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技術 トラックボール装置

出願人 パナソニック株式会社
発明者 小野貴敏井上雄文
出願日 2003年2月12日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 2003-033368
公開日 2004年9月2日 (16年8ヶ月経過) 公開番号 2004-246450
状態 未査定
技術分野 表示による位置入力
主要キーワード 回転規制構造 球体中心 直交位置 二次元操作 固定ガイドレール 回転規制状態 拘束体 湾曲形
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年9月2日)のものです。
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図面 (10)

課題

種電子機器入力操作部として配設されるトラックボール装置に関し、球体への回転規制時に球体のずれが少なくて操作可能方向にスムーズな回転操作ができるものを提供することを目的とする。

解決手段

球体31の外側に回転可能に配置されたリング状の可動部38と、球体31中心に対し点対称位置に対向して一対で可動部38に係合して設けられ、可動部38が所定方向に回転した時、互いに球体31の中心方向に接近して球体31表面に接触し、可動部38が前記とは反対方向に回転した時、互いに球体31とは離れるように移動する移動部材34からなる回転規制構造を設け、球体31を両側から挟む構成としたので、回転規制時に球体31のずれも少なく操作可能方向には球体31の回転操作がスムーズにできるものとなる。

概要

背景

近年、各種電子機器入力手段として、マウストラックボール等のポインティングデバイスを備えたものが好まれて使用されている。

概要

各種電子機器の入力操作部として配設されるトラックボール装置に関し、球体への回転規制時に球体のずれが少なくて操作可能方向にスムーズな回転操作ができるものを提供することを目的とする。球体31の外側に回転可能に配置されたリング状の可動部38と、球体31中心に対し点対称位置に対向して一対で可動部38に係合して設けられ、可動部38が所定方向に回転した時、互いに球体31の中心方向に接近して球体31表面に接触し、可動部38が前記とは反対方向に回転した時、互いに球体31とは離れるように移動する移動部材34からなる回転規制構造を設け、球体31を両側から挟む構成としたので、回転規制時に球体31のずれも少なく操作可能方向には球体31の回転操作がスムーズにできるものとなる。

目的

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、球体の回転規制をする際に、球体のずれが少なく、さらに、その回転規制時における操作可能な回転方向にスムーズな操作が行える球体の回転方向規制構造を備えたトラックボール装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転自在に支持されて、その回転状態を検出される操作部材となる球体と、前記球体を中心として回転可能に前記球体の外側に配置されたリング可動部と、前記球体の中心に対し点対称位置に対向して一対で前記リング状可動部に係合して設けられ、前記リング状可動部が所定の方向に回転したとき、互いに前記球体の中心方向に接近して前記球体表面に接触し、一方前記リング状可動部が前記所定の方向とは反対の方向に回転したとき、互いに前記球体の中心方向とは反対側の方向に離間して前記球体表面とは非接触になる移動部材とを備えたトラックボール装置

請求項2

リング状可動部を、上面視でリング幅径方向とは傾斜する溝を有したものとし、その溝内に移動部材の凸部を移動可能に挿入して組み合わせ、前記リング状可動部の回転に伴い前記溝に沿って移動する前記移動部材が、ガイド固定部でガイドされて前記リング状可動部の径方向に直線的な移動をする請求項1記載のトラックボール装置。

請求項3

リング状可動部の溝が、上面視で外側に湾曲した曲線で設けられた請求項2記載のトラックボール装置。

請求項4

リング状可動部の互いに直交する位置で移動部材を各々配置し、前記リング状可動部を所定の方向に回転させたとき、第一組目の前記移動部材は互いに接近し、第二組目の前記移動部材は互いに離間する移動状態とした請求項1記載のトラックボール装置。

