JP2000305710A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手つきによる誤入力がなく、マウスのように
斜めに置いたときの実際の移動方向と入力と相違せず、
文字や図形を入力しやすい低コストな座標入力装置を提
供する。 【解決手段】 格子を印刷或いは筆記した平面状のシー
トまたはその上に保護用の透明なカバーを設けた格子マ
ット部１０を移動量抽出の基準とし、先端部分に、前記
格子の横断を抽出するための発光素子２１ａ、ｂ及びＣ
ＣＤセンサ２４を設け、予め用意した格子横断パターン
と前記ＣＣＤセンサ出力とのマッチングにより格子横断
コードを抽出するマッチング部２と、マッチング部２に
より抽出した格子横断コードに基づき前記ペン型マウス
の格子マット上の移動量に対応する相対座標を抽出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポインティング、或は
イメージデータ入力を行う座標入力、特に、相対座標を
入力する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポインティング、或はイメージデ
ータ入力（ベクトル座標入力）を行う装置としては、マ
ウスなどで知られている回転ローラの回転を抽出するも
の、或はタブレットのように位置を抽出する構成とし絶
対座標や相対座標を抽出するものがあった。タブレット
では、例えば最も低価格のものとして知られる感圧方式
では電極シート間に挟まれた抵抗膜に電圧を印加し、ペ
ン等で押下された位置の電圧を抽出し、位置を検出する
ものであり、位置を直接入力するため手つきなどによる
誤入力があるという問題点がある。また、電磁型タブレ
ットでは、ペンから或はタブレットからの電磁波を受信
し、受信位置により発生する電位の違いにより位置を検
出するため、感圧方式のように手つきなどによる誤入力
はないものの、電磁波のような微弱電波を使用している
ため、位置検出に大掛かりな回路等が必要でコスト高と
なってしまう傾向があった。また、マウスでは、ＲＳマ
ウスのようにロールの回転をＸ，Ｙ方向につけたエンコ
ーダによりエンコードしＸ、Ｙ方向の移動量を上位装置
に送出するもの、あるいは、ＢＵＳマウスのようにロー
ルの回転をＸ，Ｙ方向につけたエンコーダからのパルス
として上位装置に送出し、上位装置によりＸ，Ｙ方向の
移動量を抽出するものがある。しかしながら、従来のマ
ウスでは、ロールの回転によりＸ，Ｙ方向の移動量を抽
出するため、本人は気付かずマウスを斜めにして操作す
ると、操作者の操作した移動方向とは別の方向にエンコ
ードしてしまうという欠点が有り、また、操作する際、
マウスの構造上手首を固定して行う必要があるため、ス
ムーズなイメージ入力、筆記文字入力ができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上、述べたように、
従来の座標抽出装置におけるタブレットでは、低コスト
化が難しいこと、あるいは手つきによる誤入力があり、
また、マウスでは斜めに置いたときの実際の移動方向と
入力と異なってしまう不具合や、ローラを使用している
ため、文字や図形を入力しずらいという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために上位装置に対してポインティング或い
はイメージデータ入力を行う座標入力装置において、以
下の構成にしている。格子を印刷或いは筆記した平面状
のシートまたはその上に保護用の透明なカバーを設けた
格子マット部を移動量抽出の基準とし、先端部分に、前
記格子の横断を抽出するための発光素子及び面上の２次
元受光素子（以下、ＣＣＤセンサという）と、予め用意
した横断パターンの特徴量と該２次元受光素子出力パタ
ーンの特徴量とをマッチングし格子横断を検出する格子
横断検出部と、格子横断検出部により検出した横断検出
結果に基づき前記ペン型マウスの格子マット上の移動量
に対応する相対座標を抽出する相対座標抽出部とを、備
えている。第２の発明は第１の発明における前記相対座
標抽出に対する補助機能を有したサイドスイッチの位置
または該ペン型マウスの握り部分の形状を、該ペン型マ
ウスの使用時に、前記先端部分の２次元受光素子の方向
が、前記格子マット部中の格子方向の水平或いは垂直方
向に一致する位置または形状にしている。第３の発明は
第１の発明における前記２次元受光素子の出力パターン
の斜め方向成分を表す特徴量により前記ペン型マウスの
先端部分に設けた２次元受光素子の方向が前記格子マッ
ト部の格子方向の水平或いは垂直方向に一致する位置か
らずれたことを検出する傾き検出部を備えている。第４
の発明は前記相対座標抽出部を前記上位装置に設置し、
前記格子横断の検出結果をその相対座標抽出部に有線で
送信する構成にしている。第５の発明は前記相対座標抽
出部を前記上位装置に設置し、前記格子横断の検出結果
を赤外線または無線通信でその相対座標抽出部に送信す
る構成にしている。第６の発明は前記相対座標抽出部を
前記ペン型マウスに搭載し、該相対座標抽出部の抽出し
た前記移動量に対応する相対座標をそのペン型マウスの
シリアルポートにて送出しかつ電源が該シリアルポート
の一部として供給される構成にしている。第７の発明は
第１の発明における前記ペン型マウスには、駆動用バッ
テリを持つ電源部と前記相対座標抽出部とを備え、該相
対座標抽出部の抽出した前記移動量に対応する相対座標
を赤外線または無線通信で上位装置に送信する構成にし
ている。

【０００５】

【作用】第１から第７の発明によれば、以上のように座
標入力装置を構成したので先端に発光素子及び面上のＣ
ＣＤセンサを備えたペン型マウスを移動させて格子マッ
ト上をなぞると、格子マット部には格子が印刷或いは筆
記されているので、ペン型マウスが格子を横断すること
になる。そして格子横断検出部が格子横断を検出する。
その格子は移動量の基準であり、予め用意した横断パタ
ーンと前記ＣＣＤセンサ出力パターンとのマッチングに
より格子横断を検出する格子横断検出部と相対座標抽出
部は格子横断の検出結果に基づき、ペン型マウスの移動
量に対応する相対座標を抽出する。即ち、従来マウスの
ように、ローラの回転をエンコードするのではなく、ペ
ン型マウスで光学的に相対座標が抽出される。また、前
記ＣＣＤセンサ出力パターンの斜め方向成分を表す特徴
量により前記ＣＣＤセンサの方向が前記格子マット部の
格子方向の水平或いは垂直方向に一致する位置からずれ
たことを検出する傾き検出部を備えている。従って、前
記課題を解決できるのである。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示す座標入力装置
の要部を示す機能ブロック図である。本実施例の座標入
力装置は、紙状のシートに予め印刷または筆記された格
子をなぞることで、その格子を横断することを検出し、
移動量を抽出するものであり、従来のタブレットやマウ
スにおける欠点をなくし、低コストでかつ誤入力の少な
いペン型マウスを用いた座標入力装置である。この座標
入力装置は、例えば通常の紙に格子が印刷または筆記さ
れた格子マット１０と、発光素子と受光素子を有し、格
子の横断を検出する格子横断検出部２０と、ペンの押下
を検出する圧力センサ部３０とを、備えている。格子横
断検出部２０と圧力センサ部３０の出力側が、格子横断
検出部２０からの横断検出信号および圧力センサ部３０
からのペン押下信号を処理する処理部４０に接続されて
いる。処理部４０の出力側には、処理部４０の出力する
情報に基づき、移動量に対応する相対座標を抽出する相
対座標抽出部５０が設けられている。これらの機能ブロ
ックを有したペン型の座標入力装置には、以下の図２〜
図４のようなバリエーションが考えられる。図２
（ａ），（ｂ）、図３（ａ），（ｂ）および図４
（ａ），（ｂ）は、図１のバリエーションを示す構成ブ
ロック図（その１〜３）である。

【０００７】図２（ａ）の座標入力装置は、ペン型マウ
ス６０と上位装置８０で構成されている。格子横断検出
部２０と圧力センサ部３０と処理部４０が、ペン型マウ
ス６０に収められ、相対座標抽出部５０が上位装置８０
に組込まれている。ペン型マウス６０はワイヤレスであ
り、上位装置８０とは直接電線で接続されていない。こ
のペン型マウス６０には、独自のバッテリーからなる電
源部６１と、処理部４０の出力信号Ｓ４０データを通信
方式に対応した信号Ｓ６２に変換して上位装置８０に送
出する無線部６２とを、備えている。格子横断検出部２
０と圧力センサ部３０の出力側に処理部４０が接続さ
れ、処理部４０の出力側に無線部６２が接続されてい
る。電源部６１は、図示しない配線で格子横断検出部２
０と圧力センサ部３０と処理部４０と無線部６２とに接
続されている。上位装置８０側では、受信部８１に、相
対座標抽出部５０が接続されている。

