(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量結合方式、電磁結合方式または抵抗膜型感圧シート方式の座標入力機能と、座標指示ペンによるバーコード入力機能とを兼ね備えた装置であって、前記座標入力機能の座標母体としての座標盤と、該座標盤上の座標指示及びバーコードをもスキャンするペンと、該ペン先端の１５ｇｆ乃至１００ｇｆの一定筆圧により接断する感圧スイッチと、信号処理部とからなり、前記ペン先端の筆圧が増加し前記感圧スイッチが接または断した瞬間の座標サーチサイクル及び次の二次座標サーチサイクルのいずれも前記信号処理部が座標用信号を検知しなかった時の、前記二次座標サーチサイクルの終了時点から前記信号処理部が前記感圧スイッチの断または接を認識するまでの時間を、前記信号処理部がバーコード用オペレーション期間とし、該バーコード用オペレーション期間以外の期間を座標用オペレーション期間とすることを特徴とする座標入力及びバーコード入力兼用装置。
【請求項２】
前記バーコード用オペレーション期間中に、前記ペン先端の筆圧が減少し前記感圧スイッチが断または接してから一定時間経過後、前記信号処理部が前記感圧スイッチの断または接と認識することを特徴とする請求項１記載の座標入力及びバーコード入力兼用装置。
【請求項３】
前記バーコード用オペレーション期間の開始時点から所定の時間経過後に、前記信号処理部が前記感圧スイッチの断または接と自動認識することを特徴とする請求項１記載の座標入力及びバーコード入力兼用装置。
【請求項４】
前記ペン内のバーコード信号と前記感圧スイッチの接断情報を１本の信号線に重畳することを特徴とする請求項１記載の座標入力及びバーコード入力兼用装置。
【請求項５】
前記感圧スイッチの接断情報を、前記座標用オペレーション期間に座標情報と共に出力することを特徴とする請求項１記載の座標入力及びバーコード入力兼用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量結合方式、電磁結合方式または抵抗膜型感圧シート方式の座標入力機能と、座標指示ペンによるバーコード入力機能とを兼ね備えた座標入力及びバーコード入力兼用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の座標入力及びバ−コ−ド入力兼用装置は、バーコードを入力する場合、座標指示及びバーコードスキャン兼用ペンの側面に備えられた押しボタンスイッチを押して、バーコード照明用発光素子を点灯させ、バーコードを読み取っていた。バーコード照明用発光素子を常時（座標入力中でも）点灯させておくことで、ペン側面の押しボタンスイッチを省略する事はもちろん可能であった。また、ペン先端部に感圧スイッチを備えて、ペンがバーコード面等に押圧された時にバーコード照明用発光素子を点灯させることも知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在知られているバーコード照明用発光手段はＬＥＤ（発光ダイオード）にしろレーザーダイオードにしろ長期使用で劣化してくるが、ペン側面の押しボタンにより点灯するものは操作性において不満があった。尚、座標入力中でも指が押しボタンスイッチに触れると点灯してしまう問題があった。また単にペン先端の感圧スイッチによるものは、座標入力中でもやはり点灯してしまう問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は叙情の問題点に鑑みなされたもので、静電容量結合方式、電磁結合方式または抵抗膜型感圧シート方式の座標入力機能と、座標指示ペンによるバーコード入力機能とを兼ね備えた装置であって、前記座標入力機能の座標母体としての座標盤と、該座標盤上の座標指示及びバーコードをもスキャンするペンと、該ペン先端の１５ｇｆ乃至１００ｇｆの一定筆圧により接断する感圧スイッチと、信号処理部とからなり、前記ペン先端の筆圧が増加し前記感圧スイッチが接または断した瞬間の座標サーチサイクル及び次の二次座標サーチサイクルのいずれも前記信号処理部が座標用信号を検知しなかった時の、前記二次座標サーチサイクルの終了時点から前記信号処理部が前記感圧スイッチの断または接を認識するまでの時間を、前記信号処理部がバーコード用オペレーション期間とし、該バーコード用オペレーション期間以外の期間を座標用オペレーション期間とする座標入力及びバーコード入力兼用装置を提案するものである。
【０００５】
【作用】
