(57)【要約】【課題】制動時に球体がスライド移動する虞のない操作感触付与型トラックボール装置を提供する。【解決手段】トラックボール装置１は、球体２に制動力（摩擦力）を加えるブレーキ手段として、球体２の頂部を露出させる開口部５ｂを有して揺動可能に支持された摩擦板５と、摩擦板５を下方へ駆動可能なアクチュエータ６とを配設している。アクチュエータ６によって摩擦板５が駆動されると、摩擦板５は開口部５ｂの周縁部が上方から球体２に圧接する。球体２を自転可能に保持している支持部材は、球体２に点接触する複数の支持小球４と、これら支持小球４を周方向に分散して配設したベース部材３とによって構成され、このベース部材３が摩擦板５を揺動可能に支持している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体と、この球体を自転可能に保持している支持部材と、前記球体に制動力を印加可能なブレーキ手段と、前記球体の回転状態を検出して検出信号を出力するセンサと、前記検出信号に基づいて前記ブレーキ手段を駆動制御する制御手段とを備え、頂部を露出させた前記球体が回転操作される操作感触付与型トラックボール装置であって、
前記ブレーキ手段が、前記球体の一部を上方に露出させる開口部を有する摩擦部材と、この摩擦部材を下方へ駆動可能なアクチュエータとによって構成され、前記アクチュエータが前記摩擦部材を下方へ駆動することにより、前記開口部の周縁部が前記球体に対して上方から圧接されることを特徴とする操作感触付与型トラックボール装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記摩擦部材が一側部を回動中心として揺動可能に支持された板状体からなると共に、この摩擦部材の他側部が前記アクチュエータに連結されており、前記摩擦部材の揺動に伴って前記開口部が略上下方向に移動することを特徴とする操作感触付与型トラックボール装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記支持部材が、前記球体に点接触する複数の支持小球と、これら支持小球を周方向に分散して配設したベース部材とによって構成され、このベース部材が前記摩擦部材を揺動可能に支持していることを特徴とする操作感触付与型トラックボール装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記摩擦部材を覆う位置に固定された蓋体を備えており、この蓋体が前記開口部よりも小径な上部開口を有していると共に、この上部開口が前記開口部の上方に同心状に配置されていることを特徴とする操作感触付与型トラックボール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器や車載電装品などの入力デバイスとして好適な操作感触付与型トラックボール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、支持部材上に自転可能に支持された球体（トラックボール）をユーザが回転操作すると、この球体の回転方向や回転量をセンサが検出して所定の信号を出力すると共に、センサの検出結果に基づく制御によって球体に制動力が加えられるようにした操作感触付与型のトラックボール装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のトラックボール装置では、制御手段の制御によってブレーキ手段が球体に制動力を加えたときに、球体を回転させるために必要な回転操作力が増大するため、センサの検出結果を反映した適宜タイミングでクリック感等の操作感触をユーザに付与することができる。
【０００３】
図７は特許文献１に開示された従来のブレーキ手段を説明するためのものであり、同図に示すトラックボール装置２０では、球体２１が支持部材２２の凹面上に搭載されて自転可能に支持されており、ソレノイド等のアクチュエータ２３がプランジャ２３ａを介して支持部材２２を上下方向に駆動できるようになっている。球体２１は頂部が摩擦部材２４の開口２４ａの上方に露出している。摩擦部材２４は摩擦抵抗を生じやすい材料からなる円環状の部材であり、ハウジングの一部をなす上蓋２５に固定されている。ユーザに回転操作される球体２１の回転状態（回転方向や回転量）はセンサ２６によって検出され、その検出信号は図示せぬ制御手段にて処理される。また、この制御手段はアクチュエータ２３を制御し、必要時にプランジャ２３ａを上方へ駆動する。
【０００４】
