JPH10333823A

JPH10333823A - トラックボールを用いた座標入力装置

Info

Publication number: JPH10333823A
Application number: JP9145675A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Chiba; 俊美千葉
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、構成が簡単で、しかも操作が容
易な座標入力装置を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、二次元方向の変位量を検出
する一対のエンコーダの回転軸を摩擦結合して転動する
トラックボールの下方に、スイッチ機構を設けた座標入
力装置において、トラックボールを押し下げたときに、
この押し下げ動作に追随してスイッチ機構によりエンコ
ーダの出力を制御するトラックボールを用いた座標入力
装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器に内蔵さ
れて二次元の座標情報を入力するトラックボールを用い
た座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の座標入力装置の構成を示す
分解斜視図、図８は図７の一部の拡大平面図である。図
７と図８において、２はトラックボール、３はハウジン
グである。３２はハウジング３に設けられたボール収納
部、３３はローラ窓、３４は保持孔、３５は保持孔３４
内に配置される転球、３６は押えリングである。トラッ
クボール２は押えリング３６から球面を露出させて、ハ
ウジング３のボール収納部３２内に介装される。

【０００３】４はプリント基板、５x と５y は一対のエ
ンコーダである。５１はエンコーダ５x ，５y の各回転
軸、５２はスプリング、５３は摩擦ローラ、５４は放射
状のスリットを設けたスリット円板、５６と５７は投光
素子と受光素子である。投光素子５６と受光素子５７の
間にスリット円板５４が配置されて、投光素子５６の投
射光がスリット円板５４のスリットを透過して受光素子
５７が受光するようになっている。

【０００４】図７，８に示された構成の座標入力装置に
おいて、複数個の転球３５に支えられたトラックボール
２は指を接触させて回転される。トラックボール２が回
転すると、摩擦ローラ５３と回転軸５１を介してスリッ
ト円板５４が回転する。そして、トラックボール２の二
次元的な回転のＸ，Ｙ方向の成分がそれぞれエンコーダ
５x ，５y により検出されて、各成分量に対応したパル
ス信号に変換される。変換されたパルス信号は図示され
ていない制御装置で処理され、出力信号が例えば情報機
器のデスプレイ装置に出力されてカーソルを表示画像上
の所定の位置に設定することができる。

【０００５】トラックボール２のノート型のパソコンへ
の実装例が、図９と図１０に示されている。６は入力用
のスイッチ機構、６１と６２はスイッチで、一般には図
示のようにスイッチ機構６はトラックボール２の付近に
設けられている。ｃはカーソル、Ｄはデスプレイ、Ｋは
キーボードである。このほか、従来のこの種のトラック
ボールを用いた類似装置として、実開昭５９−１３８９
３７号及び実開昭６１−６６３４３号公報記載の装置も
知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７以降で説明した従
来の座標入力装置は、上述のようにトラックボール２の
外に入力用のスイッチ機構６が設けられている。したが
って、部品点数が多くなり構造が複雑でコスト高になる
ばかりか、小形・軽量化の実施に影響を与えるようなこ
とがあった。さらに、トラックボール２の回転とスイッ
チ機構６の押圧との位置を移した２つの手動操作が必要
になるので、ペン入力型に比較して入力操作がそれだけ
複雑になり顧客の不評原因になるような恐れもあった。

【０００７】一方、上記のような操作の複雑さをなくす
ために、トラックボール２の下方にスイッチ機構６を設
けることも試みられているが、特に入力操作の終了時の
スイッチ機構６の球面の押圧動作に伴う力の傾斜成分が
作用して、トラックボール２が回転してカーソルｃが移
動するようなことがあり、実用化が困難である等の種々
の問題点があった。

【０００８】本発明は、このような従来の座標入力装置
の問題点を解消するためになされたもので、トラックボ
ールを巧みに利用して構成が簡単で、しかも操作が容易
な座標入力装置を実現することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、二次元方向
の変位量を検出する一対のエンコーダの回転軸を摩擦結
合して転動するトラックボールの下方に、スイッチ機構
を設けた座標入力装置において、トラックボールを押し
下げたときに、この押し下げ動作に追随してスイッチ機
構によりエンコーダの出力を制御するトラックボールを
用いた座標入力装置を構成したものである。

