JP2004272300A - トラックボール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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に関し、常時、表示部を見なくとも、操作中の状態を識別できるものを提供することを目的とする。
【解決手段】磁性材料を含む球体３１を、支持部材３２Ａ〜３２Ｃの三点で支持すると共に電磁石３３によって発生する磁力線の経路内に介在させることにより、当該磁力の吸引力によって球体３１と支持部材３２Ａ〜３２Ｃとの間の摩擦力が変化するような力干渉を前記球体３１に伴わせるようにしたため、磁力の発生時に球体３１への必要な回転操作力が変わり、搭載された機器の表示部４１を常時注視せずとも、操作状態が識別できるようになる。
【選択図】 図１

Description

【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に関し、特に移動中などにも使用されることが多い携帯用のパーソナルコンピュータやＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、車載機器用に適するものである。
【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７〜図９を用いて説明する。
【０００４】
図７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、入力操作部の一部を担うトラックボール装置５が配されている。
【０００６】
なお、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などを制御するパソコン１のシステム制御部（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システム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検出され、その結果に応じてシステム制御部の制御で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、前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】
以下に、前記トラックボール装置５の構成について、図８の従来のトラックボール装置の上面図、図９の同断面図を用いて説明する。
【００１０】
同図に示すように、前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、前記各回転軸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、前記軸受部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、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。
【００１３】
また、前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。
【００１４】
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、捩りコイルバネ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。
【００１５】
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。
【００１６】
そして、図９に示す２４は、円形の開口部２４Ａから球体６の上部が突出するように基体部１２の外周を覆い込み、その下端を基体部１２が固定されている可動板２５に固定されているカバー部材である。
【００１７】
そして、前記可動板２５は、水平状態を保ちつつ上下動可能な構成となっており、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バネ２８が配設されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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内に配されているシステム制御部などに伝達して、各コード板１７，１８の回転量などを検出する。
【００２０】
そして、システム制御部は、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。
【００２１】
このとき、操作者は、表示部３を見ながら前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って合わせ込み、その後、球体６を下方へ押し込む操作を行う。
【００２２】
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。
【００２３】
