JP2009080745A - 電子機器、情報入力方法及び情報入力制御プログラム、手書き入力ペン、及び携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の大きさに関わらず、文字や図形の入力操作が容易に行われると共に、簡易的なセキュリティ機能を有する携帯電話機などの電子機器を提供する。
【解決手段】赤外線受信回路１５により、スタイラスペン２から出力された赤外線信号ｆｓが受信され、また、超音波受信回路１６，１７，１８により、同スタイラスペン２から出力された超音波信号ｓｗが受信され、赤外線信号ｆｓが受信されてから超音波信号ｓｗが受信されるまでの時間に基づいて、携帯電話機１内部のＣＰＵ（中央処理装置）により、スタイラスペン２の相対位置が求められる。そして、求められたスタイラスペン２の相対位置に基づく情報が表示部１４に表示される。また、赤外線受信回路１５で赤外線信号ｆｓが受信されないとき、又は、超音波受信回路１６，１７，１８で超音波信号ｓｗが受信されないとき、ＣＰＵにより、表示部１４での情報の表示がオフ状態とされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子機器、情報入力方法及び情報入力制御プログラム、手書き入力ペン、及び携帯端末装置に係り、たとえば、携帯電話機などでスタイラスペンなどの手書き入力ペンにより文字や図形が入力されて所定の動作を行う場合に適用して好適な電子機器、情報入力方法及び情報入力制御プログラム、手書き入力ペン、及び携帯端末装置に関する。

携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）などの電子機器は、近年、高機能化や小型化が進む一方で、複雑なキー操作が必要となり、たとえば文字の入力などでは、操作に不慣れな高齢者などにとって煩雑なものになっている。この操作性を改善するために、タッチパネルや、パーソナルコンピュータ（パソコン）に用いられるようなタッチパッドセンサなどの利用が提案されているが、操作領域が筐体の大きさの範囲内に制限されるなど、文字や図形などを入力する場合では、パソコンなどに比べて操作性が劣るという問題点がある。一方、有線、あるいはBluetooth などの近距離無線装置を用いて電子機器に接続する外付けのキーボードやタブレットで構成された入力手段が提案されているが、移動する場合には、ユーザにとって煩わしいという問題点がある。

この種の電子機器に関連する技術としては、たとえば、特許文献１に記載された位置検出装置がある。
この位置検出装置では、被検出位置を含む二次元空間内の第１の基準位置に波動送受信手段が配置され、第２の基準位置に波動受信手段が配置されている。被検出位置から第１の基準位置までの波動伝達時間、被検出位置から第２の基準位置までの波動伝達時間、及び第１の基準位置と第２の基準位置との間の波動伝達時間が測定され、これらの３つの波動伝達時間を用いて被検出位置の時間軸座標が算出される。また、第１の基準位置と第２の基準位置との間の構造的距離と波動伝達時間から波動の伝播速度が求められ、時間軸座標に波動の伝播速度を乗じて、被検出位置の二次元座標が求められる。これにより、入力面の大きさの変更や温度変化などに影響されず、二次元又は三次元空間内に入力位置が常時高精度で検出可能となる。

また、特許文献２に記載された携帯情報端末装置は、表示パネルを備えた本体と、赤外線及び超音波を出力する電子ペンとから構成され、同本体では、第１超音波マイクによる超音波検出時刻、第２超音波マイクによる超音波検出時刻、及び赤外線受光部による赤外線検出時刻に基づいて、電子ペンの位置が求められ、同電子ペンの位置が表示パネルの領域内の場合は、同電子ペンの位置に対応する表示情報が生成され、同電子ペンの位置がキーイメージボードの領域内の場合は、同電子ペンの位置のキーイメージに対応するキー入力情報が生成される。

また、特許文献３に記載された携帯情報端末装置では、第１マイク及び第２マイクの超音波検出時刻と赤外線受光素子の赤外線検出時刻との差に基づいて電子ペンの位置が求められ、センサ支持体が表示パネル側を向いている場合は、電子ペンの表示位置が電子ペンの位置と同じになり、反対側を向いている場合は、電子ペンを１８０度回転させ、かつ、サイズの倍率を補償した表示位置とされる。

また、特許文献４に記載された超音波型座標入力装置では、ペンから固定機に赤外線が送信され、また、同ペンと同固定機との間で超音波が送受信されることにより、超音波の伝搬時間に基づいて同固定機に対する同ペンの位置が求められる。また、ペンにより、内部のマイコンを用いて同ペン自体の状態が判断され、状態変化がある場合のみ、同ペンの状態に応じて複数個の赤外線パルスの間隔を変えて送信されると同時に超音波信号が固定機に送信され、一方、状態変化がない場合には、１個のパルスからなる赤外線同期信号が固定機に送信される。固定機では、ペンから送信される赤外線信号に基づいて同ペンの状態が検出され、ペンがペンアップでボタンが押されていない状態の場合には、同固定機の超音波受信部の電源が遮断されて消費電力が低減される。

