(57)【要約】【課題】遊び量を調節することができるコントローラ及び情報処理システムを提供すること。【解決手段】入力操作に応じた操作信号を情報処理装置に出力するコントローラは、入力操作を検出する操作子５と、操作子５の動作を制御するとともに、当該操作子に対する入力操作に応じた操作信号を出力する制御手段とを備える。操作子５は、入力操作に応じて所定方向に変位する操作部５１と、操作部５１を所定方向とは反対方向に付勢する付勢手段５４と、操作部５１の可動範囲内の所定位置に配置され、変位した操作部５１に当接して、操作部５１の変位を規制する規制部５２４と、規制部５２４に当接してからの操作部５１の変位に対して反力を発生させる反力発生手段５６と、規制部５２４を前記可能範囲内で移動させる移動手段５６とを備える。制御手段は、移動手段を制御する移動手段制御部と、反力発生手段を制御する反力発生手段制御部とを備える。【選択図】図５
2008173186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理装置に接続され、入力操作に応じた操作信号を前記情報処理装置に出力するコントローラであって、
入力操作を検出する操作子と、
前記操作子の動作を制御するとともに、当該操作子に対する入力操作に応じた操作信号を出力する制御手段とを備え、
前記操作子は、
前記入力操作に応じて所定方向に変位する操作部と、
前記操作部を前記所定方向とは反対方向に付勢する付勢手段と、
前記操作部の可動範囲内の所定位置に配置され、変位した前記操作部に当接して、当該操作部の変位を規制する規制部と、
前記規制部に当接してからの前記操作部の変位に対して反力を発生させる反力発生手段と、
前記規制部を前記可能範囲内で移動させる移動手段とを備え、
前記制御手段は、
前記移動手段を制御する移動手段制御部と、
前記反力発生手段を制御する反力発生手段制御部とを備えることを特徴とするコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のコントローラにおいて、
前記操作子は、
前記操作部の変位に応じて移動する前記規制部の位置を検出する位置検出手段を備え、
前記移動手段制御部は、
前記位置検出手段により検出された前記規制部の位置に応じて、前記移動手段を制御することを特徴とするコントローラ。
【請求項３】
請求項２に記載のコントローラにおいて、
前記制御手段は、
前記位置検出手段により検出された前記規制部の位置を、前記情報処理装置に出力する位置出力部を備えることを特徴とするコントローラ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のコントローラにおいて、
前記操作子は、
前記入力操作に応じて前記操作部に加えられる押圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記反力発生手段制御部は、
前記圧力検出手段により検出された前記押圧力に基づいて、前記反力発生手段を制御することを特徴とするコントローラ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のコントローラにおいて、
前記制御手段は、
前記情報処理装置から出力される前記規制部の位置を示す位置情報及び前記反力の大きさを示す反力情報を取得する情報取得部を備え、
前記移動手段制御部は、前記位置情報に基づいて、前記移動手段を制御し、
前記反力発生手段制御部は、前記反力情報に基づいて、前記反力発生手段を制御することを特徴とするコントローラ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のコントローラにおいて、
前記操作部を回動自在に支持する支持部を備え、
前記規制部は、前記操作部と回動軸を同じとする筒状体に設けられ、
前記移動手段及び前記反力発生手段は、前記筒状体を回動させることにより、前記規制部である前記当接部の位置を調整するとともに、当該筒状体に前記反力を付加させるアクチュエータであることを特徴とするコントローラ。
【請求項７】
請求項６に記載のコントローラにおいて、
前記筒状体は、前記回動軸に沿う外周面に歯が形成されたギアで構成され、
前記アクチュエータは、前記歯に噛合する他のギアが取り付けられるスピンドルを有することを特徴とするコントローラ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のコントローラにおいて、
前記操作子を内部に収納する筐体を備え、
前記筐体内には、前記操作子が複数設けられ、
前記操作部は、前記筐体の互いに対向する領域に、それぞれ露出して設けられていることを特徴とするコントローラ。
【請求項９】
入力する操作信号に応じて情報を処理する情報処理装置と、当該情報処理装置に接続され、前記情報処理装置に入力操作に応じた前記操作信号を出力するコントローラとを備えた情報処理システムであって、
前記コントローラは、
入力操作を検出する操作子と、
前記操作子の動作を制御するとともに、当該操作子に対する入力操作に応じた操作信号を出力する制御手段とを備え、
前記操作子は、
前記入力操作に応じて所定方向に変位する操作部と、
前記操作部を前記所定方向とは反対方向に付勢する付勢手段と、
前記操作部の可動範囲内の所定位置に配置され、変位した前記操作部に当接して、当該操作部の変位を規制する規制部と、
前記規制部に当接してからの前記操作部の変位に対して反力を発生させる反力発生手段と、
前記規制部を前記操作部の変位可能範囲内での所定位置に移動させる移動手段とを備え、
前記制御手段は、
前記移動手段を制御する移動手段制御部と、
前記反力発生手段を制御する反力発生手段制御部とを備え、
前記情報処理装置は、
前記コントローラに対して、前記規制部の位置を示す位置情報と、前記反力の大きさを示す反力情報とを出力する情報出力部を備え、
前記移動手段制御部は、前記位置情報に基づいて、前記移動手段を制御し、
前記反力発生手段制御部は、前記反力情報に基づいて、前記反力発生手段を制御することを特徴とする情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置に接続され、当該情報処理装置に入力操作に応じた操作信号を出力するコントローラ、及び、当該コントローラを備えた情報処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＣ（Personal Computer）やゲーム機等の情報処理装置に用いられるコントローラが知られている。このようなコントローラは、使用者によって操作され、当該操作に応じた操作信号を情報処理装置に出力することによって、当該情報処理装置に所定の処理を実行させる。例えば、このようなコントローラとして、例えば、ゲーム機に用いられる上下左右の方向キー及び複数の操作キーが配設されたコントローラ（例えば、特許文献１参照）、自動車ゲームに用いられるハンドル型のコントローラ（例えば、特許文献２参照）、及び、捻り動作及び曲げ動作を入力操作とするコントローラ（例えば、特許文献３参照）等が知られている。また、情報処理装置が、機械の動作を制御する制御装置として構成されている場合には、スティック型のコントローラ等が知られている。
【０００３】
近年、このようなコントローラは、より現実的は操作感を実現可能に構成されてきており、使用者にとっての利便性が図られ、ゲームにおいてはより高い臨場感を操作者に提供している。すなわち、使用者がコントローラではなく、本物の道具を操作している操作感を実現したコントローラが知られている。このようなコントローラとして、釣りゲームを実行するゲーム機に用いられる、実際の釣具を模したコントローラが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
この特許文献４に記載のコントローラでは、通常状態でハンドルを回すと、駆動輪及びブレーキドラムは一体的に円滑に回転し、当該ブレーキドラムと摩擦糸との間では、ほとんど摩擦等が生じずに空回りする。また、負荷状態では、摩擦糸を引っ張る方向にモータが駆動し、当該摩擦糸に張力が付加されるので、回転しているブレーキドラムと摩擦糸との間に摩擦力が生じる。このため、駆動輪に負荷がかかることとなり、ハンドルの回転が重くなる。このように構成することにより、釣りゲームにおいては、魚を釣るときの現実的な感触をコントローラにて再現することができる。
【０００５】
