JP2005196746A - 入力ペンおよび入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ペン先に加わる筆圧量を検出できる入力ペンを提供する。
【解決手段】 入力装置４０に用いられる入力ペン２０は、接触面積に応じて抵抗値が可変する抵抗膜５と、ペン先と共に移動し、抵抗膜５との間の接触面積が可変するバネ４と、接触面積に基づいてペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路１０と、筆圧検出回路１０が検出した筆圧量を赤外線を用いて受信機３０に出力する赤外線出力回路１２とを備える。バネ４は、ペン先から離れるほど螺旋状の径が小さくなるように構成されている。ペン先の移動に応じて可変する接触面積に基づきペン先に加わる筆圧量を検出することができる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、入力ペンおよび入力装置に関する。

従来、タブレットから発生する電磁波を利用したタブレット方式以外のペン型座標入力装置（例えば超音波方式）では、送信機の筆圧を検出する機能がなく、送信機はペンの筆記状態かペンの筆記していない状態かの２通りの情報しか受信機に対して出力できなかった。

従って、受信機と接続されたホストマシンのアプリケーションソフトでは、送信機の筆圧に応じて描画の線幅を変えることができず、一定の線幅でしか表現できないといった問題があった。このような従来の問題点を解決する従来技術として特許文献１および特許文献２記載の装置が提案されている。

特許文献１記載の装置は、ペン先に加わる筆圧が伝えられる圧力センサの出力信号基づいてペン先から出力される電波出力を複数種類のパターンにより間欠的に行うようにし、ペン位置検出センサにより取り込まれた信号によりその位置と、検波して形成された間欠的なパターンを解読してフラットパネルに表示する線の太さとを決定することにより、紙面上に毛筆で線や文字を描くのと同様に多様な表現の線図や文字を表示画面に描くことがきるというものである。

特許文献２記載の装置は、磁気発生素子と、ホール素子とを備え、押圧部材に上下動に対応して変化するホール素子の出力を筆圧情報としてタブレットに送出するというものである。

特開平７−２６１９０６号公報 実開平５−８７６３３号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置では、圧力センサを用いてペン先の筆圧を検出しているが、他の方法によってもペン先の筆圧を検出することはできる。また、特許文献２記載の装置では、磁気発生素子とホール素子とを用いてペン先の筆圧を検出するようにしているが、他の方法によってもペン先の筆圧を検出することができる。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、従来とは異なる方法によりペン先に加わる筆圧量を検出できる入力ペンおよび入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の入力ペンは、請求項１に記載のように、入力装置に用いられる入力ペンにおいて、第１の部材と、ペン先と共に移動し、前記第１の部材との間の接触面積が可変する第２の部材と、前記接触面積に基づいて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする。請求項１記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて可変する接触面積に基づきペン先に加わる筆圧量を検出することができる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。

また、本発明は、請求項２に記載のように、請求項１記載の入力ペンにおいて、前記第１の部材は、前記接触面積に応じて抵抗値が可変する抵抗膜であることを特徴とする。請求項２記載の発明によれば、接触面積に応じて可変する抵抗膜の抵抗値に基づきペン先に加わる筆圧量を検出できる。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１または請求項２記載の入力ペンにおいて、前記２の部材は、前記ペン先の移動に応じて前記接触面積が可変する弾性部材であることを特徴とする。請求項３記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項３記載の入力ペンにおいて、前記弾性部材は、前記ペン先から離れるほど螺旋状の径が小さくなるように構成されたバネであることを特徴とする。請求項４記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明は、請求項５に記載のように、請求項３記載の入力ペンにおいて、前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする。請求項５記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明は、請求項６に記載のように、請求項１記載の入力ペンにおいて、前記第２の部材は、前記接触面積に応じて抵抗値が可変する抵抗膜であることを特徴とする。請求項６記載の発明によれば、接触面積に応じて可変する抵抗膜の抵抗値に基づきペン先に加わる筆圧量を検出できる。

また、本発明は、請求項７に記載のように、請求項１または請求項６記載の入力ペンにおいて、前記１の部材は、前記ペン先の移動量に応じて前記接触面積が可変する弾性部材であることを特徴とする。請求項７記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明は、請求項８に記載のように、請求項７記載の入力ペンにおいて、前記弾性部材は、前記ペン先から離れるほど螺旋状の径が小さくなるように構成されたバネであることを特徴とする。請求項８記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明は、請求項９に記載のように、請求項７記載の入力ペンにおいて、前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする。請求項９記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

