JP2611645B2 - 情報入力ペン及び情報入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばコンピュータ
やワードプロセッサ等において、文字や線図等の入力に
用いられる情報入力ペン及び情報入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の情報入力装置は、特開昭６３−１
９３２２０号公報に説明されているように、ライトペン
とタッチペンの２本のペンを用いたものが一般的であっ
た。すなわち、従来の情報入力装置は、図７に示すよう
に、端末装置を接続しているホスト装置（図示してな
い）との情報のやりとりを制御する通信制御部１と、端
末装置の各種動作を制御する端末制御部２と、表示画面
に情報を表示させるための制御を行うＣＲＴ制御部３
と、ＣＲＴ表示画面４上で押下して、表示されている項
目情報を光学的に検出するライトペン５と、ＣＲＴ表示
画面４上に表示する座標情報を送出するタブレット６
と、このタブレット６上を押下することによって座標情
報を磁気的に指定するタッチペン７とを具備している。

【０００３】ライトペン５は、図８（Ａ）に示すよう
に、入射した光を収束する集光レンズ８と、集光レンズ
８で集光された光を電気信号（ライトペン検出信号）に
変換する光／電気変換器９と、ライトペン５を押下した
ときオンとなって、信号を送出するスイッチ１０と、こ
のスイッチ１０をオフ状態に復帰させるバネ１１とから
なっている。

【０００４】タッチペン７は、図８（Ｂ）に示すように
タブレット６上で押下したとき流れる磁気発生信号によ
り磁気を発生する磁気発生コイル１３と、この磁気発生
コイル１３の先端７ａに発生する磁気を強力にするため
の磁気鉄心１４と、タッチペン７を押下したときオンと
なって、信号を送出するスイッチ１５と、このスイッチ
１５をオフ状態に復帰させるバネ１６とからなってい
る。

【０００５】ライトペン５をＣＲＴ表示画面４上で押下
すると、スイッチ１０がオンとなり、そのオン状態を示
す信号を端末制御部２に送出する。端末制御部２は、こ
の信号を認識してＣＲＴ表示画面４上にライトペンビデ
オ信号を発生させるとともに、このライトペンビデオ信
号を集光レンズ８と光電気変換器９により検出してライ
トペンビデオ検出信号を送出する。そして、端末制御部
２はこのライトペンビデオ検出信号により、ライトペン
５がどの項目を選択したかを認識し、その情報を通信制
御部１を介してホスト装置に転送する。

【０００６】一方、タッチペン７をタブレット６上で押
下するとスイッチ１５がオン状態になり、磁気発生コイ
ル１３に磁気が発生する。この磁気は、タブレット６上
に格子状に配列された検出コイル（図示しない）により
検出される。つまり、押下された位置の座標が磁気的に
検出される。そして、タブレット６はこの座標情報を端
末制御部２に送出する。

【０００７】しかしながら、この情報入力装置による
と、ライトペン５による操作とタッチペン７による操作
とを交互に行う場合には、それぞれライトペン５とタッ
チペン７とを持ち替えて操作するか、両手で操作するこ
とになり、操作性が著しく低下するという欠点があっ
た。この操作性の問題を解決しようとして、図９に示す
構造の情報入力ペンが上記特開昭６３−１９３２２０号
公報の出願によって提案されている。

【０００８】この情報入力ペン１８は、ペンタッチ式の
情報入力ペン１８内に、該情報入力ペン１８が水平で使
用されている状況と、垂直状態で使用されている状況を
検出し、判定信号を送出するペン状態判定手段（水銀ス
イッチ等）１９と、該情報入力ペン１８の押下状態を判
定する押下状態判定手段２０と、磁気信号を発生する磁
気信号発生手段２１，２２と、光信号を電気信号に変換
する光／電気変換手段２３とを具備し、情報入力ペン１
８をＣＲＴ表示画面上で水平状態にして押下すると光学
的に該表示画面上の項目を検出し、ダブレット上で垂直
状態にして押下すると磁気的な作用によってタブレット
上の所定位置の座標、若しくは項目を検出するものであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この情報入力ペン１８
によると、図８に示したライトペン５とタッチペン７の
両機能を一本で併有できるので、操作性を向上させるこ
とはできる。しかしながら、光学入力機構と磁気入力機
構という全く異質の２つの機構を備えなければならず、
機構上複雑になる欠点があった。また、ペンで文字等を
入力する場合、入力文字の線幅が同一のものに限られ、
線幅を変更することができないという欠点があり、これ
は従来知られている他の情報入力ペンでも同様であっ
た。

