JP3791336B2 - 反力発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲームの種類や状況等のゲーム内容（情報）により入力ボタン等の反力の大きさや性質を変化させる反力発生装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、家庭用ゲーム機用操作装置のボタンやレバー等の入力部は、例えば、内部に設けられたスプリング等の弾性体によって所定状態に復帰するように付勢されており、入力部を操作すると、その変位に応じてスプリングが変形し、その反撥力により反力を受けるようになっていた。
【０００３】
このような構成によれば、操作ボタン等を操作することによりモニタ画面上の動作ターゲットの動作を指示してゲームを行う場合に、モニタ画面上のキャラクタを見ること（視覚）およびモニタから発生する音を聞くこと（聴覚）でしか体感できなかった。両手および腕をさまざまに動かして操作する操作装置自体は、実質的に指で操作して一方向を指示する機能しか活用されていないので、フィードバックによる体感機能を有しない。
【０００４】
そこで、ゲームの種類や入力部の操作によって特定の操作や場面に遭遇した時に、ゲーム機本体からフィードバックした体感が入力部自体で得られるようにして臨場感を高めてゲーム性能を向上させるようにした反力発生装置が開発されている。言い換えれば、オペレータには、ゲームのプレイに応じた特定の反力の感触が、入力部やボタン等において直接的に感じられる。
【０００５】
たとえば第１図に示す装置は、モータ１等によって発生した回転力を歯車２、歯車３、ピニオン４、ラック５等の減速機構６で減速・倍力し、かつ直線運動に変換し、リンク機構７によってレバー８等の入力部に伝達するようになっている。また、減速機構６とリンク機構７との間には、スプリング９等の緩衝部材１０を介在させ、無理な力が各構成部品に加わることを防止するようになっている。
【０００６】
第２図に示す装置は、モータ１１等によって発生した回転力をウオーム１２、ウオームホイール１３、ピニオン１４、ラック１５等の減速機構１６、スプリング１７等の緩衝部材１８、リンク機構１９を介してレバー２０等の入力部に伝達するようになっていて、入力部の反力がラック１５とピニオン１４によりモータ１１に伝わるのを防止している。
【０００７】
そして、これら装置では、モータ１，１１の駆動により、スプリング９，１７の縮み量をゲーム情報に応じて変化させることにより、レバー８，２０の反力を変化させている。
【０００８】
しかしながら、前記２つの装置では、減速機構６，１６等を設けるため、部品点数が多く、信頼性、コストの面で不利であった。また、入力部からモータ１，１１までにいくつかの機構を介するので、バックラッシュによるガタツキがあり、指先に伝わる感触がダイレクト感に欠ける傾向にあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の目的とするところは、部品点数の減少が図れるとともに、指先に伝わる感触に充分なダイレクト感が味わえる反力発生装置を提供することにある。
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係る反力発生装置は、本体に対して情報を入力するための入力手段における所定位置から所定の距離にわたって変位可能な入力部に対して、入力部に作用する入力部反力を発生する装置であって、入力部の変位に対応する固有の大きさの反力を発生して前記入力部に与える第１の反力発生手段と、入力部の変位によらずに本体からの情報に応じて変化する磁力を発生して、磁力を、前記反力に重畳するように前記入力部の変位可能な方向に沿って入力部に与える第２の反力発生手段とを具備し、入力部が変位して第１の反力発生手段が反力を発生する際に、第２の反力発生手段が磁力を発生すると、入力部に作用する入力部反力が、磁力と反力とを重畳したものとなり、入力部の変位又は本体からの情報に応じて入力部反作用を変更することができる。
【００１１】
第２の反力発生手段は、本体からの情報に応じた磁力を発生する磁力発生手段と、この磁力発生手段により発生された力を受ける可動体とを備え、磁力発生手段又は可動体は第２の反力を前記入力部に作用させるものである。磁力発生手段は、電磁石と、この電磁石に本体からの情報に応じた電流を供給する電流供給手段とを備えることが好ましい。可動体は磁性体であることが好ましい。「永久磁石」という用語は、極性が変化しない磁石を意味し、これは、供給される電流の大きさに応じて極性が変化する電磁石とは異なるという意味で用いる。入力部反力は、磁力及び反力を加え合わせたものか、または、磁力及び反力の減算によるものとなる。
【００１２】
磁力発生手段は、可動体よりも入力部に近くか、または可動体よりも入力部から遠い位置に配置することができる。
【００１３】
入力部には、磁力発生手段または可動体の１つを収容することができる。第１及び第２の反力発生手段は同軸状に配置してもよい。
【００１４】
第１の反力発生手段は弾性体で構成することができる。その弾性体はスプリングでもゴム状部材で形成してもよい。第１の反力発生手段と入力部とを同じもので構成してもよい。
【００１５】
