(57)【要約】  本発明は、電力源、光学系（１）、内部センサ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術を備える感圧先端を有する無線位置決めペンに関し、ケーシング（６）には第２ケーシング（７）が後方に設けられ、上部分にはボタンを有する指板（８）を有する穴（６１）が設けられており、ケーシング（６）は、内部に電池（１０）を有する摺動的に収容された本体（４）を提供し、ヘッド（３）はその前部分に取り付けられており、第１カバー（５）には前記本体（４）の下部分に取り付けられた締結機構（５１）が設けられており、本体（４）は、可撓性部分（２０）で互いに相互接続された、第１固定部分（２１）、第２固定部分（２２）、第３固定部分（２３）、および第４固定部分（２４）からなるプリント回路基板（２）を収容し、前本体（４）部分には、ＰＣＢ可撓性部分（１５）を通じて第４固定部分（２４）に接続された光学センサ（１３）を支承するＰＣＢ固定部分（１４）上で摺動するように較正された前記光学系（１）が設けられており、ヘッド（３）には、光源（１６）を有する先端ボタン（９２）、加えて容量センサ（９１）も設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源、光学系（１）、内部センサ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術を備える感圧先端を有する無線位置決めペンであって、ケーシング（６）には第２ケーシング（７）が後方に設けられ、上部分にはボタンを有する指板（８）を有する穴（６１）が設けられており、前記ケーシング（６）は、内部に電池（１０）を有する摺動的に収容された本体（４）を提供し、ヘッド（３）はその前部分に取り付けられており、第１カバー（５）には前記本体（４）の下部分に取り付けられた締結機構（５１）が設けられており、全基本が（４）は、可撓性部分（２０）で互いに相互接続された、第１固定部分（２１）、第２固定部分（２２）、第３固定部分（２３）、および第４固定部分（２４）からなるプリント回路基板（２）を収容し、前記前本体（４）部分には、ＰＣＢ可撓性部分（１５）を通じて前記第４固定部分（２４）に接続された光学センサ（１３）を支承するＰＣＢ固定部分（１４）上で摺動するように較正された前記光学系（１）が設けられており、前記ヘッド（３）には、光源（１６）を有する先端ボタン（９２）、加えて容量センサ（９１）も設けられていることを特徴とする、感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項２】
前記光学系（１）は、その一端が光学レンズ（１１１）を収容するように構成され、他端が前記光学センサ（１３）を有する前記プリント回路基板（ＰＣＢ）（２）の前記固定部分（１４）の上を摺動するように構成された、ホルダ（１２）からなることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項３】
前記ヘッド（３）には、一端に前記光学レンズ（１１１）が続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネル（１９）が設けられているが、前記光学チャネル（１９）および前記光学系（１）はいずれも光軸（１７）に対して同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項４】
底部の前記指板（８）は双方向であることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項５】
前記第１カバー（５）は、ネジを有する前記固定手段（１１）を介して前記本体（４）と取り外し可能に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項６】
前記容量センサ（９１）は、前記第１固定部分（２１）に内蔵された固定電極（９１１）および可動電極（９１２）からなることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項７】
光学系（１）は、感圧先端（９）にさらに接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）（２）に接続されており、電池（１０）電源は、前記プリント回路基板（ＰＣＢ）（２）を通じてなされることを特徴とする、感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項８】
前記光学系（１）は、光学センサ（１３）と双方向に信号接続された光源（１６）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項９】
前記プリント回路基板（２）は、第１電圧インバータ（２３４）ならびに第２電圧インバータ（２３５）に信号接続された電力マネージャ（２３６）を含み、前記電力マネージャ（２３６）は、アンテナ（２４３）とさらに双方向に信号接続された、加速器ジャイロスコープモジュール（２４２）と双方向に信号接続された、プロセッサ（２４１）とさらに信号接続されており、第１ボタン（２２１）、第２ボタン（２２２）、第３ボタン（２３１）、および第４ボタン（２３２）はプロセッサ（２４１）とさらに信号接続され、後者は前記電力マネージャ（２３６）とさらに信号接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項１０】
前記感圧先端（９）は、前記電力マネージャ（２３６）とさらに信号接続されたＲＣ発振器（９４）と一方向で信号接続された容量センサ（９１）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項１１】
各電子部品の電力供給には、前記第１電圧インバータ（２３４）および前記第２電圧インバータ（２３５）の両方と、さらに前記第１電圧インバータ（２３４）を介して前記プロセッサ（２４１）、電荷ポンプ（２３７）、前記光学センサ（１３）、および前記ＲＣ発振器（９４）と相互接続された電池（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項１２】
請求項１に記載の電源、光学系（１）、内部センサ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術を備える感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法であって、
前記感圧先端を有する無線位置決めペンの動作検出するステップと、
検出された動作に応じた制御対象装置のカーソルの位置を変更するステップ、または
検出された動作に応じた制御対象装置の画面を評価するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記感圧先端を有する無線位置決めペンの傾斜動作は、前記制御対象装置の前記カーソルのＹ軸動作の動きに動作を垂直変換し、前記制御対象装置の前記カーソルのＸ軸動作の動きに動作を水平変換することを特徴とする、請求項１２に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【請求項１４】
前記無線位置決めペンの傾斜動作は、前記無線位置決めペンの動作と反対の方向に前記制御対象装置の前記画面を垂直にスクロールすることを特徴とする、請求項１２に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【請求項１５】
縦軸の周りで片側に回して戻す前記無線位置決めペンの高速回転動作は、縦軸の前記無線位置決めペンの転動が続いて、前記制御対象装置の前記画面を前記無線位置決めペンの転動と同じ方向に移動させることを特徴とする、請求項１２に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術またはＵＳＢが設けられたコンピュータ、計算装置、マルチメディアデバイス、携帯電話、タブレット、およびその他のスマートデバイスの無線制御のための感圧先端を有する無線位置決めペンの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に「マウス」として知られる、いわゆる「Ｘ−Ｙ」位置指示器である周辺装置が、コンピュータの簡単かつ迅速な制御に最もよく使用されている。位置指示器の動きをコンピュータモニタ上のカーソルの動きに伝えるために、特殊なセンサが使用される。マウスの底部に配置された回転ボールの形態の位置センサで二次元情報を入力することを可能にする、従来の機械的光学マウスが知られている。さらに、「光学ペン」として知られる、グラフィック表示と組み合わせた周辺機器も知られている。この装置は、コンピュータ内の画像への創造的な介入を可能にする。
【０００３】
スロバキア特許第ＵＶ５３０２号明細書は、上に枢動可能なマイクロスイッチリングと、その隣に二次マイクロスイッチボタンを有する縦方向鉛筆型本体内に配置された位置センサを有する、鉛筆型入力周辺コントローラを開示している。位置スイッチは縦方向鉛筆型本体の末端に配置され、一次マイクロスイッチボタンは、縦方向鉛筆型本体のマイクロスイッチ回転リングおよび二次ボタンの隣に設けられる。別の実施形態では、位置決めセンサを有するヘッドが、縦方向鉛筆型本体にしっかりとまたは枢動可能に設けられる。位置センサは、縦方向鉛筆型本体の末端に設けられてもよく、少なくとも１つの付加的なマイクロスイッチボタンを形成する窪みは、縦方向鉛筆型本体の枢動可能なマイクロスイッチリングの下または上に設けられてもよい。
【０００４】
スロバキア特許第ＵＶ６１４７号明細書は、汎用コンピュータおよびノートブックに適用可能な、コンピュータ用の多機能入力鉛筆型周辺コントローラを開示している。電力源は、機能的に双方向の独立した接続を有する出力モジュール、ならびに加速度センサ、光学センサ、磁気センサ、およびジャイロセンサと共に、コントローラを有する細い縦方向の演算プロセッサに接続されており、その一方で機能的に双方向の独立した接続を有する入力モジュールおよび性能プロセッサを備えるＵＳＢモジュールは、出力モジュールとリモートで機能的に接続されており、コントローラは、いずれの順序で設けられてもよい、一次先端ボタン、スクロールボタン、二次ボタン、機能ボタン、および機能スイッチからなる。コントローラは、少なくとも１つの付加的なボタンおよび／またはスイッチおよび／またはリバーサからなってもよい。
【０００５】
欧州特許第１６９７８７６号明細書は、電子ペン用に設計されたモジュール式ユニットを開示している。モジュール式ユニットは、書き込み用の受信器を有するキャリアと、プリント回路基板と、プリント回路基板上に実装された二次元感知放射線と、画像レベルを規定する表示ユニットと、を備える。キャリア、プリント回路基板、および表示ユニットは、放射線センサ上の画像レベルを探査するための感知放射線に向けられた表示ユニットと相互接続されている。放射線源、たとえばＬＥＤダイオードまたはレーザダイオードは、プリント回路基板上に配置されるか、または表示ユニット上のホルダ内に取り付けられてもよい。表示ユニットは、検出器上に伝達される放射線の空間的制御のためのユニットとして動作してもよい。このユニットは、放射線伝達のためのチャネルと、撮像レンズと、チャネル内の放射線を再配向するためのミラーと、を備えてもよい。
【０００６】
米国特許第６７１０２６７号明細書は、タッチパネル用の入力ペンを開示している。たとえばアセチルビチューメンから作られたボールは、入力ペンの先端に設けられる。ペンとパネルとの接触は、ボールを介して行われてタッチパネルに衝撃を与え、これによりバネシステムが動作する。バネシステムは２つのバネを備え、これらのバネは異なるバネ定数を有する。ペンが強い力でタッチパネルに触れたときにペンの損傷を回避するために、第２のバネは第１のバネよりも強くなっている。
【０００７】
中国特許第２０３１４９５０５号明細書は、電気制御装置としての静電容量式タッチペンを開示している。概略図によれば、静電容量式タッチペンは、ケーシング、スティック、および先端を備え、ペン先は外面および内面を備え、ペン先の内面は弾性材料からなり、外層は可撓性導電材料からなることを特徴とする。導電材料からなるペン先の内側は、たとえば銅、アルミニウム、金、銀、などを含む。ユーティリティ設計は、特定の電解を有するＰＣまたは携帯電話を制御するための装置を開示する。
【０００８】
欧州特許第２６３９６８２号明細書は、ペン先で押す強度を検出することができ、ペン先にかかる圧力の変化を検出することができる、入力装置用の位置指示器を開示している。位置指示器は、周りにコイルが巻き付けられて共振回路に接続された第１フェライトコアの１対の末端領域の間に挟まれた、バネ（すなわち第１バネ体）およびシリコーンゴム（すなわち第２バネ体）と、第２フェライトコアと、からなる。主要な本体部分に圧力を加えるとシリコーンゴムが変形し、これにより、第１フェライトコアおよび第２フェライトコアの２つの対抗する末端領域の間の距離は、制御されたやり方で変化する。パッドを押しながらペン先に印加される圧力を変化させることで、距離の変化を制御する。この結果、共振回路から検出器にさらに送信される電波の周波数を含む第１フェライトコアの周りに巻かれた誘導コイルの値に変化が生じる。
【０００９】
欧州特許第２８１３９１８号明細書は、ペン先にかかる力によって電気抵抗が変化する力センサを有する電気ペンを開示している。力センサは、電気的に絶縁されたデフォルト位置に互いに配置された電極およびキャップを有する、モジュール式ユニットである。電極と接するように電極上で適切に構成されたキャップは、先端からの軸力を受けるように配置されている。キャップはまた、緩和された軸力がキャップをイネーブル位置からデフォルト位置に戻すように構成されている。センサからのアナログ信号は基準信号と比較され、アナログ信号からデジタルの力の値への選択的な変換が、後に行われる。
