JP2013140457A - 操作子及び操作装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操作子3は、1つの交点にて互いに直交する複数の棒状部を有する操作体31と、操作体31の変位を検出する複数の検出体33とを備える。複数の棒状部には、互いに直交する棒状部32X及び棒状部32Yが含まれ、複数の検出体33には、交点より棒状部32Xの一端側の変位を検出する第1検出体33X1と、交点より棒状部32Xの他端側の変位を検出する第2検出体33X2と、交点より棒状部32Yの一端側の変位を検出する第3検出体33Y1とが含まれる。
【選択図】図2
Description
この特許文献1に記載のコントローラー(操作装置)は、使用者の左右の手で把持される左側把持部及び右側把持部と、当該コントローラーの正面に配設された方向キー及び操作ボタンとを有する。このうち、方向キーは、左側把持部が左手で把持された際の親指に対応する位置に配設され、操作ボタンは、右側把持部が右手で把持された際の親指に対応する位置に配設されている。更に、当該コントローラーは、方向キー及び操作ボタンが配設される領域の間に2つのアナログスティックが設けられている。
このようなアナログスティックは、直交2軸のジョイスティック構造を有し、当該アナログスティックは、半球状に変位自在に設けられている。そして、コントローラーは、当該アナログスティックが操作されると、その変位方向に応じた操作信号を出力する。
また、本発明の一態様に係る操作装置は、前述の操作子を備えることを特徴とする。
以下、本発明の一態様に係る第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る操作装置1を示す斜視図である。なお、以降の図で、X方向及びY方向は、外装筐体2を正面視した際の右方向及び上方向を示し、Z方向は、当該外装筐体2を正面視した際の手前に向かう方向である。すなわち、X方向、Y方向及びZ方向は、それぞれ互いに直交する。
本実施形態に係る操作装置1は、PCやゲーム装置等の情報処理装置に接続され、入力操作に応じた操作信号を当該情報処理装置に送信するものである。この操作装置1は、図1に示すように、合成樹脂製の外装筐体2と、当該外装筐体2に設けられる一対の操作子3(図1において左側及び右側の操作子をそれぞれ3L,3Rとする)とを有する。
外装筐体2は、使用者の左手で把持される左側把持部21Lと、使用者の右手で把持される右側把持部21Rとを有する。また、外装筐体2の正面2Fにおいて、左側把持部21Lが使用者の左手で把持された際の親指に対応する位置に、方向キーK1が配設される第1配設部22が設けられている。更に、当該正面2Fにおいて、右側把持部21Rが使用者の右手で把持された際の親指に対応する位置に、4つの操作キーK2が配設される第2配設部23が設けられている。
この他、正面2Fにおいて、第1配設部22と第2配設部23との間には、操作子3(3L,3R)がそれぞれ設けられる操作子配設部24(左側及び右側の操作子配設部をそれぞれ24L,24Rとする)が設けられている。更に外装筐体2の上面2Tには、他の操作キーK3が左右に設けられており、これらの配設位置は、使用者の人差し指に対応する位置である。
そして、操作装置1を使用する場合には、使用者は、例えば、左右の掌と小指及び薬指とで包むように左側把持部21L及び右側把持部21Rを把持した状態で、左右の人差し指で操作キーK3を入力するとともに、左右の親指で方向キーK1及び操作キーK2を入力する。また、当該状態で、操作子3L,3Rを操作する場合には、左右の親指で操作子3L,3Rを操作する他、必要に応じて、親指及び中指で挟むようにして、当該操作子3L,3Rを操作する。更に、操作子3L,3Rを親指と人差し指とで摘むようにすることで、Z方向に沿う回動軸を中心として、当該操作子3L,3Rを容易に回動(ロール回動)させることも可能である。
以下、操作子3の概略構成について説明する。
図2は、操作子3の概略構成を示す模式図である。
操作子3は、図2に示すように、使用者により操作される操作体31と、複数の検出体33とを有する。そして、各検出体33は、当該操作体31の変位(XY平面、XZ平面及びYZ平面に沿う並進移動、並びに、XY平面、XZ平面及びYZ平面に沿う回動軸を中心とする回動)を検出し、操作装置1内に設けられた制御装置に、当該操作体31の変位方向を示す信号を出力する。
これら棒状部32X,32Y,32Zのそれぞれは、本発明の第1棒状部、第2棒状部及び第3棒状部に相当する。
以下、棒状部32Xを本発明の第1棒状部とし、棒状部32Yを本発明の第2棒状部とし、棒状部32Zを本発明の第3棒状部として説明する。また、以下では、棒状部32Zが使用者により挟まれて操作される構成を説明する。
第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2は、棒状部32Yに応じて設けられ、交点Pを挟んで互いに反対側に設けられる。具体的に、第3検出体33Y1は、交点Pに対して棒状部32YにおけるY方向の一端側(棒状部32Yの中心軸に沿う方向であるY方向の先端側)に設けられる。また、第4検出体33Y2は、交点Pに対して棒状部32YにおけるY方向の他端側(同基端側)に設けられる。
これらのうち、感圧素子SX11,SX21は、棒状部32Xの中心軸に対する直交方向の一方側、すなわち、Y方向先端側にそれぞれ位置する。また、感圧素子SX12,SX22は、当該直交方向の他端側、すなわち、Y方向基端側にそれぞれ位置する。
これらのうち、感圧素子SY11,SY21は、棒状部32Yの中心軸に対する直交方向の一方側、すなわち、Z方向先端側にそれぞれ位置する。また、感圧素子SY12,SY22は、当該直交方向の他端側、すなわち、Z方向基端側にそれぞれ位置する。
これらのうち、感圧素子SZ11,SZ21は、棒状部32Zの中心軸に対する直交方向の一方側、すなわち、X方向先端側にそれぞれ位置する。また、感圧素子SZ12,SZ22は、当該直交方向の他端側、すなわち、X方向基端側にそれぞれ位置する。
このため、感圧素子SX11,SX12,SX21,SX22の各検出面SFの延長面と、感圧素子SY11,SY12,SY21,SY22の各検出面SFの延長面と、感圧素子SZ11,SZ12,SZ21,SZ22の各検出面SFの延長面とは、互いに直交する。