また、例えば、物体の硬さを表現可能に構成されたコントローラが知られている。このようなコントローラは、キーの入力方向に対する反力を生じさせるものであり、操作者がキーを入力する際に、表現する物体の硬さに応じて、例えば、硬い物を握ったり押したりする場合には、反力を強くし、また、柔らかい物を握ったり押したりする場合には、反力を弱くする。このような機構により、物体の硬さを表現することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９０５７８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４４４４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６７２１９号公報
【特許文献４】特開２０００−２９６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のコントローラでは、遊び量を可変にできないという課題がある。すなわち、前述の特許文献２、特許文献３及び特許文献４にそれぞれ記載のコントローラの場合には、遊び量が調節できないため、画像表示装置の画面上で操作する車や釣具が変わった場合でも、同じ操作感覚になってしまうという問題がある。また、物体の硬さを表現可能な前述のコントローラの場合には、遊び量が調節できないため、同じ硬さであっても大きさの異なる物体を表現することができないという問題がある。
このような問題から、遊び量を調節でき、実際の物体を操作しているような感覚を得られるコントローラが要望されてきた。
【０００８】
本発明の目的は、遊び量を調節することができるコントローラ及び情報処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するために、本発明のコントローラは、情報処理装置に接続され、入力操作に応じた操作信号を前記情報処理装置に出力するコントローラであって、入力操作を検出する操作子と、前記操作子の動作を制御するとともに、当該操作子に対する入力操作に応じた操作信号を出力する制御手段とを備え、前記操作子は、前記入力操作に応じて所定方向に変位する操作部と、前記操作部を前記所定方向とは反対方向に付勢する付勢手段と、前記操作部の可動範囲内の所定位置に配置され、変位した前記操作部に当接して、当該操作部の変位を規制する規制部と、前記規制部に当接してからの前記操作部の変位に対して反力を発生させる反力発生手段と、前記規制部を前記可能範囲内で移動させる移動手段とを備え、前記制御手段は、前記移動手段を制御する移動手段制御部と、前記反力発生手段を制御する反力発生手段制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このようなコントローラとして、例えば、操作者によって把持され、手の各指による握り操作を検出するコントローラ等を挙げることができる。
本発明によれば、操作者が操作部に対して入力操作（具体的には、押圧操作）を行うと、当該操作部は所定方向に変位する。この変位の後、操作部が、当該操作部の可動範囲内に配置された規制部に当接し、さらに操作部に対する入力操作が行われ、当該操作部が所定方向に変位すると、規制部は当該所定方向に変位する。このような操作部の変位に対する反力を反力発生手段が発生させるので、当該操作部の所定方向への変位に対して抵抗が生じることとなる。ここで、反力発生手段は、反力発生手段制御部による制御下で駆動するので、当該反力発生手段制御部が、操作部を変位させる操作者の押圧力に抗する反力の大きさを調整することにより、操作部への入力操作に対する抵抗を大きくしたり小さくしたりすることができる。従って、操作者によって操作される操作部が、仮想の物体の表面を表している場合に、当該仮想の物体の硬さを表現することができる。
【００１１】
一方、入力操作に応じて変位した操作部が当接する規制部は、移動手段により、当該操作部の可動範囲内の所定の位置に配置される。このため、移動手段制御部による制御下で、移動手段が駆動することにより、規制部を、当該可動範囲内の任意の位置に配置することができる。これによれば、反力発生手段による反力の発生開始位置である規制部の位置を任意に変更することができ、これにより、操作部が規制部に当接するまでの距離、すなわち、操作部の遊び量を調節することができる。従って、操作者によって操作される操作部が、仮想の物体の表面を表しているような場合には、規制部の位置を変更して遊び量を調整することにより、当該仮想の物体の大きさを表現することができる。
【００１２】
本発明では、前記操作子は、前記操作部の変位に応じて移動する前記規制部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記移動手段制御部は、前記位置検出手段により検出された前記規制部の位置に応じて、前記移動手段を制御することが好ましい。
本発明によれば、位置検出手段により検出された規制部の位置に応じて、移動手段制御部は、移動手段の駆動を制御する。これによれば、移動手段が移動させた規制部の位置を、位置検出手段が検出し、当該規制部の位置を移動手段制御部にフィードバックさせることにより、移動手段制御部が、更に移動手段を駆動させるか否かを判定することができる。従って、操作部の可動範囲における規制部の配置位置の精度を高めることができる。
また、位置検出手段により規制部の位置を検出することにより、当該規制部に操作部が当接してからの当該操作部の変位量、すなわち、操作者による入力量を検出することができる。
【００１３】
本発明では、前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記規制部の位置を、前記情報処理装置に出力する位置出力部を備えることが好ましい。
本発明によれば、前述のように、位置検出手段により、操作部の変位量（入力量）を検出することができる。従って、当該変位量（入力量）を、位置出力部が情報処理装置に出力することにより、操作者による操作部の入力状態を情報処理装置に適切に出力することができる。
【００１４】
本発明では、前記操作子は、前記入力操作に応じて前記操作部に加えられる押圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記反力発生手段制御部は、前記圧力検出手段により検出された前記押圧力に基づいて、前記反力発生手段を制御することが好ましい。
本発明によれば、圧力検出手段によって検出される操作部に対する押圧力を取得することにより、反力発生手段制御部が、当該押圧力を指標として、反力発生手段で生じる反力を調整することができる。すなわち、発生させた反力の大きさ自体を直接検出することは困難であるが、圧力検出手段によって検出された押圧力と、当該押圧力が加わった際の規制部の位置とに基づいて、反力の大きさを把握することができ、これら押圧力及び規制部の位置を、反力発生手段制御部にフィードバックさせることにより、発生させる反力を調整することができる。従って、反力発生手段によって発生させる反力を精度よく調整することができる。
【００１５】
本発明では、前記制御手段は、前記情報処理装置から出力される前記規制部の位置を示す位置情報及び前記反力の大きさを示す反力情報を取得する情報取得部を備え、前記移動手段制御部は、前記位置情報に基づいて、前記移動手段を制御し、前記反力発生手段制御部は、前記反力情報に基づいて、前記反力発生手段を制御することが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、情報処理装置から入力する位置情報及び反力情報に基づいて、移動手段制御部及び反力発生手段制御部が、移動手段及び反力発生手段をそれぞれ制御するので、当該情報処理装置により設定される遊び量及び反力を実現することができる。これによれば、例えば、情報処理装置にて所定の物体を表す画像を画像表示装置に出力して、当該画像を表示させつつ、当該物体に係る位置情報及び反力情報を、コントローラに出力することにより、操作者は、当該物体を観察しつつコントローラを操作して、当該物体をあたかも直接操作しているような現実感を得ることができる。また、このような位置情報及び反力情報を、情報処理装置がコントローラに出力することにより、コントローラ側での規制部の位置設定及び反力値設定の処理を簡略化することができる。
【００１７】
