JP2003083709A - 筆記判別システム用筆記具 - Google Patents
筆記判別システム用筆記具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 運筆時の筆芯の筆記具本体に対する傾きの固
有性により筆記判別を行う筆記判別システム用の筆記具
において、より簡素な構成を備えかつ調整の手間のより
少ない筆記具を得る。 【解決手段】 筆記判別システム用筆記具１０は、筆記
具本体１３に支持される筆芯１１と、筆芯１１または筆
記具本体１３のいずれか一方に設けられる磁石３２と、
その他方に設けられ、磁石３２の磁界を検出する磁気セ
ンサ３４と、を備える。磁気センサ３４の出力から筆芯
１１の筆記具本体１３に対する傾きが検出される。
有性により筆記判別を行う筆記判別システム用の筆記具
において、より簡素な構成を備えかつ調整の手間のより
少ない筆記具を得る。 【解決手段】 筆記判別システム用筆記具１０は、筆記
具本体１３に支持される筆芯１１と、筆芯１１または筆
記具本体１３のいずれか一方に設けられる磁石３２と、
その他方に設けられ、磁石３２の磁界を検出する磁気セ
ンサ３４と、を備える。磁気センサ３４の出力から筆芯
１１の筆記具本体１３に対する傾きが検出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、署名認証などに適
用可能な筆記判別システム用筆記具に関し、特に、運筆
時における筆記具本体に対する筆芯の傾きを検出し、こ
の傾きの変化が筆記者固有の特徴を有することを利用し
て筆記判別を行うための筆記具に関する。
用可能な筆記判別システム用筆記具に関し、特に、運筆
時における筆記具本体に対する筆芯の傾きを検出し、こ
の傾きの変化が筆記者固有の特徴を有することを利用し
て筆記判別を行うための筆記具に関する。
【０００２】
【従来の技術】出願人は、振動子によって筆芯を加振し
た状態で筆記具を運筆したときに筆芯の振動が筆記者毎
に異なることに着目し、この性質を利用した筆記判別シ
ステムについて研究開発を行っている。この筆記判別シ
ステムについて、出願人は、これまでに、特願２０００
−４２９３６号、特願２０００−５９５２６号、および
特願２００１−１４５９５７の特許出願を行った。ここ
で、図面を参照して、この筆記判別システム用の筆記具
の構成および動作について説明する。
た状態で筆記具を運筆したときに筆芯の振動が筆記者毎
に異なることに着目し、この性質を利用した筆記判別シ
ステムについて研究開発を行っている。この筆記判別シ
ステムについて、出願人は、これまでに、特願２０００
−４２９３６号、特願２０００−５９５２６号、および
特願２００１−１４５９５７の特許出願を行った。ここ
で、図面を参照して、この筆記判別システム用の筆記具
の構成および動作について説明する。
【０００３】図６は、従来の筆記判別システム用筆記具
の斜視図（一部断面図）であり、筆記具をボールペンと
して構成した例を示している。棒状の筆芯６１には、円
筒状の圧電振動子６２が、圧電振動子６２の貫通穴に筆
芯６１が挿入される形で装着されている。圧電振動子６
２は、貫通穴の内面に一様に薄く塗布した接着剤によっ
て筆芯６１に固定される。また筆芯６１は、環状の支持
固定具６３を介して外筒６４に固定されている。このよ
うな構成により、圧電振動子６２は、外部より印加され
る電圧により筆芯６１を長手方向に加振する。圧電振動
子６２は、図示しない自励発振回路によって加振されて
おり、この自励発振回路の信号により圧電振動子６２の
振動を検出することができる。
の斜視図（一部断面図）であり、筆記具をボールペンと
して構成した例を示している。棒状の筆芯６１には、円
筒状の圧電振動子６２が、圧電振動子６２の貫通穴に筆
芯６１が挿入される形で装着されている。圧電振動子６
２は、貫通穴の内面に一様に薄く塗布した接着剤によっ
て筆芯６１に固定される。また筆芯６１は、環状の支持
固定具６３を介して外筒６４に固定されている。このよ
うな構成により、圧電振動子６２は、外部より印加され
る電圧により筆芯６１を長手方向に加振する。圧電振動
子６２は、図示しない自励発振回路によって加振されて
おり、この自励発振回路の信号により圧電振動子６２の
振動を検出することができる。
【０００４】そしてこれまでの研究により、このような
筆記具により筆芯６１が加振された状態で筆記を行う
と、筆記中における筆芯６１の振動変化のパターンが筆
記者に応じて異なることが判明している。これは、筆記
中における筆芯６１と筆記媒体（図示せず）との接触状
態（例えば押圧力、接触角度等）およびその変化（例え
ば運筆速度等）が筆記者固有の特徴を有するためと考え
られる。したがって、加振中の筆芯６１の振動を検出し
てこれを予め登録しておいた固有の振動パターンと比較
することで筆記判別（例えばその筆記が同一筆記者によ
