JPS62177618A - 感圧ライトペン - 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】 発明の背景 この発明はグラフィック拳ディスプレイで使用される新
しい改良になるライトペン方式に関する。特に、この発
明は使用者により加えられた圧力に基づぐライトペン出
力の連続制御を可能にする新しい改良になる設計を持つ
ライトペンに関する。

従来技術ではライトペンはコンピュータ制御による陰極
線管ビデオ・ディスジ１ノイと関連して指示装置として
使用された。ライトペンはだいだい万年筆の大きさおよ
び形状の物・体であることが多く、そして、光を検出す
るための手段とこの光を電気パルスに変換するための手
段を有している。ライトペンはスクリーン上のめる部分
に手で指示され、そして、画像を追跡する電子ビームに
よりスクリーンのその部分が明るくされるとき、このラ
イトペンはその光を検出して、コンピュータへの信号と
して役立つ電気パルスを発生する。−般的には、コンピ
ュータ回路はこの信号に応答して、その瞬間に陰極線の
位置を追跡するデータを備えたアドレス・カウンタを読
む。

従って、このアドレス・カウンタのアドレスはライトペ
ンが指示するスクリーン上の位置に相当する。

ライトペンは一般的にはビデオから放射する光Ｍｋライ
トペンの中の光検出器へ向ける見ることができる’、、
、１ｌｅｎ）により開示されたニライトペンは非反射壁
を有する内部通路をもつ照準管を有する。そこでは通路
軸方向光線のみがスクリーンから光検出器へ伝送される
。

スクリーンから放射された非軸方向の光線は通路の開口
を介しては受けられず、又は、通路の非反射壁によって
吸収される。軸方向に受けられた光を収束するためのレ
ンズを有する種々の他のライトペンが開発された。これ
４、４５４４１７号に見ることができる。

これらのライトペンは小さい面積からくる光のみを検出
する能力に大いに頼っている。

ビデオスクリーンからの狭い光ビームを受けるだめの問
題の外に、従来技術のライトペンは又ライトペンの活動
化の問屋を提出している。ライトペンは普通は電気的て
切り離されている、すなわち、オフであるので、このう
・イトペンに当る漂遊光は不所望の信号をコンピュータ
へは送らない。ライトペンが活動的になることを必要と
するときにのみ、使用者は通常このライトペンを「オン
」にする。あるライトペンはこのライトペンを作動する
ための別個の機械的手段を有しているが、照準準管をビ
デオ・スクリーンに対して押すと、外部ハウジングの後
にある小型スイッチが作動され、それによってコンピュ
ータにはライトペンが活動したという信号が送られる。

従来技術のライトペンのどれも大面積からの光が受は入
れられるようにはできていす、前述のライトペンにより
なされるオン−オフの切り替えを除いてライトペンに加
えられた圧力に応答してこのライトペンの電気出力を制
御するための手段は有していない。従って、この発明の
目的はライトペン出力の連続可変制御にこのライトペン
に加えられた圧力を変換するための簡単且つ有効な手段
を提供することである。

発明の要約 この発明の目的はボールペンの中の突出する替芯のロッ
ドに似た仕方でライトペンかも突出しる透明なロッドを
有するほぼ従来のボールペンの形状をしたライトペン装
置で達成される。又、このボールペンの中にはライトペ
ンの端から一定の距離のところに取り寸けられた光検出
器がある。この光検出器に接続されたケーブルは、コン
ピュータ・スクリーンと関連する電子回路に接続するよ
うにしだ、その突出ロッドを含む端に対向するライトペ
ンの端を通して伸張している。この透明なロッドはライ
トペンの外部の「指示」端のところに丸い端と、光検出
器に面する反対端のところに研磨した面を有している。

指示端のところに２いてその透明なロッドに入る光はこ
のロッドの中に含まれてロッドの中を移動し、ついに、
その研磨された端のところで出て行く。その点で光は分
散され始める。この分散のために、光検出器に達する光
の量はその透明なロッドの研磨面と光検出器との間の距
離に逆関係を有している。通常は、この透明なロッドは
ライトペンの中に位置ずけられてこの透明なロッドを外
方へ押すようにされたばねの作用によってその突出位置
に保持されている。圧力がこのライトペンに加えられる
と、この透明なロッドはそのばね圧に抗して内方へ押さ
れる。そのときに、この透明なロッドの研磨端は光検出
器に近すき、従って、より多くの光が検出器により検出
される。こうして、ライトペンばこのライトペンに加え
られた圧力に直接比例する出力電圧を発生する。

