JP4786716B2

JP4786716B2 - 導電体片を具備する操作具

Info

Publication number: JP4786716B2
Application number: JP2008540883A
Authority: JP
Inventors: 保二小川
Original assignee: NEWCOM TECHNO INC.
Current assignee: NEWCOM TECHNO INC.
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: KR20090038486A; JPWO2008050468A1; CN101517517A; KR101128751B1; EP2077484A1; US20100012396A1; WO2008050468A1; US8563880B2

Description

本発明は電子計算機やゲーム機器等の操作を行う操作具に関し、特に、検出面上に置かれた導電体片の位置を検出可能な導電体検出装置を用いて、電子計算機やゲーム機器等の操作を行う導電体片を具備する操作具に関する。

電子計算機やゲーム機器等の操作を行う操作具としては、一般的にはキーボードやマウスが良く知られている。また、カード形状の操作具にバーコード等の光学パターンを印刷したものを用いてゲーム機器の操作具としたものも存在する（特許文献１）。また、読取機器への情報の入出力操作を行うための操作具としては、磁気を用いた磁気カードや半導体集積回路を埋め込んだＩＣカード等も知られている。

また、データタブレットにおいて、位置指示器として導電体を用いたものやスイッチにより開閉できるコイルを用いたものも存在する（特許文献２）。

特開２００２−３０１２６４号公報特開平１０−１９８４９４号公報

しかしながら、特許文献１のような光学パターンが印刷された操作具については、パターン読取部にカメラを用いるため読み取り面が厚くなってしまい装置が大型化するだけでなくコストもかかるものであった。このため家庭用ゲーム機に適用するのは難しかった。また、磁気カードやＩＣカードについては、磁気テープや埋め込むＩＣ等のコストがかかるため、操作具自体を安価に製造するのは難しかった。

また、特許文献２では、１つの導電体の指示位置座標を検出するものであり、位置指示器の向きや識別情報を検出できるものではなかった。さらに、スイッチにより開閉できるコイルを用いた指示器については、スイッチを閉じたときにしか指示位置を検出できないため、マウスの操作を完全に模倣することはできなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、安価に製造可能であり、操作具の向きや種々の識別情報を持たせることも可能であり、スイッチを設けることも可能な操作具を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、交差するループコイル群の結合係数の変化を検出することで導電体を検出可能な導電体検出装置の検出面上に載せられる本発明による操作具は、導電体検出装置により検出可能な複数の導電体片を具備するものである。

ここで、複数の導電体片の少なくとも１つが、円形状、方形状、リング状の何れかの形状を有するものであれば良い。

また、複数の導電体片の少なくとも１つが、そのループを開閉するスイッチ手段を有するループコイルであっても良い。

さらに、複数の導電体片の少なくとも３個は、導電体検出装置が操作具の方向を検出可能なパターンで配置されていても良い。

また、複数の導電体片の少なくとも１つは、導電体検出装置が操作具の方向を検出可能な形状を有するものであっても良い。

また、複数の導電体片の少なくとも一部は、操作具が識別情報を有するように所定のパターンで配置されていても良い。

さらに、検出面に垂直な軸を中心に回転する回転部材を有し、複数の導電体片の少なくとも１つが、回転部材に配置されるものであっても良い。

そして、操作具はカード形状を有し、複数の導電体片は薄膜からなるものであっても良い。

また、複数の導電体片は、導電体検出装置のループコイル群のコイル幅と同じか若干大きい幅を有するものであっても良い。

本発明の操作具には、非常に安価に操作具の方向や種々の識別情報を持たせることが可能であるという利点がある。また、スイッチを設けることでマウス等の入力装置とすることも可能である。さらに、検出装置の検出面はシート状に薄く構成が可能であるため、家庭用ゲーム機等にも安価に適用可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の操作具を検出するために用いられる導電体検出装置の構成を説明するための概略図である。図示の通り、導電体検出装置は、交差するループコイル群２，３から検出面１が構成され、これらに駆動部１０と検出部２０とが、それぞれ駆動コイル切替器３０及び検出コイル切替器４０を介して接続されたものである。そして、検出面１上に本発明の操作具１００が載せられると、導電体検出装置が操作具１００に配置された導電体片１０２を検出するものである。

