JP2006195928A

JP2006195928A - 光学経路とペン先が共軸の光学ペン

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Publication number: JP2006195928A
Application number: JP2005029629A
Authority: JP
Inventors: Shui Chuan Chiang; 水傳姜; Shih Yuan Chang; 世遠張
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Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-07-27
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Abstract

【課題】光学経路とペン先が共軸の光学ペンを提供する。
【解決手段】本発明の光学経路とペン先が共軸の光学ペンは、ペン棒、ペン先、光源、レンズ、光センサーからなり、ペン棒は軸心方向に沿って所定の長さ延伸し、ペン先はペン棒の末端に位置し、且つ、軸心方向上に位置する。光源は光を生成し、ペン先付近の外界表面を照射して、反射画像を生成し、光学経路に沿って進行する。また、光学経路は、少なくとも一部が、軸心方向と重畳する。光センサーは、光学経路上に位置し、画像光を受信すると共に、電気信号に転換する。光学ペン捕捉画像光の光学経路とペン先は、共軸であるので、光学ペンを使用して、書き込み動作を実行する時、光センサーが捕捉する画像の進行速度、方向、距離は、ペン先と完全に相同である。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学経路とペン先が共軸の光学ペンに関するものであって、特に、光学マウスと手書き識別機能を整合し、且つ、捕捉する画像光の光学経路とペン先が共軸である光学ペンに関するものである。

ディスクトップ型、或いは、ノート型パソコン、PDA、スマートフォン（Smart Phone）等、各種、大量のデータ入力が必要な電子情報装置にとって、手書き入力装置は、マウスとキーボード以外の選択肢である。

公知の手書き入力装置は、例えば、特許文献１にも記載されているように、三種類に分類でき、それぞれ、圧力感応のタッチスクリーンを合わせて使用、電磁感応のデジタルパネル使用、もう一つは、光学ペンを使用するものである。このうち光学ペンは、コストが安く、どんな表面にも書き込みが出来る特性があり、現在、手書き入力装置の中で、普遍的になっている。

図１は、公知の光学ペン１０を示す図である。光学ペン１０というが、実際には、筆状の光学マウスのことである。筆状の本体１１は、使用者が握りやすくなっており、本体１１の下端の光源１２、及び、光センサー１３は、ペン先１４付近の外界表面１５上の小さい領域１６の反射影像を捕捉することが出来る。光学ペン１０が移動する時、捕捉した画像は、連続性、且つ、方向性の変化を生成し、これにより、光学ペン１０の移動方向、及び、速度を検出する。この情報を光学ペン１０が連接する電子情報装置に伝送し、処理した後、手書き入力の目的を達成する。

しかし、図１で示される公知の光学ペン１０には、大きな欠点がある。図２、及び、図３は、それぞれ、図１で示される光学ペン１０の光学経路とペン先１４の相対位置を示す図、図１の公知の光学ペンが移動する時、光学ペン１０のペン先１４と光センサー１３が捕捉した画像位置１６の相対位置を示す図である。公知の光学ペン１０のペン先１４の軸心方向１７と光センサー１３が捕捉した画像の光学経路１８（即ち、光の進行経路）は同軸ではない（つまり、非重畳）ので、ペン先１４と光センサー１３が捕捉した画像の位置１６間に、ギャップdが生じる。使用者が光学ペン１０を操作して、書き込みする時、光学ペン１０は旋転運動を生じ、図３で示されるように、光センサー１３が捕捉する画像の進行速度、方向、距離は、どれも、ペン先１４と異なり、ペン先１４は直線で行進するが、光反応器１３が捕捉する画像は、湾曲弧線の画像になる。もし、ペンが転折する（非直線の書き込み動作）場合、光センサー１３が捕捉する画像文字、或いは、パターンは、予期できない捻曲、或いは、ラインが不連続になる現象が生じる。
特開２００４−１５２０４０号公報

本発明は、光学経路とペン先が共軸の光学ペンを提供し、書き込み動作を行い、光センサーが捕捉した画像の進行速度、方向、距離が、ペン先と完全に相同の光学ペンを提供することを目的とする。

