JP2010262554A - ペン型入力装置用キャップ - Google Patents

Abstract

【課題】既存のペン型入力装置の構造を殆ど変えることなくタブレットを使用して簡易に筆によるデータ入力を行う。
【解決手段】タブレット盤面上でデータを入力可能な入力ペンの先端部に装着するキャップで、入力ペンは、ペン先とタブレットとの距離が予め定められた値以下となったときにペン先の位置が検出されると共に、軸方向に進退動可能にペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材が後退するとタブレットを通じて筆跡データが入力されるものであり、前記キャップは、入力ペンのペン先に係合して当該キャップを入力ペンに支持する支持手段と、当該キャップの入力ペンへの装着動作に伴って芯材に当接して当該芯材を後退させる押圧手段と、当該キャップの先端に支持した筆穂を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペン型入力装置用キャップに係り、特に、タブレットを通じてデータ入力を行うペン型入力装置の先端部に装着して筆により同様の入力操作を可能とするキャップ器具に関する。

コンピュータや携帯ゲーム機など様々な電子機器へのデータ入力手段として、平板状のタブレットと、タブレット上の位置を指定するペン型器具とを使用する入力装置が提供されている。この入力装置は一般に、タブレット（デジタイザを含む／以下同様）の盤面上に前記ペン型機器（ペン型入力装置／以下、単に「入力ペン」と言うことがある）のペン先を置いて筆記動作を行うことで旧来の鉛筆やインクペンと同様の任意の手書き文字や絵、図形などを電子データとして入力することを可能とする。

かかる入力装置で使用する入力ペンは、タブレット盤面上で位置情報を入力（座標位置を指定）するものであるが、単に位置情報を入力するだけでなくこれに加えて、ペン先にかかる圧力によって筆圧を検出し、この筆圧に対応した線の太さを筆跡として実現するものもある。また、この種の入力装置を開示するものとして下記特許文献がある。

特開平８‐１３７６０３号公報 特開２００４‐６２７２９号公報 特開２００９‐７６４９２号公報

ところで、従来の入力装置における入力ペンは、ペンに類するものが殆どで、筆による入力操作を可能とするものは少なかった。また、筆先を備えるものであっても（例えば上記特許文献１参照）、毛筆のリアリティを追求するあまり、タブレット盤面に対する入力ペンの高度を検出する手段や線の太さを算出する手段が必要となって構造が複雑であり、従来から提供されているペン型入力装置に対して大幅な設計変更が必要となる難がある。

したがって、本発明の目的は、既存のペン型入力装置の構造を大幅に変更することなくタブレットを使用して簡易に筆によるデータ入力を可能とする点にある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る第一のペン型入力装置用キャップは、タブレットの盤面上で筆記動作を行うことによりデータを入力可能なペン型入力装置の先端部に装着するキャップであって、当該ペン型入力装置は、当該入力装置のペン先と前記タブレットとの距離が予め定められた値以下となったときに当該ペン先の位置が検出されると共に、当該入力装置の軸方向に進退動可能にペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材が後退すると前記タブレットを通じて筆跡データが入力されるものであり、前記キャップは、ペン型入力装置のペン先に係合して当該キャップをペン型入力装置に支持する支持手段と、当該キャップのペン型入力装置への装着動作に伴って前記芯材に当接して当該芯材を後退させる押圧手段と、当該キャップの先端部に支持された筆先部とを備える。

また、本発明に係る第二のペン型入力装置用キャップは、タブレットの盤面上で筆記動作を行うことによりデータを入力可能なペン型入力装置の先端部に装着するキャップであって、当該ペン型入力装置は、当該入力装置のペン先と前記タブレットとの距離が予め定められた値以下となったときに当該ペン先の位置が検出されると共に、当該入力装置のペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材に一定値以上の軸方向圧力がかかると前記タブレットを通じて筆跡データが入力されるものであり、前記キャップは、ペン型入力装置のペン先に係合して当該キャップをペン型入力装置に支持する支持手段と、当該キャップのペン型入力装置への装着動作に伴って前記芯材に当接して当該芯材を軸方向に押圧し当該芯材に軸方向圧力を加える押圧手段と、当該キャップの先端部に支持された筆先部とを備える。

