JPH11353098A - 入力指示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 先端部を座標入力装置の座標入力面上の任意
の位置に当接させることにより当接位置の座標を入力す
るための座標入力装置用の入力指示器において、座標入
力時の座標入力面に対する傾きによる座標検出精度ある
いは分解能の劣化、検出不能、サンプリングレートの低
下等の問題を防止する。 【解決手段】 光学式座標入力装置用の入力指示器１の
先端部５は、回動軸７ａ，８ａ及び回動レバー７ｂ，８
ｂからなる回動機構により回動可能に支持される。座標
入力時に、先端部５を座標入力面に当接させる押圧力に
より、先端部５が回動し、その当接面５ａが座標入力面
に平行に当接し、先端部５の軸方向が座標入力面に対し
垂直になる。これにより先端部５内のＬＥＤ６の発光の
指向性が狭くても、入力指示器の傾きにかかわらず、常
に座標検出のために充分な光量を安定して入力できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばペン形状や
棒形状に形成され、先端部を座標入力装置の座標入力面
上の任意の位置に当接させることにより当接位置の座標
を入力するための座標入力装置用の入力指示器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、座標入力装置は、座標入力手段の
方式に応じて様々な構成を有するものが知られている。

【０００３】例えば、座標入力手段が光を利用した光学
式の場合には、ＣＣＤエリアセンサやリニアセンサを用
いて、座標入力面上の入力指示器が発光する光スポット
を撮像し、重心座標あるいはパターンマッチングを用い
るなどの画像処理を行なって、光スポットの位置の座標
値を演算して出力するものや、ＰＳＤと呼ばれる位置検
出素子（光スポットの位置に対応した出力電圧が得られ
るアナログデバイス）を用いるものなどが知られてい
る。この場合、入力指示器の先端部には光スポットを投
射するＬＥＤが設けられている。

【０００４】また、座標入力面を構成する入力板中を伝
播する超音波振動を、入力板の隅部に複数個配置された
センサにより検出し、振動の伝播時間より入力指示器の
入力位置（当接位置）とセンサ間の距離を導出し、入力
指示器の入力位置の座標を算出する超音波利用方式の装
置が知られている。この装置の場合には、入力指示器の
先端部近傍にＰＺＴ等の電気機械変換素子（振動子）が
内蔵され、この変換素子を電気的に駆動することによ
り、入力指示器先端部から入力板に超音波振動を伝達す
る。

【０００５】また、Ｘ方向およびＹ方向にライン状ある
いはループコイル状の透明電極パターンを有する１枚あ
るいは２枚以上のガラスあるいは樹脂からなる板で座標
入力面を構成し、静電気あるいは電磁気を利用して入力
指示器の入力位置の座標を検出する静電容量結合方式あ
るいは電磁誘導方式の装置が知られている。これらの装
置の場合には、入力指示器の先端部は樹脂等からなり、
その先端部近傍に静電プローブあるいはコイルが設けら
れる。

【０００６】上記のような座標入力装置は、小型の携帯
情報機器から黒板サイズ程度の大画面のプロジェクタデ
ィスプレイにまで応用され、いわゆるペン入力機能を実
現する。

【０００７】例えば、図１０に示すように、略直方体状
の外形を有するペン入力の携帯情報機器の本体２０２内
に座標入力手段が表示手段と重ね合わされて一体的に設
置される。すなわち、本体２０２の一面には、座標入力
手段の入力面を構成する入力板２０３が設けられ、その
下に表示手段として例えば液晶パネルが設けられる。

【０００８】操作者が入力指示器としての入力ペン２０
１の先端を入力板２０３の入力面に近づける、あるいは
当接させることで、ペン２０１の指示位置の座標、すな
わち入力点の座標が座標入力手段により検出され、本体
２０２内のＣＰＵ、あるいは本体２０２に接続してある
パソコンに出力される。この入力点の座標の出力結果に
基づいて、上記ＣＰＵあるいはパソコンにより所定の機
能、例えばメニューコマンドの実行等が行われる。

【０００９】またディスプレイ駆動回路の駆動により、
ペン２０１の指示位置に相当する点を液晶パネルに表示
することもできる。また、ペン２０１による入力が連続
的になされる場合には、所定のサンプリングレートで検
出した入力点群を線で結ぶことで、ペン２０１の操作の
軌跡を液晶パネルに表示することができる。さらには、
この軌跡を識別することで、文字あるいは図形の認識、
あるいはジェスチャーコマンドの実行等を行うことがで
きる。

【００１０】また、ペン２０１の円筒形の筐体の側面に
マウスボタンに相当するサイドスイッチを設け、このサ
イドスイッチをオンすることで、その情報がＣＰＵある
いはパソコンに出力され、ペン２０１により指示されて
いるメニューコマンドあるいはアイコンを選択あるいは
実行することもできる。この場合は、各種のマウス対応
のアプリケーションがペン２０１により操作できる。