本発明は、光学経路とペン先が共軸の光学ペンを提供し、光学マウスと手書き識別機能を整合し、且つ、光学ペンの捕捉する画像光の光学経路とペン先が共軸である光学ペンを提供することを、もう一つの目的とする。

本発明は、光学経路とペン先が共軸の光学ペンを提供し、導光素子の設置により、光源の光を、ペン先付近に導引すると共に、ペン先付近の反射画像光が、中空からペン先に進入し、光学ペン捕捉画像光の光学経路とペン先を共軸にすることを更なる目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の光学経路とペン先が共軸の光学ペンは、ペン棒、ペン先、光源、レンズ、光センサー、からなる。ペン棒は、軸心方向に沿って所定の長さ延伸している。ペン先は、ペン棒の末端に位置し、且つ、軸心方向上に位置する。光源は、光を生成し、ペン先付近の外界表面を照射して、反射画像を生成し、光学経路に沿って進行する。また、光学経路は、少なくとも一部が、軸心方向と重畳する。光センサーは、光学経路上に位置し、画像光を受信すると共に、電気信号に転換する。すなわち、

請求項１の発明は、光学経路とペン先が共軸の光学ペンであって、所定長さを延伸するペン棒と、前記ペン棒の末端に位置し、軸心方向上に設けたペン先と、光を生成し、前記ペン先付近の外界表面を照射して、前記外界表面の反射画像光を生成する光源と、前記ペン棒内に収納され、前記ペン先付近の前記画像光を受光すると共に、該画像光を電気信号に転換する光センサーとからなり、前記光センサーが受信する前記画像光の光進行経路中の少なくとも一部分は、前記軸心方向と一致させ重畳することを特徴とする光学ペンである。

請求項２の発明は、前記光学ペンは、更に、前記光源と前記光センサーに連接され、前記光センサーからの前記電気信号を受信すると共に、演算処理後、対応する第一制御信号を生成する制御ユニットと、前記制御ユニットに連接され、前記制御ユニットに、対応する第二制御信号を生成させるボタンと、前記ペン先に連結され、前記ペン先が外界圧力を受けて、所定距離の伸縮シフト運動を付与する弾性機構と、前記ペン棒内の前記ペン先に近接する位置に設置され、前記ペン先の伸縮シフト運動を検出すると共に、対応する第三制御信号を生成する圧力センサーと、からなることを特徴とする請求項１に記載の光学ペンである。

請求項３の発明は、前記光源は、前記ペン先に結合され、前記ペン先が伸縮シフト運動を付与する時、前記光源は、前記ペン先に付随して運動することを特徴とする請求項２に記載の光学ペンである。
請求項４の発明は、前記ペン先は、導光材質から構成され、更に、導光素子を有し、前記導光素子の一端は、前記光源に隣接し、もう一端は、前記ペン先の末端に近接し、前記光源が生成する光は、前記導光素子に入射すると共に、導引され、前記ペン先の末端から射出することを特徴とする請求項１に記載の光学ペンである。
請求項５の発明は、前記導光素子の、前記光源より遠く、且つ、前記ペン先末端に近い部分は、切除部分を有し、前記導光素子の形状は、一般のボールペンの先端部分のようであることを特徴とする請求項４に記載の光学ペンである。
請求項６の発明は、前記光学ペンは、更に、前記軸心方向に位置し、且つ、前記軸心方向と４５度の角度で設置され、前記光源と前記光センサーは、それぞれ、相対する両側面に位置する半透過反射鏡を有し、前記光源が生成する光は、ほぼ、前記軸心方向と９０度の角度で、前記半透過反射鏡に入射し、一部の光は、前記半透過反射鏡による反射を受けて、前記ペン先付近に射向し、前記光センサーは、前記軸心方向に位置し、前記ペン先付近から戻る画像光は、一部が、前記半透過反射鏡を透過して、前記光センサーに達することを特徴とする請求項１に記載の光学ペンである。

