JPH04188217A - トラックボールアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 コンピュータのディスプレイ上のポインターまたはカー
ソルをディスプレイ上の任意の位置へ移動させるための
トラックボールアセンブリに関し、多機能を有し且つ操
作性を良好ならしめることを目的とし、 ケーシング内に回転自在に取り付けられ且つケーシング
から少なくとも一部が突出するトラックボールと、その
回転量を検出する検出器とを有し、トラックボールの回
転量に応じてコンピュータのディスプレイ上のポインタ
ーまたはカーソルをディスプレイ上の任意の位置へ移動
させるトラックボールアセンブリにおいて、上記ケーシ
ングは固定ロアケーシングとこれに対してユニバーサル
ジヨイントを介して傾斜可能に保持される可動アッパケ
ーシングとにより構成され、該アッパケースの傾斜を検
出する傾斜検出手段←ヨ井を有し、上記トラックボール
は可動アッパケーシングに夫と共に可動に且つ相対回転
自在に保持されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、コンピュータのＣＲＴディスプレイ上のポイ
ンターまたはカーソルを、ＣＲＴディスプレイ上の種々
の位置へ移動させるためのポインティング装置、特にそ
のトラックボールアセンブリに関する。

〔従来の技術〕

従来よりデータ処理におけるデータの入出力手段として
、コンピュータのＣＲＴディスプレイ等の画面上に文字
や図形によるデータを表示しながら、データを操作する
ためにキーボードの他にポインティングデバイスが用い
られる。特に図形によるデータ処理を行う分野、例えば
ＣＡＤ、ＣＡＭＳＣＡＥやシミュレーション分野におい
ては、三次元モデルを表示して解析する手段が多く用い
られている。三次元モデルを表示して解析する場合、モ
デル裏面を表へ移動させたり、側面をポインティングす
る場合、表示物体を回転移動させてから処理を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかるポインティング装置において、トラックボールを
用いて上記処理を行う場合、従来、トラックボールは掌
動作によって操作するため、クリックボタンを操作しに
くいという欠点があり、また、表示物体を回転させる場
合、操作手順が多く、手間がかかるという欠点があった
。

本発明の目的は機能が多く、しかも操作性の良いトラッ
クボールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によれば、ケーシン
グ内に回転自在に取り付けられ且つケーシングから少な
くとも一部が突出するトラックボールと、その回転量を
検出する検出器とを有し、トラックボールの回転量に応
じてコンピュータのディスプレイ上のポインターまたは
カーソルをディスプレイ上の任意の位置へ移動させるト
ラックボールアセンブリにおいて、上記ケーシングは固
定ロアケーシングとこれに対してユニバーサルジヨイン
トを介して傾斜可能に保持される可動アッパケーシング
とにより構成され、該アッパケースの傾斜を検出する傾
斜検出手段輔に）半を有し、上記トラックボールは可動
アッパケーシングに夫と共に可動に且つ相対回転自在に
保持されることを構成上の特徴とする。

好ましくはアッパケースの側面あるいは前面は傾斜面と
する。

検８機構として、例えば、ロアケースの直交２方向に永
久磁石を固設し、プリント基板にプリント基板の傾斜位
置に応じて対応永久磁石の磁力を受ける磁電変換素子を
取付ける。

〔作用〕

オペレータは単にトラックボールをアッパケースと共に
所望方向に傾斜させるだけでポインターまたはカーソル
をディスプレイ上で任意の位置へ動かすことが出来、そ
の取扱いはきわめて簡単になる。

アッパケースの側面あるいは前面が傾斜していると、オ
ペレータがトラックボールアセンブリを個持し易く、そ
の傾斜面にクリックスイッチやトラックボールを設ける
ことにより操作性は格段に向上する。

トラックボールの傾斜に伴うその回動位置は磁気センサ
により簡単に検出出来る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図に本発明の第１の実施例を示す。図中、１１はト
ラックボールペ　１２は可動アッパーケース、１３はベ
ース、１４はスイッチ、１５はジヨイント、１６は固定
ロアケースである。

周知の如く、トラックボール１１を回転させると、支持
したシャフトが回転し、Ｘ軸エンコーダ、Ｙ軸エンコー
ダがボール移動量を検出して、コンピュータのＣＲＴデ
ィスプレイ上のポインターまたはカーソルを制御する。

トラックボールの機構原理自体は周知であり、従って詳
細な説明は省略する。

ベース１３はロアケース１６上にユニバーサルジヨイン
ト１５によって支持され、従ってベース１３はロアケー
ス１６上を前後左右の４方向へ傾斜させることができる
。ロアケース１６の直交４方向には４個のスイッチ１４
（１４２〜１４ｄ）が設けられており（第１Ｂ図）、ペ
ニス１３を傾斜させることによってその傾斜方向に応じ
ていずれかのスイッチ１４がＯＮ動作する。

