7846666 入力デバイス及び入力システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2026-04-07

(45)【発行日】2026-04-15

(54)【発明の名称】入力デバイス及び入力システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0338 20130101AFI20260408BHJP

【ＦＩ】

G06F3/0338 412

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023500795

(86)(22)【出願日】2022-02-10

(86)【国際出願番号】 JP2022005308

(87)【国際公開番号】W WO2022176767

(87)【国際公開日】2022-08-25

【審査請求日】2025-02-04

(31)【優先権主張番号】P 2021023248

(32)【優先日】2021-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000139403

【氏名又は名称】株式会社ワコム

(74)【代理人】

【識別番号】100091546

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 正美

(74)【代理人】

【識別番号】100206379

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 正

(72)【発明者】

【氏名】加藤 壮

(72)【発明者】

【氏名】小尾 克人

【審査官】相川 俊

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－１２０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０９５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１８１１１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／２０８４７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９２５３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０９１４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１６８５９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１３１８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１１９１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０３３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作軸と、前記操作軸を、当該操作軸の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態で収納するケースとを有し、
前記操作軸内には、位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行うための共振回路を構成するためのコイルが、前記コイルを貫通する磁束の方向が前記操作軸の軸心方向となるように収納され、
前記操作軸は、前記ケース内において、前記操作軸の軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として任意の方向に傾けられるように構成されることで、前記信号のインタラクションにより前記位置検出センサを通じて検出される前記操作軸の軸心方向の一端側の位置変位に基づいて、前記操作軸が傾けられた方向及び前記傾き角の大きさが検出されるようにされ、
前記操作軸内には、前記コイルが、前記位置検出センサを通じて前記操作軸の軸心方向の一端側の位置が検出可能となるように収納されており、
前記ケースは、中空空間を介して互いに対向する上部及び底部を備え、前記上部には開口が設けられ、
前記操作軸は、前記ケース内に、軸心方向の前記一端側が前記ケースの前記底部側において移動可能に軸受けされ、軸心方向の前記他端側が前記開口を通じて前記ケース外に突出させられると共に、前記傾かせる操作力が軸心方向の前記他端側に加えられたときに、前記ケースの前記中空空間内において、前記所定の位置を回転中心として回転して傾き、軸芯方向の前記一端側の位置が前記ケースの底部において変化するように支持され、
コイルばねが、前記操作軸を当該コイルばねの内部に収納するように配設されると共に、前記コイルばねの一端側が前記ケースの前記底部に固定されて取り付けられており、
前記コイルばねにより、前記操作軸が、前記ケース内に支持されると共に、傾かせる操作力が加えられる前の状態に弾性的に復帰させられる
ことを特徴とする入力デバイス。

【請求項2】

前記操作軸の軸心方向の前記他端側の前記ケース内部分には、前記操作軸が傾かせられたときに、前記ケースの上部と擦れ合うことがないように軸心方向に交差する方向に張り出す傘状の操作軸カバー部が、当該操作軸カバー部と前記操作軸とが軸心方向を中心軸として互いに自由に回転可能な状態で結合されていると共に、
前記コイルばねの他端は、前記操作軸カバー部に固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の入力デバイス。

【請求項3】

操作軸と、前記操作軸を、当該操作軸の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態で収納するケースとを有し、
前記操作軸内には、位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行うための共振回路を構成するためのコイルが、前記コイルを貫通する磁束の方向が前記操作軸の軸心方向となるように収納され、
前記操作軸は、前記ケース内において、前記操作軸の軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として任意の方向に傾けられるように構成されることで、前記信号のインタラクションにより前記位置検出センサを通じて検出される前記操作軸の軸心方向の一端側の位置変位に基づいて、前記操作軸が傾けられた方向及び前記傾き角の大きさが検出されるようにされ、
前記操作軸内には、前記コイルが、前記位置検出センサを通じて前記操作軸の軸心方向の一端側の位置が検出可能となるように収納されており、
前記ケースは、中空空間を介して互いに対向する上部及び底部を備え、前記上部には開口が設けられ、
前記操作軸は、前記ケース内に、軸心方向の前記一端側が前記ケースの前記底部側において移動可能に軸受けされ、軸心方向の前記他端側が前記開口を通じて前記ケース外に突出させられると共に、前記傾かせる操作力が軸心方向の前記他端側に加えられたときに、前記ケースの前記中空空間内において、前記所定の位置を回転中心として回転して傾き、軸芯方向の前記一端側の位置が前記ケースの底部において変化するように支持され、
前記操作軸の軸心方向の前記他端側の前記ケース内部分には、前記操作軸が傾かせられたときに、前記ケースの上部と擦れ合うことがないように軸心方向に交差する方向に張り出す傘状の操作軸カバー部が形成されている
ことを特徴とする入力デバイス。

【請求項4】

前記操作軸を傾かせる操作力が解除されたときに、前記操作軸を前記傾かせる操作力が加えられる前の状態に弾性的に復帰させるようにする弾性復帰部材を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の入力デバイス。

【請求項5】

前記コイルは、磁性体コアに巻回されていると共に、前記磁性体コアの軸心方向の一端側は、前記操作軸の軸心方向の前記一端側の端部の近傍に位置するように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の入力デバイス。

【請求項6】

前記操作軸の軸心方向の前記他端側には、使用者が前記操作軸を傾かせる操作をするための把持操作部が設けられて、
前記把持操作部には、回路基板が設けられ、
前記回路基板には、前記コイルと電気的に接続されて前記共振回路を構成する第１のコンデンサが配設されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の入力デバイス。

【請求項7】

前記把持操作部には、使用者が操作可能な１又は複数個のスイッチが設けられ、
前記回路基板には、前記１又は複数個のスイッチのオン、オフにより、前記共振回路に対しての接続が制御される１又は複数個の第２のコンデンサが設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の入力デバイス。

【請求項8】

前記操作軸の軸心方向の前記一端側の端部は、所定の第１の曲率を有する凸曲面とされ、
前記ケースの底部には、前記第１の曲率と同じ又は前記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する凹曲面とされている軸受け部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の入力デバイス。

【請求項9】

前記凸曲面と前記凹曲面は、ともに球面とされている
ことを特徴とする請求項８に記載の入力デバイス。

【請求項10】

前記ケースの前記底部には、前記位置検出センサが設けられていると共に、前記位置検出センサの、前記共振回路との電磁誘導結合による信号のインタラクションに基づく検出出力から前記操作軸の軸心方向の前記一端側の前記位置検出センサ上の位置の変化に基づいて前記操作軸が傾けられた方向を検出する検出回路が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の入力デバイス。

【請求項11】

前記検出回路は、前記位置検出センサの、前記共振回路との電磁誘導結合による信号のインタラクションに基づく検出出力から前記操作軸の軸心方向の前記一端側の前記位置検出センサ上の位置の変化に基づいて前記操作軸が傾けられた方向及び前記操作軸の傾き角の大きさを検出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の入力デバイス。

【請求項12】

入力デバイスと、前記入力デバイスが載置される入力面を備える操作情報出力装置とからなる入力システムであって、
前記操作情報出力装置は、電磁誘導方式の位置検出センサを具備し、前記位置検出センサの位置検出領域上を前記入力面とし、
前記入力デバイスは、
操作軸と、前記操作軸を、当該操作軸の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態で収納するケースとを有し、
前記操作軸内には、前記位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行う共振回路を構成するためのコイルが、前記コイルを貫通する磁束の方向が前記操作軸の軸心方向となるように収納されていると共に、前記操作軸は、前記ケース内において、前記操作軸の軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として任意の方向に傾けられるように構成されており、
前記ケースは、中空空間を介して互いに対向する上部及び底部を備え、前記上部には開口が設けられ、
前記操作軸は、前記ケース内に、軸心方向の前記一端側が前記ケースの前記底部側において移動可能に軸受けされ、軸心方向の前記他端側が前記開口を通じて前記ケース外に突出させられると共に、前記傾かせる操作力が軸心方向の前記他端側に加えられたときに、前記ケースの前記中空空間内において、前記所定の位置を回転中心として回転して傾き、軸芯方向の前記一端側の位置が前記ケースの底部において変化するように支持され、
コイルばねが、前記操作軸を当該コイルばねの内部に収納するように配設されると共に、前記コイルばねの一端側が前記ケースの前記底部に固定されて取り付けられており、
前記コイルばねにより、前記操作軸が、前記ケース内に支持されると共に、傾かせる操作力が加えられる前の状態に弾性的に復帰させられるように構成されており、
前記操作情報出力装置は、
前記位置検出センサの、前記共振回路との電磁誘導結合による信号のインタラクションに基づく検出出力から前記操作軸の軸心方向の前記一端側の前記位置検出センサ上の位置を検出し、検出した位置の変化に基づいて前記操作軸が傾けられた方向を検出する検出回路を備える
ことを特徴とする入力システム。