請求項７の発明は、前記光学ペンは、更に、軸心方向に位置しているプリズムユニットを有し、前記プリズムユニットは、第一入光面、第一出光面、第二入光面、第二出光面、からなり、前記第一入光面から、所定角度で射入する光は、前記第一出光面から射出し、前記第二入光面から、所定角度で射入する光は、前記第二出光面から射出し、また、前記第一出光面と前記第二入光面は、同一面であり、前記光源が生成する光は、ほぼ、前記軸心に沿って、前記第一入光面に射向し、光は、前記プリズムユニットを通過して、前記第一出光面から射出し、且つ、前記ペン先付近に射向し、また、前記光センサーは、前記第二出光面から、前記プリズムユニットに射入すると共に、反射後、前記第二出光面から射出して、前記光センサーに達し、前記プリズムユニットは、逆全反射（reversed total internal reflection、RTIR）プリズムで、楔形断面を有する第一プリズム、及び、直角三角形断面の第二プリズムを有し、前記第一プリズムと前記第二プリズムは、共に、所定の光屈折係数を有する透明材質からなり、前記第一プリズムと前記第二プリズムの交錯面は、単方向上で、所定角度による入射光線の全反射面となることを特徴とする請求項１に記載の光学ペンである。

本発明により、入力した文字、或いは、パターンは、捻曲せず、不連続の現象が生じることもなく、公知技術の欠点を改善することが出来る。

本発明の光学ペンは、前述したように、実際は筆状の光学マウスであり、筆跡画像の読み取り出力すのもので、本発明の光学ペンも基本的には光学マウスと同じである。以下に、本発明の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの好適な実施例を図を参照して説明する。

まず、本発明の第一の実施例１を説明するが、図４、図５、及び、図６は、それぞれ、実施例１の光学経路とペン先が共軸の光学ペン５０を示した図、実施例１の光学経路とペン先の相対位置を示す図、および、実施例１の光学ペンの移動時の、ペン先と光センサー捕捉画像位置の相対位置を示した図である。

図４で示されるように、本発明の実施例１の光学経路とペン先が共軸の光学ペン５０は、ペン棒５１、ペン先５２、光源５３、レンズ５５、光センサー５６、及び、導光素子５７から構成されている。

そして、ペン棒５１は光学ペン５０の本体を構成し、光学ペン５０の各素子を収納し容置する。本実施例中、ペン棒５１は、長い棒状を呈し、軸心方向６２に沿って、所定長さ延伸する。

ペン先５２は、ペン棒５１の末端（下端）に位置し、且つ、軸心方向６２上にあるので、本実施例中、ペン棒５１の軸心方向６２は、即ち、ペン先５２の軸心方向である。本実施例中、ペン先５２は、導光素子５７の最末端（最下端）から構成される。導光素子５７は導光材質からなり、上端は、光源５３に隣接し、もう一端は、ペン先５２に近接し、且つ、傾斜面５７１を有する。傾斜面５７１は、反射面を形成し、例えば、外側表面に、光反射材料を塗布するか、或いは、単純に、適当な角度により、導光素子５７内部の光源が、傾斜面５７１の反射を受けて、屈折する。
よって、光源５３から生成する光は、導光素子５７に入射して、導引され、即ち、導光素子５７内部は、数回、反射すると共に、導光素子５７の延伸方向に沿って前進し、最後に、傾斜面５７１による反射され、ペン先５２の末端から射出する。
すなわち、導光素子５７の設置により、光源５３が生成する光は、外界表面６３上のペン先５２付近の領域６３１に導引、並びに、集中光されて、光線集中の作用を有する。

光源５３は、光を生成して、ペン先５２付近の外界表面に照射し、外界表面６３の小さい領域６３１の反射画像光を獲得するように作用する。反射画像光の進行経路は、光学経路６４と定義されるが、本実施例中、光源５３は、発光ダイオード、或いは、タングステン電球である。また、反射画像光の光学経路６４は、ペン先５２の軸心方向６２と同軸（即ち、重畳している）である。