また、特許文献５に記載された座標入力装置では、ペンに超音波信号の発信源が内蔵され、タブレットが超音波信号を伝播する伝播体で構成され、また、超音波信号を検出するためのセンサが同タブレット上の複数部位に設置されている。速度検出手段により、複数の上記センサからの信号に基づいて、超音波信号の速度が検出される。温度検出手段により、タブレットの温度が検出される。座標決定手段により、温度検出手段の出力に対応して、速度検出手段で検出される速度が補正され、補正された速度を用いて、ペンと複数のセンサとの各距離が決定されてペンの座標値が求められる。

また、特許文献６に記載された書き込みペンでは、加速度センサにより、空間での移動軌跡が感知され、同加速度センサの出力を図形の区切り毎に切替スイッチで操作してメモリに記録することにより、何時でも何処ででも画いた図形を記録できる。また、図形認識部により一連の線情報が文字認識され、また、図形ボタンにより一連の線情報に無効部分が指定され、画いた図形から文字が作られて記録される。
特開２００３−１２２４９５号公報（要約書、図１） 特開２００４−２８０４１２号公報（要約書、図２） 特開２００４−２８７９４９号公報（要約書、図２） 特開２００４−３０２７６１号公報（要約書、図１） 特開平０３−０３６６１７号公報（第１頁、図３） 特開平０５−０１１９２１号公報（第４頁、図１、図２）

しかしながら、上記各文献に記載された従来技術では、次のような問題点があった。
すなわち、特許文献１に記載された位置検出装置では、第１の基準位置に波動送受信手段が配置され、また、第２の基準位置に波動受信手段が配置されているので、この発明とは構成が異なる。また、被検出位置が高精度で検出されるが、この発明のようなセキュリティ機能はない。

特許文献２に記載された携帯情報端末装置では、第１超音波マイクによる超音波検出時刻、第２超音波マイクによる超音波検出時刻、及び赤外線受光部による赤外線検出時刻に基づいて、電子ペンの位置が求められるが、この発明とは構成が異なる他、この発明のようなセキュリティ機能はない。

特許文献３に記載された携帯情報端末装置では、第１マイク及び第２マイクの超音波検出時刻と赤外線受光素子の赤外線検出時刻との差に基づいて電子ペンの位置が求められるが、この発明とは構成が異なる他、この発明のようなセキュリティ機能はない。

特許文献４に記載された超音波型座標入力装置では、超音波の伝搬時間に基づいて同固定機に対する同ペンの位置が求められる他、同ペンの状態に応じて、同固定機の超音波受信部の電源が遮断されて消費電力が低減されるが、この発明とは構成が異なる他、この発明のようなセキュリティ機能はない。

特許文献５に記載された座標入力装置では、ペンと複数のセンサとの各距離が決定されてペンの座標値が求められるが、この発明とは構成が異なる他、この発明のようなセキュリティ機能はない。

特許文献６に記載された書き込みペンでは、画いた図形から文字が作られて記録されるが、この発明とは構成が異なる他、この発明のようなセキュリティ機能はない。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、筐体の大きさに関わらず、文字や図形の入力操作が容易に行われると共に、簡易的なセキュリティ機能を有する電子機器、情報入力方法及び情報入力制御プログラム、手書き入力ペン、及び携帯端末装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明は、電子機器に係り、表示パネルと、所定の周波数の超音波信号を所定のタイミングで出力すると共に該超音波信号に同期して所定のパターンの赤外線信号を出力する手書き入力ペンと、該手書き入力ペンから出力された前記赤外線信号を受信する赤外線受信手段と、前記手書き入力ペンから出力された前記超音波信号を受信する超音波受信手段と、前記赤外線信号が前記赤外線受信手段で受信されてから前記超音波信号が前記超音波受信手段で受信されるまでの時間に基づいて、前記表示パネル内の任意の位置を基準点として前記手書き入力ペンの位置に対応する座標を求め、該座標に基づいて、前記手書き入力ペンにより入力された情報を前記表示パネルに表示する位置演算表示手段とを備えてなることを特徴としている。

この発明の構成によれば、赤外線受信手段により、手書き入力ペンから出力された赤外線信号が受信され、また、超音波受信手段により、同手書き入力ペンから出力された超音波信号が受信され、赤外線信号が受信されてから超音波信号が受信されるまでの時間に基づいて、位置演算表示手段により、手書き入力ペンの位置に対応する座標が求められ、求められた座標に基づいて、同手書き入力ペンにより入力された情報が表示パネルに表示される。これにより、手書き入力ペンにより手書き感覚で入力が行われ、操作性を良くすることができる。また、入力した図形が座標データとして記録されるので、手書き入力ペンで対象物体をなぞることで、その物体の大きさや形が記録され、写真などでは伝わらない情報を後から確認することができる。また、手書きのメモを残す場合でも、紙を必要としないので、省資源化に有効である。

