JP2017027415A - Electronic pen, electronic pen holder and coordinate input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ペン、電子ペンホルダー及び座標入力装置に関し、特に、電子ペンの省電力化に関する。 The present invention relates to an electronic pen, an electronic pen holder, and a coordinate input device, and more particularly to power saving of the electronic pen.
液晶やプラズマなどのフラットパネルやプロジェクタを用いた40インチ〜60インチ程度のサイズの大型のディスプレイに、タッチパネルを搭載した、いわゆる「電子情報ボード」製品が市場に出ている。電子情報ボードの典型的な外観は、例えば、特許文献1の図23に示されている。これらの製品はパソコンを接続することによって、接続したパソコンの画面を大きく映すことができ、会議におけるプレゼンテーション等に用いられている。搭載するタッチパネル機能を用いて、映されている画面にマウス操作の代わりに直接タッチすることで、画面を表示しているパソコンを操作する、「タッチパネルを介したパソコン操作機能」、が提供されている。さらに、接続したパソコン上で動かす、電子黒板アプリケーションソフトウエアがこれらの機器と一緒に提供されている。このアプリケーションソフトウエアは、黒板の役割をする画面を提供しその上に手書き文字などをタッチパネルを介して描く機能、このアプリケーションを提供するパソコンの画面を取り込んでその上に手書きを重畳して描く機能など、「タッチパネルを介した手書機能」、が提供されている。 A so-called “electronic information board” product in which a touch panel is mounted on a large display having a size of about 40 inches to 60 inches using a flat panel such as liquid crystal or plasma or a projector is on the market. A typical external appearance of the electronic information board is shown in FIG. These products can be used for presentations in meetings, etc., by connecting a personal computer and displaying a large screen of the connected personal computer. Using the built-in touch panel function, a “computer operation function via the touch panel” is provided to operate the personal computer displaying the screen by directly touching the displayed screen instead of using the mouse. Yes. In addition, electronic blackboard application software that runs on a connected personal computer is provided with these devices. This application software provides a screen that acts as a blackboard and draws handwritten characters on the touch panel on it. For example, a “handwriting function via a touch panel” is provided.
これらの電子情報ボードで用いられるタッチパネルとしては、50インチなど大きな画面に対応できること、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどフラットパネルディスプレイの画質を損なわないためにディスプレイ表面に膜状の機構を貼り付ける必要が無いこと、などを理由に光学式のタッチパネルが多く用いられている。光学式タッチパネルの例として、例えばイーアイティー社の「XYFer(登録商標)」、ミナトエレクトロニクス社の「タッチデータ(登録商標)シリーズ」、next window社の「ディスプレイタッチスクリーン(商標)」、タイコエレクトロニクス社の「キャロルタッチ(登録商標)」などが既に知られている。これら光学式のタッチパネルを用いた、具体的な製品事例では、例えば日立ソフトウェアエンジニアリング社の「スターボード(登録商標)」や、パイオニア社の「サイバーカンファレンス(登録商標)」、が既に知られている。さらに、光学式タッチパネルの公開公報では例えば特許文献1が、既に知られている。
The touch panel used in these electronic information boards can handle large screens such as 50 inches, and there is no need to attach a film-like mechanism to the display surface in order not to impair the image quality of flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays. For this reason, an optical touch panel is often used. Examples of optical touch panels include, for example, “IT Fer (registered trademark)” manufactured by IT Corporation, “Touch Data (registered trademark) series” manufactured by Minato Electronics, “Display Touch Screen (registered trademark)” manufactured by next window, “Carol Touch (registered trademark)” and the like are already known. As specific product examples using these optical touch panels, for example, Hitachi Software Engineering's "Starboard (registered trademark)" and Pioneer's "Cyber Conference (registered trademark)" are already known. . Furthermore, for example,
これらで用いられている光学式タッチパネルは、前記公知資料に記載されているように、「光を遮断あるいは反射するペン状の形態の棒や指(以下、スタイラスと呼ぶ)」であれば、何を用いてもタッチしたり筆記したりできることが特徴としてあげられる。これは、スタイラス素材を選ばないので利用者にとって大きな利便性を提供する。 The optical touch panel used in these is, as described in the above-mentioned publicly known document, any “pen-shaped stick or finger (hereinafter referred to as a stylus) that blocks or reflects light”. It can be touched or written even if using. This provides great convenience for the user because no stylus material is chosen.
