JP2005092435A - Pen type data input device and program therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic pen comprising an acceleration sensor and a camera, in which the position on a paper can be specified by calculating, in a case of writing onto a general paper, moving information of the electronic pen on the paper by the acceleration sensor when the electronic pen leaves the paper and from a plurality of images taken by the camera when the pen is moving on the paper, and by reading, in a case of writing to an exclusive paper, a code pattern displayed on the surface of the paper, and a program therefor. <P>SOLUTION: This electronic pen comprises a three-axial acceleration sensor, the function of acquiring trace information showing the moving trace of the electronic pan based on the acceleration detected by the sensor, an ink jet for printing the content drawn by a writer to a paper, a camera for taking the image of the printed content, and the function of acquiring trace information showing the printed trace based on a plurality of images taken by the camera. A code on the paper surface taken by the camera is read, and the position on the paper is specified based on it. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、筆記者により筆記された文字又は図形をコンピュータに取り込むための装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an apparatus and a program for capturing characters or figures written by a writer into a computer.

現在、個人携帯用端末機またはコンピュータ応用機器にペンの筆記内容を入力するためにLCD(Liquid Crystal Display)タブレットやデジタイザタブレットのような2次元センサ配列を含む入力装置が広く使われている。このような入力装置は、比較的大面積の2次元センサ配列を必要とするために、別の感知平面が必要である。したがって、携帯し難くて所定の空間を占め、またコスト面でも短所がある。   Currently, an input device including a two-dimensional sensor array, such as an LCD (Liquid Crystal Display) tablet or a digitizer tablet, is widely used for inputting pen writing contents into a personal portable terminal or a computer application device. Since such an input device requires a two-dimensional sensor array having a relatively large area, a separate sensing plane is required. Therefore, it is difficult to carry, occupies a predetermined space, and has a disadvantage in terms of cost.

よって、従来においてこのような問題を解消するために、物理的タブレットなしに一般の平面上で単一電子ペンだけを利用した。このとき、この単一電子ペンが文書入力が可能であれば、従来のペン入力装置に比べて広い入力空間を提供されるために自然な筆記入力が可能なので非常に効果的である。   Therefore, conventionally, in order to solve such a problem, only a single electronic pen is used on a general plane without a physical tablet. At this time, if this single electronic pen can input a document, it is very effective because a natural input can be made because a wide input space is provided compared to a conventional pen input device.

このような自己運動感知方式の電子ペンを利用した文書または絵の入力のためには、ある基準座標系に対する電子ペンチップの位置座標を連続的に求められなければならない。しかし、大部分の筆記動作はペンを筆記面と接触させたダウン状態で行い、移動する場合にはペンを筆記面と接触しないアップ状態となる。ペンの連続的な座標値を求めるためには、接触または非接触状態でもその位置値を精密に測定できる手段を必要とする。   In order to input a document or a picture using such a self-motion sensing type electronic pen, the position coordinate of the electronic pen tip with respect to a certain reference coordinate system must be continuously obtained. However, most writing operations are performed in a down state in which the pen is in contact with the writing surface, and when moving, the pen is in an up state in which the pen is not in contact with the writing surface. In order to obtain a continuous coordinate value of a pen, a means capable of accurately measuring the position value even in a contact or non-contact state is required.

ここで、従来の電子ペン状の入力装置のタイプには、外部座標測定法、内部座標測定法、及び紙面座標印刷法の大きく3種類ある。
外部座標測定法とは、ペン外部でペンチップの座標を測定する方式のことであり、例えば、3角測量方式(特許文献1)、電磁波(特許文献2)、または超音波(特許文献3)の飛行時間差を利用する方式などがある。
Here, there are three types of conventional electronic pen-like input devices: an external coordinate measurement method, an internal coordinate measurement method, and a paper surface coordinate printing method.
The external coordinate measurement method is a method of measuring the coordinates of the pen tip outside the pen. For example, a triangulation method (Patent Document 1), an electromagnetic wave (Patent Document 2), or an ultrasonic wave (Patent Document 3). There are methods that use the time difference of flight.

