JP3560450B2 - ゲーム機用操作装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲ−ム機用操作装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のゲーム機用操作装置は、図10に示すように、円筒型のDCモ−タ51を用い、その回転軸51aにセグメント状あるいは半円板状の分銅等の偏重心回転体52を取り付けて構成し、このDCモ−タ51の電源端子51b、51bに図示しない電源から直流電圧を加えて振動を発生するようにしていた。
【0003】
即ち、DCモ−タ51は直流電圧の印加によって回転する際、回転軸51aに偏重心回転体52が取り付けられているので、回転軸51aの回転にともなって偏重心回転体52には遠心力が働いてDCモ−タ51全体が首振り運動して振動が発生するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の従来のゲーム機用操作装置では、振動周波数を高めようとしてDCモ−タの回転数を上げると、偏重心回転体52に生ずる遠心力も大きくなって必然的に振動の振幅が大きくなり、振動の周波数と振幅とを独立して制御することができない。そのため、ゲ−ム機の操作において多彩な振動モ−ドによって臨場感を演出することができなかった。
そこで、本発明のゲーム機用操作装置は、振動の周波数と振幅とを独立して制御でき、また、単なる振動のみならず、衝撃を伴う振動等の多彩な振動モ−ドが可能なゲーム機用操作装置を実現するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のゲーム機用操作装置は、コイルとヨークとを有する振動部がプランジャーに挿通され、前記ヨークと前記プランジャーとが磁気回路を構成する振動発生器と、方形波の駆動電流を前記コイルに供給する駆動電流発生回路とを備え、前記ヨ−クには前記プランジャ−の先端部に対向した位置に前記先端部に当接可能な凸部を形成すると共に、前記駆動電流によって前記先端部と前記凸部とを互いに吸引させ、前記先端部と前記凸部とが互いに離間する方向に前記振動部を付勢する付勢手段を設けて前記駆動電流と前記付勢手段とによって前記振動部を往復振動させ、前記駆動電流の波高値を一定にすると共に、前記方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに前記先端部と前記凸部とを当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能とした。
【0006】
また、本発明のゲーム機用操作装置は、前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能とした。
【0007】
【発明の実施の形態】
先ず、図1に従って本発明のゲーム機用操作装置の概略構成を説明する。本発明のゲーム機用操作装置は、振動発生器1とこの振動発生器1に駆動電流を供給する駆動電流発生回路2とを有している。駆動電流発生回路2は、低周波発振器3と、波形整形回路4と、鋸歯状波発生回路5と、デュ−ティ調整回路6と、駆動回路7等を有している。低周波発振器3は振動発生器1の振動周波数を決めるものでありその発振周波数はほぼ15Hz乃至数十Hzの範囲で連続的に変えられるようになっている。波形整形回路4は、低周波発振器3からの正弦波の発振信号をデュ−ティ比がほぼ50%の方形波信号に整形して鋸歯 状波発生回路5に入力する。この鋸歯状波発生回路5は、波形整形回路4からの方形波信号の立ち上がりで徐々に立ち上がる鋸歯状波を発生する。
【0008】
デュ−ティ調整回路6は鋸歯状波発生回路5から入力された鋸歯状波に基づいて再び方形波の信号を発生するとともにそのデュ−ティ比が変えられるようになっている。即ち、デュ−ティ調整回路6は図示しない比較回路を有しており、この比較回路の一方の入力端に鋸歯状波発生回路5からの鋸歯状波が入力され、また、他方の入力端には基準電圧Vrが入力されている。そして鋸歯状波と基準電圧Vrとが比較されて鋸歯状波の電圧が基準電圧Vrよりも高いときに比較回路の出力がハイレベルになり、鋸歯状波の電圧が基準電圧Vrよりも低いときに比較回路の出力がロ−レベルになるようになっており、この比較回路の出力が方形波信号としてデューティ調整回路6から発生されるようになっている。従って、基準電圧Vrのレベルを変えることによってデューティ調整回路6からの方形波信号のデュ−ティ比を任意に変えられるようになっている。
【0009】
