JPH10228345A - 電子ペン入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁誘導方式を利用した電子ペン入力装置にお
いて、電子ペン入力の際に加重された筆圧機能を安価な
回路構成で、かつ筆圧分解能を向上させた装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】ＣＭＯＳインバータで発振回路を構成し、
これに励磁されるコイルと導電性物質が接近時に発生す
る発振周波数の変化を筆圧変化として検出する電子ペン
入力装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ペンによるデ
ータ処理システム用の入力装置に関する。より具体的に
は、本発明はディジタイザまたはコンピュータ装置内に
適用され、電子ペン等の位置指示器で指示された座標位
置において、電子ペンに加重される筆圧を検出し、これ
によって得られる情報をコンピュータ表示装置に表示す
る入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子ペン入力による入力装置は従来のキ
ーボード又は、マウスによる入力媒体よりも、より簡単
にデータ入力手段を提供することは、当技術分野では周
知である。特に携帯用のコンピュータにおいては、携帯
性、操作性の良いものが追求されており、電子ペンによ
る情報入力が最も有力な入力方式といえる。

【０００３】座標位置の検出方式として従来、考案され
ている電気的結合方式として大きく分けて、電磁誘導方
式と静電結合による方式があり、本発明は電磁誘導方式
を採用している。

【０００４】従来の電磁誘導方式による座標入力装置は
例えば特公平２−５３８０５号公報に基本原理のひとつ
があるように、Ｘ軸及びＹ軸両方向が互いに直交するよ
うにディジタイザ側に配置されたループコイルと電子ペ
ンとの間で電磁波信号の送受信を行い、電子ペンで指示
された座標位置を特定する方式が考案されている。

【０００５】従来の電子ペン入力における筆圧検出方法
は、ディジタイザ側に電波発生手段を設け、ディジタイ
ザ面に配設されたループコイルを介して電波を発生させ
て、その電波に同調し得る同調回路を有した電子ペン側
で、反射電波をディジタイザに対して送信し、この反射
電波を上記ディジタイザのループコイルで受信し、これ
を所定の周期で交互に繰り返して、ディジタイザ側で送
信した電波と、電子ペンから反射されて受信した電波の
位相角をディジタイザ内に配された位相検波回路で検出
し、電子ペンの筆圧の変化を位相角の変化として、筆圧
を検出している。

【０００６】しかしながら、これらの方法の中で、電子
ペンの筆圧検出を電波の位相角で比較検出する方法がな
されているいるため、電子ペン側の同調回路における同
調周波数は、上記の電子ペン内に配されたコイルのイン
ダクタンスまたはコンデンサのキャパシタンスを厳密に
調整しないと、位相による検波が正しく行われないとい
う欠点があった。

【０００７】さらに、電子ペンからの反射電波をディジ
タイザで受信する際の処理として、信号の増幅、位相検
波、量子化等のアナログ信号処理を施す必要があり、回
路の複雑さは避けられない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】

【０００９】本発明は、従来の筆圧検出方式の問題点を
改善したものであり、筆圧の分解能の向上と、電子ペン
及びディジタイザの内部回路の簡素化をはかることによ
って部品コストを低減した電子ペン入力装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子ペン入力装置においては、ＣＭＯＳイ
ンバータで構成される発振回路を図２に示す。本回路は
高周波で発振させ、発振コイル８から発される磁界によ
って、接近した導電性物質７の表面に電磁誘導による誘
導電流が発生し、電磁エネルギーとして消費する。これ
によって消費された電磁エネルギーによって、発振出力
信号の減衰を引き起こし、発振周波数を変化させること
ができる。図３に発振コイル８面に対し、導電性物質７
の垂直距離と上記発振回路の発振周波数の関係グラフを
示す。図中、垂直距離Ｚ０（約３ｍｍ〜４ｍｍ）以下に
なると急激に発振周波数が変化し、この領域で、導電性
物質７を垂直方向に可動できるようにする。

