JP5753227B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関するものである。

従来、ＸＹＺ軸、すなわち３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うこと目的とした入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、入力装置の操作者が、リング部に親指を挿入し、親指を上下方向に動かすことで、指スティック部を上下方向に動作させ、各種機器に対してＺ軸方向の入力操作を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１の図１参照）。上述した従来の入力装置は、操作者が親指を上下方向に動かすことで、指スティック部を上下方向、すなわち垂直方向に容易に動作させることができる。

特開２００４−２２７２６６号公報

しかしながら、上述した従来の入力装置は、操作者が前後左右方向、すなわち水平方向に指スティック部を動作させる際に、誤って下方向に指スティック部が押し込まれて誤操作が発生してしまう場合があり、水平方向に指スティック部を動作させることが困難な場合があった。このように、従来の入力装置は、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができない場合があるという課題があった。

以上のことから、本発明は、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができる入力装置を提供することを目的とする。

操作者が親指を挿入して本体部に対して動作させることが可能な操作部と、
前記本体部に対する前記操作部のＸ軸方向の動作を検出するＸ軸検出手段と、
前記本体部に対する前記操作部の前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向の動作を検出するＹ軸検出手段と、
前記本体部に対する前記操作部の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向の動作を検出するＺ軸検出手段と、
前記操作部を押し下げた際に前記操作部に反力を付与する押し下げ側付勢手段と
を備え、
前記押し下げ側付勢手段は、前記操作者が前記操作部を前記Ｘ軸方向若しくは前記Ｙ軸方向又は前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向、すなわち水平方向に動作させ、前記Ｚ軸方向には動作させない場合に、前記操作部が押し下げ側に動作することがない程度の硬さを有し、
前記操作部を引き上げた際に前記操作部に反力を付与する引き上げ側付勢手段を備え、
前記引き上げ側付勢手段は、操作者が前記操作部を前記Ｘ軸方向若しくは前記Ｙ軸方向又は前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に動作させ、前記Ｚ軸方向には動作させない場合に、前記操作部が引き上げ側に動作することがない程度の硬さを有する
ことを特徴とする。

さらに、前記押し下げ側付勢手段の硬さは、前記引き上げ側付勢手段の硬さよりも硬い
ことを特徴とする。

本発明の入力装置は、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができるという利点がある。

第１の実施形態に係る入力装置を模式的に示した斜視図である。 第１の実施形態に係る入力装置の側面図である。 第１の実施形態に係る入力装置の制御ブロック図である。 第１の実施形態に係る入力装置のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第１の実施形態に係る入力装置の操作部を押し下げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第１の実施形態に係る入力装置の操作部を引き上げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第２の実施形態に係る入力装置のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第２の実施形態に係る入力装置の操作部を押し下げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第２の実施形態に係る入力装置の操作部を引き上げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第３の実施形態に係る入力装置のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第３の実施形態に係る入力装置の操作部を押し下げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。 第３の実施形態に係る入力装置の操作部を引き上げた状態のＡ−Ａ断面を示した断面図である。

以下、本発明に係る入力装置の種々の実施形態について、図面を用いて説明する。各図中、矢印Ｘは左右方向（Ｘ軸方向）の左方向を、矢印Ｙは前後方向（Ｙ軸方向）の前方向を、矢印Ｚは上下方向（Ｚ軸方向）の上方向をそれぞれ示す。言い換えれば、ＸＹ軸方向は水平方向を、Ｚ軸方向は垂直方向をそれぞれ示す。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明に係る入力装置の第１の実施形態について説明する。
（構成）
はじめに、本実施形態に係る入力装置の全体構成について説明する。
図１，２に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、本体部２と、操作部３とを備えている。本実施形態に係る入力装置１の本体部２は、本体部２の前方向側の部分に操作者が入力装置１を把持する際に人差し指Ｆ１を挿入する環状の第１の挿入部１０と、中指Ｆ２を挿入する環状の第２の挿入部１１とを備えている。また、本体部２は、本体部２の下部に操作者が入力装置１を把持する際に薬指Ｆ３及び小指Ｆ４で握る支持部２ａを備えている。このように、本体部２の形状は、操作者が入力装置１を片手で支持しやすい形状となっている。操作部３は、操作者が親指Ｔを挿入可能となっている。

