JP2022067618A5 - - Google Patents

Description

＜電磁誘導方式の例＞
図８は、電磁誘導方式の位置検出用モジュール１１Ｍの構成例を示すものである。この例の位置検出用モジュール１１Ｍは、磁性体コア、例えばフェライトコア１１２Ｍに巻回されたコイル１１３Ｍと、筆圧検出部１１４Ｍと、回路基板１１５Ｍとを備える。フェライトコア１１２Ｍは、軸心方向の貫通孔（図示は省略）を備え、芯体１１１Ｍがこの貫通孔を挿通される。そして、フェライトコア１１２Ｍの貫通孔を挿通した芯体１１１Ｍの先端部１１１Ｍａとは反対側の端部が筆圧検出部１１４Ｍに嵌合される。芯体１１１Ｍは、非導体材料、例えば樹脂で構成される。

また、電磁誘導方式の位置検出用モジュール１１Ｍは、使用者が操作可能なサイドスイッチのオン・オフ操作に応じた信号をタブレット２の位置検出センサに供給するように構成することもできる。図１０は、サイドスイッチを備える場合の位置検出モジュール１１Ｍの構成例を示す図である。

すなわち、この例の電子ペン１のペン筐体１３には、図１０に示すように、サイドスイッチ１１８が設けられると共に、ペン筐体１３のペン先側の外周には、位置検出用モジュール１１Ｍの共振回路ＲＣ１の共振周波数をシフトさせるための部材として、位置検出用モジュール１１Ｍの共振回路のコイル１１３Ｍと相互誘導結合するように磁気的に結合可能なコイル１１７が配設されている。サイドスイッチ１１８は、操作部１１８ａを押下操作することでオンとされるように構成されており、コイル１１７の一端１１７ａと、他端１１７ｂとの間に接続される。なお、この例では、サイドスイッチ１１８と直列にコンデンサが設けられている。

すなわち、電子ペン１は、位置検出用モジュール１１Ｍの回路構成として、コイル１１３Ｍと、コンデンサ１１６Ｍと、筆圧検出部１１４Ｍで構成される可変容量コンデンサ１１４ＭＣとが並列に接続されることにより構成された第１の共振回路ＲＣ１を備える。また、電子ペン１の筐体１３に設けられたコイル１１７の一端１１７ａと他端１１７ｂとの間にサイドスイッチ１１８及びコンデンサ１１９とが接続されており、サイドスイッチ１１８がオンとなることにより、コイル１１７とコンデンサ１１９とからなる第２の共振回路ＲＣ２の閉回路が生成される。なお、コンデンサ１１９は設けることなく、コイル１１７の一端と他端との間を、サイドスイッチ１１８のオンにより接続して閉回路を形成するだけでもよい。

一方、電子ペン１において、使用者の操作によりサイドスイッチ１１８がオンとされると、コイル１１７とコンデンサ１１９とからなる共振回路ＲＣ２が生成され、コイル１１７に電流が流れる閉回路が形成される。すると、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの第１の共振回路ＲＣ１の共振周波数はコイル１１３Ｍと、第２の共振回路ＲＣ２のコイル１１７との間に相互誘導作用を生じるようになる。このため、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの共振回路ＲＣ１の共振周波数は、前記周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２となる。

そして、切り替え接続回路２０７が、端子Ｔ側に切り替えられている場合には、選択回路２０６により選択されたループコイルに、電流ドライバ２０５からの電流が供給される。これにより、当該ループコイルにおいて磁界が発生し、これに対向する電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの第１の共振回路ＲＣ１に作用させるための信号（電波）を送信するようにできる。

すなわち、Ｘ軸方向ループコイル群２０１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２０１Ｙの各ループコイルには、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの第１の共振回路ＲＣ１から送信（帰還）される電波によって誘導電圧が発生する。

位置検出用回路２０９は、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの第１の共振回路ＲＣ１の共振周波数の成分について、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、その検波出力信号をデジタル信号に変換し、制御部２１２に出力する。

制御部２１２は、位置検出用回路２０９からの共振周波数成分についてのデジタル信号、すなわち、各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルのそれぞれに基づいて、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの芯体１１１Ｍの先端部１１１ＭａのＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。

筆圧検出用回路２１０は、受信アンプ２０８からの受信信号を発振器２０４からの交流信号で同期検波し、両信号の周波数変位（位相差）に基づいて、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの芯体１１１Ｍの先端部１１１Ｍａに印加されている筆圧を検出する。

