JPH07319605A - スタイラスペン及びそのスイッチ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はペン先のペンダウンスイッチが画面
に低角度で接触しても、可動部を円滑に動作させて、ス
イッチ部を確実にオンにすること。 【構成】 可動部２が球状を有しているため、スタイラ
スペン１を図示されない画面上に低角度で接触させて
も、可動部２はスタイラスペン１の内側に移動して、電
極４を介して感圧導電性ゴム３を押圧する。これによ
り、感圧導電性ゴム３が低抵抗となり、電極４、５間が
導通し、これを状態検出回路６が検出して、ペンダウン
スイッチがオンとなったことを示す信号を図示されない
装置本体に出力する。このため、スタイラスペン１の持
ち方が自由になって、広角度で前記画面を指示すること
ができるようになり、スタイラスペンの操作性が向上さ
れると共に、これを用いた情報処理装置への位置情報の
入力効率等を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタブレット等の座標入力
装置に位置情報を入力するポインティングディバイスに
係わり、特にスタイラスペンの先端に設けられているス
タイラスペンにおけるスイッチ機構と、このスイッチ機
構と共にこのスイッチの状態を検出する回路とから成る
スタイラスペンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ワークステーションやパーソ
ナルコンピュータ等のような情報処理装置は、表示装置
と入力装置から成るマンマシンインタフェースを備えて
いるのが一般的である。しかし、入力装置として、キー
ボードのみを備えている装置では、文字や数字のコード
データだけを入力している場合には何等問題は生じない
が、アプリケーションプログラムや情報処理装置の操作
を行う場合には、ユーザは操作のためのコマンド名を全
て記憶しておいて、必要な場合に、そのコマンド名をキ
ーボードから入力することによって目的の操作を行われ
ねばならない。このような方法は、装置を扱うことに習
熟しているマニアや職業的専門家にとっては何でもない
ことであるが、一般のユーザにとっては非常に難しく、
このような方法を採る情報処理装置が敬遠される理由の
一つになっている。

【０００３】そこで、最近では上記問題を解決するた
め、マウスやトラックボール等のポインティングディバ
イスと呼ばれる装置が使用されるようになってきた。こ
のマウスやトラックボールは画面上の任意の位置を指示
して選択することができる。このため、画面上に処理の
内容や対象となるオブジェクト等を表示しておき、それ
をユーザに選択させることによって、処理を実行させる
ことができるので、今までのようにコマンドを一つ一つ
入力する必要がなく、キーボードのみだった情報処理装
置に比べて操作性はかなりよくなってきている。

【０００４】しかし、マウスやトラックボールの場合
は、画面上に表示されるカーソルを目的のオブジェクト
の位置まで移動させて指示を行うという間接的な方法を
採っているため、まだ操作しにくいという面も残ってい
る。そこで、更に操作性を向上させる方法として、液晶
ディスプレイ等の表示装置と、座標データ入力用の座標
検出装置を重ね合わせて、表示装置と入力装置を一致さ
せた一体型手書き入力表示を使用する情報処理装置が開
発されている。この種の入力表示装置を使用した場合、
画面上に表示されているアイコンやメニュー（以降オブ
ジェクトと称する）をマウス等に代わって専用のペン
（以降スタイラスペンと称する）で直接指示することが
できるため、操作性が一段と向上する。又、指示位置と
表示位置が一致しているため、文字や図形を直接画面上
で手書きすると、手書きした位置に筆跡を表示すること
ができるため、まるで、鉛筆で紙に書く感覚で操作を行
うことができ、一般的なユーザにとって非常に使い易い
ものとなっている。

【０００５】ところで、文字や図形等の入力の際に上記
したスタイラスペンを用いる場合、ユーザはこのスタイ
ラスペンを文字を書くための持ち方で握る。しかし、入
力の状況によっては、前記スタイラスペンを筆記用具と
しての持ち方でなく、ただの指し棒のような持ち方（所
謂棒状のものを掴む形）になる場合もある。このような
持ち方をしたような場合、従来のスタイラスペンのペン
先に付いているペンダウンスイッチがうまく働かない場
合が生じる。

