(57)【要約】【課題】トラックボールとローラ部材との間のスリップを防止できるトラックボール装置およびそのための制御方法を提供する。【解決手段】トラックボール２と、トラックボールの回転量検出手段３と、Ｘ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材４と、Ｙ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材５と、各ローラ部材を駆動するモータ６，７と、各モータの駆動力をローラ部材へ伝達する伝達手段８，９と、各ローラ部材の回転量を検出するための回転量検出手段１０，１１と、トラックボールと各ローラ部材の接触圧力を変化させる手段１２と、トラックボールと各ローラ部材の回転量を比較して接触圧力を変化させる手段を制御する制御手段１３とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、前記トラックボールに当接するとともにＸ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記トラックボールに当接するとともに前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記各ローラ部材を駆動する一対のモータと、前記各モータの駆動力を前記各ローラ部材へ伝達する一対の伝達手段と、前記トラックボールのＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を検出するための回転量検出手段と、前記各ローラ部材の回転量を検出するための一対の回転量検出手段と、前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させる手段と、前記トラックボールの回転量と前記ローラ部材の同一方向における回転量を比較して前記接触圧力を変化させる手段を制御する制御手段とを有することを特徴とするトラックボール装置。
【請求項２】
前記接触圧力を変化させる手段は、前記ローラ部材の両方を係止した移動テーブルと、前記移動テーブルを駆動する駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載のトラックボール装置。
【請求項３】
前記接触圧力を変化させる手段は、前記各ローラ部材を係止した一対の移動テーブルと、前記各移動テーブルを駆動する一対の駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載のトラックボール装置。
【請求項４】
前記接触圧力を変化させる手段は、前記トラックボールを保持する保持部材と、前記保持部材に前記Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸方向の力を加える駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載のトラックボール装置。
【請求項５】
ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、前記トラックボールに当接するとともにＸ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記トラックボールに当接するとともに前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記各ローラ部材を駆動する一対のモータと、前記各モータの駆動力を前記各ローラ部材へ伝達する一対の伝達手段とを有するトラックボール装置の制御方法であって、
第１の回転量検出手段によって前記トラックボールのＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を、第２の回転量検出手段によって前記Ｘ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材の回転量を、第３の回転量検出手段によって前記Ｙ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材の回転量をそれぞれ検出し、
前記第１の回転量検出手段によって検出されたトラックボールのＸ軸方向における回転量と前記第２の回転量検出手段によって検出されたローラ部材の回転量とを、前記第１の回転量検出手段によって検出されたトラックボールのＹ軸方向における回転量と前記第３の回転量検出手段によって検出されたローラ部材の回転量とをそれぞれ比較し、
前記比較の結果に応じて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とするトラックボール装置の制御方法。
【請求項６】
前記ローラ部材の両方を移動テーブルに係止して、駆動装置によって前記移動テーブルを駆動させて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする請求項５に記載のトラックボール装置の制御方法。
【請求項７】