以下、上記操作子3において、操作体31を操作した場合の検出体33による変位方向の検出状態を説明する。
操作体31がX方向に沿って並進移動される場合、当該X方向に対して直交するYZ平面に沿う検出面SFを有する第5検出体33Z1、及び、当該平面に沿う検出面SFを有する第6検出体33Z2により、当該操作体31の変位方向が検出される。
具体的に、操作体31がX方向先端側に並進移動されると、棒状部32Zにより互いに平行な感圧素子SZ11,SZ21の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Z1,33Z2により、当該操作体31のX方向先端側への変位が検出される。
同様に、操作体31がX方向基端側に並進移動されると、棒状部32Zにより互いに平行な感圧素子SZ12,SZ22の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Z1,33Z2により、当該操作体31のX方向基端側への変位が検出される。
具体的に、操作体31がY方向先端側に並進移動されると、棒状部32Xにより互いに平行な感圧素子SX11,SX21の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33X1,33X2により、当該操作体31のY方向先端側への変位が検出される。
同様に、操作体31がY方向基端側に並進移動されると、棒状部32Xにより互いに平行な感圧素子SX12,SX22の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33X1,33X2により、当該操作体31のY方向基端側への変位が検出される。
具体的に、操作体31がZ方向先端側に並進移動されると、棒状部32Yにより互いに平行な感圧素子SY11,SY21の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Y1,33Y2により、当該操作体31のY方向先端側への変位が検出される。
同様に、操作体31がZ方向基端側に並進移動されると、棒状部32Yにより互いに平行な感圧素子SY12,SY22の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Y1,33Y2により、当該操作体31のY方向基端側への変位が検出される。
具体的に、操作体31がX方向に沿う回動軸を中心として回動して、当該操作体31のZ方向先端側の端部がY方向先端側に傾倒されると、棒状部32Yにより感圧素子SY12,SY21の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Y1,33Y2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
同様に、操作体31が回動して、当該操作体31のZ方向先端側の端部がY方向基端側に傾倒されると、感圧素子SY11,SY22の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Y1,33Y2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
具体的に、操作体31がY方向に沿う回動軸を中心として回動して、当該操作体31のZ方向先端側の端部がX方向先端側に傾倒されると、棒状部32Zにより感圧素子SZ11,SZ22の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Z1,33Z2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
同様に、操作体31が回動して、当該操作体31のZ方向先端側の端部がX方向基端側に傾倒されると、感圧素子SZ12,SZ21の各検出面SFに圧力が加えられるので、各検出体33Z1,33Z2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
具体的に、Z方向に沿う回動軸を中心として、当該Z方向先端側から見て反時計回り(右回り)に操作体31が回動されると、棒状部32Xにより感圧素子SX11,SX22の各検出面SFに圧力が加えられる。このため、各検出体33X1,33X2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
同様に、操作体31が時計回り(左回り)に回動されると、感圧素子SX12,SX21の各検出面SFに圧力が加えられる。このため、各検出体33X1,33X2により、当該操作体31の回動方向が検出される。
なお、上記各方向への操作体31の変位が組み合わされた場合でも、第1〜第6検出体33(33X1,33X2,33Y1,33Y2,33Z1,33Z2)により、同様に検出される。
図3は、操作子3をZ方向先端側及びX方向先端側から見た斜視図である。また、図4は、操作子3をZ方向基端側及びX方向基端側から見た斜視図である。
操作装置1に設けられる操作子3は、上記操作体31及び検出体33に加えて、図3及び図4に示すように、当該操作体31を内部に収納するとともに、各検出体33が取り付けられる筐体4を有する。この筐体4は、第1筐体41と、当該第1筐体41に対してZ方向基端側に取り付けられる第2筐体42と、Z方向先端側の面411A(図5参照)に取り付けられる第3筐体43とを有する。
また、第3筐体43には、第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2を構成し、かつ、Z方向先端側に位置する感圧素子SY11,SY21に接続されるフレキシブルプリント基板(以下「基板」と略す場合がある)FPCが挿通する孔部432がそれぞれ形成されている。
第1筐体41及び第2筐体42は、Z方向先端側から見て略八角形形状に形成されている。これらのうち、第1筐体41内には、内部に操作体31を収納する空間が形成されている。また、第1筐体41のZ方向先端側の面411Aには、図5に示すように、Z方向先端側に突出する取付部411が形成され、当該取付部411の中央には、Z方向に沿って第1筐体41を貫通する略矩形の開口部412(412Z)が形成されている。そして、開口部412内における取付部411に対応する位置には、第5検出体33Z1と、後述する保持部材5及び位置保持部材6(6X,6Y,6Z)とが配置される。
