JPH052447A - 筆圧検出ペン - Google Patents
筆圧検出ペンInfo
- Publication number
- JPH052447A JPH052447A JP15302891A JP15302891A JPH052447A JP H052447 A JPH052447 A JP H052447A JP 15302891 A JP15302891 A JP 15302891A JP 15302891 A JP15302891 A JP 15302891A JP H052447 A JPH052447 A JP H052447A
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- writing pressure
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ペン先の移動量が小さく、しかも検出精度の
高い筆圧検出ペンを提供する。 【構成】 ペンと印加された圧縮力に応じた電荷を発生
する圧電素子と圧電素子に接続され圧電素子に発生する
電荷を中和する電流を供給する電源回路と、圧電素子に
供給される電流を積分し電圧に変換する変換回路を設
け、圧電素子の一方の側面を固定するとともに他方の側
面にペンを当接させる。
高い筆圧検出ペンを提供する。 【構成】 ペンと印加された圧縮力に応じた電荷を発生
する圧電素子と圧電素子に接続され圧電素子に発生する
電荷を中和する電流を供給する電源回路と、圧電素子に
供給される電流を積分し電圧に変換する変換回路を設
け、圧電素子の一方の側面を固定するとともに他方の側
面にペンを当接させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ペンの先端に印加され
る筆圧を検出するのに好適な筆圧検出ペンに関する。
る筆圧を検出するのに好適な筆圧検出ペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、筆圧を測定するセンサとして歪ゲ
ージを用いた筆圧検出ペンや、特開昭６４−２１２５号
公報に開示されているような感圧抵抗素子を用いた筆圧
検出ペンが知られている。
ージを用いた筆圧検出ペンや、特開昭６４−２１２５号
公報に開示されているような感圧抵抗素子を用いた筆圧
検出ペンが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た歪ゲージを用いるものは検出精度ガ高いが、機構が大
きくなるとともにペン先の移動量が大きいため操作しに
くいという問題があった。また、感圧抵抗素子を用いる
ものは、機構が小形でペン先の移動量を小さくできる
が、検出精度が低く、経年変化が大きいという問題があ
った。本発明者は、上記した目的に適するセンサとし
て、圧縮力に対して弾性的に変形するとともに変形に応
じて電荷を発生し、しかも変形量が極めて小さい圧電素
子に着目した。しかしながら、圧電素子は電荷出力形の
素子であるため、出力インピーダンスが極めて大きく１
００メグオーム以上である。そこで、従来は安定した信
号出力を得るため、図４に示すように入力部にＭＯＳ形
ＦＥＴ１を用いて入力インピーダンスを高めるととも
に、温度補償回路２を設けて特性を安定化させた電荷増
幅回路４を用いていたから、信号処理をするための回路
が高価で複雑なものとなっていた。なお、同図におい
て、３は圧電素子、５は演算増幅器である。本発明の目
的は上記した課題を解決し、ペン先の移動量が小さく、
しかも検出精度の高い筆圧検出ペンを提供するにある。
た歪ゲージを用いるものは検出精度ガ高いが、機構が大
きくなるとともにペン先の移動量が大きいため操作しに
くいという問題があった。また、感圧抵抗素子を用いる
ものは、機構が小形でペン先の移動量を小さくできる
が、検出精度が低く、経年変化が大きいという問題があ
った。本発明者は、上記した目的に適するセンサとし
て、圧縮力に対して弾性的に変形するとともに変形に応
じて電荷を発生し、しかも変形量が極めて小さい圧電素
子に着目した。しかしながら、圧電素子は電荷出力形の
素子であるため、出力インピーダンスが極めて大きく１
００メグオーム以上である。そこで、従来は安定した信
号出力を得るため、図４に示すように入力部にＭＯＳ形
ＦＥＴ１を用いて入力インピーダンスを高めるととも
に、温度補償回路２を設けて特性を安定化させた電荷増
幅回路４を用いていたから、信号処理をするための回路
が高価で複雑なものとなっていた。なお、同図におい
て、３は圧電素子、５は演算増幅器である。本発明の目
的は上記した課題を解決し、ペン先の移動量が小さく、
しかも検出精度の高い筆圧検出ペンを提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、ペン
と、印加された圧縮力に応じた電荷を発生する圧電素子
と、圧電素子に接続され圧電素子に発生する電荷を中和
する電流を供給する電源回路と、圧電素子に供給される
電流を積分し電圧に変換する変換回路とを設け、圧電素
子の一方の側面を固定するとともに他方の側面にペンを
当接させることにより解決される。
と、印加された圧縮力に応じた電荷を発生する圧電素子
と、圧電素子に接続され圧電素子に発生する電荷を中和
する電流を供給する電源回路と、圧電素子に供給される
電流を積分し電圧に変換する変換回路とを設け、圧電素
子の一方の側面を固定するとともに他方の側面にペンを