赤外線受信回路により、手書き入力ペンから出力された赤外線信号が受信され、また、３つの超音波受信回路により、同手書き入力ペンから出力された超音波信号が受信され、赤外線信号が受信されてから超音波信号が受信されるまでの時間に基づいて、手書き入力ペンの相対位置が求められ、求められた手書き入力ペンの相対位置に基づく情報が表示部に表示され、また、赤外線受信回路で赤外線信号が受信されないとき、又は、各超音波受信回路で超音波信号が受信されないとき、表示部での情報の表示がオフ状態とされる電子機器及び同電子機器に用いられる情報入力方法を提供する。

また、この発明では、当該電子機器の周囲温度を測定する温度センサが設けられ、前記位置演算表示手段は、前記温度センサで測定された温度に基づいて前記超音波信号の速度を補正することにより、前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求める構成とされている。

また、この発明では、前記手書き入力ペンは、ペン先に設けられたボタンスイッチと、ユーザが使用時に押下可能なサイドスイッチとを有し、前記ボタンスイッチ及びサイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて前記赤外線信号のパターンを切り換え、前記ボタンスイッチのオン／オフ状態に基づいて待機状態とするか否かを切り換え、かつ、前記サイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて、当該手書き入力ペンの位置の座標に対応して筆跡の記録を行うか文字の変換を行うかを切り換える構成とされている。

また、この発明では、前記位置演算表示手段は、前記赤外線受信回路で前記赤外線信号が受信されないとき、又は、前記超音波受信回路で前記超音波信号が受信されないとき、前記表示パネルに対して、情報の表示をオフ状態とする構成とされているので、電子機器を携行できない施設などで手書き入力ペンを別管理にすることにより、個人情報を保護できる。

また、この発明では、前記超音波信号の周波数及びタイミング、及び前記赤外線信号のパターンは、当該電子機器にユニークに設定されているので、他人による不正操作を防止することができ、セキュリティが高められる。

また、この発明では、当該電子機器の各機能に対応するキーを模したキーシートが設けられ、前記位置演算表示手段は、前記手書き入力ペンが前記キーシートに接触した位置を求め、該位置に対応するキーを認識して該キーに対応した動作を行う構成とされている。これにより、電子機器を小型軽量化できる。

図１は、この発明の第１の実施例である電子機器の要部の外観を示す図である。
この例の電子機器は、同図に示すように、筐体が折り畳み型に構成されている携帯電話機１とスタイラスペン２とから構成され、同携帯電話機１は、ユニット１１と、ユニット１２と、ヒンジ部１３とを備え、同ユニット１１の前面と同ユニット１２の前面とが向かい合う態様で同ヒンジ部１３を介して折り畳まれるように構成されている。ユニット１１には、収納部１１ａと、表示部１４と、赤外線受信回路１５と、超音波受信回路１６，１７，１８とが設けられている。

収納部１１ａは、スタイラスペン２を着脱可能に収納するためのものである。スタイラスペン２は、所定の周波数の超音波信号ｓｗを所定のタイミングで定期的に出力すると共に同超音波信号ｓｗに同期して所定のパターンの赤外線信号ｆｓを出力し、特に、この実施例では、ペン先に設けられたボタンスイッチ３１と、ユーザが使用時に押下可能なサイドスイッチ３２とが設けられ、同ボタンスイッチ３１及びサイドスイッチ３２のオン／オフ状態に基づいて、ペン先から発信する赤外線信号ｆｓのパターンを切り替える。また、超音波信号ｓｗの周波数及びタイミング、及び赤外線信号ｆｓのパターンは、携帯電話機１にユニークに設定されている。表示部１４は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display、液晶表示装置）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などで構成され、この携帯電話機１の種々の機能に対応した情報画面を表示する。赤外線受信回路１５は、スタイラスペン２から出力された赤外線信号ｆｓを受信する。超音波受信回路１６，１７，１８は、表示部１４の外周部の異なる位置にそれぞれ配置され、スタイラスペン２から出力された超音波信号ｓｗを受信する。

ユニット１２には、マイク１９と、テンキー２０と、メールキー２１と、図形キー２２と、決定キー２３とが設けられ、同決定キー２３の周囲に、上（↑）・下（↓）・左（←）・右（→）キーが設けられている。マイク１９は、通話時の音声を入力する。テンキー２０は、“０”〜“９”、“＊”、“＃”のような数字キー及び記号キーで構成され、ユーザが押下することにより、通話時のダイヤル操作などを行うためのボタンスイッチ群で構成されている。メールキー２１は、電子メールの作成用画面を立ち上げる。図形キー２２は、図形の作成用画面を立ち上げる。決定キー２３は、各操作を決定する。