なお、開口部412ZにおけるY方向に沿う寸法は、X方向に沿う寸法より大きい。これは、第5検出体33Z1の感圧素子SZ11,SZ12を、取付部411内にそれぞれYZ平面に沿って配置するためである。
これら開口部412X及び開口部412Yは、Z方向基端側にも開口している。そして、当該開口部412X,412Yは、第2筐体42により閉塞される。
また、第1筐体41におけるZ方向先端側の面411Aには、後述する位置保持部材6Xの突部62が挿入される孔部413が形成されている。
開口部422内における取付部421に対応する位置には、第6検出体33Z2、保持部材5及び位置保持部材6(6Z)が配置される。
なお、開口部422におけるY方向に沿う寸法は、X方向に沿う寸法より大きい。これは、第6検出体33Z2の感圧素子SZ21,SZ22を、取付部421内にそれぞれYZ平面に沿って配置するためである。
また、第2筐体42には、当該第2筐体42をZ方向に沿って貫通する孔部423が形成されている。この孔部423には、第1検出体33X1及び第2検出体33X2に応じて設けられる位置保持部材6Xの突部62が挿入される。
図6は、筐体4を取り外した操作子3をZ方向先端側及びX方向先端側から見た斜視図である。
保持部材5は、各検出体33に応じて設けられ、開口部412(412X,412Y,412Z)及び開口部422内にそれぞれ固定されて、当該各検出体33を構成する感圧素子Sを保持する。これら保持部材5は、図6に示すように、断面視略U字状に形成され、互いに対向する一対の側面部51と、当該各側面部51の一端間を接続する側面部52とを有する。これらのうち、側面部52には、位置保持部材6の突部62が挿通する長孔521が形成されている。また、保持部材5の内側には、各側面部51に沿って、対応する検出体33の感圧素子Sが、検出面SFを互いに対向させるようにして配置される。
位置保持部材6(6X,6Y,6Z)は、ゴム等の弾性体により形成されており、対応する棒状部32及び検出体33に応じてそれぞれ設けられる。これら位置保持部材6は、当該操作体31を筐体4内の位置に留める機能を有する。すなわち、各位置保持部材6は、操作体31の変位後に、初期位置に復帰させる付勢力を当該操作体31に作用させる。このため、各位置保持部材6は、本発明の付勢部材に相当する。
これらのうち、位置保持部材6Xは、前述の交点P(図2参照)を挟んで棒状部32XにおけるX方向先端側及び基端側の各端部近傍にそれぞれ設けられる。また、位置保持部材6Yは、当該交点Pを挟んで棒状部32YにおけるY方向先端側及び基端側の各端部近傍にそれぞれ設けられる。更に、位置保持部材6Zは、当該交点Pを挟んで棒状部32ZにおけるZ方向先端側及び基端側の各端部近傍にそれぞれ設けられる。
具体的に、各位置保持部材6Xにおける孔部61の長径方向は、Y方向に沿う。また、各位置保持部材6Yにおける孔部61の長径方向は、Z方向に沿う。更に、各位置保持部材6Zにおける孔部61の長径方向は、X方向に沿う。
換言すると、各位置保持部材6Xにおける孔部61の短径方向(Z方向)に交差する端縁は、棒状部32Xを挟んでいる。各位置保持部材6Yにおける孔部61の短径方向(X方向)に交差する端縁は、棒状部32Yを挟んでいる。更に、各位置保持部材6Zにおける孔部の短径方向(Y方向)に交差する端縁は、棒状部32Zを挟んでいる。このように、各位置保持部材6(6X,6Y,6Z)の配置の向きが異なる。
従って、一対の位置保持部材6X、一対の位置保持部材6Y及び一対の位置保持部材6Zにより、操作体31のX方向、Y方向及びZ方向における初期位置が設定される。
しかしながら、各孔部61の形状を真円形状とすると、操作体31の小さい変位量で棒状部32が孔部61の端縁に当接してしまう。例えば、Y方向に沿う回動軸を中心として操作体31をX方向先端側に回動させた場合、棒状部32X,32Zが、孔部61の端縁に小さい変位量で当接してしまう。このような場合、操作体31の変位をさせづらくなり、当該操作体31の操作感を得づらい。このことは、他の方向に操作体31を変位させる場合も同様である。
そして、前述のように、第5検出体33Z1に応じて設けられる位置保持部材6Zの各突部62は、各孔部4111に挿入される。また、第6検出体33Z2に応じて設けられる位置保持部材6Zの各突部62は、各孔部4211に挿入される。これにより、当該各位置保持部材6Zは、第1筐体41及び第2筐体42に固定される。
なお、位置保持部材6Yの各突部62は、それぞれ、第1筐体41の開口部412Yの内面にZ方向に沿って形成された溝部(図示省略)にZ方向基端側から嵌め込まれる。これにより、当該各位置保持部材6Yは、第1筐体41に固定される。
図7は、操作体31を示す斜視図である。
ここで、操作体31を詳細に説明する。
操作体31は、前述のように、3つの棒状部32X,32Y,32Zを有し、当該棒状部32X,32Y,32Zの中心軸は、中心に位置する交点P(図2参照)にて、それぞれ互いに直交している。これらのうち、棒状部32X,32Yは、中央部分が略八角柱状に形成され、それぞれの両端が円柱状に形成されている。また、棒状部32Zは、全体が略円柱状に形成されている。そして、棒状部32ZのZ方向に沿う寸法は、棒状部32XのX方向に沿う寸法、及び、棒状部32YのY方向に沿う寸法より大きく、棒状部32Zの外径寸法は、棒状部32X,32Yの両端部分の外径寸法より大きい。これは、棒状部32Zは、両端にキャップ316(図1参照)が取り付けられ、使用者により指で挟まれて操作されるので、当該棒状部32Zの剛性を確保するためである。換言すると、使用者の指で直接操作される(挟まれる)棒状部32と、当該棒状部32に対して直交する他の2つの棒状部32とで剛性を異ならせている。
なお、棒状部32XのX方向に沿う寸法と、棒状部32YのY方向に沿う寸法とは、略同じであり、棒状部32Xの両端における外径寸法と、棒状部32Yの両端における外径寸法とは、略同じである。
なお、操作体31の変位方向に応じて操作子3の操作感を変化させたい場合には、弾性体34X,34Y,34Zの硬度をそれぞれ変化させてもよい。例えば、操作体31のZ方向への並進移動を軽い操作感で行えるようにするために、当該Z方向への変位を検出する第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2の各検出面SFに挟まれる弾性体34Yの硬度を、他の弾性体34X,34Zの硬度より小さくしてもよい。更に、弾性体34と、当該弾性体34が対向する一対の検出面SFとの間の距離を異ならせてもよい。これにより、操作体31の変位が検出されるまでのマージン(すなわち遊び)を変位方向ごとに調整できる。