当接させることにより解決される。
【０００５】
【作用】圧電素子に圧縮力が加わり電荷が発生すると、
電源回路は発生した電荷を中和する電流を圧電素子に供
給する。従って、供給された電流を積分した値を電圧に
変換したものは圧電素子の変形量に対応する。
電源回路は発生した電荷を中和する電流を圧電素子に供
給する。従って、供給された電流を積分した値を電圧に
変換したものは圧電素子の変形量に対応する。
【０００６】
【実施例】本発明を図１ないし図３により説明する。図
１はデジタイザに使用される筆圧検出ペンの構成図であ
る。なお、同図においては座標位置を検出するための構
成部品は図示を省略してある。８はケース。９はペン
で、鋼製の棒あるいはボールペンの芯で、ケース８に対
して移動自在である。１０はばねで、ペン９を図におい
て右方へ付勢する。１１はペン９に固定された止めの
輪。１２は導電性の端子板で、圧電素子３の両側面に１
個ずつ配置されている。１３は押えブロックで、ケース
８に固定されている。１４は制御基板で、図２に示す筆
圧検出回路および座標検出のための回路が配置されてい
る。１５はキヤップ。１６はケーブルで、筆圧信号およ
び座標検出信号を図示しないデジタイザの制御回路に送
出する。図２は筆圧検出回路のブロック図である。同図
において２０は演算増幅器で、反転入力端子ａが一方の
端子板１２を介して圧電素子３に、また出力端子ｂが抵
抗２１および他方の端子板１２を介して圧電素子３に接
続され、非反転入力端子ｃが接地されている。２２は演
算増幅器。２３は演算増幅器２０の出力端子ｂと演算増
幅器２２の反転入力端子ｅを接続する抵抗。２４はスイ
ッチ、２５はコンデンサで、それぞれ演算増幅器２２の
反転入力端子ｅと出力端子ｆに接続されている。なお、
スイッチ２４はコンデンサ２５の蓄積電荷をゼロにする
ためのものである。また、演算増幅器２２の非反転入力
端子ｇは接地されている。
１はデジタイザに使用される筆圧検出ペンの構成図であ
る。なお、同図においては座標位置を検出するための構
成部品は図示を省略してある。８はケース。９はペン
で、鋼製の棒あるいはボールペンの芯で、ケース８に対
して移動自在である。１０はばねで、ペン９を図におい
て右方へ付勢する。１１はペン９に固定された止めの
輪。１２は導電性の端子板で、圧電素子３の両側面に１
個ずつ配置されている。１３は押えブロックで、ケース
８に固定されている。１４は制御基板で、図２に示す筆
圧検出回路および座標検出のための回路が配置されてい
る。１５はキヤップ。１６はケーブルで、筆圧信号およ
び座標検出信号を図示しないデジタイザの制御回路に送
出する。図２は筆圧検出回路のブロック図である。同図
において２０は演算増幅器で、反転入力端子ａが一方の
端子板１２を介して圧電素子３に、また出力端子ｂが抵
抗２１および他方の端子板１２を介して圧電素子３に接
続され、非反転入力端子ｃが接地されている。２２は演
算増幅器。２３は演算増幅器２０の出力端子ｂと演算増
幅器２２の反転入力端子ｅを接続する抵抗。２４はスイ
ッチ、２５はコンデンサで、それぞれ演算増幅器２２の
反転入力端子ｅと出力端子ｆに接続されている。なお、
スイッチ２４はコンデンサ２５の蓄積電荷をゼロにする
ためのものである。また、演算増幅器２２の非反転入力
端子ｇは接地されている。
【０００７】以下、タイミングチャートである図３を参
照しながら動作を説明する。ペン９の先端に加えられた
筆圧Ｆは圧電素子３に伝達され、圧電素子３は圧縮力に
対応する電荷を発生する。すると、演算増幅器２０は負
帰還動作をして、圧電素子３に発生した電荷を打ち消す
極性の電圧Ｖ1を発生する。そして、圧電素子３に発生
した電荷は抵抗２１を流れる電流ｉによって中和され、
一定時間後には圧電素子の電荷はゼロとなる。なお、上
記の関係は式１で表わされる。
照しながら動作を説明する。ペン９の先端に加えられた
筆圧Ｆは圧電素子３に伝達され、圧電素子３は圧縮力に
対応する電荷を発生する。すると、演算増幅器２０は負
帰還動作をして、圧電素子３に発生した電荷を打ち消す
極性の電圧Ｖ1を発生する。そして、圧電素子３に発生
した電荷は抵抗２１を流れる電流ｉによって中和され、
一定時間後には圧電素子の電荷はゼロとなる。なお、上
記の関係は式１で表わされる。
【０００８】
【数１】
【０００９】ただし、Ｃ：圧電素子の荷電量 Ｘ：筆圧印加時刻 Ｔ：回路の時定数 Ｒ1：抵抗２１の抵抗値 である。一方、電圧Ｖ1は抵抗２３、演算増幅器２２お
よびコンデンサ２５で構成される積分器によって積分さ
れ、電圧Ｖ2を出力する。なお、コンデンサ２５の蓄積
電荷がゼロにイニシャライズされている場合、上記の関
係は式２で表わされる。
よびコンデンサ２５で構成される積分器によって積分さ
れ、電圧Ｖ2を出力する。なお、コンデンサ２５の蓄積
電荷がゼロにイニシャライズされている場合、上記の関
係は式２で表わされる。
【００１０】
【数２】
【００１１】ただし、 Ｒ2：抵抗２３の抵抗値 Ｄ ：コンデンサ２５の容量 ｘ ：コンデンサ２５がイニシャライズされてからの経
過時間 ところで、時間Ｘ＋Ｔ以降は電圧Ｖ1はゼロであるか
ら、式２の括弧内の第３項はゼロであり、括弧内の第２
項は式１から−Ｒ1・Ｃに等しい。従って、式２は式３
に書き替えることができる。
過時間 ところで、時間Ｘ＋Ｔ以降は電圧Ｖ1はゼロであるか
ら、式２の括弧内の第３項はゼロであり、括弧内の第２
項は式１から−Ｒ1・Ｃに等しい。従って、式２は式３
に書き替えることができる。
【００１２】
