(57)【要約】      （修正有）【課題】握り把持式トラックボールとペン把持式マウスを、１個の入力装置として兼用して、多様性のある入力装置を提供する。【解決手段】親指を省く他の指で握って把持しうる棒状のケース２と、ケース２の長手方向端部において、外側に半球以下の部分を露出して、親指を省く他の指でケース２を把持したとき親指で回転され、表面に光学的に観測可能な模様を有するボール３と、ケース２に対してボール３を全方向に回転自在に枢支するとともに、ケース２に対して軸線方向に移動自在のボール枢支手段４と、ボール枢支手段４と一体的にケース２の軸線方向に移動し、ボール枢支手段４の軸線中央部において、ボール表面における模様の移動を検出して、ボール３の回転方向と回転量を検出する光学式ボール回転検出手段１７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親指を省く他の指で握って把持しうる棒状のケースと、
ケースの長手方向端部において、外側に半球以下の部分を露出して、親指を省く他の指でケースを把持したとき親指で回転され、表面に光学的に観測可能な模様を有するボールと、
ケースに対してボールを全方向に回転自在に枢支するとともに、ケースに対して軸線方向に移動自在のボール枢支手段と、
ボール枢支手段と一体的にケースの軸線方向に移動し、ボール枢支手段の軸線中央部において、ボール表面における模様の移動を検出して、ボールの回転方向と回転量を検出する光学式ボール回転検出手段と、
ケースにおける長手方向に沿って周面に突出し、ケースの軸線回転方向の基準位置を触覚的に明示する位置表示突起と、
ボールをケースの軸線方向内側に向けて押圧することにより、ボールとボール枢支手段と光学式ボール回転検出手段が軸線方向に移動して動作するボール移動検出スイッチ
を備えることを特徴とする電子計算機用入力装置。
【請求項２】
棒状のケースが、円柱体である、請求項１に記載の、電子計算機用入力装置
【請求項３】
棒状のケースが、多角柱体である、請求項１に記載の、電子計算機用入力装置
【請求項４】
多角柱体が、六角形である、請求項３に記載の、電子計算機用入力装置
【請求項５】
棒状のケースが、長手方向両端の太さを異えた錐体である請求項１〜４いずれかに記載の電子計算機用入力装置
【請求項６】
ボールが、光学的不規則模様を表層にもつ自然石である、請求項１〜５いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項７】
ボールが、光学的不均一表層を持つガラス材である、請求請求項１〜５いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項８】
ボールが、濃度、色相、彩度のいずれかが異なる不規則模様を表層に持つ合成樹脂材である、請求項１〜５いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項９】
ボールが、ケース長手方向の軸線とボール枢支手段の軸線を僅かに異ならせて、ケースの長手方向端部に設けてある、請求項１〜８いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１０】
ボール枢支手段が、ボールの直径より内径が僅かに大径の筒体の中にボールを納めて、そのボールを挟んだ軸線方向の両側開口部周辺に、ボールの軸線方向への移動を阻止する低摩擦突起を設けてなる、請求項１〜９いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１１】
低摩擦突起が、両端もしくはいずれか一方を、ボールを納める筒体と、別体をなしている、請求項１０に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１２】
低摩擦突起が、両端共に、ボールを納める筒体と、一体をなしている、請求項１０に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１３】
低摩擦突起が、ボールの表面を露出した端部側の突起を、弾性片となして、ボールを納める筒体と、一体をなしている、請求項１０に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１４】
ボール枢支手段が、軸線に対する放射方向に、複数に分割してある、請求項１〜１３いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１５】
ボール回転検出手段が、検出するボールの回転方向を反転させる切換手段を備えている、請求項１〜１４いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１６】
切換手段が、ケースに設けられた切換スイッチである、請求項１５に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１７】
切換手段が、ケースの姿勢に応じて自動的に作動する自動切換スイッチである、請求項１５に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１８】
切換手段が、オペレーションシステムもしくはオペレーションシステムに組み込まれたドライバーのいずれかをなすソフトウエアプログラムである、請求項１５に記載の電子計算機用入力装置。
【請求項１９】
位置表示突起が、ケースにおける長手方向に沿って外周面に突出し、ボール側上端に、下方に傾く斜面と、その斜面の下端から下方へ向けて、ケースからの突出量を漸次減少させた傾斜面とからなる、ヒレ状突起をなしているてなる、請求項１〜１８いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項２０】
位置表示突起が、その突起の内部に１個もしくは複数のスイッチを内蔵している請求項１〜１９いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項２１】
ボール移動検出スイッチが、スイッチの作動位置を、バネにより調圧してある機械式接点開閉スナップスイッチである請求項１〜２０いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項２２】
ボール移動検出スイッチが、スイッチの作動位置を、圧力検出センサーにより電子的に検出する電子スイッチである請求項１〜２０いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【請求項２３】
ボール移動検出スイッチが、複数の移動量でそれぞれに動作する複数のスイッチである請求項１〜２０いずれかに記載の電子計算機用入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフィカルユーザインタフェイス(ＧＵＩ)におけるポインター(矢印や手のマーク)を制御する電子計算機用入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近は、コンピュータが小型で安価になり、コンピュータの操作は、家電製品と同等に、特別な熟練を要しないで、誰でも簡単に操作し得ることが望まれている。
【０００３】
さらに、大衆化されたコンピュータには、操作者の個性に応じて多様化されたマンマシンインターフェイスが望まれている。
【０００４】
ＧＵＩは、そのような目的に応じて発達し、このＧＵＩにおけるポインターを制御する電子計算機用入力装置としては、マウスが古くから発達しており、現在それは、一般的かつ標準的マンマシンインターフェイスとして使用され、その他に、トラックボール、フラッドパットなどがある。
【０００５】
本発明は、操作者の個性に応じて多様化されたンマシンインターフェイスを提供することを第１の目的とし、コンピュータなどの電子機器の操作者が、個人の適正に応じて、ボールを選択的な使い勝手を持って回転させて、そのボールの回転方向と回転量を、電気的に検出して、電子機器のＧＵＩにおけるポインタの座標点を移動させ、かつその座標点に命令や指示を与えるようにした、使い勝手に多様性のあるマンマシンインターフェイスに関するものである。
【０００６】
従来、ボールを使用するポインティングデバイスとしては、前述のマウス式とトラックボール式がある。
【０００７】
両者は、ボールの使い勝手を上下に転倒した関係をなしている。
そこで、両者を操作器具としての使い勝手から検証してみると以下のようになる。
【０００８】
マウス式における一方の標準的な使い勝手は、机上などの平面上に載置した器具(ケース)を、平面に対して相対位置を移動するべく、手掌をもって上から掴むように把持し、その手掌とその上腕部を用いて、器具を平面に沿って滑らせるように移動して、器具の下面に設けたボールを、平面に接して転がすようにしている、標準マウス式がある(周知のマウス構造なので特許文献は示さない)。
【０００９】
本発明においては、手(手掌)で器具(ケース)を把持する状態を説明する都合上、手もしくは手掌とは、手首から指先に向けての部所を表し(広辞苑による)、その手もしくは手掌は、第１指〜第５指の５本の指と、手首と各指との間の、内がわの部分を形成している手の平(現代国語辞典)からなるものとする。なお、手の平は、手掌の表側全体を示す場合にも用いられるが、本件においては、各指を省いた表面の部所を示すものとする。
【００１０】
手の平においては、第１指である親指の根本の膨らみ部分を、母指球部と表し、他の第２指〜第５指である人差し指〜小指までの各指の根本における各指の間の膨らみ部分を、各指間部と表す。
【００１１】
さらに、ケース等の器具を手にしっかり持つことを、把持すると表し(広辞苑による)、その把持形態を、第２指〜第５指の指先(指紋のある指腹部)と手の平(特に各指間部)で把持するのを握り把持と表し、親指と他の４本の指を、ほぼ均等に使って器具を把持するのを掴み(つかみ)把持と表し、親指と人差し指(中指、薬指、小指のいずれでも可)で器具を両側から挟むように把持するのを摘み(つまみ)把持と表し、その摘み把持の中でも、親指と人差し指と中指で器具を３方から挟むように摘む把持をペン把持と表し、第２指〜第５指のいずれか隣り合った指間に器具を挾むように把持するのを挟み把持と表して、以下説明する。
【００１２】
マウス式における別な使い勝手としては、筆記具状のケース先端にボールを設けて、ケースをペンを持つように摘んでペン把持し、先端のボールを堅い平面に接して、文字を書くように手を動かして、ケースの先端に設けたボールを転がすようにしているペン把持式がある(特許文献１〜３)。