本発明では、前記操作部を回動自在に支持する支持部を備え、前記規制部は、前記操作部と回動軸を同じとする筒状体に設けられ、前記移動手段及び前記反力発生手段は、前記筒状体を回動させることにより、前記規制部である前記当接部の位置を調整するとともに、当該筒状体に前記反力を付加させるアクチュエータであることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、操作部は、支持部によって回動自在に支持されているので、操作者による押圧力を受けると、支持部における支点を軸として回動する。この操作部と回動軸を同じとする筒状体には、前述の規制部が設けられているので、操作部が回動すると、当該操作部は、筒状体に設けられた規制部に当接する。この筒状体は、規制部に操作部が当接した上で、さらに操作部が回動した場合に、反力発生手段であるアクチュエータにより生じる反力を、操作部に伝達する。また、このアクチュエータは、移動手段でもあり、当該アクチュエータを駆動することにより、筒状体が回動し、当該筒状体に設けられた規制部の位置を変更する。
【００１９】
これによれば、１つのアクチュエータの駆動により、規制部の位置変更、及び、操作部の回動に対する反力の発生を行うことができる。従って、操作子ひいてはコントローラの構成を簡略化することができる。また、このようなアクチュエータにより、筒状体に設けられた規制部の位置を簡易に変更することができる。さらに、操作者の入力操作に応じて操作部が直線運動する場合に比べて、当該操作部の移動範囲を小さくすることができるので、操作子ひいてはコントローラの小型化を図ることができる。
【００２０】
本発明では、前記筒状体は、前記回動軸に沿う外周面に歯が形成されたギアで構成され、前記アクチュエータは、前記歯に噛合する他のギアが取り付けられるスピンドルを有することが好ましい。
ここで、他のギアを設けずに、アクチュエータにより規制部が設けられたギアを直接回動させる場合では、操作部、ギア及びアクチュエータが直線的に並ぶのに対し、本発明では、操作部の回動軸及びギアと、他のギア及びアクチュエータとが直線的に並ぶこととなる。これによれば、それぞれを分割することで、操作子ひいてはコントローラの小型化を図ることができる。
また、位置検出手段が設けられている場合には、ギアの回動角を検出することとなるが、このような場合に、ギアの回動軸と、スピンドルの回動軸とが異なるため、当該位置検出手段の設置を容易に行うことができる。従って、操作子の設計自由度を向上することができる。
【００２１】
本発明では、前記操作子を内部に収納する筐体を備え、前記筐体内には、前記操作子が複数設けられ、前記操作部は、前記筐体の互いに対向する領域に、それぞれ露出して設けられていることが好ましい。
ここで、操作部が設けられる位置としては、操作者がコントローラを握った際に、親指と、人差し指及び中指の少なくともいずれかと、に対応する位置であることが好ましい。
また、互いに対向する領域とは、例えば、筐体が四角柱状に形成されている場合には、互いに対向する一対の面とすることができ、当該筐体が円柱状に形成されている場合には、筐体の軸方向の直交方向に対して交差する領域とすることができる。より具体的には、操作者側の領域、及び、当該操作者側とは反対側の領域とすることができる。
【００２２】
本発明によれば、操作者により入力操作される操作部は、コントローラの筐体における互いに対向する面にそれぞれ露出して設けられている。ここで、操作子が設けられた筐体が、片手で握れる程度の寸法を有している場合には、それぞれの操作部は、親指、及び、他の指により操作されることとなる。これによれば、操作部に対する入力操作を容易に行うことができ、特に、一方の面に設けられた操作部が、人差し指及び中指の少なくともいずれかに対応する位置に設けられている場合には、当該入力操作を一層容易に行うことができる。また、仮想の物体を握る動作をコントローラに加えることで、操作部を操作することができるので、コントローラの表現力を向上することができる。
【００２３】
また、本発明の情報処理システムは、入力する操作信号に応じて情報を処理する情報処理装置と、当該情報処理装置に接続され、前記情報処理装置に入力操作に応じた前記操作信号を出力するコントローラとを備えた情報処理システムであって、前記コントローラは、入力操作を検出する操作子と、前記操作子の動作を制御するとともに、当該操作子に対する入力操作に応じた操作信号を出力する制御手段とを備え、前記操作子は、前記入力操作に応じて所定方向に変位する操作部と、前記操作部を前記所定方向とは反対方向に付勢する付勢手段と、前記操作部の可動範囲内の所定位置に配置され、変位した前記操作部に当接して、当該操作部の変位を規制する規制部と、前記規制部に当接してからの前記操作部の変位に対して反力を発生させる反力発生手段と、前記規制部を前記操作部の変位可能範囲内での所定位置に移動させる移動手段とを備え、前記制御手段は、前記移動手段を制御する移動手段制御部と、前記反力発生手段を制御する反力発生手段制御部とを備え、前記情報処理装置は、前記コントローラに対して、前記規制部の位置を示す位置情報と、前記反力の大きさを示す反力情報とを出力する情報出力部を備え、前記移動手段制御部は、前記位置情報に基づいて、前記移動手段を制御し、前記反力発生手段制御部は、前記反力情報に基づいて、前記反力発生手段を制御することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、情報処理装置から入力する位置情報及び反力情報に基づいて、移動手段及び反力発生手段の動作制御を行う前述のコントローラと、同様の効果を奏することができる。
すなわち、情報処理装置から入力する反力情報に基づいて、反力発生手段制御部が、反力発生手段の駆動を制御することにより、規制部に当接した上で更に変位する操作部に抗するように反力を発生させることができる。これによれば、当該反力が操作部の変位に対する抵抗となることにより、操作者があたかも触れている仮想の物体の硬さを表現することができる。
【００２５】
また、同じく情報処理装置から入力する位置情報に基づいて、移動手段制御部が、移動手段の駆動を制御することにより、規制部の位置を変更することができるので、前述の反力の発生開始位置を調整することができる。従って、操作部の変位における遊び量を任意に設定することができ、これにより、当該仮想の物体の大きさを表現することができる。
さらに、情報処理装置から入力する反力情報及び位置情報に基づいて、反力発生手段制御部及び移動手段制御部が、それぞれ反力発生手段及び移動手段を制御するので、コントローラにおける制御処理、例えば、規制部の位置設定及び反力値設定等の処理を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔情報処理システム１の全体構成〕
図１は、本実施形態の情報処理システム１の構成を示す図である。
本実施形態の情報処理システム１は、図１に示すように、所定の情報を処理する情報処理装置２と、当該情報処理装置２による処理結果が表示される画像表示装置３と、情報処理装置２に接続され、当該情報処理装置２を操作するコントローラ４とを備えて構成されている。
このうち、画像表示装置３は、情報処理装置２から入力する画像情報に基づく画像を表示する。このような画像表示装置３として、液晶、プラズマ、有機ＥＬ（electro-luminescence）及びＣＲＴ（Cathode-ray tube）等の各種ディスプレイや、プロジェクタ等を挙げることができる。
【００２７】
〔情報処理装置２の構成〕
情報処理装置２は、本実施形態ではゲーム機として構成され、後述するコントローラ４から入力する操作情報に応じてゲームプログラムを処理して、当該ゲームプログラムに係るゲームを進行させるものである。また、この情報処理装置２は、ディスク型記録媒体に記録された画像情報及び音声情報を再生可能に構成されている。そして、情報処理装置２は、処理結果を示す画像に係る画像情報、例えば、図１において画像表示装置３に示した画像に係る画像情報や、再生した画像情報をディスプレイに出力し、画像表示装置３により、当該画像情報に係る画像を表示させる。
【００２８】
図２は、情報処理装置２の構成を示すブロック図である。
このような情報処理装置２は、図２に示すように、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のディスク型記録媒体に対して、情報の読取及び記録を行う光学ドライブ２１と、記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disc Drive）２２と、これら光学ドライブ２１及びＨＤＤ２２を含む装置全体を制御する制御手段２３とを備えて構成されている。