第１の反力発生手段は、入力部の第１の変位に際して反力を発生する第１の弾性体と、入力部の第２の変位に際して反力を発生する第２の弾性体とを備えてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る反力発生装置は、本体に対して情報を入力するための入力手段における所定位置から所定の距離にわたって変位可能な入力部に対して、入力部に作用する入力部反力を発生する装置であって、入力部の変位に対応する固有の大きさの第１の反力を発生して入力部に与える弾性体と、入力部の変位によらずに本体からの情報に応じて変化する磁力を発生する磁力発生手段と、磁力によって動かされて、前記第１の反力に重畳するように前記入力部の変位可能な方向に沿って入力部に第２の反力を与える磁性体とを備え、入力部が変位して弾性体が第１の反力を発生する際に、磁力発生手段が磁力を発生しそれによって第２の反力が入力部に与えられると、入力部に作用する入力部反力が、第１の反力と第２の反力とを重畳したものとなり、入力部の変位に関わらず、本体からの情報に応じて入力部反作用を変更することができる。
【００１７】
第１及び第２の反力発生手段は、互いに独立して、または、後で詳述するように協調して動作する。第２の反力発生手段が、対応するゲーム情報の不供給によって、入力部における反力の感触に寄与しないときには、入力部における反力の感触は、例えば、単に第１の反力発生手段に支配されまたは決められる。しかしながら、ゲーム情報によって第２の反力発生手段が稼動されると、この第２の反力発生手段は、第１の反力発生手段に力を付加する処理に寄与し、これによって、入力部における反力の感触が、第１の反力発生手段のみによる感触に比べて向上しまたは大きくなる。一方、ゲーム情報によって、第２の反力発生手段が、第１の反力発生手段による力を減少させるように働く場合は、入力部における反力の感触が、第１の反力発生手段のみによる感触に比べて小さくなる。その結果、入力部における反力の感触は、ゲーム情報、並びに第１及び第２の反力発生手段の協調動作に大きく依存することとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態に係る反力発生装置を用いたゲーム機について、図３〜図１０を参照しながら説明する。
【００１９】
第３図中、符号３１はゲーム機本体であり、このゲーム機本体３１は、テレビジョン受像機等のモニタ３２およびゲーム機用操作装置（入力手段）３３に接続されている。
【００２０】
ゲーム機本体３１は、ビデオ記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭを再生する機能を有するＣＤ−ＲＯＭドライバが内臓されており、ゲーム機本体３１の上面には、ＣＤ−ＲＯＭを収納して蓋をする蓋部材３４と、蓋部材３４の開閉をする開閉スイッチ３５と、電源を供給する電源スイッチ３６と、ゲーム機本体３１の動作を初期状態にするリセットスイッチ３７と、２系統の操作装置が接続可能な接続部３８とを設けた構造となっている。この接続部３８にゲーム機用操作装置３３のコネクタ３９を接続することにより、ゲーム機本体３１との双方向通信が可能になる。
【００２１】
ゲーム機用操作装置３３は、図４に示すように、メガネ形状に形成した長手方向の両端側に両手の掌でグリップして支持する角状に突出した第１および第２の操作支持部４０，４１を備えたハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の中央の位置であって括れた部分に、ゲームの開始（４３ａ）および選択（４３ｂ）等に使用されるボタンを内部から外方向に突出させて形成したスタートセレクト部４３と、ハウジング本体４２の長手方向の両側の頂部に内部から外方向にボタンを突出させた第１および第２の操作部４４，４５と、ハウジング本体４２の長手方向両側の前方側の壁面に内部から外方向に突出させたボタンを備えた第３および第４の操作部４６，４７と、第１および第２の操作部４４，４５近傍に内部から外方向に突出させて設けた第１および第２のコントロールバッド（入力部）４８，４９と、ハウジング本体４２の内部に装着してある図示しないスイッチ群、および図示しないビデオ記録媒体であるＣＤーＲＯＭを収納して再生可能なゲーム機本体３１との通信を司る基板と、ゲーム機本体３１を電気的に接続するケーブルを備えたコネクタ３９と、ハウジング本体４２内部の所定空間に配置した反力発生装置５０（後述する。）とを備えた構成となっている。
【００２２】
コントロールバッド４８（４９）は、図５に示すように、ジョイント部５１を中心にｘ方向およびｙ方向に倒すことによって、ゲームの操作をすることができるようになっている。すなわち、ジョイント部５１は図示しないジョイント支持機構によりｘ方向およびｙ方向に傾倒可能に支持されている。また、パッド４８（４９）とジョイント部５１は第１のロッド５２で連結されており、ジョイント部５１から第１のロッド５２と反対方向には第２のロッド５３が延出して設けられ、この第２のロッド５３の先端には円盤状の駆動体５４が取り付けられている。駆動体５４には駆動体受け５５が対面して設けられ、この駆動体受け５５は、円筒状ガイド５６によって円筒軸方向に変位可能にガイドされるようになっている。また、この駆動体受け５５は、両面が窪んだ円盤状に形成されていて、この駆動体受け５５の第１の凹部５７（図６に示す。）側には反力発生装置５０が配置されている。そして、この反力発生装置５０により発生された反力により駆動体５４に向けて付勢され第２の凹部５８が駆動体５４に当接するようになっている。
【００２３】
