【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器の入力操作部として配設されるトラックボール装置などに代表される入力装置およびこれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子機器の入力手段として、表示画面上に配されたアイコンやメニュー項目に対し、搭載されている入力操作部を操作して選択する形態が好まれ、この入力操作部としてトラックボール装置などの入力装置を搭載した機器が増えている。
【０００３】
このような従来の電子機器としてパーソナルコンピュータを例として、図８〜１０を用いて説明する。
【０００４】
図８は従来のパーソナルコンピュータの外観斜視図であり、同図に示すように、このパーソナルコンピュータ１（以下パソコン１と記載する。）は、本体部２に対し、表示部３が開閉可能に構成されている。
【０００５】
そして、本体部２上面における表示部３に近接する上側位置の部分には、キーボード４が配され、その下側位置の部分に、入力装置としてのトラックボール装置５が配されている。
【０００６】
また、本体部２内には、表示部３、キーボード４、トラックボール装置５などを制御する制御部（図示せず）が配されている。
【０００７】
このパソコン１は、操作者がキーボード４やトラックボール装置５を操作することによって、所定信号を入力し、その入力された所定信号を制御部で処理して所定機能を作動させるように構成されている。
【０００８】
そして、このトラックボール装置５は、通常、表示部３内に表示されるカーソルまたはポインタの移動操作や、所望のアイコンまたはメニュー項目の選択時における座標位置入力などに使用され、本体部２から突出している樹脂製の球体６の上部を回転操作した際に、球体６の回転方向と回転量が制御部で検出され、その結果に応じてカーソルまたはポインタが移動させられると共に、球体６を垂直下方に押し下げると、上記カーソルまたはポインタにおける座標位置が決定されるような構成となっている。
【０００９】
次に、上記トラックボール装置５の構成について、図９の従来のトラックボール装置の上面図、図１０の同断面図を用いて説明する。
【００１０】
同図に示すように、上記トラックボール装置５の球体６は、円柱状の回転軸７，８に各々設けられた大径円柱状の主ローラー９，１０および補助ローラー１１で、下方側から回転可能に支持されている。
【００１１】
そして、１２は、上記各回転軸７と８を回転自在に軸支する軸受部１３，１４と１５，１６が上面側に突設された基体部で、上記軸受部１３，１４と１５，１６とは、回転軸７，８が、互いに直交となる配置関係になるように各々一対で形成されている。
【００１２】
そして、回転軸７は、軸受部１３，１４の間に主ローラー９を位置させるようにして、各々の軸受部１３，１４上に回転自在に載せられている。
【００１３】
また、回転軸８は、軸受部１５，１６の間に主ローラー１０を位置させるようにして、各々の軸受部１５，１６上に回転自在に載せられている。
【００１４】
そして、上記直交関係で配置された回転軸７，８において、互いに近接しない側となる回転軸７，８の一端部には、各々、所定の角度ピッチで開口部が設けられたコード板１７，１８が各々固設されていると共に、このコード板１７，１８を挟む各々の両側位置には、発光素子１９，２１と受光素子２０，２２とが基体部１２上に対向配置されている。
【００１５】
また、回転軸７，８の互いに近接する側となる回転軸７，８の各々の他端部は、捩りコイルばね２３によって球体６側に向けて付勢され、主ローラー９，１０は、常に球体６下面に弾接している。
【００１６】
また、基体部１２に設けられた回転可能な補助ローラー１１も、常に球体６下面に弾接している。
【００１７】
そして、２４は、円形の開口部２４Ａが設けられたカバー部材であり、この開口部２４Ａから球体６の上部を突出させるようにして、カバー部材２４は基体部１２の外周を覆い込み、その下端は、基体部１２が固定されている可動板２５に固定されている。
【００１８】
この可動板２５は、上下動可能に構成されており、可動板２５の下方に配された固定基板２６上には、押圧操作型のスイッチ２７と可動板２５を上方へ付勢するためのコイルばね２８が配設されている。
【００１９】
以上のように構成される従来のトラックボール装置５は、操作者が、カバー部材２４の開口部２４Ａから突出した球体６を所望の方向へ向けて回転操作すると、球体６の回転に応じて主ローラー９，１０がそれぞれ所定量回転、すなわち回転軸７，８を介してコード板１７，１８がそれぞれ所定量回転し、発光素子１９，２１からの光が、透過または非透過の状態を所定時間繰り返すようになる。
【００２０】
この透過光を受光素子２０，２２で受光し、その受光信号を本体部２内に配されている制御部に伝達し、制御部にて各コード板１７，１８の回転量などを検出する。
【００２１】
そして、制御部は、各回転軸７，８の回転量の検出信号を、球体６のＸ座標成分およびＹ座標成分とし、それに応じた制御、例えば、表示部３内に表示されているカーソルやポインタの座標移動を行う。
【００２２】
このとき、操作者は表示部３を見ながら、上記操作を繰り返して行うことにより、表示部３内に表示されているアイコンやメニュー項目上などにカーソルやポインタを移動させていき、所望のアイコンやメニュー項目上にカーソルまたはポインタを合わせ込み、続いて、操作者は、球体６を下方へ押し下げる操作を行う。
【００２３】
このとき、球体６への押し下げ操作力は、球体６、基体部１２を介して可動板２５に加わり、可動板２５は、コイルバネ２８の上方への付勢力に抗してコイルバネ２８を撓めつつ垂直下方に下がる。
【００２４】
このとき、可動板２５に固定されているカバー部材２４および球体６を含む基体部１２も、可動板２５の下方移動と共に全体的に水平状態を保ったまま下方に下がり、可動板２５の下方に配されたスイッチ２７が、可動板２５底面で押圧されてオン状態に切り換わり、このスイッチ信号を制御部で判別することにより、カーソルなどを重ね合わせた所望のアイコンやメニュー項目の選択確定やその機能の実行が行われる。
【００２５】
そして、上記押圧操作力を除くと、スイッチ２７の復元力およびコイルバネ２８の上方への付勢力で、可動板２５は元の上方位置まで押し上げられると共に、スイッチ２７がオフ状態である図１０に示す通常状態に戻るものであった。
【００２６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【００２７】
【特許文献１】
特開平４−４３号公報
【特許文献２】
実用新案登録第３０７８４８５号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電子機器の事例としたパソコン１は、常に表示部３やそこに表示されるカーソルまたはポインタの移動状態を視認する必要がある。
【００２９】
つまり、入力装置であるトラックボール装置５の球体６を回転操作して、所望のアイコンやメニュー項目にカーソルやポインタ位置を目視で合わせなければならず、上記操作時などにおける操作性改善が図れる入力装置を要望されるようになってきた。
【００３０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、常時、表示部を見なくとも、操作中の状態が、明確に識別できる入力装置およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００３２】
本発明の請求項１に記載の発明は、操作者が直接触れて操作する操作部材と、上記操作部材に振動を伝える振動発生部とを備え、上記振動発生部からの振動が、上記操作部材を通じて操作者の指などに直接伝達される入力装置としたものであり、操作している指などを当てている操作部材が振動するため、操作者は、当該振動を明確に触覚的に判別できるものにでき、この入力装置を電子機器に搭載した際に、上記電子機器の表示部内に表示された所望のアイコンやメニュー項目にカーソルまたはポインタ位置が合わさった時に、上記操作部材を振動させるようにすると、操作者は、表示部を注視せずとも、触覚で明確に操作状態が判別できるものが得られるという作用を有する。
