JPH11249807A

JPH11249807A - スティックコントローラ

Info

Publication number: JPH11249807A
Application number: JP10053006A
Authority: JP
Inventors: Isao Kai; 勲甲斐; Toshiyuki Kobayashi; 敏幸小林
Original assignee: SENSOR TEC KK
Current assignee: SENSOR TEC KK
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: JP4021037B2

Abstract

(57)【要約】【課題】主に低コスト化・長寿命化を図ることができ
るスティックコントローラを提供する。【解決手段】レバー１は、回転可能に支持された軸１
８に支軸ピン２０で取付けられると共に、自在パーツ２
２にスライド支軸ピン２４で取付けられ、自在パーツ２
２は、磁石ＭＸ，ＭＹを有する磁石ケース２６に自在ピ
ン３０で取付けられる。磁石ケース２６は、プリント基
板１０上に固定された滑り台１２に接した状態でスライ
ド可能であり、磁石ＭＸ，ＭＹに対向して磁気センサＳ
Ｘ，ＳＹが配置されている。レバー１を傾斜させると、
磁石ケース２６がスライドし、磁石ＭＸ，ＭＹが磁気セ
ンサＳＸ，ＳＹに対して変位し、その磁気変化を磁気セ
ンサＳＸ，ＳＹが検知し、傾斜方向及び傾斜角度に応じ
て出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パソコンやゲーム
機器等の入力装置として使用されるスティックコントロ
ーラに関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコン等のディスプレイに表示される
絵（キャラクタ）やカーソル等の位置を移動させるため
の入力装置には光学式、ボリューム式、スイッチング式
がある。光学式の入力装置は、例えば図１６に示すよう
な概略構成である。図１６では、互いに直交するＸ軸方
向とＹ軸方向にそれぞれ回転軸７０，８０が配置され、
各回転軸７０，８０の端部には、同心円上に複数（ここ
では８つのスリット７２，８２を有する円板７１，８１
が取付けられ、回転軸７０，８０に接触するようにゴム
製のボール９０が配置される。ボール９０は、ローラ９
１を介してスプリング９２により回転軸７０，８０に押
圧される。又、各円板７１，８１のスリット７２，８２
に対面する位置には、それぞれ２個のセンサ７３
（Ｘ₁，Ｘ₂），８３（Ｙ₁，Ｙ₂）が位置決めされて
いる。この入力装置では、円板７１，８１の回転が９０
°の位相を持つ２個のセンサ７３（Ｘ₁，Ｘ₂），８３
（Ｙ₁，Ｙ ₂）からパルス状に出力され（図１７参
照）、その出力から移動量と移動方向が検出される。

【０００３】一方、ボリューム式の入力装置は、例えば
２個の回転ボリュームを９０°の角度を置いて設け、ス
ティックレバーの動きでボリューム軸を回転させ、その
抵抗値の変化を移動量及び移動方向として出力するもの
である。他方、スイッチング式の入力装置としては、導
電ゴムを使用するものや、マイクロスイッチを使用する
ものがある。導電ゴムを使用する入力装置は、成形ゴム
の一部（接触部）に導電ゴムを設け、この導電ゴムでプ
リント基板上に設けた２つの電極パターンをショートさ
せることにより、移動方向を出力するものである。

【０００４】又、マイクロスイッチを使用する入力装置
には、例えば特許第２６４９３０７号に記載された複合
操作スイッチがある。この複合操作スイッチは、操作レ
バーを包囲するように４個のマイクロスイッチを配置
し、操作レバーを傾斜させた方向に位置するマイクロス
イッチをＯＮ（クリック）するように構成したものであ
る。

【０００５】その他、磁石と磁気センサを用いた入力装
置もある。例えば特公平２−４３２９３号に記載された
ジョイスティックは、操作レバーにボールを取付け、こ
のボールにリング状の永久磁石を埋設し、ボールの周囲
に磁気センサとして２つのホール素子を９０°の角度を
置いて配置したものである。このジョイスティックで
は、操作レバーの操作によりボールが回転し、ホール素
子に対して永久磁石が変位し、ホール素子が回転磁界の
変化を検出することで、操作レバーの傾斜方向と傾斜角
度が検出される。

【０００６】磁石と磁気センサを用いた入力装置の別例
として、例えば実開昭５８−１５０２３４号に記載され
た非接触型ジョイスティックがある。このジョイスティ
ックは、プラスチック磁石体で形成した球状部材に操作
桿を取付け、球状部材の周囲に２つの磁気センサを９０
°の角度を置いて配置したものであり、前記と同様に操
作桿の操作により球状部材が回転し、その磁界の変化を
磁気センサで検出するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１６に示すような光学式の入力装置には次のような問題
点〜がある。デジタル量しか出力されず、アナログ量の出力は不可
能である。センサを４個も使用する必要があり、コストが高くな
る。電気角９０°を微細な円板７１，８１に複数のスリッ
ト７２，８２として設けるのは、精度的、コスト的、機
械的、技術的に困難である。長期間の使用により、ボール９０が摩滅し、ボール９
０が回転軸７０，８０の回転に対して滑るようになり、
移動量と移動方向の検出精度が落ちてくる。スリット７２，８２が微細なため、スリット７２，８
２がゴミや埃で塞がれ易く、検出精度が低下したり、全
く機能しなくなることがある。回転軸７０，８０とボール９０との接触によるもので
あるため、少しの振動でもよく誤動作する。出力ゼロの基準点がなく、絶対位置を出すことができ
ない。