しかし、前記方式はペンから発信信号を送って外部から受信する形になっているために、携帯用端末機のような装置では、端末機の本体に受信部を装着しなければならないので携帯が不便な短所がある。
内部座標測定法とは、ペン内部でペンチップの座標を測定する内蔵方式で、ペン内部でペンチップの運動を感知する方式であって、初期にはペン内部に装着された2軸または3軸加速度センサを利用して二重積分を通じて電子ペンの位置運動を求める方式(特許文献4、特許文献5、特許文献6)が提案された。
However, since the above method is such that a transmission signal is transmitted from the pen and received from the outside, in a device such as a portable terminal, the receiver must be attached to the main body of the terminal, so There are inconvenient disadvantages.
The internal coordinate measurement method is a built-in method for measuring the coordinates of the pen tip inside the pen, and is a method for sensing the movement of the pen tip inside the pen. Initially, a 2-axis or 3-axis acceleration sensor mounted inside the pen. The system (patent document 4, patent document 5, patent document 6) which calculates | requires the position motion of an electronic pen through double integration using this was proposed.

しかし、加速度センサをペンチップに装着し難い問題点があり、一定の高さに装着する場合にはペン中心軸の傾斜角に対する影響を考慮しないため大きな位置誤差を招く恐れがある。また、加速度信号を二重積分することによって累積誤差が増加するので、正確な運動を測定し難い短所がある。   However, there is a problem that it is difficult to mount the acceleration sensor on the pen tip. When the acceleration sensor is mounted at a certain height, the influence on the tilt angle of the pen center axis is not taken into consideration, which may cause a large position error. In addition, since the accumulated error increases due to double integration of the acceleration signal, there is a disadvantage that it is difficult to measure accurate motion.

このようなペンの傾斜角に対する影響を補正するためにA.TCross社(特許文献7)で2軸以上の加速度センサ素子をペンチップに移動させ、信号処理部はペンの上部に移動させる方法を提案しているが、センサ素子及び信号処理部が分離されていて電気的な雑音の影響が大きくて、ペン先端にインクを装着できない問題点がある。   In order to correct the influence on the tilt angle of the pen, A.TCross (Patent Document 7) proposes a method of moving the acceleration sensor element of two or more axes to the pen tip and moving the signal processing unit to the upper part of the pen. However, since the sensor element and the signal processing unit are separated and the influence of electrical noise is large, there is a problem that ink cannot be attached to the tip of the pen.

一方、Seiko社(特許文献8)では傾斜角補正のために2軸加速度と2ジャイロを利用して加速度は二重積分でその位置を求め、ペンの角速度を単積分してペンの傾斜角を測定する方式を提案している。また、Richo社(特許文献9、特許文献10)では、ペン内部に3軸加速度センサと3軸ジャイロセンサを内蔵して一般的な3次元筆記運動をするペンチップの位置を求める方法を提示している。   On the other hand, Seiko Co., Ltd. (Patent Document 8) uses biaxial acceleration and 2-gyro to correct the tilt angle, finds the position of the acceleration by double integration, and calculates the tilt angle of the pen by simply integrating the angular velocity of the pen. A method of measuring is proposed. In addition, Richo (Patent Document 9 and Patent Document 10) presents a method for determining the position of a pen tip that performs a general three-dimensional writing motion by incorporating a three-axis acceleration sensor and a three-axis gyro sensor inside the pen. Yes.

しかし、入力する平面が常に重力方向に垂直でなければならないために使用上の制約があり、前記慣性センサ(加速度センサ、ジャイロ)を利用する方式において加速度は二重積分、角速度は単積分を通じてペンの位置及び角度を求めるが、センサ信号の雑音やドリフトにより加速度系の場合は時間の自乗累乗、ジャイロの場合には時間に比例する形に累積誤差が増加して精密なペンチップの運動を推定し難い問題点がある。   However, since the input plane must always be perpendicular to the direction of gravity, there is a limitation in use. In the method using the inertial sensor (acceleration sensor, gyro), acceleration is pen-integrated through double integration and angular velocity is pen-integrated through single integration. The position and angle of the sensor are estimated, but due to noise and drift of the sensor signal, the accumulative error increases in proportion to the square of the time in the acceleration system and proportional to the time in the case of the gyro to estimate the precise pen tip movement. There are difficult problems.

