JP3120022B2

JP3120022B2 - ペン入力装置

Info

Publication number: JP3120022B2
Application number: JP16411395A
Authority: JP
Inventors: 信哉貴志
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH0916311A; US5696538A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、手書き文字入力装置、
手書き図形入力装置、ポインティングデバイス、或いは
Ｘ−Ｙ−Ｚ座標入力装置等のペン入力装置に備えられる
入力ペンの傾き検出装置、及びこの傾き検出装置を備え
たペン入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ペン入力装置で描かれる線の
太さを変更する方法には、筆圧を検知してその情報で線
幅を変えたり（特開昭６３−４６５３２号公報）、入力
ペンにスイッチを設けてこれらのスイッチのＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作により、線の太さや濃度、色等の表示線種を順次
変更する方法がある（特開平６−２７４２６４号公
報）。

【０００３】しかしながら、前者の方法では、実際のペ
ンや鉛筆、クレヨンなどの筆記具の使用による太さの表
現などへの配慮がなされていないため、筆記具の使用感
や手書き感覚の再現には至っていない。また、後者の方
法では、わざわざスイッチを押さなければならないの
で、操作し難いといった問題がある。

【０００４】これに対し、特開平３−１７１３２１号公
報には、座標指示器（入力ペンに相当）の傾きを検知
し、その情報で線の太さを変える方法が開示されてい
る。これによれば、座標指示器を傾けるだけでよいの
で、一々スイッチを押さなくてもよく、操作も自然で、
筆記具の使用感や、手書き感覚が再現されている。

【０００５】図１５に、上記公報の入出力装置のブロッ
ク図を示す。この装置では、座標入力装置５２と液晶表
示装置５５とが重ねて配されて表示・入力面が構成され
ている。この表示・入力面に座標指示器５１が座標を指
示すると、座標入力装置５２が指示された座標を検出
し、制御装置５３へと出力する。そして、制御装置５３
は、表示駆動装置５４に対して入力された座標位置に座
標指示器５１の軌跡の表示指示を行い、この指示によ
り、表示駆動装置５４が液晶表示装置５５に表示を行わ
せる。

【０００６】そして、座標指示器５１には、座標を検出
するための励磁コイルである第１及び第２のコイル５６
・５７が内蔵されており、座標指示器５１を座標入力装
置５２の上で使用すると、これら第１及び第２の各コイ
ル５６・５７の座標（Ｘ１，Ｙ１）・（Ｘ２，Ｙ２）が
検出される。制御装置５３は、検出された座標（Ｘ１，
Ｙ１）・（Ｘ２，Ｙ２）と各コイル５６・５７間の距離
Ｌとに基づいて、座標指示器５１のｚ軸からの傾き角度
Ｓを、下記の式で求めるようになっている。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法で、座標指示器５１の傾きを検出する装置で
は、装置が複雑で、コスト高を招来すると共に、応答性
に劣り、加えて座標入力可能な範囲であるにもかかわら
ず、傾きを求めることができないといった問題点があ
る。

【０００９】つまり、上記の構成では、座標指示器５１
の傾き角度Ｓを得るために、座標検出用の励磁コイルを
最低でも１個使用しなければならない。したがって、座
標指示器５１の構造が複雑化し、コスト高となる。ま
た、座標指示器５１の傾きが変わる都度、傾き角度Ｓを
求めるための上記した複雑な演算を繰り返す必要がある
ので、座標指示器５１に内蔵する一般に低レベルのマイ
クロコンピュータでは、負荷が高くなり、応答性が低下
することとなる。また、例えば座標指示器５１を手前に
傾けた状態で、座標入力装置５２の最も手前に持ってき
たりして、内蔵された第１及び第２のコイル５６・５７
が座標入力装置５２上からはずれた位置にくると、座標
が検出できなくなり、傾き角度Ｓが得られなくなる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ペン入力装置は、上記の課題を解決するために、入力ペ
ンを用いて文字や図形、座標等の情報を入力するペン入
力装置において、内部空洞で、入力ペンの軸に中心軸を
有し、入力ペンと一体的に動くように設けられると共
に、その内面にペン軸を中心として同心円状に複数のリ
ング状電極が形成された半球状ケースと、上記半球状ケ
ース内に収容され、入力ペンの傾きに応じて重力により
ケース内を移動する導電性の移動体と、この移動体の半
球状ケース内の位置を、上記リング状電極間の導通の状
態から検出し、検出した位置から入力ペンの傾きを検出
する検出部とを備えた入力ペンの傾き検出装置と、上記
傾き検出装置にて検出された傾きに応じて、入力ペンに
て描かれる線の太さを変更する線幅制御手段と、上記傾
き検出装置にて検出された傾きを記憶手段に一時的に記
憶させ、この記憶させた傾きを実際に検出される傾きに
代えて用いるよう指示する傾き一時固定指示手段とを有
し、上記傾き一時固定指示手段により指示された際、記
憶手段は傾き検出装置にて検出された傾きを一時的に記
憶し、上記線幅制御手段は、記憶手段に記憶されている
傾きを実際に検出される傾きに代えて用いるようになっ
ていることを特徴としている。