これら光学式タッチパネルでは、スタイラスがディスプレイ面に挿入されたか否か、すなわちスタイラスがディスプレイ面に接触したか否かの判定は、スタイラスがディスプレイ面に挿入される過程で、ディスプレイ面近傍に配光された光(以下説明のため、プローブ光)を所定量遮るまたは反射することで検知する。すなわち所定の受光素子で検知される光の強度が所定のしきい値に達したか否かで判定される。しきい値に達したと判定されたときに、そのときのタッチ位置の情報を、接続されたパソコンに対してマウスイベントとして発行することで、タッチ位置をパソコンに通知している。 In these optical touch panels, whether or not the stylus has been inserted into the display surface, that is, whether or not the stylus has touched the display surface is determined by the light distribution near the display surface in the process of inserting the stylus into the display surface. Detection is performed by blocking or reflecting a predetermined amount of light (probing light for the following description). That is, it is determined whether or not the intensity of light detected by a predetermined light receiving element has reached a predetermined threshold value. When it is determined that the threshold value has been reached, the touch position information at that time is issued as a mouse event to the connected personal computer to notify the personal computer of the touch position.
しかし、光源とディスプレイ面との機械的配置精度、プローブ光の拡がり、スタイラスの像が常に受光素子上に結像する系ではないことによる受光素子上の像の拡がり、などいくつかの理由によって、ディスプレイ面上の全ての場所に渡って、スタイラスがディスプレイ面に物理的に接触する瞬間のディスプレイ面に垂直な方向に対するスタイラス先端の位置と、前記しきい値を一致させることが困難である。あるいは一致させるためには実用的なレベルを越えた高い機械精度が要求される。 However, for several reasons, such as mechanical placement accuracy between the light source and the display surface, the spread of the probe light, the spread of the image on the light receiving element due to the fact that the stylus image is not always formed on the light receiving element, etc. It is difficult to match the threshold with the position of the stylus tip with respect to the direction perpendicular to the display surface at the moment when the stylus physically contacts the display surface over all locations on the display surface. Or, in order to match, high machine accuracy exceeding a practical level is required.
光学式タッチパネルを用いた既存のほとんどの電子情報ボードでは、しきい値に余裕度をとり、スタイラスがディスプレイ面に物理的に接触する少し前の状態に前記しきい値を設定する設計が行われている。その結果、スタイラスがディスプレイ面に物理的に接触する位置よりわずかにディスプレイ面からスタイラスが浮いた上体で、スタイラスがディスプレイ面にタッチしたとタッチパネルは判断する。そして、その位置でのマウスイベントが発行される。説明のためこの状態を「状態1」とする。
Most existing electronic information boards that use an optical touch panel are designed to allow the threshold to be set and to set the threshold just before the stylus physically touches the display surface. ing. As a result, the touch panel determines that the stylus has touched the display surface with the stylus floating slightly above the display surface from the position where the stylus physically contacts the display surface. Then, a mouse event at that position is issued. For the sake of explanation, this state is referred to as “
ところで、電子情報ボードは白板機能を提供するアプリケーションソフトウエアを接続したパソコン上で起動することによって、ディスプレイの上に白板のように文字や図を手書できる機能を提供している。前記「状態1」で白板機能アプリケーションに手書で文字の筆記を行うと、スタイラス先端のディスプレイ表面への物理的な接触を鋭敏に検知できないため、文字の各辺(以下、ストロークという)が筆記者の意図通りに分離されず、結果として一筆書きのような文字になったり、各ストロークの端点にヒゲのようなノイズが出たりする。この様子を図11に示す。漢字の「目」を書いた例である。
By the way, the electronic information board provides a function for handwriting characters and drawings on a display like a white board by being started on a personal computer connected with application software providing a white board function. When handwritten characters are written on the white board function application in “
図11のような現象が起きると、文字を書きにくかったり、書いた文字が判読しづらかったりして、従来のインクで書くホワイトボードに比べて著しく筆記性が落ちる。このため、電子情報ボードの特徴である映した電子的映像上への電子的な筆記の性能が低下すること、そのために従来の電子白板の代替にはならず電子情報ボードと従来の白板を併用せざるを得ない状況に利用者が陥り、電子情報ボードの製品としての訴求力が著しく阻害されることになる。 When the phenomenon as shown in FIG. 11 occurs, it is difficult to write characters, or the written characters are difficult to read, and the writing property is remarkably reduced as compared with a whiteboard written with conventional ink. For this reason, the performance of electronic writing on the projected electronic video, which is a feature of the electronic information board, is deteriorated. For this reason, the electronic whiteboard is not used as a substitute for the conventional white electronic board and the electronic whiteboard is used in combination. The user falls into an unavoidable situation, and the appeal of the electronic information board as a product is significantly hindered.