また、本発明の入力ペンは、請求項１０に記載のように、入力装置に用いられる入力ペンにおいて、ペン先と共に移動する発光素子と、前記発光素子からの光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量に応じて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする。請求項１０記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて可変する光量に基づきペン先に加わる筆圧量を検出するができる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。

また、本発明の入力ペンは、請求項１１に記載のように、入力装置に用いられる入力ペンにおいて、発光素子と、ペン先と共に移動し、前記発光素子の光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量に応じて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする。請求項１１記載の発明によれば、ペン先の移動に応じて可変する光量に基づきペン先に加わる筆圧量を検出することができる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。

また、本発明は、請求項１２に記載のように、請求項１０または請求項１１記載の入力ペンにおいて、前記入力ペンは更に、前記ペン先の移動に応じて前記発光素子の点灯をオンする回路を含むことを特徴とする。請求項１２記載の発明によれば、消費電力を低減できる。

また、本発明は、請求項１３に記載のように、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の入力ペンにおいて、前記筆圧検出回路は、前記筆圧量を検出する複数のコンパレータを含むことを特徴とする。請求項１３記載の発明によれば、コンパレータを用いて所定の閾値と比較することで、筆圧量を検出することができる。

また、本発明は、請求項１４に記載のように、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の入力ペンにおいて、前記筆圧検出回路は、前記筆圧量を検出するＡ／Ｄ変換器を含むことを特徴とする。請求項１４記載の発明によれば、Ａ／Ｄ変換器を用いてディジタル化することで、多種類の筆圧パターンを表現することができる。

また、本発明は、請求項１５に記載のように、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の入力ペンにおいて、前記入力ペンは更に、前記筆圧検出回路が検出した筆圧量を赤外線を用いて所定の受信機に出力する赤外線出力回路を備えることを特徴とする。請求項１５記載の発明によれば、無線にて筆圧情報を受信機に送ることができる。

また、本発明は、請求項１６に記載のように、請求項１５記載の入力ペンにおいて、前記赤外線出力回路は、赤外線パルス間の周期を変えることにより前記筆圧量を表現することを特徴とする。請求項１６記載の発明によれば、赤外線パルス間の周期を変えることで筆圧量を表現することができる。

また、本発明は、請求項１７に記載のように、入力ペンと、該入力ペンが検出した筆圧量を受信する受信機とを備えた入力装置において、前記入力ペンは、請求項１から請求項１６記載のいずれか一項に記載の入力ペンであることを特徴とする。請求項１７記載の発明によれば、筆圧量を検出することができる入力装置を提供できる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。

本発明によれば、ペン先に加わる筆圧量を検出できる入力ペンおよび入力装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、第１実施例に係る入力装置における入力ペンの断面図である。図２は、第１実施例に係る入力装置のブロック図である。図２に示すように、入力装置４０は、入力ペン２０、受信機３０を備える。図１に示すように、入力ペン２０は、ペンの芯１、超音波センサ２、芯ホルダ３、バネ４、抵抗膜５、回路板６、電池７、電池用電極８、ケース９を備える。また、図２に示すように、入力ペン２０は、ペンの芯１、芯ホルダ３、バネ４、抵抗膜５、筆圧を検出する筆圧検出回路１０、マイクロコントローラ１１、赤外線出力回路１２を備える。

入力ペン２０は、ペン形状であり、受信機３０に筆圧情報を送る送信機として機能するものである。ペンの芯１は、芯ホルダ３にホールドされている。超音波センサ２は、座標検出用の超音波を感知する。なお、この座標検出は公知のものを用いることができるため、ここでは説明を省略する。芯ホルダ３は、芯１をホールドするためのものである。

バネ４は、ペン先と共に移動し、抵抗膜５との間の接触面積が可変するように構成されている。このバネ４は、抵抗膜５側に近い程、径が小さい螺旋状の形状になっており、芯ホルダ３と抵抗膜５の間に挟まった状態で配置されている。このバネ４は、ペン先の移動に応じて接触面積が可変する弾性部材である。

