JPH0623945B2 - トラックボール構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、グラフィック表示装置の入力デバイスとして
使用するトラックボール構体に関する。

［従来の技術］ 表示画像を変更するために、グラフィック表示システム
用入力装置が使用される。この様な入力装置の１つは、
トラックボールと呼ばれている。トラックボールは、筐
体内に回転可能に取り付けられた剛性ボールを含む。ボ
ールの一部は、筐体の開口を介して突出し、操作者に対
して露出されている。

動き検出器は、筐体の内部に取り付けられ、ボールの動
きを検出する。操作者が露出された部分を操作してボー
ルを回転させるときは、動き検出器は、ボールの回転方
向及び回転量を表す出力信号を発生する。出力信号は表
示制御器に供給され、その信号に応じて表示された画像
が、例えば、回転するなどして変化する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のトラックボールの筐体は、ボールの半分以上を囲
むように構成されている。更に、ボールの露出部分が通
過して延びる開口の直径は、ボールの直径よりも小さ
い。ボールは、比較的直径の小さい開口を通過すること
ができないので、ボールの大部分は筐体により囲まれて
しまう。

トラックボール筐体にボールを収容する上述の手段で
は、操作者の操作のために必要な露出表面積が制限され
る。場合によっては、ボールの露出表面積は、１／３以
下になってしまう。ボールの露出表面積が制限されるこ
とにより、ボールを掴むことが困難になる。そのため、
表示画像に細かい変更を加えるために、ボールの回転運
動を正確に制御することが困難になる。

したがって、本発明の目的は、ボールを掴めるように、
ボールの大部分が露出するトラックボール構体を提供す
ることである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明のトラックボール構体は、操作者が親指及びその
他の指で掴むために、ボールの大きな部分が露出される
ように構成されている。特に、ボールの表面積の７２％
が、筐体の上に突出するように構成された筐体内にボー
ルが回転可能に取り付けられる。保持部材は、ボールを
筐体に固定するために、筐体の片側に取り付けられる。
保持部材はボールを固定するように大きさが決められる
が、ボールの正反対の部分でボールを掴むことができ
る。したがって、操作者は、ボールの細かい回転運動を
正確に制御できる。

本発明のトラックボール構体は、３つの直交軸に対して
ボールの動きを検出する３個の動き検出器を使用する場
合に、特に有用である。これは、保持部材が、検出器の
１つを収容するために、ボールに隣接する空間を作るよ
うに形状が決められるからである。

保持部材は、操作者によるボールの操作を妨害しないよ
うに配置されている。更に、保持部材は、操作者が指で
ボールを操作するときに、操作者の手のひらの近くに位
置する。

したがって、本発明のトラックボール構体は、ボールの
一部を収容し、該一部より大きい残りの部分が突出する
ようにボールを支持する筐体と、筐体からボールに沿っ
て延びて、ボールを回転可能に筐体に取り付け、且つボ
ールの直径方向で対向する面を露出させる保持部材とを
具えることを特徴とする。

［実施例］ 第１〜６図を参照すると、本発明によるトラックボール
構体（１０）は、ボール（８０）を回転可能に取り付け
る筐体（１２）を含む。ボール（８０）は、保持部材
（１１４）により所定位置に保持される。操作者は、手
のひら（１７４）の近くにある保持部材（１１４）と共
にボール（８０）を掴む。操作者がボール（８０）を回
転させることにより、グラフィック表示制御装置（図示
せず）用の入力信号が発生される。キー（９４）は筐体
（１２）取り付けられ、押圧されるとトラックボール構
体（１０）の機能を変えることができる。

本発明の好適な実施列例では、筐体（１２）は上側殻
（１４）及び下側殻（１６）を含む。筐体（１２）の輪
郭は、第５図の平面図に示すようにＵ形状であり、湾曲
した前方部（１８）、直線左側面（２０）、直線右側面
（２２）、及びわずかに湾曲した後方部（２４）を有す
る。

