JPH01312620A - スタイラス・スイッチ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、デジタル化タブレット及び書込みイ
メージ・デイスプレィに用いられるスタイラス・スイッ
チ（ｓｔｙｒｕｓ　５ｗ１ｔｃｈ）に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来のスタイラス・スイッチは、例えば、デジタル化タ
ブレット及び書込みイメージ・デイスプレィと共に使用
することが知られている。デジタル化タブレットに用い
られるこうした従来のスタイラスは、作動させるのに著
しい圧力を必要とし、また、作動させるのにかなりの移
動距離（典型的には、約０．０２５〜０．０５１０ｍ　
（約０．０１〜０．０２インチ））を必要とする“ペン
・ダウン”スイッチをデジタル化タブレットと共に用い
ていた。こうした従来のスタイラスは、一般に、デジタ
ル化タブレットからある程度能れた位置にあるＣＲＴモ
ニタに用いられている。オペレータは、ＣＲＴとデジタ
ル化タブレットを同時に見ることができないので、“ペ
ン・ダウン”スイッチが作動しているか否かに関係なく
、カーソルによってＣＲＴ上にスタイラスの位置が示さ
れる。“ペン・ダウン”スイッチは、通常、コマンドを
発行するためのみ用される。Ｘ第一に、デジタル化タブ
レット上にスタイラスを配置させ、カーソルがＣＲＴ上
の所望の位置につくまでスタイラスを移動させる。次に
、コマンドを発行するスタイラスの“ペン・ダウン”ス
イッチを押圧する。このタイプの用途については、不注
意で“ペン・ダウン”指示が行なわれるのを防ぐため、
作動させるのにかなりの圧力と移動距離を必要とする“
ペン・ダウン”スイッチを用いるのが有効である。

デイスプレィと一体化されたデジタイザのような用途の
場合、表示は、デジタル化タブレットの表面に現われる
ため、カーソルを必要としない。

“ペン・ダウン”スイッチは、スタイラスがデイスプレ
ィと接触していることを示すためのみ用いられる。スタ
イラスは、製図、印刷、書込み、消去のため、または、
コマンドを発行するために用いることができる。この場
合、“ペン・ダウン”スイッチは、目立った移動はせず
、作動させるためペンまたは鉛筆で書くために必要な圧
力を超える圧力を会要会しないことが望ましい。“ペン
・ダウン”表示を維持するために必要な圧力は、オペレ
ータを疲労させることとなるので、従来のスタイラスは
この用途には適さない。さらに、従来のスタイラスの場
合、“ペン・ダウン”スイッチを適切に作動させるため
に、オペレータはスタイラスを実質的に垂直方向に保持
する必要がある。

これは、コマンドを発行することには適しているかもし
れないが、スタイラスを用いて、コンピュータがオペレ
ータの製図または手書きを受信できるようにすることが
望まれる場合、オペレ、−夕にとっては不便で疲れるた
め、あまり実用的ではない。

〔発明の目的〕

本願発明の目的は上述の問題点を解消し、スイッチ駆動
するために必要な押圧力、移動距離を最小化し、デジタ
ル化タブレット及び書き込みイメージ・デイスプレィに
用いられるスタイラス・スイッチを提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例であるスタイラス・スイッチは、スタ
イラス・ハウジングに関するスタイラス・チップのわず
かな半径方向の動きに応答して接触するスイッチを含む
。本発明の一実施例では、ランプまたは発光ダイオード
等の発光を放射する手段が、スイッチの閉路に応答し動
作する。これによって、スタイラス・チップから発光の
ビームが投射される。代わりに、スイッチは電磁コイル
を作動させる。本発明の一実施例では、スタイラスは、
１個またはそれ以上のバッテリー等の、発光を放射する
ための手段を動作させる内部電源が設けられている。こ
うした内部電源の再充電が可能な場合、スタイラスには
再充電用電源に対する外部接続手段が設けられる。本発
明の他の実施例では、スタイラスは、例えば、波長、変
調型、または、他の都合のよい手段によって判別可能な
、複数のタイプの発光を放射することが可能である。

