JPH08511372A - Ｅｍ−図形タブレット用スタイラスにおけるセグメント化したコアインダクタンス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 図形タブレット及びスタイラスは互いに電磁的に相互作用する。スタイラスはコイル及びトランスジューサを具えており、これらはスタイラスのチップに及ぶ力に応答してコイルのインダクタンスに影響を及ぼす。トランスジューサは第１及び第２のフェライトコアを具えている。これらのコアは前記力に応答して互いに相対的に移動すべく取付けられる。前記両コアは前記力がチップにかからない場合には互いに接触している。両コアの接触が解かれると、前記インダクタンスが急激に上昇するのを良好に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＥＭ−図形タブレット用スタイラスにおけるセグメント化した コア インダクタンス発明の分野 本発明は、図形タブレット及びスタイラスを具え、スタイラスには該スタイラ スのチップに及ぶ力に応答して前記タブレットと電磁相互作用する相互作用手段 が設けられるデータ入力装置に関するものである。相互作用手段は、導電性コイ ル及び該コイルのインダクタンスに影響を及ぼすトランスジューサ手段を具えて いる。本発明はタブレットと一緒に使用するスタイラスにも関するものである。背景技術 ユーザ−インタフェースを使いやすくすることは、消費者及び専門業界の人達 にとってデータ処理装置の採用及び普及を左右する主要項目の１つである。この 点に関し、タッチタブレット及び図形タブレットの如き、図形ユーザインタフェ ースが増々重要となっており、その理由は「絵は千の言葉以上に言い表す」から である。従来技術としての欧州特許出願ＥＰ−Ａ０４２１０２５１（米国特許第 ５２３１３８１号；ＰＨＮ１３１００）には、互いに且つＬＣＤと一緒に機能的 に、しかも物理的に一体化される複数のユーザインタフェースを具えているデー タ入力装置が開示されている。 欧州特許出願ＥＰ−Ａ０３０７６６７には、タブレットがスタイラスにおける ＬＣ同調回路に電磁結合させる複数の導電性ループを具えている座標入力装置が 開示されている。タブレットにおける各ループは、固定周波数の電磁波を発生し たり、この際スタイラスの応答を検出するためのアンテナとしての働きをしたり する。ループによって伝送される電磁波は、スタイラスにおける同調回路を励振 して、特定周波数の電圧を誘起する。この特定周波数はタブレットに接触してい る際にスタイラスのチップに及ぶ力によって決定される。次いで、同調回路はル ープによってピックアップされる第２の電波を発生する。この第２電波の特定周 波数はチップに及ぶ力の目安となる。タブレットにより検出される特定周波数を 用いて、タブレット上に示されるカーソルの大きさ又はデータ入力の結果として 示されるストロークの太さを制御することができる。 同調回路はコイルを具えており、このコイルはコンデンサに接続されてＬＣ回 路を形成する。コイル内にて可動自在のフェライトコアはスタイラスのチップと 物理的に一体化される。スタイラスのチップにかかる力はチップをスタイラスに 対して軸方向に動かす。コイルに対するコアの位置によってコイルのインダクタ ンス、従ってＬＣ回路に設定する発振周波数が有効に決定される。発明の目的 上記欧州特許出願ＥＰ−Ａ０３０７６６７のスタイラスには、米国特許第５２ ０６７８５号で認識されているように、幾つかの問題がある。フェライトコアを 、それを囲むコイルに対して変位させると必然的に不所望なストロークを発生す る。こうした不所望なストロークは、インダクタンスを適切に変化させるのには 、スタイラスのチップを約１〜２ｍｍにわたって軸方向にシフトさせなければな らないために生じている。さらに、この１〜２ｍｍの走行量は、ボールペン又は フェライトペンの如き通常文字を書いたりする場合の変位量に比べてかなり大き い。従って、前述したスタイラスを使用する人は、彼が通常文字を書いたりする 場合に感ずるのと同じ感じを得ることはできない。又、比較的大きな変位はタブ レットから読取るのに誤って位置を指示することになる。他の欠点はインダクタ ンスが変化するダイナミックレンジが比較的小さいということにある。同調回路 の共振周波数の変化が比較的小さいと、検出分解能が抑えられる。 