JP2004145461A

JP2004145461A - 筆記具

Info

Publication number: JP2004145461A
Application number: JP2002307357A
Authority: JP
Inventors: Makoto Wada; 和田　真
Original assignee: Kokuyo Co Ltd
Current assignee: Kokuyo Co Ltd
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】断続的な筆運びがあった場合でも、文字認識を確実に行うことができ、また、ホワイトボードのようにきっちりした板面は無論のこと、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのように板面にがたつきがあり一定の筆圧を得ることができないものでも、スイッチのＯＮＯＦＦに気が行って思考が中断されることのない筆記具を提供する。
【課題を解決するための手段】被書込対象物ＷＢの書込面Ｗ１に手書入力による文字や線画等の手書入力データＦの書込みや書込んだ手書入力データＦの電子データ化を行い得る筆記具Ｐであって、筆記中に、筆記具Ｐの一部と前記書込面Ｗ１または使用者の手との間に作用する圧力を検知する圧力検知手段１１と、この圧力検知手段１１が筆記中の圧力を検知した際に手書入力による入力軌跡情報の電子データ化を行う電子データ化処理手段３１へその入力軌跡情報を出力する入力軌跡情報出力手段１６とを具備するようにした。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手書き入力された内容の電子データ化を行う際に用いる筆記具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、思いついた発想を忘れないうちに文字等としてホワイトボードへ書き留めたり表現したりでき、さらにこれら書き込んだ文字の電子データ化を同時に行える電子ペンが、オフィスの会議やブレーンストーミング等において好適に用いられるようになってきている。このようなタイプの電子ペンとしては、一例として、筆圧がペン先に加わると、ペン先が押し込まれることによってスイッチが入り、ペン先の位置やペンの色を示す情報が超音波や赤外線を介して外部のデータ処理装置に出力され、このデータ処理装置でペンの軌跡等を電子データ化した文字等としてディスプレイに表示したり保存したりすることができるように構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、上述のような構成の電子ペンの他に、書込面上の位置情報を示すパターンが示された被書込対象物に文字や線画等の手書入力データの手書入力を行った際にこの手書した手書入力データの入力軌跡情報をそのパターンに基づき読み取る入力軌跡読取手段を設けたタイプの電子ペンや、光を照射する照射部及びこの照射部で照射した照射光を紙等の書込面で反射させ反射された反射光を検出する光検出センサとを有し、これら照射光と反射光とで生じるドップラ効果を利用してペン先の位置を測定し、入力軌跡情報を得るタイプの電子ペンも知られているが、これら電子ペンも上述のものと同様にペン先が押し込まれることによってスイッチが入り、スイッチがＯＮの時に得た入力軌跡情報やペン先の位置やペンの色を示す情報を外部のデータ処理装置に出力し電子データ化した文字等としてディスプレイに表示したり保存したりすることができるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００２−５１５６１９号公報（段落番号０３６５〜０３８６、第２１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の電子ペンは、例えば、アルファベットを筆記体で書く場合のように、一旦書き始めるとスイッチが入った状態が続くタイプのものでは文字認識が成功し易いが、例えば、漢字、ひらがな、カナ等のように、一つの文字の筆記中にも、紙やホワイトボードの書込面にペン先を接触、非接触にする筆運びを断続的に繰り返す必要がある場合には、スイッチが入ったり切れたりする動作が不連続に生じるため、文字認識が成功し難いといった問題点があった。さらに、例えば「大」のような「はらい」を含む文字では、筆圧が抜けていく過程でスイッチがＯＦＦになり、不完全な状態で認識が終了して文字が崩れる問題が発生していた。
【０００６】
