(57)【要約】【課題】各種電子機器の入力操作部などに配設されるトラックボール装置に関し、球体回転に必要な回転操作力やクリック感の間隔や強さが制御でき、しかもその際の感触として安定的なものが得られるものを提供する。【解決手段】支持部材３２で支持された磁性材料を含む球体３１を、第一電磁石３３によって発生する磁力線の経路内に位置させ、当該磁力の吸引力によって球体３１と支持部材３２との間の摩擦力を変化させて球体３１への必要な回転操作力を変えると共に、球体３１表面に対し第一電磁石３３の面状部３４Ａを対峙させた構成であるため、第一電磁石３３の作動時に、漏れ磁束なども少なく、効率よく球体３１に磁力を作用させ、安定した操作感触のものにできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料を含む球体が回転自在に支持部で支持され、その球体の回転状態が検出部で検出されると共に、その検出信号が制御部で制御されて所定出力が得られるトラックボール装置であって、前記球体の回転力を可変させるために配された第一電磁石のコアまたはヨークが、磁極毎で各々独立状態に前記球体の支持された側の半球部表面に対し、所定間隔を空けて面状に沿わせて配されているトラックボール装置。
【請求項２】
第二電磁石のコアまたはヨークを、球体の支持されていない側の半球部表面に対し、所定の間隔を空けて磁極毎で各々独立状態にさらに配してある請求項１記載のトラックボール装置。
【請求項３】
球体を回転自在に支持する非磁性材料からなる支持部を、球体表面に対峙する第一電磁石のコアまたはヨークの面状部分に設けた請求項１記載のトラックボール装置。
【請求項４】
支持部が、球体下方の等角度位置に三点で配置された構成とすると共に、第一電磁石のそれぞれの磁極点は、前記球体中心を頂点とし、前記三点の支持部と前記球体面が接触する三箇所を含む仮想円錐体の円錐面上に位置している請求項１記載のトラックボール装置。
【請求項５】
仮想円錐体の円錐面上に位置する第一電磁石のそれぞれの磁極点が、前記仮想円錐体の頂点から等距離で、かつ前記仮想円錐体の中心垂線に対して対称位置にある請求項４記載のトラックボール装置。
【請求項６】
第一電磁石が、交互磁界を暫減させていくように作動されることによって、着磁しているコアまたはヨークや球体等が消磁される請求項１記載のトラックボール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器の入力操作部や入力装置として利用されるトラックボール装置に関し、特に移動中などにも使用されることが多い携帯用のパーソナルコンピュータやＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、車載機器用等に適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子機器において、表示画面上に配されたアイコンやメニュー項目を選択する入力操作部や入力装置として利用される代表的なひとつにトラックボール装置が知られている。
【０００３】
トラックボール装置とは、回転自在に支持された球体を操作者が指などで転がして動作させ、それにより得られる所定信号から球体の回転方向や回転量が識別でき、その球体の回転方向や回転量に応じて電子機器の制御部などの制御でディスプレイ上のポインタを二次元的に移動させたり、同ディスプレイの画面をスクロールさせることが可能なものであり、一般的には、回転操作時に、クリック感のないものが主流となっている。
【０００４】
そして、この球体の回転操作時にクリック感やひっかかり感を付与できれば、細かなアイコンやメニュー選択時にポインタを行き過ぎさせることなく選択できて誤操作が少なくできると考えられ、そのような構成を備えた従来のトラックボール装置の提案内容について、図７を用いて以下に説明する。
【０００５】
図７は前記従来のトラックボール装置の要部構造を示す斜視図であり、同図に示すように、従来のトラックボール装置１は、球体２の上方部分を操作者が操作するものとなっている。