図５および図６に示すように、反力発生装置５０は、弾性体であり、より具体的にはコイルスプリング６０である、第１の反力発生手段を備えている。この第１の反力発生手段は、入力部の変位に対応しており、ハウジング本体４２側の支持部５９との間に設けられている。第２の反力発生手段、すなわち可変反力付与手段６１は、コイルスプリング６０の内部空間に配置されている。
【００２４】
コイルスプリング６０は、ゲーム情報とは独立的に反力を発生するもので、コントロールパッド４８（４９）すなわち入力部の変位に応じた反力、すなわちコイルスプリング６０固有の反力を駆動体受け５５を介してコントロールパッド４８（４９）に付与するようになっている。
【００２５】
可変反力付与手段６１は、ゲーム情報（内容）に応じた磁力を発生するもので、磁力発生手段６２と永久磁石（可動体）６３とを備え、磁力発生手段６２は、鉄心６４ａおよびコイル６４ｂからなる電磁石６４とドライバ（供給手段）６５（後述する。）を備えた構成となっており、永久磁石６３は、駆動体受け５５の第１の凹部５７に収容されるように取り付けられ、電磁石６４は、支持部５９に取り付けられている。
【００２６】
そして、図７に示すように、コントロールパッド４８（４９）を操作して傾倒すると、駆動体５４の縁が駆動体受け５５に当たる状態になり、これにより駆動体受け５５が支持部５９側に変位し、スプリング６０が短縮するとともに永久磁石６３と電磁石６４との間隔が狭くなるようになっている。
【００２７】
次に、双方向通信機能について説明すると、図８に示すように、ゲーム機用操作装置３３には、ゲーム機本体３１とシリアル通信を行うＩ／ＯインターフェースＳＩＯと、複数の操作ボタンからの操作データを入力するパラレルＩ/ＯインターフェースＰＩＯ，ＣＰＵ，ＲＡＭおよびＲＯＭであるワンチップマイクロコンピュータ（以下これをマイコンと呼ぶ。）と、電磁石６４に、ゲーム情報に応じた電流を供給するドライバ６５とを備えた構成となっている。
【００２８】
一方、ゲーム機本体３１側には、ゲーム機用操作装置３３との間でシリアル通信を行うシリアルＩ／ＯインターフェースＳＩＯを設けた構造となっており、ゲーム機操作装置３３のコネクタ３９を接続すると、このコネクタ３９を介してゲーム機用操作装置３３側のシリアルＩ/ＯインターフェースＳＩＯと接続され、双方向の通信手段、即ち双方向のシリアル通信を行うことができるようになっている。
【００２９】
双方向のシリアル通信を行う信号線および制御線は、ゲーム機本体３１からゲーム機用操作装置３３に対してデータを送るデータ伝送用の信号線ＴＸＤ（Transmit X for Data）と、ゲーム機用操作装置３３側からゲーム機本体３１側にデータを送るデータ伝送用の信号線ＲＸＤ（Received X for Data）と、各データ伝送用の信号線ＴＸＤ，ＲＸＤからデータを抜き出すシリアル同期クロック用の信号線ＳＣＫ（Serial Clock）と、ターミナル側であるゲーム機用操作装置３３の通信の確立および中断等を行うための制御線ＤＴＲ(Data Terminal Ready）とから構成されている。
【００３０】
また、この双方向のシリアル通信を行う信号線および制御線からなるケーブルには、信号線および制御線の他にゲーム機本体３１側の電源から直接に取り出した電源用ケーブル６６が含まれており、この電源用ケーブル６６はゲーム機用操作装置３３側のドライバ６５に接続され、電磁石６４に電源を供給する。
【００３１】
このような構成からなる双方向のシリアル通信手順は、ゲーム機本体３１がゲーム機用操作装置３３と通信して、第１〜第４の操作部４４，４５，４６，４７の操作ボタンの操作データ（ボタン情報）を取り込むために、先ずゲーム機本体３１は制御線ＤＴＲによって選択されたことを確認して、それに続く信号線ＴＸＤの受信待状態になる。続いてゲーム機本体３１は、データ伝送用の信号線ＴＸＤにゲーム機用操作装置３３を示す識別コードを送出する。これによりゲーム機用操作装置３３が信号線ＴＸＤよりこの識別コードを受け取る。
【００３２】
識別コードがゲーム機用操作装置３３を示すことにより。これ以降ゲーム機本体３１との通信を開始する。即ち、ゲーム機本体３１からは制御データ等がデータ伝送用の信号線ＴＸＤを介してゲーム機用操作装置３３側に送信され、逆にゲーム機用操作装置３３からは操作ボタンで操作された操作データ等がデータ伝送用の信号線ＲＸＤを介してゲーム機本体３１に送信される。このようにしてゲーム機本体３１とゲーム機用操作装置３３との間で双方向のシリアル通信が行われ、この通信はゲーム機本体３１が制御線ＤＴＲを通じて選択中止データを出力することにより終了する。
【００３３】
このようにして双方向のシリアル通信機能を備えていれば、ゲーム機用操作装置３３側からの主として操作ボタンの操作データをゲーム機本体３１側に送信することができるとともにゲーム機本体側からは、データ伝送用信号線ＴＸＤを介して電磁石６４にゲーム情報に応じた磁力を発生させる電流を供給するための反力用データをゲーム機用操作装置３３側に送出することができる。このゲーム情報に応じた反力データは、ゲーム機本体３１に搭載したゲーム用ＣＤ−ＲＯＭによって予め設定されており、ゲームの種類、内容や状況、さらにゲームを行う利用者の動作ターゲットに応じてゲーム機本体３１からゲーム機用操作装置３３自体に一定時間の動的伝達によるフィードバックが行われる。この点に関しては、図９および図１０を参照してさらに説明する。
【００３４】
