JP3105688B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＲＴディスプレイ等
の表示装置に備えられ、ケーシング内に収納した被回転
球体（操作ボールとも称される）の回転量および回転方
向に応じて表示画面上のカーソルの位置制御等が行え、
さらに入力スイッチを介してカーソル位置の座標入力等
が行える座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の座標入力装置としては、従来、
ケーシングの開口から一部突出する被回転球体を手で回
転させることにより、表示画面上のカーソルを所望の座
標位置やメニュー位置まで移動させられるようにした、
トラックボールとも呼称されるものが広く知られてい
る。かかる座標入力装置は、ケーシング内に回動自在に
収納した鋼球等からなる被回転球体に、互いの軸線方向
を直交させて配置した一対の回転軸を接触させ、例えば
付勢ローラで被回転球体を弾性付勢して該球体を両回転
軸に弾接させるなどして、両回転軸が被回転球体の回転
に連動して回転するように設定されているので、両回転
軸の回転量を光学式エンコーダ等で検出することによ
り、その検出信号を被回転球体のＸ座標成分およびＹ座
標成分として表示装置に入力することができる。

【０００３】図５，６は、このような座標入力装置の従
来例の内部構成を示す平面図および断面図である。

【０００４】これらの図において、ケーシング１は上ケ
ース２と下ケース３とを組み合わせてなり、このケーシ
ング１の内部には鋼球等からなる被回転球体４が回動自
在に収納されていて、従動部５ａを被回転球体４に接触
させてピボット軸受７に軸支された第１の回転軸５と、
同じく従動部６ａを被回転球体４に接触させてピボット
軸受８に軸支された第２の回転軸６とが、互いの軸線方
向を直交させた位置関係で配設されている。各回転軸
５，６の一端部にはそれぞれコード板９，１０が固設さ
れていて、コード板９を挟む両側には発光素子１１と受
光素子１２とが対向配置されており、コード板１０を挟
む両側には発光素子１３と受光素子１４とが対向配置さ
れている。また、各回転軸５，６の他端部は、それぞれ
下ケース３の突堤部３ａ，３ｂ上に搭載されつつ、捩り
コイルばね１５によって被回転球体４側へ常時付勢され
ている。したがって、操作時に各回転軸５，６が被回転
球体４から強い力を受けたとしても、各回転軸５，６
は、それぞれピボット軸受７，８を揺動中心として一端
部を突堤部３ａ，３ｂ上で摺動させることにより、捩り
コイルばね１５を押し込みながら軸線をふらせることが
できるので、連動に必要な被回転球体４との接触圧を確
保しつつ該球体４から受ける力を和らげることができ
る。

【０００５】一方、被回転球体４は、下ケース３の３個
所に組み込んだルビー等からなる高硬度の支持球体１６
上に搭載され、これら支持球体１６によって３点支持さ
れているので、この被回転球体４は常に安定した状態に
保たれ、摩耗の心配がないことから各回転軸５，６との
間の動力伝達も安定したものとなる。なお、被回転球体
４の一部は、手動操作を行うために上ケース２の開口２
ａから外方へ突出させてある。

【０００６】上記の如くに構成された座標入力装置は、
ケーシング１の開口２ａから若干量突出する被回転球体
４を手動操作して任意方向へ回転させると、第１および
第２の回転軸５，６が被回転球体４の回転に連動してそ
れぞれ所定方向へ回転するので、発光素子１１，１３か
ら出射される光を受光素子１２，１４にて受光して各コ
ード板９，１０の回転量を検出することにより、各回転
軸５，６の回転量が個別に取り出せ、こうして得た両回
転軸５，６の回転量の検出信号が被回転球体４のＸ座標
成分およびＹ座標成分として図示せぬ表示装置に入力さ
れるようになっている。したがって、手動操作した被回
転球体４の回転量および回転方向に応じて、図示せぬ表
示画面上のカーソルを移動させることができ、所望の座
標位置やメニュー位置までカーソルが移動したときに被
回転球体４の回転を止め、図示せぬ入力スイッチのスイ
ッチングを行うことにより、座標入力やメニュー選択が
実行されることとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の座標入力装置は、被回転球体４を手動操作して
表示画面上のカーソルを所望の位置まで移動させた後、
いったん手指を被回転球体４から離して入力スイッチを
操作しなければならないので操作性が悪く、特にカーソ
ルの位置制御と入力スイッチのスイッチングとを繰り返
して行わねばならぬときなど、煩雑な操作を余儀なくさ
れるという難点があった。

