JP7182713B2 - 多方向入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、多方向入力装置に関する。
従来、例えば、ゲーム機等に用いられる多方向入力装置として、操作部材による傾倒操作が可能な多方向入力装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、車両等の移動体を操縦可能な移動体操縦装置に関し、操作部材の中立位置から所定角度の傾斜域においては、回転検出センサにより検出される操作角度で移動体を制御し、それ以上の操作では、圧力センサにより操作部材の操作力を検出して移動体を制御する技術が開示されている。
特開２０００－２５０６４９号公報
しかしながら、上記特許文献１の技術では、操作部材の非操作時に、操作部材が正確な中立状態に無い場合、操作部材が原点にある状態（すなわち、非操作状態）を、回転検出センサの出力からでは、容易に判断することができない。
一実施形態の多方向入力装置は、操作軸と、操作軸の傾きを直交する２つの回転角度に変換する２つの連結手段と、操作軸を直立状態に復帰させる少なくとも１つの復帰バネと、２つの連結手段、少なくとも１つの復帰バネ、および、操作軸の一部を内部に収める枠体とを有する操作入力部と、枠体の下に設けられた板状のベース部と、枠体またはベース部に設けられ、枠体に加わる荷重を検出する荷重検出器とを備える。
一実施形態によれば、操作部材が原点にある状態を容易に判断することができる。
第１実施形態に係る多方向入力装置の上面側を示す外観斜視図 第１実施形態に係る多方向入力装置の底面側を示す外観斜視図 第１実施形態に係る多方向入力装置の分解斜視図 第１実施形態に係る多方向入力装置の断面図 第１実施形態に係る多方向入力装置が備える操作入力部の分解斜視図 第１実施形態に係る多方向入力装置の電気的接続構成を示すブロック図 第２実施形態に係る多方向入力装置の上面側を示す外観斜視図 第２実施形態に係る多方向入力装置の底面側を示す外観斜視図 第２実施形態に係る多方向入力装置の断面図
〔第１実施形態〕
初めに、図１～図６を参照して、第１実施形態について説明する。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を、上下方向とし、図中Ｘ軸方向を、前後方向とし、図中Ｙ軸方向を、左右方向とする。
（多方向入力装置１０の概要）
図１は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０の上面側を示す外観斜視図である。図２は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０の底面側を示す外観斜視図である。
図１および図２に示す多方向入力装置１０は、ゲーム機等のコントローラ等に用いられる入力装置である。図１および図２に示すように、多方向入力装置１０は、ケース２１０、操作部材２２０、およびＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）２３０を備える。
ケース２１０は、「枠体」の一例である。ケース２１０は、操作部材２２０を傾倒操作可能に支持する箱状の部材である。操作部材２２０は、「操作軸」の一例である。操作部材２２０は、ケース２１０の上面且つ中央部に形成された開口部２１１Ａから上方に突出して設けられ、ユーザによる傾倒操作がなされる部分である。ＦＰＣ２３０は、ケース２１０の内部からケース２１０の外部へ引き出された、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。
多方向入力装置１０は、操作部材２２０による前後方向（図中矢印Ｄ１，Ｄ２方向）および左右方向（図中矢印Ｄ３，Ｄ４方向）の傾倒操作が可能である。また、多方向入力装置１０は、操作部材２２０による前後方向と左右方向とを組み合わせた傾倒操作が可能である。
また、多方向入力装置１０は、操作部材２２０の傾倒操作（傾倒方向および傾倒角度）に応じた操作信号として、Ｘ軸方向（前後方向）の回転角度検出信号と、Ｙ軸方向（左右方向）の回転角度検出信号とを、ＦＰＣ２３０を介して外部へ出力することができる。
また、図１および図２に示すように、多方向入力装置１０は、ケース２１０の下に設けられた板状のベース部１２０と、ケース２１０とベース部１２０との間に設けられた荷重検出器１３０とを備える。多方向入力装置１０は、荷重検出器１３０によって、ケース２１０に荷重が加わることによってベース部１２０に生じる歪みを検出し、検出された歪みを表す歪み検出信号を外部へ出力することができる。
（多方向入力装置１０の構成）