【００１１】本発明の請求項２記載のペン入力装置は、
上記の課題を解決するために、入力ペンを用いて文字や
図形、座標等の情報を入力するペン入力装置において、
内部空洞で、入力ペンの軸に中心軸を有し、入力ペンと
一体的に動くように設けられると共に、その内面にペン
軸を中心として同心円状に複数のリング状電極が形成さ
れた半球状ケースと、上記半球状ケース内に収容され、
入力ペンの傾きに応じて重力によりケース内を移動する
導電性の移動体と、この移動体の半球状ケース内の位置
を、上記リング状電極間の導通の状態から検出し、検出
した位置から入力ペンの傾きを検出する検出部とを備え
た入力ペンの傾き検出装置と、上記傾き検出装置にて検
出された傾きに応じて、入力面の法線方向の座標を検出
するＺ座標検出手段と、上記傾き検出装置にて検出され
た傾きを記憶手段に一時的に記憶させ、この記憶させた
傾きを実際に検出される傾きに代えて用いるよう指示す
る傾き一時固定指示手段とを有し、上記傾き一時固定指
示手段により指示された際、記憶手段は傾き検出装置に
て検出された傾きを一時的に記憶し、上記Ｚ座標検出手
段は、記憶手段に記憶されている傾きを実際に検出され
る傾きに代えて用いるようになっていることを特徴とし
ている。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】上記のペン入力装置に備えられた入力ペンの傾
き検出装置の構成によれば、入力ペンが傾くと、その傾
きに応じて半球状ケース内の移動体が重力により移動
し、この移動の際、導電性の移動体は、半球状ケースの
内面に同心円状に設けられた複数のリング状電極と接触
し、接触した２本のリング状電極間を順に導通させてい
く。

【００１５】例えば、リング状電極の総数をＮ本とする
と、入力ペンに傾きの無い状態から傾きが最大になるに
つれて、移動体は、１本目のリング状電極のみに接触、
→１本目と２本目に接触して両電極間を導通、→ ２本
目と３本目に接触して両電極間を導通、→ …… →Ｎ
−１番目とＮ番目に接触して両電極間を導通、と変化す
る。そして、検出部が、このＮ段階のどの状態にあるか
を、電極間の導通状態から検出し、入力ペンの傾きを１
〜ＮのＮ段階で検出する。

【００１６】このように、本発明では、従来の技術のよ
うに、入力ペン内部に座標検出用の励磁コイルを設ける
必要などなく、入力ペンの傾きに応じて移動する移動体
の位置を簡単な電気接点のみで検出する構成であるの
で、入力ペンの構造の簡素化が可能で、比較的安価に実
現することができる。

【００１７】また、従来の技術では、入力ペンの傾きが
変わる都度、傾き角度を得るための高度で複雑な演算を
繰り返す必要があり、入力ペンに内蔵される一般に低レ
ベルのマイクロコンピュータを使用する装置においては
負荷が高く、応答性にも問題が出やすいが、本発明で
は、演算が必要な部分でも簡単な四則演算で済ますこと
ができ、低レベルのマイクロコンピュータでも高速で処
理させることができる。

【００１８】また、従来の技術では、入力ペンが座標入
力装置から外れた位置になると座標が検出できなくなる
が、本発明では、座標検出とは関係なく入力ペンの傾き
を検出することができるため、このような不具合は招来
されない。

【００１９】また、本発明のペン入力装置の構成によれ
ば、上記の入力ペンの傾き検出装置を備えると共に、線
幅制御手段が、この傾き検出装置にて検出された傾きに
応じて、入力ペンにて描かれる線の太さを変更するよう
になっている。したがって、入力ペンを傾けるだけで線
の太さを変化し得る、操作が自然で、筆記具の使用感
や、手書き感覚が再現された優れたペン入力装置を、簡
単な構成で比較的安価にて、かつ入力ペンに内蔵するマ
イクロコンピュータとして低レベルのものを使用しても
応答性よく実現できる。

【００２０】また、本発明の他のペン入力装置の構成に
よれば、上記の入力ペンの傾き検出装置を備えると共
に、Ｚ座標検出手段が、この傾き検出装置にて検出され
た傾きに応じて、入力面の法線方向の座標を検出するよ
うになっている。したがって、入力ペンを傾けるだけで
入力面の法線方向のＺ座標を入力させることが可能とな
り、３次元図形を入力可能なペン入力装置を、簡単な構
成で比較的安価にて、かつ入力ペンに内蔵するマイクロ
コンピュータとして低レベルのものを使用しても応答性
よく実現できる。

【００２１】また、上記のペン入力装置は、傾き一時固
定指示手段にて指示することで、記憶手段が傾き検出装
置にて検出された傾きを一時的に記憶し、上記線幅制御
手段又はＺ座標検出手段が、記憶手段に記憶されている
傾きを実際に検出される傾きに代えて用いるようになっ
ている。したがって、一定の線の太さで線を描きたい時
や、等高線の入力などＺ座標値を一定にしながらＸ−Ｙ
座標を入力したい場合、入力ペンの傾きを一切変化させ
ないように描くような操作は実際には不可能であるが、
この構成を採用することで、記憶手段にて記憶させた傾
きを基にして、一定の太さの線や、Ｚ座標値を一定にし
たＸ−Ｙ座標を入力することが可能となる。