【請求項13】

入力デバイスと、前記入力デバイスが載置される入力面を備える操作情報出力装置とからなる入力システムであって、
前記操作情報出力装置は、電磁誘導方式の位置検出センサを具備し、前記位置検出センサの位置検出領域上を前記入力面とし、
前記入力デバイスは、
操作軸と、前記操作軸を、当該操作軸の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態で収納するケースとを有し、
前記操作軸内には、前記位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行う共振回路を構成するためのコイルが、前記コイルを貫通する磁束の方向が前記操作軸の軸心方向となるように収納されていると共に、前記操作軸は、前記ケース内において、前記操作軸の軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として任意の方向に傾けられるように構成されており、
前記ケースは、中空空間を介して互いに対向する上部及び底部を備え、前記上部には開口が設けられ、
前記操作軸は、前記ケース内に、軸心方向の前記一端側が前記ケースの前記底部側において移動可能に軸受けされ、軸心方向の前記他端側が前記開口を通じて前記ケース外に突出させられると共に、前記傾かせる操作力が軸心方向の前記他端側に加えられたときに、前記ケースの前記中空空間内において、前記所定の位置を回転中心として回転して傾き、軸芯方向の前記一端側の位置が前記ケースの底部において変化するように支持され、
前記操作軸の軸心方向の前記他端側の前記ケース内部分には、前記操作軸が傾かせられたときに、前記ケースの上部と擦れ合うことがないように軸心方向に交差する方向に張り出す傘状の操作軸カバー部が形成されて構成されており、
前記操作情報出力装置は、
前記位置検出センサの、前記共振回路との電磁誘導結合による信号のインタラクションに基づく検出出力から前記操作軸の軸心方向の前記一端側の前記位置検出センサ上の位置を検出し、検出した位置の変化に基づいて前記操作軸が傾けられた方向を検出する検出回路を備える
ことを特徴とする入力システム。

【請求項14】

前記入力デバイスは、前記操作軸を傾かせる操作力が解除されたときに、前記操作軸を前記傾かせる操作力が加えられる前の状態に弾性的に復帰させるようにする弾性復帰部材を備える
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の入力システム。

【請求項15】

前記操作情報出力装置の前記検出回路は、前記位置検出センサの、前記共振回路との電磁誘導結合による信号のインタラクションに基づく検出出力から前記操作軸の軸心方向の前記一端側の前記位置検出センサ上の位置を検出し、検出した位置の変化に基づいて前記操作軸が傾けられた方向及び前記操作軸の傾き角の大きさを検出する
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の入力システム。

【請求項16】

前記操作情報出力装置の前記入力面は、前記入力デバイスの底部よりも大きい領域範囲を有し、前記入力デバイスは、前記入力面の任意の位置に載置可能とされる
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の入力システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えばゲーム用のジョイスティックコントローラとして使用して好適な、方向指示を行うための入力デバイス及び当該入力デバイスを用いた入力システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ジョイスティックコントローラとして、特許文献１（特開平１０－２５４５６７号公報）や特許文献２（特開２００８－３７０４号公報）などが知られている。これらの特許文献に示されている従来のジョイスティックコントローラは、ケース内に、傾かせる操作（傾倒操作）が可能な状態で操作軸が収納されると共に、傾かせる操作に応じて操作軸を回動可能に支持する回動支持機構と、ケース内に、当該回動支持機構と結合して、操作軸のＸ軸操作方向の動き及びＹ軸操作方向の動きを検出し、その検出信号（検出電圧など）を出力する第１及び第２の検出手段が設けられて構成されている。

【0003】

そして、特許文献１では、第１及び第２の検出手段は、回転型ポテンショメータで構成され、それぞれの電気抵抗値が操作軸の傾倒操作に応じて可変されるようにされており、また、特許文献２では、第１及び第２の検出手段は、磁石と磁気センサとにより構成され、磁石と磁気センサとの相対的な位置関係が操作軸の傾倒操作に応じて変化することに基づいて、磁気センサから操作軸の傾倒操作に応じた電気出力が得られるようにされている。

【0004】

また、従来のジョイスティックコントローラは、制御基板上に設けられている電気回路的な接点となるコネクタに接続されて実装される構成とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－２５４５６７号公報

【文献】特開２００８－３７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した従来のジョイスティックコントローラは、ケース内に操作軸を回転可能に支持する回転支持機構と、この回転支持機構と結合して第１及び第２の検出手段が設けられる構成であり、機構的な構成が複雑なものとなってしまう問題がある。

【0007】

そして、特許文献１のように回転型ポテンショメータを用いる構造の場合においては、可変抵抗部分と接触単体が常に擦り合いながら動作を行うため、摩耗や異物の混入などにより接触不良などの電気回路的な破損が起こり、操作軸の傾き角を正しく検出することができなくなる恐れがある。

【0008】

また、特許文献２のように、磁石と磁気センサとを用いた磁気的な結合に基づいて操作軸の傾倒操作に応じた出力を得る場合においても、磁石と磁気センサの一方は、操作軸を回転可能に支持する回転支持機構に結合して回転する機構部に取り付けるように構成する必要があり、その回転する機構部において機械的な破損が発生し、操作軸の傾き角を正しく検出することができなくなる恐れがある。

【0009】

また、従来のジョイスティックコントローラは、上述したように、制御基板上に実装されて構成されるものであるため、設置位置の変更ができないという欠点もある。

【0010】

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした入力デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために、
操作軸と、前記操作軸を、当該操作軸の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態で収納するケースとを有し、
前記操作軸内には、位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行うための共振回路を構成するためのコイルが、前記コイルを貫通する磁束の方向が前記操作軸の軸心方向となるように収納され、
前記操作軸は、前記ケース内において、前記操作軸の軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として任意の方向に傾けられるように構成されることで、前記信号のインタラクションにより前記位置検出センサを通じて検出される前記操作軸の軸心方向の一端側の位置変位に基づいて、前記操作軸が傾けられた方向及び前記傾き角の大きさが検出されるようにされ、
前記操作軸内には、前記コイルが、前記位置検出センサを通じて前記操作軸の軸心方向の一端側の位置が検出可能となるように収納されており、
前記ケースは、中空空間を介して互いに対向する上部及び底部を備え、前記上部には開口が設けられ、
前記操作軸は、前記ケース内に、軸心方向の前記一端側が前記ケースの前記底部側において移動可能に軸受けされ、軸心方向の前記他端側が前記開口を通じて前記ケース外に突出させられると共に、前記傾かせる操作力が軸心方向の前記他端側に加えられたときに、前記ケースの前記中空空間内において、前記所定の位置を回転中心として回転して傾き、軸芯方向の前記一端側の位置が前記ケースの底部において変化するように支持され、
コイルばねが、前記操作軸を当該コイルばねの内部に収納するように配設されると共に、前記コイルばねの一端側が前記ケースの前記底部に固定されて取り付けられており、
前記コイルばねにより、前記操作軸が、前記ケース内に支持されると共に、傾かせる操作力が加えられる前の状態に弾性的に復帰させられる
ことを特徴とする入力デバイスを提供する。

