JPS6344222A - 画像入力装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、座標位置検出用のスタイラスペンに加わる筆
記圧を検出して、所望の画像を得る画像入力装置に係り
、例えば通常の筆記具に近い描画表現が行えるようにし
たり、加えられた筆記圧に正確に対応した画像入力を行
うことができる画像入力装置に関する。

（従来の技術） 一般に、スタイラスペンを用いた画像入力装置は、タブ
レット、スタイラスペン、入力画像の記憶を兼ねた画像
処理部、及びモニター用のＣＲＴ等から構成される。前
記タブレットは、例えばＸ＠及びＹ軸の平行導線が配設
され、各導線にはそれぞれ所定周波数のりＯツクパルス
が々入されており、スタイラスペンがタブレット上のあ
る位置に近接若しくは接触されることで、その位置での
位惹情報がスタイラスペンを通して検出される。

検出の（Ｉ：（理は、例えば静電式、磁歪式等種々提唱
されている。

上記画像入力装置において、画像の入力は、スタイラス
ベンに筆記圧検出機能を持たせ、この検出手段からの信
Ｖ）のａ無により画像を入力するものである。

第５図はこの種の画像入力装置における従来のスタイラ
スペンの一例を示す。

第５図において、符号１はペン外囲器である。

ペン軸２は先端部２ａと基端部２ｂが誘゛市体（白色部
）で構成され、中間部に電極としての導体棒３（黒色部
）が配設されている。導体棒３は先端部２ａの先端近く
まで埋設された形で延出されており、先端部２ａは外囲
器１より所定量突出して目 いる。また、外気器１内は、前記基端部２ｂが終端とな
る位置で閉塞され、この閉塞部１ａと基端部２ｂとの間
に、筆記圧を先端部２ａ側からの押圧力の有無で検出す
る検出スイッチ４が介在されている。そして、図示しな
いタブレット平面上に、ペン軸２の先端部２ａを接触・
押圧することで、Ｘ−Ｙ位置情報は、導体棒３に電気的
に接触された静電検出部５より取得され、同検出部５か
らの信号は増幅器６を介して導線７に導かれる。導線７
は前記検出スイッチ４からの筆記圧信号及び増幅器６か
らの信号（れぞれ別系統で導出し、図示しない画像処理
部に供給される。

このように従来のスタイラスペンは、画像を入力するか
否かを検出スイッチ４が’　ＯＮ　”されたか否かで検
出している。これは、検出スイッチ４の磯構的性質によ
り、ペン軸２が軸方向に沿って、外囲器１内へ所定沿設
しないと検出されないものである。そこで、検出スイッ
チ４のような変位センサーの代りに、ストレインゲージ
と称される感圧センサーを用いることが考えられる。こ
の種のヒンサーを用いれば、ペン軸２の曙械的に変位を
検出する訳ではないので、微小な筆記圧も検出でき、そ
れだけ画像の入力が正確に行えるものである。また、筆
記圧の有無による２値画象ばかりでなく、筆記圧のアナ
ログ的変化をも検出可能どなり、濃淡画像あるいは、筆
記圧に応じたドツト径の変化をも情報として与えること
ができる。

ところで、一般の筆記具を考慮した場合、上記スタイラ
スペンは、斜めに傾斜した状態で使用されるのが酋通で
ある。このような使用条件を考慮すると、感圧センサー
を用いたスタイラスペンにおいても、第６図のスタイラ
スペンと同様な問題が発生する。即ち、この種のスタイ
ラスペンは、ペン軸２がタブレットに対し％Ｕに立てた
状態で操作するとき、最もよく筆記圧を検出する。そし
て、ペン軸２が少しでも傾斜されると、ペン軸２に加わ
る筆記圧は、軸に沿った成分と、軸に垂直な成分に分割
され、正確の筆記圧検出は補償されない。このため、得
られる画像は不正確となるという欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の筆記圧検出技術は、ペン軸に垂直な成分を検出で
きないため、操作者の意図した正確な画像を入力するこ
とができないという問題があった。

