操作器件的制作方法

专利名称：操作器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括操作按钮和磁场传感器的操作器件。
背景技术：
已知有多种用于接收来自用户的操作输入的操作器件，例如视频游戏控制台的控 制器。用户操作设置于操作器件的操作按钮等，来向信息处理装置输入各种指令。此外，一 些操作器件设置有姿势检测功能。通过使用设置有姿势检测功能的操作器件，用户不但能 够通过操作设置于操作器件的按钮来进行操作输入，而且还能通过倾斜或移动操作器件本 身以改变其姿势来进行操作输入。磁场传感器是一种已知的用于实施检测操作器件姿势的工具(means)。磁场传感 器是能够检测地球磁场取向的传感器。通过利用其检测结果，能够识别配备有磁场传感器 的操作器件的取向变化。本申请的发明人发现存在这样一种情况，即在对配备有磁场传感器的操作器件进 行姿势检测时，用户相对于操作按钮进行的操作会影响磁场传感器的检测结果。由用户操 作施加的这种影响可能在使用磁场传感器进行姿势检测时引起误差。

发明内容
鉴于上述情形，做出了本发明，并且其目的是提供一种操作器件，其包括操作按钮 和磁场传感器，并且能够抑制因用户相对于操作按钮进行的操作引起的磁场传感器的测量误差。根据本发明的一个方面，提供了一种操作器件，其包括磁场传感器；和用户进行 操作输入所使用的操作按钮，其中，操作按钮在其中集成有弹簧，而弹簧由非磁性材料形 成。此外，所述非磁性材料可包括磷青铜。此外，随着用户对操作按钮进行的操作，弹簧可沿朝向磁场传感器的方向受到操 作。此外，操作器件还可包括设置在操作器件的壳体内的基板，其中磁场传感器可设 置在基板的一个表面上；并且所述操作按钮可设置在基板的与磁场传感器相同的一侧。此外，所述磁场传感器和所述弹簧可设置在从垂直于基板的所述一个表面的方向 观察时彼此重叠的位置。此外，根据本发明的另一方面，提供了一种操作器件，其包括磁场传感器；用户 进行操作输入所使用的操作按钮；和基板，其中基板呈沿一个方向延伸的形状，并且其中 一个端部通过紧固构件固定至操作器件的壳体；并且磁场传感器和操作按钮的触点均设置 在基板上靠近所述一个端部的位置。此外，在所述操作器件中，所述紧固构件可包括由非磁性材料形成的螺丝。此外，所述螺丝可在距离磁场传感器15mm或15mm以内的位置固定基板。
此外，所述紧固构件可通过沿与用户操作操作按钮的操作方向大致平行的方向施 加的紧固力将所述基板紧固至所述壳体。此外，所述紧固构件可通过沿与所述操作方向相反的方向施加的紧固力将所述基 板紧固至所述壳体。此外，在所述操作器件中，用户的操作输入可包括改变操作器件的姿势，并且所述 基板的所述一个端部可以是靠近检测操作器件的姿势时所使用的基准位置的端部。此外，所述基板的位于所述一个端部的角部可被固定至所述操作器件的壳体。


在附图中图1是包括本发明一实施例的操作器件的信息处理系统的概要的示意图；图2是操作器件的正视图；图3是从前侧观察时操作器件的透视图；图4是从后侧观察时操作器件的透视图；图5示出了基板在操作器件内的设置；图6是示意性地示出相对于操作按钮进行的操作对磁场传感器所施加的影响的 说明图；图7是沿图5的VII-VII线所取的截面；图8示出了触发按钮的内部结构；图9示出了触发按钮未被操作时集成在触发按钮中的弹簧与磁场传感器之间的 位置关系；图10示出了触发按钮受到用户操作时集成在触发按钮中的弹簧与磁场传感器之 间的位置关系；图11示出了从正面观察操作器件时集成在触发按钮中的弹簧与磁场传感器之间 的位置关系。