本発明の目的は、力検知スタイラスを使用し、該スタイラスのチップが人間工 学的に容認できる距離にわたって走行し、前記チップの活動をタブレットにより 良好に検出することができ、且つスタイラスの操作上の使用精度が従来のものに 比べて著しく高いデータ入力装置を提供することにある。発明の概要 このために、本発明によるデータ入力装置は、トランスジューサ手段がコイル のインダクタンス値を決定するための第１及び第２コアを具えていることを特徴 とする。第１及び第２コアは、チップに及ぶ力に応答して互いに相対的に移動す べく取付ける。前記両コアは、チップに及ぶ力がない場合には互いに接触させる 。 本発明は、両コアがチップに及ぶ力に応答して接触しなくなると、コイルのイ ンダクタンス値がダイナミックに変化するという識見に基づいて成したものであ る。この両コアの接触解除はタブレットにより明確に検出される。このような事 象を検出するためのコアの相対変位量の大きさは極めて小さく、０．０１ｍｍと することができる。チップの移動量はコアの相対変位量に対応させる。チップ走 行が短く、しかもその活動を良好に検出することができるので、本発明によるス タイラスが従来の装置に比べて人間工学的に遥に良好に機能することは明らかで ある。 コア及びコイルは多様な配置とすることができる。コアはコイル長のほぼ半分 ぐらいに下がった所で互いに接触するように取付けることができる。コアをこの ように配置すると、コアが互いに離れる場合のインダクタンスの変化が最大とな る。さらに、コイルのＱはコアの材料がコイルの内部を完全に占める場合、即ち コイルのワイヤを全てコアのまわりに直接巻回する場合に最大となる。Ｑはコイ ルのインダクタンスとコイルのオーム抵抗との比によって決定される。高いＱは 低い電力消費を意味し、これは特に蓄電池作動のスタイラスにとって有利である 。 大きなダイナミックレンジ及び高いＱは、例えば両コアを収容する薄い管のま わりにコイルを巻回し、少なくとも一方のコアを前記管内に摺動自在に取付ける ことにより達成することができる。管は製造コスト及び重量を高める特別な構成 部品であることはさておき、コアのまわりに管を密に嵌合させることは、水分が スタイラスの内側にその進路を見つける場合、例えばユーザがスタイラスを誤っ てウォッカのグラス内に入れてしまった場合に、コアの摺動を妨げることになる 。 好ましくは、第１コアをコイルの内側に少なくとも部分的に配置すると共に、 コイルに対して固定位置をとらせる。第２コアは実質上コイルの外側に位置させ ると共にチップに及ぶ力に応答してコイルの軸方向変位を受けるようにスタイラ スのチップに結合させる。前記変位方向とは反対に第２コアに力を及ぼす弾性手 段を設け、チップに力がかからない場合に第１コアが第２コアの位置を抑制する ようにする。両コアは、チップに及ぶ力がない場合に互いに物理的に接触し、即 ちインダクタンスの急の上昇は第２コアを動かすと目立つようになる。 金属の螺旋ばねは本発明に適用する弾性手段としてはあまり好適でない。斯様 なばねで達成し得るスチフネスの値、即ち付与される力とばね長の変化との比は 意図した目的にはあまりに低過ぎる。好ましくは、弾性素子がコンセルチーナス リーブの如き軸方向コンプライアンスを有するブッシュを含むようにする。 米国特許第４７１３９７７号には、コンセルチーナ スリーブの一例を具えて いる機械的な伝動装置が開示されている。スリーブには互いに９０°だけ回動す る２対の鋸引きを設けている。各対の鋸引き間には材料ブリッジを位置させる。 伝動装置におけるコンセルチーナ スリーブは、２つのシャフト間の整列誤差及 び様々な方向の変形をなくしたり、曲げ力をバッファする働きをする。しかし、 本発明は反力を提供する手段としてスリーブを低コストで、高精度に大量生産す る装置に適用することによって斯種スリーブの有用性に特別な付加価値を持たせ るようにする。斯様な弾性手段は、例えばダイカストによって簡単に作ることが でき、好ましくは合成材料製とする。ばねのスチフネス及びその重量を決定する ようなコンセルチーナ スリーブの機械的特性は、例えば適当な材料又は鋸引き に関する適当な形状を選定することにより所望動作に適合させることができる。 本発明はユーザが使いやすいデータ入力装置及び製造するのが簡単で、大量生 産することができ、信頼でき、頑丈で、しかも安価なスタイラスに重きを置いて いる。