【0012】

上述の構成の入力デバイスは、当該入力デバイスと別体の位置検出センサ上に載置されて使用することが可能に構成されている。

【0013】

そして、入力デバイスにおいては、軸心方向を任意の方向に傾かせる操作を可能とする状態でケースに収納されている操作軸内に、位置検出センサと電磁誘導結合による信号のインタラクションを行うための共振回路を構成するためのコイルが、当該コイルを貫通する磁束の方向が操作軸の軸心方向となるように収納されている。

【0014】

そして、操作軸は、ケース内において、軸心方向の一端側と他端側との間の所定の位置を回転中心として回転して任意の方向に傾けられるように構成されている。したがって、操作軸が傾けられると、信号のインタラクションにより位置検出センサを通じて検出される操作軸の軸心方向の一端側の位置が変位するので、その位置変位に基づいて、操作軸が傾けられた方向及び傾き角の大きさが検出される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明による入力デバイス及び入力システムの第１の実施形態の構成例の概要を説明するための図である。

【図2】この発明による入力デバイスの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。

【図3】この発明による入力デバイスの第１の実施形態において、操作軸を傾けた状態を説明するための図である。

【図4】この発明による入力システムの第１の実施形態における操作軸の傾き方向及び傾きの大きさを算出する方法を説明するための図である。

【図5】この発明による入力システムの第１の実施形態の電気的構成例を説明するための図である。

【図6】この発明による入力システムの第１の実施形態における操作情報出力装置の情報処理回路の動作の流れの例を示すフローチャートの一部を示す図である。

【図7】この発明による入力システムの第１の実施形態における操作情報出力装置の情報処理回路の動作の流れの例を示すフローチャートの一部を示す図である。

【図8】この発明による入力デバイスの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。

【図9】この発明による入力デバイスの他の実施形態の構成例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第１の実施形態］
先ず、この発明による入力デバイス及び当該入力デバイスを用いた入力システムの第１の実施形態を、図を参照しながら説明する。

【0017】

図１は、この発明による入力システムの第１の実施形態の概要を説明するための図である。この第１の実施形態の入力システムは、この発明による第１の入力デバイスの実施形態としての入力デバイス１と、この入力デバイス１に対する使用者の操作に応じた操作情報を出力する操作情報出力装置２とで構成される。

【0018】

操作情報出力装置２は、この例では、薄い板状の筐体２１内に、電磁誘導方式の位置検出センサ２２を備え、筐体２１の表面には、位置検出センサ２２の位置検出領域に対応する入力面２２ａが形成されている。この入力面２２ａは平面とされ、この実施形態の入力システムにおいては、入力デバイス１は、この入力面２２ａ上の、任意の位置に載置されて用いられる。

【0019】

入力デバイス１は、この例では、外観が円柱状で内部が中空のケース１１に、操作軸１２が、その軸心方向が円柱状ケース１１の中心線方向となる状態で、かつ、当該操作軸１２の軸心方向を任意の方向に傾かせる操作が可能となる状態で収納されている。操作軸１２は、ケース１１の上部に設けられている開口１１ａを通じて外部に突出し、その突出した部分に、使用者が操作軸１２を傾かせる操作をするための把持操作部１３が取り付けられている。

【0020】

後述するように、入力デバイス１の操作軸１２内には、位置検出センサ２２と電磁誘導結合による信号のインタクラクションを行うための共振回路を構成するためのコイルが設けられており、操作軸１２の軸心方向の、ケース１１内である一端側の位置が位置検出センサ２２を通じて検出可能に構成されている。

【0021】

そして、この実施形態では、操作軸１２の軸心方向の一端側の位置が、使用者による操作軸１２を傾ける操作に応じて変化するように、入力デバイス１を構成する。また、操作情報出力装置２を、入力デバイス１の操作軸１２の軸心方向の一端側の位置変化を検出し、その検出した位置変化に基づいて、入力デバイス１の操作軸１２の傾きの方向及び大きさを検出することができるように構成する。そして、操作情報出力装置２は、検出した入力デバイス１の操作軸１２の傾きの方向及び大きさを含む操作情報を生成し、この例では、無線によりゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信するように構成される。なお、操作情報出力装置２からの操作情報は、ケーブルを介して有線でゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信するように構成しても勿論よい。

【0022】

以下、入力デバイス１及び操作情報出力装置２の構成例について説明する。

【0023】

＜入力デバイス１の構成例＞
図２は、入力デバイス１の構成例を説明するための図であり、図２（Ａ）は、入力デバイス１の上面図である。また、図２（Ｂ）は、入力デバイス１の縦断面図であり、図２（Ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。

【0024】

図２（Ｂ）に示すように、入力デバイス１のケース１１は、非磁性材料例えば樹脂で構成され、下部ケース１１Ｂと上部ケース１１Ｕとが嵌合されて、この例では外観が円柱状で内部に中空空間を備える形状とされている。

【0025】

下部ケース１１Ｂは、円形の板状体で構成され、ケース１１の底部を形成する。この下部ケース１１Ｂのケース１１の開口１１ａと対向する面には、操作軸１２の操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側を軸受けする軸受け部１１Ｂａが設けられている。この下部ケース１１Ｂのケース１１の開口１１ａと対向する面側とは反対側の外部に露出する面１１Ｂｂは、ケース１１の底面とされる。この例では、このケース１１の底面を構成する面１１Ｂｂ（以下、底面１１Ｂｂという）は平面とされており、入力デバイス１が操作情報出力装置２の平面の入力面２２ａ上に載置されたときに、入力面２２ａ上でガタつかないようにされている。

【0026】

そして、この実施形態では、入力デバイス１を操作情報出力装置２の入力面２２ａ上に載置したときに、入力デバイス１は、その下部ケース１１Ｂの底面１１Ｂｂと、操作情報出力装置２の入力面２２ａとの間で生じる摩擦力により、入力面２２ａに平行な方向に容易には動かないように、入力デバイス１の下部ケース１１Ｂの材料が選定され、及び／又は、底面１１Ｂｂの面処理が施されると共に、操作情報出力装置２の入力面２２ａの材料が選定され、及び／又は、面処理が施されている。

【0027】

上部ケース１１Ｕは、下部ケース１１Ｂの周縁部に嵌合すると共に、当該下部ケース１１Ｂの周縁部に対して垂直な方向となるように構成されている円筒状壁板１１Ｕａと、下部ケース１１Ｂで構成される底部に対して中空空間を介して対向する開口１１ａを有する上部１１Ｕｂとが一体に形成されたものとされている。開口１１ａは、上部ケース１１Ｕの上部１１Ｕｂの中央部に形成されており、当該開口１１ａの径は、操作軸１２の径よりも大きく、操作軸１２が操作の最大角度分だけ傾いたときにも、操作軸１２と接触しないような大きさに選定されている。

【0028】

操作軸１２は、図２（Ｂ）に示すように、この実施形態では、操作軸本体１２１と、操作軸カバー１２２とで構成されている。これら操作軸本体１２１及び操作軸カバー１２２は、非磁性体材料、この例では樹脂で構成されている。

【0029】

操作軸本体１２１は、軸心方向の長さが、ケース１１の下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａの表面からケース１１の上部ケース１１Ｕの上部１１Ｕｂの外表面までの長さよりも長い、円柱の棒状形状とされている。この操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側が操作軸１２の軸心方向の一端側であり、操作軸本体１２１の軸心方向の他端１２１ｂ側が操作軸１２の軸心方向の他端側である。

【0030】

図２（Ｂ）に示すように、操作軸１２をケース１１内に収納した状態では、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側の先端部が、下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａと衝合して軸受けされる状態とされる。また、操作軸本体１２１の軸心方向の他端１２１ｂは、ケース１１の上部ケース１１Ｕの上部１１Ｕｂの開口１１ａから外部に突出する。この外部に突出している操作軸本体１２１の軸心方向の他端１２１ｂ側に、円板状の把持操作部１３が取り付けられている。

