特開 2023-183104 トラックボール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183104

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】トラックボール装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0354 20130101AFI20231220BHJP

   G06F 3/038 20130101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

G06F3/0354 431

G06F3/038 340

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096545

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】510140847

【氏名又は名称】エフアンドエフ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】谷口 隆一

(72)【発明者】

【氏名】宮田 英明

(72)【発明者】

【氏名】鎌本 健夫

【テーマコード（参考）】

5B087

【Ｆターム（参考）】

5B087AA02

5B087AA06

5B087AD00

5B087BB02

5B087DD03

(57)【要約】

【課題】小型化を図りつつ回転操作に応じた出力情報の精度の低下を抑制する。
【解決手段】トラックボール装置１は、情報入力のための回転操作がなされるボール２と、ボール２を回転自在に支持するケース３と、ボール２の回転量を検出する検出部４と、回転量の検出結果が入力される制御部５と、を含み、回転操作に応じた情報を出力する。ケース３の収容部３１の内面のうちの、ボール中心２ｄから斜め下方に延びる仮想線Ｌが交わる部分に、検出窓３２が開口される。検出部４は、ボール中心２ｄの斜め下方から所定の仰角θでボール表面２ｂを仰ぐ姿勢をとった状態で、検出窓３２を収容部外から塞ぐ、一つの光デバイス４Ａからなる。光デバイス４Ａはボールの回転量を上下方向の移動量Ｄ１と左右方向の移動量Ｄ２とに分離して検出する。制御部５は上下方向の移動量Ｄ１及び左右方向の移動量Ｄ２のうちのいずれか一方を所定の仰角θに基づいて補正する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報入力のための回転操作がなされるボールと、
前記ボールの少なくとも下半部が収容される収容部を有し、前記ボールの頂部を含む部分を外部に露出させた状態で前記ボールを回転自在に支持するケースと、
前記ケースに設けられ、前記ボールの表面に光を照射すると共に、前記ボールの表面で反射した反射光を検知し、前記反射光の検知結果に基づいて前記ボールの回転量を検出する検出部と、
前記回転量の検出結果が入力される制御部と、
を含み、前記回転操作に応じた情報を出力するトラックボール装置であって、
前記収容部の内面のうちの、前記ボールの中心から斜め下方に延びる仮想線が交わる部分に、検出窓が開口され、
前記検出部は、前記ボールの中心の斜め下方から所定の仰角で前記ボールの表面を仰ぐ姿勢をとった状態で、前記検出窓を収容部外から塞ぐ、一つの光デバイスからなり、
前記光デバイスは、前記ボールの回転量を、該光デバイスから前記ボールの中心に向かって視た平面視において、上下方向の移動量と左右方向の移動量とに分離して検出し、
前記制御部は、前記上下方向の移動量及び前記左右方向の移動量のうちのいずれか一方を、前記所定の仰角に基づいて補正する、トラックボール装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記左右方向の移動量に対して、前記所定の仰角に基づく増加補正を実行する、請求項１に記載のトラックボール装置。

【請求項3】

前記ボールの少なくとも前記ボールの表面には、細菌の増殖を抑制する抗菌性を有した抗菌粒子が分散されている、請求項１又は２に記載のトラックボール装置。

【請求項4】

前記抗菌粒子は、外部から光学的に視認され得るように分散されている、請求項３に記載のトラックボール装置。

【請求項5】

前記ボールと前記ケースとの間に設けられると共に、該ボールを前記収容部の内部で吊り下げた状態で保持する吊り下げリングと、
前記ボールと前記吊り下げリングとの間に設けられると共に、前記ボールの外径よりも小さい内径を有したボール露出孔を有する保持リングと、
を含み、
前記抗菌粒子は、前記吊り下げリングの少なくとも上面及び前記保持リングの少なくとも上面にも分散されている、請求項３に記載の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、情報処理装置の入力操作部として用いられるトラックボール装置に関する。

【背景技術】

【0002】

各種の情報処理装置、例えば医用画像診断装置、内視鏡装置、船舶誘導装置又は航空監視システム等の入力操作部として、トラックボール装置が用いられる場合がある。このトラックボール装置は、情報入力のための回転操作がなされるボールと、このボールの回転量を検出する検出部とを有し、ボールの回転操作に応じた情報を情報処理装置の制御部等に出力するようになっている。

【0003】

トラックボール装置の一例として、特許文献１に記載された光学式トラックボール装置が知られている。このトラックボール装置は、指などで操作するための操作部材となるボールと、ボールを回転可能に支持する支持部材と、ボールに向かって光を発する発光部と、発光部から発せられた光に対し、ボールにより反射された反射光を検知する検出部とからなる。そして、一般に、トラックボール装置では、ボールの回転量を、ボールに向かって視た平面上において、互いに直交する二方向の移動量に分離して検出する場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－３８３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載された光学式トラックボール装置においては、ボールの下方に配置された検出部によってボールからの反射光を検知して、ボールに対する回転操作量（つまり、ボールの回転量）を検出するようになっているので、ボールの下方に検出部を配置するためのスペースが必要である。その結果、トラックボール装置の全体の高さが概ねボールの直径と検出部の配置スペースとを合わせた高さになり、トラックボール装置が大型化してしまう。これに対し、例えば、検出部等がボールの直下の領域を避けた位置、つまり、ボールの中心に対して斜め下方に配置されることで、トラックボール装置の全体の高さが低くなり得る。

