JPH0367320A - 角度情報入力装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンピュータに、座標入力装置の位置指示
器の角度情報やその方向を入力するための角度情報入力
装置に関する。

〔従来の技術〕

コンピュータの角度情報を入力するための装置には、従
来はジョイスティックがある。これは、はぼ３６０６回
転するレバーを適宜に傾けた場合に得られる角度情報を
Ａ／Ｄ変換器を通してコンピュータに入力するものであ
る。

そして、ジョイスティックを用いることによって、例え
ばデイスプレィ上でカーソルを移動させたり、上下左右
に画面をスクロールするなどを行なう。すなわち、ジョ
イスティックを右に傾けた場合には右に、左に傾けた場
合には左に、前方に傾けた場合には上に、後方に傾けた
場合には下にそれぞれスクロールされたり、カーソルが
移動するようにしたりしである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の角度入力装置では、ジョイスティックな
ど専用の角度入力装置を必要としているため、コマンド
の入力装置の他にジョイスティックなどを具備させなけ
ればならない。

コンピュータの小型化が進んで、電子手帳や電子ノート
などの可搬のものが普及しているが、このようなものに
ジョイスティックなどを具備させては携帯性が損なわれ
てしまう。

他方、コンピュータの入力装置の１つとしてタブレット
とスタイラスペンなど、入力された座標を検出しコンピ
ュータに二次元座標として入力する座標入力装置と入力
座標を指示する位置指示装置とを組み合わせたものがあ
る。この装置ではペン形式の位置指示装置によって入力
するために、ペンなどによって手帳やノートに記入する
ような感覚が得られて好ましい。

この発明は、座標入力装置と位置指示装置との組み合わ
せによってコンピュータの入力を行なっていることに着
目して、位置指示装置によって座標指示とともに、該位
置指示装置を傾けることによって角度情報を入力できる
角度情報入力装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明に係る角度情報入
力装置は、コンピュータに二次元座標を入力する座標入
力装置と該座標入力装置上の位置を指示する位置指示装
置とからなり、所定の操作を行なった後には、前記座標
入力装置上で位置指示装置を適宜に傾けた場合には、該
位置指示装置が傾いた方向および／または角度を検出す
るようにしたことを特徴としている。

そして、上記所定の操作には、例えば上記座標入力装置
の所定の領域内に上記位置指示装置を移動させ、当該領
域内では位置指示装置の傾き方向を検出し、この領域以
外では二次元座標を検出するようにしたもの、上記位置
指示装置にサイドスイッチなどのスイッチボタンを設け
、該スイッチボタンが操作された場合には傾き方向の検
出を行なうもの、あるいは、座標入力装置にキーボード
などを組み合わせたものでは、該キーボード上の所定の
キーが操作された場合には傾き方向を検出するようにし
たものなどを含む。

〔作　用〕

上記位置指示装置で上記座標入力装置の所定の位置を指
示すると、座標入力装置によってコンピュータに該指示
された位置が二次元座標として入力され、記憶、表示な
どの処理が行なわれる。

そして、所定の操作が行なわれた後には、上記位置指示
器を適宜に傾けると、これが傾けられた方向を検出して
、その方向およびこれに対応するコマンドによって、例
えばデイスプレィ上の画面が前後左右にスクロールされ
たり、カーソルが移動したりする。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第１２図に示した実施例に基づいて
、この発明に係る角度情報入力装置を具体的に説明する
。

まず、この角度情報入力装置を用いるに適した座標入力
装置としては、特開昭６３−７０３２６号公報に記載さ
れたものがあり、第９図ないし第１２図に従ってこの座
標入力装置の概要を説明する。

第９図に示すようにこの座標入力装置は、位置指示部を
構成する入出カバネル２に接続された制御装置４と電源
装置１６と位置指示装置としての入力ペン８とによって
構成され、入出カバネル２上において任意に入力ペン８
によって指示された位置を検出する。

入出カバネル２は、第９図および第１０図に示すように
Ｘ方向とＹ方向の各位置検出器１０ｘ　、　１０ｙより
なる位置検出部１０の上に、座標表示用デイスプレィと
しての平面型のデイスプレィパネル・例えば液晶デイス
プレィパネル１２が載せられ、これらが非金属からなる
ケース１４に収容されて構成されている。