座標用信号が検出されている一定時間以外で、且つペン先端の筆圧が増加しその筆圧を検出する感圧スイッチが接または断した時のみ、バーコード照明用発光素子を発光させ、バーコード用オペレーション期間とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本装置はサイクリックに座標用信号をサーチしているが、ペン先端部の感圧スイッチが接または断した時点（筆圧が一定値を越した時点）のサーチサイクル中に座標用信号を検知した時、または次の二次サーチサイクル中に座標用信号を検知した時は、本装置の信号処理部が座標入力期間と見なしてバーコード照明用発光素子を点灯させない。また上記期間以外に、ペン先端の感圧スイッチが接または断した時（筆圧が一定値を越した時）、バーコード入力期間と見なしてバーコード照明用発光素子を点灯させて、バーコード入力を行うものである。
【０００７】
【実施例】
以下本発明の詳細を添付図を参照して説明する。図１は本発明の座標入力及びバーコード入力兼用装置の要部構成概要図である。この図１の座標入力及びバーコード入力兼用装置で、バーコード２を読み取る場合は、座標指示及びバーコードスキャン兼用ペン１（以下ペン１と略す）がバーコード２上をなぞることにより、ペン１内で光／電気変換されバーコード２の明暗情報が電気信号となって信号処理部４へ伝えられる。
【０００８】
座標入力を行う場合は、ペン１の先端が座標盤（タブレット）３の盤面上にある時、座標盤３上におけるペン１の先端の座標を読み取るのであるが、その動作を略述する。先ず静電容量結合方式の場合で説明すると、信号処理部４の制御により、座標盤３に配設されたＹ方向及びＸ方向に平行な複数の格子状電極線５、５、・・・、５、６、６、・・・、６へＸ軸及びＹ軸用電極線駆動部７及び８を介して電気信号が順次印加される。印加される信号としてはパルス、正弦波等が使用される。
【０００９】
図２はペン１の先端部の縦断面図である。ペン１の先端の芯は、絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９と光学構造体１７の一部となっている。Ｘ方向の座標読み取りについて説明すると、座標盤３内に配設されたＸ軸用各電極線５、５、・・・、５と、ペン１の先端の絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９との間には、小容量ではあるが静電容量（結合容量）が存在し、この結合容量を介して、Ｘ軸用各電極線５、５、・・・、５の電気信号が絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９へそれぞれ伝わる。
【００１０】
絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９へ伝わった（絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９が検出した）電気信号は、回路基板１１の回路（図示せず）に伝えられ、そこで増幅され、または直接に信号処理部４へ伝えられる。絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９は、その近くに位置する電極線５からの電気信号をより強く検出する。信号処理部４は、各電極線５、５、・・・、５を順次駆動したそのタイミングと、絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９の検出した信号レベルとの関係から、ペン１の先端部の、座標盤３上のＸ座標を判断する。次に、Ｙ軸用各電極線６、６、・・・、６が駆動され、Ｘ軸と同様の方法でＹ座標が求まる。
【００１１】
以上説明の一連のＸ方向及びＹ方向の座標読み取り動作が、１回の座標信号サーチサイクルであり、１秒間に１０〜２００回程度の座標信号サーチサイクルが行われる。１回の座標信号サーチサイクル中に座標信号が検出されなかった場合は、ペン１の先端部は座標盤３上に無いものと信号処理部４が判断する。
【００１２】
次に、電磁結合方式での座標入力を行う場合について略述する。動作の大要は前述の静電容量結合方式と同様であるが、座標盤３からペン１への信号の伝達方式が異なり、次に述べる互いのコイル間の誘導結合により信号伝達を行っている。その場合は図１のＸ軸用電極線５、５、・・・、５及びＹ軸用電極線６、６、・・・、６の、Ｘ軸用及びＹ軸用電極線駆動部７及び８側でない方の端部が、図１中の点線で示す様に２本づつ接続してあり、各２本の電極線５、５等及び６、６等で各１個のループコイル（１ターンコイル）を構成している。
【００１３】