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システム制御部などで判別することにより、カーソルなどが重なり合っている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。
【００２４】
そして、前記押し込み操作力を除くと、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９に示す通常状態に戻るものであった。
【００２５】
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。
【００２６】
【特許文献１】
特開平８−１８５２５９号公報
【特許文献２】
実開平４−４３号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の電子機器の事例としたパソコン１では、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して操作する必要がある。
【００２８】
つまり、入力操作部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、前記操作時などにおける操作性の改善を要望されるようになってきた。
【００２９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、各種電子機器の入力操作部として配設され、常時、表示部を見なくとも、操作中の状態を識別できるトラックボール装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
前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。
【００３１】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁性材料を含む球体と、この球体を回転自在に支持する支持部と、前記球体の回転を検出する回転検出部と、前記回転検出部からの信号に応じて所定の出力信号を発生する制御部と、前記制御部からの出力信号によって作動する電磁石からなり、前記電磁石によって発生する磁力線の経路内に前記球体を介在させ、当該磁力の吸引力の影響による力干渉を前記球体に伴わせるようにしたトラックボール装置としたものであり、球体を操作しているときに電磁石を作動させると、この電磁石からの磁力で電磁石と球体との間に吸引力が生じ、球体とこれを支持している支持部との間で摩擦力が変化するために、球体を回転させるための必要な操作力が変化する。
【００３２】
この操作力の変化は触覚的に判別できるものであり、このトラックボール装置を用いた電子機器では、例えば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などに、前記のようにして球体への必要操作力を変えることにより、操作者は、表示部を注視せずとも、触覚で操作状態を判別できるものが実現でき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、支持部を、三つの支持部材で三点支持する構成として球体を支持させ、電磁石のコアの一端を、前記三つの支持部材のうちの一つに接続し、前記コアの他端を、前記三つの支持部材のうちの他の一つ以上に接続したものであり、電磁石と球体で形成される磁力線の経路内のギャップが最小になるため、漏れ磁束が少なくでき、電磁石の作動時に、効率よく球体に力干渉の影響を与えられるようにでき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１記載の発明において、永久磁石をさらに有し、この永久磁石の磁界で球体の仮保持状態が維持できるものであり、電磁石を作動させていない場合であっても、永久磁石の磁界で球体の仮保持状態が維持できるため、このトラックボール装置を用いた電子機器の電源がオフ状態などを含み、電磁石の非作動状態で外部からの振動が加わった際にも、球体が不用意に動かないものに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、三つの支持部材の表面材料と球体の表面材料を同材質のものとしたものであり、操作する球体とそれを支持する支持部材の磨耗度合いや傷の発生状況が同程度での発生状態となるため、例えば表面状態を粗した球体を用いた場合であっても、球体の滑らかな回転操作状態が維持され易くなるという作用を有する。
【００３６】
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の発明において、三つの支持部材のうちの二つが、各々、電磁石のコアの各端に接続されると共に、球体を押し下げることにより、前記コアの端に接続されていない一つの支持部材が可動して、これに連動して作動するスイッチを設けたものであり、電磁石と球体で形成される磁力線の経路内のギャップが最小にできて漏れ磁束を少なくでき、電磁石の作動時に、効率よく球体に力干渉の影響を与えられるようにできると共に、電磁石を作動させて球体を押し込み操作すると、電磁石に接続された二つの支持部材が球体を吸引することから前記二つの支持部材が支点となり、球体を押し下げる力が力点、また三つ目の支持部材は作用点となるため、球体を押し込む際の球体の不要な揺動を低減でき、スイッチの状態が安定的に切り換えられるものにできるという作用を有する。