すなわち、図７に示す従来のトラックボール装置２０のブレーキ手段は、支持部材２２を上下動可能なアクチュエータ２３と、支持部材２２と協働して球体２１を挟圧可能な摩擦部材２４とによって構成されている。そして、アクチュエータ２３がプランジャ２３ａを介して支持部材２２を上向きに駆動すると、球体２１がその露出部分の周囲で摩擦部材２４に圧接されて摩擦力が生じるため、この摩擦力によって回転操作時の球体２１に制動が加えられるようになっている。このようなブレーキ手段を採用すると、比較的大きな制動力を容易に生成することができ、構造もさほど複雑化しないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２８９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図７に示すようなブレーキ手段を採用している従来のトラックボール装置２０では、回転操作時の球体２１に制動力（摩擦力）を加える際に、支持部材２２が球体２１を押し上げて摩擦部材２４に圧接させるため、摩擦部材２４の開口２４ａ内に露出している球体２１が上向きに若干スライド移動する。このスライド移動量自体は特に大きなものではないが、球体２１を回転操作しているユーザの手指には、かかる球体２１のスライド移動（上方移動）が明瞭に知覚されてしまう。そのため、かかる球体２１のスライド移動は、操作中のユーザに違和感や不快感を抱かせて操作品位を低下させる要因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、制動時に球体がスライド移動する虞のない操作感触付与型トラックボール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、球体と、この球体を自転可能に保持している支持部材と、前記球体に制動力を印加可能なブレーキ手段と、前記球体の回転状態を検出して検出信号を出力するセンサと、前記検出信号に基づいて前記ブレーキ手段を駆動制御する制御手段とを備え、頂部を露出させた前記球体が回転操作される操作感触付与型トラックボール装置において、前記ブレーキ手段が、前記球体の一部を上方に露出させる開口部を有する摩擦部材と、この摩擦部材を下方へ駆動可能なアクチュエータとによって構成され、前記アクチュエータが前記摩擦部材を下方へ駆動することにより、前記開口部の周縁部が前記球体に対して上方から圧接されるように構成にした。
【０００９】
このように構成されたトラックボール装置では、アクチュエータが摩擦部材を下方へ駆動したときに、支持部材に保持されている球体に摩擦部材の開口部の周縁部が上方から圧接して、この球体に回転操作力に抗する制動力（摩擦力）が加えられる。すなわち、支持部材を固定したまま摩擦部材を下動させることにより、これら両部材に球体が挟圧されて制動されるようになっているため、球体は制動時にも非制動時と同じ位置に保持される。したがって、球体を回転操作中のユーザに違和感や不快感を抱かせる虞がなく、常に良好な操作品位を維持することができる。
【００１０】
上記の構成において、摩擦部材が一側部を回動中心として揺動可能に支持された板状体からなると共に、この摩擦部材の他側部がアクチュエータに連結されており、摩擦部材の揺動に伴ってその開口部が略上下方向に移動するようにしてあると、板状の摩擦部材（摩擦板）の移動スペースを抑制できるため、トラックボール装置を容易に小型化できるて好ましい。この場合において、支持部材が、球体に点接触する複数の支持小球と、これら支持小球を周方向に分散して配設したベース部材とによって構成され、このベース部材が摩擦部材を揺動可能に支持していると、球体を常に安定的に保持できると共に、球体に対する摩擦部材の位置精度が高めやすくなって好ましい。
【００１１】
また、上記の構成において、摩擦部材を覆う位置に固定された蓋体を備えており、この蓋体に摩擦部材の開口部よりも小径な上部開口を有していると共に、この上部開口が開口部の上方に同心状に配置されていると、制動時に摩擦部材の位置が変化してもユーザに目視される虞がなくなるため好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の操作感触付与型トラックボール装置によれば、支持部材を固定したまま摩擦部材を下動させることにより、これら両部材で球体を挟圧して制動力（摩擦力）を加えることができるため、球体は制動時にも非制動時と同じ位置に保持されることになる。それゆえ、制動時に懸念される球体のスライド移動を回避できて常に良好な操作品位が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態例に係るトラックボール装置の外観形状を示す斜視図である。