【０００８】ボリューム式の入力装置には次のような問
題点〜がある。寿命がボリューム軸の往復回数にして１〜２万回と大
変短く、特にゲーム機器等の入力装置としては使用しづ
らい。ボリュームの接触子が接触不良を起こし易く、信頼性
に劣る。出力ゼロの基準点がなく、絶対位置が変化し易い。２個の回転ボリュームを使用し、複雑な機構でボリュ
ーム軸を回転させるため、非常にコストが高い。

【０００９】スイッチング式の入力装置で、導電ゴムを
使用するものには次のような問題点〜がある。長期間の使用により、成形ゴムが破れたり、使用中に
接触不良を起こし易くなり、耐久性が良くない。通常はプラスＸ軸方向、マイナスＸ軸方向、プラスＹ
軸方向、マイナスＹ軸方向の４方向（前後左右方向）し
か入力することができず、Ｘ軸方向とＹ軸方向との中間
方向（斜め方向）への入力が不可能であり、特にゲーム
機器の入力装置としては不向きである。中間方向の入力を可能にすると、８個の入力部が必要
になり、方向指示のための操作が複雑になり、特にゲー
ム機器には向かなくなる。Ｘ軸方向とＹ軸方向を用いて斜め方向を入力できるよ
うにすると、素早い操作や複雑な操作が要求されるゲー
ム機器等には利用できない。

【００１０】又、同じくスイッチング式の入力装置で、
マイクロスイッチを使用するものには次のような問題点
〜がある。大変高価なマイクロスイッチを４個も使用するため、
コストが高くなる。構造的に部品点数が非常に多く、多くの工数・工賃が
掛かる。マイクロスイッチは接点を使用するので、接触不良が
起こる場合がある。寿命がクリック回数にして数１０〜数１０００万回で
あり、特にゲーム機器に用いるには短い。

【００１１】更に、特公平２−４３２９３号に記載され
た入力装置には、次のような問題点，がある。ジョイスティックの一番重要な機能は、操作レバーの
傾斜角度に対する出力がリニア（直線的）であることで
あるが、構造的に直線的特性が得られない。つまり、例
えば３次元のシューティングゲームでは、ジョイスティ
ックを前後左右等に倒す度合に応じてその方向に飛行機
等のキャラクタがスムーズに移動する必要があり、そう
でないとキャラクタの移動が不自然になり、ゲーム機器
には不向きとなる。精確な傾斜角度及び傾斜方向を検出するためには、構
造的に或る程度強い磁力の磁石を必要とする。しかし、
フロッピィディスク等の磁気を利用した記憶媒体を多用
する現在では、強い磁力の影響で記憶媒体の情報が消去
されてしまう危険が大きい。

【００１２】一方、実開昭５８−１５０２３４号に記載
された入力装置には、次のような問題点〜がある。球状部材全体が磁石体であり、高価な磁石を多量に使
用するため、経済的な問題が大きい。球状部材全体が磁石となるため、前記した通り磁気を
利用した記憶媒体等の機器に与える影響が大きい。球状部材（磁石）全体を磁性体で覆っても、磁気の漏
れを完全に防ぐことができない。操作桿に鉄等の金属が近づくと出力が変化する。

【００１３】従って、本発明は、そのような従来の各種
入力装置が持つ問題点に着目してなされたもので、次の
項目ａ〜ｈを達成するスティックコントローラを提供す
ることを目的とする。ａ）低コスト化・長寿命化を図る。ｂ）スティックレバーの傾斜角度に対して直線的な特性
で出力したり、或いは直線的な特性を利用して精度の良
いスイッチング出力を得る。ｃ）簡素な構造・高精度・高信頼性を実現する。ｄ）出力ゼロの絶対位置を出す。ｅ）小さな磁石でも、傾斜角度及び傾斜方向を精確に検
出する。ｆ）磁気を利用した記憶媒体等の機器に影響を極力与え
ない。ｇ）スティックレバーに鉄等の磁性金属が接近しても出
力が変化しない。ｈ）ゲーム機器に最適である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のスティックコントローラ
は、操作用のレバーと、レバーの一方側に設けられ、レ
バーを３６０°全方向に傾斜回転自在に保持する第一保
持部と、この第一保持部よりも下側に配置され、レバー
に設けられてレバーと連動する第二保持部と、第二保持
部にスライド可能に設けられた磁石保持部材と、磁石保
持部材に設けられた少なくとも２つの磁石と、各磁石に
対向して配置された磁気センサとを備えることを特徴と
する。

【００１５】このスティックコントローラでは、例えば
レバーを一方向に傾斜させたとき、第二保持部にスライ
ド可能に設けられた磁石保持部材がレバーの傾斜方向と
は反対方向にスライドする結果、磁石保持部材の磁石が
対応の磁気センサに対して変位する。すると、磁気セン
サの周囲の磁界の強さが変化し、磁気センサはその磁界
の強さの変化を電気信号に変換して出力する。この出力
信号に基づいて、移動量（傾斜角度）及び移動方向（傾
斜方向）が検出される。

【００１６】この構成及び作用により、本発明のスティ
ックコントローラは、前記項目ａ〜ｈを達成することが
できる。なお、本発明において、磁気センサとしては、
磁界の強さの変化を電気信号として取り出すことができ
るものであればよく、ホール素子、磁気抵抗素子〔例え
ばマグネティック・レジスタンス・センサ（ＭＲセン
サ）〕が例示される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。その一実施形態に係るスティックコント
ローラの外観斜視図（シールドカバーとシールド筐体を
除いた状態の図）を図１に、シールドカバーとシールド
筐体を取付けた状態の断面図を図２に、主要部の連結構
造の分解斜視図を図３に示す。