【００３７】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明において、電磁石によって発生する磁力線の向きを交互に切り換えるようにしたものであり、電磁石のコアや球体への着磁が小さくでき、したがって、長時間の使用をした際等においても、電磁石を作動させない状態における電磁石と球体との間の吸引力は殆ど発生せず、球体とこれを支持している支持部との間での摩擦力の変化の少ないものにでき、初期の軽い操作力を長期に亘って維持できるものになるという作用を有する。
【００３８】
【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６を用いて説明する。
【００３９】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるトラックボール装置の斜視図、図２は同分解斜視図、図３は同ブロック図である。
【００４０】
これらの図において、３１は、操作部材となる磁性材料を含む球体で、この球体３１は、下方位置を等角度の三点で支持されるように、支持部を構成する三つの各支持部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃの先端部に設けた球状突起の上に載せられ、安定した状態で回転可能となっている。
【００４１】
そして、前記支持部を構成する中の二つの支持部材３２Ａと支持部材３２Ｂは、電磁石３３を構成する棒状のコア３３Ａの両端に底部を各々ネジ３４によって連結固定されており、これらの支持部材３２Ａと３２Ｂ、および電磁石３３は、上面視ではコの字状の形態を成している。
【００４２】
電磁石３３は、固定状態にある基板３５に固定され、この電磁石３３のコイル３３Ｂからのリード線は、基板３５に構成された所定の配線部（図示せず）と電気的に接続されている。
【００４３】
一方、前記二つの支持部材３２Ａ，３２Ｂとは異なる三つ目の支持部材３２Ｃは、押し込み型のスイッチ３６のキートップに接着剤等で接続固定されている。
【００４４】
このスイッチ３６も、端子部が半田付けなどされて基板３５の前記とは異なる所定の配線部に対し電気的かつ機械的に接続固定されている。
【００４５】
さらに、球体３１の下部位置に応じた基板３５上には、球体３１の回転状態を検出するため、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ等よりなる回転検出用集積回路３７が配置され、この回転検出用集積回路３７も同様にリード部が基板３５の前記のいずれとも異なる所定の配線部に電気的かつ機械的に接続されている。
【００４６】
そして、前記コイル３３Ｂ、スイッチ３６、回転検出用集積回路３７は、図３に示すように、いずれも基板３５の所定の配線部を介して、基板３５上に搭載されたトラックボール装置用の制御部となる制御用集積回路３８に接続され、この制御用集積回路３８により入出力信号が制御状態にあるように構成されている。
【００４７】
なお、球体３１としては、磁性材料を含むものと説明したが、金属球を用いる場合には、マルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼を用いると磁性特性や長期使用における防錆、傷などの点で望ましい。
【００４８】
また、以上の構成のように光学的なイメージセンサで球体３１の回転状態を読み取る構成のものは、球体３１の表面を３〜５０μｍ程度の表面粗度を有するものを用いると、球体３１表面に陰影が構成され易くなり、回転状態が確実に精度よく検出できるようになる。
【００４９】
さらに、電磁石３３に接続されている支持部材３２Ａと３２Ｂも磁性材料を含むものが望ましく、電磁石３３と球体３１で形成される磁力線の経路内のギャップが最小のものにできて漏れ磁束が少なくできることから、電磁石３３の作動時に効率よく球体３１に力干渉の影響を伴わせるようにできる。
【００５０】
また、球体３１とこの球体３１に接して支持する三つの支持部材３２Ａ〜３２Ｃの表面材質を同じものとすると、球体３１および支持部材３２Ａ〜３２Ｃにおける磨耗度合いや傷の発生度合いが同じ状態で発生するようになるため、前記のように光学的な読み取りを行うため等に表面状態を粗した球体３１を用いた場合を含んで、球体３１の滑らかな回転操作状態が維持され易くなる。
【００５１】
以上のようにして構成される本実施の形態によるトラックボール装置は、各種電子機器の入力操作部として搭載されて使用されるものである。
【００５２】
ここで、その搭載事例およびその使用状態における当該トラックボール装置の動作などを含めて、図４〜図６を用いて説明する。
【００５３】
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ーソナルコンピュータを示す外観斜視図である。