【００２２】

【実施例】〔基本構成例１〕本発明の背景技術を説明する一基本構成例について図１
ないし図１１に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００２３】本基本構成例では、本発明に係る入力ペン
の傾き検出装置が、入力ペンの傾きに応じて入力ペンに
て描かれる線の太さを変更することが可能な、ペン入力
装置に備えられたものを例示している。

【００２４】ペン入力装置は、図２に示すように、入力
ペン１、Ｘ−Ｙ座標検出用センサパネル２、本体処理装
置３、及び平面ディスプレイパネル４を備えている。入
力ペン１は、Ｘ−Ｙ座標検出用センサパネル２に対し
て、Ｘ−Ｙ座標を指示して文字や図形等を入力するもの
である。また、詳細については後述するが、入力ペン１
は、入力ペン１のＸ−Ｙ座標面の法線方向からの傾きに
応じた『傾き値』を本体処理装置３へと出力するように
なっている。Ｘ−Ｙ座標検出用センサパネル２は、入力
ペン１にて指示されたＸ−Ｙ座標を検出して、本体処理
装置３へと出力するものである。本体処理装置３は、Ｘ
−Ｙ座標検出用センサパネル２からの信号に基づいて、
平面ディスプレイパネル４に表示するための表示データ
を作成し、平面ディスプレイパネル４を駆動して表示を
行わせるものである。

【００２５】また、本体処理装置３は、入力ペン１が大
きく傾いている程太く、入力ペン１の傾きが少ない程細
くなるように、入力ペン１から入力される傾き値に応じ
て入力ペン１で描かれる線の太さを変更するようになっ
ており、本発明の線幅制御手段の機能を有している。
尚、本ペン入力装置では、Ｘ−Ｙ座標検出用センサパネ
ル２と平面ディスプレイパネル４とは重ねて配置されて
おり、入力ペン１にて描いた文字や図形が、即座に平面
ディスプレイパネル４に表示されることで、恰も平面デ
ィスプレイパネル４に直接書き込んだかのような使用感
が得られるものである。

【００２６】続いて、上記入力ペン１の構成を詳細に説
明する。入力ペン１のブロックを図１に示す。入力ペン
１は、ペン本体部５と、検出部７とからなり、検出部７
には、上記本体処理装置３に検出部７からの信号を出力
するためのコネクタ１０が接続されている。

【００２７】ペン本体部５は、図３（ａ）に示すよう
に、先端部が尖った軸状のペン軸５ａを有しており、そ
の後端部に、内部空洞の半球状ケース６がペン軸５ａの
軸と中心軸を合わせて取り付けられている。半球状ケー
ス６の内面には、同図（ｂ）に示すように、ペン本体部
５の軸を中心に、間を隔てて並ぶＮ本のリング状電極Ｐ
（Ｐ₁，Ｐ₂，…Ｐ_N-1，Ｐ_N）が同心円状に設けられ
ており、リング状電極Ｐ₁が最も内側に位置し、リング
状電極Ｐ_Nが最も外側に位置する。

【００２８】この半球状ケース６の内部には、同図
（ａ）に示すように、導電体からなるボール（移動体）
８が収容されている。ボール８は、半球状ケース６内を
ペン本体部５の傾き（入力ペン１の傾き）に伴って重力
により移動し、ペン本体部５がＸ−Ｙ座標検出用センサ
パネルの法線方向に対して傾きのない状態では、半球状
ケース６の底部に位置してリング状電極Ｐ₁にのみ接触
しており、ペン本体部５が傾くと共に、半球状ケース６
の内面に沿って、リング状電極Ｐ₁・Ｐ₂に接触→ リ
ング状電極Ｐ₂．Ｐ₃に接触 → … → リング状電
極Ｐ_N-1・Ｐ_Nに接触するようになっている。このボー
ル８としては、例えば鉄球や、水銀等を用いることがで
きる。

【００２９】上記各リング状電極Ｐは、それぞれ上記検
出部７に接続されている（図１参照）。検出部７は、図
４に示すように、マイクロコンピュータ９と、プログラ
ムＲＯＭ（Read Only Memory) 及び演算用ワークエリア
ＲＡＭ（Random Access Memory) からなる演算手段１１
と、パラレルのＩ／Ｏポート１２とから構成されてい
る。マイクロコンピュータ９は、演算手段１１のプログ
ラムに従い、Ｉ／Ｏポート１２を経由して各リング状電
極Ｐに電圧を与え、リング状電極Ｐ間の導通を検出し、
その検出結果を基にして、ペン本体部５の傾きに応じた
傾き値を検出するようになっている。また、マイクロコ
ンピュータ９は、検出した傾き値を演算手段１１のプロ
グラムに従って、コネクタ１０に出力するようにもなっ
ている。

【００３０】図５に、リング状電極Ｐの総数Ｎが奇数で
あった場合のリング状電極ＰとＩ／Ｏポート１２との結
線図を示し、図６に、リング状電極Ｐの総数Ｎが偶数で
あった場合のリング状電極ＰとＩ／Ｏポート１２との結
線図を示す。