具体实施例方式以下将参考附图详细描述本发明的实施例。图1是包括本发明一实施例的操作器件10的信息处理系统1的使用情形的示意 图。如图1所示，信息处理系统1包括使用时被用户用手把持的操作器件10、和信息处理装 置30。信息处理装置30是例如视频游戏控制台或个人计算机等装置，并连接至图像捕捉装 置31和显示装置32。操作器件10能够经由遵从例如Bluetooth (注册商标)标准的无线通信界面与信 息处理装置30建立通信。信息处理系统1的用户用手把持操作器件10，来操作设置于操作 器件10的操作按钮等。响应于该操作，用户进行的操作内容经由无线通信界面发送至信息 处理装置30。此外，在本实施例中，操作器件10包括发光部12，其根据来自信息处理装置 30的指令发光。图像捕捉装置31捕捉从发光部12发出的光的图像，然后将捕捉到的图像 输出至信息处理装置30。另外，如后所述，操作器件10包括多种传感器，并将这些传感器的 检测结果发送至信息处理装置30。通过使用图像捕捉装置31捕捉到的图像中的发光部12的位置和尺寸、以及集成在操作器件10中的传感器的检测结果，信息处理装置30识别操作 器件10的姿势(位置或取向等)。通过这种构造，用户不但能够通过操作设置于操作器件 10的操作按钮等来相对于信息处理装置30进行操作输入，而且还能通过移动操作器件10 本身来相对于信息处理装置进行操作输入。下面描述操作器件10的结构。图2 4分布示出了操作器件10的外观。图2是 操作器件10的正视图。图3是从前侧观察时操作器件10的透视图。图4是从后侧观察时 操作器件10的透视图。如图2 4所示，操作器件10包括本体部11和发光部12，而本体 部11在其侧面上设置有多个操作按钮。用户把持本体部11的大致中心部，并通过用其手 指按压操作按钮来进行操作输入。注意，以下，操作器件10的左右方向表示为X轴，上下方 向(纵向方向)表示为Y轴，而前后方向表示为Z轴。本体部11作为整体形成为圆柱形，并在一端附接有发光部12。具体说，本体部11 的壳体由正面部11a、背面部lib、顶部Ilc和底部Ild形成。正面部Ila和背面部lib各 自具有沿圆柱纵向方向将圆柱切割成两半而获得的形状。这些部分组合在一起形成圆筒形 本体部11的侧面。顶部Ilc形成为在中心具有开口的圆盘形状。经由该开口，发光部12 连接至集成于本体部11中的基板20。底部Ild形成为半球形状。发光部12包括球形外壳1 和设置在外壳1 内的多个发光二极管12b，外壳1 由例如硅树脂等透光材料形成。在本实施例中，对应于光的三原色的三个发光二极管12b 各自以对应于来自信息处理装置30的指令的强度发光，从而能使发光部12以各种颜色发光。在本体部11的壳体的表面上，作为被用户操作的操作按钮，设置有主按钮13、触 发按钮14、辅助按钮1 15d、开始按钮16、选择按钮17、和电源按钮18。具体说，主按钮 13、辅助按钮1 15d和电源按钮18设置在形成于正面部Ila中的相应开口中。触发按 钮14设置在形成于背面部lib中的一个开口中。此外，开始按钮16和选择按钮17设置在 正面部Ila与背面部lib之间边界的位置处。以下，描述这些操作按钮的设置。主按钮13在操作器件10的正面侧设置于用户用手把持操作器件10时拇指所放 置的位置处。触发按钮14在操作器件10的背面侧(即设置主按钮13那侧的相反侧)设 置成与主按钮13相对。用户把持本体部11中心附近的一部分，并且能够在用拇指操作主 按钮13的同时用食指操作触发按钮14。注意，代替只输出表示按钮是否被用户按下的二进 制信息，触发按钮14能够检测按钮被用户按下的程度、并输出表示按下量的信息。围绕主按钮13，设置有四个辅助按钮1 15d，以包围主按钮13。这些辅助按钮 15a 15d用于在执行应用程序期间与主按钮13 —起进行各种操作输入。