レンズ５５は、光センサー５６の前に設けられ、単一のレンズ、或いは、レンズユニットである。レンズ５５は、画像光を収集して、光センサー５６上で、筆跡の画像を出力する。光センサー５６は、ペン先５２付近からの画像光を受光して、画像としての受光量を電気信号に転換する。本実施例中、光センサー５６は、相補型MOSセンサー、或いは、電荷結合素子センサーである。

上述のような構成により、本発明の実施例１の光学ペン５０は、反射画像光の光進行経路（即ち、光学経路６４）が、図５で示されるように、軸心方向６２と一致し重畳する（つまり、画像光の光学経路６４とペン先５２は、同軸心である）。よって、図６で示されるように、使用者が手書き入力する時、本発明の光学ペン５０の光センサー５６が捕捉する小さい領域６３１の画像の進行速度、方向、距離は、ペン先５２と完全に同じである。本発明の光学ペン５０は、直線書き込み、或いは、転折（非直線の書き込み）で、光学ペン５０が旋転する時、入力した文字、或いは、パターンは、捻曲しないし、不連続の現象が生じることもなく、前述した公知技術の欠点を改善する。

次ぎに、本発明の実施例２を説明するが、図７は、本考案の実施例２の光学経路とペン先が共軸の光学ペン２０の第二の実施例を示す図で、ペン棒２１、ペン先２２、光源２３、第一レンズ２４、第二レンズ２５、光センサー２６、制御ユニット２７、ボタン２８、弾性機構２９、圧力センサー３０、及び、半透過反射鏡３１から構成される。

ペン棒２１は、軸心方向３２に沿って、所定長さ延伸し、且つ、光学ペン２０の本体を構成し、光学ペン２０の各素子を収納し容置する。ペン先２２は、ペン棒２１の末端（下端）に位置し、且つ、軸心方向３２上にある。本実施例中、ペン棒２１は、透明素子からなり、透明のプラスチック、アクリル、ガラス、或いは、石英等である。

光源２３は、光を生成して、ペン先２２付近の外界表面３３に照射し、外界表面３３の小さい領域の反射画像光を獲得する。

第一レンズ２４は、光源２３付近に設けられ、単一のレンズ、或いは、レンズユニットである。第一レンズ２４は、光源２３が生成する光を収集して、ペン先２２付近の所定の大きさの小さい領域上に収集する。一般に、この小さい領域の面積(寸法)は、３mm×３mm〜８mm×８mmくらいが好ましい。

第二レンズ２５は、光センサー２６の前に設けられ、単一のレンズ、或いは、レンズユニットである。第二レンズ２５は、画像光を収集して、光センサー２６上で筆跡の画像を読取って出力する。

光センサー２６は、ペン先２２付近からの画像光を電気信号に転換する。

制御ユニット２７は、光源２３、及び、光センサー２６に連接され、光センサー２６からの電気信号を受信すると共に、演算処理後、対応する第一制御信号を生成し、有線、或いは、無線の方式で、連接する外界の電子情報装置（図示しない）に伝送し、更なる演算処理を施し、第一所定功能、例えば、カーソル位置の移動と定位の制御、或いは、手書き入力機能を実行する。

ボタン２８は、制御ユニット２７に連接され、ボタン２８を押すことにより、制御ユニット２７に対応する第二制御信号を生成させ、制御ユニット２７により、連接する外界の電子情報装置に伝送して、更なる演算処理を行い、カーソルの所在位置が対応する実行機能（マウスボタンの機能に類似する）に入力するための第二所定機能を実行する。