図３は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０の分解斜視図である。図４は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０の断面図である。図３および図４に示すように、多方向入力装置１０は、上方から順に、操作入力部２００、スペーサ１４０、荷重検出器１３０、およびベース部１２０を備える。
操作入力部２００は、図１および図２を参照して説明したとおり、ケース２１０、操作部材２２０、およびＦＰＣ２３０を備え、操作部材２２０による傾倒操作がなされる部分である。操作入力部２００は、操作部材２２０の操作方向および操作量に応じた操作信号を出力可能な、いわゆるアナログコントローラである。なお、操作入力部２００の詳細な構成については、図５を用いて後述する。
ベース部１２０は、操作入力部２００のケース２１０の下側に取り付けられる平板状の部材である。ベース部１２０は、任意の固定方法によってケース２１０に固定される。ベース部１２０は、柱状部１２１および４つの梁部１２２Ｘ１，１２２Ｘ２，１２２Ｙ１，１２２Ｙ２を有する。
柱状部１２１は、ベース部１２０の中央（操作部材２２０の中心軸ＡＸと同軸上）に設けられており、且つ、下方に突出した円筒状の部分である。柱状部１２１の底面は、多方向入力装置１０が外部の設置面に実装されることによって、当該設置面に固定される。
４つの梁部１２２Ｘ１，１２２Ｘ２，１２２Ｙ１，１２２Ｙ２の各々は、柱状部１２１の上端部を、４つの方向の各々から支持する部分である。具体的には、梁部１２２Ｘ１は、柱状部１２１の上端部を、柱状部１２１の前側（Ｘ軸正側）から支持する。また、梁部１２２Ｘ２は、柱状部１２１の上端部を、柱状部１２１の後側（Ｘ軸負側）から支持する。また、梁部１２２Ｙ１は、柱状部１２１の上端部を、柱状部１２１の左側（Ｙ軸負側）から支持する。また、梁部１２２Ｙ２は、柱状部１２１の上端部を、柱状部１２１の右側（Ｙ軸正側）から支持する。
荷重検出器１３０は、操作入力部２００とベース部１２０との間に設けられる。荷重検出器１３０は、ケース２１０に荷重が加わることによってベース部１２０に生じる歪みを検出し、検出された歪みを表す歪み検出信号を外部へ出力する。荷重検出器１３０は、ＦＰＣ１３１および４つの歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２を備える。
ＦＰＣ１３１は、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。ＦＰＣ１３１は、基部１３１Ａ、引き出し部１３１Ｂ、および接続部１３１Ｃを有して構成されている。基部１３１Ａは、ケース２１０の下側かつ中央部（操作部材２２０の中心軸ＡＸと同軸上）に配置される円形状の部分である。基部１３１Ａには、４つの歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２が配置される。引き出し部１３１Ｂは、基部１３１Ａから水平方向且つ直線状にケース２１０の外部へ延在する部分である。接続部１３１Ｃは、引き出し部１３１Ｂの先端に設けられており、外部（コネクタ等）と接続される部分である。ＦＰＣ１３１は、４つの歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２の各々から出力された歪み検出信号を、接続部１３１Ｃから外部へ出力する。
４つの歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２の各々は、ＦＰＣ１３１の基部１３１Ａにおいて、中心軸ＡＸに対して４つの方向の各々に配置され、ケース２１０に加わった荷重がベース部１２０に伝わることによる、ベース部１２０に生じた歪みを検出する。
具体的には、歪センサ１３２Ｘ１は、基部１３１Ａにおいて、中心軸ＡＸよりも前側（Ｘ軸正側）の梁部１２２Ｘ１上に配置される。歪センサ１３２Ｘ１は、梁部１２２Ｘ１に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ１３２Ｘ２は、基部１３１Ａにおいて、中心軸ＡＸよりも後側（Ｘ軸負側）の梁部１２２Ｘ２上に配置される。歪センサ１３２Ｘ２は、梁部１２２Ｘ２に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ１３２Ｙ１は、基部１３１Ａにおいて、中心軸ＡＸよりも左側（Ｙ軸負側）の梁部１２２Ｙ１上に配置される。歪センサ１３２Ｙ１は、梁部１２２Ｙ１に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ１３２Ｙ２は、基部１３１Ａにおいて、中心軸ＡＸよりも右側（Ｙ軸正側）の梁部１２２Ｙ２上に配置される。歪センサ１３２Ｙ２は、梁部１２２Ｙ２に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