【０００６】ここで、図５は従来のスタイラスペンのペ
ン先に設けられているペンダウンスイッチの構成例を示
した断面図である。ペンダウンスイッチは上下に往動す
る可動部２と固定されて動かない固定部８とからなり、
これら可動部２と固定部８の外周部にはバネ１８が巻回
されている。このバネ１８の押圧力により通常は前記可
動部２と固定部８は間隙１１を介して対峙するように配
置されおり、しかも、これら可動部２と固定部８は電極
となっていて、上記通常の状態では前記間隙１１により
オフ状態となっている。このような状態でスタイラスペ
ン１を持って前記ペンダウンスイッチで画面上の特定の
点を指示すると、可動部２がスタイラスペン１の内側に
引っ込んで間隙１１がなくなり、固定部８と接触する。
これにより、可動部２の電極と固定部８の電極が接触し
てオンとなり、図示されない信号経路を通して制御装置
にオン信号が送られる。又、上記のように画面を指示し
ていたスタイラスペンを画面から離すと、バネ１８の押
圧力により可動部２がスタイラスペン１の外側に飛び出
すように動き、可動部２と固定部８が離れて再び間隙１
１が生じ、これらの電極間を流れていた電流はオフとな
る。これにより、ペンダウンスイッチがオフとなったこ
とを知らせる信号が前記信号経路を通して制御装置側に
送出される。

【０００７】このような構成のペンダウンスイッチは画
面と直角方向から画面を指示した場合に、その指示力が
全て可動部２をペン内に押し入れいる力となって、ペン
ダウンスイッチはスムーズにオンする。しかし、スタイ
ラスペンを一定以上傾けて（画面と平行になるような角
度）、画面を指示したような場合、前記指示力は殆ど前
記可動部２をスタイラスペン１の内側に押す力とならな
いため、可動部２がペン内に円滑に入らず、ペンダウン
スイッチがオンにならない場合が生じるという欠点があ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のスタイラスペン
の先端部に設けられているペンダウンスイッチはペンダ
ウンスイッチの先端である可動部が画面と直角方向から
押された場合に、押す力が全て前記可動部をペン内に押
し入れる力となるような構造なので、スタイラスペンを
一定以上傾けて画面を指示したような場合に、前記指示
力は殆ど前記可動部をペンの内側に押す力となって働か
ないため、可動部がペン内に円滑に入らず、ペンダウン
スイッチがオンにならず、スタイラスペンが画面に接触
してある位置を指示しているにも拘らず、制御装置側は
これを感知することができないという欠点があった。

【０００９】そこで本発明は上記の欠点を除去し、ペン
先のペンダウンスイッチが画面に低角度で接触しても、
可動部を円滑に動作させて、スイッチ部を確実にオンに
することができるペンダウンスイッチ，スイッチ装置，
スタイラスペン及びスタイラスペンを用いた情報処理装
置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のスタイラスペン
のスイッチ機構は、球状の可動部材と、感圧導電性弾性
体の両側を導電性の板状電極で挟んで構成される入切部
とを具備し、前記入切部により前記可動部材の一部分を
間隙を挟んで取り囲むように前記入切部を固定的に配置
した構成を有する。

【００１１】本発明のスタイラスペンは、前記スイッチ
機構と、このスイッチ機構の電極に電圧を供給する電源
供給回路と、前記スイッチ機構のオンオフ状態を検出す
る状態検出回路とを具備した構成を有する。

【００１２】

【作用】本発明において、スタイラスペンのペン先に取
り付けられているペンダウンスイッチは可動部材が球状
をしているため、前記スタイラスペンを画面に低角度で
接触させても、前記可動部が移動して導電性の板状電極
を介して感圧導電性弾性体を押圧して、入切部をオンに
することができる。又、前記ペンダウンスイッチと前記
入切部のオンオフ信号を処理してこの入切部のオンオフ
状態を検出する検出回路を具備したスイッチ装置は、前
記感圧導電性弾性体の経年劣化による特性変化に対して
も、確実に前記ペンダウンスイッチのオンオフ状態を検
出することができる。従って、このスイッチ装置を搭載
したスタイラスペンは画面を広角度で指示することがで
き、操作性を著しく向上させることができる。更に、情
報処理装置はこのスタイラスペンを用いて画面に文字な
どを入力するため、スタイラスペンの持ち方が悪くて
も、確実に情報を処理回路に入力することができ、文字
等の入力効率を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明のペンダウンスイッチ、スイッチ
装置及びスタイラスペンの一実施例を示した図である。
１はスタイラスペンで、その先端にペンダウンスイッチ
の球状をした可動部２が設けられている。この可動部２
の内側には、感圧導電性ゴム３の両側を薄い金属板状の
電極４、５でサンドイッチ状に挟み、且つ前記球状の可
動部２を取り囲むように電極３側を凹面状にした入切部
１０が構成され、この入切部１０は固定的にスタイラス
ペンの筐体内に取り付けられている。本例のペンダウン
スイッチは可動部１と、入切部１０により構成され、こ
の入切部１０を構成する電極４、５は状態検出回路６に
電気的に接続されている。６は前記入切部１０のオンオ
フを確実に捕らえて、ペンダウンスイッチがオンなのか
或いはオフなのかを本体側に知らせる信号を作成して出
力する状態検出回路である。尚、ペンダウンスイッチは
可動部２と入切部１０の部分であり、スイッチ装置は前
記ペンダウンスイッチと状態検出回路６の部分であり、
スタイラスペン１は前記スイッチ装置と筐体から成って
いる。