詳細な説明 第１図は本発明のライトペンの外部構造を示す。このラ
イトペンは前部ハウジング１０と後部ハウジング２０と
からなる管状外部ケーシング又はハウジングを有してい
る。このハウジング】０と２０は互いにねじ係合されて
いる。従来のボールペンのように、本発明のライトペン
の外部ハウジングは金属、プラスチック、又は任意の他
の同様な物質で作ることができる。後部ハウジング２０
の遠い方の端はばね４１を接続した銃眼２２を有してい
る。電気ケーブル４０はばね４１と銃眼２２を通して後
部ハウジング２０の中へ伸張している。ばね４１はケー
ブル４０が、このライトペンの信頼性ある動作には小さ
すぎる半径で（このライトペンの中へのその浸入点に２
いて）曲るのを防止する。

前部ハウジング１０の近い方の端は、又、銃眼又は開口
を有し、この開口を通して透明なロッド３０が伸張して
いる。これから更に詳しく説明するように、ロッド３０
は、このライトペンに加・えもれ、そして、そのロッド
の軸２よびこのライトペンの軸に並行な方向においてロ
ッド３０に伝えられる圧力に応答してこのライトペンの
体部の中へ滑動することができるような仕方で第１図の
ライトペンの中に取り付けられている。

本発明のライトペンの出力は、この光出力を増幅し、そ
れを解釈し、そして後続の回路へ通信するための電子回
路に加えられる。その後続の回路は、例えば、ビデオ・
スクリーンにわたるライトペンの曲υぐねる移動に従う
ように引かれたこの曲りくねる線の幅を制御するもので
ある。あるいはまた、その光出力はビデオ・スクリーン
で描かれた色彩を制御するために使用することができる
。

第２図は本発明のライトペンの断面図を示し、第３図は
分解図を示す。このライトペンの中の部品は第２図と第
３図の両方に示しであるが、次の説明は、種々の要素を
識別することが容易なために主に第３図の表示を扱う。

従って、本発明の内部部品は要素１０と２０との間にお
いて第３図にみもれる。

要素２１はライトペンの中の最も大きな要素である。電
気ケーブル４０は要素２１の後部に接続され、一方、要
素２１の前部には光検出器２５とロッド３０がスリーブ
３３とばね３４とともに附加されている。特に、体部要
素２１Ｊｊ：円筒形状をしていて、その半径は管状の前
部ハウジング１０の中の円筒空洞部の半径よりも小さい
。体部要素２１の長さは、第２図に示したようにライト
ペンが組み立てられるとき、このライトペンの中の要素
が確実に位置決めされるようなものとなっている。

体部要素２１の後部にはこの要素２１の半径よシ幾分小
さい半径の中空で円筒型のニブル又は突起２７が存在す
る。本発明のライトペンは金属材料で作られるとき、突
起２７は都合良く金属化することができる。これは銅ま
たはこれの類度物から突起２７を構成し、又は、銅のワ
ッシャを突起２７（図示せず）に対しはめることによっ
て達成される。

後部ハウジング２０の前端は中空の円筒状の突起２４を
有しており、この内部半径は突起２７の外径よりも幾分
大きい。これにより、突起２７は、第２図に示したよう
に本発明のライトペンが組み立てられるとき円筒状の突
起２４の中で滑動することができる。突起２４の外径は
体部要素２１の直径より大きく、その外面は前部ハウジ
ング１０と後部ハウジング２０が保合できるようにねじ
が設けられている。突起２４の外径はその内径より大き
いので、ワッシャ状の面２８は突起２４の端ノところに
形成されている。体部要素２１とハウジング要素２０と
の間に挿入されたばね２３は突起２７の上を滑って体部
要素２１上で一端が休止、そして、面２８上で反対端が
休止する。従って、電気ケーブル４０はばね４１、突起
２２、ハウジング要素２０（これはケーブル４０のだめ
の貫通路を有している）、突起２４、ばね２３、および
中空の突起２７を介して進み要素２１に達する。

要素２１はだいだい絶縁材料（電気的に）より作られて
おり、そして、突起２７との接合部に空洞２９を有して
いて、電気ケーブル４０の端がこの空洞２９の中に存在
できるようにしている。体部要素２１の長さにそって、
互いに直径方向に配置された２つの金属化条片２６（そ
の内の１とつのみが示しである）が存在する。各条片２
６は空洞部２９から体部要素２１の前部まで伸張してい
る。導電シールドの中に包囲された２本のワイヤを含む
電気ケーブル４０は空洞部２９の中のワイヤ（「おさげ
」）の短い露出部分で、終っている。

