(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レバーが傾動することで、前記レバーの傾動角度が可変抵抗器のシャフト回転角度に変換され、前記シャフト回転角度が印加電圧の電圧比で出力されるジョイスティックコントローラであって、
前記可変抵抗器の両端に直列に接続した２つのデジタルポテンショメータと、
前記レバーに配置したスイッチと、を備え、
前記スイッチの操作によって、前記デジタルポテンショメータの抵抗値を変更して、前記レバーの傾動範囲に対する電気的出力範囲を変更するものであり、
前記スイッチは、−方向側プッシュスイッチと＋方向側プッシュスイッチとを有し、
前記−方向側プッシュスイッチのプッシュで、両端に接続した２つの前記デジタルポテンショメータの抵抗値を増加方向に１段階変化させ、前記＋方向側プッシュスイッチのプッシュで、両端に接続した２つの前記デジタルポテンショメータの抵抗値を減少方向に１段階変化させる
ジョイスティックコントローラ。
【請求項２】
前記可変抵抗器は、前記レバーのＸ軸方向の傾動によって抵抗値が可変するＸ軸用可変抵抗器と、前記Ｘ軸方向とは直交したＹ軸方向の前記レバーの傾動によって抵抗値が可変するＹ軸用可変抵抗器とを有し、
前記スイッチは、前記Ｘ軸用可変抵抗器と直列に接続した２つのデジタルポテンショメータの抵抗値を変更するＸ軸用スイッチと、前記Ｙ軸用可変抵抗器と直列に接続した２つのデジタルポテンショメータの抵抗値を変更するＹ軸用スイッチとを有する
請求項１に記載のジョイスティックコントローラ。
【請求項３】
前記スイッチによる操作の有効又は無効を設定する有効／無効設定用スイッチをさらに備えた
請求項１〜２のいずれか１項に記載のジョイスティックコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット操作用、クレーン操作用、産業車両、土木建設機械等に使用されるジョイスティックコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に従来のジョイスティックコントローラの一例を示す。図８（ａ）は、ジョイスティックコントローラ１０の正面図、図８（ｂ）は、ジョイスティックコントローラ１０の上面図である。
図８に示すジョイスティックコントローラ１０は、筐体ケース１１内にコントローラの本体が収められ、筐体ケース１１の上部にレバー１２が配置されている。レバー１２は、設定された傾動範囲内で傾斜が可能である。例えば、図８の例では、レバー１２が直立した状態から±２４°の傾斜が可能である。
【０００３】
図８（ｂ）に示すように、筐体ケース１１には、Ｘ軸用可変抵抗器１３とＹ軸用可変抵抗器１４とが配置され、それぞれ３つの端子１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃが、各可変抵抗器１３，１４の表面に取り付けられている。
【０００４】
このようなジョイスティックコントローラ１０は、レバー１２を傾斜させる操作があると、内部機構によってレバー傾動角度が可変抵抗器１３，１４のシャフト回転角度に変換され、シャフト回転位置に応じた電圧を出力として取り出すものである。
【０００５】
可変抵抗器１３，１４は、印加電圧と出力電圧の比が、有効電気角に対するシャフト回転角度の比となるため、印加電圧と出力電圧の比からレバー１２の傾動角度が算出可能であり、したがって、レバー１２の傾動範囲は電気的出力範囲と１対１の関係となる。すなわち、図９に示すように、レバー１２の傾動範囲における可変抵抗器１３，１４のシャフト回転が有効電気角以上であれば、出力範囲は０％〜１００％になる。
【０００６】
図９（ａ）は、可変抵抗器１３，１４を構成する抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒと各端子１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃとの関係を示す。図９（ｂ）は、レバー１２のＸ軸方向及びＹ軸方向の傾斜角（横軸）と、それぞれの軸の可変抵抗器１３，１４の出力電圧比（縦軸）との関係を示す。２つの可変抵抗器１３，１４は同じ構成であり、２つの可変抵抗器１３，１４の特性は図９に示すように同じである。
【０００７】
図９（ａ）に示すように、それぞれの可変抵抗器１３，１４は、１端子１３ａ，１４ａと３端子１３ｃ，１４ｃが、各抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒの一端及び他端に接続される。１端子１３ａ，１４ａは、接地電位（ＧＮＤ）であり、３端子１３ｃ，１４ｃは、所定の直流電源（＋Ｖ）に接続される。
そして、２端子１３ｂ，１４ｂが各抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒに接続される位置が、レバー１２の傾斜角度によって変化する。この２端子１３ｂ，１４ｂが、各可変抵抗器１３，１４の出力端子となる。
