JP2005078374A - ペン型入力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ペン型入力装置の筆記内容の検出性能を良好に確保しながら、筆記機能具の交換を少ない手間で簡便に行うことができるようにする。
【解決手段】ペン型入力装置Pの本体ケース1内には、ユニット化された筆記機能具5が、該本体ケース1内に対して着脱可能に装着される。また、本体ケース1内には、筆圧を検知するセンサ17がオフとなる前方側の待機位置と、センサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたって、筆記機能具5を出退移動可能に案内支持するための変位機構が設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、多数個の微少なドットからなる検出用マーカーが印刷されたホワイトボードを筆記対象物として、該ボードの表面に書き込まれた文字、図形等の筆記内容を前記検出用マーカーに基づいて特定し、これを他の電子機器に送り込むことができるペン型入力装置に関する。
特許文献1には、専用のアタッチメントをA4などの用紙に取り付けたうえで、専用ペンで用紙上に文字等を記入すると、ペンが発信する超音波に基づいてアタッチメントがペン位置を計算して用紙上に書かれた文字等を読み取り、読み取られた文字等に係る筆記情報をデジタルデータとしてパソコン等に随時に送信できる情報入力システムが記載されている。但しこのシステムは、リアルタイムでしか手書きした情報をパソコンに出力できない。すなわち、予め専用ペンで用紙上に書いた文字類の筆記情報は、あとからアタッチメントを用紙に取り付けてもパソコンへ出力することができない。
特許文献2には、文字類を書き込むための筆記機能部、赤外線照射能を有するカメラ部、記憶部からなる記憶部、およびBluetoothトランシーバーまたはUSBポートなどからなる通信部を備えるペン型入力装置と、該ペン型入力装置に筆記内容を入力するためのホワイトボードとからなる情報入力システムが記載されている。ホワイトボードの表面には、多数独立の微小なドットからなる検出用パターンが印刷されている。そして、ペン型入力装置の筆記機能部を使ってボード上に文字や図形などを書き込むと、カメラ部が検出用マーカーに基づいて筆記内容を特定し、これを記憶部内に格納する。記憶部内の筆記情報は、通信部を介してパソコンなどの他の電子機器へ適宜に送り込むことができる。
かかる特許文献2に記載の情報入力システムによれば、ボード等に筆記された情報の全てをペン型入力装置内に記憶させておいてから、一括してパソコンへ情報を送り込むことができるため、パソコン等への出力がリアルタイムに限られず、またパソコン等とペン型入力装置とを常時接続しておく必要がない。
特表2002−508101号公報(図1) 特表2003−508831号公報(図6の符号10、符号22)
特許文献2記載のペン型入力装置では、本体ケース内にカメラ部、記憶部、通信部などが収納されていて、該ケースの側面から突出形成されたホルダーに、筆記機能具であるペンが着脱可能に装着されている。従って、ペンの交換作業を比較的簡単に行うことができ、実用利便性に優れることではある。
しかし、本体ケースの外部にペンが装着される形態では、ペンの取り付け位置が、位置ずれやすく、カメラ部とホワイトボードとの距離にバラツキが生じて、筆記内容を正確に検出できないなどの動作不良を起こすおそれがある。また、筆圧を検知することは予定していないため、ボードとペン先とが近接する位置、つまり両者が非接触の極めて近接する状態で装置を動かした場合に、ペン先の動きが検出用マーカーを介してカメラ部で特定されて、筆記内容であると誤って検出されるおそれもある。さらに、ペンが異常に目立って体裁が悪い。
加えて、ホワイトボードの表面にペンで筆記すると、イレイザーで文字等を消去した際にインキかすが生じることは避けられない。このため、カメラ部がインキかすをドットと誤って判別し、筆記内容を正確に特定できなくなる場合がある。最悪の場合には読み取りエラーを生じるおそれがある。
本発明の目的は、ペン型入力装置の筆記内容の検出性能を良好に確保しながら、筆記機能具の交換を少ない手間で簡便に行うことができ、しかも体裁よく使用できるペン型入力装置を提供することにある。本発明の目的は、カメラ部がインキかすをドットと誤って判別することがなく、従って筆記内容を正確に特定、読み取ることができるペン型入力装置を提供することにある。