このシールドは突起２７の＋Ｌ属化部分に接碑され、そ
して、その２つのおさげは各々金属化条片２６の１つに
接続されている。ライトペンが第２図に示したように組
み立てられるとき、突起２７は突起２４の円筒空洞部に
伸張し、ばね２３は圧縮され、そして、電気ケーブル４
０のシールドは突起２４と電気接触する。従って、本発
明のライトペンが金属物質から構成されるとき、上記の
構造によりこのライトペンはシールド（例えば、電気接
地）の電位になる。勿論、ライトペンが電気絶縁材料か
ら構成されるときは、電気ケーブル４０のシールドと突
起２７の銅属化部分はなしですますことができる。

体部要素２１の前部はこの体部要素２１の直径よりも小
さい直径の中空円筒状の突起２２を有しており、その外
面にはねじが切られている。金属条片２６は突起２２の
中空部によって形成された空洞の中へ伸張しており、そ
して、従来の光検出器２５はその空洞の中に永久的に取
り付けられてセ礪化条片２６に接続されている。好都合
にも、光検出器２５は体部要素２１に直角な面の中にお
いてこの体部要素２１の軸に中心を合されている。

スリーブ′３３は突起２２にねじ係合されるようにされ
ている。スリーブ３３は切頭円錐形状又はテーパ状の円
筒形状を有しており、その貫通路はその軸にそって中心
を一致させている。この貫通路の直径は、切頭円錐部の
狭端部に１つの値を有していて、その切頭円錐部の中へ
ある距離伸び、そして、その切頭円錐部の拡大端に幾分
大きい値を有する。別な方面からみると、スリーブ３３
は形状がほぼ円錐形でその穴はその円錐部を通ってその
軸に中心を合され、そして、この円錐部の基部からある
距離の量器穴をあけられている。

このより大きな直径の皿穴を設けることはその内面がね
じ山を切られてこの突起２２のねじ部分と係合きるよう
なものである。

スリーブ３３の貫通路の中へ挿入されるように設計され
だロッド３０はだいたい円筒形チック・シート、又は任
意の他の透明な材料から作ることができ、そして、ロッ
ド３０の長さの約７５チまで伸びる前部、ロッド３０の
長さの約１５チを伸びる後部３１、および、ロッド３０
の残りの部分を伸びる円筒状の中央部３２を有している
。前部４２はスリーブ３３の貫通路の小さい半径よりも
幾分小さい半径を有しており、中央部３２はスリーブ３
３の貫通路のより大きな半径より幾分小さい半径を有し
ており、そして、後部３１は好都合にも前部４２の半径
にだいたい等しい半径を有している。前部４２の自由端
は球状をしており、そして、コンピュータのＣＲＴまた
はこれに類似のものからの光を容易に受けるように研磨
されている。後部３１の自由端は平で、また、研磨され
ておりそしてロッド３０の軸に直角な表面を有している
。

ばね３４は後部３１の半径より幾分大きい内径と突起２
２の円筒状空洞の半径より幾分小さい外径を有している
。もちろん後部３１の半径は、ばね３４を作る材料の少
なくとも厚さだけ円筒状の空洞の半径より小さい。

本発明のライトペンが第２図に示しだように組み立てら
れるとき、ばね３４の一端は突起２２の空洞内におかれ
、ロッド３０の後部はばね３４の他端の中に２かれ、ス
リーブ３３はロッド３０とばね３４の組み立て体の上に
おかれ、そして、突起２２にねじ込捷れる。

これにより、ばね３４は圧縮され、このばね３４により
及ぼされる圧縮力はロッド３０の中央部（部分３２）を
介してロッド３０に伝えられる。これにより、ロッド３
０の前部はスリーブ３３を介して伸張する。ばね２３、
要素２１、ばね３４、ロッド３０およびスリーブ３３の
咀み立て体全体の上に前部ハウジング１０が被せられ、
そして、突起２８のねじつき面にねじ系合することによ
り後部ハウジング２０に取り付けられる。結果として、
ロッド３０は前部ハウジング１ｏの外１則に伸張する。