前記各ローラ部材を一対の移動テーブルに係止して、一対の駆動装置によって前記各移動テーブルを駆動させて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする請求項５に記載のトラックボール装置の制御方法。
【請求項８】
駆動装置によって前記トラックボールを保持する保持部材に前記Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸方向の力を加えて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする請求項５に記載のトラックボール装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラックボール装置に係り、特に、ローラ部材をモータで駆動させてトラックボールの回転運動を制限するトラックボール装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画面上へのポインティング操作にあたり、トラックボールを回転させることにより、画面上のカーソルを移動させる機能を有するトラックボール装置が使用されていた。代表的なトラックボール装置はコンピュータのマウスである。マウスは、ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、トラックボールに当接するとともに回転自在に軸支された一対のローラ部材とを有しており、操作者がハウジングもしくはトラックボールを動かすことにより、一対のローラ部材が回転し、その回転量を検出して対応する距離だけ画面上のカーソルを動かすものであった。
【０００３】
ところで、近年の自動車には、エアコンディショナー、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステム、電動シート、電動ミラー等の多くの電子機器が備えられている。このような数多くの電子機器を個々に操作しようとすると、自動車の運転に支障をきたすことにもなりかねないので、安全運転を励行しつつ所望の電子機器のオン・オフ切換や機能選択、さらには選択された機能の調整等を容易にするため、従来より、１つの手動操作部を操作することによってこれら全てを操作するようにした車載用入力装置が提案されている。
【０００４】
車載用入力装置としては、例えば、手動操作部としてのトラックボールと確定ボタン、およびこれらに連結されたコンピュータ等からなる制御部を有するトラックボール装置を例示することができる。
【０００５】
このトラックボール装置は、ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、トラックボールに当接するとともに回転自在に軸支された一対のローラ部材とを有しており、操作者がトラックボール自体を回転させて表示装置の画面上の操作対象の表示座標にカーソルを合わせるポインティング操作を行う構成であった。そして、確定ボタンをクリックすることで当該操作対象の選択を確定させることにより、操作対象を操作することができる。表示装置の画面は、制御部により、選択される操作対象の属性によって逐次必要な選択画面を表示するようになされている。
【０００６】
より具体的に説明すると、例えば、車載用のテレビジョンを使用したい場合、表示装置の画面上に表示される、テレビジョン、オーディオ、エアコンディショナ、カーナビゲーションシステム等の操作対象の項目から、トラックボールを回転させて、テレビジョンの表示座標に画面上のカーソルを合わせ、トラックボールの近傍に配設された確定ボタンを押すことで操作対象の選択を確定させる。
【０００７】
なお、このようにしてテレビジョンが選択された場合は、その属性に合わせて、制御部により、チャンネル選択画面、ボリュームレベルの調整や画面表示色の調整などの画面等、必要な操作を行なうための画面を、表示装置に表示させることができる。
【０００８】
属性に合わせるとは、その操作対象の機能に合わせてという意味である。
【０００９】
例えば、エアコンディショナーを操作したい場合には、まず、表示画面からエアコンディショナーを選択し、その属性に合わせて、制御部により、暖房・冷房・除湿・送風などの機能選択の画面、車内温度の選択の画面、風量・風向きの選択の画面等、必要な操作を行なうための画面を表示装置に表示させるのである。他の操作対象についても同様に、選択された操作対象の属性に合わせて、必要な操作を行なうための画面を表示装置に表示させることとなる。
【００１０】
そして、属性に合わせて展開された各表示画面においても、表示された操作対象の選択項目から、トラックボールを回転させて、操作対象の表示座標に画面上のカーソルを合わせ、トラックボールの近傍に配設された確定ボタンを押すことで当該操作対象の選択を確定させるのである。
【００１１】
近年、以上のようなトラックボール装置において、画面上のカーソルが操作対象の座標に到達したら、トラックボールの回転運動を制限する等の制御を行うことにより、触感で操作者にそれを知覚させる触感応答型のトラックボール装置が開発されている（特許文献１参照）。
【００１２】
特にこの技術は、操作者が表示装置を見ないで操作できるため、車載用入力装置において好適なものである。
【００１３】