第２図は、本発明の外形図である。従来のクリックスイ
ッチ１７は親指操作の際、操作しやすいように、ケース
１２の側面の一部を傾け、その傾斜面１８上に配置しで
ある。

第３図は本発明の操作中の様子を示した図である。例え
ば右手でトラックボール１１を操作しながら、ＣＲＴ上
の表示物体を回転移動させる際にはケース１２を回転さ
せる方向へ傾けることによって、迅速に操作することが
可能となる。即ち第２．３図において、ケース１２を例
えば右側に傾斜させればスイッチ１４ａがＯＮして、表
示物体を右側に移動させることができる。同様に前方に
傾ければスイッチ１４ｂがＯＮして表示物体は上方に移
動し、左方に傾ければスイッチ１４ｃにより表示物体は
左方に移動する。また、ケース１２を手前に傾ければ表
示物体は下方に動く。

第４．５図は本発明の別の実施例（第２実施例）の外観
図である。

アッパーケース１２の両側面は第５図に示す如く、作業
者が手で閣んだときの操作性を良好にするために傾斜面
１８とされ、そこにクリックスイッチ１７が設けられて
いる、即ち、第５図において、トラックボール１１に人
差指、中指、薬指等を置いた時、クリックスイッチ１７
は、親指及び小指で操作しやすい位置に配置しである。

第６図は操作中の側面を示す図である。

同図において、トラックボール１１はアッパーケース１
２の前面１９に配置され、前面１９は傾斜角をもたせて
トラックボール１１の操作性を良好にしである。アッパ
ーケース１２の後部には傾斜面として形成したパームレ
スト２０が設けられ、長時間の操作でも腕が疲れないよ
うにする。

第７図はロアケース１６の組立詳細図である。

同図において、４１はベースポード、４２はベースポー
ドジヨイント　（ユニバーサルジヨイント）、４３はマ
グネット取付部、４４は永久磁石、４５は磁電変換素子
（センサ）、４６は所定のスイッチ回路を形成したプリ
ント基板、４７はアッパーケースジヨイントである。

ベースポード４１には直交２方向に４つのマグネット取
付部４３が設けられ、そこに４つの永久磁石４４が取付
けられる。アッパーケース１２には半球状の凹部４９を
設けたアッパーケースジヨイント　（シャフト）４７が
設けられ、一方、ベースポード４１には対応する半球状
の突起部４８を設けたベースポードジヨイント　（シャ
フト）４２が設けられ、これらジヨイント４２と４７と
を嵌合することによりアッパーケース１２とベースポー
ド４１との間のユニバーサルカップリングが完成する。

プリント基板４６はねじ（図示せず）等によりアッパケ
ース１２側に固定される。プリント基板４６にはホール
素子、ＭＲ素子などの４個の磁電変換素子４５が対応す
る永久磁石４４と近接するように取り付けられる。

以上の構造により、アッパーケース１２が傾くと、傾い
た方の磁電変換素子４５が永久磁石４４と反応して、傾
斜信号を出力することができる。

尚、５０はアッパーケース１２のジヨイント４７を通す
ためにプリント基板４６に形成された中心孔である。

第３の実施例を第８図に示す。

第８図に示す第３実施例において、第７図に示す第２実
施例と同一部品は同一番号で示し、重複説明を省略する
。

第８図において、５２．５３は夫々、ベースポード４１
に形成されたバネ受は及びスイッチ受けである。また、
５７はばね、５ｇ（５８ａ〜５８ｄ）はスイッチである
。スイッチ５８はプリント基板４６の下面に直交２方向
に対称的に配設される。４個のばね５７はアッパーケー
ス１２とロアベースポード４１との間に対称的に設けら
れ、これらばね５７はオペレータが腕をアッパーケース
１２にのせた時や、トラックボール１１の操作時にわず
かな力では誤動作しないようにするためのものであり、
従ってそのような強さのばねに設定しである。尚、プリ
ント基板４６にはばね５７を通すためにばね５７に対応
する４個の孔６３が形成される。

以上の構造により、アッパーケース１２をばね５７に抗
して左に傾けると左のスイッチ５８ａが動作し、右に傾
けると右のスイッチ５８ｂが動作し、前に傾けると前の
スイッチ５８ｃが動作し、後に傾けると後のスイッチ５
８ｄが夫々動作する。