また、図１及び図２において、絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９はコイルとして巻回してある。各ループコイル５、５、………及び６、６、………はＸ軸用及びＹ軸用電極線駆動部７及び８により、順次駆動され磁力線を順次発生する。この磁力線をペン１の先端の絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９（コイル）が検出し、回路基板１１の回路へ電流として伝える。信号処理部４は、各ループコイル５、５等及び６、６等を順次駆動したそのタイミングと絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９（コイル）の検出した信号との関係から、ペン１の先端部の座標盤３上の座標を判断する。この電磁結合方式でも、Ｘ及びＹ方向の１回の座標読み取り動作が、１回の座標信号サーチサイクルであり、１秒間に１０〜２００回程度の座標信号サーチサイクルが行われる。更に、やはり、１回の座標信号サーチサイクル中に座標信号が検出されなかった場合は、ペン１の先端部は座標盤３上に無いものと信号処理部４が判断する。
【００１４】
以上の説明では、静電容量結合方式または電磁結合方式のどちらも、座標盤３からペン１への座標信号の伝達方向であったが、その逆向きの、ペン１から座標信号を送出しても座標入力ができて、その場合の座標信号サーチサイクルに関しては上述の実施例と全く同様である。
【００１５】
次に抵抗膜型感圧シート方式でのペン座標入力について略述する（図示せず）。この場合は座標盤とペン間での座標信号伝達は無い。座標盤が相対する２層の抵抗膜で構成されており、その片層又は両層に電圧勾配を与えて、ペン先端により押圧された点で２層間が接触してショートし、そのショート点での電圧を計測することにより座標値を判断する。この場合でも、やはり、Ｘ方向及びＹ方向の１回の座標読み取り動作が、１回の座標信号サーチサイクルであり、１秒間に１０〜２００回程度の座標信号サーチサイクルが行われる。ここでも、１回の座標信号サーチサイクル中にペン押圧（または他の先端の固めのものでの押圧）を検出しなかった場合は座標指示されてない時と、その制御部が判断する。
【００１６】
次にバーコード入力を行う場合について説明する。図２に於てペン１のペンケース１０の内部に発光素子１３（発光ダイオード、レーザーダイオード等）及び受光素子１４（フォトダイオード、フォトトランジスタ等の光／電気量変換素子）が配設されており、発光素子１３は光学構造体１７めがけて主に照明光路１５の向きに光を照射し、受光素子１４はバーコード面１９からの反射光が光学構造体１７を介して入射する受光光路１６の向きの光を受光し、受光量に応じた電気量に変換する。光学構造体１７は光学レンズ、ライトガイド等でできており、照明光路１５の光をバーコード面１９に導き、またバーコード面１９からの反射光が受光素子１４に効率良く伝わるためのもので、バーコード面１９で照明光または反射光の少なくとも一方がフォーカスするか、光ビームが絞られて、バーコード面１９の狭い範囲内からの反射光のみ受光素子１４に入射する光学構造をなす。従って受光素子１４はバーコード面１９の狭い範囲内の明暗に応じた電気量に変換する。受光素子１４の電気出力は回路基板１１の回路に接続され、増幅その他の信号処理される。図２に於て、光学構造体１７は絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９の内側に配置された例で示したが、外側でもまたは両側に配置されても可能である。
【００１７】
光学構造体１７及び絶縁材に埋設された座標信号センサー導体９は共に、ペン１の筆圧（バーコード面１９へのペン１の先端の接触圧力）に応じて図２の中で上下方向に可動する。光学機構のカバ−としての可動部材１８もやはりペン１の筆圧に応じて上下方向に可動し、感圧スイッチ１２を接断（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。本装置に於ては、この感圧スイッチ１２の状態と、座標信号サーチサイクルでの座標信号の検出状態とを加味して、バーコード用オペレーションとして発光素子１３を点灯している。
【００１８】
次にバーコード用オペレーションに関するシーケンスについて説明する。図３はそのシーケンス図である。参照符号２０は本実施例では感圧スイッチ１２がＯＦＦ（筆圧無しまたは微少筆圧）の状態であり、参照符号２１は感圧スイッチ１２がＯＮ（筆記筆圧）の状態である。本装置は、感圧スイッチ１２がＯＮする瞬間（筆圧が一定レベルを越す瞬間）の時点で、ペン１の先端が座標盤３上にあるかどうかを判断して、バーコード用オペレーションにするか、または座標用オペレーションにするかを信号処理部４が決めている。