サイドスイッチ操作検出回路２１１は、受信アンプ２０８からの出力信号の周波数に基づき、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの第１の共振回路ＲＣ１の共振周波数を検出し、検出した周波数が、サイドスイッチ１１８がオフのときの共振周波数か、オンのときの共振周波数かを検出し、その検出結果を制御部２１２に出力する。制御部２１２は、このサイドスイッチ操作検出回路２１１の出力に基づいて、サイドスイッチ１１８がオン、オフのいずれの状態であるかを検出するようにする。

上述した電子ペン１の例においては、位置検出用モジュール１１Ｍをカートリッジの構成として、ペン筐体１３内に収納する構成であっても、サイドスイッチ１１８を電子ペン１に設けることができる。

以上説明した上述の構成の電磁誘導方式の位置検出用モジュール１１Ｍは、電源を必要としない構成であって、筆圧検出部１１４Ｍの筆圧検出出力は、共振回路ＲＣ１の共振周波数の変化として位置検出装置で検出するように構成した。これに対して、電磁誘導方式の位置検出用モジュール１１Ｍとしては、筆圧検出部１１４Ｍの筆圧検出出力を、例えばデジタル値として位置検出装置２００Ｍ側に送信するように構成することもできる。この場合には、位置検出用モジュール１１Ｍには、そのための制御回路を設ける必要があると共に、電源電圧を必要とする。位置検出用モジュール１１Ｍの電源電圧は、電池を設けて生成するようにしてもよいが、次のような構成として、電池を設けずに、電源電圧を位置検出センサ側からのエネルギー供給を受けて生成する構成とすることもできる。

図１２は、そのように構成する場合の位置検出用モジュール１１Ｍの回路基板１１５Ｍにおける電子回路４０の構成例を示すものである。この例では、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｍの共振回路４０Ｒは、タブレット２の位置検出センサの導体と電磁誘導結合することにより、位置検出用信号を授受すると共に、筆圧検出部１１４Ｍで検出される筆圧情報と、位置検出用モジュール１１Ｍの識別情報（以下、位置検出用モジュール１１Ｍの識別情報を、識別情報ＩＤ１とする）とを、タブレット２の位置検出センサ２０１に送信するように構成される。

また、この例では、図１２に示すように、制御回路４０１には、筆圧検出部１１４Ｍで構成される可変容量コンデンサ１１４ＭＣが接続されると共に、この可変容量コンデンサ１１４ＭＣには、抵抗Ｒが並列に接続されている。制御回路４０１は、可変容量コンデンサ１１４ＭＣを充電した後、抵抗Ｒを通じて放電させて、可変容量コンデンサ１１４ＭＣの両端電圧が所定閾値になるまでの時間を計測することで、可変容量コンデンサ１１４ＭＣの静電容量を測定する。

また、この例では、制御回路４０１には、ＩＤメモリ４０９が接続されている。このＩＤメモリ４０９には、位置検出用モジュール１１Ｍの識別情報ＩＤ１１Ｍとして、例えば製造者番号及び製品番号を含むユニークな複数ビットのデジタル信号が記憶されている。

選択回路２３１は、制御回路２３４からの制御信号に基づいて、第１の導体群または第２の導体群の中から１本の導体２２１Ｙまたは２２２Ｘを選択する。位置検出用回路２３２は、選択回路２３１により選択された導体について、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｃから送信される信号の周波数の成分のみを抽出し、その抽出した周波数成分の信号レベルに応じた情報を制御回路２３４に出力する。制御回路２３４は、この位置検出用回路２３２からの信号レベルに応じた情報に基づき、電子ペン１の位置検出用モジュール１１Ｃの芯体１１１Ｃの先端部１１１Ｃａによって指示された位置検出センサ２２０上の位置座標を算出する。

なお、上述した位置検出用モジュール１１Ｍ及び位置検出用モジュール１１Ｃにおいては、筆圧値の情報や識別情報ＩＤ１１ＭあるいはＩＤ１１Ｃなどの付加情報は、例えばブルートゥース（登録商標）規格の無線通信部を設けて、位置検出用信号とは別個に、その無線通信部を通じてタブレット２の送信するように構成してもよい。ただし、その場合には、位置検出用モジュール１１Ｍにも、必ず、電源回路を設ける必要がある。

［拡張機能モジュール１２の構成例］
次に、拡張機能モジュール１２の構成例について説明する。図１６は、拡張機能モジュール１２の構成例を示すブロック図である。この図１６の例の拡張機能モジュール１２は、前述したように、特性選定用情報を生成する情報生成部１２１と、生成した特性選定用情報を送信する送信部の例としての無線通信部１２２とを備える。また、この例では、拡張機能モジュール１２は、刺激発生部１２３を備える。さらに、この例では、拡張機能モジュール１２は、当該拡張機能モジュール１２の識別情報（以下、拡張機能モジュール１２の識別情報ＩＤ２とする）を記憶するＩＤメモリ１２４を備える。ＩＤメモリ１２４に記憶される識別情報ＩＤ２は、例えば製造者番号や製品番号を含むユニークな情報とされる。

