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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024170184
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】スティックデバイス
(51)【国際特許分類】
G06F 3/0338 20130101AFI20241129BHJP
【ＦＩ】
G06F3/0338 411
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023087206
(22)【出願日】2023-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000001225
【氏名又は名称】ニデックプレシジョン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮原 伸也
【テーマコード（参考）】
5B087
【Ｆターム（参考）】
5B087AA04
(57)【要約】
【課題】スティックデバイスに関して、耐久性の向上などを実現できる技術を提供する。
【解決手段】スティックデバイス１は、ユーザの操作に応じて、第１軸（Ｘ軸）の周りに回転動作可能、かつ、第２軸（Ｙ軸）の周りに回転動作可能、かつ、第３軸（Ｚ軸）の方向に押し込みが可能であるスティック２と、スティック２の第３軸（Ｚ軸）の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサ（光学センサ７）とを備える。
【選択図】図３
【解決手段】スティックデバイス１は、ユーザの操作に応じて、第１軸（Ｘ軸）の周りに回転動作可能、かつ、第２軸（Ｙ軸）の周りに回転動作可能、かつ、第３軸（Ｚ軸）の方向に押し込みが可能であるスティック２と、スティック２の第３軸（Ｚ軸）の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサ（光学センサ７）とを備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スティックデバイスであって、
ユーザの操作に応じて、第１軸の周りに回転動作可能、かつ、第２軸の周りに回転動作可能、かつ、第３軸の方向に押し込みが可能であるスティックと、
前記スティックの前記第３軸の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサと、
を備える、スティックデバイス。
ユーザの操作に応じて、第１軸の周りに回転動作可能、かつ、第２軸の周りに回転動作可能、かつ、第３軸の方向に押し込みが可能であるスティックと、
前記スティックの前記第３軸の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサと、
を備える、スティックデバイス。
【請求項2】
請求項１記載のスティックデバイスにおいて、
前記スティックの押し込みと同時に、前記第１軸の周りの回転動作、および前記第２軸の周りの回転動作が可能な構造であり、
前記スティックの前記第１軸の周りの回転角度または位置と、前記第２軸の周りの回転角度または位置とを、前記センサによって検出する、
スティックデバイス。
前記スティックの押し込みと同時に、前記第１軸の周りの回転動作、および前記第２軸の周りの回転動作が可能な構造であり、
前記スティックの前記第１軸の周りの回転角度または位置と、前記第２軸の周りの回転角度または位置とを、前記センサによって検出する、
スティックデバイス。
【請求項3】
請求項１記載のスティックデバイスにおいて、
前記スティックが挿入され、前記第１軸の周りに回転動作可能な第１連動部と、
前記スティックが挿入され、前記スティックと接続され、前記第２軸の周りに回転動作可能な第２連動部と、
前記第２連動部が支持されたスティック受け台と、
前記スティック受け台が支持されたスプリングと、
前記第１連動部、前記第２連動部、前記スティック受け台、および前記スプリングが支持されたベース筐体と、
を備え、
前記スティックの押し込み時には、前記スティックとともに、前記第２連動部および前記スティック受け台が、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に対する姿勢を維持したまま、前記第３軸の下方向に移動する、
スティックデバイス。
前記スティックが挿入され、前記第１軸の周りに回転動作可能な第１連動部と、
前記スティックが挿入され、前記スティックと接続され、前記第２軸の周りに回転動作可能な第２連動部と、
前記第２連動部が支持されたスティック受け台と、
前記スティック受け台が支持されたスプリングと、
前記第１連動部、前記第２連動部、前記スティック受け台、および前記スプリングが支持されたベース筐体と、
を備え、
前記スティックの押し込み時には、前記スティックとともに、前記第２連動部および前記スティック受け台が、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に対する姿勢を維持したまま、前記第３軸の下方向に移動する、
スティックデバイス。
【請求項4】
請求項１記載のスティックデバイスにおいて、
前記センサは、前記スティックの前記第３軸での下方に設置されている光学センサまたは磁気センサである、
スティックデバイス。
前記センサは、前記スティックの前記第３軸での下方に設置されている光学センサまたは磁気センサである、
スティックデバイス。
【請求項5】
請求項３記載のスティックデバイスにおいて、
前記センサは、前記スティック受け台よりも前記第３軸での下側に設置されている光学センサであり、
前記スティック受け台は、前記第３軸が通る開口を有し、
前記光学センサからの光を、前記開口を通じて、前記スティックの底部に照射し、反射光を前記光学センサで検出する、
スティックデバイス。
前記センサは、前記スティック受け台よりも前記第３軸での下側に設置されている光学センサであり、
前記スティック受け台は、前記第３軸が通る開口を有し、
前記光学センサからの光を、前記開口を通じて、前記スティックの底部に照射し、反射光を前記光学センサで検出する、
スティックデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、スティックデバイスの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばゲーム機のコントローラ（操作デバイス）などにスティックデバイスが使用されている。従来技術例のスティックデバイスまたはそれを含んで構成されるコントローラなどのデバイスは、スティック（言い換えるとレバー）の回転角度（または位置）を検出する機構、およびスティックの押し込みの有無または距離（または位置）を検出する機構を備えている。
【0003】
従来技術例のスティックデバイスとして一般的な構造は、スティックの直交する２軸である第１軸（Ｘ軸とする）および第２軸（Ｙ軸とする）の回転角度などを検出するための２つのポテンショメーター（可変抵抗器）と、スティックの２軸に直交する第３軸（Ｚ軸とする）での下方向への押し込みによる接触を検出するためのタクトスイッチ（登録商標）とを備える構造である。タクトスイッチは、接触式のスイッチ、押しボタンスイッチである。
【0004】
スティックデバイスに関する先行技術例として、特開２０２３－３９４１０号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、「効率及び精度に優れ、かつコストの低い多方向入力装置」を提供する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２３－３９４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来技術例のスティックデバイスまたはそれを含んで構成されるコントローラなどのデバイスは、スティックの回転角度などを検出する機構、およびスティックの押し込みの距離などを検出する機構を備えているが、それらの機構は、いずれも物理的な接触方式の機構である。すなわち、ユーザによる操作に応じてスティックなどの部品と検出のための部品とが接触する。そのため、接触による部品の摩耗や劣化など、耐久性などの観点で課題がある。
【0007】