【０００８】
図９（ｂ）に示すように、レバー１２の傾動範囲を−方向の最大値である−２４°から＋方向の最大値である＋２４°の範囲で動かすことで、出力電圧比が０％から１００％まで変化する。レバー１２が操作されていないセンターのときは、出力電圧比が５０％である。傾動範囲が−２４°から＋２４°とするのは一例である。
【０００９】
図９で説明した例では、０％〜１００％出力に変化させたが、０％〜１００％出力ではなく、１０％〜９０％出力のようにレバーの傾動端で、出力を飽和させる使い方も一般的である。このレバーの傾動端で、出力を飽和させることで、電気的入出力ラインの断線を検知することができる。
【００１０】
図１０は、傾動範囲が−２４°から＋２４°のときに、出力を１０％〜９０％の範囲で変化させる例を示す。
図１０（ａ）は、各抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒと１端子１３ａ，１４ａとの間に、１端子側固定抵抗器１３ｄ，１４ｄを接続し、各抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒと３端子１３ｃ，１４ｃとの間に、３端子側固定抵抗器１３ｅ，１４ｅを接続する。ここで、１端子側固定抵抗器１３ｄ，１４ｄの抵抗値と、抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒの抵抗値と、３端子側固定抵抗器１３ｅ，１４ｅの抵抗値との比を、１：８：１にすることで、図１０（ｃ）に示すように、傾動範囲が−２４°から＋２４°での出力範囲を１０％〜９０の範囲にすることができる。
【００１１】
図１０（ｂ）は、Ｘ軸用可変抵抗器１３とＹ軸用可変抵抗器１４の、点線で示したエレメント上に、各抵抗素子１３Ｒ，１４Ｒと１端子側固定抵抗器１３ｄ，１４ｄと３端子側固定抵抗器１３ｅ，１４ｅとを形成した例である。この場合にも、図１０（ａ）の例と同様に、各抵抗器の抵抗値の比を、１：８：１にすることで、図１０（ｃ）に示すように、出力範囲を１０％〜９０％の範囲にすることができる。
図１０の例の場合でも、傾動範囲が−２４°から＋２４°とするのは一例である。
【００１２】
さらに、図１０に示す構成とする代わりに、シャフト回転角度に対する出力を任意に設定できるホールＩＣを使った無接触式ポテンショメータを用いれば、１０％〜９０％等の飽和出力は容易に実現可能である。
【００１３】
特許文献１には、ジョイスティックコントローラにおいて、レバーの操作に対する出力範囲を１０％〜９０％に制限する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−２１１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ジョイスティックコントローラで、１０％〜９０％等の飽和出力を実現する方法は上述した通りであるが、そのいずれの方法もジョイスティックコントローラが完成し、ユーザが使用を開始した後にその飽和出力レベルを変更することは容易ではない。また、ジョイスティックコントローラの作動中にレバーの傾動範囲に対する出力範囲を変更したいという要望もあるが、これに対してもその対応が難しいという課題がある。
【００１６】
本発明は、電気的出力範囲の変更が簡単にできるジョイスティックコントローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のジョイスティックコントローラは、レバーが傾動することで、レバーの傾動角度が可変抵抗器のシャフト回転角度に変換され、シャフト回転角度が印加電圧の電圧比で出力されるジョイスティックコントローラであって、可変抵抗器の両端に直列に接続した２つのデジタルポテンショメータと、レバーに配置したスイッチとを備え、スイッチの操作によって、デジタルポテンショメータの抵抗値を変更して、レバーの傾動範囲に対する電気的出力範囲を変更するものであり、スイッチは、−方向側プッシュスイッチと＋方向側プッシュスイッチとを有し、−方向側プッシュスイッチのプッシュで、両端に接続した２つのデジタルポテンショメータの抵抗値を増加方向に１段階変化させ、＋方向側プッシュスイッチのプッシュで、両端に接続した２つのデジタルポテンショメータの抵抗値を減少方向に１段階変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レバーに配置したスイッチの操作によって、ジョイスティックコントローラのレバーの傾動範囲に対する電気的出力範囲を、ジョイスティックコントローラが作動中であっても任意の値に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラの概略の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示すジョイスティックコントローラのつまみ部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラの内部構成を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラの電気的出力関係の例（１０％〜９０％出力の例）を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラの電気的出力関係の例（０％〜１００％出力の例）を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラの電気的出力関係の例（１６．