【0006】

しかし、単に、検出部等がボールの中心の斜め下方に配置されるだけでは、ボールの回転量についての検出精度が低下してしまい、その結果、外部へ出力する回転操作に応じた情報の精度が低下し得るという問題がある。

【0007】

本発明は、このような実状に鑑み、装置の高さ方向についての小型化を図りつつ、外部に出力する回転操作に応じた情報の精度の低下を抑制することができるトラックボール装置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】

【0008】

本発明の一側面によると、情報入力のための回転操作がなされるボールと、前記ボールの少なくとも下半部が収容される収容部を有し、前記ボールの頂部を含む部分を外部に露出させた状態で前記ボールを回転自在に支持するケースと、前記ケースに設けられ、前記ボールの表面に光を照射すると共に、前記ボールの表面で反射した反射光を検知し、前記反射光の検知結果に基づいて前記ボールの回転量を検出する検出部と、前記回転量の検出結果が入力される制御部と、を含み、前記回転操作に応じた情報を出力する、トラックボール装置が提供される。このトラックボール装置において、前記収容部の内面のうちの、前記ボールの中心から斜め下方に延びる仮想線が交わる部分に、検出窓が開口されている。前記検出部は、前記ボールの中心の斜め下方から所定の仰角で前記ボールの表面を仰ぐ姿勢をとった状態で、前記検出窓を収容部外から塞ぐ、一つの光デバイスからなる。前記光デバイスは、前記ボールの回転量を、該光デバイスから前記ボールの中心に向かって視た平面視において、上下方向の移動量と左右方向の移動量とに分離して検出する。前記制御部は、前記上下方向の移動量及び前記左右方向の移動量のうちのいずれか一方を、前記所定の仰角に基づいて補正する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一側面によれば、装置の高さ方向についての小型化を図りつつ、回転操作に応じた出力情報の精度の低下を抑制することができるトラックボール装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係るトラックボール装置の斜視図である。

【図2】カバーが取り外されたトラックボール装置の斜視図である。

【図3】カバーが取り外されたトラックボール装置の正面図である。

【図4】トラックボール装置の分解斜視図である。

【図5】トラックボール装置の縦断面図である。

【図6】トラックボール装置の内部構造を説明するための上面図である。

【図7】トラックボール装置のボールと吊り下げリングの関係を示す正面図である。

【図8】トラックボール装置の検出部の構造を説明するための概念図である。

【図9】検出部によるボールの回転量の検出方式を説明するための概念図である。

【図10】Ｘ軸方向の回転操作によるボールの回転量（移動量）の検出について説明するための概念図である。

【図11】Ｙ軸方向の回転操作によるボールの回転量（移動量）の検出について説明するための概念図である。

【図12】トラックボール装置の制御部の動作を説明するためのブロック図である。

【図13】制御部の動作の変形例を説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態によるトラックボール装置１の斜視図であり、図２及び図３は後述するカバー８が取り外されたトラックボール装置１の図であり、図２は斜視図、図３は正面図である。図４はトラックボール装置１の分解斜視図である。トラックボール装置１は、例えば、医用画像診断装置、内視鏡装置、船舶誘導装置又は航空監視システムなどの各種の情報処理装置１００（後述する図１２参照）の入力操作部として用いられる装置である。

【0012】

[トラックボール装置の概要]
図１～図４を参照すると、本実施形態では、トラックボール装置１は、ボール２と、ケース３と、ボール２の回転量を非接触で検出する光学式の検出部４と、制御部５（図３参照）と、吊り下げリング６と、保持リング７と、カバー８と、を含む。ケース３、吊り下げリング６、保持リング７及びカバー８は、例えば合成樹脂材又は金属などで製造されている。

【0013】

ボール２は、情報入力のための回転操作がなされる操作部材となるものであり、例えば合成樹脂材又はガラス材などで製造されている。操作者（情報入力者）は、例えば、ボール２の頂部２ａ（以下、ボール頂部２ａという）に指や手のひら等を接触させた状態で、指や手を移動させることで、ボール２を回転させる。特に限定されるものではないが、ボール２の直径は、２５．４ｍｍ（１インチ）～６３．５ｍｍ（２．５インチ）の範囲の所定値に設定され、例えば、５０．８ｍｍ（２インチ）である。本実施形態では、ボール２の回転量が検出部４により光学的に非接触で検出されるべく、ボール２の表面２ｂ（以下、ボール表面２ｂという）には、微小粒径（例えば、概ね直径５０μｍから７０μｍ）のショットブラスト材による微細な粗面化処理が施されている。これにより、ボール表面２ｂに、ランダムな模様としての複数の微小凹部２ｃ（後述する図９及び図１０参照）が形成されている。なお、後述する図９及び図１０では、図の簡略化のため複数の微小凹部２ｃのうちの一部のみが示されており、且つ、微小凹部２ｃは図の明瞭化のため実際よりも大きく示されている。

【0014】

ケース３は、ボール２の少なくとも下半部が収容される収容部３１を有し、ボール頂部２ａを含む部分を収容部３１の外に露出させた状態でボール２を回転自在に支持する部材である。ケース３の収容部３１は、ボール２の下半部が収容される概ね半球シェル状に形成される半球シェル部３１ａと、半球シェル部３１ａの上縁から上方に延びる概ね円筒状に形成される円筒部３１ｂとを含む。収容部３１の内面は、半球シェル部３１ａではボール表面２ｂと対向すると共に上方に開放された概ね半球面（凹半球内面）として形成されている。ボール２の少なくとも下半部が、収容部３１に上方から嵌まり込むようになっている。