この状況を回避するために、従来の電子情報ボード製品では、先端がディスプレイ面に物理的に接触したことを検知する圧力センサー等を設置した専用のスタイラス(以下、専用ペン)を具備したものが多い。専用ペンを用いた場合では、専用ペンが光を遮り、さらにペン先がディスプレイ面に物理的に接触してペン先に設置された圧力センサーが所定の圧力を検知したときに、そのときのタッチ座標値がマウスイベントして発行される。この状態を「状態2」とする。この状態では、ペン先がディスプレイ面に物理的に接触したときのみ座標が検知されることになるので、文字を筆記した場合に、ストロークが良好に分離され、一筆書きのように各辺がつながった文字にはならず、各ストロークの端点でのヒゲのようなノイズも出ない。 In order to avoid this situation, some conventional electronic information board products are equipped with a dedicated stylus (hereinafter referred to as a dedicated pen) equipped with a pressure sensor or the like that detects that the tip is in physical contact with the display surface. Many. In the case of using a dedicated pen, when the dedicated pen blocks the light, the pen tip physically touches the display surface, and the pressure sensor installed at the pen tip detects a predetermined pressure, the touch at that time Coordinate values are issued as mouse events. This state is referred to as “state 2”. In this state, coordinates are detected only when the pen tip physically touches the display surface, so when writing characters, the strokes are well separated and the sides are connected like a single stroke. It does not become a letter, and there is no noise like a whisker at the end of each stroke.
一般的には、「状態1」では光を遮る不透明なものすなわち、指や、適当な棒状のもので筆記できるという利点がある。一方で、GUIオブジェクトの操作などではほとんど問題とならないが、ペイント系アプリケーションのように図形や文字を筆記する場合には、前述の通りストロークが良好に分解されず、文字や図形を利用者が意図したとおりに書くことが困難であるという欠点がある。
In general, in “
「状態2」では、圧力センサーの信号を検知しないとタッチ信号が検知されないので、専用ペンでしか、GUIの操作や文字、図形の筆記ができないという欠点があるが、前述の通り、ストロークが良好に分離されるので、文字や図形を利用者が意図したとおりに書くことができるという利点がある。 In “State 2”, since the touch signal is not detected unless the pressure sensor signal is detected, the GUI operation and the writing of characters and figures can be performed only with the dedicated pen, but the stroke is good as described above. Therefore, there is an advantage that characters and figures can be written as intended by the user.
上記「状態2」の利用状況で用いる専用ペン(以下電子ペン)が知られており、既存のタッチパネル製品でも導入され市販されている。 Dedicated pens (hereinafter referred to as electronic pens) used in the usage state of the “state 2” are known, and even existing touch panel products are introduced and marketed.
これら電子ペンでは、ディスプレイ面に対するペン先の接触を検知すると、その検知状態を電気信号により、無線や有線を用いてタッチセンサに通知する。これらの機構を構成するためには、電気回路機構が電子ペン内に設けられる。 In these electronic pens, when contact of the pen tip with the display surface is detected, the detected state is notified to the touch sensor by radio or wire using an electrical signal. In order to configure these mechanisms, an electric circuit mechanism is provided in the electronic pen.
上記電子ペンでは上記回路を駆動するために、電源として電池が用いられることが多い。この電池の消耗を最小限にするために、例えば所定の時間ペン先スイッチが押されない場合、回路を省電力モードに移行させる制御が用いられる。さらに、省電力モードの状態の電子ペンを用いて、ユーザーが筆記を開始したときに、ペン先スイッチが押されたことを検知して、電子ペンが省電力モードから通常の稼動モードに移行するように制御する。 In the electronic pen, a battery is often used as a power source to drive the circuit. In order to minimize the battery consumption, for example, when the nib switch is not pressed for a predetermined time, control for shifting the circuit to the power saving mode is used. Further, when the user starts writing using the electronic pen in the power saving mode, the electronic pen detects that the pen tip switch has been pressed, and the electronic pen shifts from the power saving mode to the normal operation mode. To control.
