JPH01111222A

JPH01111222A - 入力ペン

Info

Publication number: JPH01111222A
Application number: JP26894387A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuwabara; 隆桑原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1989-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、複数の磁電変換素子を使用して、ペン先の
接触圧程度及び傾斜程度を検出し、描かれた文字の濃淡
、線の太細情報を得るようにした入力ペンに関する。

（ロ）従来の技術一般に、描画通信機では、液晶表示器やＣＲＴ表示装置
の表面に、描画入力のためのデジタイザが重設されてい
る。このデジタイザには、電磁方式、超音波方式のもの
が知られているが、いずれも表面に入力ペンを走らせる
ことにより、線、文字等が入力される。これらデジタイ
ザにおいては、入力ペンの先端がデジタイザ表面に接触
しているか（ｄａｗｎ）　、接触していないか（ｕｐ）
を検出する必要がある。

そこで、従来の入力ペンは、ペン先に加わる接触圧で作
動するペンスイッチを備え、ペンのｕｐ／ｄｏｗｎを検
出する構造とされている。このペンスイッチとしては、
例えばマイクロスイッチ又は導電性ゴムが知られている
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点従来の入力ペンは、ペンスイッチとしてマイクロスイッ
チ或いは導電性ゴムを使用している。これらの入力ペン
は、いずれも機械的な接点開閉により、ペン先のｕｐ／
ｄｏｗｎを検出するものである。

従って、入力ペンの先端（ペンロッド下端）がデジタイ
ザ等の表面に接触すると、機械的に接点開閉が実行され
る。つまり、バネで付勢されたペン先をデジタイザの表
面に圧接すると、ペン先がバネに抗して後退し、機械的
な接点開閉でペンダウン信号が入力される。ところが、
この入力ペンでは単にペン先のｕｐ／ｄｏｗｎ　　（ペ
ンスイッチのｏｎｌｏｆｆ）を検出し得るのみで、入力
ペン（ペン先）のデジタイザに対する筆圧程度及び傾斜
状態は全く検出し得ない。従って、従来の入力ペンでは
ペンダウン信号の入力状態のもとで操作されたストロー
ク通りの線（文字）が、単に画面に白、黒表示されるの
みであり、描かれた文字の濃淡、線の太細を表示し得な
い等の欠点があった。

この発明は、ペンスイッチのｏｎｌｏｆｆは勿論、ペン
先の接触圧の程度及び傾斜状態を検出し、表示される文
字の濃淡、線の太細情報を得ることができる入力ペンを
稈供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この目的を
達成させるために、この発明の入力ペンは、次のような
構成としている。

入力ペンは、内部にペンスイッチのオン・オフを検出す
ると共にペン接触圧の程度を検出する第１の磁電変換素
子、及びペンの傾斜角度を検出する第２及び第３の磁電
変換素子とを備えたケース体と、このケース体に対し第
１及び第２の弾性手段を介して上下動及び傾動可能に付
勢されたペンロッドと、このペンロッドに配備され、前
記第１、第２及び第３の磁電変換素子に対応して配置さ
れた磁石とから構成されている。

このような構成を有する入力ペンでは、ペンロッドが弾
性手段（コイルバネ）を介して、上下運動及び水平方向
運動（傾動）可能に配備されている。また、第１の磁電
変換素子（第１ホールＩＣ）はペンロッドの軸方向、つ
まり磁石の上方に配置され、第２及び第３の磁電変換素
子（第２ホールＩＣ，第３ホールＩＣ）は、それぞれ磁
石の外周面に９０度角開いて配置されている。

従って、今、ペンロッドの先端をデジタイザ等の表面に
接触させると、下方へ付勢するコイルバネに抗してペン
ロッドが上動し、磁石と第１の磁電変換素子との距離が
小さくなる。これにより、第１の磁電変換素子に加わる
磁束密度が大きく変化し、出力電圧も大きく変化する。

従って、この第１の磁電変換素子の出力電圧がしきい値
を越えるか否かにより、ペンのｕｐ／ｄｏｗｎをスイッ
チする。

また、磁石と第１の磁電変換素子との距離が、しきい値
を越えて更に接近する時は、この状態における出力電圧
の変位に応じて、筆圧情報（ペン先の接触圧程度）を検
出し得る。また、ペンロッドを傾斜状態で圧接させた場
合、つまりケース体に対しペンロッドが平行にストロー
クしない場合、磁石も傾斜する。この磁石の傾斜により
第１の磁電変換素子及び第２、第３の磁電変換素子がそ
れぞれ分割磁束を受ける。つまり、第１の磁電変換素子
は画面上からの垂直抗力方向の情報（ペン先の接触圧程
度）を検出し、第２及び第３の磁電変換素子はロッド方
向に垂直な方向の情報（ペン先の傾斜状態）を検出する
。これにより、描かれた線（文字）の濃淡及び線の太細
情報を得ることが出来る。

