JP2005004559A - トラックボール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小さな回転操作力でボールを回転させることができると共に、適正なクリック感を操作者に伝達できる、操作性に優れたトラックボール装置を提供すること。
【解決手段】本発明のトラックボール装置は、回転操作可能なボール８と、このボール８の下方に所定寸法の隙間を有して配設されたローラ７とを備え、ローラ７は、所定のクリック感を発生可能なクリック発生手段９に回転可能に支持され、ボール８は、回転操作することにより下方に押し下げられてローラ７に当接可能とされ、ボール８が当接して回転するローラ７を介してクリック発生手段からのクリック感がボール８に伝達される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラックボール装置に係わり、特に、ボールを回転操作することにより電子機器に所望の情報を入力可能なトラックボール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトラックボール装置としては、特開２００２−１４０１６号公報に記載されたトラックボール装置が知られている。
この従来トラックボール装置は、図７〜図９に示すように、ボール２１は、底板２３と蓋板２４とを有するケース２２に収納されている。そして、ボール２１は、ケース２２の内部に９０°間隔で設けられた４箇所の支持部２２Ａ〜２２Ｄの面により、中心より若干下方の位置の外周面が回転自在に支持されると共に、蓋板２４中央の丸孔２４Ａから上端部が露出している。
【０００３】
また、ボール２１は、着磁されてない磁性材料からなる３本の棒体２６、２７、２８を互いに直交する三軸上に配置・結合した可動磁性体２５を、各棒体２６、２７、２８の両端部２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂが、それぞれ表面近傍まで達するように樹脂部２９内に内蔵され、その全表面は、硬くてなめらかな絶縁膜３０で覆われている。
【０００４】
また、ケース２２には、２対（４個）の固定磁性部材３１〜３４が装着・固定されている。この固定磁性部材３１〜３４は、いずれもボール２１の中心に対して同極性（例えばＮ極）を有するように着磁されて、ボール２１に内蔵された３本の棒体２６〜２８のそれぞれの両端部と磁気結合するようになっている。
従って、通常状態において、図１２に示すように、ボール２１は、内蔵した３本の棒体２６〜２８の内の、２本の両端部がそれぞれ１対ずつ固定磁性部材（３１、３３）および（３２、３４）に強く吸引されて、互いが最も接近した状態で対峙する位置で停止している。
【０００５】
また、底板２３上には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等からなる配線基板３５が貼付され、その上面の配線部には、２対の固定磁性部材３１〜３４の下方位置、即ち直交する二軸方向それぞれに、１対ずつのホール素子（３６Ａ、３６Ｂ）および（３７Ａ、３７Ｂ）が、それぞれの検出位置をずらせるように、中心から距離をちがえて装着されている。
【０００６】
このような従来のトラックボール装置の動作について説明すると、図７に示す通常状態におけるボール２１を、図８に示す矢印方向に回転操作すると、棒体２６の両端部２６Ａ、２６Ｂに対する固定磁石部材３１、３３の吸引力に逆らって回転する。そして、その回転角度が棒体２６と２７の中間角度位置である略４５°の位置を過ぎると、棒体２８の両端部２８Ａ、２８Ｂが固定磁性部材３３、３１にそれぞれ吸引される力が強くなりボール２１は、左方向略９０°の位置まで回転する。
【０００７】
引き続きボール２１に回転力を加えると、同様に９０°毎に安定位置となる回転を繰り返す。
そのために、ボール２１は、９０°回転毎に回転が重くなったり軽くなったりしてクリック感が発生するようになっていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１４０１６０号公報