るものか否かの判別等）を行うことができる。
筆記具により筆芯６１が加振された状態で筆記を行う
と、筆記中における筆芯６１の振動変化のパターンが筆
記者に応じて異なることが判明している。これは、筆記
中における筆芯６１と筆記媒体（図示せず）との接触状
態（例えば押圧力、接触角度等）およびその変化（例え
ば運筆速度等）が筆記者固有の特徴を有するためと考え
られる。したがって、加振中の筆芯６１の振動を検出し
てこれを予め登録しておいた固有の振動パターンと比較
することで筆記判別（例えばその筆記が同一筆記者によ
るものか否かの判別等）を行うことができる。
【０００５】図６には、さらに筆記判別システム用の筆
記具の判別精度を向上する目的で、筆圧が印加されたと
きの筆芯６１の筆記具本体（外筒）６４に対する傾きを
検出するための傾き検出機構６５が設けられている。筆
芯６１の傾きの変化も筆記者固有の特徴を有するため、
傾き変化のパターン（経時変化）によっても筆記判別を
行うことができる。筆芯の振動変化と傾き変化とを組み
合わせれば、より精度良く筆記判別を行うことができ
る。
記具の判別精度を向上する目的で、筆圧が印加されたと
きの筆芯６１の筆記具本体（外筒）６４に対する傾きを
検出するための傾き検出機構６５が設けられている。筆
芯６１の傾きの変化も筆記者固有の特徴を有するため、
傾き変化のパターン（経時変化）によっても筆記判別を
行うことができる。筆芯の振動変化と傾き変化とを組み
合わせれば、より精度良く筆記判別を行うことができ
る。
【０００６】図７は、傾き検出機構６５の動作原理の説
明図である。筆記具本体（図示せず）には発光部７２、
受光部７３、レンズ７５およびビームスプリッタ７６が
設けられ、また筆芯７１の後端には反射部（ミラー）７
４が設けられる。発光部７２から照射された赤外光は、
レンズ７５で集光された後、ビームスプリッタ７６を通
して反射部７４で反射される。反射部７４において反射
された赤外光はビームスプリッタ７６により光の向きを
９０度曲げられて、受光部７３に入射し検出される。発
光部７２は、例えばＬＥＤ、受光部７３は、例えばフォ
トダイオードが用いられる。受光部７３は、例えば、受
光面が正方形の４個のフォトダイオードを正方形状に並
べたものが用いられる。この筆記判別システム用筆記具
の傾き検出機構６５においては、筆圧の印加→筆芯の傾
き→反射部（ミラー）の傾き→光軸の傾き→４個のフォ
トダイオードの受光面積の変化→出力電圧の変化、によ
り、筆圧印加時の筆芯の傾きを検出している。
明図である。筆記具本体（図示せず）には発光部７２、
受光部７３、レンズ７５およびビームスプリッタ７６が
設けられ、また筆芯７１の後端には反射部（ミラー）７
４が設けられる。発光部７２から照射された赤外光は、
レンズ７５で集光された後、ビームスプリッタ７６を通
して反射部７４で反射される。反射部７４において反射
された赤外光はビームスプリッタ７６により光の向きを
９０度曲げられて、受光部７３に入射し検出される。発
光部７２は、例えばＬＥＤ、受光部７３は、例えばフォ
トダイオードが用いられる。受光部７３は、例えば、受
光面が正方形の４個のフォトダイオードを正方形状に並
べたものが用いられる。この筆記判別システム用筆記具
の傾き検出機構６５においては、筆圧の印加→筆芯の傾
き→反射部（ミラー）の傾き→光軸の傾き→４個のフォ
トダイオードの受光面積の変化→出力電圧の変化、によ
り、筆圧印加時の筆芯の傾きを検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記筆記具では、筆芯
の後端に設けた反射部に筆記具本体に設けた赤外光の発
光部から赤外光を照射し反射光を同じく筆記具本体に設
けた複数個の受光部で受光し、筆芯の筆記具本体に対す
る傾斜による反射光の位置の変化にともなう各受光部の
受光量の変化により、筆芯の筆記具本体に対する傾斜を
検出しているため、発光部から反射部を介して受光部ま
で到達する光路に、図７に示したように、ビームスプリ
ッタ、コリメートレンズを必要とし、部品数が多く、構
造が複雑になると言う欠点があった。
の後端に設けた反射部に筆記具本体に設けた赤外光の発
光部から赤外光を照射し反射光を同じく筆記具本体に設
けた複数個の受光部で受光し、筆芯の筆記具本体に対す
る傾斜による反射光の位置の変化にともなう各受光部の
受光量の変化により、筆芯の筆記具本体に対する傾斜を
検出しているため、発光部から反射部を介して受光部ま
で到達する光路に、図７に示したように、ビームスプリ
ッタ、コリメートレンズを必要とし、部品数が多く、構
造が複雑になると言う欠点があった。
【０００８】また、従来の赤外光を使用した筆芯の傾き
検出機構においては、発光部からでた赤外光を筆圧が印
加されていない状態で、Ｘ軸成分の出力とＹ軸成分の出
力がそれぞれ極小値を示すように受光部の中央に位置合