スペーサ１４０は、操作入力部２００とベース部１２０との間に設けられる平板状の部材である。スペーサ１４０は、操作入力部２００とベース部１２０との間に、荷重検出器１３０の設置スペースを形成する。具体的には、スペーサ１４０は、荷重検出器１３０の最大厚さ寸法よりも僅かに大きい厚さ寸法を有する。また、スペーサ１４０には、荷重検出器１３０（基部１３１Ａおよび引き出し部１３１Ｂ）の外周形状に沿った形状の開口１４０Ａが形成されている。これにより、スペーサ１４０は、操作入力部２００とベース部１２０との間において、当該スペーサ１４０の開口１４０Ａ内に、荷重検出器１３０（基部１３１Ａおよび引き出し部１３１Ｂ）を設置することができる。
（操作入力部２００の構成）
図５は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０が備える操作入力部２００の分解斜視図である。
図５に示すように、多方向入力装置１０は、ケース２１０を有している。ケース２１０は、上側ケース２１１、下側ケース２１２、および中間ケース２１３を有して構成されている。ケース２１０は、上側ケース２１１の上面に、操作部材２２０を上下方向に貫通した状態で配置するための開口部２１１Ａを有する。ケース２１０は、上側ケース２１１、下側ケース２１２、および中間ケース２１３が組み合わされることにより、内部に収容空間を有する箱状に形成される。
図５に示すように、多方向入力装置１０におけるケース２１０の上部には、操作部材２２０が設けられる。操作部材２２０は、上側ケース２１１の開口部２１１Ａから上方に突出し、操作者による傾倒操作がなされる操作部２２１と、操作部２２１から下方に延在し、開口部２１１Ａを貫通して配置される軸部２２２とを有する。操作部材２２０は、軸部２２２の下端部が、後述する第１連動部材１１６の軸部１１６Ｂと係合する。
ケース２１０の内部（上側ケース２１１と中間ケース２１３との間）には、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ、ばね受け部材１１５、第１連動部材１１６、および第２連動部材１１７が収容される。
４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄは、「復帰ばね」の一例である。４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄは、中心軸ＡＸに対して４つの方向の各々に、上下方向に弾性変形可能に、中間ケース２１３の貫通孔２１３Ａ内に配置される。４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄは、各自の弾性復帰力により、中心軸ＡＸに対する４つの方向の各々で、ばね受け部材１１５を上方に付勢する。
ばね受け部材１１５は、金属板が加工されることによって形成される部材である。ばね受け部材１１５は、中心軸ＡＸに対する４つの方向の各々に設けられた４つの受け部１１５Ａを有し、当該４つの受け部１１５Ａによって、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄの各々の上端部を受ける。ばね受け部材１１５は、第１連動部材１１６と第２連動部材１１７の下面に弾接しており、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄの各々からの付勢力を、第１連動部材１１６および第２連動部材１１７に作用させる。
第１連動部材１１６は、「連結手段」の一例である。第１連動部材１１６は、操作部材２２０のＸ軸方向への傾倒操作に伴って、Ｘ軸方向に回動する部材である。第１連動部材１１６は、上方からの平面視において長方形状の開口部１１６Ｄを有する。開口部１１６Ｄ内には、Ｘ軸方向に延在する円柱状の軸部１１６Ｂが設けられている。軸部１１６Ｂは、操作部材２２０の軸部２２２の下端部と係合することにより、操作部材２２０の上下方向への移動を規制することができる。第１連動部材１１６は、Ｙ軸方向における両端部に、Ｙ軸方向に突出する円柱状の一対の軸部１１６Ｃを有する。第１連動部材１１６は、一対の軸部１１６Ｃの各々が、上側ケース２１１に設けられた軸受け部（図示省略）によって軸支されることにより、上側ケース２１１によってＸ軸方向に回動可能に支持される。一方の軸部１１６Ｃの先端部には、第１連動部材１１６の回動動作を検出するための磁石１１６Ａが設けられている。なお、ばね受け部材１１５と当接する第１連動部材１１６の下面は、平坦面となっている。操作部材２２０の非操作時において、第１連動部材１１６の下面は、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄの各々の付勢力により、ばね受け部材１１５と面接触する。これにより、第１連動部材１１６は、Ｘ軸方向に回動していない状態（すなわち、操作部材２２０を中立状態にさせる状態）となる。