特開２００１−２９０５９６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来のトラックボール装置は、ケース２２の内部に９０°間隔で４箇所に設けられた支持部２２Ａ〜２２Ｄの面に、ボール２１の外周面が支持されているが、ボール２１の外周面と４箇所の支持部２２Ａ〜２２Ｄの面との接触面積が大きくなる。そのために、ボール２１の回転操作力が大きくなり、ボール２１の回転操作性が悪くなるおそれがあった。
また、ボールをスムーズに９０°回転させるのが難しいために、適正なクリック感が発生しなくなるおそれがあった。
【００１０】
また、ボール２１には、互いに直交する三軸上に配置・結合した磁性材料からなる３本の棒体２６、２７、２８を内蔵しているので、ボール２１の製造が複雑となり、コストアップになる問題があった。
本発明は、前述したしたような課題を解決して、小さな回転操作力でボールを回転させることができると共に、適正なクリック感を操作者に伝達できる、操作性に優れたトラックボール装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段として本発明のトラックボール装置は、回転操作可能なボールと、このボールの下方に所定寸法の隙間を有して配設されたローラとを備え、前記ローラは、所定のクリック感を発生可能なクリック発生手段に回転可能に支持され、前記ボールは、回転操作することにより下方に押し下げられて前記ローラに当接可能とされ、
前記ボールが前記当接して回転する前記ローラを介して前記クリック発生手段からの前記クリック感が前記ボールに伝達されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記ローラは、前記ボールの水平方向における直径寸法の外周縁部より下方側で、前記直径寸法より内側の位置に、前記ボールとの間に隙間を設けて９０°の等間隔の位置に配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記課題を解決するための第３の手段として、前記ボールは、バネ部材で上方に弾性付勢されて前記ローラとの間に前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のトラックボール装置。
【００１４】
また、前記課題を解決するための第４の手段として、前記上方に弾性付勢される前記ボールは、カバーに支持されて前記隙間が所定寸法に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記課題を解決するための第５の手段として、前記ボールは、前記カバーに形成した開口部から外周面の一部が露出しており、この露出部分を回転操作することにより前記バネ部材の付勢力に抗して前記下方に押し下げられて、前記ローラに当接するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記課題を解決するための第６の手段として、前記クリック発生手段には、前記ローラの一端部側を回転可能に支持すると共に回転円周上に複数のカム山が形成された回転体と、前記複数のカム山に弾性付勢して係脱可能な係合部材とが配設され、前記ボールを回転操作することにより前記ローラを介して前記回転体が回転すると、前記係合部材が前記カム山を係脱して前記クリック感が発生するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、前記課題を解決するための第７の手段として、前記クリック発生手段には、前記ボールの回転に対応して前記回転体が回転することにより、第１の入力が可能な第１の入力部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記課題を解決するための第８の手段として、前記第１の入力部は、前記ボールの回転に連動して前記回転体が回転すると、その回転量を第１の出力信号として出力可能なロータリーエンコ−ダーからなることを特徴とする。
【００１９】
また、前記課題を解決するための第９の手段として、前記ボールの下部には、前記ボールを垂直方向に押圧操作することにより第２の入力が可能な第２の入力部が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトラックボール装置を図１〜図６に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の実施の形態のトラックボール装置を説明する図であり、図５は本発明に係わる第１の入力部の側面断面図であり、図６は本発明に係わる第１の入力部の正面図である。