図8及び図9は、操作体31の各棒状部32に設けられた弾性体34と、感圧素子の検出面SFとの位置関係を示す斜視図である。換言すると、図8は、筐体4、保持部材5及び位置保持部材6を取り外した操作子3をZ方向先端側及びX方向先端側から見た斜視図であり、図9は、当該操作子3をZ方向基端側及びX方向基端側から見た斜視図である。
前述のように、検出体33(33X1,33X2,33Y1,33Y2,33Z1,33Z2)は、それぞれ対応する棒状部32を挟む一対の感圧素子Sを備えて構成される。詳述すると、当該一対の感圧素子Sは、対応する棒状部32に設けられた弾性体34をそれぞれ挟むように配置される。
これら感圧素子SX11,SX12,SX21,SX22の各検出面SFは、弾性体34Xに対して同じ寸法の隙間を空けて、XZ平面に沿って配置される。
これら感圧素子SY11,SY12,SY21,SY22の各検出面SFは、弾性体34Yに対して同じ寸法の隙間を空けて、XY平面に沿って配置される。
これら感圧素子SZ11,SZ12,SZ21,SZ22の各検出面SFは、弾性体34Zに対して同じ寸法の隙間を空けて、YZ平面に沿って配置される。
そして、これら各検出体33により、前述のように、操作体31のXY平面、XZ平面及びYZ平面に沿う並進移動と、当該操作体31のXY平面、XZ平面及びYZ平面に沿う回動軸を中心とする回動とが検出される。
ここで、検出体33の構成について説明する。
検出体33は、感圧抵抗素子である一対の感圧素子Sの他、図10に示すように、当該各感圧素子Sと並列に接続される固定抵抗R0を有する。
具体的に、検出体33の一端は、操作装置1内に設けられた電源装置に接続され、他端は、グランド(GND)に接続される。これらの間には、固定抵抗R0と一方の感圧素子Sとが並列に接続され、また、分岐Bを介して、更に、固定抵抗R0と他方の感圧素子Sとが並列に接続されている。そして、当該分岐Bは、操作装置1内に設けられた制御装置(図示省略)に接続される。なお、各固定抵抗R0の抵抗値は、それぞれ同じである。
一方、操作体31が操作されて、検出面SFが押圧された場合には、当該検出面SFを有する感圧素子Sの可変抵抗VR(VR1,VR2)とスイッチSWとが導通する。これにより、押圧力に応じて増減された電圧が、分岐Bを介して制御装置に出力される。
このような構成により、各検出体33から制御装置に接続される信号線の数を、当該検出体33に応じた数とすることができる。そして、各感圧素子Sと制御装置とがそれぞれ接続される場合に比べて、信号線の数を少なくすることができる。
各感圧素子SX11,SX12の検出面SFは、XZ平面に沿って配置されている。このため、第1検出体33X1により、操作体31のY方向に沿う並進移動を検出できる。
また、各感圧素子SX21,SX22の検出面SFは、各感圧素子SX11,SX12の検出面SFに平行である。このため、第2検出体33X2によっても、操作体31のY方向に沿う並進移動を検出できる。この他、これら第1検出体33X1及び第2検出体33X2により、操作体31のZ方向に沿う回動軸を中心とする回動を検出できる。
更に、各感圧素子SY11,SY12は、XY平面に沿って配置されている。このため、第3検出体33Y1により、操作体31のZ方向に沿う並進移動を検出できる。
このような操作子3によれば、直交2軸のアナログスティックに比べて、検出可能な操作体31の変位方向を増やすことができる。他の検出体33でも同様である。
従って、検出可能な操作体31の変位方向を更に増やすことができる。
従って、検出可能な操作体31の変位方向を更に増やすことができる。
また、各検出体33Y1,33Y2により、操作体31の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。
更に、各検出体33Z1,33Z2により、操作体31の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。
従って、操作体31の6軸の変位を確実に検出できる。
これによれば、検出体33から出力される電圧により、当該検出体33が有する一対の感圧素子Sのどちらかが押圧されたかを判定できる。従って、各感圧素子Sと制御装置とを接続する場合に比べ、信号線の数を削減できるとともに、当該制御装置における信号処理を簡略化できる。
前述の操作子3では、第1検出体33X1及び第2検出体33X2の各検出面SFをXZ平面に沿わせた。また、第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2の各検出面SFをXY平面に沿わせた。また、第5検出体33Z1及び第6検出体33Z2の各検出面SFをYZ平面に沿わせた。しかしながら、対応する棒状部32に対して一対の感圧素子Sがそれぞれ2組ずつ設けられ、当該一対の感圧素子Sの各検出面SFが、対応する棒状部32を向いて、当該棒状部32を挟むように配置されれば、棒状部32と一対の感圧素子Sの検出面SFとの関係は、上記配置に限定されるものではない。
操作子3の変形である操作子3Aは、各検出体33を構成する一対の感圧素子Sの配置が操作子3と異なる他は、当該操作子3と同様の構成及び機能を有する。
この操作子3Aでは、図11に示すように、第1検出体33X1の各感圧素子SX11,SX12の検出面SF、及び、第2検出体33X2の各感圧素子SX21,SX22の検出面SFは、XY平面に沿い、かつ、前述の隙間を空けて棒状部32Xを挟むように配置される。
また、第3検出体33Y1の各感圧素子SY11,SY12の検出面SF、及び、第4検出体33Y2の各感圧素子SY21,SY22の検出面SFは、YZ平面に沿い、かつ、前述の隙間を空けて棒状部32Yを挟むように配置される。
更に、第5検出体33Z1の各感圧素子SZ11,SZ12の検出面SF、及び、第6検出体33Z2の各感圧素子SZ21,SZ22の検出面SFは、XZ平面に沿い、かつ、前述の隙間を空けて棒状部32Zを挟むように配置される。
また、第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2により、操作体31の変位のうち、X方向に沿う並進移動、及び、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動が検出される。
