(57)【要約】【課題】磁界を使用して作動するスタイラス（３０）を提供する。【解決手段】永久磁石（３２）が受動スタイラス内に配置されており、この磁石は複数の磁気センサ（１０、１２）によって検出できる。これらのセンサは、スタイラスの磁界を相対的地磁気から引くことによって、スタイラス（３０）の位置を決定するための三角測量等式で使用されるベクトルを、使用される磁気センサ（１０、１２）の数に応じて２時限で又は三次元で得る。一つの磁気センサセットを地磁気についての基準として使用できる。磁気センサの各々は、感受性の方向（１４）を変化するための極性コイル、ナルコイル（４２）、及びフリップコイル（４４）を含む。【選択図】図１
2004523817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサシステムに位置情報を提供するために永久磁石を使用する、電子機器に入力を提供するための受動スタイラスシステムにおいて、
少なくとも一つの永久磁石を含む受動スタイラス、
前記受動スタイラス内に配置された前記少なくとも一つの永久磁石の位置を検出するための磁気センサシステムであって、複数の磁気センサを含み、これらのセンサは、（１）前記少なくとも一つの永久磁石を検出でき、（２）基準点に対する前記少なくとも一つの永久磁石の位置を決定でき、及び（３）前記少なくとも一つの永久磁石の位置を伝送できる、磁気センサシステム、及び
作動フィールド内での前記受動スタイラスの移動を表すデータを表示するため、前記少なくとも一つの永久磁石の位置を使用するディスプレーシステムを含む、受動スタイラスシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の受動スタイラスシステムにおいて、前記磁気センサシステムは、ｘ−ｙ座標情報を提供する少なくとも二つの磁気センサを更に含む、受動スタイラスシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の受動スタイラスシステムにおいて、前記受動スタイラスの位置を決定するために円形三角測量法を使用し、受動スタイラス位置決定で前記受動スタイラスの傾斜や移動による不正確さを小さくするため、円形三角測量法で少なくとも二つの磁気センサからのデータを使用する、受動スタイラスシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の受動スタイラスシステムにおいて、前記受動スタイラスは、
前記受動スタイラスの構成要素を収容するためのスタイラス本体、
インクカートリッジ、
前記インクカートリッジの非インク筆記端に配置されたアクチュエータ、
前記インクカートリッジを入れるための穴が設けられた、前記インクカートリッジのインク筆記端と隣接して配置される少なくとも一つの位置磁石、
インクカートリッジの周囲に、前記少なくとも一つの位置磁石とスタイラスチップとの間に配置されたばね、
前記インクカートリッジの前記非インク筆記端の上方に配置された、前記アクチュエータが通過できる穴が設けられたトリガー磁石、
表面に外シェルフ及び内円錐形窪みを持つ、前記トリガー磁石の上方に配置された強磁性体製ワッシャ、及び
休止時に傾斜しているように配置され、底面が、休止時に、部分的に前記内円錐形窪みに当たった状態で配置され、前記インクカートリッジにより、傾斜位置から直立位置に押され、前記底面が少なくとも部分的に、休止時に、外シェルフに当たった状態で配置される信号発生磁石、を更に含む、受動スタイラスシステム。
【請求項５】
永久磁石を組み込んだスタイラスシステムを使用する電子機器に入力を提供するための方法において、
（１）永久磁石及び磁気センサシステムが関連したスタイラス本体を提供する工程、
（２）前記磁気センサシステムを使用して前記永久磁石を検出する工程、
（３）基準点に対する前記永久磁石の位置を決定する工程、及び
（４）前記スタイラス本体内の前記永久磁石の前記位置を伝送する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、電子情報装置用の入力装置に関する。更に詳細には、本発明は、二次元又は三次元で作動できるスタイラスを提供する。スタイラスは、作動フィールド内でのスタイラスの移動を表す線等の入力を提供するのに、又はコンピュータ、及び個人用デジタル式補助機器（ＰＤＡ）又は携帯電話等の他の種類の電子機器等の持ち運び式情報機器用のカーソル制御を行うのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
スタイラスを使用する入力装置の技術の現状は、一般的には、デジタル化タブレット又はタッチパッドによって特徴付けられる。デジタル化タブレットは、一般的には、タブレット又はタッチパッドに連結されたスタイラスでデータを入力するのに使用される大きな表面である。例えば、ケーブルがスタイラスをタブレットに接続し、スタイラスがタブレットの表面に亘って移動するとき、スタイラスの移動を検出し追跡する。移動は、代表的には、ディスプレーに線として表示される。
【０００３】
スタイラスを使用する多くのタブレットの作動の基本は、電磁センサに基づく。磁界は、ループをなして流れる電流によって形成される。ペンは、この磁界を拾ってコンバータに送るコイルを有する。コンバータは、この位置からＸ位置及びＹ位置を決定する。この種のペンは、一般的には、データを伝送するための繋ぎケーブルをペンとベース装置との間に必要とするか或いは、電池によって電力が加えられる能動ペンを使用し、タッチパッドによって検出できる何らかの種類の信号を発生する。