【０００８】本発明はかかる従来技術の課題に鑑みてな
されたもので、その目的は、被回転球体の操作と入力ス
イッチの操作とをスムーズに連続させることができて操
作性が良好な座標入力装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、開
口を有するケーシング内に、一部が上記開口から突出す
る回動自在な被回転球体と、該被回転球体の回転に連動
して回転する回転軸とが配設されていて、上記回転軸を
介して検出される上記被回転球体の回転量および回転方
向が表示装置に入力可能であるとともに、その検出結果
に基づく出力信号が押釦スイッチを介して上記表示装置
に入力可能な座標入力装置において、上記ケーシングに
対して略不動に保持される支点部と、上記被回転球体が
搭載される球体受け部と、該球体受け部と上記支点部と
を連結して上記被回転球体の押下により撓むヒンジ部
と、上記球体受け部から延出して上記押釦スイッチに対
向するスイッチ駆動部とを有する合成樹脂製の球体支持
部材を、上記ケーシング内に設けることによって達成さ
れる。

【００１０】上記手段によれば、球体支持部材の球体受
け部上に搭載された被回転球体を、ケーシングの開口側
から操作者が押し込むと、ヒンジ部に保持されている球
体受け部と該球体受け部に一体化されているスイッチ駆
動部とが、該ヒンジ部の撓みに伴って回転するので、該
スイッチ駆動部の回転力で押釦スイッチを押圧駆動する
ことができ、よって被回転球体から手指を離さずに押釦
スイッチのスイッチングが行える。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１ないし図４は本発明の一実施例を説明するた
めのもので、図１はこの実施例に係る座標入力装置の断
面図、図２はこの実施例に用いた球体支持部材の平面
図、図３は図１，２に示す球体支持部材の側面図、図４
はこの実施例に用いた回転軸の平面図である。

【００１２】これらの図において、上ケース２１と下ケ
ース２２とを組み合わせてなるケーシング２０の内部に
は、押釦スイッチ２３等を実装したプリント基板２４が
固設されていて、このプリント基板２４に取着した図
２，３に示す如き形状の球体支持部材２５上に、鋼球等
からなる被回転球体３４を搭載し、この被回転球体３４
の一部を上ケース２１の開口２１ａから外方（上方）へ
突出させている。

【００１３】ここで、上記球体支持部材２５は、プリン
ト基板２４に固定される柱状の支点部２６と、被回転球
体３４が搭載される環状の球体受け部２７と、これら支
点部２６および球体受け部２７を連結するヒンジ部２８
と、球体受け部２７からヒンジ部２８側とほぼ反対の側
へ延出して押釦スイッチ２３に対向配置されるスイッチ
駆動部２９と、球体受け部２７のスイッチ駆動部２９側
に連結されて互いの壁面が直交関係にある一対の軸受壁
部３０，３１と、各軸受壁部３０，３１から支点部２６
に向けて片持ち梁状に延出し先端部が略Ｕ字形に折り返
されている一対の弾性片３２，３３とを設けた樹脂成形
品である。そして、球体受け部２７の略中央には被回転
球体３４の底部を遊挿するための逃げ穴２７ａが開設し
てあり、この逃げ穴２７ａの周囲の等間隔な３個所に設
けた突条部２７ｂにそれぞれ被回転球体３４の外表面に
近似させた曲面を呈する帯状湾曲面２７ｃが形成してあ
って、これら３本の突条部２７ｂの各帯状湾曲面２７ｃ
にて該球体３４の底部近傍を３点支持できるようになっ
ている。さらに、各突条部２７ｂの上端側は上方へ突出
して弾性が付与されているので、球体受け部２７上に被
回転球体３４を搭載すると、各帯状湾曲面２７ｃの上端
部が該球体３４の中心よりも上方の外表面に弾接するよ
うになっている。

【００１４】また、軸受壁部３０と弾性片３２の相対向
する個所にはそれぞれ、軸挿入穴３０ａと、略Ｕ字形の
折返し部３２ｂよりも先端側に位置する軸挿入穴３２ａ
とが形成してあり、同様に、軸受壁部３１と弾性片３３
の相対向する個所にはそれぞれ、軸挿入穴３１ａと、略
Ｕ字形の折返し部３３ｂよりも先端側に位置する軸挿入
穴３３ａとが形成してある。なお、上記球体支持部材２
５のヒンジ部２８には適度な弾性が付与されているの
で、操作者が開口２１ａ側から被回転球体３４を押し込
むと、ヒンジ部２８の撓みに伴って、球体受け部２７お
よびスイッチ駆動部２９が支点部２６を支点として下向
きに若干量回転するようになっている。

【００１５】また、上記球体支持部材２５を取り付ける
プリント基板２４には、予め取付孔２４ａや切欠２４ｂ
が設けてあるので、切欠２４ｂ内に球体受け部２７の底
部を遊挿した状態で取付孔２４ａ内に支点部２６の下端
部を嵌入し、さらに各軸受壁部３０，３１の下端部に形
成した爪片３０ｂ，３１ｂをプリント基板２４の裏面に
係止させることにより、球体支持部材２５を該基板２４
上の所定位置に実装することができる。

