JP2014102785A - 入力装置、入力システム、情報処理システム、情報処理プログラム、および情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作感を向上させることのできる入力装置等を提供すること。
【解決手段】入力装置等は、入力部材と、入力部材対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材と、検知部材が配置される配置部材と、検知部材に基づいて検知された検知データを処理して所定の出力方向の出力データを出力可能なデータ処理部とを備える。そして、検知部材は、当該検知部材が検知可能な方向が上記所定の出力方向に対して所定の回転角度で回転されて、配置部材上に配置され、データ処理部は、検知データに対して上記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置等に関するものであり、より特定的には、スティック式入力デバイスに関するものである。

従来、入力デバイスの例としてポインティングスティックと呼ばれるものがある。このポインティングスティックは、パーソナルコンピュータなどの情報処理機器等に適用され、表示画面上におけるカーソル等の位置決めや動作を制御するための信号入力装置として用いられる。具体的には、ポインティングスティックの操作スティックの下部に、典型的なセンサとして歪みセンサを配置することで、操作スティックが傾倒されることに応じて歪む歪みセンサの歪み量に応じて傾倒の大きさが検知される。また、歪みセンサは、典型的には、一対で対向配置されることにより、当該対向する方向における操作の変化を検知可能であり、このため、例えば上下方向および左右方向の操作の変化を検知できるように、それぞれの方向に独立して対向配置される。そして、それぞれの方向における歪みセンサの検知結果が合成されることで操作スティックの傾倒の向きと大きさが検知される（例えば、特許文献１）。

特開２００６−４８４７８号公報

しかし、特許文献１に記載されているポインティングスティックのようなアナログ入力装置においては、機構的に入力の範囲を制限することができないため、過度な荷重（入力）がかかると、センサにより検知されたアナログデータがアンプにより増幅された後、所定の分解能によりＡ／Ｄ変換された結果、変換後のデジタルデータの出力値が上限に達する（センサ、アンプまたはＡ／Ｄ変換機構が飽和する）ことがある。このため、例えば左右方向（ｘ軸方向）および上下方向（ｙ軸方向）の両方向における操作の変化を検知するように同一のセンサが配置されたポインティングスティックに対して、例えば操作者がやや右向き（ｘ軸正方向）の上方向（ｙ軸正方向）に強い入力を行った場合に、ｘ軸方向にもｙ軸方向にもセンサが飽和して同一の出力値（出力上限値）になることがある。この場合、ｘ軸方向およびｙ軸方向の出力値が合成された結果、操作スティックの傾倒の向きとして出力される出力方向は、ｘ軸の正方向から反時計回りに４５度の方向であると算出される。このため、操作者は操作スティックに対してほぼ上向きの入力を行っているにもかかわらず、出力方向は４５度の右斜め上方向として算出されることにより、実際の入力方向と算出結果として出力される出力方向とが意図せず大きく異なってしまう。

すなわち、上下方向および左右方向の操作の変化を検知する両センサが配置されたポインティングスティックにおいて、強い荷重の入力を与えると、実際は、ほぼ上下方向や左右方向の入力であっても、操作スティックの傾倒の向きとして出力される出力方向は意図しない斜め方向として算出されてしまう。このため、通常、上下左右の入力を行うことが多い操作者にとって操作感が低下するという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、操作感を向上させることのできる入力装置等を提供することである。

上記目的は、例えば以下のような構成により達成される。

本発明に係る入力装置は、入力部材と、入力部材に対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材と、検知部材が配置される配置部材と、検知部材に基づいて検知された検知データを処理して所定の出力方向の出力データを出力可能なデータ処理部とを備える。そして、検知部材は、当該検知部材が検知可能な方向が上記所定の出力方向に対して所定の回転角度で回転されて、配置部材上に配置され、データ処理部は、検知データに対して上記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして出力する。

上記構成によれば、検知部材が検知可能な方向は、所定の出力方向と所定の回転角度だけ異なっているが、検知データに対して当該回転角度と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理が実行されることにより、所定の出力方向の出力データを出力することができる。このため、検知部材が検知可能な方向を、所定の出力方向と一致させる必要はなく、柔軟に所定の回転角度を設定することにより操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。

また、入力装置は、アナログデータを既定の分解能でＡ／Ｄ変換する変換部をさらに備えてもよい。この場合において、検知データは、検知部材により検知されたアナログデータが変換部によりＡ／Ｄ変換されたデータである。

上記構成によれば、検知データは、アナログデータが既定の分解能でＡ／Ｄ変換されたデータであるため、検知部材により検知されたアナログデータの値が大きい場合（すなわち、入力装置に対して強い入力があった場合）には、検知部材が検知可能な方向における検知データが上限値に達する（当該方向の変化を検知する検知部材または変換部が飽和する）ことがある。この場合において、検知部材が飽和することにより出力値が変化しなくなる方向（すなわち検知部材が検知可能な入力の方向）と、所定の出力方向とは所定の回転角度だけ異なるため、回転角度を所定の角度に設定することにより、出力値が変化しなくなる方向を、所定の出力方向と一致する方向に設定することができる。このため、柔軟に所定の回転角度を設定することにより操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。

また、データ処理部は、検知データに対して所定の回転角度の回転方向と反対の方向に当該所定の回転角度だけ回転させる回転変換の演算処理を実行して、上記出力データを出力してもよい。

上記構成によれば、検知部材が検知可能な方向は、所定の出力方向と所定の回転角度だけ異なっているが、検知データに対して当該回転角度と同一の回転角度だけ反対の方向に回転させる回転変換の演算処理が実行されることにより、上記所定の出力方向の出力データを出力することができる。このため、検知部材が検知可能な方向を、所定の出力方向と一致させなくても、所定の出力方向の出力データを算出可能であり、柔軟に所定の回転角度を設定することにより操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。

また、所定の出力方向は、互いに直交する少なくとも２軸の出力方向であり、検知部材は、少なくとも２軸の出力方向を所定の回転角度で回転した互いに直交する２軸の方向をそれぞれ独立して検知可能に、配置部材上に配置されるものとしてもよい。