本発明は、図4に示すような多数個の微小なドット41からなる検出用マーカー40が印刷されたホワイトボードBを筆記対象物として、該ボードBの表面に書き込まれた文字、図形等の筆記内容を前記検出用マーカー40に基づいて特定し、これを他の電子機器に送り込むことができるペン型入力装置Pを対象とする。かかるペン型入力装置Pは、図1に示すごとく、本体ケース1内に、ボードBに文字等を書き込むための筆記機能具5と、該筆記機能具5による書き込み操作時に生じる筆圧を検知するセンサ17と、筆記機能具5によりボードBに書かれた筆記内容を前記検出用マーカー40に基づいて特定するカメラ部14と、該カメラ部14で特定された筆記内容を記憶するメモリ19と、該メモリ19に記憶されている筆記内容にかかる電子情報を他の電子機器に送り込むための通信部20とを内蔵し、前記センサ17がオンとなったときに、筆記内容の特定が行われるようにしてある。そして、前記筆記機能具5が、外装ケース24と、該外装ケース24内に装填された筆記用インキと、該外装ケース24の前端から突出するペン先部10とを含んでユニット部品化されており、前記筆記機能具5が、前記本体ケース1内に着脱可能に装着されていることを特徴とする。
本発明において、筆記対象物である「ホワイトボードB」とは、ボード自身の表面に検出用マーカー40が印刷された形態のみならず、表面に検出用マーカー40が印刷されたフィルムをも含む概念である。検出用マーカー40は、多数個独立のドット41からなるものであり、ボードB上の筆記可能な範囲内に分散して配置される。これらドット41は、予め定めた規則に従って配置されており、この配置関係からボードB上での位置(座標)が特定される。つまり、ボードB上の位置を示すためのパターンにドット41は形成される。かかるドットパターンの具体例としては、アノト社の規格による所謂アノト・パターンを挙げることができる。検出用マーカー40の形成方法としては、例えばオフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷などの各種印刷方法を挙げることができる。なお、図4では、検出用マーカー40を構成するドット41はマトリクス状に配置されているが、これはアノト・パターンを模式的に示したものであり、実際のパターン配設はこれとは若干異なる。
赤外線吸収染顔料の具体例としては、シアニン系やフタロシアニン系の染料、顔料などを挙げることができる。この種の染顔料を含むインキは、それを薄めて印刷した場合でも充分な検出S/N比が得られるため、ボードBの製作コストの低減化を図るうえで有利である。これら染顔料は優れた赤外線吸収能を備えるものであるため、ボードBの表面に多少の汚れが付いた場合でも、ペン型入力装置Pによる検出感度を良好に保つことができ、その点でも有利である。
前記検出用マーカー40は、赤外線吸収染顔料を含むインキを用いて印刷されており、前記筆記用インキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長と、前記検出用マーカー40を形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長との差が、80nm以上であることが望ましい。ここで「赤外線吸収染顔料」とは、赤外線吸収能を備える染料又は顔料を意味する。
具体的には、前記本体ケース1の内部に、前記筆記機能具5および前記センサ17を収容するハウジング25を設ける。このハウジング25内には、筆記機能具5の外装ケース24を外嵌保持して、ハウジング25内で前後動可能に案内支持されるホルダー26を組み付ける。そして、筆記機能具5が、ホルダー26に案内されてハウジング25内で前記センサ17がオフとなる前方側の待機位置と、前記センサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたって出退移動可能に案内支持され、ばねで待機位置に移動付勢されているようにすることができる。つまり、本体ケース1内には、センサ17がオフとなる前方側の待機位置と、センサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたって、筆記機能具5を出退移動可能に案内支持するための変位機構が設けられている。