また、入力装置１は、第１の挿入部１０の本体部２の前面に人差し指Ｆ１で押す第１のボタン２０を備えている。また、入力装置１は、第２の挿入部１１の本体部２の前面に中指Ｆ２で押す第２のボタン２１を備えている。

図３に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、本体部２の内部にＸ軸検出手段４と、Ｙ軸検出手段５と、Ｚ軸検出手段６と、制御部７とを備えている。Ｘ軸検出手段４は、操作部３の矢印ＬＲで示すＸ軸方向の動作を検出する。Ｙ軸検出手段５は、操作部３の矢印ＦＢで示すＹ軸方向の動作を検出する。Ｚ軸検出手段６は、操作部３の矢印ＵＤで示すＺ軸方向の動作を検出する。Ｘ軸検出手段４、Ｙ軸検出手段５及びＺ軸検出手段６は、例えば、可変抵抗器、光学センサ、磁気センサ又は加速度センサ等を用いて、本体部２に対する操作部３の相対的な位置の変化を検出する。

制御部７は、矢印ＬＲ，ＦＢ，ＵＤで示す操作部３の動作に伴いＸ軸検出手段４、Ｙ軸検出手段５及びＺ軸検出手段６における検出結果に基づく信号が入力され、この入力された信号に基づき各種機器８にＸＹＺ軸の制御信号を出力する。制御部７は、マイコン、例えばＵＳＢ内臓ＰＩＣマイコンである。

各種機器８は、例えば、３Ｄ画像表示ソフトウェア、３Ｄゲームソフトウェア又は３ＤＣＡＤソフトウェア等のＸＹＺ軸の制御を必要とするソフトウェアを動作させるコンピュータである。また、各種機器８は、ＸＹＺ軸の制御を必要とする、例えば、ロボット又は医療機器等であり、これ以外にも、ＸＹＺ軸の制御を必要とする機器であれば適用可能である。さらに、各種機器８は、例えば、ブラウザを動作させるコンピュータとして、制御部７はＸ軸検出手段４及びＹ軸検出手段５から出力された信号に基づきポインタの位置を制御し、Ｚ軸検出手段６から出力された信号に基づきブラウザの上下のスクロールを制御するようにすることも可能である。

次に、本実施形態に係る入力装置の本体部の内部の構成について説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る入力装置１の本体部２は、外殻３０と、ジョイスティック３１と、可変抵抗器３２と、スライド部３３と、第１のばね３４と、第２のばね３５とを備えている。

外殻３０は、本体部２の外殻であり、外殻３０の内側は内部に備える部品を固定できる構造となっている。ジョイスティック３１は、操作部３と接続され、上述したＸ軸検出手段４及びＹ軸検出手段５としての役割を果たす。可変抵抗器３２は、上述したＺ軸検出手段６の役割を果たす。

スライド部３３は、ジョイスティック３１の下部に位置している。また、スライド部３３は、可変抵抗器３２のノブ３２ａと接続され、上下方向に動作可能となっている。第１のばね３４は、スライド部３３の上部と外殻内壁上部３０ａとの間に位置している。第２のばね３５は、スライド部３３の下部と外殻内壁下部３０ｂとの間に位置している。第１のばね３４及び第２のばね３５は、ジョイスティック３１の側方にそれぞれ位置している。

すなわち、第１のばね３４は、操作部３を押し下げた際に、操作部３に反力を付与する押し下げ側付勢手段である。また、第２のばね３５は、操作部３を引き上げた際に、操作部３に反力を付与する引き上げ側付勢手段である。

（作用）
図５に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入して操作部３を押し下げることにより、第１のばね３４がスライド部３３と外殻内壁上部３０ａとの間で圧縮されて収縮し、操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第１のばね３４が伸張し、スライド部３３が押されて操作部３を元の位置に戻す。

第１のばね３４の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を押し下げるのに硬すぎない硬さとする。また、第１のばね３４の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が押し下げ側に動作することがない程度の硬さとすると好ましい。

図６に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入し、操作部３を引き上げることにより、第２のばね３５がスライド部３３と外殻内壁下部３０ｂとの間で圧縮されて収縮し、操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第２のばね３５が伸張し、スライド部３３が押されて操作部３を元の位置に戻す。