【００２１】
まず、本発明の１実施の形態のトラックボール装置を、図１〜図４に基づいて説明すると、最下部には板状で矩形状の基台１が配設されている。前記基台１には、後述する第１〜第４ベース部材２〜５を９０°の等間隔の４箇所の位置に位置決め可能な位置決め孔１ａが所定の大きさで貫通形成されている。
また、４箇所の位置決め孔１ａに囲まれた基台１の中央部には、所定高さで円筒状のバネ支持壁１ｂが形成され、バネ支持壁１ｂの内周部に所定の穴径のバネ支持穴１ｃが形成され、このバネ支持穴１ｃの中央部の基台１に支持ピン１ｄが圧入等により固着されている。
前記基台１の表面には、位置決め孔１ａに位置決めされた第１〜第４ベース部材２〜５が９０°の等間隔で４箇所の位置にそれぞれ取り付けられている。
【００２２】
前記第１〜第４ベース部材２〜５は、材質が樹脂材料等からなり、それぞれが同形状に形成されているので、第１ベース部材２だけを詳細に説明して、第２〜第４のベース部材３〜５の説明は省略する。
前記第１ベース部材２には、基台１の表面に載置可能な底壁２ａが形成され、この底壁２ａには、基台１の位置決め孔１ａに挿入して位置決め可能な位置決め突部２ｂが突出形成されている。
また、底壁２ａの上部には、後述するローラ支持部材６を取り付けるための所定深さの支持溝２ｃが形成された支持部２ｄが所定高さで形成されている。
そして、第１ベース部材２は、位置決め突部２ｂが基台１の位置決め孔１ａに挿入されると共に底壁２ａが基台１にネジ止め、あるいは接着剤等により固着されている。
【００２３】
また、第１〜第４ベース部材２〜５の支持溝２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃには、ローラ支持部材６がそれぞれ配設され、このローラ支持部材６のそれぞれに円柱状のローラ７が回転自在に支持されている。
即ち、それぞれのローラ支持部材６に支持されたローラ７は、基台１の表面から所定高さで、９０°の等間隔で４箇所の位置に配設されている。前記ローラ７は、円柱状の外周面が、例えばゴム等の高摩擦部材で被覆されて、後述するボール８との摩擦抵抗が大きくなるようになっている。
【００２４】
また、図３に示すように、４個のローラ７に囲まれた基台１のバネ支持壁１ｂ上で、ローラ７との間に所定寸法の隙間が形成されるように、後述するバネ部材１７に弾性付勢されたボール８が配設されている。
前記ボール８は、互いに対向するローラ７、７間の寸法より直径寸法Ａが大きく形成され、鋼球あるいはプラスチック、または鋼球をインサートして外周部がプラスチック等の材質で形成されている。
【００２５】
また、ローラ支持部材６にローラ７を支持する支持方法を、図２に示す左側に位置する第１ベース部材２で説明すると、ローラ７の回転中心から図示下方の一端部側から、断面形状が例えば６角形状に形成された回転軸（図示せず）が突出形成され、この６角形状の回転軸が、クリック発生手段９に支持されている。このクリック発生手段９は、ローラ支持部材６に接着剤等で固着されている。
前記クリック発生手段９は、図５、図６の拡大図に示すように、外周部がケース９ａで覆われており、このケース９ａ内部に回転体１０が配設されている。
この回転体１０の外周面には、コードパターン１０ａおよび共通パターン１０ｂが形成され、前記コードパターン１０ａには、一対の第１摺動子１１、１１が摺接可能に配設されている。
また、回転体１０の図示右側側面の共通パターン１０ｂには、第２摺動子１２が摺接可能に配設され、第１、第２摺動子１１、１２は、基板１３に埋設支持されている。
【００２６】
前記回転体１０には、図５に示す左側の側面外周部に、凹凸状のカム山１０ｃが等間隔に複数形成され、このカム山１０ｃに係脱可能な係合部材１４が基板１３に支持されている。
また、基板１３の下部からは、外部端子１５ａ、１５ｂ、１５ｃが引き出し形成され、この外部端子１５ａ、１５ｂ、１５ｃがローラ支持部材６を介してそれぞれのベース部材２〜５に引き出されている。
【００２７】
また、回転体１０には、ローラ７の一端部から突出する、６角形状の回転軸（図示せず）より若干大きめの６角状の多角孔１０ｄが貫通形成されている。そして、多角孔１０ｄにローラ７の回転軸が挿通されて支持されている。