なお、従来技術例のスティックデバイスの構造では、ポテンショメーターは固定されており、スティックが下方（Ｚ軸）に押し込まれた場合に、スティックとともに一方の連動部における片側の部分が斜めに傾くように下方に動いて、タクトスイッチに接触して押す構造である。そのため、このような構造では、一方の連動部における片側の部分に押圧力の負荷が集中し、接触の負荷が大きいため、接触による部品の摩耗や劣化などの可能性がある。
【0008】
また、接触方式のポテンショメーターを有するスティックデバイス構造の場合、長時間使用に伴い、可変抵抗値が変化してしまう場合があり、スティックの回転角度／位置の正確な検出ができなくなる。すなわち、検出精度の観点でも課題がある。
【0009】
本開示の目的は、上記スティックデバイスの技術に関して、耐久性の向上などを実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示のうち代表的な実施の形態は以下に示す構成を有する。一実施の形態は、スティックデバイスであって、ユーザの操作に応じて、第１軸の周りに回転動作可能、かつ、第２軸の周りに回転動作可能、かつ、第３軸の方向に押し込みが可能であるスティックと、前記スティックの前記第３軸の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサと、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示のうち代表的な実施の形態によれば、上記スティックデバイスの技術に関して、耐久性の向上などを実現できる。上記した以外の課題、構成および効果等については、発明を実施するための形態において示される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、範囲等を表していない場合があるが、限定する意図は無い。
【0014】
説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ（制御装置）、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばＣＰＵ／ＭＰＵやＧＰＵ等の半導体デバイス等で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ等が適用可能である。
【0015】
プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばメモリカードやディスクでもよい。プログラムは、複数のモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアント・サーバシステム、クラウドコンピューティングシステム、ＩｏＴシステム等で構成されてもよい。各種のデータや情報は、例えばテーブルやリスト等の構造で構成されるが、これに限定されない。識別情報、識別子、ＩＤ、名前、番号等の表現は互いに置換可能である。
【0016】
［実施の形態の概要］
本実施の形態のスティックデバイスの構造は、非接触方式でのセンサを用いて、スティックの回転角度等および押し込み距離等を検出する構造であり、従来のポテンショメーターやタクトスイッチを不要とする構造であり、スティックまたは連動部等の部品がタクトスイッチ等の検出用部品に接触しない構造である。
本実施の形態のスティックデバイスの構造は、非接触方式でのセンサを用いて、スティックの回転角度等および押し込み距離等を検出する構造であり、従来のポテンショメーターやタクトスイッチを不要とする構造であり、スティックまたは連動部等の部品がタクトスイッチ等の検出用部品に接触しない構造である。
【0017】
本実施の形態のスティックデバイスは、ユーザの操作に応じてスティックがＺ軸下方向に押し込まれた場合に、一方の連動部が、片側のみが傾いて下方に動くのではなく、両側を含め全体が殆ど同じ高さ位置を保ちながら（言い換えるとＸＹ平面でほぼ平行な姿勢を維持しながら）、下方に動く構造である。そして、その際に、本実施の形態のスティックデバイスまたはそれを含むコントローラデバイスは、非接触方式のセンサ、例えば光学センサによって、スティックの押し込みの距離または位置を検出する。
【0018】
本実施の形態のスティックデバイスは、スティックまたは連動部等の部品が検出用部品に接触しない構造であるため、接触による部品の摩耗や劣化などを防止または低減でき、耐久性を高めることができる。
【0019】
実施の形態は、解決手段として以下を有する。本解決手段は、スティックの押し込みと回転が非接触方式で検出可能な構造である。
【0020】
実施の形態のスティックデバイスは、ユーザによるスティックの操作に応じて、Ｘ軸およびＹ軸における回転機構（言い換えると第１連動部、第２連動部）が回転することで、スティックを傾けることができ、そのスティックが傾けられた状態（回転角度／回転位置）を、非接触方式でのセンサ（例えば光学センサ）によって検出する機構を有する。非接触方式のセンサは、磁気センサなどを用いてもよい。
【0021】
実施の形態のスティックデバイスは、ユーザがスティックをＺ軸方向で上から下へ押し込むことができる。スティックは押し込みと共に２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の各軸の方向（すなわちＸＹ平面内）での回転移動も可能である。
【0022】
非接触方式のセンサ、例えば光学センサは、スティックとの距離、またはスティックの位置を検出・計測する。スティックが上方の基準位置にある状態から下方に押し込まれた際には、例えば光学センサから発光・出射した光がスティック底部に当たって反射する。光学センサは、その反射光を検出する。光学センサまたはそれを搭載するセンサ基板は、その発光・受光の信号に基づいて、スティックとの距離またはスティックの位置を検出・計算し、出力することができる。上記センサ基板、またはスティックデバイスを搭載する機器は、上記スティックとの距離／スティックの位置に基づいて、スティックの押し込みの量を検出・計算できる。
【0023】
また、上記非接触方式のセンサを用いて、スティックの２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）での回転角度／位置の状態も検出・計算できる。例えば、スティックの回転角度／位置の状態に応じて、光学センサの光が、スティック底部に当たって反射光として戻ってくる際の距離や方向などが変化する。そのため、その際の受光の状態に基づいて、光学センサ／センサ基板は、スティックの２軸の回転角度／位置の状態も検出・計算可能である。
【0024】
実施の形態のスティックデバイスによれば、非接触方式でスティックの押し込み量および回転角度／位置の状態を検出可能になる。非接触方式であるため、部品の摩耗や劣化などを防止または低減でき、耐久性を高めることができる。
【0025】
また、実施の形態のスティックデバイスによれば、ユーザの操作として、スティックをＺ軸下方に押し込みながら２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向で自由に回転する操作も可能になる。すなわち、スティックを押し込みながら２軸の方向で回転する操作も可能なスティックデバイス、およびそれを搭載したコント―ラデバイスなどが実現できる。
【0026】
【0027】
［スティックデバイス］
図１は、実施の形態１のスティックデバイス１の構成例を示す斜視図である。Ａ－Ａ線は、スティック操作に関する第２軸、例えばＹ軸（ユーザから見て縦方向の操作の軸）に対応し、Ｂ－Ｂ線は、スティック操作に関する第１軸、例えばＸ軸（ユーザから見て横方向の操作の軸）に対応する。また、図２は、図１のスティックデバイス１からカバー６を取り外した状態の斜視図である。
図１は、実施の形態１のスティックデバイス１の構成例を示す斜視図である。Ａ－Ａ線は、スティック操作に関する第２軸、例えばＹ軸（ユーザから見て縦方向の操作の軸）に対応し、Ｂ－Ｂ線は、スティック操作に関する第１軸、例えばＸ軸（ユーザから見て横方向の操作の軸）に対応する。また、図２は、図１のスティックデバイス１からカバー６を取り外した状態の斜視図である。
【0028】
図１や図２に示すように、スティックデバイス１は、概略的にＺ軸方向で下から順に、センサ基板４、ベース筐体５、スプリング８、スティック受け台９、Ｙ軸ホルダー１２、Ｘ軸ホルダー１１、カバー６、およびスティック２を有する。
【0029】
図１では、主に、スティック２の上部、カバー６、Ｘ軸ホルダー１１の一方の軸部１１ｂ、Ｙ軸ホルダー１２の一方の軸部１２ｂ、ベース筐体５の支持部５ｂや支持部５ｄ、およびセンサ基板４が見えている。カバー６は、Ｘ軸ホルダー１１等の機構を覆っている。カバー６の上面には円形の開口６ａ（後述の図５）を有し、Ｚ軸方向にスティック２が挿入されており、Ｘ軸ホルダー１１やＹ軸ホルダー１２の一部が見えている。