前述した従来の技術は、省電力状態の電子ペンを用いてユーザーが筆記を始めたことによる、ペン先スイッチが押されたことを検知して電子ペンが稼動状態になる。電子ペン内の電子回路が省電力状態から稼動状態に移行するためにはミリ秒オーダーの復帰時間が必要である。一方で、ユーザーが筆記動作を始めてペン先がディスプレイ面に接触した起きには、既に筆記動作が始まっているので、この時点でペン先が接触したことをシステムに通知する必要がある。 The above-described conventional technology detects that the pen tip switch has been pressed due to the user starting to write using the power-saving electronic pen, and the electronic pen enters the operating state. In order for the electronic circuit in the electronic pen to shift from the power saving state to the operating state, a recovery time of the order of milliseconds is necessary. On the other hand, when the user starts the writing operation and the pen tip touches the display surface, the writing operation has already started, and it is necessary to notify the system that the pen tip has touched at this point.
しかし、従来の技術では、電子回路が省電力状態から稼動状態に移行する時間が必要であるため、移行時間中は座標の座標信号が通知されない。従って、ユーザーは筆記し始めたにも、この時間中筆記がされないため、点のような短いストロークを書くことができないことや、筆記のはじめの遅れによる著しい不快感が生じる。 However, in the conventional technology, since the time required for the electronic circuit to shift from the power saving state to the operating state is required, the coordinate signal of the coordinates is not notified during the transition time. Therefore, even if the user starts to write, he / she does not write during this time, so that he / she cannot write a short stroke such as a dot, and there is a significant discomfort due to a delay in the beginning of writing.
これらを鑑み、本願発明は、光学式タッチパネルで用いられる電子ペンにおいて、省電力モード状態からユーザーが筆記を開始するときに、筆記を開始した瞬間から所定の筆記信号が通知され、筆記に遅れが生じないように省電力モードから稼動モードへの移行を速やかに行う機構を提供することを目的とする。 In view of these, in the electronic pen used in the optical touch panel, when the user starts writing from the power saving mode state, a predetermined writing signal is notified from the moment when writing is started, and writing is delayed. An object of the present invention is to provide a mechanism for promptly shifting from the power saving mode to the operation mode so as not to occur.
上記目的を達成するために本発明は、ペン先にかかる圧力が所定の閾値を超えたときにオン状態になる押圧スイッチと、前記ペン先にかかる圧力を信号化する信号処理回路と、前記押圧スイッチのオン/オフ状態に基づいて前記信号処理回路の電力消費モードを消費電力の比較的少ない省電力モードから消費電力の比較的多い稼働モードへと状態遷移させる制御を行う省電力制御部と、を有し、前記所定の閾値が、電子ペンの自重により生じる圧力よりも小さい値であり、前記省電力制御部は、省電力モードのときに前記押圧スイッチのオン状態がオフ状態になった場合に、省電力モードから稼働モードに移行することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a pressure switch that is turned on when the pressure applied to the pen tip exceeds a predetermined threshold, a signal processing circuit that converts the pressure applied to the pen tip, and the press A power saving control unit that performs a state transition from a power saving mode with relatively low power consumption to an operation mode with relatively high power consumption based on the on / off state of the switch; The predetermined threshold is a value smaller than the pressure generated by the weight of the electronic pen, and the power saving control unit is in the power saving mode when the on state of the push switch is turned off. In addition, the power saving mode is shifted to the operation mode.
本発明によれば、光学式タッチパネルで用いられる電子ペンにおいて、省電力モード状態からユーザーが筆記を開始するときに、筆記を開始した瞬間から所定の筆記信号が通知され、筆記に遅れが生じないように省電力モードから稼動モードへの移行を速やかに行う機構を提供することが可能となる。 According to the present invention, in an electronic pen used in an optical touch panel, when a user starts writing from the power saving mode state, a predetermined writing signal is notified from the moment when writing is started, and writing is not delayed. As described above, it is possible to provide a mechanism for promptly shifting from the power saving mode to the operation mode.
