(57)【要約】迷路パターンとして形成された金属層（１〜４）を有する絶縁基板（６）を含み、前記金属層は、プラットフォーム（７）上に装着された前記絶縁基板の両面の実質的に対称な位置に配置される。前記プラットフォームは、互いに直角に配置された２組のゲージを有することにより、２方向の動きを検知できる。前記プラットフォームは、スノーボードの表面、スケートボードの表面またはスキーを模倣して設計できる。【選択図】図１ａ
2004517303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷路パターンとして形成された複数の金属層を有する絶縁基板を含み、
前記金属層は、プラットフォーム上に装着された前記絶縁基板の両面の実質的に対称な位置に配置されることを特徴とするひずみゲージ。
【請求項２】
前記ひずみゲージの接続部は、直流増幅器とつながることを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項３】
前記ひずみゲージの接続部は、デジタル−アナログ変換器とつながることを特徴する請求項１または２に記載のひずみゲージ。
【請求項４】
前記直流増幅器および／または前記デジタル−アナログ変換器は、その入力部が前記ひずみゲージの接続部に近接するように、前記絶縁基板上に装着されることを特徴とする請求項２または３に記載のひずみゲージ。
【請求項５】
前記ひずみゲージの前記絶縁基板は、電力が供給されたときに、可変電圧信号出力が得られ、かつマイクロプロセッサーや表示装置などの関連機器に送られるように、抵抗素子と増幅器とを接続する導体パターンを備えることを特徴とする請求項４に記載のひずみゲージ。
【請求項６】
前記ゲージ素子を有する前記絶縁基板は、人間の体重を支え、形および大きさが、スノーボードやスケートボードなどの人間を乗せる公知のキャリアに適合するプラットフォームの一部を形成することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項７】
前記プラットフォームは、８０ｋｇ以上で変動する荷重に耐えることを特徴とする請求項６に記載のひずみゲージ。
【請求項８】
前記プラットフォームは、互いに直角に配置された２組のゲージを有することにより、２方向の動きを検知することを特徴とする請求項６または７に記載のひずみゲージ。
【請求項９】
関連付けられた視野スクリーンは、前記プラットフォームが支える人間などの荷重の移動によって、向きが変わる画像を示すように処理された信号を受け取ることを特徴とする請求項６に記載のひずみゲージ。
【請求項１０】
前記絶縁基板は、強度を付与するために強化されているが、中程度の応力やひずみを受けたときの割れを防ぐのに十分な弾力性を有する合成樹脂組成物であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１１】
前記絶縁基板は、ガラス強化エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載のひずみゲージ。
【請求項１２】
前記迷路パターンを形成する金属は、前記迷路パターンを形成する前に、前記絶縁基板の両面に接着されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１３】
前記導電性金属箔パターンは、銅／ニッケル合金やニッケル／クロム合金などの高抵抗合金であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１４】
前記導電性金属箔パターンは、銅であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１５】
前記ひずみゲージの前記絶縁基板は、２組以上のゲージを備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１６】
一対のゲージは、ブリッジを構成し、特定のゲージが置かれた前記絶縁基板の曲げを検知するように接続されることを特徴とする請求項１５に記載のひずみゲージ。
【請求項１７】
前記絶縁基板は、荷重がかかる前記プラットフォームの裏側に、接着される、またはボルト止めされる、あるいは取り付けられることを特徴とする請求項５〜１６のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１８】
前記プラットフォームは、スノーボードの表面を模倣して設計されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項１９】
前記プラットフォームは、スケートボードの表面を模倣して設計されることを特徴とする請求項５〜１７のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項２０】
前記プラットフォームは、スキーを模倣して設計されることを特徴とする請求項５〜１７のいずれかに記載のひずみゲージ。
【請求項２１】
前記増幅器は、個別部品で構成されることを特徴とする請求項４に記載のひずみゲージ。
【請求項２２】
前記増幅器は、集積回路の形をしていることを特徴とする請求項４に記載のひずみゲージ。
【請求項２３】
入力、出力および必要な電源は、前記絶縁基板上の前記導体パターンを介して接続されることを特徴とする請求項４に記載のひずみゲージ。
【請求項２４】