本発明のキャップは、タブレットの盤面上で筆記動作を行うことによりデータを入力可能なペン型入力装置の先端部に装着するものであるが、このペン型入力装置は、軸方向に進退動可能にペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材の後退動作によってタブレットを通じた筆跡データの入力が可能となるタイプのものか、あるいは、ペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材に一定値以上の軸方向圧力がかかるとタブレットを通じて筆跡データが入力されるものであればその構造は特に問わない。

すなわち、この種の入力装置では、入力ペンのペン先をタブレットの盤面に近づけると（言い換えれば、入力ペンのペン先とタブレット盤面とが予め定められた値以下の距離になると）、当該入力ペンとタブレットとの協働作用（例えば電磁誘導ないし電波通信）によりペン先の位置が検出される。そして、ペン先をタブレットの盤面に接触させて押し付けると芯材が引っ込んで（軸方向（当該ペンの長さ方向）において後退し）、あるいは芯材にかかる軸方向圧力（芯材の長さ方向にかかる圧力）を検知してデータ（筆跡）の入力（手書き入力）が開始される。

なお、このペン先の位置検出（位置情報の取得）の方式については、特定のものに限定されないが、一例につきさらに詳しく述べれば次のとおりである。入力ペンとタブレットとの間で電波による無線通信を行うことによりペン先の位置（座標位置）を検出する。タブレットには複数のループコイルを二次元的に（マトリックス状に）配列させてあり、これらループコイルにより所定の周波数の電波を送信し、この電波を入力ペンに設けた共振回路に受信させる。そして、この共振回路から発信される電波を前記ループコイルに受信させて誘導電圧を発生させる。これをタブレットに配列させた前記複数のループコイルについて順次切り換えて繰り返し、各ループコイルに生じた誘導電圧のレベルに基づいてペン先の座標位置を求める。なお、この方法は一例として述べたものであってこのほかにも様々な方法によるものであって良い。

また上記入力装置は、上記ペン先の位置情報に加えて芯材の進退動（後退距離）あるいは芯材にかかる圧力（軸方向にかかる圧力）によって筆圧を検出可能である。この筆圧を検出する方式としては、例えば、芯材の上端部に圧力センサを備えておいても良いし、芯材が進退動（軸方向に移動）したときにその移動量に対応してコンデンサの容量が変化するようにした静電容量式を採用するなど、様々な公知の方式を採って構わない。

本発明のキャップは、上記のような入力ペンの先端に装着する。この装着操作に伴い前記第一のキャップでは、前記押圧手段が芯材に当接して当該芯材を後退させる。この芯材の後退により入力ペンは筆跡データの入力が可能な状態（ペン先をタブレットに押し付けた状態）となってペン先の位置検出が可能な距離まで入力ペンをタブレットに近づければ、筆跡データの入力が可能となり、任意の文字や絵などを入力することが出来る。

また、前記第二のキャップでは、前記押圧手段が芯材に当接して当該芯材を押圧し、芯材に軸方向圧力を加える。これにより上記第一のキャップ同様、入力ペンは筆跡データの入力が可能な状態となってペン先の位置検出が可能な距離まで入力ペンをタブレットに近づければ、筆跡データの入力が可能となる。

さらに、本発明のキャップはその先端部に筆先部を備えており、この筆先部は、ペン先の位置検出が行われる前記予め定められた値となったときに、筆先部がタブレットの盤面に接触するようにその長さを設定することが好ましい。このような構造によれば、上記入力ペンをタブレットに近づけてデータ入力を行うときに、筆先部の先端がタブレットに接触し、タブレットの盤面に筆で書いて（描いて）いるような感覚を入力者（入力ペンを操作する者）に与えることが出来る。

