JP4143462B2 - ペン入力表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力手段によって入力された位置情報を検出して入力位置を求め、求められた位置に位置画像を表示できる、ペン入力表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表示画面上でのペン入力を可能とするペン入力表示装置において、透明タブレットと表示パネルとを一体構成したタブレット一体型表示パネルが広く用いられている。このタブレット一体型表示パネルには様々なタイプがあり、透明タブレットに抵抗膜方式を用いたものが最も広く利用されている。この抵抗膜方式の透明タブレットを用いた一体型表示パネルは、表示パネルの前面に座標検出用の透明タブレットを積層した構成をとっている。
【０００３】
しかし、上述のタブレット一体型表示パネルでは、ペン入力を行う際には表示パネルと入力用のペン先との間に透明タブレットが挟まれる形になる。このため、表示パネルの表示位置から離れた位置にペン先がくる、いわゆる「視差」が生じてしまう。また、透明とはいえ、上記透明タブレットが表示パネル上に積層されることによって表示画面における表面輝度が低下するといった問題もある。
【０００４】
そこで、表示パネル表面に透明タブレットを置くことなく、ペンによる入力操作を行う方法として、超音波ペン入力方式が利用されている。この方式では、入力用ペンに搭載された超音波送信器から発信される超音波を、表示パネルに搭載された受信器によって受信し、その受信結果から表示パネルに対する入力用ペンの相対位置を演算して入力位置を求めるようになっている。具体的には、カウンタ計数方式にて距離を求める。すなわち、１つの超音波送信器から発振された超音波が１つの受信器に到達するまでの時間をクロックカウントによって測定し、測定時間と音速とから距離を演算して求める。
【０００５】
このような超音波ペン入力方式を開示する文献としては、例えば、米国特許公報である特許文献１が挙げられる。
【０００６】
以下に、図１８ないし図２１を参照して、超音波ペン入力方式について詳述する。
【０００７】
例えば、特許文献１の構成では、図１８（ａ）に示すように、表示パネル１００の近傍にペン入力用ユニット１０１が配置され、ペン入力用ユニット１０１上には２つの超音波受信器１０２・１０３、及び１つの赤外線受信器１０４が配置されている。一方、入力用ペン１２０は、図１８（ｂ）に示すように、超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２を有している。また、入力用ペン１２０は、ペン先１２３がスイッチ１２４となっている。
【０００８】
上記の入力用ペン１２０には、図１９に示すように、上記超音波送信器１２１を駆動する超音波送信回路１２５、上記赤外線送信器１２２を駆動する赤外線送信回路１２６、及び上記超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２の出力制御を行うマイクロコンピュータ（マイコン）１２７が内蔵されている。
【０００９】
上記マイコン１２７は、入力用ペン１２０が表示パネル１００に接触し、ペン先１２３のスイッチ１２４がＯＮとなった時に、上記超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２から信号を発信させる。なお、上記超音波送信器１２１、赤外線送信器１２２、超音波送信回路１２５、赤外線送信回路１２６及びマイコン１２７の駆動電源は入力用ペン１２０に内蔵された図示しない電池により供給される。
【００１０】
次に、上記の超音波ペン入力方式における入力位置の演算方法について説明する。
【００１１】
入力用ペン１２０が表示パネル１００に接触すると、ペン先１２７に内蔵されたスイッチ１２４が入り、超音波送信器１２１から超音波信号が発信され、同時に、赤外線送信器１２２から赤外線信号が発信される。そして、超音波信号の発信から受信までにかかる信号到達時間が、上記超音波受信器１０２・１０３のそれぞれにおいて計測される。この時、赤外線信号は発信からの時間差ゼロで赤外線受信器１０４に到達するものと見なし、図２０に示すように、上記信号到達時間の計測は赤外線信号の受信をトリガとして計測が開始される。
【００１２】
超音波信号の信号到達時間は、例えばカウンタ計数方式で求めることができる。すなわち、超音波送信器１２１から発信された超音波信号が超音波受信器１０２・１０３に到達するまでの時間をクロックカウントによって測定し、そのカウント数からクロック周期を乗ずることによって、信号到達時間が求められる。
【００１３】
上記超音波受信器１０２・１０３のそれぞれにおいて信号到達時間が求まると、これに超音波信号の伝播速度、つまり音速を乗ずることによって、その時点での超音波送信器１２１と超音波受信器１０２・１０３との距離が求められる。また、超音波受信器１０２と超音波受信器１０３との距離は予め認識されている。
【００１４】
こうして、図２１に示すように、超音波送信器１２１と超音波受信器１０２との間の距離Ｌ１、超音波送信器１２１と超音波受信器１０３との間の距離Ｌ２、及び超音波受信器１０２と超音波受信器１０３との間の距離Ｌ０が得られると、これら３つの距離から超音波送信器１２１の位置を表示パネル１００上の１点の位置座標（Ｘ、Ｙ)を求めることができる。こうして求められた超音波送信器１２１の検出座標位置がペン先座標位置として用いられる。
【００１５】
上記入力位置つまり検出座標位置の演算に係る動作を、図２２及び図２３を参照してさらに詳細に説明する。
【００１６】
入力用ペン１２０の超音波送信器１２１から発信された超音波信号は、図２２に示すように、ペン入力用ユニット１０１内の超音波受信器１０２・１０３にて受信される。これらの受信波形は増幅回路１０５・１０６にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１０７・１０８にてアナログデータからデジタルデータに変換され、到達時間差カウント回路１０９に送られる。
【００１７】
また、赤外線送信器１２２から上記超音波信号と同時に発信された赤外線信号は、ペン入力用ユニット１０１内の赤外線受信器１０４によって受信後、増幅回路１１０にて増幅され、この受信波形も超音波信号と同様に到達時間差カウント回路１０９に送られる。
【００１８】
到達時間差カウント回路１０９は、入力された超音波・赤外線信号の波形によって信号到達時間を検出し、超音波受信器１０２・１０３のそれぞれで受信した波形に対応する信号到達時間を時間値Ａ・Ｂとして検出処理部１１１・１１２に送信する。
【００１９】
ペン入力用ユニット１０１の到達時間差カウント回路１０９から送信された時間値Ａ・Ｂは、図２３に示すように、各検出値処理部１１１・１１２の演算により距離値Ａ・Ｂに変換された後、座標変換処理部１１３にて表示パネル１００上の(Ｘ，Ｙ)座標値に変換され、座標表示処理部１１４によって表示パネル１００上に位置座標表示される。
【００２０】
上述のような超音波ペン入力方式であれば、表示パネル１００の前面に透明タブレットを置く必要がないので、ペン入力時における視差が生じず、また、透明タブレットによる透過率の減少もない良好な表示品位を保ったまま、ペン入力を実現することができる。
【００２１】
一方、この種のペン入力表示装置においては、ペン入力に新たな機能を付加するものとして、ペン入力時の筆圧を検知する駆動方法が、例えば特許文献２及び特許文献３等に開示されている。上記の駆動方法を用いれば、ペンに搭載された筆圧検出用の素子によって筆圧情報を検知し、その筆圧情報を表示装置に送信することによって、筆圧情報に応じた描画を行うことができる。
【００２２】
以下に、筆圧情報を行うとどのような描画が可能になるかについて、いくつか例を挙げると、
（１） 例えば、筆圧情報を線幅情報に変換すれば、筆のような書き味を実現することができる。
【００２３】
（２） 例えば、筆圧情報を階調情報に変換すれば、筆圧に応じて描画オブジェクトの濃淡を変えることができる。
【００２４】
（３） 例えば、特許文献４に記載されているように、筆圧情報を色情報に変換すれば、筆圧に応じて描画オブジェクトの色を変えることができる。
【００２５】
このように筆圧情報を検知し、描画情報に付加することによって、簡便かつ高性能及び多機能のペン入力を実現することができる。
【００２６】
以上のように、特許文献１の方式を用いると、視差・透過率低下が共にない良好な表示品位を保ったまま、ペン入力を実現することができる。また、特許文献２〜４等に開示されている駆動方式を用いれば、ペンに搭載された筆圧検出用の素子によって筆圧情報を検知し、筆圧情報を表示装置に送信することによって、筆圧情報に応じた描画を行うことができ、簡便かつ高性能つまり多機能のペン入力を実現することができる。
【００２７】
【特許文献１】
米国特許第４８１４５５２号明細書（１９８９年５月２１日発行）
【００２８】
【特許文献２】
特開昭５９−２２０８８８号公報（１９８４年１２月１２日公開）
【００２９】
【特許文献３】
特開昭６３−１３６１２８号公報（１９８８年０６月０８日公開）
【００３０】
【特許文献４】
特開昭６１−１０７４１９号公報（１９８６年０５月２６日公開）
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のペン入力表示装置には大きな問題がある。
【００３２】
例えば、特許文献２及び特許文献３に開示されている方式はいずれも、ペンに搭載された筆圧検出用手段によって検知された筆圧情報は有線で表示装置側に送信する駆動方式をとっている。
【００３３】
一方、特許文献１に開示されている超音波ペン入力方式の魅力の１つは、無線方式のペン入力である、ということである。しかしながら、筆圧情報を表示装置側に送信するために、ペンと表示装置を有線で接続してしまうと利便性・操作性が著しく低下してしまうことになる。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明のペン入力表示装置は、上記課題を解決するために、入力用ペンを用いて表示パネル上でのペン入力が行えるとともに、上記表示パネルに入力用ペンのペン先を当接したときに、入力用ペンに搭載された赤外線送信手段及び超音波送信手段から同時に発信される赤外線信号及び超音波信号を表示パネル外に設けた赤外線受信手段及び少なくとも２個の超音波受信手段にてそれぞれ受信し、上記赤外線受信手段による赤外線信号受信時を基準として上記少なくとも２個の超音波受信手段による時間遅れの超音波信号の受信結果から表示パネルに対するペン先の当接位置を演算して求めるペン入力表示装置において、上記入力用ペンには、表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段とが設けられていることを特徴としている。
【００３６】
上記の発明によれば、ペン先を当接したときの筆圧検知手段による筆圧情報に応じて、筆圧情報赤外線送信制御手段が、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００３７】
したがって、入力用ペンの筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信手段及び赤外線信号を受信する赤外線受信手段は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【００３８】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することができる。
【００３９】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させることを特徴としている。
【００４０】
上記の発明によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００４１】
したがって、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができる。
【００４２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴としている。
【００４３】
上記の発明によれば、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【００４４】
また、本発明の参考に係るペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させることを特徴としている。
【００４５】
上記参考に係るペン入力表示装置によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００４６】
したがって、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【００４７】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【００４８】
なお、本参考に係るペン入力表示装置では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号を超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【００４９】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力することを特徴としている。
