JP3877457B2 - コントローラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲーム用などとして使用されるコントローラに係り、特に手で操作する部分に負荷を与えることができるコントローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
ゲーム用などのコントローラであって、操作部に負荷を与えることができる従来のコントローラの一例としては、米国特許(No.5,781,172)に開示されているものがある。
【0003】
上記コントローラは、トラックボールタイプの入力装置であり、手で直接操作する球体に、検出部と、駆動部とが設けられている。前記球体に円盤状のホイールが接触し、前記ホイールには回転中心軸となるシャフトが固定されている。球体を回転操作するとホイールおよびシャフトが一緒に回転するようになっている。このシャフトに検出部となる位置センサが取付けられ、さらにこの同じシャフトに駆動部となるモータが同軸上に取り付けられている。上記のホイール、シャフト、検出部および駆動部とが一体に構成されたものが2組設けられ、球体がX軸を中心として回転すると、一方の組のホイールとシャフトが回転し、球体がY軸を中心として回転すると、他方の組のホイールとシャフトとが回転する。
【0004】
使用者が球体を所望の方向へ回転させると、X軸回りのシャフトの回転およびY軸回りのシャフトの回転とが位置センサにより出力され、球体の回転量または回転速度の情報がゲーム機本体やパーソナルコンピュータなどに与えられる。またゲーム機本体やパーソナルコンピュータからの指令により駆動部でモータが駆動されると、その回転動力がそれぞれのシャフトに作用し、球体にX軸回りおよび/またはY軸回りの回転が与えられ、使用者が球体を介して前記動力を感じることができる。これによりゲームの進行状況に応じた負荷を手で感じることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコントローラでは、検出部と駆動部およびホイールが同じシャフトに固定されて設けられているため、駆動部を駆動させて球体に対して負荷を与えているときに球体を操作しても、検出部ではその操作に応じた信号を正確に検出させることが難しい。
【0006】
すなわち、駆動部を駆動させることによって球体を回転させることはできるが、前記回転と同時に操作者が球体を操作してその操作に応じた信号をホイールから検出部へ通知させようとしても、駆動部と検出部とは同じシャフト上に設けられているため不可能である。例えば、駆動部によりシャフトが一定方向へ回転し、これにより球体に回転負荷が与えられているときに、操作者が前記駆動回転に対して逆向きの回転を球体へ与えようとしても、ホイールと球体とがスリップするだけであり、シャフトは前記駆動方向へ回転し続け検出部も同じ方向へ回転し続ける。よって、球体に与えた前記逆向きの回転操作を前記検出部で検出させることはできない。
【0007】
実際、球体を使用したコントローラ(トラックボール)では、構造上球体とホイールとのスリップ現象は避けることができない。上記のように、検出部と駆動部が同軸上にあると、駆動部からの回転の方向と操作者による回転の方向とが異なっている場合、球体とホイールとの接触部分でスリップが発生し、操作者による球体の回転操作を正確に検出することができなくなる。これは駆動部の回転の影響を受けてしまうためである。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転体に対して負荷が与えられている状態で回転体を操作したときに、回転体に与えられた操作力に応じた検出信号を出力できるコントローラを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のコントローラは、手で操作される球体と、この球体に接触して前記球体の回転に応じた信号を出力するX軸検出部およびY軸検出部と、前記各検出部と独立して回転するとともに前記球体に接触して前記球体に回転負荷を与えるX軸駆動部およびY軸駆動部とを有し、
前記X軸検出部には、前記球体に接触し回転軸がX軸方向に向けられた第1のXホイールと、前記第1のXホイールの回転に応じた信号を得るX軸センサとが設けられ、
前記Y軸検出部には、前記球体に接触し回転軸が前記X軸方向と直交するY軸方向に向けられた第1のYホイールと、前記第1のYホイールの回転に応じた信号を得るY軸センサとが設けられ、