【００１１】また、座標入力装置によるペン入力機能
は、例えば液晶パネル、光源、および投射レンズ等から
なる投射ユニットと、複数枚のミラー、および画像表示
用スクリーンからなるプロジェクタディスプレイにも応
用される。光学式の座標入力装置を例に挙げると、プロ
ジェクタディスプレイにおいて、投射ユニットにより投
射され、複数枚のミラーを介しスクリーンに表示される
画像の光路外の所定位置、例えばミラーの近傍に撮像手
段が配置される。入力指示器であるペンの先端部をスク
リーンに近づける、あるいは当接させることで、ペンの
指示位置の座標が撮像手段を介して検出され、プロジェ
クタディスプレイに接続されているパソコンに出力され
る。上記と同様に、指示位置の座標の出力結果に基づい
てパソコンにより所定の機能が行われる。またディスプ
レイ駆動回路により、ペンの指示位置に相当する点ある
いは軌跡をスクリーン上に表示することもできる。上記
のようなペン入力機能を有する大画面のプロジェクタデ
ィスプレイは会議室等での打ち合わせ、テレビ会議、あ
るいはプレゼンテーション等に利用される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの方式の座標入力装置でも、座標入力操作時に入力
指示器が座標入力面に対し垂直方向から傾いていると、
指示位置の座標検出精度あるいは分解能が劣化してしま
う、さらには検出できなくなる、あるいはサンプリング
レートが低下するという問題がある。

【００１３】すなわち、光学式の場合には、高精度、高
分解能、高サンプリングレートの座標入力を実現するに
は、センサーへの光の入力量を増大、安定化する必要が
ある。しかし、ＬＥＤを先端に取り付けた入力指示器の
入力面に対する角度が傾くほどに、光の入力量は減少
し、不安定になる。対応策として、ＬＥＤの発光分布を
広げる、あるいは拡散光学系を設けて拡散角度を大きく
する方法があるが、その分センサーで得られる光量が全
体的に減少してしまう。このため必要な光量を確保する
にはＬＥＤの駆動電流を多くするしかなく、消費電力が
増大するという問題が出てくる。また、入力指示器（ペ
ン）が座標入力面を設けられた本体側とコードで接続さ
れていないコードレスペンの場合には、消費電力の増大
は、ペン内蔵の電池の寿命の短縮化、あるいは電池の大
型化、複数化によるペンの重量増加を引き起こしてしま
う。さらには、光を積分していき、所定光量になってか
ら信号検出を行う方式の場合には、サンプリングレート
の低下を招いてしまう。

【００１４】また、超音波利用方式の場合には、入力指
示器が傾くことで、指示器先端より座標入力板に入射さ
れる振動に指向性を生じてしまう。この指向性は、振動
の伝播方向により伝播速度の違い、あるいは伝播時間に
オフセットを生じせしめる。指示器から見て複数の異な
る方向に配置されたセンサにより、この指向性を有する
振動が検出されるため、座標検出精度の低下を招いてし
まう、また、指示器が傾くと振動のレベルが低下してし
まい、検出ができなくなる場合もある。さらには上記光
学式と同様に、コードレスペンの場合には、消費電力の
増大による電池寿命の短縮化、あるいは電池の大型化、
複数化による指示器の重量増加を引き起こしてしまう。

【００１５】また、静電結合あるいは電磁誘導の方式の
場合には、指示器が傾くことで、指示器の先端部近傍に
配置されるプローブあるいはコイルが座標入力面に対し
て傾くため、座標入力面に設けられたＸ方向およびＹ方
向にライン状あるいはループコイル状の電極パターンの
うち、指示器が傾いた方向の電極パターンに静電気ある
いは電磁気信号の増加を生じ、位置検出精度の低下を生
じてしまう。

【００１６】そこで本発明の課題は、座標入力装置用の
入力指示器において、座標入力操作時の座標入力面に対
する傾きによる座標検出精度あるいは分解能の劣化、検
出不能、あるいはサンプリングレートの低下等の問題を
防止でき、座標入力を良好に行える構成を提供すること
にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、先端部を座標入力装置の座標入力
面上の任意の位置に当接させることにより当接位置の座
標を入力するための座標入力装置用の入力指示器におい
て、入力指示器の先端部を回動可能に支持する回動機構
が設けられ、前記先端部を座標入力装置の座標入力面に
当接させる押圧力により前記先端部が回動して、該先端
部の前記座標入力面に当接する当接面が前記座標入力面
に平行に当接するようにした構成を採用した。

【００１８】このような構成によれば、座標入力操作時
に入力指示器が座標入力面に対して傾斜していても、入
力指示器の先端部の当接面を座標入力面に平行に当接さ
せることができ、先端部の軸方向を座標入力面に対し適
切な所定の向き、例えば垂直にすることができる。これ
により、例えば入力指示器が光学式の座標入力装置用で
光を照射するものである場合、座標入力面に対する入力
指示器の傾斜にかかわらず、常に安定して充分な光量を
入力することができ、座標入力を高精度、高分解能、高
サンプリングレートで良好に行うことができる。

【００１９】なお、前記回動機構は、例えば、互いに軸
方向が直交する２本または３本の回動軸を支点として前
記先端部を回動可能に支持する機構、或いは、球状に形
成され球面に沿った全方向に回動可能な回動体を有し、
該回動体に前記先端部が固定された機構とする。