第２のばね３５の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を引き上げるのに硬すぎない硬さとする。また、第２のばね３５の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が引き上げられることがない程度の硬さとすると好ましい。

さらに、一般に、親指Ｔの力は、押し下げる動作の方が強く、引き上げる動作の方が弱い。このため、第１のばね３４の硬さを第２のばね３５の硬さよりも硬くし、第１のばね３４の硬さと第２のばね３５の硬さを適宜設定することがより好ましい。

（効果）
以上、説明したように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３を水平方向に動かす際に、誤って操作部３が押し下げ又は引き上げられることにより、下方向又は上方向に入力操作が行われてしまう誤操作を防ぐことができる。

さらに、親指Ｔの力の特性を考慮し、第１のばね３４の硬さと第２のばね３５の硬さを適宜設定するため、誤操作を防ぎつつも、操作者が垂直方向に操作する際に操作を阻害することがない。

このため、本実施形態に係る入力装置１は、従来の入力装置では誤操作が発生する場合があった水平方向への入力操作であっても、直感的かつ容易に入力操作を行うことができる。したがって、本実施形態に係る入力装置１によれば、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１は、第１のばね３４及び第２のばね３５は、ジョイスティック３１の側方に位置しているため、入力装置１の縦方向の長さを短くすることができる。したがって、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込む際に、縦方向のスペースに余裕のない場合であっても、横方向のスペースに余裕がある場合には、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込むことができる。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明に係る入力装置の第２の実施形態について説明する。ここで、本実施形態に係る入力装置と、第１の実施形態に係る入力装置とで共通する部分については、同一の符号を付すこととし、再度の説明は省略することとする。

（構成）
次に、本実施形態に係る入力装置の本体部の内部の構成について説明する。
図７に示すように、本実施形態に係る入力装置１の本体部２は、外殻３０と、ジョイスティック３１と、可変抵抗器３２と、棒状部材４０と、第１のばね３４と、第２のばね３５とを備えている。

外殻３０は、本体部２の外殻であり、外殻３０の内側は内部に備える部品を固定できる構造となっている。ジョイスティック３１は、操作部３と接続され、上述したＸ軸検出手段４及びＹ軸検出手段５としての役割を果たす。可変抵抗器３２は、上述したＺ軸検出手段６の役割を果たす。可変抵抗器３２のノブ３２ａは、不図示の接続部材によりジョイスティック３１と接続されている。

棒状部材４０は、ジョイスティック３１の下部に位置し、ジョイスティック３１の下面に接続されている。第１のばね３４は、ジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｃとの間に位置している。第２のばね３５は、棒状部材下端鍔部４０ａと外殻内仕切り部３０ｃとの間に位置している。第１のばね３４及び第２のばね３５は、ジョイスティック３１の下方に位置している。

すなわち、第１のばね３４は、操作部３を押し下げた際に、操作部３に反力を付与する押し下げ側付勢手段である。また、第２のばね３５は、操作部３を引き上げた際に、操作部３に反力を付与する引き上げ側付勢手段である。

（作用）
図８に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入して操作部３を押し下げることにより、第１のばね３４がジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｃとの間で圧縮されて収縮し、操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第１のばね３４が伸張し、ジョイスティック３１の下面が押されて操作部３を元の位置に戻す。

第１のばね３４の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を押し下げるのに硬すぎない硬さとする。また、第１のばね３４の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が押し下げ側に動作することがない程度の硬さとすると好ましい。

図９に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入して操作部３を引き上げることにより、第２のばね３５が棒状部材下端鍔部４０ａと外殻内仕切り部３０ｃとの間で圧縮されて収縮し、棒状部材４０を介して操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第２のばね３５が伸張し、棒状部材下端鍔部４０ａが押されて操作部３を元の位置に戻す。

第２のばね３５の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を引き上げるのに硬すぎない硬さとする。また、第２のばね３５の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が引き上げ側に動作することがない程度の硬さとすると好ましい。

さらに、一般に、親指Ｔの力は、押し下げる動作の方が強く、引き上げる動作の方が弱い。このため、第１のばね３４の硬さを第２のばね３５の硬さよりも硬くし、第１のばね３４の硬さと第２のばね３５の硬さを適宜設定することがより好ましい。