【００１３】
なお、光学式エンコーダを用いたマウスにおいて、ケースをペン型としたももあるが、ボールを用いていないので、特許文献としては例示しない。
【００１４】
一方、トラックボール式における標準的な使い勝手としては、固定した器具(ケース)の上面に、ボールを回転自在に乗せて、そのボールを、手の平や指先で、擦るようにして、ボールを転がすようにした、ケース固定の標準トラックボール式がある(周知のトラックボール構造なので特許文献は示さない)。
【００１５】
トラックボール式の別な使い勝手としては、手で把持しうるケースに、ボールを回転自在に枢支し、親指を省く他の指でケースを、握り、掴み、摘みのいずれかで把持して、親指でボールを転がすようにしたケース把持式がある(特許文献４〜７)。
【００１６】
一方、トラックボール式において、ボールを押してスイッチを操作する例が特許文献８〜９に開示されている。
【００１７】
さらに、マウスとトラックボールが、ボールの使い勝手の反転であることを利用して、マウスとトラックボールを兼用するのハンデイ入力装置が、特許文献９に開示されている。
【００１８】
また、不規則模様をボールの表面に備えたボールは、特許文献１０に開示されている。
【００１９】
また、クリック用のスイッチを、２段スイッチとしてものが特許文献１１に開示されている。
【００２０】
【特許文献１】特開平５−３０７４３７号公報
【特許文献２】特開２０００−９９２６１号公報
【特許文献３】特開平５−１７３７０６号公報
【特許文献４】特開平６−３５６０１号公報
【特許文献５】特開平１１−３０５９３７号公報
【特許文献６】特開２００１−３３１２３７号公報
【特許文献７】特開２００２−１０８５５８号公報
【特許文献８】特開平６−８９１３９号公報
【特許文献９】特開２０００−２９６２９号公報
【特許文献１０】特開平６１９５１６８号公報
【特許文献１１】特開平７ー２３４７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
コンピュータを利用するためのマンマシンインターフェイスには、操作者の運動能力に係わることが多く、マウスのように簡単な操作のようであっても、個人差や年齢差によって、操作が意のままにならないことが多い。
【００２２】
特に、マウスの操作においては、ポインターを移動するためのマウス本体の移動操作と、ポインターが指し示す位置に、命令の信号を送る、クリック操作とがあり、このクリック操作には、左クリックと右クリックの操作がある(以下の説明において、左右のクリックは、マイクロソフト社の基本オペレーティングシステム(ＯＳ)であるウインドウズ(商標)におけるＧＵＩの例で説明する)。
【００２３】
マウス本体の操作は、机上等の堅い平面を滑るように、前後左右に手を動かす動作が要求され、左右のクリック操作は、手がマウスを掴み把持した状態で、マウスケースの前端に設けた２つの押しボタンスイッチを、人差し指と中指で選択的に下向に押圧操作する。
【００２４】
この場合、人差し指と中指を省く他の薬指と小指は、親指がマウスケースの一方の側面を押さえ、中指と小指が他方の反対側の側面を押さえ、親指と中指、小指が互いに対立位を形成して、その間にケースを挟むように働くので、実質的には、手はケースを摘み把持していることになる。
特に、マウス本体を机上の平面から持ち上げて操作するとき、摘み把持の状況が顕著に表れる。
【００２５】
しかし、このときの手は、５本の指を均等に開いた掴み状態の形で、マウスを把持して動かすことになり、この際の手の形は、手の自然な掴み状態の形から、人差し指と中指を、少し引き上げた形となっている。
【００２６】
掴み状態にある手の各指に、力を加えないときには、親指を省く第２指〜第５指の各指先が揃っているのが自然である。
【００２７】
マウスに対する熟練度の少ない操作者、即ち初心者は、通常の使用状態にマウスを掴み把持しただけで、人差し指と中指が、スイッチを作動させてしまうことがある。
【００２８】
また、その段階を過ぎて、少しなれてきた状態で、親指と中指もしくは小指による摘み把持ができるようになっても、親指と中指もしくは小指によるマウスの摘み把持力を強めると、手の形が掴み把持と同形をなしているため、人差し指と中指に、掴み動作の感覚が伝わって、人差し指と中指に、自然と掴み動作の力が加わって、不要にスイッチを作動してしまう。
【００２９】
この、マウス操作の熟練の進み具合は、高齢者になるほど熟練が進まない。
特に、左スイッチのダブルクリックは、高齢者になるほど、操作が困難であり、訓練の進みが遅いことが、従来から指摘されている。特許文献１１は、その課題を解決するためになされたものである。
【００３０】
さらに、マウスを上手に制御するには、左右のスイッチの操作とともに、マウスケースの位置を制御する運動能力が必要で、この運動能力は、手自体の運動制御能力以外に、手首の運動能力、及び上腕部の筋力の運動能力が係わり、ポインターを細かに制御するには、それらの運動能力が、微細な位置制御を可能としなければならない。
【００３１】
最近の汎用なコンピュータに使用されるモニタは、大画面で高解像力となり、ＧＵＩに係る制御画面の画素数が増したため、画面上で上下左右にポインタを速やかに移動するには、マウスの移動量対エンコーダの出力パルスの比(通常解像力と称されＤＰＩを単位としている)を高めることが必要となり、この解像度を高めると、マウスの僅かな移動に対して、ポインターが敏感に反応してしまうため、手の運動能力として、一層高度の制御能力、即ち熟練度が求されるようになってきている。
【００３２】
一方、ポインテングデバイスを使用する個人の身体能力にも、先天的、後天的な個人差があり、また、高齢者においては、職業的履歴や病歴によって、マウスのケース移動やボールの回転に、支障を伴う手や指の形や姿勢および運動方向等の個人差が生じる。
【００３３】
特に、後天的に、利き手に障害を生じた高齢者は、利き手でも操作が容易でない従来のマウス等を、非利き手で操作することは、全く困難となって、コンピュータの使用を放棄しざる得なくなる。
特に、利き手における損傷で、人差し指と、中指の損傷は、マウス操作を不可能とする。
【００３４】
これからの高齢化社会においては、ディジタルデバイドを少なくするために、いくらアプリケーションソフトウエアの使い勝手を改良しても、コンピュータを利用する一番手前のマンマシンインターフェイスの部分に、課題を残しては、デジタルデバイドの格差は縮まらない。
【００３５】
従来、コンピュータ創世記においては、ハードウエアとして提供されるマンマシンインターフェイスに対して、操作者が訓練により熟練度を高めて、そのマンマシンインターフェイスに適合することが望まれたが、これからのマンマシンインターフェイスは、個人の多様な能力格差に対応したものを、多様的に提供して、それらの中から、それぞれ個人が自分に適合したものを、選択するようにしなければならない。
【００３６】
そこで、本発明においては、従来のマウス式とトラックボール式におけるボールの使い勝手とケースの使い勝手をそれぞれに組み合わせて、それを選択的に使用できるようにした多様性のあるマンマシンインターフェイスを提供することにより、操作者個人の運動特性や能力に応じた最適のマンマシンインターフェイスを、各自が自由に選択できるようにすることを目的とする。。
【００３７】
個人の手を含む手の運動能力に関して、高齢者においては、圧倒的に筆記具を使用した経験が高いので、ペン軸を握るようにケースを把持してペン把持式の操作を行えるマンマシンインターフェイスが望まれる。
【００３８】
特許文献１は、表面を不規則模様としたボールとペン軸型のケース(図４)としたマウスが、また特許文献２と３には、ペン軸型のマウスが開示されている。
いずれも、ペン軸型ケースの前端に設けたボールを、適宜の平滑面に接して回転させる。
【００３９】
特許文献３のペン軸型マウスは、圧力センサにより、筆圧を検出し得るようになっている。しかし、左クリック用のスイッチは、別に設けてあり、この圧力センサは、左クリックスイッチとしては働いていない。
【００４０】
一方、従来の標準マウス式の一番の課題は、機械式エンコーダを備えたマウスにおいては、ボールの重さを利用している関係から、ケースと相対的位置関係を生じさせる平面を、ほぼ水平面としなければならないこと、並びに、光学式エンコーダを備えたマウスであっても、ケースと相対的関係を生じさせる平面を必須要素としなければならないことにある。
【００４１】
このマウス本体に対して、それと相対的関係をなす平面の確保は、コンピュータがあらゆる環境で使用されるようになったときに、マンマシンインターフェイスとして課題を残す。
【００４２】
最近は、コンピュータが小型化されて、モニターも眼鏡式(オーバーヘッドモニタ)のものでき、通称ウエラブルコンピュータとして、身体に装着して使用するものがあるが、このようなウエラブルコンピュータの使用目的は、コンピュータの使用者の環境を、特異な状況を想定している。
【００４３】
例えば、特異な加速度の加わる移動体の中、ビルの外壁や岩場の岸壁に吊り下がった状態、天井の下に上向きに吊り下がった状態等で、作業者が特殊な作業を行う場合に、その作業に係るマニュアルを、作業者が身につけたウエラブルコンピュータによって、参照することを１つの目的にしている。
【００４４】
また、標準マウス式は、病人がベッドに上向に寝たままでは、使い勝手が悪く、寝たままの病人が使用するのに適したマンマシンインターフェイスが望まれている。
【００４５】
さらに、操作者の側の身体能力に不都合がある場合、その不都合の個所や度合いに応じて、上記標準マウス式のポインティング装置では、操作者が意図する制御を、十分にコンピュータの操作に反映できないことがある。
【００４６】
上記特許文献１〜３のペン把持式マウスは、重力の問題は解決するが、マウス式であるためボールを回転するための平面は必要とする。
【００４７】
このボールを回転させるための平面を要しないのがトラックボール式である。
【００４８】
しかし、従来のケース固定型の標準トラックボール式においては、回転自在にボールを支持するケースが、操作する手と操作する力の作用反作用の条件を十分に満足する環境を保って、適当な個所に固定されていることが必須であるため、操作者の操作位置が、ボールを操作するケースの位置に拘束されて、使い難いとする課題がある。
【００４９】
