(57)【要約】【課題】内蔵した電池をより長寿命化させることが可能なペン入力装置を提供する。【解決手段】入力操作対象に対して入力を行うペン型の入力装置であって、ペン型の装置本体１０と、装置本体１０に内蔵された、外部装置と通信を行う通信手段１１、１５に対して給電可能な充電池１４と、入力装置１の操作に伴い入力装置１に発生する運動エネルギーを利用して起電力を発生し、充電池１４に対して充電を行う電力発生手段１６、１７と、を備える。【選択図】図１
2015162204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力操作対象に対して入力操作を行うための入力装置であって、
ペン型の装置本体と、
該装置本体に装備された、電力により作動する機能手段と、該機能手段に対する給電を行う充電式の給電手段と、前記入力装置の移動又は姿勢変化に伴って前記入力装置に生じる運動エネルギーを利用して電力を発生し前記給電手段に対して充電を行う電力発生手段と、を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置において、
前記電力発生手段は、発生した電力の一部を前記機能手段に対して給電可能であることを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の入力装置において、
前記電力発生手段は、
前記装置本体内に配置されたコイルと、
長手方向の少なくとも一部を前記コイルに包囲された磁石と、
を備え、
前記コイル又は前記磁石の何れか一方が前記装置本体内に固定配置され、
前記入力装置の移動又は姿勢変化に伴って前記入力装置に生じる運動エネルギーにより前記磁石と前記コイルとが相対移動することによって起こる電磁誘導によって電力を発生することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の入力装置において、
前記磁石は、鉛直方向に対して略直交する方向に移動可能であることを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の入力装置において、
前記電力発生手段を２つ以上備え、
各電力発生手段が有する前記磁石が運動可能な方向は互いに異なることを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の入力装置において、
電力により作動する前記機能手段は、外部装置と無線通信を行うための無線通信手段であることを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の入力装置において、
前記電力発生手段は、前記入力装置によって筆記操作が行われない非筆記操作時に起電力を発生可能であることを特徴とする入力装置。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の入力装置において、
前記電力発生手段は、前記入力装置によって筆記操作が行われる筆記操作時に起電力を発生可能であることを特徴とする入力装置。
【請求項９】
請求項１に記載の入力装置に備える給電手段に対する充電方法であって、
前記入力装置は、前記装置本体内に配置されたコイルと、長手方向の少なくとも一部を前記コイルに包囲された磁石と、を備え、
前記コイル又は前記磁石の何れか一方が前記装置本体内に固定配置されており、
前記入力装置の移動又は姿勢変化によって前記入力装置に運動エネルギーを発生させるステップと、
前記運動エネルギーによって前記磁石と前記コイルとが相対移動することによって起こる電磁誘導によって電力を発生させるステップと、
前記給電手段に対して充電を行うステップと、
を含むことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵電池を有する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タブレット端末や電子黒板装置等、タッチパネルを備えた表示入力装置やペンタブレットなどの入力専用装置に対する入力に用いられるペン型の入力装置（ペン入力装置）が従来から知られている。
かかるペン入力装置では、別体として設けられた受信側装置と無線通信を行うモジュールを駆動するための駆動電力が必要となることがある。