先ず、図９を参照しながら操作装置３３側の処理手順を説明すると、ステップＳＴ１では、特定のゲーム用ＣＤッＲＯＭをゲーム機本体３１に装着して、ゲーム機用操作装置３３のスタートスイッチ４３ａによりゲームの開始をセットし、かつセレクトスイッチ４３ｂの操作によってゲームが行われる状態になり、ステップＳＴ２に進む。
【００３５】
ステップＳＴ２では、ゲーム開始に伴ってゲーム機用操作装置３３のＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭからなるマイコンはシリアルインターフェースＳＩＯを介して反力用データがゲーム機本体３１側からシリアルＩ／Ｏインターフェースを介して送られてきているかを常時監視している。この反力用データには、ゲーム情報に応じて電磁石６４を駆動するデータが含まれている。ついで、ステップＳＴ３に進む。
【００３６】
ステップＳＴ３では、ゲーム機用操作装置３３側で受けたデータ信号の中の反力用データを判定する。反力用データがあればステップＳＴ４に進み、反力用データがなければステップＳＴ５に進む。
【００３７】
ステップＳＴ５では、操作ボタン等が操作されたか否かを判断し、操作が行われればステップＳＴ６に進み、操作が行われなければ、待機状態となり、操作が行われたか否かの監視を継続する。
【００３８】
ステップＳＴ６では、操作データをパラレルＩ／ＯインターフェースＰＩＯを介して出力され、ステップＳＴ４に進む。
【００３９】
ステップＳＴ４では、反力用データをマイコンで処理し、ステップＳＴ７に進む。また、パラレルＩ／ＯインターフェースＰＩＯからの操作データを処理し、ステップ８に進む。
【００４０】
ステップＳＴ７では、反力用データをアナログ信号に変換し、ステップＳＴ９に進む。
【００４１】
ステップＳＴ９では、アナログ信号によってドライバ６５を駆動し、ドライバ６５からゲーム情報に応じた電流が出力され、ステップＳＴ１０に進む。
【００４２】
ステップＳＴ１０では、ドライバ６５から供給される電流により電磁石が磁力を発生し、これによりコントロールパッド４８（４９）に反力が付与される。すなわち、この電磁石６４により発生するゲーム情報に応じた反力は、スプリング６０による固有の反力に重畳される。この場合、電磁石６４に供給される電流の大きさによってコントロールパッド４８（４９）に付加される反力の大きさが変化する。なお、電磁石６４と永久磁石６３とが反撥するように電流を流せば、コントロールパッド４８（４９）の反力はスプリング６０による反力と電磁石６４による反力とを加えた大きさになる。すなわち、入力部で感じる反力は、第１及び第２の反力発生手段を合わせたものとなる。電磁石６４と永久磁石６３とが吸引するように電流を流せばコントロールパッド４８（４９）の反力はスプリング６０による反力から電磁石６４による反力を減じた大きさになる。すなわち、入力部で感じる反力は、第１及び第２の反力発生手段の減算によるものとなる。
【００４３】
説明の簡素化のため、第１及び第２の反力発生手段の操作及び作用に関して、以下のような例を用いる。ここで、ゲーム情報が、ドライビング・ゲームに関するものであると仮定し、コントロールパッドや入力部が、自動車のハンドルであると仮定する。ハンドルの操作に要する力は、自動車が動いているときは、弱い力であり、自動車が止まっているときは、中くらいの力であり、自動車が壁に突っ込んでしまったときなどには、大きな力となる。この場合、自動車が静止しているときには、入力部で感じる反力は、単に、第１の反力発生手段によるもの、すなわち、スプリングのみによるものであり、入力部を操作するための前記中くらいの力は、スプリングの反発力と同等のものである。自動車が動いているときに入力部で感じる反力は、第１の反力発生手段による力から、第２の反力発生手段による力を差し引いたものと同等であり、すなわち、付勢された電磁石と永久磁石との作用によって弱められた、スプリングの反発力と同等のものである。したがって、入力部の操作が容易化され、言い換えれば、入力部を元の位置から容易に変位させることができるようになる。自動車が壁に突っ込んだ場合などには、入力部で感じる反力は、第１の反力発生手段による力に、第２の反力発生手段による力を加えたものと同等であり、すなわち、付勢された電磁石と永久磁石との作用によって強められた、スプリングの反発力と同等のものである。したがって、入力部の操作が非容易化され、言い換えれば、入力部を元の位置から容易には変位させることができないようになる。第２の反力発生手段がゲーム情報に基づいて動作するのは、すなわち、自動車が走行中であるか、または、壁に突っ込んでいる場合であり、これに対して、第１の反力発生手段がゲーム情報には依存しないのは、すなわち、自動車が止まっており、入力部がスプリングの影響力のみを受けている場合である。したがって、ゲーム装置からフィードバックされる反力を入力部から得ることができ、これによって、ゲームの迫真性を増し、プレイ効果を向上させることができる。また、第１及び第２の反力発生手段の相互作用によって、入力部から得ることができる感覚の種類を増やすことができる。
【００４４】
ステップＳＴ８では、操作データをシリアルデータに変換し、シリアルＩ／ＯインターフェースＳＩＯを介してゲーム機本体３１に返信し、ステップＳＴ１１に進む。
【００４５】
ステップＳＴ１１では、ゲーム機本体３１からのデータを待ち受ける状態で待機し、ステップＳＴ２に進む。
【００４６】
次に、図１０を参照しながらゲーム機本体３１側の処理手順を説明すると、先ずステップ１２では、ステップＳＴ１と同時にゲームが行われる状態になり、ステップＳＴ１３に進む。