上記構成によれば、少なくとも２次元空間において互いに直交する検知可能な方向のいずれにおいても出力値が変化しなくなる領域（飽和領域）が生成される。このような場合においても、回転角度を所定の角度に設定することにより、飽和領域の位置を、所定の位置に設定することができるため、柔軟に所定の回転角度を設定することにより操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。

また、検知部材は、２軸の出力方向の出力データの絶対値がそれぞれ最大となる場合に当該検知部材により検知された方向が所定の出力方向に近付くように、回転されて配置部材上に配置されるものとしてもよい。

上記構成によれば、少なくとも２次元空間において互いに直交する２軸方向のいずれにおいても出力値が最大となる領域（飽和領域）において検知された方向は、所定の出力方向に近付くことになる。このことにより、所定の出力方向に対しての入力操作を行うことが多い操作者の操作感を向上させることができる。

また、所定の回転角度は略４５度であってもよい。

上記構成によれば、少なくとも２次元空間において直交する２軸方向の入力操作の変化を検知する検知部材や、Ａ／Ｄ変換の分解能が同一である場合には、上記飽和領域において入力された荷重に対する出力値は同一の上限値に達するため、これらの出力値が合成された結果、その出力方向は所定の出力方向に一致する。このため、飽和領域において大きな入力があった場合には、所定の出力方向に対する入力であるとして算出される。このことにより、所定の出力方向に対しての入力操作を行うことが多い操作者の操作感を向上させることができる。

また、検知部材は、歪みセンサであり、一対で対向配置されることにより、当該対向する方向を検知可能であり、２軸の出力方向を上記所定の回転角度で回転した互いに直行する２軸の方向のそれぞれにおいて対向配置されるものとしてもよい。

上記構成によれば、検知部材として典型的な歪みセンサを用いることで、互いに独立した２軸方向の入力操作の変化を検知することができる。

また、データ処理部は、情報処理装置からの要求に応じて出力データを当該情報処理装置に出力し、情報処理装置は、出力データを用いてアプリケーションを実行するものとしてもよい。

上記構成によれば、入力装置において所定の出力方向の出力データが出力されるので、情報処理装置は当該データをそのまま用いて、アプリケーションを実行することができる。

また、出力データは、アプリケーションの実行に用いられ、所定の出力方向は、アプリケーションの設定における上下左右方向のうち少なくともいずれかの方向であるものとしてもよい。

上記構成によれば、検知部材が検知可能な方向を、所定の出力方向から所定の角度だけ回転させることにより、検知部材が飽和することにより出力値が変化しなくなる方向を所定の出力方向と一致させることが可能であり、また、所定の出力方向をアプリケーションの設定上で操作者が最も操作を行うことが多い上下左右方向のいずれかに設定することで操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。

また、出力データは、アプリケーションの実行に用いられ、２軸の出力方向は、アプリケーションの設定における上下方向および左右方向であるものとしてもよい。

上記構成によれば、検知部材が検知可能な入力操作の直交する２軸の方向を、所定の直交する２軸の出力方向から所定の角度だけ回転させることにより、検知部材が飽和することにより出力値が変化しなくなる飽和領域を柔軟に変更することが可能であり、また、所定の直交する２軸の出力方向をアプリケーションの設定上で操作者が最も操作を行うことが多い上下方向および左右方向に設定することで操作感を向上させることが可能な入力装置とすることができる。さらに、所定の回転角度を４５度に設定することで、飽和領域において大きな入力があった場合には、アプリケーションの設定上で上下方向および左右方向に対する入力であるとして算出されるので、上下左右に対する入力操作を行うことが多い操作者の操作感を向上させることができる。

また、アプリケーションはゲームアプリケーションであるものとしてもよい。

上記構成によれば、ゲームキャラクタを移動させる等の操作においてアプリケーションの設定上の上下左右方向の入力を要求することが多いゲームアプリケーションにおいて上記入力装置が用いられることで、操作者の操作感を向上させることができる。

以上では、入力装置として本発明を構成する場合について記載した。しかし、本発明は、入力装置と情報処理装置を備える情報処理システム、情報処理プログラム、情報処理方法として構成されてもよい。

本発明によれば、操作感を向上させることのできる入力装置等を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るポインティングスティック１の分解斜視図 本発明の一実施形態に係る歪みセンサの配置の一例を示す図 図２に示す歪みセンサにおける飽和領域を説明するための図 図３に示す飽和領域における荷重の一例を示す図 本発明の一実施形態に係る検出部１００および周辺のブロック図 従来の歪みセンサの配置の一例を示す従来図 図６に示す歪みセンサの配置における飽和領域を説明するための従来図 図７に示す飽和領域における荷重の一例を示す図

［ポインティングスティック１の構成］
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る入力装置（以下、ポインティングスティックという）について説明する。図１は、ポインティングスティック１を示す分解斜視図である。なお、ポインティングスティック１は、端末装置（不図示）に取り付けられ、図１では、図中上側は端末装置の操作面方向、下側は端末装置の下面方向として示している。また、以下で説明するポインティングスティック１の構成において、本実施形態を説明するうえで特に関係のない構成についてはその説明を省略、または簡略化している。

ポインティングスティック１は、端末装置に取り付けられ、操作者による入力を受け付ける入力装置として機能する。図１に示すように、ポインティングスティック１は、キャップ２と、操作体３と、センサ基板４とから構成される。

キャップ２は、弾性体によって形成され、略円筒状に形成された周面部２１と、当該周面部２１の上側開口を閉塞する天面部２２と、周面部２１の下端側の開口部の外周縁から外方へ張り出されたフランジ２３とが一体に形成されて成る。天面部２２の上面には、操作者の操作を受け付ける被操作部（不図示）が形成される。なお、フランジ２３が端末装置に埋め込まれることによって、キャップ２が後述する操作スティック３３から抜けることが防止される。