交差するループコイル群は、駆動ループコイル群２と検出ループコイル群３とが直交するように積層されたものであり、図示例のループコイル群は、分解能を高めるために各ループコイルが一部重なるように配置されたものを図示している。但し、交差するループコイル群２，３の交点が電磁結合する構成であれば、図示例の構成には限定されず、駆動ループコイル群２及び検出ループコイル群３の各ループコイルは重ならずに同一平面上で平行に配置されるものであっても構わない。本発明の操作具は、このような交差するループコイル群で構成され、結合係数の変化を検出可能な薄い検出面を有する検出装置で検出可能なものである。

駆動部１０は、駆動ループコイル群２を駆動するものである。具体的には、駆動部１０は高周波発振器１１と駆動アンプ１２とから主になるものであり、駆動コイル切替器３０を用いて駆動部１０を各駆動ループコイルに順に接続していき、駆動ループコイルを順次駆動する。なお、駆動ループコイル毎に駆動する周波数を変化させてすべての駆動ループコイルを一度に駆動するように構成しても勿論構わない。

検出部２０は、検出ループコイル群３から、駆動ループコイルと検出ループコイルとの結合係数の変化（電磁結合の度合いの変化）を検出するものである。具体的には、検出部２０は検出アンプ２１と同期検波部２２とから主になるものであり、検出コイル切替器４０を用いて検出部２０を各検出ループコイルに順に接続していき、検出ループコイルから誘導電流又は誘導電圧を順次検出する。同期検波部２２には、発振器１１からの出力も接続され、発振器１１からの出力と検出ループコイルからの出力の積を取り、これを時間積分する。なお、検出ループコイル毎に別々に検出回路を設けたり周波数フィルタ回路等を組み合わせたりすることで、すべての検出ループコイルから一度に結合係数の変化を検出するように構成しても良い。

このように構成された導電体検出装置を用いて、本発明の操作具が検出される。すなわち、交点がマトリックス状に配置され、これらの交点における結合係数の変化をＸＹ座標で検出できるので、操作具に設けられた導電体片がそれぞれ検出されるのである。なお、本発明の操作具を検出する導電体検出装置は、上述の図示例のような構成を有するものに限定されるわけではなく、複数の位置における結合係数の変化を検出可能な構成であれば、如何なるものであっても良い。例えば、検出面の構成としては、単にループコイルを平行に配置したコイル群を交差させるようなものであっても良いし、本願の出願人と同一の出願人による特願２００６−１６９１４５等も利用可能である。すなわち、ループコイル群の交点が直接結合しているものであっても良いし、載せられる操作具の導電体片により間接結合するものであっても良い。

次に、本発明の操作具の一例を図２に示す。図２は、本発明の操作具をカード形状に構成した一例を説明するための上面図である。図示の通り、本発明の操作具１００は、ベース基板１０１上又はベース基板１０１内部に、複数の導電体片１０２が配置されたものである。なお、図示例ではベース基板１０１はカード形状を有しており、カード形状の操作具としているが、本発明はこれに限定されず、導電体検出装置に検出されるように検出面近傍に導電体片が配置される構造であれば、操作具の形状は如何なるものであっても構わない。ベース基板１０１の材料としては、プラスチックやＰＥＴ、紙等が適用可能であるが、これらに限定されず、非導電性且つ非磁性体のものからなるものであれば如何なる材料であっても構わない。

また、導電体片１０２は、導電性を有し導電体検出装置により検出可能なものであれば如何なるものであっても構わない。例えば、アルミ等の薄膜をベース基板１０１に貼付することで安価に構成することが可能である。さらに、導電性インクを用いて印刷等することで導電体片パターンとすることも可能である。また、導電体片１０２の形状は、図示例では円形状のものを示しているが、本発明はこれに限定されず、円形状以外にも、方形状、リング状等の種々の形状とすることが可能である。なお、配置される複数の導電体片のそれぞれが同じ形状である必要は必ずしもなく、導電体検出装置により検出される形状パターンをどのように利用するかによって、種々の形状とすることが可能である。例えば、導電体片の個数や配置の違いにより、操作具の識別を行えるように導電体検出装置と操作具を構成可能である。なお、導電体片の大きさを変えて識別するようにしても勿論構わないが、導電体検出装置の検出精度やループコイル群のピッチ幅等を考慮すると、導電体片の大きさは等しいものが好ましい。