制御回路１２０と、情報生成部１２１と、無線通信部１２２とにより第１の機能部が構成される。また、制御回路１２０と、情報生成部１２１と、刺激発生部１２３とで、あるいは、制御回路１２０と、無線通信部１２２と、刺激発生部１２４とで、第２の機能部が構成される。なお、後述するテクスチャ検出部１０Ｘと、制御回路１２０と、刺激発生部１２３とで第２の機能部が構成される場合もある。

制御回路１２０は、情報生成部１２１から受け取ったジャイロセンサ１２１１及び加速度センサ１２２２の動き検出出力を、実特性選定用情報として、ＰＣ３に送信するための送信信号に変換し、無線通信部１２２を通じてＰＣ３に送信する。なお、拡張機能モジュール１２の無線通信部１２２を通じて送信する動き検出出力は、位置検出用モジュール１１の芯体１１１が位置検出センサの入力面に接触して筆記入力操作と同期しているので、タブレット２を通じてＰＣ３に送られる座標出力や筆圧値の情報とも、タイミング的に同期してことは言うまでもない。

ペン筐体１３の内部に配設されている拡張機能モジュール１２は、筐体を備える場合には、光が透過する透明の筐体が用いられる。そして、拡張機能モジュール１２の、回転リング１８Ｒの開口１８Ｒａを通して入射する光を受光する位置には、ペン筐体１３の軸心中心位置を中心とする円周方向に沿って、開口１８Ｒａを通して入射する光を検出するための受光センサ１９ＰＤが配設されている。この受光センサ１９ＰＤは、図１８（Ｂ）に示すように、円周方向において複数個の分割領域を有する構成とされる。受光センサＰＤは、情報生成部１２１Ａの操作状態検知部１２１３を構成する。

この受光センサ１９ＰＤの各分割領域における光検出出力は、情報生成部１２１Ａの希望特性選定用情報生成部１２１４に供給される。希望特性選定用情報生成部１２１４は、受光センサ１９ＰＤの複数個の分割領域の内のいずれの分割領域の光検出出力が最大レベルとなっているかにより、回転リング１８Ｒの開口１８Ｒａの回転角位置を検出する。

そして、この例では、受光センサ１９ＰＤの各分割領域に対応して、希望特性の例として、芯体１１１の特性としての鉛筆の芯の硬さ及び濃さが、予め割り付けられており、希望特性選定用情報生成部１２１４は、光検出出力が最大レベルとなっている受光センサ１９ＰＤの分割領域に割り付けられている鉛筆の芯の硬さ及び濃さを検出し、その検出した鉛筆の芯の硬さ及び濃さを指定する情報として、希望特性選定用情報を生成する。

この場合に、希望特性選定用情報生成部１２１４は、指定された芯体１１１の硬さに応じた希望特性選定用情報の対応テーブル情報を備え、その対応テーブル情報を用いて、指定された芯体の硬さに応じた希望特性選定用情報を生成するようにしてもよい。そして、制御回路１２０は、情報生成部１２１Ａで生成された希望特性選定用情報を、無線通信部１２２を通じてＰＣ３に送信する。

なお、回転リング１８Ｒにより、希望特性として、芯体１１１の特性を指定するのではなく、位置検出センサの入力面２ａの特性を指定することもでき、その場合には、受光センサ１９ＰＤの各分割領域のそれぞれに、当該入力面２ａの異なる特性を割り当てるものである。例えば、入力面２ａを構成する材料により特性が特定されるので、「ガラス面」、「硬質樹脂面」、「軟質樹脂面」、「ケント紙」、「和紙」などを割り当てて指定することができる。

以上説明した上述の実施形態の電子ペン１では、タブレット２の入力面２ａ上での筆記入力時には、位置検出用モジュール１１と拡張機能モジュール１２とは、ペン筐体１３内に収納されている場合のみならず、図３のキャップ式のペンの構成においても、ペン筐体１３の軸心方向に配置される状態において、使用者の利き手で把持されて使用される。

なお、上述の例では、ＰＣ３は、拡張機能モジュール１２からの識別情報ＩＤ２を用いて、線幅や線の濃さを特定するようにしたが、位置検出用モジュール１１に設けられているＩＤメモリから取得する識別情報ＩＤ１（ＩＤ１１Ｍ又はＩＤ１１Ｃ）を用いるようにしてもよい。以下の例においても同様である。

