JPS603736A - 入力装置用ペン - 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 本発明は、座標入力装置、ディジタイザなどのコンピュ
ータ入力装置に使用する入力装置用ペンに関する。

従来例の構成とその問題点 コンピュータの入力端末装置として１文字９図形などを
ペンで描き、ペン位置を座標と１７で読み込む座標入力
装置がよく使用さ几ている。このような座標入力装置に
おいては、座標の検出方法として、ペンと入力盤面との
間の電磁結合を利用するととが多い。このようにペンと
入力盤面とを空間的に結合すると、ペン先の形状、入力
盤面の汚損などの座標検出に与える影響が少なく、信頼
性の高い装置とすることができる。しかし、その反面、
こＯ座標検出法は、ペンと盤面との接触を本質的に必要
としていないため、入力操作の有無を座標検出とは別に
検出しなけ几ばならない。そのため、従来はペンにペン
先と連動するマイクロスイッチを取シ付け、ペン先に筆
圧を加えることによってマイクロスイッチを動作させ、
ペンと入力盤面との接触を検出している。

以下、図面を参照しながら従来の入力装置用ペンについ
て説明する。第１図は従来用いられている入力装置用の
ペンの断面図である。同図において、１は入力盤面から
発生される磁界検出のためのピックアップコイル、２は
ペン軸、３はマイクロスイッチ、４はケース％５はピッ
クアップコイ゛　ル１及びマイクロスイッチ３からの信
号の引き出しケーブルである。

第２図は第１図におけるマイクロスイッチ３の断面図で
ある。同図において％６，７はスイッチを構成する端子
対、８は球面を持つ金属製のトグルバネ、９はトグルバ
ネ８の頂点に接する可動片で、その表面側にペン軸２が
取り付けである。

以上の構成において、ペン軸２に筆圧がかかり。

その応力が可動片に加わると、トグルバネ８の中央部が
端子６に接触してスイッチが閉じることになる。この場
合、スイッチの開閉には、トグルバネ８と端子６との間
隙というストロークが本質的に要求され、ペンの上下動
およびスイッチの開閉によるクリック感が伴い、文字９
図形などの入力に際し入力が途切れたシして書きにぐい
という問題がある。

また、入力操作の有無を検出する筆圧を設定する場合、
その筆圧が低すぎると、カーソル移動などの入力を伴な
わない座標検出時に誤入力を犯しやすく、また、高すぎ
ると、文字９図形等の入力に際してオペレーターへの負
担が大きく、連続操作に問題が生ずるので、充分な配慮
のもとに設定する必要がある。上述の操作時の筆圧には
個人差が非常に大きく、万人に共通する最適筆圧を設定
することは非常に困難であり、オペレーター（Ｄ　個性
に合わせた設定が望まれる。しかるに、従来の入力ペン
はマイクロスイッチを使用しており、そのスイッチの入
る筆圧はトグルバネの弾性のみに依存しているため、各
個人の最適筆圧を再設定す＼ ることは非常に困難であり、オペレーターに多大　□な
負担を強いているのが現状である。

発明の目的 本発明の目的は、従来の入力ペンで不可避的であった入
力操作傾伴うストロークを排し、かつ、任意に入力操作
の有無を検出する筆圧を設定することができる操作性の
非常に良い入力装置用ペンを提供することにある。

発明の構成 本発明の入力装置用ペンは、圧電振動子と、その圧電振
動子を周波数選択素子として含み、その圧電振動子の等
価共振インピーダンスがある閾値よりも小さい場合はそ
の共振周波数で発振し、その閾値以上の場合は別の周波
数で発振するように゛構成され、かつ前記閾値を可変に
するための可変インピーダンス手段を回路要素として含
む発振回路と、その発振回路の発振周波数の変化を検出
するための周波数弁別回路と、前記圧電振動子の振動を
抑制するための振動抑制体と、その振動抑制体を介して
前記圧電振動子に筆圧を加え、との筆圧の変化により前
記圧電振動子の等価共振インピーダンスを変化させるた
めのペン先部とを備ｔ、前記可変インピーダンス手段の
インピーダンスを任意に設定することにより、前記発振
回路の発振周波数の切替わる限界筆圧を任意に設定Ｌ７
得るように構成したものであり、これにより従来のペン
にあったわずられしい上下動およびスイ、ノチの開閉に
伴うクリック感をなくシ、また、入力操作の有無を検出
する筆圧を個々の使用者の最適値に設定して、誤入力や
操作者に与えかに労を少なくすることを可能にするもの
である。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明の入力装置用ペンの全体構成を機能別に
分解したときのブロック図である。