【０００６】
そして、３は、直交関係で配されている回転可能な二つの直線棒状のシャフトであり、各シャフト３の一端部には各々ローラー４が固着され、この各ローラー４が、球体２の下方位置に当接している。
【０００７】
また、各々のシャフト３の他端部には、シャフト３と共廻りする回転羽５が、各々複数枚ずつ所定角度ピッチで設けられている。
【０００８】
そして、各回転羽５が配された各シャフト３部分の下方位置には、それぞれストッパー６が配置され、回転羽５の回転時に、回転羽５の先端部が、わずかにストッパー６に触れるようになっている。
【０００９】
以上の構成部分を備えた従来のトラックボール装置１は、操作者が、球体２を回転操作すると、球体２の回転に伴いローラー４およびシャフト３が回転し、回転羽５もローラー４と同期回転する。
【００１０】
このとき、回転羽５が順次ストッパー６に触れることにより回転力が変わり、特に弱い力で球体２を回転操作するとき、操作者にはクリック感やひっかかり感としての触感が得られるものであった。
【００１１】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−１８５２５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のトラックボール装置１は、一定速度での回転操作時のクリック感やひっかかり感の間隔が、シャフト３に設けられた回転羽５の数やピッチ等で決定されると共に、その強さも可変させることができず、クリック感の間隔や強さが制御できるようなものが要望されつつある。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、各種電子機器の入力操作部などに利用され、球体回転に必要な回転操作力やクリック感の間隔や強さが制御でき、しかもその際の感触として安定的なものが得られるトラックボール装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁性材料を含む球体が回転自在に支持部で支持され、その球体の回転状態が検出部で検出されると共に、その検出信号が制御部で制御されて所定出力が得られるトラックボール装置であって、前記球体の回転力を可変させるために配された第一電磁石のコアまたはヨークが、磁極毎で各々独立状態に前記球体の支持された側の半球部表面に対し、所定間隔を空けて面状に沿わせて配されているトラックボール装置としたものであり、第一電磁石の非作動時では、球体の自重で支持部方向へ加わる力によって、この球体と支持部との間での球体回転に対する所定の摩擦力が生じ、第一電磁石の作動時では、第一電磁石の磁力によって、球体は第一電磁石側、つまり支持部側へ引き寄せられる力が発生付加され、球体自重による支持部方向に加わる力と前記引き寄せ力を含めた合成力で、球体と支持部との間の摩擦力を生じさせるものにでき、この電磁石の作動、非作動に伴う摩擦力の差を、球体の回転操作力の差として利用することができ、第一電磁石への電気信号の強さや周期などを可変させて作動させることにより、球体の回転操作力の強弱や間隔を適宜設定したり変更できるものが実現できるという作用を有する。
【００１７】
そして、第一電磁石のコアまたはヨークを球体表面に面状に沿わせて設けてあるため、漏れ磁束も少なく、球体に対して第一電磁石の磁力の吸引力が安定して効率よく働き、球体の支持部側への引き寄せられ状態が安定して摩擦力の増加状態も安定的なものにできるため、第一電磁石の作動時における操作時に、安定した重い感触が得られるようになるという作用も有する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第二電磁石のコアまたはヨークを、球体の支持されていない側の半球部表面に対し、所定の間隔を空けて磁極毎で各々独立状態にさらに配してあるものであり、第二電磁石を作動させることによって、球体は第二電磁石側に引き寄せられて、球体を支持する支持部との摩擦力が低減されることとなるので、第二電磁石