【００１０】
当該技術分野の不都合は特に、左利きおよび右利きによる取り扱い、あらゆる角度での書き込み、および感知された表面のタイプの大部分または空間でのコンピュータ装置、モバイル技術、スマートデバイスの制御を許容しない、鉛筆型コントローラの不完全な設計にある。
【００１１】
当該技術分野で周知の全ての装置は、特定のタイプのコンピュータ装置のみを制御するように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】スロバキア特許第ＵＶ５３０２号明細書
【特許文献２】スロバキア特許第ＵＶ６１４７号明細書
【特許文献３】欧州特許第１６９７８７６号明細書
【特許文献４】米国特許第６７１０２６７号明細書
【特許文献５】中国特許第２０３１４９５０５号明細書
【特許文献６】欧州特許第２６３９６８２号明細書
【特許文献７】欧州特許第２８１３９１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、ほとんどのタイプの感知された表面上の動きまたは空間的な動きを介した入力装置の補助として、コンピュータ装置、モバイル技術、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術搭載のスマートデバイス、またはＵＳＢ機能をユーザが制御できるようにする、１４ｍｍの小径および最大１５０ｍｍの長さを有する円筒形状の感圧先端を有する無線位置決めペンの発明的設計を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
当該技術分野の不都合は、ケーシングの裏側に第２カバーが設けられ、上部分にはボタンの指板を有する穴が設けられている、感圧先端を有する無線位置決めペンによって、かなりの程度まで解消される。さらに、電池を内部に有するケーシングの中に摺動本体が配置されており、締結機構が設けられたヘッドおよび第１カバーは、本体の前部分および下部分にそれぞれ接続されている。さらに、本体は、可撓性部分を用いて互いに相互接続された第１固定部分、第２固定部分、第３固定部分、および第４固定部分からなるプリント回路基板を収容しており、前本体部分は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の可撓性部分を通じて第４固定部分と相互接続した光学センサを支承するプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分の上に摺動するように配置された、光学系を収容する。ヘッドには、光源を備えた先端ボタンが設けられ、その中に容量性センサが収容されている。
【００１５】
感圧先端を有する無線位置決めペン用の光学系は、その一端が光学レンズを収容するように構成され、他端が光学センサを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分の上を摺動するように構成された、ホルダからなる。
【００１６】
感圧先端を有する無線位置決めペンのヘッドには、一端に光学レンズが続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネルが設けられているが、光学チャネルおよび光学系はいずれも光軸に対して同軸に配置されている。
【００１７】
感圧先端を有する無線位置決めペン上のボタンの指板は、ツーウェイ仕様の指板として設計されている。
【００１８】
第１カバーは、ネジなどの固定手段を用いて感圧先端を有する無線位置決めペンの本体に着脱可能に取り付けられる。
【００１９】
感圧先端を有する無線位置決めペン上の容量センサは、第１固定部分に内蔵された固定電極および可動電極からなる。
【００２０】
光学系がプリント回路基板（ＰＣＢ）に接続されている、感圧先端を有する無線位置決めペンの接続は感圧先端にさらに接続されており、ここで電池電力供給はプリント回路基板（ＰＣＢ）を通じてなされる。
【００２１】
感圧先端を有する無線位置決めペンのさらなる接続であって、光学系は、光学センサと双方向に信号接続された光源を備える。
【００２２】
感圧先端を有する無線位置決めペンのプリント回路基板は、第１電圧インバータおよび第２電圧インバータの両方と信号接続された電力マネージャを含み、電力マネージャは、加速器ジャイロスコープモジュールと双方向に信号接続され、さらにアンテナと双方向に信号接続された、プロセッサとさらに信号接続されている。プロセッサに信号接続されているのは、第１ボタン、第２ボタン、第３ボタン、および第４ボタンであって、ボタンはさらに電力マネージャに信号接続されている。
【００２３】
感圧先端を有する無線位置決めペンの感圧先端は、電力マネージャとさらに信号接続されたＲＣ発振器と一方向で信号接続された容量センサを含む。
【００２４】
電源によって供給される感圧先端を有する無線位置決めペンの各電子部品の電力供給は、第１電圧インバータおよび第２電圧インバータの両方と相互接続され、第１電圧インバータを介してプロセッサ、電荷ポンプ、光学センサ、およびＲＣ発振器とさらに相互接続された電池によって、供給される。
【００２５】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、回転オフセットを伴ってＸ、Ｙ軸の感知された表面上でペンを動かすことによって、ユーザが光学的に位置決めできるようにする。
【００２６】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、回転オフセットおよび可変増大を伴う三次元ペン動作位置決め機能をユーザが使用できるようにする。
【００２７】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および同様に回転オフセットを伴う上下方向のペン動作（傾斜）を、ユーザが使用できるようにする。
【００２８】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および同様にジェスチャ起動誤の縦軸のペン転動を、ユーザが使用できるようにする。
【００２９】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および感知された表面上のＹ軸方向（ユーザから／ユーザへの方向）のペン動作を、ユーザが使用できるようにする。
【００３０】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、先端ボタンに加えられた力の強さに応じて、ボタンの１回押しまたは２回押しに関する情報を対象装置に提供する機能を、ユーザが使用できるようにする。
【００３１】
ペンの実施形態は、１４ｍｍ径のチューブの形態のコンパクトな設計で一群の革新的機能を有する付加的な感知ユニットを実装する必要なしに、三次元空間位置決めを可能にする。ペンは、従来のコンピュータマウスと類似のＵＳＢサポートまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＨＩＤクラスを有する、ＵＳＢポートまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ４．０またはより良い無線技術を搭載した様々な装置を正確に制御するために使用されることが可能である。グラフィックタブレットにもかかわらず、光学的位置決めにパッドは必要とされない。光学センサを使用する位置決めが何らかの理由で不可能な場合、三次元動作位置決め機能が利用できる。ペンは、テキスト書き込みの改善に利用可能な書き込みモードを有する。対象装置は、基本的な光学的位置決めに加えて、空間における動作または空間的ジェスチャによって制御されることが可能である。ペンは、１本のＡＡＡサイズのアルカリ電池によって電力供給されるが、これは仕事または娯楽を継続するために容易に交換可能である。
【００３２】
機能性
・特殊なパッドを使用する必要のない光学的位置決め（光学的動作）
・光学的形態による位置決めが現実的ではない空間におけるペン動作（三次元動作）を伴う対象装置の位置決め／制御
・ペン転動（転動動作）によるページ／テキストのスクロール
・ジェスチャ転動機能イネーブル（転動動作）−ペンの縦軸に沿った両方向の素早い回転（ジャーク）
・ペンを引くことによる光学スクロール（光学スクロール）
・上下方向のペンの動作による容易なスクロールのための三次元スクロール機能
・書道機能向けに可能な使用を伴う光学的位置決めおよび書き込みの最大限の快適さのための感圧先端
・先端の圧力感度のカスタマイズ
・先端ボタンおよび光学センサの感度が調整された、より快適なテキストの書き込みのための書き込みモード
・Ｘ、Ｙ軸位置および回転情報伝達（三次元出力）
・ペンに直接組み込まれた座標系の較正／補正
【００３３】
【表１】
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【００３４】
本発明は、図面に概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】感圧先端を有する無線位置決めペンの部品の分解図である。
【図２】光学系の詳細を示す図である。
【図３】光学系とペンヘッドとの接続を示す図である。
【図４ａ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図４ｂ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図４ｃ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図５】感圧先端を有する無線位置決めペンの一部である感圧先端の配置を示す図である。
【図５ａ】容量センサ電極の配置を示す図である。
【図６】感圧先端を有する無線位置決めペンの接続のためのブロック図である。
【図７】Ｆ１機能、すなわち表面ペン動作の光学的Ｘ、Ｙ軸位置決め機能を示す図である。
【図８】Ｆ２機能、すなわち空間ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能を示す図である。
【図９】Ｆ３機能、すなわち上下の傾斜したペンスクロール動作機能を示す図である。
【図１０】Ｆ４機能、すなわち縦軸ペン転動動作機能を示す図である。
【図１１】Ｆ５機能、すなわちＸ軸表面ペンスクロール動作機能を示す図である。
【図１２】Ｆ６機能、すなわち表面感圧先端の押圧強度感知機能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、関連する図面を参照して、感圧先端を有する無線位置決めペンの実施形態に関して詳細に説明される。実施例は、本発明による位置決めペンの非限定的な実施形態の変形例を示す。
【００３７】
感圧先端を有する多機能ペンコントローラの例示的な実施形態が、添付図面に示されている。図１によれば、感圧先端を有する無線位置決めペンは、後部に電池１０用の第２カバー７を有するケーシング６を備える。ケーシング６は、左利きおよび右利きによる快適な取り扱いのために万人向けの、円形または丸みを帯びた形状を有する。さらに、ケーシング６は、ボタン上に指板８を載置するための穴６１を有する上部に設けられている。ボタン上の指板８は、左利きにも右利きにも快適な位置を有するツーウェイ仕様として設計されている。ボタン上の指板８の構造は、両方の位置を同時に押すことを可能にする。ケーシング６は、ネジなどの固定手段１１を用いて第１カバー５が取り外し可能に取り付けられる本体４を、摺動的に収容する。４つの固定部分、すなわち第１固定部分２１、第２固定部分２２、第３固定部分２３、および第４固定部分２４からなり、可撓性部分２０によって相互接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）２が、上部本体４内に設けられている。第１カバー５には、ヘッド３および光学系１を固定するために、たとえばヘッド３締結機構３１用のフックなどの締結部材が嵌合する溝のシステムの形態の、締結機構５１が設けられている。図２は、光学系１の構成を示す。光学系１は、前本体４部分内に構成され、ホルダ１２からなり、その一端は光学レンズ１１１を収容するように構成され、他端はＰＣＢ２可撓性部分１５を介してプリント回路基板（ＰＣＢ）２の第４固定部分２４に光学センサ１３が接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分１４上を摺動するように構成されている。図３は、光学系１およびヘッド３の接続を示す。ヘッド３は、一端に光学レンズ１１１が続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネル１９を提供するが、光学チャネル１９および光学系１はいずれも光軸１７に対して同軸に配置されている。さらに、ヘッド３には、検出表面１８の照明のための光源１６が設けられている。
【００３８】
プリント回路基板（ＰＣＢ）２上の各電子部品の構成が、図４ａ、図４ｂ、および図４ｃに示されている。プリント回路基板（ＰＣＢ）２は、可撓性部分２０を介して相互接続された、第１固定部分２１、第２固定部分２２、第３固定部分２３、および第４固定部分２４からなる。第１固定部分２１には、第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、ＬＥＤダイオード２２３、およびＲＣ発振器９４が設けられた第２固定部分２２によって可撓性部分２０を介して相互接続された容量センサ９１のための可撓性可動電極９１２および固定電極９１１が設けられている。さらに、第２固定部分２２は可撓性部分２０を介して、第３ボタン２３１、第４ボタン２３２、ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３、１．８Ｖ電圧インバータ２３４、２．４Ｖ電圧インバータ２３５、電力マネージャ２３６、および電荷ポンプ２３７が設けられた第３固定部分２３と相互接続されており、その一方で第２接点２６ホルダもまたこの部分に取り付けられている。さらに、第３固定部分２３は可撓性部分２０を介して第４固定部分２４に接続されている。第４固定部分２４には、プロセッサ２４１および加速度計ジャイロスコープモジュール２４２、ならびにアンテナ２４３そして第１接点２５も、設けられている。
