(57)【要約】【課題】  所望する回転方向にのみ回転させることができるトラックボール装置等を提供する。【解決手段】  ユーザに操作されるトラックボール１と、トラックボール１の中心位置を通るＸ軸方向に当該トラックボールを介して対向して配置され、トラックボール１に加圧するよう動作するブレーキアクチュエータ３，４と、Ｙ軸方向上にトラックボール１を介して対向して配置され、トラックボール１に加圧するよう動作するブレーキアクチュエータ５，６を備え、ブレーキアクチュエータ３，４によってトラックボール１を加圧してＹ軸方向のみにトラックボール１を回転可能とし、ブレーキアクチュエータ５，６によってトラックボール１を加圧してＸ軸方向のみにトラックボール１を回転可能とする。【選択図】      図１
2013206304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに操作されるトラックボールと、
前記トラックボールの中心位置を通る第１仮想線上に当該トラックボールを介して対向して配置され、前記トラックボールに加圧するよう動作する第１加圧手段及び第２加圧手段と、
前記第１加圧手段及び前記第２加圧手段により前記トラックボールを加圧するよう制御し、前記第１仮想線を回転軸として当該第１仮想線に直交する方向のみに前記トラックボールを回転可能とする制御手段と
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】
ユーザによる前記トラックボールへの接触を検出する接触検出手段を備え、
前記制御手段は、前記接触検出手段によりトラックボールへの接触を検出していない時には、前記トラックボールの回転を禁止するよう前記第１加圧手段及び前記第２加圧手段を制御すること
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】
前記第１仮想線に直交して前記トラックボールの中心位置を通る第２仮想線上に当該トラックボールを介して対向して配置され、前記トラックボールに加圧するよう動作する第３加圧手段及び第４加圧手段を備え、
前記制御手段は、前記第１加圧手段及び前記第２加圧手段によって前記トラックボールを加圧して前記第１仮想線に直交する方向のみに前記トラックボールを回転可能とし、前記第３加圧手段及び前記第４加圧手段によって前記トラックボールを加圧して前記第２仮想線に直交する方向のみに前記トラックボールを回転可能とすること
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】
前記トラックボールの回転を検出する回転検出手段を備え、
前記制御手段は、前記回転検出手段により検出された回転量に応じて前記トラックボールへの加圧量の振幅を変化させ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】
前記トラックボールの回転を検出する回転検出手段を備え、
前記制御手段は、前記回転検出手段により検出された前記トラックボールの回転量に限界点を設け、当該限界点において急峻に操作反力を高めるよう前記トラックボールに加圧するよう制御する請求項１に記載のトラックボール装置。
【請求項６】
前記トラックボールの回転を検出する回転検出手段を備え、
前記制御手段は、前記回転検出手段により検出された前記トラックボールの回転速度が高いほど前記回転検出手段により検出された回転量に応じた前記トラックボールへの加圧量の振幅の変化度合いを低くし、前記回転検出手段により検出された前記トラックボールの回転速度が低いほど前記回転検出手段により検出された回転量に応じた前記トラックボールへの加圧量の振幅の変化度合いを高く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７】
車両のステアリングから露呈し、ユーザに操作されるトラックボールと、
前記トラックボールの中心位置を通る第１仮想線上に当該トラックボールを介して対向して配置され、前記トラックボールに加圧するよう動作する第１加圧手段及び第２加圧手段と、
前記第１加圧手段及び前記第２加圧手段により前記トラックボールを加圧するよう制御し、前記第１仮想線を回転軸として当該第１仮想線に直交する方向のみに前記トラックボールを回転可能とする制御手段と