【図２】図１のトラックボール装置から蓋体を取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】図２のトラックボール装置からハウジングを取り外した状態を示す斜視図である。
【図４】該トラックボール装置の分解斜視図である。
【図５】該トラックボール装置の長手方向に沿う縦断面図である。
【図６】該トラックボール装置の短手方向に沿う縦断面図である。
【図７】従来例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態例を図１〜図６を参照しながら説明する。これらの図に示すトラックボール装置１は、各種電子機器（コンピュータ機器やオーディオ機器等）の入力デバイス、あるいはカーナビゲーション装置等の車載電装品の入力デバイスなどとして利用することができる。このトラックボール装置１には、金属製や合成樹脂製の球体２が自転（球の中心周りの回転）可能に組み込まれており、この球体２をユーザが回転操作することによって、球体２の回転状態（回転方向や回転量）に応じた信号が出力されるようになっている。
【００１５】
まず、トラックボール装置１の基本的な構成について説明すると、球体２は、ほぼ下半分がベース部材３の中空部３ａに挿入されており、この中空部３ａのすり鉢状の内壁面に分散して配設されている複数個の支持小球４が球体２に点接触している。これら支持小球４は合成樹脂製または金属製であり、本実施形態例では３個の支持小球４を周方向に等間隔に配設しているが、支持小球４が４個以上であってもよい。ベース部材３の一側部上面には一対の軸受部３ｂが立設されており、これら軸受部３ｂに摩擦板５の支軸５ａが軸着されている。また、ベース部材３の他側部にはソレノイドからなるアクチュエータ６が取り付けられており、ベース部材３の底部には画像センサ７が取り付けられている。なお、ベース部材３と各支持小球４によって、球体２を自転可能に保持する支持部材が構成されている。
【００１６】
摩擦板５は摩擦抵抗を生じやすい材料からなる板状部材であり、その一側部に突設された一対の支軸５ａを回動軸としてベース部材３に揺動可能に支持されている。摩擦板５には、これら支軸５ａのほかに開口部５ｂとばね受け部５ｃおよび被駆動部５ｄとが設けられており、球体２の頂部は開口部５ｂから露出して上方へ突出している。摩擦板５のばね受け部５ｃには一対のコイルばね８の上端部がそれぞれ挿入されており、これらコイルばね８の弾発力によって摩擦板５は常時上方へ付勢されている。また、摩擦板５の被駆動部５ｄにはアクチュエータ６のプランジャ６ａの上端部が係着されており、この被駆動部５ｄは摩擦板５の支軸５ａ側とは逆側の側部でプランジャ６ａに連結されている。図５と図６に示すように、アクチュエータ６に通電されていないときには、コイルばね８の弾発力を受けて上方へ付勢されている摩擦板５は球体２に対して非接触な略水平姿勢に保持されている。そして、アクチュエータ６に通電されてプランジャ６ａが下動すると、摩擦板５はプランジャ６ａによって図５の矢印方向へ駆動されるため、図６の２点鎖線で示すように、開口部５ｂの周縁部が球体２に対して上方から圧接して制動力（摩擦力）を加えるようになっている。すなわち、摩擦板５とアクチュエータ６とによって、球体２に制動力を印加するためのブレーキ手段が構成されている。
【００１７】
画像センサ７は、レンズ７ａを介して球体２の表面に検出光を照射し、その反射光をレンズ７ａを介して受光することによって、球体２の自転する方向（回転方向）と回転量をリアルタイムに検出するという公知の光学式センサである。
【００１８】
図３に示すように、支持部材（ベース部材３と各支持小球４）に保持された球体２と、ベース部材３に取り付けられた摩擦板５と、アクチュエータ６および画像センサ７とはユニット化されている。そして、蓋体９を有するハウジング１０にこのユニット品を収納することによって、球体２の頂部を蓋体９の上部開口９ａから外部に突出させているため、ユーザは上部開口９ａから突出する球体２の頂部を手指で回転操作することができる。なお、蓋体９の上部開口９ａは摩擦板５の開口部５ｂよりも小径であり、開口部５ｂの上方に上部開口９ａが同心状に配置されている。
【００１９】
また、図３に示すように、アクチュエータ６と画像センサ７は図示せぬケーブルなどを介して制御手段１１と接続されている。この制御手段１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やＲＯＭやＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータである。画像センサ７で検出した信号が制御手段１１で処理されることにより、球体２に対して行われた回転操作の内容が認識される。また、この制御手段１１は、アクチュエータ６を駆動制御して必要時にプランジャ６ａを下動させることができる。