また、ホワイトボード等のように比較的硬質な板面であれば板面に対する筆圧を略一定に得ることができ好適な状態で使用できるが、例えば、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのものなど板面にがたつきが多いものでは一定の筆圧を得ることが困難であり、このため筆記中にがたつきが生じてスイッチがＯＮであるかＯＦＦであるかに気が散ってしまい、思考イメージをスムーズに紙上に表現する作業の阻害要因となってしまうなど、本来この種の筆記具が目的としているスムーズな表現を実現しているとは言えなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述する問題を解決することを主たる課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、被書込対象物の書込面に手書入力による文字や線画等の手書入力データの書込みや書込んだ手書入力データの電子データ化を行い得る筆記具であって、筆記中に、筆記具の一部と前記書込面または使用者の手との間に作用する圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手段が筆記中の圧力を検知した際に手書入力による入力軌跡情報の電子データ化を行う電子データ化処理手段へその入力軌跡情報を出力する入力軌跡情報出力手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、筆記具の一部と書込面または使用者の手との間に作用する筆記中の圧力に基づき文字認識を行うため、断続的な筆運びがあった場合でも文字認識を確実に行うことができる。また、ホワイトボードのように比較的硬質な板面は無論のこと、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのように板面にがたつきがあり一定の筆圧を得ることができないものでも、筆記中の圧力で筆記中であることが検知されることにより文字認識が確実に行われるため、スイッチのＯＮＯＦＦに気が行って思考が中断するといった不具合を防止できる。
【００１０】
なお、筆記中の圧力を好適に検知するためには、前記圧力検知手段が、前記圧力を検出するピエゾ抵抗素子を備えたものであることが望ましく、特に、このピエゾ抵抗素子を、筆記中の圧力変化によって変形する素子支持要素に取り付け、さらに、前記素子支持要素が、筆記中の圧力を受けることによって内部の圧力が変化し得る内部空間を有するように構成したものであって、前記ピエゾ抵抗素子が、筆記中の圧力を前記空間内の圧力変化として検知するように構成することが望ましい。
【００１１】
また、静的に印加され続けられる圧力を好適に検知するためには、前記ピエゾ抵抗素子を４個用いることによって所定のブリッジ回路を形成し、その所定のブリッジ回路に直流電圧を印加することにより、前記ピエゾ抵抗素子で検知する筆記中の圧力を圧力電圧信号に変換して出力するように構成すればよい。
【００１２】
また、会話や雑音等の空気振動や該筆記具を支持する際に生じる手との接触による振動等の外乱から筆記中の圧力を分離して文字認識を確実に行うようにするためには、前記圧力検知手段で検知する筆記中の圧力が所定値よりも大きな値を示した際に、前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を前記電子データ化処理手段へ出力するように設定していることが好ましい。
そして、様々な外乱から筆記中の圧力を好適に分離し得るようにするためには、前記所定値を、所定の基準信号レベルに設定する基準レベル設定手段を設け、基準信号レベルを適宜設定することにより様々な外乱から筆記中の圧力を分離するようにすればよい。
【００１３】
ところで、リアルタイムに筆記中の手書入力データの電子データ化を行い得るようにするためには、前記圧力検知手段で検知する圧力の圧力レベルと前記基準レベル設定手段で設定した基準信号レベルとを比較するレベル判定手段を設け、このレベル判定手段が、前記圧力検知手段で検知した圧力レベルを前記基準レベル設定手段で設定した基準信号レベルより大きいと判断した際に、前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を前記電子データ化処理手段へ出力するように構成していることが望ましい。
【００１４】
また、筆圧が抜けていく過程でスイッチがＯＦＦになり文字崩れが生じるといった不具合を防止し、確実に文字認識を行い得るようにするためには、前記圧力レベルの信号成分のうちを前記基準レベル以上の信号成分を通過させるとともに、その通過させた信号成分に所定のバイアスを印加して出力するバイアス手段を備えることが好ましい。
【００１５】