第２連動部材１１７は、「連結手段」の他の一例である。第２連動部材１１７は、操作部材２２０のＹ軸方向への傾倒操作に伴って、Ｙ軸方向に回動する部材である。第２連動部材１１７は、第１連動部材１１６の上側において、第１連動部材１１６と直交して配置される。第２連動部材１１７は、上方側に向かってアーチ状に湾曲形成されており、そのアーチ状部分の長手方向に沿って開口部１１７Ｂが形成されている。開口部１１７Ｂ内には、操作部材２２０の軸部２２２が貫通して配置される。第２連動部材１１７は、Ｘ軸方向における両端部に、Ｘ軸方向に突出する円柱状の一対の軸部１１７Ｃを有する。第２連動部材１１７は、一対の軸部１１７Ｃの各々が、上側ケース２１１に設けられた軸受け部（図示省略）によって軸支されることにより、上側ケース２１１によってＹ軸方向に回動可能に支持される。一方の軸部１１７Ｃの先端部には、第２連動部材１１７の回動角度を検出するための、磁石１１７Ａが設けられている。なお、ばね受け部材１１５と当接する第２連動部材１１７の下面は、平坦面となっている。操作部材２２０の非操作時において、第２連動部材１１７の下面は、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄの各々の付勢力により、ばね受け部材１１５と面接触する。これにより、第２連動部材１１７は、Ｙ軸方向に回動していない状態（すなわち、操作部材２２０を中立状態にさせる状態）となる。
また、図５に示すように、多方向入力装置１０におけるケース２１０の内部（中間ケース２１３と下側ケース２１２との間）には、回転センサ１１８および回転センサ１１９が設けられる。本実施形態では、回転センサ１１８および回転センサ１１９として、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子が用いられている。
回転センサ１１８は、ＦＰＣ２３０上の、第１連動部材１１６に設けられた磁石１１６Ａと対向する位置に配置され、第１連動部材１１６の回転角度（すなわち、操作部材２２０のＸ軸方向の傾倒角度）を検出する。回転センサ１１８は、ＦＰＣ２３０を介して、第１連動部材１１６の回転角度を表す回転角度検出信号を出力する。
回転センサ１１９は、ＦＰＣ２３０上の、第２連動部材１１７に設けられた磁石１１７Ａと対向する位置に配置され、第２連動部材１１７の回転角度（すなわち、操作部材２２０のＹ軸方向の傾倒角度）を検出する。回転センサ１１９は、ＦＰＣ２３０を介して、第２連動部材１１７の回転角度を表す回転角度検出信号を出力する。
以上のように構成された多方向入力装置１０は、操作部材２２０の傾倒操作がなされると、第１連動部材１１６および第２連動部材１１７の一方または双方が回動する。これにより、操作部材２２０の傾倒方向および傾倒角度に応じて、回転角度検出信号が、回転センサ１１８および回転センサ１１９の一方または双方から、ＦＰＣ２３０を介して、外部（例えば、後述する制御装置１５０）へ出力される。
そして、多方向入力装置１０は、操作部材２２０の傾倒操作が解除されると、４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄからの付勢力により、ばね受け部材１１５、第１連動部材１１６、および第２連動部材１１７を介して、操作部材２２０が中立状態に復帰する。
また、多方向入力装置１０は、操作部材２２０の傾倒操作が行われた場合に限らず、ケース２１０に荷重が加えられると、ベース部１２０において、柱状部１２１が固定されているのに対して、４つの梁部１２２Ｘ１，１２２Ｘ２，１２２Ｙ１，１２２Ｙ２に、荷重が加えられた方向および荷重の大きさに応じた歪みが生じる。この場合、４つの歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２の各々によって、４つの梁部１２２Ｘ１，１２２Ｘ２，１２２Ｙ１，１２２Ｙ２の各々の歪みが検出される。そして、４つの歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２の各々から、歪み検出信号が、ＦＰＣ１３１を介して、外部（例えば、後述する制御装置１５０）へ出力される。
（多方向入力装置１０の電気的接続構成）
図６は、第１実施形態に係る多方向入力装置１０の電気的接続構成を示すブロック図である。図６に示すように、多方向入力装置１０は、各回転センサ１１８，１１９および各歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２に加えて、制御装置１５０をさらに備える。
制御装置１５０は、「制御手段」の一例である。制御装置１５０は、多方向入力装置１０の各種制御を行う。制御装置１５０は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）である。