わせを行うとともに、筆圧が印加され、前記筆芯が傾斜
した場合においても、正しい光路を通り、受光部の所定
の領域で受光されるように位置合わせを行う必要があ
り、これらの位置調整に微動機構が必要であるため、さ
らに構造が複雑になると言う欠点があった。
検出機構においては、発光部からでた赤外光を筆圧が印
加されていない状態で、Ｘ軸成分の出力とＹ軸成分の出
力がそれぞれ極小値を示すように受光部の中央に位置合
わせを行うとともに、筆圧が印加され、前記筆芯が傾斜
した場合においても、正しい光路を通り、受光部の所定
の領域で受光されるように位置合わせを行う必要があ
り、これらの位置調整に微動機構が必要であるため、さ
らに構造が複雑になると言う欠点があった。
【０００９】さらに、従来の傾き検出機構においては、
筆芯の傾きを、Ｘ軸とＹ軸の二つに分けて検出していた
ため、筆記具を持つ時の筆記具の向きを常に一定に保つ
ために、筆記具に特定の指の位置に対応した凹部を設け
るなどの必要があった。
筆芯の傾きを、Ｘ軸とＹ軸の二つに分けて検出していた
ため、筆記具を持つ時の筆記具の向きを常に一定に保つ
ために、筆記具に特定の指の位置に対応した凹部を設け
るなどの必要があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる筆記判別
システム用筆記具は、筆記具本体に支持される筆芯と、
前記筆芯または筆記具本体のいずれか一方に設けられる
磁石と、その他方に設けられ、前記磁石の磁界を検出す
る磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力により
筆芯の筆記具本体に対する傾きを検出するためのもので
ある。また、筆芯の後端部に配置された断面形状が円形
の永久磁石の位置を筆記具本体に設けた４個の磁気セン
サによって検出する構成であり、磁気センサ出力演算装
置は、前記４個の磁気センサの互いに向い合う位置にあ
る磁気センサを一組として、それらの差の電圧を検出
し、それぞれ、一方を前記永久磁石の位置のＸ軸方向成
分、他方をこれと直交するＹ軸方向成分とするととも
に、前記Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分それぞれの二
乗和の平方根を演算して出力する構成であるため、構造
が簡単になる上に、前記磁気センサ出力演算装置の出力
電圧は、筆芯の傾斜のＸ軸成分とＹ軸成分の二乗和の平
方根、すなわち、筆芯の、筆圧が印加されない状態での
初期位置に対する偏芯量に比例した電圧となる。したが
って、前記永久磁石の位置に対して、前記磁気センサの
位置を機械的あるいは回路的に、前記磁気センサ出力演
算装置の出力電圧が極小値を示すように調節することに
より、容易に筆圧が印加されていない状態の筆芯の位置
に対する原点調節が可能となる。
システム用筆記具は、筆記具本体に支持される筆芯と、
前記筆芯または筆記具本体のいずれか一方に設けられる
磁石と、その他方に設けられ、前記磁石の磁界を検出す
る磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力により
筆芯の筆記具本体に対する傾きを検出するためのもので
ある。また、筆芯の後端部に配置された断面形状が円形
の永久磁石の位置を筆記具本体に設けた４個の磁気セン
サによって検出する構成であり、磁気センサ出力演算装
置は、前記４個の磁気センサの互いに向い合う位置にあ
る磁気センサを一組として、それらの差の電圧を検出
し、それぞれ、一方を前記永久磁石の位置のＸ軸方向成
分、他方をこれと直交するＹ軸方向成分とするととも
に、前記Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分それぞれの二
乗和の平方根を演算して出力する構成であるため、構造
が簡単になる上に、前記磁気センサ出力演算装置の出力
電圧は、筆芯の傾斜のＸ軸成分とＹ軸成分の二乗和の平
方根、すなわち、筆芯の、筆圧が印加されない状態での
初期位置に対する偏芯量に比例した電圧となる。したが
って、前記永久磁石の位置に対して、前記磁気センサの
位置を機械的あるいは回路的に、前記磁気センサ出力演
算装置の出力電圧が極小値を示すように調節することに
より、容易に筆圧が印加されていない状態の筆芯の位置
に対する原点調節が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態
にかかる筆記具の概略構成図である。
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態
にかかる筆記具の概略構成図である。
【００１２】本実施形態では、筆記具１０はボールペン
として構成される。図１に示すように、棒状の筆芯１１
（すなわちインク軸）は、環状の支持固定具１２を介し