の作動により球体を軽い回転操作力で操作できる状態にできるという作用を有する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、球体を回転自在に支持する非磁性材料からなる支持部を、球体表面に対峙する第一電磁石のコアまたはヨークの面状部分に設けたものであり、第一電磁石が形成する磁路中で、球体との空間ギャップを構成する部分の面積、つまり面状部の面積を大きく形成することが容易に可能となるため、球体の引き付けられ状態がより安定的なものにでき、かつ支持部として非磁性材料のものを用いたため、支持部への着磁を防止でき、支持部の着磁による球体の回転操作力の変動、すなわち回転操作力の主因たる摩擦力への影響配慮が少なくなり、コアやヨークの材料選定も容易になるという作用を有する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、支持部が、球体下方の等角度位置に三点で配置された構成とすると共に、第一電磁石のそれぞれの磁極点は、前記球体中心を頂点とし、前記三点の支持部と前記球体面が接触する三箇所を含む仮想円錐体の円錐面上に位置しているものであり、第一電磁石の磁極点からの吸引力ベクトルが球体中心に向かって大きく働くものにでき、第一電磁石の作動時に、効率よく、摩擦力を増加させることができるという作用を有する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、仮想円錐体の円錐面上に位置する第一電磁石のそれぞれの磁極点が、前記仮想円錐体の頂点から等距離で、かつ前記仮想円錐体の中心垂線に対して対称位置にあるものであり、請求項４記載の発明による作用に加えて、球体表面までの距離が等距離である各磁極点から球体に対して均等に磁力が働くようになるため、第一電磁石の作動時に、さらに安定した吸引状態にできるものが得られるという作用を有する。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第一電磁石が、交互磁界を暫減させていくように作動されることによって、着磁しているコアまたはヨークや球体等が消磁されるものであり、球体と直接接触する支持部やコアまたはヨーク、あるいは球体そのものが着磁すると、球体の回転操作力の主因たる摩擦力への影響が生じて、球体への操作力が予め設定したものから変動することも考慮されるが、前記各々の部材を含めて消磁できる構成であるため、第一電磁石の作動・非作動状態などで予め設定した球体の回転操作力を長期に亘って維持でき、かつ使用機器に取り付けられた際、外方に露出することとなる球体の着磁状態も解除できるため、着磁した球体から発せられる磁界による周辺への影響も低減できるという作用を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるトラックボール装置の斜視図、図２は同分解斜視図である。
【００２５】
これらの図において、３１は、操作部材となる磁性材料を含む球体であり、この球体３１は、等角度で独立配置された球状の三つの支持部材３２で、下方位置を回転自在に支持されている。
【００２６】
そして、３３は、コア３３Ａの両端各々にヨーク３４が接続固定された第一電磁石であり、コア３３Ａおよび二つのヨーク３４は、上面視コの字状で、その両先端がさらに内側方向に曲がった形状に構成されており、このコの字形状の中央部をなす棒状部分が、コア３３Ａで、このコア３３Ａの中央付近にコイル３３Ｂを擁している。
【００２７】
そして、前記コの字状の内側方向に曲がった部分を構成するヨーク３４のそれぞれの先端部は、球体３１の表面状態に沿った曲面形状の面状部３４Ａに各々形成され、この各々の面状部３４Ａの面が、球体３１表面に対して一定間隔を保つ平行関係に対峙して配置されている。
【００２８】
また、ヨーク３４のそれぞれの先端部どうしは、球体３１の下半球面をほぼ二分するように所定隙間を空けて対向した独立状態で配置されている。
【００２９】