【0031】

操作軸本体１２１には、図２（Ｂ）に示すように、その軸心方向の他端１２１ｂから一端１２１ａの先端部近傍にまで亘る凹穴１２１ｈが形成されており、この凹穴１２１ｈ内に、電磁誘導方式の位置検出センサ２２と電磁結合する、共振回路を構成するコイル１４が固定収納されている。この場合、コイル１４を貫通する磁束の方向が操作軸本体１２１の軸心方向、つまり操作軸１２の軸心方向となるように、コイル１４が固定収納されている。

【0032】

この例では、コイル１４は、棒状の磁性体コア、例えばフェライトコア１５に巻回された状態で、操作軸本体１２１の凹穴１２１ｈ内に収納固定されている。この場合に、フェライトコア１５の軸心方向の一端１５ａ側が、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側の近傍となるように、フェライトコア１５が凹穴１２１ｈ内に収納固定されている。

【0033】

そして、この実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、操作軸本体１２１の一端１２１ａ側の先端部は、所定の第１の曲率を有する凸曲面を有するように構成されている。一方、ケース１１の底板を構成する下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａは、操作軸１２の凸曲面の第１の曲率と同じ又は第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する凹曲面を有するように構成されている。この場合に、この実施形態では、操作軸本体１２１の一端１２１ａの先端部の凸曲面及び下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａの凹曲面は、それぞれ球面の一部の曲面により構成されている。

【0034】

この実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、操作軸本体１２１と、操作軸カバー１２２とは、操作軸本体１２１の軸心方向の中央部よりも他端１２１ｂ側の位置であって、操作軸１２をケース１１内に収納したときに、ほぼ開口１１ａと同一位置となるような軸心方向位置において結合されている。操作軸カバー１２２は、操作軸本体１２１を中心位置として、操作軸本体１２１の軸心方向に交差する方向であって、ケース１１内で底部の方向に向かうような斜め方向に湾曲して放射状に張り出す傘状の形状とされている。

【0035】

この場合に、この操作軸カバー１２２の傘状に張り出す湾曲面１２２ａの形状は、真球形状ではなく、操作軸本体１２１の軸心方向が長手方向となる回転楕円体の表面形状とされており、これにより、操作軸１２がケース１１内で傾けられたときに、操作軸カバー１２２と、上部ケース１１Ｕの開口１１ａの円形端縁とが擦れ合わないように構成されている。

【0036】

操作軸本体１２１と操作軸カバー１２２とは、一体物として構成するようにしてもよいが、この実施形態では、操作軸本体１２１と操作軸カバー１２２とは、別体のものとされている。そして、この例では、操作軸本体１２１が操作軸カバー１２２に対して、当該操作軸本体１２１の軸心中心を回転中心として自由に回転することができるように、操作軸本体１２１と操作軸カバー１２２とが結合されている。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、操作軸本体１２１の操作軸カバー１２２との結合部の周側面には、リング状の凹溝１２１ｄが形成されている。一方、操作軸カバー１２２は、このリング状の凹溝１２１ｄに遊嵌されるリング状膨出部１２２ｂを備える。この場合に、リング状の凹溝１２１ｄの大きさは、リング状膨出部１２２ｂよりも若干大きなものとされ、これにより、操作軸本体１２１に対して操作軸カバー１２２が遊嵌され、互いに回動可能となるように結合されて構成されている。

【0037】

操作軸１２は、把持操作部１３に操作軸１２を傾かせる操作力が加えられたときには、ケースの中空空間内における操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側と他端１２１ｂ側との中間位置を回転中心位置として回転して傾き、軸芯方向の一端１２１ａ側の位置がケース１１の底部の下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａにおいて変化するように支持されている。

【0038】

この実施形態では、操作軸１２は、弾性圧縮変位が可能なコイルばね１６により、ケース１１内に傾き変位可能な状態で支持される構成とされている。すなわち、コイルばね１６は、操作軸本体１２１の径よりも大きい径の巻き径を有し、図２（Ｂ）に示すように、操作軸本体１２１を当該コイルばね１６の内部に収納する状態で、当該コイルばね１６の一端１６ａ側をケース１１の底部を構成する下部ケース１１Ｂに固定し、また、コイルばね１６の他端１６ｂ側を操作軸１２の軸心方向の他端側に固定するようにする。

【0039】

ただし、この実施形態では、コイルばね１６の他端１６ｂ側は、操作軸１２の操作軸本体１２１ではなく、図２（Ｂ）に示すように、操作軸カバー１２２に対して固定されている。したがって、操作軸１２は、コイルばね１６によりケース１１に支持されていても、操作軸本体１２１は、コイルばね１６に対して直接的に結合されてはいない。このため、使用者が把持操作部１３を、意図的に、操作軸１２の軸心方向を中心として回転させて操作軸１２をねじるような操作をしたとしても、操作軸本体１２１は、操作軸カバー１２２に対して自由に回転するために、コイルばね１６がねじられることはなく、操作軸１２のねじり操作によりコイルばね１６が破損してしまうことはない。

【0040】

なお、コイルばね１６の他端１６ｂ側は、操作軸本体１２１や操作軸カバー１２２に固定せずに、フリーの状態としておいてもよい。その場合には、コイルばね１６の他端１６ｂ側は、フリーであるので、操作軸１２のねじり操作によりコイルばね１６が破損してしまうことを防止する効果が得られる。

【0041】

また、この実施形態では、コイルばね１６の一端１６ａ側は、図２（Ｂ）に示すように、下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａの凹曲面を、当該コイルばねの巻き径の内部に収納するような状態で、下部ケース１１Ｂに対して固定される。後述するように、操作軸１２の操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａの先端は、この軸受け部１１Ｂａの凹曲面内で位置を移動するように動作する。

【0042】

把持操作部１３は、この例では、樹脂で構成されており、使用者が操作軸１２を操作し易いように、操作軸本体１２１よりも大きな径で、所定の厚さを有する円板状形状とされ、当該円板状形状の中心部において、操作軸１２の操作軸本体１２１と結合されている。そして、この実施形態においては、この把持操作部１３内の操作軸本体１２１の軸心方向の延長方向には、回路基板１７が配設されており、この回路基板１７において、コイル１４に並列にコンデンサが接続されて共振回路が構成されている。この操作軸１２の構成は、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側の先端部をペン先側として位置検出センサに対して位置指示を行う電子ペンと同様の構成となる。

【0043】

そして、この実施形態では、把持操作部１３には、操作軸１２の軸心方向に直交する方向の上面に、図２（Ａ）に示すように、押しボタン１８，１９が、操作者が把持操作部１３を把持しながら操作軸１２の軸心方向に押下操作可能となるように露出されて設けられている。押しボタン１８と押しボタン１９とは、例えば露出している操作部が、異なる色で着色される等されて、使用者が区別することができるように構成されている。

【0044】

把持操作部１３内に設けられている回路基板１７には、これら押しボタン１８，１９によりオン、オフされるスイッチ１８Ｓ，１９Ｓ（図２では図示を省略。後述の図５参照）が設けられている。これら押しボタン１８，１９によりオン、オフされるスイッチ１８Ｓ，１９Ｓは、この実施形態では、通常状態ではオフとされており、使用者による押しボタン１８，１９の押下操作によりオンとされ、使用者が押下操作を解除すると、オフの状態に戻る自己復帰式のスイッチとされている。

【0045】

なお、押しボタン１８，１９は、自己復帰式ではなく、１回押し込むとその状態でロックされ（スイッチオン）、再度押し込むとロックが解除（スイッチオフ）されるような構成のものであってもよい。

【0046】

そして、後述するように、回路基板１７には、押しボタン１８，１９の押下操作によりオン、オフされるスイッチ１８Ｓ，１９Ｓにより、共振回路に対しての接続が制御されるコンデンサＣ１，Ｃ２（図５参照）が設けられており、押しボタン１８，１９の押下操作により、共振回路の共振周波数が変更されるように構成されている。すなわち、押しボタン１８，１９の押下操作によりオン、オフされるスイッチ１８Ｓ，１９Ｓは、電子ペンにおけるサイドスイッチと同様の機能を備えるように構成されている。