【0015】

検出部４は、ケース３に設けられ、ボール表面２ｂに光を照射すると共に、ボール表面２ｂで反射した反射光を検知し、検知した反射光の検知結果に基づいてボール２の回転量を検出するデバイスである。検出部４は、収容部３１に開口される検出窓３２を通じてボール表面２ｂに光を照射し、ボール表面２ｂで反射し検出窓３２を通過する反射光を検知し、反射光の検知結果に基づいてボール２の回転量を検出する。なお、外部から光学的に識別可能な模様がボール２に施され、この模様により、ボール２の回転量が検出部４により非接触で光学的に検出され得る場合には、ショットブラスト材による微細な粗面化処理がボール表面２ｂに施されなくてもよい。

【0016】

制御部５は、所定の信号処理や演算処理等を実行するものであり、ＣＰＵなどからなる。検出部４によるボール２の回転量の検出結果は、制御部５に入力される。そして、制御部５は、回転量の検出結果に基づいて、操作者による回転操作に応じた情報を外部（情報処理装置１００の制御部）に出力するように構成されている。

【0017】

吊り下げリング６は、ボール２とケース３との間に設けられると共に、ボール２を収容部３１の内部で吊り下げた状態で保持する部材である。吊り下げリング６は、円環状のリング部６１と、リング部６１における周方向の所定の角度位置から下方に延びた複数の吊り下げアーム６２とを有する。

【0018】

保持リング７は、ボール２と吊り下げリング６との間に設けられると共に、ボール２の外径よりも小さい内径を有したボール露出孔７１を有する部材である。

【0019】

カバー８は、ケース３の下側及び径方向外側からケース３を囲む部材である。カバー８は、上方に開放された概ね円筒カップ状に形成されたカバー本体部８１と、リング状に形成されると共にカバー本体部８１の上端部に係止される上蓋部８２とからなる。カバー８の周方向の所定箇所には、トラックボール装置１を情報処理装置に取り付けるためのボルト（図示省略）を通すための逃げ部８３が設けられている。

【0020】

図４に示される各構成要素を有するトラックボール装置１は、図１に示されるように組み立てられる。具体的には、まず、ボール２が保持リング７の下方からボール露出孔７１に嵌め込まれる。この状態で、ボール頂部２ａがボール露出孔７１から保持リング７の上方に突出（露出）しており、保持リング７がボール２の上側部分に載せられる。次に、吊り下げリング６がボール２及び保持リング７に上方から組み付けられ、ボール２、保持リング７及び吊り下げリング６からなるサブ組立体が一体的に組み立てられる。その後、このサブ組立体が、ケース３の収容部３１の内部に嵌め込まれる。この時、カバー８の上蓋部８２が、ケース３の上端部と吊り下げリング６のリング部６１との間に挟持され、サブ組立体に取り付けられる。そして、カバー本体部８１が上蓋部８２に係止され、ケース３がカバー８によって囲まれる。このような手順で、トラックボール装置１が組み立てられる。その後、例えば、図示省略のボルトが逃げ部８３に挿通されて情報処理装置に設けられたネジ部に螺合し、このボルトの頭部がケース３の円筒部３１ｂに形成される座部３１ｃに押し付けられることで、トラックボール装置１が情報処理装置に取り付けられる。

【0021】

[トラックボール装置の詳細構成]
次に、ボール２、ケース３、吊り下げリング６及び保持リング７について、詳述する。図５はトラックボール装置１の縦断面図であり、図６はトラックボール装置１の内部構造を説明するための上面図である。図７はボール２と吊り下げリング６の関係を示す正面図である。なお、図６では、ボール２、吊り下げリング６及び保持リング７が取り外された状態の、トラックボール装置１の上面図が示されている。

【0022】

本実施形態では、ボール２の少なくともボール表面２ｂには、細菌の増殖を抑制する抗菌性を有した抗菌粒子が分散されている。抗菌粒子のそれぞれはボール表面２ｂで外部に露出している。抗菌粒子としては、例えば、細菌の増殖を抑制する抗菌性を有する無機物等の適宜の抗菌剤が用いられる。抗菌粒子の平均粒子径は例えば概ね１０μｍである。ボール２は、前述のように合成樹脂材又はガラス材からなる。ボール２が合成樹脂材からなる場合には、抗菌粒子は合成樹脂材に所定の添加率で混合され、ボール２は抗菌粒子を含んだ成形材料（合成樹脂材）によって中実の球体又は中空の球状シェルとして形成される。また、ボール２がガラス材からなる場合には、抗菌粒子はガラス材に所定の添加率で混合され、ボール２は抗菌粒子を含んだ成形材料（ガラス材）によって中実の球体として形成される。

【0023】

本実施形態では、抗菌粒子は、ボール表面２ｂだけでなく、操作者の指や手が接触し得る、吊り下げリング６の少なくとも上面及び保持リング７の少なくとも上面にも分散されている。

【0024】

図４及び図５を参照すると、ケース３の収容部３１は上方に開放された概ねお椀状に形成されている。収容部３１の底部には、円形のケース底部開口３３が開口されている。ケース３は、ケース底部開口３３の縁部から下方に僅かに延びる小円筒部３４を有している。小円筒部３４の下端は、カバー８の底部に開口されたカバー底部開口８４内に位置している。