また上記筆先部は、例えば、毛筆（書道）用の筆先と同様の毛を備えた筆穂や絵筆の穂（絵画用の筆先を備えた筆穂）、ブラシ等とすることが出来る。毛の種類や形状は問わない。例えば、筆に使用されている各種の獣毛を使用すること、あるいは樹脂製の毛を使用することが出来る。また、先端が円錐状に尖った通常の筆に限らず、穂を平たくした平筆などを構成することも可能である。

また前記支持手段は、好ましくは、ペン型入力装置のペン先に形成された螺子に螺合する螺子とする。このような螺子構造とすれば、入力ペンの軸方向に関する本キャップの固定位置を、ペン先に対するねじ込み量を加減することによって容易に芯材の移動量（第一のキャップの場合）や芯材にかかる圧力の大きさ（第二のキャップの場合）を調整することができ、当該入力装置が筆圧に対応して入力される線幅が変更される機能を有する場合に、本キャップのねじ込み量を調整することで、任意の線幅のデータ入力を行うことが可能となる。

なお、上記支持手段は、螺子のほかにも、嵌合式あるいはスライド構造（例えば本発明のキャップにペン型入力装置のペン先を圧入できるようにしてその挿入程度を調整できるようする）など他の構造とすることも可能である。

また、既存の入力ペンでは、ペン先に装飾用のリングを螺子によって装着可能なものがある。本発明では、このリングを装着するための螺子を利用することが可能で、上記のように支持手段を螺子とする場合に、ペン先に形成されているリング用の螺子に螺合する螺子を支持手段としてキャップに備えれば良い。このような構造によれば、リングを外して本発明のキャップを装着すれば筆入力が可能となり、本キャップを外せば既存の入力ペンとしても使用することが可能となる。このように既存の入力ペンの構造をそのまま維持してペン入力と筆入力の双方が可能な（兼用の／先端部のみを交換可能な）入力ペンを構成することも出来る。

本発明に係るペン型入力装置用キャップによれば、既存のペン型入力装置の構造を大幅に変更することなく（又は全く変更することなく）タブレットを使用して簡易に筆によるデータ入力を行うことが可能となる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１は、従来の入力ペンとこの入力ペンに装着可能な本発明の一実施形態に係る入力ペン用キャップを示す図である。 図２は、図１に示した入力ペンに前記実施形態に係る入力ペン用キャップを装着した状態を示す図である。 図３は、前記入力ペンのペン先部と前記実施形態に係るキャップを拡大して内部構造（当該キャップをペン先部の途中までねじ込んだ状態）を示す断面図である。 図４は、前記入力ペンのペン先部と前記実施形態に係るキャップを拡大して内部構造（当該キャップをペン先部に完全にねじ込んだ状態）を示す断面図である。 図５は、前記実施形態の変形例に係る入力ペン用キャップ（当該キャップをペン先部の途中までねじ込んだ状態）を示す断面図である。 図６は、前記実施形態の変形例に係る入力ペン用キャップ（当該キャップをペン先部に完全にねじ込んだ状態）を示す断面図である。 図７は前記実施形態の別の変形例に係る入力ペン用キャップを示す斜視図であり、同図の（ａ）はＬＥＤを備えたもの、同図の（ｂ）はカメラを備えたもの、同図の（ｃ）はＬＥＤとカメラを備えたもの、同図の（ｄ）は同じくＬＥＤとカメラを備えたものをそれぞれ示す。

図１から図４に示すように本発明の一実施形態に係る入力ペン用キャップ１１は、タブレットを使用する入力ペン１の先端部（ペン先部）２に装着するもので、入力ペン１の先端部２に被せて当該入力ペン１に支持させること可能なキャップ本体１２と、キャップ本体１２の先端に備えられて入力ペン１の操作者に筆入力の感覚を与える筆穂（筆先部）１６とを有する。