（効果）
以上、説明したように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３を水平方向に動かす際に、誤って操作部３が押し下げ又は引き上げられることにより、下方向又は上方向に入力操作が行われてしまう誤操作を防ぐことができる。

さらに、親指Ｔの力の特性を考慮し、第１のばね３４の硬さと第２のばね３５の硬さを適宜設定するため、誤操作を防ぎつつも、操作者が垂直方向に操作する際に操作を阻害することがない。

このため、本実施形態に係る入力装置１は、従来の入力装置では誤操作が発生する場合があった水平方向への入力操作であっても、直感的かつ容易に入力操作を行うことができる。したがって、本実施形態に係る入力装置１によれば、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１は、第１のばね３４及び第２のばね３５は、ジョイスティック３１の下方に位置しているため、入力装置１の横方向の長さを短くすることができる。したがって、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込む際に、横方向のスペースに余裕のない場合であっても、縦方向のスペースに余裕がある場合には、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込むことができる。

〔第３の実施形態〕
以下、本発明に係る入力装置の第３の実施形態について説明する。ここで、本実施形態に係る入力装置と、第１の実施形態に係る入力装置とで共通する部分については、同一の符号を付すこととし、再度の説明は省略することとする。

（構成）
次に、本実施形態に係る入力装置の本体部の内部の構成について説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係る入力装置１の本体部２は、外殻３０と、ジョイスティック３１と、可変抵抗器３２と、棒状部材４０と、第１のばね３４´と、第２のばね３５´とを備えている。

外殻３０は、本体部２の外殻であり、外殻３０の内側は内部に備える部品を固定できる構造となっている。ジョイスティック３１は、操作部３と接続され、上述したＸ軸検出手段４及びＹ軸検出手段５としての役割を果たす。可変抵抗器３２は、上述したＺ軸検出手段６の役割を果たす。可変抵抗器３２のノブ３２ａは、不図示の接続部材によりジョイスティック３１と接続されている。

第１のばね３４´は、ジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｄとの間に位置している。第１のばね３４´は、外殻内仕切り部３０ｄと接続されており、ジョイスティック３１の下面とは接続されていない。第２のばね３５´は、ジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｄとの間に位置している。第２のばね３５´は、ジョイスティック３１の下面及び外殻内仕切り部３０ｄと接続されている。第１のばね３４´及び第２のばね３５´は、ジョイスティック３１の下方に位置している。

すなわち、第１のばね３４´及び第２のばね３５´は、操作部３を押し下げた際に、操作部３に反力を付与する押し下げ側付勢手段である。また、第２のばね３５´は、操作部３を引き上げた際に、操作部３に反力を付与する引き上げ側付勢手段である。

（作用）
図１１に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入して操作部３を押し下げることにより、第１のばね３４´及び第２のばね３５´がジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｄとの間で圧縮されて収縮し、操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第１のばね３４及び第２のばね３５´が伸張し、ジョイスティック３１の下面が押されて操作部３を元の位置に戻す。

第１のばね３４の硬さと第２のばね３５´の硬さを合わせた合成硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を押し下げるのに硬すぎない硬さとする。また、合成硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が押し下げ側に動作することがない程度の硬さとすると好ましい。

図１２に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３に親指Ｔを挿入して操作部３を引き上げることにより、第２のばね３５´がジョイスティック３１の下面と外殻内仕切り部３０ｄとの間で引っ張られて伸張し、操作部３に反力を付与する。そして、操作者が親指Ｔの力を抜くと第２のばね３５´が収縮し、操作部３を元の位置に戻す。

第２のばね３５´の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を引き上げるのに硬すぎない硬さとする。また、第２のばね３５の硬さは、操作者が親指Ｔで操作部３を水平方向に動かす際に、操作部３が引き上げ側に動作することがない程度の硬さとすると好ましい。

（効果）
以上、説明したように、本実施形態に係る入力装置１は、操作者が操作部３を水平方向に動かす際に、誤って操作部３が押し下げ又は引き上げられることにより、下方向又は上方向に入力操作が行われてしまう誤操作を防ぐことができる。

