JPH05189133A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の電池を用いた入力ペンであってもその
電源の寿命を延長できる座標入力装置の構造を提供する
ことにある。 【構成】 座標入力を行なう入力ペン内部には、制御回
路１４、駆動回路１５、電源部１６が内蔵され、駆動回
路１５により振動子１７が駆動される。制御回路１４、
駆動回路１５および振動子１７は、電源部１６から給電
を受け動作するが、給電動作はスイッチ１８により制御
される。スイッチ１８のオン／オフは、ユーザの入力ペ
ンの操作に応じて制御される。たとえば、スイッチ１８
は、入力ペンの筆圧検出結果、入力ペンの装置の収容部
への収納状態の検出結果に応じて、あるいはペン先の収
容、突出を行なうノック機構に連動して制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置、特に入力
ペンを用いて振動伝達部材に振動入力を行ない、振動伝
達部材上での振動伝達時間に基づき入力座標を検出する
座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、超音波距離計測の応用装置と
して、超音波方式の座標入力装置が知られている。この
方式の座標入力装置では、ガラス、金属、プラスチック
などから成る振動伝達板などに、圧電素子などによる振
動子を内蔵した入力ペンによって超音波振動を入力し、
振動伝達板の所定位置に複数設けた圧電素子などによる
振動センサによって振動伝達板上を伝達された振動波形
を検出し、その到達時間から振動伝達板上での入力ペン
による入力座標を決定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような座標入力
装置として、従来より知られているものは、入力ペンの
振動子の駆動、検出振動の伝達時間の計測、あるいはこ
れに基づく座標演算などの制御を行う制御回路を振動伝
達板を含む装置本体部に設け、入力ペンと制御回路をケ
ーブルで結んだ構造である。このような構成では、入力
ペンからケーブルを引きずることになるため、入力ペン
の操作性が悪化する問題がある。

【０００４】そこで、この入力ペンのケーブルを省略し
たコードレス方式の装置も考えられている。この場合に
は、入力ペン内部に少なくとも入力ペンの振動子の駆動
回路および駆動に必要な電力を供給する電源を内蔵する
必要があるが、ケーブルを引きずらないことによって、
入力ペンの操作性は大きく向上する。

【０００５】このような装置においても、入力ペンから
は座標入力中所定の時間間隔で超音波振動を入力する
が、電源を入力ペンに内蔵する場合は何らかの節電対策
をとらないと、入力ペンのバッテリーなどの消耗が激し
く、長時間にわたって装置を使用できないという問題が
生じる。入力ペンはその構造上、大容量の電池を内蔵さ
せることができないので、上記問題はきわめて重要であ
る。

【０００６】本発明の課題は、以上の問題を解決し、小
型の電池を用いた入力ペンであってもその電源の寿命を
延長できる座標入力装置の構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、入力ペンを用いて振動伝達部
材に振動入力を行ない、振動伝達部材上での振動伝達時
間に基づき入力座標を検出する座標入力装置において、
前記入力ペンに振動入力に必要な振動発生回路および電
源回路を内蔵するとともに、ユーザの座標入力操作に応
じて前記電源回路から前記振動発生回路への給電が制御
される構成を採用した。

【０００８】

【作用】以上の構成によれば、ユーザの座標入力操作に
応じて入力ペンの給電を制御することにより、必要な時
のみ入力ペンの駆動を行なうことができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明を採用した座標入力装置の入
力ペンの制御系の構造を示している。図において符号１
７は圧電素子などから成る振動子で、ドライバＩＣなど
から成る駆動回路１５を介して制御回路１４によって駆
動される。制御回路１４は振動子１７を所定の周波数に
よりまた、座標入力に適した時間間隔により駆動する。

【００１１】これらの回路に必要な電源は電池などから
成る電源部１６によって供給される。入力ペンの全回路
に対する電源供給は、電源回路のグランド側に挿入され
たスイッチ１８によって制御される。スイッチ１８は入
力ペン本体に設けられた手動式のものとしてもよいが、
ここでは図２に示すように入力ペンに筆圧を加えた時に
自動的に電源供給が行われるような構成を示す。