【００１０】また、この発明は、二次元方向の変位量を
検出する一対の光学式のエンコーダの摩擦ローラに接触
して転動するトラックボールの下方に、座標入力用のス
イッチ機構を設けた座標入力装置において、トラックボ
ールを押し下げたときに、この押し下げ動作に追随して
スイッチ機構によりエンコーダの光軸を移動させるトラ
ックボールを用いた座標入力装置を構成したものであ
る。

【００１１】また、エンコーダに複数個のスリット円板
を設けたトラックボールを用いた座標入力装置を構成し
たものである。また、トラックボールの下方にスイッチ
機構のスイッチを動作させる摺動性の優れたアクチェー
タを備えたトラックボールを用いた座標入力装置を構成
したものである。さらに、トラックボールの鉛直下より
ずれた位置に設けたスイッチ機構のスイッチを動作され
るための駆動手段を備えたトラックボールを用いた座標
入力装置を構成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施形態１．以下、この発明の実施形態１を、図面を用
いて説明する。図１はこの発明の実施形態１の構成を示
す分解斜視図、図２は図１の一部の拡大平面図、図３は
スリット円板の付近の構成を示す斜視図、図４はスイッ
チ機構の付近の構成を示す側面図である。本発明の実施
形態１の場合も、従来装置と同様に情報機器としてノー
ト型のパソコンに適用した場合が例示されている。図面
において従来装置と対応する部材には同じ符号が付さ
れ、一部重複するがやや詳しく説明する。

【００１３】図１乃至図４において、１は座標入力装置
である。２は座標入力装置１のトラックボール、３はハ
ウジングである。ハウジング３は樹脂で成型され、中央
部には底面に開口部３１を設けた凹曲面状のボール収納
部３２が形成されている。３３はボール収納部３２に開
口した２個のローラ窓、３４は複数の保持孔、３５は保
持孔３４内に配置される転球、３６は押えリングであ
る。

【００１４】トラックボール２は上面に設けられた押え
リング３６の中空部から球面を露出させて、ハウジング
３のボール収納部３２内で複数個の転球３５により無摩
擦状態に支持されて転動可能に介装される。特に、各保
持孔３４内の底面には上向きの弾性的な拡張力を加える
バネ板等が設けられ、やや強い垂直下方に作用する力を
加えると内部に配置された転球３５が基準の位置から下
方に変位するようになっている。

【００１５】図示されていないが、ハウジング３におけ
る２個のローラ窓３３に対向する位置にバネ部材が配置
され、トラックボール２がほぼ等しい水平方向の弾性力
を受けて次に説明する一対の摩擦ローラ５３に圧接され
る。４はプリント基板、５はエンコーダである。本発明
の実施形態１でも、一対の透過型の光学式のエンコーダ
５x と５y が例示されている。５１はエンコーダ５の回
転軸、５２はスプリング、５３は摩擦ローラ、５４，５
５は２個のスリット円板、５６，５７は投，受光素子で
ある。

【００１６】スプリング５２は回転軸５１に弾性力を加
えて、ローラ窓３３を通して摩擦ローラ５３をトラック
ボール２の球面上に圧接させる。また、２個のスリット
円板５４と５５は同一構造に作られて、共に厚さ方向に
貫通する円形のスリットが穿設されている。１点鎖線の
ＬとＯは、投，受光素子５６，５７の光軸と回転軸の軸
心を通る軸線示す。

【００１７】そして、後述する座標情報の入力状態にお
いて、図２に示すように一対のエンコーダ５x と５y の
回転軸５１がいずれも基準の位置にあって水平位置で直
交状態を保持する。この場合、基準の位置において投，
受光素子５６，５７の光軸Ｌが、回転軸５１が平行状態
に設定されている。そして、投光素子５６から投射した
光がスリット円板５４と５５上の対向する特定の２つの
スリットを透過し、受光素子５７がこの透過光を受光す
るようになっている。

【００１８】６はスイッチ機構である。６１はスイッチ
機構６におけるプッシュ型のスイッチ、６３はアクチュ
エータである。アクチュエータ６３には、低摩擦で摺動
性に優れ温度や外力で変形しない材料が使用されてい
る。６４はアクチュエータ６３に設けられたヒンジ孔、
６５はピン、６６はヒンジバネ、６７はボール受けであ
る。ハウジング３の内面には、ヒンジ孔６４に対応する
ピン受け（不図示）が設けられている。