この課題を解決するために、トラックボールのケースを手で把持して、親指でボールを回転させるトラックボールが、特許文献４〜７に開示されている。
【００５０】
特許文献４には、手にケースを握り把持して、親指でボールを回転させるマウス(実質的にトラックボール)が、また特許文献５には、人差し指と手の平の母指球部でケースを握り把持して、親指でボールを回転させ、ケースを把持した人差し指で左クリックスイッチを操作するトラックボールが、特許文献６には、親指を省く他の指でハンドルを握り把持して、親指でボールを回転させるとともに、その親指で左右のクリックスイッチを操作するトラックボールが、特許文献７には、円筒形のケースを握り把持して、ケース上端のボールを親指で回転させるとともに、ケースの側面に設けた左右のクリックスイッチを、ケースを握った人差し指と中指で押圧操作するトラックボールが、それぞれ開示されている。
【００５１】
なお、特許文献４には、クリック動作用のスイッチは開示されていない。
【００５２】
特許文献５、７のように、第１指の親指以外の指にスイッチを操作させる役割を与えると、各第２指〜第５指は、握る方向にしか操作力を発揮することができないため、その握り方向への操作力を受けて、対立位置を確保してスイッチを動作するための反作用の力を出すためには、握り力の対立位となる親指の根本の母指球部を、ケースにしっかりと添え当てておかなければならない。しかしながら、親指はその母指球部をケースに当接すると、親指に自由度が少なくなって、ボールを回転させるのが困難となる。
【００５３】
また、上記特許文献５、７のように、ケースを把持する力の加わる方向と、スイッチを作動する力の加わる方向が同じになると、ケースを把持することと、スイッチを操作することが、二律背反することとなり、ケースの握り力の加減が不安定になり、訓練を要するとともに、並列する人差し指と中指の選択動作にも、熟練を要することとなる。
【００５４】
特に、ＧＵＩにおける左クリックは、スイッチの操作頻度が高く、しかもダブルクリックは、反応にも高速性が要求される。
【００５５】
ケースの把持力と相関しないで、高速応答性の左クリックに相当するスイッチ操作を、ケースを把持する指以外で操作する手段を考慮すると、ボールを回転する方向とは別に、軸線方向に押圧する力の加え方があることがわかる。
【００５６】
特許文献８と９は、ボールを押圧してスイッチを作動させるトラックボールが開示されている。
【００５７】
特許文献８には、スプリング付きロータリーエンコーダの上に乗ったボールを、上から下に押圧して、ボールの下方に設けたスイッチを作動させるトラックボールが開示されている。
【００５８】
特許文献９には、標準型のマウスを転倒してトラックボールとして使用する際に、標準マウスとは別のエンコーダの上に乗ったボールの下に置いたスイッチを、ボールを下方に押して操作する標準マウス兼トラックボールが開示されている。
【００５９】
特許文献８、９のいずれにおいても、ボールがエンコーダに乗った状態で下方に押圧されるため、下方のスイッチを操作するスイッチ操作ストロークの間、エンコーダが動作して、ポインターの座標点を変化させてしまう欠点がある。
【００６０】
この欠点は、エンコーダが光学式に変わっても、ボールとエンコーダの相対位置がスイッチの操作期間に変化すれば、同様の課題を残すことになる。
【００６１】
特許文献９は、標準型のマウスとトラックボールを兼用することができるが、マウス用とトラックボール用のエンコーダをそれぞれに備えなければならないため、高価になるとともに、部品点数を増して、信頼性を低下し、かつ小型にするのが困難となる。
【００６２】
特許文献１に示すトラックボールを実現するには、表面に不規則模様があるボールを必要とし、特許文献１０には、その一例が開示されている。
【００６３】
また、ボールを軸線方向に押す力を多重的に利用する例として、特許文献１１には、２段スイッチの例が開示されている。しかし、１段目を動作して２段目を動作しない状態で使用することを目的としているのではなく、１段目と２段目に若干の時間差を設けて、連続して動作させて、ダブルクリックの信号を発生させることを目的としており、スイッチを多様的に利用するものではない。
【００６４】
本発明は、上述のような従来の課題を解決するためになされたものであって、上記各特許文献に開示されていない、新規な構成をもって、握り把持式トラックボールとペン把持式マウスを、１個の入力装置として兼用し、かつ握り把持又はペン把持、どちらの把持式においても、ケースを把持する指に加わる力の方向とは全く異なる、ボールを軸線方向に押す操作力をもって、左クリックのスイッチを操作する。
【００６５】
しかも、そのスイッチを操作するボールを軸線方向に押す操作力は、親指によて押圧する場合も、ペンに筆圧を加えるように押圧する場合でも、誰でも比較的容易に圧力加減ができ、その操作力を加減して多重に利用し、多機能性を得ると共に、使い勝手に多様性を得て、操作者の身体能力に適合した使い方を、自由に選択できる電子計算機用の入力装置を提供することにある。
【００６６】
また、握り把持式トラックボールとペン把持式マウスのいずれの使用状態であっても、ケースを把持する指とは関わりない指を用いて、複数のスイッチ群を操作可能に配置し、小型であり、多機能でり、しかも多様性があり、操作が簡単で、熟練を要することなく、特に、握り把持式においては、利き手に対する依存度が少なく、さらに、どの様な環境においても適用できる電子計算機用の入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００６７】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
【００６８】
(１)
親指を省く他の指で握って把持しうる棒状のケースと、ケースの長手方向端部において、外側に半球以下の部分を露出して、親指を省く他の指でケースを把持したとき親指で回転され、表面に光学的に観測可能な模様を有するボールと、ケースに対してボールを全方向に回転自在に枢支するとともに、ケースに対して軸線方向に移動自在のボール枢支手段と、ボール枢支手段と一体的にケースの軸線方向に移動し、ボール枢支手段の軸線中央部において、ボール表面における模様の移動を検出して、ボールの回転方向と回転量を検出する光学式ボール回転検出手段と、ケースにおける長手方向に沿って周面に突出し、ケースの軸線回転方向の基準位置を触覚的に明示する位置表示突起と、ボールをケースの軸線方向内側に向けて押圧することにより、ボールとボール枢支手段と光学式ボール回転検出手段が軸線方向に移動して動作するスイッチを備えることにより。
【００６９】
(２)上記(１)項において、棒状のケースが、円柱体である。
【００７０】
(３)上記(１)項において、棒状のケースが、多角柱体である。
【００７１】
(４)上記(３)項において、多角柱体が、六角形である。
【００７２】
(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、棒状のケースが、長手方向両端の太さを異えた錐体である。
【００７３】
(６)上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、ボールが、光学的不規則模様を表層にもつ自然石である。
【００７４】
(７)上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、ボールが、光学的不均一表層を持つガラス材である。
【００７５】
(８)上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、ボールが、濃度、色相、彩度のいずれかが異なる不規則模様を表層に持つ合成樹脂材である。
【００７６】
(９)上記(１)〜(８)項のいずれかにおいて、ボールが、ケース長手方向の軸線とボール枢支手段の軸線を僅かに異ならせて、ケースの長手方向端部に設けてある。
【００７７】
(１０)上記(１)〜(９)項のいずれかにおいて、ボール枢支手段が、ボールの直径より内径が僅かに大径の筒体の中にボールを納めて、そのボールを挟んだ軸線方向の両側開口部周辺に、ボールの軸線方向への移動を阻止する低摩擦突起を設けてなる。
【００７８】
(１１)上記(１０)項において、低摩擦突起が、両端もしくはいずれか一方を、ボールを納める筒体と、別体をなしている。
【００７９】
(１２)上記(１０)項において、低摩擦突起が、両端もしくはいずれか一方を、ボールを納める筒体と、別体をなしている。
【００８０】
(１３)上記(１０)項において、低摩擦突起が、ボールの表面を露出した端部側の突起を、弾性片となして、ボールを納める筒体と、一体をなしている。
【００８１】
(１４)上記(１)〜(１３)項のいずれかにおいて、ボール枢支手段が、軸線に対する放射方向に、複数に分割してある。
【００８２】
(１５)上記(１)〜(１４)項のいずれかにおいて、ボール回転検出手段が、検出するボールの回転方向を反転させる切換手段を備えている。
【００８３】
(１６)上記(１５)項において、切換手段が、ケースに設けられた切換スイッチである。
【００８４】
(１７)上記(１５)項において、切換手段が、ケースの姿勢に応じて自動的に作動する自動切換スイッチである。
【００８５】
(１８)上記(１５)項において、切換手段が、オペレーションシステムもしくはオペレーションシステムに組み込まれたドライバーのいずれかをなすソフトウエアプログラムである。
【００８６】
(１９)上記(１)〜(１８)項のいずれかにおいて、位置表示突起が、ケースにおける長手方向に沿って外周面に突出し、ボール側上端に、下方に傾く斜面と、その斜面の下端から下方へ向けて、ケースからの突出量を漸次減少させた傾斜面とからなる、ヒレ状突起をなしている。
【００８７】
(２０)上記(１)〜(１９)項のいずれかにおいて、位置表示突起が、その突起の内部に１個もしくは複数のスイッチを内蔵している。
【００８８】
(２１)上記(１)〜(２０)項のいずれかにおいて、ボール移動検出スイッチが、スイッチの作動位置を、バネにより調圧してある機械式接点開閉スイッチである。
【００８９】
(２２)上記(１)〜(２０)項のいずれかにおいて、ボール移動検出スイッチが、スイッチの作動位置を、圧力検出センサーにより電子的に検出する電子スイッチである。
【００９０】
(２３)上記(１)〜(２０)項のいずれかにおいて、ボール移動検出スイッチが、複数の移動量でそれぞれに動作する複数のスイッチである。