なお、本発明の具体的な実施態様としては、前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を示す超音波を出力するように構成されたものであって、前記被書込対象物に手書入力を行った際に生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記入力軌跡情報出力手段が前記電子データ化処理手段に超音波を出力するものが挙げられる。また、書込面上の位置情報を示すパターンが示された被書込対象物に手書入力を行った際にこの手書した入力軌跡情報をそのパターンに基づき読み取る入力軌跡読取手段を設け、前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記入力軌跡読取手段が読み取った入力軌跡情報を電子データ化処理手段に出力するように構成した実施態様も考えられる。さらに、紙等の書込面に照射光を照射する照射部と、この照射部で照射した照射光を前記書込面で反射させ反射した反射光を検出する光検出センサとを設け、前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記照射光と前記反射光とで生じるドップラ効果を利用してペン先の位置を測定して得た入力軌跡情報を電子データ化処理手段に出力するように構成した実施態様であってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明の筆記具Ｐは、図１に示すように、赤色や青色等の各色を有するマーカＰＭと、このマーカＰＭのペン先ＰＭ１を外部に露出させるとともに筆記中にそのペン先ＰＭ１に筆記中の圧力が加わればマーカＰＭ全体が内部に若干押し込まれ得るように収納し且つこのマーカＰＭによる文字や線画等の手書入力データＦの書込中に赤外線や超音波を発生し得る筆記具本体Ｐ１と、この筆記具本体Ｐ１に収納するマーカＰＭを外部からそのマーカ色を識別可能にカバーする略透明な保護カバーＰ２とを備えるものであって、図２に示すように、手書入力データＦを書き込むホワイトボードＷＢと、このホワイトボードＷＢに取り付けられ前記筆記具Ｐによる手書入力データＦの入力軌跡情報を検出するセンサ装置Ｓと、このセンサ装置Ｓに接続され前記入力軌跡情報の電子データ化を行うパソコンＰＣとともに使用される。
【００１８】
以下、各部を詳述する。
【００１９】
筆記具本体Ｐ１は、図１及び図３に示すように、筆記中に、筆記具の一部と前記書込面または使用者の手との間に作用する圧力を検知する圧力センサユニット１０１と、この圧力センサユニット１０１を支持するための支持部材１０２と、図示しないアッテネータと、ＣＰＵ１０３と、内部メモリ１０４と、ＡＤ変換器ＡＤＣと、赤外線を放射する赤外線出力装置１０５と、超音波を発生する超音波発生装置１０６と、バッテリ１０７等とを主な構成要素とし、これら各部を内蔵している。
【００２０】
より具体的には、圧力センサユニット１０１は、図４に示すように、略円筒状に突出する圧力導入部ＳＣ１を有するとともにこの圧力導入部ＳＣ１より導入する空気の圧力を検知し得るピエゾ抵抗素子ＰＲを内蔵するセンサチップ部ＳＣと、前記支持部材１０２とマーカ本体ＰＭ２のペン尻端面ＰＭ３との間に配置されるとともに前記センサチップ部ＳＣの圧力導入部ＳＣ１を取り付けるための圧力導入部取付孔ＳＤ１を有する素子支持要素たるチップ支持部材ＳＤとを備えるものであってマーカ本体ＰＭ２の先端部に設けた書き込み用のペン先ＰＭ１が書込面と接触した際に生じる圧力をマーカ本体ＰＭ２を介してそのペン尻端面ＰＭ３側で検知して圧力電圧信号として出力するように構成している。
【００２１】
さらに詳述すると、センサチップ部ＳＣは、図４及び図５に示すように、圧力導入部ＳＣ１を、前記チップ支持部材ＳＤの圧力導入部取付孔ＳＤ１に挿入することにより、その内部に備えたホイートストンブリッジ回路ＷＢＣを構成する４個のピエゾ抵抗素子ＰＲで前記チップ支持部材ＳＤ内部の圧力を検知し得るように構成した一種のＩＣチップであって、本実施形態では、ホイートストンブリッジ回路ＷＢＣのＡ−Ｃ点間に直流電圧Ｖｃｃを印加することにより、チップ支持部材ＳＤ内部の圧力を、ホイートストンブリッジ回路ＷＢＣのＢ−Ｄ間における電圧差Ｖｏｕｔで示される圧力電圧信号を出力するようにしている。なお、この圧力電圧信号はアナログ信号として出力される。
【００２２】
チップ支持部材ＳＤは、図４に示すように、筆記中の圧力を受けることによって内部の圧力が変化し得る内部空間ＳＤ２を有するように構成したものである。より具体的には、本実施形態では、筆記中の圧力を好適に検知し得るように、このチップ支持部材ＳＤを樹脂成形によって、蛇腹状の周壁ＳＤ３を有するように外観視略円柱形状に形成し、そして該チップ支持部材ＳＤの支持部材１０２側端面に前記圧力導入部取付孔ＳＤ１を設け、この圧力導入部取付孔ＳＤ１に前記センサチップ部ＳＣの圧力導入部ＳＣ１を取り付け得るように構成している。
【００２３】
支持部材１０２は、中央部に前記センサチップ部ＳＣを挿通し得る平面視略円形状のセンサチップ部取付孔１０２Ｘを有する略円盤状の薄板板であって、この薄板板のペン先側面１０２ａとペン尻端面ＰＭ３との間に前記チップ支持部材ＳＤを挟み込むようにして取り付けている。
