JP2000284894A

JP2000284894A - 筆跡送受信装置

Info

Publication number: JP2000284894A
Application number: JP11086927A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamakado; 均山門
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】直筆感に富み、きれいな文字を描くことが可
能であると共に、描く対象物に制限がなく、転送された
筆跡情報を表示部に表示したり、記憶手段に記憶させた
りする。また、メモリ容量の制限がなく、さらにはシリ
アルケーブルを使用してデータを転送する煩わしさを解
消する。【解決手段】無線信号を発信する発信部１１を有する
筆記具１０と、無線信号を受信する受信部３１，３２，
３３および無線信号に基づいて筆記具１０で描いた筆跡
情報を取得する筆跡情報取得手段を有する受信機３０
と、筆跡情報を利用して筆跡を表示あるいは記憶する筆
跡情報保持手段８０とを備える筆跡送受信装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手書きの文字およ
び図形の筆跡情報を送信し、表示したり記憶させる筆跡
送受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画面上に描かれた手書きの文
字および手書きの図形を、デジタルデータとして保存可
能な携帯電子端末が知られている。この種の携帯電子端
末は、その画面上をスタイラスペンでなぞると、画面の
裏に設けた圧電素子が筆跡を検知して、その筆跡を画面
上に表示させると共にメモリに記憶させる構成となって
いる。このため、手書き入力可能な携帯電子端末は、キ
ーボード操作の必要がなく、携帯性および速記性に優れ
た端末として普及している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の携帯電
子端末には、解決すべき課題がある。使用者は、直接、
その端末のガラスあるいは樹脂製の硬質な画面に文字等
を描くことになるので、直筆感に欠けると共に、筆圧が
弱いと表示されずうまく書けないもどかしさを感じる。
また、携帯電子端末の画面以外の被描写体（たとえば、
ホワイトボードや紙）に書くことはできず、常に携帯電
子端末を持ち歩かねばならないという制限がある。

【０００４】さらに、携帯電子端末の画面に描いた文字
等は、一旦携帯電子端末内部のメモリに保存してから、
シリアルケーブル等を用いてパーソナルコンピュータ
（以下、パソコンという）に保存するという転送手順が
必要なため、転送手順の煩わしさがある。また、携帯電
子端末は、価格を上げにくい上に、携帯性を重視するた
め、装備されるメモリのメモリ容量を高くできないとい
う記憶容量の制限が生じがちである。

【０００５】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、直筆感に富み、きれいな文字を描くこと
が可能であると共に、描く対象物に制限がなく、転送さ
れた筆跡情報を表示部に表示したり、記憶手段に記憶さ
せたりすることができる筆跡送受信装置を提供すること
を目的とする。また、他の発明は、メモリ容量の制限が
なく、さらにはシリアルケーブルを使用してデータを転
送する煩わしさのない筆跡送受信装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
に係る筆跡送受信装置は、無線信号を発信する発信部を
有する筆記具と、無線信号を受信する受信部および無線
信号に基づいて筆記具で描いた筆跡情報を取得する筆跡
情報取得手段を有する受信機と、筆跡情報を利用して筆
跡を表示あるいは記憶する筆跡情報保持手段とを備える
ようにしている。このため、筆記具と受信機とがワイヤ
レスで使用可能となり、使用者の好みの被描写体に書い
た文字等の筆跡情報を、受信機に送信可能となる。そし
て、その筆跡情報を利用して筆跡を表示させたり、記憶
させたりすることができる。また、実際に文字を書かず
に、空間内で筆記具を動かすことによっても筆跡情報を
送信することができる。

【０００７】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
発信部が筆圧を検知して無線信号を発信する構成とし、
その発信部を筆記具のペン先に備えるようにしている。
このため、筆圧を検知する部分の近くに発信部を配置で
きることとなり、筆記具を小型化できると共に、正確な
筆跡情報を得やすいものとなる。

【０００８】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
受信機は、受信部を少なくとも２個備え、筆跡情報取得
手段は、受信部にてそれぞれ無線信号を受信した時刻の
差もしくは方角または両者を利用して発信部の位置を算
出することによって、筆跡情報を取得するようにしてい
る。このため、筆記具には発信部のみ備える一方で、受
信機には少なくとも２個の受信部を備えるだけで、筆跡
情報の取得が可能となる。

【０００９】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
筆記具および受信機を各々無線信号の送信と受信の双方
を可能な構成とし、受信機の筆跡情報取得手段は、その
受信機が備える受信機発信部で無線信号を発信した時か
ら筆記具の発信部で発信された無線信号を受信した時ま
での時間、あるいはその時間と無線信号の方向の両者に
基づいて、受信機発信部から筆記具の発信部までの距離
を算出して、その算出された距離を利用して筆跡情報を
取得するようにしている。このため、受信機側の受信部
の個数を１個としても、筆跡情報の取得が可能となる。
また、筆記具側は、筆圧によって変化する信号を発信す
る必要がなくなり、筆記具側の発信部を簡略化させるこ
とが可能となる。

【００１０】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
受信機は、筆跡情報取得手段が筆跡情報を取得した後
に、その取得した筆跡情報を、筆跡情報保持手段を有す
るホストに向けて無線信号として発信するようにしてい
る。このため、受信機内部のメモリ容量を少なくでき、
表示部または記憶部のある別のホストにリアルタイムに
データ転送することができる。