駆動回路7は、図2に示すように、振動発生器1のコイル8に駆動電流を供給するパワ−トランジスタ7aを有している。そして、電源9とパワ−トランジスタ7aのコレクタとの間に振動発生器1のコイル8が接続され、デュ−ティ調整回路6からの方形波信号がパワ−トランジスタ7aのベ−スに入力される。パワ−トランジスタ7aのエミッタはグランドに接地されている。すると、方形波信号のハイレベル(H)の期間でパワ−トランジスタ7aがON(コレクタ、エミッタ間が導通)してコイル8に方形波の駆動電流が流れ、方形波信号のロ−レベル(L)の期間ではパワ−トランジスタ7aがOFF(コレクタ、エミッタ間が非導通)してコイル8に駆動電流が流れなくなる。なお、電源9とコレクタとの間にはダイオ−ド7bとツェナ−ダイオード7cとを直列に接続して、パワ−トランジスタ7aがOFFになったときにコイル8に発生する大きな逆起電力によるパワ−トランジスタ7aの破壊を防止している。
【0010】
ここで、図3に従って振動発生器1の構成を説明する。合成樹脂からなるコ字状のケ−ス等の取付部材10の一方の側壁10aには磁性材料からなる円柱形のプランジャ−11が取り付けられている。このプランジャ−11の先端部11aは円錐台状に突出形成されている。また、このプランジャ−11には筒状のコイルボビン12が摺動自在に挿通され、このコイルボビン12上にコイル8が巻回されている。
そして、コイルボビン12の一方の鍔部12aには、プランジャ−11に摺動自在に挿通された磁性材料からなる円板形の第一のヨ−ク13が固定されている。また、コイルボビン12上に卷回されたコイル8を囲むように有底の円筒状の第二のヨ−ク14が設けられ、この第二のヨ−ク14の底壁14aがコイルボビン12の他方の鍔部12bに固定されている。そして、第一のヨ−ク13が第二のヨ−ク14の開口を塞ぐように相互に合わされて固定されている。
また、第二のヨ−ク14の底壁14aの中央部分にはプランジャ−11の先端部11aに対向してプランジャ−11と同軸的に凸部14bが形成されている。この凸部14bはプランジャ−11の先端部11aの円錐台状の形状に対応した円錐台状の凹部14cを有している。この円錐台状の凹部14cはプランジャ−11の先端部11aにぴったり嵌合できるような形状になっている。
【0011】
そして、第一のヨ−ク13と取付部材10の一方の側壁10aとの間にはプランジャ−11に挿通された付勢手段である第一のコイルバネ15が設けられ、さらに、取付部材10の他方の側壁10bと第二のヨ−ク14の底壁14aとの間には付勢手段である第二のコイルバネ16が設けられている。これら第一のコイルバネ15、第二のコイルバネ16によって第一のヨ−ク13と第二のヨ−ク14の底壁14aとが押圧されるように付勢され、この結果、プランジャ−11の先端部11aと第二のヨ−ク14の底壁14aにおける凸部14bとが所定間隔(さらに、詳しくはプランジャ−11の先端部11aと第二の ヨ−ク14に形成した凸部14の円錐台状の凹部14cとのプランジャ−11の軸方向の間隔)Xだけ離間するように成っている。従ってプランジャ−11、第一のヨ−ク13、第二のヨ−ク14で磁気回路を構成している。
このような構成を有した振動発生器1は、コイル8に方形波の駆動電流が流れるとプランジャ−11の先端部11aと第二のヨ−ク14の底壁14aに形成した凸部14bとが互いに異なる磁極(N極およびS極)となって第一のコイルバネ15の付勢力に抗して相互に吸引し、第一のヨ−ク13、第二のヨ−ク14、コイルボビン12、コイル8が一体となって、プランジャ−11上を取付部材10の一方の側壁10a側に摺動する。そして、コイル8に方形波の駆動電流が流れなくなると、第一のヨ−ク13、第二のヨ−ク14、コイルボビン12、コイル8は一体となって、第一のコイルバネ15の付勢力によってもとの位置に復帰し、その結果、往復振動が発生するようになっている。従って、第一および第二のヨ−ク13、14、コイルボビン12及びコイル8は振動部17を構成することになる。
【0012】
そして、この振動発生器1は駆動電流発生回路2と共にケ−ス内(図示せず)に組み込まれ、例えば、カ−レ−スのゲ−ムの操作時に、操作中の車が障害物に衝突したとき、この振動発生器1で多彩な振動を発生させて、ケ−スにその振動を伝えることによって操作者に臨場感を伝えるようにするために使用される。
【0013】
次に、本発明のゲーム機用操作装置における振動モ−ドについて図4乃至図9に従って説明する。先ず、図4、図5は衝撃の伴わない標準的な振動モ−ドについての説明図である。図4(a)、(b)はそれぞれ振動の振幅が小さい場合の、コイル8に流れる方形波の駆動電流と振動部17の振動状態とを示すものである。方形波の駆動電流は駆動回路7に入力される方形波信号に基づいて繰り返し周期がTで(従って、繰り返し周波数は1/T)デュ−ティ比が(T1)/Tとなり、期間T1でコイル8に流れるようになっている。期間T1の間でコイル8に流れる方形波の駆動電流の波高値Aはパワ−トランジスタ7に供給されている電源9の電圧とコイル8の抵抗によって決まる。そして、振動発生器1の振動部17は慣性を有していることから、この期間T1の立ち上がり時刻t0において取付部材10の一方の側壁10a側(図5の矢印方向)への移動を開始し、期間T1の立ち下がり時刻t1でこの移動が終了する。