【００３９】
図５は、感圧先端を有する無線位置決めペンの一部としての感圧先端９の構成を示す。この実施形態では、感圧先端は、上述のような他のペン部品に接続されたヘッド３を含む。先端ボタン９２、回転軸９２１周りの回転部、およびプラグ上の傾斜９３が、ヘッド３に設けられている。先端ボタン９２の本体は２本アームレベルで作られており、１つのアームは５°の角度で容量センサ９１のための可撓性可動電極９１２にＦ２の力を印加し、その一方で円錐形のもう１つのアームには力Ｆ１がかかっており、このアームは３．３°の角度で揺動運動を行う。完全に縦ペン軸の垂直平面に向かっておよそ８５°の角度で先端ボタン９２の円錐に対して力Ｆ１を印加することで、先端ボタン９２を先端回転軸９２１の周りで回転させ、先端ボタン９２のアームを介して力Ｆ２を可撓性可動電極９１２（たとえば、金属銀被覆リン青銅金属シート）上に伝達するが、これはプリント回路基板２の一部であり、可撓性可動電極９１２が固定電極９１１に接近または離れることでその電気容量を変化させる。取り付けられたＲＣ発振器９４の周波数の離調はこの変化に応じて発生するが、前記周波数は、プロセッサ２４１に組み込まれたアナログ−デジタル変換器によってデジタル信号に変換され、プロセッサ２４１は適切なソフトウェアを用いてデジタル信号をフィルタリングおよび評価する。プロセッサ２４１は、デジタル信号の評価の結果に基づいて、Ｆ６の感圧先端ユーザ機能を実行する。装置には、Ｆ６感圧先端機能からの信号を正確に評価するためのＣＡＬ３ユーザ較正が設けられている。
【００４０】
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２からの信号の一般的な処理は、以下に記載される。
【００４１】
信号は、全てのユーザモード（機能）において処理される（表１参照）。
【００４２】
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２からの生データ（
【数１】
2019512136.tif 000004
、
【数２】
2019512136.tif 000005
）は、センサの座標系からペンの座標系に転送される。
【数３】
2019512136.tif 000006
【００４３】
加速度および角速度の座標系は、意図的に異なっている。光学的動作のための回転オフセットＣＯ１ならびにＸ、Ｙ成分に応じた縦ペン軸における三次元動作のための回転オフセットＣＯ２を可能にするため、加速計が選択される。
【００４４】
Ｘ、Ｙ成分がＦ２三次元動作モードの動作に対応するように加速度計ジャイロスコープモジュール２４２においてジャイロスコープのＸ、Ｙ、Ｚ系が選択され、Ｚ軸は転動のために確保される。
【００４５】
以下の式にしたがって加速度をフィルタリングするために、一次ＭＲフィルタが使用される。
【数４】
2019512136.tif 000007
時間ｔｎ＝１５ｍｓであり、これは位置ＨＩＤ報告を投稿する周波数に正確に対応している。
【００４６】
加速度フィルタリングは、ノイズ耐性を向上させ、ＣＡＬ２較正によって得られた加速度計ジャイロスコープモジュール２４２が差し引かれる角速度に対してわずかな位相遅延を生じる。これは特に、Ｆ２三次元動作モードの高速動作において顕著である。
【００４７】
オフセットは、以下のように角速度から差し引かれる。
【数５】
2019512136.tif 000008
【００４８】
Ｆ１光学的動作ユーザ機能
Ｆ１光学的動作機能は、表面１８ペン動作用の光学的Ｘ、Ｙ軸位置決めのために設計および使用されてきた。従来のペンと同様に、ユーザは、Ｘ、Ｙ軸における制御対象装置の検出表面１８上のペン動作を通じて、カーソルの動きを生じる。Ｆ１光学的動作機能は、第４ボタン２３２を押すことで装置を切り替えて制御対象装置に接続した後、自動的にイネーブルされる。Ｆ５光学スクロール機能は、第１ボタン２２１を押すことによってイネーブルされる。第２ボタン２２２を押すことで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、二次ボタンの押圧に関する情報を制御対象装置に提出する。ＬＥＤダイオード２２３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００４９】
光学センサ１３からのデータを処理するとき、光学的動作方法のためのＣＯ１回転オフセットがペン縦軸に対して適用され、ＣＡＬ３垂直較正が検出表面１８に対して適用される。さらに、Ｆ６感圧先端９に応じて、位置決め中断方法が適用される。
【００５０】
Ｆ１光学的動作機能のステップは、図８に示される。
【００５１】
データは以下のように処理される。
【数６】
2019512136.tif 000009
ここで
【数７】
2019512136.tif 000010
はＨＩＤ報告で提出された位置に対する相対的変化、
【数８】
2019512136.tif 000011
は光学センサ１３によって見られるパッド位置に対する相対的変化、
Ｒは光学的動作のためのＣＯ１回転オフセットのオフセットマトリックス、
ＡはＣＡＬ３垂直較正の間に指定された較正マトリックスである。
【００５２】
Ｆ２ユーザ機能−三次元動作
Ｆ２三次元動作機能は、３次元空間ペン動作向けに設計されている。たとえばガラスなど、光学センサ１３に適していない検出表面１８をユーザが叩いたとき、または何らかの理由で，ユーザは空間ペン動作を用いてカーソルを位置決めすることができる。Ｆ２三次元動作機能は、第４ボタン２３２を押すことによってイネーブルされる。ボタン２２１が押下されると、感圧先端を有する無線位置決めペンの上向きまたは下向きの傾斜は制御対象装置のカーソルのＹ軸動作の動きに動作を変換し、左右の傾斜はそのいずれかの組み合わせを含む制御対象装置のカーソルのＸ軸動作の動きに動作を変換する。第２ボタン２２２を押下または解放することで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、一次ボタンの状態に関する情報（ＨＩＤ報告）を制御対象装置に提出する。第１ボタン２２１および第２ボタン２２２が同時に押されたとき、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、一次ボタンの押下に関する情報の位置決めおよび提出が同時に行われ、これによりユーザは、必要であれば制御対象装置上でドラッグアンドドロップ機能を開始してもよい。能動的に位置決めしている間、ボタン上の指板８の設計のため、第２ボタン２２２はさらに押下および解放されてもよい。第２ボタン２３１を押すことで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、二次ボタンの押圧に関する情報を制御対象装置に提出する。ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００５３】
ＣＯ２回転オフセット法は、ペンの縦軸に対する三次元動作およびＳＦ１可変増大法の処理中に適用される。第１ボタン２２１を押して保持することにより、三次元空間におけるペン動作の位置決めまたは応答を可能にする。逆に、第１ボタン２２１が解放されると、位置決めが中断される。第１ボタン２２１が押下または解放されるとペンが振動し、前記振動は、制御対象装置上のカーソル位置に不利に変換される。これらの不利な条件は、以下のように個別に解決されてきた。第１ボタン２２１が押されると、位置決めの開始が２００ｍｓ遅延する。第１ボタン２２１の解放時のペン振動の抑制は、ＨＩＤ報告−Δｘ，−Δｙを提出することによって管理されるが、ここでΔｘ，Δｙは前回のＨＩＤ報告からの位置値であり、これは、下図に示されるように、第１ボタン２２１が解放されると、第１ボタン２２１状態が検出（押下／解放）される前に振動が発生するからである。
【数９】
2019512136.tif 000012
【００５４】
図８は、Ｆ２三次元動作機能の各ステップを示す。
【００５５】
データは以下のように処理される。
【数１０】
2019512136.tif 000013
ここで、
【数１１】
2019512136.tif 000014
はＨＩＤ報告で提出された位置の相対的変化、
【数１２】
2019512136.tif 000015
は加速度計ジャイロスコープモジュール２４２によって測定された角速度ベクトル、
Ｇは三次元動作のためのＣＯ２オフセットマトリックス、
ｇはＳＦ１可変増大、
【数１３】
2019512136.tif 000016
は中間結果、すなわち位置の増強されない変化である。
【００５６】
Ｆ３ユーザ機能−三次元スクロール
Ｆ３三次元スクロール機能は、ペンを上下に動かす（傾斜する）ことによって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールする。
【００５７】
Ｆ３三次元スクロール機能は第１ボタン２２１を押下、解放、および保持する一連の動作によってイネーブルされる。第１ボタン２２１が永久的に押下された瞬間から、ペンを上下に傾ける動作によって画像がスクロールする。この機能は、第１ボタン２２１を解放すると終了する。第１ボタン２２１を押下または解放することによるペン振動は、その振幅は通常１行スクロールの閾値よりも小さいので、意図しないスクロールの形態に好ましくない影響を及ぼさないＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２２３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００５８】
ＣＯ２回転オフセットは、わずかに異なるパラメータを有するＦ２三次元動作機能と同じように、縦ペン軸に対する三次元動作のためのデータ処理の間に適用される。Ｘ軸に関する情報は破棄され、Ｙ軸情報が使用される。
【００５９】
図９は、Ｆ３三次元スクロール機能の各ステップを示す。
【００６０】
データは以下のように処理される。
【数１４】
2019512136.tif 000017
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
【数１５】
2019512136.tif 000018
はジャイロスコープによって測定された角速度ベクトル、
Ｇは三次元動作のためのＣＯ２オフセットマトリックス、
ｈはスクロールのＳＦ１可変増大、
【数１６】
2019512136.tif 000019
は中間結果、すなわち位置の増強されない変化である。
【００６１】
Ｆ４ユーザ機能−転動動作
Ｆ４転動動作機能は、縦軸内でペンを転動させることによって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールするように設計されている。
【００６２】
Ｆ４転動動作機能は、縦軸内でペンを数回片側に素早く枢動して戻す形態のジェスチャによってイネーブルされる。
【数１７】
2019512136.tif 000020
【００６３】
検出アルゴリズムは、最大範囲０．８の、正または負のいずれかの閾値を超える角速度のモーメントを記録する。閾値を超えると、角速度の極性および現在の時間が、サンプル８つ分の長さにわたって循環バッファに記憶される。ジェスチャは、「最も古いものから最も若いものへ」２．４秒の時間間隔で少なくともサンプル４つ分の長さにわたって−１および１の交互のシーケンスをバッファが保持するときに、認識される。ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３の断続的な点灯は、イネーブルされた機能の光信号を提供する。
【００６４】
ここで三次元動作のＣＯ２オフセットはデータ処理に適用されない；異なるパラメータを有するＳＦ１可変増大のみが適用される。
【００６５】
図１０は、Ｆ４転動動作機能の各ステップを示す。
【００６６】
データは以下のように処理される。
【数１８】
2019512136.tif 000021
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
ωＺはジャイロスコープによって測定された角速度ベクトル
【数１９】
2019512136.tif 000022
のＺ成分、
ｊは画像スクロールのＳＦ１可変増大である。
【００６７】
Ｆ５ユーザ機能−光学スクロール
Ｆ５光学スクロール機能は、（ユーザから、およびユーザへの）Ｙ軸の検出表面上のペン動作によって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールするように設計されている。
【００６８】
Ｆ５光学スクロール機能は、Ｆ１光学的動作機能中に第１ボタン２２１を押して保持すると、イネーブルされる。画像は、ユーザからまたはユーザへの検出表面１８上の動作によってスクロールする。第１ボタン２２１が解放されると、Ｆ５光学スクロール機能がディスエーブルされてＦ１光学的動作機能がイネーブルされる。ユーザからまたはユーザへのペン動作は、１行あたり１０画素（Δｙ）の割合で構成されている。
【００６９】
光学センサ１３からのデータを処理するとき、Ｆ１光学的動作機能方法のためのＣＯ１回転オフセットがペン縦軸に対して適用され、ＣＡＬ３垂直較正が検出表面１８に対して適用される。