ここで、導電体検出装置は未知の大きさの導電体片を検出するのではなく、予め決められた大きさの導電体片を検出するものであるため、直径や１辺の長さ等の導電体片の幅は、予め導電体検出装置に最適化しておくことが可能である。すなわち、例えば操作具の導電体片の形状自体を検出するのではなく、導電体片の有無、導電体片の配置位置等を検出する構成においては、導電体片の幅は、導電体検出装置のループコイル群のコイル幅と同じか若干大きい幅を有するように構成することが好ましい。これにより導電体片の検出感度を高めることが可能である。導電体検出装置では、ループコイルの交点において導電体片に発生する渦電流の影響による電磁結合の変化を検出するものであるため、導電体片の幅を渦電流が発生しやすい大きさに構成することで、確実に検出できるようにすることが可能である。

なお、導電体片の形状自体を区別して検出させたい場合、例えば円形状の導電体片とリング状の導電体片とを区別して検出させたい場合等には、導電体片を高分解能で検出できるように、導電体片に対してループコイル群のコイル幅やピッチを密に構成すれば良い。

本発明の操作具に配置される導電体片の配置パターンについては、図２に示されるように規則的に配置されている必要は必ずしもなく、導電体検出装置により検出されるパターンをどのように利用するかによって、種々の配置パターンとすることが可能である。例えば図２に示される操作具１００では、操作具の方向を検出可能とするために、複数の導電体片のうちの一部の導電体片１０２ａ−１０２ｃを所定の箇所に固定配置し、所定位置ｂ０〜ｂ７における導電体片の有無により識別情報を有するように、規則的なパターンで他の導電体片が配置されるようにしている。図示例においては、３箇所固定で配置される導電体片１０２ａ−１０２ｃは、操作具１００の方向を検出できるようなパターンで配置されている。なお、操作具の方向を検出できるように構成する場合には、配置パターンは図示例のように固定配置される導電体片を３個用いて非対称に配置されるものに限定されず、方向を検出できるような特定のパターンで配置されていれば、例えば複数の導電体片がＬ字状やＴ字状となるように配置されているもの等、種々の配置パターンが適用可能である。さらに、Ｉ字状に間隔を異ならせて配置されているもの等も適用可能である。このように、少なくとも３個の導電体片を用いれば、操作具の方向を検出できるように構成することが可能となる。なお、操作具を例えばカード形状とした場合に、操作具の方向を検出するために固定配置される導電体片のパターンを非対称のパターンとすれば、導電体検出装置上に置かれたカードの裏表検出も可能となる。

そして、図２に示される操作具１００において、所定位置ｂ０〜ｂ７に導電体片を任意に配置することで、特定の識別情報を操作具に持たせることが可能となる。すなわち、ｂ０〜ｂ７における導電体片の有無を利用して８ビットのコード化された識別情報を持たせることが可能となる。これにより、例えば導電体片が無い位置は「０」、有る位置は「１」というビット情報を導電体検出装置に伝えることが可能となる。図示例の場合には、ｂ０の位置に導電体片が配置され、他の位置には配置されていないため、コード化された識別情報は１０００００００となる。なお、所定のパターンで配置されていれば、図示例のようなパターンには限定されず、例えば一列に導電体片が配置されていても良い。さらに、８個の導電体片を用いた８ビットのコードを有するように構成する必要もなく、用途等に応じて種々の個数とすることが可能である。

上述の識別情報のための導電体片の配置位置は、方向を検出するための導電体片１０２ａ−１０２ｃを設けたことで特定することが可能となる。但し、識別情報のための導電体片の配置自体を方向が検出できるように配置すれば、方向検出のためだけに導電体片を別途設ける必要はなくなる。具体的には、例えば識別情報のための導電体片の一部のビットを固定とし、この固定ビットを方向検出用の導電体片として用いて、方向を検出するようにしても良い。