【０００８】図２（ｂ）の座標入力装置は、ペン型マウ
ス６０とは異なる構成のペン型マウス６３と、図２
（ａ）と同様の上位装置８０で構成されている。ペン型
マウス６３は、上位装置８０とカールコード等の電線で
接続され、電源供給と信号の授受をその電線を介して行
なう構成である。そのため、ペン型マウス６３には、電
源部６１と無線部６２に対応する回路が省略されてい
る。ペン型マウス６３の他の部分の構成は、ペン型マウ
ス６０と同じである。

【０００９】図３（ａ）の座標入力装置は、ペン型マウ
ス６４と上位装置８２で構成されている。ペン型マウス
６４内では、格子横断検出部２０と圧力センサ部３０と
処理部４０とが、ペン型マウス６０と同様に接続されて
いる。図２（ａ）と異なり、処理部４０の出力側には相
対座標抽出部５０が接続されている。ペン型マウス６４
と上位装置８２とは電線で接続されておらず、ペン型マ
ウス６４には、バッテリで構成された電源部６５と、無
線部６６とが設けられている。相対座標抽出部５０の出
力側が無線部６６に接続されている。格子横断検出部２
０と圧力センサ部３０と処理部４０と相対座標抽出部５
０とに、図示しない配線で、電源部６５は接続されてい
る。相対座標抽出部５０の出力信号Ｓ５０が無線部６６
で変換されて上位装置８２中の受信部８３に送出される
構成である。

【００１０】図３（ｂ）の座標入力装置は、ペン型マウ
ス６４とは異なる構成のペン型マウス６７と、図３
（ａ）と同様の上位装置８２で構成されている。ペン型
マウス６７は、上位装置８２と電線で接続され、電源供
給と信号の授受をその電線を介して行なう構成である。
そのため、ペン型マウス６７には、電源部６５と無線部
６６に対応する回路が省略されている。ペン型マウス６
７の他の部分の構成は、ペン型マウス６４と同じであ
る。

【００１１】図４（ａ）の座標入力装置は、ペン型マウ
ス６８と、図３（ａ），（ｂ）と同様の上位装置８２と
で構成されている。ペン型マウス６８は、ペン型マウス
６４に傾き検出部３１を設けた構成となっている。格子
横断検出部２０と圧力センサ部３０と傾き検出部３１の
出力側が処理部４０に接続され、その処理部４０の出力
側に相対座標抽出部５０が接続されている。ペン型マウ
ス６８と上位装置８２とは、電線で接続されておらず、
ペン型マウス６８には、バッテリで構成された電源部６
５と無線部６６とが設けられている。相対座標抽出部５
０の出力信号Ｓ５０が無線部６６で変換されて上位装置
８２中の受信部８３に送出される構成である。格子横断
検出部２０と圧力センサ部３０と傾き検出部３１と処理
部４０と相対座標抽出部５０と無線部６６が、電源部６
５から電源電圧で動作する構成である。

【００１２】図４（ｂ）の座標入力装置は、図４（ａ）
のペン型マウス６８とは異なる構成のペン型マウス７０
と、図４（ａ）と同様の上位装置８２で構成されてい
る。ペン型マウス７０はペン型マウス６４にサイドスイ
ッチ検出部６９を処理部４０に接続した構成で、他の部
分の構成は、ペン型マウス６４と同じである。次の
［１］〜［７］で、各部の構成及び機能を説明する。

【００１３】［１］格子マット１０ 図５（ａ）〜（ｄ）は、図１中の格子マット部の例を示
す図である。図５（ａ）の格子マット部１０は、紙状の
シート、例えば通常の紙に適当なピッチにて格子を印
字、印刷或は筆記したものである。図５（ｂ）は、その
拡大図である。格子マット部１０は、後述の格子横断検
出部２０が、この上を接触して移動するため、紙のまま
では摩擦により表面が消耗する。よって、透明なシート
が、格子マット１０上にカバーとしてしかれる。このシ
ートは、特に透明であるだけでよいので、低価格のもの
を使用できる。横断した格子数を単にカウントして移動
量を抽出するため、筆記、印刷或は印字される格子の各
ピッチｄｘ，ｄｙに高い精度が必要なく、定規等で線を
引く程度の精度でよい。フリーハンドでも格子が明確に
なっていれば横断を検出できる。また、線幅ｄｗは、後
述のように横断検出をＣＣＤセンサ出力のパターンマッ
チングにより抽出されたコード列から判定するため、多
少線幅ｄｗが変化しても横断をカウントできる。図５
（ｂ）の格子マットの例では、格子間隔を一定にした例
を示したが、操作性向上のために格子間隔を変えた、図
５（ｃ）のような複数のエリアを用意してもよい。部分
的に格子ピッチを変えることにより、大域移動と微細移
動を可能することができ、操作性が改善される。例え
ば、図５（ｃ）の格子マットのように、左半分を細かい
格子ピッチとし、右半分を粗い格子ピッチとすることに
より、左半分のエリアでは格子ピッチが短いため、実際
操作する移動距離に比し抽出される相対移勧距離が大と
なり、粗い操作が可能である。右半分の粗いピッチの格
子エリアでは、格子間が粗いため、実際操作する移動距
離に対し抽出される相対移動距離は小として抽出され
る。よって、きめ細かなポインティングやイメージ入力
が可能となる。また、図５（ｄ）の格子マットのように
中心部を粗い格子ピッチとし、周辺部を細かい格子ピッ
チとし、ピッチ間隔を連続的に変えることにより、周辺
部で粗い入力を行い、中心部で微細な入力を行え、よリ
スムーズなポインティングやイメージ入力ができる。

【００１４】［２］ペン型マウス６０，６３，６４，６
７，６８、７０ 図６（ａ），（ｂ）は、図２〜図４中のペン型マウスの
説明図であり、同図（ａ）が概観を示し、同図（ｂ）が
ペン型マウスの先端を示している。ペン型マウス６０，
６３，６４，６７，６８，７０の先端９０には、横断検
出部２０を形成する発光素子２１ａ、２１ｂと、ＣＣＤ
センサ２４とレンズ２３が搭載されている。この先端部
９０とペン型マウスの本体９１との間に、圧力検出セン
サ部３０が備えられている。また、サイドスイッチ検出
部６９を有する図４（ｂ）の装置の場合は、それがペン
本体９１の側面に取付けられる。図２（ａ）、図３
（ａ）及び図４（ａ）（ｂ）のように、ワイアレスの場
合は無線部６２，６６と、処理部４０と、バッテリ及び
電圧変換等の電源部６１，６５が、ペン本体９１に内蔵
され、図３（ａ）及び図４（ａ）（ｂ）のよううに相対
座標抽出をペン本体９１側で行う場合には、相対座標抽
出部５０が、ペン本体９１に内蔵される。一方、図２
（ｂ）、及び図３（ｂ）のように、有線で上位装置と接
続される場合には、ペン本体９１の根元が電線９２に接
続され、処理部４０と、相対座標抽出をペン本体９１側
で行う場合には相対座標抽出部５０が、ペン本体９１に
内蔵される。

【００１５】［３］圧力センサ部３０ 圧力センサ部３０としては、メカ的なスイッチオンの感
覚と比べ、自然なペンオンを検出できるコンデンサ容量
変化型のセンサがよいと言われている。このコンデンサ
容量変化型センサは、ペンの押下により発生するペン先
端部とペン本体３０間に発生する圧力により、ペン先端
部とペン本体間に置かれたコンデンサの空隙が変化する
ことを利用したもので、圧力増加すると空隙が狭まリ、
コンデンサの容量は、空隙に反比例し増加する。このコ
ンデンサの容量がある値以上となったことを検出してペ
ンが押下されたことを検出するようになっている。図７
（ａ），（ｂ）は、図１中の圧力センサ部の例を示す回
路図であり、同図（ａ）が、コンデンサ容量変化型の圧
力センサ部で、同図（ｂ）がメカスイッチ型の圧力セン
サ部である。コンデンサ容量変化型の圧力センサ部は、
圧力に応じて空隙が変わる容量Ｃ１と、その容量Ｃ１と
相俟ってハイパスフィルタを構成する抵抗Ｒ１とを、備
えている。ハイパスフィルタの出力側には、ダイオード
Ｄ１と容量Ｃ２で形成されるピークホールド回路が接続
されている。ピークホールド回路の出力側には、演算増
幅器（以下、オペアンプという）Ｑ１と３つの抵抗Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４とで構成されるヒステリシスコンパレー
タが接続されている。容量Ｃ１に、ある周波数の正弦波
の出力Ｖｆ（図示していない発振回路からの出力）を入
力し、容量Ｃ１と抵抗Ｒ１のハイパスフィルタを通す
と、ペンオフでは空隙が大のため、容量Ｃ１の容量値が
小であり、カットオフ周波数が高くなる。よって、正弦
波Ｖｆは通過しにくくなる。従って、ダイオードＤ１に
かかる正弦波のピークは小となり、ヒステリシスコンパ
レータ中のオペアンプＱ１の"−"端子にかかる電圧は、
閾値Ｖｐ以下となり、ペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）はハイ
レベルになる。一方、ペンオンでは、容量Ｃ１の空隙が
小となり、その容量値が大となるため、ハイパスフィル
タのカットオフ周波数が小となる。よって、正弦波Ｖｆ
はすべて通過する。従って、ダイオードＤ１にかかる正
弦波電圧のピークが大となり、オペアンプＱ１の"−"端
子にかかる電圧は、閾値Ｖｐ以上となる。即ち、ペン押
下信号Ｖｏｎ（ｎ）はロウレベルになる構成である。な
お、圧力センサ部３０としては、単にメカ的な応力バネ
を利用しメカスイッチ型のものも、適用が可能である。
メカスイッチ型の圧力センサ部では、図７（ｂ）に示す
ように、電源電圧５Ｖと接地間に直列に接続されたマイ
クロスイッチＳＷ１と抵抗Ｒ５とを備えている。マイク
ロスイッチＳＷ１と抵抗Ｒ５の接続点から、ペン押下信
号Ｖｏｎ（ｎ）が出力されるようになっており、ペンオ
ンでマイクロスイッチＳＷ１がオンし、ペン押下信号Ｖ
ｏｎ（ｎ）がロウレベルとなる。ペンオフでペン押下信
号Ｖｏｎ（ｎ）がハイレベルとなる構成である。