下記順番に本発明の実施形態を説明する
(1)本願発明が適用される電子ペンが用いられる、光学式座標入力装置の例
(2)本願発明が適用される電子ペンの構成
Embodiments of the present invention will be described in the following order: (1) An example of an optical coordinate input device using an electronic pen to which the present invention is applied (2) Configuration of an electronic pen to which the present invention is applied
<光学式の座標入力装置の原理>
最初に本発明が適用される光学式の座標入力装置について、その原理について説明する。なお、ここで説明する原理は光学式の座標入力装置に関する一例であって、本発明はこの方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標入力装置全般について適用されることはいうまでもない。
<Principle of optical coordinate input device>
First, the principle of an optical coordinate input device to which the present invention is applied will be described. The principle described here is an example of an optical coordinate input device, and the present invention is not limited to this method. The present invention is applicable to all optical coordinate input devices. Not too long.
図1に本発明が適用される光学式の座標入力装置の一例を示す。座標入力装置の座標入力領域3は四角形の形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力領域3上を光学的に不透明な材質からなるユーザの手指やペン、指示棒などの指示手段2で触った場合を考える。このときの指示手段2の座標を検出することがこのような光学式の座標入力装置の目的である。
FIG. 1 shows an example of an optical coordinate input device to which the present invention is applied. The coordinate
座標入力領域3の上方両端に受発光手段1が装着されている。受発光手段1からは座標入力領域3に向けて、L1、L2、・・、Lnで示す光ビームの束(プローブ光)が照射されている。実際には点光源81から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。
The light emitting / receiving means 1 is mounted on both upper ends of the coordinate
座標入力領域3の周辺部分には、再帰性反射部材4が再帰反射面を座標入力領域3の中央に向けて装着されている。再帰性反射部材4は入射した光を、入射角度によらずにほぼ同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば、受発光手段1から発した扇形板状の光波のうちある一つのビーム12に注目すると、ビーム12は再帰性反射部材4によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光11として受発光手段1に向かって戻るように進行する。受発光手段1には、後に述べる受光手段が設置されており、プローブ光L1〜Lnのそれぞれに対して、その再帰光が受発光手段1に再帰したかどうかを判断することができる。
A retroreflective member 4 is attached to the peripheral portion of the coordinate
いま、ユーザが手で指示手段2の示す位置を触った場合を考える。このときプローブ光10は指示手段2としての手に遮られて再帰性反射部材4には到達しない。従って、プローブ光10の再帰光は受発光手段1には到達せず、プローブ光10に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光10の延長線(直線L)上に指示手段2が挿入されたことを検出することができる。同様に図1の右上方に設置された受発光手段1からもプローブ光13を照射し、プローブ光13に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光13の延長線(直線R)上に指示手段2が挿入されたことを検出することができる。直線Lおよび直線Rを求めることができれば、この交点座標を演算により算出することにより、指示手段2が挿入された座標を得ることができる。
Consider a case where the user touches the position indicated by the instruction means 2 with his hand. At this time, the
次に、受発光手段1の構成とプローブ光L1〜Lnのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。
Next, the structure of the light receiving / emitting
受発光手段1の内部の構造の概略を図2に示す。図2は図1の座標入力領域3に取り付けられた受発光手段1を、座標入力領域3に垂直な方向から見た図である。ここでは簡単のため、座標入力領域3に平行な2次元平面で説明を行う。
An outline of the internal structure of the light emitting / receiving means 1 is shown in FIG. FIG. 2 is a view of the light emitting / receiving means 1 attached to the coordinate
概略の構成では点光源81、集光レンズ51および受光素子50から構成される。点光源81は光源から見て受光素子50と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源81から射出された扇形の光は矢印53、58、その他の方向に進行するビームの集合であると考える。矢印53方向に進行したビームは再帰性反射部材55で反射されて、集光レンズ51を通り、受光素子50上の位置57に到達する。また、矢印58の進行方向に沿って進行したビームは再帰性反射部材55によって受光素子50上の位置56に到達する。このように、点光源81から発し、再帰性反射部材55で反射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ51の作用によって、それぞれ受光素子50上のそれぞれ異なる位置に到達する。従って、ある位置に指示手段が挿入され、あるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子50上の点に光が到達しなくなる。よって、受光素子50上の光強度の分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
The schematic configuration includes a point
図3および図4を用いて上記の動作を詳しく説明する。 The above operation will be described in detail with reference to FIGS.