このようにして、スタイラスを制御し、例えば、受信装
置が異なる色、または、書込み信号対消去信号として解
釈することができる受信装置によって解析される異なる
信号を放射する。本発明の一実施例は、こうした消去信
号は、書込み信号と同様にスタイラスの反対側の端部か
ら放射される。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例では、スタイラス・ハウジングに対し
てスタイラス・チップによる動きにより作動する、′ペ
ン・ダウン”スイッチを示すスタイラスが提供される。

スイッチに必要な移動距離は、約２．５４ｘ　１０−’
ａｍ　（０，００１インチ）のみで、スイッチを閉じる
のに必要な圧力は約３０グラムで、これは鉛筆で書くの
に必要な圧力と同等である。こうしたスイッチの移動距
離と圧力の要件は、従来のスタイラスと比べて大幅な改
善である。

従来の軸方向の移動を利用するのではなく、本発明では
、半径方向の移動を利用してペン・ダウン・スイッチを
動作させることによって、スタイラスのような長くて、
細いハウジングに簡単に組み込むことのできる単純なた
わみ部（ｆｌｅｘｕｒｅ）の使用が可能になる。周知の
ように、たわみ部は、曲げることによって少しの動きを
可能にする簡単な機械的デバイスであり、摩擦を生じる
ことなく、選択された方向にだけ動くことができる。さ
らに、本発明に係るスタイラス・スイッチは、また、書
込み時に生じる、半径方向の摩擦力も利用する。

本発明の一実施例を第１図に示す。スタイラス・チップ
４の導電性環状リング１が、スタイラス・ハウジング２
ａの導電性の内径部に接触すると、ペン・ダウン・スイ
ッチの接触が生じる。環状リングの直径３は、スタイラ
ス・ハウジング２ａの内径よりも約５．０８Ｘ　１０−
”ｃｍ　（０，００２インチ）だけ小さい。環状リング
１とスタイラス・ハウジング２ａの導電性内径部を電気
的に接触させ、その結果、ペン・ダウン・スイッチを駆
動させるため、スタイラス・ハウジング２ａに対しスタ
イラス・チップ４は任意の方向に約２．５４Ｘ　ＩＰ’
ｃｍ　（０，００１インチ）の半径方向の動きのみ必要
とされる。本発明の一実施例では（第２図参照）、環状
リング１は、スタイラス・チップ４の一部分として一体
形成されており、本発明の他の実施例では、第１図に示
すように、スタイラス・チップ４は電気的に絶縁され、
挿入可能な素子である。本発明の一実施例では、スタイ
ラス・ハウジング２ａ自体が導電性でこれによって、そ
の内径部に導電性を与え、ペン・ダウン・スイッチの接
点の１つを形成する。本発明の他の実施例では、スタイ
ラス・ハウジング２ａは、任意の都合のよい材料で作ら
れ、スタイラス・ハウジング２ａの内側は、導電層でコ
ーティングされ、ペン・ダウン・スイッチの接点の１つ
として働く。

本発明の他の実施例においては、スタイラス・ハウジン
グ２ａは、任意の都合のよい材料で作られ、導電性領域
が、スタイラス・チップ４の部分を包囲するスタイラス
・ハウジング２ａの内側導電性領域を形成し、スタイラ
ス・チップ４が半径方向に移動すると、電気的必接続を
可能にする。この実施例ではスタイラス・ハウジング２
ａの内側に形成されたワイヤまたは導電性トレースを用
いて、スタイラス・ハウジング２ａの内側に形成された
ペン・ダウン・スイッチの接点が、後述の他の回路構成
要素に接続される。本発明の他の実施例では、環状リン
グ１が形成されないか、または、スタイラス・ハウジン
グ２ａの一部として形成され、重要な点として、スタイ
ラス・ハウジング２ａに対し、スタイラス・チップ４を
半径方向にわずかに動かすことで、ペン・ダウン・スイ
ッチが閉じられる手段が設けられる。

