JPH04282717A

JPH04282717A - 情報処理機器入力装置

Info

Publication number: JPH04282717A
Application number: JP3046801A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sakata; 佐方　敏行; Tetsuya Hayashi; 哲也林
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1992-10-07

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータなどの
情報処理機器の表示画面上でカーソルを移動させたり、
アイコンを指定したりするマウス，電子ペン等に使用す
ることが出来る情報処理機器入力装置。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の情報処理機器の入力装
置としては、キーボード，ライトペン，ジョイステイッ
ク，マウス，トラックボール，圧電タッチタブレット等
がある。

【０００３】キーボードは、オペレータが指を使用して
キーをオンオフする。キーはテキストまたは画面上の座
標を指定する。

【０００４】ライトペンは、ペンの先端に受光部を備え
、画面上をドラッグしたり画面上でクリックして座標を
指定する。

【０００５】マウス，トラックボールは、内部に回転ボ
ールとＸ軸，Ｙ軸方向の回転を検出するエンコーダを備
え、各軸方向の移動距離データを形成する。このデータ
は平面上の座標上で形成されるデータである。

【０００６】ジョイステイックは、Ｘ軸および／または
Ｙ軸方向に可変抵抗器やスイッチ群を備え、それらの出
力から各軸方向の移動距離データを形成する。このデー
タも平面座標の位置を指定する。

【０００７】圧電タブレットは、フラットな面上でペン
の接近，接触した位置を検出する。

【０００８】ペンの接近，接触は静電容量変化等で検出
される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記に示す従来の入力
装置は次のような欠点がある。

【００１０】キーボードは、入力操作音がうるさい、接
点数が多く大型であるためコストが高い、等の欠点があ
る。

【００１１】ライトペンは、表示器の構造が複雑となる
、省電力化、小型化、軽量化が困難、高価格になる、等
の欠点がある。

【００１２】マウスは、マウスの接触面（回転ボールと
机上との接触面）の状態によって入力が困難になること
があり、接触面の摩擦係数が小さい時には回転ボールが
スリップするために正確な距離および方向が検知できな
くなったり、また、小さなゴミ，埃がマウス内部の回転
ボールとの隙間に入るとボールが正常に回転しなくなる
ために、定期的に分解，清掃する必要がある、などの問
題点がある。さらに、マウスで画面に入力する場合、マ
ウスの移動する空間を完全に平面にする必要があるため
に、本体が小型であるにもかかわらずマウスの移動のた
めの広いスペースを必要とする問題もある。

【００１３】トラックボールも、広いスペースが必要で
あることを除きマウスと同様な欠点がある。

【００１４】ジョイステイックは、可変抵抗や多数のス
イッチを使用するために耐久性，信頼性に問題がある。また、小型化，軽量化が困難になる、等の欠点がある。

【００１５】圧電タブレットは、タブレット構造および
ペン位置検出部の構造が複雑であるために高コストとな
り、耐久性，信頼性に問題がある。また、平面タブレッ
トを必要とするために小型化，軽量化出来ない。

【００１６】本発明の目的は、加速度センサを使用する
ことによって上記の問題点を解決することのできるマウ
ス，電子ペン等の入力装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、感度方向が各
々異なっている少なくとも２つの加速度センサを備え、
これらの加速度センサの出力に基づいて入力装置本体の
移動情報を形成することを特徴とする。

【００１８】本発明では、全体の形状をマウス型、また
はペン型にすることが出来る。

【００１９】前記加速度センサは、Ｓｉ基板上に形成さ
れ、流体または気体の流通路を形成する微小な溝と、こ
の溝を渡るように形成された微小なブリッジと、このブ
リッジ上に形成され、ブリッジ近傍を温めてブリッジの
振動を励起させる発熱素子と、前記ブリッジ上に形成さ
れ、ブリッジの振動を検出する振動検出素子とで構成す
ることが出来る。

【００２０】

【作用】デバイス内部に設けられる２つ以上の加速度セ
ンサはそれぞれ感度方向が異なっている。加速度センサ
を２つ設け、各加速度センサの感度方向をそれぞれＸ軸
方向とＹ軸方向に設定すれば、一方の加速度センサを２
回積分することによりＸ軸方向の移動距離が求まる。ま
た、他方の加速度センサの出力を２回積分すればＹ軸方
向の移動距離が求まる。センサとして加速度センサを使
用するために従来のような回転ボールを使用する必要は
ない。従って回転ボールのスリップによる問題や回転ボ
ール付近に入る塵などの影響を考える必要がなくなって
くる。加速度センサには、例えばＰＺＴ（圧電素子）な
どを使用することが可能である。複数の加速度センサの
それぞれの感度方向（ベクトル）が異なっていれば、各
ベクトル量を加工することによって任意の軸方向の移動
量を求めることができるために、必ずしも各加速度セン
サは上記のようにＸ軸方向とＹ軸方向に感度方向を合わ
せる必要はない。また、回転ボールを使用しないために
非接触の構造にすることができ、さらに３個以上の加速
度センサを設ければ、３次元空間でのポインテイング（
クリック　　ＡＮＤ　　ドラッグ）を行うことができる
。