弾性機構２９はペン先２２に連結され、ペン先２２は外界の圧力を受けて、所定距離の伸縮シフト運動を実行するものである。同時に、圧力センサー３０は、ペン棒２１内のペン先２２が隣接する位置に設置され、ペン先２２の伸縮シフト運動(筆圧)を検出すると共に、これに対応する第三制御信号を生成する。使用者が、光学ペン２０を操作し、ペン先２２を下向きに、外界表面３３を施圧する時、圧力センサー３０は、第三制御信号を生成して、制御ユニット２７により、連接する外界の電子情報装置に伝送して、圧力の大小の変化により、入力するパターンラインの太さを変更する（筆ペンの字）。或いは、画像スキャン等のその他の機能、或いは、伸縮可能なペン先２２をもう一つのボタンにして使用するなど、第三所定機能を実行する。
本実施例中、光源２３と光センサー２６は、ペン先２２で連動しないので、ペン先２２が伸縮シフト運動を実行するとき、光源２３と光センサー２６は、ペン先２２の運動に付随しない。

半透過反射鏡３１は軸心方向３２に位置し、且つ、軸心方向３２と４５度の角度で設置され、光源２３と光センサー２６は、それぞれ、半透過反射鏡３１の相対する両側面に位置する。光源２３が生成する光は、ほぼ、軸心方向３２と９０度の角度で、半透過反射鏡３１に入射し、一部の光は、半透過反射鏡３１による反射を受けて、ペン先２２付近に射向する。光センサー２６は、軸心方向３２上に位置し、ペン先２２付近から戻る画像光は、一部が、半透過反射鏡３１を透過して、光センサー２６に達する。よって、本実施例中、光学ペン２０は、反射画像光の光進行経路（光学経路３４）が、軸心方向３２と重畳する（画像光の光学経路３４とペン先２２が同軸心である）。

図８は、本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペン２０aの第三の実施例を示す図で、実施例３の光学ペンは、同様に、ペン棒２１a、ペン先２２a、光源２３a、第二レンズ２５a、光センサー２６a、制御ユニット２７a、ボタン２８a（図示しない）、弾性機構２９a、圧力センサー３０a等の素子からなる。

実施例２と異なるのは、軸心方向３２aに沿って延伸した部分に、更に、中空空間と貫通孔３６を設置することで、中空空間、及び、貫通孔３６は、画像光を通過させる。また、ペン先２２aは導光材料からなり、更に、導光素子３７を有する。導光素子３７の一端は、光源２３aに隣接し、もう一端は、ペン先２２aの末端に隣接する。光源２３aが生成する光は、導光素子３７に入射すると共に、導引され、即ち、導光素子３７内部は、数回、反射すると共に、導光素子３７の延伸方向に沿って前進し、最後に、ペン先２２aの末端から射出する。導光素子３７の設置により、光源２３aが生成する光は、ペン先２２a付近の領域に、導引、並びに、集中されて、光線集中の効果を達成する。同時に、第一レンズの設置も省略できる。この他、本実施例において、光源２３a、及び、光センサー２６aは、共に、ペン先２２a内に設置される。よって、ペン先２２aが伸縮シフト運動を実行する時、光源２３a、及び、光センサー２６aは、ペン先２２aに従って運動する。この種の設計では、光学ペン２０aの光学経路３４aの長さは、ペン先２２aが押されて伸縮する影響を受けない。

図９は、本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペン２０bの第四の実施例を示す図で、実施例４の光学ペンは、同様に、ペン棒２１b、ペン先２２b、光源２３b、第一レンズ２４b、第二レンズ２５b、光センサー２６b、制御ユニット２７b等の素子からなる。

前述した実施例と異なるのは、ペン棒２１bは、更に、プリズムユニット３８を有することで、軸心方向に位置している。プリズムユニット３８は、逆全反射（reversed total internal reflection、RTIR）プリズムで、楔形断面を有する第一プリズム３８１、及び、直角三角形断面の第二プリズム３８２を有する。
第一プリズム３８１と第二プリズム３８２は、共に、所定の光屈折係数を有する透明材質からなり、第一プリズム３８１と第二プリズム３８２の交錯面３８３は、単方向上で、所定角度による入射光線の全反射面となる。プリズムユニット３８は、第一入光面３８４、第一出光面３８５、第二入光面３８６、第二出光面３８７、からなり、第一入光面３８４から、所定角度で射入する光は、第一出光面３８５から射出し、第二入光面３８６から、所定角度で射入する光は、第二出光面３８７から射出する。また、第一出光面３８５と第二入光面３８６は、同一面である。光源２３bが生成する光は、ほぼ、軸心３２bに沿って、第一入光面３８４に射向し、光は、プリズムユニット３８を通過して、第一出光面３８５から射出し、且つ、ペン先２２b付近に射向する。また、光センサー２６bは、第二出光面３８６から、プリズムユニット３８に射入すると共に、反射後、第二出光面３８７から射出して、光センサー２６bに達する。プリズムユニット３８の設置により、光源２３bが発出する光の利用効率が向上する。

