JPWO2003069460A1

JPWO2003069460A1 - トラックボール

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Publication number: JPWO2003069460A1
Application number: JP2003568517A
Authority: JP
Inventors: 濱　信治; 信治濱
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: EP1477887A1; WO2003069460A1; JP4378750B2; EP1477887A4; US20050140652A1

Abstract

本発明は、センサ基板が収容されているケース内部への水や塵等の異物の進入を防止することのできるトラックボールである。すなわちトラックボールにおいて、回転体４と回転センサ５がケース２により隔絶されて設けられ、トラックボール外部の環境と連続する空間であるボール側空間ＳＢから、水や塵等の異物がセンサ基板６等の収容されたケース内部空間ＳＩに進入することを防止し得る構造とし、かつ、ケース２のうち少なくとも回転体４と回転センサ５の間を隔絶し、回転センサ５により被検知電磁波が検知されるための電磁波伝達経路の一部を成す部分であるケース部分２Ａおよび２Ｂが、回転センサ５が検知し得る電磁波を透過させることのできる構造とする。

Description

技術分野
本発明はトラックボールに関し、特に、センサ基板が収容されているケース内部への水や塵等の異物の進入を防止することのできるトラックボールに関する。
背景技術
コンピュータ等各種デジタル機器の座標入力装置であるトラックボールは、手のひらや指でボールを任意の方向に回転させることにより、スムーズかつ連続的な回転検出がなされ、正確な位置制御を容易に可能とするものである。
図３は、従来のトラックボールの側断面構造を示す説明図である。図において従来のトラックボールは、ボールを支持し、かつ該ボールの回転を伝動する回転軸３、および該回転軸３の回転を後記回転センサ３５に読み取らせるための回転体３４を有するボール支持構造３７と、該ボール支持構造３７における該回転体３４の回転を検知してパルス信号を発生し、そのパルス信号を後記センサ基板６に伝達するための回転センサ３５と、伝達された該パルス信号を演算処理して回転変位を検出するためのセンサ基板６と、トラックボールの筐体構造であり、かつ該センサ基板６を内部に保護収容するケース３２と、入力操作部であるボール（図示せず）と、を有する。係る構成により、手のひら等の操作により生じたボールの回転は、該回転軸３に伝動され、該回転体３４の回転となり、該回転センサ３５においてパルス信号化し、該センサ基板６での処理を経て、方向を含めた回転変位として検出することができる。
図においてスリットの設けられたディスク状の形状をしている前記回転体３４は、ボールの回転を伝動する前記回転軸３の端部に設けられているが、これは、ボール側空間ＳＢから、前記ケース３２に設けられた切り欠き等の欠切部８を通して、前記センサ基板６を収容するケース３２内部のケース内部空間ＳＩに、該回転体３４の一部が入り込む状態で設けられている。
そして、図において透過型フォトセンサである前記回転センサ３５は、該回転体３４を挟んでそれぞれ発光部と受光部をなす一対の部位を有し、該回転体３４は該一対の部位の間に位置するように設けられる。係る構成をとることにより、該ケース３２を境界として存在する該ボール側空間ＳＢとケース内部空間ＳＩは、該ケース３２に設けられた欠切部８を通して連通する構造となっている。
しかし、係る切り欠き等欠切部の存在により、トラックボール外部の環境と連続するボール側空間から、切り欠き等欠切部を通して、水や塵、ゴミ等がケース内部に進入し（図３中、Ｘ３）、これらの異物がセンサ基板に付着して、その性能や、正常な作動に悪影響を及ぼし、トラックボールの検出精度低下を引き起こす、という問題があった。
本発明の課題は、上記従来技術の欠点を除き、センサ基板が収容されているケース内部への水や塵等の異物の進入を防止することのできるトラックボールを提供することである。
発明の開示