前記配置関係とすることによって、球体３１は、ヨーク３４を含む第一電磁石３３が形成する磁路の中に配置されたものとなる。
【００３０】
また、球体３１を回転可能に支持する前記三つの支持部材３２は非磁性体からなり、このうち一つは、一方側のヨーク３４の面状部３４Ａに配設され、残り二つは、他方側のヨーク３４の面状部３４Ａに配設されている。
【００３１】
この支持部材３２は、球体３１表面に対峙する曲面部分となるヨーク３４の面状部３４Ａ内に球状の部材が埋め込まれて構成され、球体３１を支持すると共に、球体３１表面とヨーク３４の面状部３４Ａとの間に一定間隔の隙間を作る役割をも果たしている。
【００３２】
なお、前記のようにヨーク３４の面状部３４Ａに支持部材３２を配する構成とすると、面状部３４Ａの面積も容易に広く構成でき、第一電磁石３３の作動時に球体３１を効率よくかつ安定した引き寄せ状態にできるようになる。
【００３３】
一方、球体３１の中央直下付近にはイメージセンサ３５が配され、このイメージセンサ３５を用いて球体３１の回転状態が検出可能となっている。
【００３４】
なお、各ヨーク３４は、イメージセンサ３５が正常に機能するように、対向するそれぞれの端部中央が上面視で半円状に切り欠かれている。
【００３５】
次に、球体３１の上方位置に配される第二電磁石３６の構成について説明すると、この第二電磁石３６も、コア３６Ａの両端に各々ヨーク３７が接続され、上面視でコの字の両先端をさらに内側に曲げた形状に構成され、その中央部をなす棒状部分のコア３６Ａの中央付近にコイル３６Ｂを擁している。
【００３６】
そして、前記各々のヨーク３７は、球体３１側に向く各々の先端が、球体３１の中央水平面より上方位置において、球体３１の回転操作に影響しない所定の高さまでの高さ位置の間に、互いに独立関係で配置されている。
【００３７】
また、その各々のヨーク３７の先端部は、前記高さ部分における球体３１表面に沿う形状の面状部３７Ａに形成され、各面状部３７Ａが球体３１の上半球面表面に対し所定隙間を空けて沿うように対峙させて配されている。
【００３８】
すなわち、この第二電磁石３６が形成する磁路の中においても、球体３１はヨーク３７を介して配置された状態になっている。
【００３９】
そして、上述の第一電磁石３３、第二電磁石３６、および球体３１の回転状態を検出するイメージセンサ３５は、基板３８に固定されている。
【００４０】
また、この基板３８には、マイクロコンピュータなどからなる制御部３９も配置されており、この制御部３９の制御で、第一および第二電磁石３３および３６、ならびにイメージセンサ３５は制御されている。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によるトラックボール装置は構成されるものである。
【００４２】
ここで、第一電磁石３３における磁力線の集まる磁極点の配置関係の好ましい事例について図３の断面図を用いて説明する。
【００４３】
図３は、球体３１の中央位置から第二電磁石３６側方向に視た断面図であり、同図に示すように、第一電磁石３３がつくりだす磁極点３３Ｃを、球体３１の中心点３１Ａを頂点とし、三つの支持部材３２と球体３１表面とが各々接する点を含んで構成される仮想円錐体の円錐面（点線で示す）上に位置するように設定することが好ましい。
【００４４】
このように磁極点３３Ｃを配置すると、球体３１と支持部材３２との接平面に対して直角方向となる球体３１の中心点３１Ａに向かって、磁極点３３Ｃからの吸引力ベクトルが大きく働くものにでき、第一電磁石３３の作動時に、球体３１の引き付け力が大きく作用して摩擦力を効果的に増大できるようになる。
【００４５】
また、互いの磁極点３３Ｃが、前記仮想円錐体の頂点から等距離で、かつ前記仮想円錐体の中心垂線に対して対称位置にある場合は、球体３１表面までの距離が等距離である各磁極点３３Ｃから球体３１に対して均等に磁力が働くようになるため、第一電磁石３３の作動時に、球体３１は、より一層安定した状態で引き寄せられるようになる。
【００４６】
