(57)【要約】【課題】ボールとローラとの摩擦力が安定的に働き、これらの間のスリップを減じたトラックボールを提供すること。【解決手段】回転操作が可能なボール１３に主ローラ１５ｘ，１５ｙを接触させ、それらの主ローラ１５ｘ，１５ｙの回転をモータにて制御する。さらに主ローラを主バネ１９ｘ，１９ｙの付勢力によりボールに押し付ける。好ましくは、ボールに接触した可動な副ローラ２１，２２を設け、その副ローラを副バネ２７，２８によってボールに押し付ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作が可能なボール、前記ボールに接触した主ローラ、前記主ローラの回転を制御するモータ、及び前記主ローラを前記ボールに押し付ける向きに作用する主バネを含むことを特徴とするトラックボール。
【請求項２】
請求項１に記載のトラックボールであって、さらに、前記ボールに対して位置可動な主フレームを含み、前記主フレームに前記主ローラ及び前記モータが搭載されており、前記主バネは前記主フレームを付勢していることを特徴とするトラックボール。
【請求項３】
請求項２に記載のトラックボールであって、さらに、前記主フレームの一端側を回動可能に支持した基台を含み、前記フレームの他端側を前記主バネによって付勢されていることを特徴とするトラックボール。
【請求項４】
請求項１に記載のトラックボールであって、さらに、前記ボールに接触した可動な副ローラを含むことを特徴とするトラックボール。
【請求項５】
請求項４に記載のトラックボールであって、前記主ローラ及び前記副ローラの各々は複数個のローラを有していることを特徴とするトラックボール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの入力装置として使用されるトラックボールに関する。ここでコンピュータとは、パーソナル・コンピュータのみならず、所謂カー・ナビゲーション・システム等のようにコンピュータを備えた各種のシステムや装置を包含するように広義に解釈されるべきである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの入力装置の一例としてポインティング・デバイスがある。ポインティング・デバイスは、ディスプレイ画面上の位置指定や座標データの入力に使用される。ポインティング・デバイスには、マウス、トラックボール、トラックパッドなどがある。
【０００３】
トラックボールは、マウスをひっくり返したような構造をしており、操作者が直接ボールを回転させる。トラックボールは、マウスと異なり移動させるスペースが必要ない。
【０００４】
従来のトラックボールは、ボールの回転により移動量を出力する。即ち、ディスプレイ画面上で目的地が得られるまでボールを回転させ、目的地が得られたらボールを停止させる。トラックボールは、ボールの移動のスピードを手操作により自由に決めることができるため、目的地を得るのが容易である。トラックボールの一例は特許文献１に開示されている。
【０００５】
また特許文献２には所謂フォースフィードバックトラックボールに関する技術が開示されている。フォースフィードバックトラックボールにおいては、モータのトルクをボールに伝達することによりボールの回転を制御する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２８２０８８号公報
【０００７】
【特許文献２】
米国特許第５，９９９，１６８号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
トラックボールのボールにモータのトルクを伝達するには、例えば、所定位置に回転可能に配置したボールにローラを接触させ、そのローラをモータにより回転させるとよい。しかし、モータのトルクをボールに伝達させるときや手操作によりボールを回転させるときに、ボールが所定位置からズレて、ローラから離れたり、ローラに対する接触が甘くなったりすることがある。これはボールとローラとの間にスリップを起こす原因となる。
【０００９】
それ故に本発明の課題は、ボールとローラとの摩擦力が安定的に働き、これらの間のスリップを減じたトラックボールを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の課題は、操作トルクの暴れを減少させて操作感の向上を図ったトラックボールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転操作が可能なボール（１３）、前記ボールに接触した主ローラ（１５ｘ，１５ｙ）、前記主ローラの回転を制御するモータ（１６ｘ，１６ｙ）、及び前記主ローラを前記ボールに押し付ける向きに作用する主バネ（１９ｘ，１９ｙ）を含むことを特徴とするトラックボールが得られる。