本願発明者は上記課題につき鋭意検討した結果、異物の進入を防ぐためにはボール側空間とケース内部空間を遮断することが有効であり、したがって、係る構成であっても回転体に顕現された回転を検出し得るような手段を講じることによって、上記課題を解決し得ると結論し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。（１）ボールと、該ボールを支持し、かつ該ボールの回転を伝動する回転軸、および該回転軸の端部に設けられ該ボールの回転を後記回転センサに読み取らせるための回転体を有するボール支持構造と、該回転軸の回転を顕現する該回転体の回転を検知してパルス信号を発生し、該パルス信号を後記センサ基板に伝達するための回転センサと、該伝達されたパルス信号を演算処理して回転変位を検出するためのセンサ基板と、トラックボールの筐体構造でありかつ該センサ基板を内部に保護収容するケースと、を有するトラックボールにおいて、該回転体と該回転センサが該ケースにより相互に隔絶されて設けられており、かつ、該ケースのうち、少なくとも該回転センサにより被検知電磁波が検知されるための電磁波伝達経路の一部を成す部分が、該回転センサが検知し得る電磁波を透過させることのできる構造であることを特徴とする、トラックボール。
（２）前記ケース全体が、前記電磁波を透過させることのできる構造であることを特徴とする、（１）のトラックボール。
（３）前記ケースが、前記回転センサが前記回転体の回転を検知するための欠切部を有しないことを特徴とする（１）または（２）のトラックボール。
（４）前記電磁波が可視光線であり、前記ケースにおける前記電磁波を透過させる構造が、透明または半透明の可視光線透過性の構造であることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかのトラックボール。
（５）前記電磁波が赤外線であり、前記ケースにおける前記電磁波を透過させる構造が赤外線透過性の構造であることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかのトラックボール。
（６）前記回転体の形状がディスク状の形状であり、前記回転センサが透過型のフォトセンサであり、前記ケースの側断面形状が、該回転体の周縁部と対向する部分（以下、「回転体部分」という。）において、凹字状部を有する略凹字形状であることを特徴とする、（４）または（５）のトラックボール。
（７）前記回転体の形状がドラム状の形状であり、前記回転センサが反射型のフォトセンサであることを特徴とする、（４）または（５）のトラックボール。
（８）（１）ないし（７）のいずれかのトラックボールにより、前記回転センサを収容する前記ケース内部への異物侵入を防止することができることを特徴とする、防塵防水トラックボール。
すなわち本発明は、トラックボールのケースの材料として、透明もしくは半透明の可視光線透過性の材料、あるいは赤外線透過性の材料等、回転センサの検知対象である電磁波を透過させることのできる材料を用いることにより、切り欠き等の欠切部を設けることを不要とし、回転センサおよびセンサ基板と、ボールを支持する支持構造とを完全に隔離して設け、水、塵、ゴミ等の異物がセンサ基板側に進入することを防ぎ、もってトラックボールの耐久性、信頼性を向上し、上記課題を解決するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を図面により詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下、図中、同一の構成要素に対しては同一の符号を付して説明する。
図１は、本発明に係るトラックボールの一例の回転体およびその周辺部分の側断面構造を示す説明図である。図１は、回転センサ５として透過型フォトセンサを用いた場合の例である。図において本発明のトラックボールは、図示しない入力操作部であるボールを支持し、かつ該ボールの回転を伝動する回転軸３、および該回転軸３の端部に設けられ該ボールの回転を後記回転センサ５に読み取らせるための回転体４を有するボール支持構造７と、該回転軸３の回転を顕現する該回転体４の回転を検知してパルス信号を発生し、該パルス信号を後記センサ基板６に伝達するための回転センサ５と、該伝達されたパルス信号を演算処理して回転変位を検出するためのセンサ基板６と、トラックボールの筐体構造でありかつ該センサ基板６を内部に保護収容するケース２と、を有しており、該回転体４と該回転センサ５が該ケース２により隔絶されて設けられ、トラックボール外部の環境と連続する空間であるボール側空間ＳＢから、水や塵等の異物が該センサ基板６等の収容されたケース内部空間ＳＩに進入することを防止し得る構造であり、かつ、該ケース２のうち少なくとも該回転体４と該回転センサ５の間を隔絶し、該回転センサ５により被検知電磁波が検知されるための電磁波伝達経路の一部を成す部分である該ケース部分２Ａおよび２Ｂ（２Ａ、２Ｂとも、図において密なハッチングの部分。）が、該回転センサ５が検知し得る電磁波を透過させることのできる構造であることを、主たる構成とする。
ここで、電磁波伝達経路とは、可視光線や赤外線等の電磁波が進む経路のことである。
