(57)【要約】【課題】  出射光ビームの径を変化できるフォトクロミック材用書込消去装置（ライトペン）を提供すること。【解決手段】  ライトペンの上部には、ライトペンを書込み状態にするための書込みボタン１及びライトペンを消去状態にするための消去ボタン２が設けられている。書込み用光源３、消去用光源４の出射光を平行光にするために、ミラー５、６、ダイクロイックプリズム７を設けてある。ライトペンの筐体に固定された固定凸レンズ８及びライトペンの筐体に摺動可能な可動凸レンズ９が設けられている。可動凸レンズ９は光透過性のペン先１０に結合されて連動し、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との間に設けられたばね１１によってペン先１０を下方へ押圧する。従って、ペン先１０に対する筆圧に応じて固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との距離が変化する。書込み用光源３及び消去用光源４から出射された光ビームは固定凸レンズ８及び可動凸レンズ９によって集光され、集光された光はペン先１０を介して外部へ出射される。【選択図】        図１
2015022456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの光源と、
該光源の出射光を受ける固定凸レンズと、
該固定凸レンズの出射光を受ける可動凸レンズと、
該可動凸レンズに結合された光透過性のペン先と、
前記固定凸レンズと前記可動凸レンズとの間に設けられ、前記可動凸レンズを介して前記ペン先を押圧するばねと
を具備し、
前記ペン先に対する筆圧に応じて前記固定凸レンズと前記可動凸レンズとの間の距離を可変としたフォトクロミック材用書込消去装置。
【請求項２】
前記ペン先に対する前記筆圧が0のときに、前記固定凸レンズによる結像点が前記可動凸レンズの固定凸レンズ側焦点である請求項１に記載のフォトクロミック材用書込消去装置。
【請求項３】
前記固定凸レンズと前記可動凸レンズとの距離が小さくなる程、前記ペン先からの出射光の光ビームの径が大きくなるようにした請求項１に記載のフォトクロミック材用書込消去装置。
【請求項４】
前記フォトクロミック材は、着色光で着色し、該着色光の波長領域と異なる波長領域の消色光で消色し、消色光照射停止で消色状態を維持するフォトクロミック材である請求項１に記載のフォトクロミック材用書込消去装置。
【請求項５】
前記光源は書込み用光源及び消去用光源であり、
さらに、前記書込み用光源、前記消去用光源と前記固定凸レンズとの間に前記書込み用光源の出射光及び前記消去用光源の出射光を前記固定凸レンズに平行光として入射させる平行光手段を具備する請求項１に記載のフォトクロミック材用書込消去装置。      
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトクロミック材用書込消去装置（ライトペンとも言う）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フォトクロミック材はある波長の光を吸収してバンドギャップ状態が変化する吸収する光の波長が変化する材料であり、従って、当てる光の波長を変化させることでフォトクロミック材を可逆的に着色状態、消色状態にすることができる。このようなフォトクロミック材として、有機物であれば、ジアリールエテン、スピロピラン、アゾベンゼン等があり（参照：特許文献１、２）、無機物であれば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン、バリウムマグネシウム珪酸塩（BaMgSiO4）等がある。但し、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタンは紫外線で青色に着色するが、可逆性、耐久性等で問題がある。
【０００３】
たとえば、ジアリールエテンでは、着色光として紫外線で青色に着色し、消色光として可視光で透明となり、可視光照射を止めると、青色に戻る。また、アゾベンゼンでは、着色光として紫外線で橙色に着色し、消色光として可視光で透明となり、可視光照射を止めると、橙色に戻る。さらに、金属元素を添加したバリウムマグネシウム珪酸塩を還元雰囲気で調整したものでは、着色光として青色光（紫外線）でピンク色（赤紫色）に着色し、消色光として緑色光で白色となり、緑色光照射を止めても、白色を維持する（参照：非特許文献１）。
【０００４】
また、フォトクロミック材の形成方法としては、基材（ベース）にコーティングする方法、ベースに含浸もしくは含有させる方法、ベースと混練成型もしくは混合する方法等がある。
【０００５】
従って、着色光で着色し、着色光の波長領域と異なる波長領域の消色光で消色し、消色光照射停止で消色状態を維持するフォトクロミック材を2つの光、つまり着色光、消色光によって着色、消色することによってフォトクロミック材はホワイトボード、黒板等として作用することになる。