他の実施例では、ペン・ダウン・スイッチの接点の１つ
として働くスタイラス・チップ４の部分を包囲するスタ
イラス・ハウジング２ａの部分は、導電性材料で形成さ
れ、スタイラス・チップ４の残りの部分は、任意の都合
のよい材料で作られる。

第１図に示す実施例では、スイッチのスプリング圧は、
スタイラス・ハウジング２ａの内径部とスタイラス・チ
ップ４の直径６との間にわずかな圧縮力で保持された、
ＶＩＴＯＮブランドのＯ−Ｕフグ５によって決まる（Ｖ
ＩＴＯＮは、ｄｕＰｏｎｔの商標である。）。他のデバ
イスを用いることもできるし、あるいは、他のタイプの
Ｏ−リングを用いることも可能であるが、ＶＩＴＯＮブ
ランドは、−一部と相対的不活性度が高く、同心性が高
いために選択されている。最も良好な操作では、第１図
の直径６が直径３に対し約２．５４Ｘ　１０”′’ｃｍ
　（０，０００１インチ）の範囲内で同心となるように
保持することが望ましい。

環状リング１への電気的接続は一実施例では、都合のよ
いことに、たわみ部としての働きもするワイヤ７によっ
て達成される。一実施例では、２６または３０の太さの
銅線がたわみワイヤ７として用いられる。これは、わず
か約１ミリラジアン（０゜０６°）しかたわみ部を曲げ
る必要がないので、この用途に適しているためである。

ワイヤ７は、電気的絶縁体８ａ内を通過する。絶縁体８
ａの内径及び外径は、第２図に示すように、適合するア
ライメント軸１１に対し、約２．５４Ｘ　１０−’ｃｍ
　（０，００１インチ）の範囲内で同心をなすことが望
ましい。ワイヤ７は、絶縁体８ａにしまりばめで固定さ
れ、絶縁体８ａは、さらに、スタイラス・ハウジング２
ａの内径に締まりはめで固定されることが望ましい。こ
うしたガイドラインに従うことによって、構成素子の適
正なアライメントが施され、本発明に係るスタイラス・
スイッチに有効に用いられる適合したたわみ部が形成さ
れることになる。さらに、接合した絶縁体（ｃｅｍｅｎ
ｔ　１ｎｓｕｌａｔｏｒ）　８ａにワイヤ７を接合し、
スタイラス・ハウジング２ａに絶縁体８ａを接合するの
が有効である。

スタイラス・ハウジングの電気的帰路は、ワイヤ９によ
って形成される。一実施例では、デイスプレィ表面に対
する適切な摩擦源を形成し、それによって、本発明のス
タイラス・スイッチ、オペレータがペンまたは鉛筆を使
用しているような適切な“感覚”をオペレータに対し与
えるようにするため、スタイラス・チップ４の先端部に
回転ボール１０を配置させる。本発明の一実施例におい
ては、ボール１０は、直径が約１　＋ｎｍで、良好な摩
耗特性が得られるようにするため、サファイア等の非常
に強い材料で形成されている。サファイアを用いて、ス
タイラスボール１０を形成する場合、非回転サファイア
・ボールによって、ユーザにペンまたは鉛筆の適性な“
感覚”が与えられるので、ボールＩＯは回転する必要が
ない。

第２図では、スタイラス・チップ４の先端部より放射さ
れ、スタイラス・チップの先端部であるボール１０の位
置をデジタイザ、ＣＲＴスクリーン等に表示する光を発
生するための手段を備える。