【００２１】全体の形状はどのようなものであっても良
いが、マウス型またはペン型にすることで操作性を上げ
ることが出来る。

【００２２】加速度センサは、Ｓｉ基板をマイクロマシ
ニング手法等で微細加工して形成出来る。本発明では、
Ｓｉ基板上に溝とブリッジが微細加工により形成される
。センサが動くと、溝内の流体または気体がセンサ移動
による変化を受け、温められているブリッジから熱を奪
う。すると、ブリッジの曲がり方が変化し、その固有振
動数が変わる。圧電素子等の振動検出素子は、その振動
の変化を検出して電気量に変換する。このような動作に
より加速度センサの変位，加速度等を検出することが出
来る。

【００２３】

【実施例】（実施例　　１）図１は本発明の実施例のマ
ウス内部構造を示す。図に示すように、このマウスでは
、加速度センサ１００，１０１をその感度方向がＸ軸方
向，Ｙ軸方向にあうようにマウス内部に設けられている
。このマウスには、従来のマウスのような回転ボールが
設けられていない。マウス本体の底面は机上を自由に滑
るように適当な摺動面に加工されている。なお、１０２
は２個のボタン、１０３はコードである。

【００２４】加速度センサ１００，１０１は公知のＰＺ
Ｔ（圧電素子）と適当な質量を組み合わせることによっ
ても形成することができるが、超小型で且つ高精度のも
のを作るにはマイクロマシーニング技術を使用するのが
よいと考えられる。このマイクロマシーニングは半導体
に使用されるエッチング技術を使用し、シリコン基板や
その表面を微細加工する技術である。この方法であると
、例えばシリコン基板を片持ち梁構造にすることができ
る。この片持ち梁にシリコン表面の法線方向から加速度
が加わると梁が撓む。このことを利用して、法線方向を
感度方向に合わせることで加速度を検出することが可能
になる。図１の１０４，１０５は２回積分回路である。この積分回路に各加速度センサ１００，１０１の出力を
入力することにより、各積分回路の出力はＸ軸移動量，
Ｙ軸移動量となる。

【００２５】（実施例　　２）図２，図３に本発明の加
速度センサの内部構造を示す。又、図４は他の例の加速
度センサの内部構造を示す。

【００２６】以下に、図２，図３を用いて本発明の加速
度センサ５２の構成および作用について詳細に説明する
。

【００２７】マイクロマシーニング技術等の，微細加工
技術（サブミクロン精度の加工技術）によって作られた
加速度センサ５２において，その微細加工によって，Ｓ
ｉ基板３０等に微小（ミクロンサイズ）な溝３２を形成
し，同加工によって，ＳｉＮ膜３１等から成り，その溝
３２上に渡す微小（ミクロンサイズ）なブリッジ３３，
ブリッジ３４を，同形状で形成する。（尚，前記のブリ
ッジ３３，ブリッジ３４のサイズ例として，約７００×
２００×２μｍ）更に，その微細加工によって，その各
ブリッジ３３，ブリッジ３４上に，多結晶Ｓｉ等から成
り，ブリッジ３３，ブリッジ３４近傍の各気体を温め，
ブリッジ３３，ブリッジ３４の各振動を励起させる（温
める）薄膜抵抗（発熱体）３５，薄膜抵抗（発熱体）３
６と，多結晶Ｓｉ等から成り，ブリッジ３３，ブリッジ
３４の各振動を検出させる，ピエゾ抵抗（圧電素子）３
７，ピエゾ抵抗（圧電素子）３８を各々形成する。

【００２８】更に，前記の溝３２に，前述の対照となる
気体の量を，微量にさせる為の，その溝３２をふさがず
，その気体の流れ（−Ｘｏｒ−Ｙ方向の気体の流れ４０
，＋Ｘｏｒ＋Ｙ方向の気体の流れ４１）を妨げない，フ
タをかぶせる。

【００２９】又，その加速度センサ５２が加速・変位を
受けた時，前記の溝３２に，前述の微量の気体が流れる
様にして，その溝３２を流れる気体の温度や，その加速
度に応じて変化する気体の流量（−Ｘｏｒ−Ｙ方向の気
体の流れ４０，＋Ｘｏｒ＋Ｙ方向の気体の流れ４１）に
よって，前述の温められた微小な，ブリッジ３３，ブリ
ッジ３４から奪われる各熱量を変化させ，そのブリッジ
３３，ブリッジ３４の各曲がり方を変化させる。

【００３０】その事より，ブリッジ３３の各固有振動数
を変化させ，その振動の変化を，前記のピエゾ抵抗（圧
電素子）３７に検出させて，又，ブリッジ３４の各固有
振動数を変化させ，その振動の変化を前記のピエゾ抵抗
（圧電素子）３８に検出させて，各電気信号の変化に変
換し，その各電気信号の変化の，平均の変化量や変化パ
ターンと，時間を比較して，加速度に置き換える事で，
加速度センサ５２のＸｏｒＹ方向（軸）３９（前記の溝
３２の長手方向）の，加速度（量）・変位量を検知させ
る。

【００３１】尚，前述の検知では，その“加速度（量）
・変位量”と“方向”の検知は出来るが，その“向き”
の検知が難しい為，以下の様に，その“向き”を検知さ
せる。

【００３２】前記の薄膜抵抗（発熱体）３５，により温
められた，ブリッジ３３近傍の微量の気体が，前記の加
速度センサ５２が＋Ｘｏｒ＋Ｙ方向の加速・変位５０を
受けた時の，−Ｘｏｒ−Ｙ方向の気体の流れ４０によっ
て，その流れの風上から風下に流れる様にする。