【００３１】図に示すように、各リング状電極Ｐのう
ち、Ｐ₁，Ｐ₃…といった奇数番目のものは全て、Ｉ／
Ｏポート１２の出力ポートに接続されており、奇数番目
のリング状電極Ｐが電圧出力電極となっている。一方、
各リング状電極Ｐのうち、Ｐ₂，Ｐ₄…といった偶数番
目のものは、入力ポートに接続されており、偶数番目の
リング状電極Ｐが電圧入力電極となっている。したがっ
て、リング状電極Ｐの総数Ｎが奇数の場合、リング状電
極Ｐ_Nは出力ポートに、偶数の場合は、入力ポートに各
々接続されている。そして、このようにＮ本のリング状
電極Ｐを交互に出力ポートと入力ポートとに振り分ける
ことで、隣接する２本のリング状電極Ｐ・Ｐ間での導通
を検出できることとなる。

【００３２】図７に、リング状電極Ｐの総数Ｎが奇数で
あった場合の、マイクロコンピュータにて用いられる真
理値表を示し、図８に、リング状電極Ｐの総数Ｎが偶数
であった場合の真理値表を示す。尚、各表において、Ｎ
が奇数の場合はｎも奇数であり、Ｎが偶数の場合はｎも
偶数である。

【００３３】ここでは、Ｎが奇数の場合について、ペン
本体部５の傾きに伴って半球状ケース６内でボール８が
移動し、接点が変化する様子を示した図９を参照しなが
ら説明する。尚、Ｎが偶数の場合も同様の考え方が適応
でき、説明の便宜上、偶数の場合の説明は省略する。

【００３４】Ｎが奇数の場合、図７の真理値表により、
まず、電圧出力電極である奇数番目のリング状電極Ｐ
（Ｐ₁，Ｐ₃，…，Ｐ_n-2，Ｐ_n，…，Ｐ_N-2，Ｐ_N）
に、電圧（１，１，…，１，１，…，１，１）を与え
る。このとき、電圧入力電極である偶数番目のリング状
電極Ｐ（Ｐ₂，Ｐ₄，…，Ｐ_n-1，Ｐ_n+1，…，
Ｐ_N-3，Ｐ_N-1）に、電圧（０，０，…，０，０，…，
０，０）が現れれば、何れの電極間にも導通がない状
態、つまり、図９（ａ）に示すように、ペン本体部５に
傾きが無く、ボール８がリング状電極Ｐ₁にのみ接触し
た状態であるから、傾き値を『１』とする。

【００３５】同様に、電圧出力電極のリング状電極Ｐ
（Ｐ₁，Ｐ₃，…，Ｐ_n-2，Ｐ_n，…，Ｐ_N-2，Ｐ_N）
に、電圧（１，０，…，０，０，…，０，０）を与え、
このとき、電圧入力電極であるリング状電極Ｐ（Ｐ₂，
Ｐ₄，…，Ｐ_n-1，Ｐ_n+1，…，Ｐ_N-3，Ｐ_N-1）に、
電圧（１，０，…，０，０，…，０，０）が現れれば、
リング状電極Ｐ₁とリング状電極Ｐ₂とが導通（ショー
ト）した状態、つまり、リング状電極Ｐ₁とリング状電
極Ｐ₂とにボール８が接触している状態であるから、傾
き値を『２』とする。

【００３６】同様に、電圧出力電極のリング状電極Ｐ
（Ｐ₁，Ｐ₃，…，Ｐ_n-2，Ｐ_n，…，Ｐ_N-2，Ｐ_N）
に、電圧（０，０，…，０，１，…，０，０）を与え、
このとき、電圧入力電極であるリング状電極Ｐ（Ｐ₂，
Ｐ₄，…，Ｐ_n-1，Ｐ_n+1，…，Ｐ_N-3，Ｐ_N-1）に、
電圧（０，０，…，１，０，…，０，０）が現れれば、
リング状電極Ｐ_n-1とリング状電極Ｐ_nとが導通した状
態、つまり、図９（ｂ）に示すように、ペン本体部５が
やや傾いた、リング状電極Ｐ_n-1とリング状電極Ｐ_nと
にボール８が接触している状態であるから、傾き値を
『ｎ』とする。

【００３７】同様に、電圧出力電極のリング状電極Ｐ
（Ｐ₁，Ｐ₃，…，Ｐ_n-2，Ｐ_n，…，Ｐ_N-2，Ｐ_N）
に、電圧（０，０，…，０，０，…，０，１）を与え、
このとき、電圧入力電極であるリング状電極Ｐ（Ｐ₂，
Ｐ₄，…，Ｐ_n-1，Ｐ_n+1，…，Ｐ_N-3，Ｐ_N-1）に、
電圧（０，０，…，０，０，…，０，１）が現れれば、
リング状電極Ｐ_N-1とリング状電極Ｐ_Nとが導通した状
態、つまり、図９（ｃ）に示すように、ペン本体部５が
最大に傾いた、リング状電極Ｐ_N-1とリング状電極Ｐ_N
とにボール８が接触している状態であるから、傾き値を
『Ｎ』とする。

