JP2003271305A - トラックボール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポインタの細かな動きに対応する微妙な
操作も容易になすことを可能とするトラックボールの提
供。 【解決手段】 回転ボール１を有し、この回転ボールが
受ける回転操作に応じて入力信号を出力するトラックボ
ールにおいて、一例として、回転ボールの表面に設け凹
部２とこの凹部に嵌入する抵抗作用体３からなる抵抗付
与手段を設け、この抵抗付与手段により、回転ボールの
通常的回転抵抗よりも大きな操作感用回転抵抗を回転ボ
ールの所定の単位回転量ごとに回転ボールに生じさせ
る。これにより、間欠的な操作感を操作者に与えること
ができ、微妙な操作も容易になすことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばノートブッ
クタイプのパーソナルコンピュータやＰＤＡや携帯電話
機といった通信端末機器などの電気機器の入力装置とし
て用いるトラックボールに関する。

【０００２】

【従来の技術】トラックボールは、回転ボールを有し、
この回転ボールを操作者が指で操作して回転させること
で入力信号を出力し、コンピュータや通信端末機器など
のディスプレイ画面上でポインタ（カーソルやマウス・
ポインタ）を操作するための入力などに用いられる。こ
のようなトラックボールについては、例えば特開平７−
３２５６６２号、特開平１１−３２１１３号、特開平１
１−３４７８８３号などの各公報にその例が開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】トラックボールは、球
状の回転ボールを指で直接的に回転操作することにより
入力を行なうようになっているために、操作性に優れる
ことに加えて、操作対象機器に実装して用いるという実
装性にも優れている。このため、例えばノートブック型
パソコンや携帯電話機などの携帯情報機器の入力装置と
して今後さらに有力になると考えられる。

【０００４】しかしこのトラックボールには一つの欠点
がある。それは、回転ボールの回転に自由度が高くて滑
らかに回転しすぎるために、ポインタの細かな動きにお
ける操作に難があるということである。すなわち、ディ
スプレイ画面の広い範囲にわたるポインタの移動のよう
な大きな動きに対しては回転ボールの自由度の高い滑ら
かな回転が優れた操作性をもたらすものの、例えば文字
入力時に文字単位でポインタを操作するといった細かい
操作については、回転ボールの滑らかすぎる回転のため
に勢い余って意図した操作がし難くなるというようなこ
とである。

【０００５】本発明は、上記のような従来のトラックボ
ールにおける欠点を解消せんとしてなされたものであ
る。したがってその目的は、ポインタの細かな動きに対
応する微妙な操作も容易になすことを可能とするトラッ
クボールの提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、トラックボ
ールにおける微妙な操作に対する操作性も優れたものと
するために、間欠的な操作感を操作者に与えることがで
きる構造をトラックボールに設けることを基本としてい
る。その間欠的な操作感は、回転ボールの回転操作に際
して間欠的に回転抵抗が増大することにより与えられ
る、いわゆる「クリック感」である。このような間欠的
な操作感を例えば文字入力時における文字単位でのポイ
ンタの動きに対応するピッチで与えるようにすること
で、文字入力に必要なポインタの細かな動きに対する微
妙な操作でも容易になすことができるようになる。

【０００７】したがって本発明によるトラックボール
は、回転ボールを有し、この回転ボールが受ける回転操
作に応じて入力信号を出力する構造を基本とし、これに
加えて、抵抗付与手段が設けられており、前記回転ボー
ルの通常的回転抵抗よりも大きな操作感用回転抵抗を前
記回転ボールの所定の単位回転量ごとに前記抵抗付与手
段にて前記回転ボールに生じさせることで、間欠的な操
作感を操作者に与えることができるようにされてなる。

【０００８】このようなトラックボールにおける抵抗付
与手段には種々の構造が可能であるが、本発明では以下
の構造を特に好ましいものとしている。その一つは、回
転ボールの表面に所定の間隔で配列させて形成された複
数の抵抗増大部と、前記回転ボールの回転に伴って前記
抵抗増大部に作用するようにされた抵抗作用体を含んで
おり、この抵抗作用体が前記抵抗増大部に作用すること
により前記回転ボールに操作感用回転抵抗を生じさせる
ようにした抵抗付与手段である。このような抵抗付与手
段における抵抗増大部は、回転ボールの表面に形成した
凹部として形成し、抵抗作用体は、前記凹部に嵌入する
ことで作用するように形成することができる。またこの
ような抵抗付与手段については、その抵抗作用体で回転
ボールの回転状態を検出できるように構成することが可
能である。