【００１６】そして、図２に鎖線で示すように、球体支
持部材２５の対をなす軸挿入穴３０ａ，３２ａに第１の
回転軸３５の両端を挿入して軸支し、同様に対をなす軸
挿入穴３１ａ，３３ａに第２の回転軸３６の両端を挿入
して軸支すると、これら両回転軸３５，３６は互いの軸
線方向が直角よりもやや鈍角な位置関係に配置される
が、球体受け部２７上に被回転球体３４を搭載すると、
この被回転球体３４が両回転軸３５，３６をそれぞれ外
向きに若干押し込むので、これら両回転軸３５，３６の
軸線方向は直交し、各弾性片３２，３３の弾性力によっ
て各回転軸３５，３６の従動部３５ａ，３６ａが被回転
球体３４に弾接することとなる。なお、各回転軸３５，
３６はいずれも図４に示す如き形状の樹脂成形品であ
り、第１の回転軸３５にはコード板３５ｂが一体成形し
てあり、第２の回転軸３６にはコード板３６ｂが一体成
形してある。また、図２中の符号３７ａ，３７ｂは発光
素子、符号３８ａ，３８ｂは受光素子を示しており、発
光素子３７ａと受光素子３８ａとがコード板３５ｂを挟
んで対向配置され、発光素子３７ｂと受光素子３８ｂと
がコード板３６ｂを挟んで対向配置される。

【００１７】上記の如くに構成された座標入力装置は、
ケーシング２０の開口２１ａから若干量突出する被回転
球体３４を手動操作して任意方向へ回転させると、第１
および第２の回転軸３５，３６が被回転球体３４の回転
に連動してそれぞれ所定方向へ回転するので、発光素子
３７ａ，３７ｂから出射される光を受光素子３８ａ，３
８ｂにて受光して各コード板３５ｂ，３６ｂの回転量を
検出することにより、各回転軸３５，３６の回転量が個
別に取り出せ、こうして得た両回転軸３５，３６の回転
量の検出信号が被回転球体３４のＸ座標成分およびＹ座
標成分として図示せぬ表示装置に入力されるようになっ
ているので、該球体３４の回転量および回転方向に応じ
て表示画面上のカーソルを移動させることができる。ま
た、所望の座標位置やメニュー位置までカーソルが移動
したときに被回転球体３４の回転を止め、球体支持部材
２５の球体受け部２７上に搭載されている該球体３４を
所定ストローク押し込むことにより、支点部２６を支点
としてスイッチ駆動部２９が押釦スイッチ２３の操作方
向へ回転し、入力スイッチたる該押釦スイッチ２３のス
イッチングが行えて座標入力やメニュー選択を実行させ
ることができる。

【００１８】このように上記実施例は、被回転球体３４
を搭載する球体支持部材２５に軸受壁部３０，３１およ
び弾性片３２，３３を一体成形し、そこに第１および第
２の回転軸３５，３６を回動自在に取着するというもの
なので、高価な軸受を組み込む必要がなく、しかも各弾
性片３２，３３の弾性力によって各回転軸３５，３６が
被回転球体３４に向けて常時付勢されるので、付勢ロー
ラを組み込む必要がない。また、操作時に第１の回転軸
３５や第２の回転軸３６が被回転球体３４から強い力を
受けても、各弾性片３２，３３の弾性変形に伴って軸線
がふれるようになっている各回転軸３５，３６は塑性変
形が防止されているので、前記従来例で用いた捩りコイ
ルばね等のばね部材を組み込む必要もない。しかも、こ
れらの弾性片３２，３３は固定端と自由端との間に折返
し部３２ｂ，３３ｂを有しているので、弾性変形する部
分が長くなって単位長さあたりの弾性変形量を抑えるこ
とができ、そのため弾性片３２，３３の疲労が少なくな
って部材の寿命を延ばすことができる。なお、弾性片３
２，３３の略Ｕ字形の折返し部３２ｂ，３３ｂは、溶融
樹脂が冷却する過程で発生すると思われる曲げ応力の影
響で離型後に曲げ角度を増す向きに若干変形することが
あるが、このような変形が生じたとしても、上記実施例
は折返し部３２ｂ，３３ｂの先端側に軸挿入穴３２ａ，
３３ａが形成してあるので、これら軸挿入穴３２ａ，３
３ａがそれぞれ軸受壁部３０，３１の軸挿入穴３０ａ，
３１ａに若干近付くだけであり、よって球体支持部材２
５に対する各回転軸３５，３６の取付強度が低下する心
配はない。

