JPH08147097A - ペン型ポインティングデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】狭い場所でも操作が容易になり、構成も簡単で
安価にできる。 【構成】一方の先端側に尖ったペン先部を有し、少なく
とも他方の後部側が導体からなる棒状の中心電極１１、
中心電極１１の他方の後部側周囲に感圧導電ゴム１２を
介在して対峙させた少なくとも２以上の周辺電極１３、
中心電極１１のペン先部を突出させるとともに、ペン先
部を当接する表面から加わる力が感圧導電ゴム１２に加
わるよう、先端からやや後部側を案内するペン先ホルダ
１４、及びペン先ホルダ１４部分から少なくとも中心電
極１１の後部側を収納して周辺電極１３を支持する剛性
を有するとともに、絶縁性を有するペン軸ホルダ１５を
備え、ペン先部を表面上に接触させ、押圧力を加えて移
動させたとき、中心電極１１と周辺電極１３との間に生
じる電気的変化を検出し、カーソル移動方向及び移動速
度を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＲＴディスプレイ等
の表示装置において、データの入力位置を指定するカー
ソルを移動させる、いわゆるペン型ポインティングデバ
イスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、パーソナルコンピュータに使用さ
れるＣＲＴディスプレイ等の表示装置において、カーソ
ルの位置を移動させる手段としては、例えば、上下左右
別々に設けられた押ボタン、棒状のレバーを倒すジョイ
スティック、大きなボールを回すトラックボール、ある
いは平面上を移動させるマウスなどが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、押ボタ
ンではカーソルを所望の位置まで移動させるには、４個
のボタン操作が必要であり、ジョイスティックではレバ
ーを手で倒し所望の位置へ移動後に指令を与えるキーが
一般的に押ボタンであることから操作性が悪く、トラッ
クボールでは指を数回移動させる必要があり、マウスで
は水平面上を移動させるために広い面積が必要であり、
さらに回転部分があるものでは目づまりを生じトラブル
の原因になることがあった。

【０００４】なお、特開昭６０−７９４２３号公報に
は、揺動自在とした押下板の押下位置と押下圧で、カー
ソルの移動方向と移動速度の信号を得るポインティング
デバイスに関する技術が開示されているが、ペン型でな
く指に持って使用できるものでない。また、特開昭６０
−１６４８３２号公報には、スイッチカプセルをペン軸
ホルダーに挿入結合し、ペン軸に予め軽い付勢力を与
え、カプセル内の導電ラバーに軽く接触させる入力ペン
に関する技術が開示されているが、移動方向や移動速度
を検出するものでない。

【０００５】本発明は、狭い場所でも操作が容易にな
り、構成も簡単で安価にできるペン型ポインティングデ
バイスを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のペン型ポインティングデバイスは、一方の先
端側に尖ったペン先部を有し少なくとも他方の後部側が
導体からなる棒状の中心電極と、該中心電極の後部側周
囲に感圧導電ゴムを介在して対峙させた少なくとも２以
上の周辺電極と、前記中心電極のペン先部を突出させる
とともに該ペン先部を当接する表面から加わる力が前記
感圧導電ゴムに加わるよう先端からやや後部側を案内す
るペン先ホルダと、該ペン先ホルダ部分から少なくとも
前記中心電極の後部側を収納して周辺電極を支持する剛
性を有するとともに絶縁性を有するペン軸ホルダとを備
え、前記ペン先部を表面上に接触させ押圧力を加えて移
動させたとき、前記中心電極と周辺電極との間に生じる
電気的変化を検出しカーソル移動方向及び移動速度を得
るものである。

【０００７】前記周辺電極は、中心電極の軸心を中心と
し該軸心に直交するＸ軸及びＹ軸上で側面に対峙させた
側面電極を備えることが、移動方向及び移動速度を的確
に検出できる点で好ましい。前記周辺電極は、中心電極
の軸心を中心とし該軸心に直交するＸ軸及びＹ軸上で側
面に対峙させた側面電極と、前記中心電極の端面に対峙
させた軸端面電極とを備えることが、傾斜して使用した
ときでも同じ移動速度の感覚を得ることができる点で好
ましい。前記ペン軸ホルダは、前記周辺電極の位置に関
連して手で持つ方向が一定になる断面が楕円形状に形成
されていることが、移動方向に合わせて手に持つことが
できる点で好ましい。前記ペン先ホルダは、前記ペン軸
ホルダと同じ材質で一体的に形成されていることが、構
成を簡単にできる点で好ましい。前記ペン先部は、表面
との摩擦抵抗が大きくなる表面処理または被覆処理が施
されていることが、移動方向と移動速度を的確に検出す
る点で好ましい。前記中心電極と周辺電極との間に生じ
る電気的変化を検出しカーソル移動方向及び移動速度を
得る信号変換回路が、前記ペン軸ホルダ内に収納されて
いることが、操作性を向上できる点で好ましい。