技術分野

0001

本発明は、各種電子機器入力操作部として配設されるトラックボール装置に関するものである。

0002

近年、各種電子機器の入力手段として、マウストラックボール等のポインティングデバイスを備えたものが好まれて使用されている。

0003

このような従来の電子機器として、パーソナルコンピュータを例として、図8を用いて説明する。

0004

図8は従来のパーソナルコンピュータの外観斜視図であり、同図に示すように、このパーソナルコンピュータ1(以下、パソコン1と記載する。)は、本体部2に対し、表示部3が開閉可能に構成されている。

0005

そして、本体部2上面の表示部3に近接する方の上側位置には、キーボード4が配され、その下側の中央位置には、トラックボール装置5が配されている。

0006

また、本体部2内には、表示部3、キーボード4、トラックボール装置5などを制御する制御部6が配設されている。

0007

このパソコン1は、操作者がキーボード4やトラックボール装置5を操作することによって、所定信号を入力し、その入力された所定信号を制御部6で処理して所定機能を作動させるように構成されている。

0008

そして、このトラックボール装置5への操作で検出される情報は、例えば表示部3に表示される矢印状ポインタ7の平面上での二次元的な移動操作や、画面に対して縦列等で表示された複数の選択項目8から、同図にハッチングで示すカーソル9の上下方向などへの一次元的(直線的)な移動操作で所望の選択項目8を選択する場合などに用いられる。

0009

このトラックボール装置5としては、通常、全方位に向けて回転操作可能なものが搭載されているが、好みによっては、パソコン1にマウス(図示せず)を接続して同様に使用することも多い。

0010

そして、前記トラックボール装置5やマウスに拘らず、例えば前記一次元的な移動操作で所定の選択項目8を選択する時だけ、操作方向が規制される入力装置や入力操作部が望まれるようになってきており、マウスにおいては、操作方向の規制機能を備えたものが提案されている。

0011

以下に、前記提案のマウスについて、図面を用いて説明する。

0012

図9は従来の操作方向の規制機能を備えたマウスを示す概念図であり、同図に示すように、球体10は、直交配置された二つのローラー11及び一つの補助ローラー12で全方位に向けて回転可能に保持されている。

0013

そして、前記直交配置された二つのローラー11には、各々回転型エンコーダ13が配され、その出力から球体10の回転方向や回転量が検出できるように構成されている。

0014

そして、球体10に対して各ローラー11が配されていない側には、ブレーキパッド20が各々配設されている。

0015

以上の構成部分を備えた従来のマウス21は、通常時では、球体10が所定方向に回転すると、球体10の回転に応じて得られる各々の回転型エンコーダ13からの信号で操作方向や操作量が、装着されたパソコン1の制御部6などで検出され、その情報を基に例えばポインタ7などの移動が行われる。

0016

そして、当該マウス21において、操作方向を規制する際には、直交位置に配されたブレーキパッド20の一方のみが球体10に押し当てられることにより、球体10の回転方向規制をして操作方向の規制が行われるものであった。

0017

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。

背景技術

0018

【特許文献1】
特開平5−324190号公報

0019

しかしながら前記従来のマウス21で提案されたものは、各ブレーキパッド20を球体10の片側のみから押し当てる構成であったため、ブレーキパッド20で球体10の回転を規制している時、球体10のずれが起こり易いと考慮され、この構成をトラックボール装置に転用すると操作可能な方向への操作時にも、前記球体10のずれのためにスムーズな回転操作がし難いものになる可能性があると推測されるものであった。

発明が解決しようとする課題

0020

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、球体の回転規制をする際に、球体のずれが少なく、さらに、その回転規制時における操作可能な回転方向にスムーズな操作が行える球体の回転方向規制構造を備えたトラックボール装置を提供することを目的とする。