【００２０】また、前記回動機構は、重力により、前記
先端部の当接面の向きが予め定められた座標入力装置の
座標入力面の向きと平行になるように、前記先端部を回
動させるように構成されたものとしてもよい。

【００２１】例えば、互いに軸方向が直交する２本の回
動軸を支点として回動可能に設けられた回動部材に前記
先端部を固定した機構であり、該先端部と回動部材を合
わせた回動部分の重心が前記回動部材の回動の一方向に
偏心していることにより、重力により前記回動部材が前
記先端部とともに回動して前記先端部の当接面の向きが
予め定められた座標入力装置の座標入力面の向きに平行
になるように構成されたものとしてもよい。

【００２２】このような構成によれば、入力指示器の先
端部の当接面を座標入力面に当接させる前に、その当接
面の向きが座標入力面の向きに平行になるので、当接面
を座標入力面に対してより確実に平行に当接させること
ができる。

【００２３】また、入力指示器が光学式座標入力装置用
である場合、入力指示器の先端部内に発光手段が設けら
れるとともに、前記先端部の少なくとも前記当接面部分
が透明に構成され、少なくとも当接面部分に、前記発光
手段からの光を拡散反射ないし屈折する拡散手段が設け
られた構成とする。

【００２４】この構成によれば、入力時の光量を更に安
定して確保することができる。

【００２５】また、本発明によれば、更に入力指示器に
おいて、入力指示器の筐体の一方の側面にサイドスイッ
チが設けられるとともに、入力指示器の先端部の軸方向
が前記筐体の軸方向に対して前記サイドスイッチの配置
された側と反対側に向かって傾斜している構成を採用し
た。

【００２６】このような構成によれば、座標入力時に入
力指示器の筐体の軸方向が座標入力面に垂直な向きに対
し傾斜していても、操作者が通常の持ち方としてサイド
スイッチを上側にして入力指示器を持っていれば、入力
指示器の先端部の軸方向は座標入力面に垂直な向きに近
くなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００２８】〔第１の実施形態〕本発明の第１の実施形
態を図１〜図６により説明する。本実施形態は、背面投
射式のプロジェクタディスプレイに搭載された光学式の
座標入力装置に用いられる入力指示器の実施形態であ
る。

【００２９】まず、座標入力装置を搭載したプロジェク
タディスプレイの構成を説明する。図１に示すように、
プロジェクタディスプレイ１０の本体筐体１１内には画
像を投射する投射ユニット１２、投射ユニット１２から
の投射画像を反射する第１ミラー１３、第１ミラー１３
からの投射画像を反射する第２ミラー１４、第２ミラー
１４からの投射画像を表示する画像表示用スクリーン１
５、第１ミラー１３の近傍に設置されたＸ軸用とＹ軸用
の２個のリニアセンサ１６、及びリニアセンサ１６とほ
ぼ同位置に配置された受光素子１７が設けられている。

【００３０】投射ユニット１２は、図２に示す液晶パネ
ル１２ａと不図示の光源及び投射レンズ等からなる。図
２において、プロジェクタディスプレイ１０に接続され
たパソコン２０から入力された画像信号を基にディスプ
レイ駆動回路１８により液晶パネル１２ａが駆動され、
画像が上記の投射経路を介してスクリーン１５に表示さ
れる。そしてスクリーン１５の表面を座標入力面とし
て、これに入力指示器１の先端部５を当接させ、任意の
位置を指示することで指示位置（当接位置）の座標が入
力されるようになっている。

【００３１】次に、入力指示器１の構成を説明する。入
力指示器１は図３に示す円筒状の筐体２に、図２に示す
ＬＥＤ駆動回路３、電池４を内蔵しており、先端部５内
にはＬＥＤ６が設けられている。このＬＥＤ６の光の強
度分布は、半減値の指向性が例えば約±２０°となって
いる。

【００３２】図３において、入力指示器１の筐体２の先
端部には、第１の回動軸７ａが筐体２の軸方向に直交す
る向きで取り付けられており、この回動軸７ａを支点と
して第１の回動レバー７ｂが筐体２の軸方向に直交する
図中上下方向に例えば±４５°の角度の範囲内で回動可
能に設けられている。回動レバー７ｂは、２本の腕を有
する第１のバネ９により、回動レバー７ｂの長手方向が
筐体２の軸方向に一致する回動位置へ付勢されている。
また、回動レバー７ｂの先端部には第２の回動軸８ａが
第１の回動軸７ａと直交する軸方向の向きで取り付けら
れており、この第２の回動軸８ａを支点として第２の回
動レバー８ｂが第１の回動レバー７ｂの軸方向及び回動
方向に直交する図の紙面に垂直な方向に、例えば±４５
°の角度の範囲内で回動可能に設けられている。回動レ
バー８ｂは、不図示の第２のバネにより、回動レバー８
ｂの長手方向が回動レバー７ｂの長手方向と一致する回
動位置へ付勢されている。

