(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元座標の全ての方向に渡って回転自在に支持されたボールと、
前記ボールの周囲に設けられ、押圧操作されることで前記ボールに係合して前記ボールを前記三次元座標のうち上下軸周りに回転させるロータリー部材と、
前記ボールの所定方向への回転移動量を検出するボール移動量検出手段と、
前記ボールを直接操作した際に、前記ボール移動量検出手段によって検出したボールの回転移動量を前記三次元座標のうち左右軸及び前後軸に沿った移動として操作信号を出力すると共に、前記ロータリー部材によって前記ボールを前記上下軸周りに回転させた際に、前記ボール移動量検出手段によって検出した前記ボールの回転量を前記上下軸周りの角度変位として操作信号を出力する制御手段と、
を備えたトラックボール。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ロータリー部材によって前記ボールが前記上下軸周りに回転された時点で、その後の前記直接操作による前記ボールの回転移動量を、前記三次元座標のうち左右軸に対する迎角変位として操作信号を出力することを特徴とする請求項１記載のトラックボール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールの移動に応じた操作信号を出力するためのトラックボールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコン等には、キーボードのみならずトラックボールが用いられており、画面上でポインティングディバイスやカーソルを操作している。
【０００３】
ここで、通常のトラックボールは、回転自在に支持されたボールの回転移動量を例えば光学式センサ等によって検出し、検出したボールの回転移動量を操作信号として出力するようになっており、所謂二次元座標の操作信号（ポインティングディバイスの操作信号）を出力することができるように構成されている。
【０００４】
しかしながら、このような従来のトラックボールでは、例えばＸ軸及びＹ軸から成る二次元座標以外の座標系の操作信号を出力する場合には、特別に設けた機能切り換えスイッチ等によってトラックボールの移動に応じた入力モードを切り換え変更するか、あるいは別の新たな座標入力ディバイスを別途設ける必要があった。またこのため、操作性も悪かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、機能切り換えスイッチや別の新たな座標入力ディバイスを別途設けることなく、二次元座標以外の座標系の操作信号を出力することができ、しかも操作性が向上するトラックボールを得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るトラックボールは、三次元座標の全ての方向に渡って回転自在に支持されたボールと、前記ボールの周囲に設けられ、押圧操作されることで前記ボールに係合して前記ボールを前記三次元座標のうち上下軸周りに回転させるロータリー部材と、前記ボールの所定方向への回転移動量を検出するボール移動量検出手段と、前記ボールを直接操作した際に、前記ボール移動量検出手段によって検出したボールの回転移動量を前記三次元座標のうち左右軸及び前後軸に沿った移動として操作信号を出力すると共に、前記ロータリー部材によって前記ボールを前記上下軸周りに回転させた際に、前記ボール移動量検出手段によって検出した前記ボールの回転量を前記上下軸周りの角度変位として操作信号を出力する制御手段と、を備えている。
【０００７】
請求項１記載のトラックボールでは、操作者によってボールが直接操作されると、ボールの所定方向への回転移動量がボール移動量検出手段によって検出され、さらに、制御手段によって、検出したボールの回転移動量が三次元座標のうち左右軸及び前後軸に沿った移動のための操作信号として出力される。
【０００８】
また一方、ロータリー部材を押圧操作することによりボールが三次元座標のうち上下軸周りに回転されると、このボールの上下軸周りの回転量がボール移動量検出手段によって検出され、さらに、制御手段によって、検出したボールの回転量が上下軸周りの角度変位のための操作信号として出力される。
【０００９】
このように、請求項１記載のトラックボールは、ボール自体を直接操作することで三次元座標のうち左右軸及び前後軸に沿った移動のための操作信号（所謂二次元座標の操作信号）を出力することができるのみならず、機能切り換えスイッチや別の新たな座標入力ディバイスを別途設けることなく、ボールから指を下ろしてロータリー部材を押圧操作するだけで、上下軸周りの角度変位のための操作信号を出力することができる。しかも、ロータリー部材を介したボールの操作方向が人の感性に合った自然なものとなり、操作性が向上する。