操作体３は、樹脂または耐熱性セラミック材等によって形成され、基部３１と、当該基部３１上に形成された略円形状の台座部３２と、当該台座部３２に直立して形成された四角柱状の操作スティック３３が一体に形成されて成る。

センサ基板４は、撓曲可能な樹脂フィルム等で形成され、その一端には、操作体３の台座部３２の位置に対応するように操作体３の裏面に固定される略円形状の基端部４１が形成される。また、センサ基板４の他端には、コネクタ４２が設けられる。

センサ基板４の基端部４１には、厚膜又は薄膜の抵抗体から成る歪みセンサ４３（４３ａ〜４３ｄ）が形成される。この歪みセンサ４３が形成された基端部４１は、操作スティック３３が形成された操作体３に対して、台座部３２の裏面の位置に接着固定される。このため、操作スティック３３が傾倒されると、操作スティック３３の下部に設けられた歪みセンサ４３には、操作スティック３３が傾倒された方向に圧縮力が作用し、操作スティック３３が傾倒された方向と反対方向には引張力が作用する。そして、歪みセンサ４３に圧縮力が作用するとその抵抗値が下がり、引張力が作用するとその抵抗値が上昇する。したがって、歪みセンサ４３を適切な方向に配置することにより、操作スティック３３に作用する傾倒の方向および大きさの信号を検出することができる。本実施形態においては、この歪みセンサ４３の配置が特徴的であり、この特徴的な配置については後に詳述する。

キャップ２は、センサ基板４が接着固定された操作体３の操作スティック３３の上端部に取り付けられる。具体的には、キャップ２は、円筒状の周面部２１と天面部２２によって形成された四角柱状の空洞部を有し、キャップ２は弾性体によって形成されるため、当該空洞部は弾性変形可能であり、当該空洞部の内径は、操作スティック３３の最小外径よりも小さく形成されている。このため、キャップ２は、その弾性を利用して操作スティック３３に圧入可能であり、圧入されることにより周面部２１が操作スティック３３の上端部に外嵌状に取り付けられ、操作スティック３３と嵌合される。このようにして形成されたポインティングスティック１は、端末装置に取り付けられる。そして、例えば操作者は、端末装置の両側部分を把持して、表示画面を見ながらポインティングスティック１を指で操作することができる。具体的には、操作者がキャップ２の被操作部（不図示）を例えば上向きに操作することにより、操作スティック３３が上向きに傾倒し、操作スティック３３の下部に設けられた歪みセンサ４３の歪み量に応じて上向きの傾倒の大きさが検知される。そして、端末装置は、検知された上向きの入力に対応して例えば表示画面上のカーソルを上向きに移動表示させる。

ところで、ポインティングスティックのようなアナログ入力装置においては、以下のような公知の問題がある。すなわち、アナログ入力装置において検知されたアナログデータは、アンプによって一定のアンプゲイン（アンプの増幅率）で増幅されるが、増幅されたアナログデータが定められた入力上限値を超えると、既定の分解能のＡ／Ｄコンバータによってはもはや出力値がそれ以上変化しなくなる。これにより、操作者としてはポインティングスティックへの荷重値（入力値）を変化させているにもかかわらず、アナログ入力装置への入力の大きさとして出力される出力値は変化しないという事態が生じる。また、これを解決するために、アンプゲインを小さめに設定することで増幅されたアナログデータが入力上限値を超えないようにすることが考えられる。しかし、この場合には、入力が有効となる範囲（荷重の範囲）が広くなる一方で、Ａ／Ｄコンバータによる変換時の分解能は変わることがないため、結果として、小さい荷重をかけた場合の出力値の変化が小さくなり、小さな荷重に対する感度が低い入力装置となってしまう。このため、安易にアンプゲインを小さく設定するということができない。また、小さな荷重に対する感度を十分に確保するために、Ａ／Ｄコンバータの分解能を上げることが考えられるが、分解能を上げれば上げるほどコストがかかるという問題がある。

本実施形態では、上記した問題を解決するために歪みセンサ４３の配置を従来の配置とは異なるものとした。ここで、比較のため、従来のポインティングスティックにおける歪みセンサの配置とその問題について図６〜図８を用いて具体的に説明する。図６は、従来の歪みセンサの配置の一例を示す従来図であり、図７は、図６に示す歪みセンサにおける飽和領域を説明するための従来図であり、図８は、図７に示す飽和領域における荷重の一例を示す図である。

図６に示すように、基板Ｂの上には、歪みセンサＸｐ、Ｘｍ、Ｙｐ、Ｙｍが配置される。歪みセンサＸｐとＸｍはＸ軸方向において対向配置されてＸ軸方向における入力操作の変化を検知する。歪みセンサＹｐとＹｍはＹ軸方向において対向配置されてＹ軸方向における入力操作の変化を検知する。

ここで、各歪みセンサは同一のセンサであり、検知されたアナログデータは同一のアンプゲインで増幅された後、同一のＡ／Ｄコンバータによって既定の分解能でＡ／Ｄ変換され、変換後のデジタルデータが所定の出力上限値に達すると、出力値はもはやそれ以上変化しなくなる（歪みセンサが飽和する）。具体的には、図７の（ａ）に示す実線の正方形内の領域が、歪みセンサがＸ軸方向およびＹ軸方向における入力操作の変化を検知して、入力操作の大きさ及び方向の変化を出力可能な領域（以下、出力可能領域という）であり、この領域外では少なくともＸ軸方向またはＹ軸方向における入力操作の変化が検知できない領域であり、図７の（ａ）の斜線で示す領域が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向におけるいずれの入力操作の変化も検知できない領域（以下、飽和領域という）である。