前記X軸駆動部には、前記球体を挟んで前記第1のXホイールと対向する側で前記球体に接触し回転軸が前記X軸方向に向けられた第2のXホイールと、前記第2のXホイールに回転力を与えるモータとが設けられ、
前記Y軸駆動部には、前記球体を挟んで前記第1のYホイールと対向する側で前記球体に接触し回転軸が前記Y軸方向に向けられた第2のYホイールと、前記第2のYホイールに回転力を与えるモータとが設けられており、
前記第1のXホイールと前記球体との接触摩擦抵抗および前記第1のYホイールと前記球体との接触摩擦抵抗が、前記第2のXホイールと前記球体との摩擦抵抗および前記第2のYホイールと前記球体との接触摩擦抵抗よりも大きく、前記各モータにより、前記第2のXホイールと前記第2のYホイールに回転力が与えられたときに、手で操作されている前記球体と前記第2のXホイールおよび前記球体と前記第2のYホイールとがスリップ可能であることを特徴とするものである。
【0011】
上記手段により、駆動部から回転体に対して負荷が与えられているときでも回転体を操作して回転体の回転に応じた信号を検出部から出力させることができる。この場合、回転体と駆動部との接触部分がスリップするため、回転体が前記駆動部の負荷を受け続けている状態で、回転体に対して任意の方向への回転を与えたときに、回転体が独立して任意の方向へ回転でき、その結果検出部から前記回転体の回転に応じた信号を出力させることができる。しかも、駆動部(動力伝達部)と検出部が独立して設けられているため、駆動部による駆動回転の方向と操作者による回転の方向が異なっている場合でも、回転体と、検出部側の回転体との接触部分とのスリップが最小限に抑えられ(このとき回転体と動力伝達部とはスリップしている)、回転体の回転を正確に検出することができる。
【0013】
例えば駆動部から球体に対して負荷が与えられている場合でも、上記したように前記負荷による球体の回転方向とは逆方向に球体を回転操作することにより、球体と駆動部との接触部分をスリップさせながら球体の回転に応じた信号を検出部から出力させることができる。また、駆動部から球体に対して周期的に回転方向を変化させて得られる振動がかけられている場合でも、前記と同様に球体と駆動部との接触部分をスリップさせながら球体を任意の方向へ回転させてその回転に応じた信号を出力させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコントローラを図1ないし図3を参照して説明する。図1は本発明のコントローラが組込まれた入力装置の外観を示す平面図、図2は本発明のコントローラが組込まれた他の入力装置の外観を示す平面図、図3はコントローラの内部構造を示すブロック図である。
【0015】
図1に示す本発明のコントローラ1は、ゲームパッド(入力装置)10用などとして使用されるものである。このゲームパッド10は、筐体4の左右に手で握ることが可能な大きさの握り部5,5が形成され、さらに筐体4の一方の上面側には前記コントローラ1が設けられている。
【0016】
このコントローラ1には、操作体および回転体の一例として球体1aが設けられており、前記球体1aの赤道近傍すなわち筐体4から球体1aが抜け出ない位置から突出して筐体4の内部で回転可能に取り付けられている。また筐体4の他方の上面側にはオン・オフの切替えが可能なボタン型のスイッチが複数個配設された入力部2が設けられている。
【0017】
前記コントローラ1は、ゲーム機本体やパーソナルコンピュータの画面に表示された例えばキャラクタなどの操作対象を所望の方向へ移動させる方向キーとしての役割を果たし、また前記入力部2は、例えばキャラクタにアクションをさせる役割を果たすなどの機能を与えることができる。
【0018】
また図2に示すゲームパッド(入力装置)20は、図1とほぼ同じ形状の筐体4を有しており、筐体4の上面側の中央に前記と同様なコントローラ1が設けられている。また筐体4の一方の上面側には前記と同様な入力部2が設けられ、他方の上面側には方向キー等としての機能を有するオン・オフ切替え式のスイッチからなる入力部3が設けられている。
【0019】
前記ゲームパッド20では、入力部2と入力部3はいずれも方向キーやその他の機能を入力するものであり、ゲームの内容等に応じてコントローラ1および入力部2と入力部3とを使い分けることができる。
【0020】