本発明は上記問題点を除去し、ペン軸先端に加わる筆記
圧を正確に検出し、操作者の意図した画像を正確に表示
・記憶する事が出来るようにした画像入力装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、スタイラスペンに設けられペン軸方向に加わ
る筆記圧のレベルを検出する第１の検知手段、及びペン
軸と交差する方向に加わる筆記圧のレベルを全方位検出
する第２の検出手段と、第１、第２の検出手段からの検
出信号に基づいて前記入力画像の、例えば濃淡あるいは
ドツト径を算出する回路手段とを少なくとも員漏し、軸
方向に沿う筆記圧以外にペン軸の先端に加わる全周方向
の筆記圧を検出することを特徴とする。

（作用） スタイラスペンを用いた画像入力装置は、スタイラスペ
ンが通常の筆記具と同様の角度で使用される。本発明は
、ペン軸先端におけるペン軸と交差する仝方位方向の筆
記圧を検出するので、この検出圧に基づいて算出される
画像情報は、操作者の加えた筆記圧と正確に一致し、微
妙な画像表現を行うことができる効果がある。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る画像入力装置の一実施例を示す構
成図である。イ≧お、第２図は本実施例によるペン軸外
周面に取付られる圧力検知手段の配置梠成例を示す説明
図である。

第１図において、スタイラスペン１１は、ペン軸１２が
内蔵される部分を抽出して示している。

上記ペン軸１２は、外囲器１３の先細り部より突出する
先端部１２ａ、中間部、及び基端部１２ｂとで構成され
、中間部は第５図の導体棒３に相当するスタイラス電極
１４で構成される。スタイラス電極１４寄りの基端部１
２ｂには、ペン軸１２を例えば４等分する位置に、ペン
軸側面と密むして配設されたピエゾ抵抗素子による筆記
圧検知器１５−１．１５−２．１６−１．１６−２　　
（ただし、１６−２は図面中に現れず第２図にて示す）
が取付けられている。ここに、第２図に示？ｌ’　Ｊ：
うに各対向する検出器１５−１　、１５−２を第１゜第
２α方向検出器と呼び、１６−１　、１６−２を第１．
第２β方向検出器と呼ぶことにする。

また、基端部１２ｂの終端は、例えば十字状に形成され
て十字部１２ｃをなし、十字部１２ｃの端面は、外囲器
１３に膜状に形成された弾性板１７に当接している。こ
の弾性板１７の中央、即ノ５前記十字部１２ｃで覆われ
る位置には、弾性板１７の表裏で一対を成すペン軸方向
の筆記圧検知器１８−１　、１８−２が取付られる。以
下これらの検知器を第１．第２軸方向検知器とりる。な
お、各第１．第２軸方向検知器１８−１　、１８−２は
、十字部１２ｃの各片対向方向と感圧方向とが一致する
ように配設され、各検知器１８−１　、１８−２は、ペ
ン軸１２からの弾性板１７に加わる圧力を、応力の変化
として検出する。

また、符号１３ａは、ペン軸１２をガイドする突起であ
る。

上記各検知器１５．１６．１８（６対を総称する）から
はそれぞれベア導線Ｌα１．Ｌα２、Ｌβｉ、１β２、
及びＬｌ　、Ｌ２が引出され、出力補償回路１９の所定
入力端に接続される（ただし各ベア導線は図面では１本
にて示す）。この出力補償回路１９は、各ベアセ１￥Ａ
Ｌα１．Ｌα２゜Ｌβ１．Ｌβ２　、Ｌｌ　、Ｌ２に発
生する抵抗値の変化旧より、ベアとなる検知器１５，１
６．１８で検知される筆記圧の大きさに比例した差動出
力を得るものである。そして、上記出力補償回路１９か
らの出力信号α、β、γは、画像入力装置の信号処理系
を成す画像表示処理部２０に入力される。

なお、ＡｉＪ記スタイラス゛電極１４に発生するＸ−Ｙ
座標位回指定用の信号は、静電検出部５．及び増幅器６
（第５図と同一の符号を使用する）を介して前記画像表
示処理部２０に供給される。

画像表示処理部２０は、前記出力補償回路１つからの信
号α、β、γに基づいて所定の画像信号を生成する処理
を主に行い、その弛タブレット２１にクロック信号を供
給し、更にモニター装置ＣＲＴに表示処理した画像信号
を供給する。