【００３３】その事により，風上側から流れて来た，温
められていない気体が，風上側のブリッジ３３の下の溝
を流れ，又，前述の薄膜抵抗（発熱体）３５により温め
られた気体が，風下側のブリッジ３４の下の溝を流れる
事で，ブリッジ３３の下の溝の気体の温度と，ブリッジ
３４の下の溝の気体の温度が異なる様にする．その事か
ら，前述の薄膜抵抗（発熱体）３５により，温められそ
の振動を励起させられた，微小なブリッジ３３から奪わ
れる熱量と，前述の薄膜抵抗（発熱体）３６により，温
められその振動を励起させられた，微小なブリッジ３４
から奪われる熱量が異なる事より，そのブリッジ３３の
各曲がり方と，ブリッジ３４の各曲がり方を異なる様に
する。

【００３４】その事より，ブリッジ３３の固有振動数と
，ブリッジ３４の固有振動数が異なる事から，そのブリ
ッジ３３の振動を，前述のピエゾ抵抗（圧電素子）３７
に検出させて，又，ブリッジ３４の振動を，前述のピエ
ゾ抵抗（圧電素子）３８に検出させて，各電気信号に変
換し，その電気信号の違い，つまり，そのブリッジ３３
の振動と，ブリッジ３４の振動の違いを比較させる。

【００３５】この事から，前述のピエゾ抵抗（圧電素子
）３７の電気信号値と，前述のピエゾ抵抗（圧電素子）
３８の電気信号値を，その各信号値の大・小を比較する
等の，任意の一定な比較処理をして，一定の値（解）や
電気信号パターンを出し，“その値（解）や電気信号パ
ターンの時は，加速度センサ５２の，ＸｏｒＹ方向（軸
）３９（前記の溝３２の長手方向）の加速・変位は，＋
Ｘｏｒ＋Ｙ方向の加速・変位５０である”と定義する。

【００３６】又，同様にして，前記の薄膜抵抗（発熱体
）３６，により温められた，ブリッジ３４近傍の微量の
気体が，前記の加速度センサ５２が−Ｘｏｒ−Ｙ方向の
加速・変位５１を受けた時の，＋Ｘｏｒ＋Ｙ方向の気体
の流れ４１によって，その流れの風上から風下に流れる
様にする。

【００３７】その事により，風上側から流れて来た，温
められていない気体が，風上側のブリッジ３４の下の溝
を流れ，又，前述の薄膜抵抗（発熱体）３６により温め
られた気体が，風下側のブリッジ３３の下の溝を流れる
事で，ブリッジ３４の下の溝の気体の温度と，ブリッジ
３３の下の溝の気体の温度が異なる様にする。

【００３８】その事から，前述の薄膜抵抗（発熱体）３
５により，温められその振動を励起させられた，微小な
ブリッジ３３から奪われる熱量と，前述の薄膜抵抗（発
熱体）３６により，温められその振動を励起させられた
，微小なブリッジ３４から奪われる熱量が異なる事より
，そのブリッジ３３の各曲がり方と，ブリッジ３４の各
曲がり方を異なる様にする。

【００３９】その事より，ブリッジ３３の固有振動数と
，ブリッジ３４の固有振動数が異なる事から，そのブリ
ッジ３３の振動を，前述のピエゾ抵抗（圧電素子）３７
に検出させて，又，ブリッジ３４の振動を，前述のピエ
ゾ抵抗（圧電素子）３８に検出させて，各電気信号に変
換し，その電気信号の違い，つまり，そのブリッジ３３
の振動と，ブリッジ３４の振動の違いを比較させる。

【００４０】この事から，前述のピエゾ抵抗（圧電素子
）３７の電気信号値と，前述のピエゾ抵抗（圧電素子）
３８の電気信号値を，その各信号値の大・小を比較する
等の，任意の一定な比較処理をして，一定の値（解）や
電気信号パターンを出し，“その値（解）や電気信号パ
ターンの時は，加速度センサ５２の，ＸｏｒＹ方向（軸
）３９（前記の溝３２の長手方向）の加速・変位は，−
Ｘｏｒ−Ｙ方向の加速・変位５１である”と定義する。

【００４１】以上の構造・原理により，加速度センサ５
２自体の，ＸｏｒＹ方向（軸）３９（前記の溝３２の長
手方向）の加速度（量）・変位量と，その“向き”（“
＋Ｘｏｒ＋Ｙ方向の加速・変位５０”，又は，“−Ｘｏ
ｒ−Ｙ方向の加速・変位５１”）を検知する。

【００４２】図４は他の例の加速度センサ全体の概略内
部構造を示す。

【００４３】マイクロマシーニング技術等の，微細加工
技術（サブミクロン精度の加工技術）によって作られた
加速度センサ５３において，その微細加工によって，Ｓ
ｉ基板４２等に，任意の範囲で動ける，微小（ミクロン
サイズ）な重り４６ａを形成し，同加工によって，Ｓｉ
Ｏ２　膜４３等から成り，その微小な重り４６ａを支え
る，微小（ミクロンサイズ）なカンチレバ４４と，それ
を支えない微小（ミクロンサイズ）なカンチレバ４５を
形成する。又，微小な重り４６ａの，質量を増やす為の
，Ａｕ（重り）４６ｂを形成する。