第１図の実施例と同様に第２図の実施例では、スタイラ
スＸ本体２ｂ、スタイラス・チップ４、スタイラス先端
部１０．○−リング５、環状リング１及び電気的本体リ
ード線８ｂが含まれている。また、第２図の実施例では
、スタイラス・チップ内に形成され、スタイラス・ボー
ル１０がその終端をなすチャネル１１によって光が投射
されるように、光源１４が取りつけられる。このように
、スタイラス・す る。光源１４は、連続的に動作させ、常に、スタイラス
・ポイント１０の位置表示が行なわれるようにすること
もできるし、あるいは、ペン・ダウン・状態のみに応答
して動作するようにすることも可能である。第２図に示
す実施例では、ペン・ダウン・状態にのみ光源１４より
光が投射される。第２図に示すように、リード線１２は
、光源１４と導電性のスタイラス・チップ４の間に接続
される。同様に、リード線２３は、電気接点１６の手段
によって、光源１４のもう一つの端子とバッテリー１８
の一方の側の間に接続される。バッテリー１８のもう一
方の端子は、バッテリー・スプリング１９、導電性スプ
リング・リテーナ２４を介し、また、抵抗器２２を介し
てリード線８ｂに接続され、さらに、ねじ付きコネクタ
１７を介して導電性のスタイラス本体２ｂと接続される
。スタイラス本体２ｂに対しスタイラス・チップ４が半
径方向に移動して、ペン・ダウン・スイッチが閉じると
、回路が完成し、光源１４がオンになる。光源１４は、
例えば、発光ダイオードで構成することが望まれれば可
能であるが、この場合、バッテリー１８の極性が重要に
なる。本発明の一実施例では、２つのＡＡＡバッテリー
（ＡＡＡｂａｔｔｅｒｉｅｓ）を便宜的に用いる。

第２図の実施例に示すように、スタイラス・ハウジング
は、スタイラス・ハウジングの前部２とスタイラス・ハ
ウジングの後部２０より成り、これらは適切なねじ、差
込み機構等を用いて接続され、アセンブリやバッテリー
交換に好都合なように、スタイラス・ハウジング構成素
子４及び２０を開くことができる。図示していないが、
外部プラグを用いて、電力を接続し、バッテリーのない
、あるいは、デッド・バッテリーを備えたスタイラスを
動作させたり、あるいはスタイラスの使用時、または、
スタイラスを使用していない時に、バッテリー１８の再
充電をおこなったりすることが望まれれば可能である。

スタイラスは、バッテリーの電力で動作させ、バッテリ
ーを用いない時に再充電を行い、これにより、オペレー
タが再度このスタイラスを用いる際、新たに充電された
バッテリーを提供することが好ましい。

また、第２図に示すように、この実施例のスタイラスに
は、端部キャップ２１と導電性リング１７が含まれてい
る。導電性リング１７は、抵抗器２２のリード線８ｂを
導電性のスタイリング本体２ｂに接続させる。これは、
ねじ込み式、差込み式、その他のコネクタを形成し、端
部キャップ２１に容易に取りつけることができる。第２
図に示す実施例でもまた、絶縁材料１３及び１５を含み
、導電性ワイヤ２３を導電性スタイラス本体２ｂより絶
縁されるように保持される。導電性材料１６は、バッテ
リー１８の正の側と好都合な接点を形成させる働きをす
る。

第３ａ図から第３ｄ図に、本発明に係るスタイラス・ス
イッチの各種実施例を示す。ここでは、第２図と同様の
参照番号を用いる。第３ａ図では、光源１４はランプで
あり、ペン・ダウン・スイッチが閉じられると、電流Ｉ
がバッテリー１８の正の端子から光源１４を通り、スタ
イラス・チップ４を経て、閉じたペン・ダウン・スイッ
チを流れて、スタイラス本体２に達し、抵抗器２２（所
望の場合、光源１４を通る電流を制限することが望まれ
る場合に用いられる。）を通って、バッテリー１８の負
の端子に達し、これにより、光源１４が発光することに
なる。