即ち、上記信号αは、第１．第２α方向検知器１５−１
　、１５−２からのベア導線上α１．Ｌα２に生ずる抵
抗値変化により、ペン軸１２がα方向にどれだけ圧力が
加わえられたかを示ずα方向成分の筆記圧検知信号であ
り、同様に信号βはβ方向成分の筆記圧検知信号、信号
γはγ方向の筆記圧検知信号である。各信号α、β、γ
は、画像表示処理ｇＡ置２０において、先ずマルチプレ
クサ２２に入力され、時分割でＡ／Ｄコンバータ２３に
供給される。Ａ／Ｄコンバータ２３からの上記３成分に
対応したデジタル信号は、ｃｐｕ　＜マイクロプロセッ
サ）２５で、メモリ２６にセットされているプログラム
に従って、筆記圧信号を校正処理するための演尊処理（
例えば信号α、β、γのうち最大値のものを求める）が
行なわれ、その結果を画像信号としてビデオメモリ２８
にストアーする。このとき、ビデオメモリ２８には得ら
れた結果に対する位置情報が、画像入力インターフェー
ス回路２４よりインプットされるので、モニター画面に
対応したビデオメモリ２８の所定アドレスにストアーさ
れることになる。この場合、△／Ｄコンバータ２３から
の信号の大小に応じて（筆記圧に応じて）ストアー画像
の濃淡あるいはドツト径を指定する信号も、ＣＰＵ２５
により求めるようにしても良い。そして、この信号に基
づいてビデオメモリ２８にストアーする画像情報に、そ
の濃淡を表わす情報、若しくは書込みアドレス領域を拡
大指定する情報を加えるようにしても良い。

こうして、ビデオメモリ２８に書込まれた入力画像情報
は、ビデオメモリコントローラ２７の制御タイミングで
Ｄ／△コンバータ３０を介してモニター装置ＣＲＴに供
給・表示される。なお、ビデオメモリ２８にストアーさ
れた画像情報は、外部機器へも供給するようにしても良
い。そのためのインターフェース回路２９が設けられて
いる。

第３図は出力補償回路１９の具体回路の一例を示す回路
図である。

この回路は、α方向、β方向、及び軸方向にそれぞれペ
アで検知器１５．１６．１８を設けたことに対応して、
ブリッジ回路により出力を得ようとしたものである。

第３図において、各ブリッジ回路１９α、１９β。

１９γは、それぞれ固定抵抗Ｒ，Ｒからなる直列接続に
、各検知器１５，１６．１８のピエゾ抵抗素子Ｒα１．
Ｒα２、抵抗素子Ｒβ１．Ｒβ２及び抵抗素子Ｒγ１．
Ｒγ２からなる直列接続が並列接続されて成るもので、
各直列接続の交点に電圧ＦＡＥが印加されている。そし
て、出力は固定抵抗Ｒ，Ｒの交点と各ピエゾ抵抗素子Ｒ
α１゜Ｒα２、抵抗素子Ｒβ１．Ｒβ２及び抵抗索子Ｒ
γ１．Ｒγ２のそれぞれの交点より取出される。

上記ブリッジ回路１９α、１９β、１９γからの出力は
、それぞれ増幅器Ａ　Ｍα、ＡＭβ、ＡＭγで増幅され
てマルチプレクサ２２に供給される。

このように構成した画像入力装置において、従来は軸方
向検知２３１８−１　、１８−２だけで、ペン軸先端に
加わる筆記圧を検出していたので、ペン軸１２と交差す
る方向に加えられる筆記圧は、軸方向検知器１８−１　
、１８−２によって正確に検知することはできなかった
。

本実施例では、スタイラスペン１１を通常の筆記具と同
等の使用状態で使用する場合、ペン・軸１２と交差する
方向の筆記圧が、軸方向の筆記圧より大きくなることが
ある。このような場合、例えば、α方向検知器１５．β
方向検知器１６．及び軸方向検知窓１８からは、それぞ
れの方向に分散して加わる圧力成分に比例した抵抗変化
ら１がペア導線Ｌα１．Ｌα２．Ｌβ１．［β２　、１
１　、　Ｌ２に発生する。

ここで、例えばα方向について考察すると、第１α方向
検知器１５−１からのペア導線Ｌα１と、第２α方向検
知器１５−２からのペア導線Ｌα２とは互いに変化方向
が反対となる。したがって、ブリッジ回路１９αにおい
て、固定抵抗Ｒの交点Ｐ１における電圧と、ピエゾ抵抗
素子Ｒα１゜Ｒα２の交点における電圧とが相対的に変
化し、その差の電圧を信号αとして取出すことができる
。