駆動電力は、内蔵される電池（充電が不能な一次電池、もしくは充電可能な二次電池）から供給されるが、ペン入力装置ではこの内蔵電池の寿命(給電可能時間)の短さが常に課題となっている。
電池が早期に消耗することで電池の交換サイクルが短くなり、またペン入力装置の連続使用可能時間も短くなるため、使い勝手を著しく損なってしまうからである。
そのような問題に対し、ペン入力装置に内蔵する電池の寿命（給電可能時間）をより長くするための技術が各種検討されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ペン入力装置のペン先に回転可能な磁性球状体を備え、この磁性球状体の周囲にコイルを設置することにより筆記操作中に誘導起電力を発生させ、電池の消耗を軽減させる技術が開示されている。
詳しくは、特許文献１に開示の技術では、タッチパネルやタブレット等に対するタッチ動作あるいは筆記操作によって磁性球状体が回転することにより、コイルに誘導起電力が生じる。
発生した電力はペン入力装置が備える無線通信部等電力が必要な機能部で利用可能であるため、内蔵電池による上記機能部への給電を補うことが出来、また内蔵電池の消耗を抑えることが出来る。
また、ペン入力装置が二次電池（充電池）を内蔵する場合は、磁性球状体の回転によって発生した電力を充電池に充電可能とすることで、電力が必要な上記機能部に対する給電を長時間行い、ペン入力装置の連続使用可能時間を延ばすことが出来る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたペン入力装置では、ペン先がタッチパネルなどの筆記操作対象に接触していない非筆記状態では磁性球状体が回転せず、誘導起電力を発生させることが出来ない。
従って、非筆記操作中においては、誘導起電力を用いて電力が必要な無線通信部等の機能部を動作させることは出来ない。
また誘導起電力による充電池の充電も出来ず充電効率が極めて低いため、内蔵電池の出力可能時間を長くすることが出来ないという問題もあった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、内蔵した電池の出力可能時間をより長くすることが可能な入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、入力操作対象に対して入力操作を行うための入力装置であって、ペン型の装置本体と、該装置本体に装備された、電力により作動する機能手段と、該機能手段に対する給電を行う充電式の給電手段と、前記入力装置の移動又は姿勢変化に伴って前記入力装置に生じる運動エネルギーを利用して電力を発生し前記給電手段に対して充電を行う電力発生手段と、を備える入力装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように構成したので、本発明によれば、内蔵電池の出力可能時間をより長くすることが可能なペン入力装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るペン入力装置の全体構成を示す概略図。
【図２】本実施形態のペン入力装置が備える発電機構を示す図（その１）。
【図３】本実施形態のペン入力装置が備える発電機構を示す図（その２）。
【図４】非筆記操作時におけるペン入力装置の動作を示す図。
【図５】図４に示すパターンＡの動きによる発電の仕組みを説明する図。
【図６】図４に示すパターンＢの動きによる発電の仕組みを説明する図。
【図７】本実施形態のペン入力装置における内蔵電池の充電方法を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本実施形態のペン入力装置は、タブレット端末や電子黒板装置など既知の「表示入力装置」、（ペン）タブレットなど既知の「入力専用装置」に対する入力操作（筆記操作）を行うために用いられるペン型の入力装置である。
このようなペン型の入力装置は一般には電子ペンとも呼ばれ、タブレット端末やペンタブレットの入力面における座標を指定・入力し、装置に対する命令や筆跡情報を入力するための装置である。
【０００９】
座標の入力方式としては様々な方式が知られている。
