(57)【要約】【課題】機器自体の高さをボールの直径に近似した高さとして小型化し、ケース内に支持されるボールの回転量を検出する光学式の検出デバイスを直交二軸方向に１個ずつ設けてボールの回転検出を確実とする。【解決手段】回転操作して情報入力するためのボール２と、このボールが嵌まり得る凹球面を有しその内周側に前記ボールを回転可能に支持するケース３と、このケースに設けられ前記ボールに向かって光を照射する投光部及び該ボールから反射された光を検知する受光部を有して前記ボールの回転量を検出する検出デバイス４とを備えたトラックボールであって、前記検出デバイス４を、ボール２の真下を除くケース３の下半部にて該ボール２の中心を通る一平面内で直交する二軸方向に１個ずつ設け、これら２個の検出デバイス４で個別にボール２の回転量を検出し、２個の検出デバイス４の検出信号を合成した値によってボール２の回転量を検出するようにした。【選択図】図３
2011134148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作して情報入力するための操作部材となるボールと、
このボールが嵌まり得る凹球面を有し、その内周側に前記ボールを回転可能に支持するケースと、
このケースに設けられ、前記ボールに向かって光を照射する投光部及び前記ボールから反射された光を検知する受光部を有して前記ボールの回転量を検出する検出デバイスと、を備えたトラックボールであって、
前記検出デバイスを、前記ボールの真下を除くケースの下半部にて該ボールの中心を通る一平面内で直交する二軸方向に１個ずつ設け、これら２個の検出デバイスで個別にボールの回転量を検出し、２個の検出デバイスの検出信号を合成した値によってボールの回転量を検出するようにしたことを特徴とするトラックボール。
【請求項２】
前記２個の検出デバイスは、前記ボールの回転方向のＸ軸方向とＹ軸方向とに対応させて、該ボールのＸ軸方向の回転量を検出するＸ軸検出デバイスと、Ｙ軸方向の回転量を検出するＹ軸検出デバイスとを設け、Ｘ軸検出デバイスとＹ軸検出デバイスとで個別にボールの回転量を検出し、また、Ｘ軸検出デバイス及びＹ軸検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時には、他方の検出デバイスが両軸方向の回転量を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のトラックボール。
【請求項３】
前記２個の検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時には、一方の検出デバイス停止状態信号を送出し、前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧した時には、通常状態復帰信号により通常状態に復帰することを特徴とする請求項２記載のトラックボール。
【請求項４】
前記２個の検出デバイスは、帯状のフレキシブル基板に搭載されており、この帯状のフレキシブル基板を前記ケースの外周側面に巻き付けて、前記検出デバイスをケースの内周側に向けて設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトラックボール。
【請求項５】
前記検出デバイスの投光部は、光源としてランプ、発光ダイオード又はレーザ発光素子のいずれかを用いたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトラックボール。
【請求項６】
前記ケースとボールとの間には、該ボールを前記ケース内で吊下げ保持すると共にケースに着脱可能とするボール取り出しリングを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のトラックボール。
【請求項７】
前記ケース内に支持されたボールの回転操作力を調整するための操作力調整部材を設けたことを特徴とする請求項６記載のトラックボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の情報処理装置の入力操作部として用いられるトラックボールに関し、詳しくは、機器自体の高さをボールの直径に近似した高さとして小型化すると共に、ケース内に支持されるボールの回転量を検出する光学式の検出デバイスを直交二軸方向に１個ずつ設けてボールの回転検出を確実とするトラックボールに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の情報処理装置、例えば医用画像診断装置、内視鏡装置、船舶誘導装置又は航空監視システム等の入力操作部として用いられるトラックボールは、指などで操作するための操作部材となる球体と、上記球体を回転可能に支持する支持部材と、上記球体に向かって光を発する発光部と、上記発光部から発せられた光に対し、上記球体により反射された反射光を検知する検知部とからなり、上記球体は、上記光の一部分が透過する材質で構成され、上記球体において、上記発光部からの光を透過させることにより、上記球体の照光を図るようにした光学式トラックボール装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３８３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載の光学式トラックボール装置においては、上記球体の下方に配されたＬＥＤなどの発光部から発せられた光に対し、上記球体により反射された反射光を検知部で検知して上記球体の回転操作状態を検出するようになっているので、上記球体の下方に発光部及び検知部を配設するためのスペースを設けなければならず、トラックボール自体の高さがボールの直径と発光部又は検知部の配設スペースとを合わせた高さになり、トラックボール全体が大型化するものであった。したがって、そのトラックボールを例えばキーボード等に搭載する際に、該キーボード等の厚みが大きくなることがあった。