【００３３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、操作者が指などで直接触れて操作する操作部材が球体からなるトラックボール式のものであって、上記球体を回転自在に支持する支持部材と、上記支持部材に取付けられた振動発生部と、上記球体の回転検出を行う検出部とを備え、上記振動発生部から発生された振動が上記支持部材を介して上記球体に伝達され、上記球体を通じて振動が操作者に伝達されるものであり、上記球体の操作状態に合わせて上記振動発生部を振動させることによって、操作者は、球体を通じて操作中の指などから得られる振動で操作状態が識別でき、また、球体を支持している支持部材に振動発生部が取り付けられているため、球体には効率よく振動が伝達されるという作用を有する。
【００３４】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、支持部材と検出部とが一体構造となされたものであり、振動発生部からの振動は、支持部材を介して球体に伝達されると共に、これと同じ振動が、球体の回転状態を検出する検出部にも伝達されるようにできるため、上記球体と上記検出部が同期して振動し、上記振動による上記球体の微小な移動による誤検出が防止できるという作用を有する。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、請求項２記載の発明において、支持部材の一端が回転中心を備えた固定端、他端が回転動作を行う可動端となり、上記固定端と上記可動端の間に球体を配置すると共に、上記支持部材の可動端側に振動発生部が配置されたものであり、上記支持部材において、固定端の回転中心を中心とし回転動作する可動端を設けたことによって、上記振動発生部からの振動が伝達されやすくなる。
【００３６】
また、可動端側に上記振動発生部を設け、上記球体を固定端と可動端の間に配置することによって、振動発生部からの振動の振幅は、支持部材に対して大きく作用するものにでき、球体にも大きい振幅の振動が伝達され易くなるという作用を有する。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、振動発生部が、二つ以上の独立したものを配してあるものであり、上記複数の振動発生部から独立した同じまたは異なる振動を発生させ、それらを合成させることによって、様々な振動パターンで球体を振動させるものにできるという作用を有する。
【００３８】
請求項６に記載の発明は、請求項４記載の発明において、支持部材の可動端側にスイッチを有し、球体を押し下げることにより上記スイッチの状態切り換えを行うようにしたものであり、上記支持部材は固定端の回転中心を中心に、所定角度で回転動作、すなわち揺動し、スイッチは固定端に対して球体よりも遠くに配設されているため、球体を押し下げてスイッチを作動させるために必要な球体への押し下げ力としては、スイッチ自身の操作力よりも大きい力が必要となり、上記球体の回転操作時にスイッチの状態が誤って切り換わることなどが防止できるという作用を有する。
【００３９】
また、上記作用によって、スイッチとしても小さい操作力で状態切り換えが可能なものを用いることができ、この場合には、スイッチに起因する上記振動発生部からの振動の吸収度合いが少なくでき、振動の減衰を低減できるという作用も有する。
【００４０】
請求項７に記載の発明は、請求項４記載の発明において、球体の中心を含むほぼ水平面上に合わせて、またはその近傍位置に、支持部材の固定端における回転中心位置を設定したものであり、上記支持部材の揺動時における上記球体の相対的な水平方向への移動量が小さくなるため、上記球体を突出させるカバー部材や上ケースなどに設ける開口部が小さいもので済むようにでき、上記開口部と上記球体との間の隙間が狭くできるために、上記隙間からのゴミなどの異物侵入も低減できるという作用を有する。
【００４１】
請求項８に記載の発明は、請求項１記載の入力装置における振動発生部などの制御を含み、各種機能部分を制御する制御部を有し、上記制御部で上記入力装置の入力操作に応じて上記各種機能部分の制御を行う電子機器であり、入力装置の操作部材を操作している指などに直接得られる振動で、操作者は操作状態が認識できるものとなるため、入力作業性の向上が図れる機器を実現することができるという作用を有する。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
【００４３】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置としてのトラックボール装置の断面図、図２は同平面図、図３は同分解斜視図である。
【００４４】
これらの図において、３１は操作部材となる樹脂やガラスからなる球体で、球体３１は支持部材３２に固定された三つの支持球体３３によって、下方位置を等角度の三点で支持され、安定した状態で回転可能に載せられている。
【００４５】
また、支持部材３２には、上方に突出している一対の壁部３４が、互いに平行になるようにして一側部側に設けられている。
【００４６】
そして、この壁部３４の各々には、図１に示すように、断面視で球体３１の中心を含むほぼ水平面上の位置に合わせて側方に向けて突設された円柱状の回転中心軸３５が設けられている。
【００４７】
そして、３６は、支持部材３２を上面側に固定している基板であり、その裏面側には検出部３７が固定され、この支持部材３２と基板３６と検出部３７は一体構造として結合されている。
【００４８】
上記検出部３７は、球体３１に対して光を照射するためにＬＥＤや導光板が組み合わされて構成された発光部３８と、発光部３８から発せられた光における球体３１からの反射光を受光するＣ−ＭＯＳイメージセンサなどの受光部３９から構成されている。
【００４９】
なお、上記光の照射、反射、受光は、球体３１の下方部分に対応して設けられた基板３６の孔３６Ａと支持部材３２の底面に開けられた導光孔４０を通じて行われる。
【００５０】
そして、支持部材３２に設けられた一対の回転中心軸３５は、カバー部材４１の裏面から突出した係止部４２に設けられた円形の係止孔４３に回転自在に保持されている。
【００５１】
そして、支持部材３２には、一対の回転中心軸３５とは反対側の位置で、かつその回転中心軸３５どうし間の距離の中心位置を含む基板３６面に対する垂直仮想面に対し、互いに線対称状態で二つの独立した振動発生部４４が固定されている。
【００５２】
なお、振動発生部４４は、例えばモータや圧電素子などで構成され、一つのみを配設する場合には、上記垂直仮想面に合わせた位置に配することが好ましい。
【００５３】
また、二つの振動発生部４４の配設時にも上記配置以外であってもよく、より複数の振動発生部を配線するようにしてもよい。
【００５４】
そして、上記に説明したようにカバー部材４１に装着された支持部材３２は、図１に示すように、回転中心軸３５の位置が回転動作のみで上下動作しない固定端となり、振動発生部４４を配設してある側が、上記回転中心軸３５を中心に上下に回動動作する可動端となる。
【００５５】
すなわち、支持部材３２は、固定端を中心として可動端が上下に回動、言いかえると上下方向に揺動するような構成となっており、この動作に応じて支持部材３２に結合された振動発生部４４および基板３６も同期して揺動するものとなる。
【００５６】
そして、この固定端と可動端のほぼ中央位置に、上記球体３１が位置するように支持部材３２は基板３６に結合され、この支持部材３２によって球体３１は回転可能に支持されている。
【００５７】
そして、支持部材３２の可動端側に対応する基板３６の裏面には、押圧操作部分が下方に向くようにしてスイッチ４５が配され、その押圧操作部分に対応する位置に、下側の固定部材４６に設けられた突起４７が配設されている。
【００５８】
なお、上記球体３１やスイッチ４５においても、上記振動発生部４４の配置状態を説明した際に用いた垂直仮想面内に、球体３１の頂点部やスイッチ４５の押圧操作部分の中央位置を合わせるようにして配している。
【００５９】
上記配置とすると、支持部材３２に結合された基板３６の配置状態が安定化し、球体３１の操作時にも安定して操作できるものとなる。
【００６０】
このカバー部材４１と固定部材４６とは、側方支柱部４６Ａによって各々の部材の対向面が平行関係となるように配されており、両者が組合せられた状態では、突起４７は基板３６裏面に配設されたスイッチ４５の押圧操作部分に当接して、基板３６も上記カバー部材４１と固定部材４６の対向面と平行関係の水平状態を保つ位置で支持されている。