図3で受光素子50は集光レンズ51の焦点面に設置されているものとする。点光源81から図3の右側に向けて発した光は再帰性反射部材55によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って、点光源81の位置に再び集光する。集光レンズ51の中心は点光源81の位置と一致するように設置する。再帰性反射部材55から戻った再帰光は集光レンズ51の中心を通るので、レンズ後方(受光素子側)に対称の経路で進行する。
In FIG. 3, it is assumed that the
このとき、受光素子50上の光強度分布を考える。指示手段80が図示の位置に挿入されていなければ、受光素子50上の光強度分布はほぼ一定であるが、図3に示すように光を遮る指示手段80が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子50上では位置Dnに光強度が弱い領域(暗点)が生じる。この位置Dnは遮られたビームの出射/入射角θnと対応しており、Dnを検出することによりθnを知ることができる。すなわち、θnはDnの関数として
θn = arctan ( Dn / f ) (式1)
と表すことができる。ここで特に図1の左上方の受発光手段1におけるθnをθnL、DnをDnLと置き換える。
At this time, the light intensity distribution on the
It can be expressed as. Here, in particular, θ n is replaced with θ nL and D n is replaced with D nL in the light emitting / receiving means 1 in the upper left of FIG.
さらに、図4において、受発光手段1と座標入力領域3との幾何学的な相対位置関係の変換gにより、指示手段80と座標入力領域3とのなす角θLは、式1で求められるDnLの関数として、
θL = g (θnL )
ただし θnL = arctan ( DnL / f ) (式2)
と表すことができる。
Further, in FIG. 4, the angle θ L formed by the
θ L = g (θ nL )
Where θ nL = arctan (D nL / f) (Equation 2)
It can be expressed as.
同様に、図1の右上方の受発光手段1についても同様に、上記式のL記号をR記号に置き換えて、右側の受発光手段1と座標入力領域3との幾何学的な相対位置関係の変換hにより、
θR = h (θnR )
ただし θnR = arctan ( DnR / f ) (式3)
と表すことができる。
Similarly, for the light receiving / emitting
θ R = h (θ nR )
Where θ nR = arctan (D nR / f) (Equation 3)
It can be expressed as.
ここで、座標入力領域3上の、受発光手段1の取り付け間隔を図4に示すようにwとすれば、座標入力領域3上の指示手段80で指示した点の座標(x、 y)は、
x = w tanθR / ( tanθL + tanθR) (式4)
y = w tanθL・tanθR / ( tanθL + tanθR ) (式5)
と表すことができる。
Here, if the attachment interval of the light emitting / receiving means 1 on the coordinate
x = w tanθ R / (tanθ L + tanθ R ) (Formula 4)
y = w tanθ L · tanθ R / (tanθ L + tanθ R ) (Formula 5)
It can be expressed as.
このように座標(x、 y)は、DnL、DnRの関数として表すことができる。すなわち、左右の受発光手段1上の受光素子50上の暗点の位置DnL、DnRを検出し、受発光手段1の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段80で指示した点の座標を検出することができる。
Thus, the coordinates (x, y) can be expressed as a function of D nL and D nR . That is, the point indicated by the instruction means 80 by detecting the positions D nL and D nR of the dark spots on the
<ディスプレイ表面等への光学系の設置例>
次に座標入力領域、例えばディスプレイの表面などに上述した光学系を設置する例を説明する。
<Example of optical system installation on display surface>
Next, an example in which the above-described optical system is installed in a coordinate input area, for example, the surface of a display will be described.
図5は、図1および図2で説明した左右の受発光手段1のうち一方を、ディスプレイ3dの表面へ設置した場合の実施例である。図5のディスプレイ3dは断面を示しており、図2で示したy軸の負から正に向かう方向に見たものである。また、図5のAおよびBは、説明のため視点を図に示したように変えて表示したものである。
FIG. 5 shows an embodiment in which one of the left and right light emitting / receiving means 1 described in FIGS. 1 and 2 is installed on the surface of the
受発光手段のうち発光手段について説明する。 The light emitting means among the light receiving and emitting means will be described.
