(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する二軸に対し回動自在に支持された操作体と、前記操作体の移動量を前記二軸の各方向について検出する検出部とを有し、前記検出部からの出力信号により画面上に表示される対象物を制御するコントローラにおいて、
前記操作体を前記二軸と直交する方向に付勢する付勢部材と、通電時に前記操作体を前記付勢部材の付勢方向に対抗して吸引する磁気吸引手段と、前記操作体の表面に接触可能な摩擦部材とを有し、
前記磁気吸引手段が前記操作体に与える吸引力に応じて、前記操作体と前記摩擦部材との接触摩擦力が変化し、
前記磁気吸引手段に与えられる通電の周波数を制御することにより前記操作体が振動させられることを特徴とするコントローラ。
【請求項２】
前記操作体は、手が触れるスティックと磁性体を有する球体から成り、前記球体が前記付勢部材で付勢され且つ前記磁気吸引手段で吸引されることを特徴とする請求項１記載のコントローラ。
【請求項３】
凹部を有する筐体と、手が触れるスティック部と磁性体からなる球体とが一体に形成されて前記凹部内に回動自在に配置された操作体と、前記操作体の移動量を所定の二軸方向について検出する検出部と、前記球体の表面に接触可能な状態で配置された摩擦部材と、前記操作体を操作したときにその動きを妨げる動作負荷を変化させる負荷可変手段と、を有するコントローラであって、
前記負荷可変手段は、前記球体を前記二軸と直交する方向に付勢する付勢部材と、前記球体を前記付勢部材の付勢方向に抗して吸引する磁気吸引手段と、前記操作体の表面に接触可能な摩擦部材とを有しており、前記付勢部材で付勢されているときと、前記磁気吸引手段で吸引されているときとで、前記操作体と前記摩擦部材とが接する部分の摩擦力が変化させられることを特徴とするコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲームなどで画面上に表示される対象物を操作するコントローラに係り、特に画面に表示される場面に応じて操作体に伝わる動作を変化させるコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のコントローラを示す斜視図である。
図８に示すコントローラ５０は、手で握って操作するものである。前記コントローラ５０は、略Ｃ字型の筐体に、その一面側に操作体５１ａ，５１ｂが配設され、画面に表示されるキャラクタなどを自由に操作させることができる。
また前記コントローラ５０には、手で握ることが可能な握り部５２ａ，５２ｂが形成され、且つ前記握り部５２ａの内部には振動を発生させる振動発生装置５３が配設されている。
【０００３】
図９は、前記振動発生装置５３の構造を示す断面図である。
この振動発生装置５３は、断面Ｌ字型の支持部材５４、弾性部材５５、コイル５７およびヨーク５８から構成されている。支持部材５４には、その上面にコイル５７がボビン５９の周囲に巻回された状態で形成され、さらに前記支持部材５４の立設部５４ａの上部に弾性部材５５が前記コイル５７側へ向けて取付けられている。また弾性部材５５には、前記コイル５７と対向する面にヨーク５８が設けられ、このヨーク５８は、前記コイル５７の周囲を覆う被覆部５８ａと中心部に磁石５６を挟持した突出部５８ｂとが設けられた形状を有している。
上記した振動発生装置５３は、コイル５７に電流を流して通電のオン／オフを周期的に切替えることでヨーク５８を弾性部材５５と共に上下運動させることで振動させている。
【０００４】
上記のようにして前記振動発生装置５３を握り部５２ａ，５２ｂに組込み、ゲームなどに使用した場合、ゲーム内容の場面に応じて振動発生装置５３を振動させ、この振動を操作者の手に伝達することでゲームをよりリアルに体験することができるようになっている。