【００１８】このスティックコントローラは、外部磁気
の影響を受け難くすると共に内部磁石の磁気が外部に漏
れ難くするために、磁性体からなるシールド筐体３と、
同様に磁性体からなり、筐体３に取付けられたシールド
カバー４とで構成されるハウジング内に、２個の磁気セ
ンサＳＸ，ＳＹが設けられ、操作用のスティックレバー
１が外部に突出している。

【００１９】ハウジングの内側には、下ケース５と、下
ケース５に嵌合された中ケース６と、中ケース６に嵌合
された上ケース７とが内壁に沿って設けられ、下ケース
５、中ケース６及び上ケース７で形成される内部空間
に、プリント基板１０、軸１８、自在パーツ２２等が配
置されている。プリント基板１０上には、Ｘ軸方向に磁
気センサＳＹが、Ｙ軸方向に磁気センサＳＸが互いに９
０°の角度を置いて取付けられ、この磁気センサＳＸ，
ＳＹが取付けられた面上に、滑り台１２がネジにより固
定されている。磁気センサＳＸ，ＳＹは、滑り台１２に
形成された穴１２ａに位置し、滑り台１２の表面から若
干引っ込んだ状態にある。プリント基板１０の反対側の
面には、各種電子部品１４が実装されると共に、端部に
外部回路接続用のコネクタ１６が取付けられている。コ
ネクタ１６は、下ケース５の開口５ａに位置し、シール
ド筐体３の開口３ａを通じて例えばシールドケーブル等
を接続することができる。

【００２０】スティックレバー１は、上ケース７の開口
７ａ及びシールドカバー４の開口４ａを通じて外部に突
出している。ハウジング内の上部には、第一保持部とし
て角柱状の軸１８が回転可能に支持されている。軸１８
は、中央部にレバー１を挿通するための楕円状の貫通孔
１８ａと、両端面にそれぞれ凸部１８ｂとを有する。こ
の凸部１８ｂが中ケース６と上ケース７とで挟み込まれ
て支持されることで、軸１８は凸部１８ｂを支点として
回転可能に支持される。レバー１は、軸１８の貫通孔１
８ａに挿通された状態で支軸ピン２０により軸１８に取
付けられている。

【００２１】軸１８の下方には、第二保持部として図示
のような形状の自在パーツ２２が配置されている。自在
パーツ２２は、支軸ピン２０と同方向に配されたスライ
ド支軸ピン２４を挿通するための楕円状の貫通孔２２ａ
を有し、スライド支軸ピン２４によりレバー１の下端部
が自在パーツ２２に取付けられる。又、自在パーツ２２
は、スライド支軸ピン２４のスライド及び回転によるレ
バー１の移動を許容する開口部２２ｂを有する一方、中
ケース６の開口６ａに位置し、自身の移動が許容される
ようになっている。

【００２２】更に、自在パーツ２２の下方には、一対の
突片２８と環状のバネ受部３２を有すると共に、滑り台
１２に接触する磁石ケース（磁石保持部材）２６が配置
されている。自在パーツ２２は、支軸ピン２０，２４と
垂直方向に配された自在ピン３０により突片２８（即ち
磁石ケース２６）に取付けられている。又、一対の突片
２８間の空隙は、自在パーツ２２の移動を許容する開口
部２８ｂになっている。磁石ケース２６のバネ受部３２
と中ケース６の開口６ａの周囲に設けられたバネ受部６
ｂとの間には、磁石ケース２６を下方に付勢するコイル
状の押圧バネ３４が設けられ、レバー１の操作時に磁石
ケース２６が滑り台１２から浮き上がるのを防止してい
る。

【００２３】このようなレバー１、軸１８、自在パーツ
２２及び磁石ケース２６の連結構造により、レバー１
は、３６０°の全方向に傾斜させることができ、その傾
斜可能な角度は、軸１８の貫通孔１８ａ及び自在パーツ
２２の貫通孔２２ａの長軸方向の開口幅の範囲である。
例えば、レバー１をＹ軸方向に傾斜させると、軸１８及
び自在パーツ２２が軸１８の凸部１８ｂを支点として一
体に揺動し、それに伴って、磁石ケース２６がレバー１
の傾斜方向とは反対方向（マイナスＹ軸方向の場合はプ
ラスＹ軸方向、プラスＹ軸方向の場合はマイナスＹ軸方
向）に滑り台１２に接触したままスライドする。レバー
１をＸ軸方向に傾斜させた場合は、軸１８は動かない
が、自在パーツ２２が支軸ピン２０を支点として揺動
し、それに伴って、磁石ケース２６がレバー１の傾斜方
向とは反対方向にスライドする。

【００２４】磁石ケース２６は、その底面図を図４に、
図４の線Ａ−Ａにおける断面図を図５に、図４の線Ｂ−
Ｂにおける断面図を図６に示すような構造を有する。即
ち、磁石ケース２６は、磁石を収容する４つの四角形状
の磁石埋込用の溝３６を有し、この４つの溝３６のう
ち、２箇所の溝３６に磁石ＭＸ，ＭＹが取付けられ、そ
れぞれ磁気センサＳＸ，ＳＹに対向する。磁石ＭＸ，Ｍ
Ｙの表面は磁石ケース２６の底面から内側に位置し、磁
石ケース２６が滑り台１２に接触した状態で、磁石Ｍ
Ｘ，ＭＹと磁気センサＳＸ，ＳＹとの間には僅かな空隙
が存在する。