【０００９】他の一つの抵抗付与手段は、回転ボールの
所定の単位回転量ごとに当該回転ボールに押接するよう
にされた制動作用体を含んでおり、この制動作用体が前
記回転ボールに押接して制動することで操作感用回転抵
抗を生じさせるように形成される。

【００１０】さらに他の一つの抵抗付与手段は、所定の
間隔で抵抗増大部が設けられた作用受け面を有する第１
の抵抗体と、この第１の抵抗体の作用受け面における抵
抗増大部に作用する第２の抵抗体を含んでおり、この第
２の抵抗体が前記第１の抵抗体の作用受け面における抵
抗増大部に作用することにより操作感用回転抵抗を生じ
るようにされ、そして前記第１の抵抗体または第２の抵
抗体の何れか一方は前記回転ボールの回転力を受けて回
転するように、また他方は前記回転ボールから独立の固
定状態にして用いるように形成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。

【００１２】第１実施形態〔図１〜図３〕

【００１３】図１と図２に、第１の実施形態によるトラ
ックボールの構造を簡略化して示す。本実施形態は、回
転ボールの表面に形成する抵抗増大部と、この抵抗増大
部に作用する抵抗作用体で抵抗付与手段を形成する構成
に関し、特にその抵抗増大部を凹部として形成し、この
凹部に抵抗作用体が嵌入するようにした構成に関する実
施の形態である。具体的には、回転ボール１の表面に所
定の間隔で配列させて形成した多数の凹部２、２、……
と、この回転ボール１に押接しつつその凹部２に嵌入す
るようにされた抵抗作用体３を主要な要素として抵抗付
与手段が構成される。回転ボール１の凹部２は、部分球
面形に凹むように形成するのが、後述のようにして操作
感用回転抵抗を得る上で好ましい。また凹部２を成すこ
の凹みは、回転ボール１を回転させる操作者の指に引っ
掛かり感を与えるため、操作者に微妙な操作をさらに容
易にさせる上でも好ましいものとなっている。抵抗作用
体３は、図１における左右方向と上下方向の回転を回転
ボール１の基本的な回転方向とする場合であれば、この
２方向の回転に対応させて少なくとも２ヶ所で設けるの
ようにし、図示の例では該左右方向回転用の抵抗作用体
３ａと該上下方向回転用の抵抗作用体３ｂを設けてい
る。

【００１４】抵抗作用体３は、回転支持台４を介して回
転ボール１の回転支持をなす筐体５にその固定部６にて
固定されるとともに、適切な付勢力をもって回転ボール
１にその作用先端部７を押接させるようにされており、
回転ボール１の回転に伴って凹部２に行き当たるとその
作用先端部７が凹部２に一旦嵌入した後にそこから抜け
出るという動作を行なう。そしてこの動作により回転ボ
ール１の回転抵抗を増大させ、この増大分が操作感用回
転抵抗となる。したがって凹部２の配列間隔により規定
される所定の単位回転量に応じた間隔で間欠的に操作感
用回転抵抗が生じ、これにより間欠的な操作感（クリッ
ク感）を操作者に与えることができる。そしてこの間欠
的な操作感により、例えばディスプレイ上でポインタに
文字単位のような細かな動きをさせるための微妙な操作
でも容易に行なうことが可能となる。