【００５０】
上記の発明によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力する。
【００５１】
したがって、例えば、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができる。
【００５２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記赤外線信号はビットデータを表す信号からなることを特徴としている。
【００５３】
上記の発明によれば、赤外線信号としてビットデータを表す信号を使用するので、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。
【００５４】
したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができる。
【００５５】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴としている。
【００５６】
上記の発明によれば、順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５８】
本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネルに直接ペン入力する入出力一体型の表示装置を例示するものであり、図２に示すように、表示パネル１０、ペン入力用ユニット１１、入力用ペン３０、及び表示制御部４０を備えた構成である。
【００５９】
同図の構成において、表示パネル１０及び入力用ペン３０は、前記従来技術の図１８（ａ）（ｂ）において示した表示パネル１００及び入力用ペン１２０と同様の構成である。
【００６０】
すなわち、上記ペン入力表示装置では、表示パネル１０の近傍にペン入力用ユニット１１が配置され、ペン入力用ユニット１１上には２つの超音波受信器１２・１３と１つの赤外線受信器１４とが配置されている。また、入力用ペン３０は、図３に示すように、超音波送信手段としての超音波送信器３１及び赤外線送信手段としての赤外線送信器３２を有しているとともに、そのペン先３３がスイッチ３４となっている。
【００６１】
尚、ペン入力用ユニット１１における超音波受信器１２・１３及び赤外線受信器１４の配置位置は、液晶表示パネル１０の外縁部に配置されるものであれば上記図２の例に限定されるものではない。
【００６２】
表示制御部４０は、ペン入力用ユニット１１における検出結果に基づいて表示パネル１０での表示制御を行うための手段であり、ＣＰＵ等にて具備される。上記表示制御部４０は、検出値処理部４１・４２、座標変換処理部４５、及び座標表示処理部４６を備えている。
【００６３】
同図の構成において、検出値処理部４１・４２、座標変換処理部４５、及び座標表示処理部４６は、前記図２３に示す検出値処理部１１１・１１２、座標変換処理部１１３、及び座標表示処理部１１４と同様の構成及び作用を有するものである。
【００６４】
続いて、上記構成のペン入力表示装置における処理動作を、図４を参照して説明する。同図は、上記ペン入力表示装置において、表示パネル１０の全入力エリアにおいて誤作動の生じにくい高い検出精度を達成するために、ペン入力用ユニット１１における受信感度を調整するための機能に係る構成を示すものであり、入力用ペン３０、ペン入力用ユニット１１、及び表示制御部４０における一部の構成を図示している。
【００６５】
まず、入力用ペン３０が液晶表示パネル１０に接触すると、上記ペン先３３に内蔵されたスイッチ３４が入り、これにより、超音波送信器３１から超音波信号が発信されるとともに、同時に赤外線送信器３２から赤外線信号が発信される。
【００６６】
そして、超音波信号の発信から受信までにかかる信号到達時間が、ペン入力用ユニット１１の内部における超音波受信器１２・１３においてそれぞれ計測される。上記信号到達時間の計測は、赤外線受信器１４での赤外線信号の受信をトリガとして計測が開始される。なお、この時、赤外線は、時間ゼロで赤外線受信器１４に到達したと考える。また、上記信号到達時間の計測にはクロックカウントによる測定等が利用可能である。
【００６７】
上記超音波受信器１２・１３において受信された超音波信号は、増幅回路１５・１６によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１７・１８によってアナログデータからデジタルデータに変換され、到達時間差カウント回路１９に送られる。
【００６８】
また、赤外線送信器３２から上記超音波信号と同時に発信された赤外線信号は、赤外線受信器１４にて受信された後、増幅回路２０にて増幅され、該赤外線信号の受信波形も超音波信号と同様に到達時間差カウント回路１９に送られる。
【００６９】
到達時間差カウント回路１９は、入力された超音波・赤外線信号の波形により信号到達時間を検出し、超音波受信器１２・１３のそれぞれで受信した波形に対応する信号到達時間を時間値Ａ・Ｂとして前記表示制御部４０における検出処理部４１・４２に送信する。
【００７０】
検出値処理部４１・４２に入力された上記時間値Ａ・Ｂは、図２に示すように、各検出値処理部４１・４２での演算により距離値Ａ・Ｂに変換される。すなわち、測定した時間差と音速とから超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。このとき、信号到達時間差については、前記従来技術の説明図である図２０に示すように、赤外線受信波形の立ち上がりから超音波受信波形の立下がりまでの信号到達時間差をカウントしている。なお、同図においては、赤外線受信・送信波形は正論理つまり赤外線がＯＮになっている期間をＨＩＧＨ「１」にて示し、超音波受信波形を負論理にて示しているが、波形それぞれに対する論理はこれに限定されるものではない。
【００７１】
その後、図２に示すように、座標変換処理部４５において表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値に変換され、座標表示処理部４６によって表示パネル１０上に位置座標表示される。
【００７２】
ところで、本実施の形態においては、この座標表示処理部４６における表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値への変換については、上記距離値Ａ・Ｂだけではなく、筆圧情報をも考慮して表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値への変換を行っている。
【００７３】
本実施の形態１に係るペン入力表示装置の特徴はこの筆圧情報をも考慮した駆動方法にあり、以下、その駆動方法について説明を行う。
【００７４】
すなわち、本実施の形態のペン入力表示装置の駆動方式は、送信する赤外線信号の信号幅によって、筆圧情報を送信するようになっている。
【００７５】
具体的には、本実施の形態のペン入力表示装置は、図１に示すように、入力用ペン３０には、超音波送信器３１を駆動する超音波送信回路３５、赤外線送信器３２を駆動する赤外線送信回路３６、及び上記超音波送信器３１及び赤外線送信器３２の出力制御を行う筆圧情報赤外線送信制御手段としてのマイクロコンピュータ（マイコン）３７が内蔵されている。すなわち、上記マイコン３７は、入力用ペン３０が表示パネル１０に接触し、ペン先３３のスイッチ３４がＯＮとなった時に、上記超音波送信器３１及び赤外線送信器３２から信号を発信させる。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、入力用ペン３０は、筆圧検知手段としての例えば圧電素子３８と、この圧電素子３８からの筆圧データをアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換回路３９とを備えている。なお、筆圧検知手段は必ずしも圧電素子３８に限らない。また、Ａ／Ｄ変換回路３９についても、必要でなければ省略することができる。
【００７７】
また、上記超音波送信器３１、赤外線送信器３２、超音波送信回路３５、赤外線送信回路３６、マイコン３７、圧電素子３８及びＡ／Ｄ変換回路３９等の駆動電源は入力用ペン１２０に内蔵された図示しない電池により供給されるようになっている。
【００７８】
上記の入力用ペン３０では、ペン先３３にて感知される筆圧値は、圧電素子３８によって検出され、Ａ／Ｄ変換回路３９によってデジタル化された後に、マイコン３７に入力される。そして、マイコン３７は、入力された筆圧値に基づいて、筆圧値を赤外線信号の信号幅に反映した形で赤外線出力を行う。例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ペン先３３の筆圧情報に応じて、筆圧が大きい程、赤外線信号幅を大きく変化させる。
【００７９】
この赤外線信号を受信した赤外線受信器１４は、図４に示すように、その信号幅から筆圧検出用手段としての筆圧検出用回路２１によって筆圧情報を検出し、図６に示すように、同時に超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。
【００８０】
その後、図２に示すように、検出した筆圧値と算出した座標データとに基づき、表示パネル１０に描画を行う。
【００８１】
なお、本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が高くなるに伴って信号幅が増大する場合を示したが、必ずしもこれに限らず、例えば、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が高くなるにしたがって信号幅を減少させてもよい。また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧情報はリニアに変化させる必要はなく、筆圧が中程の時に最も信号幅を広くするという駆動方法でもよい。
【００８２】
ここで、前述したように、入力用ペン３０は内部電池による駆動を行っており、駆動時の消費電力を如何に低減するかが大きな課題となっている。したがって、駆動電力の増大はできるだけ最小限に抑えなければならない。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、赤外線信号が出力されている期間がＨＩＧＨ「１」になっている（正論理）。
【００８４】
一方、信号幅の広さは赤外線出力期間の長さに相当し、赤外線出力期間が長いということは、それだけ消費電力が大きくなるということを意味する。したがって、使用頻度の高い筆圧情報に対しては、信号幅を狭く設定した方が駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８５】
そこで、本実施の形態では、例えば、ペン先３３を押し込まない状態でペン入力を使用することが多い場合には、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が小さい時、信号幅が狭い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。一方、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、例えば、ペン先３３を押し込んだ状態でペン入力を使用することが多い場合には、筆圧が大きい時、信号幅が狭い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８６】
また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、例えば、ペン先を殆ど中程での状態でペン入力を使用しない場合には、筆圧が中程の時、信号幅が広い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８７】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。
【００８８】
例えば、入力用ペン３０側にて、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力し、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して該赤外線信号を送信する方法について説明する。
【００８９】
この場合には、図１に示すように、入力用ペン３０におけるペン先３３、スイッチ３４、圧電素子３８、Ａ／Ｄ変換回路３９及びマイコン３７からなる順序入力部５０が、本発明の順序入力手段としての機能を果たす。
【００９０】
この順序入力部５０における筆圧レベルの使用頻度の多い順に設定入力する方法について説明する。
【００９１】
例えば、表示パネル１０上で入力用ペン３０のペン先３３を強く押圧した後、ペン先３３を表示パネル１０から離す。これにより、スイッチ３４及び圧電素子３８が働き、その筆圧がＡ／Ｄ変換回路３９を介してマイコン３７に伝達される。このとき、マイコン３７は、圧電素子３８による筆圧が一定の閾値以上であれば、使用頻度の多い順の設定入力モードであると判断する。したがって、例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いことを設定入力する場合には、この設定入力モードにおいて、例えば、入力用ペン３０のペン先３３による、筆圧レベル小→中→大の順での押圧と離脱とを繰り返す。具体的には、表示パネル１０にペン先３３を当接して、筆圧レベルが小となるように例えば２秒押圧する。次いで、一旦、ペン先３３を表示パネル１０から離した後、今度は、筆圧レベルが中となるように例えば２秒押圧する。さらに、同様にして、一旦、ペン先３３を表示パネル１０から離した後、筆圧レベルが大となるように例えば２秒押圧し、その後表示パネル１０から離す。これにより、マイコン３７は、この設定入力モードにおいて、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いと判断する。