【０００５】
また、上記球体により反射された反射光を検知する検知部が１個しか設けられていないので、その検知部が何らかの事情により機能しなくなった場合は、上記球体の回転操作状態を検出することができなくなり、情報処理装置の入力操作部として使用することはできなくなるものであった。
【０００６】
このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、機器自体の高さをボールの直径に近似した高さとして小型化すると共に、ケース内に支持されるボールの回転量を検出する光学式の検出デバイスを直交二軸方向に１個ずつ設けてボールの回転検出を確実とするトラックボールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明によるトラックボールは、回転操作して情報入力するための操作部材となるボールと、このボールが嵌まり得る凹球面を有し、その内周側に前記ボールを回転可能に支持するケースと、このケースに設けられ、前記ボールに向かって光を照射する投光部及び前記ボールから反射された光を検知する受光部を有して前記ボールの回転量を検出する検出デバイスと、を備えたトラックボールであって、前記検出デバイスを、前記ボールの真下を除くケースの下半部にて該ボールの中心を通る一平面内で直交する二軸方向に１個ずつ設け、これら２個の検出デバイスで個別にボールの回転量を検出し、２個の検出デバイスの検出信号を合成した値によってボールの回転量を検出するようにしたものである。
【０００８】
このような構成により、回転操作して情報入力するための操作部材となるボールの真下を除くケースの下半部にて該ボールの中心を通る一平面内で直交する二軸方向に１個ずつ設けられた２個の検出デバイスで、個別にボールの回転量を検出し、前記２個の検出デバイスの検出信号を合成した値によって前記ボールの回転量を検出することで、ボールの回転検出を確実とする。
【０００９】
また、前記２個の検出デバイスは、前記ボールの回転方向のＸ軸方向とＹ軸方向とに対応させて、該ボールのＸ軸方向の回転量を検出するＸ軸検出デバイスと、Ｙ軸方向の回転量を検出するＹ軸検出デバイスとを設け、Ｘ軸検出デバイスとＹ軸検出デバイスとで個別にボールの回転量を検出し、また、Ｘ軸検出デバイス及びＹ軸検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時には、他方の検出デバイスが両軸方向の回転量を検出するようにしたものである。
これにより、ボールのＸ軸方向の回転量を検出するＸ軸検出デバイス及びＹ軸方向の回転量を検出するＹ軸検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時でも、他方の検出デバイスで両軸方向の回転量を検出することで、ボールの回転検出を続行する。
【００１０】
さらに、前記２個の検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時には、一方の検出デバイス停止状態信号を送出し、前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧した時には、通常状態復帰信号により通常状態に復帰するようにしたものである。
これにより、操作者は、検出デバイス停止状態信号により一方の検出デバイスの回転量の検出が停止したことを知り、通常状態復帰信号により前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧して通常状態に復帰したことを知る。
【００１１】
さらにまた、前記２個の検出デバイスは、帯状のフレキシブル基板に搭載されており、この帯状のフレキシブル基板を前記ケースの外周側面に巻き付けて、前記検出デバイスをケースの内周側に向けて設けたものである。
これにより、２個の検出デバイスが搭載された帯状のフレキシブル基板をケースの外周側面に巻き付けて、前記検出デバイスをケースの内周側に向けて設けることで、平板状の配線基板を用いるのに比べてトラックボールを小型化する。
【００１２】
また、前記検出デバイスの投光部は、光源としてランプ、発光ダイオード又はレーザ発光素子のいずれかを用いたものである。
これにより、ランプ、発光ダイオード又はレーザ発光素子のいずれかの光源を用いて検出デバイスの投光部とすることで、各種の光の特性を利用してボールの回転検出を確実とする。
【００１３】
さらに、前記ケースとボールとの間には、該ボールを前記ケース内で吊下げ保持すると共にケースに着脱可能とするボール取り出しリングを備えたものである。
これにより、ボールをケースに着脱可能とするボール取り出しリングを用いてボールを前記ケース内で吊下げ保持することで、ボールをケースから容易に取り出し可能とする。
【００１４】
さらにまた、前記ケース内に支持されたボールの回転操作力を調整するための操作力調整部材を設けたものである。