第３図において、ａの筆圧→振動子等価インピーダンス
変換機構部は、基本的には圧電振動子を挾持する振動抑
制体と、盤面からの筆圧をその振動抑制体を介して圧電
振動子に加えるためのペン先部とから成ね、筆圧の強弱
によって圧電振動子の振動を抑制する抑制効果を増減し
て圧電振動子の等価インピーダンスを変化させる働きを
する。

ｂの振動子等価インピーダンス−〉発振周波数変換回路
部は、基本的には前記圧電振動子を周波数選択素子とす
る発振回路であるが、その圧電振動子の等価共振インピ
ーダンスがある閾値以上、換言す扛ば周波数選択素子と
してのＱがある閾値以下になった場合には、圧電振動子
が周波数選択素子としての機能を失って、その共振周波
数とは別の周波数で発振するように構成してあり、さら
に前記閾値を可変とするような可変インピーダンス手段
をその回路要素として含んでいる。Ｃの発振周波数変化
検出回路部は、直接的にはｂの発振回路の発振周波数の
変化を、間接的には筆圧がある一定値を超えたことを検
出して信号として出力するもので、その構成には種々の
ものが考えられる。

以下、上記機能ブロックの具体的実施例について１図面
を参照しながら説明する。

第４図は本発明の一実施例における筆圧→振動子等価イ
ンピーダンス変換機構部の断面図である。

第４図において、１０は入力盤面から発生される磁界を
検出するためのピンクアップコイル、１１はペン軸、１
７はペン全体のケース、１３は円板状の圧電磁器振動子
であり、叩み方向に分極されでいる。その表裏両面には
駆動電極１４．１５が取付けられていて、その振動モー
ドは輪郭振動である。１２．１６はシリコンゴム系の弾
ｆ１．ｇ　１４料より成る振動抑圧板である。１８は圧
電磁器振動子１３と振動抑圧板１２．１６との圧接状態
を調整するための調整ネジである。１９は圧電磁器振動
子１３のリード線で、ケース１７の内壁面に溝を設けて
上方に取出している。２０は調整ネジ１８を回転する際
のドライバーの挿入溝である。

以上の構成において、調整ネジ１８はペン操作時にがた
つき等の違和感のない程度に調整してあり、圧電振動子
の等価共振インピーダンスは、後述の発振回路における
発振周波数に変化を生じさせる閾値以下となるようにし
である。この状態からペン軸１１を通して筆圧を圧電振
動子１３に加′″５・１１１“１３１ｉｉ１１１Ｅ＆１
２′′°１との圧接力が増し１機械的に振動が抑圧され
、それにともない圧電振動子の等価共振インピーダンス
が増加する。その模様をグラフ化したのが第５図である
。

第６図は本発明の一実施例における振動子等価インピー
ダンス→発振周波数変換回路部の回路図である。第６図
において、２１はｐチャンネルＭＯ３型電界効果トラン
ジスタ（ＭＯｆＳＦＩ！：Ｔ）２２゜ｎチャンネルＭＯ
８ＦＥＴ　２３から成る相補型ＭＯ３（（、−ＭＯＳ）
半導体素子で構成さｔ″Ｌｆ？ＬＬｆ？Ｌインバータ４
は直流帰環抵抗であり、抵抗２５゜可変コンデンサ２６
は移相回路を構成している。

２７は第３図における圧電振動子１３０等価インピーダ
ンスであり、その発振回路中の位置を示している。との
等価共振インピーダンスは前述のようにペン先を介して
、圧電振動子に加えられる筆圧に応じて変化する。２８
は後述する検出回路に接続さ汎るもので、インバータ２
１の電源端子となっている。

以上の構成で、筆圧が充分に低く、従って圧電振動子の
等価共振インピーダンスが充分に低いときは圧電振動子
が周波数選択素子として働き、その共振局波数約６ｏ０
ｋ）ｈで発振する。この状態から筆圧がより高くなり、
振動子の等価共振インピーダンスが増加し、他の回路素
子により決定される閾値を超えると、圧電振動子は周波
数選択素子としての機能を失い１発振周波数はほぼＣＭ
ＯＳインバータの最高動作周波数約７計に移行する。

０ＭＯ３で構成されたインバータは、その消費電流が動
作速度にほぼ比例するので、このとき消費電流もステッ
プ状に変化する。

ことで、上記等価共振インピーダンスの閾値は。

可変コンデンサ２６を外部から操作することで変化させ
ることにより任意に選びつる。前記圧電振動子の等価共
振インピーダンスと筆圧の間には第４図に示したような
関係があり、これによって入力操作の有無を検出する筆
圧を各個人に適正な値にすることができる。