いま、図６に示すセンサが配置されたポインティングスティックにおいて、操作スティックをＸ軸正方向から反時計回りに回転させることにより出力可能領域外となる大きさの荷重がかけられた場合について考える。具体的には、図７の（ａ）に示すように、点線の円周で示される一定の大きさの荷重がかけられた場合について考える。ここで、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティックへの入力の大きさとして出力されるＹ軸方向の出力値との関係をグラフにしたものであり、図７の（ｃ）は、図７の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティックへの入力の大きさとして出力されるＸ軸方向の出力値との関係をグラフにしたものである。図７の（ｂ）、（ｃ）において、点線で示すグラフはポインティングスティックへ実際に入力された荷重を示し、実線で示すグラフはポインティングスティックへの入力の大きさとして実際に出力される出力値を示す。なお、上記では、操作スティックをＸ軸正方向から反時計回りに回転させる場合について記載したが、回転ではなく操作スティックを傾倒させるものとしてもよい。この場合には、操作スティックを傾倒させた方向とＸ軸正方向のなす、Ｘ軸正方向から反時計回りの角度が上記した角度θとなる。

図７の（ｂ）のグラフからわかるように、Ｙ軸方向の出力値としては、角度θが４５度付近から１３５度付近、および２２５度付近から３１５度付近において、入力された荷重が出力領域外の大きさとなるため、Ｙ軸方向の入力を検知する歪みセンサＹｐ、Ｙｍが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

また、図７の（ｃ）のグラフからわかるように、Ｘ軸方向の出力値としては、角度θが０度から４５度付近、１３５度付近から２２５度付近、および３１５度付近から３６０度において、入力された荷重が出力領域外の大きさとなるため、Ｘ軸方向の入力を検知する歪みセンサＸｐ、Ｘｍが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

このため、角度θが４５度付近、１３５度付近、２２５度付近、３１５度付近（図７の（ｂ）、（ｃ）に示す斜線の領域）においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向を検知する歪みセンサがいずれも飽和し、出力値がＸ軸方向にもＹ軸方向にも変化しない（すなわち、出力値が出力上限値に固定される）飽和領域となる。このため、斜線部の領域においては、実際には入力された荷重値の大きさおよび方向は変化しているにもかかわらず、Ｘ軸方向の出力上限値とＹ軸方向の出力上限値とが合成された結果、４５度、１３５度、２２５度、３１５度の角度が、ポインティングスティックに対する入力の方向として出力される。すなわち、図７の（ａ）に示す斜線領域（飽和領域）における荷重値で入力を行った場合には、出力可能領域の正方形の各頂点が示す出力値として出力されるため、出力方向は斜め方向として算出されてしまう。より具体的にいえば、図８に示すように、飽和領域において点Ｐで示されるようなほぼＹ軸正方向の入力を行った場合であっても、ポインティングスティックに対する入力として実際に出力される出力値は点Ｑで示される値となるため、ポインティングスティックの傾倒の向きとして出力される出力方向は、Ｘ軸方向から反時計回りに４５度の方向であるとして出力される。

したがって、操作者は、ポインティングスティックに対してＸ軸方向やＹ軸方向の強い入力を行うことにより、その方向への入力を指示しているにもかかわらず、その入力方向がＸ軸方向やＹ軸方向から少しずれるだけで、ポインティングスティックの傾倒の向きとして出力される出力方向は、Ｘ軸方向やＹ軸方向ではなく斜めの方向となってしまう。このため、通常、Ｘ軸方向やＹ軸方向への入力を行うことが多い操作者にとっては、操作感が低下するという問題が生じる。

［本実施形態における歪みセンサ４３の配置］
次に、本実施形態における歪みセンサの配置について図２〜図４を用いて説明する。図２は、歪みセンサ４３の配置の一例を示す従来図であり、図３は、図２に示す歪みセンサにおける飽和領域を説明するための図であり、図４は、図３に示す飽和領域における荷重の一例を示す図である。

図２に示すように、センサ基板４の上には、歪みセンサ４３（４３ａ〜４３ｄ）が配置される。ここで、ポインティングスティック１（操作スティック３３）の傾倒の向きとして出力される出力方向がＸ軸方向およびＹ軸方向であるとすると、両軸を反時計回りに４５度回転させたＸ’軸方向およびＹ’軸方向において対向配置される。具体的には、歪みセンサ４３ｂおよび４３ｄは、Ｘ’軸方向において対向配置されてＸ’軸方向における入力操作の変化を検知する。また、歪みセンサ４３ａと４３ｃはＹ’軸方向において対向配置されてＹ’軸方向における入力操作の変化を検知する。

なお、歪みセンサ４３ａ〜４３ｄは同一のセンサであり、検知されたアナログデータは同一のアンプゲインで増幅された後、同一のＡ／Ｄコンバータによって既定の分解能でＡ／Ｄ変換され、変換後のデジタルデータが所定の出力上限値に達すると、出力値はもはやそれ以上変化しなくなる（歪みセンサが飽和する）。具体的には、図３の（ａ）に示す実線の正方形内の領域が、歪みセンサ４３がＸ’軸方向およびＹ’軸方向における入力操作の変化を検知して、入力操作の大きさ及び方向の変化を出力可能な出力可能領域であり、この領域外では少なくともＸ’軸方向またはＹ’軸方向における入力操作の変化が検知できない領域であり、図３の（ａ）の斜線で示す領域が、Ｘ’軸方向およびＹ’軸方向におけるいずれの入力操作の変化も検知できない飽和領域である。

いま、図２に示す歪みセンサ４３が配置されたポインティングスティック１において、操作スティック３３をＸ軸正方向から反時計回りに回転させることにより、出力可能領域外となる大きさの荷重がかけられた場合について考える。具体的には、図３の（ａ）に示すように、点線の円周で示される一定の大きさの荷重がかけられた場合について考える。ここで、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティック１への入力の大きさとして出力されるＹ’軸方向の出力値との関係をグラフにしたものであり、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティック１への入力の大きさとして出力されるＸ’軸方向の出力値との関係をグラフにしたものである。図７の（ｂ）、（ｃ）において、点線で示すグラフはポインティングスティック１へ実際に入力された荷重を示し、実線で示すグラフはポインティングスティック１への入力の大きさとして実際に出力される出力値を示す。なお、上記では、操作スティックをＸ軸正方向から反時計回りに回転させる場合について記載したが、回転ではなく操作スティックを傾倒させるものとしてもよい。この場合には、操作スティックを傾倒させた方向とＸ軸正方向のなす、Ｘ軸正方向から反時計回りの角度が上記した角度θとなる。

