JPH0822738A

JPH0822738A - 多段階プッシュスイッチ

Info

Publication number: JPH0822738A
Application number: JP17486794A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ooba; 聡宏大場; Kenichi Suzuki; 健一鈴木
Original assignee: Sega Enterprises Ltd
Current assignee: Sega Corp
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の内部スイッチを段階的に作動させるこ
とができる押ボタンスイッチにおいて、家庭用ゲーム機
のコントロールパッドに用いられるような小型の機構で
ありながら、構造が単純で耐久性に優れていると共に、
その内部スイッチが十段階程度にまで拡張可能であり、
よりアナログ的な信号を検出することができるようにす
る。【構成】ケース１内に配列された複数のプッシュスイ
ッチ３と、前記各プッシュスイッチ３の配列方向の一方
に支点を設けた復帰自在な作動片２とを備え、前記作動
片２の傾動動作に応じて前記支点に近い側から前記各プ
ッシュスイッチ３を順次作動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の内部スイッチを
段階的に作動させることができ、被操作系（制御系）に
て多段階の制御が可能なスイッチ機構を備えたプッシュ
スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】押圧力によって操作されるプッシュスイ
ッチは、“オン”か“オフ”の２つの状態しか表わすこ
とができない。つまり、ある機能を作動させるタイミン
グを指示するためにしか使えない。そのため、他の意味
を持たせる場合、即ち、速い反応を望む場合や、力強い
反応を望む場合には、操作者が別のスイッチを選んで押
し直す必要がある。そこで、押ボタンスイッチの内部構
造を工夫し、１つの押ボタンの操作で２つ以上の内部ス
イッチを段階的に作動させるようにした押ボタンスイッ
チ（以下、一般的な押ボタンスイッチと区別するため、
“多段階プッシュスイッチ”と呼ぶ）が実現されてい
る。

【０００３】図６は、従来の多段階プッシュスイッチの
構成例を示す側面断面図であり、同図（Ａ）が押ボタン
を押し下げる前の状態、同図（Ｂ）が押ボタンを途中ま
で押し下げた時の状態、同図（Ｃ）が押ボタンを押し切
った時の状態を、それぞれ示している。開口を設けたケ
ース21内には、押圧／復帰自在とした押ボタン22が挿設
され、ケース21底面に対して段違いに２個のリミットス
イッチ23a,23b が内壁に対向設置されている。押ボタン
22の下方には、各リミットスイッチ23a,23b を作動させ
るための作動片（間接板24と止め板25）が復帰バネ26,2
7 を介在して段違いに取り付けられている。そして、押
ボタン22への弱い押圧によって、同図（Ｂ）に示すよう
に、第１のリミットスイッチ23a が間接板24によって押
し込まれてオンになり、押ボタン22への強い押圧によっ
て、同図（Ｂ）の状態から更に同図（Ｃ）の状態とな
り、第２のリミットスイッチ23b が止め板25によって押
し込まれて第１のリミットスイッチ23a と共にオンにな
るように構成されている（実開平２−１４７３１号広報
参照）。

【０００４】このような多段階プッシュスイッチは、例
えば、アーケードマシン等に使用する比較的大型の操作
手段のスイッチとして使用される。また、例えば、実公
昭４１−５００号広報で示されるもののように、本動作
（最終的に起こって欲しい動作、例えばエスカレータの
非常停止）と、その前段階としての動作（例えば警報）
とをそれぞれ起こすために２段階の内部スイッチ（マイ
クロスイッチ）を設けた多段階プッシュスイッチも存在
する。このような機構の多段階プッシュスイッチは、安
全装置など、比較的大型の操作手段のスイッチとして適
用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の多段階プッシュスイッチにおいては、そのスイッチ
機構としては、内部に段違いにスイッチ（マイクロスイ
ッチ，リミットスイッチ等）を配設し、押ボタンの下方
にバネを介在して各内部スイッチ毎に段差を有する作動
片を設けた構造となっている。そのため、比較的大型の
スイッチ機構となるため、家庭用ゲーム機のコントロー
ルパッドに用いられるような、小型であることが前提と
なる押ボタンスイッチには適用することができなかっ
た。また、内部スイッチを増やすにつれて高さが増すと
共に構造がより複雑となるため、せいぜい３段階までの
多段階スイッチとしてしか適用することができなかっ
た。

