JP2005190042A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【目的】
本発明の座標入力装置では、盤面に入力ペンを近づけることにより、ペン先スイッチの状態をオフとし、入力ペンが盤面に当接することでオフから相対的に筆圧変化量を検出し該筆圧が所定量変化したときをスイッチオンと判定することで、微弱な筆圧変化やオフの状態が変化しても確実に入力できることを目的とする。
【構成】
座標指示用入力ペンにより盤面上に指示した位置を検出し、座標データに変換する装置であって、該座標入力装置には、座標指示用入力ペンからの座標信号を検出する座標信号検出手段と、前記座標信号より座標データに変換する演算手段と、前記座標指示用入力ペンの筆圧を感知するスイッチ手段と、座標データおよびスイッチ情報をコード化し外部装置へ出力するデータ出力手段を備えた座標入力装置において、前記座標指示用入力ペンが盤面上に近づいたときの前記スイッチ手段が筆圧ゼロの状態として記憶し、該入力ペンの筆圧が所定量変化したときをスイッチオンとする構成とした座標入力装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力ペンにより指示した位置を検出する座標入力装置に関する。

近年、メニューの選択、確認や手書き入力等を直接表示画面を見ながら操作する方法のタッチパネルやデジタイザ等の座標入力装置を搭載した情報端末機などが普及している。 ここで前記情報端末機において、特に座標指示用入力ペン（以下、入力ペンという。）を用いた手書き入力の場合、ペン先を摺動させてその移動量により筆圧をオン／オフスイッチとして感知するものがある。
特開平２００１−４３００２号

前記したペン先を摺動させてその移動量により筆圧をオン／オフスイッチとして感知するものについては、確実なペンスイッチ動作を行うための手段として、たとえばフォトインタラプタを使用したとき、ペン先の摺動距離を、０．５〜１ミリメートル必要としていた。
しかしながら、前記のようにペン先の摺動距離を、０．５〜１ミリメートルとした場合ペン先が摺動したとき自然な筆記感覚が失われる。また押圧により抵抗が変化する感圧ゴムを使用したときは、ペン先に連動した軸から直接感圧ゴムへ圧力を加えるため耐久性が悪くスイッチ感度が悪くなる問題があった。

入力ペンにより盤面上に指示した位置を検出し、座標データに変換する座標入力装置であって、該座標入力装置には、入力ペンからの座標信号を検出する座標信号検出手段と、前記座標信号より座標データに変換する演算手段と、前記入力ペンの筆圧を感知するスイッチ手段と、座標データおよびスイッチ情報をコード化し外部装置（例えば、ホストコンピュータ）へ出力するデータ出力手段を備えた座標入力装置において、前記入力ペンが入力盤面上に近づいたときの前記スイッチ手段が筆圧ゼロの状態として記憶し、前記入力ペンの筆圧が所定量変化したときをスイッチオンとする座標入力装置を提案するものである。

本発明の座標入力装置では、入力盤面に入力ペンを近づけることにより、ペン先スイッチの状態をオフとし、入力ペンが入力盤面に当接することで、ペン先スイッチをオフの状態から相対的に筆圧変化量を検出し、前記筆圧が所定量変化したときをペン先スイッチをオンと判定することで微弱な筆圧変化やスイッチオフの状態が変化しても確実に入力できる。

以下本発明の詳細を添付図を参照して説明する。図１は本発明の実施形態である座標入力装置の電気的ブロック図である。参照符号１は入力ペン、参照符号２は入力盤面で入力ペン１の指示位置の信号を検出する。参照符号３は、前記入力盤面２で検出した検出信号を座標信号に変換する信号処理部、参照符号４は座標信号より入力ペン１と入力盤面２との距離を判断する近接判定手段部、参照符号５は有効な入力座標データを演算処理する座標データ演算部、参照符号６は入力ペン１が入力盤面２に近づいたときのスイッチデータを更新・記憶をしておくスイッチデータ更新・記憶部、参照符号７は、前記スイッチデータ更新・記憶部６と最新スイッチ信号によって入力ペン電源のスイッチのオン、オフを行なうスイッチオン・オフ判定部、参照符号８は座標データおよびスイッチ情報をコード化し外部装置へ出力するデータ出力手段で構成されている。

図２は、入力ペン１の内部にあるスイッチ部にフォトインタラプタ１２を使用した実施例である。ペン先１０は筆圧に応じて上下に摺動し、後端はフォトインタラプタ１２のシャッター１１と連動している。前記ペン先１０が入力盤面２に押しつけられると、前記シャッター１１により、フォトインタラプタ１２の出力電圧が変化しスイッチ電圧としてスイッチオン・オフ判定部7（図１参照）へ送られる。
なお本実施例では、フォトインタラプタを用いて説明しているが、近接センサを使用して構成することも可能である。

次に上記構成における座標入力装置の動作について説明する。本実施例において入力盤面２の指示位置を検出するものとして、静電容量結合方式の座標入力装置を例にして説明する。静電容量結合方式の入力盤面２は、透明又は不透明な基材の上面に均一な面抵抗体が成膜されており、抵抗膜面を取り囲む抵抗性周辺電極を配設し、その４頂点にある電極から盤面へＡＣ信号を順次印加する。入力ペン1は、入力盤面２に当接された位置に比例した容量結合された信号を検出し、座標位置を座標データ演算部５により演算処理する。 他の静電容量結合方式として、透明又は不透明な基材にマトリクス状に配設された電極と各電極にＡＣ信号を順次印加して入力ペン１は容量結合された信号の最大電極を検出し、座標位置を座標データ演算部５にて演算処理する方法も採用できるものである。