【００４７】
ステップＳＴ１３では、ゲーム機用操作装置３３からシリアルデータを受信し、ステップＳＴ１４に進む。
【００４８】
ステップＳＴ１４では、動作ターゲットのデータと、受信したシリアルデータとの比較が行えるようにシリアルデータを取込み、ステップＳＴ１５に進む。
【００４９】
ステップＳＴ１５では、動作ターゲットのデータと、受信したシリアルデータとの比較を行ってヒット状態を判別する。動作ターゲットのデータと受信したシリアルデータとが一致したとき、即ちヒットしたときは、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７に進む。一致しなければステップＳＴ１８に進む。
【００５０】
ステップＳＴ１６では、ヒットした動作ターゲットをモニタの画面上に表示する。
【００５１】
ステップＳＴ１７では、反力用データを出力し、ステップＳＴ１９に進む。
【００５２】
ステップＳＴ１９では、反力用データをシリアルデータに変換してシリアルＩ／ＯインターフェースＳＩＯを介してゲーム機用操作装置３３に特定の応答信号として返信し、ステップＳＴ２０に進む。
【００５３】
ステップＳＴ１８では、ゲーム機本体３１のＣＰＵ（Central Processing Unit）が操作ボタンに基づいた動作ターゲットをモニタの画面上に表示した後、ステップＳＴ２０に進む。
【００５４】
ステップＳＴ２０では、ゲーム機用操作装置３３からのデータを待ち受け、ステップＳＴ１３に進む。
【００５５】
以上の構成によれば、コントロールパッド４８（４９）に、ゲーム情報とは独立的に反力を発生するスプリング６０と、コントロールパッド４８（４９）に、ゲーム情報に応じた反力を発生する磁力発生手段６２とを設けたので、ゲーム情報（内容）に応じた反力がコントロールパッド４８（４９）に直接付与され、部品点数の減少が図れるとともに、指先に伝わる感触に充分なダイレクト感が味わえる。
【００５６】
なお、可変反力発生手段（第２の反力発生手段）６１は、コントロールパッド４８，４９に別々のゲーム情報にもとづいて反力を付与するようにしてもよい。
【００５７】
また、前述した反力用データは、ゲーム機本体３１から特定の応答信号としてゲーム機用操作装置３３が受け取る構成になっているが、ゲーム機本体３１から一方向の通信によってゲーム機用操作装置３３に送出する構成でもよい。
【００５８】
また、前記した第１の実施の形態では、可変反力発生手段（第２の反力発生手段）６１は、図５〜図７に示すように、永久磁石６３を駆動体受け５５の第１の凹部５７に収容されるように取り付け、電磁石６４を支持部５９に取り付けたが、本発明はこれに限定されることはなく、図１１〜図１３に示すように、電磁石６４を駆動体受け５５の第１の凹部５７に収容されるように取り付け、永久磁石６３を支持部５９に取り付けるようにしてもよい。この場合、磁力発生手段及び可動体または永久磁石６３の位置は、磁力発生手段６４が永久磁石６３に力を加えて、この力を入力部に付与することができる限りにおいて、様々に設定することができる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１４〜図１５を参照して説明する。
【００６０】
図１４中７１は、全体がｘ方向およびｙ方向に傾倒することにより所定の操作を行うことができるゲーム機用操作装置であり、図示しないゲーム機本体およびテレビジョン受像機等のモニタ等に接続されている。
【００６１】
この操作装置７１は、片手で把持して操作できるように略ステイック状に形成された筐体７２を備えている。この筐体７２の後面側（手前側）には、入力部としてのボタン７３が、前面（向こう側）には、入力部としてのトリガー７４が設けられている。
【００６２】
各ボタン７３は、図１５に示すように、筐体７２に形成された穴７４に突出没入自在に設けられている。このボタン７３の筐体７２内内側にはフランジ状のストッパ７５が形成され、ボタン７３が筐体７２外方への抜け出すのを規制している。また、このボタン７３の裏面側には、凹状の収容部７６が形成され、この収容部７６の中央からロッド７７が延出して設けられている。そして、ボタン７３を押下すると、ロッド７７の先端が基板８１上のスイッチ７８を押し、入力信号を発生するようになっている。
【００６３】
また、このボタン７３とスイッチ７８との間には、枠体７９が設けられている。この枠体７９は、筐体７２の内面にボタン７３の背面側を囲むように取り付けられている。この枠体７９にはロッド７７の挿通孔８０が形成されている。
【００６４】
この枠体７９とボタン７３との間には、ボタン７３に反力を付与する反力発生装置８２が設けられている。
【００６５】
この反力発生装置８２は、弾性体であり、より具体的には、入力部の変位に応じて動作するコイルスプリング８３である、第１の反力発生手段と、第２または可変反力発生手段とを備えている。
【００６６】
コイルスプリング８３は、ボタン７３と枠体７９との間のロッド７７に外嵌され、ボタン７３を筐体７２から突出する方向に付勢するようになっている。即ち、コイルスプリング８３は、ゲーム情報とは独立的に反力を発生するもので、ボタン７３の押下変位に応じた反力すなわちコイルスプリング８３固有の反力をボタン７３に付与するようになっている。
【００６７】
可変反力発生手段８４は、磁力発生手段８５と永久磁石（可動体）８６とを備え、磁力発生手段８５は、電磁石８７とドライバ（供給手段）（図示しない。）を備えている。