【００２５】磁石ＭＸは、Ｎ極がプラスＸ軸方向を、Ｓ
極がマイナスＸ軸方向を向き、磁石ＭＹは、Ｎ極がプラ
スＹ軸方向を、Ｓ極がマイナスＹ軸方向を向き、それぞ
れ磁石ケース２６のスライドによりＮ極とＳ極が磁気セ
ンサＳＸ，ＳＹに対して変位するように配置されてい
る。磁気センサＳＸ，ＳＹと磁石ＭＸ，ＭＹは、レバー
１が非操作時における中位（基準位置）に位置するとき
に、磁気センサＳＸ，ＳＹの感磁部が磁石ＭＸ，ＭＹの
Ｎ極とＳ極との境界に対面するように位置決めされてい
る。即ち、レバー１が基準位置にあるときは、磁気セン
サＳＸの感磁部は磁石ＭＸの中央の基準点Ｏ_Xに対面
し、磁気センサＳＹの感磁部は磁石ＭＹの中央の基準点
Ｏ_Yに対面する。従って、レバー１が基準位置にあると
きは、磁気センサＳＸ，ＳＹは磁気変化を検知せず、出
力しない。

【００２６】磁石ＭＸ，ＭＹの形状について、図７〔平
面図（ａ）、側面図（ｂ）、別形態の平面図（ｃ）〕を
参照してもう少し詳しく説明する。図７の（ａ）におい
て、磁石ＭＸ，ＭＹは、磁気センサＳＸ，ＳＹとの対向
面ａが平坦面であり、磁石ケース２６のスライドにより
位置が変化しても、対向面ａと磁気センサＳＸ，ＳＹと
の距離が一定に保たれるようになっている。この場合、
レバー１の傾斜角度に対する磁気センサＳＸ，ＳＹの出
力は、図１２に実線で示すように直線的であり、傾斜角
度に比例して出力が変化する。

【００２７】但し、直線的な出力特性を得る場合は磁石
の対向面ａを図７の（ａ）のように平坦面にすればよい
が、例えば図７の（ｃ）に示すように、凹状の曲面ａ′
とすれば、図１２に点線で示すような出力特性が得られ
る。この出力特性は、傾斜角度が或る一定値以上になる
と、出力電圧が急激に変化するものである。このよう
に、直線的な特性以外の特性を得る場合には、それに応
じて磁石の対向面の形状を変更すればよい。

【００２８】ここで、磁石ＭＸ，ＭＹの具体的な大きさ
について付言する。一般的に磁気センサＳＸ，ＳＹの感
磁部の大きさは、およそφ１ｍｍであり、レバー１の一
般的な最大傾斜角は約３０°であるので、レバー１の傾
斜可能な角度範囲θは約６０°となる。軸１８と支軸ピ
ン２０の揺動の中心Ｏからスライド支軸ピン２４までの
距離（半径）ｒを約３ｍｍとすると、（３×ｓｉｎ３０
°）×２＋１（感磁部の大きさ）＝４となるから、磁石
の幅ｗは４ｍｍ程度である。又、磁石の厚さｔは、２ｍ
ｍ程度あれば、磁石ケース２６の磁石埋込用の溝３６に
しっかりと固定することができる。

【００２９】このように、磁石ＭＸ，ＭＹは極めて小さ
な磁石であっても、磁気センサＳＸ，ＳＹは磁気の変化
を精確に検知することができる。しかも、磁石ＭＸ，Ｍ
Ｙは、磁石ケース２６に確実に保持されているので、磁
石ケース２６のスライド時に横ずれを起こしたりするよ
うなことはなく、磁気センサＳＸ，ＳＹに非常に接近さ
せることができる。このため、磁石ＭＸ，ＭＹとして
は、ゴム磁石等で十分である。又、それほど磁力の強い
磁石を必要としないので、コントローラの外部に及ぼす
磁気の影響は極めて少ない。

【００３０】次に、上記のように構成したスティックコ
ントローラの作用について、図８及び図９を参照して説
明する。図８において、レバー１（図８では図示せず）
を操作しないときは、レバー１は直立の基準位置に位置
する。このとき、前記したように、磁石ＭＸ，ＭＹのＮ
極とＳ極との境界が感磁部に対面するため、磁気センサ
ＳＸ，ＳＹは磁気変化を検知せず、出力しない。

【００３１】ここで、図９の（ａ）に示すように、レバ
ー１をプラスＸ軸方向に傾斜させると、レバー１は支軸
ピン２０を支点として回転し、それに伴って、自在パー
ツ２２が押され、磁石ケース２６はレバー１の傾斜方向
とは反対方向（マイナスＸ軸方向）にスライドする。軸
１８は、レバー１が貫通孔１８ａを長軸方向に移動する
だけで、レバー１に押されないため揺動しない。磁石ケ
ース２６がスライドすると、磁石ＭＸ，ＭＹも同方向に
変位する。このとき、レバー１の傾斜角度に応じて、磁
石ＭＸのＮ極とＳ極との境界より、Ｎ極が徐々に磁気セ
ンサＳＸに接近する。従って、磁気センサＳＸは磁石Ｍ
ＸのＮ極の接近度合（傾斜角度）に比例した電圧を出力
する（図１２参照）。一方、磁石ＭＹは、磁気センサＳ
Ｙに対しては、Ｎ極とＳ極との境界が感磁部に沿って変
位するだけであるため、磁気センサＳＹは、磁石ＭＹの
磁気変化を検知せず、出力しない。