【００４４】更に，その微細加工によって，その各カン
チレバ４４，カンチレバ４５上に，多結晶Ｓｉ等から成
り，微小なカンチレバ４４，カンチレバ４５の各振動を
検出させる，ピエゾ抵抗（圧電素子）４７，ピエゾ抵抗
（圧電素子）４８を各々形成する。

【００４５】又，その加速度センサ５３が加速・変位を
受けた時，前述の微小な重り４６ａが相対的に動く様に
して，その動きの度合によって，その重り４６ａを支え
ている，前述の微小なカンチレバ４４の曲がり方を変化
させる。

【００４６】その事より，カンチレバ４４の固有振動数
を変化させ，その振動の変化を，前記のピエゾ抵抗（圧
電素子）４７に検出させて，電気信号の変化に変換し，
その各電気信号の変化の，変化量や変化パターンと，時
間を比較して，加速度に置き換える事で，加速度センサ
５３のＸｏｒＹ方向（軸）４９（前記の溝３２の長手方
向）の，加速度（量・向き）・変位量を検知させる。

【００４７】更に、前述の加速度５２（５３）をＸ方向
用とＹ方向用に，２個を複合化し，１個のＸ−Ｙ加速度
センサとすることも出来る。

【００４８】尚，その加速度センサ５２（５３）が形成
された，前述のＳｉ基板３０（４２）に，微細加工技術
のよりＩＣ（集積回路）を形成して，それにて前述のピ
エゾ抵抗（圧電素子）３７（４７）の電気信号値と、ピ
エゾ抵抗（圧電素子）３８（４８）の電気信号値を処理
し，加速度等の任意の信号に変換する，又は，その加速
度センサ５２（５３）の外部のＩＣ等にて，前述のピエ
ゾ抵抗（圧電素子）３７（４７）の電気信号値と，ピエ
ゾ抵抗（圧電素子）３８（４８）の電気信号値を処理し
，加速度等の任意の信号に変換する。

【００４９】以上の事より，前述のマイクロマシーニン
グ技術等の，微細加工技術（サブミクロン精度の加工技
術）による製造の為，高精度・ミクロンサイズの超小型
・超軽量の加速度センサ（又は，その処理回路を含めた
，加速度センサ・ユニット）を提供出来る。

【００５０】更に，その高精度・ミクロンサイズで，機
械的・電気的な接触・接点・可動部がなく（非常に少な
く），外界との機械的・物理的・電気的な接触部・露出
部がない加速度センサ（又は，その処理回路を含めた，
加速度センサ・ユニット）の為，超高感度・高耐久性（
高耐衝撃性）・高信頼性・低電力・歩留り・低コスト・
高汎用性・無騒音の加速度センサ（又は，その処理回路
を含めた，加速度センサ・ユニット）を提供出来る。

【００５１】図５，図６は本発明のボールペン５の付い
たタイプの加速度方式電子ペン１の内部構造を示す。図
５はキャップ４装着時を示し，図６はキャップ４非装着
時を示す。それにて以下に詳述する。

【００５２】その形状がペン型で，筆記具サイズのハウ
ジング２から成る，加速度方式電子ペン１の内部で，そ
の先端部近傍に，Ｘ−Ｙ加速度センサＡ１９を，更に，
その任意の部分に，Ｘ−Ｙ加速度センサＢ２０と，Ｘ−
Ｙ加速度センサＣ２１を設ける。

【００５３】又，前記の各Ｘ−Ｙ加速度センサ１９，２
０，２１から，出力された電気信号を，アンプ１２で増
幅して，処理回路基板９ａに実装されたＩＣ１３等によ
り処理し，その加速度方式電子ペン１の傾きや回転によ
る，余分な加速度を修正・補償して，加速度方式電子ペ
ン１の先端部の，電子ペン先端部兼ボタンＢ１６の，Ｘ
方向，Ｙ方向の加速度・変位量や座標を示す信号に変換
する。

【００５４】更に，その加速度方式電子ペン１の任意の
部分に，モーメンタリ型（非自己保持型）押しボタンス
イッッチで，処理実行入力ボタンである，ボタンＡ１５
，ボタンＣ１８を設け，又，その加速度方式電子ペン１
の先端部に，前記と同様の処理実行入力ボタンである，
電子ペン先端部兼ボタンＢ１６を設ける。

【００５５】更に，その電子ペン先端部兼ボタンＢ１６
が押されると，それに連動してスライドする圧力伝達体
３ａにより操作される，前記と同様の処理実行入力ボタ
ンである，ボタンＢ本体１７ａを設ける。

【００５６】又，前記の各ボタンＡ１５，電子ペン先端
部兼ボタンＢ１６，ボタンＢ本体１７ａ，ボタンＣ１８
の状態を，前記ＩＣ１３等により，その処理実行入力ボ
タンの，状態を示す信号に変換する．　　更に，前記の
，加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端部兼
ボタンＢ１６の，Ｘ方向，Ｙ方向の加速度・変位量や座
標を示す信号と，ボタンＡ１５，電子ペン先端部兼ボタ
ンＢ１６，ボタンＢ本体１７ａ，ボタンＣ１８の処理実
行入力ボタンの状態を示す信号を，信号・電源コード（
リードワイヤ）６で接続された，電子ノート６０等の，
情報処理機器に入力する。