この液晶デイスプレィパネル１２は、入力ペン８の入力
に応じて文字、図形その他を表示するものであり、必ず
しも位置検出部ＩＯの上に配されたものでなくてもよく
、ＣＲＴデイスプレィなどであっても構わない。特に、
電子手帳、電子ノート々どのように携帯性が要求される
ものでは、上述のような構造が有利である。

制御装置４は、位置検出部１０を制御する位置検出制御
回路と、液晶デイスプレィパネル１２を制御するデイス
プレィ制御回路と、これらの制御回路を統括的に制御す
る電子計算機とから構成される。

また、電源装置６は周知の整流器やトランス、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータなどからなり、制御装置４内の各回路に給
電する。なお、これら制御装置４゜電源装置６は上記ケ
ース１４に内蔵されているものをしめしであるが、別体
としてケーブルで接続したものであっても構わない。

第１１図はＸ方向の位置検出制御回路と位置検出部１０
Ｘの構成とを示したもので、位置検出部１０Ｘは互いに
平行な導体を有する複数１例えば４８本の検出要素とし
てのループコイルＣ１、Ｃｚ、・・・・・・Ｃ４Ｂが、
隣接するループコイルＣと一部を重畳させて構成されて
いる。これらループコイルＣ，〜Ｃ４８の一端は、選択
回路１６の−の端子群１６ａにそれぞれ接続され、他端
は他の端子群１６ｂにそれぞれ接続されている。この選
択回路１６は、上記ループコイルＣ１〜Ｃ４８のうちの
−のループコイルＣＩを順次選択するものであり、この
選択は、処理装置１８の情報に基づいて、端子群１６ａ
に対応する選択接点１６ｃと端子群１６ｂに対応する選
択接点１６ｄとが連動して切り替わることにより行なわ
れる。

上記選択接点１６ｃ、１６ｄはそれぞれ、接続切替回路
２０の選択接点２０ａと選択接点２０ｂに接続されてい
る。この接続切替回路２０は、前記選択回路１６によっ
て選択されたーのループコイルＣ１を送信回路２２およ
び受信回路２４に交互に接続されるものであり、選択接
点２０ａに接続される端子２０ｃ、２０ｄと選択接点２
０ｂに接続される端子２０ｅ、２０ｆのうち、端子２０
ｃ、２０ｅは送信回路２２の出力端子に接続され、端子
２０ｄ、２０ｆは受信回路２４の入力端子に接続されて
いる。なお、接続切替回路２０の選択接点２０ａと選択
接点２０ｂは、連動して作動することにより送信と受信
とを切り替えるようになっている。

そして、上述と同様に構成されたＹ方向の位置検出制御
回路と位置検出部１０ｙとが、その位置検出部１０ｙが
位置検出部１０ｘとほぼ直交するように設けられて指示
位置のｘＹ座標を検出する座標入力装置が構成されてい
る。

上述のような座標入力装置に用いられる、この入力ペン
８には、第１１図に示すように同調回路８０が内蔵され
ている。

この同調回路は、第１２図に示すようにコイル８１の両
端に、並列に接続されたコンデンサ８２と可変コンデン
サ８３の両端が接続された周知の並列共振回路により構
成されている。なお、この共振回路の共振周波数は、前
記位置検出部１０の各ループコイルＣＩによって発信さ
れる電波の周波数と同調する値が選定される。

また、コイル８１の両端にはスイッチ８４を介してコン
デンサ８５が接続されており、スイッチ８４がＯＮした
ときに、上述した並列共振回路における電波の位相を所
定角度、例えば９０°遅らせる作用を行なう。このスイ
ッチ８４は、例えば入力ペン８の先端が入出カバネル２
の表面に接触（ペンダウン）したことによりＯＮするよ
うにしたスイッチであって、入出カバネル２上に文字や
図形を描く際にはペンダウンされるから、該ペンダウン
によって入力することができる。