これにより、ケース内に支持されたボールの回転操作力を調整するための操作力調整部材を設けたことで、ボールの回転操作力を調整してボールの操作をし易くする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、回転操作して情報入力するための操作部材となるボールの真下を除くケースの下半部にて該ボールの中心を通る一平面内で直交する二軸方向に１個ずつ設けられた２個の検出デバイスで、個別にボールの回転量を検出し、前記２個の検出デバイスの検出信号を合成した値によって前記ボールの回転量を検出することで、ボールの回転検出を確実とすることができる。また、２個の検出デバイスをボールの真下を除くケースの下半部に設けたことで、機器自体の高さをボールの直径に近似した高さとして小型化することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、ボールのＸ軸方向の回転量を検出するＸ軸検出デバイス及びＹ軸方向の回転量を検出するＹ軸検出デバイスのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時でも、他方の検出デバイスで両軸方向の回転量を検出することで、ボールの回転検出を続行することができる。したがって、各種の情報処理装置において、トラックボールを操作して情報入力する動作を停止しないようにすることができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る発明によれば、操作者は、検出デバイス停止状態信号により一方の検出デバイスの回転量の検出が停止したことを知り、通常状態復帰信号により前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧して通常状態に復帰したことを知ることができる。これにより、操作者に検出デバイスのメインテナンスの必要性を知らせると共に、そのメインテナンス後の通常状態復帰を知らせることができる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、２個の検出デバイスが搭載された帯状のフレキシブル基板をケースの外周側面に巻き付けて、前記検出デバイスをケースの内周側に向けて設けることで、平板状の配線基板を用いるのに比べてトラックボールを小型化することができる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明によれば、ランプ、発光ダイオード又はレーザ発光素子のいずれかの光源を用いて検出デバイスの投光部とすることで、各種の光の特性を利用してボールの回転検出を確実とすることができる。
【００２０】
さらに、請求項６に係る発明によれば、ボールをケースに着脱可能とするボール取り出しリングを用いてボールを前記ケース内で吊下げ保持することで、前記ボール取り出しリングによりボールをケースから容易に取り出し可能とすることができる。
【００２１】
さらにまた、請求項７に係る発明によれば、ケース内に支持されたボールの回転操作力を調整するための操作力調整部材を設けたことで、ボールの回転操作力を調整してボールの操作をし易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるトラックボールの実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の左側面図である。
【図４】図１及び図２の左斜視図である。
【図５】本発明のトラックボールの分解斜視図である。
【図６】図５に示すケースを上から見た平面図である。
【図７】ケースに対する検出デバイスの取り付け状態を示す説明図であり、図７（ａ）は検出デバイスを示す斜視図、図７（ｂ）は検出デバイスを取り付けたケースを上から見た平面図、図７（ｃ）は前記検出デバイスからの光がボールに照射し反射される状態を示す光経路図である。
【図８】図７に示す２個の検出デバイスを搭載する帯状のフレキシブル基板を示す平面図である。
【図９】本発明のトラックボールの実施形態を示す底面図であり、ケースの下半部の外周側面にフレキシブル基板を巻き付けて取り付けた状態を示す図である。
【図１０】図５に示すボールをボール取り出しリングで吊下げ保持する状態を示す説明図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）はその中央断面図である。
【図１１】ボールがケースの内周側面のボール支持体のみの支持により回転可能となった状態を示す中央断面図である。
【図１２】図１１に示すようにケース内に回転可能に支持されたボールの回転操作力を調整するための操作力調整部材を取り付ける状態を示す分解説明図である。
【図１３】本発明のトラックボールのＸ軸検出デバイス及びＹ軸検出デバイスによるボールの回転量の検出方向を示す説明図である。
【図１４】Ｘ軸検出デバイス及びＹ軸検出デバイスを用いて、片軸回転量検出方式によりボールの回転量を検出する通常状態を示す説明図である。
【図１５】図１４に示す通常時のボールの回転量検出状態から、一方のＸ軸検出デバイスの回転量の検出が停止した時に、他方のＹ軸検出デバイスが両軸方向の回転量を検出する一軸停止状態を示す説明図である。
【図１６】一軸停止状態の時に、トラックボールから情報処理装置へ一軸停止状態信号を送出し、一軸停止状態が復旧した時には、情報処理装置からトラックボールへ通常状態復帰信号を送出する機能を示す説明図である。
【図１７】Ｘ軸検出デバイス及びＹ軸検出デバイスを用いて、両軸回転量検出方式によりボールの回転量を検出する通常状態を示す説明図である。
【図１８】図１７に示す通常時のボールの回転量検出状態から、一方のＸ軸検出デバイスの回転量の検出が停止した時に、他方のＹ軸検出デバイスが両軸方向の回転量を検出する一軸停止状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるトラックボールの実施形態を示す平面図、図２はその正面図、図３はその左側面図、図４は図１及び図２の左斜視図であり、図５は本発明のトラックボールの分解斜視図である。このトラックボール１は、例えば医用画像診断装置、内視鏡装置、船舶誘導装置又は航空監視システム等の各種の情報処理装置の入力操作部として用いられるもので、ボール２と、ケース３と、検出デバイス４とを備えて成る。