【００９２】
次いで、この設定入力モードを解除するために、再び、上記一定の閾値以上にペン先３３を押圧する。
【００９３】
上記動作により、マイコン３７は、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いと判断して、例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信させる。
【００９４】
なお、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【００９５】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【００９６】
このように、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、赤外線信号幅を変化させるようになっている。
【００９７】
すなわち、本実施の形態によれば、ペン先３３を当接したときの圧電素子３８による筆圧情報に応じて、マイコン３７が、赤外線信号を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【００９８】
したがって、入力用ペン３０の筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信器３２及び赤外線信号を受信する赤外線受信器１４は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【００９９】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装置を提供することができる。
【０１００】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【０１０１】
したがって、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１０２】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、上記記載のペン入力表示装置において、入力用ペン３０には、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力部５０が設けられる一方、マイコン３７は、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信器３２にて赤外線信号を送信させる。
【０１０３】
このため、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【０１０４】
〔参考の形態〕
本発明の参考の形態について図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本参考の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本参考の形態のペン入力表示装置では、図９（ａ）（ｂ）に示すように、サンプリング周期に例えば２個等の複数個の赤外線信号を発信し、その信号間の距離によって筆圧情報を送信するようになっている。
【０１０６】
すなわち、前記実施の形態１の図１に示すように、ペン先３３にて感知される筆圧値は、筆圧検知手段としての圧電素子３８によって検出され、必要であればＡ／Ｄ変換回路３９によってデジタル化された後に、マイコン３７に入力される。そして、マイコン３７は、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、入力された筆圧情報に応じて、１個目の赤外線信号をＡ、及び２個目の赤外線信号をＢとして、赤外線信号Ａ・Ｂ間の距離を変化させて赤外線出力を行う。
【０１０７】
上記赤外線信号Ａ・Ｂを受信したペン入力用ユニット１１はその赤外線信号Ａ・Ｂ間の幅から筆圧検出用回路２１によって筆圧情報を検出し、図４に示すように、同時に赤外線信号Ａと超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。その後、筆圧値と座標データとに基づき、図２に示すように、表示パネル１０に描画を行う。
【０１０８】
この駆動方式を採用した場合には、筆圧が変化しても赤外線出力期間は常に一定である。このため、どのような筆圧でも赤外線出力による消費電力は一定であり、かつ、低く抑えることができる。
【０１０９】
また、消費電力は一定であるが、当然、筆圧情報はリニアに変化させる必要はなく、筆圧が中程の時に最も信号幅を広くする、という駆動方法を行うことも可能である。
【０１１０】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。
【０１１１】
なお、本参考の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【０１１２】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【０１１３】
このように、本参考の形態のペン入力表示装置は、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、赤外線信号間の距離を変化させるようになっている。
【０１１４】
すなわち、本参考の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【０１１５】
したがって、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１１６】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【０１１７】
なお、本参考の形態では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号Ａを超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【０１１８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１１ないし図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態１及び参考の形態と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び参考の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
本実施の形態のペン入力表示装置では、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、サンプリング周期に複数個の赤外線信号を発信し、Bitデータによって筆圧情報を送信するようになっている。具体的には、超音波信号との到達時間差を検出するための基準となる赤外線信号をＡとしたとき、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、それ以外の赤外線信号にてBitデータを送信する。同図中では８Bitの筆圧情報を送信している。
【０１２０】
上記赤外線信号を受信したペン入力用ユニット１１は、図４に示すように、その赤外線信号Ａに同期した筆圧検出信号を筆圧検出用回路２１にて生成し、この筆圧検出信号によって筆圧情報（Bitデータ）を検出した後、赤外線信号Ａと超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。その後、図２に示すように、検出した筆圧値と算出した座標データとに基づいて、表示パネル１０に描画を行う。
【０１２１】
ここで、本駆動方式においては複数の赤外線データを送信するため、前記実施の形態１の場合と同様に、駆動時の消費電力を如何に低減するか、つまり、如何に実使用の際の赤外線出力期間を短くできるかが大きな課題となっている。
【０１２２】
この課題に対して、本実施の形態では、使用頻度の多い筆圧情報順に、送信する赤外線信号出力期間を短く設定するという駆動を行う。
【０１２３】
ここで、この駆動方法を、簡単のため、３Bitの筆圧情報を送信した場合について説明する。
【０１２４】
まず、上記のデータ送信の場合、筆圧情報は３Bitで送信されるため、「０〜７」という８段階の筆圧情報となる。
【０１２５】
入力用ペン３０を使用したときに、使用頻度の高い筆圧情報から順に、例えば、「７，６，０，１，２，５，４，３」であったと仮定する。
【０１２６】
まず、使用頻度の一番高い「７」という筆圧情報に対しては、最も赤外線出力期間が短いBitデータである「０００」を割り当てる。次に、使用頻度の高い「６」、「０」、「１」といった筆圧情報に対しては、「１００」、「０１０」、「００１」（「１」を出力する期間が、３Bit出力期間において１回のデータ）を割り当てる。
【０１２７】
同様にして、「２」、「５」、「４」といった筆圧情報には、「１１０」、「０１１」、「１０１」（「１」を出力する期間が３Bit出力期間において２回のデータ）を割り当てる。
【０１２８】
最後に、最も使用頻度が少ない筆圧情報である「３」に対しては最も消費電力が大きいデータである「１１１」を設定する。
【０１２９】
このような設定を行うことによって、実使用状態において、赤外線通信の消費電力を低く抑えることができる。
【０１３０】
具体的な、送信方法について説明する。
【０１３１】
例えば、押し込まない状態でペン入力を使用する頻度が多い場合には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が小さい時、信号幅が短い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３２】
一方、例えば、最も押し込んだ状態でペン入力を使用する頻度が多い場合には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が大きい時、信号幅が短い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３３】
また、例えば、殆ど中程での状態でペン入力を使用しない場合には、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が中程の時、信号幅が広い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３４】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。なお、設定方法は、例えば、前記実施の形態１にて説明した順序入力部５０にて行うことができる。
【０１３５】
これにより、信号幅や信号間距離に依存せずに筆圧データの送信が可能となる。
【０１３６】
ところで、信号幅や信号間距離によって筆圧を送信する場合、図１５（ａ）（ｂ）及び図１６（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧情報が多くなればなる程、つまり階調数が増大すればする程、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなっていく。
【０１３７】
したがって、筆圧情報を増大させていった場合には、サンプリング周期よりも、筆圧情報周期の方が長くなる不都合が生じる。その結果、サンプリング周期が筆圧情報のために長くなり、サンプリング数の減少を意味し、ペン入力の反応速度・滑らかさの低下を発生させてしまう。
【０１３８】
また、筆圧情報を短い期間で送信するために、入力用ペン３０内部のクロック周波数を上げる、という方法が考えられるが、筆圧情報を短い期間で送信できる反面、クロック周波数を上げたことにより消費電力が増大してしまう、という別の不具合を生じてしまう。
【０１３９】
しかし、本実施の形態の駆動方法であれば、筆圧データをBitデータで送信するので、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧情報が増大しても、データ送信期間はコンパクトに抑えることができる。
【０１４０】
その結果、高解像度の筆圧データが送信可能となり、高解像度の筆圧データを送信したとしても、サンプリング周期の低下はないので、反応速度のよい、滑らかなペン入力を実現することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【０１４２】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【０１４３】
このように、本実施の形態のペン入力表示装置では、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力するようになっている。
【０１４４】
すなわち、本実施の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力する。
【０１４５】