制御装置１５０は、ＦＰＣ２３０を介して、各回転センサ１１８，１１９と接続されている。制御装置１５０は、ＦＰＣ２３０を介して、各回転センサ１１８，１１９から出力された回転角度検出信号を取得する。
また、制御装置１５０は、ＦＰＣ１３１を介して、各歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２と接続されている。制御装置１５０は、ＦＰＣ１３１を介して、各歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２から出力された歪み検出信号を取得する。
そして、例えば、制御装置１５０は、回転センサ１１８から取得した回転角度検出信号に基づいて、操作部材２２０のＸ軸方向の傾倒角度を検出することができる。
また、例えば、制御装置１５０は、回転センサ１１９から取得した回転角度検出信号に基づいて、操作部材２２０のＹ軸方向の傾倒角度を検出することができる。
また、例えば、制御装置１５０は、各歪みセンサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２から取得した各歪み検出信号に基づいて、ケース２１０に対して各方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）に加えられた荷重を検出することができる。
そして、例えば、制御装置１５０は、検出された荷重に基づいて、操作部材２２０による操作内容を判定することができる。
例えば、制御装置１５０は、Ｘ－Ｙ平面上における特定の方向の歪み量が増加した場合、操作部材２２０によってその方向への傾倒操作がなされたと判定することができる。この場合、制御装置１５０は、歪み量に応じて、操作部材２２０の傾倒角度を判定することができる。
また、制御装置１５０は、Ｘ－Ｙ平面上における４つの方向の各々の歪み量が略均等に増加した場合、操作部材２２０によってＺ軸方向への押圧操作がなされたと判定することができる。この場合、制御装置１５０は、Ｘ－Ｙ平面上における４つの方向の各々の歪み量に応じて、操作部材２２０に対するＺ軸方向への押圧荷重を判定することができる。
また、例えば、制御装置１５０は、操作部材２２０が物理的に特定の方向に最大角度まで傾倒した状態において、その方向への歪み量がさらに増加した場合、操作部材２２０によってその方向へのさらなる押し込み操作がなされたと判定することができる。この場合、制御装置１５０は、歪み量に応じて、操作部材２２０のさらなる押し込み操作の荷重の大きさを判定することができる。
また、例えば、制御装置１５０は、４つの方向の各々の歪み量に基づいて、操作部材２２０に対する操作者の接触および非接触を検出することができる。
例えば、制御装置１５０は、４つの方向の各々の歪み量の少なくとも一つが略ゼロではない場合、操作部材２２０に対する操作者の接触を検出することができる。
また、例えば、制御装置１５０は、４つの方向の各々の歪み量がいずれも略ゼロである場合、操作部材２２０に対する操作者の非接触を検出することができる。この場合、制御装置１５０は、回転角度検出信号によらず、操作部材２２０が非操作状態にあると判定することができる。したがって、制御装置１５０は、そのときの回転角度検出信号の値を、回転角度検出信号の原点とする補正を行うことができる。
また、例えば、制御装置１５０は、４つの方向の各々の歪み量に基づいて、ケース２１０に対する操作者の接触および非接触を検出することができる。
以上説明したように、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、操作部材２２０と、操作部材２２０の傾きを直交する２つの回転角度に変換する第１連動部材１１６および第２連動部材１１７と、操作部材２２０を直立状態に復帰させるコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄと、第１連動部材１１６、第２連動部材１１７、コイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ、および操作部材２２０の一部を内部に収めるケース２１０とを有する操作入力部２００と、ケース２１０の下に設けられた板状のベース部１２０と、ベース部１２０に設けられ、ケース２１０に加わる荷重を検出する荷重検出器１３０とを備える。
これにより、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、操作部材２２０が非操作状態の場合、荷重検出器１３０によって検出される荷重が略ゼロとなるため、回転角度検出信号によらず、操作部材２２０が非操作状態にあると判定することができる。したがって、第１実施形態に係る多方向入力装置１０によれば、操作部材２２０が原点にある状態を容易に判断することができる。