抵抗膜５は、導体のバネ４の接触面積でその抵抗値が変化するものである。回路板６上には、筆圧検出回路１０、マイクロコントローラ１１、赤外線出力回路１２等が配置されている。電池７は、入力ペン２０の電源となる。電池用電極８は、回路板６と電池７間を接続する。これらの部品は、ケース９で覆われ保護されている。

筆圧検出回路１０は、接触面積の変化に応じて可変する抵抗膜５の抵抗値に基づき筆圧量を検出する。利用者が入力ペン２０を手に持ち筆記状態になると、ペンの芯１と芯ホルダ３は、筆圧で押され、その押された分だけバネ４が収縮され、抵抗膜５に接触するバネ４の接触面積が大きくなり、この接触面積の変化を筆圧検出回路１０で筆圧情報として検出する。

赤外線出力回路１２は、赤外線を用いて筆圧情報を受信機３０に送信する。受信機３０は、マイクロコントローラ３１、赤外線受信回路３２を備える。マイクロコントローラ３１は、受信機３０全体を制御し、赤外線受信回路３２が受信する赤外線から筆圧情報を得る。マイクロコントローラ３１は、この筆圧情報を図示省略するホストマシンに出力することで、ホストマシンのアプリケーションは描画線の太さを筆圧情報に従って変えることができる。これにより、文字の止め、跳ね、抜きの表現や詳細なデザイン描画が可能となる。

次に、バネ４の接触面積について説明する。まず、ペン先に加わる筆圧が小さい場合のバネ４の接触面積について説明する。図３は、ペン先に係る筆圧が小さくバネ４の収縮が小さい状態の正面図である。図４は、図３の左側面図である。図３および図４において、符号４はペン先から離れるほど螺旋状の径が小さいくなるように構成されているバネ、５は抵抗膜をそれぞれ示している。図３および図４に示すように、ペン先に加わる筆圧が小さいほど、抵抗膜５に接触するバネ４の接触面積が小さくなるように構成されている。

次に、ペン先に加わる筆圧が大きい場合のバネ４の接触面積について説明する。図５は、ペン先に係る筆圧が大きくバネ４の収縮が大きい状態の正面図である。図６は、図５の左側面図である。図５および図６に示すように、ペン先に加わる筆圧が大きい場合、抵抗膜５に接触するバネ４の接触面積は大きくなる。筆圧検出回路１０は、上記バネ４の接触面積を検出することでペン先に加わる筆圧を検出する。

次に、バネ４の接触面積と抵抗膜５の抵抗値の関係について説明する。図７は、バネ４の接触面積と抵抗膜５の抵抗値の関係を示す図である。図７に示すように、ペン先に加わる筆圧が小さく、バネ４の接触面積が小さい場合、抵抗膜５の抵抗値は大きくなり、ペン先に加わる筆圧が大きく、バネ４の接触面積が大きい場合、抵抗膜５の抵抗値は小さくなる。

次に、図２で示した筆圧検出回路１０の構成について説明する。図８は第１実施例に係る筆圧検出回路１０の構成例を示す図である。図８において、Ｒｘは抵抗膜５による抵抗を示す。従って、この抵抗Ｒｘ接触面積に応じて可変する。筆圧検出回路１０は、複数のコンパレータ１０１、１０２、１０３を有する。電源電圧Ｖｃｃ−ＶＤＤ間には、抵抗膜５による抵抗Ｒｘ、抵抗Ｒ１が接続されている。抵抗Ｒｘと抵抗Ｒ１の接続点は、各コンパレータ１０１、１０２、１０３の一方の入力端子に接続されている。

コンパレータ１０１の他方の入力端子は、電源電圧Ｖｃｃ−ＶＤＤ間に設けられた抵抗Ｒｓ１、抵抗Ｒ２の接続点が接続されている。コンパレータ１０２の他方の入力端子は、電源電圧Ｖｃｃ−ＶＤＤ間に設けられた抵抗Ｒｓ２、抵抗Ｒ３の接続点が接続されている。コンパレータ１０３の他方の入力端子は、電源電圧Ｖｃｃ−ＶＤＤ間に設けられた抵抗Ｒｓ３、抵抗Ｒ４の接続点が接続されている。各コンパレータ１０１〜１０３の出力端子は、マイクロコントローラ１１の端子に接続されている。