（１）例えば、ペン入力装置１は、表示入力装置や入力専用装置に別体として設けられた本体側装置から発射される赤外線もしくは超音波を受信する受信部を備える。
ペン入力装置においては、位置（座標）情報が三角測量の原理で検出され、ペン入力装置の位置データ通信部によって、検出された位置情報が本体側装置に送信される。
表示入力装置では、本体側装置が受信した位置情報に基づいて表示面への筆跡の表示を行い、入力専用装置は、本体側装置が受信した位置情報をＰＣ等に送信したり、筆跡情報を内蔵メモリに蓄積する。
（２）また、他の方式としては、ペン入力装置１から出射される赤外線や超音波等の無線信号を、表示入力装置や入力専用装置に備えた複数の受信部で受信し、表示入力装置や入力専用装置では三角測量によって表示入力面や入力面におけるペン型入力装置の位置座標を検出する（電磁誘導方式／超音波方式）。
表示入力装置は、この座標位置を筆記情報としてその他の表示データと共に表示し、ペンタブレット等の入力専用装置は、座標位置データをＰＣ（Personal Computer）等に送信したり、筆跡情報を内蔵メモリに蓄積する。
ペン入力装置を用いた座標検知システム自体の構成やペン座標検知方法についてはすでに既知であり、本発明のペン入力装置も既知のペンデバイスと同様に使用可能である。従って、座標検知システム自体の構成やペン座標検知方法については詳細な説明を省略する。
なお、いずれの方式であっても、これらの入力装置は、無線信号を送受信するための、電力により作動するモジュールを備え、当然にこれらのモジュールに給電するための電池を内蔵しているものとする。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るペン入力装置の構成を示す概略図である。
図１に示すペン入力装置１は、ペン軸に相当する外殻としての装置本体１０の内部に、受信部１１と、磁性金属球状体１２と、磁性金属球状体１２の支持部１３と、充電池１４と、位置データ通信部１５と、第１発電機構１６及び第２発電機構１７と、制御部Ｃｔｒと、を備えている。また、図示しない電源スイッチを備えても良い。
第１発電機構１６及び第２発電機構１７は、ペン入力装置１を使用者が把持し、動かすことにより加速度が加えられることによって発生する運動エネルギーを利用して電力（起電力）を発生する電力発生手段である。
使用者による操作には、ペン入力装置１による筆記入力操作に限らず、ただ、ペン入力装置１を把持して動かすといった操作も含む。必ずしも、筆記時にのみ起電力が発生するものではない。
なお、この電力発生手段は、本実施形態に係るペン入力装置１の特徴的な構成であり、後に詳しく説明する。
【００１１】
受信部１１は、例えば、ペン入力装置１とは別体として、タブレット端末や電子黒板装置などの表示入力装置やペンタブレット等の入力専用装置からから発射される赤外線や超音波、電磁波等の無線信号を受信する。
制御部Ｃｔｒは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。
ＣＰＵは、制御プログラムを実行し、本実施形態のペン入力装置１の機能を実現するために必要な演算を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで実行するためのプログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵによる実行のために制御プログラムや展開され、且つ一時的なデータが保持される記憶領域である。
例えば、制御部Ｃｔｒは、受信部１１が受信した無線信号に基づいてペン入力装置１の位置情報を三角測量の原理で検出する。
【００１２】
位置データ通信部１５は、制御部Ｃｔｒが検出した位置情報（検出データ）を、入力表示装置や入力専用装置に送信する。
入力表示装置や入力専用装置では、受信したペン入力装置１の位置情報に基づいて、入力表示装置にあっては表示面に筆記ストローク等を表示し、また入力専用装置にあっては、ＰＣ等の本体装置に位置情報を送信する。
磁性金属球状体１２は直径１ｍｍ以下程度の球状体であり、ペン入力装置１の筆記操作対象（タッチパネル、ペンタブレット等）に接触する側の先端部に設けられた支持部１３により自由回転可能な状態で設置されている。