尚、トラックボール１１を操作した時の検出方法は、公
知の如く、トラックボール１１の形状を完全な球として
ロータリーエンコーダを利用してもよい（後述）。

第９図は検出方法の他の実施例を示す図である。

同図において、７１はハウジング、７４はローラ、７５
はピン、７６は永久磁石、７７はローラベアリング、７
８はベアリング受け、８１はベアリングケース、８３は
ストッパーである。

トラックボール１１は球状であり、その下部に円筒状の
突起の形態をしたベアリングケース８１が一体的に設け
てあり、永久磁石７６と、ローラベアリング７７を組み
込んだベアリング受け７８がベアリングケース８１内に
配設される。ハウジング７１には、トラックボール１１
を収容する球状の穴８５が形成され、トラックボール１
１はベアリング８１とローラ７４とにより回転自在に支
持される。ローラ７４はハウジング７１に取付けられる
ピン７５により回転自在に軸支される。ハウジング７１
の下方に形成した中空部８７内にはロアケース１６上に
固設されるプリント基板４６が設けられ、磁気センサ４
３はこのプリント基板上に実装され、プリント基板４６
に形成されるスイッチ回路（図示せず）に接続されてい
る。

以上の構造により、トラックボール１１はベアリングケ
ース８１がハウジング７１に形成した環状の係止面（ス
トッパ）８３と接触する位置まで任意の方向に回転移動
することができる。この停止位置でトラックボール１１
から指を放すと、トラックボール１１はベアリングケー
ス８１の存在により重心が下方にずれているため、ベア
リングケース８１がトラックボール１１の真下になる位
置へ自動復帰することができる。磁気センサ４３による
検出機構については後述する。

第１０図は更に別の検出方法を示す図である。

同図において、１１′はトラックボールとして機能する
半球状のドーム、７１′　はドーム１１′を回転自在に
支持する球状のハウジング、８９はばねである。ドーム
１１°　はその内周面がハウジング７１′の外周面にそ
って任意の方向へ回転移動することができ、ハウジング
７１°の下部に配設されたプリント基板４６に実装した
磁気センサ４３がドーム１１°の中央下部に形成した突
起９４に固設した永久磁石７６の変位を検出する（後述
）。突起９４はハウジング７１゛　の上部中心開口９３
を貫通する。ドーム１１°は末広がり状のコイルばね８
９により初期位置に復帰せしめられる。

第１１図は検出方法の更に別の実施例を示すものである
。

同図において、１１”はドーム、９５（９５ａ、９５ｂ
）はロークリエンコーダ、９６はロータ、９７はシャフ
ト、７１”はハウジング、９８はローラである。

トラックボールとして機能するドーム１１”は、シャフ
ト９７に取りつけた２個のロータ９６　（９６ａ、９６
ｂ）と１個のロータ９８によって回転自在に支持され、
任意の方向へ回転移動することができる。シャフト９７
は軸受１００により回転自在に保持される。ハウジング
７１”上にはプリント基板４６が固設され、これにはＸ
軸移動量とＹ軸移動量を検出するためのエンコーダ９５
ａ、９５ｂが実装されている。ドーム１１”の移動量が
ロータ９６ａ、９６ｂへ伝達され、Ｄ−夕９６（９６ａ
、９６ｂ）の回転量をロークリエンコーダ９５　（９５
ａ、９５ｂ）によって検出するものである。

第１２図は磁気センサ４３を用いた検出方法を示す図で
ある。

同図において、７６は永久磁石、４３は磁気抵抗素子で
ある。

永久磁石７６をトラックボール１１に取り付けた場合あ
るいはドーム１１°に取り付けた場合のいずれの場合に
も同様である。尚、永久磁石の代わりにプラスチックマ
グネットを用いてもよい。

また、磁石をトラックボール１１あるいはドーム１１°
　に接着する代わりに、トラックボールあるいはドーム
１１°　自体を着磁加工してもよい。

永久磁石７６は垂直方向に着磁し、永久磁石７６の下方
に４つの磁気抵抗素子４３を９０°ずらした位置に配置
することにより永久磁石７６の位置変化に応じて磁束が
差動的に作用し、それにより永久磁石７６の変位量に比
例した電圧が出力される。

第１３図は、磁気抵抗素子としてバーバーポール型磁気
抵抗素子４３°を用いた場合の実施例である。

バーバーポール型磁気抵抗素子４３゛　の場合は周知の
如く、永久磁石７６に対して、その方向に、Ｘ軸、Ｙ軸
それぞれに１つずつ配置するだけで、検出することが可
能である。