以下さらに詳細に説明する。 図面の簡単な説明 図１は本発明によるデータ入力装置の一部を示す線図であり； 図２は本発明によるデータ入力装置に使用するスタイラスを示す線図であり； 図３はスタイラスに使用するコンセルチーナ スリーブを示す図であり； 図４は周波数がコア間の相対距離に依存する度合いを示す代表的な特性図であ る。 図面中、同じ参照番号は同様又は対応する特徴部を示すものとする。実施例の詳細な説明 図１は本発明によるデータ入力装置１００の線図である。この装置１００は図 形タブレット１０２及びスタイラス１０４を具えている。タブレット１０２は複 数の導電性ループ、例えばループ１０６，１０８及び１１０を具えており、これ らのループは伝送スタイラス１０４をタブレット１０２に対して、当業者に既知 の方法で、例えばＥＰ−Ａ０４２１０２５（米国特許第５２３１３８１号；ＰＨ Ｎ１３１００）に記載されているように位置させる働きをする。 図２はスタイラス１０４を図解したものである。スタイラスのチップ２０２は 細長部材２０４と一体に構成する。細長部材２０４は、チップ２０２に軸方向力 Ｆが及ぶ場合に軸方向に変位すべく作動する。細長部材２０４に同軸的に導電性 コイル２０６を位置させ、このコイルをスタイラス１０４のケース２０８に対し て固定させる。コイル２０６は互いに電気的に絶縁される小さなストランド束か ら成るリッツ線で作るのが好適である。適当な透磁率を有する材料、例えばフェ ライト製の第１コア２１０をコイル２０６と同軸的に位置させる。この第１コア ２１０は細長部材２０４がそれを通過するように中空とする。適当な透磁率を有 する材料製の第２コア２１２をコイル２０６と同軸的に配置し、この第２コアを 細長部材２０４のまわりのコイル２０６の外側に位置させる。好ましくは、軸方 向力Ｆがない場合に、第２コア２１２が第１コア２１０と接触するようにする。 第２コア２１２は細長部材２０４に対して固定させる。本例では、コア２１２及 び細長部材２０４のまわりにしっかりフィットする弾性ホルダー２１４により第 ２コア２１２と細長部材２０４双方をクランプする。ホルダー２１４は、細長部 材２０４の変位に応答して反力を与えるばね素子２１６と物理的に一体にするの が好適である。ばね素子２１６は上述したようなコンセルチーナスリーブで構成 する。このばね素子２１６はケース２０８に対して固定した支持体２１８に当接 させる。図３はコンセルチーナスリーブの一例を示す。 動作は次の通りである。スタイラス１０４は、タブレット１０２におけるルー プ１０６〜１１０による検出用の電磁波を当業者に既知の方法で伝送する。電磁 波は、コイル２０６が機能的に一部を構成する発振回路（詳細には図示せず）に て発生させる。電磁波の周波数は、特にコイル２０６のインダクタンスによって 決定される。このインダクタンスはコア２１０及び２１２の材料と、これらコア のコイル２０６に対する位置とに依存する。既知のように、コイル内のコアは磁 力線を集中する働きをし、且つその形状が磁力線の集中度を左右し、これにより インダクタンスを決定する。チップ２０２に軸方向力Ｆがない場合に電磁波の周 波数は、コア２１０及び２１２が互いに接近しているか、又は接触していること によって予定した値を有する。なお、本明細書にて「互いに接近」及び「接触」 とは、コア２１０と２１２との間の距離が増大すると、インダクタンス値が急に 上がることを機能的に意味しているものとする。力Ｆがチップ２０２に加わるや いなや、細長部材２０４が内部へと変位し、第２コア２１２も細長部材と一緒に 内部へと変位する。これによりコア２１０と２１２との掛合が外れ、コイル２０ ６のインダクタンスがかなり急に上がって、周波数が上昇する。タブレット１０ ２のループ１０６〜１１０を経て周波数の急激な上昇を検出することによりスタ イラス１０４の存在を明確に検出することができる。 さらに、コイル２０６のインダクタンス、従って伝送された電磁波の周波数が コア２１０と２１２との間の離間距離で強力に変化することを確かめた。それ故 、周波数はチップ２０２における力で良好に検出し得る態様に変調される。伝送 される電磁波の周波数は２つの飽和値の間にあり、即ち一方の値は接触している コア２１０と２１２に対応し、他方の値は、第２コア２１２がコイル２０６のイ ンダクタンスに目立った影響を及ぼす範囲の外側にあり、例えばコア２１２が約 １ｍｍ以上変位する場合に対応する。