次に、本発明の操作具に設けられる導電体片の他の構成について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の操作具に配置される複数の導電体片のうちの一部を、そのループを開閉するスイッチを有するループコイルで構成したものを説明するための上面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、重複説明は省略する。図３に示された操作具１１０には、ループコイル１０３が設けられている。ループコイル１０３には、スイッチ１０３ａが設けられており、スイッチ１０３ａによりループコイル１０３のループが開閉されるように構成されている。導電体検出装置では、スイッチ１０３ａがオフ状態、すなわちループコイル１０３のループが切れている状態の場合には、ループコイル１０３は検出されないが、スイッチ１０３ａがオン状態、すなわちループコイル１０３のループが繋がっている状態の場合には、ループコイル１０３が検出される。これを利用すれば、スイッチのオンオフ動作で動的な情報も伝えることが可能となる。なお、導電体検出装置のループコイル群のピッチ幅に対してループコイル１０３の線幅が相対的に広い場合には、スイッチ１０３ａのオンオフ状態に関わらずその形状が検出されるため、ループコイル１０３の線幅は相対的に狭いことが好ましい。

例えば、図３に示すようにスイッチ１０３ａを有するループコイル１０３を２個用いれば、コンピュータに用いられるマウスのような操作具を実現することが可能となる。本発明の操作具は、複数の導電体片を有するものであるため、仮にスイッチ１０３ａがすべてオフ状態であっても、他の導電体片、例えば導電体片１０２ａ〜１０２ｃは検出されるので、操作具１００の置かれた位置は検出可能である。また、導電体片１０２ａ〜１０２ｃにより操作具の向きの検出も可能であるため、スイッチを有するループコイルが複数あっても、どのループコイルがオンになったか等は容易に検出することができる。したがって、マウスと同様に、右クリックや左クリック等の操作を行うことが可能となる。

また、ゲーム機器に用いられる操作具とした場合には、スイッチを例えばミサイル発射ボタン等に割り当てることも可能である。スイッチを設けるのと同時に操作具の識別情報も持たせることが可能であるため、例えばカード毎に兵器を変えるようにしたゲーム機器の操作具も安価に実現可能となる。具体的には、図３の操作具１００は、ｂ３とｂ４に導電体片１０２が配置されており、ループコイル１０３の両方のスイッチがオフのとき、ｂ０〜ｂ７のコード情報が０００１１０００となっている。スイッチが押されると、コード情報は０００１１０１０や０００１１００１、或いは０００１１０１１というように変化する。これをゲーム機器側に入力することで、兵器の種類の指定や発射ボタンのオンオフを操作することが可能となる。このように、本発明の操作具を用いれば、識別情報やスイッチ状態が含まれるコード情報に基づき、所定のキャラクタやポイント、アイテム等の入力や、画面上のオブジェクトに対する動作指示等に利用することが可能である。なお、図示例では、ループコイル１０３がビットｂ６，ｂ７の位置に配置されたものが示されているが、本発明はこれに限定されず、識別情報を持たせる配置位置とは異なる位置にスイッチ付ループコイルを配置しても勿論構わない。

このように、導電体検出装置で検出された情報は、コンピュータやゲーム機器等に入力され、予め決められた動作をするようにしておけば良い。ビット情報やパターン情報は無数に構成できるので、例えば商品管理タグ等に本発明の操作具を用いることも可能である。商品の管理番号や製造番号等のコード情報を導電体片の配置パターンで構成すれば良い。導電体片を導電性インク等を用いて紙等に印刷してタグとすれば、ＲＦＩＤ等のＩＣチップが必要なタグに比べても非常に安価に製造することが可能となる。このとき、導電体片をループコイルで構成し、スイッチとして切断部を設けておけば、ループコイルを切断することにより例えば検査済みコードを生成するようにすることも可能である。また、導電体インクペン等で操作具の所定位置をマーキングすることで識別情報とすることも可能である。