【００１２】図２は図１の内部回路を持つ入力ペンの先
端部の内部構造を示す。図において符号１９は入力ペン
の外殻（フレーム）で、通常の筆記具に相当する形状、
大きさに構成されており、その先端部にはセラミック、
プラスチックあるいは金属などからホーン形状に形成さ
れたペン先２０が収容される。ペン先２０の後部には円
筒状の振動子１７が装着されている。振動子１７のペン
先側の電極は、振動子１７およびペン先２０の間に挟持
された接点２３と電気的に接続されている。

【００１３】また、接点２３の一部は外殻１９後部へ伸
びる電極２５となっており、この電極２５の先端は図１
の回路部材を収容する空間１９ａ内部に突出する。

【００１４】振動子１７の後部側の電極はペンの中心部
を伸びる電極２２と電気的に接続されている。電極２２
の中間部にはツバ２１ａが形成されており、このツバ２
１ａに対してバネ２１が図中下方の付勢力を与えるよう
に弾装されている。

【００１５】バネ２１はペンフレーム内部の所定位置に
配置されたホルダ２１ｂ内に収容される。バネ２１の付
勢力によって、ペン先２０は下方、すなわちペンの先端
方向に付勢され、ペン先２０のフランジ部２０ａが外殻
１９内部のフランジ部１９ｂと係合することによって所
定の初期位置に係止される。

【００１６】図２の電極２２、２４および２５は、それ
ぞれ図１のＡ〜Ｃに示した接続点に相当する。すなわ
ち、電極２５はペン内部の全ての回路の電源線と接続さ
れ、また電極２４は電源部１６からの電源ラインのグラ
ンド側と接続される。また、電極２２は駆動回路１５の
ホット側の駆動信号線と接続される。

【００１７】以上の構成によれば、外殻１９を有し、不
図示の振動伝達板上にペン先２０をおろし、所定の筆圧
を加えることによってペン先２０、振動子１７および接
点２３がバネ２１の付勢力に抗して上昇し、電極２４と
接触する。これによって、図１の回路において電源部１
６側のグランド線と制御回路１４、駆動回路１５および
振動子１７側のグランド線が接続され、振動子１７の駆
動が開始される。

【００１８】すなわち、ユーザが座標入力を行うために
入力ペンに所定の筆圧をかけた期間内のみ、つまり最低
限必要な期間内のみ入力ペンの駆動が行われる。このた
め、電源部１６に電池を用いた場合、この電池の消耗を
最小限に抑えることができ、電池の寿命を延長すること
ができる。

【００１９】図３〜図５に本発明の異なる実施例を示
す。図３は入力ペン先端部の異なる構造を示している。
本実施例では入力ペンの筆圧を利用せず、外殻１９の側
面に設けられたボタン２８を介して入力ペンの所定位置
への収納に連動してペンの電源を制御する。

【００２０】図３ではペン先２０、振動子１７および電
極２２は外殻１９内にリジッドに配置されており、振動
子１７の先端側から伸びる板バネ接点２９は常時電極２
５と接触している。また、振動子１７先端部から伸びる
もう一本の板バネ接点２７は外殻１９の側面に設けられ
たボタン２８によって操作されるようになっており、ボ
タン２８が押圧された場合に電極２４から離間し、ボタ
ン２８が非押圧状態では電極２４と接触するように構成
されている。

【００２１】図４は図３に示した入力ペンとともに使用
される座標入力装置５０の構造を示している。座標入力
装置５０の上面には入力ペン１によって振動入力を行う
ための振動伝達板５１が設けられており、またその近傍
にはペン配置台３０が設けられている。このペン配置台
３０は座標入力装置５０上面に形成された凹部として構
成されており、詳細には図５のような断面構造となって
いる。

【００２２】すなわち、ペン配置台３０の傾斜した側壁
部分３０ａには入力ペン１を差し込むための穴３１が形
成されている。この穴３１は図３の入力ペンの先端部か
らボタン２８より後部側に相当する長さ、あるいはそれ
以上の深さを有している。また、その直径は入力ペンの
外殻１９よりもわずかに大きくとられており、穴３１に
入力ペンの先端を差し込んだ場合、ボタン２８が押圧さ
れるようになっている。