そして、この期間T1での移動距離がX1となる(図4(b)参照)。従って、プランジャ−11の先端部11aと第二のヨ−ク14に形成した凸部14bとの間隔(さらに、詳しくはプランジャ−11の先端部11aと第二のヨ−ク14に形成した凸部14の円錐台状の凹部14cとのプランジャ−11の軸方向の間隔)Gは、図5に示すように、G=X−X1となって互いに当接することはない。そして、時刻t1で方形波の駆動電流が流れなくなると振動部17は第一のコイルバネ15の付勢力によって元の位置に復帰しようとするが、慣性のために元の位置0を通り過ぎて−x1まで移動し、その後何度か元の位置0を行き来して停止するようになるが、再び方形波の駆動電流が流れることによって振動部17がX1だけ移動することにより、プランジャ−11の軸方向の往復振動が継続するのである。従って、この場合の振幅はX1+x1となる。
【0014】
振動部17の振幅をさらに大きくする場合は、図4(c)に示すように、方形波の駆動電流を流す期間をT2のように長くすることによって移動距離を図4(d)に示すようにX1よりも大きなX2にすることができる。この場合も振動部17の復帰時の移動距離x2がx1よりも大きくなり全体の振幅はX2+x2となる。この期間T2は振動部17の移動によってプランジャ−11の先端部11aと第二のヨ−ク14の凸部14bとが当接しない範囲に設定される。そしてこの範囲でコイル8に流す方形波の駆動電流の期間を変えるには、駆動電流発生回路2のデュ−ティ調整回路6に供給する基準電圧Vrのレベルを変えることによってデューティ調整回路6からの方形波信号のデューティ比が変わり、駆動回路7からの方形波の駆動電流のデューティ比を変えることができるので振動の振幅 を種々変えることができる。また、駆動電流発生回路2の低周波発振器3の発振周波数を変えることによってデューティ調整回路6からの方形波信号の周波数が変わり、駆動回路7からの方形波の駆動電流の周波数を変えることができるので、振動の振幅とは独立して振動発生器1の振動周波数を種々変えることができる。
このように、方形波の駆動電流の繰り返し周波数とデュ−ティ比とを独立して変えることによって振動発生器1の振動周波数と振幅とを独立して制御できるので多彩な振動モ−ドを得ることができる。
【0015】
次に、衝撃を伴う振動モ−ドについて図6、図7を用いて説明する。方形波の駆動電流は図6(a)に示すように、駆動回路7に入力される方形波信号に基づいて繰り返し周期がTで(従って、繰り返し周波数は1/T)デュ−ティ比が(T3)/Tとなり、期間T3でコイル8に流れる。期間T3の間でコイル8に流れる方形波の駆動電流の波高値Aはパワ−トランジスタ7に供給されている電源9の電圧とコイル8の抵抗によって決まる。そして、振動発生器1の振動部17は慣性を有していることから、この期間T3の立ち上がり時刻t0において図7の矢印方向に移動が開始し、時刻t31において、第二のヨ−ク14の凸部14bがプランジャ−11の先端部11aに嵌合する状態で当接して移動が終了する(図7の状態)。従って、時刻t31における移動距離がXとなる(図6(b)参照)。この当接によって衝撃音が発生する。そして、方形波の駆動電流を流す期間T3は、第二のヨ−ク14の凸部14bがプランジャ−11の先端部11aに当接する時刻t31以降まで継続するようにしている。
【0016】
そして、方形波の駆動電流は、期間T3の立ち下がり時刻であるt32まで引き続くが振動部17の移動距離はXのままで規制される。従ってプランジャ−11の先端部11aは、振動部17の振幅を規制する第一のストッパ−となっている。時刻t32で方形波の駆動電流が流れなくなると振動部17は第一のコイルバネ15の付勢力によって元の位置0に復帰しようとするが、慣性のために元の位置0を通り過ぎて−x3まで移動して、その後何度か元の位置0を行き来して停止するようになるが、再び駆動電流Aが流れることによって振動部17がXだけ移動ることにより、振動が継続するのである。従って、この場合の振幅は、図4、図5の場合よりもさらに大きくなってX+x3となる。
そして、この場合は、第二のヨ−ク14の凸部14bとプランジャ−11の先端部11aとが互いに当接することによって衝撃が伴うので、図4、図5に示す振動モ−ドとは異なった振動モ−ドを発生させることができる。
【0017】
図6、図7は振動部17の1サイクルの振動で1回の衝撃を伴う振動モ−ドであるが、図8、図9に示す振動発生器21を用いれば1サイクルの振動で2回の衝撃を伴わせることができる。この振動発生器21は取付部材10の他方の側壁10bに、プランジャ−11と同軸的に、第二のストッパ−となる凸部10cを形成し、第二のコイルバネ16を削除している。そして、コイル8に方形波の駆動電流を流さない状態では、図8に示すように、第一のコイルバネ15によって付勢された振動部17の第二のヨ−ク14の底壁14aがこの凸部10cに当接するようになっている。
【0018】