前記累積誤差を減らすために、最近インターセンス社では3軸加速度センサ及び3軸ジャイロを使用したペン装置に超音波センサを追加して、慣性センサ(加速度、角速度)から発生する位置累積誤差を減らす技術を提示している。しかし、このような外部センサの追加は携帯性に悪いという問題点がある。   In order to reduce the accumulated error, Intersense recently added an ultrasonic sensor to a pen device using a three-axis acceleration sensor and a three-axis gyro to reduce the position accumulated error generated from the inertial sensor (acceleration, angular velocity). Presenting technology. However, there is a problem that the addition of such an external sensor is not portable.

また、これらの改善を行ったものとして、特許文献11では3軸の加速度センサに加えて、電子ペンの中心軸の筆記面に対する傾斜角及び筆記面に対する高さを測定するための光学式3次元測定装置を設けて、この筆記面との高さを用いて、3軸加速度センサからの位置座標を補正することによって精度を高めたものがある。   In addition, as a result of these improvements, in Patent Document 11, in addition to a three-axis acceleration sensor, an optical three-dimensional measurement for measuring the tilt angle of the center axis of the electronic pen with respect to the writing surface and the height with respect to the writing surface. Some have improved the accuracy by providing a measuring device and correcting the position coordinates from the triaxial acceleration sensor using the height of the writing surface.

しかし、この方法では高さ方向に関しては制度よく位置検出を行うが、筆記面に接した状態での移動量検出は加速度センサにて測定を行わざるを得ないので、細かい文字の入力などには適しない。
紙面座標印刷法とは、紙面上一面に細かい点で座標の記録を行い、この座標をペンに実装された2次元イメージセンサ(カメラ)にて読み込み、その座標にてペンの軌跡を算出する方法であって、特許文献12などが提案されている。この方法では紙面上に書かれた座標を読み込むことで、ペンの軌跡を検出するので正確である。
However, this method systematically detects the position in the height direction, but the amount of movement in contact with the writing surface must be measured with an acceleration sensor. Not suitable.
The paper coordinate printing method is a method in which coordinates are recorded with fine points on one surface of the paper, the coordinates are read by a two-dimensional image sensor (camera) mounted on the pen, and the locus of the pen is calculated based on the coordinates. And patent document 12 etc. are proposed. This method is accurate because the locus of the pen is detected by reading the coordinates written on the paper.

しかし、この方法では予め座標を書いた紙においてのみ動作が可能であり、普通の一般紙では自由にペンの軌跡がとれない問題があった。
米国特許第5166668号明細書 米国特許第5977958号明細書 米国特許第4478674号明細書 米国特許第5247137号 国際公開WO第94/09447号パンフレット 米国特許第5587558号明細書 米国特許第5434371号明細書 特開平6−67799号公報 米国特許第5902968号明細書 米国特許第5981884号明細書 特開2003−029915号公報 国際公開第WO92/17859号パンフレット
However, this method can operate only on the paper on which the coordinates are written in advance, and there is a problem that the locus of the pen cannot be taken freely on ordinary ordinary paper.
US Pat. No. 5,166,668 US Pat. No. 5,977,958 U.S. Pat. No. 4,478,674 US Pat. No. 5,247,137 International Publication WO 94/09447 Pamphlet US Pat. No. 5,587,558 US Pat. No. 5,434,371 JP-A-6-67799 US Pat. No. 5,902,968 US Pat. No. 5,981,884 JP 2003-029915 A International Publication No. WO92 / 17859 Pamphlet