本発明に係るペン型入力装置Pでは、ユニット化された筆記機能具5が、本体ケース1内に着脱可能に装着される形態を採るので、ペンインキが無くなったときには、筆記機能具5の全体を交換すればよい。したがって、ペン心棒やインクカートリッジを交換する形態に比べて、筆記機能具5の分解や組立作業といった煩わしい作業は不要であり、作業効率良くペンインキの補充・交換作業を行うことができる。また、筆記機能具5を交換する際には、筆記機能具5の外装ケース24の先端部分を掴んで、使用済みの筆記機能具5を本体ケース1から引き抜き、次いで本体ケース1内に新たな筆記機能具5を押し込めば済む。したがって、筆記機能具5の交換作業を少ない手間で簡便に行うことができる。
そのうえで、筆記機能具5が本体ケース1内に内蔵される形態としてあるので、筆記機能具5が外付けされる形態のように、その取り付け位置がずれして、カメラ部14とホワイトボードBとの距離にバラツキが生じて、筆記内容を正確に検出できないなどの動作不良を起こすおそれがない。
また、センサ17で筆圧を検知し、該センサ17がオン状態となったときのみに、筆記内容の特定が行われるようにしてあるので、筆記機能具5が着脱可能に装着されるものでありながら、ボードBと非接触の状態で装置Pを動かした際にも、ペン先10の動きが筆記内容であると、誤って検出されることはなく、筆記内容の検出性能が良好に確保できる。かかる作用効果は、本体ケース1内に、センサ17がオフとなる前方側の待機位置と、センサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたって、筆記機能具5を出退移動可能に案内支持するための変位機構を設けることで確保できる。
また、筆記機能具5が本体ケース1内に内蔵される形態としてあると、筆記機能具5が異常に目立つことがなく、ペン型入力装置P全体の外観体裁の向上を図ることもできる。
筆記機能具5に装填されるペンインキの染料の最大吸収波長と、検出用マーカー40を形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長とが、少なくとも80nm以上の差異があるものとしてあると、カメラ部14がインキかすをドット41と判別して、筆記内容を誤って認識したり、読み取りエラーを起こすことを確実に防ぐことができる。
図1ないし図3に本発明に係るペン型入力装置を、図4にペン型入力装置の筆記対象であるホワイトボードを示す。ペン型入力装置Pは、プラスチック製の左右一対のケース1a・1b(図3参照)を張り合わせてなる横長の有底円筒状の本体ケース1と、本体ケース1の前端に装着されるプラスチック製のキャップ2とを有する。本体ケース1の前端面には、前向きの段付き面3を有する切り欠き4が凹み形成されており、この切り欠き4にキャップ2が着脱可能に装着される。段付き面3は半円状を呈しており、その中央に筆記機能具5であるペンの本体ケース1内への挿入を許す円形の開口6が形成されている。図2に示すごとく、キャップ2は、半円状の前端壁7と、前端壁7の円弧の周縁から後方に向かって垂設された側壁8とを有し、側壁8の後部が、段付き面3の周縁に着脱可能に係合する仕様である。キャップ2の前端壁7の中央には、筆記機能具5のペン先10の前方向への突出を許す円形の開口11が形成されている。
図2に示すごとく、本体ケース1の前端面12には開口13が形成されており、この開口13を臨むように、本体ケース1内にはカメラ部14が収容されている。カメラ部14は、ホワイトボードB(図4参照)に向けて赤外線光を照射するLEDを備える発光部15と、ボードBからの反射光を受けるCCDやCMOSセンサなどの撮像素子16とを備えており、ボードB上に筆記している際に、筆記機能具5のペン先10の周辺に位置する検出用マーカー40を検出する。
本体ケース1の後端側には、筆記機能具5による書き込み操作時に生じる筆圧を検知するセンサ17と、カメラ部14からの検出データ値に基づいて筆記機能具5による筆跡を判断するプロセッサ18と、プロセッサ18により特定された筆跡データなどを記憶するメモリ19と、外部機器(他の電子機器)と通信する通信部20と、電源としての電池21などが収容されている。