【００１６】［４］サイドスイッチ検出部６９ 単なるメカスイッチで構成されるサイドスッチ検出部６
９はペン本体９１に、備えられる。サイドスッチ検出部
６９は、通常、図７（ｂ）に示すようなメカスイッチ型
圧力センサ部と同様の構成であり、ペン押下信号Ｖｏｎ
（ｎ）と同様に、サイドスイッチが押下されることによ
りマイクロスイッチがオンし、サイドスイッチオン信号
Ｖｏｎｓ（ｎ）がロウレベルとなり、サイドスイッチが
押下されない場合はマイクロスイッチがオフすることに
よりサイドスイッチオン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）がハイレベ
ルとなる構成である。このサイドスッチ検出部６９の出
力信号は通常のマウスの右ボタンと同様の機能として使
用される場合が一般的である。

【００１７】［５］格子横断検出部２０ 格子横断検出部２０は、ＣＣＤセンサ部１、マッチング
部２から構成される。ペン先端部９０に備えられた格子
横断検出部２０のＣＣＤセンサ部１は、発光素子２１
ａ、２１ｂと、ＣＣＤセンサ２４、セレクタ２５、Ａ／
Ｄ変換器２６を有している。これがプラスチックレンズ
２３の中に埋めこまれている。セレクタ２５、Ａ／Ｄ変
換器２６が小型化できない場合にはペン本体９１に配置
する。プラスチックレンズ２３ではなく、透明の半球状
のカバーでもよい。ＣＣＤセンサ２４は、サイドスイッ
チ検出部６９の位置と垂直になるように配置されてい
る。これにより、ペン本体９１を操作者が持ったとき、
ＣＣＤセンサ２４が格子マット部１０の格子とほぼ平
行、或は垂直となるようにするためである。発光素子２
１ａ、２１ｂは、反射光がＣＣＤセンサ２４に均等に与
えられるように、ＣＣＤセンサ２４の両サイドあたりに
配置する。サイドスイッチがない場合でも、ペンの握り
の部分の親指、人指指あたりに凹部をつくり、ＣＣＤセ
ンサ２４が格子マット部１０の格子と平行或は垂直とな
るような外形にするとよい。これら発光素子２１ａ、２
１ｂ及びＣＣＤセンサ２４は、上記のような幾何学的配
置で、１つ基板に蒸着することも可能である。発光素子
２１ａ、２１ｂは、一般に市販されている安価な赤色Ｌ
ＥＤ、或はコンパクトディスク（ＣＤ）等で使用されて
いる半導体レーザでも適用可能である。またＣＣＤセン
サ２４としては、市販されている安価な低ビットのＣＣ
Ｄセンサでよい。

【００１８】図８は、格子横断検出部２０のＣＣＤセン
サ部１の発光素子駆動回路とＣＣＤセンサ回路の例を示
す回路図である。ＣＣＤセンサ部１には、発光素子２１
を駆動する発光素子駆動回路２２とＣＣＤセンサ２４の
出力をＣＣＤの各ビット毎にアナログ信号として順次取
り出すセレクタ２５と、セレクタ２５の出力をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６が設けられている。通
常、スキャニングといわれる一定時間毎にＣＣＤセンサ
２４の全ビット出力を順次セレクタ２５により取り出
し、そのセレクタ２５の出力をＡ／Ｄ変換器２６により
デジタル信号に変換される。発光素子駆動回路２２は、
電源電圧Ｖｄ側に設けられた発光素子２１のＬＥＤに一
端が接続された抵抗Ｒ１１と、その抵抗Ｒ１１の他端と
接地間に接続された抵抗Ｒ１２と、その抵抗Ｒ１２に並
列に接続された省電力用のアナログスイッチＳＷ２とを
備えている。スイッチＳＷ２は、通常オン状態に維持さ
れ、発光素子２１は、抵抗１１を通して駆動電圧Ｖｄで
駆動されて発光するようになっている。発光素子電流は
１０ｍＡ〜２０ｍＡ程度が一般的で、この電流値となる
ように抵抗Ｒ１１の抵抗値は、決定されている。電圧Ｖ
ｄが１２Ｖの場合、抵抗Ｒ１１の抵抗値は０．５１ＫΩ
―１ＫΩ程度とする。この発光素子２１の出力する光
が、格子マット部１０に向け放射され、格子マット部１
０からの反射光がＣＣＤセンサ２４にそれぞれ入射され
る構成である。

【００１９】なお、常時発光素子２１に電流を流してお
くと、バッテリ駆動の場合、消費電流をが多く、使用し
ていない時でも無駄な電力を消費しバッテリ寿命が短く
なる。これを防止するためには、ペン型マウスを使用し
ていないことを検出し、その時には省電力モードとるの
が得策である。使用されていないことを検出する方法と
しては、圧力センサ部３０からの信号であるペン押下信
号Ｖｏｎ（ｎ）を使用するのが一般的である。ペン押下
がなく圧力センサ３０からペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）
が、ある―定時間ハイレベルの場合（通常１分〜５分と
する）、或いは格子横断検出信号が一定時間抽出されな
い場合、発光素子２１に直列に接続されている抵抗値
を、例えばアナログスイッチＳＷ２をオフさせることに
より増加させ、電流値を下げる。このようにするとこと
で、省電力モードが実現する。ペン押下が有り、圧力セ
ンサ３０からペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）がロウレベルに
なったとき、アナログスイッチＳＷ２をオンし、抵抗Ｒ
１２を短絡して発光素子２１に流れる電流を増加させ
る。

【００２０】また、省電力とする別の方法として、通常
ペン操作を行っている場合は格子横断コード抽出部５６
から格子横断コードが出力されことを利用し、一定時間
の間に格子横断コード抽出部５６から抽出コードが出力
されなかった場合はペンが操作されていないと判断し、
アナログスイッチＳＷ２をオフして発光素子電流を下げ
ることにより省電力モードを実現する。通常モードへの
移行は、一定時間間隔で省電力モードを強制的解除しア
ナログスイッチＳＷ２をオンし発光素子２１を通常電流
にて駆動し、一定時間の間に格子横断検出信号が検出さ
れた場合はペン型マウスを操作したとしアナログスイッ
チＳＷ２をオンしたままとすることによってなされる。
一方、一定時間の間に格子横断検出信号が検出されなか
った場合はペン型マウスを操作していないとしアナログ
スイッチＳＷ２をオスすることにより省電力モードのま
まとする。

【００２１】マッチング方法としては比較的演算処理量
の少ない方法として、例えば、特開平１−２３１１８８
「文字認識方式」に記載されているマッチング方法があ
るが、以下、このマッチング方法を例としてマッチング
部２の構成を説明する。マッチング部２は、図９に示す
ように、ＣＣＤセンサ部１の出力であるデジタル信号を
ある閾値にて２値化したパターン情報を一旦格納するパ
ターンレジスタ５１と、随時パターンレジスタから取り
出すパターン情報から輪郭情報を抽出する輪郭抽出部５
２と、輪郭抽出部５２により抽出された輪郭情報に基ず
き輪郭をトレースすることにより輪郭の各ビット毎の方
向成分を判定する方向成分判定部５３と、方向成分から
パターン情報の特徴を抽出する特徴抽出部５４と、予め
格子横断パターンに対応した特徴量を格納しておく基準
特徴格納部５５と、特徴抽出部５４の出力である特徴量
と基準特徴格納部に格納しておいた格子横断パターンに
対応した基準となる特徴量とのマッチングを行い格子横
断コードを抽出する格子横断コード抽出部５６から構成
される。ＣＣＤセンサが縦横各１６ビットの受光素子か
ら構成され、ペン型マウスが横方向の格子上にあるとき
を例とし、マッチング部２にて行う処理を以下に説明す
る。