【００１４】図２は図１に示した状態検出回路の詳細例
を示した回路図である。７は図１に示したペンダウンス
イッチを動作させる電源、８はコンデンサＣと抵抗Ｒ４
とで微分回路を構成する演算増幅器、９は反転入力端子
に基準電圧ΔＶが印加されている比較回路、１１は非反
転入力端子に基準電圧−ΔＶが印加されている比較回
路、１１は比較回路９、１２は基準電圧±ΔＶを供給す
る基準電圧発生回路である。抵抗Ｒ１とスイッチ３１は
図１に示した入切部１０の等価回路である。これは入切
部１０が感圧導電性ゴム３の両面を薄い金属板状の電極
で挟さまれた構成を有し、これら全体を抵抗と見做すこ
とができ、しかも、感圧導電性ゴム３は圧力がかけられ
ていないと抵抗が非常に高く（絶縁体に近い）なり、
又、圧力がかけられていると抵抗が低くなる性質を持つ
ため、上記した等化回路で置き換えることができる。Ｃ
は抵抗Ｒ５と演算増幅器８とにより微分回路を構成する
コンデンサ、Ｒ２は電圧検出用抵抗で、抵抗Ｒ３、Ｒ４
は電源７から発生される電圧を分圧して、演算増幅器８
の反転入力端子に供給する分圧抵抗、Ｒ５は演算増幅器
８及びコンデンサＣと共に微分回路を構成する抵抗であ
る。更に、入切部１０で使用する感圧導電性ゴム３は、
圧力がかかった際の抵抗値が劣化により変化することを
考慮して、長期間正確なオンオフ情報を制御装置側に出
力できるように、微分回路６、電源７及び比較回路９、
１１から成る状態検出回路が設けられている。

【００１５】次に本実施例の動作について説明する。ユ
ーザがスタイラスペン１を持って画面（図示せず）を指
示した時、図１に示したペンダウンスイッチの可動部２
が球状になっているため、スタイラスペン１を前記画面
に対して低角度（画面に平行に近い形）で指示しても、
可動部２は電極４を介して感圧導電性ゴム３を押して、
これに圧力をかけることができる。本例では、前記可動
部２は図示した全矢印方向から力を受けて移動すること
ができ、これにより、電極４を介して感圧導電性ゴム３
に圧力をかけることができる。この感圧導電性ゴム３は
圧力を受けると、その抵抗値が下がるため、図２の回路
でスイッチ３１がオンしたのと同様になる。これによ
り、電源７から抵抗Ｒ１、スイッチ３１及び抵抗Ｒ２の
経路で電流が流れ、コンデンサＣと抵抗Ｒ２の接続点の
電位が上昇する。この接続点の電位の上昇はコンデンサ
Ｃ、抵抗Ｒ５及び演算増幅器８の微分回路により微分さ
れ、この演算増幅器８からは図３に示すような微分電圧
Ｖ０がコンパレータ９の非反転入力端子と、コンパレー
タ１０の反転入力端子に出力される。

【００１６】ここで、上記のようにスタイラスペン１の
先端に設けられているダウンスイッチの球状の可動部２
が画面に接触した場合、スイッチ３１がオンとなって抵
抗Ｒ２の端子電圧が上昇するため、演算増幅回路８から
は図３のイで示すような微分波形Ｖ０が出力される。こ
のＶ０のピークは比較回路９の反転入力端子に印加され
ているΔＶより高くなるため、比較回路９の出力はハイ
レベルとなり、図示されない制御装置側にダウンスイッ
チがオンになったことを知らせる。

【００１７】その後、スタイラスペン１の先端を画面か
ら離すと、ペンダウンスイッチの球状の可動部２に圧力
がかからなくなるため、感圧導電性ゴム３にかかってい
た圧力がなくなって、この感圧導電性ゴムの抵抗値が高
く（ほぼ絶縁体に近い値）なり、図２のスイッチ３１が
オフとなったのと同等になる。これにより、抵抗Ｒ２と
コンデンサＣの接続点の電位が急速に降下するためコン
デンサＣ、抵抗Ｒ５及び演算増幅器８から成る微分回路
からは図４（ロ）に示すような微分電圧−Ｖ０が出力さ
れる。この−Ｖ０のピークは比較回路１１の反転入力端
子に印加されている−ΔＶより低くなるため、比較回路
１１の出力はハイレベルとなり、図示されない制御装置
側にダウンスイッチがオフになったことを知らせる。