したがって、例えば、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができる。
【０１４６】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、赤外線信号としてビットデータを表す信号を使用するので、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。
【０１４７】
したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができる。
【０１４８】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、入力用ペン３０には、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力部５０が設けられる一方、マイコン３７は、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信器３２にて赤外線信号を送信させる。
【０１４９】
このため、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【０１５０】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明のペン入力表示装置は、以上のように、入力用ペンには、表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段とが設けられているものである。
【０１５２】
それゆえ、入力用ペンの筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信手段及び赤外線信号を受信する赤外線受信手段は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【０１５３】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することができるという効果を奏する。
【０１５４】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させるものである。
【０１５５】
それゆえ、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができるという効果を奏する。
【０１５６】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させるものである。
【０１５７】
それゆえ、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができるという効果を奏する。
【０１５８】
また、本発明の参考に係るペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させるものである。
【０１５９】
それゆえ、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１６０】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【０１６１】
なお、本参考に係るペン入力表示装置では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号を超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【０１６２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力するものである。
【０１６３】
それゆえ、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができるという効果を奏する。
【０１６４】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記赤外線信号はビットデータを表す信号からなるものである。
【０１６５】
それゆえ、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができるという効果を奏する。
【０１６６】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させるものである。
【０１６７】
それゆえ、順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明におけるペン入力表示装置の実施の一形態を示すものであり、入力用ペンの構成を示すブロック図である。
【図２】 上記ペン入力表示装置の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図３】 上記ペン入力表示装置で用いられる入力用ペンを示す正面図である。
【図４】 上記ペン入力表示装置におけるペン入力用ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間を長くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図６】 （ａ）は筆圧情報を含む赤外線送信（受信）波形を示す波形図、（ｂ）は到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図７】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間を短くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図８】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が中レベルの場合に筆圧情報期間を最も長くし、筆圧が小レベルの場合に筆圧情報期間を次に長くし、筆圧が大レベルの場合に筆圧情報期間を最も短くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図９】 （ａ）は本発明の参考形態を示すものであり、信号間距離が筆圧情報を示すように２個のパルスを送受信する場合の赤外線送信（受信）波形を示す波形図、（ｂ）はそのときの到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図１０】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間としての２個のパルスの信号間距離を長くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１１】 （ａ）は本発明のさらに他の実施形態を示すものであり、筆圧情報を含む赤外線送信（受信）波形を８ビットのデジタル信号にて送受信する場合を示す波形図、（ｂ）はそのときの到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図１２】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「１０１０００１１」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「００００００００」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「１１１１１１１１」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１５】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、信号幅によって筆圧を送信する場合に、筆圧情報が多くなればなる程（階調数が増大すればする程）、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなる赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１６】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、信号間距離によって筆圧を送信する場合に、筆圧情報が多くなればなる程（階調数が増大すればする程）、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなる赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１７】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧データをBitデータにて送信することにより、筆圧情報が増大しても、データ送信期間が大きき増大しない赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１８】 （ａ）は従来のペン入力表示装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記ペン入力表示装置で用いられる入力用ペンを示す正面図である。
【図１９】 上記入力用ペンの内部構成を示すブロック図である。
【図２０】 超音波ペン入力方式を適用した上記ペン入力表示装置で用いられる超音波信号の信号到達時間を示す波形図である。
【図２１】 超音波ペン入力方式を適用した上記ペン入力表示装置における入力座標位置の算出原理を示す平面図である。
【図２２】 上記超音波ペン入力方式を適用したペン入力表示装置のペン入力用ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２３】 上記ペン入力表示装置における全体の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 表示パネル
１１ ペン入力用ユニット
１２・１３ 超音波受信器（超音波受信手段）
１４ 赤外線受信器（赤外線受信手段）
１９ 到達時間差カウント回路
２１ 筆圧検出用回路
３０ 入力用ペン
３１ 超音波送信器（超音波送信手段）
３２ 赤外線送信器（赤外線送信手段）
３３ ペン先
３４ スイッチ
３５ 超音波送信回路
３６ 赤外線送信回路
３７ マイコン（筆圧情報赤外線送信制御手段）
３８ 圧電素子（筆圧検知手段）
４０ 表示制御部
５０ 順序入力部（順序入力手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力手段によって入力された位置情報を検出して入力位置を求め、求められた位置に位置画像を表示できる、ペン入力表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表示画面上でのペン入力を可能とするペン入力表示装置において、透明タブレットと表示パネルとを一体構成したタブレット一体型表示パネルが広く用いられている。このタブレット一体型表示パネルには様々なタイプがあり、透明タブレットに抵抗膜方式を用いたものが最も広く利用されている。この抵抗膜方式の透明タブレットを用いた一体型表示パネルは、表示パネルの前面に座標検出用の透明タブレットを積層した構成をとっている。
【０００３】
しかし、上述のタブレット一体型表示パネルでは、ペン入力を行う際には表示パネルと入力用のペン先との間に透明タブレットが挟まれる形になる。このため、表示パネルの表示位置から離れた位置にペン先がくる、いわゆる「視差」が生じてしまう。また、透明とはいえ、上記透明タブレットが表示パネル上に積層されることによって表示画面における表面輝度が低下するといった問題もある。
【０００４】
そこで、表示パネル表面に透明タブレットを置くことなく、ペンによる入力操作を行う方法として、超音波ペン入力方式が利用されている。この方式では、入力用ペンに搭載された超音波送信器から発信される超音波を、表示パネルに搭載された受信器によって受信し、その受信結果から表示パネルに対する入力用ペンの相対位置を演算して入力位置を求めるようになっている。具体的には、カウンタ計数方式にて距離を求める。すなわち、１つの超音波送信器から発振された超音波が１つの受信器に到達するまでの時間をクロックカウントによって測定し、測定時間と音速とから距離を演算して求める。
【０００５】
このような超音波ペン入力方式を開示する文献としては、例えば、米国特許公報である特許文献１が挙げられる。
【０００６】
以下に、図１８ないし図２１を参照して、超音波ペン入力方式について詳述する。
【０００７】
例えば、特許文献１の構成では、図１８（ａ）に示すように、表示パネル１００の近傍にペン入力用ユニット１０１が配置され、ペン入力用ユニット１０１上には２つの超音波受信器１０２・１０３、及び１つの赤外線受信器１０４が配置されている。一方、入力用ペン１２０は、図１８（ｂ）に示すように、超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２を有している。また、入力用ペン１２０は、ペン先１２３がスイッチ１２４となっている。
【０００８】
上記の入力用ペン１２０には、図１９に示すように、上記超音波送信器１２１を駆動する超音波送信回路１２５、上記赤外線送信器１２２を駆動する赤外線送信回路１２６、及び上記超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２の出力制御を行うマイクロコンピュータ（マイコン）１２７が内蔵されている。
【０００９】