【００１０】そこで本発明は、操作性を向上させるとと
もに、入力する文字等の線幅を任意に調整でき、しかも
機構を簡素にできる情報入力ペン及び情報入力装置の提
供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の情報入力ペンは、光源と、この光源から照射
された光を情報入力装置の受光部上に集光する対物レン
ズを備えた情報入力ペンにおいて、手動操作に基づき、
上記対物レンズを光軸方向で移動させるレンズ移動手段
を設けたものとしている。

【００１２】このレンズ移動手段としては、光源からの
照射光を透過させ、かつ、上記受光部からの反射光の光
路を変更するビームスプリッタと、対物レンズの光軸方
向の移動位置に従って反射光のビームスポット形状を変
化させる円筒レンズと、この円筒レンズによる反射光の
ビームスポットの形状変化によりフォーカス誤差信号を
生成する誤差信号生成部と、手動操作に基づいて基準信
号を生成する基準信号生成部と、上記フォーカス誤差信
号と基準信号との比較により対物レンズを光軸方向で移
動させるレンズ駆動部とを有するものが好ましい。さら
に、光源をオン／オフする手動スイッチと、光源をオフ
にしたとき、外部から対物レンズに入射した光を検知す
る光検知器を備えたものであってもよい。

【００１３】また、本発明による情報入力装置は、上記
のような情報入力ペンと、この情報入力ペンからの照射
光を検知する受光素子がマトリックス状に配置された受
光部と、この受光部に入力された照射光の軌跡を表示部
に表示する表示制御部とを備えている。

【００１４】

【作用】上記情報入力ペンでは、光源から照射された光
は、対物レンズにより集光されて受光部にビームスポッ
トが形成される。そして、レンズ移動手段によって対物
レンズを光軸方向で移動すると、対物レンズの移動に従
って受光部上に形成されるビームスポットの大きさが変
化する。また、光源をオン／オフする手動スイッチと、
光源をオフにしたとき、外部から対物レンズに入射した
光を検知する光検知器を備えたものであれば、従来にお
けるタッチペンとライトペンとしての機能を併有させる
ことができる。

【００１５】上記情報入力装置では、受光部に光を照射
しつつ情報入力ペンを移動させると、表示制御部によっ
て、照射光の軌跡が表示部に表示される。また、情報入
力ペンの対物レンズをレンズ移動手段によって光軸方向
で移動すると、この移動に従ってビームスポットの大き
さが変化し、上記軌跡の線幅が変化する。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は一実施例としての情報入力ペンと、この情
報入力ペンにより文字情報が入力される情報入力装置と
を示す斜視図、図２は図１に示す情報入力ペンの主要部
及び情報入力装置の受光部の詳細な構造を示す部分拡大
断面図、図３はフォーカス誤差信号を検出する光検出器
とビームスポットの関係を示す説明図、図４は情報入力
ペンによる入力文字の太さを変化させる原理の説明図で
ある。なお、図４中横軸は対物レンズと受光素子との間
の距離とフォーカス状態とを示し、縦軸はフォーカス誤
差信号レベルと文字等の線幅を示す。

【００１７】図１に示す情報入力装置２５は、情報入力
ペン２６と、この情報入力ペン２６から照射された光を
受光するタブレット状受光部２７と、この受光部２７で
の信号入力状態を表示するブラウン管等で構成されたモ
ニター部２８とを備えている。

【００１８】受光部２７は、図１と図２とに示すよう
に、マトリックス状に配列されたフォトトランジスタ等
の受光素子２９と、この受光素子２９の受光面２９ａに
重ね合わされた光透過性の保護カバー３０とを備えてい
る。この受光部２７の下側にはコンピュータ本体３２が
配置されており、受光素子２９からの出力信号は信号線
３６を介してコンピュータ本体３２に出力されてディジ
タル処理等を行った後、モニター部２８に表示される。
本実施例では、コンピュータ本体３２とモニター部２８
とにより、表示制御部５２を構成している。