図４は周波数ｆがコア２１０と２１２との 相対距離ｓに依存する度合いの代表的な特性を定量的に示した線図である。例え ば０〜０．５ｍｍの範囲では、周波数が例えば５０ｋＨｚも変化する。スタイラ ス１０４には、コイル２０６が機能的に一部を構成する発振回路（詳細には図示 せず）の電源用蓄電池２２０、例えばＡＡＡＡ蓄電池又はＬＲ６１蓄電池を設け ることができる。この電源はコイル２０６のＱが高いために永久的に設置したま まとすることができる。零入力状態での電流供給は５０μＡ程度である。スタイ ラス１０４には、例えばスタイラスが予定時間後に零入力状態にある場合に電源 を切るポケット計算機のようなタイマ回路（図示せず）を設けることもできる。 ターン−オンはスイッチ、例えばユーザが手動操作する圧力検知スイッチ又はト ランスジューサ手段と機能的に一体構成されるスイッチを用いて行うことができ る。 スタイラス１０４には、例えばスペアチップ２２６及び２２８を収納するため の区分室２２４を設けることもできる。チップ２２６及び２２８と、チップ２０ ２は、タブレット１０２上に字を書いたり、絵をかいたりする場合にタブレット １０２とスタイラス１０４との間の摩擦を特定化する相対的に異なる材料又は形 状のものとすることができる。ユーザは通常一枚の紙の上に絵をかいたり、字を 書いたりするのに所望な感じが与えられる別のチップとチップ２０２を取り換え ることができる。この変換を簡単にするために、細長部材２０４がホルダー２１ ４内にしっかりフィットし、且つホルダー２１４の弾性変形により細長部材が掛 合したり、又は外れたりするようにする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フローテン マルセリヌス アルノルダス マリア オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．図形タブレット及びスタイラスを具え、スタイラスには該スタイラスのチッ プに及ぶ力に応答して前記タブレットと電磁相互作用する相互作用手段が設けら れ、該相互作用手段が導電性コイル及び該コイルのインダクタンスに影響を及ぼ すトランジューサ手段を具えているデータ入力装置において、 −前記トランスジューサ手段が前記コイルのインダクタンス値を決定するた めの第１及び第２コアを具え； −前記第１及び第２コアが、前記力に応答して互いに相対移動すべく取付け られ； 前記両コアが、前記力がチップにかからない場合に互いに接触する； ようにしたことを特徴とするデータ入力装置。 ２．−前記第１コアが前記コイル内に少なくとも部分的に挿入され； −前記第１コイルが前記コイルに対して固定される位置を有し； −前記第２コアが前記コイルの実質上外側に位置付けられ； −前記第２コアが前記スタイラスのチップに結合されて、該チップに及ぶ力 に応答して前記第１コアに対して変位を受け； −前記トランスジューサ手段が前記変位に対して前記第２コアに反力を及ぼ す弾性手段を具え； −前記チップに及ぶ力がない場合に、前記第１コアが前記第２コアの変位を 抑制すべく作動する； ようにしたことを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 ３．−前記第１コア及び前記コイルが前記スタイラスのケースに対して固定され ； −前記第１コアが第１スリーブを含み； −前記チップが細長部材と物理的に一体に構成され； −前記細長部材が前記第１スリーブを通過し； ー前記第２コアが前記細長部材に取付けた第２スリーブを含み； −前記第１スリーブが前記チップと前記第２スリーブとの間に位置付けられ ； −前記弾性手段が軸方向コンプライアンスを提供する； ようにしたことを特徴とする請求の範囲２に記載の装置。 ４．−前記スタイラスが前記弾性部材を保持するホルダーを具え； −前記細長部材及びホルダーが、該ホルダーの弾性変形のもとで掛合したり 、はずれたりする； ようにしたことを特徴とする請求の範囲３に記載の装置。 ５．前記弾性手段がコンセルチーナ スリーブを具えていることを特徴とする請 求の範囲３に記載の装置。 ６．前記ホルダーが前記弾性手段と物理的に一体に構成されるようにしたことを 特徴とする請求の範囲４又は５に記載の装置。 ７．請求の範囲１，２，３，４，５又は６に記載の装置に使用するスタイラス。