を有することを特徴とするステアリングスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザに操作されるトラックボール装置及びステアリングスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器に対して操作情報を入力するためのトラックボール装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。このトラックボール装置は、球体の中心で互いに直交する第１、第２、第３の軸上にそれぞれ配置されている磁性体材料からなる第１〜第３の棒体を含み、各軸線方向に磁気結合をさせることによって、球体に反力を与えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４１９９６２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したトラックボール装置は、磁気結合によって球体に反力を与えていたので、大きな力によって操作された場合には操作方向に回転してしまい、回転方向を規制することができないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、所望する回転方向にのみ回転させることができるトラックボール装置及びステアリングスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、トラックボールの中心位置を通る第１仮想線上に当該トラックボールを介して対向して配置され、トラックボールに加圧するよう動作する第１加圧手段及び第２加圧手段を制御して、トラックボールを加圧する。これにより、第１仮想線を回転軸として当該第１仮想線に直交する方向のみにトラックボールを回転可能とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トラックボールの中心位置を通る第１仮想線上に加圧手段を配し、第１仮想線に直交する方向のみにトラックボールを回転可能とするので、所望する回転方向にのみ回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態として示すステアリングスイッチの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態として示すトラックボール装置の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は他の側面図、である。
【図３】本発明の実施形態として示すトラックボール装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】上下方向及び左右方向に操作可能なメニュー画像の一例を示す図である。
【図５】左右方向にのみ操作可能なメニュー画像の一例を示す図である。
【図６】上下方向にのみ操作可能なメニュー画像の一例を示す図である。
【図７】上下方向にのみ操作可能なリスト画像の一例を示す図である。
【図８】上下方向及び左右方向に操作可能な地図画像の一例を示す図である。
【図９】操作方向を検知する構成を説明する図である。
【図１０】ユーザにクリック感を与えるための移動量と操作反力との関係を示す図である。
【図１１】トラックボールの回転速度に応じてユーザにクリック感を与えるための移動量と操作反力との特性を示す図であり、（ａ）は回転速度が遅い場合の特性であり、（ｂ）は回転速度が速い場合の特性である。
【図１２】操作の終点で操作反力を高くするための移動量と操作反力との特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態として示すトラックボール装置の他の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は他の側面図、である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
本発明の一実施形態として示すステアリングスイッチ１３は、例えば図１に示すように構成されている。このステアリングスイッチ１３は、リブ部１１の内側に配されたスポーク部１２に設けられている。このステアリングスイッチ１３は、例えば車両の走行中や停車中に操作することが可能な位置に設けられている。ステアリングスイッチ１３は、ユーザがリブ部１１を把持した状態で、ユーザの親指によって操作可能なものである。なお、ユーザがリブ部１１を把持した状態においてステアリングスイッチ１３を操作した場合、その親指の操作軌跡は、ステアリングスイッチ１３に対して垂直方向のみならず、ステアリングスイッチ１３に対して斜め方向も含む。
【００１１】
ステアリングスイッチ１３には、制御部１４及び表示部１５が接続されている。制御部１４は、ステアリングスイッチ１３に内蔵されたトラックボール装置を制御する。また、制御部１４は、トラックボール装置の入力を受け付けて、表示部１５の表示を制御する。なお、制御部１４は、ナビゲーション装置に内蔵されたＣＰＵ等によって構成されていてもよい。
【００１２】
表示部１５は、ユーザに提示する各種の情報を表示する液晶ディスプレイ等により構成される。表示部１５は、ユーザに操作されるメニュー画像を表示する。
【００１３】