【００２４】
前記ボール２は、操作者が指で回転操作して情報入力するための操作部材となるもので、例えば合成樹脂又はガラスなどで製造されている。
【００２５】
前記ボール２は、ケース３内に支持されている。このケース３は、その内周側に前記ボール２を回転可能に支持するもので、図５に示すように、ボール２が嵌まり得る半球状の凹球面を有して前記ボール２を嵌合するようになっており、例えば合成樹脂又は金属などで製造されている。
【００２６】
前記ケース３には、検出デバイス４が設けられている。この検出デバイス４は、前記ケース３内に支持されたボール２の回転量を検出するもので、前記ボール２に向かって光を照射する投光部及び前記ボール２から反射された光を検知する受光部を有している。
【００２７】
このような構成要素を有するトラックボール１は、図５に示すようにして組み立てられる。すなわち、図５において、まず、ボール２の上部に、該ボール２の直径よりも小さい内径のボール露出孔５ａを有するボール保持リング５を載せる。次に、前記ボール２にボール保持リング５を載せた状態のものの上方から、ボール２を前記ケース３内に吊下げ保持すると共に該ケース３に着脱可能とするボール取り出しリング６を載せて、ボール２とボール保持リング５とボール取り出しリング６とを一体的に組み合わせる。その後、この一体的に組み合わされたボール２とボール保持リング５とボール取り出しリング６とを、前記ケース３の半球状の凹球面の上方から内周側に嵌めて、前記ボール取り出しリング６を例えば時計回りに少し回転させてケース３の引掛けミゾに掛止する。これにより、図２に示すように、ケース３の上面にボール取り出しリング６のリング部が位置し、ボール保持リング５のボール露出孔５ａから上方にボール２の上部が露出した状態でトラックボール１が組み立てられる。
【００２８】
以下、このようにして組み立てられるトラックボール１の各構成要素について、さらに詳しく説明する。
図６は、図５に示すケース３を上から見た平面図である。このケース３は、前述のようにその内周側に前記ボール２を回転可能に支持するものであるが、半球状の凹球面の内周側面に、図６（ａ）に示すように、円周方向の例えば３等分の位置にボール支持体７が設けられている。或いは、前記ボール支持体７は、図６（ｂ）に示すように、円周方向の例えば５等分の位置に設けてもよい。前記ボール支持体７の前記ケース３における設置位置は、図１１に示すように、ケース３の高さの約１／２程度の位置に設けられている。ケース３の内側底部には、何も設けられていない。
【００２９】
前記ボール支持体７は、ケース３内にて前記ボール２を回転可能に支持する部材となるもので、例えば直径の小さい球体に形成されており、各々のボール支持体７の一部が前記ボール２の表面に点接触で当接している。具体的には、小球状のボール支持体７（支持球）の材質はルビー又はジルコニアから成り、その直径は例えば1.0mmから2.0mmまでの範囲であり、実用的には直径1.2mm以上で1.75mm以下のルビーであるのが望ましい。
なお、ボール支持体７（支持球）の数は、多いほどボール２の回転操作力が軽くなるが、操作のし易さという観点から５個程度が適当である。
【００３０】
図７は、前記ケース３に対する検出デバイス４の取り付け状態を示す説明図であり、図７（ａ）は検出デバイス４を示す斜視図、図７（ｂ）は検出デバイス４を取り付けたケース３を上から見た平面図、図７（ｃ）は前記検出デバイス４からの光がボール２に照射し反射される状態を示す光経路図である。検出デバイス４は、図７（ａ）に示すように、ベース部材８に、ボール２に向かって光を照射する投光部９と、前記ボール２から反射された光を検知する受光部１０と、前記受光部１０で検知した信号を処理してボール２の回転量を検出するセンサ１１とを備えている。なお、前記投光部９は、光源としてランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ発光素子のいずれを用いてもよい。ボール２の回転検出を確実とする点では、レーザ発光素子を用いるのが望ましい。
【００３１】
そして、図７（ｂ）に示すように、前記ボール２の真下を除くケース３の下半部にて該ボール２の中心を通る一平面内で直交する二軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に１個ずつデバイス取付け窓１２が設けられ、各々のデバイス取付け窓１２にＸ軸検出デバイス４ｘとＹ軸検出デバイス４ｙとがそれぞれ取り付けられている。この場合、前記２個の検出デバイス４ｘ，４ｙは、前記ボール２の回転方向のＸ軸方向とＹ軸方向とに対応させて、Ｘ軸検出デバイス４ｘでボール２のＸ軸方向の回転量を検出し、Ｙ軸検出デバイス４ｙでボール２のＹ軸方向の回転量を検出するようになっている。これら２個の検出デバイス４ｘ，４ｙで個別にボール２の回転量を検出し、２個の検出デバイス４ｘ，４ｙの検出信号を合成した値によってボール２の回転量を検出するようになっている。
【００３２】