【０００８】

【作用】本発明では、ペン先ホルダを手で持ちペン先部
を適切な表面に当接し押圧力を加えてカーソルを動かし
たい方向に合わせて移動させると、表面からペン先部に
加わる力がペン先ホルダを介して中心電極端部と周辺電
極の間の感圧導電ゴムに加わり、その部分の電気的抵抗
値が変化する。この電気的抵抗値を検出しカーソル移動
方向及び移動速度を得ることで、狭い場所でも操作が容
易になり、構成も簡単で安価にできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示の一実施例により具体的
に説明する。図１は本発明の第１実施例のペン型ポイン
ティングデバイスの断面図、図２は図１のペン型ポイン
ティるグデバイスの先端部分の拡大断面図、図３は図１
のペン型ポインティングデバイスのＣ−Ｃ線拡大断面
図、図４は本発明の第１実施例のペン型ポインティング
デバイスの制御回路を説明するブロック図である。

【００１０】これらの図において、本実施例のペン型ポ
インティングデバイス１０は、表示装置のカーソルを移
動させる全体として手で持つことができるペン型に形成
された入力機器であり、一方の先端側に尖ったペン先部
１１ａを有する棒状の中心電極１１と、この中心電極１
１の他方の後部側周囲に感圧導電ゴム１２を介在して対
峙させた少なくとも２以上の電極を有する周辺電極１３
と、中心電極１１の先端側のペン先部１１ａを突出させ
るとともに該先端に加わる力が中心電極１１と周辺電極
１３との間の感圧導電ゴム１２に加わるように先端から
やや後部側を案内するペン先ホルダ１４と、このペン先
ホルダ１４部分から少なくとも中心電極１１の後部側を
収納して周辺電極１３を支持する剛性を有するとともに
絶縁性を有するペン軸ホルダ１５と、感圧導電ゴム１２
に加わる力により中心電極１１と周辺電極１３との間に
生じる電気的変化を検出してカーソル移動方向及び移動
速度を得る信号変換回路１６と、各部に電源を供給する
電池１７などとを備え、所定の表面１８上にペン先部１
１ａを接触させ押圧力を加えて所定方向に移動させ、中
心電極１１と周辺電極１３との間に生じる電気的変化を
信号変換回路１６で検出しカーソル移動方向及び移動速
度を得るものである。これらの信号変換回路１６及び電
池１７は、ペン軸ホルダ１５に収納されている。

【００１１】上記中心電極１１は、全体として細長い円
筒棒状で、一方の先端側は先に向かう程径の小さくなる
円錐台部１１ｂと、この円錐台部１１ｂ先端に連接され
小径で短い円筒状の案内部１１ｃと、この案内部１１ｃ
に連接され先端が尖ったペン先部１１ａとが設けられて
いる。このペン先部１１ａの周囲は、摩擦抵抗が大きく
なるよう耐摩耗性を有する薄いゴム膜１９の被覆処理、
あるいは摩擦抵抗を大きくする表面処理が施されてい
る。また、中心電極１１は、その先端側の円錐台部１１
ｂ、案内部１１ｃ及びペン先部１１ａを除く周囲部分
が、短径方向をＸ軸方向、長径方向をＹ軸方向とする楕
円で筒状の感圧導電ゴム１２で覆われており、その中心
電極１１の後部側周囲には、感圧導電ゴム１２を介在さ
せて周辺電極１３が設けられている。この感圧導電ゴム
１２は、例えば、天然ゴムやクロロプレンゴムにカーボ
ンブラック等の導電性微粉末を混入して作ったゴムで圧
力を加えることで電気的抵抗値が変化するものである。
周辺電極１３は、例えば、中心電極１１の軸心を原点と
しそれに直交するＸＹ平面上において、中心電極１１を
挟みＸ軸に直交する一対の側面電極２０ａ，２０ｂと、
Ｙ軸に直交する一対の側面電極２１ａ，２１ｂとからな
り、中心電極１１の周囲に介在する感圧導電ゴム１２に
ある程度圧力を加えた状態で設けられている。