上記構成により、抵抗膜５の抵抗値（抵抗Ｒｘ）の変化で可変する電圧値Ｖｉをコンパレータ１０１、１０２、１０３の３つのそれぞれ異なる閾値Ｖｓ１、Ｖｓ２、ｖｓ３と比較する。ここで、閾値はＶｓ１＞Ｖｓ２＞Ｖｓ３の関係にある。各コンパレータ１０１、１０２、１０３は、閾値≧Ｖｉの場合、Ｌｏｗ（０）を出力し、閾値＜Ｖｉの場合、ｈｉｇｈ（１）を出力する。これら３通りのコンパレータ１０１、１０２、１０３の出力Ｖｏ１、Ｖｏ２、Ｖｏ３をマイクロコントローラ１１で検出し、ペン先に加わる筆圧を判定する。

次に、マイクロコントローラ１１の筆圧判定について説明する。図９は、マイクロコンピュータの筆圧判定のフォローチャートである。マイクロコントローラ１１は、Ｖｏ１＝１の場合（Ｓ１）、ペン先に加わる筆圧が大きいと判定し（Ｓ２）、Ｖｏ１＝０およびＶｏ２＝１の場合（Ｓ３）、ペン先に加わる筆圧が中程度と判定し（Ｓ４）、Ｖｏ１＝Ｖｏ２＝０およびＶｏ３＝１の場合（Ｓ５）、ペン先に加わる筆圧が小さいと判定する（Ｓ６）。Ｖｏ１＝Ｖｏ２＝Ｖｏ３＝０の場合、ペンは筆記状態でないため、ペンＯＦＦと判定する（Ｓ７）。

次に、図２で示した赤外線出力回路１２について説明する。図１０は、赤外線出力回路の構成例を示す図である。図１０において、符号１０は筆圧検出回路、１１はマイクロプロセッサ、１２は赤外線検出回路をそれぞれ示す。図１０に示すように、赤外線出力回路は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＮＰＮトランジスタＴＲ、抵抗Ｒを備える。トランジスタＴＲは、マイクロコントローラ１１からの制御コードの波形が「１」でオンし、「０」でオフする。ＬＥＤは、トランジスタＴＲにより駆動し、トランジスタＴＲがオンにて通電し赤外線信号を出力する。

次に、赤外線出力回路１２が出力する赤外線パターンについて説明する。図１１は、赤外線出力回路１２が出力する赤外線パターンを示す図であり、同図（ａ）はペン先に加わる筆圧が小さい場合の赤外線パルスパターン、同図（ｂ）はペン先に加わる筆圧が中程度の場合の赤外線パルスパターン、同図（ｃ）はペン先に加わる筆圧が大きい場合の赤外線パルスパターンをそれぞれ示す図である。赤外線出力回路１２は、マイクロコントローラ１１での検出に応じて、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような赤外線パターンを出力する。

図１１に示すように、赤外線出力回路１２は、２種類のパルス（ｈｉｇｈレベルがＬＥＤ点灯）による周期Ｔ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の違いでペン先に加わる筆圧の違いを表現している。パルス周期はＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係である。例えば周期Ｔ＝Ｔ１の場合はペン先に加わる筆圧が小さく、周期Ｔ＝Ｔ２の場合はペン先に加わる筆圧が中程度、周期Ｔ＝Ｔ３の場合はペン先に加わる筆圧が大きいと表現する。

なお、第１実施例では、バネ４をペン先と共に移動するように構成し、抵抗膜５を固定するように構成したが、抵抗膜５をペン先と共に移動するように構成し、バネ４を固定するように構成してもよい。このため、バネ４が特許請求の範囲における第１の部材または第２の部材に相当し、抵抗膜５が特許請求の範囲における第１の部材または第２の部材に相当する。

第１実施例によれば、ペン先の移動に応じて可変する接触面積に基づきペン先に加わる筆圧量を検出することができる。これにより、筆圧に応じた描画、例えば筆圧が大きい場合は太線、筆圧が小さい場合は細線といった表現が可能となる。

次に第２実施例について説明する。図１２は、第２実施例に係る筆圧検出回路１１０の構成を説明するための図である。第１実施例の筆圧検出回路１０では、３種類のコンパレータ１０１〜１０３を用いてペン先に加わる筆圧を判断するようにしていたが、第２実施例の筆圧検出回路１１０では、コンパレータの変わりにＡ／Ｄ変換器１１１を用いて、アナログ信号であるＶｉをディジタル信号に変換することで、筆圧情報を表現する。これにより、第１実施例で説明した筆圧検出回路１０よりも細かく筆圧量を判定することができる。図１３は、第２実施例に係る赤外線出力回路の赤外線出力パターンを示す図である。