【００２２】スキャニングにより得られたＣＣＤセンサ
出力パターンをある閾値にて２値化することにより、格
子パターンが存在するビット点が１、格子パターンが存
在しないビットが０として２値化することにより、図１
０のようなパターン情報が得られ、このパターン情報が
パターンレジスタ５１に一時記憶される。輪郭抽出部５
２は、パターンレジスタ５１から読み出されるパターン
情報からその輪郭情報を抽出する。この輪郭情報を抽出
する抽出方法としては、一般に知られているように２値
化されたパターンの白点、黒点の境界をビットトレース
することにより容易に輪郭情報を抽出できる輪郭情報抽
出の方法が採られる。図１０のパターン情報おいて輪郭
追跡開始点を（１，７）とした輪郭情報抽出した例を図
１１に示す。図１１の例では、Ｎｏ．の欄が輪郭追跡に
より得られた輪郭座標順を示し、ｘ，ｙの欄がその座標
位置を示す。最初の輪郭開始点（１，７）の次の輪郭は
右横の（２，７）、次の輪郭が右上の（３，８）、次の
輪郭が右横の（４，８）といった順に輪郭追跡がなさ
れ、最後に輪郭追跡開始点に戻り、図１１のＮｏ．欄の
輪郭、及びｘ、ｙ欄の座標が輪郭情報として得られる。
方向成分判断部５３は、前記輪郭座標において注目点
（ｘｉ、ｙｉ）と次の注目点（ｘｉ＋１、ｙｉ＋１）の
移動方向により４つの成分に分解する。ここでｉは、図
１１のＮｏ．欄記載の輪郭座標順に相当する。４つの成
分とは、下式（１）により分解する水平成分、垂直成
分、＋４５°成分、−４５°成分をいう。この方向成分
判断部５３により４つの成分に分解した例を１１図の傾
きの欄に示す。”−”が水平成分、”｜”が垂直成
分、”／”が４５°成分であることを示す。図１１のＮ
ｏ．１の傾き欄が空欄であるのは、Ｎｏ．１とＮｏ．２
の輪郭座標間の方向成分を、便宜上、次の注目点である
Ｎｏ．２の傾き欄に記載してあるためである。

【数１】 特徴抽出部５４は、方向成分判断部５３により抽出した
輪郭の各方向成分毎に以下のように特徴抽出演算を行
う。

【００２３】注目点（ｘｉ、ｙｉ）と次の注目点（ｘｉ
＋１、ｙｉ＋１）の方向成分が水平成分、すなわちｙｉ
＋１−ｙｉ＝０であれば、下式（２）〜（５）の様にｑ
0，ｑ1，ｑ8，ｑ9について演算処理を行う。下式におい
てｎは輪郭座標の数−１を表す。

【数２】

【００２４】ここで、ＨＸ，ＨＹはＣＣＤセンサの縦横
ビット数を表し、本実施例では１６であり１／ＨＸ、１
／ＨＹは除算は行わず４ビット左シフトで演算される。
特徴量ｑ0，ｑ1は第１０図のｘｙ座標上で示すと、ＣＣ
Ｄセンサ出力パターンの左下を原点とした座標系の相対
位置に基づいて演算しているので特徴量ｑ0，ｑ1の値
は、その線分が原点に近いほど小さな値となる。さら
に、特徴量ｑ0とｑ1の違いは、それぞれｘ座標値（ｘｉ
＋ｘｉ＋１）およびｙ座標値（ｙｉ＋ｙｉ＋１）につい
て計算していることである。つまり、特徴量ｑ0はＣＣ
Ｄセンサ出力パターンにおいて、水平成分（ｙｉ＋ｙｉ
＋１＝０）が右側に多いほど大きく、特徴量ｑ1は水平
成分が上側に多いほど大きい。しかし、特徴量ｑ0はＣ
ＣＤセンサ出力パターンの左側に長い水平成分がある場
合とＣＣＤセンサ出力の右側に短い水平成分がある場合
は区別しにくい。特徴量ｑ1についても同様のことが言
える。そこで、特徴量ｑ8はＣＣＤセンサ出力パターン
の右上を原点として特徴量ｑ0に対応する特徴を求めた
ものである。これにより、パターンの左側に長い水平成
分がある場合は、ｑ0は小、ｑ8は大となり、パターンの右
側に短い水平成分がある場合、ｑ0は小、ｑ8は小となる
ので識別可能となる。このように特徴量ｑ8,ｑ9は、特徴
量ｑ0,ｑ1が左下を原点に対して演算したのに対し、Ｃ
ＣＤセンサ出力パターンの右上を原点として演算したも
のである。これにより特徴量ｑ0，ｑ1，ｑ8，ｑ9はパタ
ーンにおいて水平成分がどの位置に多く分布しているか
を表すことが可能である。前記演算は、識別すベき格子
横断パターンに複数の輪郭が存在するときは、その全輪
郭について演算を実行する。

【００２５】一方、マッチングの基準として、予め、図
１２に示す格子横断コードＹ１，Ｙ２、Ｙ３に対応した
パターンについて（２）〜（５）式によりこの特徴量ｑ
0，ｑ1，ｑ8，ｑ9を算出し基準特徴格納部５５に格納し
ておく。通常は、格子横断コードＹ１，Ｙ２、Ｙ３に対
応したパターンを複数用意し、各特徴量を抽出しその平
均値を基準値として基準特徴格納部５５に格納する。こ
の基準値を値ｑ0（Yj），ｑ1（Yj），ｑ8（Yj），ｑ9
（Yj）とする。格子横断コード抽出部５６では、下式の
ように、ＣＣＤセンサ出力パターンの特徴量ｑ0，ｑ1，
ｑ8，ｑ9と、Ｙ１，Ｙ２、Ｙ３コード毎に格納した基準
特徴格納部５５の基準値ｑ0（Yj），ｑ1（Yj），ｑ8（Y
j），ｑ9（Yj）とを比較し、その差の絶対値の総計であ
るマッチング距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３がもっとも少なく、
かつ、ある閾値より小さい場合、Ｙ１，Ｙ２、Ｙ３コー
ドのいずれかを格子横断コードとして出力し、マッチン
グ距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３がいずれも、ある閾値より大き
い場合は０を格子横断コードとして出力する。

【数３】

【００２６】注目点（ｘｉ、ｙｉ）と次の注目点（ｘｉ
＋１、ｙｉ＋１）の方向成分が、垂直成分、すなわちｘ
ｉ＋１−ｘｉ＝０であれば、（７）〜（１０）式により
ｑ2，ｑ3，ｑ10，ｑ11について演算処理を行う。下式に
おいてｎは輪郭座標の数−１を表す。

【数４】 前記演算は、識別すベき格子横断パターンに複数の輪郭
が存在するときは、その全輪郭について演算を実行する。

【００２７】一方、マッチングの基準として、予め、図
１２の格子横断コードＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応したパタ
ーンについて（７）〜（１０）式により、この特徴ｑ
2，ｑ3，ｑ10，ｑ11を算出し、基準特徴格納部５５に格
納しておく。通常は、格子横断パターンを複数用意し、
各特徴量を算出しその平均値を基準値として基準特徴格
納部５５に格納する。格子横断コード抽出部５６では、
下式のように、ＣＣＤセンサ出力パターンの特徴量ｑ
2，ｑ3，ｑ10，ｑ11と、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３コード毎に格
納した基準特徴格納部５５の基準値量ｑ2（Xj），ｑ3
（Xj），ｑ10（Xj），ｑ11（Xj）とを比較し、その差の
絶対値の総計であるマッチング距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が
もっとも少なく、かつ、ある閾値より小さい場合、Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３コードのいずれかを格子横断コードとし
て出力する。マッチング距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３がいずれ
も、ある閾値より大きい場合は、不一致コードとして０
を格子横断コードとして出力する。

【数５】

【００２８】以上説明したようにｑ0，ｑ1，ｑ8，ｑ9、
ｑ2，ｑ3，ｑ10，ｑ11の特徴量により、水平、垂直成分
を各々抽出し、輪郭データがどの位置に分布しているか
を表し、一方、マッチングの基準として予め図１２の格
子横断コードＸ１，Ｘ２，Ｘ３、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に対
応したパターンについて（２）〜（５）、（７）〜（１
０）式により、この特徴ｑ0，ｑ1，ｑ8，ｑ9、ｑ2，ｑ
3，ｑ10，ｑ11を算出し、基準特徴格納部５５に格納
し、各特徴の差の絶対値加算した距離値により図１２の
各格子横断コードを抽出する。上記のように、このマッ
チング方法の特徴として、比較的演算処理量が少ないと
いう特徴のほか、水平方向、垂直方向の各成分を各々独
立に特徴量として抽出しマッチングできるため、例え
ば、十字”＋”のようなパターンでも垂直方向成分から
Ｘｉ、水平方向成分からＹｉの格子横断コードが各々抽
出できる特徴がある。

