JPH09167046A - 超音波スタイラスペン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタイラスペンの傾き、回転によらずに高精
度で位置入力ができるようにした超音波スタイラスペン
を提供する。 【解決手段】 スタイラスペン（１）の軸体内に超音波
を発生する圧電素子（４）を内蔵するとともに、該スタ
イラスペンの軸体の先端部（１ａ）に圧電素子から出力
された超音波を反射させる略円錐型の超音波反射部
（５）および該超音波反射部で反射された超音波を外部
に送出する超音波通過窓（６）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は手書き入力機能を
有するコンピュータシステム等において位置入力を行う
ために用いられる超音波スタイラスペンに関し、特にス
タイラスペンの先端部から超音波を周囲に送出できるよ
うに構成して、スタイラスペンの傾き、回転によらずに
高精度で位置入力ができるようにした超音波スタイラス
ペンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、手書き入力機能を有するコンピュ
ータシステム等における入力装置としては、 １）赤外線方式によるもの ２）感圧方式によるもの ３）静電容量方式によるもの ４）電磁方式によるもの ５）超音波方式によるもの 等が知られている。

【０００３】ここで、１）の赤外線方式によるものとし
ては、赤外線線を発光するライトペンによるスポット位
置を半導体位置検出素子を用いて検出するもの、入力面
に複数の赤外線発光素子および受光素子を配設して、赤
外線発光素子から発光された赤外線が指、入力ペン等に
より遮られた位置を受光素子の出力から判別することに
より指示位置を検出するもの等が知られている。

【０００４】また、２）の感圧方式によるものとして
は、複数のＸ軸電極が配設された電極シートと複数のＹ
軸電極が配設された支持体とをドットスペーサを介在さ
せて重ね合わせた感圧パネルを用いたもの、平行する２
枚のプレートを３次元スプリングを介して重ね合わせ、
指、入力ペン等により触れた位置の電流の変化を検出す
ることにより指示位置を検出するもの等が知られてい
る。

【０００５】また、３）の静電容量方式によるものとし
ては、２枚のガラス上に蒸着形成された導電性の膜をそ
れぞれＸ軸、Ｙ軸電極パターンとしてこの２枚のガラス
を電極パターン形成面を向かい合わせて張り合わせた静
電容量結合方式パネルを用いたもの等が知られている。

【０００６】更に、４）の電磁方式によるものとして
は、入力面に複数のセンサアンテナコイルを配設すると
ともに、入力ペンにはコイルとコンデンサからなる共振
回路を内蔵させ、まず上記複数のセンサアンテナコイル
に交流電流を流すことにより電磁誘導を利用して上記入
力ペンの共振回路に電流を流し、次に上記複数のセンサ
アンテナコイルに流した交流電流をを切り、この状態で
上記上記入力ペンの共振回路に流れる電流により発生す
る磁界を上記複数のセンサアンテナコイルで検出するこ
とにより入力ペンの指示位置を検出するもの等が知られ
ている。

【０００７】また、５）の超音波方式によるものとして
は、 ａ）ガラス基板上に超音波表面弾性波を発生する超音波
振動素子および超音波受信素子を配設し、指等の弾性波
吸収体の存在を上記超音波受信素子の受信信号の変化か
ら検出する超音波表面弾性波方式によるもの ｂ）特開昭６４−１０３１９号に開示されているよう
に、スクリーンパネルの表面に少なくとも２つの超音波
送受信機のセットを実装し、上記各セットの超音波送受
信機から送出された超音波が上記スクリーンパネルで所
望の位置を指示しているスタイラスペンで反射され該セ
ットの超音波送受信機で受信されるまでの時間から上記
スタイラスペンで指示されている上記スクリーンパネル
上の位置を演算算出するようにしたもの ｃ）実開昭６４−７３４０号に開示されているように、
同一平面上の既知な３点以上の点にマイクロホンを配設
するとともに、上記平面上の任意の座標位置に置くこと
のできる発音体を設け、上記マイクロホンの中の２つの
マイクロホンに発生する電圧の時間差から上記発音体を
含む双曲線の位置を決定し、この双曲線の２本以上の交
点から上記発音体の座標位置を決定するようにしたもの
等が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の１）〜４）の入力装置はいずれも構造が複雑であり、
製造コストが高価になるという問題がある。また、任意
サイズ、種類の入力面（ディスプレイ）への適用が困難
である。