【００１９】ピン受けとヒンジ孔６４にはバネ６６を巻
き回したピン６５が挿入されて、アクチュエータ６３が
途中をスイッチ６１の接触子に対向させてハウジング３
内に装着される。装着されたアクチュエータ６３にはバ
ネ６６の復元力により反時計方向の回転力が与えられ、
可動端のボール受け６７が図４に示すように常時トラッ
クボール２の垂直方向の下端部に接触して僅かに押し上
げて浮遊状態に保持している。このような構造の本発明
の装置は、図９に示されたノート型パソコン等に適用さ
れデスプレイＤ上のカーソルｃの座標入力装置に適用さ
れる。ただし、図９に示されたスイッチ６１，６２は省
略される。

【００２０】上述のような構成の本発明の実施形態１の
座標入力装置の動作を、図５と図６及び図９を併用して
次に説明する。トラックボール２に指を軽く接触させて
回転させたときの動作は、本発明の実施形態１と従来装
置とは同一である。しかしながら、本発明ではデスプレ
イＤ上のカーソルｃを任意の位置に置き、トラックボー
ル２を押圧してスイッチ機構６を開閉させるという従来
装置にない機能を備えたことに特徴がある。

【００２１】スイッチ機構６を動作させるときは、トラ
ックボール２がやや強い力で垂直方向に押し下げられ
る。トラックボール２の垂下に伴い、球面上の接触して
いる一対の摩擦ローラ５３が押されて回転軸５１が移動
する。したがって、図２の状態が、図５の状態に変化す
る。図示のように回転軸５１と投，受光素子５６，５７
の相対的な位置が変わり、軸線Ｏが光軸Ｌに対して角θ
傾斜して両線ＯとＬが交差する。このため、投光素子５
６から投射した光が途中で遮られて、受光素子５７の受
光が阻止される。

【００２２】この結果、一対のエンコーダ５ｘと５ｙの
座標位置の検出機能が失なわれ、このときのトラックボ
ール２の移動は検出されないことになる。よって、デス
プレイＤ上のカーソルｃは静止していて、トラックボー
ル２の押圧前の位置に保持される。トラックボール２の
押圧動作により図２状態が図５に変化したときの水平方
向の変化状態が、図４と図６に示されている。図６に示
されているように、トラックボール２の垂下が下限の位
置にあるとき、アクチュエータ６３がヒンジピン６５を
中心に回転していて途中で対向している接触子が押され
てスイッチ６１がオンされる。

【００２３】その後、トラックボール２の押圧が解除さ
れると、エンコーダが図２の基準の状態に復元する。そ
して、トラックボール２に指を軽く接触させて回転させ
ると、前述の従来装置の動作で説明したようにエンコー
ダ５x ，５y によりＸ，Ｙ方向の成分量に対応したパル
ス信号が出力される。この出力信号を利用して図に示さ
れたようなノート型パソコンのデスプレイＤ上に表示さ
れたカーソルｃを表示画像上の所定の位置に移動されて
設定することができる。

【００２４】なお、上述の本発明の実施形態では円形の
スリットを設けた２個のスリット円板のエンコーダの場
合を例示して説明したが、放射溝状のスリットでもよ
く、スリット円板の個数も適宜増加することができる。
スリットの幅を小さくしスリット円板の個数と距離を大
きくすれば、エンコーダの回転軸の僅かな傾きでも受光
素子の入射光が遮断される。よって、スリット円板をこ
のように構成することにより、スイッチ機構の押圧時に
おけるエンコーダの検出信号の誤出力を確実に防止する
ことができる。

【００２５】また、反射光を受光する反射型のエンコー
ダでもよく、前記実開昭５９−１３８９３７号のような
ロータリ接点式のエンコーダを用いた装置にも本発明を
適用することができる。さらに、スイッチ機構が座標入
力用のスイッチの場合で説明したが、電源用等に利用し
てもよく、スイッチ機構の構造等について必ずしも実施
形態に限定するものではない。