【０００６】
従来のフォトクロミック材用書込消去装置（ライトペン）においては、フォトクロミック材に対して着色用光ビームを遠隔より照射してその部分を着色することにより書込動作を行い、他方、フォトクロミック材の着色された部分に消色用光ビームを遠隔より照射して着色された部分を消色することにより消去動作を行う（参照：特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３１０３２４号公報
【特許文献２】特開２００８−７０５３３号公報
【特許文献３】特開２００４−３０６５７４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20101209/pr20101209.html#d1, 産業技術総合研究所、2010年12月9日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の従来のフォトクロミック材用書込消去装置においては、着色用光ビーム及び消色用光ビームの径を変化させることができないので、書込み及び消去文字等の線幅が変化できないという課題がある。また、書込み及び消去動作が遠隔操作によるので、手振れによる書込み及び消去文字等の乱れが発生するという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係るフォトクロミック材用書込消去装置は、少なくとも1つの光源と、光源の出射光を受ける固定凸レンズと、固定凸レンズの出射光を受ける可動凸レンズと、可動凸レンズに結合された光透過性のペン先と、固定凸レンズと可動凸レンズとの間に設けられ、可動凸レンズを介してペン先を押圧するばねとを具備し、ペン先に対する筆圧に応じて固定凸レンズと可動凸レンズとの間の距離を可変としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、筆圧に応じて固定凸レンズと可動凸レンズとの距離が可変となるので、ペン先からの出射光ビームの径が可変となり、従って、フォトクロミック材に対して用いた場合、書込み及び消去文字等の線幅を変化できる。また、書込み及び消去動作はペン先の筆圧による操作によるので、手振れによる書込み及び消去文字等の乱れも抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るフォトクロミック材用書込消去装置の実施の形態を示し、（Ａ）は低筆圧状態の断面図、（Ｂ）は高筆圧状態の断面図である。
【図２】図１のフォトクロミック材用書込消去装置の書込動作を説明するためのボード状ベースを示し、（Ａ）は低筆圧状態の斜視図、（Ｂ）は高筆圧状態の斜視図である。
【図３】図１のフォトクロミック材用書込消去装置の消去動作を説明するためのボード状ベースを示し、（Ａ）は低筆圧状態の斜視図、（Ｂ）は高筆圧状態の斜視図である。
【図４】図２、図３のボード状ベースの変更例を示し、（Ａ）は消色背景モードの斜視図、（Ｂ）は着色背景モードの斜視図である。
【図５】図１のフォトクロミック材用書込消去装置のための導光板ベースを示し、（Ａ）は消色背景モードの斜視図、（Ｂ）は着色背景モードの斜視図である。
【図６】図１のフォトクロミック材用書込消去装置のための紙状ベースを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係るフォトクロミック材用書込消去装置（ライトペン）の実施の形態を示し、（Ａ）は低筆圧状態の断面図、（Ｂ）は高筆圧状態の断面図である。
【００１４】
図１のライトペンの上部には、ライトペンを書込み状態にするための書込みボタン１及びライトペンを消去状態にするための消去ボタン２が設けられている。すなわち、書込みボタン１が押下されると、書込み用光源３がオンとされ、他方、消去ボタン２が押下されると、消去用光源４がオンとされる。尚、書込みボタン１及び消去ボタン２はライトペンの握る場所に設け、書込みボタン１及び消去ボタン２が押下している間だけ、書込み用光源３及び消去用光源４をオン状態にし、これにより、消費電力を少なくすることもできる。また、ボタン型電池、単4電池もしくは単5電池を内蔵する構造とするが、コイル及び磁石よりなるシャカシャカ発電を用いれば、電池は不要となる。
【００１５】
書込み用光源３、消去用光源４は、光出力に応じたInGaN系化合物半導体で代表される発光ダイオード（LED）素子あるいはレーザダイオード（LD）素子であり、たとえば、比較的低、中光出力の場合、LED素子を用い、高光出力の場合、LD素子を用いる。また、書込み用光源３の着色光ビームの波長はたとえば紫外領域であり、消去用光源４の消去光ビームの波長はたとえば可視光領域である。
【００１６】
書込み用光源３、消去用光源４の出射光を平行光にするために、ミラー５、６、ダイクロイックプリズム７を設けてある。これにより得られた平行光が図１の下部に設けられたライトペンのレンズ系に入射する。