この技術の一環として、本願の出願人は、各ローラ部材をモータで駆動させてトラックボールの回転運動を制限するトラックボール装置を発明した（特願２００２−３７２３８４号）。このトラックボール装置は、ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボール、トラックボールに当接するとともに回転自在に軸支された一対のローラ部材、各ローラ部材を駆動する一対のモータ、各モータの駆動力をローラ部材へ伝達する伝達手段とを備える触感応答手段と、操作対象の属性や状態に応じて触感応答手段の駆動を制御する制御手段とを有し、各モータの駆動を制御して各ローラ部材の回転方向、トルク、速度を変化させてトラックボールに操作感触を付与することで、操作者へ操作対象の属性や状態を触感としてフィードバックさせる機能を有している。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−３０５９３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８３６８３号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２６０６９８５号公報
【特許文献４】
特開平８−１６１１１３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各ローラ部材をモータで駆動させてトラックボールの回転運動を制限するトラックボール装置において、トラックボールとローラ部材との当接が十分でなく、両者の間でスリップ（滑り）が生じる場合があった。ローラ部材とトラックボールとの間でスリップが生じると、トラックボールの回転運動の制御がされず、操作者に触感によるフィードバックがなされない結果となる。そして、このフィードバックは何度も繰り返し発生させる類のものではないので、トラックボールとローラ部材との間のスリップの発生は、当該トラックボール装置のフィードバック機能に致命的な問題となるのである。
【００１６】
そこで、本発明は、トラックボールとローラ部材との間のスリップの発生を把握し、更に発生したスリップを防止できるトラックボール装置およびそのための制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明のトラックボール装置は、ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、前記トラックボールに当接するとともにＸ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記トラックボールに当接するとともに前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記各ローラ部材を駆動する一対のモータと、前記各モータの駆動力を前記各ローラ部材へ伝達する一対の伝達手段と、前記トラックボールのＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を検出するための回転量検出手段と、前記各ローラ部材の回転量を検出するための一対の回転量検出手段と、前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させる手段と、前記トラックボールの回転量と前記ローラ部材の同一方向における回転量を比較して前記接触圧力を変化させる手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
このような構成を採用することにより、トラックボールの回転量と各ローラ部材の回転量を比較することでスリップ（滑り）の発生を把握することができ、スリップが発生している場合、すなわち両者の回転量が異なる場合には、接触圧力を変化させてスリップを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の他のトラックボール装置は、前記接触圧力を変化させる手段が、前記ローラ部材の両方を係止した移動テーブルと、前記移動テーブルを駆動する駆動装置とを有することを特徴とする。
【００２０】
このような構成を採用することにより、一つの移動テーブルで両方のローラ部材を駆動することができるので、部品点数を減らすことができる。
【００２１】
また、本発明の他のトラックボール装置は、前記接触圧力を変化させる手段が、前記各ローラ部材を係止した一対の移動テーブルと、前記各移動テーブルを駆動する一対の駆動装置とを有することを特徴とする。
【００２２】
このような構成を採用することにより、各ローラ部材を独立して駆動することができるので、より精密に接触圧力を制御することができる。
【００２３】
また、本発明の他のトラックボール装置は、前記接触圧力を変化させる手段が、前記トラックボールを保持する保持部材と、前記保持部材に前記Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸方向の力を加える駆動装置とを有することを特徴とする。
【００２４】
このような構成を採用することにより、保持部材にＺ軸方向の力を加えることで接触圧力を制御できるので、トラックボール装置の寸法を小型化することができる。