【０００９】また、５）のａ）のものは、その製造が難
しく、製造コストが高価になるという問題があり、１）
〜４）と同様に任意サイズ、種類の入力面（ディスプレ
イ）への適用が困難であるという問題がある。

【００１０】更に、５）のｂ）のものは、操作者の手な
どとスタイラスペンとの区別が不可能であり、それに起
因して誤動作を引き起こす可能性が高いという問題があ
る。そこで、５）のｃ）に示すように、スタイラスペン
としてに超音波を送出する超音波スタイラスペンを用い
た構成が注目されている。

【００１１】しかし、スタイラスペンから超音波を送出
するためには、スタイラスペンに超音波を送出ための構
成を設けなければならないが、例えば、図１１に示すよ
うに、スタイラスペン１０の軸体の途中に超音波を発生
する圧電振動素子１１を取り付けると、このスタイラス
ペン１０により位置入力を行うＸ軸、Ｙ軸で規定される
入力面に対するこのスタイラスペン１０の傾き、回転位
置等により、この入力面上でのスタイラスペン１０の先
端による指示位置と圧電振動素子１１の位置とがずれ、
これによりこのスタイラスペンによる正確な位置入力が
できないという問題がある。

【００１２】例えば、図１２に示すように、スタイラス
ペン１０の先端により入力面上のＸ軸とＹ軸の交点位置
Ｐを指示した場合を考え、ここで、このスタイラスペン
１０がＡ方向またはＢ方向に傾いたとすると、この傾き
に応じて圧電振動素子１１の入力面上における位置はス
タイラスペン１０の先端による指示位置Ｐからずれるこ
とになる。

【００１３】ここで、このスタイラスペン１０に取り付
けられた圧電振動素子１１の入力面上における位置を、
このスタイラスペン１０による入力位置として算出入力
したのでは、ユーザが実際に入力した位置と異なる位置
が入力されることになり、特に細かい図形を入力するよ
うな場合には正確な位置入力ができないという問題があ
る。

【００１４】同様に、図１３に示すように、スタイラス
ペン１０の先端により入力面上のＸ軸とＹ軸の交点位置
Ｐを指示した状態で、例えばスタイラスペン１０をＣ方
法に回転したとすると、この回転位置に応じて圧電振動
素子１１の入力面上における位置はスタイラスペン１０
の先端による指示位置Ｐからずれることになり、ユーザ
の意図した正確な位置入力ができないという問題が生じ
る。

【００１５】そこで、この発明は、スタイラスペンの傾
き、回転によらずに高精度で位置入力ができるようにし
た超音波スタイラスペンを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、この発明は、スタイラスペン（１）の軸体内に超
音波発信手段（４）を内蔵するとともに、該スタイラス
ペンの軸体の先端部（１ａ）に前記超音波発信手段から
出力された超音波を反射させる略円錐型の反射部（５）
および該反射部で反射された超音波を外部に送出する超
音波通過窓（６）を設けたことを特徴とする。

【００１７】ここで、上記反射部（５）は、好ましくは
その形状が略円錐型からなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の超音波スタイラスペン
は、スタイラスペンの軸体内に内蔵された超音波発信手
段により超音波を発生する。ここで、この超音波発信手
段は超音波を発生する超音波発生素子として、例えば圧
電素子を有するとともに、この超音波発生素子を駆動制
御するために制御回路を有する。

【００１９】また、この超音波スタイラスペンは、例え
ば、コードレスとして使用できるようにその駆動電源で
ある電池を内蔵する。

【００２０】超音波発信手段から発生された超音波はス
タイラスペンの軸体内をスタイラスペンの先端部に向か
って進み、スタイラスペンの先端部に配設された反射部
で３６０度の範囲に広がって反射され、スタイラスペン
の先端部の周面部にこの反射部に対応して設けられた超
音波通過窓を通って外部に送出される。

【００２１】ここで、この反射部は例えば好ましくは略
円錐型の反射体から構成することができる。なお、この
反射部は略円錐型に限らず四角錐型、六角錐型などの多
角錐型から構成してもよい。要は、超音波発信手段から
発生された超音波を反射させることにより入力面等の表
面近傍を広がって伝送する超音波に変換できるものであ
ればいかなる形状のものでもよい。

