JPS6146515A - 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
ータ入力装置に使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２図形などを
ペンで描き、ペン位置を入力盤面上の座標として読み込
む座標入力装置がよく使用されている。このような座標
入力装置においては、座標の検出法として、ペンを入力
盤面との間の電磁結合が用いられることが多い。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とも座標が入力さ
れてしまう。そのだめ、従来はペンにペン先と連動する
マイクロスイッチを取り付け、ペン先の筆圧によってマ
イクロスイッチを動作させてペンと入力盤面との接触を
検出している。このように従来の入力装置用のペンは、
単に入力盤面との接触の有無を検出するものであった。

一方、このような入力装置の用途が拡大するにつれ、入
力装置用のペンも単に入力盤面との接触の有無を検出す
るのみではなく、接触圧すなわち筆圧を二段階程度識別
する機能があれば便利なことが多い。たとえば、手書き
文字を入力する際に、文字の線の太い細いを筆圧の大小
で判別するとか、カーソルの移動は軽い筆圧で行ない、
カーソルの固定を強い筆圧で行なう等の用途がある。こ
のような機能は上記した従来の入力装置用ペンではない
ものであった。

発明の目的 本発明の目的は、従来の入力装置用のペンではなかった
ペンの入力盤面に対する接触圧を二段階で検出できる入
力装置用ペンを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明の入力装置用ペンは、入力盤面に接しめられるペ
ン軸とスイッチハウジングＡとの間に第１スイッチを設
け、またスイッチハウジングＡとスイッチハウジングＢ
との間には第２スイッチを設け、ペン軸とスイッチハウ
ジングＡとは連結して一体化物Ａとし、スイッチハウジ
ングＢとケースとも連結して一体化物Ｂとし、この一体
化物Ａと一体化物Ｂとは互いにしゅう動できるように構
成し、上記一体化物Ａと一体化物Ｂとの間には上記第２
スイッチの作動荷重を決めるバネを設けて、上記の第１
スイッチと第２スイッチとの作重する荷重が異なるよう
に構成し、入力操作にともなって上記ペン軸に与えられ
る押圧力を作動荷重がそれぞれ異なる上記第１スイッチ
と第２スイッチとに与えることにより、前記ペン軸の入
力盤面に対する接触圧の変化を二段階検出を行なうもの
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ながら説明
する。

まず実施例の構成について説明する。第１図は本発明に
おける一例の入力装置用ペンの構造概様図である。第１
図において、１は入力盤面から発生される磁界を検出す
るだめのピックアップコイル、２はペン軸、３は第１ス
イッチ用のラバースイッチ、４は第１スイッチ用の対向
電極を有する円板状の電極板、６はペン軸２とラバース
イッチ３とを電極板４に軽く圧接するための与圧バネ、
６は第２スイッチ用の対向電極を有するリング状の電極
板、了は第２スイッチ用のリング状に設けられた導電ゴ
ムから成る接点、８は第２スイッチの作動する荷重を決
めるバネ、９は電極板４に取り付けられたエナメル被覆
銅線から成る第１スイッチ用のリード線、１０は電極板
６に取シ付けられたエナメル被覆銅線で成る第２スイッ
チのリード線、１１はピックアップコイル１と二個のス
イッチ（第１スイッチと第２スイッチ）とからの信号を
ペン外部へ取り出すためのケーブル、１２はピックアッ
プコイル１や二個のスイッチのリード線９，１０とケー
ブル１１とを中継して接続するだめのプリント基板、１
３はプリント基板１２を固定するためのネジ、１４はペ
ン軸２を収納するだめのペン軸糸ルダであり、ペン軸２
はペン軸ホルダ１４の軸方向にしゅう動自在である。１
５はスイッチハウジングＡであり、その前円筒部１５ａ
の先端部分にはラバースイッチ３と電極板４とを収納し
、後円筒部１５ｅの端部には電極板６を収納されこの電
極板６に取付けられたリード線１ｏがリード穴１６ｄを
介してプリント基板１２側に導き出し、中央部の基板取
付部１５Ｃにはプリント基板１２がネジ１３によシ取付
けられている。１６は第２スイッチの作動荷重を決める
バネ８を設置するのと、ペン先端部の保護とを兼ねたペ
ン先ケースであシ、ペン軸ホルダ１４にネジで取付けら
れている。１７はケーブル１１をペン外部からペン内部
のプリント基板１２の近傍に導き入れるためのパイプで
あり、このパイプ１７はスイソチノ・つジンクＡ１５の
後円筒部の中心部の穴に圧入固定されている。そして上
記のペン軸ホルダ１４とスイッチＡ１５とは、スイッチ
ハウジングＡ１ｔｓの前円筒部１５ａの側面に形成され
た三角形状のストッパ爪１５ｂがペン軸ホルダ１４の後
円筒部に形成された掛止角孔１４ａに嵌入し、連結して
一体化されている。１８はスイッチハウジングＢであり
、このスイッチハウジング１８の先端部には接点７が貼
り付けられている。１９はペン全体のだめのケースであ
って、このケース１９とスイッチノ）ウジングＢ１８と
は接着して一体化されてい゛る。