【００２５】
また、本発明の他のトラックボール装置の制御方法は、ハウジング内に全方向に回転自在として保持されたトラックボールと、前記トラックボールに当接するとともにＸ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記トラックボールに当接するとともに前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材と、前記各ローラ部材を駆動する一対のモータと、前記各モータの駆動力を前記各ローラ部材へ伝達する一対の伝達手段とを有するトラックボール装置の制御方法であって、第１の回転量検出手段によって前記トラックボールのＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を、第２の回転量検出手段によって前記Ｘ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材の回転量を、第３の回転量検出手段によって前記Ｙ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材の回転量をそれぞれ検出し、前記第１の回転量検出手段によって検出されたトラックボールのＸ軸方向における回転量と前記第２の回転量検出手段によって検出されたローラ部材の回転量とを、前記第１の回転量検出手段によって検出されたトラックボールのＹ軸方向における回転量と前記第３の回転量検出手段によって検出されたローラ部材の回転量とをそれぞれ比較し、前記比較の結果に応じて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする。
【００２６】
このような構成を採用することにより、トラックボールの回転量と各ローラ部材の回転量を比較してスリップ（滑り）の発生を把握することができ、スリップが発生している場合、すなわち両者の回転量が異なる場合には、接触圧力を変化させてスリップを防止することができる。
【００２７】
また、本発明の他のトラックボール装置の制御方法は、前記ローラ部材の両方を移動テーブルに係止して、駆動装置によって前記移動テーブルを駆動させて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする。
【００２８】
このような構成を採用することにより、一つの移動テーブルで両方のローラ部材を駆動することができるので、部品点数を減らすことができる。
【００２９】
また、本発明の他のトラックボール装置の制御方法は、前記各ローラ部材を一対の移動テーブルに係止して、一対の駆動装置によって前記各移動テーブルを駆動させて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする。
【００３０】
このような構成を採用することにより、各ローラ部材を独立して駆動することができるので、より精密に接触圧力を制御することができる。
【００３１】
また、本発明の他のトラックボール装置の制御方法は、駆動装置によって前記トラックボールを保持する保持部材に前記Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸方向の力を加えて前記トラックボールと前記各ローラ部材の接触圧力を変化させることを特徴とする。
【００３２】
このような構成を採用することにより、保持部材にＺ軸方向の力を加えることで接触圧力を制御できるので、トラックボール装置の寸法を小型化することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のトラックボール装置１の構成の概念図である。
【００３４】
本発明のトラックボール装置１は、図示しないハウジング内に保持されたトラックボール２と、トラックボール２の回転量検出手段３と、トラックボール２に当接するとともにＸ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材４（以下「Ｘローラ」という）と、トラックボール２に当接するとともにＸ軸と直交するＹ軸方向に回転自在に軸支されたローラ部材５（以下「Ｙローラ」という）と、各ローラ部材４，５を駆動するモータ６，７と、各モータ６，７の駆動力をローラ部材４，５へ伝達する伝達手段８，９と、各ローラ部材４，５の回転量を検出するための回転量検出手段１０，１１と、トラックボール２と各ローラ部材４，５の接触圧力を変化させる手段１２（以下「圧力変化手段」という）と、制御手段１３とを有している。
【００３５】
トラックボール装置１としては、画面上へのポインティング操作にあたり、トラックボール２を回転させることにより、画面上のカーソルを移動させるコンピュータのマウスや車載用入力装置等が例示される。また、画面上へのポインティング操作に限らず、トラックボール２を回転させることにより何らかの操作を行う入力装置、例えばゲームのコントローラや電子機器の操作部としても利用することができる。
【００３６】