７％〜８３．３％出力の例）を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態例によるジョイスティックコントローラにスイッチを追加した場合の内部構成を示す構成図である。
【図８】従来のジョイスティックコントローラの正面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。
【図９】従来のジョイスティックコントローラの電気的出力関係の例（０％〜１００％出力の例）を示す図である。
【図１０】従来のジョイスティックコントローラの電気的出力関係の例（１０％〜９０％出力の例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する）を、図１〜図７を参照して説明する。
［ジョイスティックコントローラの外観の構成］
図１は、本例のジョイスティックコントローラ１００の外観を示した斜視図である。また、図２は、図１のＡ部を拡大して示す部分拡大図である。
【００２１】
図１に示すジョイスティックコントローラ１００は、筐体ケース１１０の上に直立した状態で配置されたレバー１２０を備え、レバー１２０は所定の傾動範囲で傾動させることできる。レバー１２０の頂部のつまみ１３０には、十字型押しボタンスイッチ１３１が配置されている。十字型押しボタンスイッチ１３１の構成は後述する。
【００２２】
筐体ケース１１０には、Ｘ軸用可変抵抗器１４０とＹ軸用可変抵抗器１５０とが配置される。図１では、Ｘ軸用可変抵抗器１４０は隠れた位置に配置され、図示されていない。
Ｙ軸用可変抵抗器１５０は、Ｙ軸出力端子１５１を有する。Ｘ軸用可変抵抗器１４０も、Ｘ軸出力端子１４１（不図示）を有する。
【００２３】
Ｘ軸用可変抵抗器１４０とＹ軸用可変抵抗器１５０は、それぞれ不図示のシャフトを備え、レバー１２０の傾動角度が、各可変抵抗器１４０，１５０のシャフト回転角度に変換されるように、レバー１２０とシャフトとが接続されている。
ここで、レバー１２０をＸ軸方向に傾動させたとき、Ｘ軸方向の傾動角度がＸ軸用可変抵抗器１４０のシャフト回転角度に変換され、レバー１２０をＹ軸方向に傾動させたとき、Ｙ軸方向の傾動角度がＹ軸用可変抵抗器１５０のシャフト回転角度に変換される。Ｘ軸とＹ軸は、図１に示すように直交する角度である。ここでは、レバー１２０が直立した状態からＸ軸又はＹ軸に沿って一方に傾斜した方向を（＋）方向とし、（＋）方向とは反対側に傾斜した方向を（−）方向とする。レバー１２０の最大傾動角度は、ここでは±２４°とする。この２４°はあくまでも一例であり、ジョイスティックコントローラ１００の構成によって最大傾動角度は異なる。
【００２４】
図２は、レバー１２０の頂部のつまみ１３０に配置した十字型押しボタンスイッチ１３１の構成を示す。十字型押しボタンスイッチ１３１は、２個のＸ軸用スイッチと２個のＹ軸用スイッチを有する。すなわち、十字型押しボタンスイッチ１３１は、Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１、Ｘ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２、Ｙ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１、及びＹ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２を備える。
【００２５】
Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１とＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２を結ぶ方向は、図１で説明したＸ軸方向と一致させている。また、Ｙ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１とＹ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２を結ぶ方向は、図１で説明したＹ軸方向と一致させている。このような十字型押しボタンスイッチ１３１を配置したことで、十字型押しボタンスイッチ１３１の４つの入力１３１−Ｘ１，１３１−Ｘ２，１３１−Ｙ１，１３１−Ｙ２の操作を行う際に、どのスイッチを押したら良いかが、感覚的に分かりやすくなり、操作性が向上する。