光源83としてレーザーダイオード、ピンポイントLEDなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。
As the
光源83からディスプレイ3dの表面に向けて発した光はシリンドリカルレンズ84によってx方向にのみコリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー87で折り返された後、ディスプレイ3dの表面と垂直な方向には平行光として配光するためである。
Light emitted from the
シリンドリカルレンズ84を出た後、シリンドリカルレンズ84とは曲率の分布が直交する2枚のシリンドリカルレンズ85、86でy方向に対して集光される。図5のA部分はこの様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と光束の集光状態を視点をz軸に対して回転しx方向から見たものである。
After exiting the
このシリンドリカルレンズ群の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ86の後方に形成される。ここにy方向に狭くx方向に細長いスリット82を挿入する。すなわち、スリット位置に線状の二次光源81'を形成する。
Due to the action of the cylindrical lens group, a linearly condensed region is formed behind the
二次光源81'から発した光はハーフミラー87で折り返され、ディスプレイ3dの表面の垂直方向には広がらず、平行光で、ディスプレイ3dの表面と平行方向には二次光源81'を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ3dの表面に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材55で反射されて、同様の経路でハーフミラー87方向(矢印C)に戻る。ハーフミラー87を透過した光は、ディスプレイ3dの表面に平行に進み、シリンドリカルレンズ51'を通り受光素子50に入射する。
The light emitted from the secondary
このとき二次光源81'とシリンドリカルレンズ51'はハーフミラー87に対して共役な位置関係にある(同図D)。従って、二次光源81'は図3の点光源81に対応し、シリンドリカルレンズ51'は図3の集光レンズ51に対応する。また、図5のB部分は受光側のシリンドリカルレンズと受光素子を、視点を変えてz軸方向から見たものであり、図3の集光レンズ51、受光素子50に対応する。
At this time, the secondary
<電子ペンの構成>
図6に本実施形態に係る電子ペン100の構成を示す。電子ペン100は、入力インタフェース部105を介して、ペン先に設けた電子ペン圧力検知部101による検知結果を外部の信号処理部106に出力する。
<Configuration of electronic pen>
FIG. 6 shows a configuration of the
電子ペン圧力検知部101は、電子ペン100の先端に設置された可動ペン先102、押圧スイッチ103、押圧スイッチ103の信号を処理する信号処理回路104から構成される。
The electronic pen
可動ペン先102は図示していないバネ等で電子ペン100のペン先に把持され、ペン先がディスプレイ面に接触し接触圧力が生じたときに、その反力で押圧スイッチ103を押す構造となっている。または、押圧スイッチ103自身がバネ機構を内蔵したモジュール構成をとるいわゆるタクトスイッチを用いてもよい。
The movable pen tip 102 is held by the pen tip of the
信号処理回路104は、押圧スイッチ103のオン/オフにより従って、真または偽を出力する論理回路と、論理回路から出力される論理値を所定のレートで入力インタフェース部105を介して信号処理部に送り出す出力回路とを含む構成である。以下説明のため、電子ペン圧力検知部101から入力インタフェース部105を介して信号処理部106に入力される、真偽信号を圧力信号と呼ぶ。すなわち電子ペン100がディスプレイ面に物理的に接触しているとき、信号処理部106では「圧力信号=真」、それ以外は「圧力信号=偽」とする。
The
図7に電子ペン圧力検知部101の機能ブロック図を示す。図中の赤外線LED発光部105a及び赤外線LED受光部105bは、入力インタフェース部105の一実施例である。
FIG. 7 shows a functional block diagram of the electronic pen
図7において、電子ペン100の可動ペン先102の押圧に連動した押圧スイッチ103からの信号は、信号処理回路104を経て、赤外線LED発光部105aに通知され、赤外線LEDの所定の発光パタンに変換されて、信号処理部106に通知される。
In FIG. 7, a signal from the
一方で押圧スイッチ信号は省電力制御部106にも通知される。省電力制御部106では、所定の時間、押圧スイッチ103が押し続けられた場合に、信号処理回路104全体を省電力モードに移行させる処理を行う。省電力モードは、電子ペン100の電力消費量を通常の稼働モードよりも低減させた電力消費モードである。省電力モードにおける制御の好ましい一例としては、赤外線LED発光部105aの発光を停止する制御がある。また、信号処理回路104による検知圧力の信号化処理を停止する制御を含んでもよい。
On the other hand, the push switch signal is also notified to the power saving
また、省電力モードのときに押圧スイッチ103の押圧が解除された場合には、その旨が省電力制御部107に通知され、信号処理回路104全体の省電力モードを解除し、稼動モードに移行する処理を行う。
Further, when the pressing of the
図8に、信号処理回路104の状態遷移図を示す。図示のように、信号処理回路104は、稼働モードと省電力モードの2つの状態があり、所定の条件にあてはまる場合に状態遷移する。本実施形態において、稼働モードから省電力モードへ遷移する条件は、所定時間、押圧スイッチ103が継続してオンであった場合、言い換えれば、「圧力信号=真」が所定の時間継続した場合と、所定時間、押圧スイッチ103がオフであった場合、言い換えれば、「圧力信号=偽」が所定の時間継続した場合である。また、省電力モードから稼働モードへ遷移する条件は、押圧スイッチ103がオンからオフになった場合又はオフからオンになった場合である。
FIG. 8 shows a state transition diagram of the