通信部20は、電波や赤外線などで外部機器と通信するものであり、具体的にはBluetoothトランシーバーである。プロセッサ18は、カメラ部14での撮影画面を赤外線の吸収レベルに基づいて二値化する。電池21は、小型のリチウムイオン電池などが該当する。外部機器は、携帯情報端末(PDA)やコンピュータや携帯電話などが該当する。
筆記機能具5は、ペン型の外装ケース24と、外装ケース24内に装填された不図示の筆記用インキおよびインク芯棒と、外装ケース24の前端から突出するペン先部10とを含んでユニット部品化されており、本体ケース1の段付き面3に形成された開口6を介してケース1内に挿入・装着される。かかる筆記機能具5は、市販のホワイトボード用のフェルトペンを使用することができる。
本体ケース1の内部には、図1において実線で示すセンサ17がオフとなる前方側の待機位置と、仮想線で示すセンサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたって、筆記機能具5を出退移動可能に案内支持するための変位機構が設けられている。この変位機構としては、本体ケース1の内部に形成されたハウジング25と、筆記機能具5の外装ケース24を外嵌保持して、ハウジング25内で前後動可能に案内支持されるホルダー26と、ホルダー26を前方向に向かって移動付勢するばね27とで構成する。
詳しくは、段付き面3の開口6に臨む本体ケース1の内部には、筆記機能具5とセンサ17とを収容するハウジング25が、前後方向にわたって長く形成されている。図1および図3に示すごとくハウジング25は、略四角状の筒壁28と、筒壁28の後端に形成された底壁29とを有して、前面が開口する有底四角筒状を呈している。図3に示すごとく、筒壁28は、本体ケース1の周壁の一部と、周壁の内面から上方向に突出形成された二つの側壁30・30と、これら側壁30・30の上端どうしを連結する水平壁31とで構成される。
筆記機能具5の外装ホルダー24を外嵌保持するホルダー26は、前後方向に長い円筒壁33と、円筒壁33の後端に形成された底壁34とを有して、前面が開口する有底円筒状のプラスチック成形品である。
ハウジング25の奥隅には、ホルダー26を前方向に移動付勢するためのばね27と、センサ17とが組み付けられている。センサ17は、マイクロスイッチ、リミットスイッチ、電磁式近接スイッチなどであり、ハウジング25の底壁29に突設した円筒状のボス35の内部に、その作用点36がホルダー26の底壁34の外面に臨む姿勢で圧嵌固定されている。ばね27は、圧縮コイル形のばねであり、ボス35に外嵌装着されている。
図3に示すごとく、ホルダー26の案内支持機構として、ホルダー26の円筒壁33の左右の二箇所に、前後方向に長い微小ボス37を外方向に張り出し形成するとともに、ハウジング25の筒壁28を構成する側壁30の対向壁面に、ホルダー26側の微小ボス37に対応する微小溝38を前後方向にわたって長く刻設してある。ハウジング25の筒壁28の対向壁面どうしの間隔寸法は、ホルダー26の円筒壁33の外径寸法と略同一に設定されており、これでホルダー26は、前後動移動可能に、且つ上下左右方向には遊動不能に、ハウジング25内で案内支持される。ホルダー26の円筒壁33の外径寸法は、段付き面3の開口6の開口寸法よりも大径に設定されている。したがって、ホルダー26の前方向の移動限界は、その前端面が段付き面3の内面に当接することで規制される。
かくして、本体ケース1内に装着された筆記機能具5は、ホルダー26に保持された姿勢で、センサ17がオフとなる前方側の待機位置と、センサ17がオンとなる後方側の作動位置との間にわたってハウジング25内(本体ケース1内)で出退移動可能に案内支持される。筆記機能具5は、常態においては、ばね27で待機位置に移動付勢される。
図4に示すごとく、ホワイトボードBの表面には、カメラ部4で検出される検出用マーカー40が印刷されている。検出用マーカー40は、独立多数のドット41からなり、ボードBの筆記可能な範囲内に分散して配置される。各ドット41は、所謂アノト・パターンに従って配置されており、これらドット41の配置関係から、筆記機能具5のペン先10のボードB上での位置(座標)が特定される。つまり、検出用マーカー40は、ボードBの位置を示すためのパターンに形成される。なお、各ドット41の径寸法は8μm程度である。