【００２６】
［ジョイスティックコントローラの内部構成］
図３は、ジョイスティックコントローラ１００の内部構成を示す。
ジョイスティックコントローラ１００は、信号処理回路１６０と、Ｘ軸処理部１７０とＹ軸処理部１８０とを備える。
【００２７】
信号処理回路１６０は、十字型押しボタンスイッチ１３１の操作状況を検出する回路であり、Ｘ軸±方向判別部１６１と、Ｘ軸プッシュ回数出力部１６２と、Ｙ軸±方向判別部１６３と、Ｙ軸プッシュ回数出力部１６４とを内蔵する。信号処理回路１６０は、十字型押しボタンスイッチ１３１とリード線で接続されている。このリード線は、例えばレバー１２０（図１）の内部に配置されたレバー保持用の中空シャフト（不図示）の貫通穴を通過させて、十字型押しボタンスイッチ１３１と信号処理回路１６０とを接続する。
【００２８】
Ｘ軸±方向判別部１６１は、Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１と、Ｘ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２のいずれかがプッシュされる操作があったとき、そのプッシュされた箇所が（−）方向か（＋）方向かを判別する。例えば、プッシュされた箇所がＸ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１であるとき、Ｘ軸±方向判別部１６１はＬレベル信号を出力する。また、プッシュされた箇所がＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２であるとき、Ｘ軸±方向判別部１６１はＨレベル信号を出力する。
Ｘ軸プッシュ回数出力部１６２は、Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１及びＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２がプッシュされた回数に応じたパルスを出力する。
【００２９】
Ｙ軸±方向判別部１６３は、Ｙ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１と、Ｙ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２のいずれかがプッシュされる操作があったとき、そのプッシュされた箇所が（−）方向か（＋）方向かを判別する。例えば、プッシュされた箇所がＹ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１であるとき、Ｌレベル信号を出力する。また、プッシュされた箇所がＹ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２であるとき、Ｈレベル信号を出力する。
Ｙ軸プッシュ回数出力部１６４は、Ｙ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１及びＹ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２がプッシュされた回数に応じたパルスを出力する。
【００３０】
Ｘ軸±方向判別部１６１の出力と、Ｘ軸プッシュ回数出力部１６２の出力は、Ｘ軸処理部１７０に供給される。
Ｘ軸処理部１７０は、Ｘ軸用可変抵抗器１４０と、１端子側デジタルポテンショメータ１７１と、３端子側デジタルポテンショメータ１７２とを備える。Ｘ軸用可変抵抗器１４０は、コンダクティブプラスチックエレメントよりなる抵抗素子１４０Ｒを有する。抵抗素子１４０Ｒは、一端が１端子１４０ａに接続され、他端が３端子１４０ｃに接続され、可動点が２端子１４０ｂに接続される。この２端子１４０ｂが抵抗素子１４０Ｒに接続される位置が、レバー１２０のＸ軸方向の傾動角度によって決まる。
【００３１】
Ｘ軸用可変抵抗器１４０の１端子１４０ａと接地端子１９２との間には、１端子側デジタルポテンショメータ１７１の抵抗素子１７１Ｒが接続される。
抵抗素子１７１Ｒの一端（Ａ端子）は、Ｘ軸用可変抵抗器１４０の１端子１４０ａに接続され、抵抗素子１７１Ｒの他端（Ｂ端子）と可動点（Ｗ端子）は、接地端子（ＧＮＤ）１９２に接続される。
【００３２】
Ｘ軸用可変抵抗器１４０の３端子１４０ｃと、電源端子（＋Ｖ）１９１との間には、３端子側デジタルポテンショメータ１７２の抵抗素子１７２Ｒが接続される。
抵抗素子１７２Ｒの一端（Ａ端子）は、電源端子（＋Ｖ）１９１に接続され、抵抗素子１７２Ｒの他端（Ｂ端子）と可動点（Ｗ端子）は、Ｘ軸用可変抵抗器１４０の３端子１４０ｃに共通に接続される。
【００３３】
両デジタルポテンショメータ１７１，１７２のアップダウン入力（Ｕ／Ｄ）には、Ｘ軸±方向判別部１６１の出力が供給される。また、両デジタルポテンショメータ１７１，１７２のクロック入力（ＣＬＫ）には、Ｘ軸プッシュ回数出力部１６２の出力パルスが供給される。