この支持部１３には、ボールペンに使用されるボール支持構造と同様の構造を適用することが出来る。
支持部１３の内部（内側面）における磁性金属球状体１２の周囲には、銅などの材料により構成された適当なターン数のコイル２０が設置されている。
タッチパネル等の表面に対して行われる筆記操作に伴って磁性金属球状体１２が回転することによりコイル２０に誘導起電力が生じる。
【００１３】
コイル２０は、配線５０によって受信部１１、位置データ通信部１５等の電力により作動する機能部、あるいは充電池１４に接続されている。
従って、誘導起電力によってコイル２０で発生した電力は、受信部１１や位置データ通信部１５の動作にそのまま利用され得る。
よって、ペン入力装置１を用いて筆記操作を行っている間は、受信部１１や位置データ通信部１５で利用する電力を全て充電池１４による給電で賄わなくてもよい（あるいは全てを誘導起電力で賄い得る）。
それにより、充電池１４を長寿命化（出力可能時間を長く）し、ペン入力装置１の使用可能時間を長くすることが出来る。
さらに、コイル２０で発生した誘導起電力の少なくとも一部によって充電池１４に対する充電が可能である。
その結果ペン入力装置１を用いた筆記操作が一定時間行われずコイル２０で誘導起電力が発生しなかったとしても、コイル２０で発生した電力が充電池１４に充電されることで、充電池１４を長寿命化し、ペン入力装置１の使用可能時間を長くすることが出来る。
【００１４】
ところで、上記にも説明したが、コイル２０で発生した電力を受信部１１や位置データ通信部１５等の電力により作動する機能部に供給、あるいは充電池１４に充電する構成においても、コイル２０に電力が発生するのは筆記操作中のみである。
従って、電力により作動する機能部への給電効率、充電池１４への充電効率が低い。
ペン入力装置１を用いてタブレット端末等への文字入力等を行う場合、ペン入力装置１の電源を入れ、筆記操作を行わないまま他の作業を行ったりする非筆記操作時の期間には、当然充電池１４への充電が行われない。
そしていざ筆記操作を行おうとすると電池切れとなっており、ペン入力装置１を使用できない、という場合がある。
【００１５】
本実施形態のペン入力装置１は、このような問題を解消すべく、非筆記状態でも充電池１４への充電や、電力により作動する機能部への給電が可能な発電機構（第１発電機構１６及び第２発電機構１７）を備えている。
下記に詳述するが、これらの第１発電機構１６、第２発電機構１７は、内部に可動部３４としての永久磁石を備えた発電コイルを備えており、筆記操作時のペン入力装置１の動きによって起電力を発生させることが出来る。
また、第１発電機構１６、第２発電機構１７は、配線５１によって充電池１４に接続されており、これらの発電機構による起電力によって充電池１４への充電が可能である。
発電機構１６、１７が有する可動部（永久磁石）３４は、使用者がペン入力装置１を把持して移動させることにより発生する加速度によってペン入力装置１の軸方向と直交する方向にピストン運動が可能であり、この運動エネルギーを使用して発電を行う。
かかる構成により、使用者がペン入力装置１を把持して移動させるだけで発電が可能である。
【００１６】
従って、ペン入力装置１を使用する使用者の意図的な操作、例えば、軸方向と直交する方向にペン入力装置１を振るなどといった操作は不要であり、使用者に特別な動作や操作を強いることなく効率的に発電を行うことが出来る。
外部装置と無線通信を行うことで、電力により作動するモジュールを備えるペン入力装置に特に好適に適用することが出来る。
また、図１に示すペン入力装置は、上記（１）に示す方式に従ったものであるが、（２）の方式に準拠した入力装置にも本発明は適用可能である。
その場合、図１の受信部１１、位置データ通信部１５は、赤外線／超音波の送信部となる。
電力により作動するモジュールが何であるかは重要な問題でなく、電力を必要とし充電池からの給電を必要とするモジュールを備え、充電池に対する充電の必要があるペン入力装置であれば、本発明を適用することが出来る。
【００１７】
図２、図３は、本実施形態のペン入力装置が備える発電機構を示す図であり、図２は、第１発電機構１６の構成を示し、図３は、第２発電機構１７の構成を示している。