図3に示すように、本発明のコントローラ1は、操作体および回転体である球体1a、X軸検出部8X、Y軸検出部8Y、X軸駆動部9X、Y軸駆動部9Yおよび制御部17により構成されている。
前記球体1aの四方にX軸検出部8X、Y軸検出部8Y、X軸駆動部9XおよびY軸駆動部9Yが設けられ、これらはすべて制御部17で制御される。
【0021】
前記X軸検出部8Xは、X軸センサ11xとホイール13xとが共通のシャフト15xに取付けられている。ホイール13xは、円盤状に形成されているものであり、この円盤の側面が球体1aの曲面の一部に接触している。またホイール13xにはシャフト15xが固定され、このシャフト15xがX軸センサ11xに接続されている。X軸センサ11xは、光学式や磁気式のエンコーダタイプあるいはボリューム(回転可変抵抗器)タイプ等である。
【0022】
例えば図示していないが、エンコーダタイプとしては、周囲に等間隔にスリットが形成された円板をその中心で前記シャフト15xと固定し、前記円板を挟んで対向する位置に発光部と受光部とを設けて光の透過状態の変化によって円板の回転方向や回転速度が検出される構造である。球体1aを回転させるとホイール13xが回転し、前記ホイール13xの回転がシャフト15xに伝達され、さらにX軸センサ11xにより前記回転に応じた信号が出力され、この信号が制御部17に通知される。
【0023】
前記X軸検出部8Xと球体1aを挟んで対向する側に、X軸駆動部9Xが設けられている。前記X軸駆動部9Xは、X軸モータ12xとホイール14xとシャフト16xとで構成されている。ホイール14xは、円盤状に形成されているものであり、この円盤の側面が球体1aの曲面の一部に接触して回転可能に取り付けられている。またホイール14xにはシャフト16xが固定されており、このシャフト16xはX軸モータ12xで駆動される。前記ホイール14xの球体1aへの接触位置と、前記ホイール13xの球体1aへの接触位置とは、球体1aの中心を通って対向する位置に直線上に設けられている。またX軸駆動部9Xは制御部17と接続されている。
【0024】
さらに、前記X軸駆動部9Xのホイール14xと球体1aとは、その接触部分がスリップ可能に形成されている。この場合前記両者をスリップさせるために、球体1aとホイール14xとの材質はX軸駆動部9Xからの球体1aへの駆動力の伝達を損わない範囲において適宜選択、調整することができる。また、ホイール13xは、ホイール14xよりも球体1aとの接触摩擦抵抗が高い材料で形成される。
【0025】
またY軸検出部8YおよびY軸駆動部9Yは、X軸検出部8XおよびX軸駆動部9Xと同じ構造であり、それぞれX軸検出部8Xと直交する位置、X軸駆動部9Xと直交する位置に配置されている。すなわちX軸検出部8X、Y軸駆動部9Y、X軸駆動部9X、Y軸検出部8Yが順番に時計回り方向にそれぞれが90度の等間隔で設けられている(図3参照)。またY軸駆動部9Yのホイール14yと球体1aとは、前記と同様にその接触部分がスリップ可能に形成され、球体1aに対する接触摩擦抵抗は、ホイール13yの方がホイール14yよりも大きい。
【0026】
次に、本発明のコントローラ1の動作について説明する。
球体1aを、所望の方向例えば図3に示すX軸方向(Y軸回り)へ回転させることにより球体1aに接触しているホイール13xが回転する。なお、この場合のX軸方向とは、図3に示す球体1aをx(−)方向から球体1aの上端を通ってx(+)方向、またはその逆方向への回転操作を意味する。また球体1aをY軸方向(X軸回り)へ回転させることによりホイール13yが回転する。この場合のY軸方向とは、図3に示す球体1aをy(−)方向から球体1aの上端を通ってy(+)方向、または前記とは逆方向への回転操作を意味する。また球体1aをα方向へ回転させることによりホイール13xと13yの双方が同時に回転する。このホイール13x,13yの回転が、シャフト15x,15yを介してX軸センサ11x、Y軸センサ11yに伝達される。
【0027】
前記回転力によりX軸センサ11xから回転検出信号が出力され、ラインL1を通って制御部17に通知される。同様にY軸センサ11yからの回転検出信号が、ラインL2を通って制御部17に通知される。
【0028】
前記制御部17では、前記センサ11x,11yから通知された回転検出信号が、球体1aの回転方向および回転量(および/または回転速度)に関する情報として処理され、その情報がゲーム機本体やパーソナルコンピュータに与えられる。なお、制御部17がゲーム機本体やパーソナルコンピュータ側に設けられていてもよい。