【０００４】
従って、データ入力用のペン又はスタイラスを用いたシステム又は繋ぎケーブルで接続されたスタイラス又は能動ペンを必要としないカーソル制御装置を提供することが、従来技術を越える利点である。スタイラスが作動のための内部電源を必要としないこともまた利点である。
【０００５】
従来技術には、更に、個人用デジタル式補助機器（ＰＤＡ）でスタイラスを使用することが記載されている。検出できるようにする上でスタイラスが圧力を必要とする場合には、ＰＤＡの筆記面が損傷する場合がある。更に、スタイラスに対する筆記領域は、代表的には、非常に狭い。更に、筆記している者に何を書いたのかを示すための視覚的フィードバック即ち「インク筆記」がない場合には、スタイラスの使用が困難である。スタイラスの移動と筆記されたことのディスプレースクリーン上での表示との間に遅延がある場合にもインク筆記が困難である。
【０００６】
従って、ＰＤＡスクリーンへの損傷を避けるため、オフ−スクリーンインク筆記表面を提供することが従来技術に対して有利である。更に、ＰＤＡに大きな筆記面を提供すること、並びに視覚的フィードバックが迅速であることが有利である。
【０００７】
スタイラスの存在を検出できる表面と接触しないで作動できる種類のスタイラスは従来技術には教示されていない。換言すると、筆記が行われる表面は、スタイラスを検出できる何らかの表面である。従って、スタイラス検出表面でない表面上でスタイラスを検出でき且つその動きを追跡できるのが有利である。
【０００８】
従来技術には、更に、何らかの種類の検出表面をスタイラスとともに使用しなければならないと教示されている。従って、検出可能にするために検出表面を全く必要としないスタイラスを提供することが従来技術に対して有利である。更に、従って、スタイラスが三次元内で移動するときにこれを検出できるようにすることが有利である。
【０００９】
得られるべき別の特徴は、筆記を入れたり切ったりできることである。代表的には、この種の機能は、感受性（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）表面、ペンから別の装置への繋ぎケーブル、又は能動ペンを必要とする。従って、関連したディスプレー上で筆記を入れたり切ったりするように作動できるスタイラスを提供するのが従来技術に対して有利である。この場合、スタイラスは、空間検出表面上に筆記しない受動装置であり、別の装置にケーブルで物理的に繋げられていない。
【００１０】
本発明の最後の特徴は、非常に小さな領域で使用するためのスタイラスを提供できるということである。ｅ−メールメッセージを入力して送出しようとする携帯電話使用者を考えられたい。これは、現在の技術のセル電話（ｃｅｌｌ  ｐｈｏｎｅ）での入力の選択肢と関連した単調で退屈で時間のかかる作業である。移動しながら、及び比較的小さな装置で使用できるようにスタイラスで作動できる非常に小さなキーボードを提供するのが従来技術に対して有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、二次元又は三次元で作動する受動スタイラスを提供することである。
本発明の別の別の目的は、内部に永久磁石が配置されていることだけを必要とする受動スタイラスを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、接触及び圧力を示す信号を提供できる受動スタイラスを提供することである。
本発明の別の目的は、通常の筆記動作及び作用によって発生する「開始」及び「停止」筆記信号をディスプレー装置に提供できる受動スタイラスを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、スクリーンから離して使用した場合にスタイラスで紙に実際にインク筆記するためのインク筆記カートリッジを含む受動スタイラスを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、容積を三次元で検出するのに十分な数のセンサを設けることによって三次元で作動できる受動スタイラスを提供することである。
本発明の別の目的は、磁界強度を高めることによって、変化する信号の表示器として機能する受動スタイラスを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、ペン本体内に収容された永久磁石を回転することによって極性を変化させ、デジタル「オン」及び「オフ」信号を提供する受動スタイラスを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、スタイラスの回転を検出できる受動スタイラスを提供することである。
本発明の別の目的は、ディスプレー装置上で消去機能を行うために逆にできる受動スタイラスを提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、シャープペン並びにインク筆記カートリッジに組み込むことができる受動スタイラスを提供することである。
本発明の別の目的は、受動スタイラスとキーパッド上のキーとの接触をキーパッドが検出する小型キーパッドとともに使用できる受動スタイラスを提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、様々な程度の濃さで線を引くことができるように圧力情報を提供する、ディスプレー装置に信号を提供する能動スタイラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