【００２４】
アッテネータは、前記圧力センサユニット１０１が検知する筆記中の圧力に混じる会話や雑音等の空気振動や該筆記具Ｐを支持する際に生じる手との接触による振動等の外乱を、好適に分離するための基準信号レベルを設定するものであって、この基準信号レベルは可変可能にコントロールできるようにしている。
【００２５】
ＣＰＵ１０３は、内部メモリ１０４等に記憶させたプログラムにしたがって作動し、前記圧力センサユニット１０１が出力する圧力電圧信号レベルと前記アッテネータで設定する基準レベル信号とを比較し、その比較結果に基づき、赤外線出力装置１０５と超音波発生装置１０６に赤外線と超音波とを放射する旨の指示を行うように動作する。
【００２６】
ＡＤ変換器ＡＤＣは、前記圧力センサユニット１０１が出力する圧力電圧信号をデジタル信号に変換し、デジタル筆圧信号として出力するものである。
【００２７】
赤外線出力装置１０５は、前記ＣＰＵ１０３から赤外線の出力の旨を指示された際に、マーカＰＭの色情報を含む赤外線信号と前記ＡＤ変換器ＡＤＣが出力するデジタル筆圧信号とを含む赤外線を放射するように設定している。
【００２８】
超音波発生装置１０６は、前記ＣＰＵ１０３から超音波の出力の旨を指示された際に、超音波を放射するように設定している。
【００２９】
一方、この筆記具Ｐを機能面で説明すると、前記内蔵された各部が動作することにより、図６に示すように、圧力検知手段１１、基準レベル設定手段１２、レベル判定手段１３、バイアス手段１４、ＡＤ変換手段１５、入力軌跡情報出力手段１６等としての機能を有している。
【００３０】
まず、圧力検知手段１１は、この筆記具Ｐでボード面Ｗ１に手書き入力を行う際に生じる筆記中の圧力を検知し、検知した圧力を圧力電圧信号として出力するものであって、前記圧力センサユニット１０１を利用して構成している。
【００３１】
基準レベル設定手段１２は、前記圧力検知手段１１が検知する圧力において、会話や雑音等の空気振動やこの筆記具Ｐを支持する際に生じる手との接触による振動等の外乱から、筆記中の圧力を分離するための基準信号レベルを設定するものであって、前記アッテネータを利用して構成している。
【００３２】
レベル判定手段１３は、前記圧力検知手段１１で検知した圧力電圧信号レベルと前記基準レベル設定手段１２で設定した基準信号レベルとを比較し、圧力電圧信号レベルが基準信号レベルより大きい際に、筆記中の圧力がかかっていることを示す筆記圧力発生中信号をバイアス手段１４に出力するように設定している。
【００３３】
バイアス手段１４は、前記レベル判定手段１３が筆記圧力発生中信号を出力した際に、前記圧力検知手段１１が出力する圧力電圧信号に前記基準レベルをゼロボルトとする負のバイアスを印加して出力するものである。
【００３４】
ＡＤ変換手段１５は、前記バイアス手段１４が出力する負のバイアスを印加した圧力電圧信号をデジタル信号に変換しデジタル筆圧信号として出力するものであって、前記ＡＤ変換器ＡＤＣを利用して形成している。なお、このＡＤ変換手段１５の機能は、ＡＤ変換器ＡＤＣを用いずに前記ＣＰＵ１０３を利用して形成する実施態様も考えられる。
【００３５】
入力軌跡情報出力手段１６は、前記ＡＤ変換手段１５からのデジタル筆圧信号を受け取ると、センサ装置Ｓに対して赤外線と超音波とを放射するように設定しているものであって、前記赤外線出力装置１０５と超音波発生装置１０６とを利用して構成している。なお、この赤外線には、前記ＡＤ変換手段１５が出力するデジタル筆圧信号とマーカＰＭの色情報とを含むように設定している。
【００３６】
一方、ホワイトボードＷＢは、前記筆記具Ｐで書込み可能な書込面たるボード面Ｗ１をその表面に有するものである。
【００３７】
センサ装置Ｓは、現在市販されているボードスキャナに分類されるものであって、図２に示すように、二つの吸盤Ｓ１１を利用してボード面Ｗ１に着脱可能に取り付けられている。そして、このセンサ装置Ｓは、図７に示すように、ＣＰＵ２０１、内部メモリ２０２、筆記具Ｐから出力される赤外線を受信する赤外線センサ２０３、筆記具Ｐから出力される音波を検出する二つの超音波センサ２０４、２０５、パラレルポート等の通信インタフェイス２０６等を主な構成要素とする。そして、内部メモリ２０２等に記憶したプログラムにしたがってＣＰＵ２０１や他の機器が動作し、図６に示すように、少なくとも手書入力データ取得手段２１と、手書入力データ送信手段２２としての機能を有している。
【００３８】
さらに詳述すると、手書入力データ取得手段２１は、このセンサ装置Ｓの上下方向に一定距離隔てて設けた二つの超音波センサ２０４、２０５とが検知する２つのパスの超音波を、筆記具Ｐのペン先位置を示す情報、すなわち入力軌跡情報として取得するものである。なお、本実施形態では、この手書入力データ取得手段２１が入力軌跡情報を取得するタイミングを、筆記具Ｐから放射される赤外線を赤外線センサ２０３が検知した際に二つの超音波センサ２０４、２０５のスイッチが入り取得するように設定している。