下側殻（１６）は、平坦な下部板（２６）を有する。隣
接する側板（２８）は、下部板（２６）の端に形成さ
れ、下部板から上に向かって突出する。側板（２８）の
下部板（２６）に近接した部分には段差が付けられ、そ
れにより、筐体（１２）の下部に内部の凹部（３０）が
形成される。

上側殻（１４）は上部板（３２）を有し、この上部板
（３２）は、上部板から下に向かって突出する隣接した
側板（３４）を有する。上部板の側壁（３４）の最下部
縁（３６）には溝が形成され、これに対応して下部板の
側板（２８）の最上部縁（３８）に形成された溝と合わ
される。

上側殻（１４）は、留めねじ（４０）により下側殻（１
６）に固定される。留めねじ（４０）の頭部は、下部板
（２６）の下側のさら穴に埋め込まれる。留めねじ（４
０）の軸は、上部板（３２）の下側に取り付けられた円
筒スペーサ（４２）のねじ穴内に挿入される。

回路板（４４）は、下部板（２６）に形成された凹部
（３０）上に位置する。回路板（４４）には、動き検出
器（４６）、（４８）、（５０）、及び他の従来の回路
素子（５２）が搭載される。回路素子（５２）は、ボー
ル（８０）の動きに応答して検出器が動く度に、動き検
出器（４６）、（４８）、及び（５０）の出力信号を処
理する。

下部板（２６）の上面（５４）には、筐体（１２）に対
する回路板（４４）の位置決めをする役割をする突起が
形成される。環状突起（５６）は、留めねじ（４０）が
挿入される孔の回りに形成される。各環状突起（５６）
は、その上端に溝が切られて肩部（６０）（第３図）が
形成される。回路板（４４）は、環状突起（５６）に対
応する位置に開口（６２）を有する。これらの開口（６
２）は、回路板（４４）が環状突起（５２）の肩部（６
０）に載るように大きさが決められている。

位置合わせピン（６４）は、下部板（２６）の前方部
（１８）の近傍で、この下部板の上面に固定される。ピ
ン（６４）は、回路板（４４）の対応する大きさの孔
（６５）に挿入される。

２個の管状スペーサ（６６）は、下部板（２６）の上面
から上に向かって突出し、回路板（４４）の対応する位
置の孔（５８）を通る。管状スペーサ（６６）は、後述
する様に保持部材（１１４）を筐体（１２）に固定する
ために使用する。

突起する円形枠部（６８）は、下部板（２６）の上面に
形成され、筐体（１２）の側面（２０）及び（２２）の
中間にその中心が位置する。枠部（６８）の中心は、筐
体（１２）の前方部（１８）から後方部（２４）への距
離の約３／８の位置にある。枠部（６８）は、後述する
様に、主にリング・ベアリング（７０）を筐体（１２）
に固定する機構として働く。

円形開口（７２）（第３図）は、回路板（４４）に形成
され、枠部（６８）と中心が一致する。開口（７２）の
直径及び枠部（６８）の内径は、略同一である。したが
って、回路板（４４）の開口（７２）の周囲部は、枠部
（６８）の上面に載る。

凹部（３０）の上に回路板（４４）が位置する状態で、
リング・ベアリング（７０）の下部は、枠部（６８）内
に押し込まれる。リング・ベアリング（７０）の下部の
外径は、その隣接する上部の外径よりわずかに小さい。
したがって、リング・ベアリング（７０）に肩部（７
４）が形成され、回路板（４４）の開口（７２）の周囲
部を押圧する。

リング・ベアリング（７０）の上面は内側に向かって下
がるように傾斜が付けられ、この傾斜面（７６）には複
数のベアリングが取り付けられている。ボール・ベアリ
ング（７８）は、傾斜面（７６）に沿って離間され、筐
体（１２）に対して回転できるようにボール（８０）を
支持する。