また前記とは別の振動発生装置として、図示しないがモータを使用し、モータの軸に偏芯した分銅（例えば断面半円状の分銅）を取り付けたタイプがある。この場合、モータの軸を回転させて偏心運動させることで、振動を発生させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のコントローラは、コントローラの筐体を振動させることしかできず、コントローラに与える力を多様に変化させることはできない。たとえできたとしても振動発生装置が発生する振動に強弱をつけられるだけである。また握り部５２ａ，５２ｂには振動を与えることができるが、操作体５１ａ，５１ｂに振動を与えることができない。よって、例えばこのようなコントローラをゲーム用として使用した場合にゲーム内容の様々な状況に応じて多彩な変化をコントローラに与えることができず、ゲームの臨場感をさらに高めることができないという欠点があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題を解決するためになされたものであり、コントローラの操作体に様々な動作変化を与えて、これをゲーム等に使用した場合にゲームの臨場感をより高めることができるコントローラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、互いに直交する二軸に対し回動自在に支持された操作体と、前記操作体の移動量を前記二軸の各方向について検出する検出部とを有し、前記検出部からの出力信号により画面上に表示される対象物を制御するコントローラにおいて、
前記操作体を前記二軸と直交する方向に付勢する付勢部材と、通電時に前記操作体を前記付勢部材の付勢方向に対抗して吸引する磁気吸引手段と、前記操作体の表面に接触可能な摩擦部材とを有し、
前記磁気吸引手段が前記操作体に与える吸引力に応じて、前記操作体と前記摩擦部材との接触摩擦力が変化し、
前記磁気吸引手段に与えられる通電の周波数を制御することにより前記操作体が振動させられることを特徴とするものである。
【０００８】
例えばゲームにおいて上記のようなコントローラを飛行機の操縦桿として使用する場合には、実際の飛行機の操縦と同様に操縦桿に負荷がかかるような操縦を行なった場合に、コントローラの操作体にも同様な負荷がかかるようにすることができる。また画面に表示されている重量感のある対象物を移動させるときなどにコントローラの操作体に負荷が大きくかかるようにしたり、あるいは操作しているキャラクタに見た目上の衝撃が加わるような状況には、その衝撃と同様な衝撃、例えば操作体の操作方向と反対方向へ操作体を押し戻すような衝撃（負荷）をかけることができる。
【０００９】
さらに操作体に上記のような負荷のみならず、振動も与えることができる。このようにして、手で操作する操作体自体に直接負荷および振動を与えることができ、操作体に動作負荷を与えたり、振動を与えたり、あるいは負荷と振動とを組合わせて、多彩な動作変化を操作体に与えることができる。このようなコントローラをゲームなどに使用した場合、ゲームをよりリアルに体感することができ、それによって臨場感をさらに高めることができる。
【００１１】
上記手段により、磁性体が磁気吸引手段により吸引されずに付勢手段により付勢されて摩擦部材に押付けられることによって、前記状態で操作体を操作した場合に操作体の動作を重くさせることができる。一方磁性体が磁気吸引手段により前記付勢力に抗して吸引されて摩擦部材から離れることによって操作体の動作を軽くさせることができる。
【００１２】
また前記操作体は、手が触れるスティックと磁性体を有する球体から成り、前記球体が前記付勢部材で付勢され且つ前記磁気吸引手段で吸引されるものが好ましい。
前記磁性体を付勢する手段としては、スプリング、ゴムなどの伸縮性のある部材などを選択することができ、また磁気吸引手段としては、電磁石コイルとヨークとを利用した装置を使用することができる。
なお、磁性体を吸引する吸引力を調節して操作体にかかる負荷を変化させることができる。
【００１３】
さらに磁気吸引手段により磁性体を吸引し、前記吸引を解除して磁性体を付勢手段により付勢させるという動作を繰り返すことで操作体を振動させることができる。また磁気吸引手段の吸引力を調節することで振動に強弱を付加することができる。
【００１４】
また本発明は、凹部を有する筐体と、手が触れるスティック部と磁性体からなる球体とが一体に形成されて前記凹部内に回動自在に配置された操作体と、前記操作体の移動量を所定の二軸方向について検出する検出部と、前記球体の表面に接触可能な状態で配置された摩擦部材と、前記操作体を操作したときにその動きを妨げる動作負荷を変化させる負荷可変手段と、を有するコントローラであって、