球体のトラックボール２は、図示しないハウジング内に設けられた保持部材に保持され、３６０°の全方向に回転することができる。ハウジングには、保持部材に加えて、トラックボール２に摺接させることで、その周面に付着するゴミ等を除去するゴミ取りリングを設けてもよい。ゴミ取りリングは、後述するように回転量検出手段３として、トラックボール２の周面に形成された微細模様を観察して回転量を検出する位置センサを使用する場合に、ゴミを観察することによって回転量を誤って検出してしまうことを防止することができ、特に好ましい。
【００３７】
トラックボール２の回転量検出手段３は、トラックボール２のＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を検出するものであり、Ｘ軸とＹ軸の各方向毎に検出器を設けてもよいが、両方向の回転量を検出できる検出器を一つだけ設ける構成が好ましい。回転量検出手段３としては、トラックボール２の周面に形成された微細模様を観察し、そのＸ軸方向およびＹ軸方向への回転量を検出する位置センサを使用することができる。回転量検出手段３によって検出されたトラックボール２のＸ軸方向およびＹ軸方向における回転量の情報は、制御手段１３に送られる。
【００３８】
Ｘローラ４およびＹローラ５は、トラックボール２と当接しており、触感応答時において、各モータ６，７から伝達手段８，９を経て伝達された駆動力によって各方向に回転してトラックボール２の回動を制御するものである。Ｘローラ４およびＹローラ５としては、トラックボール２との摩擦係数が大きく、適度な弾性を有するゴムやポリウレタンなどの弾性体を使用することが好ましい。またローラ部材４，５の形状として、円筒状や略ディスク状等を使用することができる。
【００３９】
各モータ６，７から駆動力を伝達する伝達手段８，９としては、ギア機構を用いてもよいし、プーリおよびベルトを用いてもよい。また、各モータ６，７の軸を直接各ローラ部材４，５の回転軸に接続してもよい。この場合、モータの軸が伝達手段として機能する。
【００４０】
なお、Ｘローラ４およびＹローラ５は、通常使用時においては、各モータ６，７による駆動を止めてトラックボール２の回転運動を妨げないようにする必要がある。このため、後述の圧力変化手段１２を使用して、通常使用時においてＸローラ４およびＹローラ５とトラックボール２との接触圧力を少なくしてもよい。場合によっては、トラックボール２と各ローラ部材４，５の当接を解除してもよい。
【００４１】
各ローラ部材４，５の回転量検出手段１０，１１としては、エンコーダや位置センサを使用することができる。回転量検出手段１０，１１によって検出された各ローラ部材４，５の回転量の情報は、制御手段１３に送られる。
【００４２】
このような触感応答型のトラックボール装置１は、エアコンディショナー、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、カーナビゲーションシステム等の電子機器の中から、今、操作したい電子機器を選択する操作部に好適である。
【００４３】
その制御例の一つとしては、操作者がトラックボール２を手で操作して、エアコンディショナーを選択した状態の場合（画面には、エアコンディショナーの表示座標内にカーソルが位置する状態が表示されている場合）には、トラックボール２の回転に対する負荷抵抗を所定間隔で小刻みに繰り返し発生させ、トラックボール２にノッキングのような状態（以下「エアコン選択サイン」という）の操作感触を付与するように制御することで、操作者に現在選択されている操作対象がエアコンディショナーであると触感させることができる。同様に、ラジオを選択した状態の場合（画面には、ラジオの表示座標内にカーソルが位置する状態が表示されている場合）には、トラックボール２の回転に対する負荷抵抗を、エアコン選択サインとは異なる一定の間隔で小刻みに繰り返し発生させ、トラックボール２にノッキングのような状態の操作感触を付与するように制御することで、操作者に現在選択されている操作対象がラジオであると触感させることができる。
【００４４】
他の制御例としては、カーナビゲーションシステムを使用中に、現在位置から目的地までの推奨ルートから離れる方向へ車が進路を取った場合に、車を推奨ルートに導くべく、車の進行方向として正しい方向以外の方向へトラックボール２を回転させる場合に負荷がかかるように、モータ６および／またはモータ７を制御してＸローラ４および／またはＹローラ５を回転させることができる。また、負荷抵抗は、車が目的地や推奨のルートから離れる程、大きくなるように制御することも可能である。
【００４５】
さらに、他の制御例としては、トラックボール２の回転に対する負荷抵抗を小刻みに繰り返し発生させ、トラックボール２の回転にノッキングのような状態を付与するようにモータ６，７による駆動を制御して、トラックボール２の回転動作中に操作者に衝撃を触感させることで、操作対象の動作やその操作自体にトラブルがあることを知らせることも可能である。
【００４６】
以上の触感応答を制御する手段は、制御手段１３と別に設けてもよいし、制御手段１３にその機能を付加してもよい。
【００４７】
次に、圧力変化手段１２は、制御手段１３によって制御され、駆動装置によってローラ部材４，５を移動させたり、駆動装置によってトラックボール２に負荷をかけることで、トラックボール２と各ローラ部材４，５の間の接触圧力を変えることができる。