【００１９】
参照符号２３は座標信号サーチサイクルであり、参照符号２２は座標アイドルサイクルである。座標信号サーチサイクル２３の中で座標用信号２４（アナログ信号）を信号処理部４が検出した時は、ペン１の先端部は座標盤３上にある。図３中のＡ時間点では、その時の座標信号サーチサイクル２３．１の中で座標用信号２４が検出されているため、座標用オペレーションにすべきことは分かる。ここで対処しておくべき事は、ペン１が急に座標盤３上に当接された時でもバーコード用オペレーションにはしないことである。図３中のＢ時間点では、その座標信号サーチサイクル２３．２の中で、ペン１の先端が急に当接された座標盤３の当接エリアのサーチがすでに終了して、結局そのサーチサイクル２３．２中では座標用信号２４を検出できなかったが、次の二次座標信号サーチサイクル２３．３中では確実に座標用信号２４を検出しているため、Ｂ時間点に関してはバーコード用オペレーションにしない。Ｃ時間点では、その座標信号サーチサイクル２３．４の中でも、また次の二次座標信号サーチサイクル２３．５の中でも座標用信号２４を検出していないため、Ｃ時間点に関しては、座標信号サーチサイクル２３．５の終了時点から感圧スイッチ１２がＯＦＦするまで、バーコード用オペレーション期間として、この間をバーコード照明用発光素子点灯２５としている。
【００２０】
以上の説明のように本装置は、感圧スイッチ１２がＯＮした時点の座標信号サーチサイクル２３中に座標用信号２４を検知した時、または感圧スイッチ１２がＯＮした時点の次の二次座標信号サーチサイクル２３中に座標信号２４を検知した時は、座標用オペレーションとしている。
【００２１】
本シーケンスに於て、バーコード２をスキャンするためにペン１の先端をバーコード面１９に当接してから発光素子１３が点灯するまでに０．００５〜０．１秒程度の遅れがあるが、実用上は問題ない。また、バーコード２を読むためにも感圧スイッチ１２がＯＮする必要があるため、少ない筆圧で作動させるのであるが、実測により１５ｇｆ（約０．１５Ｎ）から多くても１００ｇｆ（約１Ｎ）である。感圧スイッチ１２の状態はバーコード入力時に利用するだけではなく、座標入力時にも筆圧ステータス情報として兼用し座標データと共に出力している。尚抵抗膜型感圧シート方式の座標入力盤の場合は、座標盤上でペンの感圧スイッチがＯＮした時は座標入力可能となっている必要性から、座標の入力可能筆圧よりも大きい筆圧で、ペンの感圧スイッチがＯＮする必要がある。本実施例では筆圧が増加すると感圧スイッチ１２がＯＮする例で説明したが、その逆でも同機能の動作にすることが可能であることは言うまでもない。
【００２２】
本実施例に於ては、長時間のムダな発光素子１３の点灯を避ける為、バーコード用オペレーション期間の開始時点から一定時間を経過しても信号処理部４がバーコード信号の変化を検知しなかった時、またはバーコード信号の変化が中断してから一定時間経過した時は、信号処理部４が感圧スイッチ１２の断（ＯＦＦ）とみなし、バーコード用オペレーション期間を終了させる。このバーコード用オペレーション期間の最大時間はペン１の実際の操作に合わせて０．２〜５秒の間で可変する事が適当であった。また、自動的にバーコード用オペレーション期間を終了させる事は、ペン１の先端が座標盤３の有効エリア外から有効エリア内へ感圧スイッチ１２がＯＮのまま入ってきた時にも確実な座標入力を可能にした。
【００２３】
本装置には以下に述べる回路方式をも採用している。１本の信号線（ペンと本体との接続コード）にバーコード信号と感圧スイッチ情報を重畳する回路例を図４に示す。受光素子１４の電気出力は増幅器３０に印加され、電圧レベルとして増幅され、更にトランジスタ３１のベースに印加される。一方感圧スイッチ１２の状態は、トランジスタ３２のベース電圧を、ほぼ電源電圧４０のレベルからグランドレベルまで大きく変化させる。抵抗３３はプルアップ抵抗である。トランジスタ３１及び３２のエミッタ同志は互いに接続してあり、トランジスタ３１及び３２のベースのどちらか高い方の電圧が、そのエミッタに伝わる。抵抗３４はプルダウン抵抗である。
【００２４】