【００５４】
同図に示す３９は、本体部４０に対し、表示部４１が開閉可能に構成されたパーソナルコンピュータ（以下パソコン３９と記載）であり、本体部４０上面の表示部４１側に近接する上側位置の部分にキーボード４２を備えている。
【００５５】
そして、前記に説明した本実施の形態によるトラックボール装置４３は、前記本体部４０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４３の球体３１上部は、パソコン３９の本体部４０からも外方に突出状態になるようにして搭載されている。
【００５６】
パソコン３９の表示部４１には、複数のアイコン４５や現在の座標位置を示すポインタ４６が表示されており、このポインタ４６を移動させて所望のアイコン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。
【００５７】
そして、パソコン３９の本体部４０内には、表示部４１、キーボード４２などを制御するシステム制御部４４が配されている。
【００５８】
このシステム制御部４４は、当該トラックボール装置４３の制御用集積回路３８にも接続され、当該制御用集積回路３８の制御なども行っている。
【００５９】
なお、システム制御部４４は、パソコン３９の本体部４０の中に組み込まれている事例を説明しているが、トラックボール装置４３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がなされるようにしてあっても良い。
【００６０】
次に、前記のように搭載されたトラックボール装置４３やパソコン３９の動作について説明する。
【００６１】
操作者が、パソコン３９の本体部４０から突出しているトラックボール装置４３の球体３１を回転操作すると、等角度で配されている三つの支持部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ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。
【００６２】
この球体３１の回転状態が、回転検出用集積回路３７で読み取られ、その状態信号が制御用集積回路３８に入力され判別される。
【００６３】
そして、制御用集積回路３８の判別結果がシステム制御部４４に伝達され、その伝達情報に応じてシステム制御部４４は所定信号を発生させ、例えば、表示部４１内に表示されたポインタ４６を、前記伝達情報に応じた方向および量で座標位置を移動させていく。
【００６４】
上述のようにして球体３１を回転操作することによって、操作者は、ポインタ４６の位置を移動させていき、表示部４１上でポインタ４６の座標位置を所望のアイコン４５の座標位置と重なり合わせる。
【００６５】
このポインタ４６と所望のアイコン４５の位置が重なる際に、システム制御部４４は、制御用集積回路３８に対して所定信号を発し、前記信号を受けた制御用集積回路３８は、電磁石３３を通電状態に制御する。
【００６６】
なお、前記電磁石３３の作動時における磁力線の経路は、図３中に点線矢印で示すように、電磁石３３から支持部材３２Ａ〜球体３１〜支持部材３２Ｂを経て電磁石３３に戻る、またはその逆の経路の閉ループ状態に形成される。
【００６７】
この電磁石３３による磁力が発生すると、電磁石３３および支持部材３２Ａ，３２Ｂは固定状態となっているため、球体３１と支持部材３２Ａ，３２Ｂの間に磁力変化に伴う吸引力が発生することとなる。
【００６８】
この吸引力に応じて大きく働くことになる球体３１と支持部材３２Ａ，３２Ｂとの間の摩擦力の変化で、球体３１の操作には、回転操作力が大きく必要な状態となる。
【００６９】
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への必要な回転操作力が変化するため、表示部４１内の状況を注視せずとも、ポインタ４６と所望のアイコン４５の位置が合わさったことが、確実に触覚的に識別することができる。
【００７０】
なお、以上には所望のアイコン４５を選択する際の事例について説明したが、その他の用途で前記回転操作力の変化を用いてもよく、例えば回転操作時におけるクリック感触を与えることなども可能であり、続いて、その概要について図５に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００７１】
図５（ａ）は、球体３１が所定方向に回転したときに回転検出用集積回路３７から出力される信号タイムチャートを示したものであり、縦軸に電圧、横軸に時間軸としたもので、論理出力としては、“Ｈレベル”と“Ｌレベル”が交互に出力され、球体３１が一定の速度で回転操作されていることを示している。
【００７２】
また、図５（ｂ）は、図５（ａ）と同様の信号タイムチャートで、図５（ａ）と同一時刻で比較したとき、点線で示す位相差Ｔにより、球体３１の回転方向が識別可能となっている。
【００７３】
すなわち、前記位相差Ｔが正または負の量であるかによって、回転する球体３１の回転方向が判明するので、図５（ａ）と（ｂ）の２つのタイムチャートから、回転方向を含めて球体３１の回転量が求められることになる。