更に、第5検出体33Z1及び第6検出体33Z2により、操作体31の変位のうち、Y方向に沿う並進移動、及び、X方向に沿う回動軸を中心とする回動が検出される。
従って、当該操作子3Aを有する操作装置によっても、前述の操作装置1と同様の効果を奏することができる。
上記操作装置1では、第1検出体33X1及び第2検出体33X2は、各検出面SFがXZ平面に沿って平行となるように配置された。また、第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2は、各検出面SFがXY平面に沿って平行となるように配置された。また、第5検出体33Z1及び第6検出体33Z2は、各検出面SFがYZ平面に沿って平行となるように配置された。しかしながら、第1検出体33X1が有する各検出面SFと、第2検出体33X2が有する各検出面SFとが互いに直交するように、感圧素子Sを配置してもよい。第3検出体33Y1及び第4検出体33Y2、並びに、第5検出体33Z1及び第6検出体33Z2においても同様である。
例えば、操作子3の変形である操作子3Bは、各検出体33を構成する感圧素子Sの配置が操作子3と異なる他は、当該操作子3と同様の構成を有する。
この操作子3Bでは、図12に示すように、第1検出体33X1の各感圧素子SX11,SX12は、それぞれの検出面SFが棒状部32Xを挟むように、当該棒状部32XにおけるX方向先端側に配置される。これら検出面SFは、XZ平面に沿って互いに平行である。
また、第2検出体33X2の各感圧素子SX21,SX22は、それぞれの検出面SFが棒状部32Xを挟むように、当該棒状部32XにおけるX方向基端側に配置される。これら検出面SFは、XZ平面に直交するXY平面に沿って互いに平行である。
また、第4検出体33Y2の各感圧素子SY21,SY22は、それぞれの検出面SFが棒状部32Yを挟むように、当該棒状部32YのY方向基端側に配置される。これら検出面SFは、XY平面に直交するYZ平面に沿って互いに平行である。
また、第6検出体33Z2の各感圧素子SZ21,SZ22は、それぞれの検出面SFが棒状部32Zを挟むように、当該棒状部32ZのZ方向基端側に配置される。これら検出面SFは、YZ平面に直交するXZ平面に沿って互いに平行である。
操作体31のY方向に沿う並進移動は、XZ平面に沿う検出面SFを有する第1検出体33X1及び第6検出体33Z2により検出される。
操作体31のZ方向に沿う並進移動は、XY平面に沿う検出面SFを有する第2検出体33X2及び第3検出体33Y1により検出される。
操作体31のY方向に沿う回動軸を中心とする回動は、XY平面に沿う検出面SFを有する第2検出体33X2と、YZ平面に沿う検出面SFを有する第5検出体33Z1とにより検出される。
操作体31のZ方向に沿う回動軸を中心とする回動は、XZ平面に沿う検出面SFを有する第1検出体33X1と、YZ平面に沿う検出面SFを有する第4検出体33Y2とにより検出される。
次に、本発明の一態様に係る第2実施形態について説明する。
本実施形態に係る操作装置は、歪みゲージを有する検出体を複数備えた操作子が採用されている点で、操作装置1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る操作装置は、操作子3に代えて操作子3Cを有する他は、前述の操作装置1と同様の構成及び機能を有する。また、操作子3Cは、検出体33に代えて検出体36を有する他は、操作子3と同様の構成及び機能を有する。
検出体36は、単軸の歪みゲージ(1つの方向の応力のみを検出する歪みゲージ)により構成されている。この歪みゲージは、図13及び図14に示すように、検出面DFから突出して操作体31と係合する軸部361と、当該軸部361に作用する圧力の方向を検出する検出部(図示省略)とを有する。これらのうち、軸部361は、図14に示すように、各棒状部32X,32Y,32Zにおいて、当該軸部361に応じて形成された孔部321に、それぞれ挿入される。
このような各検出体36は、前述の交点Pを挟んで棒状部32X,32Y,32Zのそれぞれの中心軸に沿う方向の一方側及び他方側の端部近傍にそれぞれ配置される。そして、各検出体36は、上記歪みゲージにより、操作体31の変位のうち、当該検出体36に対応する棒状部32の延出方向に直交し、かつ、検出面DFに沿う方向への変位を検出する。
また、棒状部32YにおけるY方向先端側及び基端側の端部近傍には、第3検出体36Y1及び第4検出体36Y2がそれぞれ配置される。これら第3検出体36Y1及び第4検出体36Y2が有する歪みゲージは、操作体31(棒状部32Y)のX方向に沿う変位を検出する。このような第3検出体36Y1及び第4検出体36Y2により、操作体31の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動とが検出される。
すなわち、第1検出体36X1の検出面DFは、XZ平面に沿う。また、当該第1検出体36X1は、操作体31のZ方向に沿う変位を検出する。そして、当該第1検出体36X1により、操作体31のZ方向に沿う並進移動が検出される。同様に、第2検出体36X2により、操作体31の同方向に沿う並進移動が検出される。
更に、第3検出体36Y1の検出面DFは、XY平面に沿う。また、当該第3検出体36Y1は、操作体31のX方向に沿う変位を検出する。そして、当該第3検出体36Y1により、操作体31のX方向に沿う並進移動が検出される。
これら第1検出体36X1、第2検出体36X2及び第3検出体36Y1により、操作体31の変位のうち、XZ平面に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動とを検出できる。従って、直交2軸のアナログスティックに比べて、検出可能な操作体31の変位方向を増やすことができる。他の検出体36でも同様である。
なお、上記第2実施形態では、単軸の歪みゲージを採用したが、当該歪みゲージに代えて、直交2軸の歪みゲージを採用してもよい。この場合には、各棒状部32X,32Y,32Zに応じて設けられる歪みゲージが、それぞれの棒状部32に対して1つで済み、操作子に設けられる歪みゲージの数を削減できる。