以上より、従来の電子ペンは、様々な問題点を抱えており、必ずしも満足のいくものではなかった。
そこで、本発明では、上記の問題点を解決するために、加速度センサとカメラを設けたペン型データ入力装置(電子ペン)であって、紙面上からペン型データ入力装置が離れた場合には加速度センサにより、また紙面に筆記している場合はカメラで撮影した複数の画像により、紙面上のペンの移動情報を計算したり、座標位置を含むデータ符号が書かれた紙面から概符号を読み出して紙面上のペンの位置を計算したりするペン型データ入力装置及びプログラムを提供する。
As described above, the conventional electronic pen has various problems and is not always satisfactory.
Therefore, in the present invention, in order to solve the above problems, a pen-type data input device (electronic pen) provided with an acceleration sensor and a camera, when the pen-type data input device is separated from the paper surface. Calculate the pen movement information on the paper by using the acceleration sensor or multiple images taken by the camera when writing on the paper, or read the approximate code from the paper on which the data code including the coordinate position is written. A pen-type data input device and a program for calculating the position of a pen on a paper surface are provided.

上記課題は、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明によれば、筆記対象媒体に筆記した文字又は図形を、電子データとして取得するペン型データ入力装置において、
該ペン型データ入力装置を移動させた場合に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段により検出した前記加速度に基づいて、前記ペン型データ入力装置の移動した軌跡を示す軌跡情報を取得する第1の軌跡情報取得手段と、インクを用いて前記筆記対象媒体に前記文字又は前記図形を筆記する筆記手段と、該筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された複数の前記文字又は前記図形の画像に基づいて、前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を取得する第2の軌跡情報取得手段と、所定の符号パターンが配置された用紙より該符号パターンを読み取る読み取り手段と、該読み取り手段により読み取られた前記符号パターンに基づいて、前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡情報を取得する第3の軌跡情報取得手段と、を備えることを特徴とするペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
According to the first aspect of the present invention, in the pen-type data input device for acquiring characters or figures written on a writing target medium as electronic data, according to the invention of claim 1,
Acceleration detecting means for detecting acceleration generated when the pen-type data input device is moved, and trajectory information indicating the trajectory of the pen-type data input device based on the acceleration detected by the acceleration detecting means. First trajectory information acquisition means for acquiring; writing means for writing the character or the figure on the writing target medium using ink; and imaging means for imaging the character or the figure written by the writing means; Second trajectory information acquisition means for acquiring trajectory information indicating a trajectory of the character or the graphic written by the writing means based on a plurality of images of the character or the graphic imaged by the imaging means; Reading means for reading the code pattern from a sheet on which a predetermined code pattern is arranged, and based on the code pattern read by the reading means. There are, can be achieved by providing a pen-type data input device characterized by comprising a third trajectory information acquisition means for acquiring track information of the character or the figure is written by said writing means.

このように構成することによって、符号パターンが配置された専用用紙を用いることができるので、電子ペンがその専用用紙のその位置にあるかを容易に特定することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項2に記載の発明によれば、前記ペン型データ入力装置は、さらに、前記読み取り手段により前記符号パターンが読み取られたか否かに基づいて、前記第2の軌跡情報取得手段と前記第3の軌跡情報取得手段のうちいずれか1つを選択して、前記軌跡情報を取得する第1の選択手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
With this configuration, the dedicated paper on which the code pattern is arranged can be used, so that it is possible to easily specify whether the electronic pen is at that position on the dedicated paper.
According to the second aspect of the present invention, the pen-type data input device is further configured based on whether the code pattern is read by the reading unit. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a first selection unit that selects one of the second trajectory information acquisition unit and the third trajectory information acquisition unit and acquires the trajectory information. This can be achieved by providing a pen type data input device.

このように構成することによって、通常の用紙及び専用用紙の両方を使用することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項3に記載の発明によれば、前記読み取り手段は、前記撮像手段を兼用することを特徴とする請求項1、又は2に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
With this configuration, both normal paper and dedicated paper can be used.
Further, according to the invention described in claim 3 of the claim, the reading means also serves as the imaging means. The pen-type data input according to claim 1 or 2, This can be achieved by providing a device.