前記絶縁基板は、ひずみゲージ組立品からの信号が、必要なプロトコルを有する関連機器に送られるように、マイクロプロセッサー、スイッチング回路および二重振動モーター回路を、増幅器が一体化された回路パッケージ内に備えることを特徴とする請求項５〜２３のいずれかに記載のひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージと、一般のゲーム機およびコンピューターや同様の機器を用いたトレーニングの入力装置としてのひずみゲージの使用に関する。
【０００２】
ひずみゲージは、ひずみが発生すると抵抗が変化する１つ以上の導体を含む。このようなゲージは、ひずみを測定する対象物に接着またはしっかりと固定された線状あるいは箔状の導体で構成されるが、それらを基板上に形成してから、この基板を測定対象物に接着させてもよい。
【０００３】
多くの家庭用娯楽ゲーム機、ゲームセンター用ゲーム機およびトレーニング用シミュレーターは、人間が操作する入力システムを用いる。この入力システムは、電気信号として、コンピューターによって生成される表示を制御する。その最も単純な形において、入力信号は、抵抗体の変化に応じて発生する。抵抗体は、通常、抵抗素子と、この抵抗素子の表面に接触する摺動型電極とを備えた従来の設計による電位差計である。この摺動子の動きは、いわゆる「ジョイスティック」などのコントローラのように、直接、手動で制御できる。また、歯車列やボーデンケーブルなどの機械的結合によって、プラットフォームが電位差計の摺動子に結合されている、より洗練されたシステムを用いることもできる。しかし、継続して使用すると、機械的結合は故障する傾向があるため、信頼性が失われる、または耐用寿命が短くなる場合がある。
【０００４】
本発明は、機械的結合を用いないコンピューターおよびその表示装置の入力システムを提供する。
【０００５】
本発明のひずみゲージは、迷路パターンとして形成された複数の金属層を有する絶縁基板を含み、前記金属層は、プラットフォーム上に装着された前記絶縁基板の両面の実質的に対称な位置に配置されることを特徴とする。
【０００６】
イギリス特許出願第００２４３６８．３号に、適切なひずみゲージが開示されている。
【０００７】
前記ひずみゲージの接続部は、入力装置に伝わる前に、好ましくは直流増幅器とつながり、必要に応じてデジタル−アナログ変換器とつながる。増幅とデジタル変換を早めに行うことにより、入力装置までのリード線が長い場合、ひずみゲージの抵抗変化値の破損を減らすことができる。
【０００８】
本発明のひずみゲージの最も好ましい実施形態では、ゲージ素子を有する前記絶縁基板は、人間の体重を支え、形および大きさを、スノーボードやスケートボードなどの人間を乗せる公知のキャリアに適合させることができるプラットフォームの一部を形成する。前記プラットフォームは、８０ｋｇ以上で変動する荷重に耐えるものでなければならない。前記プラットフォームは、互いに直角に配置された２組のゲージを有することにより、２方向の動きを検知することが好ましい。このような構成によれば、プラットフォームが支える質量（例えば、直立姿勢の人間）の重心が移動するにつれて、接触面が静止したままの状態であっても、２組のゲージは変化する。従って、スクリーンを見ている人間は、スクリーンに写された画像を補正するように体を動かすことができる。上記構成は、ボードに固定された乗り手が、体の動きによってボードを操縦するスノーボードのシミュレーションを可能にする。
【０００９】
イギリス特許出願第００２４３６８．３号に記載されているように、前記絶縁基板は、強度を付与するために強化されているが、中程度の応力やひずみを受けたときの割れを防ぐのに十分な弾力性を有する合成樹脂組成物であることが好ましい。好ましい絶縁基板は、ガラス強化エポキシ樹脂である。前記迷路パターンを形成する金属は、前記迷路パターンを形成する前に、前記絶縁基板の両面に接着されるのが好ましい。前記金属層は、接着フィルムを用いて接着した薄箔であっても、真空蒸着により基板の各表面に直接形成された薄箔であってもよい。導電性金属箔パターンは、従来の方法で形成できる。すなわち、フォトレジスト組成物を塗布した後に、化学線を照射してレジストパターンを形成し、レジストで保護されなかった領域をエッチングする。前記金属は、銅／ニッケル合金やニッケル／クロム合金などの高抵抗合金であっても、銅などの純金属であってもよい。基板の各表面に形成された実質的に対称な金属パターンを用いることにより、温度のばらつきによる抵抗変化を著しく補償することが可能になる。金属パターンは、抵抗変化が互いに釣り合うように接続される。この構成の特に有利な点は、比較的温度係数が高いにもかかわらず、銅のような安価で扱いやすい金属をパターンとして用いることができることである。
【００１０】
前記絶縁基板上の迷路パターンは、従来のどの形をとっても、またどの位置に形成してもよい。ゲージを構成する導体がブリッジ接続されるように、絶縁基板の各表面に同じようにパターンを形成することにより、温度のばらつきによる抵抗変化が補償される。
【００１１】
本発明のひずみゲージの好ましい実施形態では、前記絶縁基板は、２組以上のゲージを備える。一対のゲージは、ブリッジを構成し、特定のゲージが置かれた前記絶縁基板の曲げを検知するように接続されてもよい。前記絶縁基板は、荷重がかかる前記プラットフォームの裏側に、接着されても、またはボルト止めされても、あるいは取り付けられてもよい。前記プラットフォームは、スノーボードやスケートボードの表面を模倣して設計されてもよい。
【００１２】