図２は、図１の携帯電話機１の電気的構成を示すブロック図である。
この携帯電話機１は、同図２に示すように、図１中の表示部（ＬＣＤ）１４と、赤外線受信回路１５と、超音波受信回路１６，１７，１８と、マイク１９とを有し、内部には、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、無線部４３と、アンテナ４４と、スピーカ４５と、カメラ４６と、温度センサ４７と、接点スイッチ４８と、キー入力回路４９とが設けられている。アンテナ４４は、図示しない無線基地局との間で無線信号ｗを送受信する。無線基地局は、図示しない移動通信制御局、在圏移動通信交換局及び関門移動通信交換局を介して一般電話回線網に接続されている。無線部４３は、アンテナ４４を介して無線信号ｗの送受信処理を行い、同無線信号ｗの変復調などを行う。

スピーカ４５は、通話時の音声を出力する。カメラ４６は、携帯電話機１の周辺を撮影する。温度センサ４７は、携帯電話機１の周囲温度を測定してＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、特に、この実施例では、スタイラスペン２から発信される超音波の伝達特性を計算するために必要な温度パラメータを測定する。接点スイッチ４８は、スタイラスペン２の着脱を検出するスイッチであり、たとえば、同スタイラスペン２が収納部２１ａに収納されているときはオン状態、及び、取り出されているときにオフ状態となる。キー入力回路４９は、図１中の各種キーとＣＰＵ４１とのインタフェースである。

ＣＰＵ４１は、この携帯電話機１全体を制御するコンピュータであり、特に、この実施例では、スタイラスペン２から出力された赤外線信号ｆｓが赤外線受信回路１５で受信されてから、同スタイラスペン２から出力された超音波信号ｓｗが超音波受信回路１６，１７，１８で受信されるまでの時間に基づいて、同スタイラスペン２の位置を求め、この位置に基づく情報を表示部１４に表示する。この場合、ＣＰＵ４１は、温度センサ４７で測定された温度に基づいて超音波信号ｓｗの速度を補正することにより、表示部１４内の任意の位置を基準点として互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸上（３次元座標系）のスタイラスペン２の相対位置に対応する座標を求める。

また、ＣＰＵ４１は、赤外線受信回路１５で赤外線信号ｆｓが受信されないとき、又は、超音波受信回路１６，１７，１８で超音波信号ｓｗが受信されないとき、表示部１４に対して、情報の表示をオフ状態とする。メモリ４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、同ＲＯＭは、ＣＰＵ４１を動作させるための情報入力制御プログラムを記憶し、同ＲＡＭが、電話帳、メール、スケジュール、メモ、音声、画像、動画など、様々なデータを格納する他、特に、この実施例では、スタイラスペン２によって入力された筆跡データを記録保存する。また、ＣＰＵ４１は、メモリ４２に記録されている筆跡データを認識して文字データに変換するＯＣＲ（Optical Character Reader）機能を有し、また、スタイラスペン２から発信される超音波信号ｓｗ及び赤外線信号ｆｓのパターンに基づいて、同ＯＣＲ機能をオン／オフ制御する。

図３は、図１中のスタイラスペン２の電気的構成を示すブロック図である。
このスタイラスペン２は、同図３に示すように、ボタンスイッチ３１と、サイドスイッチ３２と、パルス発振回路３３と、超音波発信回路３４と、スピーカ３５と、赤外線発信回路３６と、発光ダイオード３７とから構成されている。ボタンスイッチ３１は、オン／オフ状態に基づいて、待機状態とするか否かを切り換える機能を有し、特に、この実施例では、押下されたときにペン先の座標を携帯電話機１側で記録開始させ、オン状態の間は、サイドスイッチ３２との状態によって、ペン先から２通りのパターンの赤外線信号ｆｓを発信する。サイドスイッチ３２は、オン／オフ状態に基づいて、当該スタイラスペン２の相対位置の座標に対応して筆跡の記録を行うか文字の変換を行うかを切り換える機能を有し、特に、この実施例では、オン状態のときに上記ボタンスイッチ３１がオン状態とされると、携帯電話機１のＯＣＲ機能がオン状態となる。

パルス発振回路３３は、スタイラスペン２が超音波信号ｓｗを定期的に出力するための制御信号ｐｔａを出力すると共に、同超音波信号ｓｗに同期して赤外線信号ｆｓを出力するための制御信号ｐｔｂを出力する。超音波発信回路３４は、パルス発振回路３３の制御信号ｐｔａに基づいて、スピーカ３５を介して超音波信号ｓｗを発信する。赤外線発信回路３６は、ボタンスイッチ３１及びサイドスイッチ３２のオン／オフ状態、及びパルス発振回路３３の制御信号ｐｔｂに基づいて、発光ダイオード３７を介して赤外線信号ｆｓを発信する。