入力ペン１が、入力盤面２の指示位置を検出するまでの処理は、まず入力盤面２の一箇所の電極（図示せず）にＡＣ信号を印加する。入力ペン１から検出された座標信号をＡ／Ｄ変換により数値化して記憶する。次の電極も前記と同じようにして、入力盤面２にある電極（図示せず）に順次ＡＣ信号を印加して、すべての電極からの検出信号を数値化し、これらの数値化された信号値より、比率計算を行って座標位置を割り出す。近接判定手段部４は、入力ペン１が入力盤面２より離れている場合には前記座標位置検出信号は小さく、入力盤面２と入力ペン１の距離に比例して座標位置検出信号は大きくなることを利用して、入力ペン１と入力盤面２の距離を判定する。

実際に操作者（図示せず）が入力する場合の動作を説明する。操作者は入力ペン１を入力盤面２に近づけたとき、例えば入力盤面２１ｃｍ近づいたときを入力ペン１からの座標検出信号により判定し、そのときの入力ペン１のスイッチ信号はＡ／Ｄ変換により数値化してオフの状態として記憶・更新する。このときの入力ペン１のスイッチ信号状態は確実にオフであり、このときのスイッチ信号状態を取得することが重要で、入力ペン１が入力盤面２より離れた状態、すなわち操作者が使用していない場合には、例えば入力ペン１が格納されペン先１０が押された状態にスイッチ信号を取得すると、ペンスイッチオフの状態が変わりスイッチ判定が誤動作する可能性がある。

入力ペン１が入力盤面２に当接されると、前記フォトインタラプタ１２の作用によりスイッチ信号電圧が変化する。スイッチ信号はオフの状態より相対的に所定の量変化したときをスイッチオンと判定する。
ここで操作者が自然な筆記感覚で入力を行うには、入力ペン１のペン先の摺動がなるべく少ない方がよいが、スイッチ信号を確実にするためには、フォトインタラプタ１２の特性および取り付け精度を考慮すると０．５ｍｍ〜１ｍｍ必要であり、自然な筆記感覚が失われてしまう。
自然な筆記感覚を得るためにはペン先の摺動距離は０．３ｍｍ以下が望ましい、しかも確実にペンスイッチオンを判定する必要があるが前記方法で実現することができる。

次に時系列的な処理手順を図３のフローチャートに従い説明する。入力盤面２に配置されている電極（図示せず）にＡＣ信号を印加し、入力ペン１から検出された座標信号を信号処理部３によりＡ／Ｄ変換し数値化して取得する（Ｓ１）。座標検出信号と規定値１および２と比較する（Ｓ２）、座標検出信号が規定値１以下ならば入力ペン１と入力盤面２の距離が離れており、操作者が使用していないと判断し（ｓ１）の座標信号取得処理へもどる。座標検出信号が規定値１以上で既定値２以下ならば、入力ペン１が入力盤面２に近づいており、そのときのスイッチ信号をオフ基準電圧として更新・記憶する（Ｓ３）。このときのスイッチはオフとして判定する（Ｓ４）。座標検出信号が規定値２以上の場合入力ペン１が入力盤面２に当接していると判断し、最新のスイッチ信号と前記ステップ３で記憶したオフ時のスイッチ信号を比較する（Ｓ５）。最新のスイッチ信号がオフ時より所定量変化したときはペンスイッチオンと判定する（Ｓ６）。最新のスイッチ信号がオフ時より所定量変化しないときはペンスイッチオフと判定する（Ｓ７）。前記ステップ１で取得した座標検出信号を信号値より位置座標演算を行う（Ｓ８）。座標データおよびスイッチ情報をコード化し外部装置（図示せず）へ出力する（Ｓ９）。

尚、本実施例ではスイッチ検出手段としてフォトインタラプタを使用したが、感圧ゴムを使用を使用しても同様なものが出来る。シャッターの後端に感圧ゴムを配置し、感圧ゴムを介してシャッターの対面側に電極を配置し、感圧ゴムに圧力が加えられると、感圧ゴムの対抗が下がり、電極により抵抗変化に対応したスイッチ信号を感知して座標検出信号よりスイッチ信号のゼロ基準を更新・記憶することで、相対的なスイッチ信号変化でオン／オフ判定し、確実なペン入力が可能となる。又、静電容量結合方式だけでなく、電磁誘導方式の座標入力装置を使用しても同様の効果が得られる。

座標入力装置のブロック図 入力ペン内部のスイッチ信号検出図 処理過程を示したフローチャート

符号の説明

１ 入力ペン
２ 入力盤面
３ 信号処理部
４ 近接判定処理部
５ 座標データ演算部
６ スイッチデータ更新・記憶部
７ スイッチオン／オフ判定部
８ データ出力部

Claims (3)

1. 座標指示用入力ペンにより座標入力盤面上に指示した位置を検出し、座標データに変換する装置であり、前記座標入力装置には、座標指示用入力ペンからの座標信号を検出する座標信号検出手段と、前記座標信号の大きさにより座標指示用入力ペンと座標入力盤面との距離を判断する近接判定手段と、前記座標信号が有効な場合に座標データに変換する演算手段と、前記座標指示用入力ペンの筆圧を感知するスイッチ手段と、座標データおよびスイッチ情報をコード化し外部装置へ出力するデータ出力手段を備えた座標入力装置であって、前記座標指示用入力ペンが盤面上に近づいたときの前記スイッチ判定手段が筆圧ゼロの状態として記憶し、前記入力ペンの筆圧が所定量変化したときに入力ペンの電源をオンとするスイッチ判定手段を具備したことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記座標指示用入力ペンの筆圧を感知する手段として、光透過式フォトインタラプタを用いたことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
3. 前記座標指示用入力ペンの筆圧を感知する手段として、導電ゴムを用いたことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。

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