図２、図３に示す第１発電機構１６、第２発電機構１７は、同じ要素から構成されているが、それらの要素の向きが異なっている。
以下では、特に図２に示す第１発電機構１６を用いて本実施形態の発電機構の構成を説明する。
図２の第１発電機構１６において、筒状コイルボビン３１に発電コイル３２が巻かれている。
そして、筒状コイルボビン３１、発電コイル３２の外周は、磁性体によって磁路を構成されるシリンダー形の固定部３３によって覆われている。
【００１８】
また、筒状コイルボビン３１内には、ペン入力装置１に対する加速度により変位可能に保持された可動部としての永久磁石３４が挿入されている。
筒状コイルボビン３１、固定部３３は、永久磁石３４の変位可能な方向がペン入力装置１の軸方向と直交する方向となるように装置本体１０内に固定されている。
磁性体による固定部３３は、夫々支柱３６、３６によって支持されるとともに、支柱３６、３６を介してフレームＦに固定されている。
永久磁石３４は、２つの円柱状の永久磁石３４Ａ、３４Ｂが接続されたピストン形（円柱型）の形状を有し、固定部３３に対して相対的にピストン移動が可能である。
永久磁石（可動部）３４は、その中心軸が中空となっており、フレームＦに固定された軸部３７がその中空部に挿通されている。従って、永久磁石３４は、軸部３７を滑ることでスムーズに変位可能である。
可動部３４を構成する永久磁石３４Ａ、３４Ｂは、その円柱の軸部３７方向に磁化され（Ｎ極、Ｓ極が形成され）ている。
この２個の永久磁石３４Ａ、３４Ｂはその磁性を逆にして（互いのＳ極同士が対向するように）中心軸（軸部３７）方向に並べられ、双方の永久磁石が同一の運動をするように一体化した構造を有している。
【００１９】
このように構成することで、全体として、Ｎ、Ｓ、Ｎの順で磁性を帯びた単一の磁石を作成することが出来る。
なお、永久磁石の磁性は図示したものに限定されず、Ｎ極同士が軸部３７方向で対向し、全体として、Ｓ、Ｎ、Ｓの順で磁性を帯びた単一の磁石としてもよい。
また、第１発電機構１６は、過度の加速度が加わった場合における可動部３４の変位を制限し且つ再度平衡位置に戻るのを助けるために、永久磁石３４Ａ、３４Ｂの中心軸に沿って、可動部３４の両端にスプリング３５、３５が設けられている。
フレームＦは装置本体１０の外殻であってもよいが、装置本体１０内にハウジングを設け、その中に永久磁石３４等の要素を収納しても良い。その場合フレームＦは、ハウジングの外殻となる。
また、図３に示す第２発電機構１７は、図２に示した第１発電機構１６と同一の構成を有するが、第１発電機構１６を全体として９０度傾けた構成を有している。
従って、固定部（磁性体）３３や可動部（永久磁石）３４、発電コイル３２等の構成部品は、ペン入力装置１の長手方向（軸方向）において夫々直交する位置関係にある。
【００２０】
以下の説明において、仮に図２の状態を基準として、図２における可動部３４の向き（可動方向）をＸ方向とし、図３における可動部３４の向き（可動方向）をＹ方向とする。
ペン入力装置１を使用者がどのように把持するかによってそれぞれの可動部が移動する方向も異なるため、図２、図３に示すＸ軸、Ｙ軸はあくまで便宜上のものである。より重要であることは、本実施形態のペン入力装置１が、互いに可動方向が異なる可動部を有する複数の発電機構を有することである。
ただし、Ｘ軸、Ｙ軸は夫々鉛直方向に略直交する方向であることが望ましい。また、ペン入力装置のペン軸に対して略直交する方向としてもよい。
【００２１】
以下では、第１発電機構１６の可動部３４を第１可動部３４（Ｘ）、第２発電機構１７の可動部３４を第２可動部３４（Ｙ）と表記する。
ペン入力装置１が操作されない非筆記操作時、すなわちペン入力装置１に加速度が加わらない状態では、図２、図３に示す位置でほぼ力の平衡が保たれ、それぞれの磁極と磁性体３３の両端部分が磁気回路を構成している。
図２、図３に示す平衡状態では、可動部３４がほぼ移動せずＳ極が発電コイル３２に対して相対的に変位（移動）しないため、発電コイル３２内の磁界が変化せず、発電コイル３２内に電流が流れない（電力が発生しない）。
しかし、ペン入力装置１が使用者に把持されて動かされることでペン入力装置１に加速度が加えられると、第１可動部３４（Ｘ）、第２可動部３４（Ｙ）が、Ｘ軸方向（図２）やＹ軸方向（図３）に移動する。