【００１５】本実施形態では抵抗作用体３に回転ボール
１の回転状態も検出させる構成としている。すなわち抵
抗作用体３が凹部２に嵌入するごとに信号を発生するよ
うにし、この信号に基づいて回転ボール１の回転状態を
検出できるようにしている。回転ボール１の回転状態に
は回転量（回転角度）と回転方向があるが、回転量は前
記信号を図外の制御系でカウントすることで求められ
る。一方、左右回転における左か右か、また上下回転に
おける上か下かという回転方向については、左右方向回
転用の抵抗作用体３ａと上下方向回転用の抵抗作用体３
ｂそれぞれを２個ずつ設け、その２個を対にし、この対
配置により回転方向を検出できるようにしている。具体
的には、図２に示すように、対配置の抵抗作用体３ａ、
３ａ（抵抗作用体３ｂは図に現われない）を若干、例え
ば凹部２の配列間隔の１／２間隔分だけずらした配置す
る。そしてこの配置ずれに応じて一方の抵抗作用体３ａ
に生じる信号の遅れから回転方向を検出する。

【００１６】次に、以上のような機能を担う抵抗作用体
３の内部構造の一例を図３に示して説明する。本実施形
態における抵抗作用体３は、可動部８を有している。可
動部８は、ガイドケース９により図における上下方向の
動きが可能なように支持されるとともに、この可動状態
でその先端における作用先端部７を適切な付勢力で回転
ボール１に接触させる、つまり押接させるために圧縮ば
ね１０で回転ボール１に向けて付勢されている。可動部
８の先端における作用先端部７は、この例のようにフリ
ー回転可能にした球体で形成するのが好ましく、このよ
うにすることにより、作用先端部７の押接が回転ボール
１に与える抵抗を最小限に抑えることができ、しかも上
記のような操作感用回転抵抗は十分に得ることができ
る。

【００１７】また抵抗作用体３は、接点スイッチ１１を
有している。この接点スイッチ１１は、可動部８の後端
がそこに接触している状態を解除されることで作用先端
部７の凹部２への嵌入を検出する信号を発生するように
されている。すなわち作用先端部７を介して回転ボール
１に押接している状態で、凹部２以外の部分に接触して
いる際には可動部８が若干後退しており、これにより可
動部８がその後端を接点スイッチ１１に接触させてい
る。一方、作用先端部７が凹部２に嵌入すると可動部８
が前進することで可動部８の後端が接点スイッチ１１か
ら離れ、これにより接点スイッチ１１が信号を発生させ
る。

【００１８】ここで、回転ボールの表面に形成する抵抗
増大部と、この抵抗増大部に作用する抵抗作用体で抵抗
付与手段を形成する構成については、以上の実施形態に
おけるように抵抗増大部を凹部として形成する例の他
に、例えば回転ボールを多面体に形成し、その表面にお
ける平坦面同士の境界稜線を抵抗増大部とする構成など
も可能である。

【００１９】第２実施形態〔図４〕

【００２０】図４に第２の実施形態によるトラックボー
ルの構造を簡略化して示す。本実施形態では、回転ボー
ル２１に押接してその回転を制動する制動作用体２２を
抵抗付与手段の主要な要素としている。制動作用体２２
は、固定部２３と可動部２４からなり、固定部２３を介
して筐体２５に固定されている。その可動部２４は、例
えば固定部２３に内蔵してあるソレノイドのような前後
動作をなす駆動手段（図示を省略）により矢印のごとき
前後動をなすようにされている。また可動部２４は、適
切な摩擦係数を与えられた制動作用面２６が先端に設け
られ、前記駆動手段により前進動作させられた際にこの
制動作用面２６を介して回転ボール２１に押接するよう
にされている。

【００２１】制動作用体２２による回転ボール２１に対
する制動動作は図外の制御系による制御を受けて回転ボ
ール２１の所定の単位回転量ごとになされる。以下、こ
のことについて説明する。筐体２５に設けられた回転支
持台２７で回転可能に支持されている回転ボール２１を
操作者が指で操作して回転させるとその回転状態がロー
タリエンコーダ２８で検出される。そのロータリエンコ
ーダ２８からの情報はトラックボールの本来の機能とし
ての入力信号の生成に用いるだけでなく、制動作用体２
２に制動動作を行なわせるタイミングを設定するのにも
用いる。すなわちロータリエンコーダ２８により得られ
る回転ボール２１の回転量情報を基に回転ボール２１が
所定の単位回転量だけ回転したことを検出したら、その
タイミングで可動部２４を前進させて制動作用面２６を
回転ボール２１に押接させる。そしてこの押接により回
転ボール２１に通常的回転抵抗よりも大きな操作感用回
転抵抗を生じさせ、これによりクリック感を操作者に与
えることができる。このクリック感により微妙な操作が
容易になることは第１の実施形態の場合と同様である。
そして、制動作用体２２は、図外の制御系による電気的
制御を受けて駆動されるものであるため、例えば操作感
用回転抵抗を回転ボール２１の回転に付与するクリック
感生成モードと、そのような操作感用回転抵抗を回転ボ
ール２１の回転に付与しない通常回転モードとを、回転
ボール２１の操作対象に応じて使い分けるようなことも
可能である。