このように構成することによって、1つのカメラを複数の目的に使用することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項4に記載の発明によれば、前記ペン型データ入力装置は、さらに、前記筆記対象媒体に対する圧力変化を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出された前記圧力変化を示す情報に基づいて、前記第1の軌跡情報取得手段と前記第2の軌跡情報取得手段とのうちいずれか1つを選択して前記軌跡情報を取得する第2の選択手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
With this configuration, one camera can be used for a plurality of purposes.
In addition, according to the invention described in claim 4, the above-mentioned problem is that the pen-type data input device further includes a pressure detection unit that detects a pressure change with respect to the writing target medium, and the pressure detection unit. A second trajectory information is acquired by selecting one of the first trajectory information acquisition unit and the second trajectory information acquisition unit based on the information indicating the pressure change detected by the second step. The pen-type data input device according to claim 1, wherein the pen-type data input device is provided.

このように構成することによって、電子ペンが紙面から離れている場合には3軸加速度センサを用いて電子ペンの軌跡を解析し、電子ペンが紙面に接している場合にはカメラを用いて電子ペンの軌跡を解析することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項5に記載の発明によれば、前記第2の軌跡情報取得手段は、前記撮像手段により今回撮像された前記画像と前回撮影された前記画像との比較をして、該比較結果に基づいて前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を生成することを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
With such a configuration, when the electronic pen is away from the paper surface, the trajectory of the electronic pen is analyzed using the triaxial acceleration sensor, and when the electronic pen is in contact with the paper surface, the electronic pen is used. The trajectory of the pen can be analyzed.
Further, according to the invention described in claim 5, the second trajectory information acquisition unit is configured such that the second trajectory information acquisition unit includes the image captured this time by the imaging unit and the image captured last time. 2. The pen-type data input device according to claim 1, wherein the pen-type data input device generates a trajectory information indicating a trajectory of the character or the graphic written by the writing means based on the comparison result. Can be achieved.

このように構成することによって、連続的に撮影した画像間の差より、軌跡情報を求めることができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項6に記載の発明によれば、前記第2の軌跡情報取得手段は、前記筆記手段により筆記している場合、前記第1の軌跡情報取得手段により今回取得した軌跡情報と前回取得した軌跡情報とに基づいて、前記比較をする範囲を決定することを特徴とする請求項5に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
By configuring in this way, the trajectory information can be obtained from the difference between continuously captured images.
According to the sixth aspect of the present invention, when the second trajectory information acquisition means is writing by the writing means, the first trajectory information acquisition means This can be achieved by providing the pen-type data input device according to claim 5, wherein the comparison range is determined based on the trajectory information acquired this time and the trajectory information acquired last time.

このように構成することによって、2つの画像の比較の範囲を筆記している部分付近に限定することで処理の迅速化、処理負担の軽減が図れる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項7に記載の発明によれば、前記ペン型データ入力装置は、さらに、前記第1又は前記第2の軌跡情報取得手段により取得した前記軌跡情報を外部装置に送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
By configuring in this way, it is possible to speed up the processing and reduce the processing load by limiting the comparison range of two images to the vicinity of the portion where writing is performed.
According to the seventh aspect of the present invention, the pen-type data input device further includes the trajectory information acquired by the first or second trajectory information acquisition means. It can be achieved by providing a pen-type data input device according to claim 1, further comprising transmission means for transmitting to an external device.

このように構成することによって、電子ペンで筆記した内容を無線通信等を介してホストコンピュータに送信することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項8に記載の発明によれば、前記ペン型データ入力装置は、前記外部装置と通信が接続されている場合は、前記送信手段により前記軌跡情報を送信し、前記外部装置と前記通信が切断されている場合は、前記軌跡情報を保持することを特徴とする請求項7に記載のペン型データ入力装置を提供することによって達成できる。
With this configuration, the content written with the electronic pen can be transmitted to the host computer via wireless communication or the like.
Further, according to the invention described in claim 8 of the present invention, the pen-type data input device is configured to obtain the trajectory information by the transmitting means when communication with the external device is connected. The pen-type data input device according to claim 7, wherein the trajectory information is retained when the transmission is performed and the communication with the external device is disconnected.