【００６１】
そして、支持部材３２の揺動時には、それに支持された球体３１や結合されている基板３６、上記基板３６に結合された検出部３７やスイッチ４５を含めて、支持部材３２と同期して揺動する。
【００６２】
なお、このスイッチ４５は、球体３１や支持部材３２、基板３６、振動発生部４４などを含む自重よりも大きく、かつ後述する振動発生部４４の振動の際に上記自重に対する慣性力を加えた力よりも大きい操作力で切り換え可能なものが用いられている。
【００６３】
そして、基板３６は、カバー部材４１の下面に設けられているストッパー４８で、上記水平状態を保つように上面側を位置規制されている。
【００６４】
なお、ストッパー４８において、基板３６との当接箇所に弾性体などが設けてあっても良い。
【００６５】
また、基板３６には、検出部３７、それぞれの振動発生部４４、スイッチ４５などと電気的に接続されている所定の配線部を有しているが、その図示や詳細な説明は省略する。
【００６６】
さらに、上記検出部３７、それぞれの振動発生部４４、スイッチ４５は、上記配線部を通じて、同じく図示していないマイクロコンピュータなどにより構成される制御部に接続され、制御されるようになっている。
【００６７】
そして、カバー部材４１には、球体３１に応じた位置に円形の開口部４９が設けられており、球体３１の上部は開口部４９から突出している。
【００６８】
以上のように構成される本発明の入力装置としてのトラックボール装置は、パーソナルコンピュータ（以下パソコンと記載する。）などの情報端末機器や通信端末機器、ＡＶ機器や音響機器ならびに家電機器における民生機器、更には車載用の機器などの全般の各種電子機器に搭載できるものである。
【００６９】
以下、上記トラックボール装置をパソコンに搭載した事例を用い、このトラックボール装置の動作を含めて説明する。
【００７０】
図４は、本実施の形態によるトラックボール装置を搭載したパソコンを示す外観斜視図である。
【００７１】
同図に示す５０が、本体部５１に対し、表示部５２が開閉可能に構成されたパソコンであり、本体部５１上面の表示部５２側に近接する上側位置の部分にキーボード５３を備えている。
【００７２】
そして、本実施の形態によるトラックボール装置５４は、上記本体部５１上面において下側位置となる中央部に配されており、トラックボール装置５４のカバー部材４１の開口部４９から突出した球体３１上部は、パソコン５０の本体部５１からも外方に突出している。
【００７３】
パソコン５０の表示部５２には、複数のアイコン６０と現在の座標位置を示すカーソル６１が表示されており、このカーソル６１を移動させて所望のアイコン６０を選択して実行することにより、所定機能が動作するようになっている。
【００７４】
そして、パソコン５０の本体部５１内には、表示部５２、キーボード５３、トラックボール装置５４などを制御する制御部５５が配されている。
【００７５】
次に、上記のように搭載されたトラックボール装置５４やパソコン５０の動作を説明する。
【００７６】
操作者が、パソコン５０の本体部５１から突出しているトラックボール装置５４の球体３１を回転操作すると、支持部材３２に等角度で配されている三つの支持球体３３で安定的に三点支持されている球体３１は、滑らかに回転する。
【００７７】
この時、制御部５５からの制御で、検出部３７の発光部３８からは常に球体３１に向けて光が照射されており、発せられた光は球体３１で反射され、受光部３９で受光されている。
【００７８】
球体３１は、一見、滑らかな球面であるが、微小的に見ると表面状態は均一ではないため、操作に伴って球体３１が回転すると、発光部３８から発せられた光における球体３１からの反射光の状態は変化し、受光部３９で受光される光の状態の変化が起こる。
【００７９】
この際、反射光の状態変化をより大きくするために、球体３１の表面状態を意図的に粗したり、模様を入れたりするようにしても良い。
【００８０】
受光部３９は、短い所定時間間隔で定期的に受光する光の状態を認識して、都度、その情報を制御部５５に伝達し、その情報から制御部５５は球体３１の回転方向と回転量を判別する。
【００８１】
なお、制御部５５は、パソコン５０の本体部５１の中に組み込まれている事例で説明しているが、トラックボール装置５４の中に組み込まれてあっても良いし、または他の機器内に配されて当該制御をするものであっても良い。
【００８２】
制御部５５で、球体３１の回転方向や回転量が判別されると、その結果に応じて制御部５５は所定信号を発生させて所定機能を作動させる、例えば、表示部５２内に表示されたカーソル６１を、上記判別結果に応じた方向および量で座標位置を移動させていく。
【００８３】
上述のように球体３１を回転操作することによって、操作者は、カーソル６１を移動させ、表示部５２上でカーソル６１の座標位置を所望のアイコン６０の座標位置と重なり合わせる。
【００８４】
このカーソル６１と所望のアイコン６０の位置が重なる際に、制御部５５から振動発生部４４へ所定信号が送られ、振動発生部４４は設定されている振動パターンで振動を発生させる。
【００８５】
この振動発生部４４で発生された振動は、振動発生部４４が支持部材３２に固定されているので、支持部材３２に伝わると共に支持部材３２の支持球体３３を介して球体３１に伝達され、球体３１に触れて操作している操作者の指などに直接、当該振動が伝わる。
【００８６】
このように、操作者は、指で操作している最中に、操作している部材である球体３１が振動するため、表示部５２内の状況を視認せずとも、上記振動によってカーソル６１と所望のアイコン６０の位置が合わさったことが、明確、かつ確実に確認できる。
【００８７】
なお、振動発生部４４を取り付けてある支持部材３２は、基板３６に固定されていると共に、この基板３６の裏面側に検出部３７が固定されて、これらの部材は一体構造となっているために、振動発生部４４で発生した振動は、球体３１へ伝達されるだけでなく、検出部３７へも同じ振動が伝達され、球体３１の状態を検出する検出部３７も球体３１と同期して振動するため、上記振動に起因する検出部３７での光の状態変化は少なく、検出精度も維持される。
【００８８】
また、上記に説明したように支持部材３２の回転中心軸３５は、カバー部材４１に設けた係止孔４３で回転自在に保持され、この部分は固定端となると共に、支持部材３２に固定された振動発生部４４側が可動端となり、この可動端側に対応する基板３６の位置は、下方からスイッチ４５を介して固定部材４６に設けられた突起４７で支えてあるだけなので、振動発生部４４で発生した振動は伝達され易く、かつ、振動発生部４４が上記可動端側に配置されているため、支持部材３２の回転中心軸３５を中心とした回転動作の慣性力を利用でき、振動の振幅が大きく作用するものにできる。
【００８９】
この振動発生時においても、スイッチ４５の状態が誤って切り換わらないように、スイッチ４５は、振動時における上記回転動作の完成力を含んだ力よりも大きい操作力のものが用いてある。
【００９０】
また、独立した二つ以上の振動発生部４４を備えたものであるため、様々な振動パターンを作り出すことができるようになる。
【００９１】
つまり、複数の振動発生部４４を同一タイミング、かつ同一同期で振動させると、複数の振動発生部４４からの振動は合成され（図５（ａ）参照）、大きい振幅の振動を容易に得られる。
【００９２】
また、この振動の合成という観点から、各々異なる周期の振動を発生させるものとしておけば、階段状に上下する振動（図５（ｂ）参照）なども容易に得ることができる。
【００９３】
なお、振動の合成時には、前述したように線対称位置で二つの振動発生部４４を配したものとすれば、振動の合成状態が容易に把握できるものとなる。
【００９４】
なお、振動の波形は、矩形状以外の円弧状や三角波状の振動であってもよく、これらの振動モードを合成させて所望の振動パターンを得るようにすればよく、球体３１に、この合成した振動が伝達される。
【００９５】
このようにカーソル６１がアイコン６０上に重なった際に、球体３１に触れて操作している指などから直接、球体３１の振動を得られる操作者は、当該振動を触感的に得た時点で、両者の位置が合わさっていることが、表示部５２を視認せずとも明確に認識することができる。
【００９６】
