JP4034504B2 - 検出装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性変形可能な接点を用いて、この接点の押し込み量に応じて出力を変化させる検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゲームコントローラなどの入力部では、操作釦の入力操作により検出出力を得る検出装置が搭載される。この検出装置として、単純にＯＮ−ＯＦＦを検出するものの他に、操作釦の押し込み量に応じて検出出力が変化するものがある。
【０００３】
前記の操作釦の押し込み量に応じて検出出力が変化する検出装置は、基板に比較的比抵抗の高い抵抗材料で形成された抵抗体が設けられ、またこの抵抗体に接離する接点として、前記抵抗体よりも比抵抗の低い抵抗体材料で形成された弾性変形可能なものが用いられる。
【０００４】
前記比抵抗の低い接点を、比抵抗の高い接点に圧接させて、抵抗体と接点との接触面積を変えることで、抵抗体と接点との複合体の全抵抗値が変化し、これにより検出出力が変化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の検出装置を用い、その検出出力に基づいてゲーム装置などの各種装置を制御する場合に、接点を押し込んだときに、抵抗体と接点との接触面積の増加に比例して抵抗値が変化するようなリニアリティを有することが好ましい。
【０００６】
また、前記抵抗体に電流を流し、抵抗体と接点との接触面積の変化を電圧の変化で検出しようとすると、環境温度変化などによる抵抗値の変動により検出出力が変化し、また製造時の抵抗体の抵抗値の設定のばらつきによっても前記検出出力のばらつきが発生しやすい。
【０００７】
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、リニアリティを良好にし、さらに環境温度変化などにより検出出力のばらつきが生じにくい検出装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の抵抗体と、この第１の抵抗体と直列に接続された第２の抵抗体と、押圧操作される操作釦と、前記操作釦が押圧操作されたときに前記第１の抵抗体に接触し、前記操作釦に与えられる押圧力の大小に応じて前記第１の抵抗体との圧接面積が変化する弾性変形可能な接点とを有し、
前記接点の比抵抗が前記第１の抵抗体の比抵抗よりも小さく、前記接点が接触していないときの前記第１の抵抗体の抵抗値が、前記第２の抵抗体の抵抗値の３倍以下で１倍以上であり、
前記第２の抵抗体の端部に電源電位が印加され前記第１の抵抗体の端部が接地電位とされて、直列に接続された前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体に所定の電圧が印加されており、前記第１の抵抗体と第２の抵抗体との中間から、前記接点と前記第１の抵抗体との接触面積の変化に応じた検出出力が得られることを特徴とするものである。
【００１０】
上記本発明では、第２の抵抗体が固定抵抗値とされ、第１の抵抗体と接点との接触による抵抗値の変化を、前記固定抵抗値に対する比率の変化として検出出力を得ることができる。
【００１１】
なお、前記第２の抵抗体は１個の抵抗体に限られず、複数の固定抵抗が並列または直列に接続されて第２の抵抗体とされてもよい。また第１の抵抗体として２つ以上の抵抗体が直列または並列に接続され、各々の抵抗体に接点が接離するものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の検出装置の構造を示す斜視図、図２は検出装置が設けられたコントローラを示す断面図、図３は検出装置を示す回路図、図４は抵抗比を変化させたときの接触面積と出力電圧との関係を示すグラフである。
【００１４】
図１に示す検出装置１０は、例えばゲーム機器用のコントローラに搭載して使用することができ、例えば自動車レースゲームにおける車の速度調節用の入力操作部などとして利用できる。
【００１５】
この検出装置１０は、基板１上に第１の抵抗体２ａと第２の抵抗体２ｂとが直列に接続されて設けられている。この第１の抵抗体２ａと第２の抵抗体２ｂは、カーボンを含有する樹脂などでパターン印刷されたものである。前記第１の抵抗体２ａの一端と前記第２の抵抗体２ｂの一端とが、導電パターン３ｃで接続されている。また前記第１の抵抗体２ａの他端には導電パターン３ａが形成され、前記第２の抵抗体２ｂの他端には導電パターン３ｂが形成されている。
【００１６】
第１の抵抗体２ａの上方には、接点４が接離可能に支持されている。接点４は、略円錐形状であり且つ先端が平坦にカットされた形状である。接点４は、例えばゴムなどの弾性部材にカーボン等の導電性部材を配合してなる導電性弾性部材である。そして、前記接点４の比抵抗は、第１の抵抗体２ａの比抵抗よりも低くなっている。また前記導電パターン３ａ，３ｂ，３ｃは前記接点４よりもさらに比抵抗が低い銅や銀などの導電性材料で形成されている。
【００１７】
図２に示すように、接点４は支持体５に支持されている。支持体５はゴムなどの弾性部材により形成され、基板１から上方へ突出して形成されている。また支持体５の周囲には、斜めに傾斜した屈曲可能な脚部５ａが形成されている。この脚部５ａは支持体５が押し下げられたときに内側へ折れ曲がることで、接点４が下降するようになっている。
【００１８】
一方、コントローラの筐体１１には操作釦６が設けられている。操作釦６は前記支持体５によって操作釦６の上端が筐体１１から突出した状態で支持されている。
【００１９】
上記検出装置１０において、操作釦６が押し下げ操作されていないときには、支持体５の弾性力によって操作釦６は上方へ持ち上げられた状態で支持されており第１の抵抗体２ａは、この抵抗体のみの抵抗値とされている。