また、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、ベース部１２０の中央部に設けられた柱状部１２１をさらに備え、荷重検出器１３０は、柱状部１２１の周囲に加わる歪を検出する４つの歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２を有する。
これにより、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、ケース２１０に加わる荷重の検出精度を高めることができる。また、４つの歪みセンサを有する既存の荷重検出器を、荷重検出器１３０として流用することができる。
また、第１実施形態に係る多方向入力装置１０において、柱状部１２１は、ベース部１２０と一体に形成され、歪センサ１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２は、ベース部１２０において柱状部１２１を囲う四方向の各々に設けられる。
これにより、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、操作部材２２０の水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の操作の検出精度を高めることができる。
また、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、コイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄが、四方向の各々に設けられている。
これにより、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、操作部材２２０から入力された水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の荷重が、鉛直方向（Ｚ軸方向）への力に変換され難くなるため、水平方向の荷重の検出精度を高めることができる。
また、第１実施形態に係る多方向入力装置１０において、操作入力部２００は、第１連動部材１１６および第２連動部材１１７の回転角度を検出する回転センサ１１８，１１９と、荷重検出器１３０が水平方向の荷重を検出しない場合、そのときの回転センサ１１８，１１９の出力値を、回転センサ１１８，１１９の出力の原点とする補正を行う制御装置１５０とを有する。
これにより、第１実施形態に係る多方向入力装置１０は、操作部材２２０の非操作状態にあるときに、操作部材２２０が正確な中立状態にならない場合であっても、そのときの回転センサ１１８，１１９の出力値を、回転センサ１１８，１１９の出力の原点として、回転角度検出信号の原点補正を行うことができる。
〔第２実施形態〕
次に、図７～図９を参照して、第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａの上面側を示す外観斜視図である。図８は、第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａの底面側を示す外観斜視図である。図９は、第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａの断面図である。
以下、第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａに関し、主に、第１実施形態に係る多方向入力装置１０からの変更点について説明する。すなわち、多方向入力装置１０Ａに関し、以下に説明しない点については、多方向入力装置１０と同様の構成および効果を有する。
第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａは、操作入力部２００のケース２１０の下側に、ベース部１２０および荷重検出器１３０の代わりに、ベース部３２０および荷重検出器３３０を備える点で、第１実施形態に係る多方向入力装置１０と異なる。
ベース部３２０は、操作入力部２００のケース２１０の下側に取り付けられる平板状の部材である。ベース部３２０は、柱状部３２１および凹み部３２２を有する。
柱状部３２１は、ベース部３２０の上面の中央（操作部材２２０の中心軸ＡＸと同軸上）において、上方に突出して設けられた円柱状の部分である。図９に示すように、柱状部３２１の上面は、ベース部３２０がケース２１０の下側に取り付けられることによって、ケース２１０の底面に固定される。
凹み部３２２は、ベース部３２０の底面に形成されており、荷重検出器３３０のＦＰＣ３３１の外周形状に沿った形状を有する。凹み部３２２内には、荷重検出器３３０が配置される。
