JP2004178537A - コードレス電池レスのコンピュータ入力装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷変調方式を用いた新しい方法に基づいた、コードレス電池レスのコンピュータ入力装置を開発し、軽量で操作性に優れたマウスや、サイン認証システムに適した電子ペンを安価に提供する。
【解決手段】コードレス電池レスで、コンピュータ入力装置内部の情報をタブレットへ伝達するために、負荷変調方式を用いる。そして、コンピュータ入力装置の内部の距離、スイッチ、筆圧など三つの要素を伝達するために、それぞれ負荷変調信号の周波数、符号、パルス巾と言う独立した要素を変化させることで伝達する。さらに、大量のデータをコンピュータ入力装置内に記憶し、タブレットへ伝達するために、コンピュータ入力装置内部に少なくとも１０００バイト以上のメモリを持つことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新しい技術によって開発されたコードレス電池レスのコンピュータ入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコードレス電池レスを実現する方法を図３に示す。タブレット側のコイル１４と電子ペンの中のコイル１１が電磁結合することにより、電子ペンの内部の情報が電池レス、コードレスでタブレット側に伝えられる仕組を示している。従来の技術で特徴的な事柄は、タブレット側に送受信切換えのスイッチ１５が存在していることである。そして、電子ペンの内部の情報は、電子ペン内部のコイル１１の余振１９によってタブレット側のコイル１４へ伝えられている。この場合、電子ペンの中のコイル１１と、タブレット側のコイル１４との距離関係は、電子ペン内部の共振回路の余振１９がタブレット側のコイルへ伝えられる強さ（振幅）によって認識され、電子ペン内部のスイッチ１２のオン、オフの状態は余振の位相の変化をみて認識されている。また、電子ペンの筆圧１３情報も同じく余振の位相の変化をみて認識されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術には次のような欠点があった。
（ア） 周辺ノイズの影響をうけやすい。電子ペン内部の共振回路の余振という極短時間で消滅する、非常に微弱な信号を使っているためにノイズの影響を受けやすい。特に、電子ペンの距離情報を得るために、その余振が電子ペンからタブレット側のコイルへと伝わって来た時の振幅を使用しているため一層ノイズの影響を受けやすくなっている。
（イ） 正確な電子ペンの位置、筆圧、スイッチ情報を認識するために、タブレット側では複雑な電子回路による信号処理が必要である。
（ウ） 電子ペンから多くの情報をタブレット側へ伝えることが難しかった。スイッチや筆圧の情報を電子ペンからタブレット側へ送るために、余振の位相を使っているが、位相を変化させる事の出来る範囲は限られている。そのため、転送できる情報量に制限がある。従来の技術は原理的に、もし位相の変化範囲を拡大した場合は、余振そのものが弱くなる。相矛盾した要素をもっている。
本発明は以上のような欠点を解決するためになされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（ア） かかる欠点を解決するため本発明においては、余振１９を使うのでなく、送受切換スイッチ１５も必要ない、新しい方式を考えた。まず、コンピュータ入力装置４からタブレット３側へ情報を伝達するために、負荷変調方式を採用した。
（イ） コンピュータ入力装置４とタブレット側のコイル１０との距離関係は負荷変調の周波数を変えることによってタブレット側へ伝える。この場合、距離が近くなると負荷変調周波数は高くなり、距離が遠くなると負荷変調周波数は低くなる。
（ウ） コンピュータ入力装置４のスイッチ７情報は負荷変調を符号化することによって伝える。
（エ） コンピュータ入力装置４の筆圧６は負荷変調パルスのパルス巾を変えることによって伝える。
（オ） コンピュータ入力装置４の内部に大量（１０００バイト以上）のメモリ９を持ち、必要なデータを予め記憶させておき、負荷変調を符号化することによって、データをタブレット側へ転送する。
本発明は、以上の構成よりなるコードレス電池レスのコンピュータ入力装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（ア） 本発明で用いた負荷変調方式の実施の形態に関して、図４を用いて説明する。コイル５とダイオード２１と電気抵抗２２とＦＥＴ２３が図４のように接続される。コイル５はタブレット側のコイル１０から送られる電磁信号に共振するように設定されている。ＦＥＴ２３のゲートに変調信号が印加されるとコイル５は負荷変調を受ける。この時、負荷変調の程度は電気抵抗２２によって調整する事が出来る。電気抵抗２２がない場合は１００％変調となる。このようにして、コイル５が負荷変調を受けた時、負荷変調信号をタブレット側のコイル１０で受信する事が可能である。
（イ） コンピュータ入力装置４とタブレット３側のコイル１０との距離関係をタブレット側へ伝える実施の形態に関して図５を用いて説明する。距離が近くなると、電子ペン内部のコイル５の両端の電圧が上がる。距離が遠くなると、電圧は下がる。この電圧の変化が発振周波数調整抵抗２４に加わりコントロール回路内部の発振器の周波数が高くなったり低くなったり変化する。そして、この変化する周波数で負荷変調することにより、距離に応じた周波数で負荷変調することが出来る。タブレット３側では受信された変調信号の周波数を見て距離情報を得ることが出来る。