【００５７】又は，その信号・電源コード（リードワイ
ヤ）６のプラグ７を，加速度方式電子ペン１のソケット
８から抜き，図外のワイヤレス・ユニットを，そのソケ
ット８に差し込み，電源をワイヤレス用バッテリ１４か
ら得て，前記の信号を，遠赤外線ＰＣＭコード発光部よ
り，信号光に変換し，発信して，電子ノート等の，情報
処理機器に設けられた，受光センサ部で受信し，その電
子ノート等の，情報処理機器に入力する。

【００５８】又，その加速度方式電子ペン１の任意の部
分に，前記のＸ−Ｙ加速度センサＡ１９，Ｘ−Ｙ加速度
センサＢ２０，Ｘ−Ｙ加速度センサＣ２１や，ボタンＡ
１５，ボタンＢ本体１７ａ，ボタンＣ１８と，処理回路
基板９ａ，基板９ｂ，９ｃを接続する，リード線１１，
コネクタ１０，又，前記の圧力伝達体３ａに固定された
ボールペン５と，そのボールペン５のキャップ４を具備
する。

【００５９】更に，その加速度方式電子ペン１の任意の
部分に，前述の，信号・電源コード（リードワイヤ）６
のプラグ７やワイヤレス・ユニットを差し込むソケット
８，又，そのワイヤレス・ユニットを取り付けた時の，
前述の加速度方式電子ペン１の電源となる，ワイヤレス
用バッテリ１４を具備する。

【００６０】尚，そのボールペン５の付いたタイプの，
加速度方式電子ペン１の，キャップ４装着時（図５）は
，ボールペン５のキャップ４の先端部が，又，キャップ
４非装着時（図６）は，ボールペン５の先端部（筆記部
）が，電子ペン先端部兼ボタンＢ１６である。

【００６１】図７は，本発明の，ボールペン５の付かな
いタイプの，加速度方式電子ペン１の，内部構造を示す
．それにて以下に詳述する。

【００６２】前記の加速度度方式電子ペン１の先端部で
あり，前記の圧力伝達体３ａである，前記の電子ペン先
端部兼ボタンＢ１６の内部に，Ｘ−Ｙ加速度センサＡ１
９を設ける．尚，他は，ボールペン５の付いたタイプの
，加速度方式電子ペン１と同様である。

【００６３】図８，図９は，ボールペン５の付いたタイ
プの，加速度方式電子ペン１のキャップ４装着時（図８
）と，キャップ４非装着時（図９）の，外観構造を示し
，図１０は，ボールペン５の付かないタイプの，加速度
方式電子ペン１の，外観構造を示す。以下、図を参照し
て詳述する。

【００６４】その形状がペン型で筆記具サイズの，加速
度方式電子ペン１の，ハウジング２を，オペレータの手
で持ち，筆記具の様に扱い，その加速度方式電子ペン１
の先端部の，電子ペン先端部兼ボタン１６を動かす事に
より，入力操作（電子ペンアクション）をする。

【００６５】又，前記の処理実行入力ボタンである，ボ
タンＡ１５，ボタンＣ１８を，そのオペレータの指で，
クリック（ボタンを押す），ダブル・クリック（ボタン
を，連続２回押す），ドラッグ（ボタンを押しながら，
加速度方式電子ペン１を動かす）等の入力操作（電子ペ
ンアクション）をする。

【００６６】更に，前記の処理実行入力ボタンである，
電子ペン先端部兼ボタンＢ１６を，電子ノート等のディ
スプレイ，普通紙ノート，アイコンメニューＢＯＯＫ，
机等の，任意な物体的な面２２に，接触・加圧させて，
クリック（ボタンを押す），ダブル・クリック（ボタン
を，連続２回押す），ドラッグ（ボタンを押しながら，
加速度方式電子ペン１を，動かす）等の入力操作（電子
ペンアクション）をする．尚，前記の指による，入力操
作も可能なのは，ゆうまでもない。

【００６７】又，前記の入力操作時，その任意の物理的
な面２２に，接触・加圧させて，その電子ペン先端部兼
ボタンＢ１６が押されると，それに連動して圧力伝達体
３ａがスライドし，ボタンＢ本体１７ａを押して，圧力
伝達体３ｂ，ボタンＢ本体１７ａの状態となる。

【００６８】又，その電子ペン先端部兼ボタンＢ１６と
，全く同様の働きをさせる処理実行入力ボタンを，ボタ
ンＣ１８と定義する事で，その電子ペン先端部兼ボタン
Ｂ１６をクリック，ダブル・クリック，ドラッグ等の入
力操作（電子ペンアクション）をしなくても，ボタンＣ
１８で代行出来る。

【００６９】更に，ボールペン５の付いたタイプの，加
速度方式電子ペン１のキャップ４非装着時は，ボールペ
ン５の先端部（筆記部）が，電子ペン先端部兼ボタンＢ
１６であるが，その電子ペン先端部兼ボタン１６を，任
意の物理的な面２２に，接触・加圧させて、前記の入力
操作（電子ペンアクション）をした場合，それと同時に
，前記の，普通紙ノート等の，任意の物理的な面２２に
，文字・記号・図形等を，書く（描く）事が出来る。