【００３９】
手書入力データ送信手段２２は、このようにして手書入力データ取得手段２１が取得した入力軌跡情報を、通信インタフェイス２０６等を介してリアルタイムにパソコンＰＣに送信するものである。さらに、本実施形態では、前記手書入力データ取得手段２１が赤外線に含まれる筆記具Ｐの色信号とデジタル筆圧信号とを取得し、この手書入力データ取得手段２１が筆記具Ｐの色情報及びデジタル筆圧信号を入力軌跡情報と同時にパソコンＰＣに送信するように設定している。
【００４０】
パソコンＰＣは、一般的な情報処理機能を有する情報処理装置であって、図８に示すように、ＣＰＵ３０１、内部メモリ３０２、外部記憶装置たるＨＤＤ３０３、ディスプレイ３０４、マウスやキーボード等のユーザインタフェイス３０５、パラレルポート等の通信インタフェイス３０６等を主な構成要素としている。そして内部メモリ３０２等に記憶したプログラムにしたがってＣＰＵ３０１や他の機器が動作し、図６に示すように、少なくともデータ受信手段３１、電子データ化処理手段３２、表示手段３３としての機能を有している。
【００４１】
さらに詳述すると、データ受信手段３１は、センサ装置Ｓから送信される入力軌跡情報と色情報及びデジタル筆圧信号とを受信するものであって、前記通信インタフェイス３０６等を利用して構成している。
【００４２】
電子データ化処理手段３２は、前記データ受信手段３１が受信した入力軌跡情報及びデジタル筆圧信号に基づき筆記具Ｐのペン先位置の軌跡を点の集合として計算し電子データ化するものであって、前記ＣＰＵ３０１を利用して構成している。
【００４３】
表示手段３３は、前記電子データ化処理手段３２で電子データ化した入力軌跡情報及びデジタル筆圧信号を表示するものであって、前記ディスプレイ３０４を利用して構成している。なお、電子データ化した入力軌跡情報は、ＪＰＥＧ形式やＢＭＰ形式等のデータやストロークデータ（時間軸をもったベクトルデータ）として前記ＨＤＤ３０３に保存することができるに構成している。
【００４４】
次に、以上のように構成される筆記具Ｐを用いたシステムの動作について図９に示すフロー図等を用いて説明する。
【００４５】
図９は、筆記具Ｐにおいて、筆記具ＰによりホワイトボードＷＢに書き込まれる手書入力データＦが、センサ装置Ｓへ送信される過程をフロー図で示したものである。なお、本実施形態では、この手書入力データＦを、図２に示すように「大きなデータ」を手書入力するものとして説明する。
【００４６】
まず、筆記具ＰをホワイトボードＷＢのボード面Ｗ１にペン先ＰＭ１をあて、筆圧を加えながら書込みを始めると、すなわち、「大」の字の第一画「ー」の書込みを始めると、ボード面Ｗ１がペン先ＰＭ１をペン尻側へ押し込むため、マーカ本体ＰＭ２のペン尻面ＰＭ３もペン尻側へと押し込まれる。すると、そのペン尻面ＰＭ３と前記筆記具本体Ｐ１に設けた支持部材１０２との間に配置した圧力センサユニット１０１のチップ支持部材ＳＤが圧縮される。このようにしてチップ支持部材ＳＤが圧縮されると、その内部の内部空間ＳＤ２の圧力は上昇し、上昇した圧力は、センサチップ部ＳＣの圧力導入部ＳＣ１を介して各ピエゾ抵抗素子ＰＲに加わり、前記ホイートストンブリッジＷＢに電圧差Ｖｏｕｔが生じ、これが圧力電圧信号として出力されることとなる。
【００４７】
以上のようにして、赤外線および超音波の出力が停止している状態において（ステップＳ１０１）、圧力センサユニット１０１で筆記中の圧力を検知すると（ステップＳ１０２）、圧力検知手段１１が圧力電圧信号を出力する（ステップＳ１０３）。そして、レベル判定手段１３が、基準レベル設定手段１２で設定した基準信号レベルと前記圧力検知手段１１が出力する圧力電圧信号レベルとを比較し、圧力電圧信号レベルが基準信号レベルより大きければ（ステップＳ１０４）、バイアス手段１４に筆記圧力発生中信号を出力する（ステップＳ１０５）。次に、このバイアス手段１４が、前記圧力検知手段１１が出力する圧力電圧信号に前記基準レベルをゼロボルトとする負のバイアスを印加して出力し（ステップＳ１０６）、さらに、ＡＤ変換手段１５によって、デジタル信号に変換されてデジタル筆圧信号として出力される（ステップＳ１０７）。このデジタル筆圧信号を受け取った入力軌跡情報出力手段１６は、デジタル筆圧信号と筆記具Ｐの色情報とを含む赤外線及び超音波をセンサ装置Ｓに放射する（ステップＳ１０８）。このように「ー」の筆記中は筆記中の圧力が発生し、以上のステップＳ１０２〜Ｓ１０８での処理が繰り返され、入力軌跡情報出力手段１６は、赤外線と超音波とをセンサ装置Ｓに放射しつづける。そして、「大」の字の第一画「ー」の筆記が終わり、第二画「ノ」の筆記のため運筆すると、ペン先ＰＭ１はボード面Ｗ１から一端離れるため筆記中に生じていた圧力がなくなり、圧力検知手段１１が圧力のないことを検知し（ステップＳ１０２）、入力軌跡情報出力手段１６は赤外線と超音波との放射をストップさせる（ステップＳ１０１）。そして、ペン先ＰＭ１をボード面Ｗ１に接触させて第二画を書き始めれば、筆記中の圧力が生じ、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８に示す信号処理が繰り返し行われ、以下同様にして「大」の字の第二画「ノ」、第三画、次の文字の第一画、・・・の順に赤外線や超音波がセンサ装置Ｓに放射される。