前述の操作子3Cでは、第1検出体36X1及び第2検出体36X2の各検出面DFをXZ平面に沿わせた。また、第3検出体36Y1及び第4検出体36Y2の各検出面DFをXY平面に沿わせた。また、第5検出体36Z1及び第6検出体36Z2の各検出面DFをYZ平面に沿わせた。しかしながら、前述の操作子3Aの場合と同様に、各棒状部を挟む一対の検出体36がそれぞれ設けられ、当該一対の検出体36の各検出面DFが、対応する棒状部32を向いて、当該棒状部32を挟むように配置されれば、棒状部32と各検出面SFとの関係は、上記配置に限定されるものではない。
操作子3Cの変形である操作子3Dは、各検出体36の配置が操作子3Cと異なる他は、当該操作子3Cと同様の構成及び機能を有する。
この操作子3Dでは、図15に示すように、第1検出体36X1及び第2検出体36X2は、各検出面DFが棒状部32Xを挟むように、X方向先端側及び基端側に配置される。これら検出面DFは、XY平面に沿って互いに平行である。これら第1検出体36X1及び第2検出体36X2が有する各歪みゲージは、操作体31のY方向に沿う変位を検出する。
更に、第5検出体36Z1及び第6検出体36Z2は、各検出面SFが棒状部32Zを挟むように、Z方向先端側及び基端側に配置される。これら検出面DFは、XZ平面に沿って互いに平行である。これら第5検出体36Z1及び第6検出体36Z2が有する各歪みゲージは、操作体31のX方向に沿う変位を検出する。
また、第3検出体36Y1及び第4検出体36Y2により、操作体31の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動とが検出される。
更に、第5検出体36Z1及び第6検出体36Z2により、操作体31の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動とが検出される。
従って、当該操作子3Dを有する操作装置によっても、前述の操作子3Cを有する操作装置と同様の効果を奏することができる。
また、前述の操作子3Bと同様に、対応する棒状部32の両端に設けられる各検出体36の検出面DFが互いに直交するように、当該各検出体36を配置してもよい。
操作子3Cの変形である操作子3Eは、各検出体36の配置位置が異なる他は、操作子3Cと同様の構成及び機能を有する。
この操作子3Eでは、図16に示すように、第1検出体36X1の検出面DFは、XZ平面に沿うのに対し、第2検出体36X2の検出面DFは、XY平面に沿う。これらのうち、第1検出体36X1は、操作体31のZ方向に沿う変位を検出する。また、第2検出体36X2は、操作体31のY方向に沿う変位を検出する。
更に、第5検出体36Z1の検出面DFは、YZ平面に沿うのに対し、第6検出体36Z2の検出面DFは、XZ平面に沿う。これらのうち、第5検出体36Z1は、操作体31のY方向に沿う変位を検出する。また、第6検出体36Z2は、操作体31のX方向に沿う変位を検出する。
すなわち、第1検出体36X1、第2検出体36X2及び第5検出体36Z1の各検出面DFは、それぞれ互いに直交し、第3検出体36Y1、第4検出体36Y2及び第6検出体36Z2の各検出面DFは、それぞれ互いに直交する。
第1検出体36X1及び第4検出体36Y2により、操作体31のZ方向に沿う並進移動が検出される。
第2検出体36X2及び第5検出体36Z1により、操作体31のY方向に沿う並進移動が検出される。
第3検出体36Y1及び第6検出体36Z2により、操作体31のX方向に沿う並進移動が検出される。
検出面DFがそれぞれXZ平面に沿う第1検出体36X1及び第6検出体36Z2により、操作体31のY方向に沿う回動軸を中心とする回動が検出される。
検出面DFがそれぞれXY平面に沿う第2検出体36X2及び第3検出体36Y1により、操作体31のZ方向に沿う回動軸を中心とする回動が検出される。
検出面DFがそれぞれYZ平面に沿う第4検出体36Y2及び第5検出体36Z1により、操作体31のX方向に沿う回動軸を中心とする回動が検出される。
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。
前記第1実施形態では、検出体33は、互いに対向する検出面SFを有する一対の感圧素子Sを有する構成とした。また、前記第2実施形態では、検出体36は、検出面DFを有する歪みゲージを有する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、他の力学センサー、変位センサー及び光学センサーを有する検出体を採用することも可能である。これらセンサーとして、角度センサー、ホール素子及びポテンショメーターを例示できる。更に、感圧素子Sとして、検出面における押圧位置、押圧面積及び押圧力を検出可能な感圧素子を採用することもできる。この場合、操作子3に配設される検出体の数を削減できる。
更に、操作子において定義されたX方向、Y方向及びZ方向と、操作装置に定義されたX方向、Y方向及びZ方向とが厳密に一致していなくてもよい。
前述の操作子は、1つの交点にて互いに直交する複数の棒状部を有する操作体と、前記操作体の変位を検出する複数の検出体とを備え、前記複数の棒状部には、互いに直交する第1棒状部及び第2棒状部が含まれ、前記複数の検出体には、前記交点より前記第1棒状部の一端側の変位を検出する第1検出体と、前記交点より前記第1棒状部の他端側の変位を検出する第2検出体と、前記交点より前記第2棒状部の一端側の変位を検出する第3検出体とが含まれることを特徴とする。
なお、棒状部が互いに直交するとは、当該棒状部が互いに直交する場合、及び、互いに略直交する場合を含む。
以下、第1棒状部の中心軸に沿う方向をX方向、第2棒状部の中心軸に沿う方向をY方向、これらX方向及びY方向に直交する方向をZ方向として説明する。
また、図2に示したように、第2検出体の各感圧素子の検出面をXZ平面に沿わせることで、第1検出体及び第2検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。一方、図12に示したように、第2検出体の各感圧素子の検出面をXY平面に沿わせることで、第2検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
また、第2検出体の各感圧素子の検出面をXY平面に沿わせることで、第1検出体及び第2検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。なお、第2検出体の各感圧素子の検出面をXZ平面に沿わせた場合には、前述の場合と同様に、当該第2検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