図４は、スタイラスペン２の空間座標を算出する方法を説明する図、図５は、スタイラスペン２から発信される赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗを示すタイムチャート、図６は、携帯電話機１で受信される赤外線受信信号ｆｒ及び超音波受信信号ｓｒＡ，ｓｒＢ，ｓｒＣを示すタイムチャート、図７は、スタイラスペン２を用いてメールを作成する方法を説明する図、及び図８が、スタイラスペン２を用いて図形を作成する方法を説明する図である。
これらの図を参照して、この例の携帯電話機に用いられる情報入力方法の処理内容について説明する。

この携帯電話機１では、赤外線受信回路１５により、スタイラスペン２から出力された赤外線信号ｆｓが受信され（赤外線受信処理）、また、超音波受信回路１６，１７，１８により、同スタイラスペン２から出力された超音波信号ｓｗが受信され（超音波受信処理）、赤外線信号ｆｓが受信されてから超音波信号ｓｗが受信されるまでの時間に基づいて、ＣＰＵ４１により、スタイラスペン２の相対位置が求められる（位置演算処理）。そして、求められたスタイラスペン２の相対位置に基づく情報が表示部１４に表示される。また、赤外線受信回路１５で赤外線信号ｆｓが受信されないとき、又は、超音波受信回路１６，１７，１８で超音波信号ｓｗが受信されないとき、ＣＰＵ４１により、表示部１４での情報の表示がオフ状態とされる。

まず、スタイラスペン２の空間座標の算出について説明する。
すなわち、超音波信号ｓｗが１秒間に空気中を伝わる速度Ｖ［ｍ／ｓ］は、周囲温度Ｋ［℃］を用いて次式で表される。
Ｖ＝３３１．５＋０．６＊Ｋ
周囲温度Ｋ［℃］は、図２中の温度センサ４７で検出された温度のＡ／Ｄ変換値から求められる。また、超音波信号ｓｗの伝達距離Ｌ［ｍ］は、伝達時間をＴ［ｓｅｃ］とすると、次式で表される。
Ｌ＝Ｖ＊Ｔ

したがって、図４に示すように、表示部１４の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、表示面に対して垂直方向をＺ軸とし、超音波受信回路１６の位置の座標を（Ｘ０，Ｙ０，０）、超音波受信回路１７の座標を（０，０，０）、及び、超音波受信回路１８を（−Ｘ０，Ｙ０，０）とすると、スタイラスペン２のペン先から超音波受信回路１６，１７，１８までの超音波信号ｓｗの到達距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、それぞれの到達時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを用いて次式で表される。
Ｌａ＝Ｖ＊Ｔａ＝√｛（Ｘｎ−Ｘ０）²＋（Ｙｎ−Ｙ０）²＋Ｚｎ²）｝
Ｌｂ＝Ｖ＊Ｔｂ＝√｛Ｘｎ²＋Ｙｎ²＋Ｚｎ²｝
Ｌｃ＝Ｖ＊Ｔｃ＝√｛（Ｘｎ＋Ｘ０））²＋（Ｙｎ−Ｙ０）²＋Ｚｎ²）｝

到達時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃは、図６に示すように、赤外線受信回路１５で赤外線受信信号ｆｒが受信された時刻ｔｒと、超音波受信回路１６，１７，１８で超音波受信信号ｓｒＡ，ｓｒＢ，ｓｒＣが受信された時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃとの差分で表される。これらの時刻ｔｒ及び時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃは、ＣＰＵ４１で受信が検出された時のタイマ値である。上記連立方程式を解くと、スタイラスペン２のペン先の空間座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）は、次式のように求められる。
Ｘｎ＝（Ｔｃ²−Ｔａ²）＊Ｖ²／（４＊Ｘ０）
Ｙｎ＝｛−（Ｔａ²−２＊Ｔｂ²＋Ｔｃ²）＊Ｖ²
＋２＊Ｘ０²＋２＊Ｙ０²｝／（４＊Ｙ０）
Ｚｎ＝√（Ｖ²＊Ｔｂ²−Ｘｎ²−Ｙｎ²）