そして、上記スイッチ８４およびコンデンサ８５と並列
に、スイッチ８６およびコンデンサ８７が接続されてお
り、スイッチ８６がＯＮしたときに、上述した並列共振
回路における電波の位相を所定角度、例えば１８０°　
遅らせる作用を行なう。このスイッチ８６は、例えば入
力ペン８を入力に供するために把持した場合にいずれか
の権力１伎置する箇所しこ設けられており、スクロール
などの画像処理を行なう場合には当該指で押して該スイ
ッチ８６をＯＮするようにしである。

まず、以上により構成された人力ペン８によって指示さ
れた位置の、座標検出の動作を説明するが、前述した座
標入力装置の検出の手順の詳細１士公知であるので（特
開昭６３−７０３２６号）、検出の手順については概略
を説明する。

ループコイルＣ８が送信回路２２に接続されると、該送
信回路２２から送出される入力信号Ｐに基づく電波がこ
のループコイルＣ，から発生される。このとき、ループ
コイルＣＩの近傍に入力ペン８が存すると、上記電波は
入力ペン８のコイル８１を励振し、その同調回路８０に
上記入力信号Ｐに同期した誘導電圧が発生する。その後
に、ループコイルＣＩの接続が受信回路２４に切替られ
ると、該ループコイルＣ８よりの電波はただちに消滅す
るが。

入力ペン８の同調回路８０においては回路的な変化はな
いため、上記誘導電圧は徐々に減衰する。コイル８１は
この誘導電圧に基づいて同調回路８０に流れる電流によ
り電波を発生し、この電波によって前述とは逆にループ
コイルＣＩが励振されることになり、該ループコイルＣ
１に誘導電圧が発生することになる。このとき、ループ
コイルＣ８は受信回路２４に接続されているから、この
誘導電圧が受信信号Ｑとして受信回路２４から処理装置
１８に入力される。

このように、ループコイルＣ８の接続を送信回路２２と
受信回路２４とに交互に切替ながらループコイルＣ８の
接続を順次切替る。入力ペン８がループコイルＣ８の上
方に位置している場合には、このループコイルＣＩに発
生する誘導電圧■、と、隣接するループコイルＣ８−１
、ループコイルＣＩ＋１に発生する誘導電圧■、−８、
ＶＩ＋１を比べると、■１が最も大きく、■、−４、■
、−１、・・・、■、−０と徐々に小さくなるとともに
Ｖ　＋　＋　ｔ　、Ｖ　、＋　ｚ、・・・、■、＋７と
徐々に小さくなる。これらの誘導電圧の値を処理装置１
８で比較することにより、入力ペン８の指示しているル
ープコイルＣ５を検出できるから。

位置検出部１０ｘ　、位置検出部１０ｙについて行なえ
ば、この指示位置がＸＹ座標として検出できる。

また、第１図に示す入力ペン８において、スイッチ８４
がＯＮされていると、入力ペン８に内蔵された同調回路
８０の共振周波数における電流の位相が電圧の位相に対
して所定角度遅れることになり、従って、受信信号Ｑの
位相も入力信号Ｐの位相に対して所定角度（９０°）遅
れることになる。この位相差が生じていることを処理装
置１８で検出すれば、スイッチ８４のＯＮ−〇ＦＦを検
知することができる。このため、文字や図形などを描く
場合には入力ペン８をペンダウンしてスイッチ８４をＯ
Ｎさせれば、座標入力装置に入力したい文字や図形を入
力できる。

上述したように座標を検出する場合には、第２図に示す
ように、検出電圧波形は入力ペン８によって指示された
位置におけるループコイルＣＩが最大の電圧Ｖｏとなり
、この最大の電圧Ｖｏが発生したループコイルＣ１と隣
接するループコイルＣｌｔａの電圧との関係で座標位置
が検出されることになる。

ところで、入力ペン８を入出カバネル２の表面に対して
適宜に傾けた場合には、第１図に示すように検出電圧波
形が最大電圧Ｖａ（主ピーク電圧）を示す部分と、その
近傍に別のピーク電圧ｖｂ（副ピーク電圧）が生じるこ
とが知られている。しかも、入力ペン８の傾き角φが大
きくなるに従って最大電圧Ｖａが小さくなり、電圧ｖｂ
が大きくなることが知られている。