前記本実施の形態によるトラックボール装置は、各種電子機器の入力操作部などとして搭載されて使用されるものであり、続いて、その使用事例および使用状態における当該トラックボール装置の動作などを含めて、図４〜図６を用いて説明する。
【００４７】
図４は、本実施の形態によるトラックボール装置の使用事例を説明するためのパーソナルコンピュータを示す外観斜視図である。
【００４８】
同図に示す４０は、本体部４１に対し、表示部４２が開閉可能に構成されたパーソナルコンピュータ（以下パソコン４０と記載）であり、本体部４１上面には、操作部品類４３として、キーボード４３Ａ、パッド４３Ｂ、確定スイッチ４３Ｃ等が配設されている。
【００４９】
このパソコン４０の表示部４２には、複数のアイコン４６や現在の座標位置を示すポインタ４７が表示されており、このポインタ４７を移動させて所望のアイコン４６を選択・実行することにより、所定機能が動作するようになっている。
【００５０】
そして、パソコン４０の本体部４１内には、表示部４２、操作部品類４３などを制御するシステム制御部４８が配されている。
【００５１】
そして、このパソコン４０の本体部４１の背面側にケーブル４９で接続されているのが、本実施の形態によるトラックボール装置６０などが搭載された外付け用の入力装置５０である。
【００５２】
この入力装置５０は、球体３１上方が上側筐体５０Ａから所定量突出するように当該トラックボール装置６０が配設されていると共に、その球体３１の近傍位置にスイッチ５１が設けられている。
【００５３】
なお、前記パソコン４０のシステム制御部４８は、当該トラックボール装置６０の制御部３９（図１参照。）にも接続され、当該制御部３９の制御なども行っている。
【００５４】
なお、システム制御部４８は、パソコン４０の本体部４１の中に組み込まれている事例を説明しているが、トラックボール装置６０の中に組み込まれてあっても良いし、または他の機器内に配されて当該制御をなすように構成してあっても良い。
【００５５】
次に、前記構成のパソコン４０およびそれに外付けされた本実施の形態によるトラックボール装置６０を搭載した入力装置５０の動作について説明する。
【００５６】
操作者が、パソコン４０の本体部４１に接続された入力装置５０において、トラックボール装置６０の球体３１を回転操作すると、等角度で配されている三つの支持部材３２で安定的に三点支持されている球体３１は、滑らかに回転動作する（図１〜図３参照。）。
【００５７】
この球体３１の回転状態が、イメージセンサ３５で読み取られ、その状態信号が制御部３９に入力され判別される。
【００５８】
そして、制御部３９の判別結果がパソコン４０の本体部４１内のシステム制御部４８に伝達され、その伝達情報に応じてシステム制御部４８は所定信号を発生させ、例えば、表示部４２内に表示されたポインタ４７を、前記伝達情報に応じた方向および量で座標位置の移動を行う。
【００５９】
上述のようにして球体３１を回転操作することによって、操作者は、ポインタ４７の位置を移動させていき、表示部４２上でポインタ４７の座標位置を所望のアイコン４６の座標位置と重なり合わせる。
【００６０】
このポインタ４７と所望のアイコン４６の位置が重なる際に、システム制御部４８は、トラックボール装置６０内の制御部３９に対して所定信号を発し、前記信号を受けた制御部３９は、第一電磁石３３、第二電磁石３６の一方もしくは両方を作動させる制御をする。
【００６１】
制御部３９の制御によって第一電磁石３３が作動すると、この第一電磁石３３による磁力で、球体３１は第一電磁石３３のヨーク３４方向に引き付けられ、電磁石３３のヨーク３４および支持部材３２は固定状態となっているため、前記球体３１の引き付け力は、球体３１と支持部材３２との間の摩擦力の増加という現象を発生、つまり球体３１自重による支持部材３２方向に加わる力と前記引き寄せ力を含めた合成力で、球体３１と支持部材３２との間の摩擦力を生じさせるものとなり、球体３１の操作に対して回転操作力が大きく必要な状態になる。
【００６２】