なお、両デジタルポテンショメータ１７１，１７２のチップセレクト端子ＣＳは、Ｌレベル信号でアクティブ状態となるように、接地電位（ＧＮＤ）に固定され、常にアクティブ状態に設定されている。
【００３４】
このように構成したデジタルポテンショメータ１７１，１７２は、クロック入力（ＣＬＫ）に１回のパルスが供給されるごとに、抵抗素子１７１Ｒ，１７２Ｒの可動点（Ｗ端子）の接続位置が１段階ずつ変化し、抵抗値が変化する。すなわち、デジタルポテンショメータ１７１，１７２は、クロック入力（ＣＬＫ）に供給されるパルス信号の立下がりエッジを検出して、スイッチが押された回数をカウントし、そのカウント数によって抵抗素子１７１Ｒ，１７２Ｒの可動点（Ｗ端子）の接続位置が変化する。
このとき、接続位置が変化する方向は、アップダウン入力（Ｕ／Ｄ）に得られる信号のレベル（Ｌレベル信号又はＨレベル信号）によって決まる。
【００３５】
ここで、デジタルポテンショメータ１７１，１７２の動作によって生じる抵抗値の変化の例について説明する。
まず、可変抵抗器１４０の抵抗素子１４０Ｒの全抵抗値（１端子１４０ａと３端子１４０ｃの間の抵抗値）をＶＲ、デジタルポテンショメータ１７１，１７２のＢ端子とＷ端子が未短絡状態での、Ａ端子とＢ端子の間の抵抗値をＲＡＢ、デジタルポテンショメータ１７１，１７２のＡ端子とＷ端子の間の抵抗値をＲＡＷ、デジタルポテンショメータ１７１，１７２の分解能をｎビット、デジタルポテンショメータ１７１，１７２のクロックパルス信号１回分による抵抗値変化の差分である増減ステップ抵抗値をＲＳとする。
【００３６】
本例のデジタルポテンショメータ１７１，１７２は、電源投入直後には、Ｗ端子はＡ端子とＢ端子の中間に位置するものを使用する。
したがって、初期状態では、ＲＡＷ＝ＲＡＢ／２（仮にＲＡＢ＝１０ｋΩであればＲＡＷ＝５ｋΩ）になる。デジタルポテンショメータ１７１，１７２と可変抵抗器１４０の直列接続からなる抵抗値は、ＲＡＢ／２＋ＶＲ＋ＲＡＢ／２になる。
また、デジタルポテンショメータ１７１，１７２の分解能がｎビットであることから、増減ステップ抵抗値ＲＳ＝ＲＡＢ／２ｎになる。すなわち、仮にＲＡＢ＝１０ｋΩ、ｎ＝７とすれば、ＲＳ＝１０ｋΩ／１２８≒７８Ωになる。
【００３７】
そして、Ｘ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２が１回押されると、デジタルポテンショメータ１７１，１７２のＷ端子ポジションは、Ａ端子方向に向かって分解能の１ビット分移動する。したがって、のＡ端子とＷ端子の間の抵抗値は、ＲＡＷ＝ＲＡＢ／２−ＲＳ、Ｎ回押した場合はＲＡＷ＝ＲＡＢ／２−ＲＳ×Ｎになる。
Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１がＮ回押された場合は、これとは逆にＲＡＷ＝ＲＡＢ／２＋ＲＳ×Ｎになる。
なお、ＲＡＷが取り得る範囲は最大値ＲＡＢΩ、最小値０ΩでありＸ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１やＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２がその範囲を超える方向に押されてもＲＡＷは変化しない。
【００３８】
次に、Ｙ軸処理部１８０の構成について説明する。
信号処理回路１６０のＹ軸±方向判別部１６３の出力と、Ｙ軸プッシュ回数出力部１６４の出力は、Ｙ軸処理部１８０に供給される。
Ｙ軸処理部１８０は、Ｙ軸用可変抵抗器１５０と、１端子側デジタルポテンショメータ１８１と、３端子側デジタルポテンショメータ１８２とを備える。Ｙ軸用可変抵抗器１５０は、コンダクティブプラスチックエレメントよりなる抵抗素子１５０Ｒを有する。抵抗素子１５０Ｒは、一端が１端子１５０ａに接続され、他端が３端子１５０ｃに接続され、可動点が２端子１５０ｂに接続される。この２端子１５０ｂが抵抗素子１５０Ｒに接続される位置が、レバー１２０のＹ軸方向の傾動角度によって決まる。
【００３９】
Ｙ軸±方向判別部１６３の出力とＹ軸プッシュ回数出力部１６４の出力パルスが、Ｙ軸処理部１８０の１端子側デジタルポテンショメータ１８１と、３端子側デジタルポテンショメータ１８２に供給される構成は、Ｘ軸±方向判別部１６１の出力とＸ軸プッシュ回数出力部１６２の出力パルスが、Ｘ軸処理部１７０の各デジタルポテンショメータ１７１，１７２に供給される構成及び動作と同じであり、図示と説明は省略する。
また、接地端子（ＧＮＤ）１９２が１端子側デジタルポテンショメータ１８１を介してＹ軸用可変抵抗器１５０に接続される構成と、電源端子（＋Ｖ）１９１が３端子側デジタルポテンショメータ１８２を介してＹ軸用可変抵抗器１５０に接続される構成も、Ｘ軸処理部１７０と同じ構成であり、説明を省略する。
【００４０】
［スイッチの操作による特性変化の説明］