赤外線出力回路１２は、スタートビットを含める一定間隔で赤外線を出力する。例えば、スタートビット以降の出力パターンを０００〜１１１で表現すればＡ／Ｄ変換器１１１で得られる情報から８種類の筆圧パターンが表現できる。筆圧パターン「１」の場合、同図（ａ）に示すように、スタートビット以降の出力パターンを「００１」とし、パターン「３」の場合、同図（ｂ）に示すように、出力パターンを「１１０」とし、パターン「７」の場合、同図（ｃ）に示すように、出力パターンを「１１１」として受信機３０に送る。受信機３０は入力ペン２０から受信した筆圧情報をホストマシンへ渡し、ホストマシンのアプリケーションにて太さの異なる描画線を表現することができる。

第２実施例によれば、Ａ／Ｄ変換器を用いてディジタル化することで、多種類の筆圧パターンを表現することができる。

次に、第３実施例について説明する。上記実施例では、筆圧によって収縮する機構としてバネを用いた例について説明したが、第３実施例では、ゴムを用いた例について説明する。図１４は、第３実施例に係る入力ペン１２０の構成を示す図である。図１４に示すように、第３実施例に係る入力ペン１２０は、ペンの芯１、芯ホルダ３、導電性ゴム４１、抵抗膜５、筆圧検出回路１０、マイクロコントローラ１１、赤外線出力回路１２を備える。なお、上記実施例と同一箇所については同一符号を付するものとしてその説明を省略する。

ゴム４１は、弾性部材であり、芯ホルダ３および抵抗膜５間に配置されている。抵抗膜５は、ゴム４１との間の接触面積が変わると、抵抗値が変化するように構成されている。筆圧検出回路１０は、抵抗膜５の抵抗値の変化を検出して筆圧情報を得る。

図１５は、接触面積と抵抗膜５の抵抗値との関係を説明する図である。図１５において、横軸はゴム４１との間の接触面積、縦軸は抵抗膜５の抵抗値を示している。図１５に示すように、抵抗膜５は、ゴム４１との間の接触面積が大きくなると抵抗膜５の抵抗値が小さくなるように構成されている。接触面積を用いる点で第１実施例と原理は同じである。第３実施例によれば、ゴムを用いてペン先の移動に応じて接触面積を可変にできる。

次に、第４実施例について説明する。図１６は、第４実施例に係る入力ペン２２０の断面図である。図１７は、第４実施例に係る入力ペン２２０の筆圧検出機構を説明するための図である。図１６に示すように、入力ペン２２０は、ペンの芯１、超音波センサ２、芯ホルダ３、回路板６、電池７、電池用電極８、ケース９、第１のバネ３０１、第２のバネ３０２、接点３０３、ＬＥＤ３０４、フォトディテクタ３０５を備える。

図１７に示すように、入力ペン２２０は、ペンの芯１、芯ホルダ３、筆圧検出回路１０、マイクロコントローラ１１、赤外線出力回路１２、第１のバネ３０１、第２のバネ３０２、接点３０３、ＬＥＤ３０４、フォトディテクタ３０５、ＬＥＤ点灯回路３０６を備える。なお、上記実施例と同一箇所については同一符号を付するものとしてその説明を省略する。第１のバネ３０１は、ＬＥＤ点灯回路３０６とＬＥＤ３０４の間に設けられ、ペン先に筆圧が加わることにより収縮するように構成されている。

第２のバネ３０２は、一方がＬＥＤ３０４に接続され、他方が接点３０３に接続され、ペン先に筆圧が加わることにより収縮するように構成されている。接点３０３は、第２のバネ３０２とＬＥＤ点灯回路３０６間に設けられている。ＬＥＤ３０４は、ペン先と共に移動する発光素子であり、芯ホルダ３の所定箇所に取り付けられている。フォトディテクタ３０５は、受光素子であり、入力ペン２２０内の所定箇所に配置され、ＬＥＤ３０４が発光した光を受光する。ＬＥＤ点灯回路３０６は、ＬＥＤ３０４の点灯を制御する。