入力ペン１は、ペン１の軸方向に移動（進退動）可能にペン先部２の貫通孔６内に支持した芯材４と、この芯材４の上端部（基端部）に配した圧力センサ（筆跡入力スイッチ）５と、タブレットと無線通信を行うコイルを含む共振回路（図示せず）とを備える。ペン先部の貫通孔６は、入力ペン１の中心軸に沿ってペン先部２を垂直に貫通して延びており、この貫通孔６内に進退動（上下動）可能かつ着脱（交換）可能に前記芯材４が支持されている。なお、この入力ペン１は、前に述べたように、入力ペン１とタブレットとの間で電波による無線通信を行うことによりペン先の位置（座標位置）を検出するタイプのもので、入力ペン１のペン先とタブレット盤面間の距離が一定値以下になるとペン先位置が検出される。そして、さらにペン先をタブレット盤面に押し付けると芯材４が引っ込んで、芯材４が圧力センサ５の検出部を押圧して筆圧が検出され、筆圧に対応した太さの線を描くことが可能となる。

また、入力ペン１のペン先部２の外周面には、螺子（雄ねじ）３が形成されており、この螺子３にリング部材（図示せず）をねじ込んで装着できるようになっている。

一方、本実施形態に係るキャップ１１では、上面に開口を備えてこの上面開口から入力ペン１のペン先部２を受け入れることが出来るペン先収容部１３を前記キャップ本体１２に形成してある。さらに、このペン先収容部１３の上部には、入力ペン１に形成された螺子３と螺合する螺子（雌ねじ）１５を形成してあり、ペン先収容部１３に入力ペン１のペン先部２をねじ込むことが可能である。

ペン先部２がペン先収容部１３にねじ込まれるようにキャップ１１をペン先部２に装着していくとペン先部２に支持された前記芯材４の先端がペン先収容部１３の底面１４に当接し（図３に示す状態）、さらにキャップ１１をペン先部２にねじ込み進めて行くとペン先収容部１３の底面１４によって芯材４が押されて後退し（上方へ移動し）圧力センサ５によってこの芯材４の後退動が検出されてタブレットに入力ペン１（芯材４）を押し付けたのと同じ状態（筆跡データを入力可能な状態）となる。この状態で入力ペン１をタブレットに近づければ、筆跡が入力されることとなる。なお、本キャップ１１では、この入力ペン１をタブレットに近づけた状態で、筆穂１６がタブレット盤面に接触するように当該筆穂１６の長さを設定しておく（ペン先位置の検出距離を筆穂１６の長さに対応して予め調整しておいても良い）。

また、本実施形態のキャップ１１では、上記筆跡データを入力可能な状態からさらにキャップ１１をペン先部２にねじ進めて行き、キャップ１１を完全に上端位置までペン先部２にねじ込めば（図２および図４に示す状態）、芯材４はさらに上方へ押し込まれて太い幅の線を入力可能な状態となる。このように、本実施形態のキャップ１１は、キャップ１１のペン先部２へのねじ込み程度（完全にねじ込むか途中までどの程度ねじ込むか）によって線幅を調整することが可能である。

さらに、上記実施形態では、入力ペン１のペン先部２に備えられた芯材４を使用したが、この芯材４と同様の機能を果たす棒状の部材をキャップ側に備えることとしても良い。具体的には、図５と図６は前記図３と図４にそれぞれ対応するものであるが、これらの図に示すようにこの変形例に係るキャップ２１は、前記実施形態のキャップ１１と同様に、入力ペン１のペン先部２を収容しかつペン先部２に形成された螺子３に螺合する螺子１５を備えたキャップ本体２２（ペン先収容部１３）と、筆穂１６とを備える。

ただし、この変形例のキャップ２１は、ペン先収容部１３の底面１４から垂直に立ち上がる棒状のロッド部２４を備えている。このロッド部２４は、前記芯材４が支持されているペン先の貫通孔６に挿入可能なもので、ペン先への当該キャップ２１の装着操作に伴って当該ロッド部２４が前記芯材４と同様に当該貫通孔６内を上昇し、入力ペン側に設けられた圧力センサ５に当接してこれを押圧する。なお、この変形例のキャップ２１を使用する場合には、入力ペン１の前記芯材４は取り外しておく。