【0047】

押しボタン１８，１９の押下操作によるスイッチ１８Ｓ，１９Ｓのオン操作は、操作情報出力装置２において、予め、所定の事象（イベント）に対応付けて設定登録することが可能とされている。この実施形態では、スイッチ１８Ｓ，１９Ｓのオン操作は、操作情報出力装置２において、ゲーム用の所定の操作指示情報として取り扱われるように設定登録されている。

【0048】

実施形態の入力デバイス１は、以上のように構成されることで、操作軸１２が、コイルばね１６の弾性変位力により、操作軸本体１２１がケース１１の底部に垂直な状態で、かつ、当該操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側の先端部が、ケース１１の底部を構成する下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａの中央部に衝合する状態で、ケース１１内に支持される。すなわち、操作軸１２の一端側の先端位置は、傾ける力が把持操作部１３に印加されていないときには、下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａの中心部に位置する状態となっている。

【0049】

そして、このように操作軸１２がケース１１内に支持されている状態において、把持操作部１３に操作軸１２を傾ける力が印加されると、操作軸１２は、コイルばね１６の弾性変形により、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ側と他端１２１ｂ側との間の位置を回転中心として回転することで傾き、傾ける力の印加が解除されると、コイルばね１６の弾性復帰力により、傾ける力が印加される前の元の状態に復帰するように動作する。このことを図３を用いて説明する。

【0050】

図３は、入力デバイス１の把持操作部１３が矢印ＡＲの方向の力を受けて、操作軸１２が傾いた状態を示す図である。すなわち、矢印ＡＲの方向の力を受けると、操作軸１２は、当該矢印ＡＲの力の印加方向に傾倒しようとする。このとき、コイルばね１６の軸心方向の一端及び他端が、ケース１１の底部の下部ケース１１Ｂ及び操作軸１２の操作軸本体１２１の他端１２１ｂ側の操作軸カバー１２２に、固定されているので、コイルばね１６は、図３に示すように、矢印ＡＲの方向の力が印加される側が弾性的に伸び、矢印ＡＲの方向とは反対側が弾性的に縮むように弾性変化をする。このため、操作軸１２は、コイルばね１６の一端１６ａと他端１６ｂとの間の位置Ｏｃ（この位置Ｏｃは、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａ及び他端１２１ｂの間の位置となっている）を回転中心として回転するようにして傾く。

【0051】

なお、操作軸１２の回転中心の位置Ｏｃは、操作軸本体１２１の軸心方向の一端１２１ａと他端１２１ｂの間の所定の定まった固定位置となるように構成する必要はなく、操作軸１２の傾き角の大きさに応じて若干変動してもよい。ただし、操作軸１２が傾けられたときに、操作軸１２とケース１１の上部ケース１１Ｕとが擦れ合うことがないように、上部ケース１１Ｕの形状及び操作軸１２の形状が選定される。

【0052】

このように操作軸１２が傾いたときには、図３に示すように、下部ケース１１Ｂの軸受け部１１Ｂａにおける操作軸本体１２１の一端１２１ａ側の先端位置は、傾いていない状態での軸受け部１１Ｂａの中央部から、操作軸本体１２１の他端１２１ｂ側の傾き方向とは逆方向に、傾き角θに応じた距離ｄだけ移動するように位置変位する。

【0053】

この実施形態では、この操作軸１２の操作軸本体１２１の一端１２１ａ側の先端位置の位置変位を、位置検出センサ２２を通じて検出することで、操作情報出力装置２は、入力デバイス１の操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさの出力情報を得ることができる。

【0054】

例えば、図４に示すように、入力デバイス１が、操作情報出力装置２の入力面２２ａ上に載置され、入力デバイス１の操作軸１２を傾ける力が印加されていないときの操作軸本体１２１の軸心方向の一端の位置Ｐ０が、位置検出センサ２２を通じて座標（ｘ０，ｙ０）として検出されると共に、操作軸１２が使用者により傾けられたときの操作軸本体１２１の軸心方向の一端の位置Ｐ１が、位置検出センサ２２を通じて座標（ｘ１，ｙ１）として検出された場合には、操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさは、以下のようにして検出される。

【0055】

例えば、図４において、操作軸１２の傾き方向を、Ｘ軸とＹ軸の平面で考えたとき、操作軸１２が丁度、Ｘ軸方向の正方向に傾いたときの操作軸１２の回転角φを０度、Ｘ軸方向の負方向に傾いたときの操作軸１２の回転角φを１８０度としたときには、操作軸１２の傾き方向（回転角φ）は、操作軸本体１２１の軸心方向の一端側とは反対方向であるので、
ｘ１＝ｘ０かつ（ｙ１－ｙ０）＞０のときには、φ＝－９０度、
ｘ１＝ｘ０かつ（ｙ１－ｙ０）＜０のときには、φ＝９０度、
（ｘ１－ｘ０）＞０かつ（ｙ１－ｙ０）＝０のときには、φ＝１８０度、
（ｘ１－ｘ０）＜０かつ（ｙ１－ｙ０）＝０のときには、φ＝０度、
（ｘ１－ｘ０）＞０かつ（ｙ１－ｙ０）＞０のときには、
ｔａｎ^-1（－１８０度－φ）＝（ｙ１－ｙ０）／（ｘ１－ｘ０）
（ｘ１－ｘ０）＞０かつ（ｙ１－ｙ０）＜０のときには、
ｔａｎ^-1（１８０度－φ）＝（ｙ１－ｙ０）／（ｘ１－ｘ０）
（ｘ１－ｘ０）＜０かつ（ｙ１－ｙ０）＞０のときには、
ｔａｎ^-1（－φ）＝（ｙ１－ｙ０）／（ｘ１－ｘ０）
（ｘ１－ｘ０）＜０かつ（ｙ１－ｙ０）＜０のときには、
ｔａｎ^-1φ＝（ｙ１－ｙ０）／（ｘ１－ｘ０）
・・・（式１）
により検出される。

【0056】

そして、それぞれの傾き方向における傾きの大きさｄは、
ｄ＝｛（ｘ１－ｘ０）²＋（ｙ１－ｙ０）²｝^1/2
・・・（式２）
として検出される。

【0057】

操作軸の傾き角θが３０度未満であるならば、ｔａｎθと距離ｄとの関係から、傾き角θが大きくなれば、傾き角θにほぼ比例して距離ｄが大きくなるので、距離ｄを算出することは、すなわち傾き角θの大きさを算出することになる。

【0058】

［入力デバイス１及び操作情報出力装置２の電気的構成例］
次に、入力デバイス１と操作情報出力装置２の電気的構成例について説明する。図５は、入力デバイス１の電気的構成例と、操作情報出力装置２の電気的構成例とを示す図である。

【0059】

＜入力デバイス１の電気的構成例＞
入力デバイス１の回路基板１７には、前述したように、位置検出センサ２２と電磁誘導結合するための共振回路ＲＣが形成されている。この共振回路ＲＣは、フェライトコア１５に巻回されているコイル１４に並列に、共振用コンデンサＣ０が接続されて構成されると共に、押しボタン１８によりオン、オフされるスイッチ１８ＳとコンデンサＣ１の直列回路と、押しボタン１９によりオン、オフされるスイッチ１９ＳとコンデンサＣ２の直列回路とが、それぞれ、コイル１４と並列に接続されて構成されている。

【0060】

押しボタン１８が押下操作されてスイッチ１８Ｓがオンとされると、コンデンサＣ１がコイル１４とコンデンサＣ０とからなる並列共振回路にさらに並列に接続されて、共振回路ＲＣの共振周波数（位相）が変化する。

【0061】

同様に、押しボタン１９が押下操作されてスイッチ１９Ｓがオンとされると、コンデンサＣ２がコイル１４とコンデンサＣ０とからなる並列共振回路にさらに並列に接続されて、共振回路ＲＣの共振周波数（位相）が変化する。