なお、上記トラックボール装置５４は、球体３１を、操作者が操作する操作部材とすると共に、その回転量などを検出部３７で検出するための非検出用部材として活用し、さらに振動を伝えるための部材としても共用化してある構成であるため、構成部材数が少なくて済み、操作者への振動の伝達も、指などを当てている操作部材から直接伝達されるものにでき、振動発生時に操作者が明確に認識できるものとなる。
【００９７】
そして、所望のアイコン６０に割り付けられた機能を実行しようとする際などには、図６の球体を押し下げた状態の断面図に示すように、操作者は、球体３１を押し下げ操作する。
【００９８】
この操作により、カバー部材４１に設けた係止孔４３に回転自在に保持された支持部材３２は、回転動作、つまり可動端側が下方に揺動する。
【００９９】
このとき、支持部材３２と一体化している、球体３１、支持部材３２、基板３６、検出部３７、振動発生部４４、スイッチ４５も、支持部材３２の回転中心軸３５を中心として支持部材３２と同様に揺動する。
【０１００】
これにより、スイッチ４５は、操作部分に対応して設けられた固定部材４６の突起４７に、スイッチ４５の操作力に反して押し付けられていき、スイッチ４５の状態が切り換わりオン状態になる。
【０１０１】
このときも、スイッチ４５は、上記振動発生部４４の配置状態を説明した際に用いた垂直仮想面内に、押圧操作部分の中央位置を合わせて配してあるため、可動端に対応する側の基板３６の捩れなども少なく押し下げ操作ができる。
【０１０２】
本実施の形態によるものでは、図１に示すように、回転中心となる回転中心軸３５から力点である球体３１の垂直中心線の位置と、上記球体３１の垂直中心線の位置から作用点であるスイッチ４５の位置がほぼ等間隔に設定されており、上記の距離関係としておけば、当該スイッチ４５の状態切り換えをするための球体３１の押し下げ力としては、スイッチ４５の通常使用時の約二倍の操作力で球体３１を押し下げた際に状態切り換えがなされるものにできる。
【０１０３】
すなわち、見掛け上で大きい押し下げ操作力が必要となるため、球体３１の回転操作時に、誤ってスイッチ４５をオンさせてしまうことも少なくできる。
【０１０４】
また、逆に、上記構成であれば、振動時の基板３６などの慣性力で状態が切り換わらないことが前提条件とはなるが、その中でも操作力の小さいスイッチ４５を用いると、スイッチ４５に起因する基板３６の上方への付勢力も小さいものにでき、当該部分での振動の吸収度合いが少なくでき、振動を効率よく使用できるものとなる。
【０１０５】
また、球体３１は、上記のように固定端と可動端の中央に配設されていると共に、支持部材３２の回転中心軸３５を球体３１の中心を含むほぼ水平面上に設けているため、球体３１の押し下げ動作をした際に、カバー部材４１の開口部４９の大きさも小さくすることができる。
【０１０６】
つまり、図７（ａ）に模式的に示すように、支持部材３２の回転中心軸３５を球体３１の下方位置に設定すると、球体３１の押し下げ操作時に、球体３１外周が開口部４９に対し所定角度をもって円形方向で移動するため、球体３１の水平方向への相対的な移動量が大きく、本実施の形態によるもののように、図７（ｂ）に示す回転中心軸３５を球体３１の中心を含むほぼ水平面上に設けた構成とすると、上記開口部４９に対する球体３１の円形移動時の侵入角度が小さくなる分、球体３１の水平方向への相対的な移動量が小さくでき、これによって開口部４９が小さく構成できるようになる。
【０１０７】
これにより、開口部４９と球体３１との隙間から、外部からのゴミなどの異物の侵入も低減することができる。
【０１０８】
なお、回転中心軸３５の設定位置は、球体３１の中心を含むほぼ水平面に近いほど、球体３１の押し下げ時の水平方向への相対的な移動量が小さくできるが、配設スペースに制限などがある場合、上記水平面における上下方向の近傍位置としても、ほぼ同様な効果が得られる。
【０１０９】
そして、上記スイッチ４５がオンした信号は制御部５５に伝達され、選択されているアイコン６０に割り付けられている動作が実行される。
【０１１０】
そして、球体３１の押し下げ操作力を除くと、スイッチ４５は自身の復帰力で元のオフ状態に戻ると共に、その際に基板３６も可動端側が持ち上げられて、図１に示す基板３６の水平状態に復帰する。
【０１１１】
この場合にも、支持部材３２は上記固定端と可動端の位置関係で設定されてあるため、スイッチ４５の自己復帰力は、大きく基板３６に作用するものとなる。
【０１１２】
以上のように本トラックボール装置５４は、球体３１を振動させて操作者に操作状態を伝達させることができるため、この振動機能を用いることによって、これを搭載した電子機器は利便性良く使用することができるものとなる。
【０１１３】
なお、以上の説明においては、カーソル６１をアイコン６０に重なり合う際に球体３１が振動して操作者に操作状態を把握させる例を説明したが、アイコン６０の外周部にカーソル６１が近接する時に振動を発生させて操作者に認識させるようにしても良い。
【０１１４】
また、表示部５２の外周枠の近傍にカーソル６１が近接した際に、球体３１を振動させ、操作範囲を規制するものとしてもよい。
【０１１５】
また、球体３１の左右方向への回転操作時だけのように、設定された操作方向のみに操作された場合に振動を発生させるようにしても、操作者は、振動を確認しつつ操作できるものにできるため、操作性の優れた機器にできる。
【０１１６】
また、割り付けられたアイコンやメニュー項目の各々で振動パターンを変えて触感的に把握可能としても良いし、球体３１の操作方向で振動パターンを変えても良い。
【０１１７】
このように本実施の形態によれば、操作者が、表示部５２上のアイコン６０やカーソル６１の動きを注視する必要がなく、操作している指などに得られる球体３１などの操作部材から得られる振動によって、表示部５２内の操作状態が識別できるものであるため、操作者の労力の低減と作業効率の向上を図ることができる。
【０１１８】
なお、上記にはトラックボール式のものを説明したが、指などを触れて操作するパッドなどの他の方式の入力装置であっても、その触れる部分が振動して操作者の指などに、直接、当該振動を伝達させて操作状態を把握させるものであっても、同様の効果が期待できる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、常に表示部やそこに表示されているアイコンやカーソルなどに注視して操作する必要が無く、入力装置の操作部分、例えばトラックボール装置の球体からの振動によって、操作状態が認識できるものが得られ、操作者の労力の低減と作業効率の向上という有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の入力装置としてのトラックボール装置の断面図
【図２】同平面図
【図３】同分解斜視図
【図４】同トラックボール装置を搭載したパソコンを示す外観斜視図
【図５】（ａ）同トラックボール装置における振動状態を示す振動パターン図
（ｂ）同トラックボール装置における振動状態を示す振動パターン図
【図６】同トラックボール装置の球体を押し下げた状態を示す断面図
【図７】（ａ）同トラックボール装置の球体の押し下げ時の球体移動事例を模式的に示す図
（ｂ）同トラックボール装置の球体の押し下げ時の球体移動事例を模式的に示す図
【図８】従来のパーソナルコンピュータの外観斜視図
【図９】同パーソナルコンピュータに搭載された従来のトラックボール装置の上面図
【図１０】同トラックボール装置の断面図
【符号の説明】
３１ 球体
３２ 支持部材
３３ 支持球体
３４ 壁部
３５ 回転中心軸
３６ 基板
３６Ａ 孔
３７ 検出部
３８ 発光部
３９ 受光部
４０ 導光孔
４１ カバー部材
４２ 係止部
４３ 係止孔
４４ 振動発生部
４５ スイッチ
４６ 固定部材
４６Ａ 側方支柱部
４７ 突起
４８ ストッパー
４９ 開口部
５０ パソコン
５１ 本体部
５２ 表示部
５３ キーボード
５４ トラックボール装置
５５ 制御部
６０ アイコン
６１ カーソル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an input device such as a trackball device provided as an input operation unit of various electronic devices, and an electronic device using the same.