このうち、制御手段２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等が実装された回路基板として構成されている。このような制御手段２３は、光学ドライブ２１及びＨＤＤ２２から読み出したプログラムを処理するプログラム処理部２３１と、後述するコントローラ４に設定情報を出力する設定情報出力部２３２と、当該コントローラ４からの操作情報が入力する操作情報入力部２３３とを備えて構成されている。
なお、設定情報出力部２３２は、本発明の情報出力部に相当する。
【００２９】
プログラム処理部２３１は、前述のプログラムを処理する過程で、設定情報出力部２３２を介して、コントローラ４に設定情報を出力する。また、このプログラム処理部２３１は、操作情報入力部２３３を介してコントローラ４から入力する操作情報に基づいて、プログラムを処理する。
このような設定情報としては、コントローラ４の後述する操作子５の遊び量情報（後述するストッパ５２４の位置情報）や、トルク量情報（反力情報）を挙げることができる。また、操作情報としては、後に詳述するが、当該操作子５に対する操作者の押圧力情報、及び、ストッパ５２４の位置情報のほか、後述するコントローラ４の各把持部４１，４２の回動角に係る回動角情報、及び、これら把持部４１，４２間の距離情報とを挙げることができる。
【００３０】
〔コントローラ４の構成〕
図３は、コントローラ４の内部構造を示す模式図である。
コントローラ４は、使用者による入力操作に応じた操作信号を、情報処理装置２に出力するものである。このコントローラ４は、使用者の両手で握るように保持され、当該使用者の握り動作を検出して、情報処理装置２に操作信号を出力するとともに、当該情報処理装置２から入力する情報に応じた物体の大きさ及び硬さを実現可能に構成されている。すなわち、コントローラ４は、情報処理装置２で所定のゲームプログラムが実行され、物体を握るような状況（図１に示した画像が表示される状況）で利用され、当該物体の硬さ及び大きさを実現するとともに、操作者の握り動作を検出する。
このコントローラ４は、図３に示すように、使用者の右手及び左手でそれぞれ把持される略円筒状の筐体である右側把持部４１及び左側把持部４２と、これら把持部４１，４２を回動自在に支持する略円筒状の接続部４３とを備え、全体略Ｈ字状に形成されている。
【００３１】
このうち、接続部４３には、右側把持部４１及び左側把持部４２にそれぞれ接続される軸部４３１，４３２が設けられている。
また、接続部４３内には、詳しい図示を省略するが、当該軸部４３１，４３２に接続され、かつ、左側把持部４２に対する右側把持部４１の回動角を検出する回動角センサ４３３（図８参照）と、当該右側把持部４１及び左側把持部４２の互いに近接及び離間する方向への進退量（距離）を検出するリニアセンサ４３４（図８参照）とが設けられている。
さらに、接続部４３には、前述の情報処理装置２とケーブル４３５（図１参照）を介して接続され、当該情報処理装置２から入力する設定情報に基づいて、コントローラ４全体を制御するとともに、操作信号を出力する制御手段４４（図８参照）が設けられている。なお、制御手段４４の構成については、後に詳述する。
【００３２】
右側把持部４１及び左側把持部４２には、接続部４３の軸部４３１，４３２が回動自在に接続されるアナログセンサ４１１，４２１がそれぞれ設けられている。このアナログセンサ４１１，４２１は、それぞれ、軸部４３１，４３２との支点を中心とする半球状の回動範囲内での当該軸部４３１，４３２の回動角を検出する。そして、これらアナログセンサ４１１，４２１は、検出した軸部４３１，４３２の回動角を、接続部４３に設けられた制御手段４４に出力する。
【００３３】
また、右側把持部４１には、３つの操作子５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）が設けられている。これら操作子５のうち、操作子５Ｔの操作部５１（図４参照）は、右側把持部４１を操作者が保持した際に、操作者側に対向する面に設けられており、また、操作子５Ｆ，５Ｌの操作部５１は、操作者側とは反対側の面に設けられている。具体的に、操作子５Ｔの操作部５１は、右側把持部４１を操作者が右手で握った際の親指に対応する位置に設けられており、操作子５Ｆ，５Ｌの操作部５１は、それぞれ人差し指及び中指に対応する位置に設けられている。
【００３４】
〔操作子５の構成〕
図４は、操作子５の構造を示す部分断面図である。また、図５〜図７は、操作子５の構造を示す分解斜視図である。
以下、操作子５について説明する。
操作子５は、操作者の入力操作による操作部５１の入力量（押込量）を検出し、当該検出された入力量を前述の制御手段４４に出力する。また、操作子５は、制御手段４４から入力する制御信号に応じて当該操作者の入力操作に対する反力を発生させる。この操作子５は、図４〜図７に示すように、操作部５１、２つのギア５２，５３、ばね５４、ケース５５、アクチュエータ５６及びポテンショメータ５７を備えて構成されている。
【００３５】
〔操作部５１の構成〕
操作部５１は、後述するケース５５の第二ケース５５２に形成された孔部５５２１１（図６）に回動自在に支持される。この操作部５１は、板状部５１１と、当該板状部５１１の背面側（操作者に対向する側とは反対側）に取り付けられる腕部５１２と、当該腕部５１２の先端に取り付けられる軸部５１３とを備えて構成されている。
板状部５１１は、右側把持部４１に形成された図示しない開口から露出し、かつ、操作者の指が当接する部材である。この板状部５１１は、操作者から見て略矩形状に形成されており、当該操作者の指が当接する表面には、圧力センサ５１１１（図８参照）が設けられている。この圧力センサ５１１１は、前述の制御手段４４に接続され、板状部５１１に加わる押圧力を検出して、当該制御手段４４に出力する。
【００３６】
腕部５１２は、前述のように、板状部５１１の背面側の面に、当該背面から面外方向に延出するように取り付けられた平板状の部材である。この腕部５１２の延出方向先端側には、当該延出方向に直交する方向に、腕部５１２を貫通する孔部５１２１が形成されており、当該孔部５１２１には、軸部５１３が挿通される。
また、腕部５１２の一方の面には、面外方向に突出する突起部５１２２（図５）が形成され、また、当該一方の面に対する反対側の面にも、同様に、面外方向に突出する突起部５１２３（図５及び図６）が形成されている。これらピン状の突起部５１２２，５１２３の軸方向は、孔部５１２１の中心軸方向に沿う方向であり、軸部５１３の軸方向に沿う方向に設定されている。
【００３７】
突起部５１２２は、後述するギア５２及び第一ケース５５１に対向する側に形成され、操作部５１が軸部５１３の軸方向を中心として回動した際に、当該軸部５１３に軸支されるギア５２に形成されたストッパ５２４（図５及び図６）に当接する。
突起部５１２３は、後述する第二ケース５５２に対向する側に形成され、軸部５１３の外周に巻き付けられた捻りコイルばね５４の端部５４２（図５）が係合する。
【００３８】
軸部５１３は、下方側、すなわち、腕部５１２における突起部５１２３が形成された側から孔部５１２１に挿入される。
この軸部５１３は、４段構造の円筒状部材として形成され、当該軸部５１３には、それぞれ径寸法の異なる第一〜第四円筒部５１３１〜５１３４（図５及び図７）が形成されている。
このうち、第一円筒部５１３１は、最も径寸法が小さく形成され、当該第一円筒部５１３１には、ギア５２が回動自在に支持される。
第二円筒部５１３２は、孔部５１２１（図５及び図７）の形状に合わせて、略円筒の一部を軸方向に沿って切り欠いた形状を有し、当該孔部５１２１に嵌合される。
【００３９】
第三円筒部５１３３は、最も径寸法が大きく形成され、上端が腕部５１２の突起部５１２３が形成された面に接着固定されるほか、下端が後述する第二ケース５５２の孔部５５２１１（図６及び図７）端縁に当接する。また、この第三円筒部５１３３の外周には、後述する捻りコイルばね５４のコイル部５４１が巻き付けられる。
第四円筒部５１３４は、第二ケース５５２の孔部５５２１１（図６及び図７）に挿入される。これにより、操作部５１は、当該第四円筒部５１３４（詳しくは、第四円筒部５１３４の軸方向）を中心として回動可能に設定される。
【００４０】