【００２２】また、超音波通過窓はスタイラスペンの先
端部の周面部に３６０度の範囲に渡って形成された複数
の円形または他の形状の孔から構成することができる。

【００２３】ここで、この超音波通過窓は開孔から構成
してもよいし、また超音波を通過させる部材で覆ったも
のでもよい。

【００２４】以下、この発明に係わる超音波スタイラス
ペンの実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２５】図１は、この発明に係わる超音波スタイラ
スペンの一実施例の概略構成を示したものである。

【００２６】図１において、スタイラスペン１は、その
内部に超音波を発生する圧電素子４が内蔵される。この
圧電素子４は、このスタイラスペン１の電源を構成する
二次電池である電池２からの給電により動作する制御回
路３からの超音波駆動信号により駆動され、超音波を発
生する。

【００２７】この圧電素子４から発生された超音波７は
このスタイラスペン１の先端部１ａに設けられた超音波
反射部５で反射され、このスタイラスペン１の先端部１
ａに設けられた超音波通過窓６を通って外部に送出され
る。

【００２８】図２は、図１に示したスタイラスペン１の
先端部１ａを拡大して示したものである。このスタイラ
スペン１の先端に設けられた超音波反射部５はその頂点
が圧電素子４の超音波出力面に対向した略円錐形状から
なり、また、超音波通過窓６は、この超音波反射部５に
配設位置に対応して複数の超音波通過窓６として形成さ
れている。

【００２９】したがって、制御回路３からの超音波駆動
信号により圧電素子４が駆動され、この圧電素子４から
発生される超音波７は、このスタイラスペン１の軸方向
に進み、この超音波７は、このスタイラスペン１の先端
部１ａに配設された円錐形状の超音波反射部５で反射さ
れ、このスタイラスペン１の周囲に３６０度の範囲で拡
がる超音波に変換される。

【００３０】この超音波反射部５で反射され、３６０度
の範囲で拡がる超音波は、このスタイラスペン１の先端
部１ａに設けられた複数の超音波通過窓６を通って外部
に送出されることになる。

【００３１】この図１乃至図２に示す構成によると、ス
タイラスペン１の先端部１ａの位置とこのスタイラスペ
ン１から送出される超音波の送出位置、すなわち超音波
通過窓６の配設位置とを近接させることができ、これに
より、スタイラスペン１の向きまたはその傾きによら
ず、スタイラスペン１の先端部１ａによる指示位置とス
タイラスペン１からの超音波送出位置とをほぼ一致させ
ることができる。

【００３２】なお、図１に示したスタイラスペン１を用
いる場合、超音波を実際に発生する圧電素子４の位置と
このスタイラスペン１から送出される超音波の送出位
置、すなわち超音波通過窓６の配設位置との間は、図１
に示すように、距離Ｌだけ離れているので、後述するよ
うに、このスタイラスペン１からの超音波送出タイミン
グに基づき、このスタイラスペン１の先端位置を検出す
る構成をとった場合には、この距離Ｌだけ補正する必要
がある。

【００３３】図３は、図１乃至図２に示したスタイラス
ペン１を用いて構成した情報処理装置の概略構成を示し
たものである。

【００３４】図３において、この情報処理装置は図１乃
至図２に示したスタイラスペン１を用いて表示部５０の
表示画面上で指示された指示位置に対応する画像を表示
部５０の表示画面上に表示するものである。

【００３５】この実施例においては、スタイラスペン１
から送出される超音波に基づき表示部５０の表示画面上
における指示位置を検出してこの指示位置に対応する画
像を表示部５０の表示画面上に表示する。

【００３６】すなわち、この情報処理装置はスタイラス
ペン１から発生された超音波を受信する２個の超音波受
信素子３１ａ、３１ｂと、この２個の超音波受信素子３
１ａ、３１ｂの受信出力を処理する超音波受信部３０
と、この超音波受信部３０の処理結果に基づきスタイラ
スペン１による指示位置を演算してこの指示位置に対応
する画像の表示部５０における表示制御を行う演算処理
部４０とを具備して構成される。