【００４８】
ローラ部材４，５を移動させる方法としては、Ｘローラ４およびＹローラ５を一緒に移動させる場合は、移動テーブルにＸローラ４およびＹローラ５を係止して、この移動テーブルを駆動装置によってＸＹ方向（水平方向）に駆動させればよく、Ｘローラ４およびＹローラ５を独立して移動させる場合は、別々の移動テーブルにＸローラ４とＹローラ５をそれぞれ係止して、これらの移動テーブルをそれぞれ駆動装置によってＸＹ方向（水平方向）に駆動させればよい。
【００４９】
また、Ｘローラ４およびＹローラ５をトラックボール２の真横ではなく、上半球または下半球に当接させる場合には、移動テーブルをＸ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸方向（垂直方向）に駆動させてもよい。つまり、下半球に当設させた場合であれば、Ｘローラ４およびＹローラ５の両方或いはそれぞれを係止した移動テーブルを上方に移動させることで接触圧力を高くでき、下方に移動することで接触圧力を低くできる。
【００５０】
トラックボール２に負荷をかける方法としては、駆動装置によってトラックボール２を保持する保持部材に力をかければよい。例えば、Ｘローラ４およびＹローラ５をトラックボール２の下半球に当接させる場合には、トラックボール２の上半球側に保持部材を設け、駆動装置によって当該保持部材に下向きの力を加えることによって、トラックボール２がＸローラ４およびＹローラ５に押しつけられ接触圧力を高くすることができる。
【００５１】
なお、駆動装置としては、モータを使用することができ、移動テーブル等にラックとピニオンで駆動力を伝達してもよいし、リンク機構やカム機構で伝達してもよい。
【００５２】
制御手段１３は、トラックボール２の回転量検出手段３および各ローラ部材４，５の回転量検出手段１０，１１から得た情報を基に、トラックボール２のＸ軸方向における回転量とＸローラ４の回転量とを比較し、またトラックボール２のＹ軸方向における回転量とＹローラ５の回転量とを比較して、比較の結果に応じて圧力変化手段１２を制御する機能を有している。
【００５３】
触感応答時において、各ローラ部材４，５の回転量とトラックボール２の回転量が異なる場合は、トラックボール２と各ローラ部材４，５との間にスリップ（滑り）が生じていることを意味しているので、制御手段１３は、接触圧力を高めるために、圧力変化手段１２に各ローラ部材４，５をトラックボール２に近づける等の指示を出すのである。
【００５４】
なお、制御手段１３は、圧力変化手段１２を制御する機能に加えて、他の機能を付加して省スペース化および部品点数を減少することができる。他の機能としては、触感応答する際にＸローラ４のモータ６および／またはＹローラ５のモータ７の駆動力を制御する機能、回転量検出手段３から得たＸ軸方向およびＹ軸方向におけるトラックボール２の回転量の情報を画面上のカーソルの変位などのデータに変換する機能、操作対象の属性や状態に応じて触感応答の有無を判断する機能などがある。
【００５５】
特に、制御手段１３に触感応答時における各モータ６，７の駆動を制御する信号を把握させる機能を持たせることにより、次のような制御を行うこともできる。
【００５６】
各ローラ部材４，５の回転量とトラックボール２の回転量が同じであっても、その回転量が、モータ６，７の駆動を制御する信号から予定される回転量よりも少ない場合には、両者間の接触圧力が強すぎて自由に回転できないことを意味しているので、接触圧力を弱めるために圧力変化手段１２に各ローラ部材４，５をトラックボール２から遠ざかる方向に移動させる等の制御を行う。
【００５７】
また、スリップや自由に回転できなかったことによって、正常な触感応答ができなかった場合に、正常な触感応答の情報を記憶しておき、圧力変化手段１２を制御して接触圧力を適切な状態とした後に、再び各モータ６，７の駆動を制御して正常な触感応答を行わせる制御を行うこともできる。
【００５８】
図２に制御手段１３の構成および信号の流れの一概念図を示す。制御手段１３は、例えば、回転量等のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ１４と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）コンバータ１５と、回転量の比較等を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１６と、回転量を比較した結果と圧力変化手段の制御方法とを対応させた制御テーブルや、その他の機能を処理するための情報等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１７を有している。Ａ／Ｄコンバータ１４、Ｄ／Ａコンバータ１５およびＲＯＭ１７は、それぞれＣＰＵ１６に接続されている。
【００５９】
ＣＰＵ１６は、トラックボール２の回転量検出手段３および各ローラ部材４，５の回転量検出手段１０，１１からＡ／Ｄコンバータ１４を経て得た回転量の情報を比較し、比較した結果をＲＯＭ１７の制御テーブルを参照し、制御方法を選択し、Ｄ／Ａコンバータ１５を経て圧力変化手段１２を制御する。また、制御手段１３が触感応答時において各モータ６，７の駆動力も制御する場合は、ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１７の触感応答に関するテーブルを参照して、Ｄ／Ａコンバータ１５を経て各モータ６，７を制御することができる。