筐体の上部板（３２）の上面は、筐体（１２）の後方部
（２４）近傍の突出部（８２）を除き、平坦である。筐
体（１２）の上部板（３２）には、３個の開口（８４）
が形成され、各開口（８４）の一部は突出部（８２）に
設けられ、一部は突出部（８２）に隣接する上部板（３
２）の部分に設けられる。３個の可動キー（９４）を有
するキー板（９２）は、筐体の上部板（３２）の突出部
（８２）の下部に固定される。キー板（９２）には３個
の孔（９６）が形成され、これらの孔は突出部の下方で
上部板（３２）の下側に形成された釘状部（図示せず）
と嵌合する。キー板（９２）は、キー（９４）が開口
（９４）内に配置された状態で、上部板（３２）に接着
される。

平板突出部（タブ）（１００）は、各キー（９４）の下
部に取り付けられる。各平板突出部（１００）は回路板
（４４）に取り付けられたマイクロ・スイッチ（１０
２）に対応して配置される。操作者がキー（９４）を押
し下げると、対応するマイクロ・スイッチ（１０２）が
作動する。マイクロ・スイッチ（１０２）は残りの回路
素子（５２）と関係しており、例えば、トラックボール
構体（１０）の異なる動作モードを選択する。

開口（１０４）（第３図）は、筐体（１２）の湾曲前方
部（１８）の近傍で上部板（３２）に形成される。この
開口（１０４）は円形部（１０６）と、この円形部及び
筐体（１２）の前方部（１８）間に延びる隣接した矩形
部（１０８）を有する。開口（１０４）の矩形部（１０
８）は、上部板（３２）の側板（３４）に延びて切り欠
き部（１０９）を形成する。

上部板（３２）の開口（１０４）の円形部（１０６）の
縁（１１０）は、リング・ベアリング（７０）の中心線
と中心が一致する一定半径の円孤を描く。この縁部（１
１０）には内側に向かって下がる傾斜が形成され、この
縁部に沿って低摩擦材料で被覆されたフェルト（１２
２）が取り付けられる。この様な低摩擦材料は、デュポ
ン社からテフロンの商標で販売されている。

ガラス又は硬プラスチックの様な適当な鋼性球体である
ボール（８０）は、被覆されたフェルト（１１２）にわ
ずかに接触した状態で、ボール・ベアリング（７８）上
に載る。被覆されたフエルト（１１２）は低摩撮封止材
として働き、空中のごみ等がボール（８０）及び筐体
（１２）間を通過するのを防止する。

円孤状縁部（１１０）の半径は、ボール（８０）の半径
よりも小さい。好適な実施例では、円孤状縁部（１１
０）の半径は、ボール（８０）の半径より約１０％だけ
小さい。したがって、ボールの表面積の約７２％が、上
部板（３２）の平坦な上面（８１）の上に露出する。

ボール（８０）は、保持部材（１１４）により筐体（１
２）に回転可能に取り付けられる。保持部材（１１４）
は、略空洞の箱状基部（１１６）及びこれと一体に形成
され上方に延びる舌状部（１１８）を有する。第３図に
示すように、基部（１１６）は、その下部から延びるタ
ブ（１２２）を含む前方壁部（１２０）を有する。平板
突出部（１２２）は、上側殻の側板（３４）に形成され
た切り欠き部（１０９）と係合する。

保持部材（１１４）の左側壁部（１２６）の下側縁部
（１２４）は、開口（１０４）の矩形部（１０８）の左
側縁部（１２８）に接触するように溝が形成される。同
様に、保持部材（１１４）の右側壁部（１３２）の下側
縁部（１３０）は、開口（１０４）の矩形部（１０８）
の右側縁部（１３４）に接触するように溝が形成され
る。