【００３７】この情報処理装置の外観は、例えば図４に
示すように構成されており、表示部５０の表示画面に対
して所定の位置関係で２個の超音波受信素子３１ａ、３
１ｂが配設されており、また上記超音波受信部３０およ
び演算処理部４０はこの情報処理装置本体１００内に内
蔵されている。

【００３８】また、表示部５０の表示画面の近傍には、
図４に示すように、スタイラスペン１の不使用時にこの
スタイラスペン１を収容するためのペンホルダ３４が設
けられている。ここで、スタイラスペン１はコードレス
のスタイラスペンとして構成され、このスタイラスペン
１の駆動電源は図１に示したようにこのスタイラスペン
１に内蔵された二次電池である電池２が用いられている
ので、上記ペンホルダ３４はこの二次電池を充電するた
めのアダプタとしての機能も有している。

【００３９】まず、この図３に示した２個の超音波受信
素子３１ａ、３１ｂの受信出力に基づき表示部５０の表
示画面上に対するスタイラスペン１による指示位置の検
出原理を説明する。

【００４０】図５は、表示部５０の表示画面に対して所
定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子３１
ａ、３１ｂとスタイラスペン１による指示位置の関係を
示したものである。

【００４１】今、この２個の超音波受信素子３１ａ、３
１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙを考え、この表示
部５０の表示画面の横方向の長さをＷとする。

【００４２】ここで、超音波受信素子３１ａは、この２
次元座標系Ｘ−Ｙの原点に配設されており、超音波受信
素子３１ｂは、この２次元座標系Ｘ−ＹのＹ軸上の点
（０、Ｗ）に配設されているとする。

【００４３】また、スタイラスペン１による指示位置
が、この２次元座標系Ｘ−Ｙ上の点（ｘ、ｙ）であると
するとし、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）まで
の距離をａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）ま
での距離をｂとすると、 ａ² ＝ｘ² ＋ｙ² …（１） ｂ² ＝（Ｗ−ｘ）² ＋ｙ² …（２） の関係が成立する。この式（１）〜（２）からｘ、ｙに
ついて解くと ｘ＝（ａ² −ｂ² ＋Ｗ² ）／２Ｗ …（３） ｙ＝±ＳＱＲＴ［ａ² −｛（ａ² −ｂ² ＋Ｗ² ）／２Ｗ｝² ］…（４） ただし、ＳＱＲＴ（Ａ）はＡの平方根を示す。

【００４４】となる。ここでＷは既知の値であるので、
超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離ａ、
超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離ｂが
わかれば、２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定
された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１
による指示位置（ｘ、ｙ）を求めることができる。

【００４５】この実施例においては、超音波受信素子３
１ａからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）ま
での距離ａ、超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン
１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ｂを、スタイラ
スペン１の先端から出力される超音波を用いて検出す
る。

【００４６】具体的には、この距離ａ、距離ｂの検出
は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超
音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔ
ａ、Ｔｂを検出することにより行われる。

【００４７】ところで、上述したように、この実施例で
はスタイラスペン１内に内蔵された圧電素子４から発生
された超音波をスタイラスペン１の先端部１ａに配設さ
れた反射部５で反射させて超音波通過窓６を通って外部
に送出するように構成されているので、上記時間Ｔａ、
Ｔｂは、圧電素子６から発生された超音波が超音波受信
素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間となる。

【００４８】すなわち、上記時間Ｔａ、Ｔｂには圧電素
子４から発生された超音波が超音波通過窓８に到達する
までの時間を含んでいる。ここで、圧電素子４から超音
波が超音波通過窓８までの距離は図１に示したようにＬ
であるから、超音波の空間伝達速度をＣとすると、上記
距離ａ、距離ｂは ａ＝Ｃ×Ｔａ−Ｌ …（５） ｂ＝Ｃ×Ｔｂ−Ｌ …（６） により求めることができる。

【００４９】このスタイラスペン１の先端から出力され
る超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するま
での時間Ｔａ、Ｔｂを検出する処理は、図３に示す超音
波受信部３０における受信処理部３２で行われる。