【００４８】
ところで、圧力検知手段１１が検知する圧力に筆記中の圧力以外の圧力、例えば、会話音や筆記具を支持する手による接触音等に起因する圧力を検知する（ステップＳ１０２）場合も考えられる。このような圧力は筆記中の圧力と比べ極めて小さなレベルであり、レベル判定手段で比較される筆記中以外の圧力の圧力電圧信号レベルは基準信号レベルより小さいため（ステップＳ１０４）、前記入力軌跡情報出力手段１６は、赤外線と超音波とを放射することはない（ステップＳ１０１）。また、筆記中の圧力に上述のような外乱が混入した状態で圧力検知手段１１が圧力を検知しても、この種の外乱は、圧力電圧信号にマスキングされるため、問題なく文字認識を行うことができる。すなわち、本発明の筆記具Ｐは外乱の影響を気にせずに好適に使用可能なものとすることができる。
【００４９】
次に、センサ装置Ｓ及びパソコンＰＣにおけるシステムの動作について、図１０〜図１１に示すフロー図等を用いて説明する。
【００５０】
まず、図１０に示すように、筆記具Ｐから放射される赤外線を赤外線センサ２０３が検知すると（ステップＳ２０１）、センサ装置Ｓに内蔵された超音波センサ２０４、２０５のスイッチが入り（ステップＳ２０２）、２箇所の超音波センサ２０４、２０５で検知した超音波信号を手書き入力データ取得手段２１が入力軌跡情報を赤外線に含まれる色情報及びデジタル筆圧信号とともに取得する（ステップＳ２０３）。そして、取得した入力軌跡情報と色情報及びデジタル筆圧信号を、手書入力データ送信手段２２がリアルタイムに通信ケーブルＣを介してパソコンＰＣに送信する（ステップＳ２０４）。一方、図１１に示すように、パソコンＰＣのデータ受信手段３１が、これら入力軌跡情報と色情報及びデジタル筆圧信号とを受信すると（ステップＳ３０１）、電子データ化処理手段３２がこの入力軌跡情報に基づき到達時間を測定して筆記具Ｐのペン先Ｐ１ホワイトボードＷＢのボード面Ｗ１のどの位置に位置付けられているのかを計算し（ステップＳ３０２）、表示手段３３がその計算して得た表示データＨを前記色情報に基づき色付けしてディスプレイ３０４に表示する（ステップＳ３０３）。
【００５１】
なお、入力軌跡情報出力手段が送信する入力軌跡情報に含まれるデジタル筆圧信号に基づき、パソコンＰＣでデジタル筆圧信号が小さければ線を細く描画し、デジタル筆圧信号が大きければを処理すれば線を太く描画するように、デジタル筆圧信号の信号レベルに応じて描画処理を行うように設定することにより、例えば、「大」の字の第二画「ノ」のように「はらい」が含まれている文字をさらに正確にディスプレイに表示可能にしている。
【００５２】
このようにセンサ装置Ｓが、筆記具Ｐから放射される赤外線を受信する度に、筆記具Ｐが放射する超音波を検知し、検知した超音波に基づきパソコンＰＣが筆記中のペン先位置の位置付けを解析する計算しが繰り返し行われ、「大きなデータ」のように漢字、ひらがな、カナ文字を含む手書入力データＦであっても、確実に文字認識を行い、パソコンＰＣのディスプレイに表示することができる。また、漢字、ひらがな、カナ文字以外の文字、線画や絵等も同様の方法で認識可能であることは述べるまでもない。
【００５３】
以上に詳述したように、本実施形態の筆記具Ｐは、漢字、ひらがな、カナ等のように、一つの文字の中にも、紙やホワイトボードの書込面にペン先を接触、非接触にする筆運びを断続的に繰り返す必要があるものでも、筆記具と被書込面との間に生じる筆記中の圧力に基づき文字認識を行うため、文字認識を確実に行うことができる。また、ホワイトボードのようにきっちりした板面は無論のこと、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのように板面にがたつきがあり一定の筆圧を得ることができないものでも、筆記中に生じる圧力で筆記中であることが検知されることにより文字認識を確実に且つリアルタイムに行うことができるため、スイッチのＯＮＯＦＦ等に気が行って思考が中断するといった不具合を防止できる。さらに、手書中に生じる圧力以外の外乱に影響を受けず、確実に文字認識を行うことができる。また、「大」の第一画「ノ」のような払いが含まれた文字の文字認識も確実に且つ正確に行える。
【００５４】