前記負荷可変手段は、前記球体を前記二軸と直交する方向に付勢する付勢部材と、前記球体を前記付勢部材の付勢方向に抗して吸引する磁気吸引手段と、前記操作体の表面に接触可能な摩擦部材とを有しており、前記付勢部材で付勢されているときと、前記磁気吸引手段で吸引されているときとで、前記操作体と前記摩擦部材とが接する部分の摩擦力が変化させられるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、スティックを前後方向または左右方向に移動させることでいずれか一方の軸が回転し、この回転の変化を検出部で検出して画面に表示されるキャラクタを移動するなどの通常行われている操作が可能になる。
【００１６】
上記のようにして、通常のキャラクタなどの操作が可能な操作体に、振動及び負荷を与えることができ、それによってゲームなどの場面に応じて操作体に与える動作に多彩な変化を与えることができ、その結果ゲームの臨場感をより高めることができる。
【００１７】
また上記のような構成とすることにより、操作体に多彩なモードを取り入れて制御することが容易になる。また操作体は磁気的に吸引され、または付勢されているため、操作体に急激に大きな外力が加わった場合でも操作体が急激に動くことがなく、よって操作体が破損したり、耐久性が短くなるような問題は発生しない。また装置自体を単純な構造で形成できるため信頼性を向上させることができる。
【００１８】
また本発明では、磁性体を付勢して磁性体を保持する側の部材に磁性体との摩擦抵抗の小さい部材を使用し、且つ磁性体を吸引する側に磁性体との摩擦抵抗が大きな部材を使用することもできる。上記手段により、磁性体が吸引された場合には操作体の負荷が大きくなり、また磁性体の吸引が解除された場合には磁性体は付勢手段の付勢力によって摩擦抵抗の低い部材に接して摺動することで操作体の負荷が小さくなる。
また操作体に負荷をかける場合、磁性体の動作にブレーキをかけるような部材を設けてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコントローラについて図１ないし図７を参照して説明する。
図１はコントローラを示す平面図、図２は図１の２−２線で切断した場合の断面図、図３は図２の３矢視の平面図、図４および図５は操作体の動作を説明するための説明図、図６および図７は通電パターンを示す波形図である。
【００２０】
図１に示すコントローラ１には、手で操作する操作体３が設けられ、操作体３を吸引する磁気吸引手段と、操作体３を付勢する付勢手段と、操作体３の動作を検出する検出手段とが設けられている。
操作体３は、図２に示すように、手が触れるスティック部４と、球体５と、脚部１４とが一体に形成されて筐体１８の凹部１６内に配置されている。
【００２１】
前記球体５の周囲には、球体５を保持する筒状の摩擦部材８が設けられ、前記摩擦部材８の上端部が半径方向に対して外方に突出して形成され、凹部１６の縁に取付けられている。この摩擦部材８は球体５との摩擦係数の大きな材質で形成されている。
また前記摩擦部材８は、筒状部分の上部より下部のほうが径がより小さく形成され、摩擦部材８の下側面８ａでは球体５が収まるような曲面すなわち球体５の曲面と同様な曲面で形成され球体５が隙間なく収まるようになっている。また摩擦部材８の上側面８ｂは円筒状に形成され、球体５が上下方向に移動できるようになっている。なお、球体５は鉄などの磁性体により形成されるが、その他の磁性体であってもよい。または、スティック部４、球体５、脚部１４とが合成樹脂材料で一体に形成され、前記球体５の内部に磁性材料がインサートされ、または球体５の図示上面の部分に薄い磁性金属板が嵌められていてもよい。
【００２２】
脚部１４は、凹部１６の底部から突出する支持片１５に取付けられたコイルバネ１７と連結され、操作体３が常に下方へ付勢されている。それにより球体５が摩擦部材８の下側面８ａに押付けられる方向へと付勢力が働いている。
【００２３】
また本発明のコントローラ１には、球体５を吸引する磁気吸引手段が設けられている。
すなわち筐体１８の上面には電磁石コイル６が配設され、その電磁石コイル６から球体５に向けて球体５の上面の一部を覆うようにして、２本のヨーク７，７が突出し、両ヨーク７，７との間にスティック部４が位置するように形成されている。またヨーク７，７の下面は、球体５の上面一部を覆い且つ嵌合するような形状に曲面状に切り欠かれている。この場合、球体５が摩擦部材８の下側面８ａに収まった状態で前記球体５が筐体１８から露出する露出面とヨーク７，７の下面との間に微小のスペースが設けられる。