【００５０】ところで、この実施例では、図３および図
４に示すようにスタイラスペン１の不使用時にこのスタ
イラスペン１を収納するペンホルダ３５が設けられてお
り、このペンホルダ３５には、後に詳述するように、ス
タイラスペン１の制御回路３の制御により圧電素子４か
ら出力される超音波の出力タイミングと受信処理部３２
における受信処理との同期をとる同期回路３５が設けら
れている。

【００５１】この同期回路３５は、受信処理部３２に設
けられた基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎に
スタイラスペン１の超音波発信手段から出力される超音
波の出力タイミングを制御する同期信号を出力するよう
に構成されている。

【００５２】また、スタイラスペン１の制御回路３に
は、上記基本クロック生成回路３２４と同一の周波数の
基本クロックを生成する後に説明する基本クロック生成
回路（オシレータ）が設けられており、この基本クロッ
ク生成回路は、このスタイラスペン１がペンホルダ３５
に収納されたときに、上記同期回路３５から出力される
同期信号を入力して、上記受信処理部３２に設けられた
基本クロック生成回路３２４との同期を確立し、このス
タイラスペン１をペンホルダ３５から取り出した後は、
上記同期回路３５と同様にこの受信処理部３２に設けら
れた基本クロック生成回路３２４との同期して動作する
基本クロック生成回路から出力される基本クロックを計
数し、その計数値が一定の値になる毎にスタイラスペン
１の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミ
ングを制御するように構成されている。

【００５３】すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ
３５に収納すると、スタイラスペン１の超音波発信手段
から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部３
２における受信処理との同期がとられ、スタイラスペン
１の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミ
ングは同期回路３５から受信処理部３２に加えられる同
期信号のタイミングと一致することになる。

【００５４】同期回路３５から受信処理部３２に加えら
れる同期信号は、受信処理部３２のカウンタ３２１、３
２２のリセット端子に加えられ、カウンタ３２１、３２
２はこの同期信号に同期してクリアされる。

【００５５】また、カウンタ３２１、３２２の計数入力
端子には基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックが入力され、またこのカウンタ３２１、３２
２の計数停止を制御する制御入力端子には、スタイラス
ペン１の先端から出力される超音波を受信したときに超
音波受信素子３１ａ、３１ｂからそれぞれ出力される受
信クロックが入力されている。

【００５６】すなわち、カウンタ３２１、３２２は、ス
タイラスペン１の先端から超音波が出力されるタイミン
グで同時にリセットされ、それぞれ超音波受信素子３１
ａ、３１ｂから受信クロックが入力されるまで基本クロ
ック生成回路３２４から出力される基本クロックを計数
し、その結果、カウンタ３２１、３２２の計数値は、ス
タイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受
信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂ
に対応するものになる。

【００５７】図６は、このカウンタ３２１、３２２によ
る時間Ｔａ、Ｔｂの検出動作をタイミングチャートで示
したものである。

【００５８】すなわち、スタイラスペン１の制御回路３
の基本クロック生成回路は図６の（ａ）に示す基本クロ
ックを生成し、図６の（ａ）に示す同期信号の立上がり
に同期してスタイラスペン１の先端から超音波を出力す
るための図６の（ｃ）に示す送信クロックを発生し、こ
の送信クロックに同期してスタイラスペン１の超音波発
信手段を駆動するための図６の（ｄ）に示す超音波駆動
信号を発生する。この超音波駆動信号によりスタイラス
ペン１の圧電素子４が駆動され、スタイラスペン１の先
端からは送信クロックが生じている間だけ超音波が出力
される。

【００５９】このスタイラスペン１の先端から出力され
た超音波は超音波受信素子３１ａ、３１ｂで受信され、
超音波受信素子３１ａ、３１ｂからはこの超音波の受信
に対応して図６の（ｅ）に示すような受信クロックが出
力される。

【００６０】そこで、カウンタ３２１、３２２では、図
６の（ｂ）に示す同期信号の立上がりタイミングから図
６の（ｅ）に示す受信クロックの立上がりタイミングま
での時間Ｔ、すなわち時間Ｔａ、Ｔｂを図６の（ａ）に
示す基本クロックを計数することにより求めることがで
きる。

【００６１】このカウンタ３２１、３２２で計数された
スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波
受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔ
ｂは、受信時間保持回路３２５、３２６でそれぞれ保持
され、図３に示した通信部３３を介して演算処理部４０
に伝えられる。