【発明の効果】
【００９１】
本発明によると、次のような効果を奏することができる。
【００９２】
(ａ)請求項１記載の発明によれば、握り把持式のトラックボールとしても、ペン把持式のマウスとしても、いずれの把持状態をもって使用することを可能とし、電子計算機としての入力器としての、マンマシンインターフェイスの多様性を高め、身体的訓練や熟練を要することなく、かつ利き手の損傷に対しても、非利き手によても、作業効率を大幅に下げることなく、また、作業者の作業姿勢に関わりなく、ＧＵＩにおけるポインターを容易に、かつ使用者の意図するように操作できる。
また、ポインターを移動する操作と、ポインターに命令や指令を与える操作とを、一個所の接触操作部たるボールに対して、回転する方向とボールを押す方向に分けて操作することにより、接触操作部から指や接触面を離すことなく、かつ両操作を混同することなく、意識的には動作部位を明確に分離し、しかも手や腕の操作筋力も別々な部所を使用して操作しうるため、訓練や熟練を要することなく、短期間に所要レベルの習熟度を得ることができる。
さらに、握り把持式のトラックボールとして使用するときには、器具を把持する指と操作部位を操作する指を明確に分け、操作する指を、丈夫で力があり、自由度が高く、しかも指先の触感が敏感な親指のみで、ボールの回転や押圧を制御するとともに、他のスイッチ類も全て親指で制御するため、操作に混乱を生じることがなく、高速操作は望めなくとも、操作に混乱やパニックを生じることがない。
一方、把持する指は、親指を省く他の４本の指で握り把持するため、その各指は、握り把持に特化した優れた機能をそれぞれ備えているため、４本の内いずれか１本のみにても、十分に器具を把持する能力を備え、この握り把持においては、親指以外にスイッチなどを操作することがないので、いずれか１本のみ健在であれば器具の把持に支障はなく、ポインターの制御を可能とする。
ペン把持式のマウス操作においては、通常の教育を受けた人々は、筆記具操作の運動能力は非常に高くなっているため、ペン把持式で器具を操作することの、困難性はなにも無い。
上記通常の人々は、運筆の制御能力や筆圧の制御能力においても、通常の字を書く作業において、十分に訓練がなされており、直接的にポインターの制御を行うことにより、短期間で十分に操作可能に習熟する。
以上の如く、従来の標準的なマウスや標準的なトラックボール等を使いこなせない人においても、握り把持式のトラックボールもしくはペン把持式のマウスのいずれかの把持状態で使用して、コンピュータを自在に操作することを可能とする。
むろん、身体のいずれかに支障がある人においても、使用状態を多様的に選択的できるので、その障害に適した把持方法でコンピュータを使用することを可能とする。
【００９３】
(ｂ)請求項２記載の発明によれば、軸線方向へ摺動する部材の製造や組み込みを容易とする。
【００９４】
(ｃ)請求項３及び４記載の発明によれば、ケースが転がり難く、握った感じで前後左右の方向性を得やすい。
【００９５】
(ｄ)請求項５記載の発明によれば、握り把持の場合に、各把持する指の把持力に差を生じて、弱く把持する指を遊ばせて、キーボードの操作などで利用することができる。
【００９６】
(ｅ)請求項６記載の発明によれば、ボールに自然石を用いると、色や模様の異なる多様な自然石を選択的に使えるので、１つの本体で、複数の異なる自然石の種類のボールを組み合わせて使用し、デザインや雰囲気を変えて利用することができる。
光学式ボール回転検出手段を用いるので、ボールの表面に不規則模様を必要とする場合があるので、自然石による球体の表面は、不規則模様でなることから、表層に不規則模様を持つボールが容易に得られる。
【００９７】
(ｆ)請求項７記載の発明によれば、ガラス材は安価なので、入力装置を安価に提供できる。
【００９８】
(ｇ)請求項８記載の発明によれば、合成樹脂材は安価なので、入力装置を安価に提供できる。
【００９９】
(ｈ)請求項９記載の発明によれば、ペン把持状態で使用するとき、ボールを回転する平面に、ボール枢支手段の軸線と直交させてボールを当接させることが容易になる。
【０１００】
(ｉ)請求項１０記載の発明によれば、ボールを回転自在に枢支する筒体に納めて、軸線方向へ脱出し難くなっているので、ケースへの組付を容易とする。
また、ケースからボール部分を外して、回転摩擦部分の清掃や交換を容易にする。
【０１０１】
(ｊ)請求項１１記載の発明によれば、ボールを納める筒体の一体で成形容易となすとともに、ボールの着脱を容易とする。
【０１０２】
(ｋ)請求項１２記載の発明によれば、ボール枢支手段を１個の部品で作ることができる。
【０１０３】
(ｌ)請求項１３及び１４記載の発明によれば、ボールの着脱を容易とするとともに、回転摩擦部分の清掃や交換を容易にする
【０１０４】
(ｍ)請求項１５〜１６記載の発明によれば、ＯＳやドライバーの設定を変更することなく、入力装置側の設定のみによって、握り把持式のトラックボールとしても、ペン把持式のマウスとしても、いずれの把持状態でも使用することができる。
【０１０５】
(ｎ)請求項１７記載の発明によれば、ＯＳやドライバーの設定を変更することなく、入力装置側の設定のみによって、握り把持式のトラックボールとしても、ペン把持式のマウスとしても、その把持状態とすれば、自動的にその姿勢を検出して最適状態で使用できる。
【０１０６】
(ｏ)請求項１８記載の発明によれば、入力装置側に切換手段設けなくてよいので、部品を少なくして組立を容易にし、安価に製造することができる。
【０１０７】
(ｐ)請求項１９記載の発明によれば、ボール側上端の方が突出幅が大きく、下に行くほど突出幅が小さくなっているので、その表示突起の端面にスイッチの操作部を設けた場合、握り把持状態にあっては、親指の指先が、上端の方ほど大きく動き、下端になるほど親指の先が届きにくくなるので、下端部の方を突出幅を狭くすることにより、スイッチの操作性が向上する。
【０１０８】
(ｑ)請求項２０記載の発明によれば、ボール側のケース端部には、内部に軸線方向に移動するボール枢支手段と光学式ボール回転検出手段が設けられているため、外側から操作するスイッチなどを内蔵させることができないが、その外側に位置表示突起を設けることにより、その位置表示突起の中にスイッチを設けて、ボールに接近した位置に、モード切替スイッチや、右クリックスイッチを配置することが可能となる。また、複数のスイッチを、集合して位置表示突起の中に配置することにより、組付を容易とするとともに、小型化を可能とする。
【０１０９】
(ｒ)請求項２１記載の発明によれば、機械式スナップ動作が得られるので、操作感がよく、圧力調整の熟練度が容易に高まる。
【０１１０】
(ｓ)請求項２２記載の発明によれば、ボールの押圧移動距離を極少なくして、ボール枢支手段等の軸線方向への移動を押さえ、摺動部分の磨耗を少なくする。
【０１１１】
(ｔ)請求項２３記載の発明によれば、制御に要素を多様化して、制御可能要素を増やし、ポインター操作以外のＧＵＩに係る各種の操作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０１１３】
図１〜図６は、本発明による電子計算機用入力装置の一実施形態を示すもので、図１は、入力装置の正面中央縦断左側面図、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線横断面図、図３は、同じく図１におけるIII−III線横断面図、図４は、本発明に係るスナップスイッチの動作特性図、図５は、本発明の入力装置を、握り把持式のトラックボールとして使用している状態を示す斜視図、図６は、同じく本発明の入力装置を、ペン把持式のマウスとして使用している状態を示す斜視図である。
【０１１４】
なお、本発明による入力装置は、図５、６に示す如く、握り把持式のトラックボールとしても、ペン把持式のマウスとしても、両方の把持分類に属する使い勝手が可能であることから、その細長い棒状の形態の特徴により、ステック型で把持式の入力装置として、以下説明する。
【０１１５】
図１〜図６に示すように、ステック型把持式入力装置(１)は、握り把持式のトラックボールとして使用するとき、手掌(Ａ)をもって、親指(Ａ1)を省く他の人差し指(Ａ2)、中指(Ａ3)、薬指(Ａ4)、小指(Ａ5)で握って把持しうる棒状のケース(２)を備えている。
【０１１６】
棒状のケース(２)は、有底円筒状の円柱体をなし、そのケース(２)における長手方向上端において、外側に半球以下の部分を露出し、表面に光学的に観測可能な模様を有するボール(３)を備えている。
【０１１７】
なお、ケース(２)の外形は、円柱体の他、多角柱体の場合(図示略)もあり、その多角柱体の中でも、六角柱が円柱体と同様に握りやすく、しかも六角柱は、円筒体に比して、正面、背面と左右の側面とに、面部と角部の相異を生じて、握り具合で方向感を得ることができる。
【０１１８】
以下の説明における上下及び前後左右は、図１の握り把持式のトラックボールとしての使用状態を基準とし、同図右側を正面側、左側を背面側とし、上下は、同図上方を上、下方を下とし、前後は、同図右側を前方、左側を後方と表し、左右は、同図右側の正面方向から見た状態における左右で説明する。
【０１１９】
ボール(３)は、ステック型把持式入力装置(１)を、図５に示す握り把持式のトラックボールとして使用する際に、親指(Ａ1)を省く他の人差し指(Ａ2)、中指(Ａ3)、薬指(Ａ4)、小指(Ａ5)と、手の平(Ｂ)における各指間部(Ｂ1)とで、ケース(２)を握ったとき、握りに関与しないで、母指球部(Ｂ2)を自由にしている、親指(Ａ1)で回転させられる。
【０１２０】
ボール(３)は、ケース(２)に対してボール(３)を全方向に回転自在に枢支するとともに、ケース(２)に対して、軸線方向に移動自在となしたボール枢支手段(４)に納められている。
【０１２１】
上記ボール(３)は、一例として、光学的不規則模様を表層にもつ自然石が使用され、その他、光学的不均一表層を持つガラス材とか、濃度、色相、彩度のいずれかが異なる不規則模様を表層に持つ合成樹脂材等で、作られた球体が使用される。
【０１２２】
ボール枢支手段(４)は、外形が円筒状をなし、かつ軸線に沿って複数に分割されている。
【０１２３】
円筒の内腔は、ボール(３)を中に納めて、そのボール(３)を、全方向に回転自在に枢支するボールソケット(５)となっている。
【０１２４】
ボールソケット(５)は、ボール(３)が上下方向に脱出しないように、ボール(３)の直径より小径の内向突部(5a)(5b)を、ボール枢支手段(４)の内腔の上下両端に備えている。