ここで、図３の（ａ）からわかるように、出力可能範囲（実線の正方形の範囲）は、従来のポインティングスティックにおける出力可能範囲（図７の（ａ）参照）をθ方向に４５度回転させたものである。このことから、図３の（ｂ）のグラフと図３の（ｃ）のグラフはそれぞれ図７の（ｂ）のグラフと図７の（ｃ）のグラフをθ方向に４５度平行移動したものとなる。このため、図３の（ｂ）のグラフからわかるように、Ｙ’軸方向の出力値としては、角度θが９０度付近から１８０度付近、および２７０度付近から３６０度において、入力された荷重が出力領域外の大きさとなるため、Ｙ’軸方向の入力を検知する歪みセンサ４３ａ、４３ｃが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

また、図３の（ｃ）のグラフからわかるように、Ｘ’軸方向の出力値としては、角度θが０度から９０度付近、および１８０度付近から２７０度付近において、入力された荷重が出力領域外の大きさとなるため、Ｘ’軸方向の入力を検知する歪みセンサ４３ｂ、４３ｄが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

このため、角度θが０度（３６０度）付近、９０度付近、１８０度付近、２７０度付近、３６０度付近（図３の（ｂ）、（ｃ）に示す斜線の領域）においては、Ｘ’軸方向およびＹ’軸方向の両方向を検知する歪みセンサ４３ａ〜４３ｄがいずれも飽和し、出力値がＸ’軸方向にもＹ’軸方向にも変化しない（すなわち、出力値が出力上限値に固定される）飽和領域となる。このため、斜線部の領域においては、実際には入力された荷重値の大きさおよび方向は変化しているにもかかわらず、Ｘ’軸方向の出力上限値とＹ’軸方向の出力上限値とが合成された結果、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度の角度が、ポインティングスティック１に対する入力の方向として出力される。すなわち、図３の（ａ）に示す斜線領域（飽和領域）における荷重値で入力を行った場合には、出力可能領域の正方形の各頂点が示す出力値として出力されるため、出力方向はＸ軸方向またはＹ軸方向として算出される。より具体的にいえば、図４に示すように、飽和領域において点Ｐ’で示されるようなほぼＹ軸正方向の入力を行った場合には、ポインティングスティック１に対する入力として実際に出力される出力値は点Ｑ’で示される値となるため、ポインティングスティック１の傾倒の向きとして出力される出力方向は、Ｙ軸正方向として出力される。

したがって、操作者は、ポインティングスティックに対してＸ軸方向やＹ軸方向の強い入力を行うことにより、その方向への入力を指示した際に、その入力方向がＸ軸方向やＹ軸方向から少しずれたとしても、ポインティングスティックの傾倒の向きとして出力される出力方向は、Ｘ軸方向やＹ軸方向として出力される。このため、通常、Ｘ軸方向やＹ軸方向への入力を行うことが多い操作者にとっては、操作感が低下するという問題が生じることがない。なお、上述した歪みセンサ４３の配置に際して、歪みセンサ４３を正確に４５度回転させる必要はなく、略４５度回転させて配置した場合であっても、上述した作用効果を奏する。

［検出部の構成］
次に、図５を用いて本実施形態のポインティングスティック１のセンサ基板４の検出部１００について説明する。図５は検出部１００および周辺の構成を示すブロック図である。検出部１００は、歪みセンサ４３（抵抗体）、およびコントロールＩＣ１１０で構成され、コントロールＩＣ１１０は、アンプ１１１およびＡ／Ｄコンバータ１１２で構成される。

歪みセンサ４３にはセンス電流が流されており、歪みセンサが歪むことによって、その抵抗値が変化するため、電流値が変化し、その値がアナログデータとしてコントロールＩＣ１１０に出力される。また、歪みセンサ４３は一対となって対向配置されることにより当該対向する方向における歪みによって、当該方向の操作の変化を検知できる。なお、図５では、歪みセンサ４３として歪みセンサ４３ａおよび４３ｃが対向配置されて図２に示すＹ’軸方向の操作の変化を検知する場合について記載したが、歪みセンサ４３ｂおよび４３ｄが対向配置されてＸ’軸方向の操作の変化を検知する場合についても同様である。このように、歪みセンサ４３はＸ’軸方向およびＹ’軸方向の変化を独立して検知する。

コントロールＩＣ１１０のアンプ１１１は、入力されたアナログデータを所定の増幅率（アンプゲイン）で増幅し、増幅後のデータをＡ／Ｄコンバータ１１２へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１１２は、増幅されたアナログデータを既定の分解能でデジタルデータに変換し、変換後のデータをＣＰＵ２１０へ出力する。

ＣＰＵ２１０は、共通プログラムを実行することにより、入力されたデジタルデータ（検知データ）に対して、回転変換による演算処理を実行する。具体的には、入力されたデジタルデータは、Ｘ’軸方向およびＹ’軸方向の変化のデータであるので、これらのデータをポインティングスティック１の傾倒の向きとして出力する出力方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向の変化のデータに変換するために、θ方向に−４５度の回転の変換（時計回りに４５度回転させる変換）を行う。すなわち、Ｘ軸方向の出力値をＸ＿ｏｕｔｐｕｔ、Ｙ軸方向の出力値をＹ＿ｏｕｔｐｕｔ、Ｘ’軸方向に配置された歪みセンサ４３ｂ、４３ｄにより検知されてＡ／Ｄ変換されたデジタルデータをｆ（Ｘ’）、Ｙ’軸方向に配置された歪みセンサ４３ａ、４３ｃにより検知されてＡ／Ｄ変換されたデジタルデータをｆ（Ｙ’）とすると以下の算式で与えられる演算処理が実行される。