【００３３】そして、回動レバー８ｂの先端にＬＥＤ６
が固定されており、これを覆うようにキャップ状部材で
ある先端部５が回動レバー８ｂの前部に固定されてい
る。先端部５は、上記の第１の回動機構を構成する回動
軸７ａと回動レバー７ｂにより筐体２の軸方向に対し垂
直な図中上下方向に例えば±４５°の角度の範囲内で回
動可能であり、さらに第２の回動機構を構成する回動軸
８ａと回動レバー８ｂにより回動レバー７ｂの軸方向及
び回動方向の両方に直交する図の紙面に垂直な方向に例
えば±４５°の角度の範囲内で回動可能であり、さらに
上記の第１のバネ９および不図示の第２のバネの付勢に
より、先端部５の軸方向が筐体２の軸方向に一致する回
動位置に回動する回動習性を与えられている。また、先
端部５の少なくとも先端面部分は透明であり、その先端
面は、座標入力面であるスクリーン１５の表面に当接す
る当接面５ａとなっており、平面であるスクリーン１５
の表面に対応して平面に形成されている。

【００３４】次に、上記構成の動作について説明する。

【００３５】操作者が入力指示器１に設けられた不図示
のスイッチをオンにすると、ＬＥＤ６が所定周期で発光
する。この状態で、操作者は入力指示器１の先端部５の
当接面５ａをスクリーン１５の表面の所望の位置に当接
させる。ＬＥＤ６からの光が受光素子１７により検出さ
れると、次のＬＥＤ６の発光タイミングに合わせて２個
のリニアセンサ１６が駆動され、ＬＥＤ６の光がリニア
センサ１６に検出される。そして、例えばスクリーン１
５の中央を原点とするＸ軸およびＹ軸における入力指示
器１の当接位置の座標が演算制御回路１９により算出さ
れ、パソコン２０に出力される。その後パソコン２０か
らディスプレイ駆動回路１８を介して、上記当接位置に
相当する点あるいは軌跡がスクリーン１５上に表示され
る。

【００３６】ここで入力指示器１のスクリーン１５への
当接に際し、指示器１がスクリーン１５に対して垂直な
方向から傾いている場合（筐体２の軸方向がスクリーン
１５に対して垂直な方向から傾いている場合）には、回
動軸７ａ，回動レバー７ｂ，回動軸８ａ，回動レバー８
ｂからなる２つの回動機構を介して、先端部５が操作者
の先端部５をスクリーン１５に当接させる押圧力によ
り、バネ９及び不図示のバネの付勢力に抗して回動し、
その当接面５ａがスクリーン１５に平行に当接する。こ
れにより、先端部５の軸方向、つまりＬＥＤ６の軸方向
がスクリーン１５に対して垂直になり、ＬＥＤ６の発光
量を安定してリニアセンサ１６に入力できる。

【００３７】操作者が指示器１をスクリーン１５から離
すと、上記当接のための押圧力がなくなり、先端部５は
バネ９と不図示のバネの付勢力により回動し、先端部５
の軸方向が筐体２の軸方向に一致する回動位置に復帰す
る。

【００３８】なお、先端部５が上記の当接力により回動
するとき、バネ９の回動方向側の腕が回動レバー７ｂと
共にねじれる。このねじれ角の増加に対して反発するバ
ネ９の弾性力、及び同様にねじられる不図示のネジのね
じれに反発する弾性力が上記付勢力となる。この時、バ
ネ９の他方の腕は筐体２に設けられたストッパ９ａで保
持される。

【００３９】以上のような実施形態によれば、操作者が
入力指示器１の先端部５を座標入力面であるスクリーン
１５の表面に当接させて座標入力を行う時に、入力指示
器１が座標入力面１５に対し４５°程度まで傾いていて
も、すなわち指示器１の筐体２の軸方向が座標入力面に
垂直な方向に対し４５°程度まで傾いていても、先端部
５が当接力により回動機構を介して回動して、座標入力
面に対し当接面５ａが確実に平行に当接し、先端部５の
軸方向が確実に垂直になるように当接する。これによ
り、ＬＥＤ６の発光の指向性が例えば±２０°程度と狭
くても、座標入力時には、入力指示器１の傾きにかかわ
らず、常に座標検出のために充分な光量を安定してリニ
アセンサ１６に入力することができ、座標入力を高精
度、高分解能、高サンプリングレートで良好に行うこと
ができる。また、ＬＥＤ６の駆動電流を大きくせずに済
むので、入力指示器１の電源の電池４は小型のもので充
分な寿命が得られ、入力指示器１を軽量にすることがで
きる。

【００４０】ところで、入力指示器１の先端部５を回動
可能とするための回動機構は上記のものに限定されるも
のではなく、例えば図４〜６に示す以下のような構成で
もよい。

【００４１】図４に示す構成では、上記図３の２軸の回
動機構の構成に加えて、第３の回動軸３１を筐体２の軸
方向に沿って設け、筐体２の軸まわりに回動可能とし、
この回動軸３１により上記２軸の回動機構の第１の回動
軸７ａを支持している。回動軸７ａ，８ａ及び３１の軸
方向は互いに直交している。この３軸の回動機構によ
り、先端部５を図３の構成と同様に回動可能である上
に、筐体２の軸まわりにも回動可能としている。