开始按钮16和选择按钮17在信息处理装置30执行例如游戏应用程序时，被用户 用来开始游戏、进行选择、进行暂停等。开始按钮16设置在本体部11的右侧面，而选择按 钮17设置在本体部11的左侧面、与开始按钮16相对。电源按钮18在本体部11的正面设置在设置主按钮13的位置的下方。电源按钮 18用于打开操作器件10以开始操作、或者关闭操作器件10以结束操作。此外，基板20设置在本体部11内。图5示出了基板20在操作器件10内的设置。 图5示出了操作器件10的背面侧，其中构成本体部11的壳体的底部Ild和背面部lib已 从操作器件10移除。如图5所示，基板20大致呈矩形形状，并设置成平行于操作器件10的X轴和Y轴。如图5所示，在基板20的位于操作器件10背面侧的表面上设置有磁场传感器21。 在本实施例中，磁场传感器21是三轴磁场传感器，其以操作器件10的XY平面、YZ平面和 ZX平面作为基准面来检测相对于各基准面的地球磁场的取向。通过分析各平面的地球磁场 的检测结果的时间变化，能够识别操作器件10的取向变化。注意，虽然未示出，除磁场传感 器21外，操作器件10还具有作为传感器集成在操作器件10中用于检测操作器件10的姿 势和移动的加速度传感器和陀螺仪(gyroscope)。此外，在基板20的位于操作器件10正面侧的表面上，设置有用于主按钮13、辅助 按钮1 15d和电源按钮18的触点。由于触点设置在基板20上，当用户进行按压这些 按钮的操作时，作用力施加至基板20。于是，当作用力施加至设置于基板20上靠近磁场传 感器21的位置的触点时，可以想到因该作用力在基板20中引起微小变形，影响磁场传感器 21的测量结果。图6是示意性地示出磁场传感器21可能因基板20的上述变形而发生取向 变化的说明图。作为示例，图6示出了作用力施加至辅助按钮15a的触点15al的情况。注 意，在图6中，以夸大方式示出基板20的变形，以方便描述。由如上所述那种影响引起的磁 场传感器21的测量结果的波动即使在操作器件10本身的取向并未发生变化的情况下也会 发生。因此，在使用磁场传感器21的测量结果来检测操作器件10的姿势的情况下，波动会 引起测量误差。磁场传感器21的这种测量误差被认为发生在设置于操作器件10的多个操作按钮 中的、触点设置在相对靠近基板20上的磁场传感器21的位置的特定按钮被操作时。这种 操作按钮可以是例如主按钮13和辅助按钮1 15d。具体说，辅助按钮15a的触点15al 设置在从基板20正面侧观察时的基板20的右侧的位置，因此大致对应于磁场传感器21在 基板20背面侧的设置位置。因此，触点15al最靠近磁场传感器21。鉴于此，相对于辅助 按钮1 进行的操作的影响预期是大的。注意，在图5中，从基板20的背面侧观察时的触 点15al的位置由虚线示出。为了避免这种测量误差，可以想到使各操作按钮的触点与基板 20上的磁场传感器21之间的距离变大。然而，基板20的尺寸和基板20上的电路布局就安 装而言存在限制，因此存在不能在磁场传感器21与各操作按钮的触点之间确保充分距离 的情况。具体说，在本实施例中，发光部12用作用于检测操作器件10的姿势的基准位置。 换言之，发光部12的姿势变化被检测为操作器件10的姿势变化。在该情况下，如果用户的 把持位置距发光部12过远，则即使用户进行了改变操作器件10的姿势的操作，也不能如其 所愿地获得期望的姿势检测结果。为此，被用户把持操作器件10的手操作的例如辅助按钮 1 等操作按钮趋于集中在用作姿势检测用基准位置的发光部12附近。另一方面，用于姿 势检测的例如磁场传感器21等传感器也最好设置在靠近姿势检测用基准位置的位置。