さらに、親指Ｔの力の特性を考慮し、押し下げ側は第１のばね３４´及び第２のばね３５´が反発力を付与し、引き上げ側は第２のばね３５´のみが引っ張り力を付与するため、誤操作を防ぎつつも、操作者が垂直方向に操作する際に操作を阻害することがない。

このため、本実施形態に係る入力装置１は、従来の入力装置では誤操作が発生する場合があった水平方向への入力操作であっても、直感的かつ容易に入力操作を行うことができる。したがって、本実施形態に係る入力装置１によれば、操作者が３次元の入力操作を直感的かつ容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１は、第１のばね３４´及び第２のばね３５´は、ジョイスティック３１の下方に位置し、かつ、第１のばね３４´は第２のばね３５´の内側に位置しているため、入力装置１の横方向の長さをより短くすることができる。したがって、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込む際に、横方向のスペースに余裕のない場合であっても、縦方向のスペースに余裕がある場合には、入力装置１をゲームコントローラー等に組み込むことができる。

以上、本発明に係る入力装置１の第１から第３の実施形態では、本体部２の形状は、片手で把持する形状を例として説明しているが、これ以外の形状であっても良い。例えば、両手で把持する従来のゲームコントローラーと同様の形状とし、従来のゲームコントローラーのジョイスティックのノブの部分に操作部３が位置するように、従来のゲームコントローラーに入力装置１を設置するようにしても良い。この場合、左ジョイスティックと右ジョイスティックを備えるゲームコントローラーでは、左ジョイスティック又は右ジョイスティックもしくは左ジョイスティック及び右ジョイスティックの位置に入力装置１を設置することができる。

また、第１のばね３４，３４´及び第２のばね３５，３５´は、配置位置や、設置本数や、サイズや、線径や、形状等を適宜設定することが可能である。また、上述した第１のばね３４，３４´及び第２のばね３５，３５´は、ばね以外の公知の弾性体に置き換えることも可能である。さらに、押し下げ側付勢手段及び引き上げ側付勢手段としての役割を果たすものであれば、どのような部品や機構であっても適用することが可能である。

１ 入力装置
２ 本体部
２ａ 支持部
３ 操作部
４ Ｘ軸検出手段
５ Ｙ軸検出手段
６ Ｚ軸検出手段
７ 制御部
８ 各種機器
１０ 第１の挿入部
１１ 第２の挿入部
２０ 第１のボタン
２１ 第２のボタン
３０ 外殻
３０ａ 外殻内壁上部
３０ｂ 外殻内壁下部
３０ｃ，３０ｄ 外殻内仕切り部
３１ ジョイスティック
３２ 可変抵抗器
３２ａ ノブ
３３ スライド部
３４，３４´ 第１のばね
３５，３５´ 第２のばね
４０ 棒状部材
４０ａ 棒状部材下端鍔部
Ｔ 親指
Ｆ１ 人差し指
Ｆ２ 中指
Ｆ３ 薬指
Ｆ４ 小指

Claims (2)

1. 操作者が親指を挿入して本体部に対して動作させることが可能な操作部と、
   前記本体部に対する前記操作部のＸ軸方向の動作を検出するＸ軸検出手段と、
   前記本体部に対する前記操作部の前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向の動作を検出するＹ軸検出手段と、
   前記本体部に対する前記操作部の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向の動作を検出するＺ軸検出手段と、
   前記操作部を押し下げた際に前記操作部に反力を付与する押し下げ側付勢手段と
   を備え、
   前記押し下げ側付勢手段は、前記操作者が前記操作部を前記Ｘ軸方向若しくは前記Ｙ軸方向又は前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向、すなわち水平方向に動作させ、前記Ｚ軸方向には動作させない場合に、前記操作部が押し下げ側に動作することがない程度の硬さを有し、
   前記操作部を引き上げた際に前記操作部に反力を付与する引き上げ側付勢手段を備え、
   前記引き上げ側付勢手段は、操作者が前記操作部を前記Ｘ軸方向若しくは前記Ｙ軸方向又は前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に動作させ、前記Ｚ軸方向には動作させない場合に、前記操作部が引き上げ側に動作することがない程度の硬さを有する
   ことを特徴とする入力装置。
2. 前記押し下げ側付勢手段の硬さは、前記引き上げ側付勢手段の硬さよりも硬い
   ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。