上記において、ペン先ケース１６とペン軸ホルダ１４と
スイッチハウジングＡ１ｒｓとは連結されて一体化して
おり、この一体化されたものを一体化物Ａとする。また
、スイッチハウジングＢ１Ｂとケース１９との連結され
て一体化したものを一体化物Ｂとする。これら一体化物
Ａと一体化物Ｂとは、ペンの軸方向にしゅう動自在にな
っている。

次に第２図は、第１図におけるペン軸２、ラバースイッ
チ３、電極板４とから成る第１スイツ→の組立構成とそ
れぞれの構造とを示す分解断面図である。第２図におい
て、ラバースイッチ３は３ａのシリコーンゴム弾性体か
ら成り内部に空間を有した支持体と、支持体３ａの空間
部の内項部に設けられた導電性ゴムから成る接点とで構
成されている。この接点３ｂの表面は、支持体３ａの外
周部の凸部より若干へこんでいる。電極板４は、４ａの
エポキシ−ガラス積層板で成る基板、４ｂの対向電極部
、４Ｃ１４ｄの端子部、４ｅ、４ｆのスルホール部とか
ら構成され、対向電極部４ｂの一方と端子部４Ｃとはス
ルホール部４ｅにより導通され、対向電極部４ｂの他の
一方と端子部４ｄとはスルホール部４ｆにより導通して
いる。端子部４Ｃ２４ｄにはリード線９が半田付けによ
り取付けられている。

第３図は、第１図において示した第２スイッチ用の電極
板６の拡大図である。電極板６は両面銅箔貼り基板で作
製されており、第３図ａは接点７に面した側に形成され
た銅箔パターンを示し、第３図すはその反対側の面に形
成された銅箔パターンを示している。第３図において、
ｅａ、ｅｂは対向電極部、ｅｃ、６ｄはリード線取付は
用の端子部、ｅｅ、ｓｆはスルホール部、６ｑはバイブ
１７を通すだめの穴である。対向電極部６ａはスルホー
ル部６ｅを通じて端子部６Ｃに、対向電極部６ｂはスル
ホール部６ｆを通じて端子部６ｄにそれぞれ導通されて
いる。