図５に示すように、スタイラスペン２のペン先から、超音波信号ｓｗに同期して、ボタンスイッチ３１及びサイドスイッチ３２のオン／オフ状態によって、３種類のパターン［１］，［２］，［３］の赤外線信号ｆｓが発信される。携帯電話機１では、これらのパターン［１］，［２］，［３］に応じて、動作が切り替えられる。すなわち、パターン１の赤外線信号ｆｓは、待機状態に対応し、スタイラスペン２のペン先のボタンスイッチ３１とサイドスイッチ３２との両方が押下されていない場合か、又は、サイドスイッチ３２のみが押下されている場合に発信される。このとき、携帯電話機１では、ペン先の座標が逐次計算されるが、メモリ４２には記録されない。

パターン［２］の赤外線信号ｆｓは、筆跡の記録及び文字変換を行う場合に対応し、ペン先のボタンスイッチ３１とサイドスイッチ３２とが共に押下されている場合に発信される。このとき、携帯電話機１では、ペン先の座標データが筆跡データとしてメモリ４２に記録され、ＯＣＲ機能により同筆跡データが文字データに変換される。パターン［３］の赤外線信号ｆｓは、筆跡を記録する場合に対応し、ペン先のボタンスイッチ３１のみが押下されている場合に発信される。このとき、携帯電話機１では、ペン先の座標データが筆跡データとしてメモリ４２に記録される。

スタイラスペン２を用いてメールを作成する場合、図７（ｂ）に示すように、同スタイラスペン２を収納部１１ａから取り出すと、接点スイッチ４８がオフ状態となり、携帯電話機１は、同スタイラスペン２による入力が可能な状態となる。メールキー２１を押下すると、図７（ｃ）に示すように、表示部１４にメールメニューが表示される。上下キーにより“新規メール作成”を選択し、決定キー２３を押下することで、図７（ｄ）に示すように、メール作成画面が立ち上がる。この場合、文字の入力は、携帯電話機１がペン先から発信される赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗを受信可能な範囲にあれば、どこでも可能であるが、同赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗが同携帯電話機１で受信不可能な場合は、表示部１４による表示がオフ状態とされ、ユーザに受信圏外であることが知らされる。

一方、赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗの受信が再開されると、表示部１４による表示がオン状態となる。スタイラスペン２のサイドスイッチ３２を押下しながら任意の平面上に文字を描くと、ペン先のボタンスイッチ３１が押下され、同スタイラスペン２よりパターン［２］の赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗが発信されるので、携帯電話機１では、ＯＣＲ機能が有効となり、ペン先の座標を記録した筆跡データが文字データに逐次変換され、図７（ａ）に示すように、メール作成画面上に文字が表示される。そして、決定キー２３を押下することで、文字入力が終了する。

また、スタイラスペン２を用いて図形を作成する場合、図８（ｂ）に示すように、同スタイラスペン２を収納部１１ａから取り出すと、接点スイッチ４８がオフ状態となり、携帯電話機１は、同スタイラスペン２による入力が可能な状態となる。図形キー２２を押下すると、図８（ｃ）に示すように、表示部１４に図形メニューが表示される。上下キーにより“新規作成”を選択し、決定キー２３を押下することで、図８（ｄ）に示すように、新規作成用の画面が立ち上がる。この場合、表示部１４では、ペン先の座標に対応して、図形を入力するためのポインタｐｉが表示される。また、図形の入力は、携帯電話機１がペン先から発信される赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗを受信可能な範囲にあれば、どこでも可能であるが、上記文字の入力と同様に、同赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗが同携帯電話機１で受信不可能な場合は、表示部１４による表示がオフ状態とされ、ユーザに受信圏外であることが知らされる。

一方、赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗの受信が再開されると、表示部１４による表示がオン状態となる。スタイラスペン２のボタンスイッチ３１が押下されている間は、超音波信号ｓｗとパターン［３］の赤外線信号ｆｓが発信されるので、携帯電話機１では、図形入力であることが認識され、ポインタｐｉの筆跡が記録される。記録された筆跡データは、表示部１４にリアルタイムに表示される。そして、決定キー２３を押下することで、図形入力が終了する。これにより、スタイラスペン２による作図が可能となり、空間図形や手書きしたメモなどの記録が可能となる。

以上のように、この第１の実施例では、赤外線受信回路１５により、スタイラスペン２から出力された赤外線信号ｆｓが受信され、また、超音波受信回路１６，１７，１８により、同スタイラスペン２から出力された超音波信号ｓｗが受信され、赤外線信号ｆｓが受信されてから超音波信号ｓｗが受信されるまでの時間に基づいて、ＣＰＵ４１により、スタイラスペン２の相対位置が求められ、求められたスタイラスペン２の相対位置に基づく情報が表示部１４に表示される。これにより、スタイラスペン２により手書き感覚で入力が行われ、操作性が良くなる。また、入力した図形が座標データとして記録されるので、スタイラスペン２で対象物体をなぞることで、その物体の大きさや形が記録され、写真などでは伝わらない情報を後から確認することが可能となる。