〔ギア５２の構成〕
ギア５２は、本発明の筒状体及びギアに相当し、外周にギア５３と噛合する歯５２１１が形成されたギア本体５２１と、当該ギア本体５２１において、操作部５１の軸部５１３に対向する側とは反対側に突出し、かつ、ギア本体５２１と同じ中心軸を有する突起部５２２とを備えて構成されている。また、ギア５２には、当該ギア５２の軸方向に沿って形成され、軸部５１３の第一円筒部５１３１が挿入される孔部５２３（図６）が形成されている。
【００４１】
このうち、突起部５２２は、ケース５５を構成する第一ケース５５１に形成された孔部５５１１を介して、後述するポテンショメータ５７の開口５７１に挿入される。この突起部５２２は、開口５７１の形状に応じて、先端側が略半円形状に切り欠かれており、当該切欠部分は、突起部５２２が当該開口５７１に挿入された際に補完され、これにより、ギア５２の回転が適切にポテンショメータ５７に伝達される。
また、ギア５２の底面（操作部５１の軸部５１３に対向する側の面）には、面外方向に突出する略直方体形状のストッパ５２４（図５及び図６）が、孔部５２３（図６）を外した位置に形成されている。このストッパ５２４には、操作部５１の回動に伴って当該操作部５１の突起部５１２２（図５）が当接し、当該操作部５１の回動を規制する。
【００４２】
すなわち、詳しくは後述するが、操作部５１が、軸部５１３の第四円筒部５１３４を軸として回動した場合、当該操作部５１の突起部５１２２（図５）がストッパ５２４（図５及び図６）に当接するまでは、後述するアクチュエータ５６によって生じる反力は操作部５１に伝達されない。この突起部５１２２がストッパ５２４に当接するまでの距離が、遊び量となる。
【００４３】
一方、突起部５１２２がストッパ５２４に当接した状態で、操作部５１が更に回動した場合には、当該突起部５１２２が、ストッパ５２４を押し込むことによりギア５２を回動させる。この際、当該ギア５２には、ギア５３を介して後述するアクチュエータ５６からの反力が伝達され、操作部５１の回動に対する抵抗となる。
なお、ギア本体５２１底面からのストッパ５２４の突出寸法は、孔部５１２１（図５及び図７）から露出する軸部５１３の第二円筒部５１３２の突出方向の寸法より小さい。
【００４４】
〔ギア５３の構成〕
ギア５３は、後述するアクチュエータ５６のスピンドル５６１に取り付けられ、当該アクチュエータ５６によって生じる回転力を、ギア５２に伝達して、当該ギア５２を回転させるものである。このギア５３は、外周にギア５２の歯５２１１に噛合する歯５３１１が形成されたギア本体５３１と、当該ギア本体５３１と同じ中心軸を有し、かつ、後述する第二ケース５５２側に突出した円筒部５３２とを備えている。また、このギア５３には、当該ギア５３の中心部分を貫通し、かつ、アクチュエータ５６のスピンドル５６１が挿入される孔部５３３が形成されている。
このうち、円筒部５３２の側面には、孔部５３３にスピンドル５６１が挿入された際に、当該スピンドル５６１にギア５３を固定するねじ（図示省略）が螺合するねじ孔５３２１が形成されている。
【００４５】
〔捻りコイルばね５４の構成〕
捻りコイルばね５４は、本発明の付勢手段に相当し、当該捻りコイルばね５４には、コイル部５４１と、当該コイル部５４１を挟む一対の端部５４２（図５及び図７），５４３とが形成されている。このうち、コイル部５４１は、前述のように、操作部５１の軸部５１３を構成する第三円筒部５１３３に巻き付けられる。また、一対の端部５４２，５４３は、それぞれ鉤状に形成され、一方の端部５４２は、突起部５１２３（図５及び図６）と係合し、他方の端部５４３は、第二ケース５５２に係止される。このような捻りコイルばね５４により、操作部５１は、右側把持部４１の外側、詳しくは、後述する第二ケース５５２の起立部５５２２３側に付勢される。
【００４６】
〔ケース５５の構成〕
ケース５５は、操作部５１の腕部５１２の一部と、軸部５１３、ギア５２，５３及び捻りコイルばね５４とを内部に収納するものであり、平面的に見て半円形と正方形とを組み合わせたような形状を有している。このケース５５は、腕部５１２の突起部５１２２側に位置する第一ケース５５１と、突起部５１２３側に位置する第二ケース５５２とから構成されている。
このうち、第一ケース５５１は、断面略Ｕ字状に形成されており、当該第一ケース５５１には、ギア５２の突起部５２２が挿通する略円形状の孔部５５１１が形成されている。この第一ケース５５１内には、軸部５１３の第一円筒部５１３１、第二円筒部５１３２、ギア５２及びギア５３のギア本体５３１が収納される。
【００４７】
第二ケース５５２は、側面視階段状に形成され、当該第二ケース５５２には、捻りコイルばね５４を収納する第一収納部５５２１と、ギア５３を収納する第二収納部５５２２とが形成されている。
このうち、第一収納部５５２１は、階段状の低い位置（第一ケース５５１に対して離間する位置）に形成され、平面視略半円形状を有している。この第一収納部５５２１には、軸部５１３の第四円筒部５１３４が挿入される孔部５５２１１（図６及び図７）が形成されている。この孔部５５２１１の径寸法は、第二円筒部５１３２の径寸法と略同じに設定されている。また、この第一収納部５５２１の上端面５５２１２、すなわち、第二収納部５５２２と高さ位置が異なり、かつ、腕部５１２に対向する上端面５５２１２は、操作部５１が回動する際に、当該腕部５１２が摺動する面である。
なお、この第一収納部５５２１内には、図示を省略するが、前述の捻りコイルばね５４の端部５４３を係止する係止部が形成されている。
【００４８】
第二収納部５５２２は、階段状の高い位置（第一ケース５５１に対して近接する位置）に形成され、平面視略正方形状を有している。この第二収納部５５２２内には、ギア５３の円筒部５３２が収納される。
第二収納部５５２２には、ギア５３の孔部５３３に挿入されるアクチュエータ５６のスピンドル５６１が挿通する孔部５５２２１（図５及び図６）が形成されている。また、この孔部５５２２１を挟むように一対の孔部５５２２２（図５及び図６）が形成されている。これら孔部５５２２２は、第二収納部５５２２に、アクチュエータ５６を固定するためのねじ（図示省略）が挿通する孔である。
【００４９】
第二収納部５５２２において、第一収納部５５２１の上端面５５２１２から起立する一対の起立部５５２２３（図５及び図７），５５２２４は、当該上端面５５２１２に沿って摺動しつつ回動する操作部５１の回動範囲を規定している。
すなわち、操作部５１が操作者により操作されていない（操作部５１が回動していない）場合には、当該操作部５１の腕部５１２は、捻りコイルばね５４の付勢力により、起立部５５２２３に当接している。この状態から、操作部５１が押圧されると、腕部５１２が上端面５５２１２に沿って摺動しつつ、操作部５１は、他方の起立部５５２２４側に回動する。この起立部５５２２３から起立部５５２２４に至るまでの範囲が、操作部５１の可動範囲である。
【００５０】
〔アクチュエータ５６の構成〕
アクチュエータ５６は、第二収納部５５２２の下面側（第一ケース５５１に対向する側とは反対側）に取り付けられ、後述する制御手段４４の制御下で、ケース５５の内部に収納されたギア５３を介してギア５２を回動させ、ストッパ５２４の位置を調整することにより、操作部５１の突起部５１２２がストッパ５２４に当接するまでの遊び量を調節して、物体の大きさを表現する。また、このアクチュエータ５６は、ギア５２のストッパ５２４に突起部５１２２が当接した際に、当該操作部５１の回動方向とは反対方向に作用する反力を生じることにより、操作部５１の回動に対する抵抗を生じさせ、物体の硬さを表現する。すなわち、アクチュエータ５６は、本発明の移動手段及び反力発生手段に相当する。
【００５１】
このアクチュエータ５６は、第二収納部５５２２に形成された孔部５５２２１を介して、ギア５３の孔部５３３に挿入されるスピンドル５６１と、当該スピンドル５６１を回転させる駆動部（図示省略）と、当該駆動部を内部に収納する筐体５６２とを備えて構成されている。なお、制御手段４４によるアクチュエータ５６の動作制御については、後に詳述する。
【００５２】
〔ポテンショメータ５７の構成〕
ポテンショメータ５７は、本発明の位置検出手段に相当し、ギア５２の回動角を検出し、もってギア５２に形成されたストッパ５２４の位置を検出する。このポテンショメータ５７は、検出したギア５２の回動角を、制御手段４４に出力する。
このポテンショメータ５７の略中央には、ギア５２の突起部５２２が挿入される開口５７１が形成されている。