【００１９】情報入力ペン２６は、円柱状の本体２６ａ
を備えている。この本体２６ａの先端部すなわち情報入
力装置２５の受光部２７との接触端面２６ｃの縁部には
回転体４４が設けられ、また、この接触端面２６ｃの中
央部分には凹部２６ｂが形成されている。この凹部２６
ｂ内に、光照射部３３ａと反射光受光部３３ｂとが内蔵
されている。情報入力ペン２６の本体２６ａの外側壁に
は、後述する基準信号生成部を調整するダイアル４２
と、光照射部３３ａの光源３４への電力供給をオン／オ
フする手動スイッチ４３とが設けられている。

【００２０】この手動スイッチ４３は、本体２６ａを握
る手の例えば人差し指が当たる部分に配置されており、
本体２６ａの軸方向と直交する方向に動作するようにな
っている。これにより、手動スイッチ４３を操作したと
きの操作力が本体２６ａを介して受光部２７に押下力と
して加わることがないようにしている。さらに、手動ス
イッチ４３は、その操作面４３ａを人差し指等で軽く押
すだけで光源３４への電力供給をオン／オフできるよう
になっている。

【００２１】光照射部３３ａは、凹部２６ｂの盲端面に
取り付けられた発光ダイオード等の光源３４と、光源３
４から照射された光を集光させる対物レンズ３５と、こ
の対物レンズ３５を光軸Ｏ方向で移動自在に支持する駆
動コイル４０と、光源３４と対物レンズ３５との間に配
置され、光源３４からの光は真っ直ぐ透過させ、対物レ
ンズ３５から光源３４に向かう光は直角に反射させるビ
ームスプリッタ３７と、で構成されている。また、反射
光受光部３３ｂは、対物レンズ３５とビームスプリッタ
３７と、このビームスプリッタ３７で反射された光路Ａ
上に配置された円筒レンズ３８と、この円筒レンズ３８
を通過した光を受光する光検知器３９とで構成され、光
照射部３３ａと反射光受光部３３ｂとで、対物レンズ３
５及びビームスプリッタ３７を共用した形態となってい
る。光検知器３９は、手動スイッチ４３の操作によって
光源３４をオフにしているときにも光の検知動作を継続
するようにしている。従って、光源３４がオフとなって
いるとき、外部から入射された光を検知するようになっ
ている。この構成によって、この情報入力ペン２６はタ
ッチペンとしての機能とともに、ライトペンとしての機
能を併有させている。

【００２２】円筒レンズ３８は、対物レンズ３５が焦点
距離に一致する位置に設定されているときには、光検知
器３９に図３に示すような真円形状のビームスポットＢ
を形成し、対物レンズ３５が焦点距離から遠近いずれか
の方向に移動されたときには、楕円形状のビームスポッ
トＣ又はＤを形成させるように、反射光のビーム形状を
変化させる機能を有している。

【００２３】図３に示すように、光検知器３９は互いに
等しい受光面積を持った４つの光検出素子３９ａ乃至３
９ｄを備えている。この光検知器３９の出力側には、図
５に示すように加減算回路４５と、上記ダイアル４２に
よって調整される基準信号生成部としての可変抵抗器４
８と、加減算回路４５と可変抵抗器４８との出力を比較
して差分を出力する比較回路４６と、この比較回路４６
の出力信号に従って駆動信号を生成する駆動回路４７
と、この駆動回路４７の出力側に接続された駆動コイル
４０とが接続されている。本実施例では、光検知器３
９、加減算回路４５により誤差信号生成部５０を構成し
ている。

【００２４】基準信号生成部としての可変抵抗器４８
は、ダイヤル４２の操作によって抵抗値が変化し、この
抵抗値の変化によって比較回路４６の基準信号を変化さ
せる。加減算回路４５では、光検出素子３９ａと３９ｃ
との出力の加算値から、光検出素子３９ｂと３９ｄとの
出力の加算値を減算した値をフォーカス誤差信号として
出力する非点収差法を採用している。なお、フォーカス
誤差信号を得る方法としては非点収差法ばかりでなく、
臨界角法、フーコー法等を採用してもよい。