このため、Ｖａ／Ｖｂ（＝Ｋ）の値と入力ペン８の傾き
角φとの関係（φｏ：Ｋ　）を予め測定しておけば。

入力ペン８の傾き角φを角度情報として入力する場合に
は、このＫをモニターすればよい。

なお、入力ペン８が傾いている場合の電圧Ｖａ。

ｖｂであるか否かは、しきい値電圧Ｖｔ以上であるか否
かを判断し、このしきい値電圧Ｖｔを適宜に定める。

そして、入力ペン８から角度情報を得るか否かは、前記
スイッチ８６がＯＮされているか否かに従う。すなわち
、スイッチ８６がＯＮされた場合には、前記スイッチ８
４がＯＮされた場合と同様に、同調回路８０の共振周波
数における電流の位相が電圧の位相に対して所定角度遅
れることになり、受信信号Ｑの位相も入力信号Ｐの位相
に対して所定角度（１８０°　）遅れることになるから
、この位相差が生じていることを処理装置１８で検出し
、入力ペン８の傾き角φを検出することになる。

次に、入力ペン８の傾き角を検出する他の原理およびそ
の構成と作用を、第３図に従って説明する。この入力ペ
ン８には、適宜圧ＲＬｘ　を隔てて共振周波数の異なる
２つの位置指示要素としての同調回路８０ａ　、８０ｂ
が内蔵されている。

そして、前記送信回路２２および受信回路２４は。

それぞれの同調回路８０ａ　、８０ｂの共振周波数に対
応する周波数の電波を適宜に切り替えて送信し、受信す
るようにする。これにより、前述と同様に、第３図にお
いて座標Ｘ０、Ｘ２が検出される。

入力ペン８の先端から同調回路８０ａまでの距離Ｌ□と
同調回路８０ａ、８０ｂ間の距Ｉｓ　Ｌ　２は既知であ
るから、入力ペン８の先端部の座ＷＸは、Ｘ　＝　（（
Ｌ□＋　Ｌり／　Ｌ２）　’　Ｘｌ（ＬＬ／Ｌり・Ｘ２
　　　　・・・・・・・・・・・・■から算出すること
ができる。

そして、入力ペン８のＸ方向の傾き角θＸは、θｘ＝ｓ
ｉｎ−’　（Ｘｚ　　Ｘ）／　（Ｌｘ　＋　Ｌｔ）　　
・・・■から算出することができる。

以上による角度情報の検出をＸ座標およびＹ座標につい
て行う。例えば、第４図に示すようにＸ軸から角度αの
方向に入力ペン８が傾けられ、その傾き角度がθである
とする。

入力ペン８の先端部の座標ＹとＹ方向の傾き角θｙは、
前述と同様に、 Ｙ＝（（Ｌ□＋Ｌり／Ｌり・Ｙ□ −（Ｌよ＋Ｌｍ）・Ｙ２　　　・・・・・・・・・・・
・■θｙ＝ｓｉｎ−１（Ｙ２−Ｙ）／（Ｌ１＋Ｌ２）・
・・・・・■によって算出できる。

そして、Ｘ工、Ｙ工の検出結果および上記■、■の両式
から、上記傾きの方向αは、Ｘ軸の正方向を始線として
、 ａ＝ｔａｎ−”（Ｙｔ　　Ｙ）／（Ｘｌ−Ｘ）＋ｎπ　
　−■ただし。

Ｘｌ−Ｘ≧Ｏ，Ｙ、−Ｙ≧０、のとき、ｎ＝０Ｘ１−Ｘ
＜Ｏのとき、ｎ＝ｌ Ｘ１−Ｘ≧ｏ、ｙ、−ｙ＜ｏ、ノドき、ｎ＝２また。入
力ペン８の傾き角度θは、 ｉ で表される。