【００７０】以上の事より，前述の加速度方式電子ペン
単体で，加速度方式電子ペンの先端部のＸ方向，Ｙ方向
の加速度・変位量や座標を示す信号に変換し，その加速
度方式電子ペンの少数個（２〜３個）具備された，処理
実行入力ボタンの状態を示す信号に変換して，それらの
信号を，情報処理機器に入力出来る事から，電子ペンの
位置・座標を検出する為の，専用タッチタブレットを設
ける必要がなく，どの場所・部分・空間においても，そ
の入力出来る（入力形態が多様）為，外界との機械的・
物理的・電気的な接触部・露出部が非常に少ない，故に
，超高感度・高耐久性（高耐衝撃性）・高信頼性・低電
力・歩留り良好・低コスト・高汎用性・無入力操作音（
無騒音）・薄型・小型・軽量・高ビジュアル性の入力装
置，及び，そのシステム（前記の入力装置により入力す
る情報処理機器を含めたシステム）を提供出来る。

【００７１】図１１は，本発明の，加速度方式電子ペン
入力ハード・ソフトウェアシステム（手書き電子ペン入
力システム）例のサーバ・クライアント方式ウィンドウ
システの構成を示す．又，図１２は，本発明の，前記の
ウィンドウシステムと，アプリケーション・プログラム
の実行例と，加速度方式電子ペン１の入力操作（電子ペ
ンアクション）例を示す．それにて以下に詳述する。

【００７２】前記の加速度方式電子ペン入力システム（
手書き電子ペン入力システム）で，サーバ・クライアン
ト方式ウィンドウシステである，電子ノート（本体マシ
ン）６０等の情報処理機器の，ハードウェアシステムと
して，中央演算処理装置（パソコン，ＥＷＳ本体），補
助記憶装置（ＦＤＤ，ＨＤＤ等），出力装置（プロッタ
，プリンタ等），ビットマップディスプレイ等のディス
プレイ６２等の，本体マシンのハードウェア，その入力
装置である，本発明の加速度方式電子ペン１，キーボー
ド７１のハードウェアで構成されている．更に，外部デ
ィスプレイ７０，外部マシン（他のマシン）のハードウ
ェアとの構成・ネットワークを可能とする。

【００７３】更に，前記の加速度方式電子ペン入力シス
テム（手書き電子ペン入力システム）で，サーバ・クラ
イアント方式ウィンドウシステムである，電子ノート（
本体マシン）６０等の情報処理機器の，ソフトウェアシ
ステムとして，オペレーティングシステム（制御プログ
ラム，言語処理プログラム，ユーティリティ・プログラ
ム）ウィンドウサーバ（システム），アプリケーション
・プログラム（ポインティング入力・プログラム，基準
座標設定・プログラム，“ペン先：座標，変位量比設定
・プログラム”，カーソル操作モード設定・プログラム
，ワープロ・プログラム，手書き入力（認識）・プログ
ラム，計算・プログラム，ＣＡＤ・プログラム等）のソ
フトウェアで構成されている．更に，外部マシン（他の
マシン）のソフトウェアとの構成・ネットワークを可能
とする。

【００７４】又，前記のウィンドウサーバ（システム）
は，ビットマップディスプレイ等の，ディスプレイ６２
や外部ディスプレイ７０の管理，及び加速度方式電子ペ
ン１，キーボード７１等からの入力の管理を行う。

【００７５】例えば，加速度方式電子ペン１からの入力
を受けて，ウィンドウの内容を書き換える処理の場合，
前述の，加速度方式電子ペン１の処理実行入力ボタン（
ボタンＡ１５，電子ペン先端部兼ボタンＢ１６，ボタン
Ｂ本体１７ａ，ボタンＣ１８）の状態を示す信号を送り
，その処理実行入力ボタンが，前述のクリック，ダブル
・クリック，ドラッグ等の入力操作（電子ペンアクショ
ン）された事を，前述のウィンドウサーバ（システム）
に感知させ，それを記憶させておく。

【００７６】任意のアプリケーション・プログラム（ク
ライアント）は，その処理実行入力ボタンが，前述の入
力操作（電子ペンアクション）がされたかどうかを，そ
のウィンドウサーバ（システム）に聞き，その入力操作
（電子ペンアクション）をされたと言う返事が得られる
と，前記のウィンドウの内容を書き換える要求と内容の
情報を，そのウィンドウサーバ（システム）に送る。

【００７７】その要求を受けたそのウィンドウサーバ（
システム）は，前記のビットマップディスプレイ等の，
ディスプレイ６２や外部ディスプレイ７０に，新しい内
容のウィンドウを表示させる。

【００７８】又，前述の任意のアプリケーション・プロ
グラム（クライアント）は，そのウィンドウサーバ（シ
ステム）と同じマシン上（電子ノート（本体マシン）６
０等の情報処理機器）に存在する必要はなく，前述のネ
ットワークで接続された，外部マシン（他のマシン）上
に存在してもよい。

【００７９】次に，加速度方式電子ペン１の入力操作（
電子ペンアクション）の定義例と手書き入力（認識）に
ついて、詳細に説明する。

【００８０】基準座標の設定前は，前述の処理実行入力
ボタンの入力操作（電子ペンアクション）に関係なく，
前述の加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端
部兼ボタンＢ１６の“加速度・変位量”を，常時，電子
ノート（本体マシン）６０等の情報処理機器に入力させ
，前述のウィンドウサーバ（システム）に記憶・管理さ
せる。