好ましい実施例では、本発明は、磁界を使用して作動するスタイラスであり、永久磁石が受動スタイラス内に配置されており、これを複数の磁気センサによって検出でき、これらのセンサは、スタイラスの磁界を地球の相対的磁界から差し引き、筆記領域内でのスタイラスの位置を決定するための三角測量方程式で使用されるベクトルを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の特徴では、各磁気センサ対がベクトルを提供し、二つの対が二次元についてのベクトル情報を提供し、三つの対が三次元についてのベクトル情報を提供する。
本発明の第２の特徴では、三対の磁気センサを、仮想矩形平面の四つの隅部のうちの三つの隅部に配置する。
【００２１】
本発明の第３の特徴では、三対の磁気センサのうちの一つが地磁気に対する基準として機能する。
本発明の第４の特徴では、各磁気センサは極性コイル（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｃｏｉｌ）、ナルコイル（ｎｕｌｌ  ｃｏｌｌ）、及びフリップコイル（ｆｌｉｐｐｉｎｇ  ｃｏｉｌ）を含む。
【００２２】
本発明の第５の特徴では、受動スタイラスが発生した「開始」及び「停止」信号を磁気センサによって、スタイラス本体内の永久磁石の急速な移動によって検出できる。
本発明のこれらの及び他の目的、特徴、利点、及び別の特徴は、添付図面と組み合わせて以下の詳細な説明を考えることにより、当業者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の様々なエレメントに参照番号が付してあり、当業者が本発明を製作し使用することができるように本発明を論じる添付図面を参照する。以下の説明は、本発明の原理の単なる例示であるということは理解されるべきであり、特許請求の範囲を狭くするものであると考えられてはならない。
【００２４】
本発明の現在の好ましい実施例は、電源を使用しないで磁界を発生する受動スタイラスの位置及び配向を決定できる複数の磁気センサである。現在の好ましい実施例では、これらの複数の磁気センサは方向感知装置である。例えば、磁気センサは、フィリップス・セミコンダクターズ社がＫＭＺ５１の部品番号で販売している磁界センサであってもよい。しかしながら、これに代えて任意の同様の磁気センサを使用して同じ結果を得ることができる。磁界センサＫＭＺ５１は比較的安価であり、かくして本発明の用途で望ましいということに着目されたい。
【００２５】
現在の好ましい実施例では、磁界センサは対をなして配置され、一方が他方に重ねられ、又は側部と側部とを向き合わせて配置される。積み重ねられる場合には、ＰＣボード等の不導体によって分離される。各磁界センサ対はスタイラスにベクトルを提供する。かくして、二つのベクトルを提供し、及びかくしてスタイラスの二次元的位置を決定する上で二対の磁界センサで十分である。
【００２６】
変形例では、第３磁界センサを各対に追加し、かくして三つの磁界センサを各々含む二つの群を形成する。第３磁界センサは、上下感度を提供し、三次元感度の形体を提供する。
【００２７】
好ましい実施例では、三つの磁界センサセットは、それらの間に直線を持つように構成されるということに着目されたい。例えば、図１は第１磁界セット１０、及び第２磁界セット１２を示し、各セットは三つの磁界センサ８を含む。各磁界センサ８の各々の方向感受性を矢印１４で示す。セット１０、１２の各々の矢印１４を示すドットは、感受性が紙面の外に差し向けられていることを示すということに着目されたい。おおよその感受性領域を破線１６で示す。
【００２８】
残念なことに、スタイラスは、第１及び第２の磁気センサセット１０、１２間の直線１８に沿って配置されている場合には検出できない。検出できるようにするため、変形例では、磁界センサの第３セット２０を含むのが好ましい。この第３セット２０により、スタイラスは三次元で遙に簡単に検出され、更に、線１８が示す「ブラインドスポット」をなくす。
【００２９】
各々が三つの磁界センサを含む三つのセット１０、１２、２０の変形例では、これらのセットは、好ましくは、正方形又は矩形の三つの隅部に配置される。この領域を領域１６によって表す。
【００３０】
感受性領域を磁界センサセットの所望の配置に従って変化させることができるということを認識することが重要である。このことは、感受性領域が、用途の必要に基づく相対的領域であるということを意味する。例えば、用途がカーソル制御入力装置用である場合には、感受性領域２２は、三つの磁界センサセット２４に対して図２−Ａに示すようになるか或いは図２−Ｂ又は図２−Ｃに示すようになる。感受性領域が非常に大まかであり、図のきちんと画成された線を越えて延びるということを理解することが重要である。しかしながら、実際には、スタイラス及びセンサの用途によっては、書き、描き、又はカーソルをコンピュータスクリーン上の所定領域上で移動させる領域についての感じを使用者に与えるため、幾分随意に画成された領域を選択しなければならないということがわかる。
【００３１】
図３は、現在の好ましいスタイラス３０が、先端３４の近くに永久磁石３２が配置された全体にペン状の物体であるということを示す。このスタイラス３０は、好ましくは、地磁気とほぼ同じ強さの磁界を有する。