【００７０】
図１１は、Ｆ５光学スクロール機能の各ステップを示す。
【００７１】
データの処理：
【数２０】
2019512136.tif 000023
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
【数２１】
2019512136.tif 000024
は光学センサ１３から見たパッド位置に対する相対的変化、
Ｒは光学的動作のためのＣＯ１回転オフセットのオフセットマトリックス、
ＡはＣＡＬ３垂直較正の間に指定された較正マトリックス、
【数２２】
2019512136.tif 000025
は中間結果、すなわち位置の変化である。
【００７２】
Ｆ６ユーザ機能−感圧先端
感圧先端は、標準的な一次マウスボタンに取って代わる。先端ボタン９２の円錐に印加される力の強度（以下、「プレス」と呼ぶ）は、いくつかのレベルに分けられる（ソフトプレス、ミディアムプレス、およびハードプレス）。図１２は、Ｆ６感圧先端機能の各ステップを示す。
ソフトプレス−検出表面１８との接触の検出
ミディアムプレス−クリック閾値
ハードプレス−ダブルクリック閾値
【数２３】
2019512136.tif 000026
【００７３】
容量センサ９１のＲＣ発振器９４は比較的安定した周波数で振動し、プレス（先端ボタン９２の円錐に印加される力の強度）の変化によって最大約２０％の離調（周波数低下）が生じる。先端センサを識別する要求は、プレスの変化による周波数の１％の変化の安全な認識を必要とする。
【数２４】
2019512136.tif 000027
【００７４】
プレスは、１５ｍｓサイクルで周波数を測定することによって評価される。測定値はいくつかの好ましくない特性を示し、これらはソフトウェアオフセットである。
・周波数はピースごとに異なってもよい（約２５％）。
・温度による周波数のゆっくりとした変化（約５％）。
・プレスセンサの経年劣化により、周波数が永久にシフトする可能性がある（約１０％）。
・スイッチがオンされるたびに、ＲＣ発振器９４はわずかに異なる周波数で始動してもよい（約１％）。
・ＲＣ発振器９４の周波数測定値は、約１：１，０００の尤度で、通常は上方に逸脱する（約１０％）。
【００７５】
ＲＣ発振器９４からの周波数は、不安定性を破棄するためにフレームフィルタによってフィルタリングされる。最後の４回の測定値がバッファに記憶される。他と著しく異なる測定値は全て減衰される。これにより、単回測定誤差を除外する。逆に、先端ボタン９２の円錐を押すことによって生じた周波数の変化は起こらず、１５ｍｓ以内に破棄される。
【００７６】
ＲＣ発振器９４の周波数は、さらに処理される。
【数２５】
2019512136.tif 000028
ここで
ｔｖは容量センサ９１から処理された情報である。これは無次元量であって、０（プレスなし）から０．２（最大プレス）までの範囲の数である。
ｆはフレームフィルタによるフィルタリング後のＲＣ発振器９４の現在の周波数、
ｆ０はＲＣ発振器９４の推定最大周波数であり、
ｆ０は、信号の増減に異なる定数を有する一次ＩＩＲフィルタから／一次ＩＩＲフィルタを用いて計算される。
ｆ０＜ｆの場合：
【数２６】
2019512136.tif 000029
。
ｆ０≧ｆの場合：
【数２７】
2019512136.tif 000030
。
【００７７】
フィルタは、ペンのスイッチがオンされた後、ｆ０がＲＣ発振器９４の周波数に素早く適合するように構成されている。逆に、ｆが減少すると、推定最大周波数は１秒で約１％低下する。これは、ＲＣ発振器９４の温度ドリフトを監視するのに十分である。
【００７８】
プレスレベルの評価は、以下の機能に使用される。
１．Ｆ１光学的動作機能は、一次ボタンマウスクリック（ミディアムプレスレベル）または一次ボタンマウスダブルクリック（ハードプレスレベル）の送信を得るために、プレスを使用する。
２．Ｆ２三次元動作、Ｆ３三次元スクロール、およびＦ４転動動作機能では、ミディアムプレスを超えるプレスレベルによってＦ１光学的動作機能をただちにイネーブルさせる。
３．位置決めは、Ｆ１光学的動作機能でのプレスに基づいて、一時的に減衰される（ＨＩＤ報告における位置の送信）。先端ボタン円錐９２が押されると、検出表面１８とのわずかな近似が生じ、これにより、円錐は検出表面１８上で動かなかったにもかかわらず、光学センサ１３から非ゼロのΔｘΔｙ情報が受信される。その結果、カーソルはクリック前にただちに飛び退くので、この挙動はいかなるクリックも防止することになる。したがって、位置決めは先端ボタン９２の円錐を押した瞬間に停止し、３００ｍｓ後に位置決めが再開される。
【００７９】
光学的動作のためのＣＯ１回転オフセット
マトリックスＲは、位置決め中に縦ペン軸に沿って回転をオフセットする。加速度計ジャイロスコープモジュール２４２は、回転の判断のために重力加速度を測定する。
【数２８】
2019512136.tif 000031
【００８０】
実際には、オフセットマトリックスは回転動作を実行する。
【数２９】
2019512136.tif 000032
ここで、
【数３０】
2019512136.tif 000033
は重力加速度の基準である。
【数３１】
2019512136.tif 000034
【００８１】
マトリックス回転オフセットＲは、以下の条件を満たした場合にのみ使用される。
【数３２】
2019512136.tif 000035
すなわち、重力ベクトルが縦ペン軸と平行ではない場合のみである。
【００８２】
三次元動作のためのＣＯ２回転オフセット
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２によって測定された重力ベクトル
【数３３】
2019512136.tif 000036
に基づく縦軸の周りのペン回転オフセット：
【数３４】
2019512136.tif 000037
【００８３】
ＳＦ１可変増大
小さくて遅い逸脱を完全に除外する方法。この方法は、（自然な手の震えまたは加速度計ジャイロスコープモジュール２４２の故障による）「安定」状態のカーソル振動を防止する。逆に、高速動作の場合には、カーソルの動きが増加する。
【数３５】
2019512136.tif 000038
【００８４】
ＣＡＬ１感圧先端較正
感圧先端９の円錐上に適用される標準的な筆記用ペンで書くとき、誰もが異なる力強度を用いる（「プレス強度」）。したがって、この装置には、プレス強度がユーザにとって快適なペンを「実証する」ためのユーザ較正が設けられている。
【００８５】
較正機能のイネーブルに続いて、ユーザは５秒掛けて、ダブルクリックで使用される最大の力で検出表面上に感圧先端９の円錐を数回押しつける。ペンは最大プレスを検出し、３つのレベルを得る（そしてこれらをＦＬＡＳＨメモリに保存する）。
【表２】
2019512136.tif 000039
【００８６】
ＣＡＬ２加速度計ジャイロスコープモジュール２４２較正
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２のオフセットは、ペンが不動のままにされ（約１０秒間）、Ｎ回の測定が行われ（約６７０回）、平均値が計算されるという点で提供される。
【数３６】
2019512136.tif 000040
【００８７】
較正に続いて、ペンの記憶媒体に
【数３７】
2019512136.tif 000041
が記憶される。
【００８８】
ＣＡＬ３垂直較正
マトリックスＡは、検出表面１８の座標系に対してペンの回転をオフセットする。たとえば、ペンを一意的に「取り扱う」という定義において、左利きと右利きとの間には大きな違いがある。
【数３８】
2019512136.tif 000042
【００８９】
較正は、ユーザがペンで描く２つのベクトルに基づく。
【数３９】
2019512136.tif 000043
【００９０】
第１のベクトル
【数４０】
2019512136.tif 000044
は、垂直上向きに配向されなければならない。第２のベクトル
【数４１】
2019512136.tif 000045
は、右から左に向かう。記載されるステップは、ベクトルの垂直性
【数４２】
2019512136.tif 000046
を検証し、次に角度配向（左から右への
【数４３】
2019512136.tif 000047
に対応するｉｃｏｓ（π／２）であってもよい）によって、チェックされる。
【数４４】
2019512136.tif 000048
較正マトリックスＡはやはり回転のみである。
【数４５】
2019512136.tif 000049
【００９１】
ＣＡＬ３垂直較正がなされない場合、マトリックスは
【数４６】
2019512136.tif 000050
【００９２】
図６は、感圧先端を有する無線位置決めペンの正しい機能のために使用される各電子部品の電力および信号経路を示す。この実施形態の接続は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２に接続され、感圧先端９にさらに接続された、光学系１を包含する。
【００９３】
光学系１は、光学センサ１３に信号接続された光源１６を含む。プリント回路基板（ＰＣＢ）２は、第１の１．８Ｖ電圧インバータ２３４ならびに第２の２．４Ｖ電圧インバータ２３５の両方と信号接続された電力マネージャ２３６を含み、電力マネージャ２３６はプロセッサ２４１とさらに信号接続されている。プロセッサ２４１は、加速度計ジャイロスコープモジュール２４２と双方向に信号接続され、アンテナ２４３とさらに双方向に信号接続されている。プロセッサ２４１と信号接続されているのは、第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、第３ボタン２３１、および第４ボタン２３２であって、ボタンはさらに電力マネージャ２３６に信号接続されている。感圧先端９は、電力マネージャ２３６とさらに信号接続されたＲＣ発振器９４と一方向で信号接続された容量センサ９１を含む。電源によって供給される各電子部品の電力供給は、第１の１．８Ｖ電圧インバータ２３４および第２の２．４Ｖ電圧インバータ２３５の両方と相互接続され、第１電圧インバータ２３４を介してプロセッサ２４１、電荷ポンプ２３７、光学センサ１３、およびＲＣ発振器９４とさらに相互接続された電池１０によって、供給される。
【００９４】
接続機能は以下の通りである：電池１０（１．５Ｖ）はインバータ２３４に電圧を供給し、これにより電圧を１．８Ｖに上昇させ、プロセッサ２４１、ＲＣ発振器９４、光学センサ１３、および電荷ポンプ２３７はこれによって電力供給される。電荷ポンプ２３７は、ＬＥＤダイオード２２３およびＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３に電力供給するために、電圧を２．８Ｖに変換する。電池１０（１．５Ｖ）はインバータ２３５に電圧を供給し、これにより電圧を２．４Ｖに上昇させ、加速度計ジャイロスコープモジュール２４２はこれによって電力供給される。プロセッサ２４１は加速度計ジャイロスコープモジュール２４２と双方向で通信し、これによって装置の三次元動作に関する情報を受信する。容量センサ９１は、容量への変更によってＲＣ発振器９４を離調し、プロセッサ２４１は後者の周波数を処理する。光学センサ１３は、検出表面１８上でペンを動かしている間にＸ、Ｙ軸の動きに関する情報を得るために、プロセッサ２４１と双方向で通信する。第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、第３ボタン２３１、ならびに第４ボタン２３２がプロセッサ２４１に接続され、第４ボタン２３２は電力マネージャ２３６にも接続されており、これによってハードウェアペンのオン／オフ切替が提供される。
【００９５】
プロセッサ２４１および双方向接続されたアンテナ２４３は、対象装置との無線接続を提供する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によるコンピュータ用の多機能ペンコントローラは、コンピュータ装置の快適な制御に使用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１  光学系
１１１  光学レンズ
１２  ホルダ
１３  光学センサ
１４  ＰＣＢ固定部分
１５  ＰＣＢ可撓性部分
１６  光源
１７  光軸
１８  検出表面
１９  光学チャネル／チューブ
２  ＰＣＢ（プリント回路基板）
２０  可撓性部分
２１  第１固定部分
２１１  容量センサ表面
２２  第２固定部分
２２１  第１ボタン
２２２  第２ボタン
２２３  ＬＥＤダイオード
２３１  第３ボタン
２３２  第４ボタン
２３３  ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード
２３４  １．８Ｖ電圧インバータ
２３５  ２．４Ｖ電圧インバータ
２３６  電力マネージャ
２３７  電荷ポンプ
２４１  プロセッサ
２４２  加速度計ジャイロスコープモジュール
２４３  アンテナ
２３  第３固定部分
２４  第４固定部分
２５  第１接点
２６  第２接点
３  ヘッド
３１  ヘッド締結機構
４  本体
５  第１カバー
５１  締結機構
６  ケーシング
６１  穴
７  第２ケーシング
８  指板
９  感圧先端
９１  容量センサ
９１１  固定電極
９１２  可動電極
９２  先端ボタン
９２１  感圧先端回転軸
９３  プラグ
９４  ＲＣ発振器
１０  電池
１１  締結手段
Ｆ１  表面ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能
Ｆ２  空間ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能