【００２２】第３実施形態〔図５，図６，図７〕

【００２３】図５に第３の実施形態によるトラックボー
ルの構造を簡略化して示す。本実施形態では、一対の半
球体３１ａと半球体３１ｂを組み合わせた構造で回転ボ
ール３１を形成している。半球体３１ａ、３１ｂは、筐
体３２から立設の支柱３３に固定した軸３４により、図
の状態における上下方向の回転を個々に可能とする状態
で支持されている。またそれとともに、支柱３３それ自
体もその上下方向を回転軸心とする回転をなせるように
筐体３２に支持されている。したがって半球体３１ａ、
３１ｂは、図の状態で、それぞれ独立して上下方向の回
転をなすことができるとともに、両者が一体となった左
右方向の回転もなすことができる。

【００２４】半球体３１ａ、３１ｂが個々になす回転
は、それぞれの内部に設けられたロータリエンコーダ３
５ａ、３５ｂによって検出される。一方、支柱３３を介
した両半球体３１ａ、３１ｂの一体的回転は、支柱３３
の下端に取付けたロータリエンコーダ３６によって検出
される。

【００２５】これらのロータリエンコーダ３５ａ、３５
ｂ、３６には、抵抗付与手段が組み込んである。その抵
抗付与手段の構造をロータリエンコーダ３５ａについ
て、図６に示す。抵抗付与手段は、第１の抵抗体３７と
第２の抵抗体３８を主な要素としてなっている。本実施
形態における第１の抵抗体３７は、図７に示すように、
円盤状に形成され、その外周面を作用受け面３９とし、
そこに抵抗増大部である凸部４０を所定の間隔で設けた
構造とされている。このような構造とした第１の抵抗体
３７は、図６に示すように軸３４に固定して用いる。

【００２６】一方、本実施形態における第２の抵抗体３
８は、適度な弾性を有する板ばね状に形成されている。
この第２の抵抗体３８は、第１の抵抗体３７の作用受け
面３９にその弾性による付勢力で押接するようにしてロ
ータリエンコーダ３５ａの回転部４１に取り付けられて
いる。したがって、半球体３１ａに固定されたロータリ
エンコーダ３５ａの回転部４１が該半球体３１ａの回転
に伴って回転すると、第２の抵抗体３８は、第１の抵抗
体３７の作用受け面３９に押接しながらその回りを回転
し、この回転に伴って凸部４０に引っ掛かる動作をな
す。そしてこの動作により半球体３１ａの回転抵抗を増
大させ、この増大分が操作感用回転抵抗となる。したが
って凹部２９の間隔により規定される所定の単位回転量
に応じた間隔で間欠的に操作感用回転抵抗が生じ、これ
によりクリック感を操作者に与えることができる。この
クリック感により微妙な操作が容易になることは第１の
実施形態の場合と同様である。このような構造は、ロー
タリエンコーダ３５ｂについては全く同様であり、ロー
タリエンコーダ３６についても基本的には同様であるの
でその説明は省略する。なお、図６にその内部構造を示
したロータリエンコーダ３５ａは、回転部４１の回転を
検出するための図示せぬ検出部を有するものである。