【００４２】この構成によれば、操作者が入力指示器１
の先端部をスクリーン１５に当接させる当接力が小さく
ても、第１の回動レバー７ｂまたは第２の回動レバー８
ｂの回動とともに第３の回動軸３１の回動により、先端
部５が極めてスムーズに回動し、その当接面５ａがスク
リーン１５に対しより確実に平行に当接する。

【００４３】また、図５に示す構成では、上記第３の回
動軸３１により上記第１の回動機構の回動軸７ａを支持
して互いの軸方向が直交する２軸の回動機構を構成し、
上記第１の回動機構の回動レバー７ｂの先端にＬＥＤ６
を固定し、それを覆うように先端部５を回動レバー７ｂ
の先端部に固定している。さらに、回動レバー７ｂの回
動軸７ａ側端部の片側には膨出部７ｃが形成されてお
り、これにより先端部５とＬＥＤ６と回動レバー７ｂを
合わせた回動部分全体の重心Ａの位置が回動レバー７ｂ
の回動軸７ａ側端部近傍で回動レバー７ｂの回動方向の
一方向である図中下方向に偏心した位置になるようにし
ている。すなわち、回動軸７ａから見て、ＬＥＤ６の方
向と重心Ａの方向は略直交した配置に構成される。な
お、回動レバー７ｂを付勢するバネは設けない。

【００４４】この構成の場合、操作者が入力指示器１を
スクリーン１５に当接させる前に、重力により重心Ａが
回動軸７ａの下側になるように回動軸３１が回動し、さ
らに重力により重心Ａが回動軸７ａの真下になるよう
に、回動レバー７ｂが水平になる回動位置に回動する。
ここで、先端部５の当接面５ａは、回動レバー７ｂの長
手方向に対して垂直であるので、前記の回動位置で鉛直
になる。これにより、回動レバー７ｂが水平に保たれ、
先端部５の当接面５ａは鉛直に保たれる。すなわち、ス
クリーン１５の表面の向きが予め図１に示されたように
鉛直とすれば、当接前に予め当接面５ａがスクリーン１
５の表面の向きに対して平行になり、当接時に回動レバ
ー７ｂが若干回動するだけで、当接面５ａが確実にスク
リーン１５に平行に当接する。

【００４５】なお、座標入力面であるスクリーン１５の
表面の向きは鉛直に限らないことは勿論である。その予
め定められた表面の向きが鉛直でない場合でも、その表
面の向きに対して、回動レバー７ｂが水平な回動位置に
あるときの当接面５ａの向きが平行になるように、当接
面５ａの向きを設定しておけばよい。

【００４６】また、図６に示す構成では、略球状の回動
体３２を設け、この回動体３２に形成した突出部３２ａ
の先端にＬＥＤ６を固定し、これを覆うように先端部５
を突出部３２ａの前端部に固定している。回動体３２
は、筐体２の前端部に固定された保持器３３により回動
体３２の球面に沿ったあらゆる方向に回動可能に保持さ
れている。これにより、先端部５は特に回動方向を限定
されることなく、前記球面に沿ったあらゆる方向に回動
可能とされている。また回動体３２は、ゴム等からなる
圧接手段３４により、回動に対して適当な摩擦抵抗を付
与されている。これにより先端部５がふらつくことな
く、操作者の当接力により滑らかに回動し、当接面５ａ
がスクリーン１５に平行に当接する。

【００４７】また、先端部５の構成の変更例として、当
接面５ａあるいは当接面５ａの内側にＬＥＤ６からの光
線を拡散反射ないし屈折する拡散手段を設けてもよい。
拡散手段は、光学レンズ、あるいは拡散処理したガラ
ス、樹脂等により構成される。この構成においては、入
力指示器１がスクリーン１５面に当接あるいは離れる瞬
間等において、当接面５ａがスクリーン１５面に対して
多少の傾きを有しても、スクリーン１５面に対するＬＥ
Ｄ６の発光の光量を効率よく安定的に確保できる。

【００４８】また、上記実施形態においては、座標入力
装置はリニアセンサ１６を用いた構成としたが、エリア
センサやＰＳＤを用いてもよいことは言うまでもない。
座標値の演算に際しては重心座標あるいはパターンマッ
チングを用いるなどのいかなる画像処理を行なってもよ
いことも言うまでもない。

【００４９】さらに、リニアセンサ１６等の光センサの
配置は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば
第１ミラー１３をハーフミラーとし、この第１ミラー１
３の背後に配置してもよい。何れの配置にしても、入力
指示器１がスクリーン１５に当接するとき、ＬＥＤ６の
発光がリニアセンサ等の光センサに受光可能であればよ
い。

【００５０】また、入力指示器と座標入力装置本体との
同期の取り方は、上記実施形態の方法に限定されるもの
ではなく、電波を用いて同期信号を形成してもよい。ま
た指示器と本体とをケーブルで接続し、指示器からＬＥ
Ｄ発光に同期した信号を本体に送出する構成でもよい。
さらには、入力指示器のＬＥＤの発光は可視光あるいは
赤外線の何れでもよいことも言うまでもない。

【００５１】〔第２の実施形態〕次に、本発明の第２の
実施形態を図７〜図９により説明する。本実施形態は超
音波方式の座標入力装置の入力指示器の実施形態であ
り、その座標入力装置は、液晶パネルに一体的に重ねて
搭載される、いわゆる入出力一体型のペン入力タブレッ
トである。