【0062】

この場合に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の静電容量は異なるものとされており、押しボタン１８が押されてスイッチ１８Ｓがオンとされたときと、押しボタン１９が押されてスイッチ１９Ｓがオンとされたときとで、共振回路ＲＣの共振周波数（位相）が異なる。そこで、操作情報出力装置２では、入力デバイス１の共振回路の共振周波数の違いを検出することで、押しボタン１８と押しボタン１９のいずれが押下されたかを検出するように構成している。

【0063】

＜操作情報出力装置２の電気的構成例＞
操作情報出力装置２は、図５に示すように、位置検出センサ２２と、位置検出回路２００と、情報処理回路２１０とを備えて構成されている。位置検出センサ２２は、入力面２２ａの横方向（Ｘ軸方向）に所定のピッチで複数個のループコイルが配設されてなるＸ軸方向ループコイル群２２Ｘと、入力面の縦方向（Ｙ軸方向）に所定のピッチで複数個のループコイルが配設されてなるＹ軸方向ループコイル群２２Ｙとが、薄型基板に積層されて構成されたものである。

【0064】

位置検出回路２００は、発振器２０１と、電流ドライバ２０２と、選択回路２０３と、切り替え接続回路２０４と、受信アンプ２０５と、位置検出用回路２０６と、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７と、スイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８とを備えて構成されている。位置検出回路２００の位置検出用回路２０６の検出出力、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７の検出出力及びスイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８の検出出力は、情報処理回路２１０に供給される。

【0065】

情報処理回路２１０は、マイクロプロセッサにより構成される制御回路２１１を備え、この制御回路２１１により、位置検出回路２００の動作を制御する。すなわち、情報処理回路２１０の制御回路２１１は、位置検出回路２００の選択回路２０３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２０４の切り替えを制御すると共に、位置検出用回路２０６、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７及びスイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８での処理タイミングを制御する。

【0066】

位置検出センサ２２のＸ軸方向ループコイル群２２Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２２Ｙが選択回路２０３に接続されている。選択回路２０３は、情報処理回路２１０の制御回路２１１の制御により、２つのループコイル群２２Ｘ，２２Ｙのうちの一のループコイルを順次選択する。

【0067】

発振器２０１は、入力デバイス１の共振回路ＲＣの共振周波数（コイル１４とコンデンサＣ０からなる共振回路の共振周波数）に等しい周波数ｆ０の交流信号を発生する。発振器２０１は、発生した交流信号を、電流ドライバ２０２と、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７及びスイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８に供給する。電流ドライバ２０２は、発振器２０１から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路２０４へ送出する。

【0068】

切り替え接続回路２０４は、情報処理回路２１０の制御回路２１１からの制御により、選択回路２０３によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ２０２が、受信側端子Ｒには受信アンプ２０５が、それぞれ接続されている。そして、位置検出センサ２２から信号を送信する場合には、切り替え接続回路２０４は端子Ｔ側に切り替えられ、逆に、位置検出センサ２２が入力デバイス１からの信号を受信する場合には、切り替え接続回路２０４は端子Ｒ側に切り替えられる。

【0069】

そして、切り替え接続回路２０４が、端子Ｔ側に切り替えられている場合には、選択回路２０３により選択されたループコイルに、電流ドライバ２０２からの電流が供給される。これにより、当該ループコイルにおいて磁界が発生し、入力デバイス１の共振回路ＲＣに作用させるための信号（電波）を送信する。

【0070】

切り替え接続回路２０４が、端子Ｒ側に切り替えられている場合には、選択回路２０３により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路２０３及び切り替え接続回路２０４を介して受信アンプ２０５に送られる。受信アンプ２０５は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、位置検出用回路２０６、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７及びスイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８に送出する。

【0071】

Ｘ軸方向ループコイル群２２Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２２Ｙの各ループコイルには、入力デバイス１の共振回路ＲＣから送信（帰還）される電波によって誘導電圧が発生する。

【0072】

位置検出用回路２０６は、入力デバイス１の共振回路ＲＣの共振周波数の成分について、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、その検波出力信号をデジタル信号に変換し、情報処理回路２１０に出力する。

【0073】

スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７は、受信アンプ２０５からの受信信号を発振器２０１からの交流信号で同期検波し、両信号の周波数変位（位相差）に基づいて、入力デバイス１のスイッチ１８Ｓがオンとされることで共振回路ＲＣの共振周波数（位相）が変化することを検出し、その検出結果に基づいて、入力デバイス１の押しボタン１８が押下操作されてスイッチ１８Ｓがオンとされた、あるいは、オフのままであるかのスイッチ状態を検出し、その検出出力を情報処理回路２１０に出力する。

【0074】

スイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８も、同様にして、スイッチ１９Ｓがオンとされることで共振回路ＲＣの共振周波数（位相）が変化することを検出し、その検出結果に基づいて、入力デバイス１の押しボタン１９が押下操作されてスイッチ１９Ｓがオンとされた、あるいは、オフのままであるかのスイッチ状態を検出し、その検出出力を情報処理回路２１０に出力する。

【0075】

情報処理回路２１０は、上述のように、位置検出回路２００の動作を制御するだけでなく、この実施形態では、位置検出回路２００の出力に基づいて、入力デバイス１の操作軸１２に対する傾き操作に応じた操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさを検出する機能を備える。

【0076】

情報処理回路２１０は、その機能を実現するため、制御回路２１１に対して、座標検出回路２１２、傾き方向検出回路２１３、傾きの大きさ検出回路２１４、操作情報生成回路２１５、無線通信部２１６，のそれぞれがシステムバス２１７を通じて接続されている。なお、座標検出回路２１２、傾き方向検出回路２１３、傾きの大きさ検出回路２１４、操作情報生成回路２１５は、制御回路２１１がプログラムを実行することによるソフトウェア機能手段として構成することもできる。

【0077】

座標検出回路２１２は、位置検出用回路２０６で検出された各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルのそれぞれに基づいて、入力デバイス１の操作軸１２の操作軸本体１２１の軸心方向の一端側の位置の座標値を算出し、算出した座標値を傾き方向検出回路２１３及び傾きの大きさ検出回路２１４に送る。

【0078】

傾き方向検出回路２１３は、取得した座標値から、前述した（式１）に従った演算を行い、入力デバイス１の操作軸１２が傾けられた方向を算出し、その算出した傾き方向の情報を、操作情報生成回路２１５に供給する。

【0079】

また、傾きの大きさ検出回路２１４は、取得した座標値から、前述した（式２）に従った演算を行い、入力デバイス１の操作軸１２が傾けられた大きさを算出し、その算出した傾きの大きさの情報を、操作情報生成回路２１５に供給する。

【0080】

操作情報生成回路２１５は、傾き方向検出回路２１３から受け取った傾き方向の情報と、傾きの大きさ検出回路２１４から受け取った傾きの大きさの情報と、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７からのスイッチ１８Ｓのオン、オフの状態情報と、スイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８からのスイッチ１９Ｓのオン、オフの状態情報とを含めた操作情報を生成する。

【0081】

そして、操作情報生成回路２１５で生成された操作情報は、制御回路２１１の制御に従って、無線通信部２１６を通じて、ゲーム機本体や、パーソナルコンピュータに送信される。無線通信部２１６は、この例では、ブルートゥース（登録商標）規格の近距離無線通信部の構成とされる。なお、無線通信部２１６は、これに限らず、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）無線通信部などの構成であってもよい。

【0082】

この場合に、ゲーム機本体やパーソナルコンピュータでは、傾き方向の情報、傾きの大きさの情報、スイッチ１８Ｓのオン、オフの状態情報及びスイッチ１９Ｓのオン、オフの状態情報は、それぞれ、例えばゲームの進行のために、予め定められた動作などに割り当てられ、それぞれの情報に応じたゲーム進行制御がなされる。