【００１１】上記原理を利用して、導電性物質７を電子
ペンの先端部に配置し、電子ペン入力の際、筆圧量に応
じて、上記導電性物質７が垂直方向に移動できる様に
し、筆圧量を上記発振回路の周波数の変化として検出す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の電子ペン入力装置の第一
の実施形態として、電子ペン内においては、導電性物質
を電子ペン先端部に配置し、筆圧量に応じて、上記導電
性物質が可動できる様にし、ディジタイザ側において
は、上記発振回路の発振周波数を高周波発振させる事に
よって、発振コイルのインダクタンスを小さくすること
ができ、上記発振コイルは渦巻き状のマイクロストリッ
プラインでパターンニングして配設することができる。

【００１３】また、上記発振回路の出力を周波数カウン
タ回路のクロックにして計数し、周波数の変化量を検出
する構成とする。

【００１４】本発明の電子ペン入力装置の第二の実施形
態として、電子ペン内に上記発振回路及び周波数カウン
タを具備し、さらに上記導電性物質と上記発振コイルを
近接して配置し、電子ペンの筆圧に応じて、上記導電性
物質と上記発振コイルを接近させるような構造とし、上
記発振回路における発振周波数を変化させて、上記周波
数カウンタの計数データを変調後、この筆圧情報を上記
電子ペン内のＬＣ共振回路におけるコイルを介してディ
ジタイザに伝送する。

【００１５】

【実施例】図５は本発明の電子ペン入力装置の第一の実
施例を示すもので、発振コイル８をマトリクス状に配設
し、各発振コイル８の発振回路を図４に示す。ＣＭＯＳ
インバータ９及び１０で発振回路を構成し、発振コイル
８はスパイラル状にマイクロストリップラインで配線さ
れている。発振コイル８から磁界が発生し、導電性物質
７が近接すると、電磁誘導の原理でエネルギーが消費さ
れ、発振出力信号が減衰し、同時に周波数の変化が生じ
る。図５の実施例では発振コイル８がプリント基板１２
上にパターニングされており、その上層に感圧式アナロ
グ抵抗膜１１を配し、電子ペン入力時の位置検出及び入
力検出として機能させる。

【００１６】図６は電子ペン入力装置の筆圧検出機能ブ
ロックを示す。本機能ブロックは発振回路１３、周波数
カウンタ１４、バッファ１５及び制御回路１６で構成さ
れ、電子ペン入力時に筆圧が加わると、発振回路１３の
発振周波数が変化し、周波数カウンタ１４である所定の
周期で計数した値を監視し、そのデータをバッファ１５
に格納して、時系列的に変化した筆圧量を判定する。

【００１７】図７は電子ペンの内部構成を示す。導電性
物質プレート１９を電子ペン先のスタイラス１８の上部
に配置し、スタイラス１８に筆圧が加重すると垂直上方
向に力が加わり、バネ２０及び弾性材２１を通して導電
性物質プレート１９が可動するしくみとする。この時、
導電性物質プレート１９は極力電気伝導性が良好な非磁
性体金属が、電磁誘導時に消費するエネルギーが大きい
傾向にあり、アルミニウムもしくは銅が金属材料として
適している。

【００１８】図８は電子ペン入力装置の第二の実施例
を、また図９は本実施例の内部機能ブロックを示すもの
で、ディジタイザ２７側は図１と同様の構成とし、上記
電子ペン内にコイル２４とコンデンサ２６で構成される
ＬＣ共振回路２３を具備し、上記ＬＣ共振回路２３はデ
ィジタイザ２７側より発される電磁波信号に共振するも
のとする。電子ペンとディジタイザ２７間での電磁授受
方式は特公平２−５３８０５号公報と同様の方式とし、
本発明では特許請求範囲対象外事項のため、詳細な説明
は省略する。

【００１９】さらに、上記電子ペン内にスタイラス１８
の移動に連動して可動する導電性プレート１９を弾性材
２１をはさんで近接する発振コイル８を各々配置し、上
記発振コイル８と接続される発振回路１３は図２と同様
の回路構成とし、上記電子ペンに加重される筆圧量に応
じて導電性プレート１９が発振コイル８に接近すると、
発振回路１３に発振周波数の変化が生じ、これを処理回
路２５内で、周波数カウンタ１４で計数し、その情報を
変調回路２２で変調処理をして、ＬＣ共振回路２３を介
して、筆圧情報を該ディジタイザ２７へ搬送する。尚、
処理回路２５への電源供給はディジタイザ２７側から発
される電磁エネルギーによって、上記電子ペン内のＬＣ
共振回路２３のコイル２４で誘導起電力を発生させ、こ
れを整流して取得できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上に説明した様に構成され
ているので、以下に記載される様な効果を奏する。