この場合、軸方向の圧力に基づく各抵抗素子Ｒα１．Ｒ
α２の圧縮若しくは伸長による抵抗値変化は相補的に打
消され、また、温度変化による抵抗値変化も打消される
ようになることは言うまでもない。

次に、上記各ブリッジ回路１９α、１９β。

１９γより得られた出力α、β、γに基づいて、正確な
筆記圧を割出すには、種々の方法が考えられる。このよ
うな方法には、例えば最大レベルの信号を選択したり、
各出力レベルの２乗平均値を求めたり、単に算術平均を
求めたりする。

こうして、ＣＰｔＪ２５からは、タブレット２１に対し
スタイラスペン１１を垂直に立てて筆記したのと同等の
筆記圧、即ち操作音がスタイラスペン１１の軸方向に与
えた押圧力に比例した筆記圧値をデジタル信号の形で取
得することができ、この信号を画像情報として用い、画
像入力インターフェース回路２４からのアドレス情報に
に基づき、画面での表示位置を指定することで、モニタ
ー装置ＣＲＴに、タブレット２１上でのスタイラスペン
１１の軌跡に対応した画像を表示する。

また、上記演惇により得られる信号は、筆記圧に比例し
ているため、例えば画像の濃淡を表現するパラメータと
することができ、スタイラスペン１１に加えられる筆記
圧変化に応じた微妙な描画表現を行うことができる訳で
ある。

第４図は本発明の他の実施例を示す説明図であリ、スタ
イランベン１１の構成のみを示す。

第４図において、第１図と同一部分には同一の符号を記
し、その特徴とするところは、感圧センサーとしてＰＮ
接合を利用した感圧ダイオードを用いたことにあり、３
１．３２はα方向、３３゜３４はβ方面、３５は軸方向
の感圧ダイオードである。感圧ダイオードは、−軸方向
にのみ検知動作を行うので、α及びβ方向の各感圧ダイ
オード３１〜３４には、外囲器１３側からそれぞれの基
板背面側に当接する突起１３ｂを設けている。また、軸
方向の感圧ダイオード３５は、接合構造の異なるものを
１つの基板に構成することにより、前実施例のように弾
性板１７を介装する必要がない。

このように、各実施例はペン軸１２に対し４等分方向に
感圧センサーを配設し、ペン軸先端にＪ５゜ける筆記圧
を全方位で検出することができ、スタイラスペン１１が
どのような回転角方向で使用されても、いずれかの検知
器で筆記圧を検知できる。

したがって、得られる画像は、筆記途中での筆記圧変化
に拘らず、正確なものが得られる。

なお、例えば外囲器の外面に握り方向を規制する凹凸を
設けることで、一対のみの検知器で、同等の効果を得る
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、スタイラだ筆記圧
に対応した正確な画像を描画することができるという効
果がある。また、その筆記圧を利用した濃淡画像、ある
いは線の太さを変更できるこしう利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像入力装７１の一実施例を示す
説明図、第２図は上記実施例による感圧センサーの取付
方向を説明Ｊる説明図、第３図は筆記圧を電気信号に変
換する回路の一例を示す回路図、第４図は本発明の他の
実施例を示１説明図、第５図は従来の画像入力装置にお
けるスタイラスペンの一例を示す説明図である。 １１・・・スタイラスペン、　１２・・・ペン軸、１３
・・・外囲器、　　　　１４・・・スタイラス電極、１
５−１．１５−２・・・α軸方向検知器、１６−１　、
１６−２・・・β方向検知器、１８−１　、１８−２・
・・軸方向検知器、１９・・・出力補償回路、　２０・
・・画像表示処理部２１・・・タブレット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 タブレット上でスタイラスペンを接触・移動させること
   により、画像入力のためのＸ−Ｙ座標位置情報が指示さ
   れるとともに、前記スタイラスペンに加えられる筆記圧
   をパラメータとして入力画像の濃淡あるいはドット径を
   表現する画像入力装置において、 前記スタイラスペンに設けられ、ペン軸方向に加わる筆
   記圧の大きさを検出する第１の検知手段及び前記ペン軸
   と交差する方向に加わる筆記圧の大きさを検出する第２
   の検出手段と、 前記第１、第２の検出手段からの検出信号に基づいて画
   像情報を演算により発生する回路手段とを少なくとも具
   備したことを特徴とする画像入力装置。