【００１２】
さらに、前記ボールに対して位置可動な主フレーム（１７ｘ，１７ｙ）を含み、前記主フレームに前記主ローラ及び前記モータが搭載されており、前記主バネは前記主フレームを付勢していてもよい。
【００１３】
さらに、前記フレームの一端側を回動可能に支持した基台（１２）を含み、前記フレームの他端側を前記主バネによって付勢されていてもよい。
【００１４】
さらに、前記ボールに接触した可動な副ローラ（２１，２２）とを含んでもよい。
【００１５】
前記主ローラ及び前記副ローラの各々は複数個のローラを有していてもよい。
【００１６】
上記括弧内の符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明に実施の形態に係るトラックボールについて説明する。
【００１８】
図示にトラックボール１０はフォースフィードバックトラックボールであって、筐体１１を有している。筐体１１には基台１２が固定されている。基台１２にはボール１３が全方向に回転自在なように保持されている。このボール１３の上部は、筐体１１の上面板若しくは筐体の上方に配される操作板に形成された円形の開口部（図示せず）から上方へ突出している。したがって、筐体１１の外部から操作者によってボール１３を回転操作することが可能である。
【００１９】
ボール１３の外周には、直交する半径に対して直角の方向（Ｙ方向、Ｘ方向）にそれぞれ延在するＸ軸回転軸１４ｘ及びＹ軸回転軸１４ｙをそれぞれ有するＸ軸トルク伝達ローラ１５ｘ及びＹ軸トルク伝達ローラ１５ｙが当接している。Ｘ軸回転軸１４ｘの一端には、回転軸を水平から垂直に変換するギヤを介して、垂直な回転軸をもつＸ軸用ＤＣモータ１６ｘが接続されている。同様に、Ｙ軸回転軸１４ｙの一端には、回転軸を水平から垂直に変換するギヤを介して、垂直な回転軸をもつＹ軸用ＤＣモータ１６ｙが設けられている。Ｘ軸トルク伝達ローラ１５ｘ及びＹ軸トルク伝達ローラ１５ｙの各々をここでは主ローラとも呼ぶ。
【００２０】
基台１２には２つの主フレーム１７ｘ，１７ｙの一端側が枢軸１８ｘ、１８ｙを支点として回動可能に支持されている。一方の主フレーム１７ｘには、Ｘ軸用ＤＣモータ１６ｘが搭載され、かつＸ軸回転軸１４ｘ及びＸ軸トルク伝達ローラ１５ｘが回転可能に支持されている。Ｘ軸トルク伝達ローラ１５ｘは主フレーム１７ｘの他端側にある。他方の主フレーム１７ｙには、Ｙ軸用ＤＣモータ１６ｙが搭載され、かつＹ軸回転軸１４ｙ及びＹ軸トルク伝達ローラ１５ｙが回転可能に支持されている。Ｙ軸トルク伝達ローラ１５ｙは主フレーム１７ｙの他端側にある。
【００２１】
基台１２と主フレーム１７ｘ，１７ｙとの間には主バネ１９ｘ，１９ｙがそれぞれ介在している。主バネ１９ｘ，１９ｙは、主フレーム１７ｘ，１７ｙの他端側を付勢し、Ｘ軸トルク伝達ローラ１５ｘ及びＹ軸トルク伝達ローラ１５ｙをボール１３に押し付けている。主バネ１９ｘ，１９ｙの各々は、コイルスプリングでもよいが、他の形状のスプリングであってもよく、またゴムなどの弾性体であってもよい。
【００２２】
さらに、ボール１１の外周には２つの副ローラ２１，２２が当接している。基台１２には２つの副フレーム２３，２４の一端側が枢軸２５，２６を支点としてそれぞれ回動可能に支持されている。副ローラ２１，２２は副フレーム２３，２４の他端側に回転可能にそれぞれ支持されている。
【００２３】
基台１２と副フレーム２３，２４との間には副バネ２７，２８がそれぞれ介在している。副バネ２７，２８は、副フレーム２３，２４の他端側を付勢し、副ローラ２１，２２をボール１３にそれぞれ押し付けている。副バネ２７，２８の各々は、コイルスプリングでもよいが、他の形状のスプリングであってもよく、またゴムなどの弾性体であってもよい。
【００２４】
上述した構造のトラックボール１０によると、Ｘ軸トルク伝達ローラ１５ｘ及びＹ軸トルク伝達ローラ１５ｙが主バネ１９ｘ，１９ｙによってボール１３に押し付けられているので、ローラ１５ｘ及び１５ｙがボール１３に対して同じ接触荷重を維持でき、したがってボール１３とローラ１５ｘ及び１５ｙの摩擦力が安定的に働き，スリップ及び操作トルクの暴れが減少し，操作感が向上する。
【００２５】
図１及び図２に加えて図３をも参照して説明を続ける。