【０００６】本発明は上述した事情から成されたもので
あり、本発明の目的は、家庭用ゲーム機のコントロール
パッドに用いられるような小型の機構でありながら、構
造が単純で耐久性に優れていると共に、その内部スイッ
チが十段階程度にまで拡張可能であり、よりアナログ的
な信号を検出することができる多段階プッシュスイッチ
を提供することにある。さらに、操作者の力の入れよ
う、即ち、スイッチを押し込む圧力、或いはスイッチを
押し込む速度を検出し、それらのデータを被操作系に反
映させることができる多段階プッシュスイッチを提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の内部ス
イッチを段階的に作動させることができ、制御系にて多
段階の制御が可能な多段階プッシュスイッチに関するも
のであり、本発明の上記目的は、ケース内に配列された
複数の内部スイッチと、前記各内部スイッチの配列方向
の一方に支点を設けた復帰自在な作動片とを備え、前記
作動片の傾動動作に応じて前記支点に近い側から前記各
内部スイッチを順次作動させるようにすることによって
達成される。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、押ボタンスイッチのケース
内に複数の内部スイッチを並設し、押ボタンの押下操作
により、梃式の作動片を傾動させて各内部スイッチを順
次作動させるようにしているので、同じスイッチで複数
の意味を持った信号を作ることができ、被操作体によっ
ては、より少ないスイッチ数で従来と同様の操作系を実
現できる。また、従来の操作系に使用されているスイッ
チ全てと置き換えても、何の支障もなく使用することが
可能で、ソフトウェア次第で、純粋な付加機能として働
かせることができる。

【０００９】また、作動片の垂直方向の移動距離及び押
圧力に比例して各内部スイッチが順次作動するように、
作動片と各内部スイッチとを配置することによって、ス
イッチを押す圧力量，速度を容易に得ることが可能とな
る。さらに、各内部スイッチのスイッチ情報に基づいて
押ボタンを押す圧力量及び速度を検出する検出手段をス
イッチ系に備えることにより、操作者の意志（より強
く，より弱く、或いは、より速く，やや遅くなど、操作
対象を操作する意志）を反映できるスイッチ系を構成す
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図１は、本発明の多段階プッシュス
イッチの構成例を示す側面断面図であり、図２は、その
外観構成の一例を示す図である。図１に示すように、ス
イッチケース１内の底面上には複数の内部スイッチ３
（同図の例では、３つのプッシュスイッチ）が配列され
ており、その一端には、傾動動作に応じて各内部スイッ
チ３を順次作動させるための復帰自在な作動片２が配設
されている。梃式の作動片２は上下動の動作により、支
点Ａを中心に往復角運動するようになっている。同図の
例は、作動片として弾性体（例えば、金属板）を使用し
た例であり、その一端をケース１に固設することで、復
帰自在かつ傾動自在に動作できるようにしている。作動
片２の下方には、内部スイッチ３のスイッチヘッド部３
ａを垂直方向に押し下げるための押下部材２ａが、各内
部スイッチ３と対向して設けられている。そして、作動
片２の垂直方向の移動距離及び押圧力に比例して各内部
スイッチ３が順次作動するように、作動片２と各内部ス
イッチ３が配設されている。なお、作動片２の下方に押
下部材２ａを設けずに、作動片２の傾斜角度に合わせて
それぞれ垂直方向に力が加わるようにスイッチヘッド部
３ａを形成した構成、例えば、図５に示すようにスイッ
チヘッド部３ａの上面に斜面を設けた構成、或いはスイ
ッチヘッド部３ａの形状を球冠状にした構成としても良
い。

【００１１】内部スイッチ３は、スイッチヘッド部３
ａ，ゆるやかな球面状の湾曲を持たせた金属板（スナッ
ププレート）３ｂ，及び接点部材３ｃ，３ｄ，３ｅから
構成され、図２に示すように、ケース１の側壁に、接点
部材３ｃ，３ｄの各端子３ｆが突設されている。スナッ
ププレート３ｂは、普段は接点部材３ｃ，３ｄに軽く乗
っている状態になっており、スイッチヘッド部３ａを押
し込むことで、先ずスナッププレート３ｂの両端が接点
部材３ｃ，３ｄに接触し、更に押し込むことでスナップ
プレート３ｂがたわみ、接点部材３ｅに接触してスイッ
チが入るようになっている。図２の例では、各内部スイ
ッチ３の配置は、一直線上に配列した構成としている
が、作動片２の押下によって順次作動する構成であれば
良く、例えば２列に交互に配列した構成としても良い。

【００１２】また、実際の操作は、操作者が直接、作動
片２を操作する構成としても良いが、作動片２の上方に
摺動自在に押ボタンを設けた構成としても良い。その場
合、一般的な家庭用ゲーム機で用いられる押ボタンスイ
ッチ（押ボタン部は直径10mm程度）と置き換える事がで
きる。現在では、超小型のプッシュスイッチが多数存在
し、14ピンのＳＯＰのＩＣ（４mm×８mm程度の大きさ）
の中に複数のプッシュスイッチを組み込むことが可能で
あり、家庭用ゲーム機で用いられる押ボタンスイッチ
を、１０個程度のプッシュスイッチを内蔵した本発明の
多段階プッシュスイッチに置き換える事が可能である。