【００３２】又、レバー１をプラスＹ軸方向に傾斜させ
ると、レバー１は軸１８と共に軸１８の凸部１８ｂを支
点として回転し、それに伴って、自在パーツ２２は自在
ピン３０を支点として回転しながら、磁石ケース２６は
レバー１の傾斜方向とは反対方向（マイナスＹ軸方向）
にスライドする。磁石ケース２６がスライドすると、磁
石ＭＸ，ＭＹも同方向に変位する。このとき、レバー１
の傾斜角度に応じて、磁石ＭＹのＮ極とＳ極との境界よ
り、Ｎ極が徐々に磁気センサＳＹに接近する。従って、
磁気センサＳＹはレバー１の傾斜角度に比例した電圧を
出力する。一方、磁石ＭＸは、磁気センサＳＸに対して
は、Ｎ極とＳ極との境界が感磁部に沿って変位するだけ
であるため、磁気センサＳＸは、磁石ＭＸの磁気変化を
検知せず、出力しない。

【００３３】他方、図９の（ｂ）に示すように、レバー
１をマイナスＸ軸方向に傾斜させると、レバー１は支軸
ピン２０を支点として回転し、それに伴って、自在パー
ツ２２が押され、磁石ケース２６はレバー１の傾斜方向
とは反対方向（プラスＸ軸方向）にスライドする。軸１
８は、レバー１が貫通孔１８ａを長軸方向に移動するだ
けで、レバー１に押されないため揺動しない。磁石ケー
ス２６がスライドすると、磁石ＭＸ，ＭＹも同方向に変
位する。このとき、レバー１の傾斜角度に応じて、磁石
ＭＸのＮ極とＳ極との境界より、Ｓ極が徐々に磁気セン
サＳＸに接近する。従って、磁気センサＳＸはレバー１
の傾斜角度に比例した電圧を出力する。一方、磁石ＭＹ
は、磁気センサＳＹに対しては、Ｎ極とＳ極との境界が
感磁部に沿って変位するだけであるから、磁気センサＳ
Ｙは、磁石ＭＹの磁気変化を検知せず、出力しない。

【００３４】又、レバー１をマイナスＹ軸方向に傾斜さ
せると、レバー１は軸１８と共に軸１８の凸部１８ｂを
支点として回転し、それに伴って、自在パーツ２２は自
在ピン３０を支点として回転しながら、磁石ケース２６
はレバー１の傾斜方向とは反対方向（プラスＹ軸方向）
にスライドする。磁石ケース２６がスライドすると、磁
石ＭＸ，ＭＹも同方向に変位する。このとき、レバー１
の傾斜角度に応じて、磁石ＭＹのＮ極とＳ極との境界よ
り、Ｓ極が徐々に磁気センサＳＹに接近する。従って、
磁気センサＳＹはレバー１の傾斜角度に比例した電圧を
出力する。一方、磁石ＭＸは、磁気センサＳＸに対して
は、Ｎ極とＳ極との境界が感磁部に沿って変位するだけ
であるから、磁気センサＳＸは、磁石ＭＸの磁気変化を
検知せず、出力しない。

【００３５】以上より明らかなように、レバー１を例え
ばプラスＸ軸方向とプラスＹ軸方向との中間方向に傾斜
させると、軸１８及び自在パーツ２２は共にレバー１に
押されて、磁石ケース２６はマイナスＸ軸方向とマイナ
スＹ軸方向との中間方向にスライドする。その結果、磁
気センサＳＸ，ＳＹには、磁石ＭＸ，ＭＹの各々のＮ極
が近づき、磁気センサＳＸ，ＳＹは、レバー１の傾斜角
度に比例した電圧を出力する。又、仮にレバー１をプラ
スＸ軸方向とマイナスＹ軸方向との中間方向に傾斜させ
れば、磁気センサＳＸには磁石ＭＸのＮ極が、磁気セン
サＳＹには磁石ＭＹのＳ極が近づき、磁気センサＳＸ，
ＳＹは、傾斜角度に応じて出力する。

【００３６】このように、磁気センサＳＸ，ＳＹの出力
に基づいて、３６０°の全方向の傾斜方向と傾斜角度を
検出することができる。別実施形態に係るスティックコ
ントローラのシールドカバーとシールド筐体を取付けた
状態の断面図を図１０に、主要部の連結構造の分解斜視
図を図１１に示す。但し、上記実施形態と同じ要素には
同一符号を付してある。

【００３７】このスティックコントローラは、図２及び
図３に示す実施形態の軸１８、支軸ピン２０で構成され
る第一保持部と、自在パーツ２２、スライド支軸ピン２
４、磁石ケース２６の突片２８、自在ピン３０で構成さ
れる第二保持部とに代えて、スティックレバー１に一体
に設けた支軸球４０、その凸部４０ａ、中ケース６及び
上ケース７の球面保持部４４，４８で第一保持部を構成
し、自在球４２、その凸部４２ａ、磁石ケース２６の自
在球保持部５０で第二保持部を構成したものである。

【００３８】即ち、スティックレバー１には、凸部４０
ａを有する支軸球４０が一体に設けられると共に、支軸
球４０の下方に凸部４２ａを有する自在球４２が一体に
設けられている。自在球４２は支軸球４０より小径であ
り、両球４０，４２の凸部４０ａ，４２ａは同方向を向
いている。支軸球４０は、中ケース６の球面保持部４４
と、この球面保持部４４と同形状の上ケース７の球面保
持部４８とで挟み込まれて支持されることで、レバー１
が３６０°の全方向に傾斜回転自在に保持される。又、
中ケース６の球面保持部４４はガイド溝４６を有し、上
ケース７の球面保持部４８も同様のガイド溝（特に図示
せず）を有し、両球面保持部４４，４８のガイド溝４６
に支軸球４０の凸部４０ａが嵌合することで、レバー１
が自身の軸芯を中心軸にして回転しないようになってい
る。