【００１２】上記ペン先ホルダ１４は、例えば、金属等
の導電性を有する材料から円錐台の筒状に形成され、そ
の先端部には案内部１１ｃに緩く嵌合する孔１４ａが形
成され、その孔１４ａからペン先部１１ａが突出され、
かつ後部は雄ねじ部１４ｂが形成され、ペン軸ホルダ１
５の先端に形成された雌ねじ部１５ａにねじ込まれてい
る。孔１４ａは、案内部１１ｃを揺動可能かつ軸方向に
移動可能に支持するようになっている。ペン軸ホルダ１
５は、中心電極１１を設けた感圧導電ゴム１２を収納す
るほぼ楕円筒状に形成され、感圧導電ゴム１２の周囲を
絶縁するとともに側面電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２
１ｂを内面側で保持する絶縁性及び剛性を有するプラス
ティック等の材質から形成される。ペン軸ホルダ１５の
後部側には、信号変換回路１６及び電池１７を収納する
区画が形成され、かつペン軸ホルダ１５表面の適宜な部
分には、位置指定用の押しボタンスイッチ２２が設けら
れている。中心電極１１は、ペン先ホルダ１４に接続さ
れペン軸ホルダ１５を通る信号線２３により信号変換回
路１６に接続されている。この中心電極１１とペン先ホ
ルダ１４との間は、例えば、導電性のばね材を介装して
電気的接触が確実になるようにしてもよい。また側面電
極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは、それぞれペン軸
ホルダ１５を通る信号線２３により信号変換回路１６に
接続されている。なお、本実施例では、ペン軸ホルダ１
５を手で持ったときに楕円の短径方向が左右方向、ある
いは長径方向が上下方向になるよう、表面に適当な表示
が記載されることが好ましく、またペン先ホルダ１４を
ペン軸ホルダ１５と同じ材質とし一体的に形成してもよ
い。

【００１３】上記信号変換回路１６は、中心電極１１及
び側面電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂにそれぞれ
信号線を介して接続され、ペン先部１１ａから伝達され
る力により感圧導電ゴム１２に加わる圧力で変化する電
気的抵抗値を検出する抵抗値変化検出回路２４と、この
抵抗値変化検出回路２４で検出された電気的抵抗値をベ
クトル量として移動方向及び移動速度に変換する移動方
向／移動速度変換回路２５と、この移動方向及び移動速
度を図示しないコンピュータのマウスポートなどに接続
するためのインターフェース回路２６等とから構成され
る。

【００１４】上記構成のペン型ポインティングデバイス
１０によれば、まず、ペン先ホルダ１４の楕円部分の短
径方向（Ｘ軸方向）が左右方向、長径方向（Ｙ軸方向）
が上下方向になるように手で持ち、ペン先部１１ａを適
切な表面１８に当接し、押圧力を加えて表示装置のカー
ソルを動かしたい方向に合わせて移動させると、ペン先
部１１ａには摩擦抵抗の大きいゴム膜１９が被覆されて
いるため、表面１８から移動方向と反対方向の摩擦力が
生じる。この摩擦力は、中心電極１１の案内部１１ｃが
ペン先ホルダ１４の孔１４ａにおいて揺動可能に支持さ
れているため、中心電極１１の後部側に側面圧力として
伝達され、その側面圧力が中心電極１１と側面電極２０
ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂとの間の感圧導電ゴム１２
に加わり、その部分の電気的抵抗値が変化する。この電
気的抵抗値は、側面圧力に比例して小さくなる。抵抗値
変化検出回路２４は、感圧導電ゴム１２に加わる抵抗値
変化を中心電極１１と側面電極２０ａ，２０ｂ，２１
ａ，２１ｂとの間の電流もしくは電圧変化により方向と
大きさを持ったベクトル量として検出する。この抵抗値
変化検出回路２４で検出された抵抗値変化は、移動方向
／移動速度変換回路２５により、そのベクトルの方向及
び大きさに応じてカーソルに応じた移動方向及び移動速
度に変換する。この移動方向／移動速度変換回路２５で
変換された移動方向及び移動速度は、インターフェース
回路２６を介してコンピュータのマウスポートに入力さ
れ、表示装置のカーソルを必要な方向に所定の移動速度
で動かすことが可能になる。このペン型ポインティング
デバイス１０は、表面１８が水平面、傾斜面あるいは垂
直面であっても使用でき、ペン先部１１ａにゴム膜１９
が被覆されて中心電極１１の先端が絶縁されているため
導電性を有する金属面であっても使用することができ
る。なお、ペン先部１１ａを絶縁体で形成すれば、他か
ら電気的影響を受ける心配がない。例えば、表示装置を
置く机の表面、表示装置の画面、あるいは手の平上で使
用することができる。また、ペン軸ホルダ１５は楕円筒
状に形成され、その短径あるいは長径方向を側面電極２
０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの方向に一致させている
ため、ペン軸ホルダ１５を手で持つ方向をカーソル移動
方向に合わせることが簡単になる。したがって、このペ
ン型ポインティングデバイス１０では、狭い場所でも任
意の表面１８上で使用でき操作も容易になり、表面１８
に当接するペン先部１１ａに回転部分がないため、目づ
まりによるトラブルを生じることがない。