その後、ＣＰＵ２１０は、上記演算後のデータ（出力データ）を用いて個々のアプリケーションプログラムを実行することにより、各種アプリケーションを実行する。

ここで、端末装置が携帯型ゲーム装置であり、アプリケーションの典型例としてゲームアプリケーションが実行される場合について説明する。携帯型ゲーム装置においてゲームアプリケーションが実行されると、ポインティングスティック１の操作に応じて、例えばゲームキャラクタが移動される。この際、携帯型ゲーム装置は、ゲームアプリケーションの実行に伴って、ポインティングスティック１に対して、ポインティングスティック１に対する操作入力の大きさおよび方向を示す出力データを要求する。当該要求を受けたＣＰＵ２１０は、歪みセンサ４３の変化に基づいて上記演算式（１）、（２）により演算された出力データを出力する。この際、出力データとしては、図２に示すＸ軸方向およびＹ軸方向の変化の大きさが出力されるため、ゲームアプリケーションの設定上の左右方向が図２に示すＸ軸方向と一致し、ゲームアプリケーションの設定上の上下方向が図２に示すＹ軸方向と一致するように、ポインティングスティック１の出力方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）を設定することが好ましい。このように設定すると、上述したように歪みセンサ４３が飽和した場合には、出力方向はＸ軸方向またはＹ軸方向（図３（ａ）参照）として算出され、すなわち、ゲームアプリケーションの設定上の左右方向または上下方向の入力があったものとして出力される。このことにより、ゲームアプリケーションが実行される場合の操作のように、上下方向や左右方向への入力が多い操作において、操作者の操作性を向上させることができる。

また、上記のようにポインティングスティック１の出力方向を適宜設定し、当該出力方向に対して４５度の回転角度で歪みセンサ４３を回転配置することで、歪みセンサ４３が飽和したときの出力方向を上記設定したポインティングスティック１の出力方向に一致させることができる。このため、ポインティングスティック１の出力方向をゲームアプリケーションの設定で有効な方向に一致させることで、ゲームアプリケーションは、ポインティングスティック１からの出力値をそのまま用いて、アプリケーションを実行することができる。

以上説明してきたように、ポインティングスティック１のようなアナログ入力装置においては、飽和領域が生成されるという問題があるが、本実施形態では、歪みセンサ４３の配置を所定の出力方向から回転させて配置することで、飽和領域の位置を従来の位置とは異なる位置に変更することができる。また、飽和領域における荷重は、出力可能領域の各頂点が示す出力値として出力されるため、出力可能領域の各頂点が所定の出力方向を向くように出力可能領域を回転（すなわち、歪みセンサ４３の配置を回転）させることで、歪みセンサ４３が飽和した場合に出力されるポインティングスティック１の傾倒の向きを所定の出力方向にすることができる。そして、この所定の出力方向として操作者が操作を行うことが多い方向に設定することにより、既定のＡ／Ｄコンバータの分解能を上げることなく操作感を向上させる入力装置を提供することができる。

なお、上記実施形態は、あくまでも本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

また、上記実施形態では、一例として図１に示すポインティングスティック１について説明したが、ポインティングスティック１の素材や形状は一例に過ぎず、その他の素材や形状によって実現されてもよい。

また、上記実施形態では、アナログ入力装置はポインティングスティック１であり、歪みセンサ４３によってその入力方向および大きさが検知されるものとしたが、アナログ入力装置の入力方向および大きさが検知されるものであれば、歪みセンサ４３以外の検知部材が用いられてもよい。また、一方向の入力を検知可能な検知部材であれば、歪みセンサ４３のように一対となって対向配置されなくてもよく、また、このような検知部材であれば、上記実施形態のように一対のセンサが一体となって回転配置されるものではなく、検知部材そのものがその場で回転配置されるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、飽和領域における荷重は出力可能領域（正方形）の各頂点が示す出力値として出力されるため、飽和領域における荷重の向きをＸ軸方向またはＹ軸方向に一致させるために、歪みセンサ４３の配置を４５度回転させるものとした（図３の（ａ）参照）。しかし、飽和領域における荷重が与えられた場合に、ポインティングスティック１の傾倒の向きとして出力される方向は所望の方向であってよく、このため、出力可能領域（正方形）の各頂点が当該所望の方向を向くように、歪みセンサ４３の配置を所望の回転角度で回転させるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、各歪みセンサ４３が同一であり、アンプゲインやＡ／Ｄコンバータの分解能も同一であるとして、出力可能領域が正方形で定義されるものとした（図３の（ａ）参照）。しかし、各軸方向（Ｘ’軸方向およびＹ’軸方向）において検知されたアナログデータは、それぞれの軸方向において、例えば異なる分解能のＡ／Ｄコンバータによってデジタル変換されるものとしてもよい。このような場合、出力可能領域は正方形ではなく長方形で定義されるため、飽和領域の位置も上記実施形態とは異なるものとなる。ただし、このような場合においても、上記実施形態と同様に、飽和領域における荷重は出力可能領域（長方形）の各頂点が示す出力値として出力されるため、この頂点が所望の方向を向くように、歪みセンサ４３の配置を所望の回転角度で回転させるものとすればよい。なお、この場合には、全ての頂点が直交する２軸方向を向くようにすることができないため、頂点の１つが操作者の入力操作が多い方向（例えば上下方向や左右方向）の少なくとも１方向を向くよう、歪みセンサ４３の配置を回転させればよい。このような場合でも、入力操作が多い方向において操作性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、数式（１）、（２）で示されるように、演算処理として、所定の出力方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）から歪みセンサ４３の配置を回転させた方向と反対方向に、歪みセンサ４３の回転角度と同一の回転角度の回転変換の処理が行われるものとした。このため、所定の出力方向における出力値が算出されるが、必ずしも同一の回転角度で反対方向に回転変換されなくてもよく、すなわち、所定の出力方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）からずれた（近傍の）方向における出力値が算出されるように異なる回転角度によって反対方向に回転変換されてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ’方向およびＹ’方向の２次元における方向入力を検知する歪みセンサ４３について説明した。しかし、２次元の方向入力を検知するセンサに代え、３次元の方向入力を検知するセンサが配置されるものとしてもよい。この場合には、センサの配置は、所定の出力方向（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）から３次元空間における回転変換により所望の回転角度で回転配置されるものとすればよい。