このように磁気抵抗素子を用いて、磁気抵抗変化を利用
した検出機能であると低消費電力化が可能となる、構造
が簡単になる等の利点がある。

第１４図及び第１５図により磁石の加速度制御を説明す
る。

第１４図は制御回路図であり、１４３は磁石７６の移動
量を検出する検出部、１４４はＡ／Ｄ変換器、１４５は
ＭＰＵである。

磁気抵抗変化、エンコーダの回転量等を検出する検出部
１４３から出力されるＸ軸移動信号及びＹ軸移動信号を
増幅してＡ／Ｄ変換器１４４でデジタル変換した後、Ｍ
ＰＵ１４５にて加速度制御して出力する。この加速度制
御を行う際のフローチャートを第１５図（ａ）に示す。

第１５図（ａ）において、まず磁石のＸ軸側の移動量に
応じて出力されるＸ軸側の出力電圧を測定して、これを
記憶する。次に同様にＹ軸側の移動量に伴う出力電圧を
測定して、これを記憶する。

ＭＰＵ１４５内には第１５図（ｂ）に示すように、Ｙ軸
、Ｙ軸の電圧値に対応した加速度を示すカウント数を出
力するテーブルを備えている。例えば、Ｙ軸の電圧値が
４、Ｙ軸の電圧値が２の場合、それぞれカウント数２０
と１０とを出力することになり、単位時間あたりの移動
信号をＹ軸で２０回、Ｙ軸で１０回出力して、カーソル
が制御される。

このように、加速度制御を行うことでカーソル移動させ
ると、磁石、従ってトラックボールあるいはドームの移
動量が少なくて済むことから、操作が容易となる、装置
を小型にすることができる等の利点が生じる。

特に、横方向の寸法を小さくでき、例えばキーボード部
において、１キ一分のスペースに設置することができる
。

第１６図はトラックボールあるいはドーム１１゛の移動
範囲を示したものである。

第１６図において○を中心とする半径ｒ２の内側が移動
可能な領域である。

０を中心とする半径ｒ１の内側部分は、オペレータが指
をトラックボール１１またはドーム１１゜にのせた時や
アッパーケースを傾斜させた時に動く、いわゆる誤動作
を招く初期移動領域である。

第１７図はＭＰＵ１４５内のテーブルの一実施例を示し
たものである。上記の初期移動領域ｒ１内ではカーソル
又はポインターを停止させておくのが望ましく、そのた
め、検出装置から出力された電圧が例えば電圧信号値６
までをカウント数０としてカウントしないことを示して
いる。これにより測定精度を向上させることができる。

トラックボール１１またはドーム１１°を用いて加速度
制御する場合、トラックボール１１またはドーム１１°
は移動範囲が決まっているので、装置に指をのせた場合
、原点であることが容易に識別できるようにすると操作
性が良好である。

そのため第１８図に示す如く、原点を規定するために第
１８図（ａ）の如く、トラックボール１１またはドーム
１１°の頂点に窪み１５０を設けたり、あるいは同図（
ｂ）のように小突起１５１を設けてもよい。またこれと
は別に、同図（Ｃ）の如く、半球状断面のリング１５２
を設けてもよい。これらの窪み１５０、突起１５１、あ
るいはリング１５２はいずれもそれが北極を指している
時に原点を示すのみならず、オペレータが操作する時に
この部分に指をあてることにより、すべり難くなり、作
業の確実性が増す。