ステアリングスイッチ１３は、図２に示すようなトラックボール装置を含む。図２（ａ）はトラックボール装置の一部断面図を示し、図２（ｂ）はトラックボール装置の上面図を示し、図２（ｃ）はトラックボール装置の一部断面図を示す。このトラックボール装置は、トラックボール１、ケース部２、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６、スイッチ部７、ボール回転検出部８を含む。
【００１４】
トラックボール１は、ケース部２から一部が露呈してユーザの指によって操作可能となっている。トラックボール１は、ユーザに操作されることによって、回転可能となっている。トラックボール１の回転方向は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６によって規制される。トラックボール１は、回転することによって、移動方向及び移動量を入力可能である。トラックボール１は、トラックボール１の回転は、ボール回転検出部８によって検出される。
【００１５】
ケース部２は、トラックボール１の一部を露呈して支持している。ケース部２は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６、スイッチ部７、及び、ボール回転検出部８を収容している。
【００１６】
第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６は、トラックボール１の回転を抑制する。第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６の動作は、制御部１４によって制御される。
【００１７】
第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４は、トラックボール１の中心位置を通る第１仮想線上に当該トラックボール１を介して対向して配置されている。本実施形態において、第１仮想線は図２（ｂ）中のＸ軸上に設定している。第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４は、Ｘ軸方向においてトラックボール１に対して加圧（ブレーキ）するよう動作する。この加圧する動作は、トラックボール１の回転にブレーキをかける動作であって、ユーザの操作に対する反力（操作反力）を発生させる動作となる。
【００１８】
第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４は、図２（ａ）に実線で示すようにトラックボール１から離間している状態では、トラックボール１を加圧していない。第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４は、位置３−ａ、４−ａとなるよう動作することによってトラックボール１と接触し、接触することによってトラックボール１を加圧する。この第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４の動作は、制御部１４によって制御（ブレーキ制御）される。
【００１９】
制御部１４は、第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４によりトラックボール１を加圧するよう制御（ブレーキ制御）する。これにより、制御部１４は、第１仮想線としてのＸ軸を回転軸として当該Ｘ軸に直交する方向であるＹ軸方向のみにトラックボール１を回転可能とする。
【００２０】
第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６は、トラックボール１の中心位置を通る第２仮想線上に当該トラックボール１を介して対向して配置されている。本実施形態において、第２仮想線は図２（ｂ）中のＹ軸上に設定している。第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６は、Ｙ軸方向においてトラックボール１に加圧するよう動作する。第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６は、図２（ｃ）に実線で示すようにトラックボール１から離間している状態では、トラックボール１を加圧していない。第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６は、位置５−ａ、６−ａとなるよう動作することによってトラックボール１と接触し、接触することによってトラックボール１を加圧する。この第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６の動作は、制御部１４によって制御される。
【００２１】
制御部１４は、第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６によりトラックボール１を加圧するよう制御する。これにより、制御部１４は、第２仮想線としてのＹ軸を回転軸として当該Ｙ軸に直交する方向であるＸ軸方向のみにトラックボール１を回転可能とする。
【００２２】