また、上記実施形態では、ゲームアプリケーションの設定上の左右方向が図２に示すＸ軸方向と一致し、ゲームアプリケーションの設定上の上下方向が図２に示すＹ軸方向と一致するように、ポインティングスティック１の出力方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）を設定することについて例示した。しかし、操作者が端末装置を把持したときの端末装置の左右方向が図２に示すＸ軸方向と一致し、端末装置の上下方向が図２に示すＹ軸方向と一致するものとしてもよい。このようにしても、操作者が端末装置を把持しながら上下方向および左右方向への入力を多く行う際の操作感を向上させることができる。なお、操作者が端末装置を把持してポインティングスティック１を操作するときには、ポインティングスティック１の取り付け位置によっては、操作者が操作する例えば上下方向の感覚と、端末装置の上下方向とは異なる場合がある。このような場合には、操作者の操作の感覚を考慮して端末装置の実際の上下方向とは異なる（少しずれた）方向を図２に示すＹ軸方向と一致させるものとしてもよい。

１…ポインティングスティック
２…キャップ
３…操作体
４…センサ基板
２１…周面部
２２…天面部
２３…フランジ
３１…基部
３２…台座部
３３…操作スティック
４１…基端部
４２…コネクタ
４３…歪みセンサ
１００…検出部
１１０…コントロールＩＣ
１１１…アンプ
１１２…Ａ／Ｄコンバータ
２００…処理部
２１０…ＣＰＵ

図７の（ｂ）のグラフからわかるように、Ｙ軸方向の出力値としては、角度θが４５度付近から１３５度付近、および２２５度付近から３１５度付近において、入力された荷重が出力可能領域外の大きさとなるため、Ｙ軸方向の入力を検知する歪みセンサＹｐ、Ｙｍが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

また、図７の（ｃ）のグラフからわかるように、Ｘ軸方向の出力値としては、角度θが０度から４５度付近、１３５度付近から２２５度付近、および３１５度付近から３６０度において、入力された荷重が出力可能領域外の大きさとなるため、Ｘ軸方向の入力を検知する歪みセンサＸｐ、Ｘｍが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

［本実施形態における歪みセンサ４３の配置］
次に、本実施形態における歪みセンサの配置について図２〜図４を用いて説明する。図２は、歪みセンサ４３の配置の一例を示す図であり、図３は、図２に示す歪みセンサにおける飽和領域を説明するための図であり、図４は、図３に示す飽和領域における荷重の一例を示す図である。

図２に示すように、センサ基板４の上には、歪みセンサ４３（４３ａ〜４３ｄ）が配置される。ここで、ポインティングスティック１（操作スティック３３）の傾倒の向きとして出力される出力方向がＸ軸方向およびＹ軸方向であるとすると、歪みセンサ４３は、両軸を反時計回りに４５度回転させたＸ’軸方向およびＹ’軸方向において対向配置される。具体的には、歪みセンサ４３ｂおよび４３ｄは、Ｘ’軸方向において対向配置されてＸ’軸方向における入力操作の変化を検知する。また、歪みセンサ４３ａと４３ｃはＹ’軸方向において対向配置されてＹ’軸方向における入力操作の変化を検知する。

いま、図２に示す歪みセンサ４３が配置されたポインティングスティック１において、操作スティック３３をＸ軸正方向から反時計回りに回転させることにより、出力可能領域外となる大きさの荷重がかけられた場合について考える。具体的には、図３の（ａ）に示すように、点線の円周で示される一定の大きさの荷重がかけられた場合について考える。ここで、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティック１への入力の大きさとして出力されるＹ’軸方向の出力値との関係をグラフにしたものであり、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すＸ軸正方向から反時計回りに回転させた角度θと、ポインティングスティック１への入力の大きさとして出力されるＸ’軸方向の出力値との関係をグラフにしたものである。図３の（ｂ）、（ｃ）において、点線で示すグラフはポインティングスティック１へ実際に入力された荷重を示し、実線で示すグラフはポインティングスティック１への入力の大きさとして実際に出力される出力値を示す。なお、上記では、操作スティックをＸ軸正方向から反時計回りに回転させる場合について記載したが、回転ではなく操作スティックを傾倒させるものとしてもよい。この場合には、操作スティックを傾倒させた方向とＸ軸正方向のなす、Ｘ軸正方向から反時計回りの角度が上記した角度θとなる。

ここで、図３の（ａ）からわかるように、出力可能範囲（実線の正方形の範囲）は、従来のポインティングスティックにおける出力可能範囲（図７の（ａ）参照）をθ方向に４５度回転させたものである。このことから、図３の（ｂ）のグラフと図３の（ｃ）のグラフはそれぞれ図７の（ｂ）のグラフと図７の（ｃ）のグラフをθ方向に４５度平行移動したものとなる。このため、図３の（ｂ）のグラフからわかるように、Ｙ’軸方向の出力値としては、角度θが９０度付近から１８０度付近、および２７０度付近から３６０度において、入力された荷重が出力可能領域外の大きさとなるため、Ｙ’軸方向の入力を検知する歪みセンサ４３ａ、４３ｃが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

また、図３の（ｃ）のグラフからわかるように、Ｘ’軸方向の出力値としては、角度θが０度から９０度付近、および１８０度付近から２７０度付近において、入力された荷重が出力可能領域外の大きさとなるため、Ｘ’軸方向の入力を検知する歪みセンサ４３ｂ、４３ｄが飽和し、出力値は一定の出力上限値となる。