【００３８】したがって、Ｎ段階で表される傾きを、電
圧出力電極のリング状電極Ｐ（Ｐ₁，Ｐ₃，…，
Ｐ_n-2，Ｐ_n，…，Ｐ_N-2，Ｐ_N）に出力する電圧を変
化させ、電圧入力電極であるリング状電極Ｐ（Ｐ₂，Ｐ
₄，…，Ｐ_n-1，Ｐ_n+1，…，Ｐ_N- ₃，Ｐ_N-1）に入力
される電圧を検出するといったことを、最大でもＮ回行
うことで、１回の傾き値を検出できる。

【００３９】次に、マイクロコンピュータ９により実施
される、傾き値を求め、求めた傾き値を本体処理装置３
へと出力する処理の流れを、図１０、図１１のフローチ
ャートに基づいて説明する。尚、このフローチャート
は、リング状電極Ｐの総数Ｎが奇数であるか偶数である
かには依存しないものである。

【００４０】図１０のＳ１の傾き値検出処理では、ま
ず、図１１に示すように、Ｉ／Ｏポート１２の出力ポー
トに接続されている、全ての電圧出力電極の電圧を
“１”にする（Ｓ１１）。次に、Ｉ／Ｏポート１２の入
力ポートに接続されている、全ての電圧入力電極の電圧
を調べる（Ｓ１２）。ここで、全ての電圧入力電極の電
圧が“０”ならば、ペン本体部５は傾いていない状態で
あるので、Ｓ２１に移行して、『傾き値＝１』とする。

【００４１】一方、Ｓ１２にて、全ての電圧入力電極の
電圧が“０”でなければ、ペン本体部５が傾いているの
で、傾きを調べるために、Ｓ１３に移行して、カウンタ
ｉを１にセットする。そして、電圧出力電極のうちのリ
ング状電極Ｐ_iの電圧を“１”に、それ以外の電圧出力
電極の電圧を“０”にする（Ｓ１４）。

【００４２】次に、電圧入力電極のうちのリング状電極
Ｐ_i+1の電圧を調べる（Ｓ１５）。ここで、リング状電
極Ｐ_i+1の電圧が“１”ならば、Ｓ１９に移行して、
『傾き値＝ｉ＋１』とする。

【００４３】一方、Ｓ１５において、リング状電極Ｐ
_i+1の電圧が“１”でなければ、カウンタｉの値を２増
やして（Ｓ１６）、Ｓ１７に移行し、電圧出力電極のう
ちのリング状電極Ｐ_iの電圧を“１”に、それ以外の電
圧出力電極の電圧を“０”にする。

【００４４】次に、電圧入力電極のうちのリング状電極
Ｐ_i-1の電圧を調べる（Ｓ１８）。ここで、リング状電
極Ｐ_i-1の電圧が“１”ならば、Ｓ２０に移行して、
『傾き値＝ｉ』とする。

【００４５】一方、Ｓ１８において、リング状電極Ｐ
_i-1の電圧が“１”でなければ、さらに傾きを調べるた
めに、Ｓ１４に戻り、傾き値が検出されるまで、Ｓ１４
〜Ｓ１８の処理を繰り返す。

【００４６】Ｓ１９、Ｓ２０又はＳ２１にて、傾き値が
得られると、傾き検出処理を終了し、図１０のＳ２に移
行し、得られた傾き値をコネクタ１０から出力して、本
体処理装置３へと伝送する。本体処理装置３では、傾き
値が小さければ細い線、傾き値が大きければ太い線を描
くようなデータ処理が実施される。

【００４７】以上のように、本基本構成例においては、
入力ペン１のペン本体部５には、ボール８を収容し、か
つ内面に複数のリング状電極Ｐが形成された半球状ケー
ス６が取り付けられており、入力ペン１傾きに応じて移
動するボール８の位置を簡単な電気接点のみで検出して
入力ペン１の傾きを得るようになっている。

【００４８】したがって、入力ペン内部に座標検出用の
励磁コイルを設ける必要がないので、入力ペン１の構造
が簡素化できて、コスト削減が図れると共に、座標検出
用の励磁コイルを用いた場合のような複雑な演算も必要
ないので、マイクロコンピュータ９として一般に低レベ
ルのマイクロコンピュータを使用したとしても、負荷が
かからず、応答性にも問題ない。

【００４９】また、励磁コイルを用いた方法では、入力
ペンにて座標入力装置の端部側を指示し、入力ペン内の
励磁コイルが座標入力装置上からはずれた位置になる
と、座標が検出できなくなり、傾きを得られなかった
が、これによれば、座標検出とは関係なく入力ペン１の
傾きを検出することができるので、座標入力可能である
にもかかわらず、傾きを検出できないといった不具合は
生じないものである。