【００１５】図５は本発明の第２実施例のペン型ポイン
ティングデバイスの断面図、図６は本発明の第２実施例
のペン型ポインティングデバイスの使用状態を説明する
図である。なお、前記第１実施例で説明した図面に対応
する部分及び部材は、同一の符号を記す。

【００１６】この実施例のペン型ポインティングデバイ
ス３０は、中心電極１１の後部側周囲に周辺電極１３’
として第１実施例と同様な側面電極２０ａ，２０ｂ，２
１ａ，２１ｂの他に中心電極１１の後部端面に感圧導電
ゴム１２を介在させて対峙する軸端面電極３１が設けら
れ、かつ中心電極１１は、金属導体からなるペン先ホル
ダ１４を介してペン軸ホルダ１５に沿って通る信号線２
３により信号変換回路１６’に接続されている。この信
号変換回路１６’は、中心電極１１と周辺電極１３’で
ある側面電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ及び軸端
面電極３１との間に生じる電気的変化を検出することで
カーソル移動方向及び移動速度を得るものである。その
他の構成は第１実施例と同様である。

【００１７】図６に示すように、ペン型ポインティング
デバイス３０の軸心を表面１８に垂直な線に対し所定の
角度傾斜させて使用した状態において、ペン先部１１ａ
に加わる表面１８からの力は、傾斜方向（図６の矢印Ｄ
に示す実線方向）に移動したときには、押圧による表面
１８から垂直方向に受ける力と表面１８に沿った摩擦力
の合成力Ａ、傾斜方向と反対方向（図６の矢印Ｅに示す
点線方向）に移動したときには、同じ押圧による表面１
８から垂直方向に受ける力と表面１８に沿った摩擦力の
合成力Ｂとなる。これら合成力Ａ及びＢの軸心に直交す
る分力Ａｒ及びＢｒは、中心電極１１と側面電極２０
ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂとの間の感圧導電ゴム１２
に加わり移動方向を検出することができる。分力Ａｒ及
びＢｒは一般的に異なった値となり、図６に示すような
傾斜方向（Ｄ方向）に移動させたときの分力Ａｒが、傾
斜方向と反対方向（Ｅ方向）に移動させたときの分力Ｂ
ｒより大きくなり、一方軸方向の分力Ａｓは、軸方向の
分力Ｂｓより小さくなる。そのために、中心電極１１と
側面電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂとの間の抵抗
値変化だけから移動速度を検出すると、傾斜方向と反対
方向に移動させて使用する場合の移動速度が、傾斜方向
に移動させて使用する場合の移動速度に比べて小さく検
出されることがあり、同じ押圧で使用しても方向の違い
で同じ移動速度の感覚が得られない。

【００１８】上記構成のペン型ポインティングデバイス
３０では、軸端面電極３１が設けられているため、ペン
先部１１ａに加わる中心電極１１の軸心方向に加わる力
による感圧導電ゴム１２の電気的抵抗値の変化を検出す
ることができる。この中心電極１１及び軸端面電極３１
との間の電気的抵抗値変化と、中心電極１１及び側面電
極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂとの間の電気的抵抗
値変化とを合成することで、傾斜して同じ押圧力で使用
する場合に同じ感覚の移動速度を得ることができる。す
なわち、筆記具と同様にペン型ポインティングデバイス
３０を傾斜させて使用し、任意の方向に移動させても同
じ感覚のカーソル移動速度を得ることができる。

【００１９】なお、上記各実施例において、中心電極１
１の側面周囲のＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ一対の
側面電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂを設けた例を
説明したが、中心電極１１の周囲の少なくとも異なる２
か所に設けられていてもよく、また中心電極１１の端部
を軸心と交差する傾斜面に形成し、この傾斜面に感圧導
電ゴム１２を介在して対峙させてもよい。また、中心電
極１１は、その先端をペン先部１１ａに形成したが、少
なくとも表面１８に当接させたときの力が中心電極１１
の後端部側に伝達されるよう構成されていればよく、別
体に形成した絶縁体などを取り付けてもよい。さらに、
ペン軸ホルダ１５は、中心電極１１の側面周囲に設ける
電極の位置と関連して手で持つ方向が一定になる、実施
例のような断面形状が楕円あるいはその他の形状にした
り、手で持つ方向を示す表示を付けることが好ましい。