第１発電機構１６の第１可動部（Ｘ）３４、第２発電機構１７の第２可動部（Ｙ）３４は、筒状コイルボビン３１内において、それぞれペン入力装置１の軸方向と直交するＸ方向、Ｙ方向に変位可能に配置されている。
【００２２】
従って、ペン入力装置１がＸＹ平面上のどの方向に移動して、その方向に基づく加速度が加えられても、そのＸ方向の分解成分、Ｙ方向の分解成分がそれぞれの可動部３４に加えられることになる。
その結果、それぞれの発電機構が備える可動部３４のＳ極が発電コイル３２に対して近接又は離間し、またはより強い加速力が加わることで可動部３４の変位量がより大きい場合には、Ｎ極が発電コイルに対して近接又は離間する。
その結果、発電コイル３２内の磁界が変化し、発電コイル３２内に電流が流れる（電力が発生する）。
発電コイル３２内に発生した電力は、発電コイル３２に接続された配線５１によって充電池１４や、電力により作動する受信部１１、位置データ通信部１５等に送られる。
【００２３】
図４乃至図６は、本実施形態のペン入力装置１が備える第１発電機構１６、第２発電機構１７による起電（発電）の仕組みを説明する図である。
図４は、非筆記操作時におけるペン入力装置の動作を示す図であり、（ａ）は、非筆記操作時におけるペン入力装置の動作を示す斜視図、（ｂ）は、非筆記操作時におけるペン入力装置の動作を示す上面図である。
なお、図４に示すＸ，Ｙ座標は、ペン入力装置１の動きを上方から説明するための座標軸であり、図２、図３に示したＸ，Ｙ座標と一致する。
つまり図４において、Ｘ方向、Ｙ方向は、第１可動部３４（Ｘ）の可動方向、第２可動部３４（Ｙ）の可動方向の何れかである。
ここでは、Ｘ方向を第１可動部３４（Ｘ）の可動方向、Ｙ方向を第２可動部３４（Ｙ）の可動方向とする。逆に、使用者がペン入力装置１を保持する向きを考えてＹ方向を第１可動部３４（Ｘ）の可動方向、Ｘ方向を第２可動部３４（Ｙ）の可動方向と考えても構わない。
図４に示すように、非筆記操作時（ペン先が筆記操作対象物に接触していない時）、ペン入力装置１は、筆記操作対象物上のＸＹ平面に対してＡ方向（パターンＡ）、Ｂ方向（パターンＢ）に動き得る。
【００２４】
図５は、図４に示すパターンＡの動きによる発電の仕組みを説明する図である。
なお、図５内のＸ，Ｙ座標は、図２乃至図４のＸ，Ｙ座標に対応する座標である。
図５に示すＸＹ平面において、ペン入力装置１のパターンＡの動き量は、Ｘ方向のＡｘ、Ｙ方向のＡｙの各成分に分解される。
動き量Ａｘの大きさ、向きに応じて、第１可動部３４（Ｘ）がＸ軸方向に移動する。
また、動き量Ａｙの大きさ、向きに応じて、第２可動部３４（Ｙ）がＹ軸方向に移動する。
これらの運動エネルギーに応じて、発電コイル３２に誘導起電力が発生し、これが充電池１４に充電される。
【００２５】
図６は、図４に示すパターンＢの動きによる発電の仕組みを説明する図である。
なお、図６内のＸ，Ｙ座標は、図２乃至図４のＸ，Ｙ座標に対応する座標である。
図６に示すＸＹ平面において、ペン入力装置１のパターンＢの動き量は、Ｘ方向のＢｘ、Ｙ方向のＢｙの各成分に分解される。
動き量Ｂｘの大きさ、向きに応じて、第１可動部３４（Ｘ）がＸ軸方向に移動する。
また、動き量Ｂｙの大きさ、向きに応じて、第２可動部３４（Ｙ）がＹ軸方向に移動する。
これらの運動エネルギーに応じて、発電コイル３２に誘導起電力が発生し、これが充電池１４に充電される。
【００２６】
このような構成を備えることにより、非接触時（非筆記操作時）であっても、ペン入力装置に内蔵した永久磁石の動きによって電力を発生させ、充電池１４に充電することができ、ペン入力装置１の駆動電池の充電効率を飛躍的に高めることができる。
なお、永久磁石３４を備えた発電機構は、ペン入力装置１に１つ以上を備えていれば良く、２つ以上備える場合は、それぞれの永久磁石の可動方向（運動エネルギー／加速度の方向）が異なるように構成することが望ましい。
それによって、使用者の操作に応じてペン入力装置１に様々な向きで加えられる運動エネルギーを効率よく起電力に変換して発電を行い、効率的に充電池１４に対する充電を行うことが出来る。
なお、発電機構（１６、１７）は、何れか一つのみでも構わないが、図５、図６に示すＡｘ、Ａｙの何れか、ＢｘとＢｙの何れかの動き量によって電力が発生するのみであるので充電効率が悪くなる。従って、発電機構は２つ以上備えることが望ましい。