例えば、第４図に示されるホルダを用いることび導電性
コネクタ３０４を介して、スタイラス・チップ４に電流
が供給されるように、外部電源１００との接続を可能に
する。負のリード線３０５は、スタイラス本体２ｂから
ホルダ３０７の一部を形成する導電性コネクタ３０６を
介して電流を供給し、この電流は外部電源１００に送ら
れる。このようにして、バッチ！Ｊ−１８（第２図参照
）に逆電流を流し、この結果、バッテリー１８が再充電
される。この時点で、重要ではないが、ランプ１４は、
逆充電電流の限度まで発光する。代わりに、スタイラス
・チップ４及びスタイラス本体２ではなく、例えば外部
電源プラグを受けるジャック、または、スタイラス・ハ
ウジング２の電気的に分離された領域等の電源１００を
バッテリー１８に接続する手段を設けることが可能であ
る。こうした実施例の場合、光源１４または抵抗器２２
に通すことを必要せずに、再充電電流をバッテリー１８
に印加することも望まれれば可能である。重要なのは、
電源１００が外部にあるので、直接接続するにせよ、ラ
ンプ１４と抵抗器２２の一方または両方を介するにせよ
、都合のよい任意の方法で、バッテリー１８の適正な充
電が行なえるように設計することができるという点にあ
る。

第３Ｃ図には、光源１４として発光ダイオード（ＬＥＤ
）またはレーザーダイオードを用いる、本発明の他の実
施例が示される。例えば、オン／オフにかなりの時間が
かかるタングステン・フィラメントを備えたランプと比
べると、ＬＥＤまたはレーザ・ダイオードを用いる方が
好ましい。この実施例では、もちろん、Ｌ　Ｅ　Ｄ　１
４を適切に動作させるため、そのアノードをバッテリー
１Ｂの正端子にカ 接続させ、その午ソードをバッテリー１８の負のリード
線に接続しなければならない。ペン・ダウン・スイッチ
が閉じると、電流は、バッテリー１８の正のリード線か
らＬＥＤ１４を通ってスタイラス・チップ４に流れ、閉
じたペン・ダウン・スイッチを介してスタイラス本体２
に流れ、抵抗器２２を通って、バッテリー１８の負のリ
ード線に達し、この結果、ＬＥＤＩ４の発光が生じるこ
とになる。通常の動作では必要としないが、第３ｃ図で
は、ダイオード９９は、Ｌ　Ｅ　Ｄ　１４と並列に、た
だし、逆方向に接続されている。ペン・ダウン・スイッ
チが閉じると、ダイオード９９に逆バイアスが印加され
、バッテリー１８からの電流を消費しなくなる。しかし
、ダイオード９９を含めると、例えば、第４図の再充電
ホルダを用いることにより、再充電が可能になるため好
都合である。第３ｄ図には、再充電ホルダ内にスタイラ
ス・スイッチが配置され、外部充電用電源は、その正の
リード線がスタイラス・チップ４に接続され、その負の
リード線がスタイラス本体２２に接続される。これによ
り、電流はバッテリー１００の正のリード線からスタイ
ラス・チップ４をとおり、順バイアスが印加される、ダ
イオード９９を流れ、バッテリー１８の正のリード線に
まで流れる。バッテリー１８の負のリード線は、抵抗器
２２を介してスタイラス本体２に接続され、これにより
、再充電回路が完成する。第３Ｃ図の実施例では、第３
ａ図の実施例に関連して説明したように、再充電電流を
受けるのに適した再充電ジャックを用いることによって
、バッテリー１８に再充電することも当然可能である。

この場合、ＬＥＤ１４を含まない回路に外部から再充電
用電位を印加し、これによって、ダイオード９９を使用
する必要をなくすことができる。

本発明の一実施例では、光学チャネル１１は、直径０．
５ｍの光ファイバによって形成される。また、本発明の
一実施例では、光源１４には、例えば、日立製作新製の
部品番号ＨＬＰ４０ＲＢ等の発光ダイオードを用いるこ
とができる。この実施例の場合、バッテリー１８は、２
個のＡＡＡバッテリーで構成され、抵抗器２２は、１３
Ｘの抵抗器（１３Ｘ　　ｒｅｓｉｓｔｏｒ）から構成さ
れる。