なお、前述のボール２の真下を除くケース３の下半部にて該ボール２の中心を通る一平面とは、図１１（ボール２がケース３内に嵌合した断面図）においてボール２の中心を符号１３で表すと、この中心１３を通る斜め方向の平面１４のことである。そして、図７（ｂ）に示すＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙは、この平面１４内にて直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ設けられている。この場合、前記２個の検出デバイス４ｘ，４ｙは、前記ボール２の平面１４内にて、図７（ｃ）に示すように投光部９からボール２に向かって光を照射し、前記ボール２から反射された光を受光部１０で検知して、該ボール２の直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向の回転量を検出する。
【００３３】
図７（ｂ）に示す２個の検出デバイス４ｘ，４ｙは、図８に示す帯状のフレキシブル基板１５に搭載されている。このフレキシブル基板１５は、例えば厚さ0.2mm程度のポリイミド樹脂から成り折り曲げ可能とされ、縦幅が約14mmで横の長さが約170mm程度の細長い帯状に形成されており、図８において左端部にＸ軸検出デバイス４ｘを搭載するための取付け穴１６ｘがあけられ、右端部にＹ軸検出デバイス４ｙを搭載するための取付け穴１６ｙがあけられている。そして、これらの取付け穴１６ｘ，１６ｙに図７（ａ）に示す投光部９及び受光部１０を挿入して、前記フレキシブル基板１５の表面側にそれぞれＸ軸検出デバイス４ｘ、Ｙ軸検出デバイス４ｙが取り付けられている。なお、図８において、符号１７は、フレキシブル基板１５の裏面側に取り付けられた電力供給及び信号取出し用のコネクタを示し、符号１８は、このフレキシブル基板１５の検出デバイス、ＣＰＵ、コネクタなどの部品を搭載する搭載部を裏打ち補強し、前記ケース３に巻き付けて取り付けるための板状の取付部材を示している。
【００３４】
そして、前記フレキシブル基板１５は、図９に示すように、前記ケース３の下半部の外周側面に巻き付けて取り付けられている。図９は本発明のトラックボール１の底面図であり、ケース３の底面部に水平方向に取り付けられた板金１９を利用し、その板金１９の上面に図８に示すフレキシブル基板１５の取付部材１８の下辺が接するように位置させて、Ｘ軸検出デバイス４ｘ、取付部材１８、コネクタ１７及びＹ軸検出デバイス４ｙが前記ケース３の下半部の外周側面に位置するように、前記フレキシブル基板１５の裏面側を内側にして巻き付けられている。この状態で、前記フレキシブル基板１５の取付け穴１６ｘ，１６ｙに投光部９及び受光部１０を挿入して取り付けられたＸ軸検出デバイス４ｘ、Ｙ軸検出デバイス４ｙは、前記ケース３の内周側に向けて設けられ、図７（ｂ）に示すように、ケース３のそれぞれのデバイス取付け窓１２内に位置して前記ボール２に向かって光を照射し、該ボール２から反射された光を検知するようにされている（図７（ｃ）参照）。
なお、前述の図２〜図４においては、ケース３の下半部の形状を見せるためにフレキシブル基板１５の図示を省略している。
【００３５】
図１０は、図５に示すボール２をボール取り出しリング６で吊下げ保持する状態を示す説明図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）はその中央断面図である。ボール取り出しリング６は、前記ケース３とボール２との間において該ボール２をケース３内で吊下げ保持すると共にケース３に着脱可能とするもので、図１０（ｂ）に示すように、ボール２の直径よりも小さい内径のボール露出孔６ａを有するリング部２０と、このリング部２０の対向する２箇所から所定の幅及び長さでボール２の下半部まで下方に伸びる保持アーム２１とを備えている。前記保持アーム２１は、ケース３内に組み込まれたボール２を該ケース３から取り出すときに実際にボール２を吊下げ保持するもので、その幅方向において前記リング部２０と同心円状に湾曲しており、その下端部２２はボール２の球面形状に沿って内側に円弧状に形成されている。この状態で、前記保持アーム２１の２個の下端部２２を円周の一部とする仮想の円を描くとき、この仮想の円がボール２の最大外周円より小さくなるように形成され、前記仮想の円がボール２の最大外周円より広がるように保持アーム２１が弾性を有するようにされている。
【００３６】
このようなボール取り出しリング６を用いてボール２をケース３に着脱するには、図５において、ボール２の上部にボール保持リング５を載せ、このボール保持リング５を載せた状態のボール２の上方から、図１０（ｂ）に示す２個の保持アーム２１をボール２側に向けてボール取り出しリング６をボール２に押し込むと、前記保持アーム２１の下端部２２がボール２と接触して該保持アーム２１が弾性により外側に広げられる。そして、保持アーム２１の下端部２２がボール２の最大外周円を通過すると、前記保持アーム２１は弾性により元の形状に復元する。この状態で、ボール２は、リング部２０のボール露出孔６ａと２個の保持アーム２１の下端部２２とにより吊下げ保持される。なお、図１０（ｂ）においては、図５に示すボール保持リング５は図示を省略してある。
【００３７】
次に、前記のようにボール２を保持したボール取り出しリング６を、図５においてケース３の半球状の凹球面の上方から内周側に嵌め、前記ボール取り出しリング６を例えば時計回りに少し回転させて、該ボール取り出しリング６の下部周囲に設けられた複数個の係合爪２３をケース３の内周側に設けられた引掛けミゾ２４に掛止する。このとき、前記ボール２は、図６に示すケース３の内周側面に３個又は５個設けられたボール支持体７で支持されるため、図１０（ｂ）に示す保持アーム２１の下端部２２より上方に押し上げられ、該保持アーム２１の下端部２２と非接触となる。この状態で、ボール２は、ボール取り出しリング６のリング部２０及び保持アーム２１にも接触しないでボール取り出しリング６の保持から開放され、図１１に示すように、ケース３の内周側面のボール支持体７のみの支持により回転可能となる。
【００３８】