このように構成することによって、ホストコンピュータと通信可能な状態にある場合には、電子ペンで筆記した内容をリアルタイムで無線通信等を介してホストコンピュータに送信することができ、通信不可能な状態にある場合には電子ペンに内蔵されているメモリにその内容を記憶させておくことができる。   By configuring in this way, when the communication with the host computer is possible, the content written with the electronic pen can be transmitted to the host computer via wireless communication or the like in real time, and the communication is impossible. In such a case, the contents can be stored in a memory built in the electronic pen.

また上記課題は、特許請求の範囲の請求項9に記載の発明によれば、筆記対象媒体に筆記した文字又は図形を電子データとして取得するペン型データ入力装置内のコンピュータに、該電子データを取得させる処理を実行させるためのデータ入力プログラムにおいて、該ペン型データ入力装置を移動させた場合に生じる加速度を検出する加速度検出処理と、該加速度検出処理により検出した前記加速度に基づいて、前記ペン型データ入力装置の移動した軌跡を示す軌跡情報を取得する第1の軌跡情報取得処理と、インクを用いて前記筆記対象媒体に前記文字又は前記図形を筆記する筆記処理と、該筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形を撮像する撮像処理と、該撮像処理により撮像された複数の前記文字又は前記図形の画像に基づいて、前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を取得する第2の軌跡情報取得処理と、所定の符号パターンが配置された用紙より該符号パターンを読み取る読み取り処理と、該読み取り処理により読み取られた前記符号パターンに基づいて、前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡情報を取得する第3の軌跡情報取得処理と、をコンピュータに実行させるためのデータ入力プログラムを提供することによって達成できる。   According to the invention described in claim 9, the above-described problem is obtained by sending the electronic data to a computer in a pen-type data input device that acquires, as electronic data, characters or figures written on a writing target medium. In a data input program for executing processing to be acquired, an acceleration detection process for detecting an acceleration generated when the pen-type data input device is moved, and the pen based on the acceleration detected by the acceleration detection process. A first trajectory information acquisition process for acquiring trajectory information indicating a trajectory of movement of the type data input device; a writing process for writing the character or the figure on the writing target medium using ink; and writing by the writing process An imaging process for imaging the character or the figure that has been made, and an image of the plurality of characters or the figure that has been captured by the imaging process A second trajectory information acquisition process for acquiring trajectory information indicating the trajectory of the character or the graphic written by the writing process, and a reading process for reading the code pattern from a sheet on which a predetermined code pattern is arranged, Data input for causing a computer to execute a third trajectory information acquisition process for acquiring trajectory information of the character or the graphic written by the writing process based on the code pattern read by the reading process This can be achieved by providing a program.

このように構成することによって、符号パターンが配置された専用用紙を用いることができるので、電子ペンがその専用用紙のその位置にあるかを容易に特定することができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項10に記載の発明によれば、前記第2の軌跡情報取得処理は、前記撮像処理により今回撮像された前記画像と前回撮影された前記画像との比較をして、該比較結果に基づいて前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を生成する処理をコンピュータに実行させるための請求項9に記載のデータ入力プログラムを提供することによって達成できる。
With this configuration, the dedicated paper on which the code pattern is arranged can be used, so that it is possible to easily specify whether the electronic pen is at that position on the dedicated paper.
Further, according to the invention described in claim 10 of the claim, the second trajectory information acquisition process is performed between the image captured this time by the imaging process and the image captured last time. The data input program according to claim 9, wherein the computer executes a process of comparing and generating a trajectory information indicating a trajectory of the character or the graphic written by the writing process based on the comparison result. Can be achieved by providing.