前記制御部17からゲーム機本体などへ与えられる情報は、ゲーム機本体またはパーソナルコンピュータにより、例えば画面に表示されたキャラクタ等を移動させるための相対座標データに変換される。
【0029】
また球体1aに負荷を与える場合には、制御部17から通知される信号によってX軸駆動部9Xおよび/またはY軸駆動部9Yを駆動させる。この場合、X軸駆動部9Xでは、制御部17からの信号はラインL3を通ってX軸モータ12xに通知され、前記X軸モータ12xの駆動力によりシャフト16xおよびホイール14xが回転させられ、この回転駆動力が球体1aに伝達される。またY軸駆動部9Yでは、制御部17からの信号はラインL4を通ってY軸モータ12yに通知され、前記Y軸モータ12yの駆動力によりシャフト16yおよびホイール14yが回転させられ、この回転駆動力が球体1aに伝達される。
【0030】
この場合、X軸駆動部9Xを駆動させることにより、球体1aはX軸方向へ回転しようとし、またはY軸駆動部9Yを駆動させることにより、球体1aはY軸方向へ回転しようとし、あるいは両駆動部9Xと9Yとを駆動させることにより、球体1aは例えばα方向へ回転しようとする。
上記の回転駆動力により、球体1aを操作している手に抵抗力が与えられ、例えばゲームキャラクタが受けたダメージなどを手で感じ取ることができる。
【0031】
ここで、前記X軸駆動部9X(Y軸駆動部9Y)と、前記X軸検出部8X(Y軸検出部8Y)とは別軸で設け、互いに独立して回転できるように構成されている。よって、前記X軸駆動部9X,Y軸駆動部9Yから球体1aに回転力が作用している場合に、球体1aを手で操作すると、球体1aとX軸駆動部9Xのホイール14xとの接触部分または球体1aとY軸駆動部9Yのホイール14yとの接触部分がスリップする。また、球体1aとX軸検出部8Xのホイール13xとの接触部分、及び球体1aとY軸検出部8Yのホイール13yとの接触部分におけるスリップは、最小限に抑えられる。
【0032】
例えば、X軸駆動部9Xを駆動させてX軸のx(+)方向への回転力を与えているときに球体1aを前記とは逆のX軸のx(−)方向へ回転させたときに、球体1aとホイール14xとの接触部分1bではスリップが発生し、球体1aの回転力がホイール13xに与えられ、駆動力がX軸センサ11xに伝達される。また、Y軸方向あるいはそれ以外の方向においても前記と同様に球体1aとホイール14yとの接触部分1cあるいは接触部分1bと1cとでスリップが発生する。したがって、球体1aに回転力が与えられつづけていても、これとは無関係にX軸センサ11xおよび/またはY軸センサ11yを動作させて、ゲームキャラクタなどを移動させることができる。
【0033】
また本発明では、X軸駆動部9XやY軸駆動部9Yから球体1aに対して、一定方向の回転力のみではなく、短かい周期で正逆両方向の回転力を与えて、球体1aを振動させてもよい。このような振動が球体1aに与えられているときにも、球体1aを操作してX軸センサ11x(Y軸センサ11y)から球体1aの回転に応じた信号を出力させることができる。
【0034】
上記した本発明のコントローラ1をゲーム用ソフトウエアの場面に対応させると、例えば風や川の流れなどの環境の変化において、その流れの強さや方向に応じて球体を回転させ、キャラクタ等が流れに逆らって進む場合には球体に抵抗を感じさせながら、また流れに順じて進む場合には球体からのアシストを受けて抵抗を感じさせることなく操作できる。このような場面に応じた負荷が球体1aに与えられている場合でも、球体1aを所望の方向へ回転操作することで同時にキャラクタも移動させることができる。
【0035】
なお、本発明のコントローラは、上記実施の形態に限らず、例えば上記した球体に代えてローラ状の回転体であってもよく、またスリップさせる場所は、球体とホイールとの接触部分ではなく、ホイールとシャフトの連結部分、シャフトとモータとの連結部分、あるいはその他の部分であってもよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明は、検出部と駆動部とを独立して回転可能に構成したことにより、回転体に負荷等が与えられている場合でも、回転体からその回転体の操作に応じた信号を正確に出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコントローラの外観を示す平面図、