次に、前記ボール取り出しリング６を用いてボール２をケース３から取り出すには、図５において、ボール取り出しリング６のリング部２０を手で保持して例えば反時計回りに少し回転させて、ケース３の引掛けミゾ２４に対する係合爪２３の掛止を解除する。その状態で、リング部２０を手で保持してボール取り出しリング６をケース３から上方に引き上げる。すると、ボール２は、２個の保持アーム２１の下端部２２に引っかかり、前記ボール取り出しリング６と共にケース３の上方へ取り出される。
【００３９】
図１２は、図１１に示すようにケース３内に回転可能に支持されたボール２の回転操作力を調整するための操作力調整部材２５を取り付ける状態を示す分解説明図である。この操作力調整部材２５は、図６に示す複数個のボール支持体７（支持球）でケース３の内周側に支持されたボール２の回転操作力はボール支持体７の数が多いほど軽くなる傾向にあり、ボール２の操作初動のときに回転操作力が軽すぎて操作性が良くない場合があるので、操作し易い程度に回転操作力を重くするためにボール２の回転にブレーキを掛ける部材である。
【００４０】
この操作力調整部材２５は、図１２に示すように、例えば予め定めた幅に形成され弾性を有するリング状の部材から成り、このリング状の部材（２５）を、ボール保持リング５の大径部５ａと小径部５ｂとの間の段部５ｃの上面に載せるようになっている。そして、前記ボール保持リング５の段部５ｃに操作力調整部材２５を組み合わせた状態のものの上方から、ボール取り出しリング６を載せて、図５に示すと同様に、ボール２とボール保持リング５と操作力調整部材２５とボール取り出しリング６とを一体的に組み合わせる。その後は、図５に示すと同様にして、前記一体的に組み合わされたボール２とボール保持リング５と操作力調整部材２５とボール取り出しリング６とを、ケース３の半球状の凹球面の上方から内周側に嵌めてトラックボール１が組み立てられる。このとき、前記操作力調整部材２５は、図１１において、ボール２の上半部表面に接する状態のボール保持リング５の段部５ｃとその外側に位置するボール取り出しリング６との間の隙間２６に挟み込まれた状態になる。
【００４１】
ここで、前記操作力調整部材２５は、図１１において、前記隙間２６に位置するばね座金（スプリングワッシャ）のようにその弾性力でボール保持リング５の全体を押し下げ、図１２に示す小径部５ｂの内周縁が図１１に示すボール２の上半部表面に接触する圧力を大きくするようになる。これにより、回転操作されるボール２に前記ボール保持リング５の小径部５ｂの内周縁が接触する圧力によってブレーキが掛けられる形となり、その接触圧力を適宜選択することでボール２の回転操作力を調整することができる。
【００４２】
なお、前記操作力調整部材２５は、図１２に示すリング状の部材（２５）に限られず、前記ボール保持リング５の段部５ｃとその外側に位置するボール取り出しリング６との間の隙間２６に挟み込まれた状態で弾性力を発揮できるものならば、どのような形状であってもよい。例えば、リング状の部材が円周方向において上下に波打った形でもよい。また、前記ボール保持リング５の段部５ｃの上面に、短冊形で中央部が盛り上がって形成された板ばねを適宜の間隔で複数個設けてもよい。さらに、同じくボール保持リング５の段部５ｃの上面に、予め定めた厚さで円周方向に伸びるスポンジなどのクッション部材を貼り付けてもよい。さらにまた、図１２に示すリング状の部材（２５）を設けずに、ボール保持リング５の小径部５ｂに、その円周方向において適宜の間隔で切り込みを入れて各切込み片が上下に弾性変形可能とし、該小径部５ｂの内周縁が図１１に示すボール２の上半部表面に接触する圧力を大きくするようにしてもよい。
【００４３】
また、前記操作力調整部材２５は、図６に示す複数個のボール支持体７（支持球）の数によってケース３内に支持されたボール２の回転操作力が適当である場合は、設けなくてもよい。
【００４４】
次に、このように構成されたトラックボール１において、前記２個の検出デバイス４ｘ，４ｙで個別にボール２の回転量を検出し、２個の検出デバイス４ｘ，４ｙの検出信号を合成した値によってボール２の回転量を検出する動作について説明する。
【００４５】
図１３は、前記トラックボール１のＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙによるボール２の回転量の検出方向を示す説明図である。Ｘ軸検出デバイス４ｘは、前述のようにボール２のＸ軸方向の回転量を検出するものであるが、その検出データはＣＣＤ（電荷結合素子）カメラのように２次元（Ｘ方向、Ｙ方向）の移動量データを含んでおり、図１３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の回転量データとＹ軸方向の回転量データとを含んでいる。また、Ｙ軸検出デバイス４ｙは、前述のようにボール２のＹ軸方向の回転量を検出するものであるが、その検出データは上述と同様に、２次元（Ｘ方向、Ｙ方向）の移動量データを含んでおり、図１３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の回転量データとＸ軸方向の回転量データとを含んでいる。
【００４６】
図１４は、前記Ｘ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙを用いて、片軸回転量検出方式によりボール２の回転量を検出する通常状態を示す説明図である。図１４において、符号２６は、トラックボール１内においてＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙで検出した回転量データを入力してＸ軸方向の回転量データとＹ軸方向の回転量データとに分けて取り出し、これらを合成して出力するＣＰＵ（中央処理装置）などの制御回路を示し、符号２７は、トラックボール１から出力された回転量データを入力して情報処理をする医用画像診断装置、内視鏡装置、船舶誘導装置又は航空監視システム等の各種の情報処理装置を示している。