【００２９】ペン型マウスが格子マット部中の格子方向
の水平或いは垂直方向に一致せず斜めに持たれた場合、
基準値である特徴量を抽出したときのパターンと形状が
異なり回転したパターンがＣＣＤセンサ出力パターンと
して得られるため正確な格子横断コードを抽出すること
が困難となる。このような正確な格子横断コードを抽出
することが困難な状態を操作者に警告するために、下記
（１２）〜（１９）式により各４５°成分を算出し、後
述の操作者への警告の情報として使用する。−４５°成
分の特徴は下式により算出される。

【数６】 上記の（１２）〜（１９）式より、４５°成分の特徴量
を表すｑ4 、ｑ5、ｑ12、ｑ13、ｑ6、ｑ7、ｑ14、ｑ15
を算出し、下式のようにこれらの合計Ｓを算出し、その
合計Ｓが予め設定した閾値以上になった場合、ペン型マ
ウスを傾めに持ち操作したと判定し、例えばペン型マウ
ス内に設けたブザー、或いはランプ等にて操作者に警告
したり、以下に述べる格子横断コードまたは相対座標を
上位装置に送出する際にアラーム信号を付加し上位装置
に送出し、上位装置の表示装置やブザー等により操作者
に警告行う。

【数７】

【００３０】以上のように、前出ｑ0，ｑ1，ｑ8，ｑ9の
特徴量から（６）式のマッチングによりＹ１，Ｙ２、Ｙ
３コード或いは０が、ｑ2，ｑ3，ｑ10，ｑ11の特徴量か
ら（１１）式のマッチングによりＸ１，Ｘ２，Ｘ３コー
ド或いは０が各々同時に抽出されるが、この抽出コード
を説明の便宜上、水平方向、垂直方向の各々のマッチン
グにより各々抽出される格子横断コードＸｉまたはＹｉ
を（Ｘｉ，Ｙｉ）として表すことにする。マッチング結
果としてマッチング距離Ｄｊが大で横断コードが抽出さ
れなかった場合は不一致コードとして（０，０）と表
す。例えば、水平方向のマッチングによりＸ２が抽出さ
れ、垂直方向のマッチングによりＹ３が抽出された場
合、（Ｘ２，Ｙ３）と表し、水平方向のマッチングによ
り格子横断コードが抽出されず、垂直方向のマッチング
によりＹ３が抽出された場合は（０，Ｙ３）と表す。図
１３は、ペン型マウスが縦横の格子の交差位置（以下、
格子交差位置という）付近を各種の方向、位置から横断
する際のＣＣＤセンサ出力パターンおよびマッチングに
より抽出される格子横断コードの例を示すものである。

【００３１】格子交差位置をやや離れた位置で左上より
右下にペン型マウスが移動した場合はＣＣＤセンサ部１
により図１３（ａ）に示すようなＣＣＤセンサ出力パタ
ーンが抽出されマッチング部２により（０，０）…（Ｘ
３，０）、（Ｘ２，０）、（Ｘ１，０）、…（０，０）
…（Ｙ３，０）、（Ｙ２，０）、（Ｙ１，０）…（０，
０）の格子横断コードが抽出される。格子交差位置近傍
右上を左上より右下にペン型マウスが移動した場合は図
１３（ｂ）に示すようなＣＣＤセンサ出力パターンが抽
出されマッチング部２により（０，０）…（Ｘ３，
０）、（Ｘ２，０）、（Ｘ１，Ｙ３）、（Ｙ２，０）、
（Ｙ１，０）…（０，０）の格子横断コードが抽出され
る。格子交差位置近傍左下を左上より右下にペン型マウ
スが移動した場合は図１３（ｃ）に示すようなＣＣＤセ
ンサ出力パターンが抽出されマッチング部２により
（０，０）…（０，Ｙ３）、（０，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ
１）、（Ｘ２，０）、（Ｘ１，０）…（０，０）の格子
横断コードが抽出される。格子交差位置近傍の左上より
右下にペン型マウスが移動した場合は図１３（ｄ）に示
すようなＣＣＤセンサ出力パターンが抽出されマッチン
グ部２により（０，０）…（Ｘ１，Ｙ３）、（Ｘ２，Ｙ
２）、（Ｘ３，Ｙ１）…（０，０）の格子横断コードが
抽出される。格子交差位置近傍を右上より左下にペン型
マウスが移動した場合は図１３（ｅ）に示すようなＣＣ
Ｄセンサ出力パターンが抽出されマッチング部２により
（０，０）…（０，Ｙ３）、（０，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ
１）、（Ｘ２，０）、（Ｘ１，０）…（０，０）の格子
横断コードが抽出される。格子交差位置近傍を右上より
左下にペン型マウスが移動した場合は図１３（ｆ）に示
すようなＣＣＤセンサ出力パターンが抽出されマッチン
グ部２により（０，０）…（Ｘ３，０）、（Ｘ２，Ｙ
１）、（０，Ｙ２）、（０，Ｙ３）…（０，０）の格子
横断コードが抽出される。格子縦線上を上より下にペン
型マウスが移動した場合は図１３（ｇ）に示すようなＣ
ＣＤセンサ出力パターンが抽出されマッチング部２によ
り（０，０）…（Ｘ２，Ｙ３）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ
２，Ｙ１）…（０，０）の格子横断コードが抽出され
る。格子横線上を左より右にペン型マウスが移動した場
合は図１３（ｈ）に示すようなＣＣＤセンサ出力パター
ンが抽出されマッチング部２により（０，０）…（Ｘ
３，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ１，Ｙ２）…（０，
０）の格子横断コードが抽出される。

【００３２】［６］処理部４０ 処理部４０は、格子横断コード抽出部５６から出力され
る格子横断コード列を平滑化する平滑化処理を施した格
子横断コードと、圧力センサ部３０からのペン押下信号
Ｖｏｎ（ｎ）と、サイドスイッチ検出部６９からのサイ
ドスイッチオン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）とを、無線部６２，
６６或いは相対座標抽出部５０に送出する機能を有して
いる。ここで平滑化処理とは、通常、ＣＣＤセンサのス
キャニング毎に抽出される格子横断コードは同一コード
が続けて抽出されたり、不一致コード（０、０）が間に
入ったりするため、平滑化処理にて（０，０）コードを
削除し、同一コードを１コードとする処理のことをい
う。例えば図１３（ａ）の例ではマッチング部２にて抽
出された（０，０）…（Ｘ３，０）、（Ｘ２，０）、
（Ｘ１，０）、…（０，０）…（Ｙ３，０）、（Ｙ２，
０）、（Ｙ１，０）…（０，０）の格子横断コードが、
平滑化処理により（０，０）が省略され、（０，０）以
外の同一コードが１コードとされ（Ｘ３，０）、（Ｘ
２，０）、（Ｘ１，０）、（Ｙ３，０）、（Ｙ２，
０）、（Ｙ１，０）の格子横断コード列が抽出される。

【００３３】［７］相対座標抽出部５０ 相対座標抽出部５０は、図示していない格子横断を検出
する格子横断検出処理部、及びスキャニング毎に相対座
標を格納する相対座標格納レジスタから構成される。格
子横断検出処理部は、処理部４０にて平滑化処理された
格子横断コードから格子横断及びその方向を判定する処
理を行う。相対座標格納レジスタは格子横断検出処理部
にて格子横断とその方法の判定に基づき格子横断を計数
し、計数結果である相対座標を格納するレジスタであ
る。格子横断検出処理部は、格子横断を検出する検出部
であり、ペン型マウスが縦方向の格子を＋Ｘ方向（左か
ら右）に横断した場合、図１４（ａ）に示すような格子
横断時のＣＣＤセンサ出力パターンが得られ、（Ｘ３，
０）、（Ｘ２，０）、（Ｘ１，０）が各々抽出され、ま
た、縦方向の格子を−Ｘ方向（右から左）に横断した場
合、図１４（ｂ）に示したようなパターンが得られ、
（Ｘ１，０）、（Ｘ２，０）、（Ｘ３，０）が抽出さ
れ、一方、横方向の格子を＋Ｙ方向（下から上）に横断
した場合は、図１４（ｃ）に示したようなパターンが得
られ（Ｙ３，０）、（Ｙ２，０）、（Ｙ１，０）が各々
抽出され、横の格子を−Ｙ方向（上から下）に横断した
場合は、図１４（ｄ）に示したようなパターンが得ら
れ、（Ｙ１，０）、（Ｙ２，０）、（Ｙ３，０）が各々
抽出されるという特徴を利用し、（Ｘ１，０）、（Ｘ
２，０）、（Ｘ３，０）の格子横断コード列が発生した
場合は−Ｘ方向（右から左）にペン型マウスが移動し、
（Ｙ１，０）、（Ｙ２，０）、（Ｙ３，０）の格子横断
コード列が発生した場合は−Ｙ方向（上から下）にペン
がペン型マウスが移動し、（Ｘ３，０）、（Ｘ２，
０）、（Ｘ１，０）の横断コード列が発生した場合は＋
Ｘ方向（左から右）にペン型マウスが移動し、（Ｙ３，
０）、（Ｙ２，０）、（Ｙ１，０）の格子横断コード列
が発生した場合は＋Ｙ方向（下から上）にペン型マウス
が移動したと判定する処理を行う。