【００１７】
上述のレンズ系は、ライトペンの筐体に固定された固定凸レンズ８及びライトペンの筐体に摺動可能な可動凸レンズ９よりなる。この場合、固定凸レンズ８の焦点距離は可動凸レンズ９の焦点距離より小さい。可動凸レンズ９は光透過性のペン先１０に結合されて連動し、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との間に設けられたばね１１によってペン先１０を下方へ押圧する。従って、ペン先１０に対する筆圧に応じて固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との距離が変化する。
【００１８】
尚、固定凸レンズ８、可動凸レンズ９は非球面凸レンズでもよい。また、ペン先１０の先端は後述のベースを傷つけない程度に丸く処理されており、ペン先１０は耐摩耗の点からモース硬度7以上の石英ガラス、炭化珪素、サファイヤ等よりなる。さらに、ばね１１は、コイル状ばね、板ばね、空気ばね等でもよい。
【００１９】
書込み用光源３及び消去用光源４から出射された光ビームは固定凸レンズ８及び可動凸レンズ９によって集光され、集光された光はペン先１０から外部へ出射される。
【００２０】
図１の（Ａ）に示す筆圧が低い低筆圧状態（この例では、筆圧は0、つまり、ペン先１０は無接触状態）では、ペン先１０はライトペンの筐体から最大突出した状態となり、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９の距離は最大となる。この場合、図示のごとく、固定凸レンズ８による結像点は可動凸レンズ９の固定凸レンズ側焦点とほぼ一致する。この状態では、書込み用光源３もしくは消去用光源４から出射されて固定凸レンズ８に入射した平行光ビームは固定凸レンズ８によって可動凸レンズ９の固定凸レンズ側焦点に結像され、可動凸レンズ９によって再び平行光ビームとなる。このときの平行光ビームは小径光ビームBSとなり、ペン先１０から出射する。この結果、この小径光ビームBSによって細線の描写が可能となる。
【００２１】
他方、図１の（Ｂ）に示す筆圧が高い高筆圧状態では、ペン先１０はライトペンの筐体に大きく埋没した状態となり、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との距離は小さくなる。この状態では、固定凸レンズ８による結像点が可動凸レンズ９の固定凸レンズ側焦点よりペン先１０側に移動する。従って、書込み用光源３もしくは消去用光源４から出射された光ビームの固定凸レンズ８による結像点はペン先１０側へ移動し、結像された光ビームは可動凸レンズ９によって放射状に拡がる。この放射状光は裾広がりの大径光ビームBLとなり、ペン先１０から出射する。この結果、この大径光ビームBLによって太線の描写が可能となる。
【００２２】
図２は図１のフォトクロミック材用書込消去装置の書込み動作を説明するためのボード状ベースを示し、（Ａ）は低筆圧状態の斜視図であり、（Ｂ）は高筆圧状態の斜視図である。
【００２３】
図２において、図１のライトペンPの書込みボタン１が押下され、この結果、書込み用光源３がオンとされ、着色用光ビームが出射されているものとする。また、BOはたとえば、ホワイトボード、黒板として用いられるフォトクロミック材たとえばバリウムマグネシウム珪酸塩がコーティング、含浸もしくは含有、あるいは混合されたボード状ベースである。この場合、着色用光ビームはたとえば紫外光である。
【００２４】
図２の（Ａ）に示す低筆圧状態では、ライトペンPが出射する着色光ビームは小径光ビームBSとなり、細線を描画することになる。他方、図２の（Ｂ）に示す高筆圧状態では、ライトペンPが出射する着色光ビームは大径光ビームBLとなり、太線を描画することになる。いずれの場合も、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との距離は連続的に変化するので、書込まれる文字等の線幅はライトペンＰのばね１１によって連続的に変化する。
【００２５】
図３は図１のフォトクロミック材用書込消去装置の消去動作を説明するためのボード状ベースを示し、（Ａ）は低筆圧状態の斜視図であり、（Ｂ）は高筆圧状態の斜視図である。
【００２６】
図３において、図１のライトペンPの消去ボタン２が押下され、この結果、消去用光源４がオンとされ、消色用光ビームが出射されているものとする。この場合、消去用光ビームはたとえば可視光である。
【００２７】
図３の（Ａ）に示す低筆圧状態では、ライトペンPが出射する消色光ビームは小径光ビームBSとなり、細線を消去することになる。他方、図３の（Ｂ）に示す高筆圧状態では、ライトペンPが出射する消色光ビームは大径光ビームBLとなり、太線を消去することになる。いずれの場合も、固定凸レンズ８と可動凸レンズ９との距離は連続的に変化するので、消去される文字等の線幅はライトペンＰのばね１１によって連続的に変化する。
【００２８】