【００１３】このように、見た目には一つのスイッチで
あるが、作動片２（或いは押ボタン）が押し込まれるに
従い、各内部スイッチ３が順番に時間差を持ってオンに
なる構造となっているので、その時間差を検出して、ハ
ードウェア又はソフトウェアで加工することにより、そ
のスイッチを押した操作者の意志を反映させるデータを
得ることができる。すなわち、“より強く（より弱
く）、或いはより速く（よりゆっくり）操作対象を反応
させたい”という操作者の意志は、指に込める力に置き
換えられるので、指に込める力を求めれば、操作者の意
志を認識できることになる。

【００１４】ここで、操作者の意志、即ち指に込める力
を求める方法の一例を図３を用いて説明する。作動片２
を押下する力Ｆは、数１で示される通り、物質の質量が
一定ならば、加速度は、加えた力に比例することにな
る。また、同図（Ａ）に示すように、各内部スイッチＳ
１〜Ｓｎのストローク（押し込み可能距離）をＤとし、
同図（Ｂ）から同図（Ｃ）の状態へと作動片２が押し込
まれ、内部スイッチＳ１と内部スイッチＳ２との間が時
間差Ｔf で押込まれたとすると、その加速度Ａは、数２
で示される。

【００１５】

【数１】Ｆ＝ｍ・Ａただし、ｍは物質の質量、Ａは加速度を示す。

【数２】Ａ＝２×Ｄ／Ｔf ^２ただし、初速が０の場合。

【００１６】数１の“ｍ”は操作部の質量で一定であ
り、数２の“Ｄ”も内部スイッチＳ１，Ｓ２のストロー
クで一定であるので、内部スイッチＳ１，Ｓ２がオンに
なる時間差Ｔf を測定すれば、数１，数２から、指に込
める力Ｆが求まる。従って、時間差Ｔf を測定、加工す
るハードウェアまたはソフトウェアと、このスイッチと
を組み合わせることによって、操作者の意志を反映でき
るスイッチ系を構成することができることになる。な
お、各内部スイッチＳ１〜Ｓｎを、作動片２の垂直方向
の移動距離に比例して順次作動するように配置しておけ
ば、指に込める力Ｆを時間差Ｔf から容易に測定するこ
とができる。

【００１７】次に、作動片２の上方に押ボタンを設けた
構成を例として、本発明スイッチの動作例を図３，図４
を用いて説明する。図４に示すように、押ボタンを設け
た構成では、外観上は、押ボタン４だけが見える一般的
な押ボタンスイッチと変わらない。図４（Ａ）に示すよ
うに、操作者が押ボタン４を、ごく弱い力Ｆ１で押し込
んだとする。その時、梃（作動片）２は、図３（Ｂ）に
示すように支点Ａを中心に傾き、支点Ａに一番近い内部
スイッチ（プッシュスイッチ）Ｓ１を押し込み、スイッ
チＳ１が入る。その際、押ボタン４を押し込んだ指には
“カチリ”という押し終わり感が伝わる。また、図４
（Ｂ）に示すように、操作者が押ボタン４を、もう少し
強い力Ｆ２で押し込んだとすると、図３（Ｃ）に示すよ
うに梃の支点Ａから２番目までの内部スイッチＳ１，Ｓ
２が入り、スイッチを押し込んだ指には“カチカチ”と
２回のクリック感（押し終わり感）が伝わる。以後、同
様に、押ボタン４を押し込む毎に内部スイッチが順次作
動し、押ボタン４を押し切った時点で全ての内部スイッ
チＳ１〜Ｓｎがオンとなる。

【００１８】このようなスイッチ機構とすることによ
り、スイッチを押したときの力を、段階的ではあるもの
の、直接的にデジテルデータに置き換えることができ
る。また、どの程度の力でスイッチが押し込まれたかを
測定できるだけでなく、押し込むスピードも測定できる
ので、事の緊急度や操作者の感情の起伏を反映させたデ
ータを、たった一つの押ボタンスイッチから直接読み取
ることが可能となる。この押ボタンスイッチをゲーム機
のコントロールパッド等の入力装置に適用した場合、あ
る種のゲームソフトウェア（スポーツ，アクションゲー
ム等）では、より少ないボタンで強弱、速い遅いが表現
できる。例えば、カーレースゲームなどに適用した場合
を考えてみる。この押ボタンスイッチの操作をアクセ
ル，ブレーキ，ハンドルの操作にそれぞれ当てはめる
と、その効果が最大限に発揮できる。すなわち、ハンド
ルを切る角度、アクセル，ブレーキの踏み込みの強弱
を、アナログ／デジタル変換という複雑な技法を用いず
に、押ボタンを押す力がどこまでの内部スイッチをオン
にできるかという、ごく簡単な方法で検出することがで
きることになる。