なお、本実施形態では、圧力センサユニット１０１をマーカＰＭのペン尻端面ＰＭ３に接触させてペン先ＰＭ１に加わる筆記中の圧力を検知するように構成していたが、筆記中の圧力を検知できる位置であれば例えばペン先ＰＭ１近傍等他の位置に配置しても構わない。また、圧力センサユニット１０１が備えるセンサチップ部ＳＣ及びチップ支持部材ＳＤの構成も、それぞれ本実施形態に限られるものではない。例えば、圧力センサユニット１０１を、圧力を加えると抵抗値が変化しスイッチ機能を発揮する加圧導電ゴム製感圧センサで構成するものが挙げられる。
【００５５】
また、ホワイトボードＷＢのボード面Ｗ１を、しっかりとした板面を有するものとしたが、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのもの等板面にがたつきを有するものであってもよい。また、書込面を電子ペーパーやＰＤＡの表面に形成し、この書込面に書き込む筆記具ＰのマーカＰＭをスタイラスペンとしても構わない。
【００５６】
さらに、本実施形態では、センサ装置とパソコンＰＣとを通信ケーブルＣで有線接続しているが、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ等を利用して無線接続してよいことはいうまでもない。
【００５７】
また、パソコンＰＣの機能の一部又は全部をセンサ装置Ｓに備える等、各機器の構成は本実施形態に限られるものではない。
【００５８】
なお、上述のような圧力検知手段と入力軌跡情報出力手段とを備える筆記具に、書込面上の位置情報を示すパターンが示された被書込対象物に手書入力を行った際にこの手書した入力軌跡情報をそのパターンに基づき読み取る入力軌跡読取手段を設け、この筆記具を用いて前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に前記入力軌跡読取手段が読み取るように構成し、その入力軌跡情報を、例えばパソコンＰＣに備えた電子データ化処理手段に出力して、文字認識を行うといった実施態様が挙げられる。
【００５９】
また、上述のような圧力検知手段と入力軌跡情報出力手段とを備える筆記具に、紙等の書込面に照射光を照射する照射部と、この照射部で照射した照射光を前記書込面で反射させ反射した反射光を検出する光検出センサとを設け、この筆記具を用いて、前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記照射光と前記反射光とで生じるドップラ効果を利用してペン先の位置を測定して入力軌跡情報を得るように構成し、しかるのち、その入力軌跡情報を、例えばパソコンＰＣに備えた電子データ化処理手段に出力して、文字認識を行うといった実施態様が挙げられる。
【００６０】
その他、本発明は以上に詳述した図示例に限られず、種々の変形が可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、漢字、ひらがな、カナ等のように、一つの文字の中にも、紙やホワイトボードの書込面にペン先を接触、非接触にする筆運びを断続的に繰り返す必要があるものでも、筆記中の圧力を検知することにより筆記中であることやその筆運びを認識するため、確実に文字認識可能な筆記具を提供できる。また、ホワイトボードのようにきっちりした板面は無論のこと、複数枚綴った紙を一枚ずつめくりながら使用するタイプのような板面にがたつきがあり一定の筆圧を得ることができないものに書き込みを行っても確実に文字認識可能な筆記具を提供できる。さらに、次々と発想が思い浮かび書込みスピードが上がった場合でも、リアルタイムに且つ確実に文字認識を行うことができるため、思考イメージをよりスムーズに表現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における筆記具の全体構成を示す斜視図
【図２】同実施形態における筆記具、センサ装置、パソコンを示す機器構成図。
【図３】同実施形態における筆記具の内部機器構成図。
【図４】同実施形態における筆記具の要部の端面を示す端面図。
【図５】同実施形態におけるブリッジ回路を示す図。
【図６】同実施形態における全体の機器の機能を示す機能構成図。
【図７】同実施形態におけるセンサ装置の内部機器構成図。
【図８】同実施形態におけるパソコンの内部機器構成図。
【図９】同実施形態における筆記具の動作を示すフロー図。
【図１０】同実施形態におけるセンサ装置の動作を示すフロー図。
【図１１】同実施形態におけるパソコンの動作を示すフロー図。
【符号の説明】
１１・・・圧力検知手段
１２・・・基準レベル設定手段
１３・・・レベル判定手段
１４・・・バイアス手段
１６・・・入力軌跡情報出力手段
３１・・・電子データ化処理手段
Ｆ・・・手書入力データ
Ｐ・・・筆記具
ＰＲ・・・ピエゾ抵抗素子
ＳＤ・・・素子支持要素（チップ支持部材）
ＳＤ２・・・内部空間
ＷＢＣ・・・ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）
ＷＢ・・・被書込対象物（ホワイトボード）
Ｗ１・・・書込面（ボード面）

Claims

被書込対象物の書込面に手書入力による文字や線画等の手書入力データの書込みや書込んだ手書入力データの電子データ化を行い得る筆記具であって、筆記中に、筆記具の一部と前記書込面または使用者の手との間に作用する圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手段が筆記中の圧力を検知した際に手書入力による入力軌跡情報の電子データ化を行う電子データ化処理手段へその入力軌跡情報を出力する入力軌跡情報出力手段とを具備することを特徴とする筆記具。
前記圧力検知手段が、前記圧力を検出するピエゾ抵抗素子を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の筆記具。
前記ピエゾ抵抗素子が、筆記中の圧力変化によって変形する素子支持要素に取り付けられたものであることを特徴とする請求項２記載の筆記具。
前記素子支持要素が、筆記中の圧力を受けることによって内部の圧力が変化し得る内部空間を有するように構成したものであって、前記ピエゾ抵抗素子が、筆記中の圧力を前記空間内の圧力変化として検知するように構成していることを特徴とする請求項３記載の筆記具。
前記ピエゾ抵抗素子を４個用いることによって所定のブリッジ回路を形成し、その所定のブリッジ回路に直流電圧を印加することにより、前記ピエゾ抵抗素子で検知する筆記中の圧力を圧力電圧信号に変換して出力するように構成していることを特徴とする請求項２、３又は４記載の筆記具。
前記圧力検知手段で検知する筆記中の圧力が所定値よりも大きな値を示した際に、前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を前記電子データ化処理手段へ出力するように設定していることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の筆記具。
前記所定値を、所定の基準信号レベルに設定する基準レベル設定手段を設け、前記圧力検知手段が検知する会話や雑音等の空気振動や該筆記具を支持する際に生じる手との接触による振動等の外乱から筆記中の圧力を分離可能に構成していることを特徴とする請求項６記載の筆記具。
前記圧力検知手段で検知する圧力の圧力レベルと前記基準レベル設定手段で設定した基準信号レベルとを比較するレベル判定手段を設け、このレベル判定手段が、前記圧力検知手段で検知した圧力レベルを前記基準レベル設定手段で設定した基準信号レベルより大きいと判断した際に、前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を前記電子データ化処理手段へ出力するように構成していることを特徴とする請求項７記載の筆記具。
前記圧力レベルの信号成分のうちを前記基準レベル以上の信号成分を通過させるとともに、その通過させた信号成分に所定のバイアスを印加して出力するバイアス手段を備えるように構成したことを特徴とする請求項８記載の筆記具。
前記入力軌跡情報出力手段が入力軌跡情報を示す超音波を出力するように構成されたものであって、前記被書込対象物に手書入力を行った際に生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記入力軌跡情報出力手段が前記電子データ化処理手段に超音波を出力することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又９記載の筆記具。
書込面上の位置情報を示すパターンが示された被書込対象物に手書入力を行った際にこの手書した入力軌跡情報をそのパターンに基づき読み取る入力軌跡読取手段を設け、前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記入力軌跡読取手段が読み取った入力軌跡情報を電子データ化処理手段に出力するように構成していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の筆記具。
紙等の書込面に照射光を照射する照射部と、この照射部で照射した照射光を前記書込面で反射させ反射した反射光を検出する光検出センサとを設け、前記被書込対象物の書込面に手書入力を行ったときに生じる圧力を前記圧力検知手段が検知した際に、前記照射光と前記反射光とで生じるドップラ効果を利用してペン先の位置を測定して得た入力軌跡情報を電子データ化処理手段に出力するように構成していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の筆記具。