【００１１】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
無線信号として電波を用いるようにしている。このた
め、距離による信号強度の変化が少なく、また、発信部
と受信部との間に障害物があっても、遮蔽されにくい。

【００１２】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
受信機を、筆記具のキャップを兼ねるようにしている。
このため、筆記具を使用しないときには、受信機を筆記
具と一体化させて持ち運ぶことができる。

【００１３】また、他の発明に係る筆跡送受信装置は、
受信機は、筆跡を表示可能な表示部と筆跡情報を記憶す
る記憶部とからなる筆跡情報保持手段を備えたパーソナ
ルコンピュータとするようにしている。このため、受信
機となるパーソナルコンピュータの表示部で、描いた文
字等をみることができると共に、描いた文字等を保存す
るためのメモリの容量制限がほとんどなくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を、図１
から図１０に基づいて説明する。

【００１５】図１は、本発明の第１の実施形態の全体像
を示した図である。本発明に係る筆跡送受信装置は、無
線の一形態である電波を送信可能な筆記具１０と、電波
を受信および送信可能な受信機としてのキャップ３０を
有している。

【００１６】筆記具１０のペン先には、電波の発信部と
なる電波発信部１１が備えられている。また、キャップ
３０は、筆記具１０からの電波を受信可能な３つの電波
受信部３１，３２，３３を備えている。さらに、キャッ
プ３０の上部には、電波発信部３６が備えられており、
取得した筆跡情報を、電波によってパーソナルコンピュ
ータ（以下、パソコンという）８０の受信部８１に送信
できるようになっている。なお、電波受信部３１，３
２，３３は３個ではなく、いずれか２個だけでも良い。
２個にしたときには、電波受信部と被描写体との位置関
係、すなわち、被描写体が電波受信部の上方か下方かを
予め入力しておく必要がある。

【００１７】図１に示すように、１枚の紙などの被描写
体に「Ａ」という文字を書く場合、筆記具１０を紙の上
に押しつけると、ペン先に加わった圧力によって、筆記
具１０のペン先にある電波発信部１１から電波が発信さ
れる。すると、筆記具１０から離れた場所に固定したキ
ャップ３０にある３個の電波受信部３１，３２，３３
が、筆記具１０からの電波を受け取る。キャップ３０
は、３個の電波受信部３１，３２，３３の内、最も早く
電波を受信した時を基準として、他の２個の電波受信部
がそれぞれ電波を受信した時が、どのくらい遅れたかを
検知する。この時間差情報を利用して、筆記具１０のペ
ン先にある電波発信部１１の位置を算出する。この詳細
については、後述する。

【００１８】また、キャップ３０の筆跡情報取得手段
は、筆記具１０の筆圧検知中において一定時間毎に送ら
れてくるペン先の位置情報に基づいて、その位置をつな
ぎ筆跡情報を取得する。この後、キャップ３０は、この
筆跡情報を定期的に別の場所にあるパソコン８０に電波
送信する。こうして、紙に書いた文字「Ａ」は、キャッ
プ３０を介して、ホストであるパソコン８０の表示部に
リアルタイムに表示される。なお、一定時間毎の位置情
報は、ペン先の他に、接地される発信手段からの信号と
したり、筆圧変化情報の信号を利用しても良い。

【００１９】次に、筆跡送受信装置の構造について説明
する。

【００２０】図２は、筆記具１０の内部および外部構造
を示した図である。筆記具１０は、胴体部１２と、ペン
先端部１３と、ペン後端部１４とから構成されている。
ペン後端部１４は、胴体部１２と着脱可能に構成されて
おり、電池１５を胴体部１２にセットしたり、あるいは
電池交換時に取り外すことができる。

【００２１】また、ペン先端部１３は、円錐形状の外枠
１６と、替え芯１７とから構成されている。替え芯１７
は、ペン先１８と、インク封入部１９と、２個の弾性体
２０と、スイッチ板２１とから構成されている。後述す
るように、インク封入部１９の後端部とスイッチ板２１
とは、ペン先１８に負荷がない状態では、隙間を有して
いる。ペン先１８に筆圧が加わると、ペン先１８が弾性
体２０，２０に抗してペン後部側に移動して、インク封
入部１９とスイッチ板２１とが接触するようになってい
る。なお、インク封入部１９のインクがなくなると、ペ
ン先端部１３の替え芯１７を交換する。

【００２２】一方、胴体部１２には、筆記具１０のペン
先１８に筆圧がかかると、ペン先１８から電波を発信さ
せるための回路部２２が組み込まれている。図２では、
回路部２２を点線で囲って示している。この回路部２２
の具体的構成については、後述する。なお、回路部２２
から発信される電波は、複数の周波数を所定の順序にし
たがって繰り返し発信されるものとしている。

【００２３】図３は、筆記具１０のペン先端部１３の内
部を拡大して示す図である。ペン先１８の頂点には、イ
ンク封入部１９から流れ落ちてくるインクを適量に制限
しながら供給可能なボール２３が備えられている。ま
た、そのボール２３の位置よりも１ミリだけペン後端側
のペン先１８に、電波発信部１１が備えられている。電
波発信部１１は、ペン先１８に筆圧が加わると、インク
封入部１９の後端部１９ａと隙間Ｄだけ離れた位置にあ
るスイッチ板２１の端部２１ａとが接触して、電波を発
信するようになっている。なお、電波発信部１１は、ボ
ール２３から１ミリ後方の位置に限定されず、１ミリ以
上後方に備えても良い。ただし、正確な筆跡データを表
示させるためには、１ミリから２ミリの範囲が好まし
い。