なお、非筆記操作中に限らず筆記操作中にもペン入力装置１に運動エネルギーが発生する。従って、筆記操作中にも発電機構によって発電を行って、受信部１１や位置データ通信部１５に対する充電、充電池１４に対する充電を行うことが出来る。
【００２７】
また、ペン入力装置が図５、図６に示すほどに移動されずとも、発電機構が備える磁石がＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能な程度に傾けられれば（姿勢変化）、発電が可能である。
また、装置本体内に固定されるのは、コイルボビンではなく、永久磁石３４であってもよい。この場合、コイルボビンがスプリングによって支持される。
【００２８】
図７は、本実施形態のペン入力装置における内蔵電池の充電方法を説明するフローチャートである。
上記したように、使用者によるペン入力装置１の移動又は姿勢変化により、ペン入力装置１に運動エネルギーが発生させる（ステップＳ１０１）。
それにより、発電機構１６、１７に含まれる磁石３４と発電コイル３２とが互いに相対移動し、その結果、電磁誘導により電力が発生する（ステップＳ１０２）。
その結果、発電機構１６、１７において発生した電力によって充電池１４に充電が行われる（ステップＳ１０３）。
このように、本発明のペン入力装置は、使用者が把持して動かすことによって発生する運動エネルギーによって発電を行うため、使用者がタブレット等に対して筆記動作を行っていない時でも発電が可能であり、電力により作動する機能手段への給電や充電池に対する充電を効率的に行うことが出来る。結果、充電池の出力可能時間を、より長くすることが可能である。
【００２９】
また、使用者がペン入力装置１を把持して移動させるだけで、発電が可能である。従って、使用者には特別な動作や操作を行うことを強いることなく、効率的に発電を行うことが出来る。
なお、本発明の趣旨は、座標検知用の赤外線信号、超音波信号を発生するためのモジュールをはじめとした電力により作動する機能部に給電するための電池を有するペン型入力装置全般に適用できるものである。
従って、ペン入力装置１の構成は、図１に示すものに限定されることはない。すなわち、ペン入力装置には様々な態様がある。
図１に示す受信部１１、位置データ通信部１５に変えて、例えば、赤外線や超音波などの無線信号を出射する単一の機能部（無線通信部）を備えてもよい。
その場合、タブレット端末等の表示入力装置や入力専用装置に設けた複数の受信部（センサ）によって無線信号が受信され、三角測量の原理によりペン入力装置の座標が検知される。
その場合、充電池１４が給電する対象は、図１の受信部１１、位置データ通信部１５ではなく、別途備えた無線通信部となる。
【００３０】
また、昨今では様々な付加的な機能を有するペン型入力装置があり、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等を介してＰＣと接続し、マウスと同様に機能可能なペンタブレット用のスタイラスがある。
また、マイクを内蔵し、ＩＣレコーダ機能を有するような製品も商品化されており、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールや無線ＵＳＢモジュール等も、座標検知用の無線モジュールと同様に電力により作動する。
本発明は、このような種類の電子ペン装置にも適用可能である。
【００３１】
［第１の発明］
入力操作対象に対して入力を行う入力装置であって、ペン型の装置本体１０と、装置本体１０に内蔵された、電力により作動する機能手段１１、１５と、機能手段１１、１５に対する給電が可能な充電式の給電手段１４と、ペン入力装置１に発生する運動エネルギーを利用して電力を発生し給電手段１４に対して充電を行う電力発生手段１６、１７と、を備える。
このように、使用者がペン入力装置１を把持して動かすことによって発生する運動エネルギーによって発電を行うため、使用者がタブレット等に対して筆記動作を行っていない時でも発電が可能であり、電力により作動する機能手段への給電や充電池に対する充電を効率的に行うことが出来る。結果、充電池の出力可能時間を、より長くすることが可能である。
［第２の発明］