次に以上のように構成された本実施例の入力装置用ペン
の動作について説明する。

前記のように構成されたペンは、文字や図形などを入力
する時、ペン軸２の先端が入力盤面に触れると、ペン軸
２からラバースイッチ３に押圧力が加わる。このペン軸
２からの押圧力によシ、ラバースイッチ３の支持体３ａ
のブリッヂ部がたわみ、接点３ｂが、電極板４の対向電
極部４ｂに接触する。これにより対向電極部４ｂの電極
間に電気的導通が起り第１スイッチがオンする。ペン軸
２からの押圧力を解除すると、ラバースイッチ３の復元
力によりペン軸２は押し戻されて第１スイッチはオフと
なる。これにより第１スイッチとしての機能が達成され
る。この第１スイッチの作動する荷重は、ラバースイッ
チ３の支持体３ａに使用されるゴム硬度や支持体３ａの
ブリッヂ部の厚みなど、ラバースイッチ３の構成条件に
より設定されるが、通常の筆記筆圧以下の比較的に弱い
荷重にするのが好ましい。また第１スイッチの作動によ
るペン上下動のストロークは、ラバースイッチ３の接点
３ｂの表面から電極板４の対向電極部４ｂの表面までの
寸法でほぼ決まシ、この寸法は小さい方がペン操作時の
ペン上下動を実質的に感じなくなり望ましい。

次に上記した文字などの手書き入力よりさらに強い筆圧
で操作して、カーソル固定の入力をする場合のペンの動
作について説明する。

まずペンはケース１９の外周部を手で持ち、強い抑圧で
ペン軸２の先端を入力盤面に押しつける。

この時、まず第１スイッチが前記した理由によりオンと
なる。さらにペン軸２からの押圧力が増していき、この
押圧力が第２スイッチ用のバネ８の力に打ち勝つように
なると、ペン軸ホルダ１４とスイッチハウジングＡ１ｔ
ｓとが連結して一体化した一体化物Ａと、スイッチハウ
ジングＢ１ｓとケース１９とが連結した一体化物Ｂとの
間にしゅう動が起シ、上記一体化物Ａのスイッチハウジ
ングＡ１ｔｓの後円筒部に取付けられている電極板６に
上記一体化物ＢのスイッチハウジングＢ１８に取付けら
れている導電性ゴムで成る接点１７が圧接しこの結果、
電極板らの対向電極部６ａと６ｂ間に導通が起って第２
スイッチがオンする。ペン軸２からの抑圧を解除すると
、バネ８の反発力により上記一体化物Ｂは押し戻されて
第２スイッチはオフとなる。これによシ第２スイッチと
しての機能が達成される。この第２スイッチの作動する
荷重は、バネ８の力により決められる。この第２スイッ
チの作動荷重は、通常の文字を手書きする場合の筆圧よ
り高い荷重にするのがよい。また、この第２スイッチの
作動によるペン上下動のストロ−７は、電極板６と接点
７との距離などにより決められ、この距離はペン上下動
のストロークを操作者に十分に感知させ得る程度のもの
であることが好ましい。この理由は、カーソル固定操作
が、入力装置用ペンを軽く押し当てながら入力盤面上を
移動させて、カーソルの移動を行ない、所定の位置にカ
ーソルがくると上記ペンを強く入力盤面に押し当ててカ
ーソルの固定を行なうので、この時にペン上下動を操作
者に感じさせることで、操作者にカーソル固定操作でき
たことを操作しながら手を通じて知らせることができる
からである。

これについては音や光で操作者に知らす方法があるが、
これらの方法は作業環境、例えば室内の騒音、あるいは
操作者の注意力などによる影響で目的を十分に果せるも
のではない。またカーソル固定操作ができたことを操作
者に知らせる理由は、操作に所定の入力操作をできたと
いう安心感を与えるために実用的に必要なものである。

発明の効果 本発明は、入力盤面に接しめられるペン軸と、ペン軸を
収納するペン軸ホルダと、このペン軸ホルダと連結して
一体化できるスイッチハウジングＡと、ペン全体の外ケ
ースと連結して一体化で゛きるスイッチハウジングＢと
を具備し、上記ペン軸とスイッチハウジングＡとの間比
較的に弱い筆圧で作動する第１スイッチを設け、またス
イッテノ・ウジングＡとスイッチハウジングＢとの間に
は比較的に強い筆圧で作動する第２スイッチとを設け、
上記ペン軸ホルダとスイッチハウジングＡとの一体化物
Ａと、上記スイッチハウジングＢとケースとの一体化物
Ｂとはしゅう動可能にし、上記一体化物Ａと一体化物Ｂ
との間には互いに反発し合うことにより第２スイッチの
作動荷重を決めることになるバネを設ける構成にしてい
るために、入力操作時のペン先の見やすさに影響するペ
ン軸のへこみは、第１スイッチ作動時のみにおこり、第
２スイッチ作動時には起らない。これは、第２スイッチ
作動によるペン上下動がペンの外ケースのしゅう動によ
るストロークであるためである。