【００３２】
スタイラス３０の作動を理解するため、磁界センサの作動の理解について考えなければならない。好ましい実施例の磁界センサは、極性コイルを各々含む。極性コイルにより、使用者は磁界センサが感知する方向をスワップできる。この特徴により、使用者は、オフセットやドリフト等を相殺できる。一般的には、使用者は、磁界センサを随時「ゼロ−アウト」するためにだけ方向をスワップするが、一般的には全ての計測前にこの作業を行うわけではない。磁界センサは、一般的には、直流１Ｖ乃至約１ＭＨｚの良好な帯域幅を有する。
【００３３】
図４に示すように、磁界センサは、本質的にブリッジ４０であり、ナルコイル４２及びフリップコイル４４を更に含む。良好なダイナミックレンジを得るため、各計測前にフリップが起こらないようにするのが最もよい。これは、磁界が益々大きくなるときに、磁界センサが飽和し始めるためである。その時点で、磁界センサは線型を失い始める。
【００３４】
従って、好ましい磁界センサは、ナルコイル４２を含む。差動増幅器４６がナルコイル４２にフィードバックする。これにより、磁界センサで「ゼロ」磁界を得ることができ、これによって線型を維持しつつゲインを大幅に向上する。
【００３５】
センサシステムが正確でなければならない場合、センサシステムは線型回路を維持することを試みてはならないということを理解することが重要である。その代わり、使用者はナル点を選択した後、線型ＤＡＣを供給してナル点を維持しなければならない。これにより、センサシステムのダイナミックレンジが非常に大きくなる。ナルコイル４２を使用することにより、線型性及び良好なレンジを維持できる。
【００３６】
磁界センサのレンジが幾つかのファクタの関数であるということにも着目されたい。現在の好ましい実施例で使用されるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータは１４ビットである。このＡ／Ｄコンバータは、約２１．５９ｃｍ×約２７．９４ｃｍ（約８．５インチ×約１１インチ）又は通常の紙シートの感受性領域を得る上で十分である。この感受性領域は、磁界センサセットが約１０．１６ｃｍ乃至約１２．７ｃｍ（約４インチ乃至約５インチ）離間している場合に得ることができる。１６ビットのＡ／Ｄコンバータを使用すると、更に大きな範囲を得ることができ、及びかくして大きな感受性領域が得られる。
【００３７】
センサシステムが図１に示す形体で作動されるものと仮定すると、三つの磁界センサを含む三つのセット１０、１２、２０が設けられる。先ず最初にセンサシステムを賦勢したとき、システムは作動しておらず、デスクトップ型コンピュータ又は他の定置の装置に接続されている。第１の作動は、地磁気に対してその位置を決定できるようにセンサシステムを較正することである。この情報は、好ましくは、ドライバー、ＲＡＭ、又は他のメモリ装置に記憶される。この情報は、感度及び補正のファクタについて使用される。各磁界センサセット１０、１２、２０は、所定の感受性領域１６内に配置されたスタイラスのベクトルを提供する。絶対ベクトルの決定後に較正ベクトルを差し引くのが重要である。
【００３８】
全ての磁界センサセット１０、１２、２０が互いに平行なベクトルを発生する場合、感受性領域１６内に磁石がないと仮定される。地磁気もまた知られているため、これもまた差し引かれることにより、センサシステムの感受性フィールド内にナル空間が得られる。
【００３９】
スタイラスがナル空間（感受性フィールド）内に導入されたとき、スタイラスの存在についての閾値は、簡単には、ベクトルがもはや平行でないと確認されることである。スタイラス内に配置された永久磁石の磁界を地球の相対的磁界から差し引くことによって、使用者は、スタイラスを指し示す二つのベクトルを得る。次いで、三角測量によりスタイラスの位置を決定する。
【００４０】
図５は、現在の好ましいセンサシステムの概略ダイヤグラムである。図示のように、ＭＵＸ５０が三つの磁界センサセット１０、１２、２０の全ての磁界センサ８に繋がっている。ＭＵＸ５０からの信号がＡ／Ｄコンバータ５２に行き、次いでＣＰＵ５４に送られる。現在の好ましい実施例は、パソコンのスロットに配置されたＡ／Ｄコンバータカードを使用する。Ａ／Ｄコンバータ５２への入力は、パソコンで実行されるプログラムによってアクセスされ、三角測量方程式を実行することによってスタイラス位置の決定を提供する。適切な性能を持つＡ／Ｄコンバータの良好な例は、８０５１プロセッサである。
【００４１】
三角測量法についての詳細は、本発明の実施例を理解する上で有用である。三角測量は、通常は、二つの方法のうちの一方で行われる。これらの方法は、本発明についていずれも適していない。第１方法は、ｘセンサ又はｙセンサのいずれかがゼロに近い値を持つ場合に正確な座標を決定するのが困難になるため、適していない。更に、使用者がスタイラスを傾けている場合にも座標が不正確になってしまう。
【００４２】
第２の方法は、固定周波数源からの交番信号を必要とし、互いから所定距離の二つのセンサを使用する。この方法は、本発明のスタイラスを追跡する上で有用でない。これは、磁気センサが非交番磁界を調査し、周波数情報が得られないためである。
【００４３】
かくして、本発明は、円形三角測量法に頼っている。この方法は、磁界が距離に応じてどれ程低下するかの知識を使用する。磁気源がそのセンサから遠ざかるように移動するとき、センサは、磁気源とセンサとの間の距離の３乗分の一と比例した値を記録する。この情報により、センサの値及び３乗分の一の式から計算された半径のところでセンサの周囲に仮定円を描くことができる。この円は、スタイラスの全ての可能な点を投影できる。