【００２０】
操作釦６が押し下げ操作されると支持体５の弾性力に抗して接点４が下降し、接点４は第１の抵抗体２ａと接触させられる。上記検出装置１０は、操作釦６の押し込み量に応じて接点４と第１の抵抗体２ａとの接触面積が変化するものである。すなわち接点４が第１の抵抗体２ａに接触した状態で、さらに操作釦６を押圧すると、その押し込み量に応じて接点４の弾性変形量が大きくなり、第１の抵抗体２ａと接点４との接触面積が増加する。接点４は第１の抵抗体２ａよりも比抵抗が低いため、前記接触面積が増加するにしたがって第１の抵抗体２ａの両端間の抵抗値が低下する。
【００２１】
図３に示すように、この検出装置１０では、低抵抗の接点４と高抵抗の第１の抵抗体２ａとで可変抵抗体が構成され、前記可変抵抗体には固定抵抗体である第２の抵抗体２ｂが直列に接続されている。可変抵抗体である第１の抵抗体２ａの両端間の抵抗値をＲｖとし、前記第２の抵抗体２ｂの固定抵抗値をＲｓとする。第１の抵抗体２ａに接続された導電パターン３ａは接地電位とされ、第２の抵抗体２ｂに接続された導電パターン３ｂが電源電圧（Ｖｃｃ）側に接続されている。そして第１の抵抗体２ａと第２の抵抗体２ｂとの中間点の導電パターン３ｃが出力ラインとなっている。
【００２２】
前記導電パターン３ｃの出力ラインからの出力電圧値（Ｏｕｔｐｕｔ）は、下記式によって求められる。
【００２３】
出力電圧＝Ｖｃｃ×｛Ｒｖ／（Ｒｓ＋Ｒｖ）｝
このように、可変抵抗体となる第１の抵抗体２ａに、固定抵抗値の第２の抵抗体２ｂが直列に接続され、両抵抗体に電圧が印加されるとともに、両抵抗体２ａと２ｂの中点から出力電圧を得ると、使用環境温度などが変化したときに、前記抵抗値Ｒｖのみならず固定抵抗値Ｒｓも変化する。よって抵抗比から得られた前記出力電圧は、環境変化の変動の影響の少ないものとなる。また製造時の第１の抵抗体２ａと接点４の抵抗値にばらつきがあっても、その影響が少なくなる。
【００２４】
この検出装置１０において、第１の抵抗体２ａと接点４との接触面積の変化に対して出力電圧にリニアリティ（線形性）を持たせるためには、第１の抵抗体／第２の抵抗体の抵抗比が３以下であることが好ましい。また、前記接触面積が変化したときの出力電圧の変動幅（レンジ）を広くし、操作部の分解能を高めるためには、前記第１の抵抗体／第２の抵抗体の抵抗比が１以上であることが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の検出装置の出力特性について詳述する。
【００２６】
図１ないし図３に示す検出装置１０により、第１の抵抗体２ａと接点４との接触面積と、出力電圧値との関係を測定した。図４はその測定値のグラフを示すものであり、横軸は第１の抵抗体２ａと接点４との接触面積の変化、縦軸は前記出力電圧である。
【００２７】
第１の抵抗体の抵抗値／第２の抵抗体の抵抗値を変化させた３種類の検出装置のそれぞれについて測定を行なった。比較例として、前記抵抗比が１０の場合をグラフ中で（三角印）で示している。また実施例として前記抵抗比が１の場合をグラフ中で（四角印）で示し、同じく実施例として前記抵抗比が３の場合をグラフ中で（菱形印）で示している。
【００２８】
前記抵抗比が１０の比較例では、第１の抵抗体２ａと接点４との接触面積が小さいときには、この接触面積の変化に対する出力電圧の変化幅が狭くなる。よって、接触面積と出力電圧との間が比例せず、リニアリティに劣るものとなる。前記抵抗比が３のものと抵抗比が１のものは、接触面積の変化と出力電圧の変化とが１：１に近づいたものとなり、リニアリティに優れたものとなる。ただし、抵抗比が１よりもさらに小さくなると、接触面積の変化に対して、出力電圧の変動幅が狭くなり、出力の分解能が低下する。よって、前記抵抗比が３以下で１以上であることが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、押し込み量に応じて出力が変化する検出装置において線形性に優れ、しかも分解能を高く設定可能な出力が得られるようになり、操作性が損われることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出装置の構造を示す斜視図、
【図２】検出装置が設けられたコントローラを示す断面図、
【図３】検出装置を示す回路図、
【図４】抵抗比を変化させたときの接触面積と出力電圧との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
Ｒｖ 可変抵抗値
Ｒｓ 固定抵抗値
１ 基板
２ａ 第１の抵抗体
２ｂ 第２の抵抗体
３ａ，３ｂ，３ｃ 導電パターン
４ 接点
５ 支持体
５ａ 脚部
６ 操作釦
１０ 検出装置
１１ 筐体

Claims (1)

  1. 第１の抵抗体と、この第１の抵抗体と直列に接続された第２の抵抗体と、押圧操作される操作釦と、前記操作釦が押圧操作されたときに前記第１の抵抗体に接触し、前記操作釦に与えられる押圧力の大小に応じて前記第１の抵抗体との圧接面積が変化する弾性変形可能な接点とを有し、
    前記接点の比抵抗が前記第１の抵抗体の比抵抗よりも小さく、前記接点が接触していないときの前記第１の抵抗体の抵抗値が、前記第２の抵抗体の抵抗値の３倍以下で１倍以上であり、
    前記第２の抵抗体の端部に電源電位が印加され前記第１の抵抗体の端部が接地電位とされて、直列に接続された前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体に所定の電圧が印加されており、前記第１の抵抗体と第２の抵抗体との中間から、前記接点と前記第１の抵抗体との接触面積の変化に応じた検出出力が得られることを特徴とする検出装置。
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