【0030】
本実施の形態でのＸ軸ホルダー１１、Ｙ軸ホルダー１２、スティック受け台９および光学センサ７等を含む機構は、従来技術例の接触方式のスティックデバイスにおける２つのポテンショメーター、ホルダー（連動部）およびタクトスイッチ等を含む機構とは異なる機構である。
【0031】
図２では、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２が挿入されているスティック２の下部（スティック底部２ｂを含む）と、Ｙ軸ホルダー１２を受け止めてスティック底部２ｂを収容しているスティック受け台９とが見えている。また、図２では、ベース筐体５による空間内に、スプリング８、スティック受け台９、Ｙ軸ホルダー１２、およびＸ軸ホルダー１１が収容されている。ベース筐体５のＸ軸方向の支持部５ａおよび支持部５ｂには、Ｘ軸ホルダー１１の軸部１１ａおよび軸部１１ｂが支持されている。ベース筐体５のＹ軸方向の支持部５ｃおよび支持部５ｄには、スティック受け台９の支持部９ａおよび支持部９ｂ（後述の図１１）、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａおよび軸部１２ｂが支持されている。
【0032】
図１および図２では、スティック２が操作されていない状態（ニュートラル状態あるいはノーマル状態と記載する場合がある）を示している。ニュートラル状態では、スティック２は、基準位置として、Ｚ軸方向で所定の最大位置（言い換えると最高位置）にあり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で所定の中央位置にある。
【0033】
なお、実施の形態１の図１の構成例では、スティックデバイス１は、光学検出のための光学センサ７（後述の図３など）を含む基板であるセンサ基板４を有している。実施の形態１では、この光学センサ７を含むセンサ基板４も、スティックデバイス１の構成要素である。他の実施の形態では、この光学センサ７を含むセンサ基板４を、スティックデバイス１に対する外付けの構成要素としてもよい。このセンサ基板４は、スティックデバイス１を搭載するコントローラデバイスなどに具備される構成要素としてもよい。
【0034】
［スティックカバー］
図１では、図１９のようなスティックカバー３（言い換えるとスティックヘッド）を除いた構成を示している。図１９は、図１のスティックデバイス１のスティック２にスティックカバー３が取り付けられた状態を示す斜視図である。スティック３の上部にスティックカバー３が固定されている。スティックカバー３は、指による３軸方向のスティック操作がしやすいように設けられている。
図１では、図１９のようなスティックカバー３（言い換えるとスティックヘッド）を除いた構成を示している。図１９は、図１のスティックデバイス１のスティック２にスティックカバー３が取り付けられた状態を示す斜視図である。スティック３の上部にスティックカバー３が固定されている。スティックカバー３は、指による３軸方向のスティック操作がしやすいように設けられている。
【0035】
［ＹＺ断面図］
図３は、図１のスティックデバイス１における、Ｙ軸に対応するＡ－Ａ線の断面図（ＹＺ断面図）である。Ｚ軸方向に延在する一点鎖線は、中心軸を示す。図３では、スティックデバイス１は、センサ基板４上に搭載されている光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）と、ベース筐体５上に配置されているスプリング（ばね）８とが見えている。また、スプリング８およびベース筐体５上に支持されているスティック受け台９と、スティック受け台９上に支持されているＹ軸ホルダー１２と、Ｙ軸ホルダー１２がＹ軸方向に挿入されているＸ軸ホルダー１１とが見えている。また、Ｙ軸ホルダー１２とスティック２とを接続するシャフト１３が見えている。スティック２は、図示のように、Ｚ軸方向で上から順に、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２を貫通し、スティック底部２ｂ（後述の図６）がスティック受け台９の凹部９ｄ（後述の図１１）に収容されている。
図３は、図１のスティックデバイス１における、Ｙ軸に対応するＡ－Ａ線の断面図（ＹＺ断面図）である。Ｚ軸方向に延在する一点鎖線は、中心軸を示す。図３では、スティックデバイス１は、センサ基板４上に搭載されている光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）と、ベース筐体５上に配置されているスプリング（ばね）８とが見えている。また、スプリング８およびベース筐体５上に支持されているスティック受け台９と、スティック受け台９上に支持されているＹ軸ホルダー１２と、Ｙ軸ホルダー１２がＹ軸方向に挿入されているＸ軸ホルダー１１とが見えている。また、Ｙ軸ホルダー１２とスティック２とを接続するシャフト１３が見えている。スティック２は、図示のように、Ｚ軸方向で上から順に、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２を貫通し、スティック底部２ｂ（後述の図６）がスティック受け台９の凹部９ｄ（後述の図１１）に収容されている。
【0036】
図３や図４に示されるように、本実施の形態では、非接触方式のセンサである光学センサ７は、スティック２のスティック底部２ｂに対しＺ軸方向で下方の位置である中心軸付近位置（図８での開口５ｅ内の所定の位置）に設置されており、スティック受け台９よりもＺ軸方向での下側に設置されている。これに限らず、光学センサ７は、スティック底部２ｂに対し光を照射して反射光を受光できる位置に配置されていればよい。また、シャフト１３の高さ位置と、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂにおけるＹ軸方向に延在する回転中心軸３０１の高さ位置とは、同じである。
【0037】
本実施の形態では、光学センサ７は、発光素子７Ａと受光素子７Ｂとの対で構成されている。発光素子７Ａは例えばレーザー素子である。センサ基板４は、光学センサ７の発光素子７Ａを制御して発光させる。発光素子７Ａからの発光（例えばレーザー光）は、矢印で示すように、スティック受け台９の開口９ｅ（後述の図１１）を経由して、スティック底部２ｂの底面に照射される。その照射光は、スティック底部２ｂの底面で反射されて、反射光が、受光素子７Ｂで受光される。センサ基板４は、光学センサ７の受光素子７Ｂを制御して、受光素子７Ｂの検出信号を取得する。
【0038】
センサ基板４は、光学センサ７の検出信号、または、その検出信号に所定の処理を施した結果の信号を、端子から外部（例えばコントローラデバイス）へ出力してもよい。あるいは、センサ基板４は、その検出信号などを、無線または有線の通信によって外部へ出力してもよい。所定の処理の例としては、押し込み距離や回転角度の計算でもよい。
【0039】
［ＸＺ断面図］
図４は、図１のスティックデバイス１に関して、Ｘ軸に対応するＢ－Ｂ線の断面図（ＸＺ断面図）である。図４では、スティックデバイス１は、センサ基板４上に搭載されている光学センサ７のうちの発光素子７Ａと、ベース筐体５上に配置されているスプリング８とが見えている。また、スプリング８上に支持されているスティック受け台９と、ベース筐体５上に支持されているＸ軸ホルダー１１と、Ｘ軸ホルダー１１に対しＹ軸方向に挿入されているＹ軸ホルダー１２とが見えている。また、Ｙ軸ホルダー１２とスティック２とを接続するシャフト１３が見えている。シャフト１３はＸ軸方向に延在している。スティック２は、図示のように、Ｚ軸方向で上から順に、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２を貫通し、スティック底部２ｂ（後述の図６）がスティック受け台９の凹部９ｄ（後述の図１１）に収容されている。
図４は、図１のスティックデバイス１に関して、Ｘ軸に対応するＢ－Ｂ線の断面図（ＸＺ断面図）である。図４では、スティックデバイス１は、センサ基板４上に搭載されている光学センサ７のうちの発光素子７Ａと、ベース筐体５上に配置されているスプリング８とが見えている。また、スプリング８上に支持されているスティック受け台９と、ベース筐体５上に支持されているＸ軸ホルダー１１と、Ｘ軸ホルダー１１に対しＹ軸方向に挿入されているＹ軸ホルダー１２とが見えている。また、Ｙ軸ホルダー１２とスティック２とを接続するシャフト１３が見えている。シャフト１３はＸ軸方向に延在している。スティック２は、図示のように、Ｚ軸方向で上から順に、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２を貫通し、スティック底部２ｂ（後述の図６）がスティック受け台９の凹部９ｄ（後述の図１１）に収容されている。