【００４７】
図１４は、通常時のボール２の回転量検出状態を示している。まず、Ｘ軸検出デバイス４ｘの投光部９及び受光部１０並びにセンサ１１の動作により、図１３（ａ）に示すＸ軸方向の回転量データＤｘｘと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｘとを検出する。同様にして、Ｙ軸検出デバイス４ｙの投光部９及び受光部１０並びにセンサ１１の動作により、図１３（ｂ）に示すＸ軸方向の回転量データＤｘｙと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙとを検出する。そして、これらのＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙで検出されたそれぞれの回転量データは、制御回路２６に入力する。
【００４８】
前記制御回路２６は、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘを入力して、Ｘ軸方向の回転量データＤｘｘだけを抽出する。また、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙを入力して、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙだけを抽出する。そして、この抽出したＸ軸方向の回転量データＤｘｘとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを合成して、この合成したＸ軸方向の回転量データＤｘｘとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００４９】
図１５は、図１４に示す通常時のボール２の回転量検出状態から、一方のＸ軸検出デバイス４ｘの回転量の検出が停止した時に、他方のＹ軸検出デバイス４ｙが両軸方向の回転量を検出する一軸停止状態を示す説明図である。この状態においては、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘが停止して出力されないので、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙだけが制御回路２６に入力する。
【００５０】
この場合、制御回路２６は、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを入力して、Ｘ軸方向の回転量データＤｘｙと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙとに分けて抽出する。そして、この抽出したＸ軸方向の回転量データＤｘｙを、前記停止したＸ軸検出デバイス４ｘが検出するＸ軸方向の回転量データＤｘｘの代わりに用いて、そのＸ軸方向の回転量データＤｘｙとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを合成して、この合成したＸ軸方向の回転量データＤｘｙとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００５１】
なお、図１５において、Ｙ軸検出デバイス４ｙの回転量の検出が停止した時には、図１５に示す状態とは逆に、Ｘ軸検出デバイス４ｘが両軸方向の回転量を検出して、その検出したＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘを用いてＸ軸方向及びＹ軸方向の回転量データとして合成し、この合成したＸ軸方向の回転量データＤｘｘとＹ軸方向の回転量データＤｙｘとをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００５２】
そして、図１５に示すように、２個の検出デバイス４ｘ，４ｙのうち一方の検出デバイスの回転量の検出が停止した時には、図１６に示すように、トラックボール１から一方の検出デバイスが停止状態であることを示す一軸停止状態信号を情報処理装置２７へ送出し、前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧した時には、情報処理装置２７からトラックボール１へ通常状態復帰信号を送出して、通常状態に復帰するようになっている。これにより、操作者に検出デバイス４ｘ，４ｙのメインテナンスの必要性を知らせると共に、そのメインテナンス後の通常状態復帰を知らせることができる。
【００５３】
図１７は、前述のＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙを用いて、両軸回転量検出方式によりボール２の回転量を検出する通常状態を示す説明図である。図１７において、符号２６’は両軸回転量検出方式においてボール２のＸ軸、Ｙ軸方向の回転量を合成し出力する制御回路を示し、符号２７は前述と同じ各種の情報処理装置を示している。
【００５４】
図１７は、通常時のボール２の回転量検出状態を示している。まず、Ｘ軸検出デバイス４ｘの動作により、図１３（ａ）に示すＸ軸方向の回転量データＤｘｘと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｘとを検出する。同様にして、Ｙ軸検出デバイス４ｙの動作により、図１３（ｂ）に示すＸ軸方向の回転量データＤｘｙと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙとを検出する。そして、これらのＸ軸検出デバイス４ｘ及びＹ軸検出デバイス４ｙで検出されたそれぞれの回転量データは、制御回路２６’に入力する。