【００１８】本実施例によれば、ペン先に設けられてい
るペンダウンスイッチの先端部を構成する可動部２を球
状にし、且つこの可動部２が画面に接触したこと検出す
る入切部１０を、感圧導電性ゴム３の両面を薄い金属板
状の電極４、５で挟んだ構成として、前記球状の可動部
２を取り囲むように電極４側を凹面状にすることによっ
て、前記可動部２が画面に対して低角度で接触しても、
この可動部２は前記入切部１０を押圧して、確実且つ円
滑に入切部１０をオンにすることができる。又、このペ
ンダウンスイッチと状態検出回路６から成るスイッチ装
置は、感圧導電性ゴム３の経年劣化による特性変化に対
しても、安定して前記ペンダウンスイッチのオンオフ状
態を検出することができる。更にこのスイッチ装置を搭
載したスタイラスペン１は画面を低角度で指示しても、
確実にペンダウンスイッチをオンさせることができ、操
作性を著しく高めることができる。

【００１９】図４は本発明の情報処理装置の一実施例で
ある文字入力表示装置を示したブロック図である。透明
タブレット４１と、この透明タブレット４１上の座標を
ポイントする図１に示した構成のスタイラスペン１とか
らなる座標入力装置と、この座標入力装置から得られた
２次元の座標点列の情報に基づき文字認識を行うマイク
ロプロセッサを主体とした装置本体４２と、前記透明タ
ブレット４１から入力した座標情報及び文字認識した文
字を表示するための例えば液晶ディスプレイ４３等の表
示装置とから本例の文字入力表示装置が構成されてい
る。

【００２０】上記したこの液晶ディスプレイ４３と積層
一体化された透明タブレット４１とは、同一寸法の同一
座標入力面及び表示面を形成するものであり、液晶ディ
スプレイ４３に表示された情報は透明タブレット４１を
介して視認できるようになっている。このように積層一
体化された透明タブレット４１と液晶ディスプレイ４３
とにより、スタイラスペン１による透明タブレット４１
上での座標指示位置が液晶ディスプレイ４３上での同一
位置での情報として表示され、例えば、紙上に文字・図
形をペンで描く感覚で、情報を装置本体４２内に入力す
ることができるようなっている。本実施例によれば、ス
タイラスペン１の透明タブレット４１を指示する角度が
広角度になっているため、非常に使いやすく、且つ確実
にスタイラスペン１のダウンスイッチのオンオフ情報を
装置本体４２に入力することができるため、文字入力効
率を向上させることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上記述した如く本発明によれば、スタ
イラスペンのペンダウンスイッチが画面に低角度で接触
しても、可動部を円滑に動作させて、スイッチ部を確実
にオンにすることができてスタイラスペンの操作性を向
上させることができるので、これを用いた文字入力装置
の操作性及び文字入力効率を向上させることがてきる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のペンダウンスイッチ、スイッチ装置及
びスタイラスペンの一実施例を示した図。

【図２】図１に示した状態検出回路の詳細例を示した回
路図。

【図３】図２に示した演算増幅器から出力される微分信
号波形例を示した図。

【図４】本発明の情報処理装置の一実施例を示した概略
図。

【図５】従来のスタイラスペンに搭載されているペンダ
ウンスイッチの構造例を示した図。

【符号の説明】 １…スタイラスペン ２…可動部 ３…感圧導電性ゴム ４、５…電極 ６…状態検出回路 ７…電源 ８…演算増幅器 ９、１１…比較回
路 １０…入切部 １２…基準電圧発
生回路 ３１…スイッチ ４１…透明タブレ
ット ４２…液晶ディスプレイ ４３…装置本体 Ｃ…コンデンサ Ｒ１〜Ｒ５…抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球状の可動部材と、感圧導電性弾性体の
   両側を導電性の板状電極で挟んで構成される入切部とを
   具備し、前記入切部により前記可動部材の一部分を間隙
   を挟んで取り囲むように前記入切部を固定的に配置して
   成ることを特徴とするスタイラスペンにおけるスイッチ
   機構。
2. 【請求項２】 球状の可動部材と、感圧導電性弾性体の
   両側を導電性の板状電極で挟んで構成される入切部とを
   具備し、前記入切部により前記可動部材の一部分を間隙
   を挟んで取り囲むように前記入切部を固定的に配置して
   成るスイッチ機構と、このスイッチ機構の電極に電圧を
   供給する電源供給回路と、前記スイッチ機構のオンオフ
   状態を検出する状態検出回路とを具備して成るスタイラ
   スペン。
3. 【請求項３】 前記状態検出回路は前記ペンダウンスイ
   ッチを介して前記電源供給からの電流が流れる抵抗と、
   この抵抗の端子電圧を微分する微分回路と、この微分回
   路により得られる微分電圧波形と基準電圧とを比較する
   ことにより前記ペンダウンスイッチのオンオフ状態を検
   出する比較回路とを具備して成ること特徴とした請求項
   ２記載のスタイラスペン。