鉴 于上述情况，在本实施例中，磁场传感器21以及主按钮13和辅助按钮15a 15d的触点均 相对于基板20的中心设置在基板20的更靠近发光部12侧的位置。为了抑制发生上述测量误差，在本实施例中，采用了即使在例如主按钮13和辅助 按钮1 15d等操作按钮受到操作时也能防止基板20发生变形的结构。具体说，基板20 如图5所示具有沿一个方向(这里为Y轴方向)延伸的细长形状，其一个端部(这里为Y 轴正方向侧即发光部12侧的端部20a)通过紧固构件固定至本体部11的壳体。磁场传感 器21以及预期会影响磁场传感器21的检测结果的操作按钮的触点均设置在基板20的相对于基板20的中心更靠近端部20a那侧的位置。因此，端部20a是固定的，因此能够防止 在基板20中发生变形，从而防止用户对辅助按钮1 等进行的操作影响磁场传感器21的 检测结果。具体说，基板20通过用作紧固构件的螺丝2 和22b固定至构成本体部11的壳 体的正面部11a。通过螺丝2 和22b，基板20的端部20a的从正面侧观察时位于基板20 的右上和左上侧的角部被紧固至正面部11a。换言之，基板20的端部20a通过螺丝2 和 22b沿与磁场传感器21和触点15al的排列方向平行的方向得到固定。图7是沿图5的 VII-VII线所取的截面，示出了基板20通过螺丝2 和22b固定至正面部Ila的视图。如 图7所示，正面部Ila设置有螺丝接收部23a和23b，螺丝接收部23a和2 具有沿垂直于 基板20的方向(Z轴方向)延伸的圆筒形状，并在其中形成有螺纹孔2 和Mb。此外，如 图5所示，基板20的端部20a在分别对应于螺纹孔2 和24b的两个位置设置有U形切口 25a和25b。螺丝2 经由切口 2 插入螺纹孔24a中，而螺丝22b经由切口 25b插入螺纹 孔Mb中，从而将基板20的端部20a紧固至正面部11a。注意，如图5所示，在略低于基板 20中心的位置形成有用于螺丝的孔26，因此除螺丝2 和22b外，基板20进一步通过其它 螺丝(未示出)经由孔26紧固至正面部11a。具体说，该螺丝将集成于本体部11中的电池 的支架和基板20共同紧固至正面部11a。这样，基板20得以固定至正面部11a。这里，螺丝2 和22b分别沿与可能在基板20中引起变形的例如辅助按钮1 等 操作按钮被用户操作的操作方向(Z轴负方向)大致平行且与操作方向相反的方向(即Z 轴正方向)插入螺纹孔2 和Mb中。因此，螺丝2 和22b通过沿与操作按钮的操作方 向大致平行且方向相反的方向施加的紧固力，将基板20紧固至正面部11a。通过这种结构， 即使辅助按钮1 等受到操作时，在基板20中也不易发生变形。另外，如图7所示，螺丝接 收部23a和2 两者均呈具有厚壁的圆筒形状，并在其边缘与基板20发生接触的部分分别 形成平面27a和27b。平面27a和27b形成为平行于基板20，因此大致垂直于辅助按钮1 等的操作方向。通过如上所述使平面27a和27b与基板20发生接触，在基板20中更不易 发生变形。通常，一个已知事实是，当磁场传感器附近存在磁性材料时，存在磁性材料会影响 磁场传感器的测量结果的忧虑。因此，在基板上设置有磁场传感器的情况下，通常，不在磁 场传感器附近用螺丝紧固基板，而是在远离磁场传感器的位置用螺丝紧固基板。具体说，在 通过例如轴体直径为2mm、长度为8mm的螺丝紧固基板的情况下，期望的是在距离磁场传感 器大于15mm的位置通过该螺丝紧固基板。然而，在本实施例中，为了防止用户对操作按钮 进行的操作影响磁场传感器21的测量结果而引起误差，特意将基板20的位于靠近磁场传 感器21侧的一端固定。因此，至少从磁场传感器21到螺丝22a的距离小于或等于15mm。此外，为了防止设置于磁场传感器21附近的螺丝2 和2 影响磁场传感器21 的测量结果，螺丝2 和22b可由非磁性材料形成。