JP2005235086A - 手書き入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示器の視認性を劣化させることなく、透明電極への応力印加や繰返しストレスをなくし、誤動作を低減させる。
【解決手段】入力用ペン１は手書きにより文字を入力する。磁石２は入力用ペン１の先端に固定される。表示器３は入力用ペン１が指示した位置座標にカーソルを表示する。スクリーン４は表示器３を保護する。基板５は表示器３及びスクリーン４を実装する。磁束センサ６，６ａは基板５に配置され、磁石２の磁束を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は手書き入力装置に関し、特に先端に磁石を備えたペンを用い、ペン先の移動軌跡をプロットする手書き入力装置に関する。

近年、コンピュータ等の入力手段として、キーボードのほかに操作性に優れるポインティングデバイスが使用される場合が多い。マウスやデジタイザ等のポインティングデバイスが多用されるが、特に携帯用ノートパソコンではこれらポインティングデバイスを操作するスペースの確保が困難なため、ポインティングデバイスの小型化が要求されている。

一方、携帯電子端末においても多機能化に伴う入出力インタフェースの利便性が追求されており、その利用形態、頻度から動作の信頼性と機能の小型化、高寿命化が必要とされている。

例えば最近の携帯用電子機器等では、データの入力にキーボードからの入力とは別に、電子的なペンによる手書き入力が使用されている。これは、入力部にペンの先端が接触した位置座標値を検出する方法として、電磁誘導、感圧抵抗膜、静電容量方式等のタブレットがあり、このペン先端の位置座標データを、表示部である液晶やプラズマ表示パネルに出力することで、位置を明示しペンの軌跡を表示している。

しかし、従来の手書き入力装置では、小型化実現の命題からタッチパネル等の機械的接点を持つ小型ユニットが使用される場合が多く、これにより装置への不意の入力等から生じる誤入力や、繰返し使用における寿命の想定を避けることが困難である。

図３は従来の手書き入力装置の構造を示す断面図である。

図３を参照すると、従来の手書き入力装置９は、透明フィルム８に対向するように成膜された透明電極７から構成される。入力操作時には、ペン１２もしくは指先等にて透明フィルム８を押圧し、透明フィルム８間の距離を狭めることによって、対向する透明電極７を接触させ電気的通電を得る構造となっている。この構造における問題点として、表示器１０の上に手書き入力機能を配置しているため、表示器１０の視認性を劣化させること、また機能動作自体に応力印加が必須であるので、当然透明電極７への繰返しストレスが生じ、装置寿命に直接影響してしまうことにある。

押圧が印加された場合には、専用の入力ペンであるか否かに関わらず入力検出されてしまうため誤動作されやすく、また適正押圧と劣化強度の境界判定が難しいことから、破損，寿命低下等の懸念がある。

また、従来の手書き入力装置は、座標入力を行うポインティングデバイスであって、磁石及び磁性体板と、複数の磁電変換素子とを備え、操作部下面に設置された磁性体板は筐体に傾動可能に保持されている（例えば、特許文献１参照。）。

さらにまた、透明絶縁板間の透明絶縁層内に所定のパターンを埋設し、磁束発生手段を有するカーソルペンの指示する座標検出面の位置に応じた信号を発生する複数の絶縁センサ線と、画像投影用装置の投影する画像表示表面パネルを備えた座標位置検知精度の良好なリアプロジェクター用電磁誘導式透明座標入力ボードを提供しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−１４９３３６号公報（第２−４頁、図１） 特開平１１−１１０１３５号公報（第２−３頁、図１）

上述した従来の手書き入力装置は、入力操作時に、ペンもしくは指先等にて透明フィルムを押圧し、透明フィルム間の距離を狭めることによって、対向する透明電極を接触させ電気的通電を得る構造を表示器の上に配置しているため、表示器の視認性を劣化させること、また機能動作自体に応力印加が必須であるので透明電極への繰返しストレスが生じ、装置寿命や破損に直接影響してしまうという欠点を有している。

また、押圧が印加された場合には、専用の入力ペンであるか否かに関わらず入力検出されてしまうため誤動作されやすいという欠点を有している。

本発明の目的は、表示器の視認性を劣化させることなく、透明電極への応力印加や繰返しストレスをなくし、誤動作を低減させる高信頼性・高寿命化を図った手書き入力装置を提供することにある。

本発明の第１の手書き入力装置は、先端に磁石を備えたペンを用い、表示スクリーンの入力エリア平面を移動する前記磁石の磁束変化を前記入力エリア平面に対し内向きに配置されたセンサにて検知することで、ペン先の移動軌跡をプロットすることを特徴としている。

本発明の第２の手書き入力装置は、入力用ペンと、この入力用ペンの先端に固定した磁石と、前記入力用ペンが指示した位置座標にカーソルを表示する表示器と、この表示器を保護するスクリーンと、前記表示器及び前記スクリーンを実装する基板と、この基板に配置した複数の磁束センサとを備え、
複数配置された前記磁束センサの相互間に生じる前記磁石とのそれぞれの距離に応じた磁束密度の差をもとに、前記磁石の平面移動量を演算し、演算された平面移動量を前記表示器に軌跡として表示することを特徴としている。

