JP2005339088A - 球体型入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
球体における各方向からの把握時に加えられた圧力を測定可能な球体型入力装置を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる球体型入力装置は、コンピュータに接続する球体型入力装置であって、内側中心部に空洞を備え弾性を有する柔軟体と、柔軟体の内部空洞内に柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、圧力センサにより検出された圧力に応じた信号をコンピュータに出力する出力手段を備えた球体型入力装置である。このような構成により、幅広い方向から利用者が把握時に加えた圧力を測定することが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、球体型入力装置に関するものであり、より詳細には、人間の掌による把握動作を検出し、把握時に加えられた圧力を測定する球体型入力装置に関する。

ゲーム機等のコンピュータに接続する入力装置には、様々な要求に対応するため、様々なものが用意されている。特に「握る」という動作は人間が行う動作の中でも直感的に行うことが容易な動作の一つであり、マウスを代表として握ることにより操作を行う入力装置は数多く存在する。

そのような入力装置の中で、把握時に加えられた圧力を測定することにより操作者の感情の高揚を推定する感性入力装置が提案されている（例えば、特許文献１など）。特許文献１が示すように、感情の状態により手を握る強さは大きく変化するため、把握時に加えられた圧力は人間の感情状態を推定するための基準としても利用することができる等、把握時に加えられた圧力の測定は、幅広い用途に用いられる可能性が考えられる。
特開２００１−３４４１０号公報

しかしながら、特許文献１に提案される入力装置は、把握時に加えられた圧力を測定することはできたが、圧力の入力が１軸方向からに限定されており、その圧力を方向別に測定することはできなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、球体における各方向からの把握時に加えられた圧力を測定可能な球体型入力装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる球体型入力装置は、コンピュータに接続する球体型入力装置であって、内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出された圧力に応じた信号を前記コンピュータに出力する出力手段を備えた球体型入力装置である。このような構成により、幅広い方向から利用者が把握時に加えた圧力を測定することが可能となる。

本発明にかかる球体型入力装置は、コンピュータに接続する球体型入力装置であって、内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記柔軟体に振動を加えた際に、前記柔軟体の振動による加速度を検出する加速度センサと、前記圧力センサ及び前記加速度センサにより検出された圧力及び加速度に応じて生成された信号を前記コンピュータに出力する出力手段を備えた球体型入力装置である。このような構成により、幅広い方向から利用者が把握時に加えた圧力及び振動時に加えた加速度を測定することが可能となる。

前記加速度センサは、前記球体型入力装置に対して予め定められたＸ方向と、前記Ｘ方向に対して垂直なＹ方向の２軸の方向の加速度を検出することを特徴としてもよい。こうすることにより、２次元で振動の方向を把握することが可能となる。

前記加速度センサは、前記球体型入力装置に対して予め定められたＸ方向と、前記方向に対して垂直なＹ方向と、前記Ｘ方向及びＹ方向の両方向に対して垂直なＺ方向の３軸の方向の加速度を検出することを特徴としてもよい。こうすることにより、３次元で振動の方向を把握することが可能となる。

本発明にかかる球体型入力装置は、コンピュータに接続する球体型入力装置であって、内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記柔軟体に振動を加えた際に、前記柔軟体の振動による加速度を検出する加速度センサと、前記圧力センサ及び前記加速度センサにより検出された圧力及び加速度に応じて生成された信号を前記コンピュータに出力する出力手段と、前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記コンピュータから入力された情報に基づいて振動する振動モータを備えた球体型入力装置である。このような構成により、幅広い方向から利用者が把握時に加えた圧力及び振動時に加えた加速度を測定し、また利用者に振動を伝えることが可能となる。

本発明によれば、幅広い方向から利用者が把握時に加えた圧力及び振動時に加えた加速度を測定し、また利用者に振動を伝えることが可能となる。

発明の実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における球体型入力装置の構成を示す図である。この球体型入力装置１はコンピュータに接続される。ここでいうコンピュータには、ゲーム機器、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、携帯電話機、携帯端末等が含まれる。球体型入力装置１は、圧力センサ１０、柔軟体１１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換装置１２、出力端子１３を備えている。