【0025】

図６を参照すると、収容部３１の半球シェル部３１ａの半球内面における円周方向に等間隔に離隔した複数の箇所（図では５箇所）には、ボール支持体３５が設けられている。ボール支持体３５は、ケース３の全体の高さの約１／２程度の位置に配置されている。ボール支持体３５は、ケース３内にてボール２を回転可能に支持するための部材であり、例えば直径の小さい球体として形成されている。各ボール支持体３５はボール表面２ｂに点接触で当接している。具体的には、ボール支持体３５は、ルビー、ジルコニア、ステンレスなどの適宜の材料からなる。ボール支持体３５の直径は、例えば、１．０ｍｍから３．５ｍｍ、望ましくは、１．５ｍｍから３．０ｍｍまでの範囲の所定値に設定されている。なお、ボール支持体３５の個数は、特に限定されるものではない。例えば、ボール支持体３５は３個以上であればよい。

【0026】

図７を参照すると、リング部６１は、ボール２の直径よりも小さい内径を有する。吊り下げアーム６２は、リング部６１における対向する２箇所から所定の幅及び長さでボール２の下半部まで下方に延びている。吊り下げアーム６２は、ケース３内に組み込まれたボール２をケース３から取り出すときに、ボール２を吊り下げた状態で保持するものである。吊り下げアーム６２は、その幅方向についてリング部６１と同心円状に湾曲しており、その下端部はボール２の球面形状に応じた円弧状に形成されている。吊り下げアーム６２の２個の下端部を円周の一部とする仮想円はボール２の直径より小さい。吊り下げアーム６２は弾性変形可能な部材である。

【0027】

例えば、ボール２をケース３に組み付ける際には、吊り下げリング６がボール２及び保持リング７に上方から組み付けられる。この時、吊り下げアーム６２はボール２と接触して外側に広げられ、吊り下げアーム６２の下端部がボール２の最大外周円を通過すると、吊り下げアーム６２は弾性により元の形状に復元する。この状態で、ボール２は、２個の吊り下げアーム６２により吊下げ保持される。そして、吊り下げリング６が例えば時計回りに少し回転操作され、吊り下げリング６の下部周囲に設けられた複数の係合爪６３がケース３の内周に設けられた係合溝３６に係止される。このとき、ボール２は、複数のボール支持体３５により回転可能に支持される。そして、ボール２をケース３から取り出す際には、リング部６１が例えば反時計回りに少し回転されると共に吊り下げリング６がケース３から上方に引き上げられる。これにより、ボール２は、２個の吊り上げアーム６２の下端部に引っ掛けられ、吊り上げリング６と共にケース３の上方へ取り出される。

【0028】

次に、検出部４の構造及び設置箇所について詳述する。図８は、検出部４の構造等を説明するための概念図である。

【0029】

図５、図６及び図８を参照すると、検出部４は、ケース３の検出窓３２を収容部外から塞ぐようにケース３に取り付けられる、一つの光デバイス４Ａからなる。光デバイス４Ａは、例えば、複数の素子を有したＣＣＤイメージセンサなどの二次元の像を検出可能なデバイスなどからなる。

【0030】

具体的には、検出部４（光デバイス４Ａ）は、センサ基板４１と、ボール表面２ｂに照射する光を発する発光部４２と、ボール２から反射された反射光を検知する複数の素子を有した受光部４３と、ボール表面２ｂで反射した反射光を受光部４３に導く導光部４４とを有している。

【0031】

センサ基板４１は、受光部４３等を支持する支持基板である。センサ基板４１には、発光部４２、受光部４３及び導光部４４が取り付けられている。

【0032】

発光部４２は、光源として、ランプ、発光ダイオード（例えば、赤外線ＬＥＤ）、レーザ発光素子のうちのいずれかを有する。ボール２の回転検出の精度の観点では、発光部４２の光源としては、赤外線ＬＥＤやレーザ発光素子が用いられるとよい。なお、発光部４２は、導光部４４の裏面側に配置されている。

【0033】

受光部４３は、例えば、二次元の像を検出可能であり、光の受光強度に応じた信号を出力可能な複数の素子を有したイメージセンサからなる。受光部４３は、複数の素子（換言すると受光面）をボール表面２ｂに対向させた状態で、センサ基板４１に固定されている。受光部４３は、ボール表面２ｂからの反射光を常時又は所定時間毎に検知し、ボール表面２ｂのうちの検出窓３２に対応する検出領域Ｖ（後述する図９及び図１０参照）で、二次元の像を検出（撮像）する。受光部４３は、検出領域Ｖを上下左右に区切って得られる各画素の素子において反射光を受光する。受光部４３の各素子は、受光強度に応じた信号を出力する。

【0034】

導光部４４は、受光部４３とボール表面２ｂとの間に位置しており、受光部４３の各素子（換言すると受光面）を覆うようにセンサ基板４１に取り付けられる。

【0035】

図５及び図６を参照すると、光デバイス４Ａは、前述のように、ケース３の検出窓３２を収容部外から塞ぐようにケース３に取り付けられる。ここで、検出窓３２は、収容部３１の内面（半球シェル部３１ａの凹半球内面）のうちの、ボール２の中心２ｄ（以下、ボール中心２ｄという）から斜め下方に延びる仮想線Ｌが交わる部分に、開口されている。そして、光デバイス４Ａは、ボール中心２ｄの斜め下方から所定の仰角θでボール表面２ｂを仰ぐ姿勢をとった状態で、検出窓３２を収容部外から塞ぐようにケース３に取り付けられる。特に限定されるものではないが、本実施形態では、仰角θは３５°に設定されている。