【００３９】自在球４２は、磁石ケース２６に設けられ
た円筒状の自在球保持部５０で保持され、その凸部４２
ａが自在球保持部５０に形成されたガイド溝５２に嵌合
することで、磁石ケース２６が回転することなくスライ
ドするようになっている。更に、この実施形態では、プ
リント基板１０上に前記滑り台１２は設けられておら
ず、プリント基板１０に取付けられた磁気センサＳＸ，
ＳＹは、プリント基板１０に形成された穴に位置決めさ
れ、プリント基板１０の表面から幾分引っ込んだ状態に
ある。なお、磁石ケース２６は、図４〜図６に示した通
り前記と同様に磁石を有する構造である。

【００４０】このような連結構造により、レバー１は３
６０°の全方向に傾斜させることができ、レバー１の傾
斜可能な角度は、球面保持部４４，４８のガイド溝４６
及び自在球保持部５０のガイド溝５２の開口範囲であ
る。このスティックコントローラでは、例えばレバー１
をＹ軸方向に傾斜させると、支軸球４０及び自在球４２
の回転により、磁石ケース２６はレバー１の傾斜方向と
は反対方向（マイナスＹ軸方向の場合はプラスＹ軸方
向、プラスＹ軸方向の場合はマイナスＹ軸方向）にスラ
イドする。レバー１をＸ軸方向に傾斜させた場合も同様
に、磁石ケース２６はレバー１の傾斜方向とは反対方向
（マイナスＸ軸方向の場合はプラスＸ軸方向、プラスＸ
軸方向の場合はマイナスＸ軸方向）にスライドする。磁
石ケース２６がスライドすれば、前記したように磁気セ
ンサＳＸ，ＳＹが、磁石ＭＸ，ＭＹの変位による磁気変
化を検知し、レバー１の傾斜方向と傾斜角度が検出され
る。

【００４１】次に、上記スティックコントローラにおい
て、磁気センサＳＸ，ＳＹに係る回路例について記載す
る。図１３は、磁気センサとしてホール素子を用いた場
合の一例であり、磁気センサＳＸに対応するホール素子
ＳＸに係る回路を図１３の（ａ）に、磁気センサＳＹに
対応するホール素子ＳＹに係る回路を図１３の（ｂ）に
示す。Ｘ軸方向用、Ｙ軸方向用の各回路は共に全く同様
の構成であるため、ここではＸ軸方向用の回路について
のみ説明する。

【００４２】図１３の（ａ）において、Ｖ_CC−Ｖ_EE間に
印加された電圧は、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を経て、ホール素子
ＳＸに流れる。ホール素子ＳＸに磁気がない場合、抵抗
Ｒ₃，Ｒ₄に接続される出力部には、電圧は発生しな
い。これは、ホール素子ＳＸの感磁部に磁石ＭＸのＮ極
とＳ極との境界が対面する無磁力の場合も同様である。
ここで、レバー１が操作され、ホール素子ＳＸにＮ極が
近づくと、抵抗Ｒ₄に接続されたホール素子ＳＸの端子
側にプラス電圧が、抵抗Ｒ₃に接続された端子側にマイ
ナス電圧が発生する。このホール素子ＳＸの出力電圧
は、増幅器ＩＣ₂に入力され、抵抗Ｒ₅により定められ
た増幅率によってＯＵＴよりプラス電圧として出力され
る。

【００４３】反対に、レバー１の操作により、ホール素
子ＳＸにＳ極が近づくと、抵抗Ｒ₃に接続されたホール
素子ＳＸの端子側にプラス電圧が、抵抗Ｒ₄に接続され
たホール素子ＳＸの端子側にマイナス電圧が発生する。
このホール素子ＳＸの出力電圧は、増幅器ＩＣ₂に入力
されるため、抵抗Ｒ₅により定められた増幅率によって
ＯＵＴよりマイナス電圧として出力される。

【００４４】勿論、ホール素子ＳＸの出力端子を入れ換
えれば、Ｎ極とＳ極の検知を逆にすることも可能であ
る。又、ホール素子ＳＸの出力を増幅器ＩＣ₂の入力部
のプラス・マイナスに逆に入力することによっても、逆
の出力を取り出すことが可能である。なお、可変抵抗Ｖ
Ｒ₁は、増幅器ＩＣ₂のオフセットやホール素子ＳＸの
バランスを調整するもので、レバー１が基準位置に位置
するときＯＵＴを０Ｖに調整するためのものである。

【００４５】次に、プラスＸ軸方向、プラスＹ軸方向、
マイナスＸ軸方向、マイナスＹ軸方向の４方向を入力す
るスイッチ機能に関して説明する。勿論、磁気センサそ
のものにスイッチング機能を持たせたＩＣでもよいが、
ここでは一般的なものについて説明する。図１４及び図
１５にその回路の一例を示す。図１４はＸ軸方向用の回
路で、図１５はＹ軸方向用の回路であり、両回路は共に
全く同一の構成であるため、Ｘ軸方向用の回路について
のみ説明する。又、基本的な回路の働きは前記図１３に
示す回路と同様であるため、図１３の回路に追加された
部分について説明する。