て円筒状の筆記具本体（外筒）１３に固定されている。
この筆芯１１には、その外周面上の筆芯１１の中心軸を
挟んで対向する位置に、それぞれ平板状の圧電振動子１
４（１４ａ，１４ｂ）が、例えば接着剤によって貼付固
定されている。圧電振動子１４ａ，１４ｂは、それぞ
れ、表裏両面の大部分の領域に電極が形成されており、
圧電振動子１４の筆芯と接合されていない面の電極１５
および１６の少なくともいずれか一方の電極の一部を分
割して自励発振回路用出力電極１７（電極１６を分割し
た場合）としている。この圧電振動子１４が図２に示す
自励発振回路２０に組み込まれ、筆芯１１を加振する。
さらに、筆記具には、運筆時に筆芯に加わる筆圧の筆芯
の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する面内成分の力を検出す
るために、筆芯の傾き検出機構３０（後で詳しく説明す
る）が設けられている。
として構成される。図１に示すように、棒状の筆芯１１
（すなわちインク軸）は、環状の支持固定具１２を介し
て円筒状の筆記具本体（外筒）１３に固定されている。
この筆芯１１には、その外周面上の筆芯１１の中心軸を
挟んで対向する位置に、それぞれ平板状の圧電振動子１
４（１４ａ，１４ｂ）が、例えば接着剤によって貼付固
定されている。圧電振動子１４ａ，１４ｂは、それぞ
れ、表裏両面の大部分の領域に電極が形成されており、
圧電振動子１４の筆芯と接合されていない面の電極１５
および１６の少なくともいずれか一方の電極の一部を分
割して自励発振回路用出力電極１７（電極１６を分割し
た場合）としている。この圧電振動子１４が図２に示す
自励発振回路２０に組み込まれ、筆芯１１を加振する。
さらに、筆記具には、運筆時に筆芯に加わる筆圧の筆芯
の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する面内成分の力を検出す
るために、筆芯の傾き検出機構３０（後で詳しく説明す
る）が設けられている。
【００１３】図２は、本発明の実施形態にかかる筆芯の
加振および振動検出を行う自励発振回路２０の回路図で
ある。自励発振回路２０は、増幅回路２１と、圧電振動
子１４および筆芯１１を含む振動体２３と、振動体２３
の共振周波数（圧電振動子１４の加振による振動体２３
の共振周波数）とほぼ等しい周波数を中心周波数とする
バンドパスフィルタ２２と、を含む。この自励発振回路
２０では、回路構成を簡単にするため、振動体２３を、
駆動端子２４、共通アース端子２５、および出力端子２
６の３つの端子を有する３端子型の構成としている。よ
り具体的には、本実施形態では、電極１５および１６を
接続して駆動端子２４とし、筆芯１１を共通アース端子
２５とし、電極１７を出力端子２６としている。
加振および振動検出を行う自励発振回路２０の回路図で
ある。自励発振回路２０は、増幅回路２１と、圧電振動
子１４および筆芯１１を含む振動体２３と、振動体２３
の共振周波数（圧電振動子１４の加振による振動体２３
の共振周波数）とほぼ等しい周波数を中心周波数とする
バンドパスフィルタ２２と、を含む。この自励発振回路
２０では、回路構成を簡単にするため、振動体２３を、
駆動端子２４、共通アース端子２５、および出力端子２
６の３つの端子を有する３端子型の構成としている。よ
り具体的には、本実施形態では、電極１５および１６を
接続して駆動端子２４とし、筆芯１１を共通アース端子
２５とし、電極１７を出力端子２６としている。
【００１４】図３は、本発明の実施形態にかかる筆芯の
傾き検出機構３０の構成を示す平面図（ａ）および側面
図（ｂ）である。図３（ｂ）に示すように、筆芯１１の
後端には、中心軸方向に着磁された円柱状の永久磁石３
２が前記筆芯１１の中心軸と一致するように装着されて
おり、筆記具１０の外筒１３の後端部には磁気センサ３
４が設けられる。この磁気センサ３４は、同一円周上の
円周を４等分する位置にそれぞれ配置され、同じ方向
（例えば筆芯１１の中心軸方向）を指向する４個のホー
ル素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを備える。
傾き検出機構３０の構成を示す平面図（ａ）および側面
図（ｂ）である。図３（ｂ）に示すように、筆芯１１の
後端には、中心軸方向に着磁された円柱状の永久磁石３
２が前記筆芯１１の中心軸と一致するように装着されて
おり、筆記具１０の外筒１３の後端部には磁気センサ３
４が設けられる。この磁気センサ３４は、同一円周上の
円周を４等分する位置にそれぞれ配置され、同じ方向
（例えば筆芯１１の中心軸方向）を指向する４個のホー
ル素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを備える。
【００１５】図４は、本発明の実施形態にかかる磁気セ