ペン先に加わる筆圧によって第１のバネ３０１、第２のバネ３０２が収縮すると、ある位置で接点３０３が開放状態から短絡状態になり、これがＬＥＤ３０４の駆動スイッチとなっており、ＬＥＤ３０４が点灯する。ＬＥＤ３０４は、第１のバネ３０１および第２のバネ３０２が収縮することで、フォトディテクタ３０５に近づくように構成されている。

図１８は、フォトディテクタ３０５とＬＥＤ３０４の距離によるフォトディテクタ出力電圧の特性を示す図である。図１８に示すように、フォトディテクタ３０５は、ＬＥＤ３０４との距離が近いほど出力電圧が高くなるように構成されている。

次に、ＬＥＤ３０４の点灯原理を説明する。図１９（ａ）は、ＬＥＤ３０４の点灯原理を説明するための図であり、同図（ｂ）は接点が開放している状態を示す図、同図（ｃ）は接点が短絡している状態を示す図である。図１９に示すように、電源電圧Ｖｃｃ−ＶＤＤ間には、抵抗Ｒ、第１のバネ３０１、ＬＥＤ３０４、第２のバネ３０２、接点３０３が接続されている。第１のバネ３０１、第２のバネ３０２が収縮して接点３０３が短絡することでＬＥＤ３０４が点灯するように構成されている。従って、ペン先の移動に応じてＬＥＤ３０４の点灯をオンする回路を含むので、筆記状態ではないときには、ＬＥＤ３０４は点灯せず消費電力を低減する機構となっている。

次に、筆圧検出回路について説明する。図２０は図１７で示した電圧検出回路１０の構成例である。図２０において、符号３０５はフォトディテクタ、３０７はアンプ、１０は筆圧検出回路、１１はマイクロコントローラをそれぞれ示している。ＬＥＤ３０４によって得られたフォトディテクタ３０５の出力電圧Ｖｉは、アンプ３０７によって増幅されてＶｉ２となり、この出力電圧Ｖｉ２をＡ／Ｄ変換器３０８でディジタル信号Ｖｏに変換し、それをマイクロコントローラ１１で検出する。なお、Ａ／Ｄ変換器３０８の代わりにコンパレータを複数用いて構成してもよい。

第４実施例によれば、ペン先の移動に応じて可変する光量に基づきペン先に加わる筆圧量を検出するができる。これにより、筆圧量に応じた描画線の太さを表現することができる。

次に第５実施例について説明する。上記実施例では、入力ペンと受信機間の通信を赤外線を用いた例について説明したが、第５実施例では、入力ペンと受信機間を有線にて接続する構成例である。図２１は、第５実施例に係る入力装置３４０のブロック図である。図２１に示すように、入力装置３４０は、入力ペン３２０、受信機３３０を有する。入力ペン３２０は、ペンの芯１、筆圧検出機構部３２１、筆圧検出回路１０、マイクロコントローラ１１を備える。筆圧検出機構部３２１は、例えば、第１から第４実施例で説明した機構を適用することができる。この入力ペン３２０は、筆圧検出回路１０で検出した筆圧をマイクロコントローラ１１で判定し、判定結果を受信機３３０に筆圧情報を送る。

受信機３３０は、マイクロコントローラ３３１を備え、入力ペン３２０からの筆圧情報を受信する。入力ペン３２０、受信機３３０間はケーブル３５０で接続されている。符号Ｔｘは入力ペン３２０から受信機３３０へ送る情報を、Ｒｘは受信機３３０から入力ペン３２０へ送る情報を示す。このＲｘにはマイクロコントローラ３３１が筆圧情報を受け取ったことを示す情報等を含む。

第５実施例によれば、入力ペン３２０と受信機３３０間を有線にて接続することで赤外線回路が不要となり、入力ペン３２０のマイクロコントローラ１１と受信機３３０のマイクロコントローラ３３１とで直接ディジタル通信が可能となる。

以上、上記各実施例によれば、入力ペン側に筆圧検出機構と筆圧検出回路を設け、受信側に筆圧情報を送信することで受信機に接続されたホストマシンのアプリケーションは描画線の太さを筆圧によって変えることが可能となる。従って、文字の止め・跳ね・抜きの表現や詳細なデザイン描画が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