【0036】

３次元座標の座標軸として、Ｘ軸方向に延びる軸線Ｘ、Ｙ軸方向に延びる軸線Ｙ、Ｚ軸方向に延びる軸線Ｚが規定される。本実施形態では、軸線Ｘ及び軸線Ｙは、ボール頂部２ａ及びボール中心２ｄの直上から視た平面視において、ボール中心２ｄを通り且つ互いに直交する二方向に延びる軸線であり、軸線Ｚは、ボール頂部２ａ及びボール中心２ｄを通ると共に、軸線Ｘ及び軸線Ｙに対して直交する。本実施形態では、軸線Ｘが、ボール頂部２ａ及びボール中心２ｄの直上から視た平面視において、仮想線Ｌと重なっている。つまり、本実施形態では、光デバイス４Ａは、ケース３におけるＸ軸方向の部分に設けられている。

【0037】

光デバイス４Ａの取り付け傾斜角度は、前述の所定の仰角θで規定される。ここで、仰角θは、例えば、光デバイス４Ａよりも下方に設けられた所定の基準面Ｇ０と仮想線Ｌとのなす角度のうちの小さい方の角度である。仰角θは、ボール中心２ｄを通り且つ基準面Ｇ０に対して平行に延びる仮想平面Ｇ１と、仮想線Ｌとのなす角度のうちの小さい方の角度でもある。また、基準面Ｇ０は、例えば、カバー８の底面であり、吊り下げリング６（リング部６１）の上面及びカバー８（上蓋部８２）の上面に対して平行に延びている。トラックボール装置１の使用状態（情報処理装置に取り付けられた状態）において、基準面Ｇ０（カバー８の底面）、吊り下げリング６の上面及びカバー８の上面は、例えば、水平方向に延びている。また、仰角θは、ボール頂部２ａ及びボール中心２ｄを通る軸線Ｚと、光デバイス４Ａのセンサ基板４１のボール表面２ｂに臨む基板面とのなす角度のうちの小さい方の角度と一致する。

【0038】

また、特に限定されるものではないが、図３に二点鎖線で示されているように、検出部４（光デバイス４Ａ）は、帯状のフレキシブルな基板９に搭載されている。このフレキシブルな基板９は、他の図では図示を省略されている。フレキシブルな基板９は、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度のポリイミド樹脂からなり、細長い帯状に形成されている。また、フレキシブルな基板９には、ＣＰＵなどからなる制御部５や、電力供給及び信号取出し用のコネクタ１０も搭載される。フレキシブルな基板９は、ケース３の周囲に巻き付けられるように配置される。カバー８の底部の上面には、フレキシブルな基板９を固定するための固定プレート１１が取り付けられている。なお、基板９は、フレキシブルな基板に限らず、リジッドな基板でもよく、また、フレキシブルな基板部とリジッドな基板部とからなるものでもよい。この場合、リジッドな基板部とフレキシブルな基板部との間は複数の配線材により接続され得る。

【0039】

次に、検出部４（光デバイス４Ａ）によるボール２の回転量の検出方式について詳述する。

【0040】

図９は、検出部４によるボール２の回転量の検出方式を説明するための概念図である。図９（ａ）には、検出窓３２越しに視たボール表面２ｂの状態が実線で示されている。同様に、図９（ｂ）には、ボール２が図９（ａ）に示された状態から回転操作されたときの、ボール表面２ｂの状態が実線で示されると共に、図９（ａ）の状態が破線で示されている。

【0041】

検出部４は、各素子で検知された受光強度の信号からなる二次元の像の信号のデータを所定時間毎に記憶するように構成されている。操作者がボール２を回転操作すると、検出部４で検出される反射光の受光強度が変化し、検出部４は反射光の変化、つまり、二次元の像の変化を所定時間毎に検知する。

【0042】

例えば、検出部４が図９（ａ）の二次元の像の信号のデータを記憶した後に、回転操作に伴って検出領域Ｖ内の状態が図９（ｂ）に実線で示される状態に変化すると、検出部４により検出される反射光の受光強度が変化する。そして、検出部４は、各素子から出力された受光強度の信号からなる現在の二次元の像（図９（ｂ）の実線参照）についての検知信号と、既に記憶されている前回の二次元の像（図９（ｂ）の破線参照）についての検知信号とを比較し、両検知信号の差異に基づいて像の二次元的な移動を検知することで、ボール２の回転量及び回転方向を検出するように構成されている。なお、図９に示される網掛けされた部分や破線で囲まれた部分は、ボール表面２ｂに模様として形成された微小凹部２ｃの部分に相当する。

【0043】

検出部４は、検出した像の二次元的な移動（図９（ｂ）に破線矢印で示されるベクトル）について、互いに直交する二方向（上下方向及び左右方向）の成分に分離し、各方向の移動量（Ｄ１，Ｄ２）を演算する。そして、検出部４は、演算した上下方向の移動量Ｄ１と左右方向の移動量Ｄ２を、ボール２の回転量についての検出結果として出力するように構成されている。換言すると、光デバイス４Ａは、ボール２の回転量を、該光デバイス４Ａからボール中心２ｄに向かって視た平面視において、上下方向（第１方向）の移動量Ｄ１と上下方向と直交する左右方向（第２方向）の移動量Ｄ２とに分離して検出する。