ンサ出力演算装置４０を含む、筆芯の傾き検出機構３０
の動作原理の説明図である。前記４個のホール素子（３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ）のうち、中心軸を挟ん
で対向する位置にあるホール素子（すなわち、３３ａと
３３ｃ、３３ｂと３３ｄ）を一組として、各組における
ホール素子の出力電圧の差を取得し、それら電圧差の一
方を前記永久磁石３２の位置のＸ軸方向成分、他方をこ
れと直交するＹ軸方向成分とするとともに、前記Ｘ軸方
向成分およびＹ軸方向成分それぞれの二乗和の平方根を
演算して出力する演算回路４３を含む磁気センサ出力演
算装置４０が設けられている。
ンサ出力演算装置４０を含む、筆芯の傾き検出機構３０
の動作原理の説明図である。前記４個のホール素子（３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ）のうち、中心軸を挟ん
で対向する位置にあるホール素子（すなわち、３３ａと
３３ｃ、３３ｂと３３ｄ）を一組として、各組における
ホール素子の出力電圧の差を取得し、それら電圧差の一
方を前記永久磁石３２の位置のＸ軸方向成分、他方をこ
れと直交するＹ軸方向成分とするとともに、前記Ｘ軸方
向成分およびＹ軸方向成分それぞれの二乗和の平方根を
演算して出力する演算回路４３を含む磁気センサ出力演
算装置４０が設けられている。
【００１６】４個のホール素子（３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄ）のうち、中心軸を挟んで対向する位置にあ
るホール素子３３ａと３３ｃおよび３３ｂと３３ｄの出
力電圧をそれぞれ差動増幅器４１および４２に接続する
と、永久磁石３２の中心が、前記ホール素子が配置され
た円周の中心軸と一致している時には、全てのホール素
子の出力電圧は同じ電圧となるため、差動増幅器４１の
出力電圧Ｖｘおよび４２の出力電圧Ｖｙは共にゼロにな
る。以下、永久磁石３２が前記中心軸からわずかな距離
だけ動いた場合について、順を追って説明する。１）ホ
ール素子３３ａと３３ｃを結ぶ線の方向（ｘ方向とす
る）に動いた場合、移動距離をｘとすると、Ｖｘ=ｋ・
ｘ、Ｖｙ=０となる。ここにｋ：係数。２）ホール素子
３３ｂと３３ｄを結ぶ線の方向（ｙ方向とする）に動い
た場合、移動距離をｙとすると、Ｖｙ=ｋ・ｙ、Ｖｘ=０
となる。３）任意の方向に直線的に動いた場合、移動距
離のｘ方向成分、ｙ方向成分をそれぞれｘ、ｙとする
と、Ｖｘ=ｋ・ｘ、Ｖｙ=ｋ・ｙとなる。今、Ｖ=（Ｖｘ2+
Ｖｙ2）1/2の値を１）、２）、および３）の場合につい
てそれぞれ求めると、それぞれ、１）Ｖ=ｋｘ、２）Ｖ=
ｋｙ、３）Ｖ=ｋ（ｘ2+ｙ2）1/ 2となる。すなわち、出
力電圧Ｖは、永久磁石３２の中心と前記ホール素子の配
置された円周の中心との距離（偏芯）に比例することに
なる。
ｃ，３３ｄ）のうち、中心軸を挟んで対向する位置にあ
るホール素子３３ａと３３ｃおよび３３ｂと３３ｄの出
力電圧をそれぞれ差動増幅器４１および４２に接続する
と、永久磁石３２の中心が、前記ホール素子が配置され
た円周の中心軸と一致している時には、全てのホール素
子の出力電圧は同じ電圧となるため、差動増幅器４１の
出力電圧Ｖｘおよび４２の出力電圧Ｖｙは共にゼロにな
る。以下、永久磁石３２が前記中心軸からわずかな距離
だけ動いた場合について、順を追って説明する。１）ホ
ール素子３３ａと３３ｃを結ぶ線の方向（ｘ方向とす
る）に動いた場合、移動距離をｘとすると、Ｖｘ=ｋ・
ｘ、Ｖｙ=０となる。ここにｋ：係数。２）ホール素子
３３ｂと３３ｄを結ぶ線の方向（ｙ方向とする）に動い
た場合、移動距離をｙとすると、Ｖｙ=ｋ・ｙ、Ｖｘ=０
となる。３）任意の方向に直線的に動いた場合、移動距
離のｘ方向成分、ｙ方向成分をそれぞれｘ、ｙとする
と、Ｖｘ=ｋ・ｘ、Ｖｙ=ｋ・ｙとなる。今、Ｖ=（Ｖｘ2+
Ｖｙ2）1/2の値を１）、２）、および３）の場合につい
てそれぞれ求めると、それぞれ、１）Ｖ=ｋｘ、２）Ｖ=
ｋｙ、３）Ｖ=ｋ（ｘ2+ｙ2）1/ 2となる。すなわち、出
力電圧Ｖは、永久磁石３２の中心と前記ホール素子の配
置された円周の中心との距離（偏芯）に比例することに
なる。
【００１７】つまり、本発明の傾き検出機構３０および
磁気センサ出力演算装置４０を用いることにより、運筆
時に加わった筆圧により筆芯と筆記具本体１３の間に生
じた傾きを、筆芯の偏芯量として検出することができる
ため、筆記具の向きは自由に選べることになる。
磁気センサ出力演算装置４０を用いることにより、運筆
時に加わった筆圧により筆芯と筆記具本体１３の間に生
じた傾きを、筆芯の偏芯量として検出することができる
ため、筆記具の向きは自由に選べることになる。
【００１８】図５は、本発明の実施形態にかかる筆記判
別システム用筆記具１０の傾き検出機構３０の特性例で