【００６８】
永久磁石８６は円盤状に形成され、その中央にはロッド７７の挿通孔８８が形成されている。そして、ロッド７７が挿通した状態かつスプリング８３の一端を受ける状態でボタン７３の収容部７６に収容されている。
【００６９】
電磁石８７は、ゲーム情報（内容）に応じた磁力を発生するもので、コイルスプリング８３に外嵌された円筒状の鉄心８９とこの鉄心８９の外側に配置されたコイル９０とを備え、これら鉄心８９およびコイル９０は枠体７９に収容される状態に取り付けられている。即ち、コイルスプリング８３、永久磁石８６、鉄心８９およびコイル９０は、ロッド７７を軸として同心軸状に配置されている。
【００７０】
そして、ボタン７３を押し下げると、スプリング８３が短縮するのに伴って永久磁石８６と電磁石８７との間隔が狭くなるようになっている。
【００７１】
しかして、ゲーム情報によってドライバが駆動され、ドライバからゲーム情報に応じた電流が出力されると、電磁石８７が磁力を発生し、これによりボタン７３に反力が付与される。すなわち、この電磁石８７により発生するゲーム情報に応じた反力は、スプリング８３による固有の反力に重畳される。この場合、電磁石８７に供給される電流の大きさによってボタン７３に付加される反力の大きさが変化する。なお、電磁石８７と永久磁石８６とが反撥するように電流を流せば、ボタン７３の反力はスプリング８３による反力と電磁石８７による反力とを加えた大きさになり、電磁石８７と永久磁石８６とが吸引するように電流を流せばボタン７３の反力はスプリング８３による反力から電磁石８７による反力を減じた大きさになる。
【００７２】
トリガー７４は、図１６に示すように、筐体７２に形成された穴９１に突出没入可能になっている。即ち、筐体７２に回動軸９２を介して回動自在に取り付けられ、回動に伴って穴９１から突出没入可能になっている。このトリガー７４の筐体７２内内側かつ回動端には筐体７２に係止可能なストッパ９３が形成され、トリガー７４が筐体７２外方への抜け出すのを規制している。
【００７３】
また、トリガー７４の筐体７２内側には、ジョイント軸９４が取り付けられ、このジョイント軸９４には、ボリューム９５に取り付けられたアーム９６の先端が係合している。そして、トリガー７４が回動軸９２を支点として回動すると、ボリューム９５のアーム９６が回転し、入力信号が発生するようになっている。
【００７４】
また、筐体７２内には、トリガー７４に反力を付与する反力発生装置９７が設けられている。この反力発生装置９７は、第１の反力発生手段である、入力部またはトリガー７４の変位に応じて動作する二股状のスプリング９８と、第２または可変反力発生手段９９とを備えている。
【００７５】
スプリング９８は、トリガー７４と筐体７２との間に介在され、トリガー７４を筐体７２から突出する方向に付勢するようになっている。即ち、スプリング９８は、ゲーム情報とは独立的に反力を発生するもので、トリガー７４の押込変位に応じた反力すなわちスプリング９８固有の反力をトリガー７４に付与するようになっている。
【００７６】
可変反力付与手段９９は、磁力発生手段１００と鉄心（磁性体（可動体））１０１とを備え、磁力発生手段１００は、コイル１０２とドライバ（供給手段）（図示しない。）を備えている。
【００７７】
鉄心１０１は、一端側がトリガー７４のジョイント軸９４に係合され、トリガー７４の回動に伴って往復動するようになっている。
【００７８】
コイル１０２は、ゲーム情報（内容）に応じた磁力を発生するもので、鉄心１０１の進退が可能な孔１０３を有する円筒状に形成され、筐体７２に固定されている。
【００７９】
トリガー７４を押し込むと、スプリング９８が短縮するとともに鉄心１０１がコイル１０２の孔１０３から退出する方向に動くようになっている。
【００８０】
ゲーム情報によってドライバが駆動され、ドライバからゲーム情報に応じた電流が出力されると、コイル１０２に磁力を発生して鉄心１０１を引き込む力を発生する。これにより鉄心１０１がコイル１０２の孔１０３に深く侵入する方向に動き、トリガー７４に反力が付与される。すなわち、このコイル１０２により発生するゲーム情報に応じた反力は、スプリング９８による固有の反力に重畳される。この場合、コイル１０２に供給される電流の大きさによってトリガー７４に付加される反力の大きさが変化する。
【００８１】
なお、前記した第２の実施の形態では、ボタン７３用の可変反力発生手段（第２の反力発生手段）８４は、図１５に示すように、永久磁石８６をボタン７３に取り付け、電磁石８７を枠体７９に取り付けたが、本発明はこれに限定されることはなく、図１７に示すように、電磁石８７をボタン７３に取り付け、永久磁石８６を枠体７９に取り付けるようにしてもよい。
【００８２】
また、前記した第２の実施の形態では、トリガー７４用の可変反力発生手段（第２の反力発生手段）９９は、図１６に示すように、鉄心１０１をトリガー７４側に取り付け、コイル１０２を筐体７２に取り付けたが、本発明はこれに限定されることはなく、図１８に示すように、永久磁石１０４をトリガー７４に取り付け、鉄心１０５とコイル１０６とからなる電磁石１０７を筐体７２側に取り付けるようにしてもよい。さらに、図示しないが、電磁石１０７をトリガー７４に取り付け、永久磁石１０４を筐体７２に取り付けるようにしてもよい。
【００８３】