0021

前記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

0022

本発明の請求項1に記載の発明は、回転自在に支持されて、その回転状態を検出される操作部材となる球体と、前記球体を中心として回転可能に前記球体の外側に配置されたリング可動部と、前記球体の中心に対し点対称位置に対向して一対で前記リング状可動部に係合して設けられ、前記リング状可動部が所定の方向に回転したとき、互いに前記球体の中心方向に接近して前記球体表面に接触し、一方前記リング状可動部が前記所定の方向とは反対の方向に回転したとき、互いに前記球体の中心方向とは反対側の方向に離間して前記球体表面とは非接触になる移動部材とを備えたトラックボール装置であり、リング状可動部をモーター等で回転させるだけで、球体中心に対し点対称位置にある移動部材が球体を両側から挟み込んで球体の回転方向を規制するため、球体のずれも少なく、回転規制時においても操作可能な回転方向にはスムーズに回転操作ができるものが得られるという作用を有する。

0023

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、リング状可動部を、上面視でリング幅径方向とは傾斜する溝を有したものとし、その溝内に移動部材の凸部を移動可能に挿入して組み合わせ、前記リング状可動部の回転に伴い前記溝に沿って移動する前記移動部材が、ガイド固定部でガイドされて前記リング状可動部の径方向に直線的な移動をするものであり、移動部材の直線的な移動案内を複雑で精密な部品を用いることなく、凹凸などを組み合わせると共に移動部材をガイドするのみという簡素な構造で実現できるという作用を有する。

0024

請求項3に記載の発明は、請求項2記載の発明において、リング状可動部の溝が、上面視で外側に湾曲した曲線で設けられたものであり、リング状可動部に対する移動部材の移動状態が滑らかな移動状態にできるという作用を有する。

0025

また、当該曲線の設け方によっては、リング状可動部の一定速度の回転に対して、球体中心に対し点対称位置に配した一対の移動部材が一定速度で直線移動して球体に接近または離間するものにでき、リング状可動部の回転制御が容易なものも得られる。

課題を解決するための手段

0026

請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明において、リング状可動部の互いに直交する位置で移動部材を各々配置し、前記リング状可動部を所定の方向に回転させたとき、第一組目の前記移動部材は互いに接近し、第二組目の前記移動部材は互いに離間する移動状態としたものであり、リング状可動部材をいずれかの方向に回転させることで、球体は直交するいずれかの方向に回転規制され、また前記いずれかの方向のほぼ中間付近にリング状可動部を戻せば、球体の全方位に向かう操作が可能となるものにできるという作用を有する。

0027

以下、本発明の実施の形態について、図1図7を用いて説明する。

0028

なお、従来の技術の同様の構成部分は、詳細な説明を省略する。

0029

(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態によるトラックボール装置の斜視図、図2は球体を分離した状態の斜視図、図3は同球体を省略した状態の分解斜視図、図4は同図3におけるリング状の可動部を下方より見た斜視図である。

0030

これらの図において、操作者が指などで操作する球体31は、球体31の回転方向を規制するために配されたリング状の拘束体32の中央位置に配置され、下方を支持部(図示せず)で回転可能に支持されている。

0031

そして、この拘束体32は、図2および図3に示すように、四つの移動部材34と、これら四つの移動部材34の移動方向を球体31の中心方向にガイドするために設けた四つの溝状のガイド部35を有するリング状のガイド固定部36と、前記ガイド固定部36のリングに沿って回転するように外壁37を設けたリング状の可動部38から構成されている。

0032

なお、可動部38は、図3に示すように、モーター39の回転がベルト40などによって伝達され、所定の方向への回転や停止が可能な構造となっているが、当該モーター39およびベルト40は、図面を簡略化するために、他の図面では省略している。

0033

また、球体31の下方などに配設されている球体31の回転状態を検出する検出部も図示や説明を省略する。

0034

そして、リング状のガイド固定部36に設けた四つのガイド部35は、上面視でリング中心点(すなわち、球体31の中心点)を中心に90度間隔で凹状に設けられ、この四箇所のガイド部35に、それぞれ四つの移動部材34が入り込むように組込まれ、各々の移動部材34は、ガイド部35の側壁でガイドされて球体31の中心点から径方向に向かう直線上を移動自在となっている。