また、赤外線受信回路１５で赤外線信号ｆｓが受信されないとき、又は、超音波受信回路１６，１７，１８で超音波信号ｓｗが受信されないとき、ＣＰＵ４１により、表示部１４での情報の表示がオフ状態とされるので、携帯電話機１を携行できない施設などでスタイラスペン２を別管理にすることにより、個人情報が保護される。また、スタイラスペン２から発信される超音波信号ｓｗの周波数及びタイミング及び赤外線信号ｆｓのパターンが携帯電話機１にユニークに設定されているので、他人による不正操作を防止することができ、セキュリティが高められる。また、手書きのメモを残す場合でも、紙を必要としないので、省資源化に有効である。

この発明の第２の実施例では、図１中のユニット１２に設けられているテンキー２０、メールキー２１、図形キー２２、決定キー２３及び上・下・左・右キーに代えて、これらのキーを模した図示しないキーシートが設けられている。図２中のＣＰＵ４１は、スタイラスペン２が上記キーシートに接触した位置を求め、この位置に対応するキーを認識し、認識したキーに対応して上記第１の実施例と同様の動作を行う。これにより、ユニット１２に設けられている各キーが不要となり、小型及び軽量化が実現する。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、超音波信号ｓｗの周波数及びタイミング、及び赤外線信号ｆｓのパターンは、図５に示す例に限定されず、また、携帯電話機毎に変えても良い。また、赤外線受信回路１５及び超音波受信回路１６，１７，１８が設けられている位置は、図１に示す位置に限定されない。また、携帯電話機１の筐体は、折り畳み型に限らず、一体型、スライド型、又は回転型でも良い。

この発明は、携帯電話機に限らず、たとえば、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）やＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）など、情報が入力されて所定の動作を行う電子機器全般に適用できる。

この発明の第１の実施例である電子機器の要部の外観を示す図である。 図１の携帯電話機１の電気的構成を示すブロック図である。 図１中のスタイラスペン２の電気的構成を示すブロック図である。 スタイラスペン２の空間座標を算出する方法を説明する図である。 スタイラスペン２から発信される赤外線信号ｆｓ及び超音波信号ｓｗを示すタイムチャートである。 携帯電話機１で受信される赤外線受信信号ｆｒ及び超音波受信信号ｓｒＡ，ｓｒＢ，ｓｒＣを示すタイムチャートである。 スタイラスペン２を用いてメールを作成する方法を説明する図である。 スタイラスペン２を用いて図形を作成する方法を説明する図である。

符号の説明

１ 携帯電話機（電子機器、携帯端末装置）
２ スタイラスペン（手書き入力ペン）
１１ ユニット（電子機器の一部）
１２ ユニット（電子機器の一部）
１３ ヒンジ部（電子機器の一部）
１１ａ 収納部（電子機器の一部）
１４ 表示部（表示パネル）
１５ 赤外線受信回路（赤外線受信手段）
１６，１７，１８ 超音波受信回路（超音波受信手段）
３１ ボタンスイッチ（手書き入力ペンの一部）
３２ サイドスイッチ（手書き入力ペンの一部）
３３ パルス発振回路（手書き入力ペンの一部）
３４ 超音波発信回路（手書き入力ペンの一部）
３５ スピーカ（手書き入力ペンの一部）
３６ 赤外線発信回路（手書き入力ペンの一部）
３７ 発光ダイオード（手書き入力ペンの一部）
４１ ＣＰＵ（中央処理装置）（位置演算表示手段の一部）
４２ メモリ（位置演算表示手段の一部）
４７ 温度センサ
４８ 接点スイッチ（電子機器の一部）
４９ キー入力回路（電子機器の一部）

Claims (17)