【００２３】図３〜図５の構造によれば、座標入力を行
うために入力ペン１をペン配置台３０から外した場合、
ボタン２８の押圧が解除され、ペン内の各回路に電源が
供給され、入力ペン１を穴３１に収納した場合にはボタ
ン２８が押圧されて入力ペンの駆動が停止する。このよ
うな構造においても、入力ペンの駆動が必要な期間内の
み行われるので、入力ペン内部の電源の消耗を抑えるこ
とができる。

【００２４】なお、図３の構成ではボタン２８による機
械的な構造によって入力ペンの電源を制御しているが、
光学的、あるいは磁気的な手段によって入力ペンの座標
入力装置の配置台に対する収容あるいは非収容を検出
し、これに応じて入力ペンの電源を制御してもよい。

【００２５】図６にさらに異なる実施例を示す。図６の
構成は公知のノック式ボールペンなどと同様、ペン後部
のボタンを操作することによってペン先をペンの外殻３
３内に収容あるいは突出させる構造を採用し、このノッ
ク動作に連動して電源を制御する。

【００２６】図６において符号３２はペン本体で、その
内部には図１の各制御系が収容されている。ペン先２０
およびその後部に装着された振動子の構造は、前期実施
例と同様である。ペン本体３２は外殻３３の先端部との
間に弾装されたバネ３５によって常時図の上方、すなわ
ちペンの後方に付勢力を与えられている。

【００２７】図示の状態はペン先２０を外殻３３内に収
容した状態を示しており、この状態ではペン本体３２の
中間部に設けられたガイドリング３４のストッパＲと外
殻３３の内側に設けられたストッパＱが当接した状態で
停止している。ストッパＱよりもペン先側の外殻３３の
内側には、もう１つのストッパＰが形成されている。

【００２８】ガイドリング３４の下側にはペン本体３２
を下方に押し込んだ場合に、所定量これを回転させるた
めの鋸歯状のカム３４ｂが形成されている。このカム３
４ｂは外殻３３の内側の図示の位置よりも下方に設けら
れたガイド３４ａと係合することによって、上記の回転
動作を行う。

【００２９】ペン本体３２の後部は図１の接点Ｂの一部
として機能する板バネ接点３７が設けられており、この
板バネ接点３７は外殻３３の内側に長手方向に沿って配
置された電極２４と常時接触し、ペンのノック動作が行
われた場合も常時その接触が保たれる。

【００３０】一方、ペン本体３２の先端部に近い部分に
は板バネ接点３６が設けられており、ペンのノック動作
に応じて電極２４の電極部分および電気的に非導通とな
る電極２４の開口部２４ａのいずれかの位置に制御され
る。

【００３１】図示の状態はペン先が収容された状態で、
この場合には板バネ接点３６は開口部２４ａの位置にあ
り、図１の回路ではスイッチ１８を開放し、装置の電源
供給が断たれた状態となる。また、後述のノック動作に
よってペン先２０を突出させた状態では、板バネ接点３
６は電極２４の実質部分と接触し、両者が電気的に接続
されて装置の電源が供給される。

【００３２】ここでペンのノック動作について説明す
る。図示のペン先収容状態からペン本体後部に突出して
いるボタン３２ａの部分を下方に押下すると、ペン本体
３２が外殻３３内に押し込まれ、これによってガイドリ
ング３４も先端方向に移動して、カム３４ｂおよび側壁
部分３０ａの係合によってペン本体３２が回転される。

【００３３】この回転動作によって、ガイドリング３４
上に複数設けられたストッパＲのいずれか１つがストッ
パＰを避けてストッパＰの先端側に回りこむ。その後、
ペン本体３２を押し込んでいた力を解除するとペン本体
３２はバネ３５から上方への応力をうけ、ペン後端側に
移動する。