次に、本発明の操作具に設けられる導電体片のさらに他の構造について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の操作具に配置される複数の導電体片を、回転部材に配置したものを説明するための上面図である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、重複説明は省略する。図３に示された操作具１２０には、回転部材１２１が設けられている。回転部材１２１は、導電体検出装置に垂直な軸を中心に回転するように構成されたものである。図示例ではカード形状のベース基板１０１上に、これと平行に円盤状の回転部材１２１が設けられている。そして、回転部材１２１に、導電体片１０４が複数設けられている。ここで、回転部材１２１には少なくとも３個の導電体片が設けられていれば、回転部材１２１の回転方向が検出可能となる。なお、図示例では導電体片１０４はリング形状のものを示しているが、本発明はこれに限定されず、円形状や方形状等、種々の形状のものが適用可能である。この例では回転部材１２１が回転して導電体片の位置が回転移動するため、導電体片自体は方向性の無い円形状やリング形状であることが好ましい。導電体検出装置では、検出面上での導電体片の移動がリアルタイムに検出できるため、このような回転機構を有する操作具とすることで、例えばボリューム調整等を行うための操作具とすることが可能である。

なお、必要によりベース基板１０１の余剰部分に、操作具の方向検出用パターンを構成する導電体片１２２を配置しても良い。このように構成すれば、回転部材の回転による導電体片の移動なのか、ベース基板自体の移動による導電体片の移動なのかを区別して検出することが可能となる。なお、方向検出用の導電体片と回転部材上の導電体片が合わせて少なくとも３個あれば、これらの導電体片の位置関係により、操作具の方向及び回転部材の回転方向を検出するように構成することが可能となる。さらに、必要により図２に示した識別情報を持たせるように構成しても良い。

なお、本発明の操作具は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば上述の図示例をそれぞれ組み合わせて、回転機構を有する操作具にスイッチを有するループ状の導電体片を設けても構わない。また、導電体検出装置については、図示例のものに限定されず、複数の導電体の位置が検出可能なものであれば如何なるものであっても構わない。

図１は、本発明の操作具を検出するために用いられる導電体検出装置の構成を説明するための概略図である。図２は、本発明の操作具をカード形状に構成した一例を説明するための上面図である。図３は、本発明の操作具に配置される複数の導電体片のうちの一部を、ループを開閉するスイッチを有するループコイルで構成したものを説明するための上面図である。図４は、本発明の操作具に配置される複数の導電体片を、回転部材に配置したものを説明するための上面図である。

符号の説明

１検出面
２駆動ループコイル群
３検出ループコイル群
１０駆動部
１１発振器
１２駆動アンプ
２０検出部
２１検出アンプ
２２同期検波部
３０駆動コイル切替器
４０検出コイル切替器
１００，１１０，１２０操作具
１０１ベース基板
１０２，１０４，１２２導電体片
１０３ループコイル
１０３ａスイッチ
１２１回転部材

Claims

交差するループコイル群の結合係数の変化を検出することで導電体を検出可能な導電体検出装置の検出面上に載せられる操作具であって、該操作具は、導電体検出装置により検出可能な複数の導電体片を具備し、該複数の導電体片の少なくとも一部は、操作具が識別情報を有するように所定のパターンで配置されることを特徴とする操作具。
請求項１に記載の操作具において、前記複数の導電体片の少なくとも１つが、円形状、方形状、リング状の何れかの形状を有することを特徴とする操作具。
請求項１又は請求項２に記載の操作具において、前記複数の導電体片の少なくとも１つが、そのループを開閉するスイッチ手段を有するループコイルであることを特徴とする操作具。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の操作具において、前記複数の導電体片の少なくとも３個は、導電体検出装置が操作具の方向を検出可能なパターンで配置されることを特徴とする操作具。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の操作具において、前記複数の導電体片の少なくとも１つは、導電体検出装置が操作具の方向を検出可能な形状を有することを特徴とする操作具。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の操作具であって、さらに、検出面に垂直な軸を中心に回転する回転部材を有し、前記複数の導電体片の少なくとも１つが、前記回転部材に配置されることを特徴とする操作具。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の操作具において、該操作具はカード形状を有し、前記複数の導電体片は薄膜からなることを特徴とする操作具。
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の操作具において、前記複数の導電体片は、導電体検出装置のループコイル群のコイル幅と同じか若干大きい幅を有することを特徴とする操作具。