スイッチ部７は、トラックボール１の直下に設けられる。スイッチ部７は、トラックボール１の縦方向に操作力が加えられ、トラックボール１が下方向に押圧されることによって電気的接点が導通する。これにより、スイッチ部７は、トラックボール１の接触圧を検出する。更に、スイッチ部７は、トラックボール１が意図的に押し込まれた操作を検出する。すなわち、スイッチ部７は、２段階に亘ってユーザの操作を識別する。このスイッチ部７による検出信号は、制御部１４によって検知される。
【００２３】
制御部１４は、スイッチ部７から供給された検出信号に基づいてトラックボール１の接触圧及び押し込み操作を識別する。制御部１４は、識別した接触圧及び押し込み操作に応じて、トラックボール１を加圧し又は表示部１５の表示を制御する。
【００２４】
ボール回転検出部８は、トラックボール１の回転方向及び移動量を検出する。ボール回転検出部８は、トラックボール１の回転方向及び移動量が変化する度に、制御部１４に移動量及び回転方向を表す検出信号を伝達する。
【００２５】
制御部１４は、ボール回転検出部８から供給された検出信号に基づいてトラックボール１の回転方向及び移動量を識別する。制御部１４は、識別したトラックボール１の回転方向及び移動量に応じて、トラックボール１に対してブレーキ制御し又は表示部１５の表示を制御する。
【００２６】
特に、制御部１４は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６を、初期位置からそれぞれ３−ａ，４−ａ，５−ａ，６−ａの範囲で変位させて、トラックボール１の回転を押し付け圧力によって抑制する。また、制御部１４は、表示部１５への表示内容に応じて、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６のそれぞれからトラックボール１に対してブレーキ動作を行う。
【００２７】
つぎに、上述したトラックボール装置の動作手順について、図３を参照して説明する。
【００２８】
先ずステップＳ１において、制御部１４は、表示部１５に初期メニュー画像を表示させる。この初期メニュー画像１００は、例えば、図４に示すように、複数のアイコンが含まれている。このアイコンは、例えば、スマートフォン、オーディオ、空調、ナビ、電話、設定等が挙げられる。このアイコンは、ユーザのカーソル移動操作を受け付けることによってカーソル（選択領域）１０１ａが移動され、カーソル３００が合わせられた状態でユーザのアイコン決定操作を受け付けることによって、制御部１４が実行可能な機能を表している。
【００２９】
初期メニュー画像１００ではカーソル３００がスマートフォンアイコンに配置されている。この状態で、制御部１４は、初期メニュー画像１００に、当該カーソル３００が移動可能な方向を示す矢印画像２００を表示させる。図４の初期メニュー画像１００において、矢印画像２００は、上方向にカーソル３００を移動可能な上方向矢印画像２００Ｕ、下方向にカーソル３００を移動可能な下方向矢印画像２００Ｄ、右方向にカーソル３００を移動可能な右方向矢印画像２００Ｒ、左方向にカーソル３００を移動可能な左方向矢印画像２００Ｌが表示可能である。この初期メニュー画像１００においては、スマートフォンアイコンから右方向のオーディオアイコン及び下方向のナビアイコンに、カーソル３００が移動可能である。したがって、制御部１４は、右方向矢印画像２００Ｒ及び下方向矢印画像２００Ｄをカーソル３００が移動可能な表示形態で表示する。一方、上方向及び左方向へはカーソル３００は移動できない。したがって、制御部１４は、移動できないような表示形態の上方向矢印画像２００Ｕ’及び左方向矢印画像２００Ｌ’を表示する。例えば、右方向矢印画像２００Ｒ及び下方向矢印画像２００Ｄは緑色の表示形態とし、左方向矢印画像２００Ｌ’及び上方向矢印画像２００Ｕ’は赤色の表示形態にする。
【００３０】
本実施形態のトラックボール装置は、後述するように、このようなメニューの操作可能方向に応じて、トラックボール１の回転可能な方向を制御する。これにより、ユーザの指先に抗力（操作反力）を感じさせることで操作方向を補助する。これにより、トラックボール装置は、走行中においても、誤操作なく操作することを可能とさせる。
【００３１】
次のステップＳ２において、制御部１４は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６に対して、ブレーキ制御を行う。第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６は、制御部１４から供給されたブレーキ制御に応じた所定の加圧度合い（抗力）でトラックボール１と接触固定する。これにより、トラックボール１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの両端から機械的に加圧される。これにより、トラックボール１は、その回転運動が抑えられる。この動作により、車両走行中の振動又はステアリングの転舵操作によるユーザの指先の接触に伴うトラックボール１の誤移動を防止することが可能となる。