具体说，螺丝2 和22b可由例如磷青 铜等非磁性金属材料形成。注意，在本实施例中，虽然基板20是通过将螺丝2 和22b分别紧固到螺纹孔2 和24b中来固定至操作器件10的壳体，但是本发明并不局限于此。例如，基板20可通过作 为紧固构件的螺栓和螺母的组合而固定至操作器件10的壳体。在该情况下，同样，如果至 少螺栓由非磁性材料形成，则能够减小对磁场传感器21的影响。此外，代替将基板20直接固定至操作器件10的壳体，可通过使用螺丝将基板20紧固至固定于操作器件10的壳体的 其它部件的方法，来将基板20间接地固定至操作器件10的壳体。下面描述由对设置于操作器件10背面侧的触发按钮14进行的操作对磁场传感器 21施加的影响及其对策。触发按钮14如上所述能够检测用户进行的按下量，因此与其它操 作按钮相比，被用户操作按下的触发按钮14的可动范围(行程量)大。此外，在触发按钮 14内，设置有弹簧14a，以在用户释放了按下的触发按钮14时，触发按钮14会返回触发按 钮14被按下前的初始位置(基准位置)。触发按钮14具有大的可动范围，因此当用户进行 按压和释放触发按钮14的操作时，弹簧Ha也与这种操作一起发生显著移动。图8用于描述触发按钮14的内部结构，是从本体部11内观察到的触发按钮14的 透视图。如图8所示，旋转轴Hc相对于触发按钮14的本体14b是固定的，并且旋转轴Hc 的两端放置在轴承部14d上。当用户向触发按钮14的本体14b施加作用力时，本体14b绕 旋转轴14c旋转。由此旋转，从本体14b突出的突出部He按下触点14f，因此操作器件10 检测到用户相对于触发按钮14进行了操作。此外，两个板状构件从本体14b突出，以形成 大致呈U形的弹簧支持部14g，而弹簧1 设置成穿过弹簧支持部14g的内部，并缠绕在旋 转轴Hc上。注意，弹簧Ha是螺旋扭转盘簧。此外，在弹簧14a的两端中，未插入弹簧支 持部14g中的一端插入设置于触发按钮用基板14h的弹簧固定部14i中。通过这种结构， 弹簧14a的一端固定成即使在本体14b旋转时也不发生移动。这里，触发按钮用基板14h 固定至构成操作器件10的壳体的背面部lib。在本实施例中，触发按钮14的各部件设置在基板20的与磁场传感器21的设置侧 (背面侧)相同的一侧，而从操作器件10的侧面观察时，特别是弹簧Ha设置在磁场传感器 21的下方。图9、图10和图11均为示出设置于基板20上的磁场传感器21与弹簧Ha之 间的位置关系的图。具体说，图9和图10示出了从操作器件10的侧面观察时触发按钮14 的主要部分的设置。此外，图9示出了用户未操作触发按钮14的状态(基准状态)，而图10 示出了本体14b通过用户进行的按下操作发生最大限旋转的状态。如图9和10所示，当用 户操作触发按钮14时，弹簧支持部14g也随本体14b的旋转一起发生移动，从而沿朝向磁 场传感器21的方向按压弹簧Ha的从旋转轴14c延伸至弹簧支持部14g的部分。因此，如 图10所示，弹簧1 的重心定位成靠近磁场传感器21。此外，当用户释放图10所示状态的 触发按钮14时，弹簧支持部14g被弹簧14a的回复力向下挤压，使得本体14b返回图9所 示的基准状态。换言之，伴随用户的操作，弹簧14a的至少一部分沿朝向磁场传感器21的 方向(Z轴方向)被操作。此外，图11示出了从操作器件10的正面侧观察时的构成触发按 钮14的主要部分的设置，且俯视图中磁场传感器21的位置以双点划线的矩形示出。如图 11所示，当从正面侧(垂直于基板20的表面的方向)观察操作器件10时，磁场传感器21 设置在与触发按钮14的部件重叠的位置。具体说，从操作器件10的正面侧观察时，磁场传 感器21的右端的一部分与弹簧14a的左端的一部分重叠。