さらに、ペン先部にキャップを装着するという考えから、図７に示すように各種のキャップを構成することが可能である。すなわち、同図（ａ）に示すキャップ３１は、先端にＬＥＤ３２を備えたものである。また同図（ｂ）に示すキャップ４１は、先端にカメラ４２を備えたものである。また同図（ｃ）および（ｄ）に示すキャップ５１，６１は、先端にＬＥＤ３２とカメラ４２を備えたものである。

これらのキャップは、入力ペンの位置検出構造に対応して入力ペンの先端部に装着可能なもので、例えばタブレット側がペン先のＬＥＤの発光を受光することによりペン先の位置を検出するタイプのものであれば、図７（ａ）のキャップ３１を入力ペンに装着する。また、逆にタブレット側が発光してペン側のカメラ４２でこの光を受けてペン先位置を検出する機構の場合には、図７（ｂ）のキャップ４１を入力ペンに装着する。さらにペン先のＬＥＤ３２から照射した光をタブレットで反射してペン先のカメラ４２で受けることでペン先位置を検出するような構造の場合には、図７（ｃ）のキャップ５１や図７（ｄ）のキャップ６１を入力ペンに装着する。このようにペン先（キャップ）を交換可能して複数種類の入力装置に対応可能なペン型入力装置を構成することも出来る。なお、この変形例に言うタブレットは、コンピュータやテレビの画面であっても良く、現状のボタン式のリモコンに代え、画面タッチ式のリモコンとして上記ペン型入力装置を使用できるようにすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

１ 入力ペン（ペン型入力装置）
２ ペン先部（入力ペンの先端部）
３，１５ 螺子
４ 芯材
５ 圧力センサ（筆跡入力スイッチ）
６ 貫通孔
１１，２１ 入力ペン用キャップ
１２，２２ キャップ本体
１３ ペン先収容部
１４ ペン先収容部の底面
１６ 筆穂（筆先部）
２４ ロッド部

Claims (4)

1. タブレットの盤面上で筆記動作を行うことによりデータを入力可能なペン型入力装置の先端部に装着するキャップであって、
   前記ペン型入力装置は、当該入力装置のペン先と前記タブレットとの距離が予め定められた値以下となったときに当該ペン先の位置が検出されると共に、当該入力装置の軸方向に進退動可能にペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材が後退すると前記タブレットを通じて筆跡データが入力されるものであり、
   前記キャップは、
   前記ペン型入力装置のペン先に係合して当該キャップを前記ペン型入力装置に支持する支持手段と、
   当該キャップの前記ペン型入力装置への装着動作に伴って前記芯材に当接して当該芯材を後退させる押圧手段と、
   当該キャップの先端部に支持された筆先部と
   を備えたことを特徴とするペン型入力装置用キャップ。
2. タブレットの盤面上で筆記動作を行うことによりデータを入力可能なペン型入力装置の先端部に装着するキャップであって、
   前記ペン型入力装置は、当該入力装置のペン先と前記タブレットとの距離が予め定められた値以下となったときに当該ペン先の位置が検出されると共に、当該入力装置のペン先に支持された芯材を備えかつこの芯材に一定値以上の軸方向圧力がかかると前記タブレットを通じて筆跡データが入力されるものであり、
   前記キャップは、
   前記ペン型入力装置のペン先に係合して当該キャップを前記ペン型入力装置に支持する支持手段と、
   当該キャップの前記ペン型入力装置への装着動作に伴って前記芯材に当接して当該芯材を軸方向に押圧し当該芯材に軸方向圧力を加える押圧手段と、
   当該キャップの先端部に支持された筆先部と
   を備えたことを特徴とするペン型入力装置用キャップ。
3. 前記ペン先の位置が検出される前記予め定められた値となったときに、前記筆先部が前記タブレットの盤面に接触するように前記筆先部の長さを設定してある
   請求項１または２に記載のペン型入力装置用キャップ。
4. 前記支持手段は、前記ペン型入力装置のペン先に形成された螺子に螺合する螺子である
   請求項１から３のいずれか一項に記載のペン型入力装置用キャップ。

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