【００３２】
次のステップＳ３において、ユーザがトラックボール１を操作するためトラックボール１に触れると、当該接触圧をスイッチ部７が検出する。スイッチ部７の検出信号は、制御部１４に伝達される。制御部１４は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６に対してブレーキ解除制御を行う。第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６は、ブレーキ解除制御に応じてトラックボール１に対する加圧量（抗力）を低下させる。これにより、ユーザは操作意図のないときには誤回転操作を防止し、操作を行いたいときはトラックボール１が回転し、スムーズにユーザの意図に応じたトラックボール１の動作を実現することが可能である。
【００３３】
次のステップＳ４において、制御部１４は、ブレーキ制御判断を行う。制御部１４は、表示部１５に表示させている画面表示状態に応じて、ブレーキ制御の必要性を判断する。
【００３４】
カーソル３００が上方向、下方向、右方向及び左方向の全方向に移動可能である場合には、ステップＳ５に処理を進める。ステップＳ５において、制御部１４は、トラックボール１の操作方向を規制しないフリーな状態にする。例えば、図４のメニュー画像１０１において、例えばスマートフォンアイコンから右方向及び下方向に移動可能な場合には、ステップＳ５に処理を進める。また、図７に示すような上下左右のみならず、斜め方向といったように自由にトラックボール１を回転操作できるマップ画像１０４が表示されている場合もステップＳ５に処理を進める。
【００３５】
カーソル３００が右方向及び左方向に移動可能である場合には、ステップＳ６に処理を進める。例えば図５のように、スマートフォンアイコンから右方向のみにアイコンがあり、カーソル３００が右方向のみに移動可能な場合には、トラックボール１の回転が左右のみとなるよう上下ブレーキ制御を行うステップＳ６に処理を進める。なお、このメニュー画像１０１では、右方向矢印画像２００Ｒのみが移動可能な表示形態で表示され、そのほかの上方向矢印画像２００Ｕ’、下方向矢印画像２００Ｄ’、左方向矢印画像２００Ｌ’は移動不能な表示形態で表示される。
【００３６】
カーソル３００が上方向及び下方向に移動可能である場合には、ステップＳ７に処理を進める。例えば図６のように、スマートフォンアイコンから下方向のみにアイコンがあり、カーソル３００が下方向のみに移動可能な場合には、トラックボール１の回転が上下のみとなるよう左右ブレーキ制御を行うステップＳ７に処理を進める。なお、このメニュー画像１０２では、上方向矢印画像２００Ｕのみが移動可能な表示形態で表示され、そのほかの上方向矢印画像２００Ｕ’、右方向矢印画像２００Ｒ’、左方向矢印画像２００Ｌ’は移動不能な表示形態で表示される。また、図７に示すようなオーディオ機能画像１０３において、一覧リストから任意のもの選択する場合、カーソル３００は上下方向のみに移動可能である。この場合でも、ステップＳ７に処理を進める。
【００３７】
スイッチ部７の検出信号から、ユーザの指先がトラックボール１に接触していることが検出されていない場合には、制御部１４は、全ブレーキ制御を行うステップＳ８に処理を進める。これにより、トラックボール１の誤回転を防止する。
【００３８】
ステップＳ５において、例えばカーソル３００が右方向及び下方向のように上下左右に移動可能な場合、制御部１４は、図８で示すように、トラックボール１の微小回転量の回転方向に基づいて、操作意図方向を判断する。この微小回転量は、例えばトラックボール１の表面において０．０６ｍｍの移動量と設定する。制御部１４は、ボール回転検出部８の検出信号に基づいて、操作意図方向を、図８におけるＵ（上方向），Ｄ（下方向），Ｒ（右方向），Ｌ（左方向）の４分類で判断する。例えば、図８中の矢印で示す方向に微小回転量だけ操作された場合には、制御部１４は、トラックボール１が左方向に操作されたことが検出できる。
【００３９】
図４のように、右方向及び下方向にカーソル３００が移動可能な場合であって、制御部１４によって判断された操作意図方向が上方向又は左方向の操作不可方向である場合に、制御部１４は、全ての第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６にブレーキ制御を行う。これにより、操作不可方向へのトラックボール１の回転を抑制する。
【００４０】
右方向及び下方向にカーソル３００が移動可能な場合であって、制御部１４によって判断された操作意図方向が右方向である場合に、制御部１４は、当該操作可能方向への移動と判断する。制御部１４は、操作可能方向のみへ操作していることを触覚を通じてユーザに伝えるため、第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６にブレーキ制御を行って、ステップＳ９に処理を進める。この動作により、トラックボール１は、図２に示すＹ軸を中心として、左右回転のみ回転可能な状態となり、操作可能方向への回転及びメニュー操作を実現する。