【００２５】対物レンズ３５は駆動コイル４０の一端部
に取り付けられ、この駆動コイル４０の他端部は本体３
６ａの固定部に取り付けられている。また、この駆動コ
イル４０の周囲には永久磁石４１が配置されている。従
って、駆動コイル４０に駆動信号を流せば、この駆動信
号に従って対物レンズ３５は光軸Ｏ方向で移動される。
本実施例では、図５に示すように可変抵抗器４８、駆動
回路４７、永久磁石４１、駆動コイル４０によりレンズ
駆動部４９を構成し、このレンズ駆動部４９、上記ビー
ムスプリッタ３７、円筒レンズ３８、誤差信号生成部５
０によりレンズ移動手段５１を構成している。

【００２６】以上の構造を備えた情報入力ペンと情報入
力装置の動作について、図６をも参照して説明する。 ステップ１（図中Ｓ１と略記する。以下、同様。）：情
報入力ペン２６の回転体４４を、情報入力装置２５の受
光部２７の保護カバー３０に軽く接触させた姿勢で、手
動スイッチ４３を押す。なお、手動スイッチ４３を押し
た直後では、フォーカス誤差信号が「０」の初期値とな
っており、本実施例では予め設定されたビームスポット
径が受光部２７に形成される。この手動スイッチ４３を
押すと光源３４が点灯され、この光源３４の光は、対物
レンズ３５によって集光されてビームスポットが形成さ
れ、受光部２７の複数の受光素子２９に同時に照射され
る。

【００２７】ステップ２：ここでダイアル４２をいずれ
かの方向に回転させると、可変抵抗器４８の抵抗値が変
化し、図４に示すように基準信号Ｅが変化する。この基
準信号Ｅとフォーカス誤差信号とが比較回路４６によっ
て比較され、この比較結果により差分信号Ｆが生成され
て駆動回路４７に出力される。

【００２８】ステップ３：駆動回路４７では比較回路４
６から出力された差分信号Ｆに基づいて駆動信号を生成
し、駆動コイル４０に出力する。駆動コイル４０は、駆
動信号に従って、すなわちダイアル４２を回転させた方
向と角度に従って、対物レンズ３５を受光部２７から遠
ざかる方向又は受光部２７に近づける方向に移動させ
る。本実施例では対物レンズ３５を受光部２７から遠ざ
かる方向に移動したときに、受光部２７上に形成される
ビームスポットが小さくなる。すなわち、文字等の線幅
が細くなる。一方、対物レンズ３５を受光部２７に近づ
ける方向に移動すれば、受光部２７上に形成されるビー
ムスポットが大きくなる。すなわち、文字等の線幅が太
くなる。

【００２９】ステップ４：この駆動信号は、基準信号と
フォーカス誤差信号との差分信号が零になるまで出力さ
れる。

【００３０】ステップ５：そして、比較回路４６から出
力される差分信号が零になると、対物レンズ３５が所定
位置に移動されて停止される。このとき、受光部２７に
形成されているビームスポット内の複数の受光素子２９
からの信号がコンピュータ本体３２に出力される。コン
ピュータ本体３２では、光が照射された受光素子２９の
位置に応じてモニター部２８上の画素が点灯制御され
る。従って、情報入力ペン２６をたとえば任意の漢字の
形状に沿って動かせば、その軌跡すなわち入力した漢字
が上記設定された線幅でモニター部２８に表示される。

【００３１】ステップ６：手動スイッチ４３をオフ操作
して光源３４を消灯する。 ステップ７：この光源３４の消灯状態で、この情報入力
ペン２６をモニター部２８に向けると、コンピュータ本
体３２はモニター部２８上にライトペンビデオ信号を発
生させる。 ステップ８：情報入力ペン２６では、このライトペンビ
デオ信号を光検知器３９により検出する。

【００３２】ステップ９：そして、情報入力ペン２６
は、光検知器３９で検知されたライトペンビデオ信号に
基づくライトペンビデオ検出信号をコンピュータ本体３
２に送出する。コンピュータ本体３２はこのライトペン
ビデオ検出信号により、情報入力ペン２６がモニター部
２８上のどの項目を選択したかを認識する。なお、本発
明は図示又は説明した実施例に限るものではなく、その
要旨の範囲内で様々に変形実施が可能であることを付記
する。