ある。測定には、４個のホール素子３３が直径１０ｍｍ
のプリント基板上の直径７ｍｍの円周を４等分する位置
に配置された磁気センサ３４と、長さ方向に着磁された
直径２ｍｍ、長さ４ｍｍのＳｍＣｏ（サマリウムコバル
ト）系永久磁石３２と、を用いた。磁石３２の長さ方向
を前記ホール素子３３が装着されたプリント基板の面と
垂直とし、磁石３２の端面とホール素子３３の感磁面の
間隔を３ｍｍに保ったまま、磁石３２をｘ方向、ｙ方
向、およびｘ方向から３０度の角度の方向に±０．５ｍ
ｍ移動させた場合の出力電圧特性の測定結果を示す。図
５より、移動距離と出力電圧はほぼ比例しており、本発
明の筆記判別システム用筆記具１０の傾き検出機構３０
が軸心１１の傾き（偏芯）検出センサとして有効である
ことがわかる。
別システム用筆記具１０の傾き検出機構３０の特性例で
ある。測定には、４個のホール素子３３が直径１０ｍｍ
のプリント基板上の直径７ｍｍの円周を４等分する位置
に配置された磁気センサ３４と、長さ方向に着磁された
直径２ｍｍ、長さ４ｍｍのＳｍＣｏ（サマリウムコバル
ト）系永久磁石３２と、を用いた。磁石３２の長さ方向
を前記ホール素子３３が装着されたプリント基板の面と
垂直とし、磁石３２の端面とホール素子３３の感磁面の
間隔を３ｍｍに保ったまま、磁石３２をｘ方向、ｙ方
向、およびｘ方向から３０度の角度の方向に±０．５ｍ
ｍ移動させた場合の出力電圧特性の測定結果を示す。図
５より、移動距離と出力電圧はほぼ比例しており、本発
明の筆記判別システム用筆記具１０の傾き検出機構３０
が軸心１１の傾き（偏芯）検出センサとして有効である
ことがわかる。
【００１９】本実施形態にかかる傾き検出機構３０で
は、筆芯１１が筆記媒体に接触していない状態で、永久
磁石３２、あるいは、同じ円周上に４個のホール素子３
３が配置された磁気センサ３４、のうちいずれか一方を
ずらし、磁気センサ出力演算装置４０の出力電圧Ｖが極
小値を示すように位置合わせが行われる。さらに微調整
が必要な場合には、前記差動増幅器４１および４２のゲ
インを調整する。
は、筆芯１１が筆記媒体に接触していない状態で、永久
磁石３２、あるいは、同じ円周上に４個のホール素子３
３が配置された磁気センサ３４、のうちいずれか一方を
ずらし、磁気センサ出力演算装置４０の出力電圧Ｖが極
小値を示すように位置合わせが行われる。さらに微調整
が必要な場合には、前記差動増幅器４１および４２のゲ
インを調整する。
【００２０】以上、本発明の実施例の説明では、永久磁
石の形状を円柱状としたが、厚さ方向に着磁された円板
状の磁石を用いても全く同じ原理で傾きを検出すること
ができる。また、永久磁石として、形状を円環とし、円
の径方向に着磁された永久磁石を用い、前記４個のホー
ル素子をそれぞれ同一円周上の円周を４等分する位置
に、前記筆芯の中心軸に面して同じ角度で配置しても全
く同じ原理で傾きを検出することができる。さらに、前
記４個のホール素子の代わりに、ＭＲ素子（磁気抵抗素
子）やＭＩ素子（磁気インピーダンス素子）などの他の
磁気センサを用いても良い。また、上記実施形態では、
磁石を筆芯に、また磁気センサを筆記具本体に設けた
が、これに替えて、磁石を筆記具本体に、また磁気セン
サを筆芯に設けるようにしてもよい。また、予め筆芯の
傾き量に対する磁気センサの出力特性を取得しておき、
磁気センサ出力演算装置において、取得された磁気セン
サ出力を、その出力特性に基づいて補正するようにして
もよい。
石の形状を円柱状としたが、厚さ方向に着磁された円板
状の磁石を用いても全く同じ原理で傾きを検出すること
ができる。また、永久磁石として、形状を円環とし、円
の径方向に着磁された永久磁石を用い、前記４個のホー
ル素子をそれぞれ同一円周上の円周を４等分する位置
に、前記筆芯の中心軸に面して同じ角度で配置しても全
く同じ原理で傾きを検出することができる。さらに、前
記４個のホール素子の代わりに、ＭＲ素子（磁気抵抗素
子）やＭＩ素子（磁気インピーダンス素子）などの他の
磁気センサを用いても良い。また、上記実施形態では、
磁石を筆芯に、また磁気センサを筆記具本体に設けた
が、これに替えて、磁石を筆記具本体に、また磁気セン
サを筆芯に設けるようにしてもよい。また、予め筆芯の
傾き量に対する磁気センサの出力特性を取得しておき、
磁気センサ出力演算装置において、取得された磁気セン
サ出力を、その出力特性に基づいて補正するようにして
もよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品数が少なく、構造が簡単で、筆圧が印加されない状
態の筆芯の初期位置、つまり筆芯の傾斜の原点が容易に
調整可能で、筆記具の向き（軸に対する回転方向）に依
存しない、筆記判別システム用筆記具を得ることができ
る。
部品数が少なく、構造が簡単で、筆圧が印加されない状
態の筆芯の初期位置、つまり筆芯の傾斜の原点が容易に