【００５３】
〔制御手段４４の構成〕
図８は、制御手段４４の構成を示すブロック図である。
制御手段４４は、前述のように、情報処理装置２から入力する設定情報に基づいて、コントローラ４全体の動作を制御するとともに、各種センサによって検出した操作者の操作状態を示す操作情報を、情報処理装置２に出力する。例えば、制御手段４４は、情報処理装置２から入力する設定情報に基づいて、アクチュエータ５６を駆動し、ギア５２に形成されたストッパ５２４の位置や、当該アクチュエータ５６によって生じる反力の大きさ（トルク量）を調節する。
このような制御手段４４は、図８に示すように、設定情報取得部４４１、駆動条件設定部４４２、駆動状態取得部４４３、操作情報出力部４４４及び駆動制御部４４５を備えて構成されている。
【００５４】
設定情報取得部４４１は、情報処理装置２から出力される前述の設定情報を取得する。この設定情報取得部４４１は、遊び量取得部４４１１と、トルク量取得部４４１２とを備えて構成されている。
遊び量取得部４４１１は、入力した設定情報から、前述の操作子５を構成する操作部５１の突起部５１２２がギア５２に形成されたストッパ５２４に当接するまでの操作部５１の回動量に係る情報（遊び量情報）を取得する。
トルク量取得部４４１２は、入力した設定情報から、突起部５１２２がストッパ５２４に当接してからの操作部５１の回動に対する反力となるアクチュエータ５６のトルク量に係る情報（トルク量情報）を取得する。
【００５５】
駆動条件設定部４４２は、コントローラ４の動作、特に操作子５の動作に係る各種設定を行う。この駆動条件設定部４４２は、ストッパ位置設定部４４２１と、トルク量設定部４４２２とを備えて構成されている。
ストッパ位置設定部４４２１は、取得された遊び量情報から、ギア５２のストッパ５２４の位置を設定する。具体的に、ストッパ位置設定部４４２１は、当該遊び量情報に基づく位置にストッパ５２４が配置されるように、ギア５２の回動角を設定する。
トルク量設定部４４２２は、取得されたトルク量情報に基づいて、ストッパ５２４に突起部５１２２が当接してからの操作部５１の回動に対して、ギア５２にギア５３を介して伝達するトルク量を設定する。
【００５６】
駆動状態取得部４４３は、各種センサから検出値を取得し、当該検出値を操作情報出力部４４４及び駆動制御部４４５に出力する。この駆動状態取得部４４３は、押圧力取得部４４３１、ギア回動角取得部４４３２、回動角取得部４４３３、距離取得部４４３４及び軸部回動角取得部４４３５を備えて構成されている。
押圧力取得部４４３１は、圧力センサ５１１１から、操作部５１の板状部５１１に対する操作者の押圧力を取得する。
ギア回動角取得部４４３２は、ポテンショメータ５７から、ギア５２の回動角を取得する。
【００５７】
回動角取得部４４３３は、コントローラ４の接続部４３に設けられた回動角センサ４３３から、左側把持部４２に対する右側把持部４１の回動角を取得する。
距離取得部４４３４は、同様に、接続部４３に設けられたリニアセンサ４３４から、左側把持部４２に対する右側把持部４１の距離を取得する。
軸部回動角取得部４４３５は、右側把持部４１及び左側把持部４２に設けられたアナログセンサ４１１，４２１から、接続部４３の軸部４３１，４３２に対する右側把持部４１及び左側把持部４２の回動角を取得する。
【００５８】
操作情報出力部４４４は、駆動状態取得部４４３により取得した各種情報を操作情報として、情報処理装置２に出力する。この操作情報出力部４４４は、押圧力出力部４４４１、ストッパ位置出力部４４４２、回動角出力部４４４３、距離出力部４４４４及び軸部回動角出力部４４４５を備えて構成されている。
このうち、押圧力出力部４４４１は、押圧力取得部４４３１により取得された押圧力を出力する。
【００５９】
ストッパ位置出力部４４４２は、ギア回動角取得部４４３２により取得されたギア５２の回動角からストッパ５２４の位置を算出し、当該ストッパ５２４の位置を示す情報（ストッパ位置情報）を出力する。
回動角出力部４４４３及び距離出力部４４４４は、それぞれ、回動角取得部４４３３及び距離取得部４４３４により取得された左側把持部４２に対する右側把持部４１の回動角及び距離を出力する。
軸部回動角出力部４４４５は、軸部回動角取得部４４３５により取得された軸部４３１，４３２に対する右側把持部４１及び左側把持部４２の回動角を出力する。
【００６０】
駆動制御部４４５は、駆動条件設定部４４２で設定された駆動条件（ストッパ位置及びトルク量）、及び、駆動状態取得部４４３により取得された駆動状態（押圧力及びギア５２の回動角）に基づいて、アクチュエータ５６の駆動を制御する。すなわち、駆動制御部４４５は、本発明の移動手段制御部及び反力発生手段制御部に相当する。
具体的に、駆動制御部４４５は、遊び量情報に応じてストッパ位置設定部４４２１により設定された設定位置にストッパ５２４が位置するように、ギア５３を介してギア５２をアクチュエータ５６により回動させる。
【００６１】
また、駆動制御部４４５は、ギア回動角取得部４４３２により取得されたギア５２の回動角に基づいて、ストッパ５２４が設定位置より押し込まれたと判定した場合には、トルク量設定部４４２２により設定されたトルク量に応じた反力を発生させ、操作部５１の回動に対する抵抗を生じさせる。この際、駆動制御部４４５には、押圧力取得部４４３１により取得される操作者の押圧力がフィードバックされ、アクチュエータ５６によって生じる反力の大きさの精度が高められている。
【００６２】
〔アクチュエータ５６の動作制御処理〕
図９は、制御手段４４によるアクチュエータ５６の動作制御処理の過程を示すフローチャートである。
制御手段４４は、制御手段４４を構成する図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶手段に記憶された動作制御プログラムに沿って、以下に示す動作制御処理（ステップＳＴ０１〜ＳＴ０９）を実行することにより、アクチュエータ５６の動作を制御する。
具体的に、動作制御処理では、図９に示すように、まず、制御手段４４の設定情報取得部４４１が情報処理装置２から設定情報を取得する。そして、当該設定情報取得部４４１を構成する遊び量取得部４４１１が、受信した設定情報から、遊び量情報を取得し（遊び量情報取得ステップＳＴ０１）、また、トルク量取得部４４１２が、トルク量情報を取得する（トルク量情報取得ステップＳＴ０２）。
【００６３】
次に、駆動条件設定部４４２のストッパ位置設定部４４２１が、取得された遊び量情報から、当該遊び量情報が示す遊び量となるべく、ギア５２に形成されたストッパ５２４の設定位置、すなわち、ギア５２の回動角を設定する（ストッパ位置設定ステップＳＴ０３）。
また同様に、駆動条件設定部４４２のトルク量設定部４４２２は、取得されたトルク量情報に基づいて、駆動制御部４４５がアクチュエータ５６を駆動させて反力を発生させる際のトルク量を設定する（トルク量設定ステップＳＴ０４）。
この後、駆動制御部４４５が、アクチュエータ５６を駆動させて、ギア５３，５２を回動させ、当該ギア５２のストッパ５２４を、ステップＳＴ０３で設定された設定位置に配置させる（ストッパ移動ステップＳＴ０５）。
【００６４】
図１０は、初期位置に配置されたストッパ５２４と操作部５１の突起部５１２２との位置関係を示す図である。また、図１１は、設定位置に配置されたストッパと突起部５１２２との位置関係を示す図である。
具体的に、ステップＳＴ０５では、ステップＳＴ０３にて設定された回動角に応じて、駆動制御部４４５がアクチュエータ５６を駆動して、ギア５２を回動させることにより、ストッパ５２４は、図１０に示す初期位置（捻りコイルばね５４の付勢力により起立部５５２２３に腕部５１２が当接している状態のストッパ５２４の位置）から、図１１に示す設定位置に移動する。これにより、操作部５１の突起部５１２２がストッパ５２４に当接するまでの距離である遊び量Ｌが、当該ストッパ５２４が移動した後の図１１では、ストッパ５２４が突起部５１２２に近接する方向である矢印Ａ１方向にギア５２が回動したことにより小さくなる。逆に、図１０に示した状態から、ストッパ５２４が突起部５１２２から離間する矢印Ａ２方向にギア５２が回動すると、図示は省略したが、当該遊び量Ｌは大きくなる。
【００６５】
このように、操作子５の回動に対する抵抗が大きくなるまでの距離（遊び量Ｌ）を調整することができるので、コントローラ４を仮想の物体として操作者が握る際の当該物体の大きさを表現することができる。