【図2】本発明の他のコントローラの外観を示す平面図、
【図3】コントローラの内部構造を示すブロック図、
【符号の説明】
1 コントローラ
1a 球体
8X X軸検出部
8Y Y軸検出部
9X X軸駆動部
9Y Y軸駆動部
11x X軸センサ
11y Y軸センサ
12x X軸モータ
12y Y軸モータ
13x,13y,14x,14y ホイール
15x,15y,16x,16y シャフト
17 制御部
Claims (1)
- 手で操作される球体と、この球体に接触して前記球体の回転に応じた信号を出力するX軸検出部およびY軸検出部と、前記各検出部と独立して回転するとともに前記球体に接触して前記球体に回転負荷を与えるX軸駆動部およびY軸駆動部とを有し、
前記X軸検出部には、前記球体に接触し回転軸がX軸方向に向けられた第1のXホイールと、前記第1のXホイールの回転に応じた信号を得るX軸センサとが設けられ、
前記Y軸検出部には、前記球体に接触し回転軸が前記X軸方向と直交するY軸方向に向けられた第1のYホイールと、前記第1のYホイールの回転に応じた信号を得るY軸センサとが設けられ、
前記X軸駆動部には、前記球体を挟んで前記第1のXホイールと対向する側で前記球体に接触し回転軸が前記X軸方向に向けられた第2のXホイールと、前記第2のXホイールに回転力を与えるモータとが設けられ、
前記Y軸駆動部には、前記球体を挟んで前記第1のYホイールと対向する側で前記球体に接触し回転軸が前記Y軸方向に向けられた第2のYホイールと、前記第2のYホイールに回転力を与えるモータとが設けられており、
前記第1のXホイールと前記球体との接触摩擦抵抗および前記第1のYホイールと前記球体との接触摩擦抵抗が、前記第2のXホイールと前記球体との摩擦抵抗および前記第2のYホイールと前記球体との接触摩擦抵抗よりも大きく、前記各モータにより、前記第2のXホイールと前記第2のYホイールに回転力が与えられたときに、手で操作されている前記球体と前記第2のXホイールおよび前記球体と前記第2のYホイールとがスリップ可能であることを特徴とするコントローラ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01535799A JP3877457B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | コントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP01535799A JP3877457B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | コントローラ |
Publications (2)
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JP2000214995A JP2000214995A (ja) | 2000-08-04 |
JP3877457B2 true JP3877457B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
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Family Applications (1)
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JP01535799A Expired - Fee Related JP3877457B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | コントローラ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3877457B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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CN110368678A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 青岛歌尔智能传感器有限公司 | 一种游戏手柄及其操控方向的检测方法 |
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