ここで、端末装置が携帯型ゲーム装置であり、アプリケーションの典型例としてゲームアプリケーションが実行される場合について説明する。携帯型ゲーム装置においてゲームアプリケーションが実行されると、ポインティングスティック１の操作に応じて、例えばゲームキャラクタが移動される。この際、携帯型ゲーム装置は、ゲームアプリケーションの実行に伴って、ポインティングスティック１に対して、ポインティングスティック１に対する操作入力の大きさおよび方向を示す出力データを要求する。当該要求を受けたポインティングスティック１のＣＰＵ２１０は、歪みセンサ４３の変化に基づいて上記演算式（１）、（２）により演算された出力データを出力する。この際、出力データとしては、図２に示すＸ軸方向およびＹ軸方向の変化の大きさが出力されるため、ゲームアプリケーションの設定上の左右方向が図２に示すＸ軸方向と一致し、ゲームアプリケーションの設定上の上下方向が図２に示すＹ軸方向と一致するように、ポインティングスティック１の出力方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）を設定することが好ましい。このように設定すると、上述したように歪みセンサ４３が飽和した場合には、出力方向はＸ軸方向またはＹ軸方向（図３（ａ）参照）として算出され、すなわち、ゲームアプリケーションの設定上の左右方向または上下方向の入力があったものとして出力される。このことにより、ゲームアプリケーションが実行される場合の操作のように、上下方向や左右方向への入力が多い操作において、操作者の操作性を向上させることができる。

Claims (14)

1. 入力部材と、
   前記入力部材に対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材と、
   前記検知部材が配置される配置部材と、
   前記検知部材に基づいて検知された検知データを処理して所定の出力方向の出力データを出力可能なデータ処理部とを備える入力装置であって、
   前記検知部材は、当該検知部材が検知可能な方向が前記所定の出力方向に対して所定の回転角度で回転されて、前記配置部材上に配置され、
   前記データ処理部は、前記検知データに対して前記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして出力する、入力装置。
2. アナログデータを既定の分解能でＡ／Ｄ変換する変換部をさらに備え、
   前記検知データは、前記検知部材により検知されたアナログデータが前記変換部によりＡ／Ｄ変換されたデータである、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記データ処理部は、前記検知データに対して前記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に当該所定の回転角度だけ回転させる回転変換の演算処理を実行して、前記出力データを出力する、請求項２に記載の入力装置。
4. 前記所定の出力方向は、互いに直交する少なくとも２軸の出力方向であり、
   前記検知部材は、少なくとも前記２軸の出力方向を前記所定の回転角度で回転した互いに直交する２軸の方向をそれぞれ独立して検知可能に、前記配置部材上に配置される、請求項３に記載の入力装置。
5. 前記検知部材は、前記２軸の出力方向の出力データの絶対値がそれぞれ最大となる場合に当該検知部材により検知された方向が前記所定の出力方向に近付くように、回転されて前記配置部材上に配置される、請求項４に記載の入力装置。
6. 前記所定の回転角度は略４５度である、請求項４に記載の入力装置。
7. 前記検知部材は、歪みセンサであり、一対で対向配置されることにより、当該対向する方向を検知可能であり、前記２軸の出力方向を前記所定の回転角度で回転した互いに直行する２軸の方向のそれぞれにおいて対向配置される、請求項４ないし６のいずれかに記載の入力装置。
8. 前記データ処理部は、情報処理装置からの要求に応じて前記出力データを当該情報処理装置に出力し、
   前記情報処理装置は、前記出力データを用いてアプリケーションを実行する、請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
9. 前記出力データは、アプリケーションの実行に用いられ、
   前記所定の出力方向は、前記アプリケーションの設定における上下左右方向のうち少なくともいずれかの方向である、請求項２または３に記載の入力装置。
10. 前記出力データは、アプリケーションの実行に用いられ、
    前記２軸の出力方向は、前記アプリケーションの設定における上下方向および左右方向である、請求項４ないし７のいずれかに記載の入力装置。
11. 前記アプリケーションはゲームアプリケーションである、請求項９または１０に記載の入力装置。
12. 入力装置と情報処理装置とを備える情報処理システムであって、
    前記入力装置は、
    入力部材と、
    前記入力部材に対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材と、
    前記検知部材が配置される配置部材と、
    前記検知部材に基づいて検知された検知データを処理して所定の出力方向の出力データを前記情報処理装置に出力可能なデータ処理部とを備え、
    前記検知部材は、当該検知部材が検知可能な方向が前記所定の出力方向に対して所定の回転角度で回転されて、前記配置部材上に配置され、
    前記データ処理部は、前記検知データに対して前記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして前記情報処理装置に出力し、
    前記情報処理装置は、
    前記データ処理部から出力された出力データを用いて所定の情報処理を行う情報処理部を備える、情報処理システム。
13. 入力部材に対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材が検知可能な入力操作の方向が所定の出力方向に対して所定の回転角度で配置部材上に回転されて配置された入力装置のコンピュータにおいて実行される情報処理プログラムであって、
    前記コンピュータを、前記検知部材に基づいて検知された検知データを処理して前記所定の出力方向の出力データを出力可能なデータ処理部として機能させ、
    前記データ処理部は、前記検知データに対して前記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして出力する、情報処理プログラム。
14. 入力部材に対する入力操作に応じて方向を検知する検知部材が検知可能な入力操作の方向が所定の出力方向に対して所定の回転角度で配置部材上に回転されて配置された入力装置のコンピュータによって実行される情報処理方法であって、
    前記コンピュータが、前記検知部材に基づいて検知された検知データを処理して前記所定の出力方向の出力データを出力可能なデータ処理ステップを備え、
    前記データ処理ステップでは、前記検知データに対して前記所定の回転角度の回転方向と反対の方向に回転させる回転変換の演算処理を実行して、当該演算処理の結果を出力データとして出力する、情報処理方法。