【００１０】
請求項２の発明に係るトラックボールは、請求項１記載のトラックボールにおいて、前記制御手段は、前記ロータリー部材によって前記ボールが前記上下軸周りに回転された時点で、その後の前記直接操作による前記ボールの回転移動量を、前記三次元座標のうち左右軸に対する迎角変位として操作信号を出力することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載のトラックボールでは、ロータリー部材によって一旦ボールが上下軸周りに回転された時点で、所謂モード変更が行われる。すなわち、ロータリー部材によってボールが上下軸周りに回転された後には、その後の直接操作によるボールの回転移動量が、三次元座標のうち左右軸に対する迎角変位のための操作信号として出力される。
【００１２】
このように、請求項２記載のトラックボールは、ボール自体を直接操作することで三次元座標のうち左右軸及び前後軸に沿った移動のための操作信号（所謂二次元座標の操作信号）を出力することができると共に、ボールから指を下ろしてロータリー部材を押圧操作するだけで、上下軸周りの角度変位のための操作信号を出力することができるのみならず、さらには、左右軸に対する迎角変位のための操作信号も出力することができ、一層効果的である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の実施の形態に係るトラックボール１０の全体構成が概略的な斜視図にて示されており、図２にはこのトラックボール１０の全体構成が概略的な縦断面図にて示されている。
【００１４】
トラックボール１０はボール１２を備えている。ボール１２は球体に構成されており、ボールベアリング１４を介してベース１６内に保持されている。このボール１２は、三次元座標の全ての方向に渡って回転自在に支持されており、Ｘ軸（左右軸）、Ｙ軸(前後軸）、Ｚ軸（上下軸）のそれぞれの軸周りに回転可能となっている。また、ボール１２の下面側には、後述する移動量検出のためのドットパターンが印刷されている。
【００１５】
なお、図１においては、ボール１２のＸ軸周りの回転を矢印ａ、Ｙ軸周りの回転を矢印ｂ、Ｚ軸周りの回転を矢印ｃにて示している。
【００１６】
ボールの周囲には、ロータリー部材としての操作ノブ１８が配置されている。この操作ノブ１８は、全体としてリング状に形成されており、その中央開口部分からボール１２の上部が外部に露出する状態で、ベース１６の上端に設けられた庇部２０に載置され、さらに操作ノブ１８の周縁を挟持するようにカバー２２が取り付けられている。また、操作ノブ１８の裏面側周縁部分は球面状に形成されており、この球面部分がベース１６の庇部２０に当接している。これにより、操作ノブ１８を押圧操作すると、操作ノブ１８が変芯してその中央開口部内周縁がボール１２に接触する。この状態で操作ノブ１８を回転操作することにより、ボール１２が操作ノブ１８との間の摩擦力によって操作ノブ１８と共にＺ軸（上下軸）周りに回転される構成である。
【００１７】
操作ノブ１８の周縁部分とベース１６の庇部２０との間にはリターンスプリング２４が配置されている。さらに、操作ノブ１８の周縁部分には、位置決め用の凸部２６が形成されると共に、この凸部２６に対応してカバー２２にも凸部２８が形成されている。これにより、操作ノブ１８の押圧操作力が解除された際には、リターンスプリング２４の付勢力によって操作ノブ１８が凸部２６及び凸部２８に案内されながら自動的に初期位置に復帰するようになっている。
【００１８】
また、ベース１６のボール１２下面に対向する位置には、ボール移動量検出手段としての画像認識部３０が配置されている。この画像認識部３０は、ボール１２の表面に印刷されたドットパターンを光学的に検出することにより、ドットパターンの移動量に基づいてボール１２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りのそれぞれの移動量を検出することができる。この画像認識部３０は、制御手段としての総合処理回路３２に接続されており、ボール１２の移動量に応じた操作信号を算出しコンピューターへ出力することができるようになっている。
【００１９】