また、図11に示したように、当該各検出面をYZ平面に沿わせることで、第3検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
従って、上記のように第1〜第3検出体を配置することで、前述の直交2軸のアナログスティックに比べて、検出可能な操作体の変位方向を増やすことができる。
また、図13に示したように、第2検出体の検出面をXZ平面に沿わせることで、第1検出体及び第2検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする操作体の回動とを確実に検出できる。一方、図16に示したように、第2検出体の検出面をXY平面に沿わせることで、当該第2検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
また、第2検出体の検出面をXY平面に沿わせることで、第1検出体及び第2検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。なお、第2検出体の検出面をXZ平面に沿わせた場合には、前述の場合と同様に、当該第2検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
また、図15に示したように、第3検出体の検出面をYZ平面に沿わせることで、当該第3検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。
例えば、検出体として、前述の一対の感圧素子が採用される場合には、操作体の変位を以下のように検出できる。
すなわち、図2に示したように、第4検出体の検出面をXY平面に沿わせることで、当該第4検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを確実に検出できる。この際、第3検出体の検出面と第4検出体の検出面とが互いに平行であれば、当該第3検出体及び第4検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。
すなわち、図13に示したように、第4検出体の検出面をXY平面に沿わせることで、当該第4検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。この際、第3検出体の検出面と第4検出体の検出面とが平行であれば、当該第3検出体及び第4検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動を確実に検出できる。
従って、第4検出体を設けることにより、各検出体により検出可能な操作体の変位方向を更に増やすことができる。
すなわち、図2及び図12に示したように、第5検出体の各感圧素子の検出面をYZ平面に沿わせることで、当該第5検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。一方、図11に示したように、当該各検出面をXZ平面に沿わせることで、第5検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動との少なくともいずれかを検出できる。第6検出体についても同様である。
一方、図11に示したように、第5検出体の各感圧素子の検出面と第6検出体の各感圧素子の検出面とをそれぞれXZ平面に沿わせることで、当該第5検出体及び第6検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動と、X方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。
従って、第5検出体及び第6検出体として、それぞれ一対の感圧素子が採用される場合でも、上記のように第5検出体及び第6検出体を配置することにより、各検出体により検出可能な操作体の変位方向を更に増やすことができる。
すなわち、図13及び図16に示したように、第5検出体の検出面をYZ平面に沿わせることで、当該第5検出体により、操作体のY方向に沿うに沿う並進移動を検出できる。或いは、図15に示したように、当該検出面をXZ平面に沿わせることで、第5検出体により、操作体のX方向に沿う並進移動を検出できる。第6検出体についても同様である。
或いは、図15に示したように、第5検出体の検出面と第6検出体の検出面とをそれぞれXZ平面に沿わせることで、当該第5検出体及び第6検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動と、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動とを確実に検出できる。
従って、第5検出体及び第6検出体として、それぞれ歪みゲージが採用される場合でも、上記のように第5検出体及び第6検出体を配置することにより、各検出体により検出可能な操作体の変位方向を更に増やすことができる。
このような構成によれば、一対の感圧素子を備える検出体が採用されるので、前述の歪みゲージを備える検出体が採用される場合に比べ、操作子を安価に構成できる他、検出体から出力される信号に基づいて操作子の変位方向を判断する制御装置の処理を簡略化できる。
これによれば、図2に示したように、第1検出体及び第2検出体の各検出面がXZ平面に沿う場合には、第3検出体及び第4検出体の各検出面はXY平面に沿い、第5検出体及び第6検出体の各検出面はYZ平面に沿うこととなる。このため、前述のように、第1検出体及び第2検出体により、操作体の変位のうち、Y方向に沿う並進移動、及び、Z方向に沿う回動軸を中心とする回動を検出できる。また、第3検出体及び第4検出体により、操作体の変位のうち、Z方向に沿う並進移動、及び、X方向に沿う回動軸を中心とする回動を検出できる。更に、第5検出体及び第6検出体により、操作体の変位のうち、X方向に沿う並進移動、及び、Y方向に沿う回動軸を中心とする回動を検出できる。
従って、操作体の6軸の変位を確実に検出できる。
従って、操作体の6軸の変位を確実に検出できる。
また、第3検出体が有する一対の感圧素子の各検出面と、第4検出体が有する一対の感圧素子の各検出面とが直交することから、第3検出体の検出面及び第4検出体の検出面の一方はXY平面に沿い、他方はYZ平面に沿うこととなる。