動作において、圧力が本発明のライトペンに加えられな
いとき、ロッド３ｏは中央部３２がスリーブ３３を介し
てあけられたより小さい直径の穴に達する点まで伸張す
る。第４図にライトペン１００で示したこの位置により
ロッド３０の研磨された平坦な端と光検出器２５との間
の特定の距離りが生じる。圧力が本発明のライトペンに
加えられると、ロッド３０は第４図にペン２００で示し
たように内方へ押され、そして、ロッド３ｏの研磨した
平担な端と光検出器２５との間の距離はｄ″！で減少さ
れる。ロッド３ｏの端から放出される光は距離とともに
発散するので、ライトペン２００の場合よりもライトペ
ン１００の場合は光検出器にあたる光は少なくなる。ラ
イトペンの信号出力は、従って、加えられた圧力に比例
する。

本発明のライトペンの特徴の１つは、多量の光が、光検
出器により受けられるということで牟る。透明なロッド
３０は前述の分散に影響をあたえるように使用されてい
るが、又、その円筒状の壁から光を反射させるという附
加的な性質を有し、これにより、光検出器に対しより多
くの光を伝えるでいる。ロッド３０の丸い端により更に
光検出器に達する光の量が増加される。

従来技術のライトペンには受入ることができないこのよ
うな条件は（従って、これらのライトペンは非常に小さ
い開口と、より高い屈折率の透明な材料よりもむしろ空
気の光チャネルを使用している）、本発明のライトペン
の出力信号を、増加した光を利用する回路に加えること
による本発明の原理に従えば利点となる。特に、回路５
０（第１図）はライトペンの光出力を取り出してそれか
ら本発明の光ペンの位置の非常に正確な大きさを計算す
る。

上記のことを達成する仕方は、本発明のライトペンから
来る光が光検出器に何とがして達する光を持つＣＲＴス
クリーン上の画素からの実際に一連の信号であるという
ことを観察すれば更に明確に理解されよう。この一連の
信号は本発明のライトペンがめざす点のけ近における画
素からの２次元の光強度のアレイを表わす。このような
アレイを有すると、このアレイの中心は計算することが
でき、それにより本発明のライトペンが向けられる方向
の点を良好に表示する。その中心の計算はそのために作
成された回路ですることができる。これはＢＳＴＪ　　
Ｖｏｌ、　６３、Ｎｏ、２、ｐｐ。

に記載されている。

本発明のライトペンの動作をＣＲＴディスプレイと関連
して説明しだが、本発明のライトペンは本発明の範囲か
ら逸脱せずに種々の状況において容易に使用することが
できる。

例えば、ライトペンの位置を識別する光検出器に対し光
を提供するＣＲＴビームに頼らずに、従来のＸとｙの方
向に小さな十字マークを持つパッドを使用することがで
き、そして、この光検出器はその十字マークを横切る変
化を検出するようにすることができる。光源は周囲光又
はこのライトペンの中に組み込んだ光源とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のライトペンの出力信号を好都合に使用
するシステムに接続されている、本発明のライトペンの
外部構造を示す図、第２図は本発明の断面図、 第３図は本発明のライトペンの分解図、第４図は本発明
のライトペンからロッド３０の延長部の関数として本発
明のライトペン内の光検出器２５にあたる互いに異る光
強度を示す図である。 （主要部分の符号の説明） 前部ハウジング　・・・・・・　１゜ 後部ハウジング　・・・・・・　２゜ 体部要素　　　　・・・・・・　２１ 銃眼　　　　　　・・・・・・　２２ ばね　　　　　　・・・・・・　２３ 突起　　　　　　曲・・　２４ 条片　　　　　　・・・・・・　２６ 突起　　　　　　・・・・・・　２７ 空洞　　　　　　・・曲　２９ 照準ロッド　　　・・・・・・　３゜ 後部　　　　　　・・・・・・　３１ 中央部　　　　　曲・・　３２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ライトペンであつて、このライトペンの中 に滑動可能に取り付けられてこのライトペンの開口から
   外へ突き出る照準ロッド（４２）を有し、この照準ロッ
   ドは前記ライトペンの使用者により加えられた圧力に応
   答して前記ライトペンの中へ滑動するとともに前記圧力
   の除去に応答して前記ライトペンの外へ弾性的に滑動し
   、そして、前記ライトペンの中へ前記照準ロッドを介し
   て流れる光を分散させるようにされており、前記ライト
   ペンは、さらに、前記照準ロッドにより分散された光を
   検出するとともに前記の加えられた圧力に比例する出力
   信号を発生するための光検出器 （２５）を有していることを特徴とするライトペン。