また、前記した第２の実施の形態では、図１５に示すように、弾性体としてコイルスプリング８３を用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、図１９に示すように、ゴム状部材でもよい。即ち、この実施の形態では、ボタン１１１（入力部）全体がゴム状部材で形成されている。ボタン１１１は、穴７４に突出没入可能に設けられるボタン本体１１２と、このボタン本体１１２の筐体７２内側に設けられたフランジ部１１３とを一体的に有し、このフランジ部１１３の外周縁部が筐体７２に取り付けられている。そして、このフランジ部１１３の内周部即ちボタン本体１１２側の弾力性によってボタン１１１を筐体７２から突出する方向に付勢するようになっている。即ち、ゴム状部材は、ゲーム情報とは独立的に反力を発生するもので、ボタン１１１の押下変位に応じた反力すなわちゴム状部材固有の反力をボタン本体１１２に付与するようになっている。
【００８４】
ボタン１１１をゴム状部材で形成することが好ましいが、それは、ゴム状部材をスプリング等の代用として用いることができるためである。このような理解によれば、例えば、図１７中のロッド７７をゴム状部材で形成することにより、スプリング８３を用いる必要を無くすとともに、ゴム製のロッドによって弾性体や第１の反力発生手段を構成することができる。
【００８５】
ボタン本体１１２には、ロッド１１３が取り付けられている。即ち、このロッド１１３は、基端部にフランジ部１１４を有し、このフランジ部１１４がボタン本体１１２の底面に取り付けられている。そして、このフランジ部１１４に永久磁石８６が取り付けられている。
【００８６】
前記した第２の実施の形態では、トリガー７４用の弾性体（変位対応反力付与手段（固有反力付与手段（第１の反力発生手段）））は、図１６および図１８に示すように、１個の二股状のスプリング（第１の弾性体（変位対応反力付与手段（固有反力付与手段（第１の反力発生手段））））９８のみとしたが、本発明はこれに限定されることはなく、図２０に示すように、さらに他のスプリング（第２の弾性体（変位対応反力付与手段（固有反力付与手段（第１の反力発生手段））））１２１を設けた構成としてもよい。
【００８７】
即ち、筐体７２には支持軸１２２が設けられ、この支持軸１２２には、二股状スプリング１２１の基端部が支持されている。この二股状スプリング１２１の第１の端部１２４は筐体７２に設けられた第１の係止軸１２５に係止され、第２の端部１２６は筐体７２に設けられた第２の係止軸１２７に係止されている。一方、トリガー７４のストッパ９３が延出形成され、この延出部１２８に係合軸１２９が取り付けられている。
【００８８】
そして、トリガー７４の押込み量が所定量を超えると、係合軸１２９がスプリング１２１の第２の端部１２６に係合し、スプリング１２１の反力を受けるようになっている。即ち、スプリング９８は、トリガー７４の全変位（第１の変位）でトリガー７４に反力を付与し、スプリング１２１は、トリガー７４の後半の変位（第２の変位）でトリガー７４に反力を付与するようになっている。これにより、トリガー７４の前半の変位では、スプリング９８の反力が付与され、トリガー７４の後半の変位では、スプリング９８とスプリング１２１の反力が付与される構成となっている。
【００８９】
以上説明したように本発明によれば、部品点数の減少が図れるとともに、指先に伝わる感触に充分なダイレクト感が味わえる等優れた効果を奏する。
【００９０】
本発明の思想及び範囲を離れることなく、他の種々の実施の形態を構成することができる。このことは、本発明が、この明細書に記載した実施の形態に限定されないことを意味している。反対に、本発明は、ここに主張する発明の思想及び範囲に含まれる、様々な改良や同義的な組み合わせをも、その範囲に含むべきものである。本発明の特許請求の範囲は、これら様々な改良、同義的な構成及び機能を包含する最も広い範囲として解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来の反力発生装置を示す図である。
【図２】 図２は、従来の他の反力発生装置を示す図である。
【図３】 図３は、本発明の第１の実施の形態を説明するためのゲーム機を示す概略図である。
【図４】 図４は、同ゲーム機の操作装置を示す図である。
【図５】 図５は、同操作装置のコントロールパッドの反力発生装置を示す斜視図である。
【図６】 図６は、同反力発生装置を示す断面図である。
【図７】 図７は、同反力発生装置の作用を説明するための断面図である。
【図８】 図８は、同ゲーム機の操作装置とゲーム機本体との接続状態を示すブロック図である。
【図９】 図９は、同ゲーム機用操作装置側の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】 図１０は、同ゲーム機本体側の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】 図１１は、同コントロールパッド用反力発生装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図１２】 図１２は、同反力発生装置を示す断面図である。
【図１３】 図１３は、同反力発生装置の作用を説明するための断面図である。
【図１４】 図１４は、本発明の第２の実施の形態を説明するためのゲーム機の操作装置を示す斜視図である。
【図１５】 図１５は、同操作装置のボタン用反力発生装置の他の実施の態様を示す断面図である。