検出用マーカー40は、赤外線吸収染顔料を含むインキ、すなわち、赤外線吸収能を有する染料及び/又は顔料を含むインキで印刷される。筆記機能具5に装填されるペンインキの染料の最大吸収波長と、検出用マーカー40を形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長とは、少なくとも80nm以上の差異があるものとしている。
以上のような構成からなるペン型入力装置Pでは、ユニット化された筆記機能具5が、本体ケース1内に着脱可能に装着される形態を採るので、ペンインキが無くなったときには、筆記機能具5の全体を交換すればよい。したがって、ペン心棒やインクカートリッジを交換する形態に比べて、筆記機能具5の分解や組立作業といった煩わしい作業は不要であり、作業効率良くペンインキの補充・交換作業を行うことができる。
筆記機能具5を交換する際には、図1に示すような状態から、キャップ2を本体ケース1から取り外したうえで、段付き面3の開口6から突出する筆記機能具5の外装ケース24の先端部分を掴んで、使用済みの筆記機能具5をホルダー26から引き抜き、次いで開口6を介してホルダー26内に新たな筆記機能具5を押し込めば済む。したがって、筆記機能具5の交換作業を少ない手間で簡便に行うことができる。
ペン先10がボードBに当接し、筆記機能具5がホルダー26ごと退移動して、図1において仮想線で示すごとくセンサ17がオン状態となったときのみに、筆記内容の特定が行われるようにしてあるので、筆記機能具5が着脱可能に装着されるものでありながら、ボードBと非接触の状態で装置Pを動かした際にも、ペン先10の動きが筆記内容であると誤って検出されることはなく、筆記内容の検出性能が良好に確保されている。
筆記機能具5が本体ケース1内に内蔵される形態としてあるので、筆記機能具5が外付けされる形態のように、その取り付け位置がずれして、カメラ部14とホワイトボードBとの距離にバラツキが生じて、筆記内容を正確に検出できないなどの動作不良を起こすおそれがなく、その点においても筆記内容の検出性能を良好に確保できる。筆記機能具5が異常に目立つことがなく、ペン型入力装置P全体の外観体裁の向上を図ることもできる。
筆記機能具5に装填されるペンインキの染料の最大吸収波長と、検出用マーカー40を形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長とが、少なくとも80nm以上の差異があるものとしてあると、カメラ部14がインキかすをドット41と判別して、筆記内容を誤って認識したり、読み取りエラーを起こすことを確実に防ぐことができる。
次に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限られるものではない。
(実施例1)
(ペン型入力装置Pの作製) 外径寸法が24mm、長さ寸法が150mmの円筒状のプラスチック成形品を本体ケース1とした。この本体ケース1内に、15万画素のCMOSカメラおよび波長が850nmの近赤外線を照射するLEDとからなるカメラ部14と、36×36ピクセルのパターンを解析可能なCPUプロセッサ18と、1MBのメモリ19と、トランシーバー20であるBluetoothモジュールと、リチウムイオン二次電池21とを組み込んで、図1に示すようなペン型入力装置Pを作製した。筆記機能具5としては、市販のホワイトボード用ペン(ライオン事務器製 WH−1)を用いた。
(ホワイトボードBの作製) 山本化成(株)製の近赤外吸収有機顔料YMR−5010(最大吸収波長は850nm)と印刷用ワニスとを二本ロールで分散し、この顔料を25重量%含むオフセット用インキを作った。さらに、このインキにUV硬化型の印刷用樹脂(メジウムS、T&K TOKA社製)を加えて、顔料が1.3重量%になるように調整してUV硬化型のインキを作製した。かかるインキをポリ塩化ビニル製の無色透明フィルムにオフセット印刷して、該フィルム上に検出用マーカー40を作製した。検出用マーカー40を構成するドット41の配設パターンは、アノト社指定のものとした。なお、ドット41の厚みは約1μmとした。これを縦80cm×横130cmに切り出し、書き込みフィルムとした。