本発明のひずみゲージの最も好ましい実施形態では、前記基板は、電力が供給されたときに、可変電圧信号出力が得られ、かつマイクロプロセッサーや表示装置などの関連機器に送られるように、抵抗素子と増幅器とを接続する導体パターンを備える。信号は、荷重の移動によって変化する。前記増幅器は、個別部品で構成されてもよいが、集積回路の形をしていることが好ましい。いずれの場合も、入力、出力、および必要な電源は、前記絶縁基板上の前記導体パターンを介して接続される。この構成によれば、関連するゲージパターンに必要な接続部の数を最小限にすることができる。増幅器が一体化された回路の構成は、基板表面に装着されているのが好ましい。
【００１３】
上記の構成は、導体パターンに含まれるブリッジ回路の出力をソースレベルに増幅し、通常の配線による関連機器への伝送に適したレベルで供給できる。アナログ−デジタル変換回路を、増幅器が一体化された回路パッケージ内または別のパッケージ内に含むと、デジタルコード化した抵抗変化が供給されるため都合がよい場合がある。また、電圧−抵抗変換回路を、増幅器とその関連回路との間に含むと都合がよい場合もある。このような構成によれば、本発明のひずみゲージシステムを、機械的結合とともに電位差計を用いる可変抵抗装置と置き換えることが可能になる。別の用途として、ひずみゲージ組立品からの信号が、必要なプロトコルを有する関連機器に送られるように、マイクロプロセッサー、スイッチング回路および二重振動モーター回路を、増幅器が一体化された回路パッケージ内に含むと都合がよい場合がある。
【００１４】
本発明が明確に理解されるために、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１ａは、本発明のひずみゲージ組立品の表面を示す平面図である。ひずみゲージ組立品は、２つの完全なブリッジ回路を形成する４組のひずみゲージ（金属パターン）を備える。
【００１６】
図１ｂは、図１ａに示されたひずみゲージ組立品の側面図である。
【００１７】
図２ａは、本発明のひずみゲージ組立品の裏面を示す平面図である。ひずみゲージ組立品は、２つの完全なブリッジ回路を形成する４組のひずみゲージ（金属パターン）と、集積回路増幅器に接続するための導体とを備える。
【００１８】
図２ｂは、図２ａに示されたひずみゲージ組立品の側面図である。
【００１９】
図３は、「プレイステーション」と呼ばれるコンピューターシステムへ接続するための接続と出力とを示す概略回路図である。
【００２０】
図４は、ＰＣコンピューターシステムへ接続するための接続と出力とを示す概略回路図である。
【００２１】
図１ａに示すように、ひずみゲージ組立品は、金属製の迷路パターンとして形成された４つのゲージで構成される。それぞれ一対のゲージ１、２とゲージ３、４は、プリント回路であるリード線を介して、基板内の一箇所５に接続される。上記接続箇所において、リード線は基板を貫通している。図１ｂに示すように、基板６は、曲面ベース７に加えられた荷重が移動するにつれて、ベース７に沿って曲がるように、ベース７上に配置される。図２ａに示すように、基板の裏面には、それぞれ一対のゲージ１’、２’とゲージ３’、４’で構成される相補的なひずみゲージ組立品が装備される。上記ゲージ１’〜４’は、プリント回路であるリード線を介して、増幅器８に接続される。図２ｂに示すように、基板６は、曲面ベース７に加えられた荷重が移動するにつれて、ベース７に沿って曲がるように、ベース７上に配置される。ベース７には、集積回路や増幅器８の他の構成部品を収納するための空隙９が形成されている。
【００２２】
図３および図４は、従来の記号を用いた、単一デジタル出力または平衡アナログ抵抗出力が得られる回路配置を示す。
【００２３】
さらなる実施形態として、プラットフォーム上に、２組のゲージ組立品を並べて取り付けてもよい。プレーヤーの足は、それぞれのゲージ組立品に結び付けられる。このような構成によれば、従来のスキーでスキーをしたときの体の動きをシミュレーションできる。
【００２４】
手動制御、例えば、ひずみゲージが取り付けられた垂直な棒を用いれば、スキーヤーは、斜面を滑るときのブレーキやターンなどのスティックの使用を模倣できる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明のひずみゲージ組立品の表面を示す平面図である。
【図１ｂ】
図１ａに示されたひずみゲージ組立品の側面図である。
【図２ａ】
本発明のひずみゲージ組立品の裏面を示す平面図である。
【図２ｂ】
図２ａに示されたひずみゲージ組立品の側面図である。
【図３】
「プレイステーション」と呼ばれるコンピューターシステムへ接続するための接続と出力とを示す概略回路図である。
【図４】
ＰＣコンピューターシステムへ接続するための接続と出力とを示す概略回路図である。
【国際公開パンフレット】
2004517303.tif 000003
2004517303.tif 000004
2004517303.tif 000005
2004517303.tif 000006
2004517303.tif 000007
2004517303.tif 000008
2004517303.tif 000009
2004517303.tif 000010
2004517303.tif 000011
2004517303.tif 000012
2004517303.tif 000013
2004517303.tif 000014
2004517303.tif 000015
2004517303.tif 000016
2004517303.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004517303.tif 000018
2004517303.tif 000019
【国際調査報告】
2004517303.tif 000020
2004517303.tif 000021
2004517303.tif 000022