这里，如果弹簧14a由例如不锈钢等磁性材料形成，则可以想到，由对触发按钮14 进行的操作引起的弹簧Ha的操作会影响磁场传感器21的检测结果。如上所述，期望的是 在磁场传感器21附近不放置磁性材料。然而，特别是对于弹簧14a，即使弹簧1 位于相对 远离磁场传感器21的位置，也存在弹簧Ha会影响检测结果的忧虑。这是因为弹簧Ha是 在操作器件10的使用期间相对于磁场传感器21的相对位置发生变化的操作部件。鉴于上述情况，在本实施例中，弹簧14a由非磁性金属材料形成。具体说，在本实施例中，弹簧Ha 由磷青铜形成。通过由非磁性材料形成的弹簧14a，能够抑制相对于触发按钮14进行的操 作对磁场传感器21的测量结果所施加的影响。这里，在以上描述中，弹簧1 由磷青铜形成，但是本发明并不局限于此。弹簧1 也可由其它非磁性材料形成。此外，在以上描述中，集成在触发按钮14中的弹簧14a由非 磁性材料形成。然而，除触发按钮14外，例如主按钮13和辅助按钮1 15d等其它操作 按钮也可集成有由非磁性材料形成的弹簧。此外，除集成在操作按钮中的弹簧外，其它操作 部件也可由非磁性材料形成。虽然以上描述了目前认为是本发明的某些实施例的情况，但是应该理解的是还可 进行各种变型，期望的是所附权利要求书覆盖落在本发明真正精神和范围内的所有这种变型。
权利要求
1.一种操作器件，包括磁场传感器；和用户进行操作输入所使用的操作按钮，其中，操作按钮在其中集成有弹簧，而弹簧由非磁性材料形成。
2.如权利要求1所述的操作器件，其中，非磁性材料包括磷青铜。
3.如权利要求1所述的操作器件，其中，随着用户对操作按钮进行的操作，弹簧沿朝向 磁场传感器的方向受到操作。
4.如权利要求1所述的操作器件，还包括设置在操作器件的壳体内的基板，其中磁场传感器设置在基板的一个表面上；并且所述操作按钮设置在基板的与磁场传感器相同的一侧。
5.如权利要求4所述的操作器件，其中，所述磁场传感器和所述弹簧设置在从垂直于 基板的所述一个表面的方向观察时彼此重叠的位置。
6.一种操作器件，包括磁场传感器；用户进行操作输入所使用的操作按钮；和基板，其中基板呈沿一个方向延伸的形状，并且其中一个端部通过紧固构件固定至操作器件的壳 体；并且磁场传感器和操作按钮的触点均设置在基板上靠近所述一个端部的位置。
7.如权利要求6所述的操作器件，其中，所述紧固构件包括由非磁性材料形成的螺丝。
8.如权利要求7所述的操作器件，其中，所述螺丝在距离磁场传感器15mm或15mm以内 的位置固定基板。
9.如权利要求6所述的操作器件，其中，所述紧固构件通过沿与用户操作操作按钮的 操作方向大致平行的方向施加的紧固力将所述基板紧固至所述壳体。
10.如权利要求9所述的操作器件，其中，所述紧固构件通过沿与所述操作方向相反的 方向施加的紧固力将所述基板紧固至所述壳体。
11.如权利要求6所述的操作器件，其中用户的操作输入包括改变操作器件的姿势；并且所述基板的所述一个端部是靠近检测操作器件的姿势时所使用的基准位置的端部。
12.如权利要求6所述的操作器件，其中，所述基板的位于所述一个端部的角部被固定 至所述操作器件的壳体。
全文摘要
本发明涉及一种操作器件，其包括磁场传感器(21)；和用户进行操作输入所使用的操作按钮(14)，其中操作按钮(14)在其中集成有弹簧(14a)，而弹簧(14a)由非磁性材料形成。
文档编号A63F13/02GK102147671SQ201110034058
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月9日
发明者宫崎良雄, 榎本和义, 荒木孝昌 申请人:索尼计算机娱乐公司