【０１２５】
このボール枢支手段(４)は、自然石等で作られた球体を、ボール(３)として、回転自在にボールソケット(５)に収納するため、低摩擦性で耐摩耗性の材料、例えば、炭素繊維系の樹脂材がよいが、耐摩耗性は若干劣るが、低摩擦性に優れたフッ素系の樹脂材等による、成形物が好ましい。
【０１２６】
ボール枢支手段(４)における下方に設けた内向突部(5b)の内面は、上向きに拡径し、下向に凹するすり鉢状のテーパー面(６)としてあり、その中央には、ボール(３)の軸線上における下方表面(3a)を、下向に露出するための開口(4a)を設けてある。
このテーパー面(６)は、上述の如く、低摩擦性で耐摩耗性の材料で形成される。
【０１２７】
テーパー面(６)には、放射方向に多数の溝(図示略)を設けることもあり、この溝は、ボール(３)とテーパー面(６)との摩擦抵抗を減少させるとともに、ボール(３)の表面に付着した、油脂性のゴミ等を取り除くことができる。
【０１２８】
ボールソケット(５)における、上方の内向突起(5a)は、ボール(３)の中心より若干上方に位置し、ボール(３)に接する部分の径を、ボール(３)の直径より小さくしてある。
【０１２９】
上記内向突起(5a)は、茶筅の先のように、周方向放射状に櫛状に細かく分割して、弾性片となすこともあり(図示略)、このようにした場合は、ボール(３)の真円度や直径の誤差等の、ボール(３)の歪みによる不具合を吸収することができる。
【０１３０】
下側の内向突起(5b)の根本と、上側の内向突起(5a)の根本を結ぶ内腔(5c)の直径は、ボール(３)の直径より僅かに大径となし、ボール(３)を回転するとき、ボール(３)は滑らかに回転するが、ボール(３)の中心は、軸線から大きく外れないようにしてある。
【０１３１】
この内腔(5c)にも、軸線方向に縦溝を多数設けておく(図示略)と、ボール(３)と内腔(5c)との摩擦抵抗を減少できるとともに、ボール(３)の表面に付着した、油脂性のゴミなどを取り除くことができる。
【０１３２】
ボール枢支手段(４)における外側をなす円筒形の上端には、縮径段部(4b)が設けられ、この縮径段部(4b)は、ケース(２)の上端において着脱自在に設けたキャップ(７)の上部内向き突起(7a)に嵌合している。
【０１３３】
なお、縮径段部(4b)と内向き突起(7a)は、互いの係合方向を同じにして、傾斜方向を整合させたテーパー面(図示略)としてもよく、特に、ボール枢支手段(４)の上端を、茶筅のように細かに分割した場合は、キャップ(７)の上端内側のテーパー面を、ボール枢支手段(４)のテーパー面に対して、上方に向けて隙間を増すテーパー面とすることにより、茶筅状の内向突起の弾性変形を容易にすることもできる。
【０１３４】
また、縮径段部(4b)と内向き突起(7a)を、周方向に全て茶筅のように細かに分割しなくとも、適数の弾性片の先端に、縮径段部(4b)の内向き突起(7a)に該当する突起を設けてもよい。
【０１３５】
このキャップ(７)における内腔(7b)の径と、ケース(２)における上端の内腔(2a)の径とは、ほぼ同径になっており、その径は、ボール枢支手段(４)における円筒形の外径より若干大きく、キャップ(７)とケース(２)の内腔(7a)(2a)に緩く嵌合するボール枢支手段(４)は、上下の軸線方向に移動自在になっている。
【０１３６】
キャップ(７)は、内腔(7b)の下方に拡径段部(7c)を設け、この拡径段部(7c)は、ケース(２)の上端外周に設けた縮径段部(2b)と着脱自在に嵌合している。
【０１３７】
この、着脱自在の嵌合には、ねじ式、バイオネット式、弾性材による段付き嵌合式等、いずれの着脱式係合手段でも良く、ボール(３)やボール枢支手段(４)の清掃や交換に際して、道具を使用することなく、簡単に着脱しうる構造であればよい。なお、使用中に容易に離脱しない構造であることは言うまでもない。
【０１３８】
上記ボールソケット(５)にボール(３)を納めると、ボール(３)は、軸線方向にも軸線と直交する方向にも、がたつくことなく、しかも全周方向に滑らかに回転自在に収納される。
【０１３９】
このボールソケット(５)は、上述の如く、軸線方向に沿って複数に分割、実施例では、２分割になっており、ケース(２)には、ボール(３)をボールソケット(５)に納めてから組付する。
【０１４０】
なお、内向突起(5b)の部分を、ドーナツ型座板のようにして、下方の円筒形の上部に乗せて、下方のテーパ面(６)の部分と別体に形成しても良い。この場合、ボールソケット(５)を、軸線方向に沿って複数に分割しなくとも、ボール(３)をボールソケット(５)内に納めることができる。
【０１４１】
また、上方の内腔突起(5a)を弾性片とした場合は、分割することなくボール(３)のボールソケット(５)への着脱を可能とする。
【０１４２】
上記ボール枢支手段(４)の外周における上部縮径段部(4b)の下方は、上述の如く、ケース(２)の上方開口部の内腔(2a)に、軸線方向に移動自在に緩く嵌合している。
【０１４３】
ケース(２)における上方開口部の内腔(2a)の部分は、下方の周壁(2c)より若干肉薄に拡径さた拡径段部(2d)となっており、この拡径段部(2d)が、ケース(２)の上端の内腔(2a)と径を同じくして連通し、この拡径段部(2d)をなす内腔(2a)に、ボール枢支手段(４)の下方に連設する円筒体(８)が、軸線方向に移動自在に遊嵌している。
【０１４４】
円筒体(８)における上端内腔(8a)は、ボール枢支手段(４)の下部に設けた縮径段部(4b)と取外し自在に緩く嵌合している。
【０１４５】
円筒体(８)における下方の内腔(8b)は、上端内腔(8a)よりも拡径されており、円筒体(８)のほぼ中央に、段部(8c)を備え、この段部(8c)には、円盤状の光学センサ用の電子回路基板(９)が下方から挿入されて当接している。
【０１４６】
円筒体(８)の内腔(8b)下端には、上端をもって電子回路基板(９)を押さえるようにした、有底円筒状の基板押さえ(10)が、容易に脱落しない程度の係合度をもって、内腔(8b)に嵌着されている。
【０１４７】
基板押さえ(10)における底板(10a)の下面は、ケース(２)の拡径段部(2d)の上面に嵌合した円盤状のスイッチ基板(11)の上面と平行に対峙している。
【０１４８】
スイッチ基板(11)の上面には、互いの押しボタン(12)を直列に連設し、それぞれの動作圧力を異えた、２段重ねの押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)が設けられている。
【０１４９】
スイッチ基板(11)の下面には、ケース(２)の拡径段部(2d)より下方において、ケース(２)の内周面長手方向左右に、１対のガイド溝(13)(13)(図３参照)が設けられ、このガイド溝(13)(13)に、コンピュータとインターフェイスするためのＩＣ素子等を搭載した主電子回路基板(14)が装着され、その主電子回路基板(14)と前記スイッチ基板(11)は、電気的に接続されている。
【０１５０】
また、スイッチ基板(11)と、その上の２つの押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)、および円筒体(８)の中の電子回路基板(９)は、フレキシブル配線基板(15)を介して、主電子回路基板(14)と所要の電気配線が接続されている。
【０１５１】
円筒体(８)の中に設けた光学センサ用の電子回路基板(９)には、その上面に、ボール(３)の軸線上における下方表面(3a)を照射する発光ダイオード(16)と、そのボール(３)の下方表面(3a)の下面の模様を光学式ボール回転検出手段(17)に結像させるレンズ(18)が設けられている。
【０１５２】
光学式ボール回転検出手段(17)は、ボール枢支手段(４)と一体的にケース(２)の軸線方向に移動しうるようになっている。
【０１５３】
この光学式ボール回転検出手段(17)は、ボール枢支手段(４)の軸線中央部において、ボール(３)の表面における模様の移動を検出して、ボール(３)の回転方向と回転量を検出する光学センサである。
【０１５４】
また、この光学式ボール回転検出手段(17)は、従来の光学マウス等に使用されている、光学式エンコーダと称されるＩＣ回路素子と同様のものである。
【０１５５】
電子回路基板(９)と主電子回路基板(14)は、電気的仕様としては、上記従来の光学式マウスと全く同等であり、レンズ(18)の結像する画像が、従来では、机やマウスパッドの表面模様であり、本発明では、ボール(３)の下面の模様となる点が相違する。
【０１５６】
また、従来の光学式マウスにおいては、左右のクリックスイッチがマウス本体の前方左右に設けられている。
【０１５７】
本発明においては、左クリックに対応するスイッチは、スイッチ基板(11)の上面に設けた２個の押しボタンススイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)のいずれか一方となる。
【０１５８】
押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)は、ケース(２)の軸線方向内側に向けてボール(３)を押圧し、その押圧力が所定の圧力に達したとき、ボール枢支手段(４)と光学式ボール回転検出手段(17)とボール(３)とが、それぞれ一体をなして軸線方向に急速に移動して動作するスナップスイッチである。
この押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)は、ボール(３)が押圧されて、そのボール(３)が移動したことを検出するボール移動検出スイッチ(Ｓ)をなしている。
【０１５９】
図４は、上記ボール移動検出スイッチ(Ｓ)をなす、押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)のスナップ動作を示す動作特性図で、押しボタンスイッチ(Ｓ1)は、動作圧力を１００グラム、復帰圧力を４０グラムとし、押しボタンスイッチ(Ｓ2)は、動作圧力を２５０グラム、復帰圧力を１３０グラムとして、動作時と復旧時に、内蔵したスナップバネの働きにより、スナップ動作が行なわれるスナップスイッチで、このスナップ動作時に、ボール枢支手段(４)と光学式ボール回転検出手段(17)は、ボール(３)と一体をなして軸線方向に急速に移動する。
【０１６０】