これにより、第1検出体及び第2検出体のいずれかの検出面と、第3検出体及び第4検出体のいずれかの検出面と、第5検出体及び第6検出体のいずれかの検出面とは、それぞれ互いに直交する。
加えて、それぞれの検出面が互いに直交する2つの検出体により、操作体の変位のうち、当該互いに直交する検出面の交線に沿う方向を回動軸とし、かつ、当該2つの検出体に対応する2つの棒状部に直交する棒状部の延出方向に沿う回動軸を中心とする回動を検出できる。
従って、前述の操作子と同様に、操作体の6軸の変位を確実に検出できる。
このような構成によれば、感圧素子が押圧される際の操作体の変位量を、一方の検出面に対する場合と、他方の検出面に対する場合とで同じとすることができる。これにより、各感圧素子により検出される圧力も、同じ変位量で同じ値となる。従って、操作体の変位方向をより正確に検出できる。
このような位置保持部材としては、初期位置に復帰させる付勢力を棒状部に作用させるばね等によるものや、ゴム等の弾性材料により構成され、弾性力を作用させて棒状部を初期位置に復帰させる弾性体を例示できる。
このような構成によれば、使用者により操作されていない状態では、位置保持部材により、棒状部を一対の感圧素子の間に位置させることができる。従って、操作体を初期位置に戻すことができ、操作子の操作性を向上できる。
これに対し、前記操作子では、一対の感圧素子から第1電圧、第2電圧及び基準電圧のいずれかが出力されることで、当該一対の感圧素子による検出状態が出力されるので、上記信号線の数を削減できるとともに、制御装置における信号処理を簡略化できる。
これによれば、前述の操作子と同様の効果を奏することができ、これにより、操作装置の汎用性を向上できる。
Claims (10)
- 1つの交点にて互いに直交する複数の棒状部を有する操作体と、
前記操作体の変位を検出する複数の検出体とを備え、
前記複数の棒状部には、互いに直交する第1棒状部及び第2棒状部が含まれ、
前記複数の検出体には、
前記交点より前記第1棒状部の一端側の変位を検出する第1検出体と、
前記交点より前記第1棒状部の他端側の変位を検出する第2検出体と、
前記交点より前記第2棒状部の一端側の変位を検出する第3検出体とが含まれる
ことを特徴とする操作子。 - 請求項1に記載の操作子において、
前記複数の検出体には、前記交点より前記第2棒状部の他端側の変位を検出する第4検出体が含まれる
ことを特徴とする操作子。 - 請求項2に記載の操作子において、
前記複数の棒状部には、前記交点にて前記第1棒状部及び前記第2棒状部のそれぞれに直交する第3棒状部が含まれ、
前記複数の検出体には、
前記交点より前記第3棒状部の一端側の変位を検出する第5検出体と、
前記交点より前記第3棒状部の他端側の変位を検出する第6検出体とが含まれる
ことを特徴とする操作子。 - 請求項3に記載の操作子において、
それぞれの前記検出体は、対応する前記棒状部が当接された際の圧力を検出する検出面を当該棒状部に向けて配置される一対の感圧素子をそれぞれ有する
ことを特徴とする操作子。 - 請求項4に記載の操作子において、
前記第1検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第2検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに平行であり、
前記第3検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第4検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに平行であり、
前記第5検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第6検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに平行であり、
前記第1検出体が有する前記感圧素子の検出面と、前記第3検出体が有する前記感圧素子の検出面と、前記第5検出体が有する前記感圧素子の検出面とは、それぞれ互いに直交する
ことを特徴とする操作子。 - 請求項4に記載の操作子において、
前記第1検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第2検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに直交し、
前記第3検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第4検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに直交し、
前記第5検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面と、前記第6検出体が有する前記一対の感圧素子の各検出面とは、互いに直交し、
前記第1検出体が有する前記感圧素子の検出面と、前記第3検出体が有する前記感圧素子の検出面と、前記第5検出体が有する前記感圧素子の検出面とは、それぞれ互いに直交する
ことを特徴とする操作子。 - 請求項5又は請求項6に記載の操作子において、
前記一対の感圧素子のうち、一方の感圧素子の検出面と前記棒状部との間の隙間と、他方の感圧素子の検出面と前記棒状部との間の隙間とは、それぞれ同じ寸法である
ことを特徴とする操作子。 - 請求項4から請求項7のいずれかに記載の操作子において、
前記一対の感圧素子の間に前記棒状部を位置させる位置保持部材を有する
ことを特徴とする操作子。 - 請求項4から請求項8のいずれかに記載の操作子において、
それぞれの前記検出体は、
前記一対の感圧素子の一方の検出面に前記棒状部が接触した場合には、他方の検出面に前記棒状部が接触した場合に出力される第1電圧より高い第2電圧を出力し、
前記一対の感圧素子が有する各検出面のいずれにも前記棒状部が接触していない場合には、前記第1電圧及び前記第2電圧の中間値である基準電圧を出力する
ことを特徴とする操作子。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の操作子を備えることを特徴とする操作装置。
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