【００２４】図４は、筆記具１０の胴体部１２に組み込
まれている回路部２２の構成を示す図である。中央演算
処理部（以下、ＣＰＵという）２４は、電波を発信する
ための所定の制御を司る部分である。増幅器２５は、Ｃ
ＰＵ２４から送られてくる信号を増幅する部分である。
発信器を有する変調器２６は、増幅器２５で増幅された
信号を周波数変換する。具体的には、１〜３ＧＨｚの範
囲の周波数を持つ電波とし、好ましくは、２．４〜２．
５ＧＨｚの周波数を持つ電波としている。そして、電波
が電波発信部１１から発信される。また、クロック２７
は、ペン先１８の筆圧を検知している間、時を刻む部分
である。ＲＯＭ２８は、ＣＰＵ２４およびクロック２７
の動作プログラムを格納している読み込み専用の記憶部
である。

【００２５】次に、キャップの構造について説明する。

【００２６】図５は、キャップ３０の外部構造を示す。
キャップ３０の下方側面には、電波受信部３１，３２，
３３が備えられている。電波受信部３１は、キャップ３
０の側面に固定されている。一方、電波受信部３２，３
３は、伸縮自在な枝形状のアンテナ３４，３５の先端に
それぞれ備えられている。また、キャップ３０の上部に
は、電波発信部３６が備えられている。キャップ３０
は、この電波発信部３６を通じて、筆跡情報をホストに
送信できるようになっている。

【００２７】また、キャップ３０の上部には、ヘッド３
７が備えられている。ヘッド３７は、電池をセットした
り、あるいは電池交換時に取り外すことができる。キャ
ップ３０の側面には、ボタン３８が設けられている。こ
のボタン３８は、後述するように、キャップ３０と被描
写体（たとえば、紙）との位置関係を再びセットする際
に、前にセットした位置関係のデータを消すためのボタ
ンである。たとえば、１枚目の紙に文字等を書き終えて
２枚目に書き始めるとき、あるいは同じページであって
も、不本意に紙が動いてしまった場合に、このボタン３
８押すことができる。また、ボタン４２は、時間差情報
のみを利用する場合と、電波の方角情報のみを利用する
場合と、時間差情報および方角情報の両者を利用する場
合とで切り替えるためのボタンである。

【００２８】図６は、キャップ３０内部の一部を示す図
である。電池３９は、キャップ３０のヘッド３７を取り
外して入れるようになっている。電池３９の格納場所の
下方には、キャップ３０が電波を受信および送信し、筆
跡情報を取得するための筆跡情報取得手段としての回路
部４０が組み込まれている。この回路部４０の具体的構
成については、後述する。なお、回路部４０の下方は、
筆記具１０のペン先端部１３あるいはペン後端部１４に
かぶせるための空間を有している。

【００２９】図７は、キャップ３０の内部に組み込まれ
た回路部４０の構成を示す図である。キャップ３０の回
路部４０は、筆記具１０の回路部２２と基本的に似た構
成であるが、電波を受信し、受信したデータを基に筆跡
情報を取得する機能を有する点で大きく異なる。検波部
５１，５２，５３は、電波受信部３１，３２，３３にて
受信した電波を復調する。増幅器５４，５５，５６は、
検波された信号を増幅する。そして、中央演算処理装置
（以下、ＣＰＵという）５７は、それぞれの電気信号を
受け取ると、受信した電波が、どの電波受信部３１，３
２，３３からのものかを把握すると共に、クロック６０
からの信号によって受信時刻を特定する。

【００３０】ＣＰＵ５７は、ボタン４２によって時間差
情報の利用を指定しておくと、最初の通知と２番目の通
知との間の時間差と、最初の通知と３番目の通知との間
の時間差を求める。ＣＰＵ５７は、求めた２種類の時間
差情報に基づき、電波発信部１１の位置を算出する。こ
の具体的算出方法は、後述する。ＲＡＭ５８は、使用者
が予め記憶させておいた原点座標等のデータを保存し、
ＣＰＵ５７が読み出す部分である。ＣＰＵ５７は、ＲＡ
Ｍ５８に格納されているデータを基に、筆記具１０の電
波発信部１１の位置を補正する。

【００３１】ＣＰＵ５７は、補正後の位置データをつな
ぎ合わせて文字等の筆跡情報を作成し、これを増幅器６
１に送信する。なお、使用者が予めキャップ３０の側面
にあるボタン（図示省略）を押して文字変換を指定して
おくと、文字等の筆跡情報は、文字変換部６２を経由し
てから、増幅器６１に入る。文字変換部６２では、辞書
部６３から筆跡情報に見合った文字を選択する。その
後、選択された文字の情報は、増幅器６１を介して、発
振回路を有する変調器６４にて電波に変換される。そ
して、電波発信部３６から、ホストに向けてデータ送信
される。ＲＯＭ５９は、ＣＰＵ５７および変調器６４の
動作プログラムを格納している読み出し専用の記憶部で
ある。また、ボタン３８を押すと、ＲＡＭ５８に記憶さ
れている座標データを消去できるようになっている。

【００３２】次に、キャップ３０が被描写体たる紙７０
の上に押しつけられたペン先１８の位置を認識する方法
について説明する。

【００３３】図８は、紙７０にペン先１８を接地させた
点Ｐから発せられた電波が、キャップ３０の３個の電波
受信部３１，３２，３３に受信される様子を、紙７０の
上方からみた模式図である。キャップ３０の電波受信部
３１，３２，３３は、電波受信部３１を角として精密に
直角に配置されるようになっている。枝形状のアンテナ
３４，３５は、伸縮自在であるが、長さを変えてもこの
直角は維持される。また、枝形状のアンテナ３４，３５
の長さは、文字等を書く環境に応じて適宜変えることが
でき、長さは、ＣＰＵ５７を介して自動的にＲＡＭ５８
に記憶されるようになっている。

【００３４】キャップ３０を図８のように配置すると、
電波受信部３１は原点となり、電波受信部３２はＸ軸上
の点Ｘとなり、また、電波受信部３３はＹ軸上の点Ｙと
なる。こうして、座標軸が設定されたことになる。

【００３５】使用者が図８の点Ｐの位置で筆記具１０の
ペン先１８を接地させると、ペン先１８に筆圧が加わ
り、電波発信部１１から電波が発信される。すると、キ
ャップ３０にある３つの電波受信部３１，３２，３３
が、電波発信部１１からの距離に応じた時刻に電波を受
信する。通常、点Ｐから発信された電波が各電波受信部
３１，３２，３３に受信されるまでに要する時間の絶対
値を知るためには、電波の往復時間を検出する方法が
採用される。しかし、この方法だと、筆記具１０に電波
受信部を備えると共に、キャップ３０にホスト等に発信
する電波発信部３６以外の電波発信部を備える必要があ
る。ここでは、最も簡易な構造にて、点Ｐの位置（座
標）を求める方法を説明する。

【００３６】図９は、点Ｐの位置を算出する方法を説明
するための図である。いま、ペン先１８の位置である点
Ｐから電波受信部３２（点Ｘ）までのＰＸ間距離が最
も短いと仮定する。ＰＸ間距離は、点Ｐから発信された
電波が点Ｘに到着するまでに要する時間がわからないの
で、未知数Ｌとおくことができる。また、点Ｐから電波
受信部３１（点Ｏ）までのＰＯ間距離も、点Ｐから電波
受信部３３（点Ｙ）までのＰＹ間距離も、同様に不明で
ある。

【００３７】しかし、点Ｘで電波を受信した時刻を基準
に、点Ｏおよび点Ｙにおける受信がどのくらい遅いかを
知ることはできる。たとえば、点Ｏおよび点Ｙで受信し
た時が、点Ｘで受信した時よりもそれぞれＴ１（ｓｅ
ｃ）およびＴ２（ｓｅｃ）だけ遅いとする。電波速度
（＝光速）をＣ（ｃｍ／ｓｅｃ）とおくと、ＰＯ間距離
はＬ＋Ｃ×Ｔ１（ｃｍ）、ＰＹ間距離はＬ＋Ｃ×Ｔ２
（ｃｍ）となる。ここで、Ｃ、Ｔ１、Ｔ２は既知である
ことから、ＰＸ間距離に対するＰＯ間距離およびＰＹ間
距離の差がわかることになる。

【００３８】いま、点Ｐの座標を（ｘ１，ｙ１）とおく
と、三平方の定理から、次の３つの方程式が成立する。

【００３９】（ｘ１）^２＋（ｙ１）^２＝（Ｌ＋Ｃ×Ｔ１）^２・・・・・（Ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ１）^２＝Ｌ^２・・・・・（ｘ１）^２＋（Ｙ−ｙ１）^２＝（Ｌ＋Ｃ×Ｔ２）^２・・・ここで、Ｘ，Ｙ，Ｃ×Ｔ１，Ｃ×Ｔ２は既知なので、未
知数は、ｘ１，ｙ１，Ｌの３個となる。ゆえに、上記の
３つの方程式より、ｘ１，ｙ１，Ｌを求めることができ
る。

【００４０】なお、ボタン４２によって方角検知を選択
した場合には、電波受信部３１，３２，３３は、ペン先
１８の位置を受信電波の方角の交点から求める。電波の
方向は、回転する電波受信部３１，３２，３３が最も高
強度にて電波を受信する方角で決定したり、複数の受信
器から構成される各電波受信部３１，３２，３３におい
て、最も高強度で電波を受信した受信器の位置から決定
するようにしても良い。さらに、ボタン４２によって、
時間差と方角検知を共に利用する方法を選択すると、電
波受信部３１，３２，３３は、両者の測定結果を等分し
て中間値をとり、ペン先１８の位置を特定する。この時
間差情報と方角情報とを共用する場合には、２つの受信
部があれば、ペン先１８の絶対位置を特定することがで
きる。

【００４１】ＣＰＵ５７は、一定時間毎に異なる信号を
受信すると、その受信した時刻の差を分析して、その信
号が発信されたペン先１８の位置を特定する。なお、方
角を利用する場合には、方角情報が利用される。一定時
間毎に特定されたペン先１８の位置を結ぶと、ペン先１
８が描く文字あるいは図形が近似される。この時間間隔
を狭くすると、描かれた文字や図形により近い筆跡デー
タが得られる。しかし、あまりに時間間隔を短くする
と、位置検出処理が間に合わなくなるおそれがあるの
で、この時間間隔はＣＰＵ５７の性能によって決定され
る。

【００４２】さらに、文字等を書き始める前に、紙７０
の任意の点（図９の点Ｑ）で筆圧を加えて電波を発信さ
せることによって、電波受信部３１の位置とは異なる点
Ｑを原点とする座標を形成することも可能である。かか
る場合には、上記の式から求めた点Ｐ（ｘ１，ｙ１）の
座標を、点Ｑを原点とする座標における点に補正するよ
うにしている。このように、任意の場所を原点に選ぶこ
とができるので、紙７０とキャップ３０の位置を近くに
配置しなくても、自由に文字等を書くことができる。

【００４３】また、筆記具１０からの電波を受信する受
信機は、キャップ３０以外の形状とすることができる。
たとえば、受信機は、図１０に示すように、差し金の形
状をしたものとしても良い。また、受信機を所定の重さ
としたペーパウェイトを兼ねるようにしても良い。さら
に、キャップ３０に文字等を認識するための機能を持た
せるのではなく、キャップ３０を単なる電波の中継地と
して使用するようにしても良い。この場合、受信した電
波の情報を分析して、文字データを認識させる機能を、
キャップ３０からの電波を受信するパーソナルコンピュ
ータなどの大型の高機能装置に行わせることとなる。

【００４４】次に、本発明の第２の実施形態について、
図１１から図１６に基づいて説明する。

【００４５】図１１は、第２の実施形態の全体像を示し
た図である。この筆跡送受信装置は、無線の一形態であ
る電波を送信および受信可能な筆記具１１０と、電波を
受信および送信可能な受信機１３０とを有している。

【００４６】筆記具１１０のペン先には、電波の発信部
となる電波発信部１１１と電波の受信部となる電波受信
部１１２が備えられている。図１１では、電波受信部の
番号をカッコ書きで表している。また、受信機１３０は
板形状であり、筆記具１１０からの電波を受信し、かつ
電波を発信可能な２つの電波送受信部１３１，１３２を
両端に備えている。さらに、受信機１３０には、ホスト
に電波を送信する電波発信部１３４が備えられており、
取得した筆跡情報を、電波によってホストとなるパソコ
ンに送信できるようになっている。

【００４７】図１１に示すように、紙１７０上の点Ｐで
筆圧を加えると、筆記具１１０のペン先にある電波発信
部１１１から電波が発信される。すると、筆記具１１０
から離れた場所に固定した受信機１３０にある２個の電
波送受信部１３１，１３２が、筆記具１１０からの電波
を受け取る。受信機１３０は、電波送受信部１３１，１
３２から、各電波送受信部固有の周波数を持つ電波を発
信する。これらの電波を電波受信部１１２にて受けた筆
記具１１０は、それぞれの電波送受信部１３１，１３２
からの電波の周波数に応じた電波を発信する。受信機１
３０は、電波発信から電波受信までに要した時間に基づ
いて、点Ｐから電波送受信部１３１までの距離と、点Ｐ
から電波送受信部１３２までの距離を計算する。この詳
細については、後述する。

【００４８】また、受信機１３０の筆跡情報取得手段
は、筆記具１１０で筆圧検知している間において一定時
間毎に送られてくるペン先の位置情報に基づいて、その
位置をつなぎ筆跡情報を取得する。この後、受信機１３
０は、この筆跡情報を定期的に別の場所にあるパソコン
に電波送信する。こうして、紙１７０に書いた文字等の
筆跡が、ホストであるパソコンの表示部にリアルタイム
に表示される。

【００４９】次に、筆跡送受信装置の構造について説明
する。

【００５０】図１２は、筆記具１１０のペン先１１８周
辺を拡大して示した図である。ペン先１１８の頂点にあ
るボールよりも１ミリだけペン後端側のペン先１１８に
は、電波発信部１１１が備えられ、さらに電波発信部１
１１より０．２ミリ後方に、電波受信部１１２が備えら
れている。

【００５１】電波発信部１１１は、ペン先１１８に筆圧
が加わると、第１の実施形態で示した筆記具１０と同様
の機構によって、電波を発信するようになっている。ま
た、電波受信部１１２が受信機１３０からの電波を受信
すると、電波発信部１１１から電波を発信する。このと
き発信する電波は、受信機１３０からの電波の周波数と
同じ周波数の電波としている。したがって、図１１で示
した受信機１３０にある電波送受信部１３１，１３２
は、自己の発信した電波を受けて発信された電波か否か
を区別できる。これについては、後述する。なお、筆記
具１１０の上記部分及び回路部以外は、第１の実施形態
で説明した筆記具１０と共通するので、説明を省略す
る。

【００５２】図１３は、筆記具１１０に組み込まれてい
る筆跡情報取得手段としての回路部１２２の構成を示す
図である。中央演算処理部（以下、ＣＰＵという）１２
４は、電波を発信および受信するための所定の制御を司
る部分である。増幅器１２５ａは、ＣＰＵ１２４から送
られてくる信号を増幅する部分である。また、増幅器１
２５ｂは、電波受信部１１２で受信した電波を復調した
後に、増幅する部分である。変調器１２６は、増幅器１
２５ａで増幅された信号を電波に変換する部分である。

【００５３】ＣＰＵ１２４は、電波受信部１１２によっ
て受信した電波の周波数から、どの電波送受信部１３
１，１３２から発信された電波かを判断する。そして、
その判断に基づいて、変調器１２６で変換する周波数を
決定するようにしている。たとえば、電波送受信部１３
１からの電波の周波数がＡヘルツだとすると、筆記具１
１０の変調器１２６で変換する周波数もＡヘルツとし
て、電波発信部１１１からＡヘルツの電波を発信する。

【００５４】すると、受信機１３０のＣＰＵは、電波送
受信部１３１がＡヘルツの電波を発信した時から受信し
た時までの時間に基づいて、筆記具１１０のペン先１１
８の位置と電波送受信部１３１との間の距離を算出す
る。同様に、受信機１３０のＣＰＵは、電波送受信部１
３２が周波数Ｂヘルツの電波を発信した時と受信した時
までの時間に基づいて、ペン先１１８と電波送受信部１
３２との間の距離を算出する。なお、図１３中のクロッ
ク１２７、ＲＯＭ１２８の機能は、図４で示したクロッ
ク２７およびＲＯＭ２８と共通するので、説明を省略す
る。

【００５５】次に、受信機１３０の構造について説明す
る。なお、受信機１３０の外部構造については、図１１
で既に説明したので、省略する。

【００５６】図１４は、受信機１３０の内部に組み込ま
れた回路部１４０の構成を示す図である。回路部１４０
の検波部１５１，１５２は、電波送受信部１３１，１３
２にて受信した電波を復調する。増幅器１５３，１５４
は、復調された信号を増幅する。そして、中央演算処理
装置（以下、ＣＰＵという）１５９は、それぞれの信号
を受け取ると、その受信した電波がどの電波送受信部１
３１，１３２からのものかを把握すると共に、信号の受
け取りに続いて、クロック１６０からの信号によって受
信時刻を特定する。

【００５７】ＣＰＵ１５９は、各電波送受信部１３１，
１３２で電波を受信した時を記憶すると共に、クロック
１６０からの通知に基づいて、増幅器１５５，１５６に
信号を送る。すると、増幅された信号が変調器１５７，
１５８によって電波に変換されて、電波送受信部１３
１，１３２から異なる周波数の電波が発信される。次
に、電波送受信部１３１，１３２が、筆記具１１０から
の異なる周波数の電波を受信すると、ＣＰＵ１５９は、
それぞれの電波送受信部１３１，１３２が発信した電波
の受け取りを認識し、発信した電波の周波数と同じ周波
数の電波を受け取った時刻を記憶する。ＣＰＵ１５９
は、各電波送受信部１３１，１３２が電波を発信した時
から受信した時までの時間を、それぞれ算出する。

【００５８】なお、リセットボタン１３８、電源１３
９、ＲＡＭ１６０、ＲＯＭ１６１、文字変換部１６２、
辞書部１６３、増幅器１６４および変調器１６５につい
ては、図７の説明と重複するので、省略する。

【００５９】次に、受信機１３０が紙１７０の上に押し
つけられたペン先１１８の位置を認識する方法について
説明する。

【００６０】図１５は、紙１７０にペン先１１８を点Ｐ
に接地させた筆記具１１０と受信機１３０との間で相互
に電波を送受信し、点Ｐの位置を特定する方法を説明す
るための模式図である。点Ｐから発せられた電波が、電
波送受信部１３１（点Ｏ）に受信されるまでの時間およ
び電波送受信部１３２（点Ｘ）に受信されるまでの時間
を、それぞれｔ１およびｔ２とする。すると、点Ｏから
発信される電波が点Ｐに受信される時間および点Ｐから
発信される電波が点Ｏに受信される時間はともにｔ１で
あり、点Ｘから点Ｐまでの時間および点Ｐから点Ｘまで
の時間は、同様にｔ２である。このため、点Ｏおよび点
Ｘにおいて、電波を発信した時から受信した時までの時
間を検出することにより、ＰＯ間距離（Ｌ１）およびＰ
Ｘ間距離（Ｌ２）を算出できる。

【００６１】ただし、電波送受信部１３１，１３２の電
波送信から電波受信までの時間は非常に短いため、筆記
具１１０および受信機１３０のそれぞれの内部にある回
路部１２２および回路部１４０内における信号の送受信
に要する時間も考慮しなければならない。図１６は、筆
記具１１０と受信機１３０との間で電波を送信及び受信
するタイムテーブルである。（Ａ）は、点Ｐと点Ｏ間の
電波送受信のタイムテーブルを示す図であり、（Ｂ）
は、点Ｐと点Ｘ間の電波送受信のタイムテーブルを示す
図である。

【００６２】図１６（Ａ）および（Ｂ）中のＴ０からＴ
１０の順に、時刻が進む方向に向かうものとする。時刻
Ｔ０に、筆記具１１０は、筆圧を検知して電波発信部１
１１から電波を発信する。すると、時間ｔ１後の時刻Ｔ
２に、受信機１３０の電波送受信部１３１が、点Ｐから
の電波を受信する。電波送受信部１３１は、時刻Ｔ４
に、周波数Ａの電波を発信する。なお、受信から発信の
間はΔｔａの時間を要する。発信からｔ１後の時刻Ｔ６
に、筆記具１１０の電波受信部１１２は、周波数Ａの電
波を受信する。そして、筆記具１１０の電波発信部１１
１は、時刻Ｔ８に周波数Ａの電波を発信する。ここでも
受信から発信までにΔｔｂの時間を要する。電波送受信
部１３１は、その発信からｔ１後の時刻Ｔ１０に、周波
数Ａの電波を受信する。