【００６２】演算処理部４０は、この通信部３３を介し
て伝えられた時間Ｔａ、Ｔｂを受取り、この時間Ｔａ、
Ｔｂに基づきスタイラスペン１により表示部５０の画面
上で指示された指示位置を演算する。

【００６３】この演算は、まず、前述した式（５）〜
（６）に基づき、スタイラスペン１から超音波受信素子
３１ａ、３１ｂまでの距離ａ、ｂを算出する。

【００６４】そして、この算出した距離ａ、ｂおよび前
述した式（３）〜（４）に基づき、超音波受信素子３１
ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上における
スタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を算出す
る。

【００６５】そして、この算出したスタイラスペン１に
よる指示位置（ｘ、ｙ）に基づき表示部５０における表
示制御を行う。

【００６６】次に、図１に示したスタイラスペン１およ
び超音波受信部３０および演算処理部４０の具体的詳細
構成について説明する。

【００６７】図７は、この実施例で用いるスタイラスペ
ン１の外観を示したものである。この図７に示すスタイ
ラスペン１は、第一ボタン１４ａおよび第二ボタン１４
ｂを有している。ここで、第一ボタン１４ａは単なるプ
ッシュボタンから構成され、第二ボタン１４ｂはオン状
態保持機構を有するラッチ機構付きのプッシュボタンか
ら構成される。

【００６８】後述するように、第一ボタン１４ａはこの
スタイラスペン１から指示位置を入力するときに操作さ
れ、また、第二ボタン１４ｂは、このスタイラスペン１
による位置入力に対応する表示モードを切換えるときに
操作される。

【００６９】図８は、このスタイラスペン１の内部回路
構成を示したものである。図８において、このスタイラ
スペン１は、このスタイラスペン１からの超音波の送信
タイミングを制御する送信タイミング制御部１１、オペ
アンプ１６を有し送信タイミング制御部１１から出力さ
れた超音波駆動クロックを増幅するアンプ部１５、超音
波送出器１８を有しアンプ部１５から出力される超音波
送出器駆動信号により超音波を送出する送出部１７を具
備している。ここで、上記送信タイミング制御部１１お
よびアンプ部１５の部分が図１に示した制御回路３に相
当する。

【００７０】ところで、この実施例においては、複数の
スタイラスペンを同時使用可能なマルチペン機能および
複数の表示モードを切替可能なマルチモード機能を可能
にしているので、送信タイミング制御部１１は、図７に
示した第一ボタン１４ａおよび第二ボタン１４ｂからな
るボタン１４の出力および基本クロックを生成するオシ
レータ（基本クロック生成部）１３からの基本クロック
に応じてこのスタイラスペン１からの超音波送信タイミ
ング制御の状態遷移を制御するシーケンサ１２を有して
いる。なお、このシーケンサ１２による超音波送信タイ
ミング制御については後述する。

【００７１】図９は、図３に示した超音波受信部３０お
よび演算処理部４０の具体的構成を示したものである。

【００７２】図９において、超音波受信部３０は、受信
処理部３２、通信部３３から構成される。

【００７３】ここで、超音波受信部３０は図３に示した
超音波受信素子３１ａ、３１ｂから構成される受信セン
サ部３１からの超音波受信出力を入力処理する。

【００７４】受信処理部３２には、アンプ部６０、受信
タイミング制御部７０からなり、アンプ部６０にはオペ
アンプ６１が設けられ、受信タイミング制御部７０には
カウンタ、レジスタ７１、シーケンサ７２、オシレータ
７３、ＳＣＣ（シリアル通信制御部）初期化部７４が設
けられている。

【００７５】ここで、カウンタ、レジスタ７１は、図３
に示したカウンタ３２１、３２２、および受信時間保持
回路３２５、３２６に対応し、オシレータ７３は基本ク
ロックを生成する図３に示した基本クロック生成回路３
２４に対応する。

【００７６】また、シーケンサ７２は、オシレータ７３
から出力される基本クロックに基づきこの受信タイミン
グ制御部７０の受信タイミング制御の遷移状態を制御す
るものである。このシーケンサ７２は、図３に示したペ
ンホルダ３４の同期回路３５からの同期信号（リセット
信号）によりリセットされ、受信タイミング制御部７０
における受信タイミング制御の遷移状態を制御する。