〔発明の効果〕

以上の発明により、トラックボールのＸ、Ｙ軸に出力信
号は、ベースポードに対して平行の時を含め、前方・後
方・左方・右方へそれぞれ傾斜した時で５通りの出力が
可能となり、従来のトラックボール５つ分のトラックボ
ール機能を有することになる。またそれぞれのクリック
ボタンスイッチは操作性が良好な位置にあり、今後ます
ます増加するグラフィカルユーザーインターフェイスに
対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明にかかるトラックボールアセンブリの
第１の実施例を示す断面図解図、第１Ｂ図は第１Ａ図に
示すトラックボールアセンブリにおけるスイッチの配置
を示す図、第２図は第１Ａ図に示すトラックボールアセ
ンブリの外観斜視図、第３図はその使用状態を説明する
図、第４図は本発明にかかるトラックボールアセンブリ
の第２の実施例を示す外観斜視図、第５図は第４図のト
ラックボールアセンブリの使用状態を説明する図、第６
図は第５図の要部を拡大して示す側面図、第７図は本発
明にかかるトラックボールアセンブリのロアケースの組
立詳細図、第８図は第７図とは別の実施例を示す図、第
９図はトラックボールを操作した時の検出方法を示す側
面断面図、第１０図は第９図の別の実施例を示す図、第
１１図は第９図の更に別の実施例を示す図、第１２図は
磁気センサを用いた検出方法を示す図、第１３図は第１
２図の別の実施例を示す図、第１４図及び第１５図は磁
石の加速度制御を示す回路図及びフローチャート、第１
６図はトラックボールの移動範囲を示す図、第１７図は
ＭＰＵ内に記憶した数値の一例を示し図、第１８図はト
ラックボールの原点位置決約手段の３つの実施例を示す
図。 １１・・・トラックボールへ　　１２・・・アッパケー
ス、１３・・・ベース、 １５・・・ユニバーサルジヨイント、 １６・・・ロアケース、　　　　４６・・・プリント基
板。 第１実施例 壓１Ａ図 スインチ配列 第１Ｂ図 １１・・・トラックボール １２・・・アッパケース １３・・・ベース １５・・・ユニバーサルジヨイント １６・・・ロアケース ４６・・・プリント基板 第１実施例外観 操作状態 第３図 第２実施例外観 第４図 操作状態 第５図 パームレスト機構 第６図 ０アケースとプリント板の構造 第７図の変形実施例 第８因 トラックボールの別実施例 第９国 ドーム状トラックボール 第１０国 検出機構 第１１図 磁気センサの原理 巾１２図 磁気センサの別の例 吊１３図 、１４３ 制御回路 第１４１ 動作フロー トラックポールの移動領域 第１６図 電圧値とカウント数の関係 第１７図 （Ｑ） （ｂ） 原点位置決め手段 第１８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング内に回転自在に取り付けられ且つケーシ
   ングから少なくとも一部が突出するトラックボールと、
   その回転量を検出する検出器とを有し、トラックボール
   の回転量に応じてコンピュータのディスプレイ上のポイ
   ンターまたはカーソルをディスプレイ上の任意の位置へ
   移動させるトラックボールアセンブリにおいて、上記ケ
   ーシングは固定ロアケース（１６）とこれに対してユニ
   バーサルジョイント（１５）を介して傾斜可能に保持さ
   れる可動アッパケース（１２）とにより構成され、該ア
   ッパケースの傾斜を検出する傾斜検出手段（１４）を有
   し、上記トラックボール（１１）は可動アッパケースに
   夫と共に可動に且つ相対回転自在に保持されることを特
   徴とするトラックボールアセンブリ。 ２、上記アッパケースは傾斜側面（１８）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アセンブ
   リ。 ３、上記アッパケースは傾斜前面（１９）を有し、該傾
   斜前面にトラックボールが回転自在に保持されることを
   特徴とする請求項１に記載のトラックボールアセンブリ
   。 ４、上記アッパケースの後部に掌を乗せるためのパーム
   レスト（２０）を形成したことを特徴とする請求項１に
   記載のトラックボールアセンブリ。 ５、所定のスイッチ回路を形成したプリント基板（４６
   ）がアッパケースに固設されることを特徴とする請求項
   １に記載のトラックボールアセンブリ。 ６、上記ロアケースには直交２方向に永久磁石（４４）
   が固定され、且つ上記プリント基板（４６）にはプリン
   ト基板の傾斜位置に応じて対応永久磁石の磁力を受ける
   磁電変換素子（４５）が取付けられることを特徴とする
   請求項５に記載のトラックボールアセンブリ。 ７、上記プリント基板（４６）にはプリント基板の傾斜
   位置に応じて作動せしめられるスイッチ素子（５８）が
   取付けられることを特徴とする請求項５に記載のトラッ
   クボールアセンブリ。 ８、所定のスイッチ回路を形成したプリント基板（４６
   ）がロアケースに固設されることを特徴とする請求項１
   に記載のトラックボールアセンブリ。 ９、上記トラックボール（１１）の下部には永久磁石（
   ７６）が取り付けられ、且つ上記プリント基板（４６）
   には直交２方向に該永久磁石（７６）の位置を検出する
   磁気センサ（４３）が設けられることを特徴とする請求
   項８に記載のトラックボールアセンブリ。 １０、上記トラックボールは略球状を呈し、略球状低部
   には円筒状突起部を設け、上記円筒状突起部の内部に回
   転量を検出する検出器を有することを特徴とする請求項
   １記載のトラックボールアセンブリ。 １１、上記トラックボールは略ドーム状を呈することを
   特徴とする請求項１に記載のトラックボールアセンブリ
   。 １２、上記トラックボールにはその原点位置を示す位置
   決め手段（１５０等）が設けられることを特徴とする請
   求項１０または１１に記載のトラックボールアセンブリ
   。