上記マイコン１２７は、入力用ペン１２０が表示パネル１００に接触し、ペン先１２３のスイッチ１２４がＯＮとなった時に、上記超音波送信器１２１及び赤外線送信器１２２から信号を発信させる。なお、上記超音波送信器１２１、赤外線送信器１２２、超音波送信回路１２５、赤外線送信回路１２６及びマイコン１２７の駆動電源は入力用ペン１２０に内蔵された図示しない電池により供給される。
【００１０】
次に、上記の超音波ペン入力方式における入力位置の演算方法について説明する。
【００１１】
入力用ペン１２０が表示パネル１００に接触すると、ペン先１２７に内蔵されたスイッチ１２４が入り、超音波送信器１２１から超音波信号が発信され、同時に、赤外線送信器１２２から赤外線信号が発信される。そして、超音波信号の発信から受信までにかかる信号到達時間が、上記超音波受信器１０２・１０３のそれぞれにおいて計測される。この時、赤外線信号は発信からの時間差ゼロで赤外線受信器１０４に到達するものと見なし、図２０に示すように、上記信号到達時間の計測は赤外線信号の受信をトリガとして計測が開始される。
【００１２】
超音波信号の信号到達時間は、例えばカウンタ計数方式で求めることができる。すなわち、超音波送信器１２１から発信された超音波信号が超音波受信器１０２・１０３に到達するまでの時間をクロックカウントによって測定し、そのカウント数からクロック周期を乗ずることによって、信号到達時間が求められる。
【００１３】
上記超音波受信器１０２・１０３のそれぞれにおいて信号到達時間が求まると、これに超音波信号の伝播速度、つまり音速を乗ずることによって、その時点での超音波送信器１２１と超音波受信器１０２・１０３との距離が求められる。また、超音波受信器１０２と超音波受信器１０３との距離は予め認識されている。
【００１４】
こうして、図２１に示すように、超音波送信器１２１と超音波受信器１０２との間の距離Ｌ１、超音波送信器１２１と超音波受信器１０３との間の距離Ｌ２、及び超音波受信器１０２と超音波受信器１０３との間の距離Ｌ０が得られると、これら３つの距離から超音波送信器１２１の位置を表示パネル１００上の１点の位置座標（Ｘ、Ｙ)を求めることができる。こうして求められた超音波送信器１２１の検出座標位置がペン先座標位置として用いられる。
【００１５】
上記入力位置つまり検出座標位置の演算に係る動作を、図２２及び図２３を参照してさらに詳細に説明する。
【００１６】
入力用ペン１２０の超音波送信器１２１から発信された超音波信号は、図２２に示すように、ペン入力用ユニット１０１内の超音波受信器１０２・１０３にて受信される。これらの受信波形は増幅回路１０５・１０６にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１０７・１０８にてアナログデータからデジタルデータに変換され、到達時間差カウント回路１０９に送られる。
【００１７】
また、赤外線送信器１２２から上記超音波信号と同時に発信された赤外線信号は、ペン入力用ユニット１０１内の赤外線受信器１０４によって受信後、増幅回路１１０にて増幅され、この受信波形も超音波信号と同様に到達時間差カウント回路１０９に送られる。
【００１８】
到達時間差カウント回路１０９は、入力された超音波・赤外線信号の波形によって信号到達時間を検出し、超音波受信器１０２・１０３のそれぞれで受信した波形に対応する信号到達時間を時間値Ａ・Ｂとして検出処理部１１１・１１２に送信する。
【００１９】
ペン入力用ユニット１０１の到達時間差カウント回路１０９から送信された時間値Ａ・Ｂは、図２３に示すように、各検出値処理部１１１・１１２の演算により距離値Ａ・Ｂに変換された後、座標変換処理部１１３にて表示パネル１００上の(Ｘ，Ｙ)座標値に変換され、座標表示処理部１１４によって表示パネル１００上に位置座標表示される。
【００２０】
上述のような超音波ペン入力方式であれば、表示パネル１００の前面に透明タブレットを置く必要がないので、ペン入力時における視差が生じず、また、透明タブレットによる透過率の減少もない良好な表示品位を保ったまま、ペン入力を実現することができる。
【００２１】
一方、この種のペン入力表示装置においては、ペン入力に新たな機能を付加するものとして、ペン入力時の筆圧を検知する駆動方法が、例えば特許文献２及び特許文献３等に開示されている。上記の駆動方法を用いれば、ペンに搭載された筆圧検出用の素子によって筆圧情報を検知し、その筆圧情報を表示装置に送信することによって、筆圧情報に応じた描画を行うことができる。
【００２２】
以下に、筆圧情報を行うとどのような描画が可能になるかについて、いくつか例を挙げると、
（１） 例えば、筆圧情報を線幅情報に変換すれば、筆のような書き味を実現することができる。
【００２３】
（２） 例えば、筆圧情報を階調情報に変換すれば、筆圧に応じて描画オブジェクトの濃淡を変えることができる。
【００２４】
（３） 例えば、特許文献４に記載されているように、筆圧情報を色情報に変換すれば、筆圧に応じて描画オブジェクトの色を変えることができる。
【００２５】
このように筆圧情報を検知し、描画情報に付加することによって、簡便かつ高性能及び多機能のペン入力を実現することができる。
【００２６】
以上のように、特許文献１の方式を用いると、視差・透過率低下が共にない良好な表示品位を保ったまま、ペン入力を実現することができる。また、特許文献２〜４等に開示されている駆動方式を用いれば、ペンに搭載された筆圧検出用の素子によって筆圧情報を検知し、筆圧情報を表示装置に送信することによって、筆圧情報に応じた描画を行うことができ、簡便かつ高性能つまり多機能のペン入力を実現することができる。
【００２７】
【特許文献１】
米国特許第４８１４５５２号明細書（１９８９年５月２１日発行）
【００２８】
【特許文献２】
特開昭５９−２２０８８８号公報（１９８４年１２月１２日公開）
【００２９】
【特許文献３】
特開昭６３−１３６１２８号公報（１９８８年０６月０８日公開）
【００３０】
【特許文献４】
特開昭６１−１０７４１９号公報（１９８６年０５月２６日公開）
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のペン入力表示装置には大きな問題がある。
【００３２】
例えば、特許文献２及び特許文献３に開示されている方式はいずれも、ペンに搭載された筆圧検出用手段によって検知された筆圧情報は有線で表示装置側に送信する駆動方式をとっている。
【００３３】
一方、特許文献１に開示されている超音波ペン入力方式の魅力の１つは、無線方式のペン入力である、ということである。しかしながら、筆圧情報を表示装置側に送信するために、ペンと表示装置を有線で接続してしまうと利便性・操作性が著しく低下してしまうことになる。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明のペン入力表示装置は、上記課題を解決するために、入力用ペンを用いて表示パネル上でのペン入力が行えるとともに、上記表示パネルに入力用ペンのペン先を当接したときに、入力用ペンに搭載された赤外線送信手段及び超音波送信手段から同時に発信される赤外線信号及び超音波信号を表示パネル外に設けた赤外線受信手段及び少なくとも２個の超音波受信手段にてそれぞれ受信し、上記赤外線受信手段による赤外線信号受信時を基準として上記少なくとも２個の超音波受信手段による時間遅れの超音波信号の受信結果から表示パネルに対するペン先の当接位置を演算して求めるペン入力表示装置において、上記入力用ペンには、表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段とが設けられていることを特徴としている。
【００３６】
上記の発明によれば、ペン先を当接したときの筆圧検知手段による筆圧情報に応じて、筆圧情報赤外線送信制御手段が、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００３７】
したがって、入力用ペンの筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信手段及び赤外線信号を受信する赤外線受信手段は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【００３８】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することができる。
【００３９】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させることを特徴としている。
【００４０】
上記の発明によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００４１】
したがって、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができる。
【００４２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴としている。
【００４３】
上記の発明によれば、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【００４４】
また、本発明の参考に係るペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させることを特徴としている。
【００４５】
上記参考に係るペン入力表示装置によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させる。
【００４６】
したがって、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【００４７】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【００４８】
なお、本参考に係るペン入力表示装置では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号を超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【００４９】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力することを特徴としている。
【００５０】
上記の発明によれば、筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力する。
【００５１】
したがって、例えば、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができる。
【００５２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記赤外線信号はビットデータを表す信号からなることを特徴としている。
【００５３】
上記の発明によれば、赤外線信号としてビットデータを表す信号を使用するので、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。
【００５４】
したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができる。
【００５５】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴としている。
【００５６】
上記の発明によれば、順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５８】
本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネルに直接ペン入力する入出力一体型の表示装置を例示するものであり、図２に示すように、表示パネル１０、ペン入力用ユニット１１、入力用ペン３０、及び表示制御部４０を備えた構成である。
【００５９】
同図の構成において、表示パネル１０及び入力用ペン３０は、前記従来技術の図１８（ａ）（ｂ）において示した表示パネル１００及び入力用ペン１２０と同様の構成である。
【００６０】
すなわち、上記ペン入力表示装置では、表示パネル１０の近傍にペン入力用ユニット１１が配置され、ペン入力用ユニット１１上には２つの超音波受信器１２・１３と１つの赤外線受信器１４とが配置されている。また、入力用ペン３０は、図３に示すように、超音波送信手段としての超音波送信器３１及び赤外線送信手段としての赤外線送信器３２を有しているとともに、そのペン先３３がスイッチ３４となっている。
【００６１】
尚、ペン入力用ユニット１１における超音波受信器１２・１３及び赤外線受信器１４の配置位置は、液晶表示パネル１０の外縁部に配置されるものであれば上記図２の例に限定されるものではない。
【００６２】
表示制御部４０は、ペン入力用ユニット１１における検出結果に基づいて表示パネル１０での表示制御を行うための手段であり、ＣＰＵ等にて具備される。上記表示制御部４０は、検出値処理部４１・４２、座標変換処理部４５、及び座標表示処理部４６を備えている。
【００６３】
同図の構成において、検出値処理部４１・４２、座標変換処理部４５、及び座標表示処理部４６は、前記図２３に示す検出値処理部１１１・１１２、座標変換処理部１１３、及び座標表示処理部１１４と同様の構成及び作用を有するものである。
【００６４】