【００５２】まず、装置全体の構成、及び入力指示器で
ある振動ペンの構成を説明する。

【００５３】図７において、一面に略長方形の入力面を
構成する振動伝達板１０８を備え、この振動伝達板１０
８の入力面を臨ませる開口部を有する上筐体１２０ａと
下筐体１２０ｂとから略直方体状の外形を有するペン入
力タブレット本体１２０が形成される。本体１２０内で
振動伝達板１０８の下には、図８に示す液晶パネル１１
２が重ねて設けられ、さらにその下には不図示のプリン
ト基板が重ねて配置される。このプリント基板上には演
算制御回路１１１、振動子駆動回路１０２、信号波形検
出回路１０９、液晶パネル１１２を駆動するドライバで
あるディスプレイ駆動回路１１０、及び不図示のインバ
ータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、各種コネクタ等の各種回
路および回路素子が搭載されている。

【００５４】演算制御回路１１１は、不図示のＣＰＵ及
びメモリ等からなり、装置全体を制御すると共に、座標
位置を算出する。

【００５５】振動子駆動回路１０２は、入力指示器であ
る振動ペン１０１内に内蔵されている振動子１０４を駆
動して振動させる。その振動は、振動ペン１０１の振動
子１０４が固定された略円錐形のペン先（先端部）１０
５を介して、入力板である振動伝達板１０８に入力され
る。

【００５６】振動伝達板１０８は、アクリルやガラス板
等の透明部材からなり、振動ペン１０１による座標入力
は、この振動伝達板１０８をタッチすることで行う。ま
た振動ペン１０１で入力された振動が振動伝達板１０８
の端面で反射し、振動が中央部に戻るのを防止する（反
射波を減衰する）ための防振材１０７が振動伝達板１０
８の外周に設けられている。

【００５７】また、振動伝達板１０８の四隅には圧電素
子等の機械的振動を電気信号に変換する振動センサ１０
６ａ〜１０６ｄが固定されている。この振動センサから
の信号は不図示の増幅回路で増幅された後、信号波形検
出回路１０９に送られ、ここでバンドパス処理、エンベ
ロープ処理、ピークあるいは変曲点検出処理等の各種信
号処理を行い、その結果を演算制御回路１１１に出力
し、座標を算出する。

【００５８】液晶パネル１１２はドット単位の表示が可
能であり、ディスプレイ駆動回路１１０の駆動により、
振動ペン１０１によりなぞられた位置にドットを表示
し、それを振動伝達板１０８を透してみる事が可能にな
っている。

【００５９】振動ペン１０１に内蔵された振動子１０４
は、振動子駆動回路１０２によって駆動される。振動子
１０４の駆動信号は演算制御回路１１１から低レベルの
パルス信号として供給され、振動子駆動回路１０２によ
って所定のゲインで増幅された後、振動子１０４に印加
される。電気的な駆動信号は振動子１０４によって機械
的な超音波振動に変換され、ペン先１０５を介して振動
伝達板１０８に伝達される。

【００６０】ここで振動子１０４の振動周波数はガラス
などの振動伝達板１０８に板波を発生する事が出来る値
に選択される。また、この時に振動子１０４の振動周波
数をペン先１０５を含んだ共振周波数とする事で効率の
良い振動変換が可能となる。

【００６１】上記のようにして振動伝達板１０８に伝え
られる弾性波は板波であり、表面波などに比べて振動伝
達板の表面の傷、障害物等の影響を受けにくいという利
点を有する。

【００６２】また、振動ペン１０１の筐体の一方の側面
にはサイドスイッチ１０３が設けられている。このサイ
ドスイッチ１０３の信号は演算制御回路１１１に送られ
る。サイドスイッチ１０３は、例えばマウスの左ボタン
と同様の機能を果たす。例えば、振動ペン１０１のペン
先１０５を振動伝達板１０８上の所望の入力位置に当接
させつつサイドスイッチ１０３を押して信号を出せば、
液晶パネル１１２の表示面で入力位置の真下に表示され
ているメニュー、アイコン等が選択される。また、サイ
ドスイッチ１０３は、振動ペン１０１の筐体の一方の側
面から露出するボタン部と、振動ペン１０１の筐体内の
不図示のプリント基板上に設けられたタクトスイッチか
らなり、ボタン部の操作によりタクトスイッチが動作す
る。

【００６３】さらに、振動ペン１０１のペン先１０５お
よび振動子１０４は、その軸方向が振動ペン１０１の筐
体の軸方向に対して、サイドスイッチ１０３が配置され
た側と反対側に向かって傾斜して設けられている。例え
ば、筐体の軸方向に対し２２．５°傾斜して設けられて
いる。なお、この傾斜があっても、ペン先１０５ととも
に振動子１０４の軸方向も同様に傾斜しているため、ペ
ン先１０５から振動伝達板１０８に入射される振動は、
ペン先１０５が振動伝達板１０８に対して垂直な時に
は、指向性はない。