0035

そして、四つの移動部材34は、球体31側を向く先端面に、各々弾性材料からなる球状突起41を備え、球体31中心を中心位置として点対称とする一対の移動部材34の球状突起41どうしの先端を結ぶ直線は、球体31の中心を通るように配置されている。

0036

また、これらの移動部材34の各々上面に設けられた円柱状の凸部42は、可動部38の下面に設けた外側に湾曲する四つの溝43(図4参照)に移動自在に嵌め込まれている。

0037

さらに、この四つの溝43の湾曲状態は、球体31の中心に対し互いに対面する溝43どうしは、前記中心に対し点対称の形状であり、隣接する溝43どうしは、線対称形状の関係で形成されている。

0038

なお、溝43の形状として、上面視で外側に湾曲させたものとすると、移動部材34が滑らかに移動するものにできて好ましいが、少なくとも上面視でリング幅の径方向に対し傾斜状態のものであれば良い。

0039

また、当該溝43の湾曲状態すなわち上面視における曲線の設け方によって、可動部38の一定速度の回転に対して、球体31中心に対し点対称位置に配した一対の移動部材34を一定速度で直線移動させて球体31に接近または離間させるようにもでき、可動部38の回転制御が容易なものにすることもできる。

0040

本実施の形態によるトラックボール装置44は、以上のような回転規制部の構成を備えたものであり、パーソナルコンピュータなどの各種電子機器に搭載されて使用できるものである。

0041

以下、その搭載状態およびトラックボール装置44の回転規制時の動作などを図5および図6を用いて説明する。

0042

図5は、本発明のトラックボール装置を用いたパーソナルコンピュータの斜視図であり、各部の構成の詳細な説明については従来例で説明した部分と重複するので省略するが、このパーソナルコンピュータ46(以下、パソコン46と記載する。)の本体部2には、本発明のトラックボール装置44が搭載されていると共に、制御部45は、トラックボール装置44を含んで各機能を制御できるものが搭載されている。

0043

また、当該パソコン46は、従来例と同様に、操作者がキーボード4やトラックボール装置44を操作することによって、所定信号を入力し、その入力された所定信号を制御部45で処理して所定機能を作動させるようになっている。

0044

そして、このトラックボール装置44への操作で検出される球体31の回転方向と回転量は、例えば図5に示すようなパソコン46の表示部3に表示されるポインタ7の二次元的な移動操作や、画面に対して縦列で表示された複数の選択項目8から、同図にハッチングで示すカーソル9の上下方向などへの一次元的な移動操作で所望の選択項目8を選択する場合などに用いられる。

0045

そして、前記カーソル9での選択操作時に、トラックボール装置44は、回転操作方向が、表示部3の上下方向に応じた方向のみに操作可能なように回転規制が働く制御がなされるようになっている。

0046

ここで、前記本発明によるトラックボール装置44の回転方向規制時の動作について、図6(a)〜(c)を用いて説明する。

0047

図6(a)〜(c)は、本発明によるトラックボール装置を構成している球体31と拘束体32の動作状態を上方より平面的に図示したものであり、図6(a)は可動部38が初期位置である平面図、図6(b)は可動部38を初期位置より反時計方向に回転させた平面図、図6(c)は、可動部38を初期位置より時計方向に回転させた平面図である。

0048

なお、これらの図では移動部材34の輪郭と円柱状の凸部42及びこの凸部42に嵌め込まれた可動部38の湾曲した溝43を破線で記載し、その他の部分は、動作を簡略に説明するために省略してある。

0049

まず、図6(a)では、球体31は、いずれの移動部材34とも接触していない状態を示している。

0050

この状態においては、球体31の回転規制は行われておらず、球体31はX方向およびY方向も含み全方位に向けて回転操作が可能な状態であり、トラックボール装置44としては、二次元的な操作が可能で、例えば図5における表示部3のポインタ7の移動操作などに適した状態となっている。

0051

そして、図6(a)の状態から、球体31を中心として、可動部38を反時計廻りに回転させた状態を示すのが図6(b)であり、可動部38が反時計廻りに回転するにつれ、湾曲した溝43も反時計廻りに移動していく。