次に、図9と図10を参照して、電子ペン100を格納する電子ペンホルダー110について説明する。図9に示されているように、本実施形態の電子ペンホルダー110は、筒状の形状をしている。また、内径は電子ペン100の太さに比べて少し太くなっており、電子ペン100が筒内部に入るようになっている。さらに筒の開口は鉛直上面、筒の底面は鉛直下面に位置するようになっている。電子ペン100は可動ペン先102を下にして、可動ペン先102が底面に突き当たるように挿入する。筒は鉛直方向に配置されているので、挿入された電子ペン100の可動ペン先102は、電子ペン100の自重によって、筒内の底面に押し付けられ、可動ペン先102は押圧された状態になる。ここで、可動ペン先102に設置された押圧スイッチ103のオン荷重は、電子ペン100の自重により生じる圧力より小さく設計することが好ましい。この構成によれば、電子ペン100が電子ペンホルダー110に挿入されたときは、押圧スイッチ103は常にオンの状態となる。
Next, the
なお、内径は、可動ペン先102が底面に突き当たり、電子ペン100の自重により押圧スイッチ103がオンになる条件を満たすのであれば、図10に示すように多少遊びを持たせてもよい。
Note that the inner diameter may have some play as shown in FIG. 10 as long as the movable pen tip 102 hits the bottom surface and the
<総括>
上述した実施形態では、電子ペン100の持ち上げ動作を行った瞬間に省電力モードから稼動モードへの移行を開始するため、筆記開始時には稼動状態にもってゆくことができ、筆記の遅延を生じない。
さらに、ペン先が押されてから省電力モードに移行する場合は、限りなくゼロに近い移行所要時間が要求されるが、持ち上げ動作開始から実際の筆記までの時間は1秒程度の余裕があるため、回路仕様を緩和できるため、コストを下げることが可能である。
<Summary>
In the above-described embodiment, since the transition from the power saving mode to the operation mode is started at the moment when the
Furthermore, when shifting to the power saving mode after the pen tip is pressed, the time required for shifting to zero is required, but the time from the start of the lifting operation to the actual writing has a margin of about 1 second. Therefore, the circuit specifications can be relaxed, and the cost can be reduced.
100 電子ペン
101 電子ペン圧力検知部
102 可動ペン先
103 押圧スイッチ
104 信号処理回路
105 入力インタフェース部
106 信号処理部
107 省電力制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ペン先にかかる圧力を信号化する信号処理回路と、
前記押圧スイッチのオン/オフ状態に基づいて前記信号処理回路の電力消費モードを消費電力の比較的少ない省電力モードから消費電力の比較的多い稼働モードへと状態遷移させる制御を行う省電力制御部と、
を有し、
前記所定の閾値が、電子ペンの自重により生じる圧力よりも小さい値であり、
前記省電力制御部は、省電力モードのときに前記押圧スイッチのオン状態がオフ状態になった場合に、省電力モードから稼働モードに移行する
ことを特徴とする、電子ペン。 A pressure switch that is turned on when the pressure applied to the pen tip exceeds a predetermined threshold;
A signal processing circuit for converting the pressure applied to the pen tip;
A power saving control unit that controls the state transition of the power consumption mode of the signal processing circuit from a power saving mode with relatively low power consumption to an operation mode with relatively high power consumption based on the on / off state of the push switch. When,
Have
The predetermined threshold is a value smaller than the pressure generated by the weight of the electronic pen,
The power saving control unit shifts from a power saving mode to an operation mode when the on state of the push switch is turned off in the power saving mode.
請求項1から3のいずれか1項に記載の電子ペンのペン先が前記走査面上でポイントする座標を、前記発光手段のプローブ光を用いて検出する検出手段を備える
ことを特徴とする、座標入力装置。 Having at least two light emitting means for emitting probe light for scanning on the scanning surface;
It has a detection means which detects the coordinates where the pen tip of an electronic pen given in any 1 paragraph of Claims 1 points on said scanning surface using the probe light of said light emission means, It is characterized by the above-mentioned. Coordinate input device.
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CN111813244A (en) * | 2019-04-11 | 2020-10-23 | 翰硕电子股份有限公司 | Touch control pen structure |
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