【００２０】本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の改
良及び変更をなし得ることはもちろんである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のペン型ポイ
ンティングデバイスでは、ペン先ホルダを手で持ちペン
先部を適切な表面に当接し押圧力を加えてカーソルを動
かしたい方向に合わせて移動させると、表面からペン先
部に加わる力がペン先ホルダを介して中心電極端部と周
辺電極の間の感圧導電ゴムに加わり、その部分の電気的
抵抗値が変化する。この電気的抵抗値を検出しカーソル
移動方向及び移動速度を得ることができるため、狭い場
所でも操作が容易になり、構成も簡単で安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のペン型ポインティングデ
バイスの断面図である。

【図２】図１のペン型ポインティングデバイスの先端部
分の拡大断面図である。

【図３】図１のペン型ポインティングデバイスのＣ−Ｃ
線拡大断面図である。

【図４】本発明の第１実施例のペン型ポインティングデ
バイスの制御回路を説明するブロック図である。

【図５】本発明の第２実施例のペン型ポインティングデ
バイスの断面図である。

【図６】本発明の第２実施例のペン型ポインティングデ
バイスの使用状態を説明する図である。

【符号の説明】

１０ ペン型ポインティングデバイス １１ 中心電極 １２ 感圧導電ゴム １３，１３’ 周辺電極 １４ ペン先ホルダ １５ ペン軸ホルダ １６，１６’ 信号変換回路 １７ 電池 １８ 表面 １９ ゴム膜 ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｃ 側面電極 ２２ 押しボタンスイッチ ２３ 信号線 ２４ 抵抗値変化検出回路 ２５ 移動方向／移動速度変換回路 ２６ インターフェース回路 ３０ ペン型ポインティングデバイス ３１ 軸端面電極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の先端側に尖ったペン先部を有し少
   なくとも他方の後部側が導体からなる棒状の中心電極
   と、該中心電極の後部側周囲に感圧導電ゴムを介在して
   対峙させた少なくとも２以上の周辺電極と、前記中心電
   極のペン先部を突出させるとともに該ペン先部を当接す
   る表面から加わる力が前記感圧導電ゴムに加わるよう先
   端からやや後部側を案内するペン先ホルダと、該ペン先
   ホルダ部分から少なくとも前記中心電極の後部側を収納
   して周辺電極を支持する剛性を有するとともに絶縁性を
   有するペン軸ホルダとを備え、前記ペン先部を表面上に
   接触させ押圧力を加えて移動させたとき、前記中心電極
   と周辺電極との間に生じる電気的変化を検出しカーソル
   移動方向及び移動速度を得るペン型ポインティングデバ
   イス。
2. 【請求項２】 前記周辺電極は、中心電極の軸心を中心
   とし該軸心に直交するＸ軸及びＹ軸上で側面に対峙させ
   た側面電極を備える請求項１記載のペン型ポインティン
   グデバイス。
3. 【請求項３】 前記周辺電極は、中心電極の軸心を中心
   とし該軸心に直交するＸ軸及びＹ軸上で側面に対峙させ
   た側面電極と、前記中心電極の端面に対峙させた軸端面
   電極とを備える請求項１記載のペン型ポインティングデ
   バイス。
4. 【請求項４】 前記ペン軸ホルダは、前記周辺電極の位
   置に関連して手で持つ方向が一定になる断面が楕円形状
   に形成されている請求項１、２または３記載のペン型ポ
   インティングデバイス。
5. 【請求項５】 前記ペン先ホルダは、前記ペン軸ホルダ
   と同じ材質で一体的に形成されている請求項１、２、３
   または４記載のペン型ポインティングデバイス。
6. 【請求項６】 前記ペン先部は、表面との摩擦抵抗が大
   きくなる表面処理または被覆処理が施されている請求項
   １、２、３、４または５記載のペン型ポインティングデ
   バイス。
7. 【請求項７】 前記中心電極と周辺電極との間に生じる
   電気的変化を検出しカーソル移動方向及び移動速度を得
   る信号変換回路が、前記ペン軸ホルダ内に収納されてい
   る請求項１、２、３、４、５または６記載のペン型ポイ
   ンティングデバイス。