Ｆ３  上下の傾斜したペンスクロール動作機能
Ｆ４  縦軸ペン転動動作機能
Ｆ５  Ｘ軸表面ペンスクロール動作機能
Ｆ６  表面感圧先端の押圧強度感知機能
ＣＯ１  光学的動作の回転オフセット
ＣＯ２  三次元動作の回転オフセット
ＳＦ１  可変増大
ＣＡＬ１  感圧先端較正
ＣＡＬ２  ジャイロスコープ較正
ＣＡＬ３  垂直較正
【図１】
2019512136.tif 000051
【図２】
2019512136.tif 000052
【図３】
2019512136.tif 000053
【図４ａ】
2019512136.tif 000054
【図４ｂ】
2019512136.tif 000055
【図４ｃ】
2019512136.tif 000056
【図５】
2019512136.tif 000057
【図６】
2019512136.tif 000058
【図７】
2019512136.tif 000059
【図８】
2019512136.tif 000060
【図９】
2019512136.tif 000061
【図１０】
2019512136.tif 000062
【図１１】
2019512136.tif 000063
【図１２】
2019512136.tif 000064
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月21日(2018.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源、光学系（１）、内部センサ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術を備える感圧先端を有する無線位置決めペンであって、ケーシング（６）には第２ケーシング（７）が後部分に設けられ、前記ケーシング（６）の上部分にはボタンを有する指板（８）を有する穴（６１）が設けられており、前記ケーシング（６）は、内部に電池（１０）を有する摺動的に収容された本体（４）を提供し、ヘッド（３）はその前部分に取り付けられており、第１カバー（５）には前記摺動的に収容された本体（４）の下部分に取り付けられた締結機構（５１）が設けられており、前記摺動的に収容された本体（４）は、可撓性部分（２０）で互いに相互接続された、第１固定部分（２１）、第２固定部分（２２）、第３固定部分（２３）、および第４固定部分（２４）を備えるプリント回路基板（２）を収容し、前記摺動的に収容された本体（４）の前部分には、ＰＣＢ可撓性部分（１５）を通じて前記第４固定部分（２４）に接続された光学センサ（１３）を支承するＰＣＢ固定部分（１４）上で摺動するように構成された前記光学系（１）が設けられており、前記ヘッド（３）には、光源（１６）を有する先端ボタン（９２）、加えて容量センサ（９１）も設けられており、容量センサ（９１）は、前記第１固定部分（２１）に内蔵された固定電極（９１１）および可動電極（９１２）を備え、前記電力マネージャ（２３６）とさらに信号接続されたＲＣ発振器（９４）と一方向で信号接続され、前記可撓性可動電極９１２上に力を伝達する前記先端ボタン（９２）に力を印加することを特徴とする、感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項２】
前記光学系（１）は、その一端が光学レンズ（１１１）を収容するように構成され、他端が前記光学センサ（１３）を有する前記プリント回路基板（ＰＣＢ）（２）の前記固定部分（１４）の上を摺動するように構成された、ホルダ（１２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項３】
前記ヘッド（３）には、一端に前記光学レンズ（１１１）が続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネル（１９）が設けられているが、前記光学チャネル（１９）および前記光学系（１）はいずれも光軸（１７）に対して同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項４】
底部の前記指板（８）は双方向であることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項５】
前記第１カバー（５）は、固定手段（１１）を介して前記摺動的に収容された本体（４）と取り外し可能であり、前記固定手段(１１)はネジであることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペン。
【請求項６】
光学系（１）は、感圧先端（９）にさらに接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）（２）に接続されており、前記電池（１０）は、前記プリント回路基板（ＰＣＢ）（２）を通じて電力を供給することを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項７】
前記光学系（１）は、光学センサ（１３）と双方向に信号接続された光源（１６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項８】
前記プリント回路基板（２）は、第１電圧インバータ（２３４）ならびに第２電圧インバータ（２３５）に信号接続された前記電力マネージャ（２３６）を含み、前記電力マネージャ（２３６）は、アンテナ（２４３）とさらに双方向に信号接続された、加速器ジャイロスコープモジュール（２４２）と双方向に信号接続された、プロセッサ（２４１）とさらに信号接続されており、第１ボタン（２２１）、第２ボタン（２２２）、第３ボタン（２３１）、および第４ボタン（２３２）はプロセッサ（２４１）とさらに信号接続され、前記第４ボタン(２３２)は前記電力マネージャ（２３６）とさらに信号接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項９】
各電子部品の電力供給には、前記第１電圧インバータ（２３４）および前記第２電圧インバータ（２３５）の両方と、さらに前記第１電圧インバータ（２３４）を介して前記プロセッサ（２４１）、電荷ポンプ（２３７）、前記光学センサ（１３）、および前記ＲＣ発振器（９４）と相互接続された前記電池（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンの接続。
【請求項１０】
請求項１に記載の電源、光学系（１）、内部センサ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線技術を備える感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法であって、
前記感圧先端を有する無線位置決めペンの動作検出するステップと、
検出された動作に応じた制御対象装置のカーソルの位置を変更するステップ、または
検出された動作に応じた制御対象装置の画面を評価するステップと、
を備える方法。
【請求項１１】
前記感圧先端を有する無線位置決めペンの傾斜動作は、前記制御対象装置の前記カーソルのＹ軸動作の動きに動作を垂直変換し、前記制御対象装置の前記カーソルのＸ軸動作の動きに動作を水平変換することを特徴とする、請求項１０に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【請求項１２】
前記無線位置決めペンの傾斜動作は、前記無線位置決めペンの動作と反対の方向に前記制御対象装置の前記画面を垂直にスクロールすることを特徴とする、請求項１０に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【請求項１３】
縦軸の周りで片側に回して戻す前記無線位置決めペンの高速回転動作は、縦軸の前記無線位置決めペンの転動が続いて、前記制御対象装置の前記画面を前記無線位置決めペンの転動と同じ方向に移動させることを特徴とする、請求項１０に記載の感圧先端を有する無線位置決めペンを制御する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)無線技術またはＵＳＢが設けられたコンピュータ、計算装置、マルチメディアデバイス、携帯電話、タブレット、およびその他のスマートデバイスの無線制御のための感圧先端を有する無線位置決めペンの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に「マウス」として知られる、いわゆる「Ｘ−Ｙ」位置指示器である周辺装置が、コンピュータの簡単かつ迅速な制御に最もよく使用されている。位置指示器の動きをコンピュータモニタ上のカーソルの動きに伝えるために、特殊なセンサが使用される。マウスの底部に配置された回転ボールの形態の位置センサで二次元情報を入力することを可能にする、従来の機械的光学マウスが知られている。さらに、「光学ペン」として知られる、グラフィック表示と組み合わせた周辺機器も知られている。この装置は、コンピュータ内の画像への創造的な介入を可能にする。
【０００３】
スロバキア特許第ＵＶ５３０２号明細書は、上に枢動可能なマイクロスイッチリングと、その隣に二次マイクロスイッチボタンを有する縦方向鉛筆型本体内に配置された位置センサを有する、鉛筆型入力周辺コントローラを開示している。位置スイッチは縦方向鉛筆型本体の末端に配置され、一次マイクロスイッチボタンは、縦方向鉛筆型本体のマイクロスイッチ回転リングおよび二次ボタンの隣に設けられる。別の実施形態では、位置決めセンサを有するヘッドが、縦方向鉛筆型本体にしっかりとまたは枢動可能に設けられる。位置センサは、縦方向鉛筆型本体の末端に設けられてもよく、少なくとも１つの付加的なマイクロスイッチボタンを形成する窪みは、縦方向鉛筆型本体の枢動可能なマイクロスイッチリングの下または上に設けられてもよい。
【０００４】
スロバキア特許第ＵＶ６１４７号明細書は、汎用コンピュータおよびノートブックに適用可能な、コンピュータ用の多機能入力鉛筆型周辺コントローラを開示している。電力源は、機能的に双方向の独立した接続を有する出力モジュール、ならびに加速度センサ、光学センサ、磁気センサ、およびジャイロセンサと共に、コントローラを有する細い縦方向の演算プロセッサに接続されており、その一方で機能的に双方向の独立した接続を有する入力モジュールおよび性能プロセッサを備えるＵＳＢモジュールは、出力モジュールとリモートで機能的に接続されており、コントローラは、いずれの順序で設けられてもよい、一次先端ボタン、スクロールボタン、二次ボタン、機能ボタン、および機能スイッチからなる。コントローラは、少なくとも１つの付加的なボタンおよび／またはスイッチおよび／またはリバーサからなってもよい。
【０００５】
欧州特許第１６９７８７６号明細書は、電子ペン用に設計されたモジュール式ユニットを開示している。モジュール式ユニットは、書き込み用の受信器を有するキャリアと、プリント回路基板と、プリント回路基板上に実装された二次元感知放射線と、画像レベルを規定する表示ユニットと、を備える。キャリア、プリント回路基板、および表示ユニットは、放射線センサ上の画像レベルを探査するための感知放射線に向けられた表示ユニットと相互接続されている。放射線源、たとえばＬＥＤダイオードまたはレーザダイオードは、プリント回路基板上に配置されるか、または表示ユニット上のホルダ内に取り付けられてもよい。表示ユニットは、検出器上に伝達される放射線の空間的制御のためのユニットとして動作してもよい。このユニットは、放射線伝達のためのチャネルと、撮像レンズと、チャネル内の放射線を再配向するためのミラーと、を備えてもよい。
【０００６】
米国特許第６７１０２６７号明細書は、タッチパネル用の入力ペンを開示している。たとえばアセチルビチューメンから作られたボールは、入力ペンの先端に設けられる。ペンとパネルとの接触は、ボールを介して行われてタッチパネルに衝撃を与え、これによりバネシステムが動作する。バネシステムは２つのバネを備え、これらのバネは異なるバネ定数を有する。ペンが強い力でタッチパネルに触れたときにペンの損傷を回避するために、第２のバネは第１のバネよりも強くなっている。
【０００７】
中国特許第２０３１４９５０５号明細書は、電気制御装置としての静電容量式タッチペンを開示している。概略図によれば、静電容量式タッチペンは、ケーシング、スティック、および先端を備え、ペン先は外面および内面を備え、ペン先の内面は弾性材料からなり、外層は可撓性導電材料からなることを特徴とする。導電材料からなるペン先の内側は、たとえば銅、アルミニウム、金、銀、などを含む。ユーティリティ設計は、特定の電解を有するＰＣまたは携帯電話を制御するための装置を開示する。
【０００８】
欧州特許第２６３９６８２号明細書は、ペン先で押す強度を検出することができ、ペン先にかかる圧力の変化を検出することができる、入力装置用の位置指示器を開示している。位置指示器は、周りにコイルが巻き付けられて共振回路に接続された第１フェライトコアの１対の末端領域の間に挟まれた、バネ（すなわち第１バネ体）およびシリコーンゴム（すなわち第２バネ体）と、第２フェライトコアと、からなる。主要な本体部分に圧力を加えるとシリコーンゴムが変形し、これにより、第１フェライトコアおよび第２フェライトコアの２つの対抗する末端領域の間の距離は、制御されたやり方で変化する。パッドを押しながらペン先に印加される圧力を変化させることで、距離の変化を制御する。この結果、共振回路から検出器にさらに送信される電波の周波数を含む第１フェライトコアの周りに巻かれた誘導コイルの値に変化が生じる。
【０００９】