【００２１】本発明の第一の実施例における筆圧検出方
式によれば、電子ペンからの筆圧量を、ディジタイザ２
７側の発振回路で検出でき、電子ペンからの信号を受信
する必要が無いため、受信信号の増幅器が不要となり、
さらに筆圧量を周波数カウンタで計数するため、基本的
に全てデジタル回路で構成される。従来の方式では、電
子ペンからの反射信号を受信後、Ａ／Ｄ変換処理によっ
て量子化をする必要があるが、本方式は周波数カウンタ
のカウンタ値がそのままデジタル情報として処理できる
ため、筆圧検出を高速に処理できる。また回路の集積化
も容易に実現でき部品材料費のコストダウンが期待でき
る。

【００２２】さらに、電子ペン側に従来の同調回路を必
要とせず、導電性物質を含む簡単な部品で構成され、部
品コスト及び製造コストの削減をはかる事ができる。

【００２３】本発明の第二の実施例における筆圧検出方
式によれば、電子ペン内に発振回路及び処理回路を具備
する事で、ディジタイザ側に複数の発振回路及び筆圧検
出回路を配設する必要が無くなり、ディジタイザ側の部
品コスト及び製造コストダウンが期待できる。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のディジタイザ基本構成図を示す。

【図２】本発明における発振回路図を示す。

【図３】導電性物質が発振コイルへ近接する時の上記発
振回路の発振周波数の変化を示す。

【図４】本発明における電子ペン入力装置の第一の実施
例における発振回路図を示す。

【図５】本発明における電子ペン入力装置の第一の実施
例を示す。

【図６】本発明における電子ペン入力装置の第一の実施
例における筆圧検出機能ブロック図を示す。

【図７】本発明における第一の実施例における電子ペン
の内部構成を示す。

【図８】本発明における第二の実施例における電子ペン
の内部構成を示す。

【図９】本発明における第二の実施例における電子ペン
の機能ブロック構成を示す。

【符号の説明】

１ 位置指示器 ２ ループコイル ３ 選択回路 ４ 送信回路 ５ 受信回路 ６ 処理装置 ７ 導電性物質 ８ 発振コイル ９ ＣＭＯＳインバータ（発振用） １０ ＣＭＯＳインバータ（バッファ用） １１ 感圧式アナログ抵抗膜 １２ プリント基板 １３ 発振回路 １４ 周波数カウンタ １５ バッファ １６ 制御回路 １７ 電子ペン １８ スタイラス １９ 導電性プレート ２０ バネ ２１ 弾性材 ２２ 変調回路 ２３ ＬＣ共振回路 ２４ コイル ２５ 処理回路 ２６ コンデンサ ２７ ディジタイザ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性物質を有する電子ペンと発振回路で
   構成される電磁センサを有するディジタイザ間で電磁エ
   ネルギーの授受をし、上記電子ペンに加重する筆圧量
   を、上記ディジタイザ内の電磁センサで検出する装置で
   あって、上記電子ペンの先端部に導電性物質を配置し、
   上記ディジタイザ内の電磁センサを発振回路で構成し、
   上記電子ペンに加重する筆圧量に応じて、導電性物質が
   移動し、これに近接する上記ディジタイザの上記電磁セ
   ンサの発振周波数を変化させて、この変化量を周波数カ
   ウンタで計数し、筆圧量を判定することを特徴とする電
   子ペン入力装置。
2. 【請求項２】電子ペン内部にスタイラスの移動と連動し
   て導電性物質プレートと発振回路で構成した電磁センサ
   とが近接させる様な構造とし、上記電子ペンに加重され
   る筆圧に応じて上記導電性物質プレートと上記電磁セン
   サ間距離を変化させることにより、上記発振回路の発振
   周波数を変化させる。この変化量を電子ペン内部に配さ
   れた周波数カウンタ回路で計数した値を筆圧情報とし、
   上記筆圧情報を変調後、上記電子ペンに配されたＬＣ共
   振回路のコイルを通して、ディジタイザに伝達すること
   を特徴とする電子ペン入力装置。