【0040】
Ｘ軸ホルダー１１の軸部１１ａ，１１ｂのＸ軸方向に延在する回転中心軸３０２の高さ位置は、シャフト１３および図３のＹ軸ホルダー１２の回転中心軸３０１に対し、やや下の位置にある。
【0041】
［ＸＹ平面図］
図５は、図１のスティックデバイス１を上から見たＸＹ平面図である。カバー６の上面には例えば円形の開口６ａがあり、その開口６ａからＺ軸上側にスティック２の上部が出ている。その開口６ａからＸ軸ホルダー１１、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台９の一部が見えている。一点鎖線の交点である黒丸の点は、スティック２の中心軸（Ｚ軸）を示す。円形の開口６ａの範囲内でスティック２がＸＹ方向に回転動作可能である。カバー６の外側には、ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが出ている。ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂは、Ｘ軸ホルダー１１を回転動作可能に支持しており、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄは、Ｙ軸ホルダー１２を回転動作可能に支持している。
図５は、図１のスティックデバイス１を上から見たＸＹ平面図である。カバー６の上面には例えば円形の開口６ａがあり、その開口６ａからＺ軸上側にスティック２の上部が出ている。その開口６ａからＸ軸ホルダー１１、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台９の一部が見えている。一点鎖線の交点である黒丸の点は、スティック２の中心軸（Ｚ軸）を示す。円形の開口６ａの範囲内でスティック２がＸＹ方向に回転動作可能である。カバー６の外側には、ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが出ている。ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂは、Ｘ軸ホルダー１１を回転動作可能に支持しており、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄは、Ｙ軸ホルダー１２を回転動作可能に支持している。
【0042】
［スティック］
図６は、スティック２の斜視図を示す。スティック２は、Ｚ軸に延在するスティック本体２ａと、下部に設けられたスティック底部２ｂとを有する。スティック本体２ａは、本例では、ＸＹ断面をバレル形状、Ｘ軸方向の両側面が平面で、Ｙ軸方向の両側面が外側に膨らんだ形状、としているが、これに限定されない。スティック本体２ａの下部には、Ｘ軸方向にシャフト１３を貫通して固定するためのシャフト穴２ｃを有する。スティック底部２ｂは、概略的に円板形状を有し、上面側がＸＹ平面となっており、円板の径はスティック本体２ａの径よりも大きい。
図６は、スティック２の斜視図を示す。スティック２は、Ｚ軸に延在するスティック本体２ａと、下部に設けられたスティック底部２ｂとを有する。スティック本体２ａは、本例では、ＸＹ断面をバレル形状、Ｘ軸方向の両側面が平面で、Ｙ軸方向の両側面が外側に膨らんだ形状、としているが、これに限定されない。スティック本体２ａの下部には、Ｘ軸方向にシャフト１３を貫通して固定するためのシャフト穴２ｃを有する。スティック底部２ｂは、概略的に円板形状を有し、上面側がＸＹ平面となっており、円板の径はスティック本体２ａの径よりも大きい。
【0043】
図７は、スティック２のＹＺ平面図である。本実施の形態では、スティック底部２ｂは、底面２ｄ側がＺ軸下側に出る円錐形状となっている。円錐の頂点である点Ｐ１はスティック２の中心軸（一点鎖線）と一致している。円錐は傾きとして所定の角度α１を有する。傾きの角度α１は、光学センサ７による好適な検出を考慮して設定されている。
【0044】
本実施の形態では、スティック底部２ｂの底面２ｄにおける所定の形状としてこのような円錐面形状を有する。この円錐面形状は一例であり、これに限定されない。例えば、円錐の頂点の付近をＸＹ平面にしたり、曲面にしたりしてもよい。また、円錐面ではなく、球面、楕円曲面などの曲面形状にしてもよい。
【0045】
［センサ基板とベース筐体］
図８は、センサ基板４とベース筐体５とを示す斜視図である。センサ基板４は、例えば矩形の平板の上面における中央付近の所定の位置に、光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）が搭載されている。本例では、光学センサ７は発光素子７Ａと受光素子７Ｂとの対で構成されているが、これに限らず一体のセンサ素子でもよい。センサ基板４には、その他、電子回路などが実装されていてもよい。
図８は、センサ基板４とベース筐体５とを示す斜視図である。センサ基板４は、例えば矩形の平板の上面における中央付近の所定の位置に、光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）が搭載されている。本例では、光学センサ７は発光素子７Ａと受光素子７Ｂとの対で構成されているが、これに限らず一体のセンサ素子でもよい。センサ基板４には、その他、電子回路などが実装されていてもよい。
【0046】
センサ基板４の上にベース筐体５が固定されている。ベース筐体５は、スプリング８、スティック受け台９、Ｘ軸ホルダー１１、Ｙ軸ホルダー１２、およびケース６などを保持する部品である。ベース筐体５は、中央部に開口５ｅを有するＸＹ平面の平板と、その平板からＸ軸およびＹ軸の両端でＺ軸方向に出る支持部（支持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）とを有する。平板の開口５ｅには、光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）が配置されている。開口５ｅの外周にはリング状の溝があり、その溝の上にスプリング８（図２～図４）が設置されている。
【0047】
ベース筐体５は、Ｘ軸方向の支持部５ａ，５ｂと、Ｙ軸方向の支持部５ｃ，５ｄとを有する。各支持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、Ｚ軸上側に立つ平板状の部分を有する。
【0048】
図１～図５、図８に示されるように、Ｘ軸方向で、カバー６の外側には、ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂが出ている。支持部５ａ，５ｂは、言い換えると、Ｘ軸ホルダー支持部である。図１等に示されるように、支持部５ａ，５ｂには、半円状の凹部５ａ１，５ｂ１を有している。その凹部５ａ１，５ｂ１には、Ｚ軸方向上側に、Ｘ軸ホルダー１１の軸部１１ａ，１１ｂが支持されている。
【0049】
また、Ｙ軸方向で、カバー６の外側には、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄが出ている。これらの支持部５ｃ，５ｄは、言い換えると、Ｙ軸ホルダー支持部である。支持部５ｃ，５ｄには、外側に半円状の凹部５ｈ，５ｉと、内側に矩形状の凹部５ｆ，５ｇとを有している。内側の矩形状の凹部５ｆ，５ｇには、スティック受け台９（図１１）の支持部９ａ，９ｂが支持されている。外側の半円状の凹部５ｈ，５ｉには、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂが支持されている。
【0050】
図８や図３に示されるように、Ｙ軸方向での内側の凹部５ｆ，５ｇは、外側の凹部５ｈ，５ｉよりも、Ｚ軸方向に深い。これにより、図２等に示されるように、内側の凹部５ｆ，５ｇにスティック受け台９の支持部９ａ，９ｂが支持された状態で、その支持部９ａ，９ｂに形成されている半円状の凹部（図１１の凹部９ａ１，９ｂ１）と、外側の半円状の凹部５ｈ，５ｉとが、連続的な凹部を形成する。そして、その連続的な凹部の上側に、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂが支持されている。