【0083】

［情報処理回路２１０の動作の流れの例］
以上のように構成されている操作情報出力装置２の情報処理回路２１０における動作の流れの例を、図６及び図６の続きである図７のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明においては、情報処理回路２１０の制御回路２１１が、座標検出回路２１２、傾き方向検出回路２１３，傾きの大きさ検出回路２１４、操作情報生成回路２１５の機能を、プログラムによるソフトウェア機能処理として実現する場合として説明する。

【0084】

操作情報出力装置２に電源が投入されると、図６のスタートから処理が開始される。先ず、制御回路２１１は、入力デバイス１が入力面２２ａ上に載置されたか否かを、入力デバイス１の共振回路ＲＣと位置検出センサ２２との電磁結合によるインタクラクションの状態を監視することにより判別する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１で、入力デバイス１が入力面２２ａ上に載置されてはいないと判別したときには、制御回路２１１は、ステップＳ１０１による監視を継続する。

【0085】

ステップＳ１０１で、入力デバイス１が入力面２２ａ上に載置されたと判別したときには、制御回路２１１は、入力デバイス１の操作軸１２が傾けられていないときの操作軸本体１２１の軸心方向の一端の位置Ｐ０（図４参照）の座標値を検出し、その検出した座標値を保持する（ステップＳ１０２）。なお、操作軸本体１２１の軸心方向の一端の位置を、以下、操作軸先端位置と称することとする。

【0086】

次に、制御回路２１１は、入力デバイス１の操作軸先端位置が変位したか否か判別し（ステップＳ１０３）、操作軸先端位置が変位したと判別したときには、その位置変位の大きさは、所定値よりも大きいか否か判別する（ステップＳ１０４）。ここで、所定値は、例えば入力デバイス１の操作軸１２の最大傾き変位に対応するコイルばね１６の巻き径の半径よりも大きい値とされる。

【0087】

このステップＳ１０４で、位置変位が所定値よりも大きいと判別したときには、制御回路２１１は、入力デバイス１の入力面２２ａ上での載置位置が変化したと判断して、処理をステップＳ１０２に戻し、このステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。

【0088】

ステップＳ１０４で、位置変位は所定値以下であると判別したときには、制御回路２１１は、入力デバイス１の操作軸１２を傾ける操作がなされたと判断して、入力デバイス１の操作軸先端位置の変位後の位置Ｐ１（図４参照）の座標値を検出する（ステップＳ１０５）。

【0089】

次に、制御回路２１１は、保持している入力デバイス１の操作軸先端位置Ｐ０と、ステップＳ１０５で検出した傾けられた後の入力デバイス１の操作軸先端位置Ｐ１とから、入力デバイス１の操作軸１２の傾き方向を、前述した（式１）に基づいて算出すると共に、前述した（式２）に基づいて、入力デバイス１の操作軸１２の傾きの大きさを算出する（ステップＳ１０６）。

【0090】

そして、制御回路２１１は、算出した操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさの情報を、無線通信部２１６を通じて、ゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信する（ステップＳ１０７）。

【0091】

次に、制御回路２１１は、スイッチ１８Ｓ状態検出回路２０７からの状態検出出力を監視して押しボタン１８が操作されてスイッチ１８Ｓがオンとされたか否か判別する（図７のステップＳ１１１）。ステップＳ１０３で、入力デバイス１の操作軸先端位置が変位してはいないと判別したときにも、制御回路２１１は、処理をステップＳ１０３からステップＳ１１１にジャンプさせて、スイッチ１８Ｓがオンとされたか否か判別する。

【0092】

ステップＳ１１１で、スイッチ１８Ｓがオンとされたと判別したときには、制御回路２１１は、スイッチ１８Ｓがオンになったことを示す状態情報を、無線通信部２１６を通じて、ゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信する（ステップＳ１１２）。

【0093】

ステップＳ１１１で、スイッチ１８Ｓがオンとされてはいないと判別したとき、また、ステップＳ１１２の次には、制御回路２１１は、スイッチ１９Ｓ状態検出回路２０８からの状態検出出力を監視して押しボタン１９が操作されてスイッチ１９Ｓがオンとされたか否か判別する（ステップＳ１１３）。

【0094】

このステップＳ１１３で、スイッチ１９Ｓがオンとされたと判別したときには、制御回路２１１は、スイッチ１９Ｓがオンになったことを示す状態情報を、無線通信部２１６を通じて、ゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信する（ステップＳ１１４）。

【0095】

ステップＳ１１３で、スイッチ１９Ｓがオンとされてはいないと判別したとき、また、ステップＳ１１４の次には、制御回路２１１は、入力デバイス１を用いた操作入力のための処理を終了する操作、例えば操作情報出力装置２の電源スイッチをオフとする操作等がなされた否か判別する（ステップＳ１１５）。

【0096】

このステップＳ１１５で、処理を終了する操作はなされていないと判別したときには、制御回路２１１は、処理をステップＳ１０３に戻し、このステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ１１５で、処理を終了する操作がなされたと判別したときには、制御回路２１１は、当該処理ルーチンを終了する。

【0097】

なお、入力デバイス１が、操作情報出力装置２の入力面２２ａから取り去られて、位置検出用回路２０６で、入力デバイス１の操作軸先端位置を検出することができなった時間が、予め定めた所定時間以上経過したときにも、制御回路２１１は、処理を終了して、操作情報出力装置２の電源スイッチをオフにするようにしてもよい。

【0098】

以上説明した実施形態の入力システムにおいては、入力デバイス１のケース１１内に収納した操作軸１２の軸心方向の一端側の傾きに応じた位置の変化を、操作情報出力装置２において、位置検出センサ２２を通じて検出し、その検出した位置の変化に基づいて、操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさを算出して操作情報として出力するように構成している。

【0099】

このような構成により、入力デバイス１は、従来の入力デバイスのような操作軸の傾きを検出するための複雑な機構は不要となり、簡単な構成となる。このため、上述の実施形態の入力デバイス１によれば、従来の入力デバイスにおける機構部の破損などによる故障の発生を生じ難くすることができる。

【0100】

また、上述の実施形態の入力システムにおいては、操作軸内に共振回路を構成するコイルを収納する入力デバイス１と、入力デバイス１の共振回路のコイルと電磁結合する位置検出センサ２２を備える操作情報出力装置とを別体として構成しており、使用者は、入力デバイス１を、操作情報出力装置２の入力面２２ａの任意の位置に載置して使用することが可能であり、使い勝手が良い。

【0101】

また、操作情報出力装置２の位置検出センサ２２は、電磁誘導方式用の一般的なものをそのまま転用して用いることができるというメリットがある。

【0102】

また、操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさの検出の分解能を上げる場合には、位置検出センサ２２のループコイルの形成ピッチを小さくすることにより、簡単に対応することができるというメリットがある。

【0103】

また、上述の実施形態の入力デバイス１では、操作軸１２の他端側に取り付けた把持操作部１３の、操作軸１２の軸心方向に直交する方向の上面に、押しボタン１８，１９が設けられているので、操作者が把持操作部１３を把持しながら操作軸１２の軸心方向に押下操作することができ、操作軸１２を傾けたときにも、押しボタン１８，１９の操作がし易いという効果がある。

【0104】

また、上述の実施形態の操作情報出力装置２では、電磁誘導方式の位置検出センサによる位置検出方式を用いているので、非常に細かい変位が検出可能であり、その検出した変位に基づいて傾き方向と傾きの大きさが算出されるため、従来方式よりも分解能が高いという効果がある。

【0105】

なお、上述の実施形態では、操作情報出力装置２は、入力デバイス１の操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさを検出するための専用（入力デバイス１専用）の構成としたが、一般的な電磁誘導方式の電子ペンによる指示位置を検出する装置としても兼用することができる。

【0106】

その場合の操作情報出力装置は、入力デバイス１の操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさを検出する第１のモードと、一般的な電磁誘導方式の位置指示器、例えば電子ペンによる指示位置を検出する第２のモードとを備える。そして、操作情報出力装置においては、第１のモードにおいては、上述と同様の動作を行い、第２のモードにおいては、位置検出回路２００の位置検出用回路２０６で検出した電子ペンによる指示位置の座標を情報処理回路２１０の座標検出回路２１２で検出して、例えば無線通信部２１６を通じて、パーソナルコンピュータ等に送信するようにする。