[0002]
[Prior art]
As an input means of various electronic devices, a mode of selecting an icon or a menu item arranged on a display screen by operating an on-board input operation unit is preferable, and the input operation unit such as a trackball device is preferred. Devices equipped with input devices are increasing.
[0003]
A personal computer will be described as an example of such a conventional electronic device with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 8 is an external perspective view of a conventional personal computer. As shown in FIG. 8, the personal computer 1 (hereinafter, referred to as a personal computer 1) is configured such that a display unit 3 can be opened and closed with respect to a main unit 2. Have been.
[0005]
A keyboard 4 is arranged in an upper position near the display unit 3 on the upper surface of the main body 2, and a trackball device 5 as an input device is arranged in a lower position.
[0006]
Further, a control unit (not shown) for controlling the display unit 3, the keyboard 4, the trackball device 5, and the like is disposed in the main body unit 2.
[0007]
The personal computer 1 is configured such that an operator operates a keyboard 4 or a trackball device 5 to input a predetermined signal, and the input predetermined signal is processed by a control unit to activate a predetermined function. I have.
[0008]
The trackball device 5 is usually used for moving a cursor or pointer displayed in the display unit 3 or inputting a coordinate position when a desired icon or menu item is selected. When the upper part of the resin sphere 6 is rotated, the rotation direction and the amount of rotation of the sphere 6 are detected by the control unit, and the cursor or pointer is moved according to the result, and the sphere 6 is moved vertically downward. , The coordinate position of the cursor or pointer is determined.
[0009]
Next, the configuration of the trackball device 5 will be described with reference to the top view of the conventional trackball device of FIG. 9 and the sectional view of FIG.
[0010]
As shown in the figure, the sphere 6 of the trackball device 5 is rotated from below by large-diameter cylindrical main rollers 9 and 10 and auxiliary rollers 11 provided on cylindrical rotary shafts 7 and 8, respectively. Supported as possible.
[0011]
Reference numeral 12 denotes a base body having bearings 13, 14, 15 and 16 rotatably supporting the rotary shafts 7 and 8 projecting from the upper surface side. Means that the rotating shafts 7 and 8 are formed as a pair so that the rotating shafts 7 and 8 are arranged orthogonally to each other.
[0012]
The rotating shaft 7 is rotatably mounted on the bearings 13 and 14 such that the main roller 9 is positioned between the bearings 13 and 14.
[0013]
The rotating shaft 8 is rotatably mounted on each of the bearing portions 15 and 16 such that the main roller 10 is positioned between the bearing portions 15 and 16.
[0014]
In the rotating shafts 7 and 8 arranged in the orthogonal relationship, one end of each of the rotating shafts 7 and 8 on the side not approaching each other has a code plate 17 provided with openings at a predetermined angular pitch, respectively. The light-emitting elements 19 and 21 and the light-receiving elements 20 and 22 are disposed on the base 12 at opposite sides of the code plates 17 and 18, respectively.
[0015]
Further, the other end of each of the rotating shafts 7, 8 on the side close to each other of the rotating shafts 7, 8 is urged toward the sphere 6 side by the torsion coil spring 23, and the main rollers 9, 10 are always It is in elastic contact with the lower surface of the sphere 6.
[0016]
In addition, the rotatable auxiliary roller 11 provided on the base 12 is always in elastic contact with the lower surface of the sphere 6.
[0017]
Reference numeral 24 denotes a cover member provided with a circular opening 24A. The cover member 24 covers the outer periphery of the base 12 so that the upper part of the sphere 6 projects from the opening 24A. Is fixed to a movable plate 25 to which the base 12 is fixed.
[0018]
The movable plate 25 is configured to be able to move up and down. On a fixed substrate 26 disposed below the movable plate 25, a switch 27 of a pressing operation type and a coil for urging the movable plate 25 upward are provided. A spring 28 is provided.
[0019]
In the conventional trackball device 5 configured as described above, when the operator rotates the sphere 6 protruding from the opening 24A of the cover member 24 in a desired direction, the main body is rotated in accordance with the rotation of the sphere 6. The rollers 9 and 10 rotate by a predetermined amount, respectively, that is, the code plates 17 and 18 rotate by a predetermined amount via the rotating shafts 7 and 8, respectively, and light from the light emitting elements 19 and 21 is transmitted or not transmitted for a predetermined time. Will repeat.
[0020]
The transmitted light is received by the light receiving elements 20 and 22, and the received light signal is transmitted to a control unit provided in the main body 2, and the control unit detects the amount of rotation of each of the code plates 17 and 18.
[0021]
The control unit uses the detection signals of the amounts of rotation of the rotation axes 7 and 8 as the X coordinate component and the Y coordinate component of the sphere 6 and performs control according to the signals, for example, the cursor displayed in the display unit 3 or the like. Move the coordinates of the pointer.
[0022]
At this time, the operator repeats the above operation while looking at the display unit 3 to move a cursor or a pointer over an icon or a menu item displayed in the display unit 3 to obtain a desired icon. The cursor or the pointer is positioned on the menu item or the menu item, and then the operator performs an operation of pushing down the sphere 6 downward.
[0023]
At this time, the operation force for pushing down the sphere 6 is applied to the movable plate 25 via the sphere 6 and the base portion 12, and the movable plate 25 bends the coil spring 28 against the upward urging force of the coil spring 28. Go down vertically.
[0024]
At this time, the base portion 12 including the cover member 24 and the sphere 6 fixed to the movable plate 25 also moves downward while keeping the horizontal state as the movable plate 25 moves downward. The arranged switch 27 is pressed on the bottom surface of the movable plate 25 to be turned on, and the switch signal is discriminated by the control unit so that selection of a desired icon or menu item on which a cursor or the like is superimposed and confirmation of the selection can be performed. Execution of the function is performed.
[0025]
Excluding the pressing operation force, the movable plate 25 is pushed up to the original upper position by the restoring force of the switch 27 and the upward biasing force of the coil spring 28, and the switch 27 is in the OFF state as shown in FIG. It returned to the normal state.
[0026]
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.
[0027]
[Patent Document 1]
JP-A-4-43
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Registration No. 3078485
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the personal computer 1 as an example of the above-mentioned conventional electronic device, it is necessary to always visually recognize the moving state of the display unit 3 and the cursor or pointer displayed thereon.
[0029]
In other words, it is necessary to rotate the sphere 6 of the trackball device 5 as an input device so that the cursor or pointer position is visually aligned with a desired icon or menu item, thereby improving operability at the time of the above operation. Equipment has come to be desired.