【００３４】ここで、図１４（ａ）〜（ｄ）のように単
純な格子横断だけではなく図１３（ｄ）のような（Ｘ
３，Ｙ１）（Ｘ２，Ｙ２）（Ｘ１，Ｙ３）のようにＸ、
Ｙ方向の混在した格子横断コードが抽出される場合で
も、Ｘ，Ｙ方向、それぞれ別々に格子横断を検出するこ
とにより格子横断を適確に抽出できる。すなわち、相対
座標抽出部５０は、相対座標抽出部５０の入力として
（Ｘ３，任意コード）、（Ｘ２，任意コード）、（Ｘ
１，任意コード）が入力された場合は、＋Ｘ方向（左か
ら右）にペン型マウスが操作され、＋Ｘ方向に格子を横
断したと判定し、相対座標抽出部５０の入力として（Ｘ
１，任意コード）、（Ｘ２，任意コード）、（Ｘ３，任
意コード）が入力された場合は、−Ｘ方向（右から左）
にペン型マウスが操作され、−Ｘ方向に格子を横断した
と判定し、相対座標抽出部５０の入力として（Ｙ３，任
意コード）、（Ｙ２，任意コード）、（Ｙ１，任意コー
ド）が入力された場合は、＋Ｙ方向（下から上）にペン
型マウスが操作され、＋Ｙ方向に格子を横断したと判定
し、相対座標抽出部５０の入力として（Ｙ１，任意コー
ド）、（Ｙ２，任意コード）、（Ｙ３，任意コード）が
入力された場合は、−Ｙ方向（上から下）にペン型マウ
スが操作され、−Ｙ方向に格子を横断したと判定する。
図１３（ｄ）の例では、（Ｘ３，任意コード）、（Ｘ
２，任意コード）、（Ｘ１，任意コード）であるから＋
Ｘ方向に格子横断したと判定し、（Ｙ１，任意コー
ド）、（Ｙ２，任意コード）、（Ｙ３，任意コード）で
あるから−Ｙ方向に格子を横断したと判定する。すなわ
ち＋Ｘ方向、−Ｙ方向に同時に格子を横断したと判定す
る。

【００３５】相対座標格納レジスタは、＋Ｘ方向の格子
横断を検出した場合に値を＋１するレジスタ（以下、Ｐ
ＸＣという）、＋Ｙの格子横断を検出した場合に値を＋
１するレジスタ（以下、ＰＸＣという）、−Ｘ方向の格
子横断を検出した場合に値を＋１するレジスタ（以下、
ＭＸＣという）、−Ｙ方向の格子横断を検出した場合に
値を＋１するレジスタ（以下、ＭＹＣという）の４個の
レジスタからなり、上位装置からの送信要求に応じて、
このレジスタの値を上位装置に送出し、送出後、レジス
タの内容を初期化する。相対座標抽出部５０の入力とし
て（Ｘ３，任意コード）、（Ｘ２，任意コード）、（Ｘ
１，任意コード）が入力された場合は、＋Ｘ方向（左か
ら右）にペン型マウスが操作され、＋Ｘ方向に格子を横
断したと判定し、ＰＸＣレジスタの値をカウントアップ
し 、相対座標抽出部５０の入力として（Ｘ１，任意コ
ード）、（Ｘ２，任意コード）、（Ｘ３，任意コード）
が入力された場合は、−Ｘ方向（右から左）にペン型マ
ウスが操作され、−Ｘ方向に格子を横断したと判定しＭ
ＸＣレジスタの値をカウントアップし、相対座標抽出部
５０の入力として（Ｙ３，任意コード）、（Ｙ２，任意
コード）、（Ｙ１，任意コード）が入力された場合は、
＋Ｙ方向（下から上）にペン型マウスが操作され、＋Ｙ
方向に格子を横断したと判定しＰＹＣレジスタの値をカ
ウントアップし、相対座標抽出部５０の入力として（Ｙ
１，任意コード）、（Ｙ２，任意コード）、（Ｙ３，任
意コード）が入力された場合は、−Ｙ方向（上から下）
にペン型マウスが操作され、−Ｙ方向に格子を横断した
と判定しＭＹＣレジスタの値をカウントアップする。例
えば図１３（ｄ）のように格子交差点を左上から右下方
向にペン型マウスが操作された場合、処理部４０にて平
滑化処理された格子横断コード列として（Ｘ３，Ｙ
１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ１，Ｙ３）が得られ、Ｘ方
向としてＸ３，Ｘ２，Ｘ１から＋Ｘ方向に格子を横断し
たと判定しＰＸＣレジスタの値をカウントアップし、Ｙ
方向としてＹ１，Ｙ２，Ｙ３から−Ｙ方向に格子を横断
したと判定しＭＹＣレジスタの値をカウントアップする
ことにより相対座標格納レジスタが更新される。図２
（ａ）、（ｂ）のようなペン型マウスでは処理部４０の
出力である格子横断コードをそのまま上位装置７に送信
し、上記相対座標抽出部５０での処理を上位装置側で行
う。上記の処理は、例えば、本発明の目的である安価な
ペン型マウスを提供するために、１６ビットマイコン程
度の安価な１個のＣＰＵでマルチタスクにより各処理を
行うことも可能であり、また、安価な４ビットマイコン
等にて水平、垂直、４５°方向のマッチング等を分散し
て処理することもできる。

【００３６】図１５は、ＣＰＵ１個の場合の相対座標を
抽出するフローチャートであり、このフローチャートと
に従い、１個のＣＰＵにて処理を行う場合の全体の動作
を以下に説明する。ステップＳ１は＋Ｘ方向レジスタＰ
ＸＣ、−Ｘ方向レジスタＭＸＣ、＋Ｙ方向レジスタＰＹ
Ｃ、−Ｙ方向レジスタＭＹＣを０に初期化するステップ
である。次のステップＳ２は圧力センサ部３０によりペ
ンの押下が有ったかどうかの判定結果として前出ペン押
下信号Ｖｏｎ（ｎ）を抽出し、同様にステップＳ３では
サイドスイッチ検出部６９によるサイドスイッチの押下
が有ったかどうかを判定結果として前出サイドスイッチ
オン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）を抽出する。有線通信、赤外線
通信の場合で直接各スイッチ信号ペン押下信号Ｖｏｎ
（ｎ）、サイドスイッチオン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）がコネ
クタにより上位装置に送信される場合には、上記ステッ
プＳ２，Ｓ３はスキップされる。次ステップＳ４では一
定時間間隔毎にＣＣＤセンサ部１の出力をある閾値にて
２値化し、パターンレジスタ５１に取り込む。ステップ
５ではステップＳ４にてパターンレジスタ５１に取り込
んだ２値化データから輪郭抽出部５２により格子横断パ
ターンの輪郭を抽出し、抽出した輪郭情報から次のステ
ップＳ６にて輪郭座標順に各注目点毎に方向成分判定部
５３により水平、垂直、４５°の方向成分を抽出し、ス
テップ７にて、その方向成分から輪郭の方向と位置を特
徴とした水平、垂直、４５°成分の特徴量であるｑ０か
らｑ１５を特徴抽出部５４にて算出する。ステップ８で
は、ペンの持ち方により格子に正対してペンを操作しな
い場合、水平、垂直の方向の特徴量を抽出できないた
め、特徴量ｑ０からｑ１５のうち４５°方向の特徴量ｑ
4 、ｑ5、ｑ12、ｑ13、ｑ6、ｑ7、ｑ14、ｑ15の加算値
を算出し、この算出値により４５°成分の有無を判定す
る。４５°方向の特徴量の加算値がある閾値より大きい
場合には４５°成分があり、ペンの持ち方が悪いと判断
し、ステップ２０にてペンの持ち方が悪いことを操作者
にブザー等にて警告する。一方、４５°方向の特徴量の
加算値がある閾値より小さい場合は正常にペンを操作し
ているとし、次ステップＳ９にて、ステップＳ７にて抽
出した特徴量と、予め用意した格子横断コード毎の特徴
量を基準値として格子横断コード抽出部５６３にてマッ
チングを行い格子横断コードＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｙ１，
Ｙ２，Ｙ３を抽出する。ステップ１０では、前ステップ
Ｓ９にてスキャニング毎に抽出した格子横断コードを処
理部４０にて平滑化処理を行い、冗長性のある格子横断
コードを削除する。相対座標抽出部５０が上位装置８０
に有る構成の場合は、ステップ９の出力である格子横断
コードを一定時間毎に上位装置８０に送出し、上位装置
８０の相対座標抽出部５０にてＳ１０の格子横断コード
の平滑化、及び以下に説明するＳ１１以降の処理を行
う。