荷重検出器３３０は、ベース部３２０の底面に形成された凹み部３２２内に設けられる。荷重検出器３３０は、ケース２１０に荷重が加わることによってベース部３２０における柱状部３２１の周囲に生じる歪みを検出し、検出された歪みを表す歪み検出信号を外部へ出力する。荷重検出器３３０は、ＦＰＣ３３１および４つの歪センサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２を備える。
ＦＰＣ３３１は、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。ＦＰＣ３３１は、基部３３１Ａおよび引き出し部３３１Ｂを有して構成されている。基部３３１Ａは、ベース部３２０の凹み部３２２内かつ中央部（操作部材２２０の中心軸ＡＸと同軸上）に配置される円形状の部分である。基部３３１Ａの下面（Ｚ軸負側の面）には、４つの歪センサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２が、柱状部３２１の周囲四方向に配置される。引き出し部３３１Ｂは、基部３３１Ａから水平方向且つ直線状にケース２１０の外部へ延在する部分である。ＦＰＣ３３１は、４つの歪センサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２の各々から出力された歪み検出信号を外部へ出力する。
４つの歪センサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２の各々は、ＦＰＣ３３１の基部３３１Ａの、下面且つ柱状部３２１の周囲において、中心軸ＡＸに対して４つの方向の各々に配置され、ケース２１０に荷重が加わったことによる、ベース部３２０における柱状部３２１の周囲に生じた歪みを検出する。
具体的には、歪センサ３３２Ｘ１は、基部３３１Ａの底面において、柱状部３２１よりも前側（Ｘ軸正側）に配置される。歪センサ３３２Ｘ１は、ベース部３２０の柱状部３２１よりも前側の部分に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ３３２Ｘ２は、基部３３１Ａの底面において、柱状部３２１よりも後側（Ｘ軸負側）に配置される。歪センサ３３２Ｘ２は、ベース部３２０の柱状部３２１よりも後側の部分に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ３３２Ｙ１は、基部３３１Ａの底面において、柱状部３２１よりも左側（Ｙ軸負側）に配置される。歪センサ３３２Ｙ１は、ベース部３２０の柱状部３２１よりも左側の部分に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
また、歪センサ３３２Ｙ２は、基部３３１Ａの底面において、柱状部３２１よりも右側（Ｙ軸正側）に配置される。歪センサ３３２Ｙ２は、ベース部３２０の柱状部３２１よりも右側の部分に生じた歪みを検出し、当該歪みを表す歪み検出信号を出力する。
以上のように構成された第２実施形態に係る多方向入力装置１０Ａは、操作部材２２０の傾倒操作が行われた場合に限らず、ケース２１０に荷重が加えられると、当該荷重がベース部３２０の柱状部３２１に伝達し、よってベース部３２０における柱状部３２１の周囲において、荷重が加えられた方向および荷重の大きさに応じた歪みが生じる。この場合、４つの歪みセンサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２の各々によって、ベース部３２０における柱状部３２１の周囲４か所の各々の歪みが検出される。そして、４つの歪みセンサ３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２の各々から、歪み検出信号が、ＦＰＣ３３１を介して、外部（例えば、図６に示す制御装置１５０）へ出力される。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
例えば、上記各実施形態では、ケース２１０の下側に設けられた歪みセンサを用いて、ケース２１０に加わる荷重を検出する構成を採用しているが、これに限らず、ケース２１０の下側に設けられた圧力センサを用いて、ケース２１０に加わる荷重を検出する構成を採用してもよい。
また、例えば、上記第２実施形態では、柱状部３２１がベース部３２０に一体的に形成されているが、これに限らず、柱状部３２１がケース２１０に一体的に形成されたものであってもよい。すなわち、柱状部３２１がケース２１０の底面から下方に突出して設けられてもよい。この場合、ケース２１０の底面における柱状部３２１の周囲に、各歪みセンサが設けられてもよい。この場合も、操作部材２２０の水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の操作の検出精度を高めることができる。
また、例えば、上記各実施形態では、ベース部１２０，３２０がケース２１０とは別部材であるが、これに限らず、ベース部１２０，３２０がケース２１０と一体的に形成されたものであってもよい。