【００４１】
右方向及び下方向にカーソル３００が移動可能な場合であって、制御部１４によって判断された操作意図方向が下方向である場合に、制御部１４は、当該操作可能方向への移動と判断する。制御部１４は、操作可能方向のみへ操作していることを触覚を通じてユーザに伝えるため、第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４にブレーキ制御を行って、ステップＳ９に処理を進める。この動作により、トラックボール１は、図２に示すＸ軸を中心として、上下回転のみ回転可能な状態となり、操作可能方向への回転及びメニュー操作を実現する。
【００４２】
このような制御をすることによって、微小回転量から操作意図を検知し、カーソル３００が移動可能ではない方向のトラックボール１の回転を抑制するため、トラックボール１と指の間に抗力を発生させることが可能となる。これにより、ユーザは操作可能方向に対して、いずれかどの方向に操作しているかを触覚を通じて認知することが可能となり、運転中においても確実な操作が可能となる。
【００４３】
ステップＳ６において、例えば図５のようにカーソル３００を左右方向に移動可能な場合、制御部１４は、第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６にブレーキ制御を行う。これにより、トラックボール１は図２に示すＹ軸を中心に左右回転にのみ回転可能な状態となる。この状態おいて、スイッチ部７は、トラックボール１の微小回転量を検出し、制御部１４は、ステップＳ５と同様に操作意図方向を判断する。
【００４４】
図５のメニュー画像１０１において、操作意図方向が、操作不可方向の上方向、左方向又は下方向である場合、制御部１４は、全ての第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６にブレーキ制御を行う。これにより、ユーザは、トラックボール１と自身の指の間の抗力により発生する触覚感覚から操作不可方向への操作であることを認知することが可能となる。操作意図方向な右方向である場合、制御部１４は、操作可能方向への操作と判断して、第３のブレーキアクチュエータ５及び第４のブレーキアクチュエータ６によってトラックボール１をブレーキ制御したまま、トラックボール１を右方向へと回転させる。
【００４５】
ステップＳ７において、例えば図６のような上下方向のみの移動選択のみのメニュー画像１０２において、制御部１４は、第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４にブレーキ制御を行う。これにより、トラックボール１は、図２に示すＸ軸を中心に上下回転のみ回転可能な状態となる。この状態おいて、スイッチ部７は、トラックボール１の微小回転量を検出し、制御部１４は、ステップＳ５と同様に操作意図方向を判断する。図６のメニュー画像１０２において、操作意図方向が操作不可方向の上方向、右方向、左方向の場合、制御部１４は、全ての第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６にブレーキ制御を行う。これにより、ユーザは、トラックボール１と自身の指の間の抗力により発生する触覚感覚から操作不可方向への操作であることを認知することが可能となる。操作意図方向な下方向である場合、制御部１４は、操作可能方向への操作と判断して、第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４によってトラックボール１をブレーキしたまま、トラックボール１を下方向へと回転させる。
【００４６】
ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ７の次のステップＳ９において、制御部１４は、トラックボール１の移動状態を判定する。制御部１４は、ボール回転検出部８により検出されたトラックボール１の移動方向及び移動量に基づいて、トラックボール１に対する加圧量を調整するよう第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６を制御する。制御部１４は、例えば図９に示す操作反力：Ｆと移動量：Ｓとの対応関係を示すＦ−Ｓ特性カーブを参照して、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６にブレーキ指示を行う。ステップＳ７の左右ブレーキ指示を行っている状態において、Ｙ軸方向へのトラックボール１の移動量Ｓに応じて、制御部１４は、第３のブレーキアクチュエータ５又は第４のブレーキアクチュエータ６に対してブレーキ制御を行う。すなわち、移動量Ｓが大きくなるに応じて、正弦波状に操作反力を増減させるようブレーキ制御を行う。検出された回転量に応じてトラックボール１への加圧量の振幅を変化させる。