【００３３】

【発明の効果】本発明の情報入力ペンによれば、手動操
作により対物レンズを光軸方向で移動させることができ
るので、操作性の向上を図れるとともに入力する文字等
の線幅を変化させることができる。

【００３４】請求項２のような情報入力ペンによれば、
その光照射部と反射光受光部において、対物レンズとビ
ームスプリッタとを共用できるので、部品点数の少ない
簡素な構造にできる。

【００３５】また、請求項３のように、光源をオン／オ
フする手動スイッチと、光源をオフにしたとき、外部か
ら対物レンズに入射した光を検知する光検知器を備えた
ものであれば、タッチペンとしての機能とともにライト
ペンとしての機能を併有させることができる。しかも、
磁気発生コイルや磁気鉄心等を設ける必要がないので、
簡単な構造とすることができる。

【００３６】本発明の情報入力装置によれば、上記のよ
うな情報入力ペンと、この情報入力ペンからの照射光を
検出する受光素子がマトリックス状に配置された受光部
と、この受光部に入力された照射光の軌跡を表示する表
示制御部とを備えたことにより、操作性の向上を図るこ
とができるとともに、入力する文字等の線幅を変化させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての情報入力ペンと、こ
の情報入力ペンにより文字情報が入力される情報入力装
置とを示す斜視図である。

【図２】図１に示す情報入力ペンの主要部及び情報入力
装置の受光部の詳細な構造を示す部分拡大断面図であ
る。

【図３】フォーカス誤差信号を検出する光検出器と光束
の関係を示す説明図である。

【図４】情報入力ペンによって入力する文字等の太さを
変化させる原理の説明図である。

【図５】電気系統の構成を示すブロック図である。

【図６】入力する文字等の太さを調整する動作を示すフ
ローチャートである。

【図７】従来の情報入力装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来におけるペン
の構成の説明図である。

【図９】従来の他のペンの構成を示す説明図である。

【符号の説明】

２５ 情報入力装置 ２６ 情報入力ペン ２７ 受光部 ２８ モニター部 ２９ 受光素子 ３２ コンピュータ本体 ３３ａ 光照射部 ３３ｂ 反射光受光部 ３４ 光源 ３５ 対物レンズ ３７ ビームスプリッタ ３８ 円筒レンズ ３９ 光検知器 ４０ 駆動コイル ４１ 永久磁石 ４２ ダイアル ４３ 手動スイッチ ４４ 回転体 ４５ 加減算回路 ４６ 比較回路 ４７ 駆動回路 ４８ 基準信号生成部としての可変抵抗器 ４９ レンズ駆動部 ５０ 誤差信号生成部 ５１ レンズ移動手段 ５２ 表示制御部 Ｂ ビームスポット Ｃ ビームスポット Ｄ ビームスポット Ｏ 光軸

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源から照射された光を、
   情報入力装置の受光部上に集光する対物レンズとを備え
   た情報入力ペンにおいて、手動操作に基づき、上記対物
   レンズを光軸方向で移動させるレンズ移動手段を設けた
   ことを特徴とする情報入力ペン。
2. 【請求項２】 上記レンズ移動手段は、光源からの照射
   光を透過させ、かつ、上記受光部からの反射光の光路を
   変更するビームスプリッタと、対物レンズの光軸方向で
   の移動位置に従って反射光のビームスポット形状を変化
   させる円筒レンズと、この円筒レンズによる反射光のビ
   ームスポットの形状変化によりフォーカス誤差信号を生
   成する誤差信号生成部と、手動操作に基づいて基準信号
   を生成する基準信号生成部と、上記フォーカス誤差信号
   と基準信号との比較により対物レンズを光軸方向で移動
   させるレンズ駆動部とを有している請求項１記載の情報
   入力ペン。
3. 【請求項３】 光源をオン／オフする手動スイッチと、
   光源をオフにしたときにも、外部から入射した光を検知
   する光検知器を備えた請求項１又は２記載の情報入力ペ
   ン。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の情報入力ペンと、この
   情報入力ペンからの照射光を検出する受光素子がマトリ
   ックス状に配置された受光部と、この受光部に入力され
   た照射光の軌跡を表示する表示制御部とを備えたことを
   特徴とする情報入力装置。