調整可能で、筆記具の向き（軸に対する回転方向）に依
存しない、筆記判別システム用筆記具を得ることができ
る。
【図１】 本発明の実施形態にかかる筆記判別システム
用筆記具の斜視図（一部断面図）である。
用筆記具の斜視図（一部断面図）である。
【図２】 本発明の実施形態にかかる筆記判別システム
用筆記具の圧電振動子を組み込んだ自励発振回路の回路
図である。
用筆記具の圧電振動子を組み込んだ自励発振回路の回路
図である。
【図３】 本発明の実施形態にかかる筆記判別システム
用筆記具の筆芯の傾き検出機構３０の構成を示す図（平
面図：ａ、側面図：ｂ）である。
用筆記具の筆芯の傾き検出機構３０の構成を示す図（平
面図：ａ、側面図：ｂ）である。
【図４】 本発明の実施形態にかかる筆記判別システム
用筆記具の磁気センサ出力演算装置を含む筆芯の傾き検
出機構の動作原理の説明図である。
用筆記具の磁気センサ出力演算装置を含む筆芯の傾き検
出機構の動作原理の説明図である。
【図５】 本発明の実施形態にかかる筆記判別システム
用筆記具の筆芯の傾き測定例である。
用筆記具の筆芯の傾き測定例である。
【図６】 従来の筆記判別システム用筆記具の斜視図
（一部断面図）である。
（一部断面図）である。
【図７】 従来の筆記判別システム用筆記具の筆芯の傾
き検出機構の構成と原理の説明図である。
き検出機構の構成と原理の説明図である。
１０ 筆記具、１１ 筆芯、１２ 支持固定具、１３
外筒（筆記具本体）、１４（１４ａ，１４ｂ） 圧電振
動子、１５，１６，１７ 電極、２０ 自励発振回路、
２１ 増幅回路、２２ バンドパスフィルタ、２３ 振
動体、２４ 駆動端子、２５ 共通アース端子、２６
出力端子、３０ 傾き検出機構、３２永久磁石、３３
（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ） ホール素子、３
４ 磁気センサ、４０ 磁気センサ出力演算装置、４
１，４２ 差動増幅器、４３ 演算回路。
外筒（筆記具本体）、１４（１４ａ，１４ｂ） 圧電振
動子、１５，１６，１７ 電極、２０ 自励発振回路、
２１ 増幅回路、２２ バンドパスフィルタ、２３ 振
動体、２４ 駆動端子、２５ 共通アース端子、２６
出力端子、３０ 傾き検出機構、３２永久磁石、３３
（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ） ホール素子、３
４ 磁気センサ、４０ 磁気センサ出力演算装置、４
１，４２ 差動増幅器、４３ 演算回路。
Claims (7)
- 【請求項１】 筆記具本体に支持される筆芯と、 前記筆芯または筆記具本体のいずれか一方に設けられる
磁石と、 その他方に設けられ、前記磁石の磁界を検出する磁気セ
ンサと、 を備え、前記磁気センサの出力により筆芯の筆記具本体
に対する傾きを検出するための筆記判別システム用筆記
具。 - 【請求項２】 前記磁石は、形状が円板状あるいは円柱
状で、その中心軸方向に着磁されており、前記筆芯の中
心軸と一致するように配置されることを特徴とする請求
項１に記載の筆記判別システム用筆記具。 - 【請求項３】 前記磁石は、形状が円環状で、円環の中
心に対して放射方向（径方向）に着磁されており、円環
の中心軸と前記筆芯の中心軸とが一致するように配置さ
れることを特徴とする請求項１に記載の筆記判別システ
ム用筆記具。 - 【請求項４】 前記磁気センサは、４個の磁気センサを
含み、 それら４個の磁気センサは、それぞれ同一円周上の円周
を４等分する位置に、互いに同じ向きに配置されること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筆記判
別システム用筆記具。 - 【請求項５】 前記磁気センサは、４個の磁気センサを
含み、 それら４個の磁気センサは、それぞれ同一円周上の円周
を４等分する位置に、前記筆芯の中心軸に面して同じ角
度で配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の筆記判別システム用筆記具。 - 【請求項６】 前記４個の磁気センサに接続され、互い
に向い合う位置にある磁気センサを一組として、それら
の差の電圧を検出し、それぞれ、一方を前記磁石の位置
のＸ軸方向成分、他方をこれと直交するＹ軸方向成分と
するとともに、前記Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分そ
れぞれの二乗和の平方根を演算して出力する磁気センサ
出力演算装置、 をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載
の筆記判別システム用筆記具。 - 【請求項７】 前記筆芯の外周表面上に筆芯の中心軸を