【００４４】
所定距離離れたところにある第２センサは、半径が異なる別の円を投影する。これらの円は最大で二つの点で交差し、これらの点のうちの一方は、非描（ｎｏｎ−ｄｒａｗｉｎｇ）領域でセンサの後方にあり、このことは、その点を解から除くことができるということを意味する。かくして残りの点の座標は、二つの円の交差について解き、正の解をスタイラスの座標として使用することによって計算される。
【００４５】
この方法には、上文中に説明した角度方法について必要とされた四つのセンサとは異なり、所定距離離間した二つのｘセンサ及びｙセンサしか必要とされないという利点がある。
【００４６】
有利には、各感知位置で２つのｘセンサ及びｙセンサを使用する場合、書き込み表面に関するペンの角度の変化がスタイラスの座標の計算に影響しない。一方のセンサセットからのｘの減少は、セットから対応するｙを減少することによって補償される。二つのセンサ間の大きさは、（Ｘ２＋Ｙ２）の平方根として決定できる。これにより、ｘ値及びｙ値が小さいため、角度外乱がなくなり、書き込み表面に関するペンの角度の影響をなくす。
【００４７】
この方法により、更に、大きさから計算された角度の代わりに未加工のセンサの大きさを使用するため、距離を大きくできる。磁気双極子についての距離の立方の逆数とは異なり、距離の平方の逆数によって磁界のエネルギが失われる電磁界に同じ概念を適用できる。球を各アンテナから源に引き出し、これらの球の交差について解くことによって源の座標の解を見つけることができる。電磁界をこの方法で三角測量することによって、物体が磁気センサのアンテナに関して面する角度に対する依存性をなくすことができる。
【００４８】
現在の好ましい実施例及び変形例で使用されるスタイラス３０を、永久磁石３２が内部に配置された受動的装置として説明した。しかしながら、本発明は、更に、受動的形体に対する変更を含み、使用者が位置の決定以上のことを行うことができるようにする能動エレメントが追加された、スタイラスについての変形例の設計を教示する。
【００４９】
例えば、受動スタイラスの性能を高めるため、スタイラスが発生する磁界の強さを変化させるのが有利である。この強さの変化を検出できる場合には、スタイラスは更に多くの入力情報を受信装置に提供できる。変化する磁界を提供する実施例は、スタイラスチップに加えられた圧力を使用する。
【００５０】
図６では、上昇する圧力により、スタイラスチップ６０が、第１永久磁石６２が第２永久磁石６４と接触するまで内方に押される。組み合わせ永久磁石６２、６４の磁界は個々の磁石よりも大きく、これによる磁界強度の上昇を検出できる。スタイラスチップ６０に及ぼされる圧力が解放されると、永久磁石６２、６４がばね６６で押し離され、磁界強度を初期状態に戻すことができる。これは全て電源を使用せずに行われる。
【００５１】
変形例では、上述の基本的スタイラス設計よりも優れた能動エレメントを導入できる。例えば、図７は能動スタイラス７０の変形例である。この実施例では、休止時に永久磁石７２が第１配向で配向されることを示すため、スタイラス７０の内部を詳細に例示する。ここでは、磁石のＳ極がスタイラスチップに向いている。スタイラス７４に圧力が加わると、ロッド７６が永久磁石７２を押してこれを回転させる。回転によって永久磁石７２の極性が逆転することによって、Ｓ極が、スタイラスチップ７４から遠い反対側に行く。かくして、スタイラスは、この場合も、信号を入力装置に提供する。信号は、デジタル１とデジタル０との間を変化する。スタイラスチップからの圧力がなくなったとき、ばね７８がロッド７６をスタイラスチップ７４に向かって後方に押し、元の配向に戻す。
【００５２】
一般的には、スタイラスは、入力装置に「Ｚ」を提供することを必要としない。しかしながら、「Ｚ」配向は、電子ペイントブラシを使用する場合に有用である。これは、無限範囲の圧力値を提供するためである。
【００５３】
能動スタイラスの次の別の実施例を図８に示す。チップ８４の近くにコイル形体８２を持つスタイラス８０が示してある。コイル形体８２は、図９に拡大図で示すように、球９２を中心として配置された三つのコイル８６、８８、９０を含む。これらのコイル８６、８８、９０は、２５０ＫＨｚ乃至１ＭＨｚの異なる周波数を持つ駆動コイルである。各磁界センサセットは、異なる駆動コイルに対して感受性であるように調節される。このようにして、センサシステムは、各駆動コイルの位置を三次元で追跡できるばかりでなく、回転を検出することもできる。この実施例に対する唯一の欠点は、駆動コイルを必要な周波数で駆動するのに電力が必要であるということである。しかしながら、その代わりにｘｙｚ位置ばかりでなく、ピッチ、ロール、及びヨーが得られる。かくして、このセンサシステムは、６度の自由度を有する。信号を各コイル８６、８８、９０から個人用デジタル式補助機器（ＰＤＡ）等の別の装置に伝達できるということに着目されたい。これは、各コイルがそれ自体の信号のアンテナとして機能し、かくしてワイヤレス接続を提供するためである。
【００５４】
従って、本発明により、動磁界の代わりに静磁界を使用できる。これは、本発明の基本的特徴を使用するときに電力を必要としない永久磁石の使用方法を提供し、更に多くの特徴を使用者に提供する場合にのみ、電力を必要とする。
【００５５】