本発明の他の実施例では、スタイラス・スイッチは、波
長、変調特性等に基いて区別可能な異なるタイプの発光
を放射することもできる。これは、ＬＥＤ１４（第２図
参照）を例えば、波長の異なるＬＥＤといった複数個の
光源と置換することによって実施される。代わりに、本
発明では、当業者にとって周知の適切な回路要素（図示
せず）を用いて、いくつかの異なる方法で光源１４を変
調することも可能である。異なるタイプの発光の選択は
、スタイラスに含まれたオペレータの制御によるスイッ
チ（図示せず）によって行なうことができるようにする
のが、好都合である。他の実施例では、第１のタイプの
発光は、光源１４により放射され、第２のタイプの発光
は、端部キャップ２１を介してもう１つの光源（図示せ
ず）で放射される。この実施例は、ペンまたは鉛筆で書
き込むように、スタイラス・チップ１０を通して放射さ
れる光が“書込み”信号として働き、鉛筆の終端に取り
つけられた消しゴムを利用するように、端部キャップ２
１を通して放射され光が１消去”信号として働くことが
できるという点で、特に有利である。この実施例の場合
、“消去”光源はユーザがスタイラスの“消去”スイッ
チ（図示せず）を用いてオンにすることもできるし、あ
るいは、従来のスタイラス機構、または本発明に係るス
タイラス・スイッチを用いて作動させることも可能であ
る。

他の実施例の場合、光源１４（第２図参照）は、スイッ
チを閉じて付勢すると、磁界を放射する電磁石と置換す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明ではスイッチのオン／オフ
をスタイラス・スイッチ本体に対してスタイラス先端部
の半径方向における動きによって善する。また、本発明
のスタイラス・スイッチはその構成が簡単で一体形成さ
せることもできる。

更に、スタイラス・チップやスタイラス本体部を取り外
し可能に形成することも容易で、バッテリーやその他の
部品交換を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるス・タイラス・スイッ
チの断面図。第２図は本発明の他の実施例の断面図。第
３ａ図は本発明の一実施例の等価回路図。第３ｂ図は第
３ａ図に外部電源を接続した等価回路図。第３Ｃ図は本
発明の他の実施例の等価回路図。第３ｄは第３Ｃ図の再
充電系の回路図。 第４ｒｇＪは本発明の他の実施例の断面図。 １：環状リング、２ａニスタイラス・ハウジング２ｂ＝
スタイラス本体、４ニスタイラス・チップ、５：０−リ
ング、７．９：ワイヤ、８ａ：絶縁体、８ｂ：リード線
、１３．１５：絶縁材料、１４：光源、１８：バッテリ
ー、１９：バッテリー・スプリング、２１：端部キャッ
プ、２２：抵抗器、１００：外部電源。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の端部を有するスタイラス・ハウジングと、
   前記第１端部は開口部を有し、前記開口部より伸長する
   ように設けられたスタイラス・チップと前記スタイラス
   ・チップの前記スタイラス・ハウジングに対する半径方
   向の動きに応答するスイッチ手段より成ることを特徴と
   するスタイラス・スイッチ。
2. （２）請求項第１項記載のスタイラス・スイッチにおい
   て、前記スタイラス・スイッチは更に前記スタイラス・
   ハウジング内に設置された電源と前記スイッチ手段に応
   答して信号を供給する信号供給手段を含むことを特徴と
   する。
3. （３）請求項第２項記載のスタイラス・スイッチにおい
   て、前記信号供給手段は前記スタイラス・チップ内に設
   置され、前記スタイラス・チップの先端部に信号伝送手
   段を介して信号を供給することを特徴とする。
4. （４）請求項第２項記載のスタイラス・スイッチにおい
   て、前記スタイラス・スイッチは前記スタイラス・ハウ
   ジング内に設けられた電源を外部電源に接続させる接続
   手段を含むことを特徴とする。
5. （５）請求項第３項記載のスタイラス・スイッチにおい
   て、前にスタイラス・スイッチは更に前にスタイラス・
   ハウジングの前記スタイラス・チップと逆側の端部より
   第２の信号を供給する第２の信号供給手段を含むことを
   特徴とする。