さらに本発明のコントローラ１には、操作体３の動きを検出する検出部（検出手段）１３，２３が設けられている。
【００２４】
図２および図３に示すように、球体５の側方から下方を通る弓形のブリッジ１１が設けられ、球体５の両側部で筐体１８に対して軸１１ｂ，１１ｂにより回動可能に軸着されている。このときブリッジ１１は、図１のＹ軸方向に回動する。なお検出部２３側のブリッジ１２は、ブリッジ１１と直交する位置（図１のＹ軸方向）に配設され、Ｘ軸方向に回動可能に軸着されている。
さらに各ブリッジ１１，１２は、その中央部に長手方向に沿って帯状の貫通孔１１ａ，１２ａが形成されている。この貫通孔１１ａ，１２ａには脚部１４が挿通され、且つ操作体３を操作したときに脚部１４が前記貫通孔１１ａ，１２ａ内を移動できる程度の大きさで形成されている。
【００２５】
上記のように形成することにより、操作体３がＸ軸方向に回動した場合、脚部１４は、ブリッジ１１の貫通孔１１ａ内を移動するとともにブリッジ１２をＸ方向へ回動させる。また操作体３がＹ軸方向に回動された場合に脚部１４は、ブリッジ１２の貫通孔１２ａ内を移動するとともにブリッジ１１をＹ方向へ回動させる。
【００２６】
さらに一方の軸１１ｂ側には、前記軸１１ｂを介して検出部１３が取付けられている。この軸１１ｂには、図３（図２の３矢視の一部省略側面図）に示すように扇形のスリット板１０ａが取付けられ、スリット板１０ａの円周部には複数のスリット（図示せず）が形成されている。またスリット板１０ａの先端部にはホトセンサ９ａが配置され、スリット板１０ａの一面側から光を周期的に前記スリットに対して発射し、前記光をスリット板１０ａの他面側の受光部で検出することで操作体３のＹ軸方向への移動量が検出される。またブリッジ１２に対しても前記と同様にスリット板１０ｂおよびホトセンサ９ｂが設けられた検出部２３により、操作体３のＸ軸方向への移動量が検出される。
【００２７】
すなわち、操作体３を前後（Ｙ軸）方向へ移動させた場合、脚部１４がブリッジ１１を移動させる。この場合、スティック部４を手前方向（Ｙ軸マイナス方向）へ移動させることでブリッジ１１は前記方向とは逆方向（Ｙ軸プラス方向）へ回動し、またスティック部４をＹ軸プラス方向へ移動させることでブリッジ１１はＹ軸マイナス方向に回動する。また操作体の左右（Ｘ軸）方向の移動に対しては、スティック部４をＸ軸プラス方向へ移動させることでブリッジ１２がＸ軸マイナス方向へ回動する。またスティック部４をＸ軸マイナス方向へ移動させることでブリッジ１２がＸ軸プラス方向へ回動する。
【００２８】
またスティック部４をＸ軸とＹ軸の双方に対して傾斜するα方向へ移動させた場合、ブリッジ１１およびブリッジ１２の両方が回動し、両検出部１３と２３の双方から検出信号が得られ、画面上のキャラクタなどをα方向へ移動させるための情報を伝達できるようになる。
【００２９】
次に、本発明のコントローラ１に対する作動負荷および振動について説明する。
図４は、操作体３に付勢手段が作用している状態を示す。また図５は、操作体３に磁気吸引手段が作用している状態を示す。
磁気吸引手段は、電磁石コイル６に電流を流すことによりヨーク７，７に磁力を発生させることができる。
【００３０】
図４に示すように、この場合電磁石コイル６の通電をオフとすると、ヨーク７に球体５を吸引する吸引力が発生せず、球体５がコイルバネ１７のＺマイナス方向への付勢力によって摩擦部材８の下側面８ａに押付けられる。それによって操作体３に作用する負荷が増大し、操作体３を指などで操作する場合に操作体３の動きが重くなる。
【００３１】
また図５に示すように、電磁石コイル６の通電をオンすることでヨーク７に対して球体５を吸引する吸引力が発生し、球体５はコイルバネ１７の付勢力に抗して摩擦部材８の下側面８ａから離れる。この場合球体５は摩擦部材８の直線状に形成されている上側面８ｂまで持ち上げられる。この時、球体５と上側面８ｂとで生じる摩擦力は小さなものとなり、操作体３の動作負荷が軽減され、操作体３を指などで操作する場合に操作体３の移動が軽くなる。
【００３２】
