JPS59153235A - 入力装置用ペン - 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、座標入力装置、ディジタイザなどのコンピュ
ータ入力装置に利用する入力装置用ペンに関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 コンピュータの入力端末装置として、文字或いは図形な
どをペンで描き、そのペン位置を入力盤面上の座標とし
て読み込む座標入力装置が近年活発に使用されつつある
。

このような座標入力装置においては、座標の検出方法と
して、例えば、ペンと入力盤面との間の電磁結合が一般
によく用いられている。このように、ペンと入力盤面と
を空間的に結合すると、ペン先の形状、入力盤面の汚れ
などが座標検出に与える影響が少なく、信頼性の高い入
力装置とすることができる。しかしその反面、入力盤面
からペンが離れてもその間の結合が存在するので、入力
盤面にペンが触れなくても座標が入力される。そのため
従来の入力装置用ペン先と連動するマイクロスインチを
取り付け、ペン先の筆圧をマイクロスイッチに動作させ
て、ペンと入力盤面との接触を検出している。

以下、図面を参照しながら従来の入力装置用ペンについ
て説明する。第１図は従来より用いられている入力装置
用ペンの断面図を示す。１は入力盤面から発生される磁
界検出のためのピックアップコイル、２はペン軸、３は
マイクロスイッチ、４はケース、５はピックアップコイ
ル１およびマイクロスイッチ３かもの信号を引き出すケ
ープルである。

第２図は、第１図におけるマイクロスイッチ３の要部断
面図である。６，７はスイッチを構成する端子対、８は
球面を持つ金属製のトグルバネ、９はトグルバネ８の頂
点に接する可動片で、その表面側にぺ／軸が固定されて
いる。

以上の構成において、ペン軸２に筆圧がかかりその応力
が可動片に加わると、トグルバネ８の中央部が端子６に
接触してスイッチが閉じることになる。この場合、スイ
ッチの開閉ストロークはトグルバネ８と端子６との間隙
で決まるが、筆圧の有無に応じて明確な開閉動作をさせ
るには、この間隙を極端に狭くできない。したがってペ
ンの上下動、およびスイッチの開閉で、筆記者が違和感
を伴ない、微妙な文字２図形などの入力に際して入力が
跡切れたりして書きにくいと言う問題がある。−！だ、
構造が機械的であると言う観点から信頼性などに問題が
あった。

発明の目的 本発明は、上記のようなわずられしいストローク無しで
ペンと入力盤面との接触検出ができ、しかも精度の良い
座標検出が可能な入力装置用ペンを提供するものである
。

発明の構成 本発明の入力装置用ペンは、ペン先の接触応力を有機高
分子材料からなるフィルム状の圧電振動子（例えばポリ
フッ化ビニリデン）の主平面中心部に印加すると、その
応力によって、有機高分子材料を用いた圧電振動子がた
わみ（変形）を起しそのため等価インピーダンス、或い
は、厚み振動共振周波数が著しく変化することを利用し
、その特性変化を検出して入力盤面との接触を検出する
よう構成したものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を参照し々から説
明する。

第３図は本発明の一実施例におけるペン先の先端の入力
盤面との接触検出部の断面図である。

第３図において、１ｏは入力盤から発生される磁界検出
するためのピックアップコイル、１１はペン軸、１２は
有機高分子材料（ポリフッ化ビニリデン）の圧電振動子
、１３．１４は振動子駆動電極、１５は圧電振動子１２
の両生面駆動電極を外部に引き出すリード端子線、１６
．１７は樹脂材を円環状に加工した圧電振動子１２の支
持板、１８は振動子埋め込み溝である。この円環状の振
動子支持板１６および１７によって、圧電振動子１２は
円周を完全に固定され、丁度、太鼓の膜の様に張った状
態で支持されている。一方、ペン軸１１と圧電振動子１
２の中心部は、常に接触状態で支持されている。

以上の構成において、ペン軸１１に筆圧が加わると、圧
電振動子１２の中心部が押し上げられ湾曲した状態にな
る。この時、圧電振動子１２の振動姿態が変わると同時
に、等価インピーダンス並びに共振周波数が極端に変化
する。本発明はかかる操作によって圧電振動子の特性を
検出し、ペンと入力盤面の接触検出を目的としたもので
ある。