図１０は、磁界強度を上昇するための別の手段の例示として提供される。スタイラスチップ１００は永久磁石１０２及び円筒形コイル１０４（断面が示してある）に連結されている。ばね１０６がチップ１００によって別の円筒形コイル１０８と接触するまで圧縮されたとき、磁界強度が上昇する。
【００５６】
図１１は、受動スタイラス１１９の変形例の分解断面図である。この受動スタイラス１１０は、傾斜磁石の新規な使用によって「開始」信号及び「停止」信号を磁気センサに提供する。受動スタイラス１１０の構成要素は、磁界と干渉しないプラスチックハウジング１１２又は他の材料である。ハウジング１１２は、プラスチック製の又は強磁性体製のハウジングキャップ１１４を有する。このキャップはインクカートリッジ１１６を交換するために取り外すことができる。インクカートリッジ１１６は、ハウジング１１２に締まり嵌めするねじ山を備えた強磁性体製の構成要素１１８を含む。ねじ山を備えた強磁性体製の構成要素１１８には、プラスチック製ハウジングキャップ１１４をプラスチックハウジング１１２に連結するため、ねじ山が設けられている。締まり嵌めしたねじ山を備えた強磁性体製構成要素１１８とプラスチック製ハウジングキャップ１１４との間にばね１２０が配置されている。締まり嵌めした構成要素１１８の上方には、円形のセラミック磁石１２２が配置されている。この磁石の中央には、インクカートリッジ１１６を通すための穴が設けられている。セラミック磁石１２２の数は、セラミック磁石の位置の検出使用される磁石センサの感度で決まる。磁石を更に強くすることによって、受動スタイラス１１０の検出を改良する。
【００５７】
インクカートリッジ１１６の上には、プラスチック製のアクチュエータ１２４が配置されている。このプラスチック製アクチュエータは、希土類磁石１２６を更に均等に押すのに使用される。これに対し、インクカートリッジの上には凹み又は他の凹凸が設けられていてもよく、プラスチック製アクチュエータ１２４は磁石１２６に対して一貫したインターフェースを提供する。プラスチック製アクチュエータ１２４と希土類磁石１２６との間には、同じ内径ピッチのセラミック製のトリガー磁石１２８及び強磁性体製ワッシャ１３０が配置されている。残る二つの構成要素は、プラスチック製ハウジング１１２の長さの大部分に沿って延びる強磁性体製円筒体１３２及びプラスチック製ハウジング１１２にねじ込んだプラスチック製ハウジングキャップ１３４である。
【００５８】
図１２は、作動可能な状態に組み立てた図１１に示す受動スタイラス１１０の断面図である。
受動スタイラス１１０の作動は、使用者がディスプレー上で書き始めようとするとき及び書き終えようとするときを磁気センサが決定できるようにするシステムにおいて、新規である。使用者は、受動スタイラス１１０を用いて書き始める。紙に押し付けてインクで筆記する場合のように穏やかな僅かな圧力を加えると、受動スタイラス１１０は「開始」信号を発生し、関連したディスプレー装置がディスプレー上に「インク筆記」又は筆記の開始を表示する。
【００５９】
この「開始」信号は、インクカートリッジ１１６に及ぼされた圧力によって発生される。この圧力により、インクカートリッジ１１６は、上方にプラスチック製ハウジング１１２内に約１．５８８ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約１／１６インチ乃至約１／８インチ）移動する。インクカートリッジ１１６は、プラスチック製アクチュエータ１２４に連結されており、このアクチュエータは、全体がセラミック製トリガー磁石１２８を通って移動し、次いで、強磁性体製ワッシャ１３０の同じ内径ピッチに部分的に入り込む。インクカートリッジ１１６の移動は、下シェルフ１３６がセラミック製トリガー磁石の底部１３８と出会ったときにプラスチック製アクチュエータ１２４がセラミック製トリガー磁石１２８を通って移動できないため、停止される。
【００６０】
図１３は、使用者が書いているときに上文中に説明したプロセスがどのように行われるのかを示す拡大図である。この図には、プラスチック製ハウジング１１２、この図で直立位置にある希土類磁石１２６、同じ内径ピッチの強磁性体製ワッシャ１３０、セラミック製トリガー磁石１２８、及びプラスチック製アクチュエータ１２４が示してある。プラスチック製アクチュエータ１２４のチップ１４０は、磁石１２６の底面に押し上げられている。磁石１２６は、この図では、強磁性体製ワッシャ１３０の小さなリップに載っている。
【００６１】
希土類磁石１２６が傾斜位置から直立位置になることが「開始」信号を提供する理由は明らかでない。しかしながら、受動スタイラス１１０の位置を追跡する磁気センサもまた、希土類磁石１２６を検出する。希土類磁石１２６が休止状態で図１１及び図１２に示す傾斜位置にあるとき、希土類磁石１２６は、実際には、磁力によって強磁性体製ワッシャ１３０に対して所定位置に保持される。希土類磁石１２６を磁力から自由にするのに必要な力は比較的小さく、約８０ｇ乃至１００ｇである。しかしながら、希土類磁石１２６は、磁力から自由になったとき、急速に加速し、直立位置に移動する。この位置でも、強磁性体製ワッシャ１３０のリップ１４２に磁力で引きつけられる。希土類磁石１２６が移動する距離が非常に小さい場合でも検出できる。幸運なことに、この移動もまた急速であり、これは、この移動を筆記時の受動スタイラス１１０の通常の移動と区別する上で重要である。この移動は非常に速いためスタイラスの通常の使用で誤って生じることはない。
【００６２】