図４の如く、スナップスイッチ２個を２段重ねにしたスイッチ(Ｓ1)とスイッチ(Ｓ2)は、スイッチを作動させるときの動作圧力を異なえて、押しボタン(12)(12)を直列的に連結してあるため、両者に操作力が加わると、動作圧力の低い方のスイッチが常に先に作動し、その後動作圧力を高めると、作動圧力の高い方のスイッチが作動する。
【０１６１】
そのため、どちらの動作圧力を低く設定しても、その位置には関わりなく、常に操作圧力によって選択動作ができる。
【０１６２】
実施例では、上述の如く、上方に位置する押しボタンスイッチ(Ｓ1)の動作圧力１００グラムを、下方に位置する押しボタンスイッチ(Ｓ2)の作動圧力２５０グラムより低く設定して、上方に位置する押しボタンスイッチ(Ｓ1)の方を左クリック用のスイッチとしている。
【０１６３】
下方に位置する押しボタンスイッチ(Ｓ2)は、押しボタンスイッチ(Ｓ1)より、所要の値(１５０グラム)だけ動作圧力が強く設定され、この押しボタンスイッチ(Ｓ2)を動作するか否かは、ボール(３)の押し加減で選択できる。
【０１６４】
押しボタンスイッチ(Ｓ2)の動作圧力が高いほど、押しボタンスイッチ(Ｓ1)を動作させてから押しボタンスイッチ(Ｓ2)を動作させるまでの余裕が広くなる。
【０１６５】
また、押しボタンスイッチ(Ｓ2)の動作圧力が高くて、押しボタンスイッチ(Ｓ1)の動作圧力と復帰圧力差が大きくなる程、押しボタンスイッチ(Ｓ1)を動作させたままでドラッグする、ドラッグ保持範囲(Ｈ1)が広くなる。
【０１６６】
このドラッグ保持範囲(Ｈ1)が、押しボタンスイッチ(Ｓ1)を動作させると広くなるのは、押しボタンスイッチ(Ｓ1)がスナップスイッチで構成されているからである。
【０１６７】
また、押しボタンスイッチ(Ｓ2)の動作圧力が高いほど、ボール(３)のみを回転させる、ボールのみ自由回転範囲(Ｈ2)が広くなる。
【０１６８】
押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)をスナップスイッチで構成することにより、両スイッチが動作する直前までは、ボール(３)の軸線方向の移動量が極少なく、各スイッチが動作圧力に達したとき、スイッチのスナップ動作により、ボール(３)は急速に移動するので、そのボール(３)の移動の挙動が指先に感じて、押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)動作を、触覚的に知ることができる。
【０１６９】
通常のスナップスイッチにおいては、スナップ動作時にクリック音を発して、一層のスイッチ動作感を感じることができるが、病院のベッドにおいて、握り把持状態で、布団の中で操作しても、クリック音が聞こえなくとも、指先にクリック感が得られるので、クリック音を発しなくとも、操作に支障はない。
【０１７０】
このボール(３)の軸線方向の挙動は、軸線方向へボール(３)を押す圧力の加え加減と対応している。
【０１７１】
上記の如く、両押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ1)は、ボール(３)を軸線方向下方へ押圧することにより、軸線方向へ移動自在のボール枢支手段(４)と円筒体(８)を介して、軸線方向に押圧される。
【０１７２】
これにより、両押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ1)は、ボール(３)の軸線方向下方への押圧加減により、選択動作が可能になっている。
【０１７３】
上述の押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ1)からなる、ボール移動検出スイッチ(Ｓ)は、ボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ1)の所に設けた圧力検出センサーの検出電圧と、その電圧を１００グラムの圧力を検出する低い方の基準電圧と、２５０グラムの圧力を検出する高い方の基準電圧を、２つのウインドウコンパレータにより、それぞれ、復帰電圧に低い方が６０グラム、高い方が１２０グラム相当の履歴幅を持たせて、図４と同様の動作特性を得るようにすることにより、ボール(３)の移動量を極僅かにして電子的に検出する電子スイッチに置き換えることができる(回路図は周知のウインドウコンパレータ回路なので図示を省略する)。
【０１７４】
なお、この電子回路による擬似的スナップ動作は、機械的スナップ動作がないので、クリック音の発生や触覚的な振動動作による動作確認はできないが、擬似的にクリック音や振動を発生させて補助することにより、機械スイッチと同等に使用することができる。
【０１７５】
ボール(３)は、ボール枢支手段(４)のボールソケット(５)に、摺動抵抗を極少ない状態で全方向に回転自在に枢支されているので、ボール(３)の上面露出部分を、球面の接線方向へ、擦るようして回転させると、軸線方向への押圧力の発生を少なくして、押しボタンスイッチ(Ｓ1)を動作することなく容易に回転する。
【０１７６】
この、ボール(３)を回転する力加減と、押しボタンスイッチ(Ｓ1)がスナップ動作する圧力加減は、ボール(３)の挙動を指先で感じて多少訓練すれば、その力加減は、容易に修得できる。
【０１７７】
このように、ボール(３)に加わる力が、軸線方向に増すと、その力は、軸線方向へ移動自在のボール枢支手段(４)と円筒体(８)を介して、両押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)に加わり、その力成分が、低い方の動作圧力の１００グラムに達すると、その押しボタンスイッチ(Ｓ1)をスナップ動作させる。
【０１７８】
この際、ボール(３)とボール枢支手段(４)と円筒体(８)は、軸線方向へ急速にスナップ移動するが、それらは一体となって移動するので、ボール(３)の下方表面(3a)と光学式ボール回転検出手段(17)との相対位置関係に、変動を生じない。  そのため、スイッチの動作のための操作運動において、ポインターを制御させる信号に、瞬間的なぶれ等の誤動作要素が入り込まない。
【０１７９】
さらに、ボール(３)を回転させる力と、スイッチを作動させる力の方向が、ほぼ直交しているため、両者の力加減や運動を、上記の如く訓練や熟練を要することなく、意識的に分離して制御することが容易な関係にある。
【０１８０】
このボール(３)の回転操作とスイッチ操作の両操作力の意識的分離制御の容易な関係は、後述する握り把持式で親指操作する場合(図５参照)も、ペン把持式で操作する場合(図６参照)も同様に作用する。
【０１８１】
また、この操作力の意識的分離制御の容易さは、ケース(２)を把持する把持力の発生とも係わりがあり、握り把持式で親指操作する場合に、ケース(２)を、親指(Ａ1)以外の他の指でいくら強く握っても、親指(Ａ1)によるボール(３)の回転及び軸線両方向への操作能力に与える影響、およびペン把持式でケース(２)を、親指(Ａ1)、人差し指(Ａ2)、中指(Ａ3)で強く把持しても、ボール(３)の回転及び軸線両方向への操作能力に与える影響、いずれもが、少ないか全くなく、そのため、両操作力とケース把持力は、意識的に分離する必要が全くなく、それぞれ手としての作業目的に応じて、自然に働かせればよい。
【０１８２】
ボール(３)の軸線方向への押圧力を、低い方の動作力(１００グラム)より強めて、高い方の動作力(２５０グラム)に達すると、押しボタンスイッチ(Ｓ2)がスナップ動作する(図４参照)。
【０１８３】
この押しボタンスイッチ(Ｓ2)は、常に押しボタンスイッチ(Ｓ1)が動作中に動作するもので、その役割の一例として、ポインターのクリックロック動作に使用する。
【０１８４】
図５に示す握り把持式で、ボール(３)を親指(Ａ1)の指腹部で操作する場合、トラックボール式は、連続的に回転しうるボール(３)の回転量に限度ができるとともに、回転方向操作の終端で、その先の方向へ進むような操作を行いたい場合に、左クリック操作を維持する親指(Ａ1)と、ボール(３)を回転する親指(Ａ1)が、同じ指であるため、左クリック状態を維持したまま、回転方向の終端でドラック操作を継続するために、ボール(３)から親指(Ａ1)離して、ボール(３)の回転の継ぎをすることができなくなる。
【０１８５】
そこで、ポインターを長い距離ドラックしたい場合に、予めドラック状態をロック(クリックロック)しておき、ドロップする位置までポインターを移動した後、そこで左クリックすることにより、ドロップ操作ができるようにする。
【０１８６】
右クリックのスイッチは、後述する押しボタンススイッチ(Ｓ3)により行う。
【０１８７】
本発明のステック型把持式入力装置(１)は、図５に示す握り把持式で操作する場合と、図６に示すペン把持式で操作する場合のいずれでも選択可能であること、ならびに、ケース(２)が細長い筒状を呈していること、およびボール(３)の回転方向とポインターの反応方向に方向性を持つことから、ケース(２)における長手方向(軸線方向)に沿って外周面(2d)に突出し、ケース(２)の軸線回りの方向の基準位置を、手触りなどの触覚により明示する、位置表示突起(19)を、ケース(２)の側面に設けてある。
【０１８８】
図２、図３に示す如く、位置表示突起(19)は、ケース(２)の周回りに対する幅は狭く、魚のヒレ状をなして、ケース(２)の真正面に向けて突出している。
【０１８９】
位置表示突起(19)におけるヒレ状の端面(19a)は、上端部に下方に傾く斜面(19b)を設けるとともに、その斜面(19b)の下端から下方へ向けて、ケース(２)からの突出量を漸次減少させた傾斜面(19c)としてある。
【０１９０】
この位置表示突起(19)は、ケース(２)の筒体とは別体に形成され、ケース(２)の正面下方に設けたスリット孔(2d)に、係合突起(19d)挿通して、ケース(２)の正面外側面に係着されている。
【０１９１】
位置表示突起(19)は、図１〜図３に示す如く、断面コ字形をなし、その中に、多数の押しボタンススイッチ(Ｓ3)〜(Ｓ8)を取り付けた、細長いスイッチ取付け基板(20)が挿通されている。
【０１９２】
各押しボタンスイッチ(Ｓ3)〜(Ｓ7)の押しボタン(21)は、位置表示突起(19)の端面(19a)より突出してある。
【０１９３】
なお、最下端のスイッチ(Ｓ8)は、スライド式の切換スイッチになっており、それの切換操作ノブ(22)も、位置表示突起(19)の端面より突出してある。
【０１９４】
なお、スイッチ取付け基板(20)は、主電子回路基板(14)と、雌雄のコネクタ(23)(24)を介して、電気的に接続されている。
【０１９５】