＜処理動作例１－２：電子ペン１による筆記跡の表示属性・表示態様を希望特性選定用情報で決定＞
この例の場合の入力システムを構成する電子ペン１は、希望特性選定用情報を指定する操作手段の例として、図１８（Ａ）に示した、電子ペン１のペン筐体１３の外周部の、拡張機能モジュール１２が設けられている部分に配設されている回転リング１８Ｒを備える。そして、この例では、この回転リング１８Ｒにより、使用者は、入力面２ａの材質を選択することができ、拡張機能モジュール１２は、選択された入力面２ａの材質を示す情報を、希望特性選定用情報としてＰＣ３に無線通信部１２２を通じて送信するように構成する。

この例における電子ペン１の動作の流れの例を図２７に示す。すなわち、電子ペン１の位置検出用モジュール１１は、タブレット２の位置検出センサとの電磁誘導結合を監視し（ステップＳ１１）、電磁誘導結合したときには、位置検出センサと位置検出用モジュール１１との間で電磁誘導結合による信号のインタクラクションを実行し、タブレット２において、芯体１１１の先端部１１１ａの位置座標の検出をできるようにする（ステップＳ１２）。

＜処理動作例２－２：筆記時にテクスチャ検出部１０ＴＸからのテクスチャ検出出力で刺激発生＞
この例の場合の入力システムを構成する電子ペン１は、上述した処理動作例１－３の場合と同様に、テクスチャ検出部１０ＴＸを備える。そして、この例では、当該テクスチャ検出部１０ＴＸの撮像素子１０１ＣＭの撮像出力と、マイクロフォン１０２ＭＣの収音出力とは、拡張機能モジュール１２の制御回路１２０に入力される。この例の拡張機能モジュール１２は、テクスチャ検出部１０ＴＸの撮像素子１０１ＣＭの撮像出力と、マイクロフォン１０２ＭＣの収音出力とを実特性選定用情報として無線通信部１２２を通じてＰＣ３に送信する。また、この例では、拡張機能モジュール１２には、刺激発生部１２３が設けられる。

この例においては、上述した処理動作例１－２で説明したのと同様に、電子ペン１に設けられる希望特性選定用情報を指定する操作手段１８の例としての回転リング１８Ｒにより、使用者は、入力面２ａの材質を選択指定する。この選択指定を受け付けた拡張機能モジュール１２は、選択指定された入力面２ａの材質を示す情報を、希望特性選定用情報としてＰＣ３に無線通信部１２２を通じて送信する。

なお、拡張機能モジュール１２で生成した特性選定用情報（実特性選定用情報及び希望特性選定用情報）は、位置検出用モジュール１１に無線通信部を設けて、当該位置検出用モジュール１１の無線通信部を通じてＰＣ３に送信するように構成することもできる。

また、位置検出用モジュール１１に無線通信部を設けずに、拡張機能モジュール１２で生成した特性選定用情報（実特性選定用情報及び希望特性選定用情報）を、位置検出用モジュール１１からの位置検出用信号と共に、タブレット２に送信し、このタブレット２からＰＣ３に伝達するように構成してもよい。このように、特性選定用情報を電子ペン１からタブレット２を通じてＰＣ３に伝達するように構成する場合において、特に、希望特性選定用情報を選定するための回転リング１８Ｒやスイッチ操作手段１８Ｓは、拡張機能モジュール１２ではなく、位置検出用モジュール１１に関連して設け、当該位置検出用モジュール１１内に、回転リング１８Ｒによる選択状態やスイッチ操作手段１８Ｓによる選択状態の検出手段を設けるように構成してもよい。

Claims (3)

1. 前記テクスチャ検出部は、前記位置検出センサの前記入力面と接触する芯体側の端部に設けられた撮像素子を備え、
   前記制御部は、前記撮像素子からの撮像出力から前記刺激発生部により前記刺激を発生させるようにする
   ことを特徴とする請求項４に記載の位置指示器。
2. 前記テクスチャ検出部は、前記位置検出センサの前記入力面と接触する芯体側の端部に設けられたマイクロフォンを備え、
   前記制御部は、前記マイクロフォンからの出力から前記刺激発生部により前記刺激を発生させるようにする
   ことを特徴とする請求項４に記載の位置指示器。
3. 前記アクチュエータは、使用者に対して、力による刺激、震動による刺激、動きによる刺激の少なくとも一つを付与するものである
   ことを特徴とする請求項１４に記載の位置指示器。

Images