【００２６】

【発明の効果】この発明は、二次元方向の変位量を検出
する一対のエンコーダの回転軸を摩擦結合して転動する
トラックボールの下方に、スイッチ機構を設けた座標入
力装置において、トラックボールを押し下げたときに、
この押し下げ動作に追随してスイッチ機構によりエンコ
ーダの出力を制御するトラックボールを用いた座標入力
装置を構成した。

【００２７】また、この発明は、二次元方向の変位量を
検出する一対の光学式のエンコーダの摩擦ローラに接触
して転動するトラックボールの下方に、座標入力用のス
イッチ機構を設けた座標入力装置において、トラックボ
ールを押し下げたときに、この押し下げ動作に追随して
スイッチ機構によりエンコーダの光軸を移動させるトラ
ックボールを用いた座標入力装置を構成した。

【００２８】また、エンコーダに複数個のスリット円板
を設けたトラックボールを用いた座標入力装置を構成し
た。また、トラックボールの下方にスイッチ機構のスイ
ッチを動作させる摺動性の優れたアクチェータを備えた
トラックボールを用いた座標入力装置を構成した。さら
に、トラックボールの鉛直下よりずれた位置に設けたス
イッチ機構のスイッチを動作されるための駆動手段を備
えたトラックボールを用いた座標入力装置を構成した。

【００２９】この結果、トラックボールを用いた座標入
力装置のトラックボール上の同一位置における回転と押
圧動作を巧みに利用して、座標の入力動作とスイッチ機
構の開閉動作に兼用することができる。したがって、従
来のように特別な単体部品としてのスイッチ機構が不要
で部品点数が少なくなり、しかも操作性が向上すると共
に装置の小形化に寄与することもできる。よって、本発
明によれば、構成が簡単で操作が容易な座標入力装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１の構成を示す分解斜視図
である。

【図２】図１の一部の拡大平面図である。

【図３】この発明の実施形態１のスリット円板の付近の
構成を示す斜視図である。

【図４】この発明の実施形態１のスイッチ機構の付近の
構成を示す側面図である。

【図５】この発明の実施形態１の動作を示す平面図であ
る。

【図６】この発明の実施形態１の動作を示す側面図であ
る。

【図７】従来装置の構成を示す分解斜視図である。

【図８】図７の一部の拡大平面図である。

【図９】従来装置の適用例を示す正面説明図である。

【図１０】従来装置の別の適用例を示す一部の斜視説明
図である。

【符号の説明】

１座標入力装置、２トラックボール、３ハウジング、４プリント基板、５エンコーダ、５x Ｘ軸エンコーダ、５y Ｙ軸エンコーダ、６スイッチ機構、３１開口部、３２ボール収納部、３３ローラ窓、３４保持孔、３５転球、３６押えリング、５１回転軸、５２スプリング、５３摩擦ローラ、５４スリット円板、５５スリット円板、５６投光素子、５７受光素子、６１スイッチ、６３アクチュエータ、６４ヒンジ孔、６５ピン、６６バネ、６７ボール受け、ｃカーソル、Ｄデスプレイ、Ｋキーボード、 θ 傾斜角。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次元方向の変位量を検出する一対のエ
ンコーダの回転軸を摩擦結合して転動するトラックボー
ルの下方に、スイッチ機構を設けた座標入力装置におい
て、前記トラックボールを押し下げたときに、該押し下げ動
作に追随して前記スイッチ機構によりエンコーダの出力
を制御することを特徴とするトラックボールを用いた座
標入力装置。
【請求項２】二次元方向の変位量を検出する一対の光
学式のエンコーダの摩擦ローラに接触して転動するトラ
ックボールの下方に、座標入力用のスイッチ機構を設け
た座標入力装置において、前記トラックボールを押し下げたときに、該押し下げ動
作に追随して前記スイッチ機構によりエンコーダの光軸
を移動させることを特徴とするトラックボールを用いた
座標入力装置。
【請求項３】前記エンコーダに複数個のスリット円板
を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトラックボ
ールを用いた座標入力装置。
【請求項４】前記トラックボールの下方に前記スイッ
チ機構のスイッチを動作させる摺動性の優れたアクチェ
ータを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載
のトラックボールを用いた座標入力装置。
【請求項５】前記トラックボールの鉛直下よりずれた
位置に設けた前記スイッチ機構のスイッチを動作される
ための駆動手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至
４のいずれかに記載のトラックボールを用いた座標入力
装置。