【００７４】
前記二つの信号形態は一組として、一般的に二相エンコーダ信号と呼ばれ、直交する方向での出力が送出されるように配された二組の二相エンコーダ信号によって、当該トラックボール装置４３のような平面的な動きを電気的に示すことは可能であるが、簡潔に説明するため、以下は一方向に限定して述べる。
【００７５】
一方、図５（ｃ）は、電磁石３３を構成するコイル３３Ｂに印加される電圧波形のタイムチャートを示したものであり、縦軸をコイル３３Ｂへの印加電圧、横軸を時間軸としており、図５（ａ），（ｂ）と同時刻のタイミング状態を示し、この図５（ｃ）においては、球体３１の回転量に応じて、電磁石３３に対する作動電圧の増減状態を表している。
【００７６】
この電磁石３３の作動電圧の増減は、球体３１と支持部材３２Ａ，３２Ｂ間に働く磁力の増減に伴う吸引力の増減となり、これに応じて変化する摩擦力の増減により、結果として図５（ｄ）のタイムチャートに示すように、球体３１を回転操作するために必要な力は、電磁石３３の作動電圧の絶対値に依存するものとなる。
【００７７】
以上のように、所定の回転量に応じて球体３１を操作するために必要な力の増減が繰り返して発生したものにでき、トラックボール装置４３の回転操作時に、前記操作力の増減がクリック感触として感じられるものとなる。
【００７８】
なお、前記説明における図５（ｃ）で、電磁石３３のコイル３３Ｂに印加する電圧波形を正弦波状で記載しているが、クリック感触を強くするためには、三角波や矩形波などを利用してもよく、あるいは感触の特徴を出すために複数のパルス状の信号を組み合わせて印加したりしてもよい。
【００７９】
また、駆動効率を上げるためには、パルス幅変調等の手法を用いることも可能である。
【００８０】
なお、コイル３３Ｂへの印加電圧極性は、前述したように適時交互に切り換えることで、磁力線の向きが交互に切り換わるようになり、電磁石３３のコア３３Ａや支持部材３２Ａと３２Ｂ、および球体３１への着磁を小さくすることができるようになる。
【００８１】
これらへの着磁が小さいということは、電磁石３３を作動させない状態において、電磁石３３と球体３１との間に吸引力は殆ど発生せず、球体３１とこれを支持している支持部材３２Ａ，３２Ｂとの間での摩擦力は変化しないものにできるため、初期の軽い操作力が維持でき、コストをかけずに所望の操作感を長期に亘って維持することができるものになる。
【００８２】
そして、上述のようにしてポインタ４６と所望のアイコン４５の位置が合わさったことが触覚的に識別できた操作者は、続いて、球体３１の押し込み操作を行う。
【００８３】
なお、回転操作状態におけるトラックボール装置４３の側面断面図を図６（ａ）に、また、押し込み操作状態におけるトラックボール装置４３の側面断面図を図６（ｂ）に示す。
【００８４】
図６（ａ）に示すように、球体３１の押し込み操作前の状態では、球体３１は回転操作中を含み支持部材３２Ａ〜３２Ｃによって安定的に支持された状態にあり、支持部材３２Ａ〜３２Ｃはいずれも同一の高さ、すなわち基板３５の上面から高さｈ１の位置で球体３１は支持されている。
【００８５】
一方、球体３１が上方より押し込まれた状態を示している図６（ｂ）では、支持部材３２Ａ，３２Ｂは、基板３５の上面から前記の高さｈ１で球体３１を支持しているが、支持部材３２Ｃは、基板３５の表面から高さｈ１より小さい高さｈ２で球体３１を支持している状態になっている。
【００８６】
つまり、球体３１を押し込み操作すると、固定状態の支持部材３２Ａ，３２Ｂの高さ位置は変わらず、押し込み型のスイッチ３６のキートップに接続固定された支持部材３２Ｃのみが球体３１で押されてスイッチ３６の機械的な操作ストローク分だけ下方に下がり、この移動に伴いスイッチ３６のスイッチ状態が連動して切り換わる。
【００８７】
そして、上述のようにスイッチ３６は、制御用集積回路３８に接続されているため、この状態変化信号も制御用集積回路３８を介してシステム制御部４４に伝わり、システム制御部４４は、制御用集積回路３８からの前記信号を受信した時点で、所望のアイコン４５に割り付けられた所定機能を作動させる。
【００８８】
このように、球体３１に対する回転操作を所望のアイコンの選択動作とし、球体３１への押し込み操作を同アイコンの決定動作とすることにより、所望のアイコンの選択から決定までを球体３１への一連の操作のみで行えるものにできる。
【００８９】
なお、前記に説明した構成において、球体３１への押し込み操作時に電磁石３３を作動させておくようにすると、電磁石３３に接続された二つの支持部材３２Ａと３２Ｂが球体３１を吸引することから、これらの支持部材３２Ａと３２Ｂが支点となり、球体３１を押し下げる力が力点、また三つ目の支持部材３２Ｃは作用点となるため、球体３１を押し込む際の球体３１の不要な揺動を低減でき、スイッチ３６の状態を安定的に切り換えられるものにできる。
【００９０】