【００６０】
【実施例】
［実施例１］本実施例のトラックボール装置２１は、移動テーブルにＸローラおよびＹローラを係止して、この移動テーブルを駆動装置によってＸＹ方向に駆動させて接触圧力を変化させる構成である。図３にトラックボール装置２１の概略平面図を示す。なお以下の実施例において制御手段は図示していない。
【００６１】
トラックボール装置２１においては、図示しないハウジング内の保持部材にトラックボール２２が保持され、トラックボール２２の下方にトラックボール２２のＸ軸方向およびＹ軸方向の回転量を検出するための位置センサ２３が設けられている。
【００６２】
Ｘローラ２４およびＹローラ２５は、トラックボール２２の下半球側においてトラックボール２２と当接している。
【００６３】
Ｘローラ２４は、モータ２６からギア機構を用いた伝達手段２８を経て伝達された駆動力によって、トラックボール２２のＸ軸方向の回転を制御することができる。また、Ｘローラ２４の回転量はエンコーダ３０によって検出される。
【００６４】
Ｙローラ２５は、モータ２７からギア機構を用いた伝達手段２９を経て伝達された駆動力によって、トラックボール２２のＹ軸方向の回転を制御することができる。また、Ｙローラ２５の回転量はエンコーダ３１によって検出される。
【００６５】
図示していないが、位置センサ２３およびエンコーダ３０，３１は制御手段と接続されており、検出された回転量を制御手段に伝送する。
【００６６】
本実施例においては、圧力変化手段３２として、Ｘローラ２４およびＹローラ２５を係止した移動テーブル３３と、駆動装置であるモータ３４と、モータ３４の駆動軸に形成されたピニオン３５と、移動テーブル３３に形成されたラック３６とを設けた。
【００６７】
モータ３４は、図示しない制御手段からの制御信号によってピニオン３５を回転させ、ピニオン３５とかみ合ったラック３６を有する移動テーブル３３をＸＹ方向（水平方向）に移動させ、トラックボール２２とＸローラ２４およびＹローラ２５との接触圧力を変化させる。
【００６８】
本実施例の構成は、一つの移動テーブル３３にＸローラ２４およびＹローラ２５を係止しているため、部品点数を減らすことができる。
【００６９】
［実施例２］本実施例のトラックボール装置４１は、Ｘローラを係止した移動テーブルとＹローラを係止した移動テーブルを用いて接触圧力を変化させる構成である。図４にトラックボール装置４１の概略平面図を示す。なお図４の構成のうち図３と同じ構成については符号を省略した。
【００７０】
本実施例においては、Ｘ軸方向の圧力変化手段４２Ａとして、Ｘローラを係止した移動テーブル４３Ａと、駆動装置であるモータ４４Ａと、モータ４４Ａの駆動軸に形成されたピニオン４５Ａと、移動テーブル４３Ａに形成されたラック４６Ａとを設けた。モータ４４Ａは、ピニオン４５Ａとラック４６Ａを介して移動テーブル４３ＡをＸ軸方向に移動させ、トラックボールとＸローラとの接触圧力を変化させる。
【００７１】
また、Ｙ軸方向の圧力変化手段４２Ｂとして、Ｙローラを係止した移動テーブル４３Ｂと、駆動装置であるモータ４４Ｂと、モータ４４Ｂの駆動軸に形成されたピニオン４５Ｂと、移動テーブル４３Ｂに形成されたラック４６Ｂとを設けた。モータ４４Ｂは、ピニオン４５Ｂとラック４６Ｂを介して移動テーブル４３ＢをＹ軸方向に移動させ、トラックボールとＹローラとの接触圧力を変化させる。
【００７２】
本実施例の構成は、ＸローラとＹローラを独立して移動させることができるので、より細かい接触圧力の制御が可能である。
【００７３】
［実施例３］本実施例のトラックボール装置５１は、Ｚ軸方向にＸローラおよびＹローラを移動させて接触圧力を変化させる構成である。図５にトラックボール装置５１のＸ軸方向における概略断面図を示す。
【００７４】
トラックボール装置５１において、トラックボール５２は、ハウジング内の保持部材６７に保持されており、トラックボール５２の上部はハウジングの上蓋６８に設けられた円形状の開口から上方に突出しており、この突出部分に操作者が触れてトラックボール２を回転させるように動かすことができる。保持部材６７に設けられたセンサ用開口部には、トラックボール５２のＸ軸方向およびＹ軸方向の回転量を検出するための位置センサ５３が設けられている。
【００７５】
Ｘローラ５４は、保持部材６７に設けられたローラ用開口部において、トラックボール５２の下半球と当接しており、モータ５６からプーリおよびベルトを用いた伝達手段５８を経て伝達された駆動力によって、トラックボール５２のＸ軸方向の回転を制御することができる。Ｘローラ５４の回転量は図示しないエンコーダによって検出される。
【００７６】
本実施例においては、圧力変化手段６２として、Ｘローラ５４を係止した移動テーブル６３と、駆動装置であるモータ６４と、モータ６４の駆動軸に形成されたピニオン６５と、移動テーブル６３に形成されたラック６６とを設けた。
【００７７】