スイッチ(Ｓ3)〜(Ｓ8)の機能割り当ては、上端斜面(19b)に設けた押しボタンスイッチ(Ｓ3)が、ボール(３)で操作される押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)の機能を拡張するモード切替スイッチ、傾斜面(19c)の最上段の押しボタンスイッチ(Ｓ4)が、右クリック用スイッチ、それの下に続く３個の押しボタンスイッチ(Ｓ5)〜Ｓ7)が、適宜にソフトウエアにより設定可能な拡張スイッチとなっている。
【０１９６】
拡張スイッチは、例えば、アプリケーションソフトウエアで標準的に利用されている、ショートカット機能キーにおける、コピー、ペースト、削除等で、その順に、順次に設定してされている。
【０１９７】
また、それらの押しボタンスイッチ(Ｓ1)〜(Ｓ7)のいずれかを、光学式ボール回転検出手段(17)の解像力(ＤＰＩ)を、２００、４００、８００，１０００と、順次に変更するスイッチとして使用することもできるし、その解像力切換スイッチを、斜面(19c)に新たに追加することもできる。
【０１９８】
上述の位置表示突起(19)は、ケース(２)における上端の内部が、ボール枢支手段(４)、および光学式ボール回転検出手段(17)を、軸線方向に移動させるための円筒体(８)等があるため、上端のボール(３)の近傍におけるケース(２)の内部に、外部と構造的な繋がりをもつスイッチなどを設けられな構造的課題を解決している。
【０１９９】
即ち、位置表示突起(19)は、ケース(２)の外側に突出させてあるため、その中にスイッチ類を納めることにより、ケース(２)の中に、外部から操作するスイッチ類を設ける必要がなくなるとともに、ボール(３)の近くに、モード切り換えようの押しボタンスイッチ(Ｓ3)と、右クリック用の押しボタンスイッチ(Ｓ4)を、ケース(２)内部の摺動部分より上方に設けることができる。
【０２００】
また、位置表示突起(19)の端部(19a)に、複数のスイッチ類の操作部を、集合的に配置することにより、親指(Ａ1)を主に用いて各スイッチ類の操作が容易となる。
【０２０１】
上記押しボタンスイッチ(Ｓ1)〜(Ｓ7)による、拡張されたＧＵＩの詳細な使い方については、本願出願人による特許願第２００４−０２４９７５号に記載してあるので、本発明の明細書においては、詳細な説明は省略する。
【０２０２】
傾斜面(19c)最下段の切換スイッチ(Ｓ8)は、図５に示す握り把持式で操作する場合と、図６に示すペン把持式で操作する場合において、ポインターの反応方向が、左右方向で逆になるのを、正しく反応するように切り換えるスイッチである。
【０２０３】
図５は、ステック型把持式入力装置(１)を、握り把持式トラックボールとして使用するときの、ケース(２)の握り方を示すものである。この際に、切換スイッチ(Ｓ8)の操作ノブ(22)は、上方に位置している。
【０２０４】
ステック型把持式入力装置(１)は、ボール(３)を上方に向け、かつ位置表示突起(19)を、母指球部(Ｂ2)側となるように手前に向け、さらにケース(２)の両側面を、親指(Ａ1)を省く他の人差し指(Ａ2)、中指(Ａ3)、薬指(Ａ4)、小指(Ａ5)と、手の平(Ｂ)における各指間部(Ｂ1)とにより、握り把持する。
【０２０５】
親指(Ａ1)は、ボール(３)の直上に指の腹を軽く当てて、親指(Ａ1)を前後左右に、指の腹でボール(３)の表面を擦るように動かして、ボール(３)を回転する。
ボール(３)を軸線方向に押圧するときは、親指(Ａ1)をそのまま下に押し下げる。
【０２０６】
親指(Ａ1)は、母指球部(Ｂ2)の部分が、何の拘束を受けずに自由になっているので、ボール(３)の回転動作も、ボール(３)の押圧動作も、互いに影響されることなく、両方向への動作において、高い応答性をもって、制御可能となっている。
【０２０７】
ボール(３)の手前直下には、位置表示突起(19)の最上端となる斜面(19b)に設けた押しボタンススイッチ(Ｓ3)があり、それを親指(Ａ1)で押すと、各押しボタンスイッチ(Ｓ1)(Ｓ2)(Ｓ4)の機能を拡張するモード切替が行われる。
【０２０８】
また、位置表示突起(19)の手前の斜面(19c)の最上端には、右クリック用の押しボタンスイッチ(Ｓ4)があり、ＧＵＩの所要の局面において、親指(Ａ1)で押す。
通常のＧＵＩにおいては、左右のクリックは、重ねたり、ほぼ同時に発生させることがなく、同じ親指(Ａ1)による操作で不都合を生じることはない。
【０２０９】
さらに、位置表示突起(19)の手前の斜面(19c)に設けられたその他の押しボタンスイッチ(Ｓ5)(Ｓ6)(Ｓ7)も、親指(Ａ1)により押圧操作されるとともに、斜面(19c)の最下端の切換スイッチ(Ｓ8)についても親指(Ａ1)で操作できる。
【０２１０】
このように、握り把持状態でステック型把持式入力装置(１)を使用する場合には、ポインターの移動操作及び全てのスイッチ操作は、親指(Ａ1)のみで操作される。
【０２１１】
そのため、ケース(２)を握る各指には、スイッチ操作するための負担が一切加わることが無く、弱く握っても、強く握っても、親指(Ａ1)の力加減や応答性に影響を与えない。
【０２１２】
この握り加減の分離機能により、ポインターの操作に係る高度の学習機能や訓練度合いの必要度が低くなり、かつ親指(Ａ1)の運動機能が保たれていれば、他の指のいずれか１本が正常に機能することにより、正常者と同等に、コンピュータを利用することを可能とする。
【０２１３】
しかも、上述のポインターの操作で使用される親指(Ａ1)の運動能力は、訓練や熟練によって取得された利き手のみに有利に働くものではなく、親指本来の基礎能力による部分が多いため、非利き手の親指においても、同等の運動能力を発揮できるので、利き手に障害をもつ者にとっても、正常者とほぼ同等に、コンピュータを利用することを可能とする。
【０２１４】
さらに、親指(Ａ1)の左右の動きは、操作者が見ているポインターの左右の動きと連動するが、握り把持状態における、通常利き手が多い右の手の親指(Ａ1)と、非利き手となる左手の親指は、両方ともポインターの左右の動きと、同一方向に認識されて連動し、ケースの持ち手を左右入れ替えることによる、制御に不都合は生じない。
【０２１５】
図６は、ペン把持式のマウスとして使用するときの、ケース(２)の握り方を示すものである。この際に、切換スイッチ(Ｓ8)の操作ノブ(22)は、図１において下方に位置させている。
【０２１６】
ステック型把持式入力装置(１)は、ボール(３)を下方に向け、かつ位置表示突起(19)を上に向け、親指(Ａ1)と人差し指(Ａ2)をもって、位置表示突起(19)の上端部を挟むとともに、中指(Ａ3)をその真下に添えて、ペン把持に摘み把持する。
【０２１７】
このペン把持状態でボール(３)を、表面に摩擦性の高い皮膜を付けたマウスパッド(Ｃ)の上面に、軽く圧接して、文字を書くように、適度の筆圧を加えながら、ボール(３)を回転させる。
【０２１８】
ボール(３)の回転力は、マウスパッド(Ｃ)の表面で、ボール(３)の表面を擦るようにして与えるとともに、軸線方向の押圧力は、字を書くときに筆記具に筆圧を加える要領で与える。
【０２１９】
このような運動動作は、高齢者において誰でも十分に訓練された筆記動作であり、特に困難性は何もない。
【０２２０】
この、ペン把持状態にあっては、親指(Ａ1)の根本にあたる母指球部(Ｂ2)が、自由になっており、そしてステック型把持式入力装置(１)は、親指(Ａ1)と人差し指(Ａ2)と中指(Ａ3)の３本の指で摘み把持されている。
【０２２１】
そのため、親指(Ａ1)をケース(２)から離さなければならない局面にあっても、人差し指(Ａ2)と中指(Ａ3)でケース(２)を、挾み把持できるため、親指(Ａ1)を自由にして、位置表示突起(19)の斜面(19c)上の押しボタンスイッチ(Ｓ4)〜(Ｓ7)を、容易に操作することができる。
【０２２２】
なお、位置表示突起(19)の上端にある斜面(19b)上の押しボタンスイッチ(Ｓ3)は、ケース(２)を親指(Ａ1)と中指(Ａ3)で挾み把持して、人差し指(Ａ2)をケース(２)から離し、その指先で押圧操作する。
【０２２３】
このペン把持状態で、親指もしくは人差し指のいずれか一方を離して、筆記具等を２本指で挟み把持することには、何ら困難性がなく、訓練や熟練を要することはなにもない。
【０２２４】
しかして、このペン把持式マウスの使用状態においても、ボール(３)の回転操作や、各スイッチの押圧操作は、誰でも容易に上手下手なく、操作可能である。
【０２２５】
なお、このペン把持式の場合は、十分に訓練や熟練された筆記運動機能を利用するため、利き手の相異は顕著に表れる。
【実施例２】
【０２２６】
本発明におけるステック型把持式入力装置(１)は、図５に示す握り把持式で操作する場合と、図６に示すペン把持式で操作する場合において、ボール(３)の回転方向とポインターの反応方向が、左右方向において逆になるため、それを切り換えるための切換手段を設けることにより、その不都合を解消することができる。
【０２２７】
上記切換手段として、前述の実施例においては、左右方向に正しく反応させるために、傾斜面(19b)最下段に、手動式の切換スイッチ(Ｓ8)設けている。
【０２２８】
図７、図８は、この手動式の切換スイッチ(Ｓ8)を、ケース(２)の把持の仕方によって、自動的に切り替わるようにした切換手段の別な実施形態を示すものである。
【０２２９】
図７は、図１と同様の中央縦断面図、図８は、ペン把持式に把持するため、ケース(２)の上下を転倒した場合における、新たに変更された要部を示す、図７と同様の要部中央縦断面図である。
【０２３０】
なお、図１と同一部分を表すものには、図１と同じ符号を、代表的符号を付して、それの詳細な説明は省略する(以下同様とする)。
【０２３１】
自動切換スイッチ(Ｓ8')は、円筒形の透明ケース(25)を備え、この透明ケース(25)は、主電子回路基板(14)の下端に、ケース(２)の軸線に軸線を合致して固着してあり、その透明ケース(25)の中に、上下軸線方向に移動自在の不透明球体(26)が挿入されている。
【０２３２】
透明ケース(25)の下方には、透明ケース(25)を両側から挟むように、光電カプラ(27)が設けられ、この光電カプラ(27)は、ケース(２)の姿勢が、ボール(３)を上方に向けたとき、光電カプラ(27)の投光素子(28)と受光素子(29)の光電回路が、不透明球体(26)によって、オフされるようになっている。
【０２３３】