【0051】
［Ｘ軸ホルダー］
図９は、Ｘ軸ホルダー１１（言い換えると第１連動部）を示す斜視図である。Ｘ軸ホルダー１１は、Ｘ軸方向の軸部１１ａ，１１ｂと、軸部１１ａ，１１ｂの間においてＸ軸方向に延在するスティック挿入部１１ｃとを有する。軸部１１ａ，１１ｂは、Ｘ軸（回転中心軸３０２）の周りの回転動作が可能なように円柱形状を有しており、ベース筐体５（図５や図８）の支持部５ａ，５ｂに対し回転動作可能に支持される。
図９は、Ｘ軸ホルダー１１（言い換えると第１連動部）を示す斜視図である。Ｘ軸ホルダー１１は、Ｘ軸方向の軸部１１ａ，１１ｂと、軸部１１ａ，１１ｂの間においてＸ軸方向に延在するスティック挿入部１１ｃとを有する。軸部１１ａ，１１ｂは、Ｘ軸（回転中心軸３０２）の周りの回転動作が可能なように円柱形状を有しており、ベース筐体５（図５や図８）の支持部５ａ，５ｂに対し回転動作可能に支持される。
【0052】
スティック挿入部１１ｃは、スティック本体２ａ（図６）がＺ方向に挿入される部分である。スティック挿入部１１ｃは、概略的にボックス形状のうち、軸部１１ａ，１１ｂが固定されているＸ軸方向の側面部と、Ｚ軸方向の上面のうちの四辺とを有する部分であり、四辺の内部は概略的に矩形の開口１１ｄとなっている。スティック本体２ａは、Ｘ軸方向に操作された場合、スティック挿入部１１ｃの開口１１ｄにおいて、Ｘ軸方向の左右辺に当たるまでの範囲内でＸ軸方向に回転移動可能である。スティック本体２ａは、Ｙ軸方向に操作された場合、スティック挿入部１１ｃの開口１１ｄにおいて、Ｙ軸方向の上下辺に当たり、Ｘ軸ホルダー１１とともに、Ｙ軸ホルダー１２のＹ軸方向の上下辺に当たるまでの範囲内でＹ軸方向に回転移動可能である（図２、図５等）。
【0053】
［Ｙ軸ホルダー］
図１０は、Ｙ軸ホルダー１２（言い換えると第２連動部）を示す斜視図である。Ｙ軸ホルダー１２は、Ｙ軸方向の軸部１２ａ，１２ｂと、軸部１２ａ，１２ｂの間においてＹ軸方向に延在するスティック挿入部１２ｃとを有する。軸部１２ａ，１２ｂは、Ｙ軸（回転中心軸３０１）の周りの回転動作が可能なように円柱形状を有しており、ベース筐体５（図５や図８）の支持部５ａ，５ｂに対し回転動作可能に支持される。
図１０は、Ｙ軸ホルダー１２（言い換えると第２連動部）を示す斜視図である。Ｙ軸ホルダー１２は、Ｙ軸方向の軸部１２ａ，１２ｂと、軸部１２ａ，１２ｂの間においてＹ軸方向に延在するスティック挿入部１２ｃとを有する。軸部１２ａ，１２ｂは、Ｙ軸（回転中心軸３０１）の周りの回転動作が可能なように円柱形状を有しており、ベース筐体５（図５や図８）の支持部５ａ，５ｂに対し回転動作可能に支持される。
【0054】
スティック挿入部１２ｃは、スティック本体２ａがＺ軸方向に挿入される部分であり、概略的にボックス形状のうち、軸部１２ａ，１２ｂが固定されているＹ軸方向の側面部と、Ｚ軸方向の上面のうちの四辺とを有する部分であり、四辺の内部は概略的に矩形の開口１２ｄとなっている。また、スティック挿入部１２ｃは、Ｘ軸方向の左右辺に対応して側面部１２ｅを有し、その側面部１２ｅには、シャフト１３（図３、図４）が挿入されて固定されるシャフト穴１２ｆを有する。
【0055】
スティック本体２ａは、Ｙ軸方向に操作された場合、スティック挿入部１２ｃの上面の開口１２ｄにおいて、シャフト１３を通じて、Ｙ軸方向の上下辺に当たるまでの範囲内でＹ軸方向に回転移動可能である。スティック本体２ａは、Ｘ軸方向に操作された場合、シャフト１３を通じて、Ｙ軸ホルダー１２とともに、Ｘ軸ホルダー１１のＸ軸方向の左右辺に当たるまでの範囲内でＸ軸方向に回転移動可能である（図２、図５等）。
【0056】
［スティック受け台］
図１１は、スティック受け台９を示す斜視図である。スティック受け台９は、円板形状の受け台９ｃを基本として、Ｙ軸方向には外側に出る支持部９ａ，９ｂを有する。受け台９ｃは、Ｚ軸を中心として、上面から第１の深さで第１の径を有する円形状の凹部９ｄを有し、さらに、凹部９ｄに対し、上面から第２の深さで第２の径を有する円形状の開口９ｅを有する。
図１１は、スティック受け台９を示す斜視図である。スティック受け台９は、円板形状の受け台９ｃを基本として、Ｙ軸方向には外側に出る支持部９ａ，９ｂを有する。受け台９ｃは、Ｚ軸を中心として、上面から第１の深さで第１の径を有する円形状の凹部９ｄを有し、さらに、凹部９ｄに対し、上面から第２の深さで第２の径を有する円形状の開口９ｅを有する。
【0057】
Ｙ軸方向の支持部９ａ，９ｂは、前述のように、ベース筐体５（図８等）のＹ軸方向の支持部５ｃ，５ｄに設けられている内側の凹部５ｆ，５ｇに支持される。支持部９ａ，９ｂの上面には、半円状の凹部９ａ１，９ｂ１が形成されており、その凹部９ａ１，９ｂ１の上側に、図１、図２、図３等のように、Ｙ軸ホルダー１２（図１０）の軸部１２ａ，１２ｂが支持されている。
【0058】
受け台９ｃの外周付近においてＸ軸方向の両端には切り欠き９ｆ，９ｇを有する。切り欠き９ｆ，９ｇには、図４のように、Ｘ軸ホルダー１１の軸部１１ａ，１１ｂが配置される。
【0059】
受け台９ｃの凹部９ｄには、図２～図４等に示すように、スティック底部２ｂ（図６等）、特にスティック底部２ｂの外周部が支持される。スティック底部２ｂのうちの特に円錐の頂点を含む中央部は、凹部９ｄの開口９ｅからＺ軸下側に見えている。すなわち、光学センサ７からの光は、Ｚ軸（中心軸）が通る開口９ｅを通じてスティック底部２ｂの中央部の底面２ｄに照射される。
【0060】
上記ベース筐体５の支持部に、Ｘ軸ホルダー１１の軸部、Ｙ軸ホルダー１２の軸部、およびスティック受け台９の支持部が支持された状態で、それらの上側に図１のようにカバー６が取り付けられる。カバー６側に設けられている半円状の凹部に、Ｘ軸ホルダー１１の軸部およびＹ軸ホルダー１２の軸部が配置されている。このように、ベース筐体５およびカバー６によって、Ｘ軸ホルダー１１、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台９の移動可能範囲が制限される。
【0061】
［スティック押し込み時の動作］
つぎに、スティック２がＺ軸下方に押し込まれた時の動作について説明する。スティックデバイス１のニュートラル状態では、前述の図１～図５等のように、スティック２がＺ軸方向に沿って基準位置に配置されており、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２は、ベース筐体５上で所定の基準状態となっている。ニュートラル状態では、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂについては、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの凹部５ｈ，５ｉの上に、隙間を空けて配置されている。Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂは、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂと接触しているが、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの凹部５ｈ，５ｉとは接触していない。
つぎに、スティック２がＺ軸下方に押し込まれた時の動作について説明する。スティックデバイス１のニュートラル状態では、前述の図１～図５等のように、スティック２がＺ軸方向に沿って基準位置に配置されており、Ｘ軸ホルダー１１およびＹ軸ホルダー１２は、ベース筐体５上で所定の基準状態となっている。ニュートラル状態では、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂについては、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの凹部５ｈ，５ｉの上に、隙間を空けて配置されている。Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂは、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂと接触しているが、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの凹部５ｈ，５ｉとは接触していない。
【0062】
ユーザがスティックデバイス１を何も操作していない状態、言い換えると指がスティック２に触れていない状態やスティック２に力を入れていない状態では、スティック２は、スプリング８などによる作用によって、ニュートラル状態の位置（言い換えると基準位置、ノーマル位置）に戻る。ニュートラル状態では、スティック２がＸ軸およびＹ軸のいずれも中心位置にあり、回転角度が０度であり、Ｚ軸方向の押し込みの距離が０であり最高位置にある。