【００４７】
この動作により、ユーザは、触覚感覚を通じて、トラックボール１の回転に対するクリック感を得ることが可能となり、表示部１５の表示画面を見続けることなく、カーソル３００の操作結果を得ることが可能となる。
【００４８】
また、図７のメニュー画像１０３に示すように、連続してカーソル３００の移動を伴う場合であって、トラックボール１の回転速度が所定値以下の場合、図１１の（ａ）に示すようにブレーキ制御を行う。トラックボール１の回転速度が所定値以上場合、図１１の（ｂ）に示すようにブレーキ制御を行う。これにより、制御部１４は、トラックボール１の回転速度が高いほど回転量に応じたトラックボール１への加圧量の振幅の変化度合いを低くする。一方、トラックボール１の回転速度が低いほど回転量に応じたトラックボール１への加圧量の振幅の変化度合いを高くする。これにより、トラックボール１の回転速度が低い場合においては、回転量に応じて高い操作反力でクリック感を与える。一方、トラックボール１の回転速度が速く、ユーザが連続してリストのスクロール行う際には、操作反力を弱めて、連続した回転動作をスムーズにできるようにトラックボール１に対する加圧量を制御する。この動作により、ユーザは、多くのスクロール操作意図を持っている場合には、スムーズにスクロールが可能となる。一方、１，２個のカーソル３００の移動の際には大きなクリック感を得ることが可能となる。これにより、ユーザは、早期に表示部１５から視線を移動し、クリック感に基づいた操作が可能となる。
【００４９】
更に、上述したステップＳ９の移動判定において、例えば図５のように左右方向のメニュー画像１０１を表示させた状態での連続操作時の操作反力は、図１２のように制御してもよい。図５に示すように、スマートフォンアイコンからオーディオアイコンにカーソル３００を移動させるために、右方向にトラックボール１が移動した場合には、制御部１４は、図１２の（ａ）のように操作反力を発生させる。オーディオアイコンから空調アイコンにカーソル３００を移動させるために、更に右方向にトラックボール１が移動した場合には、図１２の（ｂ）のように操作反力を発生させる。ところが、空調アイコンにカーソル３００が位置する場合に、更にトラックボール１が右方向に操作された場合には、制御部１４は、トラックボール１を回転させないような高い操作反力となるよう第１のブレーキアクチュエータ３及び第２のブレーキアクチュエータ４に対する加圧量を制御する。
【００５０】
これにより、制御部１４は、ボール回転検出部８により検出されたトラックボール１の回転量に限界点を設け、当該限界点において急峻に操作反力を高めるようトラックボール１に加圧する。これにより、ユーザは、表示部１５の表示画面を視認し続けることなく、トラックボール１からの操作反力によって伝達される触覚感覚により、メニュー画像１０１の右端にカーソル３００が位置することを認知することができる。これにより、ユーザは、メニュー画像の視認負荷を軽減し、より運転に集中することが可能となる。
【００５１】
ステップＳ９の移動判定の次に、ステップＳ１０において、制御部１４は、移動判定の結果に基づいて表示部１５に表示されたカーソル３００を移動させるよう画像を更新する。
【００５２】
次のステップＳ１１において、制御部１４は、車両のイグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合にはステップＳ３に処理を戻し、ＯＮではない場合には処理を終了する。
【００５３】
以上説明したように、トラックボール装置によれば、トラックボール１の中心を通る直線上に対向してブレーキアクチュエータを配し、トラックボールを加圧するようブレーキアクチュエータを制御する。これにより、トラックボール装置は、第１仮想線を回転軸として当該第１仮想線に直交する方向のみにトラックボール１を回転可能とする。したがって、このトラックボール装置によれば、所望する回転方向にのみ回転させることができる。
【００５４】
更に詳しくは、トラックボール装置は、トラックボール１を接触して挟み込むようにブレーキアクチュエータを動作させる。これにより、例えば、Ｙ軸方向にのみ回転可能にトラックボール１に対して加圧していて、Ｙ軸方向からずれた方向に操作力が加わっても、回転方向がＸ軸方向にずれることなく、Ｙ軸方向にのみ回転させることができる。このような作用は、トラックボール１に接触して加圧するという構成があるからこそ実現でき、トラックボール１の回転方向を規制する他の方式よりも大きな加圧量をトラックボール１に与えることができる。
【００５５】