圧力センサ１０は、球体型入力装置１が握られたときに加わる圧力が柔軟体１１を通して伝わった時、かかる圧力の強さを測定するためのセンサであり、抵抗カーボンと導電ラバーの接触量に応じて抵抗値の変化するものや、圧電素子等の圧力に応じて電気信号を出力するものを利用することができる。圧力センサ１０は、柔軟体１１の内部に柔軟体１１に接するように配置されており、正三角錐の各頂点上など均等に配置されていることが好ましい。圧力センサ１０は、図１では断面図のため３つのみの表示ではあるが、少なくとも４つ備えられている。少なくとも４つ必要である理由は、球面に対して一様に配置することができる最小の頂点数が４つであるからであり、コストや構成の複雑さを考慮すると数は少ない方が好ましいが、精度を上げるために数を多くしてもよい。このように配置することにより、球体型入力装置１のどの部分が押されても圧力を検出することが可能となる。

柔軟体１１は、球体型入力装置１が握られたときに握られた力に応じて変形するものであり、手を離すと球体に回復する弾性を備える。柔軟体１１を構成する素材としては、軟質樹脂が考えられるが、軟質樹脂に限らずゴムやシリコン、ウレタン等でもよい。柔軟体１１は、圧力センサ１０の周囲を包み込むように備えられており、球体型入力装置１が握られた場合、柔軟体１１は、握られた力に応じて変形すると共に、その力を圧力センサ１０へと伝達する。柔軟体１１の周囲をゴムや布等で保護するようにしてもよい。

Ａ／Ｄ変換装置１２は、圧力センサ１０により測定されたアナログの情報をデジタルへと変換を行う。本発明の実施の形態ではＡ／Ｄ変換装置１２は、外部に接続されているが、これは圧力センサ１０と共に柔軟体１１の内部に備えられていてもよい。Ａ／Ｄ変換装置１２により変換されたデジタルデータは出力端子１３を通して接続されたコンピュータへ出力される。

ここで、圧力センサ１０の構造について詳しく説明する。図２は、球体型入力装置１の断面図である。圧力センサ１０は、ボタン１００、導電ラバー１０１、基板１０２、抵抗カーボン１０３、ケーブル１０４を備える。

ボタン１００は、図２の上下方向に固定されており、圧力が加えられることにより上下方向に移動する。導電ラバー１０１は、ボタン１００の動きを吸収し、基板１０２上の抵抗カーボン１０３へ伝える。基板１０２は、圧力の測定と出力を行うものであり、抵抗カーボン１０３とケーブル１０４が接続されている。抵抗カーボン１０３は、導電ラバー１０１との接触量に応じて抵抗値が変化する。抵抗カーボン１０３の抵抗値の変化は、電気信号を流すことにより検出され、ケーブル１０４は、検出した抵抗値を接続されたＡ／Ｄ変換装置１２へ出力する。

続いて、図３に示すフローチャートを用いて、圧力センサ１０の処理の流れについて説明する。球体型入力装置１が握られると（Ｓ１０１）、図２の上方向から圧力が加えられる。柔軟体１１は加えられた圧力によりボタン１００を押下する（Ｓ１０２）。ボタン１００は、柔軟体１１により押下され、図２の下方向へ移動し、柔軟体１１の受けた圧力は導電ラバー１０１へ伝えられる。導電ラバー１０１は、ボタン１００から受けた圧力により抵抗カーボン１０３と接触する（Ｓ１０３）。抵抗カーボン１０３は、導電ラバー１０１との接触量に応じて抵抗値が変化する（Ｓ１０４）。抵抗カーボン１０３の抵抗値の変化は、電流を流すことにより検出され、ケーブル１０４は、検出した抵抗値を接続されたＡ／Ｄ変換装置１２へ出力する（Ｓ１０５）。この時の出力は、複数の圧力センサから出力される電気信号を合成して一つにしてもよいし、それぞれの圧力センサから出力される電気信号を別々に出力するようにしてもよい。