また、電磁石３３とは別に、球体３１を支持部側に押し付けるような構成となる永久磁石を配設し、かつこの永久磁石の磁力線が球体３１を含んで閉磁路となる構成にしておけば、球体３１の仮保持状態が維持でき、パソコン３９の電源がオフされている状態などを含み、電磁石３３が作動していない状態で外部から振動が加わった際にも、球体３１が不用意に動かないものにできる。
【００９１】
このように本実施の形態によるトラックボール装置を用いた電子機器においては、操作者が、表示部４１上のアイコン４５やポインタ４６の動きなどを注視せずとも、球体３１を回転操作している指などに得られる球体３１の回転操作力の変化によって操作状態を識別できるものが実現できる。
【００９２】
また、この回転操作力の変化を球体３１の回転量に伴うクリック感触として用いたりすると更に操作性に優れたものとなる。
【００９３】
さらに、前記構成に加えて、球体３１への押し込み操作に伴って切り換わるスイッチなどを設けた構成のものは、所望のアイコンの選択〜決定を連続して操作できるものとなり、操作者の労力の低減と作業効率の向上が図れるものにできる。
【００９４】
なお、以上の実施の形態によるものでは、三つの固定された支持部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃで球体３１を回転自在に支持して、球体３１の回転検出は、球体３１の下方に設けた回転検出用集積回路３７で行うとしたが、球体３１を回動する球や二軸の直交ローラーなどで支持させて球体３１と共廻りさせ、小さい回転操作力のものとしたり、回転検出用集積回路３７の代わりに、上記ローラーの回転量を検出することで球体３１の回転を検出するものとしてもよく、磁力の吸引力の影響による球体３１への力干渉、つまり摩擦力の増加を発生させて球体３１の回転操作力を変化させる構成のものは本発明の範疇に入る。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、操作部分である球体への磁力の影響による力干渉を前記球体に伴わせるようにしたため、回転操作力が変化するトラックボール装置が実現でき、これを搭載した機器においては、常に表示部やそこに表示されているアイコンやポインタなどに注視せずとも、前記回転操作力の変化で操作状態が認識できるものが得られるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による入力操作部としてのトラックボール装置の斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】同ブロック図
【図４】同トラックボール装置を搭載したパーソナルコンピュータの外観斜視図
【図５】（ａ）回転検出用集積回路から出力される信号を示すタイムチャート
（ｂ）回転検出用集積回路から出力される信号を示すタイムチャート
（ｃ）コイルへの印加電圧波形を示すタイムチャート
（ｄ）球体の回転操作に必要な力の増減を示すタイムチャート
【図６】（ａ）同回転操作状態におけるトラックボール装置の側面断面図
（ｂ）同押し込み操作状態におけるトラックボール装置の側面断面図
【図７】従来のパーソナルコンピュータの外観斜視図
【図８】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９】同トラックボール装置の断面図
【符号の説明】
３１ 球体
３２Ａ〜３２Ｃ 支持部材
３３ 電磁石
３３Ａ コア
３３Ｂ コイル
３４ ネジ
３５ 基板
３６ スイッチ
３７ 回転検出用集積回路
３８ 制御用集積回路
３９ パーソナルコンピュータ
４０ 本体部
４１ 表示部
４２ キーボード
４３ トラックボール装置
４４ システム制御部
４５ アイコン
４６ ポインタ

Claims (6)

1. 磁性材料を含む球体と、この球体を回転自在に支持する支持部と、前記球体の回転を検出する回転検出部と、前記回転検出部からの信号に応じて所定の出力信号を発生する制御部と、前記制御部からの出力信号によって作動する電磁石からなり、前記電磁石によって発生する磁力線の経路内に前記球体を介在させ、当該磁力の吸引力の影響による力干渉を前記球体に伴わせるようにしたトラックボール装置。
2. 支持部を、三つの支持部材で三点支持する構成として球体を支持させ、電磁石のコアの一端を、前記三つの支持部材のうちの一つに接続し、前記コアの他端を、前記三つの支持部材のうちの他の一つ以上に接続した請求項１記載のトラックボール装置。
3. 永久磁石をさらに有し、この永久磁石の磁界で球体の仮保持状態が維持できる請求項１記載のトラックボール装置。
4. 三つの支持部材の表面材料と球体の表面材料を同材質のものとした請求項２記載のトラックボール装置。
5. 三つの支持部材のうちの二つが、各々、電磁石のコアの各端に接続されると共に、球体を押し下げることにより、前記コアの端に接続されていない一つの支持部材が可動して、これに連動して作動するスイッチを設けた請求項２記載のトラックボール装置。
6. 電磁石によって発生する磁力線の向きを交互に切り換える請求項１記載のトラックボール装置。

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