【数３】
【００１３】ここで、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒとすると
【００１４】
【数４】
【００１５】となる。そしてこの式４における括弧内第
１項はコンデンサ２５のイニシャライズが終了してか
ら、すなわち、スイッチ２４が開になってからペン９の
加圧力により筆圧印加時刻Ｘに至るまでに圧電素子３が
出力した荷電量の積分値に対応し、括弧内第２項は時刻
Ｘで加えられた筆圧に対応して圧電素子３が出力した荷
電量に対応する。なお、ばね１０が圧電素子３を加圧し
た状態でイニシャライズするから、ばね１０の加圧力は
予め考慮されており、式４にばね１０の加圧力が影響す
ることはない。また、本実施例においては説明を分りや
すくするため筆圧Ｆを一定としステップ状に変化させた
から括弧内第１項はゼロになる。
１項はコンデンサ２５のイニシャライズが終了してか
ら、すなわち、スイッチ２４が開になってからペン９の
加圧力により筆圧印加時刻Ｘに至るまでに圧電素子３が
出力した荷電量の積分値に対応し、括弧内第２項は時刻
Ｘで加えられた筆圧に対応して圧電素子３が出力した荷
電量に対応する。なお、ばね１０が圧電素子３を加圧し
た状態でイニシャライズするから、ばね１０の加圧力は
予め考慮されており、式４にばね１０の加圧力が影響す
ることはない。また、本実施例においては説明を分りや
すくするため筆圧Ｆを一定としステップ状に変化させた
から括弧内第１項はゼロになる。
【００１６】ところで、実際の筆圧Ｆはゆるやかに変動
する。しかしながら、測定の時間間隔を１／１０００秒
（１ミリ秒）程度とすれば実用上十分な精度が得られ
る。また、図３における電圧Ｖ2は筆圧Ｆの変化に対し
て回路の時定数Ｔだけ時間的に遅れて変化するが、時定
数Ｔを１／１００万秒（１マイクロ秒）程度にしておけ
ば時間遅れ誤差は無視できる値となる。なお、ペン９の
先端に加えられた筆圧Ｆがゼロになると、圧電素子３に
は上記と逆向きの電荷が発生するが、演算増幅器２０の
出力端子ｂには上記とは逆の極性の電圧Ｖ1が発生し、
上記と全く同様にして圧電素子３に発生した電荷は中和
される。また、コンデンサ２５のイニシャライズする時
期としては、たとえばペンが座標検出面から離れている
時に行うようにすればよい。
する。しかしながら、測定の時間間隔を１／１０００秒
（１ミリ秒）程度とすれば実用上十分な精度が得られ
る。また、図３における電圧Ｖ2は筆圧Ｆの変化に対し
て回路の時定数Ｔだけ時間的に遅れて変化するが、時定
数Ｔを１／１００万秒（１マイクロ秒）程度にしておけ
ば時間遅れ誤差は無視できる値となる。なお、ペン９の
先端に加えられた筆圧Ｆがゼロになると、圧電素子３に
は上記と逆向きの電荷が発生するが、演算増幅器２０の
出力端子ｂには上記とは逆の極性の電圧Ｖ1が発生し、
上記と全く同様にして圧電素子３に発生した電荷は中和
される。また、コンデンサ２５のイニシャライズする時
期としては、たとえばペンが座標検出面から離れている
時に行うようにすればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば検出
精度が高く、しかもペン先の移動量すなわち動作ストロ
ークはほぼゼロに近くできるから操作性にすぐれるとい
う効果がある。さらに、高入力インピーダンスの演算増
幅器を必要とせず、安価な汎用の演算増幅器を使用する
ことができるから、経済的な効果もある。
精度が高く、しかもペン先の移動量すなわち動作ストロ
ークはほぼゼロに近くできるから操作性にすぐれるとい
う効果がある。さらに、高入力インピーダンスの演算増
幅器を必要とせず、安価な汎用の演算増幅器を使用する
ことができるから、経済的な効果もある。
【図１】本発明による筆圧ペンの構成図。
【図２】筆圧検出回路のブロック図。
【図３】タイミングチャート。
【図４】従来技術の説明図。
３ ： 圧電素子 ９ ： ペン １３ ： 押えブロック ２０、２２ ： 演算増幅器 ２１、２３ ： 抵抗 ２４ ： スイッチ ２５ ： コンデンサ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ペンと、印加された圧縮力に応じた電荷
を発生する圧電素子と、圧電素子に接続され圧電素子に
発生する電荷を中和する電流を供給する電源回路と、圧
電素子に供給される電流を積分し電圧に変換する変換回
路とからなり、圧電素子の一方の側面を固定するととも
に他方の側面にペンを当接させたことを特徴とする筆圧
検出ペン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15302891A JPH052447A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 筆圧検出ペン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15302891A JPH052447A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 筆圧検出ペン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052447A true JPH052447A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15553392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15302891A Withdrawn JPH052447A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 筆圧検出ペン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052447A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11144838A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧力センサ付スパークプラグ |