更に、このトラックボール装置によれば、トラックボール１への接触を検出していない時には、トラックボール１の回転を禁止するよう第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６を制御する。これにより、このトラックボール装置によれば、トラックボール１への非接触時のトラックボール１の誤回転を防止することが可能となる。また、走行中の振動や、ステアリング操舵に伴うトラックボール１に対する誤入力を防止することが可能となる。
【００５６】
更にまた、このトラックボール装置によれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向という２つの軸を中心にしてトラックボール１を回転させることができるので、２方向への操作を伴うメニュー操作を、走行中確実（誤操作ない）に操作することが可能となる。
【００５７】
更にまた、このトラックボール装置によれば、トラックボール１の回転量に応じてトラックボール１への加圧量の振幅を変化させる。すなわち、ある方向にのみトラックボール１を回転させているときに、当該方向へトラックボール１を回転させるユーザの指にクリック感を与えることができる。例えば、メニュー画面でリスト操作を行う場合において、トラックボール１の操作量に応じてユーザの指にクリック感を与えることができ、ユーザが表示部１５を見続けることなく、リストに対するカーソル３００の移動量を把握する事が可能となる。
【００５８】
更にまた、このトラックボール装置によれば、トラックボール１の回転量に限界点を設け、当該限界点において急峻に操作反力を高めるようトラックボール１に加圧するので、トラックボール１の回転操作の可否を触覚感覚から得ることが可能となる。したがって、ユーザは表示部１５の画像を見続けることなく、操作終点を知ることができる。また、ユーザがメニュー終点の操作選択したい場合に、早期にメニューから前方視認へ視線移動させて、触覚を頼りに操作することが可能となる。
【００５９】
更にまた、このトラックボール装置によれば、トラックボール１の回転速度が高いほど回転量に応じたトラックボール１への加圧量の振幅の変化度合いを低くし、トラックボール１の回転速度が低いほど回転量に応じたトラックボール１への加圧量の振幅の変化度合いを高くする。例えば、連続してメニューのカーソル３００を移動するシーンにおいて、ユーザがトラックボール１の回転速度を早くする特質があり、操作速度が速い場合には操作反力を弱める。これにより、よりスムーズに連続的にカーソル３００をスクロール操作することが可能となる。また、カーソル３００の操作速度が所定値以下の場合には大きなクリック感を付与し、クリック感を通じてカーソル３００の移動を表示部１５を見続けることなく操作することが可能となる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００６１】
上述したトラックボール装置は、トラックボール１の周辺に４個の第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６を設けたが、Ｙ軸方向にのみトラックボール１を回転する２つのブレーキアクチュエータのみを備えていてもよく、Ｘ軸方向にのみトラックボール１を回転する２つのブレーキアクチュエータのみを備えていてもよい。
【００６２】
更に、トラックボール装置は、図１３に示すように、４つの軸を有し、８方向にトラックボール１を回転可能な構成であってもよい。このトラックボール装置は、第１〜第４のブレーキアクチュエータ３，４，５，６に加え、第１のブレーキアクチュエータ３と第３のブレーキアクチュエータ５との中間に配された第５のブレーキアクチュエータ９ａ、第１のブレーキアクチュエータ３と第４のブレーキアクチュエータ６との中間に配された第６のブレーキアクチュエータ９ｂ、第２のブレーキアクチュエータ４と第３のブレーキアクチュエータ５との中間に配された第７のブレーキアクチュエータ９ｃ、第２のブレーキアクチュエータ４と第４のブレーキアクチュエータ６との中間に配された第８のブレーキアクチュエータ９ｄを備える。このような構成であっても、トラックボール装置は、上述した制御を行って、トラックボール１の回転を制御できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  トラックボール
３  第１のブレーキアクチュエータ（第１加圧手段）
４  第２のブレーキアクチュエータ（第２加圧手段）
５  第３のブレーキアクチュエータ（第３加圧手段）
６  第４のブレーキアクチュエータ（第４加圧手段）
７  スイッチ部（接触検出部）
８  ボール回転検出部（回転検出部）
１１  リブ部
１２  スポーク部
１３  ステアリングスイッチ
１４  制御部（制御手段）
１５  表示部
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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