【００２６】
Ｘ軸用ＤＣモータ１６ｘはＸ軸モータドライバ３１ｘによって駆動され、Ｙ軸用ＤＣモータ１６ｙはＹ軸モータドライバ３１ｙによって駆動される。ボール１３の移動量即ち回転量はボール回転検出部３２によって検出される。ボール回転検出部３２からは、ボール１３の移動量を示す信号が、制御部３３へ送られる。制御部３３は、例えばマイクロコンピュータによって実現され得る。このボール１３の移動量を示す信号に応答して、制御部３３は、Ｘ軸モータドライバ３１ｘおよびＹ軸モータドライバ３１ｙへそれぞれＸ軸モータ駆動指令およびＹ軸モータ駆動指令を送出して、Ｘ軸用ＤＣモータ１６ｘおよびＹ軸用ＤＣモータ１６ｙの駆動を制御する。
【００２７】
さらに、Ｘ軸用ＤＣモータ１６ｘの回転数は、Ｘ軸モータ回転検出部３４ｘに検出され、制御部３３に送られる。Ｙ軸用ＤＣモータ１６ｙの回転数は、Ｙ軸モータ回転検出部３４ｙに検出され、制御部３３に送られる。
【００２８】
とにかく、Ｘ軸回転軸１４ｘ、Ｘ軸トルク伝達用ローラ１５ｘ、Ｘ軸用ＤＣモータ１６ｘ、およびＸ軸モータドライバ３１ｘの組み合わせは、ボール１３をＸ方向に回転させる第１の駆動手段として動作する。同様に、Ｙ軸回転軸１４ｙ、Ｙ軸トルク伝達用ローラ１５ｙ、Ｙ軸用ＤＣモータ１６ｙ、およびＹ軸モータドライバ３１ｙの組み合わせは、ボール１３をＹ方向に回転させる第２の駆動手段として動作する。
【００２９】
上述したトラックボール１０は、パーソナル・コンピュータの一種であるカー・ナビゲーション・システム（ＰＣ）４０にポインティング・デバイスとして接続される。カー・ナビゲーション・システム４０は、車載コンピュータの地図画面上に現在位置を表示し、目的地へのルートをガイドするシステムである。カー・ナビゲーション・システム４０では、通常、ディスプレイ画面に地図を表示する。操作者がトラックボール１０のボール１３を回転操作することによって、マウスの場合と同様に、地図上のポインタ（カーソル）を３６０度どの方向にも連続的に移動したり、ディスプレイ画面上で地図を連続的に移動（シフト）させることができる。
【００３０】
以上、好ましい実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されないのは勿論である。例えば、上述では、トラックボールを、カー・ナビゲーション・システムに用いられる車載用ポインティング・デバイスとして用いる場合を例に挙げて説明しているが、観光地、市役所、郵便局等のあらゆる公共機関の場所に設けられるコンピュータのメニュー選択画面を選択するためにも使用することができる。また、カー・ナビゲーション・システム以外の他のパーソナル・コンピュータ上でも使用することができる。また、コンピュータゲームにもこのトラックボールは好適である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボールとローラとの摩擦力が安定的に働き、これらの間のスリップを減じたトラックボールを提供することができ、操作トルクの暴れを減少させて操作感の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るトラックボールの外観斜視図である。
【図２】図１に示したトラックボールの説明図である。
【図３】図１に示したトラックボールを、パーソナル・コンピュータ（カー・ナビゲーション・システム）と共に示すブロック図である。
【符号の説明】
１０      トラックボール
１１      筐体
１２      基台
１３      ボール
１４ｘ    Ｘ軸回転軸
１４ｙ    Ｙ軸回転軸
１５ｘ    Ｘ軸トルク伝達用ローラ（主ローラ）
１５ｙ    Ｙ軸トルク伝達用ローラ（主ローラ）
１６ｘ    Ｘ軸用ＤＣモータ
１６ｙ    Ｙ軸用ＤＣモータ
１７ｘ，１７ｙ    主フレーム
１８ｘ，１８ｙ    枢軸
１９ｘ    主バネ
１９ｙ    主バネ
２１，２２    副ローラ
２３，２４    副フレーム
２５，２６    枢軸
２７，２８    副バネ
３１ｘ    Ｘ軸モータドライバ
３１ｙ    Ｙ軸モータドライバ
３２    ボール回転検出部
３３    制御部
３４ｘ    Ｘ軸モータ回転検出部
３４ｙ    Ｙ軸モータ回転検出部
４０      ＰＣ（カー・ナビゲーション・システム）
【図１】
2004272737.tif 000003
【図２】
2004272737.tif 000004
【図３】
2004272737.tif 000005