【００２０】
このように構成されたトラックボール装置１は、蓋体９の上部開口９ａ上に突出する球体２の頂部をユーザが回転操作すると、画像センサ７が球体２の回転状態（回転方向や回転量）を検出して制御手段１１に検出信号を出力する。制御手段１１は、この検出信号を信号処理してユーザによる球体２の回転操作内容を認識し、その処理結果に基づく制御信号をトラックボール装置１を入力デバイスとして利用している電子機器や車載電装品に出力する。したがって、球体２に対する回転操作に応じて、例えばディスプレイに表示されるカーソルの位置を変化させる等の入力操作が行える。
【００２１】
また、このトラックボール装置１は、制御手段１１が、画像センサ７の検出結果を反映した適宜タイミングで、アクチュエータ６を通電状態となしてプランジャ６ａを下動させるため、その際、プランジャ６ａに駆動された摩擦板５が球体２に圧接して、回転操作力に抗する制動力（摩擦力）が生成される。それゆえ、例えばディスプレイ上のカーソルが所定位置へ移動したときに球体２に制動力を加えることによって、クリック感等の操作感触をユーザの手指に感得させることができる。なお、前述したように、アクチュエータ６に通電されていないときには、コイルばね８の付勢力によって摩擦板５は球体２に対して非接触な略水平姿勢に保持されている。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態例に係るトラックボール装置１では、アクチュエータ６のプランジャ６ａが摩擦板５を下方へ駆動したときに、支持部材（ベース部材３と各支持小球４）に保持されている球体２に摩擦板５の開口部５ｂの周縁部が上方から圧接して、この球体２に回転操作力に抗する制動力（摩擦力）が加えられるようになっている。すなわち、支持部材を固定したまま摩擦板５を下動させることにより、球体２が各支持小球４と摩擦板５との間に挟圧されて制動されるようになっているため、球体２は制動時にも非制動時と同じ位置に保持される。したがって、球体が制動時に上動して操作中のユーザに違和感や不快感を抱かせることはなく、このトラックボール装置１は常に良好な操作品位を維持することができる。
【００２３】
また、本実施形態例に係るトラックボール装置１は、板状体である摩擦板５がその一側部に設けられた支軸５ａを回動中心として揺動可能に支持されていると共に、支軸５ａと逆側の他側部（被駆動部５ｄ）がアクチュエータ６のプランジャ６ａに連結され、摩擦板５の揺動に伴ってその開口部５ｂが略上下方向に移動するようにしてあるため、摩擦板５の移動スペースを抑制できて、トラックボール装置１の小型化が容易である。
【００２４】
しかも、本実施形態例に係るトラックボール装置１は、球体２を自転可能に保持する支持部材が、球体２に点接触する複数の支持小球４と、これら支持小球４を周方向に分散して配設したベース部材３とによって構成され、このベース部材３が摩擦板５を揺動可能に支持しているため、球体２を常に安定的に保持できると共に、球体２に対する摩擦板５の位置精度が高めやすくなっている。
【００２５】
また、本実施形態例に係るトラックボール装置１では、開口部５ｂよりも小径な上部開口９ａを有する蓋体９が摩擦板５を覆う位置に固定されており、この上部開口９ａが開口部５ｂの上方に同心状に配置されているため、制動時に摩擦板５の位置が変化してもユーザに目視される虞がなく、視覚的な違和感も回避されている。
【００２６】
なお、上記の実施形態例では、球体２の回転状態を検出するセンサとして画像センサ７を使用しているが、他の光学式センサや磁気式センサ等を使用することも可能である。
【００２７】
また、上記の実施形態例では、球体２に圧接させる摩擦部材として揺動可能な摩擦板５を使用しているが、板状でない摩擦部材を使用したり、揺動可能でなく上下動可能な摩擦部材を使用するという構成も可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  トラックボール装置
２  球体
３  ベース部材（支持部材）
３ｂ  軸受部
４  支持小球（支持部材）
５  摩擦板（摩擦部材）
５ａ  支軸
５ｂ  開口部
５ｄ  被駆動部
６  アクチュエータ
６ａ  プランジャ
７  画像センサ
８  コイルばね
９  蓋体
９ａ  上部開口
１０  ハウジング
１１  制御手段
【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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