[0030]
The present invention is to solve such a conventional problem, and to provide an input device capable of clearly identifying a state during operation without always looking at a display unit, and an electronic device using the input device. Aim.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0032]
The invention according to claim 1 of the present invention includes an operation member that is directly touched by an operator to operate, and a vibration generation unit that transmits vibration to the operation member, wherein the vibration from the vibration generation unit is controlled by the operation member. The input device is directly transmitted to the operator's finger or the like through the input device. Since the operating member that is in contact with the operating finger vibrates, the operator can clearly and tactilely determine the vibration. When the input device is mounted on an electronic device, when the cursor or pointer position is aligned with a desired icon or menu item displayed in the display unit of the electronic device, the operation member is vibrated. Then, it is possible for the operator to obtain an operation state in which the operation state can be clearly discriminated by the tactile sense without watching the display unit.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the operation member which is directly touched by an operator with a finger or the like is a trackball type of a sphere, and the sphere is rotatably supported. A vibration generating unit attached to the supporting member, and a detecting unit for detecting rotation of the sphere, and the vibration generated from the vibration generating unit is transmitted to the sphere via the supporting member. Vibration is transmitted to the operator through the sphere, and by vibrating the vibration generator in accordance with the operation state of the sphere, the operator can obtain vibration obtained from a finger or the like operating through the sphere. The operation state can be identified by the above, and the vibration generating section is attached to the support member supporting the sphere, so that the sphere has an effect of efficiently transmitting vibration.
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the support member and the detection section are integrally formed, and the vibration from the vibration generation section is transmitted to the sphere via the support member. At the same time, the same vibration can be transmitted to the detecting unit that detects the rotational state of the sphere, so that the sphere and the detecting unit vibrate in synchronization with each other, and the minute movement of the sphere due to the vibration Has the effect of preventing erroneous detection due to
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, one end of the support member is a fixed end having a center of rotation, and the other end is a movable end for performing a rotating operation, and is provided between the fixed end and the movable end. In addition to disposing a sphere, a vibration generating portion is disposed on the movable end side of the support member, and by providing a movable end that rotates around the rotation center of the fixed end in the support member, Vibration from the vibration generating unit is easily transmitted.
[0036]
In addition, by providing the vibration generating section on the movable end side and arranging the sphere between the fixed end and the movable end, the amplitude of the vibration from the vibration generating section can greatly affect the support member. This has the effect that vibrations of a large amplitude are easily transmitted to the sphere.
[0037]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the vibration generating unit includes two or more independent vibration generating units, and the vibration generating units are the same or different independent from the plurality of vibration generating units. By generating vibrations and synthesizing them, there is an effect that the sphere can be vibrated in various vibration patterns.
[0038]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4, wherein a switch is provided on the movable end side of the support member, and the state of the switch is switched by pressing down a sphere. The member rotates around a rotation center of the fixed end at a predetermined angle, that is, swings, and the switch is disposed farther than the sphere with respect to the fixed end, so that the switch is operated by pushing down the sphere. The force required to depress the sphere required for this operation is greater than the operation force of the switch itself, which has the effect of preventing erroneous switching of the switch state during rotation of the sphere.
[0039]
Further, by the above operation, a switch capable of switching the state with a small operation force can be used as a switch. In this case, the degree of absorption of vibration from the vibration generating section due to the switch can be reduced, and the vibration can be reduced. It also has the effect of reducing attenuation.
[0040]
According to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the rotation center position at the fixed end of the support member is set at or near a substantially horizontal plane including the center of the sphere. Since the relative movement amount of the sphere in the horizontal direction during swinging of the support member is reduced, the opening provided in the cover member or upper case for projecting the sphere can be small, Since the gap between the opening and the sphere can be narrowed, it has the effect of reducing the intrusion of foreign matter such as dust from the gap.
[0041]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the input device according to the first aspect of the present invention, including a control of a vibration generating unit and the like, including a control unit for controlling various functional parts, wherein the control unit responds to input operation of the input device. Is an electronic device that controls the above-described various functional parts, and the vibration obtained directly from the finger or the like operating the operation member of the input device allows the operator to recognize the operation state. This has the effect of realizing a device that can be improved.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0043]
(Embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a trackball device as an input device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is an exploded perspective view thereof.
[0044]
In these figures, reference numeral 31 denotes a sphere made of resin or glass serving as an operation member, and the sphere 31 is supported by three supporting spheres 33 fixed to a supporting member 32 at three points at equal angles at a lower position, and is stable. It is mounted rotatably in the state.
[0045]
The support member 32 is provided with a pair of walls 34 projecting upward on one side so as to be parallel to each other.
[0046]
As shown in FIG. 1, each of the wall portions 34 has a column-shaped rotation center axis protruding laterally in alignment with a position on a substantially horizontal plane including the center of the sphere 31 in a sectional view. 35 are provided.
[0047]
Reference numeral 36 denotes a substrate on which the support member 32 is fixed on the upper surface side, and a detection unit 37 is fixed on the back surface side. The support member 32, the substrate 36, and the detection unit 37 are combined as an integral structure. I have.
[0048]
The detection unit 37 includes a light emitting unit 38 configured by combining an LED and a light guide plate to irradiate light to the sphere 31, and receives reflected light from the sphere 31 in light emitted from the light emitting unit 38. And a light receiving unit 39 such as a C-MOS image sensor.
[0049]
The irradiation, reflection, and reception of the light are performed through the holes 36A of the substrate 36 provided corresponding to the lower part of the sphere 31 and the light guide holes 40 formed in the bottom surface of the support member 32.
[0050]
The pair of rotation center shafts 35 provided on the support member 32 are rotatably held by circular engagement holes 43 provided on an engagement portion 42 protruding from the back surface of the cover member 41.
[0051]
The support member 32 is line-symmetric with respect to an imaginary plane perpendicular to the surface of the substrate 36 at a position opposite to the pair of rotation center axes 35 and including a center position of a distance between the rotation center axes 35. In this state, two independent vibration generating units 44 are fixed.
[0052]
The vibration generating section 44 is formed of, for example, a motor or a piezoelectric element. When only one is provided, it is preferable that the vibration generating section 44 be disposed at a position corresponding to the vertical virtual plane.
[0053]
In addition, the arrangement of the two vibration generators 44 may be other than the above arrangement, and a plurality of vibration generators may be wired.
[0054]
As described above, the support member 32 attached to the cover member 41 is a fixed end in which the position of the rotation center shaft 35 is only the rotation operation and does not move up and down, as shown in FIG. The arranged side is a movable end that rotates vertically about the rotation center shaft 35.
[0055]
That is, the support member 32 is configured such that the movable end rotates up and down around the fixed end, in other words, swings up and down. The generator 44 and the substrate 36 also swing in synchronization.
[0056]
The support member 32 is coupled to the substrate 36 so that the sphere 31 is located substantially at the center between the fixed end and the movable end. The sphere 31 is rotatably supported by the support member 32.
[0057]
A switch 45 is arranged on the back surface of the substrate 36 corresponding to the movable end side of the support member 32 so that the pressing operation portion is directed downward. A projection 47 provided on 46 is provided.
[0058]
Note that, also in the spherical body 31 and the switch 45, the center position of the top of the spherical body 31 and the pressing operation portion of the switch 45 is aligned with the vertical imaginary plane used in describing the arrangement state of the vibration generating section 44. It is arranged.
[0059]
With the above arrangement, the arrangement state of the substrate 36 coupled to the support member 32 is stabilized, and the operation can be stably performed even when the sphere 31 is operated.
[0060]
The cover member 41 and the fixing member 46 are arranged so that the opposing surfaces of the respective members are in a parallel relationship by the side support portions 46A. In a state where both members are combined, the projection 47 is formed on the back surface of the substrate 36. The substrate 36 is also supported at a position where it keeps a horizontal state parallel to the opposing surfaces of the cover member 41 and the fixing member 46 in contact with the pressing operation portion of the provided switch 45.