第１スイッチ作動によるペン上下動のストロークは、相
対的に第２スイッチより小さくなっている。

したがって本発明では、ペンを所定の角度よシ傾糾させ
て使用しても、ぺ／ケースの先端部が入力盤面に当って
ペンのスイッチが正常に作動しなくなり、ペンの入力盤
面に対する接触検出に誤動作をきたすようなことは起り
にくいものである。

また上記のような接触検出の誤動作をなくするだめのペ
ンヶ、−スの先端部から突出するペン軸の長さを小さく
できるものでもある。このペンケースの先端部から突出
するペン軸の長さを小さくできると言うことは、ピック
アップコイルを磁界を発生する入力盤面に近づけること
ができるので、ピックアップコイルによる入力座標の読
取精度を高くできるものである。上記のように第２スイ
ッチの作動によるペン上下動のストロークをペン軸に起
こさなくて、ペンケースに起こる上下動のストロークで
入力操作できたことを操作者に知らしせしめることがで
きる。また構造が簡単なため容易に製造できるものであ
る。

なお前記の実施例では、第２スイッチの作動荷重を決め
るバネ８をペン軸ホルダ１４にネジで固定したペン先ケ
ース１ｅとケース１９との間に設置た空間に設置してい
るが、スイッチ・・ウジン夛Ａ１６とスイッチハウジン
グＢ１８との間の空間に第２スイッチの作動荷重を決め
るバネ８を設けても、前記実施例と同一の効果を得られ
るものでの入力盤面への接触圧の変化を二段階に検出で
きる多機能な入力装置用ペンを簡単に得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ｄは本発明の一実施例における入力装置用ペンの
断面図、第１図すは第１図ｄの要部上面図、第２図は第
１図ａの第１スイッチ部の組立構成を示す分解断面図、
第３図ａ、ｂは第１図ｄの第２スイッチ部用の電極板６
に形成された表裏の銅箔パターン形状を示す正面図であ
る。 １・・・・・・ピックアソグコイル、２・・・・・・ペ
ン軸、３・・・・・・ラバースイッチ、４，６・・・・
・・電極板、７・・・・・・接点、８・・・・・・バネ
、１４・・・・・・ペン軸ホルダ、１６・・・・・・ス
イッチハウジングＡ１１８・・・・・・スイッチハウジ
ングＢ１１９・・・・・・ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力操作時に入力盤面に接しめられるペン軸と、ペン軸
   を収納するペン軸ホルダと、ペン軸ホルダと一体化でき
   るスイッチハウジングＡと、ペン全体の外ケースと一体
   化できるスイッチハウジングＢとを具備し、上記ペン軸
   とスイッチハウジングＡ間に比較的に弱い筆圧で作動す
   る第１スイッチを設け、上記スイッチハウジングＡとス
   イッチハウジングＢ間には比較的に強い筆圧で作動する
   第２スイッチを設置し、前記ペン軸ホルダとスイッチハ
   ウジングＡとの一体化物Ａと、前記スイッチハウジング
   Ｂとケースとの一体化物Ｂとはしゅう動できるように構
   成し、前記の一体化物Ａと一体化物Ｂとの間には第２ス
   イッチの作動する荷重を決定するバネを設置し、入力操
   作にともなって前記ペン軸に与えられる押圧力を前記の
   第１スイッチと第２スイッチとに与えることにより、こ
   れらのスイッチを作動させて、前記ペン軸の前記入力盤
   面に対する接触圧の変化を二段階に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。