また、例えば、上記各実施形態では、操作入力部２００が回転センサ１１８，１１９を有しているが、これに限らず、操作入力部２００が回転センサ１１８，１１９を有しなくともよい。制御装置１５０が、各歪みセンサから取得した歪み検出信号に基づいて、操作部材２２０の傾倒方向および傾倒角度を判定できるからである。
また、例えば、上記各実施形態では、柱状部の周囲に４つの歪みセンサを配置しているが、これに限らず、柱状部の周囲に３つ以下または５つ以上の歪みセンサを配置してもよい。
また、例えば、上記各実施形態では、操作部材２２０を中立状態に復帰させるための「復帰バネ」の一例として、操作部材２２０の中心軸ＡＸに対して、４つの方向の各々に配置された、上下方向に弾性変形可能な４つのコイルばね１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄを用いているがこれに限らない。例えば、「復帰バネ」の他の一例として、レバーを介して２つの連結手段の各々の回動軸を復帰方向に回動させるように付勢する、水平方向に弾性変形可能な複数のコイルばねを用いてもよい。この場合も、操作部材２２０から入力された水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の荷重が、鉛直方向（Ｚ軸方向）への力に変換され難くなるため、水平方向の荷重の検出精度を高めることができる。
本国際出願は、２０１９年６月１９日に出願した日本国特許出願第２０１９－１１３９１２号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
１０，１０Ａ 多方向入力装置
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ コイルばね
１１５ ばね受け部材
１１６ 第１連動部材（連結手段）
１１７ 第２連動部材（連結手段）
１１８，１１９ 回転センサ
１２０ ベース部
１２１ 柱状部
１２２Ｘ１，１２２Ｘ２，１２２Ｙ１，１２２Ｙ２ 梁部
１３０ 荷重検出器
１３１ ＦＰＣ
１３２Ｘ１，１３２Ｘ２，１３２Ｙ１，１３２Ｙ２ 歪センサ
１４０ スペーサ
１５０ 制御装置（制御手段）
２００ 操作入力部
２１０ ケース
２２０ 操作部材（操作軸）
２３０ ＦＰＣ
３２０ ベース部
３２１ 柱状部
３２２ 凹み部
３３０ 荷重検出器
３３１ ＦＰＣ
３３２Ｘ１，３３２Ｘ２，３３２Ｙ１，３３２Ｙ２ 歪センサ

Claims (6)

  1. 操作軸と、
    前記操作軸の傾きを直交する２つの回転角度に変換する２つの連結手段と、
    前記操作軸を直立状態に復帰させる少なくとも１つの復帰バネと、
    ２つの前記連結手段、少なくとも１つの前記復帰バネ、および、前記操作軸の一部を内部に収める枠体と
    を有する操作入力部と、
    前記枠体の下に設けられた板状のベース部と、
    前記枠体または前記ベース部に設けられ、前記枠体に加わる荷重を検出する荷重検出器と
    を備え、
    前記操作入力部は、
    前記連結手段の回転角度を検出する回転センサと、
    前記荷重検出器が水平方向の荷重を検出しない場合、そのときの前記回転センサの出力値を、前記回転センサの出力の原点とする補正を行う制御手段と
    を有する
    ことを特徴とする多方向入力装置。
  2. 前記枠体または前記ベース部の中央部に設けられた柱状部をさらに備え、
    前記荷重検出器は、前記柱状部の周辺に加わる歪を検出する複数の歪センサを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の多方向入力装置。
  3. 前記柱状部は、前記ベース部と一体に形成され、
    前記歪センサは、前記ベース部において前記柱状部を囲う四方向の各々に設けられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の多方向入力装置。
  4. 前記柱状部は、前記枠体と一体に形成され、
    前記歪センサは、前記枠体において前記柱状部を囲う四方向の各々に設けられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の多方向入力装置。
  5. 前記復帰バネは、四方向の各々に設けられている
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多方向入力装置。
  6. 前記復帰バネは、水平方向に複数設けられている
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多方向入力装置。
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