| JP2008509380A (ja) * | 2004-08-03 | 2008-03-27 | シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド | 電子スタイラス |
| WO2009069963A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Pen Laboratory Inc. | Apparatus and digital pen for on/off switching and pressure sensing |
| JP2010152869A (ja) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Integrated Digital Technologies Inc | 光検知スクリーン |
| US7955017B2 (en) | 2005-08-01 | 2011-06-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Electronic image-sensing pen with force sensor and removeable ink cartridge |
| WO2019012790A1 (ja) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 株式会社ワコム | 電子ペン及び位置検出システム |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP15302891A patent/JPH052447A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11144838A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧力センサ付スパークプラグ |
| JP2008509380A (ja) * | 2004-08-03 | 2008-03-27 | シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド | 電子スタイラス |
| US8308387B2 (en) | 2004-08-03 | 2012-11-13 | Silverbrook Research Pty Ltd | Force-sensing electronic pen with user-replaceable cartridge |
| US7955017B2 (en) | 2005-08-01 | 2011-06-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Electronic image-sensing pen with force sensor and removeable ink cartridge |
| WO2009069963A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Pen Laboratory Inc. | Apparatus and digital pen for on/off switching and pressure sensing |
| KR100904170B1 (ko) * | 2007-11-30 | 2009-06-23 | (주)아이엘에스커뮤니케이션 | 스위칭 및 압력 감지를 위한 장치 및 이를 포함한 디지털펜 |
| JP2010152869A (ja) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Integrated Digital Technologies Inc | 光検知スクリーン |
| US8319739B2 (en) | 2008-12-23 | 2012-11-27 | Integrated Digital Technologies, Inc. | Force-sensing modules for light sensitive screens |
| WO2019012790A1 (ja) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 株式会社ワコム | 電子ペン及び位置検出システム |
| JPWO2019012790A1 (ja) * | 2017-07-13 | 2020-05-07 | 株式会社ワコム | 電子ペン及び位置検出システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |