(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペン形状を有し、座標検出装置を介してコンピュータと連携し、該コンピュータに対するインタラクティブな操作を可能とするコードレスの電子ペンであって、
固有の情報を有する交換可能なカートリッジ部を有し、該カートリッジ部は、前記電子ペンに接続するためのコネクタを備え、該コネクタの結線により、前記カートリッジ固有の情報を表現することを特徴とする電子ペン。
【請求項２】
前記カートリッジは、複数種類のものが用意され、該カートリッジの形状や色、あるいは該カートリッジに印刷された情報によって、前記カートリッジを装着した電子ペンに付与される機能を判別可能とすることを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
【請求項３】
前記カートリッジと前記電子ペンの間の接続は、機械的にも電気的にも接触して行われることを特徴とする請求項１または２に記載の電子ペン。
【請求項４】
前記カートリッジと前記電子ペンの間の接続は、機械的には接触し、電気的には非接触で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の電子ペン。
【請求項５】
前記カートリッジ固有の情報は、個人のＩＤ情報を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子ペン。
【請求項６】
前記カートリッジは、その内部に書き換え可能な記憶装置を有し、前記カートリッジのコネクタを介して、内部の記憶装置の記憶内容を変更するための情報書き込み装置を別途設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子ペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタイザとかタブレットとか呼ばれる座標入力装置（コンピュータへの入力装置）に用いる電子ペンの内蔵情報の設定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ペンに様々な情報を搭載するというアイディアはいくつかの特許出願において提案されている。特開平３−１８９７１６、特開平３−１８９７１７、特開平７−１８２０９４、特開平７−２２５６４４、特開平７−２３４７５２、特開平８−０３０３７４などに、電子ペンからの情報を位置検出装置を通じて、上位コンピュータに伝達する装置について開示している。
【０００３】
電子ペンに例えば、「赤い色」の電子ペンであるという情報を持たせて、その電子ペンで、コンピュータ画面に絵を描くときに自動的に「赤い色」が選択される、といった用途に使用することで、例えば、電子色鉛筆のセットといったものが実現可能である。一つの電子ペンで、スイッチ設定によって色を切り換えるようになせば、多色ボールペンのような機能を実現することができる。色以外にも、ペン先の太さ、インクの種類などといった性質を変化させることにも、応用できる。電子ペンの種別によって、特定のソフトを起動するというような、コンピュータならではの使い方も可能である。
【０００４】
個人のＩＤ情報を設定可能にして、そのＩＤにより、情報へのアクセスを制限するなどの、一種のセキュリティ機能を実現することもできる。
【０００５】
情報通信を暗号化するためのＣＰＵなどを電子ペンに搭載する場合には、電源が必要になる。従って、その場合には、電子ペン内部に電池を内蔵する必要性が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、小型のスイッチを電子ペンに搭載すれば、設定を変更することができる。しかしながら、電子ペンに搭載するためには、そのスイッチは極めて小さいものである必要があり、さらに設定情報の量を増やすために多接点が必要となるが、そのようなスイッチはほとんど存在しないのが現状である。通常、多接点のロータリー・スイッチといわれるものがあるが、電子ペン（通常の筆記具形状の位置指示器）に入る大きさで実現されていないし、もしできたとしても大変高価なものになると考えられる。
【０００７】
また、小型のスイッチとしては、いわゆるディップ・スイッチと呼ばれるものがある。ディップ・スイッチは半固定的な設定のためのものであって、頻繁には操作しないことが前提となって設計されている。従って、耐久性がなく、一般ユーザが頻繁に用いるのには向かない。
【０００８】
ディップ・スイッチを回転ダイヤル形にした、ディップ・ロータリ・スイッチが流通しており、太めのペンであれば内蔵可能である。本発明の発明者もこれを実験に使用したが、酷使したわけではないのに、約半年後には、接触不良で使えなくなってしまった。これ以外に、内蔵可能な大きさのロータリ・スイッチは見つかっていない。
【０００９】
また、スイッチ操作で、設定されている内容が何であるのかを確認するのが困難であるという問題点もある。電子ペンは、必要以上に大きくしない方がよいので、設定内容が多い場合には、設定機能の表示スペースそのものがほとんどなくなってしまう。
【００１０】
一方、セキュリティ機能の実現のためのＩＤ情報の設定などは、逆にユーザには操作を許さないほうが、セキュリティ上は安全である。
【００１１】
また、ＩＤ情報は、例えば、結線の状態などによって、ハードウェアで固定的に実現することも可能である。しかし、例えば、パスワードのようなものと併用することなどを考えると、情報を必要に応じて、変更できるようにした方が都合がよい。そのためには半導体メモリを搭載することになるが、ほとんどの場合、情報を読み出すより書き込む場合の方が処理が繁雑になる。また、書き込み時の場合のみ別の電源が必要であるというケースも少なくない。このような、特に書き込みに必要な機能を電子ペンに内蔵させるのは困難である。
【００１２】
また、電池を搭載した場合には、その交換が必要であり、そのために複雑な機構を細いペンの中に組み込む必要があった。又、その電池が充電可能でも、一旦、取り出す必要があり、繁雑な操作が必要である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電子ペンは、ペン形状を有し、座標検出装置を介してコンピュータと連携し、該コンピュータに対するインタラクティブな操作を可能とするコードレスの電子ペンであって、固有の情報を有する交換可能なカートリッジ部を有し、該カートリッジ部は、前記電子ペンに接続するためのコネクタを備え、該コネクタの結線により、前記カートリッジ固有の情報を表現することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の好ましい形態としては、前記カートリッジは、複数種類のものが用意され、該カートリッジの形状や色、あるいは該カートリッジに印刷された情報によって、前記カートリッジを装着した電子ペンに付与される機能を判別可能とすることを特徴としている。そして、このカートリッジと電子ペンの間の接続は、機械的にも電気的にも接触して行われるか、機械的には接触し電気的には非接触で行われるかのいずれかの態様が可能となっている。
【００１５】
また、更なる好ましい形態としては、カートリッジ固有の情報は、個人のＩＤ情報を含んでいる。そして、カートリッジはその内部に書き換え可能な記憶装置を有し、カートリッジのコネクタを介して、内部の記憶装置の記憶内容を変更するための情報書き込み装置を別途設けるようにしている。
【００１６】
また、セキュリティへの応用においても、例えば、個人の特定のＩＤをカートリッジとして、必要なときに差し替えて使用するようにしておけば、セキュリティへの応用も万全となる。
【００１７】
なお、機械的な接点のあるコネクタ以外にも、無接点でカートリッジを実現することもできる。例えば、機械的な接点の寿命が問題になる場合などには有効である。導電体の渦電流損失を利用するやり方、磁界中の透磁率変化を利用するやり方、コイル同士の結合を利用するやり方、電極間の容量結合を利用するやり方などがある。
【００１８】
また、電子ペンの電源として必要な電池をカートリッジ内に搭載した場合は、電池の寿命の時期に、カートリッジを交換することにより電池交換をも併せて行うことが可能になる。
【００１９】
充電可能な電池がカートリッジに搭載してあれば、そのカートリッジを充電装置に接続することで再充電が可能である。
【００２０】
さらに、カートリッジ内部の記憶装置への情報の書き込み、書き換えも、別途書き込み装置へカートリッジを接続することで簡単に行えるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るカートリッジ付コードレス電子ペンの外観を示す斜視図である。電子ペン本体２００は、筆記具に似た形状を持つデジタイザ（座標検出装置）の入力具であり、座標検出装置の上の座標検出エリア上の位置を示すのに用いられる。本発明においては、座標検出原理が電磁誘導を利用したものであれ、静電誘導を利用したものであれ、光学的なものであれ、位置検出ができるものであって、同時に電子ペンからの情報を座標検出装置に送信可能なものであれば足りる。
【００２３】
電子ペンは、コンピュータグラフィクス等のアプリケーションソフトを用いる際のコンピュータの入力装置としてデジタイザとともに用いられる。図１に示した例では、赤、青、黒のそれぞれの色をその外観に施したカートリッジを電子ペン本体２００に着脱可能として、それぞれの色の入力をする際にカートリッジ交換をすることにより色の交換が可能となるようにするものである。数本のピンによりコネクタ部が構成される図を描いてある。このピンにより機械的な結合と電気的な接触とを兼ねることとする実施例も可能であるが、機械的な結合のみをピンで行い、電気的には非接触の結合をする（電磁誘導あるいは静電誘導を利用したやり方等）実施例も可能である。
【００２４】
図２は、本発明に係るカートリッジ付コードレス電子ペンの基本的実施例を示すブロック図である。座標検出装置１００は、一般にデジタイザとかタブレットとか呼ばれるコンピュータの入力装置であって、例えばパソコン等の上位装置に接続されて該上位装置に座標データ及び必要な他の情報（線の太さ、色など）を入力するのに用いられる。座標検出装置１００は、座標検出部１１０及びデータ受信部１２０を有している。座標検出部１１０は、電子ペン本体２００の座標指示部２１０が指示する位置を座標として検出する。データ受信部１２０は、電子ペン本体のデータ送信部２２０の送信するデータを受け取る。座標検出部１１０の検出した座標データとデータ受信部１２０の受信したデータは、上位装置に送出され処理される。座標検出とデータ送受信とを実現するやり方に関しては従来例で挙げた本出願人の提案する従来技術によって可能である。
【００２５】
カートリッジ３００は、データ保持部３２０と電子ペン本体結合部３３０とからなる。データ保持部３２０は、そのカートリッジに固有のデータを保持できればよく、最も簡単には図３に示すようなショートパターンによって構成できる。図３は、カートリッジ３００をプリント配線板で構成する場合のパターン例を示す図である。図３に示すカートリッジＡ、カートリッジＢ、カートリッジＣは７本の電線のうちの３本あるいは４本をショートさせたパターンであり、プリント配線板の一部として構成できるものである。７本のうちのどれをショートさせるかで多数の組み合わせのパターンが生成可能であるから、それぞれのパターンに意義付けをすることにより固有のデータを保持するカートリッジとみなすことが可能である。変形実施例としては、単なる金属板を加工して、電子ペンと接続されたときに、特定の接点間がショートするような単純な構成であってもよい。
【００２６】
電子ペン本体結合部３３０は、データ保持部３２０のデータを電子ペン本体２００に伝えるための結合部であり、電子ペン本体側の結合部であるカートリッジ結合部２３０と結合する部分である。最も簡単にこの結合をするには図４に示すように、機械的結合と電気的接触とを兼ねて行うこととし、カートリッジ３００側の電子ペン本体結合部３３０を単にプリント配線板のプリント部分とし、電子ペン本体側２００側のカートリッジ結合部２３０を電子ペン本体２００を構成するプリント配線板にマウントされたエッジコネクタとすることにより実現することができる。図４は、カートリッジと電子ペン本体との結合をエッジコネクタにより実現する例を示す斜視図である。なお、このようなカードエッジコネクタを用いずに、通常用いられる既成のコネクタを使って実現することも可能である。
【００２６】
図５は、書き換え可能記憶回路を有するカートリッジ付コードレス電子ペンの実施例を示すブロック図である。図２に示すカートリッジ３００のデータ保持部３２０に保持されたデータは固定された情報であり、書き換えることはできなかった。図５に示すカートリッジ４００における書き換え可能記憶回路４２０は書き換えることの可能な情報を記憶することのできるものである。小容量の情報を記憶するには例えばＥＥＰＲＯＭ、大容量の情報を記憶するには例えばフラッシュメモリをカートリッジ４００内に搭載することにより書き換え可能記憶回路４２０を実現することが可能である。図５において座標検出装置１００や電子ペン本体２００等の構成は図２に示した実施例と同様であるので、同じ番号で示してある。
【００２７】
図５において、カートリッジ書き換え装置５００を設けたのは、一般に書き換え可能なメモリの書き込みに必要な電圧は読み込みに必要な電圧よりも高電圧が要求されることに基づく。ＥＥＰＲＯＭの例として、例えばセイコー電子工業のＥＥＰＲＯＭ「Ｓ−２９Ｘ３ＣＲ／Ｉ」シリーズの場合、読み込みだけであれば電源電圧１．８ボルトから動作するが、書き込みの場合は２．７ボルト以上が必要になる。また、フラッシュメモリの例として富士通の「ＭＢＭ２８Ｆ１０」では、読み込み時は電源電圧５ボルトで動作するが、書き込み時は１２ボルトが必要になる。このように、読み出しに比べて書き込み時にはより高い電圧（あるいは負の電圧の場合もある）が必要な場合が多い。これらの電源を電子ペン内部に何らかの方法で準備することは至難の技である。そこで、本発明では書き換え可能な記憶回路を含む部分をカートリッジにしておいて、別途書き込み装置を準備することとしたものである。
【００２８】
カートリッジ書き換え装置５００は、カートリッジ結合部５３０とデータ書き込み回路５２０とからなる。カートリッジ結合部５３０は電子ペン本体のカートリッジ結合部２３０と同様のものである。データ書き込み回路５２０は例えばロムライター等の既存のものでよい。図５でデータ書き込み回路５２０に上位装置からの矢印を設けてあるのは、データ書き込みのための入力装置を上位装置たるコンピュータのキーボードに兼用することとしてカートリッジ書き換え装置５００をなるべく最小限の回路で済ます場合を想定したものである。
【００２９】
図６は、カートリッジデータ書き換え装置５００と書き換え可能メモリ内蔵カートリッジ４００の外観を示す斜視図である。図６では図示を省略したがカートリッジデータ書き換え装置５００には上位装置との接続がなされて上位装置のキーボードからの入力内容を上位装置の表示画面を確認した上で書き込むというやり方が可能である。
【００３０】
図７は、充電式電池を有するカートリッジ付コードレス電子ペンの実施例を示すブロック図である。カートリッジ６００内に充電式電池６４０を設け、カートリッジ充電装置７００を設けたのが本実施例の特徴である。電子ペン本体２００の構成や、座標検出装置１００の構成は図２に示した実施例と同様である。
【００３１】
近年充電式電池の性能は向上しており、比較的小さなものも多くなってきている。電子ペンに組み入れるのに適した充電式電池を充電するのにその電池を単体で取り出して充電することを末端ユーザに要求するのはむしろわずらわしいものである。充電に必要な端子をこの種のカートリッジのコネクタ部に取り出しておけば、カートリッジ充電装置７００による充電が楽に行える。
【００３２】
また、近年の充電式電池の向上は、電池の性能を十分に引き出すことを前提とするため、充電回路は爆発などの危険を避けて安全に充電するために充電時に非常に細かい制御の必要なものとなってきている。この意味でも充電回路は大きさの制限を設けることなく安全性を考慮して製造されるのが好ましく、末端ユーザの勝手な充電を許さないようにこの種のカートリッジ充電のごとく専用充電器でなければ充電できないようにするのが好ましい。図８は、充電式電池内蔵カートリッジ６００とカートリッジ充電装置７００との外観を示す斜視図である。
【００３３】
【拡張】
書き換え可能メモリと充電式電池との双方を備えたカートリッジの実施例も可能である。
【００３４】
非接触の接続手段としては、例えば磁石と磁石で作動するリードスイッチの組み合わせをはじめ、色々な方法が考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、細かいスイッチの操作に煩わされずに、電子ペンに各種の機能を設定できるようになった。
【００３６】
また、カートリッジの色や形状により、設定内容を簡単に識別できるようになった。
【００３７】
また、セキュリティ機能への応用も可能になった。
【００３８】
また、カートリッジのコネクタを利用して、カートリッジ内部の電池への充電や、内蔵の記憶装置への情報の書き込みなどを、電子ペン本体への負担をかけずに行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るカートリッジ付コードレス電子ペンの外観を示す斜視図
【図２】  本発明に係るカートリッジ付コードレス電子ペンの基本的実施例を示すブロック図
【図３】  カートリッジをプリント配線板で構成する場合のパターン例を示す図
【図４】  カートリッジと電子ペン本体との結合をエッジコネクタにより実現する例を示す斜視図
【図５】  書き換え可能記憶回路を有するカートリッジ付コードレス電子ペンの実施例を示すブロック図
【図６】  カートリッジデータ書き換え装置と書き換え可能メモリ内蔵カートリッジの外観を示す斜視図
【図７】  充電式電池を有するカートリッジ付コードレス電子ペンの実施例を示すブロック図
【図８】  充電式電池内蔵カートリッジ６００とカートリッジ充電装置７００との外観を示す斜視図
【符号の説明】
１００  座標検出装置
１１０  座標検出部
１２０  データ受信部
２００  電子ペン本体
２１０  座標指示部
２２０  データ送信部
２３０  カートリッジ結合部
３００  カートリッジ
３２０  データ保持部
３３０  電子ペン本体結合部
４００  カートリッジ
４２０  書き換え可能記憶回路
４３０  電子ペン本体結合部
５００  カートリッジ書き換え装置
５２０  データ書き込み回路
５３０  カートリッジ結合部
６００  カートリッジ
６３０  電子ペン本体結合部
６４０  充電式電池
７００  カートリッジ充電装置
７３０  カートリッジ結合部
７４０  充電回路部
【図１】
0003837812.tif 000002
【図２】
0003837812.tif 000003
【図３】
0003837812.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003837812.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003837812.tif 000008
【図８】
0003837812.tif 000009