【００４６】図１４の回路において、ＩＣ₂より出力さ
れた電圧は、アナログ比較回路を構成するＩＣ₃，ＩＣ
₄に入力される。例えば、ＧＮＤに対し、Ｖ_CC＝＋５
Ｖ、Ｖ _EE＝−５Ｖとすると、ＩＣ₂の出力は、レバー１
が非操作時の基準位置に位置するときは、０Ｖとなって
いる。このＧＮＤに対する０Ｖは、Ｖ_EEを基準にするＩ
Ｃ₃，ＩＣ₄で構成されるコンパレータからみると、Ｖ
_EEに対して＋５Ｖとなる。仮に、抵抗Ｒ₇，Ｒ₈の分圧
比でＣＶ₁をＶ_EEに対し＋７Ｖに設定し、抵抗Ｒ ₉，Ｒ
₁₀の分圧比でＣＶ₂をＶ_EEに対し＋３Ｖに設定したとす
ると、レバー１が基準位置に位置するときは、ホール素
子ＳＸの出力は０Ｖであるから、ＩＣ₂の入力は０Ｖと
なり、ＩＣ₂の出力はＧＮＤに対して０Ｖとなる。この
０Ｖは、コンパレータの基準であるＶ_EEに対しては＋５
Ｖとなっている。

【００４７】従って、この出力＋５Ｖは、ＩＣ₃の比較
電圧ＣＶ₁＝＋７Ｖより低いため、ＩＣ₃の出力ＯＵＴ
＋Ｘ＝Ｌ（Ｌｏｗ）であり、また比較電圧ＣＶ₂＝＋３
Ｖより高いため、ＩＣ₄の出力ＯＵＴ−Ｘ＝Ｌとなる。
次に、レバー１をプラスＸ軸方向に操作し、ホール素子
ＳＸにＮ極が近づくと、ホール素子ＳＸの出力はプラス
となり、ＩＣ₂で増幅された電圧がＧＮＤに対し＋３Ｖ
になる。この電圧は、Ｖ_EEに対し＋８Ｖであるから、Ｉ
Ｃ₃の比較電圧ＣＶ₁より大きくなり、ＩＣ₃の出力Ｏ
ＵＴ＋Ｘ＝Ｈ（Ｈｉｇｈ）であり、また比較電圧ＣＶ₂
より高いため、ＩＣ₄の出力ＯＵＴ−Ｘ＝Ｌとなる。逆
に、レバー１をマイナスＸ軸方向に操作すると、ホール
素子ＳＸにＳ極が近づき、ホール素子ＳＸの出力がマイ
ナスになる。ここで、仮にＩＣ₂の出力がＧＮＤに対し
て−３Ｖになると、この電圧は、Ｖ_EEに対し＋２Ｖであ
るから、出力ＯＵＴ＋Ｘ＝Ｌ、出力ＯＵＴ−Ｘ＝Ｈとな
る。このように、レバー１の傾斜方向に従ったスイッチ
ング出力を得ることができる。

【００４８】図１４及び図１５に示す回路は、４方向
（前後左右）の出力信号が得られるようにしたものであ
るが、それら４種の信号を論理処理すれば、８方向（前
後左右方向と４つの斜め方向）の信号として処理するこ
とができる。例えば、ＩＣ₃の出力ＯＵＴ＋ＸとＩＣ
₁₀₃のＯＵＴ＋Ｙ又はＩＣ₁₀₄のＯＵＴ−Ｙ、或いはＩ
Ｃ ₄の出力ＯＵＴ−ＸとＩＣ₁₀₃のＯＵＴ＋Ｙ又はＩＣ
₁₀₄のＯＵＴ−Ｙを、ＡＮＤ回路（論理積）を用いるこ
とによって８方向の信号として利用することができる。

【００４９】ところで、特にゲーム機器においては、４
方向の信号のうち、２つの信号が同期出力してはいけな
い場合も多い。この場合は、図１４及び図１５の回路の
信号を排他的論理和（Exclusive ＯＲ）を用いて処理す
ればよい。この他、上記実施形態は、２個の磁気センサ
ＳＸ，ＳＹを使用する場合であるが、４個の磁気センサ
を使用してもよい。この場合、同一平面において例えば
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に各々２個の磁気センサを配置す
る。即ち、プラスＸ軸方向、マイナスＸ軸方向、プラス
Ｙ軸方向、マイナスＹ軸方向にそれぞれ磁気センサを配
置しても、同様にレバーの傾斜角度及び傾斜方向を検出
できる。但し、この場合は、部品点数が多くなり、コス
トもやや高くなる。特に、磁気センサとしてＭＲセンサ
を使用する場合は、その磁気検知特性、即ちＮ極・Ｓ極
の検知能力の点から４個を使用する必要がある。

【００５０】

【発明の効果】本発明のスティックコントローラは、以
上説明したように構成されるので、次の効果を有する。（１）磁石と磁気センサとの組合せにより、レバーの傾
斜量（傾斜角度）と傾斜方向を検出するので、マイクロ
スイッチや接触子（ボリューム）等を使用する従来の各
種入力装置に比べて、大幅な低コスト化・長寿命化を実
現できる。（２）無接点でアナログ量及びデジタル量を問わず、レ
バーの傾斜量と傾斜方向を精度良く検出することができ
る。（３）簡素な構造であり、信頼性及び耐久性が向上す
る。（４）レバーの中位（基準位置）が存在するため、絶対
位置を出すことができる。（５）レバーの傾斜角度に応じて極めて精度の良い直線
的な出力が得られる。従って、各種ゲーム機器に最適な
入力装置を提供できる。（６）レバーの傾斜量と傾斜方向をアナログ量及びデジ
タル量のいずれでも検出できるので、４方向（前後左右
方向）は勿論のこと、８方向（前後左右及び斜め方向）
や３６０°の全方向の検出も可能である。（７）特に外部に影響を及ぼす磁石の使用量が極めて少
なくて済み、コストを抑制できると共に、磁気ディスク
等の磁気を利用した機器に対して安心して使用できる。（８）請求項８の構成とすることで、外部磁気の影響を
受け難くなり、検出精度の信頼性が一層増すだけでな
く、内部磁石の磁気が外部に漏れ難くなり、磁気を利用
した記憶媒体等の機器に磁気の影響が及ばない。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係るスティックコントローラの外
観斜視図（シールドカバーとシールド筐体を除いた状態
の図）である。