1. 表示パネルと、
   所定の周波数の超音波信号を所定のタイミングで出力すると共に該超音波信号に同期して所定のパターンの赤外線信号を出力する手書き入力ペンと、
   該手書き入力ペンから出力された前記赤外線信号を受信する赤外線受信手段と、
   前記手書き入力ペンから出力された前記超音波信号を受信する超音波受信手段と、
   前記赤外線信号が前記赤外線受信手段で受信されてから前記超音波信号が前記超音波受信手段で受信されるまでの時間に基づいて、前記表示パネル内の任意の位置を基準点として前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求め、該座標に基づいて、前記手書き入力ペンにより入力された情報を前記表示パネルに表示する位置演算表示手段とを備えてなることを特徴とする電子機器。
2. 前記超音波受信手段は、
   前記表示パネルの外周部の異なる位置に配置された３つの超音波受信回路からなり、
   前記位置演算表示手段は、
   前記赤外線信号が前記赤外線受信手段で受信されてから前記超音波信号が前記各超音波受信回路で受信されるまでの時間に基づいて、前記表示パネル内の任意の位置を基準点として所定の３次元座標系における前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求める構成とされていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 当該電子機器の周囲温度を測定する温度センサが設けられ、
   前記位置演算表示手段は、
   前記温度センサで測定された温度に基づいて前記超音波信号の速度を補正することにより、前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求める構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
4. 前記手書き入力ペンは、
   ペン先に設けられたボタンスイッチと、ユーザが使用時に押下可能なサイドスイッチとを有し、前記ボタンスイッチ及びサイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて前記赤外線信号のパターンを切り換え、前記ボタンスイッチのオン／オフ状態に基づいて待機状態とするか否かを切り換え、かつ、前記サイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて、当該手書き入力ペンの相対位置の座標に対応して筆跡の記録を行うか又は文字の変換を行うかを切り換える構成とされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子機器。
5. 前記位置演算表示手段は、
   前記赤外線受信手段で前記赤外線信号が受信されないとき、又は、前記超音波受信手段で前記超音波信号が受信されないとき、前記表示パネルに対して、情報の表示をオフ状態とする構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電子機器。
6. 前記超音波信号の周波数及びタイミング、及び前記赤外線信号のパターンは、
   当該電子機器にユニークに設定されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電子機器。
7. 当該電子機器の各機能に対応するキーを模したキーシートが設けられ、
   前記位置演算表示手段は、
   前記手書き入力ペンが前記キーシートに接触した位置を求め、該位置に対応するキーを認識して該キーに対応した動作を行う構成とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の電子機器。
8. 表示パネルと、
   所定の周波数の超音波信号を所定のタイミングで出力すると共に該超音波信号に同期して所定のパターンの赤外線信号を出力する手書き入力ペンと、
   該手書き入力ペンから出力された前記赤外線信号を受信する赤外線受信手段と、
   前記手書き入力ペンから出力された前記超音波信号を受信する超音波受信手段とを有する電子機器に用いられる情報入力方法であって、
   前記赤外線信号が前記赤外線受信手段で受信されてから前記超音波信号が前記超音波受信手段で受信されるまでの時間に基づいて、前記表示パネル内の任意の位置を基準点として前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求め、該座標に基づいて、前記手書き入力ペンにより入力された情報を前記表示パネルに表示する位置演算表示処理を行うことを特徴とする情報入力方法。
9. 前記超音波受信手段を、前記表示パネルの外周部の異なる位置に配置された３つの超音波受信回路で構成しておき、
   前記位置演算表示処理では、
   前記赤外線信号が前記赤外線受信手段で受信されてから前記超音波信号が前記各超音波受信回路で受信されるまでの時間に基づいて、前記表示パネル内の任意の位置を基準点として所定の３次元座標系における前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求めることを特徴とする請求項８記載の情報入力方法。
10. 当該電子機器の周囲温度を測定する温度センサを設けておき、
    前記位置演算表示処理では、
    前記温度センサで測定された温度に基づいて前記超音波信号の速度を補正することにより、前記手書き入力ペンの相対位置に対応する座標を求めることを特徴とする請求項８又は９記載の情報入力方法。
11. 前記手書き入力ペンに、ペン先に設けられたボタンスイッチと、ユーザが使用時に押下可能なサイドスイッチとを設けておき、前記ボタンスイッチ及びサイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて前記赤外線信号のパターンを切り換え、前記ボタンスイッチのオン／オフ状態に基づいて待機状態とするか否かを切り換え、かつ、前記サイドスイッチのオン／オフ状態に基づいて、当該手書き入力ペンの相対位置の座標に対応して筆跡の記録を行うか又は文字の変換を行うかを切り換えることを特徴とする請求項８、９又は１０記載の情報入力方法。
12. 前記赤外線受信手段で前記赤外線信号が受信されないとき、又は、前記超音波受信手段で前記超音波信号が受信されないとき、前記表示パネルによる情報の表示をオフ状態とすることを特徴とする請求項８、９、１０又は１１記載の情報入力方法。
13. 前記超音波信号の周波数及びタイミング、及び前記赤外線信号のパターンを、当該電子機器にユニークに設定することを特徴とする請求項８、９、１０、１１又は１２記載の情報入力方法。
14. 当該電子機器の各機能に対応するキーを模したキーシートを設けておき、
    前記位置演算表示処理では、
    前記手書き入力ペンが前記キーシートに接触した位置を求め、該位置に対応するキーを認識して該キーに対応した動作を行うことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一に記載の情報入力方法。
15. コンピュータを請求項１乃至７のいずれか一に記載の位置演算表示手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な情報入力制御プログラム。
16. 請求項１乃至７のいずれか一に記載の電子機器に用いられる手書き入力ペン。
17. 請求項１乃至７のいずれか一に記載の電子機器の機能を備えた携帯端末装置。

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