本発明の第３の手書き入力装置は、前記第２の手書き入力装置において、
前記磁石は、磁束の向きを鉛直方向に対し一定とさせるため、前記入力用ペンの傾きに関わらず前記スクリーンの平面に沿うように、前記入力用ペンの動きに対して自由可動できるように取付けられていることを特徴としている。

本発明の第４の手書き入力装置は、前記第２または前記第３の手書き入力装置において
、
手書き入力の際、前記入力用ペンは先端に備えた前記磁石が前記表示器の保護を兼ねた透明な前記スクリーンの平面上の入力エリア内を移動するように使用されることを特徴としている。

本発明の第５の手書き入力装置は、前記第２〜第４のいずれかの手書き入力装置において、
前記磁石の磁束は、前記スクリーン、前記表示器を通過し、前記基板に配置された前記複数の磁束センサにより検出されることを特徴としている。

本発明の第６の手書き入力装置は、前記第２の手書き入力装置において、
前記磁束センサが、ホール素子であることを特徴としている。

本発明の第７の手書き入力装置は、入力用ペンと、この入力用ペンの先端に固定した磁石と、前記入力用ペンが指示した位置座標にカーソルを表示する表示器と、この表示器を保護するスクリーンと、前記表示器及び前記スクリーンを実装する基板と、この基板に配置した複数の磁束センサとを備え、
前記複数の磁束センサが検知した磁束センサ出力を検知増幅し、第１の磁束検出信号、第２の磁束検出信号として出力する磁束検出器と；
これらの磁束検出信号を第１の磁束検出データ、第２の磁束検出データに変換出力するＡ／Ｄ変換器と；
これら磁束検出データのデータと座標データを入力し、演算処理することで位置表示信号を前記表示器に出力する演算器と；
予め前記表示器に対応した前記座標データを出力する座標テーブルと；
を備えたことを特徴としている。

本発明の手書き入力装置は、入力ペンの先端に備えた磁石の磁束を検知することで動作するので、表示器の視認性を劣化させることなく、透明電極への応力印加や繰返しストレスをなくし、誤動作を低減させる高信頼性・高寿命化が実現できるという効果を有している。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の手書き入力装置の一つの実施の形態を示す断面図である。

図１に示す本実施の形態は、入力用ペン１と、この入力用ペン１の先端に固定した磁石２と、入力用ペン１が指示した位置座標にカーソルを表示する表示器３と、この表示器３を保護するスクリーン４と、表示器３及びスクリーン４を実装する基板５と、この基板５に配置した複数の磁束センサ６，６ａとから構成されている。

図１を参照すると、手書き入力の際、入力用ペン１は先端に備えた磁石２が表示器３の保護を兼ねた透明なスクリーン４の平面上の入力エリア内を移動するように使用される。磁石２は磁束の向きを鉛直方向に対し一定とさせるため、入力用ペン１の傾きに関わらずスクリーン４の平面に沿うように、入力用ペン１の動きに対して自由可動できるように取付けられている。

磁石２の磁束は、スクリーン４、表示器３を通過し、基板５に配置されたホール素子などに代表される磁束センサ６，６ａにより検出される。複数配置された磁束センサ６，６ａ相互間に生じる磁石２とのそれぞれの距離に応じた磁束密度の差をもとに、表示制御部（図示せず）により磁石２の平面移動量が演算される。演算された平面移動量は予め設定された分解能にて表示器３に軌跡として表示されるため、使用者は手書き入力されたことを視認することができる。

図２は本発明の手書き入力装置の表示制御部を示すブロック図である。

なお、図２において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。

図２を参照すると、磁束センサ６，６ａが検知した磁束センサ出力を検知増幅し、磁束検出信号１６，１７を出力する磁束検出器１１と、この磁束検出信号１６，１７を磁束検出データ１８，１９に変換出力するＡ／Ｄ変換器１３と、これら磁束検出データ１８，１９のデータと座標データ２０を入力し、これらデータを演算処理することで位置表示信号２１を出力する演算器１４と、予め表示器３に対応した座標データ２０を演算器１４からのアドレス指定により出力する座標テーブル１５と、位置表示信号２１を入力して入力用ペン１が指示した位置座標にカーソルを表示する表示器３とから構成されている。

次に、図１および図２を参照して本実施の形態の動作をより詳細に説明する。

本発明による手書き入力装置は、先端に磁石２を備えた入力用ペン１を用い、スクリーン４の入力エリア平面を移動する磁石２の磁力変化を、スクリーン４の入力エリアに対し内向きに配置されたホール素子などに代表される磁束センサ６，６ａにて検知し、入力用ペン１のペン先の移動軌跡をプロットする。