次に、図４〜図６を参照して、十字型押しボタンスイッチ１３１の操作によって設定される各デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値と、ジョイスティックコントローラ１００のレバー１２０の傾動範囲と出力電圧比の例について説明する。ここで出力電圧比とは、既に説明したように、印加電圧（＋Ｖ）に対する出力電圧の比である。
【００４１】
図４〜図６は、レバー１２０をＸ軸方向に傾動させた場合のデジタルポテンショメータ１７１，１７２の状態及び出力電圧比の変化を示す。図４（ａ），図５（ａ），図６（ａ）は、デジタルポテンショメータ１７１，１７２の状態を示し、図４（ｂ），図５（ｂ），図６（ｂ）のグラフは、そのデジタルポテンショメータ１７１，１７２の状態によって決まる、レバー１２０の傾動角度（横軸）と出力電圧比（縦軸）との関係を示す。
なお、図４〜図６では、レバー１２０をＸ軸方向に傾動させた場合のデジタルポテンショメータ１７１，１７２の状態及び出力電圧比の変化を示すが、レバー１２０をＹ軸方向に傾動させた場合のデジタルポテンショメータ１８１，１８２の状態及び出力電圧比の変化も全く同じである。
【００４２】
デジタルポテンショメータ１７１，１７２は、図３で説明したように、Ｂ端子とＷ端子が短絡したレオスタッド式にすることで、各デジタルポテンショメータ１７１，１７２のＡ端子とＷ端子の間の抵抗値が可変可能になる。したがって、図４（ａ），図５（ａ），図６（ａ）に示すように、１端子側デジタルポテンショメータ１７１と可変抵抗器１４０と３端子側デジタルポテンショメータ１７２とが直列に接続された状態になる。この接続状態では、各デジタルポテンショメータ１７１，１７２は、可変抵抗器１４０の両端に接続された補正抵抗としての役割を果たすことになる。
この補正抵抗であるデジタルポテンショメータ１７１，１７２の抵抗値は、十字型押しボタンスイッチ１３１のプッシュ操作によって変化する。
【００４３】
以下、具体的な変化例を説明するにあたり、一例として可変抵抗器１４０の全抵抗値ＶＲ＝４０ｋΩ、デジタルポテンショメータ１７１，１７２のＲＡＢ＝１０ｋΩ、分解能ｎ＝７ビット、電源電圧（＋Ｖ、ＧＮＤ間）＝５Ｖ、レバー１２０の傾動範囲を±２４°、３端子側デジタルポテンショメータ１７２、可変抵抗器１４０、１端子側デジタルポテンショメータ１７１を直列接続した状態での両端の抵抗値をＴＲとする。
この場合、ＴＲ＝３端子側ＲＡＷ＋ＶＲ＋１端子側ＲＡＷの関係にある。
【００４４】
図４は、電源投入時の初期状態を示す。
このときの抵抗値ＲＡＷ及びＴＲは、ＲＡＷ＝ＲＡＢ／２＝５ｋΩ、ＴＲ＝５ｋΩ＋４０ｋΩ＋５ｋΩ＝５０ｋΩとなり、レバー１２０の傾動範囲に対する可変抵抗器１４０の出力電圧は、以下のようになる。
５Ｖ×（５ｋΩ／ＴＲ）〜５Ｖ×（（５ｋΩ＋４０ｋΩ）／ＴＲ）＝０．５Ｖ〜４．５Ｖ
したがって、この場合の出力電圧比は１０％（５／５０）〜９０％（４５／５０）になる。
【００４５】
図５は、十字型押しボタンスイッチ１３１のＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２が押され続け、抵抗値ＲＡＷが最小値になった状態を示す。
このときの抵抗値ＲＡＷ及びＴＲは、ＲＡＷ＝０Ω、ＴＲ＝０Ω＋４０ｋΩ＋０Ω＝４０ｋΩとなり、レバー１２０の傾動範囲に対する可変抵抗器１４０の出力電圧は、以下のようになる。
５Ｖ×（０Ω／ＴＲ）〜５Ｖ×（（０Ω＋４０ｋΩ）／ＴＲ）＝０Ｖ〜５Ｖ
したがって、この場合の出力電圧比は０％（０／４０）〜１００％（４０／４０）となる。
【００４６】
図６は、十字型押しボタンスイッチ１３１のＸ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１が押され続け、抵抗値ＲＡＷが最大値になった状態を示す。
このときの抵抗値ＲＡＷ及びＴＲは、ＲＡＷ＝１０ｋΩ、ＴＲ＝１０ｋΩ＋４０ｋΩ＋１０ｋΩ＝６０ｋΩとなるため、レバー１２０の傾動範囲に対して可変抵抗器１４０の出力電圧は、以下のようになる。
５Ｖ×（１０ｋΩ／ＴＲ）〜５Ｖ×（（１０ｋΩ＋４０ｋΩ）／ＴＲ）＝０．８３５Ｖ〜０４．１６５Ｖ
したがって、この場合の出力電圧比は１６．７％（１０／６０）〜８３．３％（５０／６０）となる。
【００４７】
図５（出力電圧比０％〜１００％）と図６（出力電圧比１６．７％〜８３．３％）の間の状態において、Ｘ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１もしくはＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２が１回押されると、増減ステップ抵抗値ＲＳに相当する出力電圧比分だけレバー１２０の傾動範囲に対する出力範囲が狭まるもしくは広がることになる。
増減ステップ抵抗値ＲＳの値は分解能７ビットより、ＲＳ＝ＲＡＢ／２７＝１０ｋΩ／１２８≒７８Ωである。
但し、計算上の分母であるＴＲが常に一定とはならないため、増減ステップ抵抗値ＲＳに相当する出力電圧比は、出力範囲が広くなるほど少しずつ大きくなるが、実用的には特に問題になることはない。