【００３７】ステップ１１では前ステップ１０により得
られるスキャニング毎に抽出される格子横断コードから
格子横断の有無、及びその方向を検出する。ステップＳ
１２では格子横断の有無、及び格子横断の方向の検出結
果に基づき、各相対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹ
Ｃ，ＭＹＣのカウントアップ処理を行う。すなわち＋Ｘ
方向の格子横断を検出した場合はＰＸＣレジスタをカウ
ントアップし、−Ｘ方向の格子横断を検出した場合はＭ
ＸＣレジスタをカウントアップし、＋Ｙ方向の格子横断
を検出した場合はＰＹＣレジスタをカウントアップし、
−Ｙ方向の格子横断を検出した場合はＭＹＣレジスタを
カウントアップする。次ステップ１３では、上位装置８
２からの送信要求の有無を検出し、送信要求がない場合
は、相対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣ
の値をそのままとし、ステップＳ２のペン押下の判定処
理へ戻り、以下の各スイッチ押下検出処理、ＣＣＤセン
サ出力の取り込み等を行う処理を繰り返す。一方、送信
要求があった場合は、相対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸ
Ｃ，ＰＹＣ，ＭＹＣの値を以下に述べる無線部６２によ
り上位装置８２に送出し、送信後、ステップ１５にて相
対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣの値を
初期化した後、ステップＳ２のペン押下の判定処理へ戻
り、以下の各スイッチ押下検出処理、ＣＣＤセンサ出力
の取り込み等を行う処理を繰り返す。ここで、相対座標
は現在位置からの移動量を示す値であるため、一旦、移
動量を上位装置へ送信した場合、移動量の値を初期化す
る必要があり、この処理として上位装置への送信後に相
対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣの値を
初期化する。以上の処理を一定時間毎に繰り返しＸ方
向、Ｙ方向の各々の相対座標が上位装置の送信要求に基
づき上位装置に送信され、この相対座標により上位装置
は以下のように現在位置を算出する。すなわち、Ｘ，Ｙ
方向の現在位置Ｘｐｏｓ（新）、Ｙｐｏｓ（新）は、Ｘ
方向、Ｙ方向の現在位置をＸｐｏｓ（旧）、Ｙｐｏｓ
（旧）とすると、ペン型マウスから送信されてくる相対
座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣ値から単
純に下式にて算出される。

【数８】

【００３８】図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、赤外線
通信の例を示す図であり、同図（ａ）は、送信側と受信
側のブロック図、同図（ｂ）は通信のデータフォーマッ
ト、同図（ｃ）が変調方法をそれぞれ示している。一般
に、赤外線による通信では送信側１００としては、デー
タを送信用に変調する変調部１１０と、変調されたデー
タを赤外ＬＥＤ等により発光させる投光部１２０からな
り、受信側はフォトダイオード等の受光素子で投光部１
２０からの赤外光を電気信号に変換する受光部２１０
と、送信側の変調部１１０により変調された信号を復調
する復調部２２０とからなる。投光部１２０の発光素子
としては、比較的低価格の近赤外線（７００ｎｍ―１０
μｍ）のＬＥＤが、―般的に使用される。また受信側２
００の受光部２１０は、同じく近赤外線を受光するフォ
ドダイオードが使用される。本実施例では、送信側１０
０の変調部１１０に入力される信号が、相対座標抽出部
５０がペン型マウス６０内にある構成の場合は移動量Ｐ
ＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣ、相対座標抽出部５０が
上位装置８０の構成の場合は格子横断コードとペン押下
信号Ｖｏｎ（ｎ）、及びサイドスイッチオン信号Ｖｏｎ
ｓ（ｎ）等であり、これらが変調後、適切なデータフォ
ーマットにて送信され、上位装置内の受信装置にて受信
復調され、ポインティング或はイメージデータ入力のた
めのデータとして処理される。

【００３９】フォーマットとしては、（財）家電製品協
会による「家電製品協会推フォーマット」規格により決
められているものを使用してもよいし、これに準じたフ
ォーマットを使用してもよい。図１６（ｂ）には、この
家電製品協会推奨フォーマットが示されている。フォー
マットは、送信開始を知らせるヘッダ部３０１と、機器
の種類を識別するためのカスタムコード３０２と、これ
に続くデータ部３０３で構成される。これが１周期とな
り、次のヘッダ部３０４が後続として送信される。変調
方式としては、図１６（ｃ）に示したように、パルス幅
―定で、パルス間隔を変えて送信するパルス位置変調方
式、パルス間隔は一定でパルス幅を変えるバルス幅変調
方式が代表的である。家電製品協会推奨フォーマットで
は、パルス変調方式としてパルス位置変調方式を用いて
いるが、パーソナルコンピュータとの赤外線通信では、
ＩｒＤＡ（Infrared Data Association) や、ＡＳＫ
（Amplitude Shift Keying）方式や、これらの複合と
してＤＡＳＫ（Digital Implementation for ASK）が
標準となりつつある。１例としてよく使われるＩｒＤＡ
フォーマット変調が、図１６（ｃ）の右側に示されてい
る。ＩｒＤＡフォーマット変調では、１ビット毎に、一
定の時間Ｔｗが割当てられ、この時間Ｔｗにおける最初
のある時間だけの長さのパルスＴｐが、送られてくれば
０、送られてこないときは１を表す。最初のビットは、
通常のシリアル送信と同様のスタートビット、次の７ビ
ットがデータビットで、さらに、次のビットがパリティ
ビットで、最後がストップビットである。

【００４０】図１７（ａ）、（ｂ）は、有線通信の場合
と赤外線通信の場合の上位装置とペン型マウス間のイン
タフエースを示す図である。図２（ｂ）のペン型マウス
のように有線通信で横断横断コードを上位装置８０に送
出する場合、及び図３（ｂ）のペン型マウスのように各
相対座標レジスタＰＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣの値
を上位装置８２に送出する場合、図１７（ａ）のよう
に、格子横断コード或いは各相対座標レジスタ値をシリ
アル信号としたＳＤ信号とＳＤ信号を送信するための制
御線ＲＤＹとペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）とサイドスイッ
チオン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）と、上位装置８０、８２から
の電源線とで、インタフェースは構成される。また、図
２（ａ）のペン型マウスのように、無線通信あるいは赤
外線通信で格子横断コードを上位装置８０に送出する場
合は、図１７（ｂ）のように、格子横断コード或いは各
移動量、及びペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）とサイドスイッ
チオン信号Ｖｏｎｓ（ｎ）をシリアルデータとしたシリ
アル信号ＳＤと制御線ＲＤＹとで構成される。このとき
ペン押下信号Ｖｏｎ（ｎ）とサイドスイッチオン信号Ｖ
ｏｎｓ（ｎ）を直接コネクタに接続しないため、ペン押
下信号Ｖｏｎ（ｎ）とサイドスイッチオン信号Ｖｏｎｓ
（ｎ）を各１ビットとして扱い計２ビットとして格子横
断コード或いは各移動量とともにシリアル信号ＳＤに組
込む方法が採られる。赤外線通信の場合は発光素子（Ｌ
ＥＤ）と受光素子（ＰＤ）で構成される赤外線通信が―
般的である。送受信の制御は、赤外線通信の例のように
送受信側に発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）を１
個づつ備え、受光素子により受信側の体制がデータ受信
可であることを送信側に通信するレディ情号ＲＤＹと、
データを送信する発光素子ＳＤ（センドデータ）／ＲＤ
（レシーブデータ）とにより行うのが一般的である。無
線通信の場合は、送受信アンテナ間の通信で行われる
が、その詳細なプロトコルについては、標準規格（ＲＣ
ＲＳＴＤ―Ｉ７）に記載されたものがある。図１８
（ａ）〜（ｃ）は、無線通信の例を説明する図である。

【００４１】１００ｍ以下の近距離の無線通信は、取り
扱いの簡単な特定小電力無線が一般的である。この特定
小電力無線による通信の送信側としては、図１８（ａ）
のように、データを送信用に変調する変調部４００と、
変調されたデータを例えば４００ＭＨｚ搬送波に重畳し
てアンテナから送信する送信装置４０１からなり、受信
側はアンテナにより受信した信号を４００ＭＨｚにて検
波増幅する受信装置４０３と、送信側の変調部４０１で
変調された信号を復調する復調部４０４とからなる。変
調方式としては、副搬送波を使用するＭＳＫ変調、直接
変調する２値ＦＳＫ変調方式があり、前者は１２００ｂ
ｐｓ、２４００ｂｐｓのみであるが、後者には、この他
に４８００ｂｐｓも規格化されているため、情報の高速
化が必要な惰報化社会の現状から見ても、２値ＦＳＫ変
調方式を使用するのが、一般的になっている。特定小電
力無線については（財）電波システム間発センタ発行の
「特定小電力無線局４００ＭＨＺ帯データ伝送用無線設
備標準親格（ＲＣＲ ＳＴＤ―Ｉ７）」に記載されてい
るように、空中線電力１０ｍＷ以下で４２９．８１２５
ＭＨｚ―９２５０ＭＨｚまでの１０ｃｈを使用する必要
がある。