欧州特許第２８１３９１８号明細書は、ペン先にかかる力によって電気抵抗が変化する力センサを有する電気ペンを開示している。力センサは、電気的に絶縁されたデフォルト位置に互いに配置された電極およびキャップを有する、モジュール式ユニットである。電極と接するように電極上で適切に構成されたキャップは、先端からの軸力を受けるように配置されている。キャップはまた、緩和された軸力がキャップをイネーブル位置からデフォルト位置に戻すように構成されている。センサからのアナログ信号は基準信号と比較され、アナログ信号からデジタルの力の値への選択的な変換が、後に行われる。
【００１０】
当該技術分野の不都合は特に、左利きおよび右利きによる取り扱い、あらゆる角度での書き込み、および感知された表面のタイプの大部分または空間でのコンピュータ装置、モバイル技術、スマートデバイスの制御を許容しない、鉛筆型コントローラの不完全な設計にある。
【００１１】
当該技術分野で周知の全ての装置は、特定のタイプのコンピュータ装置のみを制御するように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】スロバキア特許第ＵＶ５３０２号明細書
【特許文献２】スロバキア特許第ＵＶ６１４７号明細書
【特許文献３】欧州特許第１６９７８７６号明細書
【特許文献４】米国特許第６７１０２６７号明細書
【特許文献５】中国特許第２０３１４９５０５号明細書
【特許文献６】欧州特許第２６３９６８２号明細書
【特許文献７】欧州特許第２８１３９１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、ほとんどのタイプの感知された表面上の動きまたは空間的な動きを介した入力装置の補助として、コンピュータ装置、モバイル技術、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)技術搭載のスマートデバイス、またはＵＳＢ機能をユーザが制御できるようにする、１４ｍｍの小径および最大１５０ｍｍの長さを有する円筒形状の感圧先端を有する無線位置決めペンの発明的設計を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
当該技術分野の不都合は、ケーシングの裏側に第２カバーが設けられ、上部分にはボタンの指板を有する穴が設けられている、感圧先端を有する無線位置決めペンによって、かなりの程度まで解消される。さらに、電池を内部に有するケーシングの中に摺動本体が配置されており、締結機構が設けられたヘッドおよび第１カバーは、本体の前部分および下部分にそれぞれ接続されている。さらに、本体は、可撓性部分を用いて互いに相互接続された第１固定部分、第２固定部分、第３固定部分、および第４固定部分からなるプリント回路基板を収容しており、前本体部分は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の可撓性部分を通じて第４固定部分と相互接続した光学センサを支承するプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分の上に摺動するように配置された、光学系を収容する。ヘッドには、光源を備えた先端ボタンが設けられ、その中に容量性センサが収容されている。
【００１５】
感圧先端を有する無線位置決めペン用の光学系は、その一端が光学レンズを収容するように構成され、他端が光学センサを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分の上を摺動するように構成された、ホルダからなる。
【００１６】
感圧先端を有する無線位置決めペンのヘッドには、一端に光学レンズが続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネルが設けられているが、光学チャネルおよび光学系はいずれも光軸に対して同軸に配置されている。
【００１７】
感圧先端を有する無線位置決めペン上のボタンの指板は、ツーウェイ仕様の指板として設計されている。
【００１８】
第１カバーは、ネジなどの固定手段を用いて感圧先端を有する無線位置決めペンの本体に着脱可能に取り付けられる。
【００１９】
感圧先端を有する無線位置決めペン上の容量センサは、第１固定部分に内蔵された固定電極および可動電極からなる。
【００２０】
光学系がプリント回路基板（ＰＣＢ）に接続されている、感圧先端を有する無線位置決めペンの接続は感圧先端にさらに接続されており、ここで電池電力供給はプリント回路基板（ＰＣＢ）を通じてなされる。
【００２１】
感圧先端を有する無線位置決めペンのさらなる接続であって、光学系は、光学センサと双方向に信号接続された光源を備える。
【００２２】
感圧先端を有する無線位置決めペンのプリント回路基板は、第１電圧インバータおよび第２電圧インバータの両方と信号接続された電力マネージャを含み、電力マネージャは、加速器ジャイロスコープモジュールと双方向に信号接続され、さらにアンテナと双方向に信号接続された、プロセッサとさらに信号接続されている。プロセッサに信号接続されているのは、第１ボタン、第２ボタン、第３ボタン、および第４ボタンであって、ボタンはさらに電力マネージャに信号接続されている。
【００２３】
感圧先端を有する無線位置決めペンの感圧先端は、電力マネージャとさらに信号接続されたＲＣ発振器と一方向で信号接続された容量センサを含む。
【００２４】
電源によって供給される感圧先端を有する無線位置決めペンの各電子部品の電力供給は、第１電圧インバータおよび第２電圧インバータの両方と相互接続され、第１電圧インバータを介してプロセッサ、電荷ポンプ、光学センサ、およびＲＣ発振器とさらに相互接続された電池によって、供給される。
【００２５】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、回転オフセットを伴ってＸ、Ｙ軸の感知された表面上でペンを動かすことによって、ユーザが光学的に位置決めできるようにする。
【００２６】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、回転オフセットおよび可変増大を伴う三次元ペン動作位置決め機能をユーザが使用できるようにする。
【００２７】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および同様に回転オフセットを伴う上下方向のペン動作（傾斜）を、ユーザが使用できるようにする。
【００２８】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および同様にジェスチャ起動誤の縦軸のペン転動を、ユーザが使用できるようにする。
【００２９】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、画像、文書、ウェブサイトのスクロール機能、および感知された表面上のＹ軸方向（ユーザから／ユーザへの方向）のペン動作を、ユーザが使用できるようにする。
【００３０】
感圧先端を有する無線位置決めペンは、先端ボタンに加えられた力の強さに応じて、ボタンの１回押しまたは２回押しに関する情報を対象装置に提供する機能を、ユーザが使用できるようにする。
【００３１】
ペンの実施形態は、１４ｍｍ径のチューブの形態のコンパクトな設計で一群の革新的機能を有する付加的な感知ユニットを実装する必要なしに、三次元空間位置決めを可能にする。ペンは、従来のコンピュータマウスと類似のＵＳＢサポートまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)  ＨＩＤクラスを有する、ＵＳＢポートまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)４．０またはより良い無線技術を搭載した様々な装置を正確に制御するために使用されることが可能である。グラフィックタブレットにもかかわらず、光学的位置決めにパッドは必要とされない。光学センサを使用する位置決めが何らかの理由で不可能な場合、三次元動作位置決め機能が利用できる。ペンは、テキスト書き込みの改善に利用可能な書き込みモードを有する。対象装置は、基本的な光学的位置決めに加えて、空間における動作または空間的ジェスチャによって制御されることが可能である。ペンは、１本のＡＡＡサイズのアルカリ電池によって電力供給されるが、これは仕事または娯楽を継続するために容易に交換可能である。
【００３２】
機能性
・特殊なパッドを使用する必要のない光学的位置決め（光学的動作）
・光学的形態による位置決めが現実的ではない空間におけるペン動作（三次元動作）を伴う対象装置の位置決め／制御
・ペン転動（転動動作）によるページ／テキストのスクロール
・ジェスチャ転動機能イネーブル（転動動作）−ペンの縦軸に沿った両方向の素早い回転（ジャーク）
・ペンを引くことによる光学スクロール（光学スクロール）
・上下方向のペンの動作による容易なスクロールのための三次元スクロール機能
・書道機能向けに可能な使用を伴う光学的位置決めおよび書き込みの最大限の快適さのための感圧先端
・先端の圧力感度のカスタマイズ
・先端ボタンおよび光学センサの感度が調整された、より快適なテキストの書き込みのための書き込みモード
・Ｘ、Ｙ軸位置および回転情報伝達（三次元出力）
・ペンに直接組み込まれた座標系の較正／補正
【００３３】
【表１】
2019512136.tif 000065
【００３４】
本発明は、図面に概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】感圧先端を有する無線位置決めペンの部品の分解図である。
【図２】光学系の詳細を示す図である。
【図３】光学系とペンヘッドとの接続を示す図である。
【図４ａ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図４ｂ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図４ｃ】プリント回路基板上の各電子部品の配置を示す図である。
【図５】感圧先端を有する無線位置決めペンの一部である感圧先端の配置を示す図である。
【図５ａ】容量センサ電極の配置を示す図である。
【図６】感圧先端を有する無線位置決めペンの接続のためのブロック図である。
【図７】Ｆ１機能、すなわち表面ペン動作の光学的Ｘ、Ｙ軸位置決め機能を示す図である。
【図８】Ｆ２機能、すなわち空間ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能を示す図である。
【図９】Ｆ３機能、すなわち上下の傾斜したペンスクロール動作機能を示す図である。
【図１０】Ｆ４機能、すなわち縦軸ペン転動動作機能を示す図である。
【図１１】Ｆ５機能、すなわちＸ軸表面ペンスクロール動作機能を示す図である。
【図１２】Ｆ６機能、すなわち表面感圧先端の押圧強度感知機能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、関連する図面を参照して、感圧先端を有する無線位置決めペンの実施形態に関して詳細に説明される。実施例は、本発明による位置決めペンの非限定的な実施形態の変形例を示す。
【００３７】
感圧先端を有する多機能ペンコントローラの例示的な実施形態が、添付図面に示されている。図１によれば、感圧先端を有する無線位置決めペンは、後部に電池１０用の第２カバー７を有するケーシング６を備える。ケーシング６は、左利きおよび右利きによる快適な取り扱いのために万人向けの、円形または丸みを帯びた形状を有する。さらに、ケーシング６は、ボタン上に指板８を載置するための穴６１を有する上部に設けられている。ボタン上の指板８は、左利きにも右利きにも快適な位置を有するツーウェイ仕様として設計されている。ボタン上の指板８の構造は、両方の位置を同時に押すことを可能にする。ケーシング６は、ネジなどの固定手段１１を用いて第１カバー５が取り外し可能に取り付けられる本体４を、摺動的に収容する。４つの固定部分、すなわち第１固定部分２１、第２固定部分２２、第３固定部分２３、および第４固定部分２４からなり、可撓性部分２０によって相互接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）２が、上部本体４内に設けられている。第１カバー５には、ヘッド３および光学系１を固定するために、たとえばヘッド３締結機構３１用のフックなどの締結部材が嵌合する溝のシステムの形態の、締結機構５１が設けられている。図２は、光学系１の構成を示す。光学系１は、前本体４部分内に構成され、ホルダ１２からなり、その一端は光学レンズ１１１を収容するように構成され、他端はＰＣＢ２可撓性部分１５を介してプリント回路基板（ＰＣＢ）２の第４固定部分２４に光学センサ１３が接続されたプリント回路基板（ＰＣＢ）の固定部分１４上を摺動するように構成されている。図３は、光学系１およびヘッド３の接続を示す。ヘッド３は、一端に光学レンズ１１１が続いて他端は自由空間で終端する、膨張する光学チャネル１９を提供するが、光学チャネル１９および光学系１はいずれも光軸１７に対して同軸に配置されている。さらに、ヘッド３には、検出表面１８の照明のための光源１６が設けられている。
【００３８】
プリント回路基板（ＰＣＢ）２上の各電子部品の構成が、図４ａ、図４ｂ、および図４ｃに示されている。プリント回路基板（ＰＣＢ）２は、可撓性部分２０を介して相互接続された、第１固定部分２１、第２固定部分２２、第３固定部分２３、および第４固定部分２４からなる。第１固定部分２１には、第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、ＬＥＤダイオード２２３、およびＲＣ発振器９４が設けられた第２固定部分２２によって可撓性部分２０を介して相互接続された容量センサ９１のための可撓性可動電極９１２および固定電極９１１が設けられている。さらに、第２固定部分２２は可撓性部分２０を介して、第３ボタン２３１、第４ボタン２３２、ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３、１．８Ｖ電圧インバータ２３４、２．４Ｖ電圧インバータ２３５、電力マネージャ２３６、および電荷ポンプ２３７が設けられた第３固定部分２３と相互接続されており、その一方で第２接点２６ホルダもまたこの部分に取り付けられている。さらに、第３固定部分２３は可撓性部分２０を介して第４固定部分２４に接続されている。第４固定部分２４には、プロセッサ２４１および加速度計ジャイロスコープモジュール２４２、ならびにアンテナ２４３そして第１接点２５も、設けられている。