このとき、ヨーク３４の面状部３４Ａは、球体３１に対し、広い面積で対峙し、その面同士間の空間ギャップが一定値に設定されてあるため、漏れ磁束も少なく、効率よくかつ安定的に球体３１は面状部３４Ａ側に引き付けられ、第一電磁石３３が作動している間、球体３１の引き付け状態も安定したものとなり、球体３１への操作時に、安定した重い感触が得られるようになる。
【００６３】
また、非磁性材料の支持部材３２を用いているため、支持部材３２への着磁を防止でき、支持部材３２の着磁による球体３１の回転操作力の主因たる摩擦力への影響配慮が少なくなり、コア３３Ａやヨーク３４などの材料選定幅が広がる。
【００６４】
一方、制御部３９の制御によって第二電磁石３６が作動し、この第二電磁石３６による磁力が発生すると、第二電磁石３６のコア３６Ａに接続されたヨーク３７は固定状態となっているため、このヨーク３７方向つまり球体３１を支持された側とは反対の上方に引き付ける力が発生することとなる。
【００６５】
この上方への引き付け力は、球体３１と支持部材３２との間の摩擦力を減少させるように働き、このときには、球体３１の操作に回転操作力が小さくてすむ状態となる。
【００６６】
このときも、第二電磁石３６のヨーク３７の面状部３７Ａは、球体３１の支持されていない側の表面に沿って対峙させて配置されているため、漏れ磁束は少なく、球体３１が効率よく安定的に引き付けられた状態にできることは、第一電磁石３３による場合と同じである。
【００６７】
なお、第二電磁石３６の作動時に発生する回転操作力の変動幅は、第一電磁石３３の作動時の同変動幅よりも小さいので、第二電磁石３６の磁力に起因する回転操作力の変更は補助的に用いるほうがよい。
【００６８】
また、両者共に作動すると、前記各状態における合成での球体３１の回転操作力のものとなる。
【００６９】
そして、以上のようにして第一電磁石３３、第二電磁石３６の一方もしくは両方が作動すると、操作者は、指で操作している最中に、操作している部材である球体３１への必要な回転操作力が変化するため、表示部４２内の状況を注視せずとも、ポインタ４７と所望のアイコン４６の位置が合わさったことが、触覚的に識別できるようになる。
【００７０】
なお、以上には所望のアイコン４６を選択する際の事例について説明したが、その他の用途等に前記回転操作力の変化を用いてもよい。
【００７１】
その有用な事例として、回転操作時におけるクリック感触を与えることも可能であり、続いて、その概要を図５に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００７２】
図５（ａ）は、球体３１が所定方向に定速度で回転している際、制御部３９から第一電磁石３３への印加電圧状態を示すタイムチャート、図５（ｂ）は、同図５（ａ）と同一時刻での制御部３９から第二電磁石３６への印加電圧状態を示すタイムチャートを示したものであり、縦軸をコイルへの印加電圧、横軸を時間軸として示している。
【００７３】
同図５（ａ）、（ｂ）の各々に示すように、第一電磁石３３、第二電磁石３６に対する印加電圧として、パルス状の矩形波を印加し、それぞれ第一電磁石３３、第二電磁石３６の一方または両方を作動させると、前記に説明したように、第一電磁石３３の作動時には、球体３１の回転操作力が大きく必要となり、第二電磁石３６の作動時には、球体３１の回転操作力が小さくてすむものとなり、球体３１を回転させるために必要な回転操作力は、印加状態で時刻とともに変化するものとなる。
【００７４】
このときに必要な回転操作力の様子を図示したものが図５（ｃ）のタイムチャートであり、縦軸は球体３１を所定方向に回転させるときの回転操作力を、横軸は図５（ａ）、（ｂ）と同一時刻の時間軸で示している。
【００７５】
この図５（ｃ）で示すように、回転操作力の変化は、第一電磁石３３、第二電磁石３６の作動状態で得られる各回転操作力に応じたものとなり、第一電磁石３３の作動タイミングと、第二電磁石３６の作動タイミングをうまく同期させて作動させることにより、回転操作力の差を大きく変化させることが可能となる。
【００７６】