【図２】同コントローラにおけるシールドカバーとシー
ルド筐体を取付けた状態の断面図である。

【図３】同コントローラにおける主要部の連結構造を示
す分解斜視図である。

【図４】同コントローラにおける磁石ケースの底面図で
ある。

【図５】図４の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図６】図４の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図７】同コントローラにおける磁石の平面図（ａ）、
側面図（ｂ）、及び別形態に係る磁石の平面図（ｃ）で
ある。

【図８】同コントローラのスティックレバーを操作しな
いときの基準位置における磁石と磁気センサとの位置関
係を示す要部断面図である。

【図９】同コントローラの作用を説明するために、レバ
ーをプラスＸ軸方向又はＹ軸方向に傾斜させたときの図
（ａ）、及びレバーをマイナスＸ軸方向又はＹ軸方向に
傾斜させたときの図（ｂ）である。

【図１０】別実施形態に係るスティックコントローラに
おけるシールドカバーとシールド筐体を取付けた状態の
断面図である。

【図１１】同コントローラにおける主要部の連結構造を
示す分解斜視図である。

【図１２】図７の（ａ），（ｃ）に示すような形態の磁
石を使用した場合に得られる傾斜方向角度と出力電圧と
の関係を示すグラフである。

【図１３】磁気センサにホール素子を用い、レバーの傾
斜操作をアナログ出力する場合の回路例で、Ｘ軸方向に
係る回路（ａ）、及びＹ軸方向に係る回路（ｂ）であ
る。

【図１４】図１３の（ａ）の回路にコンパレータ回路を
追加し、レバーの傾斜操作をスイッチ出力する場合のＸ
軸方向に係る一例の回路である。

【図１５】図１３の（ｂ）の回路にコンパレータ回路を
追加し、レバーの傾斜操作をスイッチ出力する場合のＹ
軸方向に係る一例の回路である。

【図１６】従来の光学式の入力装置の一例を示す概略構
成図である。

【図１７】図１６の構成を備える入力装置で得られるパ
ルス出力を示す図である。

【符号の説明】

ＭＸ，ＭＹ磁石ＳＸ，ＳＹ磁気センサ１スティックレバー３シールド筐体４シールドカバー５，６，７下ケース，中ケース，上ケース１０プリント基板１２滑り台１８軸２２自在パーツ２６磁石ケース３４押圧バネ（押圧部材）４０支軸球４２自在球

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作用のレバーと、レバーの一方側に設け
られ、レバーを３６０°全方向に傾斜回転自在に保持す
る第一保持部と、この第一保持部よりも下側に配置さ
れ、レバーに設けられてレバーと連動する第二保持部
と、第二保持部にスライド可能に設けられた磁石保持部
材と、磁石保持部材に設けられた少なくとも２つの磁石
と、各磁石に対向して配置された磁気センサとを備える
ことを特徴とするスティックコントローラ。
【請求項２】前記第一保持部は、回転可能に支持された
軸からなり、前記第二保持部は、前記軸に略９０°の角
度を置いて交差すると共に、回転可能に支持された自在
パーツからなり、前記磁石保持部材は、自在パーツにス
ライド可能に支持されていることを特徴とする請求項１
記載のスティックコントローラ。
【請求項３】前記第一保持部は、レバーに設けた略球状
部と、この略球状部の少なくとも１箇所に設けた凸部
と、略球状部を支持し、凸部をガイドするガイド溝を有
する保持部とからなることを特徴とする請求項１記載の
スティックコントローラ。
【請求項４】前記第二保持部は、レバーに設けた略球状
部と、この略球状部の少なくとも１箇所に設けた凸部
と、略球状部を支持し、凸部をガイドするガイド溝を有
する保持部とからなることを特徴とする請求項１又は請
求項３記載のスティックコントローラ。
【請求項５】前記磁石保持部材を磁気センサの方向に付
勢する押圧部材を設けたことを特徴とする請求項１、請
求項２、請求項３又は請求項４記載のスティックコント
ローラ。
【請求項６】前記磁気センサは、レバーが非操作時にお
ける中位（基準位置）に位置するときに感磁部が磁石の
Ｎ極とＳ極との境界に対面するように位置決めされてい
ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請
求項４又は請求項５記載のスティックコントローラ。
【請求項７】前記磁石は、一方の磁石のＮ極及びＳ極の
磁極方向と、他方の磁石のＮ極及びＳ極の磁極方向とが
互いに略直交するように磁石ケースに設けられ、磁石ケ
ースのスライドによりＮ極とＳ極が磁気センサに対して
変位するように配置されていることを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求
項６記載のスティックコントローラ。
【請求項８】前記磁気センサ、磁石、第一・第二保持部
及び磁石保持部材は、磁性材で包囲されていることを特
徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請
求項５、請求項６又は請求項７記載のスティックコント
ローラ。