【００３９】
図５は、感圧先端を有する無線位置決めペンの一部としての感圧先端９の構成を示す。この実施形態では、感圧先端は、上述のような他のペン部品に接続されたヘッド３を含む。先端ボタン９２、回転軸９２１周りの回転部、およびプラグ上の傾斜９３が、ヘッド３に設けられている。先端ボタン９２の本体は２本アームレベルで作られており、１つのアームは５°の角度で容量センサ９１のための可撓性可動電極９１２にＦ２の力を印加し、その一方で円錐形のもう１つのアームには力Ｆ１がかかっており、このアームは３．３°の角度で揺動運動を行う。完全に縦ペン軸の垂直平面に向かっておよそ８５°の角度で先端ボタン９２の円錐に対して力Ｆ１を印加することで、先端ボタン９２を先端回転軸９２１の周りで回転させ、先端ボタン９２のアームを介して力Ｆ２を可撓性可動電極９１２（たとえば、金属銀被覆リン青銅金属シート）上に伝達するが、これはプリント回路基板２の一部であり、可撓性可動電極９１２が固定電極９１１に接近または離れることでその電気容量を変化させる。取り付けられたＲＣ発振器９４の周波数の離調はこの変化に応じて発生するが、前記周波数は、プロセッサ２４１に組み込まれたアナログ−デジタル変換器によってデジタル信号に変換され、プロセッサ２４１は適切なソフトウェアを用いてデジタル信号をフィルタリングおよび評価する。プロセッサ２４１は、デジタル信号の評価の結果に基づいて、Ｆ６の感圧先端ユーザ機能を実行する。装置には、Ｆ６感圧先端機能からの信号を正確に評価するためのＣＡＬ３ユーザ較正が設けられている。
【００４０】
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２からの信号の一般的な処理は、以下に記載される。
【００４１】
信号は、全てのユーザモード（機能）において処理される（表１参照）。
【００４２】
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２からの生データ（
【数１】
2019512136.tif 000066
、
【数２】
2019512136.tif 000067
）は、センサの座標系からペンの座標系に転送される。
【数３】
2019512136.tif 000068
【００４３】
加速度および角速度の座標系は、意図的に異なっている。光学的動作のための回転オフセットＣＯ１ならびにＸ、Ｙ成分に応じた縦ペン軸における三次元動作のための回転オフセットＣＯ２を可能にするため、加速計が選択される。
【００４４】
Ｘ、Ｙ成分がＦ２三次元動作モードの動作に対応するように加速度計ジャイロスコープモジュール２４２においてジャイロスコープのＸ、Ｙ、Ｚ系が選択され、Ｚ軸は転動のために確保される。
【００４５】
以下の式にしたがって加速度をフィルタリングするために、一次ＭＲフィルタが使用される。
【数４】
2019512136.tif 000069
時間ｔｎ＝１５ｍｓであり、これは位置ＨＩＤ報告を投稿する周波数に正確に対応している。
【００４６】
加速度フィルタリングは、ノイズ耐性を向上させ、ＣＡＬ２較正によって得られた加速度計ジャイロスコープモジュール２４２が差し引かれる角速度に対してわずかな位相遅延を生じる。これは特に、Ｆ２三次元動作モードの高速動作において顕著である。
【００４７】
オフセットは、以下のように角速度から差し引かれる。
【数５】
2019512136.tif 000070
【００４８】
Ｆ１光学的動作ユーザ機能
Ｆ１光学的動作機能は、表面１８ペン動作用の光学的Ｘ、Ｙ軸位置決めのために設計および使用されてきた。従来のペンと同様に、ユーザは、Ｘ、Ｙ軸における制御対象装置の検出表面１８上のペン動作を通じて、カーソルの動きを生じる。Ｆ１光学的動作機能は、第４ボタン２３２を押すことで装置を切り替えて制御対象装置に接続した後、自動的にイネーブルされる。Ｆ５光学スクロール機能は、第１ボタン２２１を押すことによってイネーブルされる。第２ボタン２２２を押すことで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、二次ボタンの押圧に関する情報を制御対象装置に提出する。ＬＥＤダイオード２２３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００４９】
光学センサ１３からのデータを処理するとき、光学的動作方法のためのＣＯ１回転オフセットがペン縦軸に対して適用され、ＣＡＬ３垂直較正が検出表面１８に対して適用される。さらに、Ｆ６感圧先端９に応じて、位置決め中断方法が適用される。
【００５０】
Ｆ１光学的動作機能のステップは、図８に示される。
【００５１】
データは以下のように処理される。
【数６】
2019512136.tif 000071
ここで
【数７】
2019512136.tif 000072
はＨＩＤ報告で提出された位置に対する相対的変化、
【数８】
2019512136.tif 000073
は光学センサ１３によって見られるパッド位置に対する相対的変化、
Ｒは光学的動作のためのＣＯ１回転オフセットのオフセットマトリックス、
ＡはＣＡＬ３垂直較正の間に指定された較正マトリックスである。
【００５２】
Ｆ２ユーザ機能−三次元動作
Ｆ２三次元動作機能は、３次元空間ペン動作向けに設計されている。たとえばガラスなど、光学センサ１３に適していない検出表面１８をユーザが叩いたとき、または何らかの理由で，ユーザは空間ペン動作を用いてカーソルを位置決めすることができる。Ｆ２三次元動作機能は、第４ボタン２３２を押すことによってイネーブルされる。ボタン２２１が押下されると、感圧先端を有する無線位置決めペンの上向きまたは下向きの傾斜は制御対象装置のカーソルのＹ軸動作の動きに動作を変換し、左右の傾斜はそのいずれかの組み合わせを含む制御対象装置のカーソルのＸ軸動作の動きに動作を変換する。第２ボタン２２２を押下または解放することで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、一次ボタンの状態に関する情報（ＨＩＤ報告）を制御対象装置に提出する。第１ボタン２２１および第２ボタン２２２が同時に押されたとき、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、一次ボタンの押下に関する情報の位置決めおよび提出が同時に行われ、これによりユーザは、必要であれば制御対象装置上でドラッグアンドドロップ機能を開始してもよい。能動的に位置決めしている間、ボタン上の指板８の設計のため、第２ボタン２２２はさらに押下および解放されてもよい。第２ボタン２３１を押すことで、標準的なコンピュータマウスに関して周知の方法で、二次ボタンの押圧に関する情報を制御対象装置に提出する。ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００５３】
ＣＯ２回転オフセット法は、ペンの縦軸に対する三次元動作およびＳＦ１可変増大法の処理中に適用される。第１ボタン２２１を押して保持することにより、三次元空間におけるペン動作の位置決めまたは応答を可能にする。逆に、第１ボタン２２１が解放されると、位置決めが中断される。第１ボタン２２１が押下または解放されるとペンが振動し、前記振動は、制御対象装置上のカーソル位置に不利に変換される。これらの不利な条件は、以下のように個別に解決されてきた。第１ボタン２２１が押されると、位置決めの開始が２００ｍｓ遅延する。第１ボタン２２１の解放時のペン振動の抑制は、ＨＩＤ報告−Δｘ，−Δｙを提出することによって管理されるが、ここでΔｘ，Δｙは前回のＨＩＤ報告からの位置値であり、これは、下図に示されるように、第１ボタン２２１が解放されると、第１ボタン２２１状態が検出（押下／解放）される前に振動が発生するからである。
【数９】
2019512136.tif 000074
【００５４】
図８は、Ｆ２三次元動作機能の各ステップを示す。
【００５５】
データは以下のように処理される。
【数１０】
2019512136.tif 000075
ここで、
【数１１】
2019512136.tif 000076
はＨＩＤ報告で提出された位置の相対的変化、
【数１２】
2019512136.tif 000077
は加速度計ジャイロスコープモジュール２４２によって測定された角速度ベクトル、
Ｇは三次元動作のためのＣＯ２オフセットマトリックス、
ｇはＳＦ１可変増大、
【数１３】
2019512136.tif 000078
は中間結果、すなわち位置の増強されない変化である。
【００５６】
Ｆ３ユーザ機能−三次元スクロール
Ｆ３三次元スクロール機能は、ペンを上下に動かす（傾斜する）ことによって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールする。
【００５７】
Ｆ３三次元スクロール機能は第１ボタン２２１を押下、解放、および保持する一連の動作によってイネーブルされる。第１ボタン２２１が永久的に押下された瞬間から、ペンを上下に傾ける動作によって画像がスクロールする。この機能は、第１ボタン２２１を解放すると終了する。第１ボタン２２１を押下または解放することによるペン振動は、その振幅は通常１行スクロールの閾値よりも小さいので、意図しないスクロールの形態に好ましくない影響を及ぼさないＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２２３の断続的な点灯により、イネーブルされた機能のための光信号を提供する。
【００５８】
ＣＯ２回転オフセットは、わずかに異なるパラメータを有するＦ２三次元動作機能と同じように、縦ペン軸に対する三次元動作のためのデータ処理の間に適用される。Ｘ軸に関する情報は破棄され、Ｙ軸情報が使用される。
【００５９】
図９は、Ｆ３三次元スクロール機能の各ステップを示す。
【００６０】
データは以下のように処理される。
【数１４】
2019512136.tif 000079
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
【数１５】
2019512136.tif 000080
はジャイロスコープによって測定された角速度ベクトル、
Ｇは三次元動作のためのＣＯ２オフセットマトリックス、
ｈはスクロールのＳＦ１可変増大、
【数１６】
2019512136.tif 000081
は中間結果、すなわち位置の増強されない変化である。
【００６１】
Ｆ４ユーザ機能−転動動作
Ｆ４転動動作機能は、縦軸内でペンを転動させることによって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールするように設計されている。
【００６２】
Ｆ４転動動作機能は、縦軸内でペンを数回片側に素早く枢動して戻す形態のジェスチャによってイネーブルされる。
【数１７】
2019512136.tif 000082
【００６３】
検出アルゴリズムは、最大範囲０．８の、正または負のいずれかの閾値を超える角速度のモーメントを記録する。閾値を超えると、角速度の極性および現在の時間が、サンプル８つ分の長さにわたって循環バッファに記憶される。ジェスチャは、「最も古いものから最も若いものへ」２．４秒の時間間隔で少なくともサンプル４つ分の長さにわたって−１および１の交互のシーケンスをバッファが保持するときに、認識される。ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３の断続的な点灯は、イネーブルされた機能の光信号を提供する。
【００６４】
ここで三次元動作のＣＯ２オフセットはデータ処理に適用されない；異なるパラメータを有するＳＦ１可変増大のみが適用される。
【００６５】
図１０は、Ｆ４転動動作機能の各ステップを示す。
【００６６】
データは以下のように処理される。
【数１８】
2019512136.tif 000083
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
ωＺはジャイロスコープによって測定された角速度ベクトル
【数１９】
2019512136.tif 000084
のＺ成分、
ｊは画像スクロールのＳＦ１可変増大である。
【００６７】
Ｆ５ユーザ機能−光学スクロール
Ｆ５光学スクロール機能は、（ユーザから、およびユーザへの）Ｙ軸の検出表面上のペン動作によって、画像、文書、ウェブサイトなどをスクロールするように設計されている。
【００６８】
Ｆ５光学スクロール機能は、Ｆ１光学的動作機能中に第１ボタン２２１を押して保持すると、イネーブルされる。画像は、ユーザからまたはユーザへの検出表面１８上の動作によってスクロールする。第１ボタン２２１が解放されると、Ｆ５光学スクロール機能がディスエーブルされてＦ１光学的動作機能がイネーブルされる。ユーザからまたはユーザへのペン動作は、１行あたり１０画素（Δｙ）の割合で構成されている。
【００６９】
光学センサ１３からのデータを処理するとき、Ｆ１光学的動作機能方法のためのＣＯ１回転オフセットがペン縦軸に対して適用され、ＣＡＬ３垂直較正が検出表面１８に対して適用される。
【００７０】
図１１は、Ｆ５光学スクロール機能の各ステップを示す。
【００７１】
データの処理：
【数２０】
2019512136.tif 000085