図において本トラックボールは、前記ケース部分２Ａおよび２Ｂのみならず前記ケース２の全体を、前記電磁波を透過させることのできる構造とすることもできる。また、該ケース２には、従来のような前記回転センサ５が前記回転体４の回転を検知するための欠切部（図３参照。）を設ける必要がない。
図において本トラックボールは、前記回転体４の形状がスリットの設けられたディスク状形状であり、前記回転センサ５が透過型のフォトセンサであり、前記ケース２の側断面形状が、該回転体４の周縁部と対向する部分（以下、「回転体部分」という。）において、凹字状部を有する略凹字形状である構造をとる。
図の本トラックボールにおいて、該透過型フォトセンサである前記回転センサ５は、該回転体４を挟んで対向する発光部と受光部を備える部位５Ａおよび５Ｂを有し、該回転体４は該部位５Ａおよび５Ｂの間に位置するように設けられる。該ケース２を境界として前記ボール支持構造７が設けられている前記ボール側空間ＳＢと、該回転センサ５および前記センサ基板６が設けられている前記ケース内部空間ＳＩは、該ケース２により隔絶されており、したがって、該回転体４と該回転センサ５は該ケース２により隔絶されて設けられており、該回転センサ５と該センサ基板６は、該ボール側空間ＳＢとは連通しない構造、すなわち該空間ＳＢからは隔離された構造となる。
図において本トラックボールは、前記電磁波として可視光線を利用する場合においては、前記ケース２を透明または半透明の可視光線透過性の構造とすることによって、前記の電磁波を透過させる構造とすることができる。そのような構造とするために、該ケース２の全部、または少なくとも前記ケース部分２Ａおよび２Ｂを、透明または半透明の材料を用いて構成することができる。
本発明において「半透明」とは、トラックボールの機能の維持に充分な程度の可視光線を透過することができる限り、幅広い透明度合いをその範囲に含むものである。
また、該電磁波として赤外線を利用する場合においては、該ケース２を、赤外線透過性の構造とすることによって、前記の電磁波を透過させる構造とすることができる。そのような構造とするために、該ケース２の全部、または少なくとも前記ケース部分２Ａおよび２Ｂを、赤外線透過性の材料を用いて構成することができる。他の電磁波を用いる場合も同様に、該電磁波透過性の構造とすることによって、同様の効果を得ることができる。
図１において、本発明のトラックボールは上記の構成をとるため、前記ボール側空間ＳＢに設けられる前記ボール支持構造７に係る回転体４の回転は、前記回転センサ５により検知可能な電磁波、たとえば可視光線あるいは赤外線、を透過することのできるケース部分２Ａおよび２Ｂを透して、または前記ケース２を透して、該回転センサ５に検知される。すなわち、図において透過型フォトセンサである該回転センサ５において、部位５Ａが発光部、および部位５Ｂが受光部である場合、該発光部５Ａから発せられた可視光線あるいは赤外線等の電磁波は該ケース２のケース部分２Ａを透して、前記ボール側空間ＳＢ領域内に存在するディスク状の該回転体４に入射し、該ディスク上に設けられたスリットにより処理され、ケース部分２Ｂを透して該受光部５Ｂにパルス信号として受光、検知される。図において、たとえば直線Ｌ上に、該ケース部分２Ａおよび２Ｂを透して、該発光部５Ａから該受光部５Ｂに可視光線等が至る経路（電磁波伝達経路）が存在する。
該回転体４は、その回転を該回転センサ５に検知させるためにこれを前記ケース内部空間ＳＩに入り込ませて設ける必要がないため、前記ボール側空間ＳＢと該ケース内部空間ＳＩとの境界である該ケース２上には、これら両空間ＳＢおよびＳＩを連通させるための切り欠き等の欠切部を設ける必要がない。すなわち、前記ボール支持構造７が設けられた該ボール側空間ＳＢと、該回転センサ５および前記センサ基板６の収容された該ケース内部空間ＳＩは、該ケース２により隔絶されるため、トラックボール外部の環境と連続する該ボール側空間ＳＢから、水や塵等の異物が該ケース内部空間ＳＩに進入することが防止される。
すなわち、トラックボール外部の環境に由来する水、ゴミ、塵等の異物が前記ボール側空間ＳＢに存在する場合であっても、これらの異物は、前記ケース２により隔絶された前記ケース内部空間ＳＩには進入せず（Ｘ１）、したがって該空間ＳＩ内に設けられている前記センサ基板６および前記回転センサ５へのこれら異物の進入は防止される。
前記回転体４の回転は、前記ケース内部空間ＳＩに設けられる前記回転センサ５により検知され、該回転センサ５によりパルス信号が発生し、該パルス信号は前記センサ基板６に伝達され演算処理されて、ボールの回転変位が検出される。