同様に、インクカートリッジ１１６に加わる圧力を解放することにより、希土類磁石１２６を傾斜位置にあるように更に強く引きつけることができる。力の量は約４５ｇ乃至５０ｇであるが、作動力と同様に所望に応じて変化させることができる。希土類磁石は、同じ内径ピッチの強磁性体製ワッシャ１３０の設定されたＩＤの広い表面と比較してリップ１４２が小さいため、傾けようとしないと傾斜位置にない。
【００６３】
開始信号及び停止信号を送出するのに必要なインクカートリッジ１１６の移動は、殆ど検出不能であり、受動スタイラス１１０は通常の筆記用ペンとしても機能できる。スナップ式に作動直立位置になるときの希土類磁石の移動、及びその後にスナップ式に解放傾斜位置に戻るときの移動は、スタイラスの使用の差し障りにならない。更に、プラスチック製ハウジング１１２を変更することによって、この移動を外部に表示する様々な減衰方法が可能である。
【００６４】
本発明の別の特徴は、能動スタイラスを使用して圧力を検出することである。スタイラスのチップ領域に加わる様々な程度の圧力は、磁気センサでは検出が困難である。従って、抵抗性ゴムを使用して圧力を検出する。ゴムは、圧縮における小さな変化に対して抵抗を変化する。スタイラスのインクカートリッジが筆記面に加える力を使用してゴムをスタイラスのケースに対して圧縮する。この抵抗の変化を使用し、ＲＣ発振器の周波数を変化させる。次いでこの情報を周波数変調モジュレータに送出する。制御基板に設けられた受信機にデータを伝送する。制御基板に設けられたマイクロ制御装置が信号の周波数を決定し、即ち所与の周波数からの変化を決定しこれによってスタイラスチップが筆記面に加えた圧力の程度を決定する。最終的には、圧力データは、二つの異なる方法で表示できる。引いた線の幅を変化させることができ、又はインク筆記グレースケールをコンピュータディスプレーに表示するかのいずれかである。
【００６５】
本発明の圧力トランスジューサーとして作用する抵抗性ゴムは、図１４に示す回路で作動する。図１４はＲＣ回路１５２に接続された抵抗性ゴム１５０を示す。例えば、５５５チップが抵抗性ゴム１５０から入力を受け取ることができる。アンテナ１５６から伝送するため、ＲＣ回路１５２からの出力をＲＦモジュレータ１５４に送出する。ＲＦモジュレータ１５４からの出力を使用し、抵抗性ゴム１５０の圧縮の程度及びかくして圧力が加えられた程度を決定する。加えられた圧力の量を、引いた線の幅についての値と、又は加えられなければならないグレーの程度と関連するため、変換表を使用できる。
【００６６】
本発明で使用できる抵抗性ゴムは、ＺＯＦＬＥＸ  ＺＦ４０の商標で販売されている。図１５は、スタイラスから制御装置の基板に圧力データを伝送するのに使用できる回路の一例として提供される。これは単なる例であって、限定であると考えられてはならない。しかしながら、この種のトランスミッターは、スタイラスの限られた空間内に配置できる。
【００６７】
本発明には、多くの用途があり、例えば電子装置への簡単であるが効率的なデータ入力方法を必要とする、セル電話（ｃｅｌｌ  ｐｈｏｎｅ）、デジタル電話、ＰＤＡ、及び他の同様の電子機器等の移動しながら使用する機器に用途があるということに着目されたい。
【００６８】
本発明の別の特徴は、受動スタイラスの非常に小さく正確な位置を検出できることである。これにより、キーボードとして画成された非常に小さな領域で受動スタイラスを使用できる。キーボードのキーは、受動スタイラスの小さなチップによって作動される。例えば、携帯電話に連結された小さなキーボードを考えられたい。キーボードには、本発明の磁気センサが設けられており、受動スタイラスのチップがいずれのキーに触れたのかを決定できる。このように検出できるため、文章を携帯電話に手早く入力してｅ−メールメッセージを送出できる。
【００６９】
キーボードにそれ自体のメモリーを設けることによって、ＬＣＤディスプレー上の一行の文章等の小さなディスプレースクリーンをキーボードに設けることもできる。この場合、携帯電話に取り付けられていない場合でも、例えば電話中に書き留めるためにキーボードを使用できる。後にキーボードを携帯電話に取り付けたとき、キーボードのメモリーを携帯電話のメモリーにアップロードし又は同期させる。その結果、使用者は、キーボードによって記憶された入力データを使用できる。例えば、使用者は、携帯電話で話しながらキーボードに書き込むことができる。変換の完了後、使用者はキーボードを携帯電話に取り付け、キーボードのメモリーに書き込んだデータを携帯電話のメモリーにアップロードする。代表的には、この動作は、データをｅ−メールメッセージで携帯電話から送出するために行われる。
【００７０】
しかしながら、キーボードを携帯電話から離して使用しなくてもよい。キーボードは、携帯電話に取り付けられたときに使用できる。使用者は、携帯電話の大きなディスプレーの利点を得ることができ、又はキーボードの備付けのＬＣＤディスプレーを使用し続けることができる。これは、キーボードを携帯電話に取り付けたときのＬＣＤディスプレーの視認性で決まる。
【００７１】
上文中に説明した構成は、本発明の原理の用途の単なる例示であるということは理解されるべきである。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの変形例の構成を案出できる。添付の特許請求の範囲は、このような変形例の構成を含もうとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】二つのセットを使用した場合には二次元で三つのセットを使用した場合には三次元の感受性領域を提供するためにセットをなして配置された磁界センサの平面図である。