【００４８】
以上説明したように、本例のジョイスティックコントローラ１００によると、レバー１２０のつまみ１３１に配置したＸ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｘ１もしくはＸ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｘ２をユーザが意図する回数押すことで、レバー１２０のＸ軸方向の傾動範囲に対する出力範囲を自在に可変可能である。Ｙ軸スイッチ（−）入力１３１−Ｙ１もしくはＹ軸スイッチ（＋）入力１３１−Ｙ２を押した場合も、同様にレバー１２０のＹ軸方向の傾動範囲に対する出力範囲を自在に可変可能である。
【００４９】
これらの出力範囲の調整は、ジョイスティックコントローラ１００が作動中であっても行うことができ、ジョイスティックコントローラ１００を操作中のユーザが、任意のタイミングで調整を行うことができ、従来よりも高度な操作が可能になる。
【００５０】
［有効／無効設定用スイッチを追加した例］
ジョイスティックコントローラ１００のつまみ１３０上、もしくは、レバー１２０の任意の位置にスイッチを追加して、そのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を、信号処理回路１６０経由で、デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２のＣＳ端子に伝達することで、十字型押しボタンスイッチ１３１からの伝達信号を有効にしたり無効にすることも可能である。
【００５１】
この場合、ＣＳ端子の入力がＬレベル信号であれば、十字型押しボタンスイッチ１３１からの伝達信号で、デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値ＲＡＷは変更可能になる。すなわちレバー１２０の傾動範囲に対する出力範囲の変更を許可する。また、ＣＳ端子の入力がＨレベル信号であれば、十字型押しボタンスイッチ１３１からの伝達信号を受けても、デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値ＲＡＷは変更できない。すなわちレバー１２０の傾動範囲に対する出力範囲の変更は許可されず、それまでの値を保持し続けることになる。
この追加のスイッチを設けることで、意図せずに十字型押しボタンスイッチ１３１が押されるなどの誤操作を防止することができる。
【００５２】
図７は、この有効／無効を設定するスイッチを追加した場合の例を示す。
図７において、図３の構成と同一の部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
図７では、レバー１２０のつまみ１３０（図１，図２）には、十字型押しボタンスイッチ１３１の他に、有効／無効設定用スイッチ１３２を配置している。
そして、信号処理回路１６０は、Ｘ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６５と、Ｙ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６６とを有する。
【００５３】
有効／無効設定用スイッチ１３２をオン状態としたとき、Ｘ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６５とＹ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６６は、ＯＮ信号（Ｌレベル信号）を出力する。このＯＮ信号は、デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２のＣＳ端子へ供給される。そして、十字型押しボタンスイッチ１３１の操作によって、各デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値が変化し、出力電圧比の範囲を変更することができる。
【００５４】
一方、有効／無効設定用スイッチ１３２をオフ状態としたとき、Ｘ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６５とＹ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部１６６は、ＯＦＦ信号（Ｈレベル信号）を出力する。このＯＦＦ信号は、デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２のＣＳ端子へ供給される。このとき、十字型押しボタンスイッチ１３１の操作があっても、各デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値は固定され、出力電圧比の範囲は固定された状態になる。
【００５５】