保持部材（１１６）の左側壁部（１２６）及び右側壁部
（１３２）は部分的に厚くされて、夫々に柱状部（１３
１）が形成されている。各柱状部（１３１）は、開口
（１０４）の矩形部（１０８）を通って保持部材の基部
（１１６）の下方に延び、下部板（２６）に設けた管状
スペーサ（６６）の上端と接触する。留めねじ（４０）
は、各スペーサ（６６）を通って柱状部（１３１）にね
じ込まれ、保持部材（１１４）を筐体（１２）に固定す
る。

舌状部（１１８）は、基部（１１６）の後方の上端（１
３４）から延び、ボール（８０）の形状に沿って湾曲す
る。更に、舌状部（１１８）は、その下部から先端（１
３６）に向かって幅が狭くなり、且つ厚さも薄くなる。

ボール（８０）に面する保持部材（１１４）の面即ちボ
ール対向面（１３８）は、ボール（８０）の形状に従
う。ボール対向面（１３８）は、上部板（３２）の開口
（１０４）の円孤状縁部（１１０）の末端部（１４０）
から保持部材（１１４）の左側壁部（１２６）を上が
り、舌状部（１１８）の先端を通って保持部材（１１
４）の右側壁部（１３２）を下がり、開口（１０４）の
円孤状縁部（１１０）の他方の末端部（１４２）まで延
びる。

保持部材（１１４）のボール対向面（１３８）にはテフ
ロンで被覆されたフェルト（１１２）が付けられ、上述
した様に低摩擦の封止機能を果たしている。

ボール（８０）は、通常、リング・ベアリング（７０）
の上に載っている。ただし、ボール（８０）は、舌状部
（１１８）の先端（１３６）及び上部板の開口（１０
４）の円孤状縁部（１１０）の間隔を通り抜けることが
できず、筐体（１２）から取り外すことができない。こ
れは、第２図に示す様に、保持部材の先端（１３６）、
及びこの先端から最も遠い円孤状縁部（１１０）上の位
置間の距離（第２図で寸法線（１４４）で示す）が、ボ
ール（８０）の直径よりわずかに小さいからである。

上述した動き検出器（４６）、（４８）及び（５０）
は、好適にはリトン・インダストリー社から製品番号２
９７４６００５として販売されている様なエンコーダ・
タイプである。各動き検出器は、ボール（８０）の表面
に当接するポリウレタン発泡体の回転盤（１４６）を含
む。ボール（８０）が、特定の回転盤（１４６）の回転
軸に略平行な軸に関して回転するとき、その回転盤（１
４６）はボール（８０）と共に回転し、それにより関連
するエンコーダが出力信号を発生する。出力信号は、複
数の回路素子（５２）により処理され、関連するバス
（１４８）を介して表示制御器に送られる。

保持部材（１１４）の基部（１１６）の空洞は、３個の
動き検出器のうちの１個である動き検出器（４６）を収
容するための空間を形成する。検出器（４６）は、回転
盤（１４６）がボール（８０）の表面に接触して動かさ
れ、ボール（８０）の垂直回転軸（１５２）に略平行な
軸に関して回転するように配置される。言い替えれば、
検出器（４６）の回転盤（１４６）は、ボール（８０）
の垂直軸（１５２）に直角な面上に配置されたボール
（８０）の円周に沿って動かされる。したがって、検出
器（４６）が発生する出力信号は、ボール（８０）の垂
直回転を表す。

検出器（４６）は、管状スペーサ（６６）が通る２つの
孔（５８）間で回路板（４４）に固定された支持体（１
５４）により所定位置に保持される。他の検出器（４
８）及び（５０）は、互いに直交し、且つ検出器（４
６）に関連する回転盤（１４６）の回転軸とも直交する
軸に関し回転可能な２つの回転盤（１４６）と共に、回
路板（４４）に取り付けられる。