モータ６４は、図示しない制御手段からの制御信号によってピニオン６５を回転させ、ピニオン６５とかみ合ったラック６６を有する移動テーブル６３をＺ軸方向（垂直方向）に移動させ、トラックボール５２とＸローラ５４との接触圧力を変化させる。なお、図示しないＹローラは、Ｘローラ５４と同じ移動テーブル６３に係止してもよいし、他の移動テーブルに係止して独立に上下動できる構成としてもよい。
【００７８】
本実施例の構成は、ＸローラとＹローラをＺ軸方向（垂直方向）に移動させる構成を採用しているので、ＸＹ方向に移動させる構成に比べてトラックボール装置の寸法を小型化することができる。
【００７９】
［実施例４］本実施例のトラックボール装置７１は、トラックボールに負荷をかけて接触圧力を変化させる構成である。図６にトラックボール装置７１のＸ軸方向における概略断面図を示す。なお図６の構成のうち図５と同じ構成については符号を省略した。
【００８０】
本実施例においては、圧力変化手段７２として、トラックボールの上半球側に設けた保持部材７３と、駆動装置であるモータ７４と、モータ７４の駆動軸に形成されたピニオン７５と、保持部材７３に形成されたラック７６とを設けた。
【００８１】
モータ７４は、図示しない制御手段からの制御信号によってピニオン７５を回転させる駆動力を発生し、この駆動力はピニオン７５とかみ合ったラック７６を経て保持部材７３にＺ軸方向（垂直方向）の力を加え、この力によってトラックボールと各ローラ部材との接触圧力を変化させる。つまり、ピニオン７５を回転させる向きによって、保持部材７３に下向きの力と上向きの力を加えることができ、下向きの力が加わった場合は、トラックボールがローラ部材に押しつけられるので接触圧力を強くでき、上向きの力が加わった場合は、加圧が解除されるので接触圧力をトラックボールの自重によるものまで弱めることができる。
【００８２】
本実施例の構成は、トラックボールを保持する保持部材にＺ軸方向（垂直方向）の力を加える構成を採用しているので、ＸＹ方向に移動させる構成に比べてトラックボール装置の寸法を小型化することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トラックボールの回転量と各ローラ部材の回転量を比較することによりスリップ（滑り）の発生を把握することができ、スリップが発生している場合、すなわち両者の回転量が異なる場合には、接触圧力を変化させてスリップを防止することができる。
【００８４】
また、ローラ部材の両方を係止した移動テーブルを使用する場合は、一つの移動テーブルで両方のローラ部材を駆動することができるので、部品点数を減らすことができる。
【００８５】
また、各ローラ部材を係止した一対の移動テーブルを使用する場合は、各ローラ部材を独立して駆動することができるので、より精密に接触圧力を制御することができる。
【００８６】
また、トラックボールを保持する保持部材にＺ軸方向の力を加えることで接触圧力を制御する場合は、トラックボール装置の寸法を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトラックボール装置の構成の概念図
【図２】制御手段の構成および信号の流れの概念図
【図３】本発明のトラックボール装置の構成要部を示す概略平面図
【図４】本発明のトラックボール装置の構成要部を示す概略平面図
【図５】本発明のトラックボール装置の構成要部を示す概略断面図
【図６】本発明のトラックボール装置の構成要部を示す概略断面図
【符号の説明】
１                                        トラックボール装置
２，２２，５２                トラックボール
３，２３，５３                トラックボールの回転量検出手段
４，２４，５４                Ｘローラ
５，２５                            Ｙローラ
６，２６，５６                Ｘローラのモータ
７，２７                            Ｙローラのモータ
８，２８，５８                Ｘローラの伝達手段
９，２９                            Ｙローラの伝達手段
１０，３０                        Ｘローラの回転量検出手段
１１，３１                        Ｙローラの回転量検出手段
１２，３２，４２Ａ，４２Ｂ，６２，７２                圧力変化手段
１３                                    制御手段
３３，４３Ａ，４３Ｂ，６３        移動テーブル
３４，４４Ａ，４４Ｂ，６４，７４            駆動装置
７３                                    保持部材
【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】
2004272412.tif 000007
【図６】
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