なお、有効／無効設定用スイッチ１３２をオフ状態にしたときの各デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値は、例えば図４に示すような初期状態の値にする。あるいは、有効／無効設定用スイッチ１３２をオフ状態にする直前の各デジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２の抵抗値をそのまま維持するようにしてもよい。
【００５６】
［変形例］
上述した実施の形態例では、Ｘ軸とＹ軸の２軸の操作が可能なジョイスティックコントローラに適用した例とした。これに対して、いずれか１つの軸方向にだけ操作が可能な１軸型のジョイスティックコントローラ、あるいは３軸以上の軸方向に操作が可能なジョイスティックコントローラに本発明を適用してもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態例では、可変抵抗器１４０，１５０として、コンダクティブプラスチックエレメントを使ったポテンショメータを使用した。これに対して、巻線型ポテンショメータや、巻線上にコンダクティブプラスチックを塗布したハイブリッド型ポテンショメータであってもよい。
【００５８】
また、図３や図７に示す構成では、デジタルポテンショメータを軸ごとに２個用意して、可変抵抗器１４０，１５０の両端に直列に接続する構成とした。これに対して、各可変抵抗器１４０，１５０の一方の端に、１個のデジタルポテンショメータだけを接続した直列接続としてもよい。この場合、デジタルポテンショメータの接続位置は、可変抵抗器１４０，１５０の３端子側、１端子側のどちらであってもよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態例では、スイッチとして十字型押しボタンスイッチ１３１を使用した。これに対して、十字型押しボタンスイッチ１３１の代わりに、一般的な押しボタンスイッチを必要数配置してもよく、本発明が意図する機能を有するスイッチであれば、スイッチの種類は問わない。
【００６０】
さらに、図３や図７に示す構成では、Ｘ軸側のデジタルポテンショメータ１７１，１７２への信号伝達を行うラインと、Ｙ軸側のデジタルポテンショメータ１８１，１８２への信号伝達を行うラインは、独立したラインとした。これに対して、Ｘ軸とＹ軸のスイッチ入力を共通化して、４個のデジタルポテンショメータ１７１，１７２，１８１，１８２への信号伝達を行うラインを共通化してもよい。
【００６１】
また、図７で説明した有効／無効設定用スイッチ１３２を設ける場合にも、この有効／無効設定用スイッチ１３２の操作に応じた信号を伝達するラインを、Ｘ軸側とＹ軸側で共通化してもよい。さらに、有効／無効設定用スイッチ１３２の構成や、この有効／無効設定用スイッチ１３２を配置する位置についても、様々な構成が適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…ジョイスティックコントローラ、１１０…筐体ケース、１２０…レバー、１３０…つまみ、１３１…十字型押しボタンスイッチ、１３１−Ｘ１…Ｘ軸スイッチ（−）入力、１３１−Ｘ２…Ｘ軸スイッチ（＋）入力、１３１−Ｙ１…Ｙ軸スイッチ（−）入力、１３１−Ｙ２…Ｙ軸スイッチ（＋）入力、１３２…有効／無効設定用スイッチ、１４０…Ｘ軸用可変抵抗器、１４０Ｒ…抵抗素子、１４１…Ｘ軸出力端子、１５０…Ｙ軸用可変抵抗器、１５１…Ｙ軸出力端子、１６０…信号処理回路、１６１…Ｘ軸±方向判別部、１６２…Ｘ軸プッシュ回数出力部、１６３…Ｙ軸±方向判別部、１６４…Ｙ軸プッシュ回数出力部、１６５…Ｘ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部、１６６…Ｙ軸デジタルポテンショメータ有効／無効選択出力部、１７０…Ｘ軸処理部、１７１…１端子側デジタルポテンショメータ、１７１Ｒ…抵抗素子、１７２…３端子側デジタルポテンショメータ、１７２Ｒ…抵抗素子、１８０…Ｙ軸処理部、１８１…１端子側デジタルポテンショメータ、１８２…３端子側デジタルポテンショメータ、１９１…電源端子、１９２…接地端子
【要約】
【課題】ジョイスティックコントローラにおいて、電気的出力範囲の変更が簡単にできるようにする。
【解決手段】レバー１２０が傾動することで、レバー１２０の傾動角度が可変抵抗器１４０，１５０のシャフト回転角度に変換され、シャフト回転角度が印加電圧の電圧比で出力されるジョイスティックコントローラである。可変抵抗器１４０，１５０の両端もしくは片側には、直列にデジタルポテンショメータを接続する。そして、レバー１２０に配置したスイッチ１３１を有し、そのスイッチ１３１の操作によって、デジタルポテンショメータの抵抗値を変更して、レバー１２０の傾動範囲に対する電気的出力範囲を変更する。
【選択図】図１【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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