【００５０】そして、本基本構成例のペン入力装置で
は、得られた入力ペン１の傾き値に基づいて、入力ペン
１で描く線の太さを変化させるようになっており、これ
により、入力ペン１を傾けるだけで線の太さを変化し得
る、操作が自然で、筆記具の使用感や、手書き感覚が再
現された優れた装置が、簡単な構成で比較的安価にて、
かつ入力ペン１に内蔵するマイクロコンピュータ９とし
て低レベルのマイクロコンピュータを使用しても応答性
よく実現できる。

【００５１】〔基本構成例２〕本発明の他の基本構成例を、前述の基本構成例１の説明
図である図１ないし図１１を参照して説明すれば、以下
の通りである。尚、説明の便宜上、前記基本構成例１に
て示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符
号を付記し、その説明を省略する。

【００５２】本基本構成例のペン入力装置は、図２に示
すように、前述の基本構成例１における本体処理装置３
に代えて、入力ペン１の傾き値から、Ｘ−Ｙ座標面の法
線方向のＺ座標を検出する本体処理装置（Ｚ座標検出手
段）１３を有しており、３次元図形の入力が可能なもの
である。

【００５３】尚、入力ペン１のブロック図やペン入力装
置のブロック図、入力ペン１におけるリング状電極の構
成、リング状電極の総数Ｎが奇数、偶数時のリング状電
極とＩ／Ｏポート１２の結線図、真理値表、及びフロー
チャートは、前述の図１、図３ないし図１１にて示した
ものを用いることができる。

【００５４】これにより、入力ペン１を傾けるだけで入
力面の法線方向のＺ座標を入力させることが可能な、３
次元図形を入力し得るペン入力装置を、簡単な構成で比
較的安価にて、かつ入力ペン１に内蔵するマイクロコン
ピュータ９として低レベルのものを使用しても応答性よ
く実現できる。

【００５５】〔実施例１〕本発明の一実施例を、前述の基本構成例１の説明図であ
る図２ないし図８、図１１を参照すると共に、図１２な
いし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、説明の便宜上、前記基本構成例１にて示した部材と
同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、そ
の説明を省略する。

【００５６】本実施例のペン入力装置は、図１２に示す
ように、ペン本体部５のＮ本のリング状電極Ｐは、検出
部７に代えて検出部１４に接続されており、かつ、この
検出部１４には、記憶用ボタン１５からの信号が入力さ
れるようになっている。この記憶用ボタン１５は、検出
部１４にて得られた入力ペン１の傾きに応じた『傾き
値』を一時的に記憶させる必要が生じた場合に、ユーザ
にて押圧されるものであり、本発明の傾き一時固定指示
手段である。

【００５７】上記検出部１４は、図１３に示すように、
マイクロコンピュータ９’、演算手段１１’、及びＩ／
Ｏポート１２を備えると共に、さらに、傾き値を記憶す
るための傾き値記憶装置１６を備えている。マイクロコ
ンピュータ９’は、演算手段１１’のプログラムに従
い、Ｉ／Ｏポート１２を経由して各リング状電極Ｐに電
圧を与え、各リング状電極Ｐ間の導通を検出し、その検
出結果を基にして、入力ペン１の傾きに応じた傾き値を
検出する一方、演算手段１１’のプログラムに従って、
コネクタ１０に出力するようになっている。また、マイ
クロコンピュータ９’は、演算手段１１’のプログラム
に従い、傾き値記憶装置１６に傾き値を記憶させる一
方、取り出すこともできる。このような傾き値記憶装置
１６への傾き値の記憶は、記憶用ボタン１５がＯＮさ
れ、傾き値の記憶が指示された際に行われる。記憶用ボ
タン１５がＯＮされると、マイクロコンピュータ９’
は、検出した傾き値をコネクタ１０から出力すると共
に、傾き値記憶装置１６に記憶させ、記憶用ボタン１５
がＯＮされている間は、傾き値記憶装置１６から傾き値
を呼び出し、コネクタ１０へ出力するようになってい
る。また、記憶用ボタン１５がＯＦＦの間は、マイクロ
コンピュータ９’は、検出した傾き値をそのままコネク
タ１０から出力するようになっている。

【００５８】尚、ペン入力装置のブロック図、入力ペン
１におけるリング状電極の構成、リング状電極の総数Ｎ
が奇数、偶数時のリング状電極とＩ／Ｏポート１２の結
線図、真理値表は、前述の図２、図３、図５ないし図８
にて示したものを用いることができる。

【００５９】次に、マイクロコンピュータ９’により実
施される、傾き値を求め、求めた傾き値を本体処理装置
３へと出力する処理の流れを、図１４のフローチャート
に基づいて説明する。尚、このフローチャートは、リン
グ状電極Ｐの総数Ｎには依存しないものである。

【００６０】まず、記憶用ボタン１５のＯＮ／ＯＦＦ状
態を調べる（Ｓ３１）。Ｓ３１において、記憶用ボタン
１５がＯＦＦの場合は、新しい傾き値を得るために、前
述の基本構成例１で図１１に示した傾き値検出処理を実
施して傾き値を検出する（Ｓ３２）。