【図１６】 図１６は、同操作装置のトリガー用反力発生装置の他の実施の態様を示す斜視図である。
【図１７】 図１７は、同操作装置のボタン用反力発生装置のさらに他の実施の態様を示す断面図である。
【図１８】 図１８は、同操作装置のトリガー用反力発生装置のさらに他の実施の態様を示す斜視図である。
【図１９】 図１９は、同操作装置のボタン用反力発生装置のさらに他の実施の態様を示す断面図である。
【図２０】 図２０は、同操作装置のトリガー用反力発生装置のさらに他の実施の態様を示す斜視図である。

Claims (20)

1. 本体に対して情報を入力するための入力手段における所定位置から所定の距離にわたって変位可能な入力部に対して、該入力部に作用する入力部反力を発生する装置であって、
   前記入力部の変位に対応する固有の大きさの反力を発生して前記入力部に与える第１の反力発生手段と、
   前記入力部の変位によらずに前記本体からの情報に応じて変化する磁力を発生して、該磁力を、前記反力に重畳するように前記入力部の変位可能な方向に沿って前記入力部に与える第２の反力発生手段と、
   を具備し、前記入力部が変位して前記第１の反力発生手段が前記反力を発生する際に、前記第２の反力発生手段が前記磁力を発生すると、前記入力部に作用する前記入力部反力が、該磁力と前記反力とを重畳したものとなり、前記入力部の変位又は前記本体からの情報に応じて該入力部反作用を変更することができる、反力発生装置。
2. 請求項１記載の反力発生装置において、
   前記第２の反力発生手段は、本体からの情報に応じた磁力を発生する磁力発生手段と、
   この磁力発生手段により発生された力を受ける可動体とを備え、前記磁力発生手段又は可動体が前記第２の反力を前記入力部に作用させる、反力発生装置。
3. 請求項２記載の反力発生装置において、
   前記磁力発生手段は、電磁石と、本体からの情報に応じた電流を前記電磁石に供給する電流供給手段とを備える、反力発生装置。
4. 請求項２記載の反力発生装置において、
   前記可動体は、磁性体である、反力発生装置。
5. 請求項１記載の反力発生装置において、
   前記入力部反力は、前記磁力及び前記反力の減算によるものである、反力発生装置。
6. 請求項２記載の反力発生装置において、
   前記磁力発生手段は、前記可動体よりも前記入力部に近い、反力発生装置。
7. 請求項２記載の反力発生装置において、
   前記磁力発生手段は、前記可動体よりも前記入力部から遠い位置に配置されている、反力発生装置。
8. 請求項２記載の反力発生装置において、
   前記入力部には、前記磁力発生手段または前記可動体の１つが収容されている、反力発生装置。
9. 請求項８記載の反力発生装置において、
   前記第１及び第２の反力発生手段が、同軸状に配置されている、反力発生装置。
10. 請求項１記載の反力発生装置において、
    前記第１の反力発生手段は、弾性体である、反力発生装置。
11. 請求項１０記載の反力発生装置において、
    前記弾性体は、スプリングである、反力発生装置。
12. 請求項１記載の反力発生装置において、
    前記第１の反力発生手段が前記入力部と同じものである、反力発生装置。
13. 請求項１０記載の反力発生装置において、
    前記弾性体がゴム状部材で形成されている、反力発生装置。
14. 請求項１記載の反力発生装置において、
    前記第１の反力発生手段は、前記入力部の第１の変位に際して反力を発生する第１の弾性体と、前記入力部の第２の変位に際して反力を発生する第２の弾性体とを備えている、反力発生装置。
15. 本体に対して情報を入力するための入力手段における所定位置から所定の距離にわたって変位可能な入力部に対して、該入力部に作用する入力部反力を発生する装置であって、
    前記入力部の変位に対応する固有の大きさの第１の反力を発生して前記入力部に与える弾性体と、
    前記入力部の変位によらずに前記本体からの情報に応じて変化する磁力を発生する磁力発生手段と、
    前記磁力によって動かされて、前記第１の反力に重畳するように前記入力部の変位可能な方向に沿って前記入力部に第２の反力を与える磁性体とを備え、
    前記入力部が変位して前記弾性体が前記第１の反力を発生する際に、前記磁力発生手段が前記磁力を発生しそれによって前記第２の反力が前記入力部に与えられると、前記入力部に作用する前記入力部反力が、前記第１の反力と前記第２の反力とを重畳したものとなり、前記入力部の変位又は前記本体からの情報に応じて該入力部反作用を変更することができる、反力発生装置。
16. 請求項１５記載の反力発生装置において、
    前記磁力発生手段は、電磁石と、本体からの情報に応じた電流を前記電磁石に供給する電源とを備える、反力発生装置。
17. 請求項１５記載の反力発生装置において、
    前記入力部反力は、前記第１及び第２の反力の減算によるものである、反力発生装置。
18. 請求項１５記載の反力発生装置において、
    前記弾性体と前記磁性体とが、同軸状に配置されている、反力発生装置。
19. 請求項１５記載の反力発生装置において、
    前記弾性体が前記入力部と同じものである、反力発生装置。
20. 請求項１または１５記載の反力発生装置において、前記本体からの情報は、ゲームの種類や状況からなるゲーム情報である、反力発生装置。

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