続いて、上記構成のペン入力表示装置における処理動作を、図４を参照して説明する。同図は、上記ペン入力表示装置において、表示パネル１０の全入力エリアにおいて誤作動の生じにくい高い検出精度を達成するために、ペン入力用ユニット１１における受信感度を調整するための機能に係る構成を示すものであり、入力用ペン３０、ペン入力用ユニット１１、及び表示制御部４０における一部の構成を図示している。
【００６５】
まず、入力用ペン３０が液晶表示パネル１０に接触すると、上記ペン先３３に内蔵されたスイッチ３４が入り、これにより、超音波送信器３１から超音波信号が発信されるとともに、同時に赤外線送信器３２から赤外線信号が発信される。
【００６６】
そして、超音波信号の発信から受信までにかかる信号到達時間が、ペン入力用ユニット１１の内部における超音波受信器１２・１３においてそれぞれ計測される。上記信号到達時間の計測は、赤外線受信器１４での赤外線信号の受信をトリガとして計測が開始される。なお、この時、赤外線は、時間ゼロで赤外線受信器１４に到達したと考える。また、上記信号到達時間の計測にはクロックカウントによる測定等が利用可能である。
【００６７】
上記超音波受信器１２・１３において受信された超音波信号は、増幅回路１５・１６によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１７・１８によってアナログデータからデジタルデータに変換され、到達時間差カウント回路１９に送られる。
【００６８】
また、赤外線送信器３２から上記超音波信号と同時に発信された赤外線信号は、赤外線受信器１４にて受信された後、増幅回路２０にて増幅され、該赤外線信号の受信波形も超音波信号と同様に到達時間差カウント回路１９に送られる。
【００６９】
到達時間差カウント回路１９は、入力された超音波・赤外線信号の波形により信号到達時間を検出し、超音波受信器１２・１３のそれぞれで受信した波形に対応する信号到達時間を時間値Ａ・Ｂとして前記表示制御部４０における検出処理部４１・４２に送信する。
【００７０】
検出値処理部４１・４２に入力された上記時間値Ａ・Ｂは、図２に示すように、各検出値処理部４１・４２での演算により距離値Ａ・Ｂに変換される。すなわち、測定した時間差と音速とから超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。このとき、信号到達時間差については、前記従来技術の説明図である図２０に示すように、赤外線受信波形の立ち上がりから超音波受信波形の立下がりまでの信号到達時間差をカウントしている。なお、同図においては、赤外線受信・送信波形は正論理つまり赤外線がＯＮになっている期間をＨＩＧＨ「１」にて示し、超音波受信波形を負論理にて示しているが、波形それぞれに対する論理はこれに限定されるものではない。
【００７１】
その後、図２に示すように、座標変換処理部４５において表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値に変換され、座標表示処理部４６によって表示パネル１０上に位置座標表示される。
【００７２】
ところで、本実施の形態においては、この座標表示処理部４６における表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値への変換については、上記距離値Ａ・Ｂだけではなく、筆圧情報をも考慮して表示パネル１０上の(Ｘ，Ｙ)座標値への変換を行っている。
【００７３】
本実施の形態１に係るペン入力表示装置の特徴はこの筆圧情報をも考慮した駆動方法にあり、以下、その駆動方法について説明を行う。
【００７４】
すなわち、本実施の形態のペン入力表示装置の駆動方式は、送信する赤外線信号の信号幅によって、筆圧情報を送信するようになっている。
【００７５】
具体的には、本実施の形態のペン入力表示装置は、図１に示すように、入力用ペン３０には、超音波送信器３１を駆動する超音波送信回路３５、赤外線送信器３２を駆動する赤外線送信回路３６、及び上記超音波送信器３１及び赤外線送信器３２の出力制御を行う筆圧情報赤外線送信制御手段としてのマイクロコンピュータ（マイコン）３７が内蔵されている。すなわち、上記マイコン３７は、入力用ペン３０が表示パネル１０に接触し、ペン先３３のスイッチ３４がＯＮとなった時に、上記超音波送信器３１及び赤外線送信器３２から信号を発信させる。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、入力用ペン３０は、筆圧検知手段としての例えば圧電素子３８と、この圧電素子３８からの筆圧データをアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換回路３９とを備えている。なお、筆圧検知手段は必ずしも圧電素子３８に限らない。また、Ａ／Ｄ変換回路３９についても、必要でなければ省略することができる。
【００７７】
また、上記超音波送信器３１、赤外線送信器３２、超音波送信回路３５、赤外線送信回路３６、マイコン３７、圧電素子３８及びＡ／Ｄ変換回路３９等の駆動電源は入力用ペン１２０に内蔵された図示しない電池により供給されるようになっている。
【００７８】
上記の入力用ペン３０では、ペン先３３にて感知される筆圧値は、圧電素子３８によって検出され、Ａ／Ｄ変換回路３９によってデジタル化された後に、マイコン３７に入力される。そして、マイコン３７は、入力された筆圧値に基づいて、筆圧値を赤外線信号の信号幅に反映した形で赤外線出力を行う。例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ペン先３３の筆圧情報に応じて、筆圧が大きい程、赤外線信号幅を大きく変化させる。
【００７９】
この赤外線信号を受信した赤外線受信器１４は、図４に示すように、その信号幅から筆圧検出用手段としての筆圧検出用回路２１によって筆圧情報を検出し、図６に示すように、同時に超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。
【００８０】
その後、図２に示すように、検出した筆圧値と算出した座標データとに基づき、表示パネル１０に描画を行う。
【００８１】
なお、本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が高くなるに伴って信号幅が増大する場合を示したが、必ずしもこれに限らず、例えば、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が高くなるにしたがって信号幅を減少させてもよい。また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧情報はリニアに変化させる必要はなく、筆圧が中程の時に最も信号幅を広くするという駆動方法でもよい。
【００８２】
ここで、前述したように、入力用ペン３０は内部電池による駆動を行っており、駆動時の消費電力を如何に低減するかが大きな課題となっている。したがって、駆動電力の増大はできるだけ最小限に抑えなければならない。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、赤外線信号が出力されている期間がＨＩＧＨ「１」になっている（正論理）。
【００８４】
一方、信号幅の広さは赤外線出力期間の長さに相当し、赤外線出力期間が長いということは、それだけ消費電力が大きくなるということを意味する。したがって、使用頻度の高い筆圧情報に対しては、信号幅を狭く設定した方が駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８５】
そこで、本実施の形態では、例えば、ペン先３３を押し込まない状態でペン入力を使用することが多い場合には、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧が小さい時、信号幅が狭い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。一方、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、例えば、ペン先３３を押し込んだ状態でペン入力を使用することが多い場合には、筆圧が大きい時、信号幅が狭い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８６】
また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、例えば、ペン先を殆ど中程での状態でペン入力を使用しない場合には、筆圧が中程の時、信号幅が広い設定にすれば、駆動時の消費電力を低く抑えることができる。
【００８７】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。
【００８８】
例えば、入力用ペン３０側にて、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力し、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して該赤外線信号を送信する方法について説明する。
【００８９】
この場合には、図１に示すように、入力用ペン３０におけるペン先３３、スイッチ３４、圧電素子３８、Ａ／Ｄ変換回路３９及びマイコン３７からなる順序入力部５０が、本発明の順序入力手段としての機能を果たす。
【００９０】
この順序入力部５０における筆圧レベルの使用頻度の多い順に設定入力する方法について説明する。
【００９１】
例えば、表示パネル１０上で入力用ペン３０のペン先３３を強く押圧した後、ペン先３３を表示パネル１０から離す。これにより、スイッチ３４及び圧電素子３８が働き、その筆圧がＡ／Ｄ変換回路３９を介してマイコン３７に伝達される。このとき、マイコン３７は、圧電素子３８による筆圧が一定の閾値以上であれば、使用頻度の多い順の設定入力モードであると判断する。したがって、例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いことを設定入力する場合には、この設定入力モードにおいて、例えば、入力用ペン３０のペン先３３による、筆圧レベル小→中→大の順での押圧と離脱とを繰り返す。具体的には、表示パネル１０にペン先３３を当接して、筆圧レベルが小となるように例えば２秒押圧する。次いで、一旦、ペン先３３を表示パネル１０から離した後、今度は、筆圧レベルが中となるように例えば２秒押圧する。さらに、同様にして、一旦、ペン先３３を表示パネル１０から離した後、筆圧レベルが大となるように例えば２秒押圧し、その後表示パネル１０から離す。これにより、マイコン３７は、この設定入力モードにおいて、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いと判断する。
【００９２】
次いで、この設定入力モードを解除するために、再び、上記一定の閾値以上にペン先３３を押圧する。
【００９３】
上記動作により、マイコン３７は、筆圧レベルが小→中→大の順に使用頻度が多いと判断して、例えば、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信させる。
【００９４】
なお、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【００９５】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【００９６】
このように、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、赤外線信号幅を変化させるようになっている。
【００９７】
すなわち、本実施の形態によれば、ペン先３３を当接したときの圧電素子３８による筆圧情報に応じて、マイコン３７が、赤外線信号を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【００９８】
したがって、入力用ペン３０の筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信器３２及び赤外線信号を受信する赤外線受信器１４は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【００９９】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装置を提供することができる。
【０１００】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【０１０１】
したがって、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１０２】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、上記記載のペン入力表示装置において、入力用ペン３０には、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力部５０が設けられる一方、マイコン３７は、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信器３２にて赤外線信号を送信させる。
【０１０３】
このため、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【０１０４】
〔参考の形態〕