【００６３】一方、時刻Ｔ０に、電波発信部１１１から
電波を発信すると、時間ｔ２後の時刻Ｔ１に、電波送受
信部１３２が、点Ｐからの電波を受信する。電波送受信
部１３２は、時刻Ｔ３に、周波数Ｂの電波を発信する。
Δｔａのロスタイムがある点は上記と同様である。発信
からｔ２後の時刻Ｔ５に、筆記具１１０の電波受信部１
１２は、周波数Ｂの電波を受信する。そして、電波発信
部１１１は、Δｔｂ後の時刻Ｔ７に周波数Ｂの電波を発
信する。電波送受信部１３２は、その発信からｔ２後の
時刻Ｔ９に、周波数Ｂの電波を受信する。

【００６４】受信機１３０のＣＰＵ１５９は、時刻Ｔ４
から時刻Ｔ１０までの時間（２ｔ１＋Δｔｂ）から、既
知であるΔｔｂを引いてｔ１を算出する。同様に、ｔ２
も算出できる。これによって、電波の速度と時間の積か
ら、ＰＯ間距離とＰＸ間距離を算出できる。なお、ＸＯ
間距離は、図１５に示すように既知の距離Ｌであるた
め、点Ｐの座標を特定できる。なお、この第２の実施形
態の場合、点Ｏと点Ｘをつないだ線を挟んで点Ｐと対称
にある点もとりうるが、予め点Ｐは点Ｏと点Ｘをつない
だ線の下方にあることを情報として登録しておくこと
で、１点に特定できる。

【００６５】また、この第２の実施形態においても、方
角のみを検知したり、方角と時刻の両者を検知するよう
にすることができる。また、筆記具１１０は、受信とそ
の受信に基づく送信の各機能をなくし、受信機１３０か
らの電波を反射する機能のみを持たせるようにしても良
い。この反射方式の場合、先に示したΔｔｂを考慮する
必要がないため、より正確な位置を特定できる。

【００６６】上述の第１および第２の実施形態では、受
信機３０，１３０は、ペン先１８，１１８の座標データ
から文字あるいは図形の筆跡情報を取得し、取得した筆
跡情報をホストに送信するようにしている。しかし、受
信機３０，１３０は、ペン先１８，１１８の座標データ
のみをホストに送信し、ホストで座標をつなぎ合わせて
筆跡情報を作成するようにしても良い。また、受信機３
０，１３０では、電波に対しての処理を行わず、すべて
の電波処理をホスト側で行い、受信機３０，１３０は単
なる中継器としても良い。

【００６７】また、筆記具１０，１１０は、ペン先１
８，１１８を紙７０，１７０などの被描写体に押し付け
た際に、ペン先１８，１１８がペン後部に押し込まれ、
これによって、それまで非接触だった回路の一部が接触
するスイッチ方式で電波を発信するようにしている。し
かし、ペン先１８，１１８がペン後部の方向に押し込ま
れた際に、ペン先１８，１１８からつづく磁性体が、そ
れまで離れていたコイルの中に挿入されて、コイルに電
流が流れる電磁誘導方式で、電波を発信するようにして
も良い。また、ペン先１８，１１８を被描写体に押しつ
けたときに、筆記具１０，１１０に設けられたスイッチ
部をオンにして描画開始を伝えるようにしても良い。

【００６８】筆記具１０，１１０に備えた電波発信部１
１，１１１は、ペン先１８，１１８以外のたとえば筆記
具１０，１１０の胴体部１２等に備えても良い。但し、
ペン先１８，１１８以外の場所に電波発信部１１，１１
１を備えると、筆記具１０，１１０が大型化し易くなる
と共に、筆跡の正確な座標を検出しにくくなるので、な
るべく被描写体と筆記具１０，１１０との接触点に近い
方が望ましい。

【００６９】なお、第２の実施形態において、筆記具１
１０が最初に受信機１３０に向けて電波を発信する部分
は、受信機１３０から発信された電波を受けて電波を発
信する部分と共通の電波発信部１１１としていたため、
ペン先１１８に備える方が好ましい。しかし、前者と後
者の電波を発信する部分を別個に設けると、前者の電波
を発信する部分は、ペン先１１８以外のどこに備えても
良い。なぜならば、前者の電波を発信する部分は、受信
機１３０に電波の発信を促すための信号を発信するにす
ぎず、ペン先１１８の位置を知らせる信号を発信するわ
けではないからである。

【００７０】受信機３０には、電波受信部３１，３２，
３３を３個備えたが、２個にしたり、逆に４個以上にし
ても良い。４個以上とすることによって、より正確なペ
ン先１８の位置を検出可能となる。しかし、その一方
で、筆跡情報の処理が複雑化し、かつ受信機３０の大型
化を招くおそれもあるので、電波受信部の数は２個また
は３個が好ましい。また、第２の実施形態では、受信機
１３０の電波送受信部１３１，１３２を２個備えたが、
３個以上備えるようにしても良い。ただし、第１の実施
形態における受信機３０と同様の理由から、２個が好ま
しい。

【００７１】また、第２の実施形態において、受信機１
３０の電波送受信部１３１，１３２は、電波の発信と受
信を兼ねる部分としたが、それぞれ別個に備えるように
しても良い。さらに、筆記具１１０の電波発信部１１１
と電波受信部１１２を別個にせずに、１つの電波送受信
部としても良い。