図５に上述した重畳信号波形例（接続コード部３５の電圧波形４１）を示す。増幅器３０の出力電圧は、電源電圧レベル４２の１／２〜１／４程度になる様にしているので、感圧スイッチ１２がＯＮの期間４６以外の期間では、接続コード部の電圧波形４１はほぼ電源電圧４２に近いレベルを保持し、感圧スイッチ１２がＯＮの期間４６に増幅器３０の出力すなわちバーコード信号（アナログ信号）が接続コード部３５を伝わる。参照符号４４はグランド電圧レベルを示す。本装置は上述の回路により、バーコード信号と感圧スイッチ１２の状態信号とを１本の接続コード部３５により伝えている。バーコード信号は感圧スイッチ１２がＯＮの期間のみ伝わるが、バーコード面１９を照明する発光素子１３を点灯させるのはこの期間内であるので、信号伝送上の問題はない。
【００２５】
接続コード部３５を伝わった重畳信号は、白／黒バー識別器３８及び感圧スイッチ状態識別器３９へ印加される。感圧スイッチ状態識別器３９は二つの入力電圧を比較する回路であり、一方の入力へ基準電圧（スレッショルドレベル）を与えて、感圧スイッチ１２の状態を識別する。図５の感圧スイッチ状態識別器３９のスレッショルドレベル４３（破線で示す）と接続コード部の電圧波形４１とを比較し、感圧スイッチ１２の状態を識別している。この識別機能は、バーコード用オペレーション期間でも座標用オペレーション期間でも作動している。上記基準電圧（スレッショルドレベル）４３は、直流電圧源３６と可変抵抗器３７とで作成し感圧スイッチ状態識別器３９の一方の入力端子へ印加している。
【００２６】
白／黒バー識別器３８は、感圧スイッチ１２がＯＮの期間４６内に伝わる接続コード部３５の電圧波形４１（アナログバーコード信号）から、白／黒バーを識別し二値化する。以上述べた二信号重畳回路はトランジスタを用いた例であるが、ダイオードを使用する回路でも演算増幅器を使用する回路でも、または抵抗による二信号加算回路でも実現できる。
【００２７】
本装置は、ペン１の先端がバーコード２上をスキャンしている途中で、筆圧が少なくなり感圧スイッチ１２がＯＦＦしてしまう使われ方にも対処している。感圧スイッチ１２がＯＦＦしてから一定時間経過後に、信号処理部４はバーコード用オペレーション期間の終了と認識している。この認識までの延長時間は多くの実使用に於て０．０５〜０．７秒の間が適当であった。図４に示す回路例の場合で言えば、感圧スイッチ１２と並列に容量（コンデンサ）を付加すればよい。
【００２８】
【発明の効果】
従来からある機能と発光素子の寿命とを犠牲にすることなく、操作性を向上することができた。またバーコード照明用の専用押しボタンスイッチ機構が不要となり、コストも低くできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の要部構成概要図
【図２】  ペンの先端部の縦断面図
【図３】  各オペレーションのシーケンス図
【図４】  １本の信号線にバーコード信号と感圧スイッチ情報を重畳する回路例
【図５】  図４に示す回路例のバーコード信号と感圧スイッチ情報を重畳した信号波形例
【符号の説明】
１  座標指示及びバーコードスキャン兼用ペン
２  バーコード
３  座標盤（タブレット）
４  信号処理部
５  Ｘ軸用電極線
６  Ｙ軸用電極線
７  Ｘ軸用電極線駆動部
８  Ｙ軸用電極線駆動部
９  絶縁材に埋設された座標信号センサー導体
１０  ペンケース
１１  回路基板
１２  感圧スイッチ
１３  発光素子
１４  受光素子
１５  照明光路
１６  受光光路
１７  光学構造体
１８  可動部材
１９  バーコード面または座標盤表面
２０  感圧スイッチＯＦＦ状態（筆圧なしまたは微少筆圧）
２１  感圧スイッチＯＮ状態（筆記筆圧）
２２  座標アイドルサイクル
２３  座標信号サーチサイクル
２４  座標用信号
２５  バーコード照明用発光素子点灯期間
２６  座標用オペレーション期間
２７  バーコード用オペレーション期間
３０  増幅器
３１  トランジスタ
３２  トランジスタ
３３  プルアップ抵抗
３４  プルダウン抵抗
３５  接続コード部
３６  直流電圧源
３７  可変抵抗器
３８  白／黒バー識別器
３９  感圧スイッチ状態識別器
４０  電源電圧
４１  接続コード部の信号波形
４２  電源電圧レベル
４３  感圧スイッチ状態識別器のスレッショルドレベル
４４  グランド電圧レベル
４５  発光素子点灯
４６  感圧スイッチがＯＮの期間
Ａ  Ａで示す時間点
Ｂ  Ｂで示す時間点
Ｃ  Ｃで示す時間点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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