【００２７】ここで、この第３の実施形態におけるよう
に、第１の抵抗体３７と第２の抵抗体３８で抵抗付与手
段を形成する構造については、上で説明したのとは逆
に、第１の抵抗体をロータリエンコーダの回転部に取り
付け、第２の抵抗体を半球体の回転支持軸に固定する構
造とすることも可能である。その場合には第１の抵抗体
は、例えば環状に形成し、その内周面に作用受け面を形
成するような構造とすることになる。また第３の実施形
態では、回転ボールを半球体の組み合わせで形成し、抵
抗付与手段内蔵のロータリエンコーダをこの各半球体の
内部に組み込むようにしている。この構成は装置構造を
比較的簡易にすることができるという利点はあるもの
の、必ずしもこのようにする必要はなく、抵抗付与手段
に内蔵のロータリエンコーダを単体構造の回転ボールの
外周に接触させるようにすることも可能であり、さらに
は抵抗付与手段をロータリエンコーダとは独立に用いる
ようにすることも可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、クリック感を操作者に
与えることのできるトラックボールが得られ、そのクリ
ック感により、ディスプレイ上のポインタに文字単位の
細かな動きをさせるような微妙な操作でも容易に行なう
ことができるようになり、トラックボールの有用性をさ
らに一層高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態によるトラックボールの上から見
た構造を簡略化して示す図である。

【図２】図１中の矢印Ａ方向から見たトラックボールの
構造を簡略化して示す図である。

【図３】抵抗作用体の内部構造を簡略して示す図であ
る。

【図４】第２実施形態によるトラックボールの側面から
見た内部構造を簡略化して示す図である。

【図５】第３実施形態によるトラックボールの側面から
見た内部構造を簡略化して示す図である。

【図６】抵抗付与手段を組み込んだロータリエンコーダ
の内部構造を簡略化して示す図である。

【図７】第１の抵抗体の構造を簡略化して示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 回転ボール ２ 凹部（抵抗増大部） ３ 抵抗作用体 ２１ 回転ボール ２２ 制動作用体 ３１ 回転ボール ３７ 第１の抵抗体 ３８ 第２の抵抗体 ３９ 作用受け面 ４０ 凸部（抵抗増大部）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ボールを有し、この回転ボールが受
   ける回転操作に応じて入力信号を出力するトラックボー
   ルにおいて、抵抗付与手段が設けられており、前記回転
   ボールの通常的回転抵抗よりも大きな操作感用回転抵抗
   を前記回転ボールの所定の単位回転量ごとに前記抵抗付
   与手段にて前記回転ボールに生じさせることで、間欠的
   な操作感を操作者に与えることができるようにされてい
   ることを特徴とするトラックボール。
2. 【請求項２】 抵抗付与手段は、回転ボールの表面に所
   定の間隔で配列させて形成された複数の抵抗増大部と、
   前記回転ボールの回転に伴って前記抵抗増大部に作用す
   るようにされた抵抗作用体を含んでおり、この抵抗作用
   体が前記抵抗増大部に作用することにより前記回転ボー
   ルに操作感用回転抵抗を生じさせるようにされている請
   求項１に記載のトラックボール。
3. 【請求項３】 抵抗増大部は、回転ボールの表面に形成
   した凹部として形成され、抵抗作用体は、前記凹部に嵌
   入することで作用するように形成されている請求項２に
   記載のトラックボール。
4. 【請求項４】 抵抗作用体が回転ボールの回転状態を検
   出できるようにされている請求項２または請求項３に記
   載のトラックボール。
5. 【請求項５】 抵抗付与手段は、回転ボールの所定の単
   位回転量ごとに当該回転ボールに押接するようにされた
   制動作用体を含んでおり、この制動作用体が前記回転ボ
   ールに押接して制動することで操作感用回転抵抗を生じ
   させるようにされている請求項１に記載のトラックボー
   ル。
6. 【請求項６】 抵抗付与手段は、所定の間隔で抵抗増大
   部が設けられた作用受け面を有する第１の抵抗体と、こ
   の第１の抵抗体の作用受け面における抵抗増大部に作用
   する第２の抵抗体を含んでおり、この第２の抵抗体が前
   記第１の抵抗体の作用受け面における抵抗増大部に作用
   することにより操作感用回転抵抗を生じるようにされ、
   そして前記第１の抵抗体または第２の抵抗体の何れか一
   方は前記回転ボールの回転力を受けて回転するように、
   また他方は前記回転ボールから独立の固定状態にして用
   いるように形成されている請求項１に記載のトラックボ
   ール。