【0044】

検出部４は、各移動量（Ｄ１，Ｄ２）のデータに移動方向を示す符号（例えば、＋や－）を付すことで、各移動方向におけるブラス方向の移動とマイナス方向の移動とを識別可能なデータを演算する。つまり、検出部４は、ボール２の回転方向を識別可能なデータを演算する。検出部４による二次元の像の信号のデータの記憶や各移動量（Ｄ１，Ｄ２）の演算は、例えば、受光部４３（イメージセンサ）に一体に設けられた図示省略されたＣＰＵやメモリ部で実行される。但し、これに限定されるものではなく、検出部４は、これらの記憶及び演算のための要素を受光部４３とは別に有してもよい。

【0045】

図１０はＸ軸方向の回転操作によるボール２の回転量（移動量）の検出について説明するための概念図であり、図１１はＹ軸方向の回転操作によるボール２の回転量（移動量）の検出について説明するための概念図である。

【0046】

図１０（ａ）及び図１１（ａ）には、操作者による回転操作の一例がそれぞれ上方から視た平面視で示されており、図１０（ａ）ではＸ軸方向への回転操作の様子が示され、図１１（ａ）ではＹ軸方向への回転操作の様子が示されている。図１０（ｂ）には、Ｘ軸方向への回転操作のときに、検出部４側から視たボール表面２ｂの像の変化（移動）の様子が示され、図１１（ｂ）には、Ｙ軸方向への回転操作のときに、検出部４側から視たボール表面２ｂの像の変化（移動）の様子が示されている。図１０（ｃ）には、Ｘ軸方向への回転操作の際に、ＸＺ平面に向かって視たボール表面２ｂの像の変化（移動）の様子が示され、図１１（ｃ）には、Ｙ軸方向への回転操作のときに、ＸＺ平面に向かって視たボール表面２ｂの像の変化（移動）の様子が示されている。なお、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）では、ボール表面２ｂにランダムに形成された模様としての微小凹部２ｃの一部が示されている。微小凹部２ｃ（模様）は、実際にはボール表面２ｂの全体に設けられている。

【0047】

操作者は、ボール表面２ｂにおける露出した任意の部分に触れた状態で、任意の方向に回転のための力を加え得る。しかし、多くの場合は、操作者はボール頂部２ａに触れた状態で回転操作を行う。検出部４は、操作者による回転操作の操作量や操作方向を検出すべく、ボール２の回転量や回転方向を検出する。操作者は任意の方向の回転操作をなし得るが、図１０及び図１１ではその一例としてＸ軸方向の回転操作やＹ軸方向の回転操作の様子が示されている。

【0048】

図１０を参照すると、ボール２がＸ軸方向に回転操作されると（図１０（ａ）参照）、検出部４の検出領域Ｖ内のボール表面２ｂについての二次元の像（図１０（ｂ）の黒塗りで示された微小凹部２ｃの像）は上下方向に移動する（図１０（ｂ）の白抜き破線参照）。本実施形態では、検出部４はケース３におけるＸ軸方向の部分に設けられているため、Ｘ軸方向の回転操作による微小凹部２ｃの移動は検出部４では上下方向の移動として検出される（図１０（ｂ）参照）、Ｙ軸方向の回転操作による微小凹部２ｃの移動は検出部４では左右方向の移動として検出される（図１１（ｂ）参照）。つまり、検出部４は、図１０（ｂ）に示されるように、ボール２のＸ軸方向についての回転量（換言すると軸線Ｙを中心とした回転の回転量）として、上下方向の移動量Ｄ１を検出し、図１１（ｂ）に示されるように、ボール２のＹ軸方向についての回転量（換言すると軸線Ｘを中心とした回転の回転量）として左右方向の移動量Ｄ２を検出する。実際には、操作者によるボール２への回転操作の方向は、任意の方向でなされるため、操作者が、上方から視た平面視で、軸線Ｘ及び軸線Ｙと交差する任意の方向の回転操作がボール２になされた場合には、図９（ｂ）に示すように、検出部４は、ボール２の回転移動のベクトルについて上下方向の成分と左右方向の成分を抽出し、ボール２の回転量として、上下方向の移動量Ｄ１と左右方向の移動量Ｄ２を検出する。そして、検出部４は、各移動方向におけるブラス方向の移動とマイナス方向の移動とを識別可能、つまり、ボール２の回転方向を識別可能なデータを演算する。また、検出部４は、検出結果のデータとして、符号付きの各移動量（Ｄ１，Ｄ２）のデータについての信号を制御部５に出力するように構成されている。

【0049】

ここで、例えば、図１０及び図１１に黒塗りで示されるように、微小凹部２ｃがボール表面２ｂにおける仮想線Ｌが交わる点に位置しているものとする。この場合に、例えば、ボール２がＸ軸方向に１回転分だけ回転操作されると、微小凹部２ｃは、ＸＺ平面に向かって視た平面視（図１０（ｃ）参照）ではボール２の輪郭に沿った移動軌跡Ｔ１を辿り、軸線Ｙを中心として式（１）を満たすボール周長Ｐ１分だけ移動する。この移動軌跡Ｔ１は、ＹＺ平面に向かって視た平面視（図１０（ｂ）参照）では、軸線Ｚと重なっている。そして、移動軌跡Ｔ１は、検出部４から視ると上下方向の移動として捉えられる（図１０（ｂ）参照）。
Ｐ１＝２×π×ｒ０ ・・・式（１）
但し、ｒ０はボール２の半径である。