なお、ステップＳＴ０５により位置が変更される前のストッパ５２４の位置である初期位置は、第二ケース５５２の起立部５５２２３，５５２２４によって規定される操作部５１の回動可能範囲の略中央に相当するように設定されている。
【００６６】
図９に戻り、ステップＳＴ０５の後、ステップＳＴ０６では、駆動状態取得部４４３の押圧力取得部４４３１が、圧力センサ５１１１から、操作部５１の板状部５１１に加えられた押圧力を取得する（圧力検出ステップＳＴ０６）。
また同様に、駆動状態取得部４４３のギア回動角取得部４４３２が、ポテンショメータ５７から、ギア５２の回動角、詳述すると、ストッパ５２４が初期位置にある状態からのギア５２の回動角を取得する（回動角検出ステップＳＴ０７）。
【００６７】
この後、駆動制御部４４５が、取得されたギア５２の回動角に基づいて、当該ギア５２のストッパ５２４に操作部５１の突起部５１２２が当接し、さらに、当該突起部５１２２の押し込みによりストッパ５２４が移動したか否かを判定する（ストッパ移動判定ステップＳＴ０８）。すなわち、このステップＳＴ０８では、ストッパ５２４が突起部５１２２によって押し込まれることにより、ギア５２が回動したか否かが判定される。
【００６８】
図１２は、操作部５１の突起部５１２２が、ギア５２のストッパ５２４に当接した状態を示す図である。
ここで、駆動制御部４４５が、ストッパ５２４は前述の設定位置から移動していないと判定した場合、すなわち、図１２に示すように、操作部５１が回動した場合でも、突起部５１２２がストッパ５２４を移動させる状態には至っていないと判定した場合には、ステップＳＴ０６に戻り、押圧力及び回動角の取得を再度行う。
【００６９】
図１３は、操作部５１の回動に伴って、突起部５１２２がギア５２を回動させた状態を示す図である。
一方、駆動制御部４４５が、図１２において示した状態を経て、図１３に示すように、操作部５１の回動によりストッパ５２４が移動したと判定した場合には、当該駆動制御部４４５は、ステップＳＴ０４にて設定されたトルク量でアクチュエータ５６を駆動する（反力発生ステップＳＴ０９）。具体的に、駆動制御部４４５は、図１３中矢印Ａ２方向への操作部５１及びギア５２の回動に対して、アクチュエータ５６により、矢印Ａ１方向に作用する反力を生じさせる。この際、圧力センサ５１１１により検出され、押圧力取得部４４３１により取得された操作部５１に対する操作者の押圧力の値と、設定されたトルク量に応じた反力の値とを比較しつつ、アクチュエータ５６を駆動することにより、適切な大きさの反力を発生させることができる。このように生じた当該反力が、操作者による操作部５１に対する入力操作の抵抗となるため、コントローラ４を仮想の物体として操作者が握る際の当該物体の硬さを表現することができる。
【００７０】
以上の駆動制御処理（ＳＴ０１〜ＳＴ０９）を、各操作子５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）に対して行うことにより、それぞれの操作子５により、仮想の物体の大きさ及び硬さを表現することができる。なお、ポテンショメータ５７により、突起部５１２２の押し込みによって矢印Ａ２方向に移動したストッパ５２４の位置が、前述の設定位置に戻ったことが検出された場合には、駆動制御部４４５は、アクチュエータ５６による反力の発生を停止し、当該ストッパ５２４の位置を設定位置に留める。この際、操作者の押圧力が、付勢手段である捻りコイルばね５４の付勢力より小さくなれば、当該付勢力により、操作部５１は元の位置、すなわち、第二ケース５５２の起立部５５２２３に腕部５１２の端縁が当接する位置に戻る。
【００７１】
〔実施形態の効果〕
以上説明した本実施形態の情報処理システム１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、操作子５の操作部５１が軸部５１３を中心として回動すると、当該操作部５１の腕部５１２に形成された突起部５１２２が、ギア５２に形成されたストッパ５２４に当接する。この状態から操作部５１を更に回動させると、突起部５１２２がストッパ５２４を押し込み、ギア５２が回動する。このギア５２には、ギア５３を介して、操作部５１の押圧力に対する反力がアクチュエータ５６から伝達される。そして、アクチュエータ５６は、制御手段４４の駆動制御部４４５により駆動制御され、当該駆動制御部４４５が、アクチュエータ５６のトルク量を調整することにより、当該反力の大きさを変更することができる。ここで、右側把持部４１は、右手で把持するように構成され、各操作子５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）は、右手の親指、人差し指及び中指に対応する位置に設けられているので、操作者は、右側把持部４１を握るようにして各操作子５を操作する。
これによれば、操作者の入力操作によって変位する操作部５１に対する反力の大きさを、表現したい仮想の物体に応じて調整することができる。従って、当該仮想の物体の硬さを表現することができる。
【００７２】
また、ストッパ５２４の位置は、操作部５１に対する反力の発生開始位置となり、当該ストッパ５２に突起部５１２２が当接するまでの距離が遊び量となる。この遊び量は、アクチュエータ５６がギア５２を回動させ、ストッパ５２４の位置を変更することにより調整することができる。
これによれば、右側把持部４１に対する握り動作によって操作される各操作子５の遊び量を、表現したい仮想の物体の大きさに応じて調整することにより、当該仮想の物体の大きさを表現することができる。従って、コントローラ４の汎用性を高めることができる。
【００７３】
また、ギア５２の回動角は、位置検出手段としてのポテンショメータ５７によって検出され、ギア回動角取得部４４３２により、駆動制御部４４５に出力される。そして、駆動制御部４４５は、ギア５２の回動角を参照しつつ、ストッパ５２４の位置調整を行うとともに、反力の発生を行う。
これによれば、アクチュエータ５６の駆動によって回動するギア５２の回動角を、駆動制御部４４５にフィードバックさせることにより、当該駆動制御部４４５によるアクチュエータ５６の動作制御の正確性を向上することができる。従って、ギア５２の回動角、及び、当該ギア５２の回動に伴って移動するストッパ５２４の位置を正確に取得することができるとともに、ストッパ５２４の配置の精度を高めることができる。
【００７４】
また、ギア回動角取得部４４３２によりポテンショメータ５７から取得されたギア５２の回動角に基づいて、ストッパ５２４の位置が算出され、当該ストッパ５２４の位置情報は、操作信号としてストッパ位置出力部４４４２により、情報処理装置２に出力される。
これによれば、情報処理装置２が、各操作子５の操作部５１の入力量をコントローラ４から適切に取得することができ、当該情報処理装置２は、各操作部５１の入力量に応じた処理、例えば、仮想の物体が握られて凹むような画像を表示するなどの処理を実行することができる。従って、情報処理装置２が、当該仮想の物体を実際に握っているかのような現実感を操作者に与えるような処理を実行することができ、コントローラ４の汎用性を高めることができる。
【００７５】
また、操作部５１において、操作者によって押圧される板状部５１１の表面には、圧力センサ５１１１が設けられている。この圧力センサ５１１１によって検出された押圧力は、押圧力取得部４４３１によって取得され、駆動制御部４４５にフィードバックされる。そして、当該駆動制御部４４５は、入力する押圧力を参照して、アクチュエータ５６の駆動を制御する。
これによれば、操作部５１に加わる押圧力を指標として、アクチュエータ５６の駆動によって発生する反力の大きさを推し量ることができる。従って、当該反力の大きさの精度を向上することができる。
【００７６】
また、情報処理装置２から入力する遊び量情報及びトルク量情報に基づいて、駆動条件設定部４４２のストッパ位置設定部４４２１及びトルク量設定部４４２２が、ストッパ５２４の設定位置及びトルク量を設定する。そして、駆動制御部４４５は、設定位置にストッパ５２４が位置するように、アクチュエータ５６を駆動させるとともに、ストッパ５２４が操作部５１によって押し込まれた場合には、設定されたトルク量でアクチュエータを駆動させ、当該操作部５１の押圧力に対する反力を発生させる。