片面に粘着面を有し、赤外線反射金属皮膜と透明ポリエチレンフィルムからなる700〜1100nmの範囲で赤外線吸収ピークを持たない赤外線カットフィルム(レイブロック、(有)スピードライン社製)を縦80cm×横130cmに切り出し、前記の書き込みフィルムと張り合わせた。これを壁に貼付し、ペン型入力装置P用のホワイトボードとした。
(実施例2)
実施例1で用いたホワイトボード用のペンのインキ芯棒を、外装ケース24から抜き取り、かわりにAVECIA社製の近赤外吸収染料800NP(最大吸収波長は730nm)をイソプロパノールに分散させ、染料を50重量%含むペン用インキを充分に浸漬したインキ芯棒を外装ケース24内に装填して、筆記機能具5であるホワイトボード用のペンを作製した。これ以外は、全て実施例1と同様にしてペン型入力装置Pを作製した。
実施例1および実施例2で作製したペン型入力装置Pを用いて、ホワイトボードP上に文字を記入した。記入した文字情報は、全て外部機器であるパソコンへ、正確に転送することができた。また、筆記機能具5であるペンの交換作業も容易であった。特に、実施例2のペン型入力装置Pは、ホワイトボードBに記入した文字をイレイザーで消去し、再度文字をボードBに記入する操作を何度繰り返しても、正確に文字情報をパソコンへ転送することができた。これは、筆記用インキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長と、検出用マーカー40を形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長との差が、80nm以上であるため、ペンで記入した文字をイレイザーで消去した際に生じるインキかすを、カメラ部14がドットと見間違うことがなくなったことによるものと考える。
ペン型入力装置の概略構成図 ペン型入力装置の正面図 ペン型入力装置の要部の縦断正面図 ホワイトボードの正面図
符号の説明
1 本体ケース
5 筆記機能具
10 ペン先
14 カメラ部
17 センサ
19 メモリ
20 通信部
21 電池
24 筆記機能具の外装ケース
25 ハウジング
26 ホルダー
27 ばね
40 検出用マーカー
P ペン型入力装置
B ホワイトボード

Claims (3)

  1. 多数個の微小なドットからなる検出用マーカーが印刷されたホワイトボードを筆記対象物として、該ボードの表面に書き込まれた文字、図形等の筆記内容を前記検出用マーカーに基づいて特定し、これを他の電子機器に送り込むことができるペン型入力装置であって、
    本体ケース内に、前記ボードに文字等を書き込むための筆記機能具と、該筆記機能具による書き込み操作時に生じる筆圧を検知するセンサと、前記筆記機能具により前記ボードに書かれた筆記内容を前記検出用マーカーに基づいて特定するカメラ部と、該カメラ部で特定された筆記内容を記憶するメモリと、該メモリに記憶されている筆記内容にかかる電子情報を他の電子機器に送り込むための通信部とを内蔵し、前記センサがオンとなったときに筆記内容の特定が行われるようにしてあり、
    前記筆記機能具が、外装ケースと、該外装ケース内に装填された筆記用インキと、該外装ケースの前端から突出するペン先部とを含んでユニット部品化されており、
    前記筆記機能具が、前記本体ケース内に着脱可能に装着されていることを特徴とするペン型入力装置。
  2. 前記検出用マーカーは、赤外線吸収染顔料を含むインキを用いて印刷されており、
    前記筆記用インキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長と、前記検出用マーカーを形成するインキに含まれる赤外線吸収染顔料の最大吸収波長との差が、80nm以上である請求項1記載のペン型入力装置。
  3. 前記本体ケースの内部には、前記筆記機能具および前記センサを収容するハウジングが設けられており、
    前記ハウジング内には、前記筆記機能具の前記外装ケースを外嵌保持して、前記ハウジング内で前後動可能に案内支持されるホルダーが組み付けられており、
    前記筆記機能具が、前記ホルダーに案内されて前記ハウジング内で前記センサがオフとなる前方側の待機位置と前記センサがオンとなる後方側の作動位置との間にわたって出退移動可能に案内支持され、ばねで待機位置に移動付勢されている請求項1又は2記載のペン型入力装置。
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