ここで
Δスクロールは、スクロール／ボタンに関するＨＩＤ報告で提出されたスクロールの行数、
【数２１】
2019512136.tif 000086
は光学センサ１３から見たパッド位置に対する相対的変化、
Ｒは光学的動作のためのＣＯ１回転オフセットのオフセットマトリックス、
ＡはＣＡＬ３垂直較正の間に指定された較正マトリックス、
【数２２】
2019512136.tif 000087
は中間結果、すなわち位置の変化である。
【００７２】
Ｆ６ユーザ機能−感圧先端
感圧先端は、標準的な一次マウスボタンに取って代わる。先端ボタン９２の円錐に印加される力の強度（以下、「プレス」と呼ぶ）は、いくつかのレベルに分けられる（ソフトプレス、ミディアムプレス、およびハードプレス）。図１２は、Ｆ６感圧先端機能の各ステップを示す。
ソフトプレス−検出表面１８との接触の検出
ミディアムプレス−クリック閾値
ハードプレス−ダブルクリック閾値
【数２３】
2019512136.tif 000088
【００７３】
容量センサ９１のＲＣ発振器９４は比較的安定した周波数で振動し、プレス（先端ボタン９２の円錐に印加される力の強度）の変化によって最大約２０％の離調（周波数低下）が生じる。先端センサを識別する要求は、プレスの変化による周波数の１％の変化の安全な認識を必要とする。
【数２４】
2019512136.tif 000089
【００７４】
プレスは、１５ｍｓサイクルで周波数を測定することによって評価される。測定値はいくつかの好ましくない特性を示し、これらはソフトウェアオフセットである。
・周波数はピースごとに異なってもよい（約２５％）。
・温度による周波数のゆっくりとした変化（約５％）。
・プレスセンサの経年劣化により、周波数が永久にシフトする可能性がある（約１０％）。
・スイッチがオンされるたびに、ＲＣ発振器９４はわずかに異なる周波数で始動してもよい（約１％）。
・ＲＣ発振器９４の周波数測定値は、約１：１，０００の尤度で、通常は上方に逸脱する（約１０％）。
【００７５】
ＲＣ発振器９４からの周波数は、不安定性を破棄するためにフレームフィルタによってフィルタリングされる。最後の４回の測定値がバッファに記憶される。他と著しく異なる測定値は全て減衰される。これにより、単回測定誤差を除外する。逆に、先端ボタン９２の円錐を押すことによって生じた周波数の変化は起こらず、１５ｍｓ以内に破棄される。
【００７６】
ＲＣ発振器９４の周波数は、さらに処理される。
【数２５】
2019512136.tif 000090
ここで
ｔｖは容量センサ９１から処理された情報である。これは無次元量であって、０（プレスなし）から０．２（最大プレス）までの範囲の数である。
ｆはフレームフィルタによるフィルタリング後のＲＣ発振器９４の現在の周波数、
ｆ０はＲＣ発振器９４の推定最大周波数であり、
ｆ０は、信号の増減に異なる定数を有する一次ＩＩＲフィルタから／一次ＩＩＲフィルタを用いて計算される。
ｆ０＜ｆの場合：
【数２６】
2019512136.tif 000091
。
ｆ０≧ｆの場合：
【数２７】
2019512136.tif 000092
。
【００７７】
フィルタは、ペンのスイッチがオンされた後、ｆ０がＲＣ発振器９４の周波数に素早く適合するように構成されている。逆に、ｆが減少すると、推定最大周波数は１秒で約１％低下する。これは、ＲＣ発振器９４の温度ドリフトを監視するのに十分である。
【００７８】
プレスレベルの評価は、以下の機能に使用される。
１．Ｆ１光学的動作機能は、一次ボタンマウスクリック（ミディアムプレスレベル）または一次ボタンマウスダブルクリック（ハードプレスレベル）の送信を得るために、プレスを使用する。
２．Ｆ２三次元動作、Ｆ３三次元スクロール、およびＦ４転動動作機能では、ミディアムプレスを超えるプレスレベルによってＦ１光学的動作機能をただちにイネーブルさせる。
３．位置決めは、Ｆ１光学的動作機能でのプレスに基づいて、一時的に減衰される（ＨＩＤ報告における位置の送信）。先端ボタン円錐９２が押されると、検出表面１８とのわずかな近似が生じ、これにより、円錐は検出表面１８上で動かなかったにもかかわらず、光学センサ１３から非ゼロのΔｘΔｙ情報が受信される。その結果、カーソルはクリック前にただちに飛び退くので、この挙動はいかなるクリックも防止することになる。したがって、位置決めは先端ボタン９２の円錐を押した瞬間に停止し、３００ｍｓ後に位置決めが再開される。
【００７９】
光学的動作のためのＣＯ１回転オフセット
マトリックスＲは、位置決め中に縦ペン軸に沿って回転をオフセットする。加速度計ジャイロスコープモジュール２４２は、回転の判断のために重力加速度を測定する。
【数２８】
2019512136.tif 000093
【００８０】
実際には、オフセットマトリックスは回転動作を実行する。
【数２９】
2019512136.tif 000094
ここで、
【数３０】
2019512136.tif 000095
は重力加速度の基準である。
【数３１】
2019512136.tif 000096
【００８１】
マトリックス回転オフセットＲは、以下の条件を満たした場合にのみ使用される。
【数３２】
2019512136.tif 000097
すなわち、重力ベクトルが縦ペン軸と平行ではない場合のみである。
【００８２】
三次元動作のためのＣＯ２回転オフセット
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２によって測定された重力ベクトル
【数３３】
2019512136.tif 000098
に基づく縦軸の周りのペン回転オフセット：
【数３４】
2019512136.tif 000099
【００８３】
ＳＦ１可変増大
小さくて遅い逸脱を完全に除外する方法。この方法は、（自然な手の震えまたは加速度計ジャイロスコープモジュール２４２の故障による）「安定」状態のカーソル振動を防止する。逆に、高速動作の場合には、カーソルの動きが増加する。
【数３５】
2019512136.tif 000100
【００８４】
ＣＡＬ１感圧先端較正
感圧先端９の円錐上に適用される標準的な筆記用ペンで書くとき、誰もが異なる力強度を用いる（「プレス強度」）。したがって、この装置には、プレス強度がユーザにとって快適なペンを「実証する」ためのユーザ較正が設けられている。
【００８５】
較正機能のイネーブルに続いて、ユーザは５秒掛けて、ダブルクリックで使用される最大の力で検出表面上に感圧先端９の円錐を数回押しつける。ペンは最大プレスを検出し、３つのレベルを得る（そしてこれらをＦＬＡＳＨメモリに保存する）。
【表２】
2019512136.tif 000101
【００８６】
ＣＡＬ２加速度計ジャイロスコープモジュール２４２較正
加速度計ジャイロスコープモジュール２４２のオフセットは、ペンが不動のままにされ（約１０秒間）、Ｎ回の測定が行われ（約６７０回）、平均値が計算されるという点で提供される。
【数３６】
2019512136.tif 000102
【００８７】
較正に続いて、ペンの記憶媒体に
【数３７】
2019512136.tif 000103
が記憶される。
【００８８】
ＣＡＬ３垂直較正
マトリックスＡは、検出表面１８の座標系に対してペンの回転をオフセットする。たとえば、ペンを一意的に「取り扱う」という定義において、左利きと右利きとの間には大きな違いがある。
【数３８】
2019512136.tif 000104
【００８９】
較正は、ユーザがペンで描く２つのベクトルに基づく。
【数３９】
2019512136.tif 000105
【００９０】
第１のベクトル
【数４０】
2019512136.tif 000106
は、垂直上向きに配向されなければならない。第２のベクトル
【数４１】
2019512136.tif 000107
は、右から左に向かう。記載されるステップは、ベクトルの垂直性
【数４２】
2019512136.tif 000108
を検証し、次に角度配向（左から右への
【数４３】
2019512136.tif 000109
に対応するｉｃｏｓ（π／２）であってもよい）によって、チェックされる。
【数４４】
2019512136.tif 000110
較正マトリックスＡはやはり回転のみである。
【数４５】
2019512136.tif 000111
【００９１】
ＣＡＬ３垂直較正がなされない場合、マトリックスは
【数４６】
2019512136.tif 000112
【００９２】
図６は、感圧先端を有する無線位置決めペンの正しい機能のために使用される各電子部品の電力および信号経路を示す。この実施形態の接続は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２に接続され、感圧先端９にさらに接続された、光学系１を包含する。
【００９３】
光学系１は、光学センサ１３に信号接続された光源１６を含む。プリント回路基板（ＰＣＢ）２は、第１の１．８Ｖ電圧インバータ２３４ならびに第２の２．４Ｖ電圧インバータ２３５の両方と信号接続された電力マネージャ２３６を含み、電力マネージャ２３６はプロセッサ２４１とさらに信号接続されている。プロセッサ２４１は、加速度計ジャイロスコープモジュール２４２と双方向に信号接続され、アンテナ２４３とさらに双方向に信号接続されている。プロセッサ２４１と信号接続されているのは、第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、第３ボタン２３１、および第４ボタン２３２であって、ボタンはさらに電力マネージャ２３６に信号接続されている。感圧先端９は、電力マネージャ２３６とさらに信号接続されたＲＣ発振器９４と一方向で信号接続された容量センサ９１を含む。電源によって供給される各電子部品の電力供給は、第１の１．８Ｖ電圧インバータ２３４および第２の２．４Ｖ電圧インバータ２３５の両方と相互接続され、第１電圧インバータ２３４を介してプロセッサ２４１、電荷ポンプ２３７、光学センサ１３、およびＲＣ発振器９４とさらに相互接続された電池１０によって、供給される。
【００９４】
接続機能は以下の通りである：電池１０（１．５Ｖ）はインバータ２３４に電圧を供給し、これにより電圧を１．８Ｖに上昇させ、プロセッサ２４１、ＲＣ発振器９４、光学センサ１３、および電荷ポンプ２３７はこれによって電力供給される。電荷ポンプ２３７は、ＬＥＤダイオード２２３およびＲＧＢ  ＬＥＤダイオード２３３に電力供給するために、電圧を２．８Ｖに変換する。電池１０（１．５Ｖ）はインバータ２３５に電圧を供給し、これにより電圧を２．４Ｖに上昇させ、加速度計ジャイロスコープモジュール２４２はこれによって電力供給される。プロセッサ２４１は加速度計ジャイロスコープモジュール２４２と双方向で通信し、これによって装置の三次元動作に関する情報を受信する。容量センサ９１は、容量への変更によってＲＣ発振器９４を離調し、プロセッサ２４１は後者の周波数を処理する。光学センサ１３は、検出表面１８上でペンを動かしている間にＸ、Ｙ軸の動きに関する情報を得るために、プロセッサ２４１と双方向で通信する。第１ボタン２２１、第２ボタン２２２、第３ボタン２３１、ならびに第４ボタン２３２がプロセッサ２４１に接続され、第４ボタン２３２は電力マネージャ２３６にも接続されており、これによってハードウェアペンのオン／オフ切替が提供される。
【００９５】
プロセッサ２４１および双方向接続されたアンテナ２４３は、対象装置との無線接続を提供する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によるコンピュータ用の多機能ペンコントローラは、コンピュータ装置の快適な制御に使用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１  光学系
１１１  光学レンズ
１２  ホルダ
１３  光学センサ
１４  ＰＣＢ固定部分
１５  ＰＣＢ可撓性部分
１６  光源
１７  光軸
１８  検出表面
１９  光学チャネル／チューブ
２  ＰＣＢ（プリント回路基板）
２０  可撓性部分
２１  第１固定部分
２１１  容量センサ表面
２２  第２固定部分
２２１  第１ボタン
２２２  第２ボタン
２２３  ＬＥＤダイオード
２３１  第３ボタン
２３２  第４ボタン
２３３  ＲＧＢ  ＬＥＤダイオード
２３４  １．８Ｖ電圧インバータ
２３５  ２．４Ｖ電圧インバータ
２３６  電力マネージャ
２３７  電荷ポンプ
２４１  プロセッサ
２４２  加速度計ジャイロスコープモジュール
２４３  アンテナ
２３  第３固定部分
２４  第４固定部分
２５  第１接点
２６  第２接点
３  ヘッド
３１  ヘッド締結機構
４  本体
５  第１カバー
５１  締結機構
６  ケーシング
６１  穴
７  第２ケーシング
８  指板
９  感圧先端
９１  容量センサ
９１１  固定電極
９１２  可動電極
９２  先端ボタン
９２１  感圧先端回転軸
９３  プラグ
９４  ＲＣ発振器
１０  電池
１１  締結手段
Ｆ１  表面ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能
Ｆ２  空間ペン動作のＸ、Ｙ軸位置決め機能
Ｆ３  上下の傾斜したペンスクロール動作機能
Ｆ４  縦軸ペン転動動作機能
Ｆ５  Ｘ軸表面ペンスクロール動作機能
Ｆ６  表面感圧先端の押圧強度感知機能
ＣＯ１  光学的動作の回転オフセット
ＣＯ２  三次元動作の回転オフセット
ＳＦ１  可変増大
ＣＡＬ１  感圧先端較正
ＣＡＬ２  ジャイロスコープ較正
ＣＡＬ３  垂直較正
【国際調査報告】
2019512136.tif 000113
2019512136.tif 000114
2019512136.tif 000115
2019512136.tif 000116
2019512136.tif 000117