図１０は、本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペン２０cの第五の実施例を示す図で、実施例５の光学ペンは、同様に、ペン棒２１c、ペン先２２c、光源２３c、第二レンズ２５c、光センサー２６c、制御ユニット２７c、中空空間３５c、導光素子３７c等の素子からなる。

前述した実施例と異なるのは、ペン先２２cの導光素子３７cが、ペン棒２１c上に固定されるので、伸縮ペン先２２c機能を有さないことである。また。導光素子３７cは、ペン先２２c末端に近接する部分が、断面が次第に縮小する設計を呈し、光線集中の効果を強化している。

図１１は、本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペン５０aの第六の実施例を示す図で、実施例６の光学ペンは、同様に、ペン棒５１a、ペン先５２a、光源５３a、レンズ５５a、光センサー５６a、導光ユニット５７a等の素子からなる。また、外界表面６３aの小さい領域６３１aが反射する画像光の光学経路６４aは、同様に、ペン棒５１aの軸心方向６２aと共軸である。

前述した実施例と異なるのは、導光素子５７aの、光源５３aより遠く、且つ、領域６３１aに近い部分（即ち、図１１の導光素子５７aの右下部分）に、切除部分５７２を有することである。切除部分５７２は、導光素子５７aの形状を、一般のボールペンの先端部分の構造にし、尖ったペン先５２aを有し、書き込みが容易になっている。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができる。

従来公知の光学ペンを示す図である。図１で示される光学ペンの光学経路とペン先の相対位置を示す図である。図１の公知の光学ペンが移動する時、光学ペンのペン先と光センサーが捕捉した画像位置の相対位置を示す図である。本発明の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例１を示す図である。本発明の光学経路とペン先の相対位置を示す図である。本発明の光学ペンの移動時の、ペン先と光センサー捕捉画像位置の相対位置を示す図である。本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例２を示す図である。本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例３を示す図である。本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例４を示す図である。本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例５を示す図である。本考案の光学経路とペン先が共軸の光学ペンの実施例６を示す図である。

符号の説明

１０…光学ペン
１１…本体
１２…光源
１３…光センサー
１４…ペン先
１５…外界表面
１６…位置
１７…軸心方向
１８…光学経路
２０、２０a、２０b、２０c、５０、５０a…光学ペン
２１、２１a、２１b、２１c、５１、５１a…ペン棒
２２、２２a、２２b、２２c、５２、５２a…ペン先
２３、２３a、２３b、２３c、５３、５３a…光源
２４、２４b…第一レンズ
２５、２５a、２５b、２５c…第二レンズ
２６、２６a、２６b、２６c、５６、５６a…光センサー
２７、２７a、２７b、２７c…制御ユニット
２８…ボタン
２９、２９a…弾性機構
３０、３０a…圧力センサー
３１…半透過反射鏡
３２、３２a、３２b、６２、６２a…軸心方向
３３、６３、６３a…外界表面
３４、３４a、６４、６４a…光学経路
３５c…中空空間
３６…貫通孔
３７、３７c、５７、５７a…導光素子
３７１…一端
３８…プリズムユニット
３８１…第一プリズム
３８２…第二プリズム
３８３…交錯面
３８４…第一入光面
３８５…第一出光面
３８６…第二入光面
３８７…第二出光面
５５、５５a…レンズ
５７１…傾斜面
５７２…切除部分
６３１、６３１a…領域