ここで、総合処理回路３２には、所定の「動作モード」が設定されており、この「動作モード」に基づいて操作信号を出力する。例えば、ボール１２を直接操作した際には、画像認識部３０によって検出したボール１２の回転移動量を三次元座標のうちＸ軸（左右軸）及びＹ軸(前後軸）に沿った移動として操作信号を出力すると共に、前述した操作ノブ１８によってボール１２をＺ軸（上下軸）周りに回転させた際には、画像認識部３０によって検出したボール１２の回転量をＺ軸（上下軸）周りの角度変位として操作信号を出力するように構成されている。
【００２０】
またさらに、総合処理回路３２は、操作ノブ１８によってボール１２がＺ軸（上下軸）周りに回転された時点で、その後の直接操作によるボール１２の回転移動量を、三次元座標のうちＸ軸（左右軸）に対する迎角変位として操作信号を出力するように構成されている。さらにこの時点での「動作モード」は、操作が継続するかぎり保持され、例えばプッシュエンター操作等の確定操作が入力されるまでは切り替わらないようになっている。
【００２１】
次に本実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
以上の構成のトラックボール１０では、操作者によってボール１２が直接に操作されると、ボール１２の所定方向への回転移動量が画像認識部３０によって検出され、さらに、総合処理回路３２によって、検出したボール１２の回転移動量が三次元座標のうちＸ軸（左右軸）及びＹ軸(前後軸）に沿った移動のための操作信号として出力される。
【００２３】
また一方、操作ノブ１８を押圧操作することによりボール１２が三次元座標のうちＺ軸（上下軸）周りに回転されると、このボール１２のＺ軸（上下軸）周りの回転量が画像認識部３０によって検出され、さらに、総合処理回路３２によって、検出したボール１２の回転量がＺ軸（上下軸）周りの角度変位のための操作信号として出力される。
【００２４】
またさらに、このトラックボール１０では、操作ノブ１８によって一旦ボール１２がＺ軸（上下軸）周りに回転された時点で、動作モード変更が行われる。すなわち、操作ノブ１８によってボール１２がＺ軸（上下軸）周りに回転された後には、その後の直接操作によるボール１２の回転移動量が、三次元座標のうちＸ軸（左右軸）に対する迎角変位のための操作信号として出力される。
【００２５】
したがって、このトラックボール１０は、３Ｄ−ＣＡＤ、３Ｄ−グラフィックス作成ソフト、３Ｄ−ナビゲーション地図、テレビゲーム等に利用することができる。例えば、画面内に３Ｄデータに基づくカーソルまたは選択対象物体あるいは周辺要素（非選択物体・地図)等が描画されている場合に、ボール１２の直接操作によってカーソルまたは選択対象物体のＸ軸（左右軸）及びＹ軸(前後軸）に沿った移動（座標位置）を制御し、操作ノブ１８を介したボール１２の操作によって視点を移動させることができるようになる。さらに、その後には、再びボール１２を直接に操作すれば、視点迎角（Ｘ軸（左右軸）に対する迎角変位）を調整することができる。
【００２６】
このように、本実施の形態に係るトラックボール１０は、ボール１２自体を直接操作することで三次元座標のうちＸ軸（左右軸）及びＹ軸(前後軸）に沿った移動のための操作信号（所謂二次元座標の操作信号）を出力することができるのみならず、機能切り換えスイッチや別の新たな座標入力ディバイスを別途設けることなく、ボール１２から指を下ろして操作ノブ１８を押圧操作するだけで、Ｚ軸（上下軸）周りの角度変位のための操作信号を出力することができる。しかも、操作ノブ１８を介したボール１２の操作方向が人の感性に合った自然なものとなり、操作性が向上する。さらにこれに止まらず、Ｘ軸（左右軸）に対する迎角変位のための操作信号も出力することができ、一層効果的である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係るトラックボールは、機能切り換えスイッチや別の新たな座標入力ディバイスを別途設けることなく、二次元座標以外の座標系の操作信号を出力することができ、しかも操作性が向上するという優れた効果を有している。
【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全体構成を示す概略的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るトラックボールの全体構成を示す概略的な縦断面図である。
【符号の説明】
１０    トラックボール
１２    ボール
１６    ベース
１８    操作ノブ（ロータリー部材）
２０    庇部
３０    画像認識部（ボール移動量検出手段）
３２    総合処理回路（制御手段）
【図１】
0004097368.tif 000002
【図２】
0004097368.tif 000003