この様に検出器（４６）、（４８）及び（５０）を配置
することにより、３つの軸のいずれか１つに関してボー
ル（８０）が回転すると、１個の検出器のみが作動す
る。例えば、ボール（８０）が、垂直軸（１５２）に関
して回転するときは、検出器（４６）だけが作動する。
即ち、検出器（４６）の回転盤（１４６）が、ボール
（８０）の動きに応答して回転する。この際、ボール
（８０）の表面の動きは、他の検出器（４８）及び（５
０）に関連する回転盤（１４６）の回転方向とは直角で
あるので、検出器（４８）及び（５０）は作動しない。

３つの軸方向のボールの動きを検出するトラックボール
に関しては、上述の様に、互いに直角な関係の３個の検
出器を使用することが必要である。１個の検出器のみが
作動する場合、３つの軸のいずれか１つに関するボール
の回転量を、良好な正確度で求めることができるので、
この様な直角関係にすることが必要である。

本発明では、基部（１１４）の内部の形状は、検出器
（４６）のための隙間を形成する。更に、基部（１１
６）の内部の最上部には、検出器（４６）の上部を収め
るために凹部（１５６）が形成されている。また、基部
（１１６）の前方壁部（１２０）には、他の凹部（１５
８）が形成され、検出器（４６）に取り付けられ、主要
回路板（４４）に接続された回路板（４４）の延長部
（１６２）のための隙間が設けられて入いる。

ボール（８０）の垂直回転軸（１５２）に関連する検出
器（４６）を配置することが必要であるとしても、この
検出器は、例えば、筐体（１２）の上部板（３２）の下
方の様などこか他の所でも配置できる。この様な配置に
おいて、保持部材（１１４）は、検出器（４６）を収容
する必要がないので、保持部材の全体的大きさを大幅に
小さくすることができる。ただし、保持部材（１１４）
の大きさにかかわらず、保持部材の先端（１３６）、及
びこの先端から最も離れた円孤状縁部（１１０）上の部
分（１３９）間の距離がボール（８０）の直径より小さ
くなるように、保持部材（１１４）を配置する必要があ
る。

［発明の効果］ 本発明のトラックボール構体（１０）によれば、ボール
（８０）の非常に広い領域が、筐体（１２）の上に露出
し、操作者による操作のために使用できる。例えば、第
６図に示す様に、ボール（８０）の中心は、上部板（３
２）の上方に置かれ、ボール（８０）の表面の２つの対
向する部分（１６６）及び（１６８）が露出されて、操
作者は親指（１７２）及び他の指（１７０）間で掴むこ
とができる。この対向する部分（１６６）及び（１６
８）を掴むことにより、操作者は、垂直軸（１５２）及
び他の軸に関するボール（８０）の回転を正確に制御す
ることができる。

保持部材（１１４）の位置は、ボール（８０）を所定位
置に固定し、ボール（８０）の突出部分（１６４）の露
出面の操作の妨害を最小限にする。これは、保持部材
（１１４）が、操作者の手のひら（１７４）に面するボ
ール面（１６４）の一部のみを覆覆うように構成及び配
置されているからである。即ち、保持部材（１１４）
は、操作者の指により掴まれるボール（８０）の部分は
覆うことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトラックボール構体の斜視図、第
２図は第１図のトラックボール構体の側面図、第３図は
第１図のトラックボール構体の分解斜視図、第４図は第
１図の線４−４の沿った断面図、第５図は第２図の線５
−５に沿った断面図、第６図は第２図の線６−６に沿っ
た断面図である。 図中において、（１２）は筐体、（８０）は球体、（１
０４）は開口、（１１０）は縁部、（１１４）は保持部
材である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】球体と、 該球体の直径より直径が小さい開口が平板上に形成さ
   れ、上記開口上に上記球体を回転可能に支持する筺体
   と、 該筐体の上記開口の縁部の一部から上記球体に沿って延
   びる保持部材を具え、 該保持部材の先端から最も遠い上記開口の縁部までの距
   離は上記球体の直径よりも短く、上記保持部材の両側の
   上記球体の対向面は露出されることを特徴とするトラッ
   クボール構体。