第４図は、第３図における圧電振動子１２と、円環状の
振動子支持板１６．１７並びにペン軸１１の組立構成の
分解斜視図である。有機高分子材料からなる圧電振動子
１２の周辺は、先ず円環状支持板１７の溝１８にはめ込
んだ後、樹脂系の接着剤を塗布と同時に、他方の円環状
の支持板１６によって完全に固定されている。

本発明に利用した有機高分子材料の圧電振動子は、マイ
クロホン等の振動板、或いはキーボードのシート状スイ
ッチ等に使用され、言わゆる機械−電気変換素子として
利用されている。代表的材料定数として、密度１．８ｇ
、に蒲、誘電率１３、電気機械結合係数は約１０係であ
る。

第５図は、以上の構成による入力装置用ペンと入力盤面
との接触を検出する接触検出回路の一例を示す回路図で
ある。図において、圧電振動子１２゜トランジスタ２０
、コンデンサ２１．２２とで発振回路を構成している。

発振出力は増幅器２３で増幅された後、ダイオード２４
で整流され直流電圧Ｖｏを得る。この発振回路の圧電素
子定数は、ペン＠１１の先端が入力盤面に接触されてい
ない場合は発振するように設定しである。従って、この
場合にはプラスの直流電圧ｖＯを得る。今、ペン軸１１
の先端に筆圧が加わると、前述したように圧電振動子１
２が湾曲状態になり、圧電振動子の特性の変化、すなわ
ち共振インピーダンスが低下する。この共振インピーダ
ンスの低下じよって発振が停止し、直流電圧ｖＯはゼロ
になる。従って、出力電圧■０　を監視することによっ
てペン先と入力盤面との検出が可能となる。以上の操作
において、圧電振動子１２に対しては筆圧応力が圧電振
動子に直接加わるだけでよく、ペン軸の上下動すなわち
ストロークは本質的に不要である。

第６図は接触検出回路の他の例を示す回路図である。圧
電振動子１２に応力が加わっても共振インピーダンスが
極端に変化せず、共振周波数のみが変化するものについ
て使用した場合である。図において、圧電振動子１２に
は、直列共振周波数に等しい周波数電圧を発振器２５か
ら抵抗２６を介して印加しておく。圧電振動子１２の端
子電圧を増幅器２了で域幅し、ダイオード２８で整流し
て直流電圧Ｖｏ　　を監視する。筆圧が加わらない場合
、圧電振動子１２の端子電圧は極めて小さく、従って直
流電圧■０　も小さい。筆圧が加わると共振周波数が変
化し、直流電圧ｖＯは増加するので、直流電圧の監視に
よってペンと入力盤面との接触検出が可能である。

発唄の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は接触検出に用
いる圧電振動子に有機高分子材料を用いているため、圧
電振動子そのものが薄い素材であり、圧電特性が筆圧な
どの応力に対して敏感に応答する。又水晶振動子や、圧
電磁器振動子などの単結晶或いはセラミック材を用いた
ものはハサミなどの刃物を用いて任意に加工することが
できないが、この軟かい高分子圧電材料（例えばポリフ
ッ化ビニリデン）は刃物によって任意の形状に加工がで
きるため、小形軽輩で操作性のよい入力装置用ペンが提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の入力装置用ペンの断面図、第２図は第１
図におけるマイクロスイッチの要部断面図、第３図は本
発明の一実施例における接触検出部の断面図、第４図は
第３図の主要部の組立状態を示す分解斜視図、第５図は
本発明に用いる接触検出回路の一例を示す回路図、第６
図は同接触検出回路の他の例を示す回路図である。 １ｏ・・・・・・ピックアップコイル、１１・・・・・
・ペン軸、１２・・・・・有機高分子圧電振動子、１３
．１４・・・・・・駆動電極、１５・・・・・・リード
端子、１６　、’１７・・・・・・円環状支持板、１８
・・・・・・埋め込み溝、２０・・・・・・トランジス
タ、２１．２２・・・・・・コンデンサ、２３゜２７・
・・・・・増幅器、２４，２８・・・・・・ダイオード
、２５・・・・・・発振器、２６・・・・・・抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第４図 イ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ペン先の応力を有機高分子材料からなるフィルム状の圧
   電振動子に印加し、前記圧電振動子の共振周波数あるい
   は等価インピーダンスの変化を検出して、前記ペン先と
   入力盤面との接触を検出するように構成したことを特徴
   とする入力装置用ペン。