そして、ボール８の回転が伝達されてローラ７が回転すると、回転体１０が回転可能になっている。
また、クリック発生手段９は、回転体１０のカム山１０ｃに係合部材１４を係合させた状態で、回転体１０を回転させると、係合部材１４がカム山１０ｃを係脱することにより、クリック感が発生し、このクリック感がローラ７を介してボール８に伝達されるようになっている。
【００２８】
また、クリック発生手段９は、第２摺動子１２が共通パターン１０ｂに常時弾接されて、回転体１０を回転させて、一対の第１摺動子１１、１１がコードパターン１０ａを摺接することにより、回転体１０の回転に連動して第１摺動子１１、１１が位相差を持ってコードパターン１０ａに接離する。
そして、所定のパルス数（例えば、１回転あたり６パルス）からなる第１の出力信号（図示せず）が出力されるようになっている。
【００２９】
前記出力されるパルス数を制御部（図示せず）で累積加算することにより、回転体１０の回転量が検出されると共に、コードパターン１０ａの位相差によって、回転方向を検出することが可能になっている。
即ち、クリック発生手段９は、コードパターン１０ａ、共通パターン１０ｂ、第１、第２摺動子１１、１２が形成された第１の入力部を有するロータリーエンコーダからなり、回転体１０の回転に連動して第１の入力部によって第１の出力信号が出力され、この第１の出力信号に対応して第１の入力が可能になっている。
【００３０】
また、図２に示す第１ベース部材２に支持されたローラ７の図示上部の他端部からは、円柱状の回転軸（図示せず）が突出形成され、この回転軸が、軸受け部材１６に支持されて回転自在になっている。前記軸受け部材１６は、ローラ支持部材６に接着剤等で固着されている。
そして、クリック発生手段９と軸受け部材１６とに回転自在にローラ７を支持したローラ支持部材６が、第１〜第４ベース部材２〜５に接着剤等で固着されている。
【００３１】
また、図３に示すボール８は、基台１の支持ピン１ｄに下端部が支持されてバネ支持穴１ｃ内に位置するコイルバネからなるバネ部材１７によって、上方に弾性付勢されて、４個のローラ７との間にそれぞれ所定の隙間が形成されている。即ち、ローラ６は、図３に示すように、バネ部材１７で上方に弾性付勢されるボール８の水平方向における直径寸法Ａの外周縁部より下方側で、直径寸法Ａより内側の位置に、ボール８と所定の間隔を設けて９０°の等間隔の位置に配設されている。
【００３２】
また、ボール８の上方には、所定厚さのカバー１８が配設され、このカバー１８の略中央部に開口部１８ａが形成されている。
そして、バネ部材１７で上方に弾性付勢されるボール８は、水平方向の直径寸法Ａの外周縁部より上方の外周面が開口部１８ａに支持されて、ローラ７との間の隙間が所定寸法に設定されている。
また、ボール８は、図示上方の外周面の一部がカバー１８の開口部１８ａから所定量露出しており、この露出部分が操作者の指等により回転操作及び押圧操作可能になっている。
また、カバー１８は、４箇所の隅部が支柱１９を介して基台１にネジ（図示せず）等により固定されている。
【００３３】
このような構成の本発明の１実施の形態のトラックボール装置の操作を、例えば、将来、地上波放送においてデジタル放送が開始されるテレビ等の情報家電のリモコン（図示せず）に用いたもので説明する。
まず、テレビのディスプレイ（図示せず）上には、複数のメニュウおよびこのメニュウ上を移動操作可能なカーソルが表示されている。
そして、所望するメニュウ位置にカーソルを移動させるには、ボール８を例えば図３に示す矢印Ｂの反時計回り方向に回転操作すると、ボール８は、開口部１８ａの内周面をボール８の外周面が擦りながら、バネ部材１７の付勢力に抗して若干下方に沈み込むと共に、ボール８が図示左側の第１ベース部材２に支持したローラ７に当接する。
【００３４】
すると、ローラ７は、ボール８の矢印Ｂ方向の回転が伝達されて時計回り方向に回転する。このローラ７の回転で、クリック発生手段９の回転体１０が回転してクリック感が発生し、このクリック感がローラ７を介してボール８に伝達されて、操作者がクリック感を感じることができる。
また、ローラ７が回転することで、クリック発生手段９内のロータリエンコーダからなる第１の入力部から第１の出力信号が出力され、この第１の出力信号に対応して、ディスプレイ上のカーソルを所望のメニュウ位置に移動させる第１の入力を行うことができる。