【００５５】
制御回路２６’は、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘを入力すると共に、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙを入力して、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＸ軸方向の回転量データＤｘｘとＹ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙとを加算してＸ軸方向の回転量データ（Ｄｘｘ＋Ｄｘｙ）を抽出する。また、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＹ軸方向の回転量データＤｙｘとＹ軸検出デバイス４ｙからのＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを加算してＹ軸方向の回転量データ（Ｄｙｘ＋Ｄｙｙ）を抽出する。そして、この抽出したＸ軸方向の回転量データ（Ｄｘｘ＋Ｄｘｙ）とＹ軸方向の回転量データ（Ｄｙｘ＋Ｄｙｙ）とを合成して、この合成したＸ軸方向の回転量データ（Ｄｘｘ＋Ｄｘｙ）とＹ軸方向の回転量データ（Ｄｙｘ＋Ｄｙｙ）とをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００５６】
図１８は、図１７に示す通常時のボール２の回転量検出状態から、一方のＸ軸検出デバイス４ｘの回転量の検出が停止した時に、他方のＹ軸検出デバイス４ｙが両軸方向の回転量を検出する一軸停止状態を示す説明図である。この状態においては、Ｘ軸検出デバイス４ｘからのＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘが停止して出力されないので、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙだけが制御回路２６’に入力する。
【００５７】
この場合、制御回路２６’は、Ｙ軸検出デバイス４ｙからのＸ軸方向の回転量データＤｘｙ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを入力して、Ｘ軸方向の回転量データＤｘｙと、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙとに分けて抽出する。そして、この抽出したＸ軸方向の回転量データＤｘｙを、図１７に示す通常時のＸ軸方向の回転量データ（Ｄｘｘ＋Ｄｘｙ）の代わりに用いると共に、Ｙ軸方向の回転量データＤｙｙを、図１７に示す通常時のＹ軸方向の回転量データ（Ｄｙｘ＋Ｄｙｙ）の代わりに用いて、そのＸ軸方向の回転量データＤｘｙとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとを合成して、この合成したＸ軸方向の回転量データＤｘｙとＹ軸方向の回転量データＤｙｙとをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００５８】
なお、図１８において、Ｙ軸検出デバイス４ｙの回転量の検出が停止した時には、図１８に示す状態とは逆に、Ｘ軸検出デバイス４ｘが両軸方向の回転量を検出して、その検出したＸ軸方向の回転量データＤｘｘ及びＹ軸方向の回転量データＤｙｘを用いてＸ軸方向及びＹ軸方向の回転量データとして合成し、この合成したＸ軸方向の回転量データＤｘｘとＹ軸方向の回転量データＤｙｘとをトラックボール１で検出した回転量のデータとして情報処理装置２７へ送る。
【００５９】
そして、図１８に示す一軸停止状態の場合も、図１６に示すと同様に、トラックボール１から一方の検出デバイスが停止状態であることを示す一軸停止状態信号を情報処理装置２７へ送出し、前記一方の検出デバイスの停止状態が復旧した時には、情報処理装置２７からトラックボール１へ通常状態復帰信号を送出して、通常状態に復帰するようになっている。これにより、操作者に検出デバイス４ｘ，４ｙのメインテナンスの必要性を知らせると共に、そのメインテナンス後の通常状態復帰を知らせることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…トラックボール
２…ボール
３…ケース
４…検出デバイス
４ｘ…Ｘ軸検出デバイス
４ｙ…Ｙ軸検出デバイス
５…ボール保持リング
６…ボール取り出しリング
７…ボール支持体
９…投光部
１０…受光部
１１…センサ
１５…フレキシブル基板
２１…保持アーム
２２…保持アームの下端部
２５…操作力調整部材
２６，２６’…制御回路
２７…情報処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011134148.tif 000013
【図１２】
2011134148.tif 000014
【図１３】
2011134148.tif 000015
【図１４】
2011134148.tif 000016
【図１５】
2011134148.tif 000017
【図１６】
2011134148.tif 000018
【図１７】
2011134148.tif 000019
【図１８】
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