第１実施例に係る入力装置における入力ペンの断面図である。 第１実施例に係る入力装置のブロック図である。 ペン先に係る筆圧が小さくバネの収縮が小さい状態の正面図である。 図３の左側面図である。 ペン先に係る筆圧が大きくバネの収縮が大きい状態の正面図である。 図５の左側面図である。 バネの接触面積と抵抗膜の抵抗値の関係を示す図である。 第１実施例に係る筆圧検出回路の構成例を示す図である。 マイクロコンピュータの筆圧判定のフォローチャートである。 赤外線出力回路の構成例を示す図である。 赤外線出力回路が出力する赤外線パターンを示す図である。 第２実施例に係る筆圧検出回路の構成を説明するための図である。 第２実施例に係る赤外線出力回路の赤外線出力パターンを示す図である。 第３実施例に係る入力ペンの構成を示す図である。 ゴムによる抵抗膜への圧力と抵抗膜の抵抗値との関係を説明する図である。 第４実施例に係る入力ペンの断面図である。 第４実施例に係る入力ペンの筆圧検出機構を説明するための図である。 フォトディテクタとＬＥＤの距離によるフォトディテクタ出力電圧の特性を示す図である。 ＬＥＤの点灯原理を説明するための図である。 図１７で示した電圧検出回路の構成例である。 第５実施例に係る入力装置のブロック図である。

符号の説明

１ ペンの芯
３ 芯ホルダ
４ バネ
５ 抵抗膜
１０、１１０ 筆圧検出回路
１１ マイクロコントローラ
１２ 赤外線出力回路
２０、１２０、２２０、３２０ 入力ペン
３０、３３０ 受信機
１０１、１０２、１０３ コンパレータ
４０、３４０ 入力装置

Claims (17)

1. 入力装置に用いられる入力ペンにおいて、
   第１の部材と、
   ペン先と共に移動し、前記第１の部材との間の接触面積が可変する第２の部材と、
   前記接触面積に基づいて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする入力ペン。
2. 前記第１の部材は、前記接触面積に応じて抵抗値が可変する抵抗膜であることを特徴とする請求項１記載の入力ペン。
3. 前記２の部材は、前記ペン先の移動に応じて前記接触面積が可変する弾性部材であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の入力ペン。
4. 前記弾性部材は、前記ペン先から離れるほど螺旋状の径が小さくなるように構成されたバネであることを特徴とする請求項３記載の入力ペン。
5. 前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする請求項３記載の入力ペン。
6. 前記第２の部材は、前記接触面積に応じて抵抗値が可変する抵抗膜であることを特徴とする請求項１記載の入力ペン。
7. 前記１の部材は、前記ペン先の移動量に応じて前記接触面積が可変する弾性部材であることを特徴とする請求項１または請求項６記載の入力ペン。
8. 前記弾性部材は、前記ペン先から離れるほど螺旋状の径が小さくなるように構成されたバネであることを特徴とする請求項７記載の入力ペン。
9. 前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする請求項７記載の入力ペン。
10. 入力装置に用いられる入力ペンにおいて、
    ペン先と共に移動する発光素子と、
    前記発光素子からの光を受光する受光素子と、
    前記受光素子の受光量に応じて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする入力ペン。
11. 入力装置に用いられる入力ペンにおいて、
    発光素子と、
    ペン先と共に移動し、前記発光素子の光を受光する受光素子と、
    前記受光素子の受光量に応じて前記ペン先に加わる筆圧量を検出する筆圧検出回路とを備えることを特徴とする入力ペン。
12. 前記入力ペンは更に、前記ペン先の移動に応じて前記発光素子の点灯をオンする回路を含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の入力ペン。
13. 前記筆圧検出回路は、前記筆圧量を検出する複数のコンパレータを含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の入力ペン。
14. 前記筆圧検出回路は、前記筆圧量を検出するＡ／Ｄ変換器を含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の入力ペン。
15. 前記入力ペンは更に、前記筆圧検出回路が検出した筆圧量を赤外線を用いて所定の受信機に出力する赤外線出力回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の入力ペン。
16. 前記赤外線出力回路は、赤外線パルス間の周期を変えることにより前記筆圧量を表現することを特徴とする請求項１５記載の入力ペン。
17. 入力ペンと、該入力ペンが検出した筆圧量を受信する受信機とを備えた入力装置において、
    前記入力ペンは、請求項１から請求項１６記載のいずれか一項に記載の入力ペンであることを特徴とする入力装置。
    

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