【００８１】又，基準座標の設定後は，前述の処理実行
入力ボタンの入力操作（電子ペンアクション）に関係な
く，その加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先
端部兼ボタンＢ１６の“加速度・変位量”，及び，“座
標”を，常時，電子ノート（本体マシン）６０等の情報
処理機器に入力させ，前述のウィンドウサーバ（システ
ム）に記憶・管理させる。

【００８２】更に，そのウィンドウサーバ（システム）
に記憶・管理された“加速度・変位量”，及び，“座標
”のデータをもと（材料）にして，カーソルの移動，ア
イコン，コマンド，ウィンドウの指定入力（ポインティ
ング入力），手書き入力（認識）等のアプリケーション
・プログラムを実行させる。

【００８３】以下の様に，基準座標の設定後の，その加
速度方式電子ペン１の入力操作（電子ペンアクション）
の定義をする。

【００８４】前述の処理実行入力ボタンを，ドラッグ（
ボタンを押しながら，加速度方式電子ペン１を動かす）
する事や，前述の加速度方式電子ペン１の，オペレータ
の手や指による，その加速度方式電子ペン１を筆記具の
様に扱い，その先端部の，電子ペン先端部兼ボタンＢ１
６を動かす事での，入力操作（電子ペンアクション）に
よる，前述のビットマップディスプレイ等の，ディスプ
レイ６２や外部ディスプレイ７０上の，カーソルの移動
操作（入力）として，２つのモード，“Ａモード”，“
Ｂモード”を定義し，詳述する。

【００８５】まず，Ａモードは，その処理実行入力ボタ
ンの，入力操作（電子ペンアクション）に関係なく，前
述の，加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端
部兼ボタンＢ１６の，加速度・変位量・座標のデータを
もと（材料）にして，“カーソル座標”（カーソルの座
標で，前述の加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペ
ン先端部兼ボタン１６Ｂの座標と区別する）を設定し，
カーソルの移動操作（入力）を実行する。

【００８６】Ｂモードは，その処理実行入力ボタンの，
電子ペン先端部兼ボタンＢ１６か，ボタンＣ１８の，ド
ラッグ（ボタンを押しながら，加速度方式電子ペン１を
動かす）する入力操作（電子ペンアクション）と，前述
の，加速度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端部
兼ボタンＢ１６の，加速度・変位量・座標のデータをも
と（材料）にして，その“カーソル座標”を設定し，カ
ーソルの移動操作（入力）を実行する。

【００８７】前述の加速度方式電子ペン１の入力操作（
電子ペンアクション）による，前述のビットマップディ
スプレイ等の，ディスプレイ６や外部ディスプレイ７０
上の，アイコン，コマンド，ウィンドウ等の，指定入力
（ポインティング入力）を定義し，詳述する。

【００８８】その処理実行入力ボタンの，ボタンＡ１５
の，クリック（ボタンを押す）する入力操作（電子ペン
アクション）と，前述の，加速度方式電子ペン１の先端
部の，電子ペン先端部兼ボタンＢ１６の，加速度・変位
量・座標のデータをもと（材料）にして，設定された前
述の“カーソル座標”が，そのアイコン，コマンド，ウ
ィンドウ等の指定入力（ポインティング入力）有効エリ
ア（座標範囲）内にある事より，そのアイコン，コマン
ド，ウィンドウ等の，指定入力（ポインティング入力）
を実行する。

【００８９】前述の加速度方式電子ペン１の入力操作（
電子ペンアクション）による，前述のビットマップディ
スプレイ等の，ディスプレイ６２や外部ディスプレイ７
０上の，手書き入力を定義し，詳述する。

【００９０】その処理実行入力ボタンの，“ボタンＡ１
５と電子ペン先端部兼ボタンＢ１６”を同時に，又は，
“ボタンＡ１５とボタンＣ１８”を同時に，ドラッグ（
ボタンを押しながら，加速度方式電子ペン１を動かす）
する入力操作（電子ペンアクション）と，前述の，加速
度方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端部兼ボタン
Ｂ１６の，加速度・変位量・座標のデータをもと（材料
）にして，設定された前述の“カーソル座標”が，手書
き入力ウィンドウ，手書き入力・作図ウィンドウ等の，
手書き入力有効エリア（座標範囲）内にある事より，手
書き入力を実行する。

【００９１】尚，手書き入力時の，カーソルの移動操作
（入力）のモードが，前述の“Ａモード”になる様に，
手書き入力のアプリケーション・プログラムにプログラ
ムされている事とする。

【００９２】前述の事より，手書き入力時の，前述のカ
ーソルの動きは，前述の処理実行入力ボタンの，入力操
作（電子ペンアクション）に関係なく，前述の，加速度
方式電子ペン１の先端部の，電子ペン先端部兼ボタンＢ
１６の，加速度・変位量・座標のデータをもと（材料）
にして，前記“カーソル座標”を設定する為，その電子
ペン先端部兼ボタンＢ１６の動きと同様の動きをする。

【００９３】更に，その手書き入力時の，その処理実行
入力ボタンの，“ボタンＡ１５と電子ペン先端部兼ボタ
ン１６”を同時に，又は，“ボタンＡ１５とボタンＣ１
８”を同時に，ドラッグする入力操作（電子ペンアクシ
ョン）により，つまり，その処理実行入力ボタンが押さ
れている間だけ，前述のビットマップディスプレイ等の
，ディスプレイ６２や外部ディスプレイ７０上の前記カ
ーソルの動きに合わせて，その手書き入力の，文字・記
号・図形の“点・線”の成分の，“座標”，“筆順”，
“線引き方向”のデータが入力・管理される。