このようにして圧力センサ１０は、球体型入力装置１が握られるとその圧力を測定することが可能となる。このような入力装置は、物を掴むゲーム等の幅広い用途に利用することが期待される。

発明の実施の形態２．
上述の内容に加え、更に加速度センサを備えた例である。図４は、本発明の実施の形態２における球体型入力装置の構成を示す図である。球体型入力装置２は、圧力センサ２０、柔軟体２１、Ａ／Ｄ変換装置２２、出力端子２３、センサケース２４、加速度センサ２５を備えている。センサケース２４及び加速度センサ２５以外の構成については発明の実施の形態１と同様であり、ここでは説明を省略する。

センサケース２４は、加速度センサ２５を備えるためのケースである。加速度センサ２５は、球体型入力装置２に与えられた振動を検出するためのセンサである。振動を検出する手段として、１次元方向の動きを検出する１軸加速度センサ、２次元方向の動きを検出する２軸加速度センサ、３次元方向の動きを検出する３軸加速度センサがある。

加速度センサ２５の構成について詳しく説明する。図５は、球体型入力装置２の断面図である。加速度センサ２５は、錘体２５０、スティックボリューム２５１、基板２５２、ケーブル２５３を備える。

錘体２５０は、球体型入力装置１の振動に応じて振動する。この時の振動方向は１軸でも２軸でもよい。スティックボリューム２５１は、錘体２５０の振動を検出する機能を備える。スティックボリューム２５１は、内部にバネ等を備え、錘体２５０に振動を与えない場合、センターポジションに復帰するような構造にしてもよい。基板２５２は、内部に備えられた回路により検出された振動を電気信号に変換し、ケーブル２５３により接続されたＡ／Ｄ変換装置２２へ出力する。圧力センサと加速度センサの具体的な構成は図６のようになる。（ａ）が側面から見た図で、（ｂ）は図６（ａ）を分断したものを右側から見た図である。

続いて、図７に示すフローチャートを用いて、加速度センサ２５の処理の流れについて説明する。球体型入力装置２に振動が加えられると（Ｓ２０１）、錘体２５０が振動する（Ｓ２０２）。スティックボリューム２５１は、錘体２５０の振動を検出する（Ｓ２０３）。検出の方法は、例えば、錘体２５０の傾きに応じて電気信号を出力する圧電素子を用いるなどが考えられるが、特に方法は限定されない。スティックボリューム２５１は、検出した振動を電気信号に変換して（Ｓ２０４）、ケーブル２５３により接続されたＡ／Ｄ変換装置２２へ出力する（Ｓ２０５）。

加速度センサ２５は、図８のように錘体２５０が重力の働く方向に向くような構成でもよい。このような構成にすると、持つときに向きを決める必要が生じるが、２軸センサの場合、前後左右の動きを検出でき、また、スティックボリューム２５１がバネを備えない場合、球体型入力装置２の傾きを検出することが可能となる。

１軸、２軸の場合は、このような構成により実現可能である。３軸の加速度を検出するには、ピエゾ抵抗を利用した３軸加速度センサなどを利用してもよい。

このような構成により、球体型入力装置２は、握る力と振動を同時に検出することが可能となる。このような入力装置は、例えば、野球ゲーム等で当該入力装置を投げる動作をすることにより、握り方と投げる動作のときの振動を検出し、握り方に応じて球種を、振動時の加速度によって球速を制御するなど、野球ゲームにおけるピッチャーの動作入力を行う場合等に用いることができる。