【0063】
図３や図４のように、スプリング８の上側に、スティック受け台９の一部（図１１での受け台９ｃの外周部）が支持されている。スティック２がＺ軸下方に押し込まれた場合、スティック受け台９の一部がスプリング８に当たってスプリング８からＺ軸上方向への弾性力を受ける。これにより、ユーザがスティック２に力を入れない場合、スティック２、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台９は、Ｚ軸上方の所定の位置まで戻る。
【0064】
スティック２がＺ軸下方に押し込まれた場合の作用を説明する。ここでは、押し込み時のスティック２のＸＹ方向の回転移動は０であるとする。スティック２がＺ軸下方に押し込まれた場合に、まずＸ軸ホルダー１１はＺ軸方向には移動しない。他方、Ｙ軸ホルダー１２は、シャフト１３を通じてスティック２と接続されているので、スティック２とともに、Ｙ軸ホルダー１２全体をＸＹ平面に概略的に平行な姿勢を維持したまま、Ｚ軸下方に移動する。
【0065】
スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂにＹ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂが支持されているので（図３）、上記スティック２およびＹ軸ホルダー１２のＺ軸下方向移動に伴い、スティック受け台９もＺ軸下方に押し込まれる。この際、スティック受け台９も、全体をＸＹ平面に概略的に平行な姿勢を維持したまま、Ｚ軸下方に移動する。
【0066】
よって、スティック２、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台９は、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの凹部５ｆ，５ｇおよび凹部５ｈ，５ｉによって止められる位置までの範囲内で、一体的にＺ軸下方向に移動する。その止められる位置は、Ｚ軸方向での最小位置（最低位置）と対応付けられる。
【0067】
図１２は、スティック２がＺ軸下方に所定の最小位置（最低位置）まで押し込まれた場合の状態を示すＹＺ断面図である。図１２では、ユーザがスティック２をＺ軸下方に距離ＤＺ分押し込んだ場合を示している。この際のＸＹ方向への回転移動は０である。この押し込みに伴い、スティック底部２ｂの底面２ｄの中心軸の頂点の位置は、Ｚ軸方向での高さ位置として位置Ｚ１から位置Ｚ２へ変化する。
【0068】
なお、この図１２の状態で、スティック底部２ｂの底面２ｄは、スティック受け台９の開口９ｅの周りの凹部９ｄ（図１１）に対し接触しておらず、後述のようなＸＹ方向の回転移動も可能となっている。言い換えると、押し込み状態でのＸＹ方向の回転移動も可能となるように、スティック２の底面２ｄとスティック受け台９の開口９ｅとの間には所定の距離や形状が設けられている。
【0069】
図１３は、図４に関連して、ニュートラル状態、すなわちスティック２の押し込み前のＺ軸方向での最大位置（最高位置）の状態でのＸＺ側面図を示す。図１３ではカバー６を透過するよう二点鎖線で図示している。図１３では、ベース筐体５のＹ軸方向の一方の軸部５ｃおよび半円状の凹部５ｈが見えている。Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａは、凹部５ｈの上側に距離（距離ＤＺと対応する）を置いて配置されている。軸部１２ａの下端位置をｚ１、凹部５ｈの下端位置をｚ２で示している。
【0070】
図１３の状態では、スプリング８によってスティック受け台９とＹ軸ホルダー１２は持ち上がっている。Ｘ軸ホルダー１１の回転中心軸３０２（それに対応する軸部１１ａ，１１ｂ）は、ベース筐体５の支持部５ａ，５ｂに支持されているため、回転位置は変わらない。Ｙ軸ホルダー１２の回転中心軸３０１（それに対応する軸部１２ａ，１２ｂ）は、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄには接触していないが、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂには接触して支持されている。スプリング８のばね力が十分に高い場合、図１３の状態でも、スティック２は、スティック受け台９の中心に回転可能である。
【0071】
図１４は、図４、図１２に関連して、図１３の状態からスティック２の押し込み後のＺ軸方向での最小位置（最低位置）の状態でのＸＺ側面図を示す。Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａは、Ｚ軸下方向移動が凹部５ｈによって止められて、軸部１２ａの下端位置ｚ１が、凹部５ｈの下端位置ｚ２に略一致する状態で隙間を置かずに配置されている。
【0072】
図１４の状態では、スプリング８のばね力よりも強い力でスティック２が押されることで、スティック２とともにスティック受け台９とＹ軸ホルダー１２がＺ軸下方向に下がる。この際、スティック２が所定の最小位置（最低位置）まで押し込まれた場合、スティック受け台９は、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄ（凹部５ｆ，５ｇ）に接触し、また、Ｙ軸ホルダー１２の回転中心軸３０１（軸部１２ａ，１２ｂ）も、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄ（凹部５ｈ，５ｉ）に接触する（図３、図１２等）。
【0073】
図１３および図１４ではＹ軸の一方の端部のみを図示して説明したが、他方側の端部でも同様である。図１４の状態から、ユーザが指をスティック２から離すと、スプリング８のばね力によって、スティック２、Ｙ軸ホルダー１２、およびスティック受け台２は所定の基準位置へ戻る。
【0074】
上記スティック２、Ｙ軸ホルダー１２およびスティック受け台９のＺ軸下方向移動の際に、Ｙ軸ホルダー１２およびスティック受け台９は概略的に水平を保ったまま移動し、接触箇所として、押し込みの負荷がかかる箇所は、複数の箇所に分散されている。すなわち、接触箇所として主に負荷がかかる箇所は、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂ、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂ、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄである。このように力が分散されるので、従来の機構よりも、押し込み時の負荷による部品の摩耗などを防止／低減できる。
【0075】
［スティック押し込み時の光学検出］
つぎに、上記のようにスティック２がＺ軸下方へ押し込まれた時の、光学センサ７によるＺ軸方向の押し込み距離／位置の検出について説明する。
つぎに、上記のようにスティック２がＺ軸下方へ押し込まれた時の、光学センサ７によるＺ軸方向の押し込み距離／位置の検出について説明する。
【0076】
光学センサ７は、図３や図１２のように、発光素子７Ａから発光する光をスティック底部２ｂの底面２ｄに向けて照射する。底面２ｄでの反射光が受光素子７Ｂで受光される。スティック２の押し込み前後で、光学センサ７とスティック２の底面２ｄとの距離などの状態が異なるので、押し込み前後で、光学センサ７による受光の状態（言い換えると検出信号）が異なる。例えば発光から受光までの時間や距離、受光量、受光の方向や分布などが異なる。よって、光学センサ７を含むセンサ基板４は、その発光・受光の信号に基づいて、図１２のような押し込み前の位置Ｚ１、押し込み後の位置Ｚ２、距離ＤＺに対応する押し込み量などを、検出・計算できる。図１２のような最大の押し込みの距離ＤＺのみならず、押し込みの状態が距離０から距離ＤＺの範囲内にある場合に、同様に、その状態での押し込み量などを検出・計算できる。
【0077】
光学センサ７は、例えば、機能のオン状態では、常時に発光・検出を続ける。これにより、時系列での検出信号が得られ、上記のように各時点の状態での押し込み量などを検出できる。
【0078】
［スティック回転時の光学検出］
つぎに、スティック２のＸＹ方向への回転移動操作時の、光学センサ７による回転角度／位置の検出について説明する。