【図２−Ａ】本発明の感受性領域の一例の図である。
【図２−Ｂ】本発明の別の感受性領域の一例の図である。
【図２−Ｃ】本発明の別の感受性領域の一例の図である。
【図３】スタイラスの断面図である。
【図４】磁界センサの回路図である。
【図５】本発明の構成要素の概略図である。
【図６】変形例を示す、スタイラスの二つの状態の断面図である。
【図７】スタイラスの変形例を示す断面図である。
【図８】スタイラスの変形例を示す断面図である。
【図９】図８の駆動コイルの拡大図である。
【図１０】スタイラスの変形例の断面図である。
【図１１】受動スタイラスの別の実施例の断面図である。
【図１２】図１１の受動スタイラスの断面図である。
【図１３】ディスプレーに書き込むためにスタイラスを作動させた図１１の受動スタイラスの拡大断面図である。
【図１４】スタイラスチップによって筆記面に及ぼされた圧力の程度を決定するために使用できるブロック回路図である。
【図１５】図１４で説明した圧力感知を行う能動スタイラスで使用されるトランスミッターの回路図である。
【符号の説明】
【００７３】
８  磁界センサ
１０  第１磁界セット
１２  第２磁界セット
２０  第３磁界セット
３０  スタイラス
３２  永久磁石
３４  先端
【国際公開パンフレット】
2004523817.tif 000003
2004523817.tif 000004
2004523817.tif 000005
2004523817.tif 000006
2004523817.tif 000007
2004523817.tif 000008
2004523817.tif 000009
2004523817.tif 000010
2004523817.tif 000011
2004523817.tif 000012
2004523817.tif 000013
2004523817.tif 000014
2004523817.tif 000015
2004523817.tif 000016
2004523817.tif 000017
2004523817.tif 000018
2004523817.tif 000019
2004523817.tif 000020
2004523817.tif 000021
2004523817.tif 000022
2004523817.tif 000023
2004523817.tif 000024
2004523817.tif 000025
2004523817.tif 000026
2004523817.tif 000027
2004523817.tif 000028
2004523817.tif 000029
2004523817.tif 000030
2004523817.tif 000031
2004523817.tif 000032
2004523817.tif 000033
2004523817.tif 000034
2004523817.tif 000035
2004523817.tif 000036
2004523817.tif 000037
2004523817.tif 000038
2004523817.tif 000039
2004523817.tif 000040
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523817.tif 000041
2004523817.tif 000042
2004523817.tif 000043
2004523817.tif 000044
2004523817.tif 000045
2004523817.tif 000046
2004523817.tif 000047
2004523817.tif 000048
2004523817.tif 000049
2004523817.tif 000050
2004523817.tif 000051
2004523817.tif 000052
2004523817.tif 000053
2004523817.tif 000054
2004523817.tif 000055
2004523817.tif 000056
2004523817.tif 000057
2004523817.tif 000058
2004523817.tif 000059
2004523817.tif 000060
2004523817.tif 000061
2004523817.tif 000062
2004523817.tif 000063
2004523817.tif 000064
2004523817.tif 000065
2004523817.tif 000066
2004523817.tif 000067
2004523817.tif 000068
2004523817.tif 000069
2004523817.tif 000070
2004523817.tif 000071
2004523817.tif 000072
2004523817.tif 000073
2004523817.tif 000074
2004523817.tif 000075
2004523817.tif 000076
2004523817.tif 000077
2004523817.tif 000078
【国際調査報告】
2004523817.tif 000079