本発明の参考の形態について図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本参考の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本参考の形態のペン入力表示装置では、図９（ａ）（ｂ）に示すように、サンプリング周期に例えば２個等の複数個の赤外線信号を発信し、その信号間の距離によって筆圧情報を送信するようになっている。
【０１０６】
すなわち、前記実施の形態１の図１に示すように、ペン先３３にて感知される筆圧値は、筆圧検知手段としての圧電素子３８によって検出され、必要であればＡ／Ｄ変換回路３９によってデジタル化された後に、マイコン３７に入力される。そして、マイコン３７は、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、入力された筆圧情報に応じて、１個目の赤外線信号をＡ、及び２個目の赤外線信号をＢとして、赤外線信号Ａ・Ｂ間の距離を変化させて赤外線出力を行う。
【０１０７】
上記赤外線信号Ａ・Ｂを受信したペン入力用ユニット１１はその赤外線信号Ａ・Ｂ間の幅から筆圧検出用回路２１によって筆圧情報を検出し、図４に示すように、同時に赤外線信号Ａと超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。その後、筆圧値と座標データとに基づき、図２に示すように、表示パネル１０に描画を行う。
【０１０８】
この駆動方式を採用した場合には、筆圧が変化しても赤外線出力期間は常に一定である。このため、どのような筆圧でも赤外線出力による消費電力は一定であり、かつ、低く抑えることができる。
【０１０９】
また、消費電力は一定であるが、当然、筆圧情報はリニアに変化させる必要はなく、筆圧が中程の時に最も信号幅を広くする、という駆動方法を行うことも可能である。
【０１１０】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。
【０１１１】
なお、本参考の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【０１１２】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【０１１３】
このように、本参考の形態のペン入力表示装置は、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、赤外線信号間の距離を変化させるようになっている。
【０１１４】
すなわち、本参考の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信器３２にて送信させる。
【０１１５】
したがって、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１１６】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【０１１７】
なお、本参考の形態では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号Ａを超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【０１１８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１１ないし図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態で述べる以外の構成は、前記実施の形態１及び参考の形態と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び参考の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
本実施の形態のペン入力表示装置では、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、サンプリング周期に複数個の赤外線信号を発信し、Bitデータによって筆圧情報を送信するようになっている。具体的には、超音波信号との到達時間差を検出するための基準となる赤外線信号をＡとしたとき、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、それ以外の赤外線信号にてBitデータを送信する。同図中では８Bitの筆圧情報を送信している。
【０１２０】
上記赤外線信号を受信したペン入力用ユニット１１は、図４に示すように、その赤外線信号Ａに同期した筆圧検出信号を筆圧検出用回路２１にて生成し、この筆圧検出信号によって筆圧情報（Bitデータ）を検出した後、赤外線信号Ａと超音波信号との到達時間差から超音波送信器３１と超音波受信器１２・１３との間の距離を算出する。その後、図２に示すように、検出した筆圧値と算出した座標データとに基づいて、表示パネル１０に描画を行う。
【０１２１】
ここで、本駆動方式においては複数の赤外線データを送信するため、前記実施の形態１の場合と同様に、駆動時の消費電力を如何に低減するか、つまり、如何に実使用の際の赤外線出力期間を短くできるかが大きな課題となっている。
【０１２２】
この課題に対して、本実施の形態では、使用頻度の多い筆圧情報順に、送信する赤外線信号出力期間を短く設定するという駆動を行う。
【０１２３】
ここで、この駆動方法を、簡単のため、３Bitの筆圧情報を送信した場合について説明する。
【０１２４】
まず、上記のデータ送信の場合、筆圧情報は３Bitで送信されるため、「０〜７」という８段階の筆圧情報となる。
【０１２５】
入力用ペン３０を使用したときに、使用頻度の高い筆圧情報から順に、例えば、「７，６，０，１，２，５，４，３」であったと仮定する。
【０１２６】
まず、使用頻度の一番高い「７」という筆圧情報に対しては、最も赤外線出力期間が短いBitデータである「０００」を割り当てる。次に、使用頻度の高い「６」、「０」、「１」といった筆圧情報に対しては、「１００」、「０１０」、「００１」（「１」を出力する期間が、３Bit出力期間において１回のデータ）を割り当てる。
【０１２７】
同様にして、「２」、「５」、「４」といった筆圧情報には、「１１０」、「０１１」、「１０１」（「１」を出力する期間が３Bit出力期間において２回のデータ）を割り当てる。
【０１２８】
最後に、最も使用頻度が少ない筆圧情報である「３」に対しては最も消費電力が大きいデータである「１１１」を設定する。
【０１２９】
このような設定を行うことによって、実使用状態において、赤外線通信の消費電力を低く抑えることができる。
【０１３０】
具体的な、送信方法について説明する。
【０１３１】
例えば、押し込まない状態でペン入力を使用する頻度が多い場合には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が小さい時、信号幅が短い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３２】
一方、例えば、最も押し込んだ状態でペン入力を使用する頻度が多い場合には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が大きい時、信号幅が短い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３３】
また、例えば、殆ど中程での状態でペン入力を使用しない場合には、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧が中程の時、信号幅が広い信号にてデータ送信を行えばよい。
【０１３４】
また、例えば、これらの設定を使用する人の好みに応じて可変にすることも可能である。この場合には、具体的には、入力用ペン３０側と受信側であるペン入力用ユニット１１とのそれぞれにおいて設定を可変にすることができる。なお、設定方法は、例えば、前記実施の形態１にて説明した順序入力部５０にて行うことができる。
【０１３５】
これにより、信号幅や信号間距離に依存せずに筆圧データの送信が可能となる。
【０１３６】
ところで、信号幅や信号間距離によって筆圧を送信する場合、図１５（ａ）（ｂ）及び図１６（ａ）（ｂ）に示すように、筆圧情報が多くなればなる程、つまり階調数が増大すればする程、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなっていく。
【０１３７】
したがって、筆圧情報を増大させていった場合には、サンプリング周期よりも、筆圧情報周期の方が長くなる不都合が生じる。その結果、サンプリング周期が筆圧情報のために長くなり、サンプリング数の減少を意味し、ペン入力の反応速度・滑らかさの低下を発生させてしまう。
【０１３８】
また、筆圧情報を短い期間で送信するために、入力用ペン３０内部のクロック周波数を上げる、という方法が考えられるが、筆圧情報を短い期間で送信できる反面、クロック周波数を上げたことにより消費電力が増大してしまう、という別の不具合を生じてしまう。
【０１３９】
しかし、本実施の形態の駆動方法であれば、筆圧データをBitデータで送信するので、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、筆圧情報が増大しても、データ送信期間はコンパクトに抑えることができる。
【０１４０】
その結果、高解像度の筆圧データが送信可能となり、高解像度の筆圧データを送信したとしても、サンプリング周期の低下はないので、反応速度のよい、滑らかなペン入力を実現することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態のペン入力表示装置は、表示パネル１０に直接入力する入出力一体型のペン入力表示装置について記述してきたが、本発明においては、必ずしも入出力一体型のペン入力表示装置に限定されるものではなく、デジタイザなどの外部入力装置においても有効な方法である。
【０１４２】
また、表示パネル１０は液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube)、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイにおいても同様に用いることができる。
【０１４３】
このように、本実施の形態のペン入力表示装置では、表示装置である表示パネル１０に対して検知端部であるペン先３３を当接させた際に、筆圧を検知するための筆圧検知手段としての圧電素子３８と、超音波送信器３１から超音波を、赤外線送信器３２から赤外線を発する機構を内蔵した入力用手段である入力用ペン３０と、該入力用ペン３０から発せられた超音波を受信する複数の超音波受信手段としての超音波受信器１２・１３と、該入力用ペン３０から発せられた該赤外線を受信する赤外線受信器１４と、該超音波受信器１２・１３により検知された情報信号から検出値を得る検出手段である検出値処理部４１・４２と、該赤外線受信器１４より検知された情報信号から筆圧値を得る筆圧検出手段である筆圧検出用回路２１と、検出値を位置座標に変換する変換処理手段である座標変換処理部４５と、該位置座標に基づき表示パネル１０に位置座標表示を行う位置座標表示手段である座標変換処理部４５とを備えている。そして、ペン入力表示装置は、入力用ペン３０にて検知した筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力するようになっている。
【０１４４】
すなわち、本実施の形態のペン入力表示装置では、マイコン３７は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力する。
【０１４５】
したがって、例えば、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができる。
【０１４６】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、赤外線信号としてビットデータを表す信号を使用するので、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。
【０１４７】
したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができる。
【０１４８】
また、本実施の形態のペン入力表示装置では、入力用ペン３０には、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力部５０が設けられる一方、マイコン３７は、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信器３２にて赤外線信号を送信させる。
【０１４９】
このため、順序入力部５０による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができる。
【０１５０】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明のペン入力表示装置は、以上のように、入力用ペンには、表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段とが設けられているものである。
【０１５２】
それゆえ、入力用ペンの筆圧情報を赤外線信号によって送信するので、無線にて送信することができる。そして、この赤外線信号を発信する赤外線送信手段及び赤外線信号を受信する赤外線受信手段は既存のものを利用できるので、新たにペン入力表示装置に組み込む必要はない。
【０１５３】