図４は図２、図３のボード状ベースB0の変更例を示す。図４の（Ａ）においては、ボード状ベースB0の上部端部に一括消去光源付導光部B01を設ける。これにより、画面クリアモードとして一括消去した後に、ライトペンPの書込み動作によってホワイトボードのような状態、つまり、消色背景モード状態を実現できる。他方、図４の（Ｂ）においては、ボード状ベースB0の上部端部に一括書込み光源付導光部B02を設ける。これにより、全画面書込みモードとして一括書込みをした後に、ライトペンPの消去動作によって黒板のような状態、つまり、着色背景モード状態を実現できる。
【００２９】
尚、ボード状ベースB0の上部端部に一括消去光源付導光部B01及び一括書込み光源付導光部B02の両方を設けることもできる。また、図４のボード状ベースB0はロールスクリーン方式とすることにより一括消去または／及び一括書込を容易にすることができる。
【００３０】
また、図２、図３のボード状ベースB0の代りに、図５に示すフォトクロミック材を含む光透過性のガラス、あるいはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等のプラスチックよりなる導光板ベースB1を用いてもよい。この場合、ガラス、あるいはプラスチックにフォトクロミック材としてのバリウムマグネシウム珪酸塩を混練成型もしくは混合させる。また、導光板ベースB1の裏面には漏れ光を戻すための反射層（図示せず）も設けることができる。さらに、図５の（Ａ）においては、導光板ベースB1の上部端部に一括消去光源付導光部B11を設ける。これにより、画面クリアモードとして一括消去した後に、ライトペンPの書込み動作によってホワイトボードのような状態、つまり、消色背景モード状態を実現できる。他方、図５の（Ｂ）においては、導光板ベースB1の上部端部に一括書込み光源付導光部B12を設ける。これにより、全画面書込みモードとして一括書込みをした後に、ライトペンPの消去動作によって黒板のような状態、つまり、着色背景モード状態を実現できる。
【００３１】
尚、導光板ベースB1の上部端部に一括消去光源付導光部B11及び一括書込み光源付導光部B12の両方を設けることもできる。
【００３２】
図２、図３のボード状ベースB0の代りに、図６に示すフォトクロミック材を含むOA用紙サイズの紙、フィルムよりなる紙状ベースB2を用いてもよい。この場合、紙であれば、フォトクロミック材としてのバリウムマグネシウム珪酸塩をコーティングもしくは含浸させる。また、フィルムであれば、フォトクロミック材としてのバリウムマグネシウム珪酸塩を含有させる。この紙状ベースB2はバインダB21に挟んで使うことができる。これにより、紙、フィルムは書替え可能となり、文字、図形等を何度も繰返し書込み消去でき、従って、通常の筆記作業のように紙を重複させる必要がなくなる。尚、ライトペンPをバインダB21にクリップする代りに、あるいはバインダB21に半円筒状クリップB22を設けて挿入してもよい。
【００３３】
尚、上述の実施の形態においては、一括消去光源付導光部を備えたフォトクロミック材に対しては、書込消去装置（ライトペン）には消去ボタン２及び消去用光源４はなくてもよい。他方、一括書込光源付導光部を備えたフォトクロミック材に対しては、書込消去装置（ライトペン）には書込みボタン１及び書込み用光源３はなくてもよい。いずれの場合も、書込み用光源３あるいは消去用光源４の出射光ビームが平行光であれば、ミラー５、６、ダイクロイックプリズム７は不要である。
【００３４】
尚、本発明は、上述のバリウムマグネシウム珪酸塩に加えて、着色光で着色し、着色光の波長領域と異なる波長領域の消色光で消色し、消色光照射停止で消色状態となる他のフォトクロミック材に適用できる。
【００３５】
また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更も適用し得る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、上述のボード状ベース、導光板ベース、紙状ベース等以外、個人向け携帯型情報機器（PDA）端末等の表示ディスプレイ全般に利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１：書込みボタン
２：消去ボタン
３：書込み用光源
４：消去用光源
５、６：ミラー
７：ダイクロイックプリズム
８：固定凸レンズ
９：可動凸レンズ
１０：ペン先
１１：ばね
P：書込消去装置（ライトペン）
BS：小径光ビーム
BL：大径光ビーム
BO：ボード状ベース
B1：導光板ベース
B2：紙状ベース
【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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【図６】
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