上記の場合、図６で示されるような通電パターンすなわち通電のオン、オフを高い周期で切替えることで電磁石コイル６には連続した電流が流れ、ヨーク７が球体５を引き付ける吸引力は一定になる。その結果、図５に示す状態となり、操作体の動作にかかる負荷を軽減することができる。すなわち、電磁石コイル６に与えられる電流の周波数を変化させることにより、ヨーク７，７に球体５が引き付けられるときの力を加減でき、これによっても操作体３を動作させるときの負荷を変えることができる。さらにこのとき電磁石コイル６に急激に大きな電流を流すような通電パターンを形成し、球体５をヨーク７，７に衝突させて操作体３に衝撃を与えることができる。
【００３３】
また図７で示されるように、通電パターンすなわち通電のオン、オフの間隔を負荷を与えるときのパターンよりも低い周期で切替えることで、操作体３を振動させることができる。
この場合、通電をオンにすることで球体５を吸引する吸引力が働いて操作体３が上昇し、通電をオフにすることで球体５には吸引力は働かずコイルバネ１７による付勢力が働いて操作体３が下降する。このような上昇および下降の動作が繰り返されることによって操作体３を上下に振動させることができる。
【００３４】
この場合、通電パターンの周期を低くすれば低速な上下振動が得られ、通電パターンの周期を高くすることで上下振動を高速で行なうことができる。上記のようにして振動のパターンに対しても変化をもたせることができる。
【００３５】
上記のようにして形成されたコントローラ１をコントローラ本体に組込んで使用するが、この場合のコントローラ本体の形状は適宜選択することができる。またこの場合の操作体は指で操作するような小さいスティック状のタイプであっても、あるいは操縦桿のような手のひら全体で握って操作する大きなスティック状のタイプであってもよい。
また、ヨーク７と７に働く吸引力を個別に制御できるようにして操作体にさらに変化を持たせるようにすることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のコントローラは、操作体に振動、負荷または振動と負荷との組合せによる動作変化を与えることにより多彩なモードを制御することができ、しかも操作体自体に振動および負荷を与えることで操作している手に直接振動や負荷を与えることができる。上記のようなコントローラをゲーム用として使用した場合、表示される画面の状況に応じてコントローラに作用させる動作を多彩に変化させることができ、その結果ゲームをよりリアルに体感することができ、臨場感をさらに高めることができる。
【００３７】
またコントローラが、磁性体を使用した磁力による装置で形成されることにより、操作体に急激に外力が加わった場合でもその外力を逃がすことができるため、操作体が破損したりまたは操作体の耐久性が短くなるといった問題が防止される。
またコントローラを単純な構造で形成できるため、コントローラ自体の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコントローラを示す平面図、
【図２】図１の２−２線で切断したときの断面図、
【図３】図２の３矢視の一部省略側面図、
【図４】通電がオフのときの状態を示す一部省略側面図、
【図５】通電がオンのときの状態を示す一部省略側面図、
【図６】操作体に負荷を与えるときの通電パターンを示す波形図、
【図７】操作体に振動を与えるときの通電パターンを示す波形図、
【図８】従来のコントローラを示す斜視図、
【図９】従来のコントローラにおける振動発生装置の構造を示す断面図
【符号の説明】
１  コントローラ
３  操作体
４  スティック部
５  球体
６  電磁石コイル
７  ヨーク
８  摩擦部材
１１，１２  ブリッジ
１３  検出部
１４  脚部
１７  コイルバネ
【図１】
0004199845.tif 000002
【図２】
0004199845.tif 000003
【図３】
0004199845.tif 000004
【図４】
0004199845.tif 000005
【図５】
0004199845.tif 000006
【図６】
0004199845.tif 000007
【図７】
0004199845.tif 000008
【図８】
0004199845.tif 000009
【図９】
0004199845.tif 000010