【００６１】一方、Ｓ３１において、記憶用ボタン１５
がＯＮであれば、記憶用ボタン１５のＯＮが初めての検
出であるかどうか判断し（Ｓ３３）、検出が初めてであ
った場合は、前述の傾き値検出処理を実施して傾き値を
検出する（Ｓ３４）。そして、得られた傾き値を傾き値
記憶装置１６に登録し（Ｓ３５）、傾き値記憶装置１６
から傾き値を取り出す（Ｓ３６）。一方、Ｓ３３におい
て、初めてでなかった場合は、上記のＳ３４、Ｓ３５を
スキップしてＳ３６に移行し、傾き値記憶装置１６から
傾き値を取り出す。

【００６２】Ｓ３７では、Ｓ３２、Ｓ３６にて得られた
傾き値を、コネクタ１０から出力して、本体処理装置３
へと伝送する。本体処理装置３では、傾き値に応じた線
の幅となるようなデータ処理が実施される。。

【００６３】このように、本実施例においては、記憶用
ボタン１５が設けられており、このボタン１５がＯＮさ
れている間は、傾き値記憶装置１６に記憶されている一
定の傾き値が本体処理装置３へと出力される。したがっ
て、一定の線の幅で描きたいときなど、基本構成例１の
装置では、常に入力ペン１の傾きを一定にしなけれなら
ず、そのような操作は実質的に不可能であったが、これ
により、たとえ入力ペン１の傾きが変わっても、既に記
憶させている一定の傾き値が本体処理装置３へと出力さ
れるので、容易に一定の線幅の線を描くことができる。

【００６４】尚、本実施例においては、本体処理装置３
を備えてペン入力装置を前提として説明したが、基本構
成例２の本体処理装置１３を備えたペン入力装置に適用
することで、Ｚ軸の座標が固定された状態でＸ−Ｙ座標
を入力することが可能となる。

【００６５】また、本実施例においては、傾き値を固定
した場合、入力ペン１側の検出部１４から、常に一定の
傾き値が出力されるような構成としたが、このような機
能を本体処理装置３側に担わせる構成ももちろん可能で
ある。

【００６６】

【発明の効果】本発明のペン入力装置に備えられた入力
ペンの傾き検出装置は、以上のように、内部空洞で、入
力ペンの軸に中心軸を有し、入力ペンと一体的に動くよ
うに設けられると共に、その内面にペン軸を中心として
同心円状に複数のリング状電極が形成された半球状ケー
スと、上記半球状ケース内に収容され、入力ペンの傾き
に応じて重力によりケース内を移動する導電性の移動体
と、この移動体の半球状ケース内の位置を、上記リング
状電極間の導通の状態から検出し、検出した位置から入
力ペンの傾きを検出する検出部とを備えた構成である。

【００６７】これにより、従来の技術のように、入力ペ
ン内部に座標検出用の励磁コイルを設ける必要などな
く、入力ペンの傾きに応じて移動する移動体の位置を簡
単な電気接点のみで検出する構成であるので、入力ペン
の構造の簡素化が可能で、比較的安価に実現することが
できる。

【００６８】また、従来の技術では、入力ペンの傾きが
変わる都度、傾き角度を得る高度で複雑な演算を繰り返
す必要があり、入力ペンに内蔵される一般に低レベルの
マイクロコンピュータを使用する装置においては負荷が
高く、応答性にも問題が出やすいが、本発明では、演算
が必要な部分でも簡単な四則演算で済ますことができ、
低レベルのマイクロコンピュータでも高速で処理させる
ことができる。

【００６９】また、従来の技術では、入力ペンが座標入
力装置から外れた位置になると座標が検出できなくなる
が、本発明では、座標検出とは関係なく入力ペンの傾き
を検出することができるため、このような不具合は招来
されないといった効果も奏す。

【００７０】本発明のペン入力装置は、以上のように、
上記入力ペンの傾き検出装置を有し、この傾き検出装置
にて検出された傾きに応じて、入力ペンにて描かれる線
の太さを変更する線幅制御手段が設けられている構成で
ある。

【００７１】これにより、入力ペンを傾けるだけで線の
太さを変化し得る、操作も自然で、筆記具の使用感や、
手書き感覚が再現された優れたペン入力装置を、簡単な
構成で比較的安価にて、かつ低レベルのマイクロコンピ
ュータを使用しても応答性よく実現できるという効果を
奏する。

【００７２】本発明の他のペン入力装置は、以上のよう
に、上記入力ペンの傾き検出装置を有し、この傾き検出
装置にて検出された傾きに応じて、入力面の法線方向の
座標を検出するＺ座標検出手段が設けられている構成で
ある。

【００７３】これにより、入力ペンを傾けるだけで入力
面の法線方向のＺ座標を入力させることが可能となり、
３次元図形を入力可能なペン入力装置を、簡単な構成で
比較的安価にて、かつ入力ペンに内蔵するマイクロコン
ピュータとして低レベルのものを使用しても応答性よく
実現できるという効果を奏する。

【００７４】さらに、上記のペン入力装置は、上記の構
成において、上記の入力ペンの傾き検出装置にて検出さ
れた傾きを記憶手段に一時的に記憶させ、この記憶させ
た傾きを実際に検出される傾きに代えて用いるよう指示
する傾き一時固定指示手段を有し、上記傾き一時固定指
示手段により指示された際、記憶手段は傾き検出装置に
て検出された傾きを一時的に記憶し、上記線幅制御手段
又はＺ座標検出手段は、記憶手段に記憶されている傾き
を実際に検出される傾きに代えて用いるようになってい
る構成である。