【0050】

そして、ボール２がＹ軸方向に１回転分だけ回転操作されると、微小凹部２ｃは、ＹＺ平面に向かって視た平面視（図１１（ｂ）参照）ではボール２の輪郭より小さい円形の移動軌跡Ｔ２を辿り、軸線Ｘを中心として、式（２）及び式（３）を満たす周長Ｐ２分だけ移動する、この移動軌跡Ｔ２は、ＸＺ平面に向かって視た平面視（図１１（ｃ）参照）では、軸線Ｚと離隔し且つ軸線Ｚに対して平行に延びている。そして、移動軌跡Ｔ２は、検出部４から視ると左右方向の移動として捉えられる（図１１（ｂ）参照）。
Ｐ２＝２×π×ｒ１ ・・・式（２）
ｒ１＝ｒ０×ｓｉｎθ ・・・式（３）
但し、θは、光デバイス４Ａの取り付け傾斜角度である仰角θである。

【0051】

したがって、移動軌跡Ｔ２の周長Ｐ２は、移動軌跡Ｔ１のボール周長Ｐ１よりも短い（Ｐ２＜Ｐ１）。このため、例えば、ボール２がＹ軸方向に１回転分だけ回転操作された場合に、検出部４によって検出される移動量Ｄ２は、ボール２がＸ軸方向に１回転分だけ回転操作された場合に、検出部４によって検出される移動量Ｄ１よりも小さくなる。つまり、Ｙ軸方向への回転操作によるボール２の回転量がＸ軸方向への回転操作によるボール２の回転量と同じであっても、検出部４により検出されるＹ軸方向の回転操作に伴う回転量（左右方向の移動量Ｄ２）は、検出部４により検出されるＸ軸方向の回転操作に伴う回転量（上下方向の移動量Ｄ１）よりも小さくなってしまう。この問題は、ボール２に任意の方向への回転操作がなされた場合において、上下方向の移動量Ｄ１の検出精度と左右方向の移動量Ｄ２の検出精度の差として、顕在化する。このため、ボールの回転量についての検出精度が、低下してしまう。

【0052】

上記問題に対し、トラックボール装置１は制御部５により以下の補正を実行するように構成されている。図１２は制御部５の動作を説明するためのブロック図である。

【0053】

制御部５は、上下方向の移動量Ｄ１及び左右方向の移動量Ｄ２のうちのいずれか一方を、光デバイス４Ａの取り付け傾斜角度である所定の仰角θに基づいて補正する補正演算部５１を有する。つまり、上下方向の移動量Ｄ１のデータと左右方向の移動量Ｄ２のデータがそれぞれ検出部４から制御部５に入力され、制御部５の補正演算部５１は入力されたいずれか一方の移動量（Ｄ１又はＤ２）のデータに対して仰角θに基づく所定の補正を実行する。そして、制御部５は、補正後の一方の移動量（Ｄ１’又はＤ２’）のデータ、及び、未補正の他方の移動量（Ｄ２又はＤ１）のデータを、操作者による回転操作に応じた情報として、情報処理装置１００の制御部に出力する。

【0054】

そして、情報処理装置１００の制御部に出力された各移動量（Ｄ１’及びＤ２、又は、Ｄ１及びＤ２’）のデータ（回転操作に応じた情報）は、例えば、情報処理装置１００の表示画面に表示されるカーソルやポインタの移動操作等の各種の情報処理に用いられる。

【0055】

図１２を参照すると、本実施形態では、制御部５（補正演算部５１）は、左右方向の移動量Ｄ２に対して、仰角θに基づく増加補正を実行する。つまり、制御部５は、実際の回転操作量よりも小さい量として検出される左右方向の移動量Ｄ２に対して、増加補正を実行する。具体的には、制御部５は、例えば、ボール周長Ｐ１と周長Ｐ２との比率により定まる補正係数Ｈを用いて補正を実行する。増加補正のための補正係数Ｈは、式（４）を満たす。
Ｈ＝Ｐ１／Ｐ２＝１／ｓｉｎθ ・・・式（４）

【0056】

例えば、仰角θが３５°の場合、増加補正の場合の補正係数Ｈは、１．７４である。そして、制御部５は、検出部４からの移動量Ｄ２に補正係数Ｈを乗算してこれらの積（Ｄ２×Ｈ＝Ｄ２’）を算出することで、移動量Ｄ２に対して、増加補正を実行する。その後、制御部５は、未補正の移動量Ｄ１のデータと、増加補正後の移動量Ｄ２’のデータを、情報処理装置１００の制御部に、操作者による回転操作に応じた情報として出力する。

【0057】

本実施形態によるトラックボール装置１によれば、検出窓３２は、収容部３１の内面のうちの、ボール中心２ｄから斜め下方に延びる仮想線Ｌが交わる部分に開口されている。つまり、検出窓３２はボール中心２ｄの直下を除く領域に設けられている。そして、検出部４としての一つ光デバイス４Ａはボール中心２ｄの斜め下方から所定の仰角θでボール表面２ｂを仰ぐ姿勢をとった状態で、検出窓３２を収容部外から塞いでいる。したがって、光デバイス４Ａがボール２の真下の領域を避けた位置、つまり、ボール中心２ｄに対して斜め下方に配置されることになり、装置全体の高さがボール２の直径に近似した高さまで低く抑えられ、装置の小型化が図られる。