【００６４】次に、上述した構成による座標検出動作を
説明する。

【００６５】演算制御回路１１１は所定周期毎（例えば
５ｍｓ毎）に振動子駆動回路１０２に振動ペン１０１内
の振動子１０４を駆動させる信号を出力すると共に、不
図示のカウンタで構成されるタイマによる計時を開始さ
せる。

【００６６】そして、操作者が振動ペン１０１のペン先
１０５を振動伝達板１０８の入力面上の所望の位置に当
接させると、振動子１０５の振動がペン先１０５を介し
て振動伝達板１０８に伝達される。その振動は振動セン
サ１０６ａ〜１０６ｄのそれぞれに対して入力位置から
の距離に応じて遅延して到達する。

【００６７】信号波形検出回路１０９は各振動センサ１
０６ａ〜１０６ｄからの信号を検出して、各種波形検出
処理により各振動センサ１０６ａ〜１０６ｄへの振動到
達タイミングを示す信号を生成し、演算制御回路１１１
に入力する。

【００６８】演算制御回路１１１は信号波形検出回路１
０９から入力された信号により、入力位置から各振動セ
ンサ１０６ａ〜１０６ｄまでの振動到達時間を検出し、
その時間から入力位置の座標を算出する。また演算制御
回路１１１は、この算出した振動ペン１０１の入力位置
の座標情報を元にディスプレイ駆動回路１１０を駆動し
て、液晶パネル１１２による表示を制御したり、あるい
はシリアル、パラレル通信によって外部機器に座標出力
を行なう。

【００６９】次に、上述した振動ペン１０１のペン先１
０５の傾斜による作用を説明する。

【００７０】操作者が円筒形の振動ペン１０１を持って
振動伝達板の入力面に対してポイント指示あるいは筆記
入力する場合には、通常、図９に示すように信号ペン１
０１を振動伝達板１０８の入力面に対し垂直な向きより
もペン１０１の後端側を手前に倒すように傾斜させて操
作する。また、上記のように振動ペン１０１がサイドス
イッチ１０３を有する場合には、通常、サイドスイッチ
１０３を上側に向け、人指し指にて操作する。

【００７１】このため、上述の如くペン先１０５の軸方
向が振動ペン１０１の筐体の軸方向に対して例えば２
２．５°傾いている場合、振動ペン１０１の筐体が入力
面に対し垂直な時には、ペン先１０５は操作者からみて
向こう側に２２．５°傾斜しており、振動ペン１０１の
筐体が入力面に垂直な向きに対し手前側に４５°傾斜し
ている場合でも、ペン先１０５は手前側に２２．５°し
か傾斜していないことになる。すなわち、振動ペン１０
１の筐体の傾斜に対してペン先１０５の傾斜は小さくな
る。

【００７２】このため、ペン１０１のペン先１０５が入
力面に対して傾斜している場合に入射される振動の指向
性による振動の伝播方向による伝播速度の違い、あるい
は伝播時間のオフセットを小さくでき、これらに基づく
座標検出精度の低下を小さく抑えることができる。

【００７３】本実施形態においては、超音波方式の座標
入力装置の入力指示器（振動ペン）について説明した
が、本発明は他の方式の座標入力装置の入力指示器にも
適用できるものである。すなわち光方式の場合には、Ｌ
ＥＤと指示器先端部、静電結合方式の場合には、指示器
先端部近傍に配置されるプローブと指示器先端部、電磁
誘導方式の場合には、指示器先端部近傍に配置されるコ
イルと先端部の軸方向を指示器筐体の軸方向に対し、指
示器筐体の一方の側面に設けたサイドスイッチと反対側
に向かって傾斜させればよい。何れの場合も、指示器が
座標入力面に垂直な向きに対して傾斜しても、指示器先
端部の実質的な傾斜は小さく、その傾斜によるＬＥＤ光
の減少、あるいは指示器が傾いた方向の電極パターンに
静電気あるいは電磁気信号の増加を生じることなく、位
置検出を高精度に維持することができる。

【００７４】また、各方式において、上述の光学式と同
様に、コードレスペンの場合には、指示器の傾斜時に信
号レベルを確保するための消費電流のアップを最小限に
抑えることができ、電池寿命の確保および電池の小型化
による軽量化が実現できる。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、先端部を座標入力装置の座標入力面上の任意
の位置に当接させることにより当接位置の座標を入力す
るための座標入力装置用の入力指示器において、先端部
を座標入力装置の座標入力面に当接させる押圧力により
先端部が回動して、先端部の座標入力面に当接する当接
面が座標入力面に平行に当接するようにしたので、座標
入力時に入力指示器が座標入力面に対し傾斜していて
も、入力指示器の先端部の当接面を座標入力面に対し確
実に平行に当接させ、先端部の軸方向を座標入力面に対
し適切な向きないし角度、例えば垂直にすることがで
き、座標入力を高精度、高分解能、高サンプリングレー
トで良好に行うことができる。また、座標入力方式が例
えば光学式等で入力指示器が電気的に駆動される場合、
その駆動電流を大きくせずに済み、入力指示器が電源の
電池を内蔵する場合、電池は小型のもので充分な寿命が
得られ、入力指示器を軽量にすることができる。