【００３５】
また、ボール８と下部の支持ピン１ｄとの間には、押し釦スイッチ等からなる第２の入力部（図示せず）が、バネ部材１７に囲まれた部分に配設することにより、ボール８の下方側への押圧操作で第２の入力を行うようにすることも可能である。
このような第２の入力によって、第１の入力で選択されたメニュウを確定することができる。
【００３６】
前述したような本発明のトラックボール装置は、ボール８を回転操作するときに、バネ部材１７の付勢力に抗して下方に若干押し下げられるので、ボール８の外周面とカバー１８の開口部１８ａの内周面との間の摩擦抵抗が小さくなり、小さな操作力でボール８を回転させることができる。
また、ボール８を上方に弾性付勢するバネ部材１７は、コイル状に巻回した上端部でボール８の外周面を支持しているので、ボール８の外周面とバネ部材１７との間の摩擦抵抗を小さくできる。そのために、ボール８の回転操作力を更に小さくできる。
尚、ボール８は、バネ部材１７上に保持部材（図示せず）を介して支持するようにしても良い。
【００３７】
また、回転操作するボール８は、ゴム等の高摩擦部材で被覆されたローラ７に当接するので、ボール８とローラ７とがスリップすることなく、ローラ７を確実に回転させて第１の入力を高精度に行うことができる。
また、同時に、回転体１０で発生するクリック感をローラ７を介して確実にボール８に伝達することができる。
尚、本実施の形谷おいては、第１〜第４ベース部材２〜５を基台１に形成した位置決め孔１ａに挿入して固定する構造であったが、第１〜第４ベース部材２〜５を基台１に一体形成したものでも良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、ボールは、回転操作することにより下方に押し下げられてローラに当接可能とされ、ボールが当接して回転するローラを介してクリック発生手段からのクリック感がボールに伝達されるので、ボールの小さな回転操作力でローラを確実に回転させて第１の入力を行うことができ、操作性に優れたトラックボール装置を提供できる。
また、ボールを回転操作する操作者がクリック感を感じることができ、更に操作性が良い。
【００３９】
また、ローラは、ボールの水平方向における直径寸法の外周縁部より下方側で、直径寸法より内側の位置に、ボールと所定の間隔を設けて９０°の等間隔の位置に配設されているので、回転操作によって下方に押し下げられたボールが確実にローラに当接してローラを回転させることができる。
また、本発明のトラックボール装置を例えばテレビ等のリモコンに用いた場合に、ディスプレイ上のカーソルを９０°間隔の４方向に確実に移動操作することができ、操作性が良い。
【００４０】
また、ボールは、バネ部材で上方に弾性付勢されてローラとの間に隙間が形成されているので、回転操作するボールをバネ部材の付勢力に抗して下方に押し下げ、ローラとの間の隙間を移動させて、ボールを確実にローラに当接させて回転させることができる。
【００４１】
また、上方に弾性付勢されるボールは、カバーに支持されて隙間が所定寸法に設定されているので、ボールの押し下げ寸法をバラツキのない一定にすることができる。
【００４２】
また、ボールは、カバーに形成した開口部から外周面の一部が露出しており、この露出部分を回転操作することによりバネ部材の付勢力に抗して下方に押し下げられて、ローラに当接するようにしたので、ボールの回転操作が容易である。
【００４３】
また、ボールを回転操作することにより、ローラを介してクリック発生手段に配設した回転体が回転すると、係合部材がカム山を係脱してクリック感が発生するようにしたので、発生するクリック感をローラを介してボールに確実に伝達することができる。
【００４４】
また、クリック発生手段には、ボールの回転に対応して回転体が回転することにより、第１の入力が可能な第１の入力部が設けられているので、クリック数に連動して第１の入力を行うことができ、更に操作性がよくすることができる。
【００４５】
また、第１の入力部は、ボールの回転に連動して回転体が回転すると、その回転量を第１の出力信号として出力可能なロータリーエンコ−ダーからなるので、従来のような磁石等の高価な部材が不要となりコストダウンが可能である。
【００４６】