（ホ）実施例第１図は、この発明に係る入力ペンの具体的な一実施例
を示す断面図である。

入力ペンは、複数の磁電変換素子を内装するケース体１
と、このケース体１に対し上下動及び傾動可能に付勢配
備されたペンロッド２と、このペンロッド２に配備され
た磁石３とから構成される。

ケース体１は、円筒状で上部内孔１１を大径に、上部内
孔１１に連通ずる下部内孔１２を小径に設定し、下部内
孔１２に後述するペンロッド２を挿通配備している。更
に、上部内孔１１には複数の磁電変換素子を固定する固
定部材１３を嵌着している。固定部材１３は、上部に鍔
板部１３ａを備えた円筒体１３ｂで、この円筒体１３ｂ
の底面に、小径の円筒状脚部１３ｃを突設している。そ
して、磁電変換素子、つまり第１の磁電変換素子（第１
ホールＩＣ）４は、この円筒体１３ｂの底面中央に固定
され、第２の磁電変換素子（第２ホールＩＣ）４ａ及び
第３の磁電変換素子（第３ホールｒＣ）４ｂは、それぞ
れ円筒状脚部１３ｃに設けた穴部、９０度角開いて設け
た二つの穴部１３ｄに挿入固定されている（第２図参照
）。これらの各ホールＩＣ４，４ａ、４ｂは、小型の樹
脂パッケージ品であり、所謂リニアタイプのものを使用
している。このホールｔＣは、ホール素子とその付加回
路を備えてなるもので、第４図に示すような特性のアナ
ログ出力が得られる。つまり、磁束密度に比例したリニ
アな出力が得られる。また、各ホールＩＣ４，４ａ、４
ｂのそれぞれのリード線４１は、上記鍔板部１３ａを貫
通するケーブル１４により、外部へ引き出され、図示し
ないデジタイザの回路部に接続される。

前記ペンロッド２は、合成樹脂材にて断面Ｔ字状に形成
され基端を円板状の頭部２１とし、先端先細部をペン先
部２２としている。頭部２１の上面には、磁石、例えば
永久磁石３が固定しである。

このペンロッド２は、軸部を上記ケース体１の下部内孔
１２へ挿通させた状態で、ケース体１及び固定部材１３
に対し弾性手段（コイルバネ）を介して付勢配備されて
いる。つまり、ペンロッド２の頭部２１の上面側と固定
部材（円筒体１３ｂの底面）１３との間に、ペンロッド
２を下方へ付勢する第１のコイルバネ５を介装し、頭部
２１の下面側とケース体（上部内孔１１底面）との間に
、ペンロッド２を上方へ付勢する第２のコイルバネ５ａ
を介装している。この第１のコイルバネ５は、第２のコ
イルバネ５ａよりもバネ係数を大に設定しである。また
、コイルバネ５．５ａは、いずれも弱磁性体、例えばス
テンレス材のものを使用することで、磁石３のフラック
スがバネによる影響を受けないように設定されている。

この第１のコイルバネ５及び第２のコイルバネ５ａによ
り、ペンロッド２の上下動及び傾動が可能となり、且つ
自由度が大きくなるように設定されている。ペンロッド
２は、第１及び第２のコイルバネ５．５ａに付勢された
状態において、頭部２１の磁石３が固定部材１３の円筒
状脚部１３ｃ内に対応位置する。つまり、常態において
磁石３が第１ホール■Ｃ４、第２ホールＩＣ４ａ、第３
ホールＩＣ４ｂに囲まれた状態に配置してあり、第１ホ
ールＩＣ４がペン先部２２のｕｐ／ｄｏｗｎと接触圧の
程度を検出し、第２、第３のホールＩＣ４ａ、４ｂはペ
ンロッド２がケース体１に対し平行にストロークしない
ために生じる「ずれ（傾斜）−１を、第２図で示すＸ成
分とＸ成分とに分割して、それぞれの情報（傾斜情報）
を検出するように設定されている。

また、上記ペンロッド２の先端ペン先部２２には、毛筆
状の毛先部２３が設けてあり、ペン先部２２の保護とタ
ッチ感触の向上を図っている。

尚、前記ペン先部２２には、図示はしないがフェライト
コアが設けられている。そして、このフェライトコアは
図示しないがケース体１の下部内に設けられるコイルに
よって励磁されるようになっている。

このような構成を有する入力ペンを使用して、例えばＣ
Ｒ７表示画面に文字を描く場合、常態において、つまり
ペンロッド２のペン先部２２がデジタイザ表面に接触し
ていない場合は、ペンロッド２は第１のコイルバネ５及
び第２のコイルバネ５ａとのバネ釣り合いの下に、若干
下方へ付勢されている。そして、磁石３と各ホールＩＣ
４，４ａ、４ｂとの間の距離は最大値となっている。こ
の状態において、第１のホールＩＣ４の出力Ｖは、しき
い値ｖＩｌ以下である（第４図参照）。