0052

そして、この溝43に嵌め込まれた移動部材34の円柱状の凸部42は、湾曲した溝43の片側の壁面によって回転方向に押されるが、このとき、移動部材34は、図3で図示したガイド部35を有するリング状のガイド固定部36によって、移動可能な方向である球体31の中心方向に案内され、円柱状の凸部42が湾曲した溝43の壁面で押された結果、図6(a)中において上下位置に配された一方の一対の移動部材34は、球体31より同時に離間し、同左右位置に配された他の一対の移動部材34は、球体31に同時に接近する。

0053

すなわち、凹凸が組み合わされると共に、固定状態のガイド固定部36のガイド部35の案内で移動部材34はいずれも球体31の中心、つまりリング状の拘束体32の中心を通る直線上の範囲を、球体31に、一対ごとで離間または接近するように直線的に移動することとなる。

0054

なお、前記に説明した移動部材34、可動部38、ガイド部35の構造のものを組み合わせたものは、簡素な構造で済み、コスト的にも有利である。

0055

そして、最終的に上下方向に配置された側の一対の移動部材34は、球体31に接触せず、左右方向に配置した他の一対の移動部材34のみが球体31に弾接している図6(b)の状態となる。

0056

前記状態では、球体31は、上下方向、すなわちY方向には回転自由であるが、左右方向、すなわちX方向には移動部材34に設けた球状突起41との摩擦により回転に規制がかかる。

0057

このようにして、トラックボール装置44の球体31は、左右方向には、回転規制がかかり上下方向のみの回転操作が可能な状態となり、例えば図5における表示部3のカーソル9で所望の選択項目8を選択するような一次元の移動操作に適した状態になる。

0058

そして、前記の球体31の左右方向に配置された一対の移動部材34は、球体31中心に対し点対称位置に各々配され、球体31を両側から同時に挟み込むため、球体31を挟み込んだ際にも球体31のずれなどの発生も少なく、操作可能方向にはスムーズに回転操作ができるようになる。

0059

次に図6(a)の状態から、球体31に対して可動部38を時計廻りに回転させた状態を図6(c)に示す。

0060

このときの各部の動作の詳細は、前述した反時計廻りの動作内容と殆ど重複するので詳細は割愛するが、時計廻り方向に可動部38を回転させると、可動部38の溝43の湾曲形状として隣接する二つの溝43と他の二つの溝43とは球体31の中心点を中心にして線対称となっているため、左右方向に配置した一対の移動部材34は球体31と離間し、上下方向に配置した一対の移動部材34のみが球体31に弾接している状態となる。

0061

この場合は、球体31は、左右方向、すなわちX方向には回転自由であるが、上下方向、すなわちY方向には回転に規制がかかることになる。

0062

以上のように、球体31の回転規制をする際は、球体31は、両側から球体31の中心線上で保持されることになるので、球体31のずれが少なく、さらにその回転規制時においても、回転可能方向への回転時の球体31の偏心は少ないものとなる。

0063

そして、二組の一対の移動部材34を直交配置し、球体31の回転規制をしない状態から、可動部38を反時計廻りまたは時計廻り方向に回転させるだけで、球体31のX方向またはY方向への回転規制を行えるものであるため、操作状態に応じて前記回転規制方向を選択して行えるものにでき、低コスト機器の操作性の向上を図ることができる。

0064

また、可動部38の回転も、モーター等の駆動源を一つ使用すれば可能となり、前記球体31の回転規制状態を容易かつ安価に得られるものにできる。

0065

なお、図示していないが、可動部38の回転制御は、パソコン46の制御部45で行ってもよいし、制御部45とは別の制御部を設けたり、操作者の手で行ってもかまわない。

0066

また、移動部材34において球体31に接触する箇所となる球状突起41は、弾性部材に限るものではなく、形状も非球面のドーム状や平面であってもよく、効率よく球体31の回転規制が行えるものであればよい。