透明ケース(25)は、不透明球体(26)が光電カプラ(27)を遮断する位置より上方に延びており、ケース(２)を転倒すると不透明球体(26)が、自重で落下して、図８における下方に落下し、光電カプラ(27)の光電回路をオンにする。
【０２３４】
不透明球体(26)は、重さを比較的軽くするため中空状となし、かつそれの径を、透明ケース(25)の内径よりごく僅か小径とすることにより、透明球体(26)の透明ケース(25)内の移動速度が、ほぼ定速度となるようにしてある。
【０２３５】
これにより、ケース(２)を急速に上下に転倒させたり、上下に振ったりしても、透明球体(25)が、透明ケース(25)に当たる音を発生しないようにしてある。
【０２３６】
このようにして、ボール(３)の左右に係る回転方向とポインターにおける左右の反応方向の対応関係を、光電カプラ(27)のオン、オフ状態によって、切り換えることにより、ボール(３)を上にして操作する握り把持式で操作する場合と、ボール(３)を下に向けてペン把持式で操作する場合を、自動的に切り換えることができる。
【０２３７】
実施例１の切換スイッチ(Ｓ8)および実施例２の切自動切換スイッチ(Ｓ8')は、ポインターの反応方向を反転させるスイッチで、この両スイッチのオン・オフ状態は、光学式ボール回転検出手段(17)に送られて、左右の移動量検出信号が入れ替えられる。
【０２３８】
そのため、光学式ボール回転検出手段(17)が実質的に、検出するボールの回転方向を反転させる切換手段を備えていることになる。
【０２３９】
この、切換手段が実施例１においては、手動で切り換える手動切換スイッチ(Ｓ8)として、実施例２においては、ケース(２)の姿勢に応じて自動的に作動する自動切換スイッチ(Ｓ8')として、それぞれケース(２)に設けられている。
【０２４０】
一方、ＧＵＩにおけるポインターは、オペレーションシステムにおいて、それの動作を制御しているものであるため、ポインターのインターフェイスから送られてくる信号に対して、オペレーションシステムが左右逆に反応するように制御するのは容易である。
【０２４１】
このオペレーションシステムにおいて、ポインターの反応方向を反転させる切換手段を、オペレーションシステムもしくはオペレーションシステムに組み込まれたドライバーのいずれかをなすソフトウエアプログラムによって設けて、実施することもできる。
【０２４２】
さらに、実施例１における手動切換スイッチ(Ｓ8)を、スライド式切換スイッチとして図示したが、他の押しボタンスイッチ(Ｓ3)〜(Ｓ7)と同様の押しボタンスイッチで構成し、そのオン・オフを電子的にトグルモードに変換して、トグルスイッチとして使用することもできる。
【０２４３】
なお、この実施例のように、ポインターの反応方向切換スイッチを別途内蔵させた場合は、前の実施例における位置表示突起(19)の最下段の切換スイッチ(Ｓ8)の所には、追加の押しボタンスイッチ(Ｓ9)を設けて、解像度の切換スイッチなどの使用する。
【実施例３】
【０２４４】
図９は、ケース(２A)の形状を、ボール(３)の上端部の方を、先細りとして、截頭円錐形状となした実施例である。
【０２４５】
ボール(３A)の部分を細くすると、ボール(３A)は、実施例１のものより、若干小径になるため、ペン把持式で操作する場合に、大きなボールより小さなボールの方が細かなペン操作が可能であることから、ボール(３A)の回転操作を細やかに行うことができる。
【０２４６】
また、握り把持式で操作する場合に、ケース(２A)の太さが、下方の方が太いため、ケース(２A)を、親指(Ａ1)を省く他の人差し指(Ａ2)、中指(Ａ3)、薬指(Ａ4)、小指(Ａ5)と、手の平(Ｂ)における各指間部(Ｂ1)とで、ケース(２A)を握ったとき、人差し指(Ａ2)側より小指(Ａ5)側の方が強く握ので、自然と人差し指(Ａ2)の握りが緩くなり、次第に、人差し指(Ａ2)は、握りに関与したなくてもよくなる。
【０２４７】
これにより、本発明のステック型把持式入力装置(１)を、握り把持式で操作する場合に、ステック型把持式入力装置(１)をしっかりと握った状態で、人差し指り(Ａ2)を伸ばして自由にすることができる。
【０２４８】
また、本発明のステック型把持式入力装置(１)は、それを握ったまま、キーボードを人差し指(Ａ2)で操作することを可能とする。
【０２４９】
このことは、実施例１のものにおいても可能であるが、先細のケース(２A)の方が、人差し指(Ａ2)における根本の指間部(Ｂ1)が緩んでいるので、人差し指(Ａ2)を楽にしてキーボードの操作ができる。
【実施例４】
【０２５０】
図１０は、図９に示す截頭円錐形のケース(２A)における先細り先端を、下端の軸線に対して若干角度を設けて傾斜させた、首曲がり形のケース(２B)の実施例である。
【０２５１】
通常筆記具形のものを、ペン把持式で把持して、筆記操作するとき、筆記具形のものは、若干手前に傾いて、筆記面と接している。
【０２５２】
本発明におけるボール(３)は、光学式ボール回転検出手段(17)の模様検出部を、移動点と対称させているため、移動点が軸線方向上の対称点から外れると、移動量と検出量との直線性が得られなくなる。
【０２５３】
即ち、ボール(３)のあらゆる方向への回転量と、ポインターの画面上での移動量を厳密に対応させるには、ペン把持式で把持した状態で、ボール(３)の直上を移動点とするように、ケース(３)の軸線を、マウスパッド(Ｃ)の面に直交させて使用しなければならない。
【０２５４】
この実施例においては、図１０に示すように、首曲がり形のケース(２B)とすることにより、ケース(２B)の下方を斜めにしてペン把持式で把持しても、図１１に示すように、ボール(３)と光学式ボール回転検出手段(17)の軸線を、マウスパッド(Ｃ)と直交させて使用することができる。
【０２５５】
この実施例の場合、握り把持式で操作する場合に、ボール(３)の軸線が、前方に傾斜するので、親指(Ａ1)が楽にボール(３)の頂部を回転させることができる。
【０２５６】
即ち、親指(Ａ1)の第１関節を曲げずに、ボール(３)を回転させることができる。
ペン把持式で操作する場合に、上述の如く、ケース(３)を背面方向に傾けても、ボール(３)と光学式ボール回転検出手段(17)の軸線を、マウスパッド(Ｃ)と直交させて使用することができる。
【０２５７】
なお、この実施例におけるペン把持式の把持の仕方は、位置表示突起(19)の位置関係において、実施例１の場合と前後関係を逆にしてある。
【０２５８】
なお、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態に種々の変形や変更を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２５９】
【図１】本発明の一実施形態を示すステック形把持式入力装置の正面中央縦断左側面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線横断面図である。
【図３】同じく図１におけるIII−III線横断面図である。
【図４】本発明に係るスナップスイッチの動作特性図である。
【図５】本発明のステック形把持式入力装置を、握り把持式のトラックボールとして使用している状態を示す斜視図である。
【図６】同じく本発明のステック形把持式入力装置を、ペン把持式のマウスとして使用している状態を示す斜視図である。
【図７】本発明のステック形把持式入力装置におけるケースの姿勢によって、ポインターの反応方向を切り換える、自動切換スイッチの実施形態を示す、図１と同様の正面中央縦断左側面図である。
【図８】図７に示す自動切換スイッチの別な姿勢の動作状態を示す、図７図の要部を転倒させた要部中央縦断面図である。
【図９】本発明のステック形把持式入力装置におけるケースの形状の別な実施形態を示す、図１と同様の正面中央縦断左側面図である。
【図１０】図９に示す截頭円錐形のケースにおける先細り先端を、下端の軸線に対して若干角度を設けて傾斜させた、別なケースの実施態様を示す正面中央縦断左側面図である。
【図１１】図１０に示すケースのペン把持式使用状態を示す、正面中央縦断左側面図である。
【符号の説明】
【０２６０】
(１)    ステック型把持式入力装置
(２)(２A)ケース
(３)(３A)ボール
(3a)    内側表面
(４)    ボール枢支手段
(4a)    開口
(4b)    縮径段部
(５)    ボールソケット
(5a)(5b)内向突部
(5c)    内腔
(６)    テーパー面
(７)    キャップ
(7a)    内向き突起
(7b)    内腔
(7c)    拡径段部
(８)    円筒体
(8a)(8b)内腔
(8c)    段部
(９)    電子回路基板
(10)    基板押さえ
(10a)   底板
(11)    スイッチ基板
(12)    押しボタン
(13)    ガイド溝
(14)    主電子回路基板
(15)    フレキシブル配線基板
(16)    発光ダイオード
(17)    光学式ボール回転検出手段
(18)    レンズ
(19)    位置表示突起
(19a)   端面
(19b)(19c)傾斜面
(19d)   係合突起
(20)    スイッチ取付け基板
(21)    押しボタン
(22)    切換操作ノブ
(23)(24)コネクタ
(25)    透明ケース
(26)    不透明球体
(27)    光電カプラ
(28)    投光素子
(29)    受光素子
(Ｓ9)〜(Ｓ9)押しボタンスイッチ
(Ｓ8')  切自動切換スイッチ
(Ａ)    手(手掌)
(Ａ1)   親指
(Ａ2)   人差し指
(Ａ3)   中指
(Ａ4)   薬指
(Ａ5)   小指
(Ｂ)    手の平
(Ｂ1)   指間部
(Ｂ2)   母指球部
(Ｃ)    マウスパッド
【図１】
2006259978.tif 000003
【図２】
2006259978.tif 000004
【図３】
2006259978.tif 000005
【図４】
2006259978.tif 000006
【図５】
2006259978.tif 000007
【図６】
2006259978.tif 000008
【図７】
2006259978.tif 000009
【図８】
2006259978.tif 000010
【図９】
2006259978.tif 000011
【図１０】
2006259978.tif 000012
【図１１】
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