発明の実施の形態３．
上述の内容に加え、更に振動モータを備えた例である。図９は、本発明の実施の形態３における球体型入力装置の構成を示す図である。球体型入力装置３は、圧力センサ３０、柔軟体３１、Ａ／Ｄ変換装置３２、出力端子３３、センサケース３４、加速度センサ３５、振動モータ３６を備えている。振動モータ３６以外の構成については発明の実施の形態２と同様であり、ここでは説明を省略する。

振動モータ３６は、接続されたコンピュータからの指示情報を入力することにより動作し、球体型入力装置３全体を振動させる。振動モータ３６を動作させるための電力は接続されたケーブルより供給される。

このような構成により、球体型入力装置３は、握る力と振動を同時に検出することに加え、当該入力装置を振動させることが可能となる。こうすることにより、従来の振動機能のついたゲームコントローラと互換性を保つことが可能となる。また、握ったり振動を加えたりする動作に対する手ごたえの感触を振動により伝達することが可能となる。

その他の発明の実施の形態．
上述の例では、接続先のコンピュータと球体型入力装置を有線で接続していたが、これを、無線通信手段によりワイヤレスで接続するようにしてもよい。

本発明における球体型入力装置の構成を示す図である。 本発明における球体型入力装置の断面図である。 本発明における圧力センサの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明における球体型入力装置の構成を示す図である。 本発明における球体型入力装置の断面図である。 本発明における圧力センサと加速度センサの具体的な構成を示す側面図及び前面図である。 本発明における圧力センサの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明における球体型入力装置の断面図である。 本発明における球体型入力装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 球体型入力装置
１０ 圧力センサ
１００ ボタン
１０１ 導電ラバー
１０２ 基板
１０３ 抵抗カーボン
１０４ ケーブル
１１ 柔軟体
１２ 変換装置
１３ 出力端子
２ 球体型入力装置
２０ 圧力センサ
２１ 柔軟体
２２ 変換装置
２３ 出力端子
２４ センサケース
２５ 加速度センサ
２５０ 錘体
２５１ スティックボリューム
２５２ 基板
２５３ ケーブル
３ 球体型入力装置
３０ 圧力センサ
３１ 柔軟体
３２ 変換装置
３３ 出力端子
３４ センサケース
３５ 加速度センサ
３６ 振動モータ

Claims (5)

1. コンピュータに接続する球体型入力装置であって、
   内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、
   前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサにより検出された圧力に応じた信号を前記コンピュータに出力する出力手段を備えた球体型入力装置。
2. コンピュータに接続する球体型入力装置であって、
   内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、
   前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、
   前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記柔軟体に振動を加えた際に、前記柔軟体の振動による加速度を検出する加速度センサと、
   前記圧力センサ及び前記加速度センサにより検出された圧力及び加速度に応じて生成された信号を前記コンピュータに出力する出力手段を備えた球体型入力装置。
3. 前記加速度センサは、前記球体型入力装置に対して予め定められたＸ軸方向と、前記Ｘ軸方向に対して垂直なＹ軸方向の２軸の方向の加速度を検出することを特徴とする請求項２記載の球体型入力装置。
4. 前記加速度センサは、前記球体型入力装置に対して予め定められたＸ軸方向と、前記Ｘ軸方向に対して垂直なＹ軸方向と、前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向に対して垂直なＺ軸方向の３軸の方向の加速度を検出することを特徴とする請求項２記載の球体型入力装置。
5. コンピュータに接続する球体型入力装置であって、
   内側中心部に空洞を備え、弾性を有する柔軟体と、
   前記柔軟体の内部空洞内に前記柔軟体と接する位置に少なくとも４つ以上配置され、前記柔軟体に加えられた圧力を検出する圧力センサと、
   前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記柔軟体に振動を加えた際に、前記柔軟体の振動による加速度を検出する加速度センサと、
   前記圧力センサ及び前記加速度センサにより検出された圧力及び加速度に応じて生成された信号を前記コンピュータに出力する出力手段と、
   前記柔軟体の内部空洞内に設けられ、前記コンピュータから入力された情報に基づいて振動する振動モータを備えた球体型入力装置。

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