[0061]
When the support member 32 swings, the support member 32 is swung in synchronization with the support member 32, including the sphere 31 supported by the support member 32, the substrate 36 connected thereto, and the detection unit 37 and the switch 45 connected to the substrate 36. I do.
[0062]
The switch 45 is larger than its own weight including the sphere 31, the support member 32, the substrate 36, the vibration generating unit 44, and the like, and is a force obtained by adding an inertial force to the own weight when the vibration generating unit 44 described later vibrates. What can be switched with a larger operation force is used.
[0063]
The position of the upper surface of the substrate 36 is regulated by a stopper 48 provided on the lower surface of the cover member 41 so as to maintain the horizontal state.
[0064]
In the stopper 48, an elastic body or the like may be provided at a position where the stopper 48 comes into contact with the substrate 36.
[0065]
The substrate 36 has a predetermined wiring section electrically connected to the detection section 37, the respective vibration generation sections 44, the switches 45, and the like, but illustration and detailed description thereof are omitted.
[0066]
Further, the detection unit 37, the respective vibration generation units 44, and the switches 45 are connected to and controlled by a control unit including a microcomputer (not shown) through the wiring unit.
[0067]
The cover member 41 is provided with a circular opening 49 at a position corresponding to the sphere 31, and an upper portion of the sphere 31 protrudes from the opening 49.
[0068]
The trackball device as an input device of the present invention configured as described above is used as an information terminal device such as a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer), a communication terminal device, an AV device, an audio device, and a consumer device in a home appliance. Further, it can be mounted on various general electronic devices such as a vehicle-mounted device.
[0069]
Hereinafter, the operation of the trackball device will be described using an example in which the trackball device is mounted on a personal computer.
[0070]
FIG. 4 is an external perspective view showing a personal computer equipped with the trackball device according to the present embodiment.
[0071]
Reference numeral 50 shown in the figure denotes a personal computer in which a display unit 52 is configured to be openable and closable with respect to the main body unit 51, and a keyboard 53 is provided on an upper portion of the upper surface of the main body unit 51 close to the display unit 52 side. .
[0072]
The trackball device 54 according to the present embodiment is disposed in a central portion, which is a lower position on the upper surface of the main body 51, and the upper portion of the sphere 31 protruding from the opening 49 of the cover member 41 of the trackball device 54. Also protrude outward from the main body 51 of the personal computer 50.
[0073]
A plurality of icons 60 and a cursor 61 indicating the current coordinate position are displayed on the display unit 52 of the personal computer 50. By moving the cursor 61 to select and execute a desired icon 60, a predetermined function is performed. Is supposed to work.
[0074]
A control unit 55 that controls a display unit 52, a keyboard 53, a trackball device 54, and the like is provided in the main body unit 51 of the personal computer 50.
[0075]
Next, the operation of the trackball device 54 and the personal computer 50 mounted as described above will be described.
[0076]
When the operator rotates the sphere 31 of the trackball device 54 protruding from the main body 51 of the personal computer 50, the three spheres 33 provided at equal angles on the support member 32 are stably supported at three points. The sphere 31 that is rotating smoothly.
[0077]
At this time, under the control of the control unit 55, light is constantly emitted from the light emitting unit 38 of the detecting unit 37 toward the sphere 31. The emitted light is reflected by the sphere 31 and received by the light receiving unit 39. ing.
[0078]
Although the sphere 31 is seemingly a smooth spherical surface, the surface state is not uniform when viewed microscopically, so that when the sphere 31 rotates with the operation, the light emitted from the light emitting portion 38 reflects the light from the sphere 31. The state of the light changes, and the state of the light received by the light receiving unit 39 changes.
[0079]
At this time, in order to further increase the change in the state of the reflected light, the surface state of the spherical body 31 may be intentionally roughened or a pattern may be formed.
[0080]
The light receiving unit 39 recognizes the state of the light that is periodically received at short predetermined time intervals, and transmits the information to the control unit 55 each time, and from the information, the control unit 55 determines the rotation direction and the rotation amount of the sphere 31. Is determined.
[0081]
Although the control unit 55 is described as being incorporated in the main body unit 51 of the personal computer 50, the control unit 55 may be incorporated in the trackball device 54 or in another device. It may be arranged to perform the control.
[0082]
When the control unit 55 determines the rotation direction and the rotation amount of the sphere 31, the control unit 55 generates a predetermined signal and activates a predetermined function according to the result, for example, the display is performed in the display unit 52. The coordinate position of the cursor 61 is moved in the direction and the amount according to the above determination result.
[0083]
By rotating the sphere 31 as described above, the operator moves the cursor 61 so that the coordinate position of the cursor 61 overlaps the coordinate position of the desired icon 60 on the display unit 52.
[0084]
When the position of the cursor 61 and the position of the desired icon 60 overlap, a predetermined signal is sent from the control unit 55 to the vibration generation unit 44, and the vibration generation unit 44 generates vibration in the set vibration pattern.
[0085]
Since the vibration generated by the vibration generating unit 44 is fixed to the support member 32, the vibration is transmitted to the support member 32 and transmitted to the sphere 31 via the support sphere 33 of the support member 32, The vibration is directly transmitted to a finger or the like of an operator operating by touching 31.
[0086]
As described above, while the operator is operating with the finger, the sphere 31 that is the member being operated vibrates, so that the operator can move the cursor 61 with the cursor 61 without visually recognizing the situation in the display unit 52. It can be clearly and reliably confirmed that the position of the desired icon 60 has been matched.
[0087]
Note that the support member 32 to which the vibration generating unit 44 is attached is fixed to the substrate 36, and the detection unit 37 is fixed to the back surface side of the substrate 36, and these members have an integrated structure. In addition, the vibration generated by the vibration generation unit 44 is not only transmitted to the sphere 31, but also transmitted to the detection unit 37, and the detection unit 37 that detects the state of the sphere 31 is synchronized with the sphere 31. Due to the vibration, the change in the state of light in the detection unit 37 due to the vibration is small, and the detection accuracy is maintained.
[0088]
Further, as described above, the rotation center shaft 35 of the support member 32 is rotatably held by the locking hole 43 provided in the cover member 41, and this portion serves as a fixed end and is fixed to the support member 32. The position of the substrate 36 corresponding to the movable end side is only supported by the projection 47 provided on the fixed member 46 via the switch 45 from below, so that the vibration generating section 44 Is easy to be transmitted, and the vibration generating section 44 is arranged on the movable end side, so that the inertial force of the rotation operation of the support member 32 about the rotation center axis 35 can be used, and The amplitude can be made large.
[0089]
In order to prevent the state of the switch 45 from being erroneously switched even when this vibration occurs, the switch 45 has an operation force larger than the force including the completion force of the rotation operation at the time of vibration.
[0090]
In addition, since two or more independent vibration generating units 44 are provided, various vibration patterns can be created.
[0091]
That is, when the plurality of vibration generating units 44 are vibrated at the same timing and at the same synchronization, the vibrations from the plurality of vibration generating units 44 are combined (see FIG. 5A), and a vibration having a large amplitude can be easily obtained. .
[0092]
Also, from the viewpoint of synthesizing the vibrations, if vibrations having different periods are generated, vibrations that rise and fall in a stepwise manner (see FIG. 5B) can be easily obtained.
[0093]
When the vibrations are synthesized, if the two vibration generating units 44 are arranged at the line symmetric positions as described above, the synthesized state of the vibrations can be easily grasped.
[0094]
The waveform of the vibration may be an arc-shaped or triangular-shaped vibration other than the rectangular shape, and these vibration modes may be combined to obtain a desired vibration pattern. The transmitted vibration is transmitted.