つぎに、スティック２のＸＹ方向への回転移動操作時の、光学センサ７による回転角度／位置の検出について説明する。
【0079】
図１５は、スティックデバイス１のニュートラル状態から、スティック２のＸ軸方向での回転移動操作がされた場合の状態の例を示すＸＺ平面図である。ここでは、Ｚ軸の押し込み量は０であるとする。図１５では、カバー６を省略し、図１３と同様に、ベース筐体５のＹ軸方向の軸部５ｃおよび半円状の凹部５ｈが見えている。Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａは、凹部５ｈの上側に隙間の距離を置いて配置されている。さらに、図１５では、スティック２が、軸部１２ａにあるＹ軸を回転中心軸３０１として、Ｘ軸方向に例えば角度θ１で回転した状態を示している。
【0080】
このスティック２の回転移動に伴い、スティック２とシャフト１３を通じて接続されているＹ軸ホルダー１２（図３、図４等）も、Ｙ軸の周りにＸ軸方向に同様に回転する。このとき、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａ，１２ｂは、ベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの半円状の凹部５ｈ，５ｉの空間内に配置されている。また、Ｙ軸ホルダー１２の円柱状の軸部１２ａ，１２ｂは、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂの同様の形状の凹部９ａ１，９ｂ１（図１１）に支持されている。また、スティック受け台９の支持部９ａ，９ｂは、下側が図１１のように直方体形状であり、図８のベース筐体５の支持部５ｃ，５ｄの直方体形状の凹部５ｆ，５ｇ内に収容されている。そのため、Ｙ軸ホルダー１２のＹ軸の周りの回転に対し、スティック受け台９は、殆ど回転しない。
【0081】
図１６は、図１５の回転移動に加え、さらに、Ｚ軸下方への押し込みが同時に為された場合の状態の例を示すＸＺ平面図である。言い換えると、ユーザがスティック２をＺ軸下方に押し込みながらＸ軸方向の回転操作も行われた場合の状態の例を示している。図１６では、図１５の回転角度θ１よりもさらに大きい回転角度θ２となった状態を示している。スティック２がＺ軸下方に移動することで、Ｙ軸ホルダー１２の軸部１２ａは、ベース筐体５の支持部５ｃの半円状の凹部５ｈの空間内に収まって止まっている。
【0082】
図１６のように、本実施の形態のスティックデバイス１は、スティック２のＺ軸の押し込み動作と同時に、Ｙ軸の周りの回転動作が可能である。そして、図１６のようなスティック２の状態を、光学センサ７を用いて検出可能である。
【0083】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、スティック２のＸＹ方向の回転角度／位置に関する光学検出の説明図として、一部構成要素のＹＺ断面の模式図である。図１７Ａおよび図１７Ｂの例では、スティック２がＸ軸（図３の回転中心軸３０２）の周りにＹ軸方向に回転移動した場合を示している。図１７Ａは、スティック２のＺ軸下方への押し込みが無く、スティック２のＸＹ方向の回転が０の状態であり、スティック底部２ｂの頂点である点Ｐ１は、高さ位置Ｚ１にある。
【0084】
図１７Ｂは、スティック２のＺ軸下方への押し込み、かつＸＹ方向の回転がある状態であり、例えばＹ軸方向の回転角度θ３の状態であり、スティック底部２ｂの頂点である点Ｐ１は、高さ位置Ｚ３にある。高さ位置Ｚ３は、高さ位置Ｚ１よりも低い位置である。また、点Ｐ１は、Ｙ軸方向では位置Ｙ３にあり、位置Ｙ３は中心軸からずれている。
【0085】
図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、所定の位置にある光学センサ７は、発光素子７Ａからの光を、開口９ｅを通じて、スティック底部２ｂの底面２ｄに照射し、反射光が受光素子７Ｂで受光される。図１７Ｂの状態では、スティック底部２の底面２ｄである円錐面の斜面が、図１７Ａに比べて傾いている。スティック底部２は、凹部９ｄおよび開口９ｅによる空間の範囲内で移動可能である。凹部９ｄは、上面が所定の形状、例えば径方向で中心軸から外周になるにつれて高さが低下する形状、となっている。回転によって傾いたスティック底部２ｂの底面２ｄの外周部は、凹部９ｄの上面の形状によって止められる。
【0086】
本例でも、図１７Ａから図１７Ｂへの状態変化に関して、図示のように、光学センサ７からスティック底部２ｂに対する発光・受光の状態が異なるので、光学センサ７によってスティック底部２ｂのＺ軸方向の位置、およびＸＹ方向の回転の角度／位置などを検出できる。
【0087】
［光学検出方式］
本実施の形態のスティックデバイス１における光学センサ７を用いた光学検出方式の具体例を説明する。本実施の形態における光学検出方式は、スティック２のＺ軸の押し込みの距離／位置、ならびにＸ軸およびＹ軸での回転の状態を、光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）によって、直接的に、言い換えると非接触で、検出するものである。
本実施の形態のスティックデバイス１における光学センサ７を用いた光学検出方式の具体例を説明する。本実施の形態における光学検出方式は、スティック２のＺ軸の押し込みの距離／位置、ならびにＸ軸およびＹ軸での回転の状態を、光学センサ７（発光素子７Ａおよび受光素子７Ｂ）によって、直接的に、言い換えると非接触で、検出するものである。
【0088】
光学検出方式の第１例は以下である。図３や図１２や図１７のように、光学センサ７は、発光素子７Ａから、スティック底部２ｂの底面２ｄに対し、所定の短い周期で、光、例えばレーザー光を発光・照射して、反射光を受光素子７Ｂで受光・検出する。光学センサ７を含むセンサ基板４は、発光信号と受光信号に基づいて、スティック２の移動の方向および量を計算できる。すなわち、図１７等で示したように、センサ基板４は、Ｚ軸方向におけるスティック２の底面２ｄとの距離および底面２ｄの頂点の位置、スティック２の底面２ｄの傾きの状態に対応したＸＹ平面でのスティック２の回転角度および位置などを計算できる。
【0089】
光学センサ７を用いた光学検出方式について、１つの方式には限定されない。１つの方式は、ＴＯＦ（Time of Flight）方式の測距が挙げられるが、他にも、後述する撮像方式などでもよい。ＴＯＦ方式を用いる場合、発光素子７Ａからの発光が、スティック２の底面２ｄに当たって受光素子７Ｂまで戻ってくるまでの時間から、スティック２の底面２ｄまでの距離を計算可能である。底面２ｄまでの距離から、スティック２のＺ軸方向の位置や押し込み量を計算可能である。光学センサ７は、レーザーセンサに限らずに、赤外線やＬＥＤ等の光を用いるセンサでもよい。
【0090】
［撮像方式］
図１８Ａおよび図１８Ｂは、光学検出方式の他の例として、撮像方式を用いる場合の説明図である。図１８Ａおよび図１８Ｂは、スティック底部２ｂの底面２ｄをＺ軸方向で下から上へ見たＸＹ平面図を示す。すなわち、図１８Ａおよび図１８Ｂは、光学センサ７からスティック受け台９の開口９ｅを通じて底面２ｄを見た図である。撮像方式では、光学センサ７は、撮像素子、言い換えるとカメラである。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、光学検出方式の他の例として、撮像方式を用いる場合の説明図である。図１８Ａおよび図１８Ｂは、スティック底部２ｂの底面２ｄをＺ軸方向で下から上へ見たＸＹ平面図を示す。すなわち、図１８Ａおよび図１８Ｂは、光学センサ７からスティック受け台９の開口９ｅを通じて底面２ｄを見た図である。撮像方式では、光学センサ７は、撮像素子、言い換えるとカメラである。
【0091】
図１８Ａは、スティック２のニュートラル状態で底面２ｄを見た図である。径が大きい方の破線の円形はスティック底部２ｂの外形であり、スティック受け台９があるので、光学センサ７からは見えない。径が小さい方の実線の円形は、光学センサ７から開口９ｅを通じて見えるスティック底部２ｂの底面２ｄの一部を示す。黒丸で示す点Ｐ１は、スティック底部２ｂの円錐の頂点であり、スティック２の中心軸の位置である。
【0092】
図１８Ｂは、スティック２がＸ軸方向およびＹ軸方向に回転移動操作がされた場合の状態の例を示す。スティック底部２ｂの点Ｐ１は、例えばＸ軸方向で＋ｄｘ１の距離で移動しており、Ｙ軸方向で＋ｄｙ１の距離で移動している。点Ｐ０は、光学センサ７から見た固定的な基準位置の例として開口９ｅの中心点であり、言い換えると撮像範囲の中心点である。
【0093】