【００７６】また、本発明によれば、座標入力装置用の
入力指示器で筐体の一方の側面にサイドスイッチが設け
られた入力指示器において、入力指示器の先端部の軸方
向が筐体の軸方向に対してサイドスイッチの配置された
側と反対側に向かって傾斜している構成を採用したの
で、座標入力時に座標入力面に垂直な向きに対して入力
指示器の筐体の軸方向が傾斜していても、入力指示器の
先端部の軸方向の傾斜を小さくすることができ、上記と
同様に、座標入力を高精度、高分解能、高サンプリング
レートで良好に行なえ、電源の電池の小型化、入力指示
器の軽量化が図れる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の入力指示器を用いる
座標入力装置を搭載したプロジェクタディスプレイの全
体の光学系の配置を示す概略断面図である。

【図２】同プロジェクタディスプレイと入力指示器の電
気系統の構成を示すブロック図である。

【図３】同入力指示器の先端部近傍の構造を示す断面図
である。

【図４】同入力指示器の先端部を回動可能にする回動機
構の他の例を示す断面図である。

【図５】さらに他の回動機構の例を示す断面図である。

【図６】さらに他の回動機構の例を示す断面図である。

【図７】第２の実施形態の入力指示器（振動ペン）を用
いるペン入力タブレットの外観を示す斜視図である。

【図８】同タブレットの電気系統の構成を示すブロック
図である。

【図９】同実施形態の振動ペンのペン先の傾斜による作
用を説明する説明図である。

【図１０】従来のペン入力の情報機器と入力ペンの外観
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 入力指示器 ２ 筐体 ３ ＬＥＤ駆動回路 ４ 電池 ５ 先端部 ６ ＬＥＤ ７ａ 第１の回動軸 ７ｂ 第１の回動レバー ８ａ 第２の回動軸 ８ｂ 第２の回動レバー ９ バネ １０ プロジェクタディスプレイ １２ 投射ユニット １３，１４ ミラー １５ スクリーン １６ リニアセンサ １７ 受光素子 １９ 演算制御回路 ３１ 第３の回動軸 ３２ 回動体 １０１ 振動ペン（入力指示器） １０２ 振動子駆動回路 １０３ サイドスイッチ １０４ 振動子 １０５ ペン先（先端部） １０６ａ〜１０６ｄ 振動センサ １０８ 振動伝達板 １１１ 演算制御回路 １１２ 液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田中 淳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 佐藤 肇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部を座標入力装置の座標入力面上の
   任意の位置に当接させることにより当接位置の座標を入
   力するための座標入力装置用の入力指示器において、 入力指示器の先端部を回動可能に支持する回動機構が設
   けられ、 前記先端部を座標入力装置の座標入力面に当接させる押
   圧力により前記先端部が回動して、該先端部の前記座標
   入力面に当接する当接面が前記座標入力面に平行に当接
   するようにしたことを特徴とする入力指示器。
2. 【請求項２】 前記回動機構は、互いに軸方向が直交す
   る２本の回動軸を支点として前記先端部を回動可能に支
   持する機構であることを特徴とする請求項１に記載の入
   力指示器。
3. 【請求項３】 前記回動機構は、互いに軸方向が直交す
   る３本の回動軸を支点として前記先端部を回動可能に支
   持する機構であることを特徴とする請求項１に記載の入
   力指示器。
4. 【請求項４】 前記回動機構は、重力により、前記先端
   部の当接面の向きが予め定められた座標入力装置の座標
   入力面の向きと平行になるように、前記先端部を回動さ
   せるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載
   の入力指示器。
5. 【請求項５】 前記回動機構は、互いに軸方向が直交す
   る２本の回動軸を支点として回動可能に設けられた回動
   部材に前記先端部を固定した機構であり、該先端部と回
   動部材を合わせた回動部分の重心が前記回動部材の回動
   の一方向に偏心していることにより、重力により前記回
   動部材が前記先端部とともに回動して前記先端部の当接
   面の向きが予め定められた座標入力装置の座標入力面の
   向きに平行になるように構成されたことを特徴とする請
   求項４に記載の入力指示器。
6. 【請求項６】 前記回動機構は、略球状に形成され球面
   に沿った全方向に回動可能な回動体を有し、該回動体に
   前記先端部が固定されたことを特徴とする請求項１に記
   載の入力指示器。
7. 【請求項７】 前記先端部内に発光手段が設けられると
   ともに、 前記先端部の少なくとも前記当接面部分が透明に構成さ
   れたことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１
   項に記載の入力指示器。
8. 【請求項８】 前記先端部内に発光手段が設けられると
   ともに、少なくとも前記当接面部分に、前記発光手段か
   らの光を拡散反射ないし屈折する拡散手段が設けられた
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に
   記載の入力指示器。
9. 【請求項９】 先端部を座標入力装置の座標入力面上の
   任意の位置に当接させることにより当接位置の座標を入
   力するための座標入力装置用の入力指示器において、 入力指示器の筐体の一方の側面にサイドスイッチが設け
   られるとともに、 入力指示器の先端部の軸方向が前記筐体の軸方向に対し
   て前記サイドスイッチの配置された側と反対側に向かっ
   て傾斜していることを特徴とする入力指示器。