第７図は、第６図の発振回路に電力を供給するとともに
、その消費電流を監視することで、発振回路の発振周波
数の変化を検出する回路の一実施例である。

第７図において％２８は第６図の発振回路に電力を供給
する端子、２９は電圧源、抵抗３０．抵抗３１はコンパ
レータ３２に基準電圧を与えるためのバイアス抵抗であ
る。トランジスタ３３はダイオード接続さ′ｔ′Ｌタト
ランジスタ３４とともにカレントミラー回路を構成して
おり、発振回路に供給する電流と等しい電流を抵抗３５
に流す。抵抗３６における電位降下はコンパレータ３２
によって基準電位と比較され、「０」または「１」の信
号が出力され、入力操作の有無が検出される。

ここでカレントミラー構成としたのは、消費電流の変化
が供給電圧に与える影響を最小限にして、効率よく電流
−電圧変換を行うためであり、単に電圧源から抵抗を介
して発振回路に電源供給を行い、抵抗での電位降下の変
化を検出するように構成した場合、消費電流の増加に伴
い抵抗での電位降下が増大し１発振回路への供給電圧が
低下して電流増加を防げるので、抵抗での電位降下の変
化はより小さいものとなる。

第８図は第３図、第６図、第７図のように構成した入力
装置用ペンの入力操作の有無を検出する筆圧と可変コン
デンサの容量の関係を示し、た特性図である。第５図、
第６図の回路構成素子の具体的数値は、抵抗２４−１．
８　ＭΩ、抵抗２５−２０にΩ、電圧源２９は１２ｖ、
抵抗３０，３１．３６はそれぞれ２にΩ、ＩＫΩ、ＩＫ
Ωである。

なお、本実施例においては、発振回路と検出回路を第６
図、第６図のように構成したが、発振回路は振動子の等
価共振インピーダンスによって複数の発振モードを有す
るものであればよく、閾値調整用の可変素子は、コンデ
ンサでなくとも発振モード切換の閾値を変化させ得るも
のであればよく、例えば本実施例において第５図の抵抗
２５を可変とすることでも可能である。

また、検出回路も発振回路に従属して、それに最適な方
法を選び得る。

発明の効果 以上のように本発明の入力装置用ペンは、ペン　１先に
加えられた筆圧によって圧電振動子の等価共振インピー
ダンスをほぼリニアに変化させる機構と、その等価共振
インピーダンスによって、その発振モードが切換わり、
かつ、その閾値を任意に設定できる発振回路と、その発
振周波数の変化を検出する検出回路を含めて成り、入力
操作の検出が従来の接点法のようなス）ｏ−り検出では
なく、本質的に圧力検出であるため、通常の筆記具と同
様な感覚での入力操作を可能にする。これは特に。

文字入力１図形入力などにおいて線がとぎれるなどの誤
入力を防止する効果が太きい。また、入力操作を検出す
る筆圧を任意設定できるため、入力筆圧の個人差に対応
して最適値を設定することにより、カーソル移動等の入
力を伴なわない座標検出操作時の誤入力を防止し、また
、入力検出筆圧が重すぎることによる操作者へ与える疲
労を防止するなど、操作性を著しく向上させ得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の入力装置用ペンの断面図、第２図は第１
図におけるマイクロスイッチの断面図。 第３図は本発明の入力装置用ペンの機能ブロック図、第
４図は本発明の一実施例における筆圧を圧電振動子の等
価共振インピーダンスに変換する機構部の断面図、第６
図はその変換特性を示す特性図、第６図および第７図は
それぞれ本発明の一実施例における発振回路と発振周波
数識別回路の回路図、第８図は本発明の一実施例におけ
る可変コンデンザ容量と入力操作の有無を検出するスイ
ッチング（限界）筆圧との関係を示す特性図である。 １０・・・・・・ピックアップコイル、１１・・・・・
・ペン軸、１２．１６・・・・・・振動抑制体、１３・
・・・・・圧電磁器振動子、１４．１５・・・・・・駆
動電極、２１・・・・・・インバータ、２７・・・・・
・圧電振動子等価インピーダンス、３２・・・・・・コ
ンパレータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 舵３図 第４図　第 ！！ 第５図 第 筆圧（１−） ６図 ４ ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電振動子と、その圧電振動子を周波数選択素子として
   含み、その圧電撮動子の等価共振インピーダンスがある
   閾値より低い場合はその共振周波数で発振し、その閾値
   以上の場合は別の周波数で発振するように構成され、か
   つ前記閾値を可変にするための可変インピーダンス手段
   を回路要素として含む発振回路と、その発振回路の発振
   周波数を識別するための周波数弁別回路と、前記圧電振
   動子の振動を抑制するための振動抑制体と、その振動抑
   制体を介して前記圧電振動子に筆圧を加え、仁の筆圧の
   変化により前記圧電振動子の等価共振インピーダンスを
   変化させるためのペン先部とを備え、前記可変インピー
   ダンス手段のインピーダンスを任意に設定することによ
   り前記発振回路の発振周波数を切替える限界筆圧を任意
   に設定し得るように構成した入力装置用ペン。