[0095]
As described above, when the cursor 61 overlaps the icon 60, the operator who can directly obtain the vibration of the sphere 31 from the finger or the like operating by touching the sphere 31 can be used at the time when the vibration is tactilely obtained. It can be clearly recognized that both positions are aligned without visually recognizing the display unit 52.
[0096]
In addition, the trackball device 54 uses the sphere 31 as an operation member operated by an operator, and uses the sphere 31 as a non-detection member for detecting the amount of rotation or the like by the detection unit 37 to further transmit vibration. Since the structure is also shared as a member, the number of constituent members can be reduced, and the transmission of vibration to the operator can be transmitted directly from the operating member that is touching the finger, etc. The operator can clearly recognize.
[0097]
Then, when trying to execute the function assigned to the desired icon 60, the operator pushes down the sphere 31 as shown in the cross-sectional view of the state in which the sphere is pushed down in FIG.
[0098]
By this operation, the support member 32 rotatably held by the locking hole 43 provided in the cover member 41 rotates, that is, the movable end swings downward.
[0099]
At this time, the sphere 31, the support member 32, the substrate 36, the detection unit 37, the vibration generating unit 44, and the switch 45, which are integrated with the support member 32, are also connected to the support member 32 about the rotation center axis 35 of the support member 32. Swing similarly.
[0100]
As a result, the switch 45 is pressed against the projection 47 of the fixing member 46 provided corresponding to the operation portion against the operation force of the switch 45, and the state of the switch 45 switches to the ON state.
[0101]
Also at this time, since the switch 45 is arranged so that the center position of the pressing operation portion is aligned in the vertical virtual plane used when describing the arrangement state of the vibration generating section 44, the side corresponding to the movable end The pressing operation can be performed with less twist of the substrate 36.
[0102]
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the position of the vertical center line of the sphere 31 that is the point of force from the rotation center axis 35 that is the center of rotation, and the point of action from the position of the vertical center line of the sphere 31 The positions of certain switches 45 are set at substantially equal intervals, and if the above distance relationship is set, the pressing force of the sphere 31 for switching the state of the switches 45 is about two times when the switches 45 are normally used. The state can be switched when the sphere 31 is pressed down with a double operation force.
[0103]
That is, since a large apparent pressing force is required, it is possible to reduce the possibility that the switch 45 is accidentally turned on during the rotation operation of the sphere 31.
[0104]
Conversely, in the above configuration, the precondition is that the state is not switched by the inertial force of the substrate 36 or the like at the time of vibration. The resulting upward biasing force of the substrate 36 can be reduced, the degree of vibration absorption at the relevant portion can be reduced, and the vibration can be used efficiently.
[0105]
Further, the sphere 31 is disposed at the center between the fixed end and the movable end as described above, and the rotation center axis 35 of the support member 32 is provided on a substantially horizontal plane including the center of the sphere 31. When the operation of pushing down 31 is performed, the size of the opening 49 of the cover member 41 can also be reduced.
[0106]
That is, as shown schematically in FIG. 7A, when the rotation center axis 35 of the support member 32 is set at a position below the sphere 31, the outer periphery of the sphere 31 is in a predetermined position with respect to the opening 49 when the sphere 31 is pressed down. Since the sphere 31 moves in the circular direction at an angle, the relative movement amount of the sphere 31 in the horizontal direction is large, and the rotation center axis 35 shown in FIG. If the configuration is provided on a substantially horizontal plane, the relative movement amount of the sphere 31 in the horizontal direction can be reduced by the smaller the angle of penetration of the sphere 31 into the opening 49 during the circular movement. 49 can be made smaller.
[0107]
Thus, the intrusion of foreign matter such as dust from the outside through the gap between the opening 49 and the sphere 31 can be reduced.
[0108]
The relative position of the rotation center axis 35 in the horizontal direction at the time of pushing down the sphere 31 can be reduced as it is closer to a substantially horizontal plane including the center of the sphere 31, but the arrangement space is limited. In some cases, substantially the same effect can be obtained even in the vicinity of the horizontal plane in the vertical direction.
[0109]
Then, the signal that the switch 45 is turned on is transmitted to the control unit 55, and the operation assigned to the selected icon 60 is executed.
[0110]
When the pressing force of the sphere 31 is removed, the switch 45 returns to its original off state by its own returning force, and at that time, the movable end of the substrate 36 is also lifted, and the horizontal state of the substrate 36 shown in FIG. Return to.
[0111]
Also in this case, since the supporting member 32 is set in the positional relationship between the fixed end and the movable end, the self-returning force of the switch 45 acts on the substrate 36 greatly.
[0112]
As described above, the trackball device 54 can transmit the operation state to the operator by vibrating the sphere 31. By using this vibration function, the electronic device equipped with the trackball device can be used conveniently. Can be done.
[0113]
In the above description, an example has been described in which the sphere 31 vibrates when the cursor 61 overlaps the icon 60 and the operator grasps the operation state. May be generated to make the operator recognize.
[0114]
Further, when the cursor 61 approaches the outer peripheral frame of the display unit 52, the sphere 31 may be vibrated to regulate the operation range.
[0115]
Further, even when the vibration is generated only when the ball 31 is operated only in the set operation direction, such as only when the ball 31 is rotated in the left and right direction, the operator can operate while confirming the vibration. , It can be a device with excellent operability.
[0116]
Further, the vibration pattern may be changed for each of the assigned icons and menu items so that it can be grasped tactilely, or the vibration pattern may be changed in the operation direction of the sphere 31.
[0117]
As described above, according to the present embodiment, the operator does not need to watch the movement of the icon 60 or the cursor 61 on the display unit 52, and can operate the operating member such as the sphere 31 obtained by the operating finger or the like. Since the operation state in the display unit 52 can be identified by the obtained vibration, the labor of the operator can be reduced and the working efficiency can be improved.
[0118]
Although the trackball type has been described above, other types of input devices such as a pad operated by touching a finger or the like may vibrate at a touching portion on an operator's finger or the like. The same effect can be expected even if the operation state is grasped by directly transmitting the vibration.
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is no need to always operate while paying attention to the display unit or icons or cursors displayed on the display unit, and the operation unit of the input device, for example, the vibration from the sphere of the trackball device Therefore, a useful effect of reducing the labor of the operator and improving the work efficiency can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a trackball device as an input device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the same.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 4 is an external perspective view showing a personal computer equipped with the trackball device.
FIG. 5A is a vibration pattern diagram showing a vibration state of the trackball device.
(B) A vibration pattern diagram showing a vibration state in the trackball device.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the sphere of the trackball apparatus is pushed down.
FIG. 7 (a) is a diagram schematically showing an example of movement of a sphere when the sphere of the trackball device is pushed down.
(B) A diagram schematically showing an example of the movement of a sphere when the sphere of the trackball device is pushed down.
FIG. 8 is an external perspective view of a conventional personal computer.
FIG. 9 is a top view of a conventional trackball device mounted on the personal computer.
FIG. 10 is a sectional view of the trackball device.
[Explanation of symbols]
31 sphere
32 support members
33 Support sphere
34 Wall
35 Rotation center axis
36 substrates
36A hole
37 Detector
38 Light emitting unit
39 Receiver
40 Light guide hole
41 Cover member
42 Locking part
43 Lock hole
44 Vibration generator
45 switch
46 Fixing member
46A lateral support
47 protrusion
48 Stopper
49 Opening
50 PC
51 Main unit
52 Display
53 keyboard
54 Trackball equipment
55 control unit
60 Icons
61 cursor