【００３４】この時、ストッパＲがストッパＰの下部に
引っ掛かる形となり、ペン本体３２はペン先２０を外殻
３３の先端から突出させた状態で固定される。この座標
入力可能な状態では、前記のように板バネ接点３６と電
極２４の接触によって装置の電源が供給される。

【００３５】その後再びペン本体３２を先端方向に押し
込むと、前回同様ガイドリングが回転し、今度はストッ
パＲがストッパＰを避けてその後部側に移動し、その後
ボタン３２ａの押圧を解除すると、ストッパＲはストッ
パＱに係止して図６の初期位置に停止する。この状態で
は電極２４の実質部分と板バネ接点３６の接触が解除さ
れ、装置への電源供給が停止される。

【００３６】このように、入力ペンに通常のボールペン
などにおけるのとほぼ同様のノック機構を設け、ペン先
を突出あるいはフレーム内に収容する構造とし、このノ
ック動作に連動して座標入力が行える状態においてのみ
電源供給を行うことによって、装置の電源部の消耗を抑
えることができるとともに、通常の筆記具とほぼ同様の
ノック機構を採用しているために、違和感なく、また確
実に装置の電源をユーザに制御させることができ、節電
効果を高めることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、入力ペンを用いて振動伝達部材に振動入力を行な
い、振動伝達部材上での振動伝達時間に基づき入力座標
を検出する座標入力装置において、前記入力ペンに振動
入力に必要な振動発生回路および電源回路を内蔵すると
ともに、ユーザの座標入力操作に応じて前記電源回路か
ら前記振動発生回路への給電が制御される構成を採用し
ているので、ユーザの座標入力操作に応じて入力ペンの
給電を制御することにより、必要な時のみ入力ペンの駆
動を行なうことができ、小型の電池を用いた入力ペンで
あってもその電源の寿命を延長できる優れた座標入力装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した座標入力装置の入力ペンの制
御系のブロック図である。

【図２】本発明による入力ペンの先端部の構造を示した
説明図である。

【図３】異なるペン先の構造を示した説明図である。

【図４】本発明を採用した座標入力装置の構造を示した
斜視図である。

【図５】図４の装置のペン配置台部分の構造を示した断
面図である。

【図６】本発明によるさらに異なる入力ペンの構造を示
した説明図である。

【符号の説明】

１ 入力ペン １４ 制御回路 １５ 駆動回路 １６ 電源部 １７ 振動子 １８ スイッチ １９ 外殻 ２０ ペン先 ２１ バネ ２１ａ ツバ ２２ 電極 ２３ 接点 ２４ 電極 ２４ａ 開口部 ２５ 電極 ２７ 板バネ接点 ２８ ボタン ２９ 板バネ接点 ３０ ペン配置台 ３０ａ 側壁部分 ３１ 穴 ３２ ペン本体 ３２ａ ボタン ３３ 外殻 ３４ ガイドリング ３４ｂ カム ３５ バネ ３６ 板バネ接点 ３７ 板バネ接点 ５０ 座標入力装置 Ｐ ストッパ Ｑ ストッパ Ｒ ストッパ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ペンを用いて振動伝達部材に振動入
   力を行ない、振動伝達部材上での振動伝達時間に基づき
   入力座標を検出する座標入力装置において、 前記入力ペンに振動入力に必要な振動発生回路および電
   源回路を内蔵するとともに、 ユーザの座標入力操作に応じて前記電源回路から前記振
   動発生回路への給電が制御されることを特徴とする座標
   入力装置。
2. 【請求項２】 前記入力ペンに座標入力時に加わる筆圧
   に応じて前記電源回路から前記振動発生回路への給電が
   制御されることを特徴とする請求項１に記載の座標入力
   装置。
3. 【請求項３】 前記入力ペンの収納手段が設けられ、こ
   の収納手段に対する入力ペンの着脱に応じて前記電源回
   路から前記振動発生回路への給電が制御されることを特
   徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記入力ペンの振動入力部位を入力ペン
   外殻内に収納あるいはこれより突出させる制御手段を有
   し、前記振動入力部位の収納あるいは突出に連動して前
   記電源回路から前記振動発生回路への給電が制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。