【００１９】上述したような操作者の意志を読み取るた
めの情報を検出する手段は、スイッチ系に組み込むよう
にしても良い。例えば、入力装置、或いは押ボタンスイ
ッチ自体に、作動片（或いは押ボタン）を押す圧力量検
出手段と、作動片（或いは押ボタン）の垂直方向の移動
速度を検出する速度検出手段を設けることにより、操作
者の意志を反映できるスイッチ系を構成することができ
る。圧力量／速度検出手段では、各内部スイッチのスイ
ッチ情報に基づいて押ボタンが押されたときの圧力量及
び速度を検出する。すなわち、各内部スイッチがオンに
なった時の時間差Ｔf を測定し、前記数２により加速度
Ａ、或いは作動片の垂直方向の移動速度を求め、速度情
報として出力する。

【００２０】また、押ボタンを押す圧力量（力Ｆ）は、
作動片の復元力，内部スイッチの復帰部材の復元力，及
びオン状態の内部スイッチ数から求めることができる
が、正確な値でなく、操作者の力のいれようを検出する
のが目的であれば、例えば、オン状態の内部スイッチ数
を押圧力の強弱情報として出力すれば良い。また、各内
部スイッチがオンになるタイミングを加味するのであれ
ば、前記数１，数２から力Ｆを求め、上記強弱情報と共
に、押圧力情報として出力すれば良い。なお、押ボタン
が離された場合は、逆に各プッシュスイッチが順次オフ
になるので、同様に算出して、例えば符号を反転して算
出値を出力する。このような検出手段をスイッチ系に付
加することにより、制御系では、スイッチ系から直接、
押ボタンを押す圧力量及び速度を示すデータを得ること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の多段階プッシュス
イッチによれば、たった一つの押ボタンスイッチによっ
て、複数のデータを得ることができる。従来のプッシュ
スイッチでは、押されたか、押されなかったかの２つの
状態しか感知することができなかったが、本発明のスイ
ッチでは、そのスイッチが押されたかどうかに加えて、
どの程度の力で押し込まれたか、更にどの程度の速度で
押し込まれたかを、直接デジタルデータの形で読み取る
ことができる。また、押圧力の検出ができるので、事の
緊急度や感情の起伏などを反映させたデータを、たった
一つの押ボタンスイッチから直接読み取ることができる
ようになる。さらに、ある種のソフトウェア（スポー
ツ，アクションゲーム等のゲームソフトウェアなど）で
は、より少ないボタンで強弱、速い遅いが表現でき、ま
た、より自然な間隔で入力を行なうことができるので操
作性が向上する。

【００２２】また、家庭用ゲーム機のコントロールパッ
ドにも使用できるような小型の機構でありながら、その
内部スイッチが十段階程度にまで拡張可能であり、デジ
タル的機構であるにも関わらず、アナログ的なデータを
時間差としてを検出することができる。しかも、従来の
多段階スイッチのような複雑な機構や、アナログ／デジ
タル変換のような複雑な技術を用いることもなく、より
簡単な構造、方式で同様の効果をもたらすことができ
る。さらに、従来のコントロール系に使用されているス
イッチ全てと置き換えても、何の支障もなく使用が可能
で、ソフトウェア次第で、純粋な付加機能として働かせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多段階プッシュスイッチの構成の一例
を示す側面断面図である。

【図２】本発明スイッチの外観構成の一例を示す斜視図
である。

【図３】本発明スイッチの動作例を説明するための図で
ある。

【図４】本発明スイッチの動作例、及び操作部の構成例
を説明するための図である。

【図５】図１の多段階プッシュスイッチの変形例を示す
側面断面図である。

【図６】従来の多段階プッシュスイッチの構成例を示す
側面断面図である。

【符号の説明】

１ケース２作動片３，Ｓ１，Ｓ２，〜，Ｓｎ内部スイッチ４押ボタン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース内に配列された複数の内部スイッ
チと、前記各内部スイッチの配列方向の一方に支点を設
けた復帰自在な作動片とを備え、前記作動片の傾動動作
に応じて前記支点に近い側から前記各内部スイッチを順
次作動させるようにしたことを特徴とする多段階プッシ
ュスイッチ。
【請求項２】前記各内部スイッチが、前記作動片の垂
直方向の移動距離及び押圧力に比例して順次作動するよ
うになっている請求項１に記載の多段階プッシュスイッ
チ。
【請求項３】前記各内部スイッチからのスイッチ情報
に基づき前記作動片の押圧力を検出する押圧力検出手段
を備えた請求項１又は請求項２に記載の多段階プッシュ
スイッチ。
【請求項４】前記各内部スイッチからのスイッチ情報
に基づき前記作動片の移動速度を検出する速度検出手段
を備えた請求項１乃至請求項３に記載の多段階プッシュ
スイッチ。