次に、第５図および第６図に従って、入力ペン８の傾き
方向γおよび傾き角βを検出する他の方法を説明する。

前述のように入力ペン８を傾けると主ピーク電圧Ｖａと
副ピーク電圧ｖｂとが生じるが、第５図に示すように主
ピーク電圧ＶＰを挟んで第１ピーク電圧■□と第２ピー
ク電圧ｖ２とが生じる。この場合、例えば第５図上実線
で示す位置から破線で示す位置まで入力ペン８の傾き角
βが大きくなると、主ピーク電圧ＶＰ、第１ピーク電圧
ｖ１、第２ピーク電圧ｖ２はそれぞれ、実線で示す位置
から破線で示すように変化するにれら主ピーク電圧Ｖｐ
、第１ピーク電圧ｖ１、第２ピーク電圧ｖ２を検出し、
しきい値電圧Ｖｔと第１ピーク電圧曲線で囲まれた部分
の面積Ｓｘ工およびしきい値電圧Ｖｔと第２ピーク電圧
曲線で囲まれた部分の面積Ｓｘ、を算出する。これらの
面積は、それぞれのピーク電圧■４、Ｙ２を検出し、処
理装置１８にてＡ／Ｄ変換したときに得られる値を加算
することにより算出することができる。そして、この面
積の差Δ５ｘ０（＝Ｓｘ２−８ｘ、）を算出する。この
演算をＹ方向についても行い、同様の面積差ΔＳ　Ｖｏ
　（＝　Ｓ　Ｙｚ　　Ｓ　Ｙｌ）を算出し、これらを第
６図に示すようにベクトル表示する。そして、これらの
ベクトルΔＳｘ、、ΔＳＹａの和を求めるとベクトルＲ
が得られる。いま、入力ペン８のＹ方向の傾き成分がな
いものとした場合には、Ｘ方向の成分ΔＳｘ０のみが現
れ、同様にＸ方向の傾き成分がないものとすれば、Ｙ方
向の成分ΔＳｙｏのみが現れることになる。すなわち、
第６図に示すようにＸ方向成分およびＹ方向成分のいず
れもが現れている場合には、上記ベクトルＲの方向は入
力ペン８が傾いた方向Ｙを示し、該ベクトルＲの大きさ
は該入力ペン８の傾き角βを表すことになる。

したがって、傾いた方向γは、ΔＳＸ軸の正方向を始線
として、 ｙ　＝　ｔａｎ−１（ΔＳｙ／ΔＳｘ）＋　ｎ　ｔｃ　
　　　−■ただし、 ΔＳｘ、Δｓｙ≧０のとき、　　　ｎ＝０ΔＳｘ＜Ｏの
とき、　　　ｎ＝１ ΔＳｘ≧Ｏ１ΔＳｙ≦Ｏのとき、ｎ＝２で表される。

また、傾き角βは、予めベクトルＲの大きさと傾き角β
の大きさとの関係β＝　ｆ　（Ｒ）を求めて。

Ｒ：　ΔＳｘｏ　＋ΔＳｙａ　　　　・・・・・・・・
・■より、βを算出することができる。

そして、上述のように入力ペン８の傾き角φ、θ、βの
大きさが所定の値以上になった場合には、所定のコマン
ドが入力されるようにしである。すなわち、傾きの方向
によって、例えば左に傾けられた場合にはデイスプレィ
上の画面が左にスクロールし、右に傾けられた場合には
右にスクロールし、前方に傾けられた場合には上にスク
ロールし、後方に傾けられた場合には下にスクロールす
る。

あるいは、前後に傾けられた場合には、画面上をそれぞ
れ前後の頁に改頁するなどを行なうように、１２方位の
それぞれにコマンドを対応させである。

あるいは、第７図はデイスプレィを示すものであり、該
デイスプレィ上には本の形Ｍ２Ｏが表示されている。そ
して、カーソル３２を同図に示すように本の形態３０の
所望の位置に位置させ、入力ペン８から角度情報を得る
ようにしておき、該入力ペン８を左に傾けた場合には、
上記カーソル３２の位置している頁が、デイスプレィ上
で開かれるようにすることもできる。すなわち、カーソ
ル３２の位置を変更させることにより、開かれる頁を変
更することができる。