すなわち、第一電磁石３３をオン状態からオフ状態に切り換えると同時に第二電磁石３６をオフ状態からオン状態に切り換えると、球体３１を回転させるために必要な回転操作力は、当該構成において最も大きい力が必要な場合から最も軽い力で操作できる状態に切り換わり、この力の変動を操作者は明確なクリック感として識別でき、画面を注視しなくても操作状態の把握ができるようになる。
【００７７】
なお、前記説明で使用した図５（ａ）、（ｂ）の各電磁石のコイルに印加する電圧波形は、矩形波以外でもよく、例えばクリック感触を傾斜状に変化させるために、三角波や正弦波などを利用してもよく、あるいはそれらを組み合わせて印加してもよい。
【００７８】
また、印加電圧値やその間隔・周期などを適宜制御して印加することにより、必要に応じたクリックの強さや間隔、または球体の回転操作力の強弱などが感触的に得られるものにできる。
【００７９】
以上に説明した電磁石を利用しているトラックボール装置では、磁力を扱う関係上、球体３１やヨーク３４、３７、あるいは第一電磁石３３のコア３３Ａや第二電磁石３６のコア３６Ａは、透磁率が高く、保磁力の小さいものが望ましい。
【００８０】
透磁率は、電磁石が作動したときの球体３１への回転操作力の最大値に影響し、保磁力は、電磁石が作動した後の着磁、すなわち、球体３１への回転操作力の最小値に影響を及ぼす。
【００８１】
特に、球体３１やヨーク３４、３７、あるいは第一電磁石３３のコア３３Ａや第二電磁石３６のコア３６Ａが着磁すると、電磁石３３または３６の作動を停止させてもその影響の一部が残留するため、球体３１をスムーズに回転させることができなくなる可能性がある。
【００８２】
このため、透磁率が高く、保磁力の小さいという条件を満たす材料として一般的に上げられるフェライトやパーマロイを用いればよいが、長期間の使用では錆が発生したり、コストも軟鉄などと比較して非常に高いものである。
【００８３】
これを解決するために、本発明によるトラックボール装置６０では、球体３１やヨーク３４、３７、あるいは第一電磁石３３のコア３３Ａ、第二電磁石３６のコア３６Ａの着磁に対し、消磁する機能を設けてある。
【００８４】
この消磁機能は、制御部３９に、入力装置５０への供給電圧が低下し始めたことを検出する供給電圧低下検出機能を設け、この供給電圧が一定電圧値以下になった場合に、経時にしたがって極性を反転させた電圧を、第一電磁石３３のコイル３３Ｂに加えることによって実現させている。
【００８５】
以上の様子を示したものが図６で、図６（ａ）は、入力装置への供給電圧状態を示すタイムチャートであり、縦軸を入力装置５０への供給電圧値、横軸を時刻として表している。
【００８６】
同図に示すように、入力装置５０への供給電圧が時間経過とともに徐々に減少していき、その供給電圧が、同図６（ａ）中に示す所定の電圧値Ｖ１以下となったことを制御部３９が検出すると、制御部３９は、同トラックボール装置６０の第一電磁石３３のコイル３３Ｂへ交番電圧を印加する制御を始める。
【００８７】
この様子を示したものが図６（ｂ）の第一電磁石３３への印加電圧状態を示すタイムチャートで、縦軸は、本トラックボール装置６０の第一電磁石３３のコイル３３Ｂへの印加電圧、横軸は、図６（ａ）と同時刻の時間軸として表記したものであり、徐々に減少していく印加電圧を、極性を切り換えつつ加えている状態を示している。
【００８８】
この図６（ｂ）のような印加電圧を第一電磁石３３のコイル３３Ｂに加えると、第一電磁石３３の極性は交互に切り換わっていき、磁界方向が交互で、その磁界の強さも徐々に減少していくものにできるので、球体３１やヨーク３４、あるいは第一電磁石３３のコア３３Ａ、さらには支持部材３２の着磁した部分が消磁されることになる。
【００８９】
以上のような消磁動作を第一電磁石３３について述べたが、第二電磁石３６についても同様に交互磁界を時系列的に暫減させる処理を行うことで、球体３１、ヨーク３７、あるいは第二電磁石３６のコア３６Ａの着磁した部分が消磁できる。
【００９０】