【0058】

そして、ボール２の回転量について光デバイス４Ａによって分離して検出された、移動量Ｄ１及び移動量Ｄ２のうちのいずれか一方は、制御部５によって、仰角θに基づいて補正される。したがって、制御部５は、補正後の一方の移動量（Ｄ１’又はＤ２’）のデータ、及び、未補正の他方の移動量（Ｄ２又はＤ１）のデータを、操作者による回転操作に応じた情報として、情報処理装置１００の制御部に出力することができる。これにより、検出部４による一方の移動量Ｄ１の検出精度と他方の移動量Ｄ２の検出精度との差が大きくても、トラックボール装置１から外部に出力する回転操作に応じた情報の精度の低下が抑制される。このように、トラックボール装置１は、装置の高さ方向についての小型化を図りつつ、外部に出力する回転操作に応じた情報の精度の低下を抑制することができる。

【0059】

本実施形態では、制御部５は、左右方向の移動量Ｄ２に対して、仰角θに基づく増加補正を実行する。これにより、制御部５は、実際の回転操作量よりも小さい量として検出される左右方向の移動量Ｄ２に対して、増加補正を実行することができる。したがって、制御部５は、実際の回転操作量に近似又は一致する補正後の左右方向の移動量Ｄ２’のデータを生成し、この移動量Ｄ２’のデータを実際の回転操作量に近似又は一致する移動量Ｄ１と共に情報処理装置１００の制御部等に出力することができる。その結果、例えば、情報処理装置１００の表示画面のカーソルやポインタは、違和感なく操作者の回転操作の操作量及び操作方向に応じた移動量及び移動方向に移動することになる。

【0060】

本実施形態では、抗菌粒子がボール２の少なくともボール表面２ｂに分散されているため、操作者により触れられるボール表面２ｂにおける細菌の増殖が抑制される。また、本実施形態では、抗菌粒子が吊り下げリング６の上面及び保持リング７の上面にも分散されているため、操作者により触れられ得る部分における細菌の増殖が、より確実に抑制される。

【0061】

なお、本実施形態では、制御部５（補正演算部５１）は左右方向の移動量Ｄ２に対して補正を実行しているが、これに限らず、図１３に示されるように、上下方向の移動量Ｄ１に対して補正を実行してもよい。この場合、制御部５は、上下方向の移動量Ｄ１に対して、仰角θに基づく減少補正を実行する。つまり、制御部５は、実際の回転操作量に近似又は一致する量として検出される上下方向の移動量Ｄ１に対して、減少補正を実行し、左右方向の移動量Ｄ２に対しては補正を実行しない。具体的には、制御部５は、例えば、ボール周長Ｐ１と周長Ｐ２との比率により定まる補正係数Ｈ’を用いて補正を実行する。減少補正のための補正係数Ｈ’は、式（５）を満たす。
Ｈ’＝Ｐ２／Ｐ１＝ｓｉｎθ ・・・式（５）

【0062】

そして、制御部５は、検出部４からの移動量Ｄ１に補正係数Ｈ’を乗算してこれらの積（Ｄ１×Ｈ＝Ｄ１’）を算出することで、移動量Ｄ１に対して、減少補正を実行する。その後、制御部５は、未補正の移動量Ｄ２のデータと、増加補正後の移動量Ｄ１’のデータを、情報処理装置１００の制御部に、操作者による回転操作に応じた情報として出力する。この場合、上下方向及び左右方向の両方向について実際の回転操作量よりも小さい移動量のデータが出力されることになり得るが、移動量Ｄ１’及び移動量Ｄ２により定まる回転方向の情報は、実際の回転操作の操作方向に近似又は一致する情報になる。

【0063】

本実施形態では、光デバイス４Ａは上方から視た平面視においてケース３におけるＸ軸方向の部分に設けられているが、これに限らず、上方から視た平面視においてケース３におけるＹ軸方向の部分に設けられてもよい。この場合、操作者によるＹ軸方向に回転操作によるボール２の回転量が検出部４では上下方向の移動量Ｄ１として検出され、操作者によるＸ軸方向に回転操作によるボール２の回転量が検出部４では左右方向の移動量Ｄ２として検出される。また、この場合、軸線Ｙが、ボール頂部２ａ及びボール中心２ｄの直上から視た平面視において、仮想線Ｌと重なることになる。これら以外の構成については、上述した構成と同じ構成が適用される。

【0064】

また、抗菌粒子はボール２の成形材料に混合されるものとしたが、これに限らず、抗菌粒子は成形後のボール表面２ｂにコーティング剤と一緒に塗布又は散布することによって、ボール表面２ｂに付着させてもよい。また、抗菌粒子は、ボール２の外部から光学的に視認され得るように分散されてもよい。例えば、透明なコーティング剤が塗布（散布）される場合には、抗菌粒子は透明なコーティング剤に混合され、抗菌粒子を含んだ透明なコーティング剤がボール表面２ｂに塗布又は散布される。これにより、抗菌粒子自体が検出部４によるボール２の回転量を検出するための模様になり得る。この場合、ショットブラスト材による微細な粗面化処理がボール表面２ｂに施されなくてもよい。

【0065】

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0066】

１…トラックボール装置、２…ボール、２ａ…ボール頂部（ボールの頂部）、２ｂ…ボール表面（ボールの表面）、２ｄ…ボール中心（ボールの中心）、３…ケース、３１…収容部、３２…検出窓、４…検出部、４Ａ…光デバイス、５…制御部、６…吊り下げリング、７…保持リング、Ｌ…仮想線、θ…仰角、Ｄ１…上下方向の移動量、Ｄ２…左右方向の移動量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】