Claims

光学経路とペン先が共軸の光学ペンであって、
所定の長さを延伸するペン棒と、
前記ペン棒の末端に位置し、軸心方向上に設けたペン先と、
光を生成し、前記ペン先付近の外界表面を照射して、前記外界表面の反射画像光を生成する光源と、
前記ペン棒内に収納され、前記ペン先付近の前記画像光を受光すると共に、該画像光を電気信号に転換する光センサーと、からなり、
前記光センサーが受信する前記画像光の光進行経路中の少なくとも一部分は、前記軸心方向と一致させ重畳することを特徴とする光学ペン。
前記光学ペンは、更に、
前記光源と前記光センサーに連接され、前記光センサーからの前記電気信号を受信すると共に、演算処理後、対応する第一制御信号を生成する制御ユニットと、
前記制御ユニットに連接され、前記制御ユニットに、対応する第二制御信号を生成させるボタンと、
前記ペン先に連結され、前記ペン先が外界圧力を受けて、所定距離の伸縮シフト運動を付与する弾性機構と、
前記ペン棒内の前記ペン先に近接する位置に設置され、前記ペン先の伸縮シフト運動を検出すると共に、対応する第三制御信号を生成する圧力センサーと、
からなることを特徴とする請求項１に記載の光学ペン。
前記光源は、前記ペン先に結合され、前記ペン先が伸縮シフト運動を付与する時、前記光源は、前記ペン先に付随して運動することを特徴とする請求項２に記載の光学ペン。
前記ペン先は、導光材質から構成され、更に、導光素子を有し、前記導光素子の一端は、前記光源に隣接し、もう一端は、前記ペン先の末端に近接し、前記光源が生成する光は、前記導光素子に入射すると共に、導引され、前記ペン先の末端から射出することを特徴とする請求項１に記載の光学ペン。
前記導光素子の、前記光源より遠く、且つ、前記ペン先末端に近い部分は、切除部分を有し、前記導光素子の形状は、一般のボールペンの先端部分のようであることを特徴とする請求項４に記載の光学ペン。
前記光学ペンは、更に、前記軸心方向に位置し、且つ、前記軸心方向と４５度の角度で設置され、前記光源と前記光センサーは、それぞれ、相対する両側面に位置する半透過反射鏡を有し、
前記光源が生成する光は、ほぼ、前記軸心方向と９０度の角度で、前記半透過反射鏡に入射し、一部の光は、前記半透過反射鏡による反射を受けて、前記ペン先付近に射向し、前記光センサーは、前記軸心方向に位置し、前記ペン先付近から戻る画像光は、一部が、前記半透過反射鏡を透過して、前記光センサーに達することを特徴とする請求項１に記載の光学ペン。
前記光学ペンは、更に、
軸心方向に位置しているプリズムユニットを有し、前記プリズムユニットは、第一入光面、第一出光面、第二入光面、第二出光面、からなり、前記第一入光面から、所定角度で射入する光は、前記第一出光面から射出し、前記第二入光面から、所定角度で射入する光は、前記第二出光面から射出し、また、前記第一出光面と前記第二入光面は、同一面であり、
前記光源が生成する光は、ほぼ、前記軸心に沿って、前記第一入光面に射向し、光は、前記プリズムユニットを通過して、前記第一出光面から射出し、且つ、前記ペン先付近に射向し、また、前記光センサーは、前記第二出光面から、前記プリズムユニットに射入すると共に、反射後、前記第二出光面から射出して、前記光センサーに達し、
前記プリズムユニットは、逆全反射プリズムで、楔形断面を有する第一プリズム、及び、直角三角形断面の第二プリズムを有し、前記第一プリズムと前記第二プリズムは、共に、所定の光屈折係数を有する透明材質からなり、前記第一プリズムと前記第二プリズムの交錯面は、単方向上で、所定角度による入射光線の全反射面となることを特徴とする請求項１に記載の光学ペン。