今、ペン先部２２がデジタイザ表面に接し、接触圧が加
わると、ペンロッド２が第１のコイルバネ５に抗して上
動する。この時、磁石３と第１のホールＩＣ４との距離
が接近し、第１のホール■Ｃ４の出力電圧Ｖが増加し、
しきい値ｖＲを越える。ここにおいて、ペンスイッチＯ
Ｎとされる。

逆に、ペン先部２２がデジタイザ表面より離れると、ペ
ンロッド２が第１のコイルバネ５及び第２のコイルバネ
５ａの付勢力により原状位置に復帰する。このため、第
１のホールＩＣ４に加わる磁束が減少し、その出力電圧
Ｖがしきい値ｖＲよりも小さくなり、スイッチＯＦＦと
なる。

今、ペン先部２２をデジタイザ表面に対し、垂直に強く
圧接したとすると、第４図に示すように６９石３と第１
のホールＩＣ４との距離が極めて接近して磁束密度が大
となり、第１のホールＩＣ４の出力電圧Ｖは、しきい値
■、を遥かに越え、接触圧に応した大きな電圧Ｖが出力
される。これにより、筆圧情報が得られる。

仮に今、第３図で示すようにペン先部２２を、デジタイ
ザ表面に対し傾斜した状態で、押しつけたとするとペン
ロッド２が傾斜する。つまり、磁石３が第１のホールＩ
Ｃ４、第２のホールＩＣ４ａ及び第３のホールＩＣ４ｂ
に対し傾斜する。この場合、第５図で示すように、磁石
３が各ホールＩＣ４，４ａ、４ｂに対する磁束密度が分
割して作用する。つまり、ペンロッド（ペン先部２２）
２がケース体１に対し平行にストロークしないために生
じる「ずれ（傾斜）Ｊが、画面上からの垂直抗力をロッ
ド方向Ａと、ロッド方向に垂直な方向Ｂに分割される。

従って、第１のホールＩＣ４はＡ方向の出力電圧情報（
筆圧情報）を検出し、第２、第３のホールＴＣ４ａ、４
ｂはＢ方向の出力電圧情報を検出する。つまり、ホール
ＩＣ４ａ、４ｂによりペン先部２２がデジタイザ表面に
対し、ある角度で傾斜状に操作されている情報が得られ
これにより、ペン先部２２の筆圧及び傾斜状態の情報（
アナログ信号）が検出でき、描かれた文字の濃淡及び線
の太細情報が、ソフト的な処理により得られ、描かれた
に等しい状態の文字を表示画面上に現すことが可能とな
る。

（へ）発明の効果この発明では、以上のように、ケース体に対し上下動及
び傾動可能にペンロッドを配備し、このペンロッドに磁
石を配備すると共に、この磁石の周りにペンスイッチの
オンオフ及びペン先の接触圧程度を検出する第１のホー
ルＩＣと、ペン先部の傾斜程度を検出する第２、第３の
ホールＩＣとを配備することとしたから、ペン先部の接
触圧の程度及び傾斜状態の情報を検出し得る。従って、
これらの検出情報から文字の濃淡、線の太細情報が得ら
れ、描かれた文字を正確に画面に表示し得る等、発明目
的を達成した優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例入力ペンを示す断面図、第２組ｌｆ）
。図は、Ａ−Ａ線断面図、第３図は、実施例人カベへンを傾斜状に操作する状態を示す説明図、第４図は、ホ
ールＩＣの特性を示す説明図、第５図は、入力ペンを傾
斜状に操作する場合の磁束の分解状態を示す説明図であ
る。１：ケース体、　　　２：ペンロッド、３：磁石、　　
　　４：第１のホールＩＣ１４ａ：第２のホール■Ｃ１４ｂ：第３のホールＩＣｌ３：第１のコイルバネ、５ａ：第２のコイルバネ。特許出願人　　　　　　　株式会社島津製作所代、理大
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第２図１：ケース体３：磁石４ａ：第２の本−フレＩＣ１ｔｂ：＄３の本−ＩＬ／ＩＣ５：第１コイルバネ第３図１ム第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部にペンスイッチのオン・オフを検出すると共
にペン接触圧の程度を検出する第１の磁電変換素子、及
びペンの傾斜程度を検出する第２及び第３の磁電変換素
子とを備えたケース体と、このケース体に対し第１及び
第２の弾性手段を介して上下動及び傾動可能に付勢され
たペンロッドと、このペンロッドに配備され前記第１、
第２及び第３の磁電変換素子に対応して配置された磁石
とから成る入力ペン。