挟んで対向する圧電振動子の対をさらに備えることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の筆記判別シ
ステム用筆記具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001280507A JP2003083709A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 筆記判別システム用筆記具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001280507A JP2003083709A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 筆記判別システム用筆記具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003083709A true JP2003083709A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19104488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001280507A Pending JP2003083709A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 筆記判別システム用筆記具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003083709A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127736A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Tdk Corp | 磁気センサ |
| KR20130034777A (ko) * | 2011-09-29 | 2013-04-08 | 삼성전자주식회사 | 휴대단말기의 펜 입력장치 및 방법 |
| JP2014531675A (ja) * | 2011-09-28 | 2014-11-27 | アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド | 磁気スタイラス |
| WO2016098994A1 (ko) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 주식회사 트레이스 | 사용각도가 제한된 스타일러스 펜 및 스타일러스 펜의 사용각도를 제한하는 디지타이저 |
| CN106427302A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 盐城工学院 | 铅笔笔帽和铅笔 |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001280507A patent/JP2003083709A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127736A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Tdk Corp | 磁気センサ |
| JP2014531675A (ja) * | 2011-09-28 | 2014-11-27 | アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド | 磁気スタイラス |
| US9195351B1 (en) | 2011-09-28 | 2015-11-24 | Amazon Technologies, Inc. | Capacitive stylus |
| KR20130034777A (ko) * | 2011-09-29 | 2013-04-08 | 삼성전자주식회사 | 휴대단말기의 펜 입력장치 및 방법 |
| KR101855233B1 (ko) * | 2011-09-29 | 2018-06-26 | 삼성전자 주식회사 | 휴대단말기의 펜 입력장치 및 방법 |
| WO2016098994A1 (ko) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 주식회사 트레이스 | 사용각도가 제한된 스타일러스 펜 및 스타일러스 펜의 사용각도를 제한하는 디지타이저 |
| CN106427302A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 盐城工学院 | 铅笔笔帽和铅笔 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050711 |