図２は、本発明に係るトラックボールの他の例の回転体およびその周辺部分の側断面構造を示す説明図である。図２は、回転センサとして反射型フォトセンサを用いた場合の例である。図において本発明のトラックボールは、図示しない入力操作部であるボールを支持し、かつ該ボールの回転を伝動する回転軸３、および該回転軸３の端部に設けられ該ボールの回転を後記回転センサ２５に読み取らせるための回転体２４を有するボール支持構造２７と、該回転軸３の回転を顕現する該回転体２４の回転を検知してパルス信号を発生し、該パルス信号を後記センサ基板６に伝達するための回転センサ２５と、該伝達されたパルス信号を演算処理して回転変位を検出するためのセンサ基板６と、トラックボールの筐体構造でありかつ該センサ基板６を内部に保護収容するケース２２と、を有しており、該回転体２４と該回転センサ２５が該ケース２２により隔絶されて設けられ、トラックボール外部の環境と連続する空間であるボール側空間ＳＢから、水や塵等の異物が該センサ基板６等の収容されたケース内部空間ＳＩに進入することが防止される構造であり、かつ、該ケース２２のうち少なくとも該回転体２４と該回転センサ２５の間を隔絶し、該回転センサ２５により被検知電磁波が検知されるための電磁波伝達経路の一部を成す部分である該ケース部分２２Ｃ（図において、密なハッチングの部分。）が、該回転センサ２５が検知し得る電磁波を透過させることのできる構造であることを、主たる構成とする。
図において本トラックボールは、前記ケース部分２２Ｃのみならず前記ケース２２の全体を、前記電磁波を透過させることのできる構造とすることができる。また、該ケース２２には、前記回転センサ２５が前記回転体２４の回転を検知するための欠切部を設ける必要がない。
図において本トラックボールは、前記回転体２４の形状がドラム状形状であり、前記回転センサ２５が反射型のフォトセンサである構造をとる。
また、前記ケース２２は、前記図１の透過型フォトセンサを用いたトラックボールと異なり、その側断面形状を略凹字型形状とする必要がない。すなわち、図２の反射型フォトセンサを用いたトラックボールでは、該ケース２２には、切り欠き等の欠切部も略凹字型形状の部分も設ける必要がなく、工程削減、およびそれによる製造コスト低減効果が得られる。
図の本トラックボールにおいて、前記反射型フォトセンサである前記回転センサ２５は、前記ケース２２を挟んで前記回転体２４と対向した位置に設けられ、前記ドラム状をなす回転体２４上に設けられる反射板に電磁波を照射するための発光部Ｅと、該反射板により反射された電磁波を受光するための受光部Ｒとを有する。該ケース２２を境界として前記ボール支持構造２７が設けられている前記ボール側空間ＳＢと、該回転センサ２５および前記センサ基板６が設けられている前記ケース内部空間ＳＩは、該ケース２により隔絶されており、したがって、該回転体２４と該回転センサ２５は該ケース２２により隔絶されて設けられており、該回転センサ２５と該センサ基板６は、該ボール側空間ＳＢとは連通しない構造、すなわち該空間ＳＢからは隔離された構造となる。
図において本トラックボールは、前記電磁波として可視光線を利用する場合においては、前記ケース２２における前記電磁波を透過させる構造を、透明または半透明の可視光線透過性の構造であることとする。そのような構造とするために、該ケース２２の全部、または少なくとも前記ケース部分２２Ｃを、透明または半透明の材料を用いて構成することができる。他の電磁波を用いる場合も同様にして、該電磁波透過性の材料を用いて構成することができる。
また、該電磁波として赤外線を利用する場合においては、該ケース２２における前記電磁波を透過させる構造を、赤外線透過性の構造であることとする。そのような構造とするために、該ケース２２の全部、または少なくとも前記ケース部分２２Ｃを、赤外線透過性の材料を用いて構成することができる。
図２において、本発明のトラックボールは上記の構成をとるため、前記ボール側空間ＳＢに設けられる前記ボール支持構造２７に係る回転体２４の回転は、前記回転センサ２５により検知可能な電磁波、たとえば可視光線あるいは赤外線、を透過することのできるケース部分２２Ｃを透して、または前記ケース２２を透して、該回転センサ２５に検知される。すなわち、図において反射型フォトセンサである該回転センサ２５において、部位Ｅが発光部、および部位Ｒが受光部である場合、該発光部Ｅから発せられた可視光線あるいは赤外線等の電磁波は該ケース２２のケース部分２２Ｃを透して、前記ボール側空間ＳＢ領域内に存在するドラム状の該回転体２４に入射し、該ドラム状の該回転体２４上に設けられた反射板により処理され、ケース部分２２Ｃを透して該受光部Ｒにパルス信号として受光、検知される。図において、折れ曲がり直線Ｌ’上に、該ケース部分２２Ｃを透して、かつ該ドラム状の該回転体２４上の反射板を経て、該発光部Ｅから該受光部Ｒに可視光線等が至る経路が存在する。