これによれば、情報処理装置２から出力される設定情報に基づいて、遊び量及びトルク量が設定されるので、コントローラ４での処理を簡略化することができる。また、表現したい仮想の物体の大きさに係る遊び量情報、及び、当該物体の硬さに係るトルク量情報を情報処理装置２が出力することにより、コントローラ４により当該物体を表現することができる。この際、情報処理装置２が当該物体に係る画像を画像表示装置３に表示させることにより、当該物体を操作している現実感を操作者に視覚的にも付与することができる。
【００７７】
また、操作部５１の突起部５１２２に当接して、当該操作部５１の回動を規制するストッパ５２４は、当該操作部５１と回動軸を同じとするギア５２に形成されている。そして、アクチュエータ５６は、当該ギア５２を回動させることで、ストッパ５２４の位置を調整するとともに、当該ストッパ５２４が押し込まれた場合には、ギア５２を回動させて反力を発生させる。
これによれば、ストッパ５２４の位置を調整して遊び量を調整する手段と、操作部５１の変位に対する反力を発生させる手段とを別々に設ける必要をなくすことができる。従って、操作子５の構成を簡略化することができる。
また、操作部５１は、第二ケース５５２に回動自在に支持されている。これによれば、操作部５１が直線的に変位する場合に比べ、小さなスペースで大きな変位量を確保することができる。従って、操作子５ひいてはコントローラ４の小型化を図ることができる。
【００７８】
また、操作部５１及びギア５２の回動軸と、当該ギア５２に噛合するギア５３及びアクチュエータ５６のスピンドル５６１の回動軸とは、それぞれ異なる。
これによれば、アクチュエータ５６が直接ギア５２を駆動するように、操作部５１の軸部５１３と、ギア５２と、アクチュエータ５６とが直線的に並ぶ構成に比べ、操作子５を小型化することができるほか、ギア５２の回動角を検出するポテンショメータ５７の設置を容易に行うことができる。従って、操作子５の組立を容易に行うことができるほか、当該操作子５の設計自由度を向上することができる。
【００７９】
また、各操作子５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）のうち、操作子５Ｔの操作部５１は、右側把持部４１における操作者側に、また、操作子５Ｆ，５Ｌの操作部５１は、右側把持部４１における操作者とは反対側に、それぞれ露出して設けられている。詳述すると、右側把持部４１を操作者が右手で把持した場合に、操作子５Ｔの操作部５１は、当該右手の親指に対応する位置に配置され、操作子５Ｆ，５Ｌの操作部５１は、それぞれ右手の人差し指及び中指に対応する位置に配置されている。
これによれば、操作者は、右側把持部４１を握って操作することとなるので、各操作子５の入力操作を容易に行うことができ、ひいては、コントローラ４の操作性を向上することができる。また、物体を握る際には、主に親指、人差し指及び中指を用いて行うが、各操作子５の操作部５１が、それぞれの指に対応する位置に配置されているので、仮想の物体を実際に操作しているという操作感を向上することができ、ひいては、コントローラ４による表現力を向上することができる。
【００８０】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、操作部５１は、第二ケース５５２に回動自在に支持され、操作者の押圧によって、操作部５１の軸部５１３を軸として回動するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、操作部５１の移動方向は、周方向に限らず、直線方向としてもよい。
【００８１】
前記実施形態では、操作部５１に当接して当該操作部５１の変位（回動）を規制する規制部は、ギア５２に形成されたストッパ５２４であるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、規制部は、操作部５１が直線運動するのであれば、当該操作部５１の可動範囲内に配置され、当該直線運動に対する抵抗となる反力の発生開始位置となるように構成されていれば、他の構成でもよい。
【００８２】
前記実施形態では、規制部を移動させる移動手段と、反力を発生させる反力発生手段は、アクチュエータ５６であるとしたが、本発明はこれに限らず、それぞれ別々に設けてもよい。例えば、操作部５１が直線運動する場合であれば、規制部を押し込むように変位する操作部に対して反力を発生させる反力発生手段と、規制部及び反力発生手段をともに移動させる移動手段とを設けてもよい。
【００８３】
前記実施形態では、駆動制御部４４５は、ギア５２の回動角により、ストッパ５２４が移動したか否かを判定したが、圧力センサ５１１１によって検出された押圧力に基づいて、ストッパ５２４が移動したか否かを判定してもよい。これは、ストッパ５２４に突起部５１２２が当接してから更に操作部５１が回動させる場合には、ギア５２，５３及びアクチュエータ５６のスピンドル５６１が回動することとなり、操作部５１の回動に対する抵抗が大きくなり、圧力センサ５１１１に課される押圧力が大きくなるためである。この押圧力の変化に基づいて、駆動制御部４４５が、ストッパ５２４が移動したか否かを判定するように構成することも可能である。
【００８４】
前記実施形態では、操作子５は、位置検出手段として、ポテンショメータ５７を備える構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、操作子５は、ポテンショメータ５７に代えて、エンコーダを備える構成としてもよい。すなわち、位置検出手段は、ギア５２の絶対位置が取得できれば他の構成としてもよい。
【００８５】
前記実施形態では、各操作子５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）の操作部５１は、コントローラ４の右側把持部４１における親指、人差し指及び中指に対応する位置にそれぞれ設けられているとしたが、本発明はこれに限らず、操作部５１の露出位置は、どこでもよい。また、右側把持部４１に限らず、左側把持部４２に設けてもよく、さらに、操作子５の数は適宜設定してよい。
【００８６】
前記実施形態では、情報処理装置２は、ゲーム機として構成されていたが、本発明はこれ限らず、ＰＣ（Personal Computer）等で構成してもよい。すなわち、情報処理装置２が処理するプログラム等の情報は、ゲームプログラムに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、情報処理装置に接続され、所定の操作信号を出力するコントローラとして利用することができ、特にゲーム機に用いられるコントローラとして好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態に係る情報処理システムの構成を示す図。
【図２】前記実施形態における情報処理装置の構成を示すブロック図。
【図３】前記実施形態におけるコントローラの内部構造を示す模式図。
【図４】前記実施形態における操作子の構造を示す部分断面図。
【図５】前記実施形態における操作子の構造を示す分解斜視図。
【図６】前記実施形態における操作子の構造を示す分解斜視図。
【図７】前記実施形態における操作子の構造を示す分解斜視図。
【図８】前記実施形態における制御手段の構成を示すブロック図。
【図９】前記実施形態における動作制御処理の過程を示すフローチャート。
【図１０】前記実施形態における突起部とストッパとの位置関係を示す図。
【図１１】前記実施形態における突起部とストッパとの位置関係を示す図。
【図１２】前記実施形態における突起部がストッパに当接した状態を示す図。
【図１３】前記実施形態における突起部がギアを回動させた状態を示す図。
【符号の説明】
【００８９】
１…情報処理システム、２…情報処理装置、４…コントローラ、５（５Ｔ，５Ｆ，５Ｌ）…操作子、４１…右側把持部（筐体）、４４…制御手段、５１…操作部、５２…ギア（筒状体）、５４…捻りコイルばね（付勢手段）、５６…アクチュエータ（移動手段、反力発生手段）、５７…ポテンショメータ（位置検出手段）、２３２…設定情報出力部（情報出力部）、４４１…設定情報取得部（情報取得部）、４４５…駆動制御部（移動手段制御部、反力発生手段制御部）、５２４…ストッパ（規制部）、５５２…第二ケース（支持部）、４４４２…ストッパ位置出力部（位置出力部）、５１１１…圧力センサ（圧力検出手段）。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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