【００４２】上記規格に記載されている無線通信フォー
マットを図１８（ｂ）に示す。無線通信フォーマット
は、受信装置と同期を取るためのビット同期部５０１、
フレームの開始点を見つけるためのフレーム同期部５０
２、呼出しを行う機器を識別するための呼出信号部５０
３、及びデータ部５０４からなる。これらの各部で１周
期が構成される。赤外線通信、及び無線通信における送
信側の変調部に入力される信号には、相対座標レジスタ
ＰＸＣ、ＭＸＣ、ＰＹＣ、ＭＹＣ値、ペン押下信号Ｖｏ
ｎ（ｎ）、サイドスイッチオン信号等Ｖｏｎｓ（ｎ）で
あり、これらが変調後、そのフォーマットに基づいて送
信され、上位装置内の受信部にて受信復調される。そし
て、ポインティング或いはイメージデータ入力のための
データとして処理されるのである。赤外線通信、或は無
線通信、或は通常のシリアル送信にて送信する場合のデ
ータ部のフォーマットが、図１８（ｃ）に示されてい
る。データ順序として、ペン先の相対座標ＰＸＣ，ＭＸ
Ｃ，ＰＹＣ，ＭＹＣの順は特に決める必要はなく、これ
らの信号を受信する上位装置の処理を考慮して、この送
信順を決定すれば良い。ビット数としては経験的に各７
ビットか８ビットである。これらのぺン先の相対座標Ｐ
ＸＣ，ＭＸＣ，ＰＹＣ，ＭＹＣに続きペン押下信号を１
ビット、サイドスイッチオン信号を１ビット用意する。
ペン押下信号を単なるオン、オフ信号てするのでなく、
容量型の圧力センサで抽出した圧力をそのままコード化
して８ビット程度のデータにコード化する場合もある。
このペン押下圧力情報を上位側にて、ある―値以上であ
れはペンオンとして処理したり、圧力情報を文字認識情
報に使用したり、イメージトレースの表示幅情報に使用
することができる。

【００４３】以上のように、本実施例では、印刷或は筆
記した格子マット部１０を、ペン先に発光素子２１ａ、
ｂ、ＣＣＤセンサ２４を有した格子横断検出部２０を設
けて格子の横断を検出し、Ｘ、Ｙ方向共これを行い、ペ
ン先の移動量である相対座標を抽出し、無線或は有線に
て上位装置に送出するため、低コスト化が容易で、か
つ、手つきによる誤入力がなく、また、実際の移動方向
と一致した移動量を抽出できる。即ち、ぺンと同じ感覚
で文字や図形を入力できる。また、格子マット部１０を
シート状の薄いもので構成できるため、例えば上位装置
の下部にスライド式に格子マット部１０を設置してお
き、必要時のみ格子マット部１０を引き出して使用する
ことにより、スペースの利用の効率化が図れる。なお、
本発明は、上記実施例に限定されず種々の変形が可能で
ある。例えば、半導体の高密度集積に共ない、ＣＣＤセ
ンサ、セレクタ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び特徴抽出、
マッチング等を行うＣＰＵ等を１チップに収めることに
よって、ペン型の形状の他に一般のマウス型の形状や指
先に張り付けるタブ状の座標入力装置とすることも可能
である。また、マッチング或いはペン型マウスの持つ方
向の異常を検出する際に使用する格子横断パターンの特
徴量して、輪郭を抽出し該輪郭の方向成分・位置を特徴
量とした例を示したが、文字認識、画像認識において一
般に使用されている特徴量、或いはビットパターンをそ
のまま特徴量として使用することも可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１〜第７
の発明によれば、印刷或は筆記した格子マット部を移動
量抽出の基準とし、ペン先に発光素子及び受光素子を有
した格子横断検出部を設けたペン型マウスと、ペン先の
移動量である相対座標を抽出する相対座標抽出部を備え
ているので、低コストで、かつ、手つきによる誤入力が
なく、また、ペン感覚で、実際の移動方向と一致した移
動量を抽出できる座標入力装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す座標入力装置の要部を示
す機能ブロック図である。

【図２】図１のバリエーションを示す構成ブロック図
（その１）である。

【図３】図１のバリエーションを示す構成ブロック図
（その２）である。

【図４】図１のバリエーションを示す構成ブロック図
（その３）である。

【図５】図１中の格子マット部の例を示す図である。

【図６】図２〜図４中のペン型マウスの説明図である。

【図７】図１中の圧力センサ部の例を示す回路図であ
る。

【図８】図１中の格子横断検出部内の発光素子駆動回路
とＣＣＤセンサ回路の例を示す回路図である。

【図９】格子横断コードを示した図である。

【図１０】横断横断時のＣＣＤセンサ出力パターンと格
子横断コードを示す図（その１）である。

【図１１】横断横断時のＣＣＤセンサ出力パターンと格
子横断コードを示す図（その２）である。

【図１２】パターンマッチング部の構成を示したブロッ
ク図である

【図１３】格子横断パターン例を示す図である

【図１４】方向成分判断部により方向抽出の例を示す図
である。

【図１５】本発明実施例の格子横断を抽出処理を説明す
るフローチャート図である。

【図１６】赤外通信の例を説明する図である。

【図１７】有線通信と正買い通信のインタフェースの例
を説明する図である。

【図１８】無線通信の例を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 格子マット部 ２０ 格子横断検出部 ２１ａ、ｂ 発光素子 ２４ ＣＣＤセンサ ３０ 圧力センサ部 ３１ 傾き検出部 ５０ 相対座標抽出部 ６０，６３，６４，６７，６８，７０ ペン型マウ
ス ６１，６５ 電源部 ６２，６６ 無線部 ６９ サイドスイッチ検出
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B068 AA01 AA05 AA14 AA33 AA36 BC07 BD02 BD09 BD17 BD25 CC17 CD05 5B087 AA00 AA02 AA09 AB11 BB08 BB11 BB16 BB18 BB21 DD03 DG02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上位装置に対してポインティング或いは
   イメージデータ入力を行う座標入力装置において、格子
   を印刷或いは筆記した平面状のシートまたはその上に保
   護用の透明なカバーを設けた格子マット部を移動量抽出
   の基準とし、先端部分に、前記格子の横断を抽出するた
   めの発光素子及び２次元受光素子を有し、予め用意した
   格子横断パターンの特徴量と前記２次元受光素子出力パ
   ターンの特徴量とをマッチングし格子横断を検出する格
   子横断検出部と、格子横断検出部により検出した格子横
   断検出結果に基づき前記ペン型マウスの格子マット上の
   移動量に対応する相対座標を抽出する相対座標抽出部と
   を、備えたことを特徴とする座標入力装置
2. 【請求項２】 前記ペン型マウスは、前記相対座標抽出
   に対する補助機能を有したサイドスイッチの位置または
   該ペン型マウスの握り部分の形状を、該ペン型マウスの
   使用時に、前記先端部分の２次元受光素子の方向が、前
   記格子マット部中の格子方向の水平或いは垂直方向に一
   致する位置または形状にしたことを特徴とする請求項１
   記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記ペン型マウスは、前記２次元受光素
   子の出力パターンの斜め方向成分を表す特徴量により前
   記ペン型マウスの先端部分に設けた２次元受光素子の方
   向が前記格子マット部の格子方向の水平或いは垂直方向
   に一致する位置からずれたことを検出する傾き検出部を
   設け、ペン型マウスの握り方向がずれたことを操作者に
   警告するようにしたことを特徴とする請求項１または２
   記載の記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記相対座標抽出部は前記上位装置に設
   置し、前記格子横断検出部により検出した格子横断検出
   結果をその相対座標抽出部に有線で送信する構成にした
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の座標入力
   装置。
5. 【請求項５】 前記相対座標抽出部は前記上位装置に設
   置し、前記格子横断検出部により検出した格子横断検出
   結果を赤外線または無線通信でその相対座標抽出部に送
   信する構成にしたことを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記相対座標抽出部は前記ペン型マウス
   に搭載し、該相対座標抽出部の抽出した前記移動量に対
   応する相対座標をそのペン型マウスのシリアルポートに
   て送出しかつ電源が該シリアルポートの一部として供給
   される構成にしたことを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の座標入力装置。
7. 【請求項７】 前記ペン型マウスには、駆動用バッテリ
   を持つ電源部と前記相対座標抽出部とを備え、該相対座
   標抽出部の抽出した前記移動量に対応する相対座標を赤
   外線または無線通信で上位装置に送信する構成にしたこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の座標入力装
   置。