【００７２】また、第１および第２の実施の形態では、
筆記具１０等と受信機３０等との間および受信機３０と
パソコン８０との間の伝送手段に電波を用いているが、
電波以外の電磁波、たとえば赤外線等の光を伝送手段と
しても良い。

【００７３】また、受信機３０，１３０を筆記具１０の
キャップ３０や筆記具１１０に対する受信機１３０とせ
ずに、パソコン自体を受信機としても良い。そうする
と、筆記具１０，１１０から直接、パソコンにペン先１
８，１１８の位置データを発信することとなり、パソコ
ンが筆跡を認識して表示することとなる。この場合、ペ
ン先１８，１１８とパソコンとの距離が長くなると、ペ
ン先１８，１１８の位置を特定することが困難になる。
このため、パソコンの近くで筆記具１０，１１０を使用
するのが好ましい。なお、パソコンが位置処理機能を有
する受信機となると、メモリ容量の点で有利となり、ま
た表示もリアルタイムに行うことができる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、直筆感に富み、きれい
な文字を描くことが可能であると共に、描く対象物に制
限がなく、転送された筆跡情報を表示部に表示したり、
記憶手段に記憶させたりすることができる。また、メモ
リ容量の制限がなく、さらにはシリアルケーブルを使用
してデータを転送する煩わしさを解消することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態の全体像を示
した図である。

【図２】筆記具の内部および外部構造を示した図であ
る。

【図３】図２に示す筆記具のペン先端部の内部を拡大し
て示す図である。

【図４】図２に示す筆記具の胴体部に組み込まれている
回路部の構成を示す図である。

【図５】図２に示す筆記具のキャップの外部構造を示す
図である。

【図６】図５に示すキャップ内部の一部を示す図であ
る。

【図７】図５に示すキャップの内部に組み込まれた回路
部の構成を示す図である。

【図８】紙にペン先を接地させた点Ｐから発せられた電
波が、キャップの３個の電波受信部に受信される様子
を、紙の上方からみた模式図である。

【図９】図８における点Ｐの位置を算出する方法を説明
するための図である。

【図１０】差し金の形状の受信機を示す図である。

【図１１】本発明における第２の実施形態の全体像を示
した図である。

【図１２】図１１に示す筆記具のペン先周辺を拡大して
示す図である。

【図１３】図１１に示す筆記具に組み込まれている筆跡
情報取得手段としての回路部の構成を示す図である。

【図１４】図１１に示す受信機の内部に組み込まれた回
路部の構成を示す図である。

【図１５】ペン先を点Ｐに接地させた筆記具と受信機と
の間で相互に電波を送受信し、点Ｐの位置を特定する方
法を説明するための模式図である。

【図１６】図１５に示す例において、筆記具と受信機と
の間で電波を送信及び受信するタイムテーブルである。

【符号の説明】

１０筆記具１１電波発信部３０受信機（キャップを兼ねる）３１，３２，３３電波受信部４０回路部（筆跡情報取得手段）５７，１５９ＣＰＵ８０パソコン（ホスト：筆跡情報保持手段を含
む）１２２回路部（筆跡情報取得手段）１３１，１３２電波送受信部（受信機発信部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線信号を発信する発信部を有する筆記具
と、上記無線信号を受信する受信部および上記無線信号
に基づいて上記筆記具で描いた筆跡情報を取得する筆跡
情報取得手段を有する受信機と、上記筆跡情報を利用し
て筆跡を表示あるいは記憶する筆跡情報保持手段と、を
備えることを特徴とする筆跡送受信装置。
【請求項２】前記筆記具は、前記発信部が筆圧を検知し
て無線信号を発信する構成とし、その発信部を上記筆記
具のペン先に備えることを特徴とする請求項１記載の筆
跡送受信装置。
【請求項３】前記受信機は、前記受信部を少なくとも２
個備え、前記筆跡情報取得手段は、前記受信部にてそれ
ぞれ無線信号を受信した時刻の差もしくは方角または両
者を利用して前記発信部の位置を算出することによっ
て、筆跡情報を取得することを特徴とする請求項１また
は２記載の筆跡送受信装置。
【請求項４】前記筆記具および前記受信機を各々無線信
号の送信と受信の双方を可能な構成とし、前記受信機の
筆跡情報取得手段は、その受信機が備える受信機発信部
で無線信号を発信した時から上記筆記具の発信部で発信
された無線信号を受信した時までの時間、あるいはその
時間と無線信号の方向の両者に基づいて、上記受信機発
信部から前記筆記具の発信部までの距離を算出して、そ
の算出された距離を利用して筆跡情報を取得することを
特徴とする請求項１または２記載の筆跡送受信装置。
【請求項５】前記受信機は、前記筆跡情報取得手段が筆
跡情報を取得した後に、その取得した筆跡情報を、前記
筆跡情報保持手段を有するホストに向けて無線信号とし
て発信することを特徴とする請求項１、２、３または４
記載の筆跡送受信装置。
【請求項６】前記無線信号は、電波であることを特徴と
する請求項１、２、３、４または５記載の筆跡送受信装
置。
【請求項７】前記受信機は、前記筆記具のキャップを兼
ねることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または
６記載の筆跡送受信装置。
【請求項８】前記受信機は、筆跡を表示可能な表示部と
筆跡情報を記憶する記憶部とからなる前記筆跡情報保持
手段を備えたパーソナルコンピュータであることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５または６記載の筆跡送
受信装置。