【００７７】また、通信部３３には、ＳＣＣ（シリアル
通信制御部）３３１およびＲＳ２３２Ｃインタフェース
を駆動するための２３２Ｃドライバ３３２が設けられて
いる。

【００７８】また、図９において、演算処理部４０は、
所定のアプリケーションが搭載され、スタイラスペン１
の指示位置に対応した表示を制御するウインドウ処理部
（Ｗｉｎ ｆｏｒ Ｐｅｎ）、マウスドライバ等を有
し、ＲＳ２３２Ｃインタフェースを介して超音波受信部
３０の通信部３３に接続されるパーソナルコンピュータ
から構成される。

【００７９】図１０は、２本のスタイラスペン、すなわ
ちスタイラスペンＰｅｎ＃０とスタイラスペンＰｅｎ＃
１の２本のスタイラスペンを同時に使用するマルチペン
機能が選択された場合における図８に示した送信タイミ
ング制御部１１による超音波送信タイミング制御をタイ
ミングチャートで示したものである。

【００８０】この場合、図１０に示すように、スタイラ
スペンＰｅｎ＃０およびスタイラスペンＰｅｎ＃１はそ
れぞれ４回の超音波送信タイミングを１単位として交互
に超音波を送出する。

【００８１】すなわち、図１０に示すように、スタイラ
スペンＰｅｎ＃０は、４回の超音波送信タイミングを１
ブロックとして超音波を送出する。ここで、各超音波送
信タイミングにおける超音波送出期間はＴｓｅｎｄであ
り、その超音波送出間隔はＴｗａｉｔである。そしてこ
の４回の超音波送信タイミングの１回目の超音波送信タ
イミングにおいては、このスタイラスペンＰｅｎ＃０の
位置に対応して図３に示した表示部５０に表示されるカ
ーソルを追従移動制御するために常時超音波を送出す
る。また、２回目の超音波送信タイミングにおいては、
このスタイラスペンＰｅｎ＃０で第一ボタン１４ａが押
されたときのみ超音波を送出する。また、３回目の超音
波送信タイミングにおいては、このスタイラスペンＰｅ
ｎ＃０で第二ボタン１４ｂが押されたときのみ超音波を
送出する。また、４回目の超音波送信タイミングにおい
ては、２回目の超音波送信タイミングと同様にこのスタ
イラスペンＰｅｎ＃０で第一ボタン１４ａが押されたと
きのみ超音波を送出する。

【００８２】また、スタイラスペンＰｅｎ＃１もスタイ
ラスペンＰｅｎ＃０と同様に、４回の超音波送信タイミ
ングを１ブロックとして超音波を送出する。すなわち、
この４回の超音波送信タイミングの１回目の超音波送信
タイミングにおいてはこのスタイラスペンＰｅｎ＃１の
位置に対応して図３に示した表示部５０に表示されるカ
ーソルを追従移動制御するために常時超音波を送出す
る。また、２回目の超音波送信タイミングにおいては、
このスタイラスペンＰｅｎ＃１で第一ボタン１４ａが押
されたときのみ超音波を送出する。また、３回目の超音
波送信タイミングにおいては、このスタイラスペンＰｅ
ｎ＃１で第二ボタン１４ｂが押されたときのみ超音波を
送出する。また、４回目の超音波送信タイミングにおい
ては、２回目の超音波送信タイミングと同様にこのスタ
イラスペンＰｅｎ＃１で第一ボタン１４ａが押されたと
きのみ超音波を送出する。

【００８３】ここで、スタイラスペンＰｅｎ＃０および
Ｐｅｎ＃１から２回目の超音波送信タイミングと４回目
の超音波送信タイミングの両者において第一ボタン１４
ａが押されたことを示す超音波を発生するように構成し
た理由は、この実施例においては、スタイラスペンによ
る描画に際して第一ボタン１４ａを押しながら描画を行
うように構成されているので、この描画に係わる指示位
置の検出密度（サンプリング周期）を高くするためであ
る。

【００８４】なお、各超音波送信タイミングで発生され
る超音波駆動信号（超音波駆動クロック）は、例えばＦ
Ｈｚの信号であり、超音波駆動クロックは図６に示した
アンプ部１５を介して送出部１７に加えられ、送出部１
７からは、このＦＨｚの超音波が送出される。