電力発生手段１６、１７は、発生した電力の一部を電力により作動する機能手段に対して給電可能である。
このように構成したことで、充電池からの給電を補って充電池の給電可能時間を長くすることが出来る。
【００３２】
［第３の発明］
電力発生手段１６は、ペン入力装置１に加えられる加速度により入力装置の軸方向と直交する方向に運動可能に保持された磁石３４と、装置本体１０内に固定配置されるとともに磁石３４の周面を包囲する発電コイル３２と、を備え、ペン入力装置１に与えられる運動エネルギーによって磁石３４が発電コイル３２に対して相対移動することによって起こる電磁誘導によって電力を発生する。
かかる構成により、使用者がペン入力装置１を把持して移動させるだけで、発電が可能である。従って、使用者には特別な動作や操作を行うことを強いることなく、効率的に発電を行うことが出来る。
［第４の発明］
磁石３４は、鉛直方向に対して略直交する方向に移動可能である。
［第５の発明］
電力発生手段を２つ以上備え（電力発生手段１６、１７）、各電力発生手段が有する磁石３４がペン入力装置１に対する操作により移動可能な方向が互いに異なる。
かかる構成により、ペン入力装置１に対する運動エネルギーを用いて、より効率的に発電を行うことが出来る。
【００３３】
［第６の発明］
電力により作動する機能手段１１、１５は、外部装置と無線通信を行うための無線通信手段である。
かかる構成により、ペン入力装置１が表示入力装置や入力専用装置等の外部装置と無線通信を行うための無線通信手段を有する場合でも、これらの駆動電源となる充電池に充電に対して効率的に充電を行って、充電池の出力可能時間、装置の使用可能時間を長くすることが出来る。
［第７の発明］
電力発生手段１６、１７は、ペン入力装置１によって筆記操作が行われない非筆記操作時に起電力を発生可能である。
かかる構成により、ペン入力装置１に対する運動エネルギーを用いて、より効率的に発電を行うことが出来る。
［第８の発明］
電力発生手段１６、１７は、ペン入力装置１によって筆記操作が行われる筆記操作時に起電力を発生可能である。
かかる構成により、ペン入力装置１に対する運動エネルギーを用いて、より効率的に発電を行うことが出来る。
【００３４】
［第９の発明］
入力装置１は、装置本体１０内に配置されたコイル３２と、長手方向の少なくとも一部をコイル３２に包囲された磁石３４と、を備え、コイル又は磁石の何れか一方が装置本体１内に固定配置されており、入力装置１の移動又は姿勢変化によって入力装置１に運動エネルギーを発生させるステップと、運動エネルギーによって磁石３４とコイル３２とが相対移動することによって起こる電磁誘導によって電力を発生させるステップと、を含む。
このように、使用者がペン入力装置１を把持して動かすことによって発生する運動エネルギーによって発電を行うため、使用者がタブレット等に対して筆記動作を行っていない時でも発電が可能であり、電力により作動する機能手段への給電や充電池に対する充電を効率的に行うことが出来る。結果、充電池の出力可能時間を、より長くすることが可能である。
また、使用者がペン入力装置１を把持して移動させるだけで、発電が可能である。従って、使用者には特別な動作や操作を行うことを強いることなく、効率的に発電を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００３５】
１  ペン入力装置、１０  装置本体、１１  受信部、１２  磁性金属球状体、１３  支持部、１４  充電池、１５  位置データ通信部、１６  第１発電機構、１７  第２発電機構、２０  コイル、３１  筒状コイルボビン、３２  発電コイル、３３  磁性体、３４  永久磁石、３５  スプリング、３６  支柱
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開２００６−２４３８５１公報
【図１】
2015162204.tif 000003
【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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【図７】
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