【００９４】又同時に，その“点・線”の成分が，前記
カーソルの動きに合わせて，そのビットマップディスプ
レイ等の，ディスプレイ６２や外部ディスプレイ７０上
の，手書き入力ウィンドウ，手書き入力・作図ウィンド
ウ上等に表示され，手書き文字，手書き図等の，手書き
入力の，文字・記号・図形が表示される。

【００９５】更に，アイコンメニュー・ウィンドウ等か
ら，任意の“変換”，“清書”，又は，“計算”等のア
イコン等を選択し，前述の指定入力（ポインティング入
力）を行う事により，前述の手書き入力の，文字・記号
・図形の“点・線”の成分の，“座標”，“筆順”，“
線引き方向”のデータを，ＡＩ（人工知能）・ファジー
理論等により，パターン認識し，コード情報に変換して
，そのデータが入力・管理される．又は，数字，記号，
数式をパターン認識し，コード情報に変換して，更に，
その計算を行い，その解答データが入力・管理される。

【００９６】又同時に，前記のビットマップディスプレ
イ等の，ディスプレイ６２や外部ディスプレイ７０上の
，作文（ワープロ）ウィンドウ，ＣＡＤウィンドウ上等
に，変換文字（活字等），ＣＡＤ図等の任意の字体・図
（線）等に，清書変換表示される．又は，計算解答等と
して表示される。

【００９７】

【発明の効果】加速度センサを使用することによってデ
バイス本体の移動量および移動方向を検出することから
、非接触な構造となる。このため、正確な移動距離およ
び移動方向を検知することができる。また、非接触で使
用できるために使用に際して完全な平面を必要とせず、
スペースを効率よく利用することができる。さらに、従
来のマウスなどと違い開放部分がないために埃などの浸
入がなく保守が容易となる。さらに可動部分がないため
に故障が起こりにくいという効果がある。

【００９８】全体の形状をペン型にした場合には，オペ
レータの手で筆記具の様に扱え，前述の加速度センサに
よる入力により，どの場所・部分・空間においても，そ
の入力が出来る（入力形態が多様）事から，外界との機
械的・物理的・電気的な接触部・露出部が非常に少ない
，故に，超高感度・高耐久性（高耐衝撃性）・高信頼性
・低電力・歩留り・低コスト・高汎用性・無入力操作音
（無騒音）・薄型・小型・軽量の入力装置を容易に提供
出来る。

【００９９】また，入力が自然で容易な，指定入力（ポ
インティング入力），手書き入力が可能な，その入力操
作の高汎用性・高瞬時性・高容易性（高操作性）の入力
装置，を提供出来る。

【０１００】また，加速度センサについては，マイクロ
マシーニング技術等の，微細加工技術（サブミクロン精
度の加工技術）の製造による，高精度・ミクロンサイズ
の超小型・超軽量で，機械的・電気的な接触・接点・可
動部がなく（非常に少なく），外界との機械的・物理的
・電気的な接触部・露出部がない為に，超高感度・高耐
久性（高耐衝撃性）・高信頼性・低電力・歩留り・低コ
スト・高汎用性・無騒音となる加速度センサ（又は，そ
の処理回路を含めた，加速度センサ・ユニット）を，提
供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマウスの内部構造図を示す

【図２】本
発明の加速度センサの内部構造図，および、作用説明図
を示す

【図３】本発明の加速度センサの内部構造図，および作
用説明図を示す

【図４】本発明の他の例の加速度センサの内部構造図を
示す

【図５】本発明の加速度方式電子ペンのキャップ装着時
の内部構造図を示す

【図６】本発明の加速度方式電子ペンのキャップ非装着
時の内部構造図を示す

【図７】本発明の加速度方式電子ペンの他の例の内部構
造図を示す

【図８】本発明の加速度方式電子ペンのキャップ装着時
の外観図を示す

【図９】本発明の加速度方式電子ペンのキャップ非装着
時の外観図を示す

【図１０】本発明の加速度方式電子ペンの他の例の外観
図を示す

【図１１】本発明の加速度方式電子ペンと情報処理装置
を組み合わせたときのシステム構成図を示す

【図１２】
上記システムのアプリケーション・プログラムの実行例
と操作状態例を示す図である

【符号の説明】

１００，１０１−加速度センサ１０４，１０５−積分回路５２，５３−加速度センサ１−加速度方式電子ペン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　感度方向が各々異なっている少なくと
も２つの加速度センサを備え、これらの加速度センサの
出力に基づいて入力装置本体の移動情報を形成すること
を特徴とする情報処理機器入力装置。
【請求項２】　　全体の形状がマウス型である請求項１
記載の情報処理機器入力装置。
【請求項３】　　全体の形状がペン型である請求項１記
載の情報処理機器入力装置。
【請求項４】　　前記加速度センサは、Ｓｉ基板上に形
成され、流体または気体の流通路を形成する微小な溝と
、この溝を渡るように形成された微小なブリッジと、こ
のブリッジ上に形成され、ブリッジ近傍を温めてブリッ
ジの振動を励起させる発熱素子と、前記ブリッジ上に形
成され、ブリッジの振動を検出する振動検出素子とを備
えることを特徴とする請求項１記載の情報処理機器入力
装置。