【００１９】また、上記実施例では、球体支持部材２５
の球体受け部２７に形成した３本の突条部２７ｂの各帯
状湾曲面２７ｃにて被回転球体３４の底部近傍が３点支
持できるようになっており、この帯状湾曲面２７ｃは該
球体３４の外表面に近似させた曲面を呈するというもの
なので、被回転球体３４を長期間に亘って回動させた結
果、帯状湾曲面２７ｃの該球体３４との接触点が摩耗し
ても、該球体３４が僅かに下方へ落ちるため各帯状湾曲
面２７ｃはそれまでの接触点のすぐ上が該球体３４を支
持する新たな接触点となり、よって該球体３４は下方へ
僅かに落ちた状態で各帯状湾曲面２７ｃに３点支持され
ることとなる。つまり、従来は摩耗の影響で被回転球体
の３点支持が損なわれないようにするため、ルビー等の
高硬度の支持球体を組み込んで該球体を支持しており、
これがコストアップの要因となっていたが、この実施例
では、被回転球体３４との接触点が摩耗しても各帯状湾
曲面２７ｃは新たな接触点で該球体３４を３点支持する
ことができるので、部品代や組立コストが嵩むルビー等
の支持球体を用いることなく該球体３４を常に安定した
状態に保つことができる。

【００２０】さらにまた、上記実施例では、球体受け部
２７の各突条部２７ｂの上端側を上方へ突出させて弾性
突起となしており、これら弾性突起（突条部２７ｂ）の
弾性変形を利用して、組立時に被回転球体３４を球体支
持部材２５に対してスナップイン装着することができる
ので、該球体３４の脱落を懸念することなく以後の組立
作業が行える。

【００２１】そしてまた、上記実施例では、球体支持部
材２５にスイッチ駆動部２９が一体成形してあり、この
球体支持部材２５の球体受け部２７上に搭載されている
被回転球体３４を操作者が開口２１ａ側から所定ストロ
ーク押し込むと、支点部２６を支点として下向きに回転
するスイッチ駆動部２９が押釦スイッチ２３を押圧駆動
することができるので、該球体３４から手指を離さずに
入力スイッチたる押釦スイッチ２３のスイッチングが行
える。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による座標
入力装置は、ケーシング内で被回転球体を支持する球体
支持部材がヒンジ部やスイッチ駆動部を有し、操作者が
該球体を押し込むと該ヒンジ部が撓んで該スイッチ駆動
部が入力スイッチたる押釦スイッチを押圧駆動できるよ
うになっているので、被回転球体から手指を離さずにス
イッチングが行えて該球体の回動操作と入力スイッチの
操作とをスムーズに連続させることができ、よって操作
性が著しく向上するという優れた効果がある。また、こ
の球体支持部材に一体成形した弾性片の弾性力で回転軸
を被回転球体に向けて付勢してやれば、ばね部材等を別
途組み込む必要がなくなって部品点数の削減や組立性の
向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る座標入力装置の断面図
である。

【図２】この実施例に用いた球体支持部材の平面図であ
る。

【図３】図１，２に示す球体支持部材の側面図である。

【図４】この実施例に用いた回転軸の平面図である。

【図５】従来例の内部構成を示す平面図である。

【図６】この従来例の断面図である。

【符号の説明】

２０ ケーシング ２１ａ 開口 ２３ 押釦スイッチ ２４ プリント基板 ２５ 球体支持部材 ２６ 支点部 ２７ 球体受け部 ２８ ヒンジ部 ２９ スイッチ駆動部 ３４ 被回転球体 ３２，３３ 弾性片 ３２ｂ，３３ｂ 折返し部 ３５，３６ 回転軸

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有するケーシング内に、一部が上
   記開口から突出する回動自在な被回転球体と、該被回転
   球体の回転に連動して回転する回転軸とが配設されてい
   て、上記回転軸を介して検出される上記被回転球体の回
   転量および回転方向が表示装置に入力可能であるととも
   に、その検出結果に基づく出力信号が押釦スイッチを介
   して上記表示装置に入力可能な座標入力装置において、
   上記ケーシングに対して略不動に保持される支点部と、
   上記被回転球体が搭載される球体受け部と、該球体受け
   部と上記支点部とを連結して上記被回転球体の押下によ
   り撓むヒンジ部と、上記球体受け部から延出して上記押
   釦スイッチに対向するスイッチ駆動部とを有する合成樹
   脂製の球体支持部材を、上記ケーシング内に設けたこと
   を特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、上記回転軸を
   上記被回転球体に向けて付勢するための付勢手段とし
   て、上記球体支持部材と一体に成形されて固定端と自由
   端とを有する弾性片を用いたことを特徴とする座標入力
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２の記載において、上記弾性片の
   固定端と自由端との間に折返し部を設けたことを特徴と
   する座標入力装置。