該回転体２４は、その回転を該回転センサ２５に検知させるために、これを前記ケース内部空間ＳＩに設ける必要がないため、前記ボール側空間ＳＢと該ケース内部空間ＳＩとの境界である該ケース２２上には、これら両空間ＳＢおよびＳＩを連通させるための切り欠き等の欠切部を設ける必要がない。すなわち、前記ボール支持構造２７が設けられた該ボール側空間ＳＢと、該回転センサ２５および前記センサ基板６の収容された該ケース内部空間ＳＩは、該ケース２２により隔絶されるため、トラックボール外部の環境と連続する該ボール側空間ＳＢから、水や塵等の異物が該ケース内部空間ＳＩに進入することが防止される。
すなわち、トラックボール外部の環境に由来する水、ゴミ、塵等の異物が前記ボール側空間ＳＢに存在する場合であっても、これらの異物は、前記ケース２２により隔絶された前記ケース内部空間ＳＩには進入せず（Ｘ２）、したがって該空間ＳＩ内に設けられている前記センサ基板６および前記回転センサ２５へのこれら異物の進入は防止される。
前記回転体２４の回転は、前記ケース内部空間ＳＩに設けられる前記回転センサ２５により検知され、該回転センサ２５によりパルス信号が発生し、該パルス信号は前記センサ基板６に伝達され演算処理されて、ボールの回転変位が検出される。
産業上の利用可能性
本発明のトラックボールによれば、センサ基板が収容されているケース内部への水や塵等の異物の進入を防止することができる。さらに、ケースに切り欠き等の欠切部を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
また本発明の反射型フォトセンサを用いたトラックボールによれば、ケース形状を部分的に略凹字上に成型する必要がなく、一層製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のトラックボールの側断面構造を示す説明図である。
図２は、本発明のトラックボールの別の例につき、その側断面構造を示す説明図である。
図３は、従来のトラックボールの側断面構造を示す説明図である。
各図において用いられる符号は、それぞれ下記を表す。
２、２２、３２…ケース、２Ａ、２Ｂ、２２Ｃ…ケース部分、３…回転軸、４、２４、３４…回転体、５、２５、３５…回転センサ、５Ａ、５Ｂ…回転センサ部位、６…センサ基板、７、２７、３７…ボール支持構造、８…欠切部、Ｅ…発光部、Ｌ、Ｌ’…可視光線等の経路、Ｒ…受光部、ＳＢ…ボール側空間、ＳＩ…ケース内部空間、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３…異物移動の流れ

Claims

ボールと、該ボールを支持し、かつ該ボールの回転を伝動する回転軸、および該回転軸の端部に設けられ該ボールの回転を後記回転センサに読み取らせるための回転体を有するボール支持構造と、該回転軸の回転を顕現する該回転体の回転を検知してパルス信号を発生し、該パルス信号を後記センサ基板に伝達するための回転センサと、該伝達されたパルス信号を演算処理して回転変位を検出するためのセンサ基板と、トラックボールの筐体構造でありかつ該センサ基板を内部に保護収容するケースと、を有するトラックボールにおいて、該回転体と該回転センサが該ケースにより相互に隔絶されて設けられており、かつ、該ケースのうち、少なくとも該回転センサにより被検知電磁波が検知されるための電磁波伝達経路の一部を成す部分が、該回転センサが検知し得る電磁波を透過させることのできる構造であることを特徴とする、トラックボール。
前記ケース全体が、前記電磁波を透過させることのできる構造であることを特徴とする、１．に記載のトラックボール。
前記ケースが、前記回転センサが前記回転体の回転を検知するための欠切部を有しないことを特徴とする、１．または２．に記載のトラックボール。
前記電磁波が可視光線であり、前記ケースにおける前記電磁波を透過させる構造が、透明または半透明の可視光線透過性の構造であることを特徴とする、１．ないし３．のいずれかに記載のトラックボール。
前記電磁波が赤外線であり、前記ケースにおける前記電磁波を透過させる構造が赤外線透過性の構造であることを特徴とする、１．ないし３．のいずれかに記載のトラックボール。
前記回転体の形状がディスク状の形状であり、前記回転センサが透過型のフォトセンサであり、前記ケースの側断面形状が、該回転体の周縁部と対向する部分（以下、「回転体部分」という。）において、凹字状部を有する略凹字形状であることを特徴とする、４．または５．に記載のトラックボール。
前記回転体の形状がドラム状の形状であり、前記回転センサが反射型のフォトセンサであることを特徴とする、４．または５．に記載のトラックボール。
１．ないし７．のいずれかに記載のトラックボールにより、前記回転センサを収容する前記ケース内部への異物侵入を防止することができることを特徴とする、防塵防水トラックボール。