磁石２の磁束は、スクリーン４、表示器３を通過し、基板５に配置された磁束センサ６，６ａにより検出される。複数配置された磁束センサ６，６ａ相互間に生じる磁石２とのそれぞれの距離に応じた磁束密度の差により、図２に示す磁束検出器１１、Ａ／Ｄ変換器１３を介して演算器１４に磁束検出データ１８，１９を出力する。演算器１４は磁石２の平面移動量を磁束検出データ１８，１９および座標テーブル１５の座標データ２０から演算し、演算された平面移動量は予め設定された分解能にて表示器３に軌跡として表示するため、使用者は手書き入力されたことを視認することができる。

上述の通り、本発明による手書き入力装置は、先端に磁石を備えたペンを用い、入力エリア平面を移動する磁石の磁力変化を、入力エリアに対し内向きに配置されたセンサにて検知し、ペン先の移動軌跡をプロットする手書き入力装置である。このため、手書き入力検出にタッチパネル式に代表される機械的接点を持たないことで、繰返し使用における耐久性の向上が図られ使用寿命の長期化が実現できる。また、磁束検出により入力される方式のため、専用のペン以外での入力エリア接触に対して、誤入力等の発生を低減できる。

また、通常タッチパネル等で見られるように、入力エリア背景画面表示の視認性低下に対して、本発明の手書き入力装置は通常の透明スクリーンで良いため、視認性を損なうこと無く実現可能である。表示器３のスクリーン４には手書き入力における入力エリア面の構成と、表示器３を保護する以外の機能を持たないので、極力表示器３の視認性を得られる材料を選択でき、表示器３の視認性を必要以上に損なわないことになる。

さらにまた、入力用ペン１の先端に備えた磁石２の磁束を検知することで動作するため、誤って指で触れた場合や不測の力学的入力があった場合にも、磁束検出されなければ動作しないから手書き入力の誤入力を低減でき、動作の高信頼化及び高寿命化が図れる。

本発明の手書き入力装置の一つの実施の形態を示す断面図である。 本発明の手書き入力装置の表示制御部を示すブロック図である。 従来の手書き入力装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 入力用ペン
２ 磁石
３ 表示器
４ スクリーン
５ 基板
６，６ａ 磁束センサ
７ 透明電極
８ 透明フィルム
９ 手書き入力装置
１０ 表示器
１１ 磁束検出器
１２ ペン
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ 演算器
１５ 座標テーブル
１６，１７ 磁束検出信号
１８，１９ 磁束検出データ
２０ 座標データ
２１ 位置表示信号

Claims (7)

1. 先端に磁石を備えたペンを用い、表示スクリーンの入力エリア平面を移動する前記磁石の磁束変化を前記入力エリア平面に対し内向きに配置されたセンサにて検知することで、ペン先の移動軌跡をプロットすることを特徴とする手書き入力装置。
2. 入力用ペンと、この入力用ペンの先端に固定した磁石と、前記入力用ペンが指示した位置座標にカーソルを表示する表示器と、この表示器を保護するスクリーンと、前記表示器及び前記スクリーンを実装する基板と、この基板に配置した複数の磁束センサとを備え、
   複数配置された前記磁束センサの相互間に生じる前記磁石とのそれぞれの距離に応じた磁束密度の差をもとに、前記磁石の平面移動量を演算し、演算された平面移動量を前記表示器に軌跡として表示することを特徴とする手書き入力装置。
3. 前記磁石は、磁束の向きを鉛直方向に対し一定とさせるため、前記入力用ペンの傾きに関わらず前記スクリーンの平面に沿うように、前記入力用ペンの動きに対して自由可動できるように取付けられていることを特徴とする請求項２記載の手書き入力装置。
4. 手書き入力の際、前記入力用ペンは先端に備えた前記磁石が前記表示器の保護を兼ねた透明な前記スクリーンの平面上の入力エリア内を移動するように使用されることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の手書き入力装置。
5. 前記磁石の磁束は、前記スクリーン、前記表示器を通過し、前記基板に配置された前記複数の磁束センサにより検出されることを特徴とする請求項２、３又は４記載の手書き入力装置。
6. 前記磁束センサが、ホール素子であることを特徴とする請求項２記載の手書き入力装置。
7. 入力用ペンと、この入力用ペンの先端に固定した磁石と、前記入力用ペンが指示した位置座標にカーソルを表示する表示器と、この表示器を保護するスクリーンと、前記表示器及び前記スクリーンを実装する基板と、この基板に配置した複数の磁束センサとを備え、
   前記複数の磁束センサが検知した磁束センサ出力を検知増幅し、第１の磁束検出信号、第２の磁束検出信号を出力する磁束検出器と；
   これらの磁束検出信号を第１の磁束検出データ、第２の磁束検出データに変換出力するＡ／Ｄ変換器と；
   これら磁束検出データのデータと座標データを入力し、演算処理することで位置表示信号を前記表示器に出力する演算器と；
   予め前記表示器に対応した前記座標データを出力する座標テーブルと；
   を備えたことを特徴とする手書き入力装置。
   

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