【００８５】なお、上記説明においては、マルチペン機
能が選択された場合について説明した、スタイラスペン
が一本であり、マルチペン機能が選択されていない場合
は図１０に示したスタイラスペンＰｅｎ＃０による超音
波送信タイミング制御のみが繰り返されることになる。

【００８６】また、マルチペン機能が選択され、同時に
使用するスタイラスペンの数が３本以上の場合は、それ
ぞれのスタイラスペンがそれぞれ４回の超音波送信タイ
ミングを１単位として順次超音波を送出することにな
る。

【００８７】なお、上記説明においては、スタイラスペ
ン１の制御回路３の制御により圧電素子４から出力され
る超音波の出力タイミングと受信処理部３２における受
信処理との同期をとるように構成した場合の適用例につ
いて示したが、この発明の超音波スタイラスペンは、実
開昭６４−７３４０号に開示されているように、同一平
面上の既知な３点以上の点でスタイラスペンから送出さ
れる超音波を検出し、その受信時間差から上記スタイラ
スペンを含む双曲線の位置を決定し、この双曲線の２本
以上の交点から上記スタイラスペンの座標位置を決定す
るようにした構成にも同様に使用可能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スタイラスペンの軸体内に超音波発信手段を内蔵す
るとともに、該スタイラスペンの軸体の先端部に前記超
音波発信手段から出力された超音波を反射させる例えば
略円錐型の反射部および該反射部で反射された超音波を
外部に送出する超音波通過窓を設けて構成したので、ス
タイラスペンの先端部の位置とこのスタイラスペンから
送出される超音波の送出位置、すなわち超音波通過窓の
配設位置とを近接させることができ、これにより、スタ
イラスペンの傾き、回転によらずに高精度で位置入力を
行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる超音波スタイラスペンの一
実施例の概略構成を示した構成図。

【図２】 図１に示した超音波スタイラスペンの先端部
を拡大して示した要部拡大図。

【図３】 図１乃至図２に示したスタイラスペンを用い
て構成した情報処理システムの概略構成を示したブロッ
ク図。

【図４】 図３に示した情報処理装置の外観を示す斜視
図。

【図５】 図３に示した表示部の表示画面に対して所定
の位置関係で配設された２個の超音波受信素子とスタイ
ラスペンによる指示位置の関係を示した図。

【図６】 図３に示したカウンタによる超音波受信時間
の検出動作を示すタイミングチャート。

【図７】 図３に示した実施例の情報処理装置で用いる
スタイラスペンの外観を示した外観図。

【図８】 図３に示した実施例の情報処理装置で用いる
スタイラスペンの内部回路構成を示したブロック図。

【図９】 図３に示した超音波受信部および演算処理部
の具体的構成を示したブロック図。

【図１０】 ２本のスタイラスペンを同時に使用するマ
ルチペン機能が選択された場合における図８に示した送
信タイミング制御部による超音波送信タイミング制御を
を示すタイミングチャート。

【図１１】 従来の超音波スタイラスペンの一例を示す
図。

【図１２】 図１１に示した従来の超音波スタイラスペ
ンの問題点を説明するための図。

【図１３】 図１１に示した従来の超音波スタイラスペ
ンの他の問題点を説明するための図。

【符号の説明】

１…スタイラスペン、１ａ…先端部、２…電池、３…制
御回路、４…圧電素子、５…超音波反射部、６…超音波
通過窓、７…超音波、３０…超音波受信部、３１ａ，３
１ｂ，３１ｃ…超音波受信素子、３２…受信処理部、３
３…通信部、４０…演算処理部、４１…通信部、５０…
表示部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタイラスペンの軸体内に超音波発信手
   段を内蔵するとともに、該スタイラスペンの軸体の先端
   部に前記超音波発信手段から出力された超音波を反射さ
   せる反射部および該反射部で反射された超音波を外部に
   送出する超音波通過窓を設けたことを特徴とする超音波
   スタイラスペン。
2. 【請求項２】 前記反射部は、 その形状が略円錐型からなることを特徴とする請求項１
   記載の超音波スタイラスペン。