【００７５】これにより、一定の線の太さで線を描きた
い時や、等高線の入力などＺ座標値を一定にしながらＸ
−Ｙ座標を入力したい場合、入力ペンの傾きを一切変化
させないように描くような操作は実際には不可能である
が、この構成を採用することで、記憶手段にて記憶させ
て傾きを基にして、一定の線の太さの線や、Ｚ座標値を
一定にしたＸ−Ｙ座標を入力することが可能となるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一基本構成例を示すもので、入力ペン
の構成を示すブロック図である。

【図２】上記入力ペンを備えたペン入力装置の構成を示
すブロック図である。

【図３】上記入力ペンのペン本体部に設けられた半球状
ケースと、半球状ケース内面に形成された複数のリング
状電極Ｐを示す説明図である。

【図４】上記入力ペンのシステムブロック図である。

【図５】リング状電極の総数が奇数の場合の、各リング
状電極とＩ／Ｏポートとの接続状態を示す結線図であ
る。

【図６】リング状電極の総数が偶数の場合の、各リング
状電極とＩ／Ｏポートとの接続状態を示す結線図であ
る。

【図７】リング状電極の総数が奇数の場合の、真理値表
である。

【図８】リング状電極の総数が偶数の場合の、真理値表
である。

【図９】入力ペンの傾きによるリング状電極とボールと
の接点の変化を説明する図である。

【図１０】傾き値を検出し、本体処理装置へと出力する
処理の流れを示すフローチャートである。

【図１１】傾き値を検出する処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１２】本発明の実施例を示すもので、傾き値を一時
的に固定する機能を備えた入力ペンの構成を示すブロッ
ク図である。

【図１３】上記入力ペンのシステムブロック図である。

【図１４】上記入力ペンを用いて、傾き値を検出し、本
体処理装置へと出力する処理の流れを示すフローチャー
トである。

【図１５】従来のペン入力装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１入力ペン２Ｘ−Ｙ座標検出用センサパネル３本体処理装置４平面ディスプレイパネル５ペン本体部５ａペン軸６半球状ケース７検出部８ボール（移動体）９マイクロコンピュータ９’ マイクロコンピュータ１１演算手段１１’ 演算手段１２Ｉ／Ｏポート１３本体処理装置１４検出部１５記憶用ボタン（傾き値一時固定指示手段）１６傾き値記憶装置（記憶手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力ペンを用いて文字や図形、座標等の情
報を入力するペン入力装置において、内部空洞で、入力ペンの軸に中心軸を有し、入力ペンと
一体的に動くように設けられると共に、その内面にペン
軸を中心として同心円状に複数のリング状電極が形成さ
れた半球状ケースと、上記半球状ケース内に収容され、
入力ペンの傾きに応じて重力によりケース内を移動する
導電性の移動体と、この移動体の半球状ケース内の位置
を、上記リング状電極間の導通の状態から検出し、検出
した位置から入力ペンの傾きを検出する検出部とを備え
た入力ペンの傾き検出装置と、上記傾き検出装置にて検出された傾きに応じて、入力ペ
ンにて描かれる線の太さを変更する線幅制御手段と、上記傾き検出装置にて検出された傾きを記憶手段に一時
的に記憶させ、この記憶させた傾きを実際に検出される
傾きに代えて用いるよう指示する傾き一時固定指示手段
とを有し、上記傾き一時固定指示手段により指示された際、記憶手
段は傾き検出装置にて検出された傾きを一時的に記憶
し、上記線幅制御手段は、記憶手段に記憶されている傾
きを実際に検出される傾きに代えて用いるようになって
いることを特徴とするペン入力装置。
【請求項２】入力ペンを用いて文字や図形、座標等の情
報を入力するペン入力装置において、内部空洞で、入力ペンの軸に中心軸を有し、入力ペンと
一体的に動くように設けられると共に、その内面にペン
軸を中心として同心円状に複数のリング状電極が形成さ
れた半球状ケースと、上記半球状ケース内に収容され、
入力ペンの傾きに応じて重力によりケース内を移動する
導電性の移動体と、この移動体の半球状ケース内の位置
を、上記リング状電極間の導通の状態から検出し、検出
した位置から入力ペンの傾きを検出する検出部とを備え
た入力ペンの傾き検出装置と、上記傾き検出装置にて検出された傾きに応じて、入力面
の法線方向の座標を検出するＺ座標検出手段と、上記傾き検出装置にて検出された傾きを記憶手段に一時
的に記憶させ、この記憶させた傾きを実際に検出される
傾きに代えて用いるよう指示する傾き一時固定指示手段
とを有し、上記傾き一時固定指示手段により指示された際、記憶手
段は傾き検出装置にて検出された傾きを一時的に記憶
し、上記Ｚ座標検出手段は、記憶手段に記憶されている
傾きを実際に検出される傾きに代えて用いるようになっ
ていることを特徴とするペン入力装置。