この結果、超音波ペン入力において、検知した筆圧情報を装置本体側に無線送信することにより、この筆圧情報による多機能かつ高性能なペン入力を、簡便に実現し得るペン入力表示装を提供することができるという効果を奏する。
【０１５４】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させるものである。
【０１５５】
それゆえ、筆圧の程度に応じて赤外線信号における信号幅を変えることができるので、多種の筆圧情報を送信することができるという効果を奏する。
【０１５６】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させるものである。
【０１５７】
それゆえ、筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができるという効果を奏する。
【０１５８】
また、本発明の参考に係るペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、少なくとも２個の赤外線信号を発信させるとともに、筆圧情報に応じて、上記２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させて赤外線送信手段にて送信させるものである。
【０１５９】
それゆえ、筆圧の程度に応じて２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変えることができるので、赤外線信号間の距離を変えることにより、多種の筆圧情報を送信することができる。
【０１６０】
また、継続したＨＩＧＨ状態が続くのではないので、赤外線信号の出力の消費を抑えることができる。
【０１６１】
なお、本参考に係るペン入力表示装置では、２個の赤外線信号における赤外線信号間の距離を変化させることにより多種の筆圧情報を送信するという目的を達成できる。したがって、赤外線信号は少なくとも２個の信号を有していればよいので、例えば、最初の赤外線信号を超音波信号の開始を示すトリガとして使用する一方、次に発生させる２個の赤外線信号の間隔にて筆圧情報を示すということができる。この場合は、全部で３個の赤外線信号を発信することになる。すなわち、赤外線信号は２個に限らない。
【０１６２】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力するものである。
【０１６３】
それゆえ、一定期間に種類の異なる複数パルスからなる赤外線信号を送信することによって、種々の筆圧情報を送信することができるという効果を奏する。
【０１６４】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記赤外線信号はビットデータを表す信号からなるものである。
【０１６５】
それゆえ、例えば、３ビットで８階調の筆圧情報を送信することができる。逆に、８階調の筆圧情報を僅か３ビットの送信時間で送信できる。したがって、種類が多くなった筆圧情報についても短い送信時間にて送信することができるという効果を奏する。
【０１６６】
また、本発明のペン入力表示装置は、上記記載のペン入力表示装置において、前記入力用ペンには、筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段が設けられる一方、前記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させるものである。
【０１６７】
それゆえ、順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線信号を送信するので、良好な表示品質を維持した状態で、簡便かつ高性能のペン入力を低消費電力にて駆動することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明におけるペン入力表示装置の実施の一形態を示すものであり、入力用ペンの構成を示すブロック図である。
【図２】 上記ペン入力表示装置の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図３】 上記ペン入力表示装置で用いられる入力用ペンを示す正面図である。
【図４】 上記ペン入力表示装置におけるペン入力用ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間を長くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図６】 （ａ）は筆圧情報を含む赤外線送信（受信）波形を示す波形図、（ｂ）は到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図７】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間を短くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図８】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が中レベルの場合に筆圧情報期間を最も長くし、筆圧が小レベルの場合に筆圧情報期間を次に長くし、筆圧が大レベルの場合に筆圧情報期間を最も短くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図９】 （ａ）は本発明の参考形態を示すものであり、信号間距離が筆圧情報を示すように２個のパルスを送受信する場合の赤外線送信（受信）波形を示す波形図、（ｂ）はそのときの到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図１０】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧が大きい程、筆圧情報期間としての２個のパルスの信号間距離を長くした赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１１】 （ａ）は本発明のさらに他の実施形態を示すものであり、筆圧情報を含む赤外線送信（受信）波形を８ビットのデジタル信号にて送受信する場合を示す波形図、（ｂ）はそのときの到達時間差を認識できる超音波受信波形を示す波形図である。
【図１２】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「１０１０００１１」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「００００００００」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は、筆圧情報として「１１１１１１１１」からなる８ビットのデジタル信号を送信する場合の赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１５】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、信号幅によって筆圧を送信する場合に、筆圧情報が多くなればなる程（階調数が増大すればする程）、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなる赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１６】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、信号間距離によって筆圧を送信する場合に、筆圧情報が多くなればなる程（階調数が増大すればする程）、必要となる信号幅、及び信号間距離は長くなる赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１７】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、筆圧データをBitデータにて送信することにより、筆圧情報が増大しても、データ送信期間が大きき増大しない赤外線送信波形を示す波形図である。
【図１８】 （ａ）は従来のペン入力表示装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記ペン入力表示装置で用いられる入力用ペンを示す正面図である。
【図１９】 上記入力用ペンの内部構成を示すブロック図である。
【図２０】 超音波ペン入力方式を適用した上記ペン入力表示装置で用いられる超音波信号の信号到達時間を示す波形図である。
【図２１】 超音波ペン入力方式を適用した上記ペン入力表示装置における入力座標位置の算出原理を示す平面図である。
【図２２】 上記超音波ペン入力方式を適用したペン入力表示装置のペン入力用ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２３】 上記ペン入力表示装置における全体の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 表示パネル
１１ ペン入力用ユニット
１２・１３ 超音波受信器（超音波受信手段）
１４ 赤外線受信器（赤外線受信手段）
１９ 到達時間差カウント回路
２１ 筆圧検出用回路
３０ 入力用ペン
３１ 超音波送信器（超音波送信手段）
３２ 赤外線送信器（赤外線送信手段）
３３ ペン先
３４ スイッチ
３５ 超音波送信回路
３６ 赤外線送信回路
３７ マイコン（筆圧情報赤外線送信制御手段）
３８ 圧電素子（筆圧検知手段）
４０ 表示制御部
５０ 順序入力部（順序入力手段）
Claims (3)
- 入力用ペンを用いて表示パネル上でのペン入力が行えるとともに、上記表示パネルに入力用ペンのペン先を当接したときに、入力用ペンに搭載された赤外線送信手段及び超音波送信手段から同時に発信される赤外線信号及び超音波信号を表示パネル外に設けた赤外線受信手段及び少なくとも２個の超音波受信手段にてそれぞれ受信し、上記赤外線受信手段による赤外線信号受信時を基準として上記少なくとも２個の超音波受信手段による時間遅れの超音波信号の受信結果から表示パネルに対するペン先の当接位置を演算して求めるペン入力表示装置において、
上記入力用ペンには、
表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、
上記筆圧情報に応じて、赤外線信号における信号幅を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段と、
筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段とが設けられ、
上記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号の信号幅を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴とするペン入力表示装置。 - 入力用ペンを用いて表示パネル上でのペン入力が行えるとともに、上記表示パネルに入力用ペンのペン先を当接したときに、入力用ペンに搭載された赤外線送信手段及び超音波送信手段から同時に発信される赤外線信号及び超音波信号を表示パネル外に設けた赤外線受信手段及び少なくとも２個の超音波受信手段にてそれぞれ受信し、上記赤外線受信手段による赤外線信号受信時を基準として上記少なくとも２個の超音波受信手段による時間遅れの超音波信号の受信結果から表示パネルに対するペン先の当接位置を演算して求めるペン入力表示装置において、
上記入力用ペンには、
表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、
上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段と、
筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段とが設けられ、
上記筆圧情報赤外線送信制御手段は、筆圧情報に応じて、複数の赤外線信号を出力し、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴とするペン入力表示装置。 - 入力用ペンを用いて表示パネル上でのペン入力が行えるとともに、上記表示パネルに入力用ペンのペン先を当接したときに、入力用ペンに搭載された赤外線送信手段及び超音波送信手段から同時に発信される赤外線信号及び超音波信号を表示パネル外に設けた赤外線受信手段及び少なくとも２個の超音波受信手段にてそれぞれ受信し、上記赤外線受信手段による赤外線信号受信時を基準として上記少なくとも２個の超音波受信手段による時間遅れの超音波信号の受信結果から表示パネルに対するペン先の当接位置を演算して求めるペン入力表示装置において、
上記入力用ペンには、
表示パネルに対してペン先を当接したときに筆圧情報を検知する筆圧検知手段と、
上記筆圧情報に応じて、赤外線信号を変化させて赤外線送信手段にて送信させる筆圧情報赤外線送信制御手段と、
筆圧レベルの使用頻度の順序を入力するための順序入力手段とが設けられ、
上記赤外線信号はビットデータを表す信号からなり、
上記筆圧情報赤外線送信制御手段は、上記順序入力手段による筆圧レベルの使用頻度の多い順に、赤外線信号出力期間を短く設定して赤外線送信手段にて該赤外線信号を送信させることを特徴とするペン入力表示装置。
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