なお、前記には電源オフ時に代表されるような供給電圧の低下時に消磁機能を発動させて各部材を消磁させる事例を説明したが、供給電圧の増加時、すなわち電源オンに消磁させるようにしてもよいし、画面の表示内容と関連させて、トラックボール装置６０の球体３１の動作に影響しないタイミングで消磁させてもよい。
【００９１】
また、この消磁の際にも、特に球体３１は、面状部３４Ａまたは３７Ａからの広い範囲から交互磁界を受けるため、効率よく消磁が行える。
【００９２】
さらに、球体３１が消磁されるということは、各部材の着磁による回転操作力への影響が予め設定した値に長期に亘って維持できると共に、機器外方に突出している球体３１から発せられる磁界による周辺への影響も少なくなる。
【００９３】
このように本実施の形態によるトラックボール装置６０は、搭載された電子機器において、操作者が、表示部４２上のアイコン４６やポインタ４７の動きなどを注視せずとも、球体３１を回転操作している指などに得られる球体３１の回転操作力の変化によって操作状態が識別できるものが実現できる。
【００９４】
また、この回転操作力の変化を球体３１の回転量に伴うクリック感触として用いたりすると更に操作性に優れたものとなる。
【００９５】
さらに、前記構成に加えて、球体３１やヨーク３４、３７、あるいは第一電磁石３３のコア３３Ａや第二電磁石３６のコア３６Ａ等への消磁機能を持たせたことにより、これらの部材における材料選定幅を広くすることができ、コスト的に有利で、長期間の使用においても軽快な操作力が維持できるものが実現できる。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電磁石の作動・非作動の制御で球体への磁力の影響を効率よく与えて安定的に球体を引き寄せるような状態にできるため、球体回転に必要な回転操作力やクリック感の間隔や強さの制御が容易にできると共に、その際の感触として安定的なものが得られるトラックボール装置を実現でき、これを搭載した機器においては、常に表示部やそこに表示されているアイコンやポインタなどに注視せずとも、前記回転操作力の変化で操作状態が認識できるものが得られるという有利な効果が得られる。
【００９７】
また、電磁石を用い、着磁される部材に対し消磁する機能も付加してあるため、予め設定している球体の回転操作力が長期間維持できるという効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるトラックボール装置の斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】同断面図
【図４】同トラックボール装置の使用事例を説明するためのパーソナルコンピュータを示す外観斜視図
【図５】（ａ）第一電磁石への印加電圧状態を示すタイムチャート
（ｂ）第二電磁石への印加電圧状態を示すタイムチャート
（ｃ）球体への回転操作に必要な力を示すタイムチャート
【図６】（ａ）入力装置への供給電圧状態を示すタイムチャート
（ｂ）第一電磁石への印加電圧状態を示すタイムチャート
【図７】従来のトラックボール装置の要部構造を示す斜視図
【符号の説明】
３１  球体
３１Ａ  球体の中心点
３２  支持部材
３３  第一電磁石
３３Ａ  第一電磁石のコア
３３Ｂ  第一電磁石のコイル
３３Ｃ  磁極点
３４、３７  ヨーク
３４Ａ、３７Ａ  面状部
３５  イメージセンサ
３６  第二電磁石
３６Ａ  第二電磁石のコア
３６Ｂ  第二電磁石のコイル
３８  基板
３９  制御部
４０  パーソナルコンピュータ
４１  本体部
４２  表示部
４３  操作部品類
４３Ａ  キーボード
４３Ｂ  パッド
４３Ｃ  確定スイッチ
４６  アイコン
４７  ポインタ
４８  システム制御部
４９  ケーブル
５０  入力装置
５０Ａ  上側筐体
５１  スイッチ
６０  トラックボール装置
【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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