0067

(実施の形態2)
図7(a)は本発明の第二の実施の形態によるトラックボール装置の構造を示す平面図、図7(b)は同側面図であり、同図に示すように、本実施の形態によるものは、回転規制部の構造として、球体31の周囲に配置されたリング状の第1の歯車52と、この第1の歯車52の回転ギア比を変えるための第2の歯車53と、この第2の歯車53とかみ合うとともに、球体31の中心方向に移動部材55を直線移動させるための固定ガイドレール54を備えたものとなっている。

0068

そして、移動部材55は、球体31側に球状突起56を有し、以上記載した第2の歯車53、固定ガイドレール54、移動部材55は、球体31の中心に対し点対称位置で球体31の両側に各々一つずつ配置してあり、この一対の移動部材55の球状突起56どうしが球体31に接する接触点を結ぶ直線は、球体31の中心を通るように配置されている。

0069

なお、球体31の支持状態回転検出部についての図示や説明は省略する。

0070

本実施の形態によるトラックボール装置57は、第1の歯車52の回転に応じて一対の第2の歯車53が同期回転し、各第2の歯車53にかみ合う移動部材55の各々が一対となって同時に球体31の中心方向に向けて接近または離間するように動作する。

0071

つまり、第1の歯車52が所定角度まで回転して停止することによって、球体31に一対の移動部材55の先端にある球状突起56が接触し、球体31が自由に回転できる方向が規制される。

0072

また、その規制を解除する際には、前記回転方向とは反対の方向に第1の歯車52が回されて、一対の移動部材55を同時に球体31から離間させて、球体31が全方位に回転操作可能な状態に戻るものである。

0073

なお、前記説明の一対の球体規制構造のものに加え、同一構造のものを球体31への接近・離間を逆に構成したものを直交位置に配置すると、実施の形態1と同様にXまたはY方向へ回転規制ができるものとなる。

発明を実施するための最良の形態

0074

このものも、球体31は、回転規制時に、両側から球体31の中心線上で保持される構造にできることから、球体31のずれが少なく球体31が保持でき、その回転規制時において、球体31の偏心は少なくて操作可能方向にはスムーズに回転操作ができるものが得られる。

図面の簡単な説明

0075

以上のように本発明によれば、回転規制時において、球体のずれが少なく、回転規制時に操作可能方向に対して回転操作がスムーズに行えるトラックボール装置が得られ、これをパソコンなどの各種電子部品に搭載することにより、画面の必要な操作内容に応じて二次元操作一次元操作等の用途に応じて切換えて使用することが可能となり、かつその操作性もスムーズなものであるため、低コストで操作性に優れた機器をも容易に実現できるという有利な効果が得られる。

図1
本発明の第1の実施の形態によるトラックボール装置の斜視図
図2
同球体を分離した状態の斜視図
図3
同球体を省略した状態の分解斜視図
図4
同要部であるリング状の可動部を下方より見た斜視図
図5
本発明のトラックボール装置を用いたパーソナルコンピュータの斜視図
図6
(a)同可動部が初期位置である平面図
(b)同可動部を初期位置より反時計方向に回転させた平面図
(c)同可動部を初期位置より時計方向に回転させた平面図
図7
(a)第二の実施の形態によるトラックボール装置の構造を示す平面図
(b)同側面図
図8
従来のパーソナルコンピュータの外観斜視図
図9
従来の操作方向の規制機能を備えたマウスを示す概念図
【符号の説明】
2 本体部
3 表示部
4キーボード
7ポインタ
8選択項目
9カーソル
31 球体
32拘束体
34、55移動部材
35ガイド部
36 ガイド固定部
37外壁
38 可動部
39モーター
40ベルト
41、56球状突起
42 凸部
43 溝
44、57 トラックボール装置
45 制御部
46 パーソナルコンピュータ
52 第1の歯車
53 第2の歯車
54 固定ガイドレール

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