（ウ） コンピュータ入力装置４のスイッチ７情報をタブレット３側へ伝える方法の実施の形態に関して図６を用いて説明する。どのスイッチ７が押されたかをコントローラが判断し、それぞれのスイッチに応じて負荷変調パルスを符号化する。タブレット３側では受信された変調信号の符号を見て、スイッチ情報を得ることが出来る。電子ペン４側に複数個のスイッチ７があっても、負荷変調するパルスの符号を変えることによって識別できる。
（エ） コンピュータ入力装置４の筆圧情報をタブレット３側へ伝える方法の実施の形態に関して図７を用いて説明する。筆圧センサー６としては電気抵抗が変化するものと電気容量が変化するものとを用いることが出来るが、ここでは電気抵抗が変化するものを用いて説明する。コンデンサー２５と筆圧センサー６で構成される微分回路において、圧力センサーの電気抵抗が筆圧で変化すると微分回路の定数が変化し、ＦＥＴ２３のゲートを開く時間が変化する。この事によって、負荷変調パルスの巾を筆圧に応じて変化させることが出来る。タブレット３側では受信された変調信号のパルス巾を見て、筆圧情報を得ることが出来る。
（オ） このように、タブレット側のコイル１０とコンピュータ入力装置４内部のコイル５の距離、コンピュータ入力装置４のスイッチ７、コンピュータ入力装置４の筆圧６という三つの基本情報を、それぞれ変調周波数、変調符号、変調パルス巾という、それぞれ独立した要素によって、コンピュータ入力装置４からタブレット３側へ伝えることが出来る。これは本発明の大きな特徴である。この事によって必要となれば、大量のデータをコンピュータ入力装置４からタブレット３へ送ることが可能である。
（カ） タブレット側の信号処理の実施の形態に関して図８を用いて説明する。本発明においては受信信号の振幅情報は必要ないのでタブレット側の受信回路を簡素化することが可能である。受信信号を受信回路２６でパルス化したのち、タブレット側のマイクロコンピュータ２７へ取込んで、パルスの周波数、符号、パルス巾をソフト処理で認識することが出来る。すなわち、コンピュータ入力装置４の距離、スイッチ、筆圧に関する情報を得ることが可能である。本発明は受信信号の振幅情報を使わないように特に考慮された。それは、システムを可能な限りデジタル化し、周辺ノイズの影響を受けにくくすることとコストダウンの為である。
（キ） 本発明は電子ペンのためだけでなく、電池レス、コードレスのマウスを開発することも可能である。その場合は、負荷変調パルスのパルス巾は一定とし、マウスのスイッチに対応させて負荷変調周波数の符号を変えることによって可能である。
（ク） （オ）の所で述べたように、本発明はコンピュータ入力装置４からタブレット３側へ大量のデータを転送する事が可能である。したがって、多くの応用が考えられる。その一つは、全ての電子ペンに固有の番号を持たせることである。この事によって、電子ペンを印鑑や鍵のように用いることが可能である。すなわち、電子印鑑や電子鍵の機能を電子ペンに持たせることが可能となる。
（ケ） さらに、電子ペンを用いたサイン認証の際に、優れた機能を発揮できる。サイン認証のためには、サインする人間の特徴データが必要となる。そのデータの無いコンピュータシステム上では、その人のサイン認証は出来ない。しかし、本発明による電子ペンを用いれば、電子ペンの中のメモリ９に特徴データを入れておいて、サイン認証する前に電子ペンから認証システムに対して、前もって特徴データを転送することが出来る。この事により、如何なる場所においてもサイン認証の機能を利用することが可能となる。
【０００６】
【発明の効果】
今日まで、本発明のような方式が実現不可能だった最大の理由は、電子部品の低価格化と低電力化が進んでなかったためである。本発明を可能とした最大の要素は、電子ペン内部のコントロールに使われている低電力で動作するマイクロコントローラの存在である。
本発明によって、今後低価格で応用範囲の広いコンピュータ入力装置の開発が可能になるだろう。マウスなども、最も軽量で操作性の良いものとなるだろう。とくに、ますます重要になるであろうコンピュータセキュリティーにおいて、高度な電子印鑑やサイン認証システムを構築する事が可能となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体図
【図２】コンピュータ入力装置とタブレットの内部の略図
【図３】従来のコードレス電池レスを実現する方法の説明図
【図４】負荷変調回路略図
【図５】コンピュータ入力装置（電子ペン）の内部の略図（１）
【図６】コンピュータ入力装置（電子ペン）の内部の略図（２）
【図７】コンピュータ入力装置（電子ペン）の内部の略図（３）
【図８】タブレット内の回路の略図

Claims (5)

1. コンピュータ入力装置４からタブレット３へコードレスで情報を転送するために、負荷変調方式を用いたことを特徴とするコードレス電池レスのコンピュータ入力装置。
2. コンピュータ入力装置４とタブレット側のコイル１０との距離関係を、コンピュータ入力装置４からタブレット３側へ伝えるために、負荷変調周波数を距離に応じて変化させることを特徴とする、請求項１に記載のコードレス電池レスのコンピュータ入力装置。
3. コンピュータ入力装置４上のスイッチ７情報をタブレット３側へ伝えるために、負荷変調パルスを符号化することを特徴とするコードレス電池レスのコンピュータ入力装置。
4. コンピュータ入力装置４、特に電子ペンなどの筆圧センサー６情報をタブレット３側へ伝えるために、負荷変調パルスのパルス巾を、筆圧に応じて変化させることを特徴とするコードレス電池レスのコンピュータ入力装置。
5. コンピュータ入力装置４内に、少なくとも１０００バイト以上のメモリ９を持ち、タブレット３側に対して、必要なデータの転送が出来ることを特徴とするコードレス電池レスのコンピュータ入力装置。

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