また、ボールの下部には、ボールを垂直方向に押圧操作することにより第２の入力が可能な第２の入力部が設けられているので、少ない部品点数で第１と第２の入力とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のトラックボール装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態のトラックボール装置を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態のトラックボール装置を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態のトラックボール装置を説明する図である。
【図５】本発明に係わる第１の入力部の側面断面図である。
【図６】本発明に係わる第１の入力部の正面図である。
【図７】従来のトラックボール装置を説明する図である。
【図８】従来のトラックボール装置を説明する図である。
【図９】従来のトラックボール装置を説明する図である。
【符号の説明】
１ 基台
１ａ 位置決め孔
１ｂ バネ支持壁
１ｃ バネ支持穴
１ｄ 支持ピン
２ 第１ベース部材
２ａ 底壁
２ｂ 位置決め突部
２ｃ 支持溝
２ｄ 支持部
３ 第２ベース部材
４ 第３ベース部材
５ 第４ベース部材
６ ローラ支持部材
７ ローラ
８ ボール
９ クリック発生手段
１０ 回転体
１６ 軸受け部材
１７ バネ部材
１８ カバー
１９ 支柱

Claims (9)

1. 回転操作可能なボールと、このボールの下方に所定寸法の隙間を有して配設されたローラとを備え、前記ローラは、所定のクリック感を発生可能なクリック発生手段に回転可能に支持され、前記ボールは、回転操作することにより下方に押し下げられて前記ローラに当接可能とされ、
   前記ボールが前記当接して回転する前記ローラを介して前記クリック発生手段からの前記クリック感が前記ボールに伝達されることを特徴とするトラックボール装置。
2. 前記ローラは、前記ボールの水平方向における直径寸法の外周縁部より下方側で、前記直径寸法より内側の位置に、前記ボールとの間に隙間を設けて９０°の等間隔の位置に配設されていることを特徴とする請求項１記載のトラックボール装置。
3. 前記ボールは、バネ部材で上方に弾性付勢されて前記ローラとの間に前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のトラックボール装置。
4. 前記上方に弾性付勢される前記ボールは、カバーに支持されて前記隙間が所定寸法に設定されていることを特徴とする請求項３記載のトラックボール装置。
5. 前記ボールは、前記カバーに形成した開口部から外周面の一部が露出しており、この露出部分を回転操作することにより前記バネ部材の付勢力に抗して前記下方に押し下げられて、前記ローラに当接するようにしたことを特徴とする請求項４記載のトラックボール装置。
6. 前記クリック発生手段には、前記ローラの一端部側を回転可能に支持すると共に回転円周上に複数のカム山が形成された回転体と、前記複数のカム山に弾性付勢して係脱可能な係合部材とが配設され、前記ボールを回転操作することにより前記ローラを介して前記回転体が回転すると、前記係合部材が前記カム山を係脱して前記クリック感が発生するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトラックボール装置。
7. 前記クリック発生手段には、前記ボールの回転に対応して前記回転体が回転することにより、第１の入力が可能な第１の入力部が設けられていることを特徴とする請求項５記載のトラックボール装置。
8. 前記第１の入力部は、前記ボールの回転に連動して前記回転体が回転すると、その回転量を第１の出力信号として出力可能なロータリーエンコ−ダーからなることを特徴とする請求項７記載のトラックボール装置。
9. 前記ボールの下部には、前記ボールを垂直方向に押圧操作することにより第２の入力が可能な第２の入力部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のトラックボール装置。

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