【0107】

この場合に、第１のモードと第２のモードとは、操作情報出力装置にモード切替ボタンを設けて、使用者が切り替えるように構成することができる。また、電子ペン及び入力デバイスのそれぞれに、操作情報出力装置に識別情報を、位置検出センサを通じて送信したり、ブルートゥース（登録商標）規格の近距離無線通信部を通じて送信する機能を備えると共に、操作情報出力装置側にそれらの識別情報を受信する機能を備えるように構成して、操作情報出力装置で、入力デバイスの識別情報を受信したときには第１のモードに、電子ペンの識別情報を受信したときには第２のモードに、自動的に切り替えるように構成してもよい。

【0108】

［第２の実施形態］
上述の第１の実施形態においては、入力デバイスと操作情報出力装置とで入力システムを構成するようにしたが、入力デバイスに、位置検出センサ及び情報処理回路を設けることにより、入力デバイス単独の構成とすることもできる。

【0109】

図８は、そのような構成を備える第２の実施形態の入力デバイス１Ａを示すもので、上述した第１の実施形態の入力デバイス１と同様の構成部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【0110】

この第２の実施形態の入力デバイス１Ａは、上述の第１の実施形態の入力デバイス１の下部ケース１１Ｂの底面１１Ｂｂの下に、さらに、位置検出センサ１０１と、位置検出回路２００及び情報処理回路２１０と同様の構成の位置検出回路及び情報処理回路（図示は省略）を搭載する回路基板１０２とを収納する底部板１００を張り付けるようにして構成される。

【0111】

この第２の実施形態の入力デバイス１Ａにおいては、上述した第１の実施形態の入力デバイス１は、そのまま用いることができる。ただし、この第２の実施形態の場合の下部ケース１１Ｂの底面１１Ｂｂは、上述の第１の実施形態のような操作情報出力装置２の入力面２２ａと所定の摩擦を有するような構成とする必要はない。

【0112】

この第２の実施形態においては、底部板１００の中央部には、下部ケース１１Ｂの凹曲面の軸受け部１１Ｂａの円形領域の径よりも若干大きい１辺の長さの正方形の凹部１００ａが形成されている。そして、この凹部１００ａ内おいて、下部ケース１１Ｂの底面１１Ｂｂの直下に、下部ケース１１Ｂの凹曲面の軸受け部１１Ｂａの円形領域の径に等しい、あるいは当該径よりも若干大きい１辺の長さの正方形形状の位置検出センサ１０１が配設される。そして、凹部１００ａ内において、位置検出センサ１０１の下方に、回路基板１０２が配設されて構成される。

【0113】

なお、この実施形態の入力デバイス１Ａにおいて、凹部１００ａ、位置検出センサ１０１、回路基板１０２は、下部ケース１１Ｂの凹曲面の軸受け部１１Ｂａの円形領域の径に等しい、あるいは当該径よりも若干大きい円形の形状とするようにしてもよい。

【0114】

この実施形態の入力デバイス１Ａにおいては、使用者が操作軸１２を把持操作部１３を用いて傾けるように操作すると、位置検出センサ１０１を通じて回路基板１０２内の位置検出回路２００及び情報処理回路２１０において、操作軸１２の操作軸本体１２１の一端１２１ａ側の先端の位置変位が検出されると共に、その位置変位から操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさが算出される。そして、当該入力デバイス１Ａから、操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさの情報が、無線通信部を通じてゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信される。また、押しボタン１８や押しボタン１９が押下操作されたときには、スイッチ１８Ｓのオンの状態情報や、スイッチ１９Ｓのオンの状態情報が、無線通信部を通じてゲーム機本体やパーソナルコンピュータに送信される。

【0115】

なお、この第２の実施形態の入力デバイス１Ａにおいて、操作軸１２の傾き方向及び傾きの大きさの情報、スイッチ１８Ｓのオンの状態情報やスイッチ１９Ｓのオンの状態情報の送出は、無線通信によるのではなく、ケーブルを通じて有線で送出するように構成することもできることは勿論である。

【0116】

なお、この第２の実施形態の入力デバイス１Ａの構成においては、入力デバイスと位置検出センサとは、静電容量方式、特にアクティブ静電容量方式で結合して信号のインタラクションを行うように構成することも可能である。

【0117】

［その他の実施形態又は変形例］
上述の実施形態の入力デバイス１及び入力デバイス１Ａにおいては、操作軸１２は、コイルばね１６を用いて支持すると共に、このコイルばね１６を、操作軸１２の状態を元に戻す弾性復帰部材としても兼用するように構成した。しかし、操作軸１２の支持部材と、操作軸１２を元に戻す弾性復帰部材とは、別々に設ける構成とすることも勿論できる。

【0118】

図９は、そのように構成した入力デバイス１ＥＸの主要な構成を示すもので、第１の実施形態の入力デバイス１と同様に、操作情報出力装置２と共に入力システムを構成する場合の例である。

【0119】

この例の入力デバイス１ＥＸの操作軸１２ＥＸ内には、上述の実施形態の入力デバイスと同様に、フェライトコア１５ＥＸに巻回されたコイル１４ＥＸが収納されている。そして、上述の実施形態の入力デバイスと同様に、操作軸１２ＥＸの一端側は凸曲面状に構成され、ケース１１ＥＸの下部ケース１１ＥＸＢの軸受け部１１ＥＸＢａの凹曲面において衝合するように構成されている。

【0120】

そして、この例の入力デバイス１ＥＸの操作軸１２ＥＸの軸心方向の中ほどには、球状膨出部１２０ＥＸが形成されている。一方、ケース１１ＥＸの上部ケース１１ＥＸＵには、この球状膨出部１２０ＥＸの部分で、操作軸１２ＥＸを支持するための支持部１１１ＥＸが設けられている。この支持部１１１ＥＸは、操作軸１２ＥＸの球状膨出部１２０ＥＸの球面に対応する凹面を有する貫通孔１１１ＥＸａを備えている。これにより、操作軸１２ＥＸは、球状膨出部１２０ＥＸを回転中心として回転することで、傾くことができる。

【0121】

そして、この例の入力デバイス１ＥＸにおいては、操作軸１２ＥＸの軸心方向の、球状膨出部１２０ＥＸよりも一端側あるいは他端側（図９の例では他端側）と、ケース１１ＥＸの上部ケース１１ＥＸＵとの間にコイルばねなどの弾性部材１１２ＥＸが配設されて、操作軸１２ＥＸの軸心方向が、常に、下部ケース１１ＥＸＢの底面１１ＥＸＢｂに対して内において直交する状態を維持するように弾性支持されるように構成されている。

【0122】

これにより、操作軸１２ＥＸは、把持操作部１３ＥＸが用いられて傾けられた後、傾けられる力が解除されたときに、弾性部材１１２ＥＸにより元の状態に復帰する。

【0123】

なお、この例においても、前述の実施形態の入力デバイスと同様に、把持操作部１３ＥＸには、回路基板１７ＥＸが設けられると共に、押しボタン１８ＥＸ及び１９ＥＸが設けられて、回路基板１７ＥＸ内に設けられるコンデンサを含む共振回路が構成されるものである。

【0124】

なお、上述の実施形態の入力デバイス１Ａ，１Ｂ及び１ＥＸのケースは、円柱形状としたが、円柱形状に限られるものではなく、断面が多角形の柱状形状であってもよい。

【符号の説明】

【0125】

１，１Ａ，１Ｂ，１ＥＸ…入力デバイス、２…操作情報出力装置、１１，１１ＥＸ…ケース、１２，１２ＥＸ…操作軸、１４…コイル、１５…フェライトコア、１６…コイルばね、１７…回路基板、１８，１９…押しボタン、１２１…操作軸本体、１２２…操作軸カバー、２２…位置検出センサ、２００…位置検出回路、２１０…情報処理回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】