そこで、コイル8に方形波の駆動電流を流す場合、駆動電流の継続期間(T4とする)は、第二のヨ−ク14の凸部14bがプランジャ−11の先端部11aに当接するに充分な移動距離が得られるように設定される。この結果、方形波の駆動電流によって第二のヨ−ク14の凸部14bとプランジャ−11の先端部11aとが当接して、図9のように、取付部材10の凸部10cと第二のヨ−ク14の底壁14aとが離間する。ここで、方形波の駆動電流が流れなくなると、振動部17は第一のコイルバネ15の付勢力によって戻され第二のヨ−ク14の底壁14aが取付部材10の凸部10cに当接する。従って、方形波の駆動電流が流れて振動部17が取付部材10の一方の側壁10a側に移動する場合と方形波の駆動電流が無くなって振動部17が他方の側壁10b側に復帰する場合との2 回衝撃を伴わせることができる。
【0019】
【発明の効果】
以上のように、本発明のゲーム機用操作装置は、駆動電流によってプランジャーの先端部とヨークの凸部とを互いに吸引させ、先端部と凸部とが互いに離間する方向に振動部を付勢する付勢手段を設けて駆動電流と付勢手段とによって振動部を往復振動させ、駆動電流の波高値を一定にすると共に、方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに先端部と凸部とを当接させて振動部に衝撃を伴わせたので、方形波の駆動電流を通電するだけで振動部を往復振動させることができるとともに、単なる振動のみならず衝撃を伴った振動によってより多彩な振動モ−ドを得ることもできる。
【0020】
また、本発明のゲーム機用操作装置は、前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせたことで、振動の1サイクル中で二回の衝撃を伴わせることができ、より一層多彩な振動モ−ドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゲーム機用操作装置のブロック構成図である。
【図2】本発明のゲーム機用操作装置における駆動回路の説明図である。
【図3】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の要部断面図である。
【図4】本発明のゲーム機用操作装置における駆動電流と振動モ−ドとの関係を説明するための説明図である。
【図5】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の振動状態の説明図である。
【図6】本発明のゲーム機用操作装置における駆動電流と振動モ−ドとの関係を説明するための説明図である。
【図7】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の振動状態の説明図である。
【図8】本発明のゲーム機用操作装置における他の振動発生器の振動状態の説明図である。
【図9】本発明のゲーム機用操作装置における他の振動発生器の振動状態の説明図である。
【図10】従来のゲーム機用操作装置の斜視図である。
【符号の説明】
1、21 振動発生器
2 駆動電流発生回路
3 低周波発振器
4 波形整形回路
5 鋸歯状波発生回路
6 デュ−ティ調整回路
7 駆動回路
7a パワ−トランジスタ
7b ダイオ−ド
7c ツェナ−ダイオ−ド
8 コイル
9 電源
10 取付部材
10a、10b 側壁
10c 凸部(第二のストッパ−)
11 プランジャ−
11a 先端部(第一のストッパ−)
12 ボビン
12a、12b 鍔部
13 第一のヨ−ク
14 第二のヨ−ク
14a 底壁
14b 凸部
14c 円錐台状の凹部
15 第一のコイルバネ
16 第二のコイルバネ
17 振動部
Claims (2)
- コイルとヨークとを有する振動部がプランジャーに挿通され、前記ヨークと前記プランジャーとが磁気回路を構成する振動発生器と、方形波の駆動電流を前記コイルに供給する駆動電流発生回路とを備え、前記ヨ−クには前記プランジャ−の先端部に対向した位置に前記先端部に当接可能な凸部を形成すると共に、前記駆動電流によって前記先端部と前記凸部とを互いに吸引させ、前記先端部と前記凸部とが互いに離間する方向に前記振動部を付勢する付勢手段を設けて前記駆動電流と前記付勢手段とによって前記振動部を往復振動させ、前記駆動電流の波高値を一定にすると共に、前記方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに前記先端部と前記凸部とを当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能としたことを特徴とするゲーム機用操作装置。
- 前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能としたことを特徴とする請求項1に記載のゲーム機用操作装置。
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