以上に説明した実施例では、スイッチ８６を操作するこ
とにより入力ペン８の機能を座標位置入力から角度情報
の入力に切り替えるようトこしたものを説明したが、制
御装置４に座標入力装置とともにキーボードが接続され
ている場合には、該キーボード上の所定のキーを操作す
ることによって座標入力機能と角度情報入力機能とを切
り替えるようにすることもできる。また、第８図に示す
ように座標入力装置の入出カバネル２の一部に角度情報
検出領域２ａを設けておき、入力ペン８がこの角度情報
検出領域２ａ内にある場合には座標入力が行なわれずに
、角度情報が入力されるようにしておくこともできる。

なお、この場合には第４図に示す、例えば１２方位など
を描いておきそれぞれの方位に対応したコマンドを記載
しておくこともできる。

また、以上説明した実施例では、位置指示装置をコード
レス化したもの、すなわち座標人力装置から発信される
電波の周波数に対応する同調回路を内蔵した位置指示装
置について説明したが、これ以外の位置指示装置にあっ
てもこの発明を利用することができる。例えば、電磁誘
導方式の座標入力装置に用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係る角度情報入力装置
によれば、スタイラスペンなどの位置指示装置を適宜に
傾けることによって、傾き角度や傾いた方向が検出され
て入力されるので、ジョイスティックのような角度情報
の入力装置を位置指示装置のほかに設ける必要がなく、
位置指示装置だけで座標入力と角度情報の入力を行なう
ことができる。したがって、電子手帳や電子ノートなど
の携帯性を損ねることがなく、これらの機能をさらに充
実させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の好ましい実施例を示すもので。 第１図は−の実施例の角度検出原理を説明するための図
で位置指示装置を適宜に傾けた状態を示しである。第２
図は、同じく位置指示装置を垂直方向に起立させた状態
を示しである。 第３図は他の角度検出原理を説明するための図で、位置
指示装置を適宜に傾けた状態を示しである。 第４図は、位置指示装置の傾き方向を説明するための図
である。 第５図および第６図は別の角度検出原理を説明するため
の図で、第５図は、位置指示装置を適宜に傾けた状態を
示してあり、第６図は傾き状態をベクトルで示した図で
ある。 第７図は、この角度情報入力装置によって行なわれる処
理の一つを説明するために示した画像が表示されたデイ
スプレィの正面図である。 第８図は、角度情報入力領域を設けた座標入力装置の平
面図である。 第９＠ないし第１１図は座標入力装置の概略を説明する
ための図で、第９図は座標入力装置の構成図、第１０図
は第９図においてＸ−Ｘ線に沿った断面図で中間部を省
略して示してあり、第１１図は位置検出制御回路と位置
検出部との構成図である。 第１２図は１位置指示装置に内蔵された同調回路の構成
図である。 ２・・・入出カバネル　　　２ａ・・・角度情報検出領
域４・・・制御袋ｗ　　　　　６・・・電源装置８・・
・入力ペン（位置指示装置） １０・・・位置検出部　　　　８０・・・同調回路８０
ａ、８０ｂ・・・同調回路（位置指示要素）８１・・・
コイル　　　　　　８２・・・コンデンサ８３・・・可
変コンデンサ　　８４・・・スイッチ８５・・・コンデ
ンサ　　　　８６・・・スイッチ８７・・・コンデンサ Ｃ８・・・ループコイル（検出素子） φ、θ、β・・・傾き角　　　α、γ・・・傾き方向１
ψ；Ｏ 第 図 図面の浄書（内容に変更なし） 第 ５ 図 第 図 第 図 第 図 第１０ 図 第 １２ 図 手 続 補 正 書（方式） ％式％ 事件の表示 平成１年特許願第２７８０３７号 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンピュータに二次元座標を入力する座標入力装置と該
   座標入力装置上の位置を指示する位置指示装置とからな
   り、 所定の操作を行なった後には、前記座標入力装置上で位
   置指示装置を適宜に傾けた場合には、該位置指示装置が
   傾いた方向および／または角度を検出するようにしたこ
   とを特徴とする角度情報入力装置。