光学センサ７（カメラ）は、図１８Ａおよび図１８Ｂのような点Ｐ０を中心とする開口９ｅを含む領域を撮像する。光学センサ７を含むセンサ基板４は、撮像画像内における、点Ｐ０に対するスティック底部２ｂの点Ｐ１を検出し、点Ｐ０から点Ｐ１への変位の方向や量（例えば＋ｄｘ１，＋ｄｙ１）を計算する。
【0094】
なお、スティック２の底面２ｄにおいて点Ｐ１に検出用のマークが形成されていてもよい。点Ｐ１だけでなく、スティック２の底面２ｄにおいて検出用の所定の模様が形成されていてもよい。
【0095】
上記点Ｐ１の変位の状態とスティック２のＸＹ方向の回転の状態とが対応関係を有しているので、センサ基板４は、上記光学センサ７による撮像・検出で得た変位量に基づいて、スティック２のＸ軸およびＹ軸の回転角度／位置を計算できる。
【0096】
本実施の形態では、スティック２の底面２ｄの状態を検出する光学センサ７（発光素子７Ａと受光素子７Ｂとの対）を１つ具備する構成としたが、これに限定されず、複数の光学センサを具備する構成としてもよい。例えば、Ｘ軸およびＹ軸に対応させて、２つの光学センサ（例えばＸ軸用の光学センサとＹ軸用の光学センサ）を設け、各光学センサによってスティック底面のそれぞれ異なる箇所を対象に検出するようにしてもよい。複数の光学センサの検出結果を総合することで、スティック２の回転角度などの状態を計算してもよい。
【0097】
実施の形態では、非接触方式のセンサとして光学センサ７を用いたが、これに限らずに、磁気センサなどを用いてもよい。
【0098】
［効果等］
以上説明したように、実施の形態のスティックデバイス１によれば、耐久性の向上などを実現できる。前述のように、スティック２の３軸方向の操作時に、接触箇所は複数の箇所に分散され、一箇所には集中しないので、部品の摩耗や劣化などが防止／低減可能である。
以上説明したように、実施の形態のスティックデバイス１によれば、耐久性の向上などを実現できる。前述のように、スティック２の３軸方向の操作時に、接触箇所は複数の箇所に分散され、一箇所には集中しないので、部品の摩耗や劣化などが防止／低減可能である。
【0099】
また、従来技術例では、スティックデバイスの外周部に２つのポテンショメーターと１つのタクトスイッチとを備える必要があるが、それに対し、実施の形態では、光学センサ７を用いた非接触方式の構造としたので、従来の２つのポテンショメーターおよび１つのタクトスイッチの具備は不要となる。よって、実施の形態によれば、デバイスの小型化に寄与できる。
【0100】
また、従来技術例は、接触方式で押し込みのオン（有り）／オフ（無し）を検出する構造であるが、それに対し、実施の形態では、非接触方式で押し込み距離／位置を検出する構造である。そのため、Ｚ軸方向の押し込みの検出精度を高めることができる。
【0101】
また、本実施の形態によれば、非接触方式の新規の構造であるため、Ｚ軸方向の押し込み操作時に、同時にＸＹ方向の回転操作を行うことが可能となる。これにより、ゲームコントローラデバイスに限らず、そのような３軸方向の操作を利用した様々な応用も可能となる。従来では、接触方式であるため、スティックの押し込みと回転とを同時に行う操作はしにくかったが、本実施の形態によれば、スティックの押し込みと回転とを同時に行う操作も容易になる。
【0102】
本実施の形態のスティックデバイス１は、ゲームコントローラデバイス以外にも、医療機器、車載機器、産業機械などの各種の機器のスティックデバイスとして適用可能である。
【0103】
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。各実施の形態は、必須構成要素を除き、構成要素の追加・削除・置換などが可能である。特に限定しない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各実施の形態や変形例を組み合わせた形態も可能である。
【0104】
なお、本技術は、以下のような構成をとることが可能である。
（１） スティックデバイスであって、
ユーザの操作に応じて、第１軸の周りに回転動作可能、かつ、第２軸の周りに回転動作可能、かつ、第３軸の方向に押し込みが可能であるスティックと、
前記スティックの前記第３軸の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサと、
を備える、スティックデバイス。
（１） スティックデバイスであって、
ユーザの操作に応じて、第１軸の周りに回転動作可能、かつ、第２軸の周りに回転動作可能、かつ、第３軸の方向に押し込みが可能であるスティックと、
前記スティックの前記第３軸の方向での押し込みの距離または位置を、非接触方式で検出するセンサと、
を備える、スティックデバイス。
【0105】
（２） 上記（１）に記載のスティックデバイスにおいて、
前記スティックの押し込みと同時に、前記第１軸の周りの回転動作、および前記第２軸の周りの回転動作が可能な構造であり、
前記スティックの前記第１軸の周りの回転角度または位置と、前記第２軸の周りの回転角度または位置とを、前記センサによって検出する、
スティックデバイス。
前記スティックの押し込みと同時に、前記第１軸の周りの回転動作、および前記第２軸の周りの回転動作が可能な構造であり、
前記スティックの前記第１軸の周りの回転角度または位置と、前記第２軸の周りの回転角度または位置とを、前記センサによって検出する、
スティックデバイス。
【0106】
（３） 上記（１）または（２）に記載のスティックデバイスにおいて、
前記スティックが挿入され、前記第１軸の周りに回転動作可能な第１連動部と、
前記スティックが挿入され、前記スティックと接続され、前記第２軸の周りに回転動作可能な第２連動部と、
前記第２連動部が支持されたスティック受け台と、
前記スティック受け台が支持されたスプリングと、
前記第１連動部、前記第２連動部、前記スティック受け台、および前記スプリングが支持されたベース筐体と、
を備え、
前記スティックの押し込み時には、前記スティックとともに、前記第２連動部および前記スティック受け台が、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に対する姿勢を維持したまま、前記第３軸の下方向に移動する、
スティックデバイス。
前記スティックが挿入され、前記第１軸の周りに回転動作可能な第１連動部と、
前記スティックが挿入され、前記スティックと接続され、前記第２軸の周りに回転動作可能な第２連動部と、
前記第２連動部が支持されたスティック受け台と、
前記スティック受け台が支持されたスプリングと、
前記第１連動部、前記第２連動部、前記スティック受け台、および前記スプリングが支持されたベース筐体と、
を備え、
前記スティックの押し込み時には、前記スティックとともに、前記第２連動部および前記スティック受け台が、前記第１軸および前記第２軸を含む平面に対する姿勢を維持したまま、前記第３軸の下方向に移動する、
スティックデバイス。
【0107】
（４） 上記（１）～（３）のいずれかに記載のスティックデバイスにおいて、
前記センサは、前記スティックの前記第３軸での下方に設置されている光学センサまたは磁気センサである、
スティックデバイス。
前記センサは、前記スティックの前記第３軸での下方に設置されている光学センサまたは磁気センサである、
スティックデバイス。
【0108】
（５） 上記（１）～（４）のいずれかに記載のスティックデバイスにおいて、
前記センサは、前記スティック受け台よりも前記第３軸での下側に設置されている光学センサであり、
前記スティック受け台は、前記第３軸が通る開口を有し、
前記光学センサからの光を、前記開口を通じて、前記スティックの底部に照射し、反射光を前記光学センサで検出する、
スティックデバイス。
前記センサは、前記スティック受け台よりも前記第３軸での下側に設置されている光学センサであり、
前記スティック受け台は、前記第３軸が通る開口を有し、
前記光学センサからの光を、前記開口を通じて、前記スティックの底部に照射し、反射光を前記光学センサで検出する、
スティックデバイス。
【符号の説明】
【0109】
１…スティックデバイス、２…スティック、２ｂ…スティック底部、３…スティックカバー、４…センサ基板、５…ベース筐体、６…カバー、７…光学センサ、７Ａ…発光素子、７Ｂ…受光素子、８…スプリング、９…スティック受け台、１１…Ｘ軸ホルダー（第１連動部）、１２…Ｙ軸ホルダー（第２連動部）、１３…シャフト。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19】