このように構成することによって、連続的に撮影した画像間の差より、軌跡情報を求めることができる。
また上記課題は、特許請求の範囲の請求項11に記載の発明によれば、前記データ入力プログラムは、さらに、前記第1又は前記第2の軌跡情報取得処理により取得した前記軌跡情報を外部装置に送信する送信処理をコンピュータに実行させるための請求項9に記載のデータ入力プログラムを提供することによって達成できる。
By configuring in this way, the trajectory information can be obtained from the difference between continuously captured images.
According to the invention described in claim 11, the data input program further acquires the trajectory information acquired by the first or second trajectory information acquisition process from an external device. This can be achieved by providing a data input program according to claim 9 for causing a computer to execute transmission processing to be transmitted to the computer.

このように構成することによって、電子ペンで筆記した内容を無線通信等を介してホストコンピュータに送信することができる。   With this configuration, the content written with the electronic pen can be transmitted to the host computer via wireless communication or the like.

本発明を用いると、1つのイメージセンサを用いて、符号が書かれた紙面であっても、また、書かれていない紙面であっても、良好にペンの軌跡を解析することができる。
また、ペンが紙面にダウンしているかを検出できるセンサを設け、読み出した画像から符号が書かれているかの判定と、前記ペンダウンのセンサの値によって2つのペン軌跡の解析方法を切り替えて用いる工夫を設けたことで、符号が書かれた紙面、書かれていない紙面を自動的に適切に切り替えることができる。
When the present invention is used, the locus of the pen can be analyzed satisfactorily using a single image sensor, whether it is a paper surface on which a code is written or a paper surface on which a code is not written.
In addition, a sensor that can detect whether the pen is down on the paper surface is provided, and a method for switching between two pen locus analysis methods according to the determination of whether a code is written from the read image and the value of the pen down sensor. By providing the above, it is possible to automatically and appropriately switch the paper surface on which the code is written and the paper surface on which the code is not written.

(実施形態1)
本実施形態における電子ペンの特徴は、以下に示す4つの基本的な機能を有していることである。
(1)筆圧に応じてインクの量を電子で制御を行い、ペン字の太さが調整できる。
(2)普通紙に書いた文字や図形のペン軌跡と筆圧を記憶することができる。
(3)無線通信にて上記ペン軌跡をパーソナルコンピュータ(以下、PCという)に転送を行うことができる。
(4)特定符号が書き込まれた紙面からその符号を読み出し正確なペンの軌跡の検出ができる。
(Embodiment 1)
The feature of the electronic pen in this embodiment is that it has the following four basic functions.
(1) The amount of ink can be controlled electronically according to the writing pressure, and the thickness of the pen character can be adjusted.
(2) The pen trajectory and writing pressure of characters and figures written on plain paper can be stored.
(3) The pen locus can be transferred to a personal computer (hereinafter referred to as PC) by wireless communication.
(4) It is possible to accurately detect the pen trajectory by reading out the code from the paper on which the specific code is written.

さらに、上記の4機能に付け加えて、特定符号の情報を読み出し、PCに送り出し、様々な機能の実現を行うことができる。それでは、本実施形態について以下に説明する。
図1は、電子ペン1の構成図である。筆圧に応じてペン字の太さが調整できるように、インクジェット17とインクを紙面上に吹き付けるためのインクジェットノズル2を有している。ノズル2は直接紙面上と接しないように、ペン先3がノズル2の隣に実装されている。このペン先3からインクは出ることはなく、ペン1で図形を書いたときに違和感の無いような材料を選んで実装するものとする。
Furthermore, in addition to the above four functions, information of a specific code can be read out and sent to a PC to realize various functions. The present embodiment will be described below.
FIG. 1 is a configuration diagram of the electronic pen 1. The inkjet 17 and the inkjet nozzle 2 for spraying ink onto the paper surface are provided so that the thickness of the pen character can be adjusted according to the writing pressure. A pen tip 3 is mounted next to the nozzle 2 so that the nozzle 2 does not directly contact the paper surface. Ink does not come out from the pen tip 3, and a material that does not feel uncomfortable when a figure is written with the pen 1 is selected and mounted.

ペン先3の根元には圧力センサ4が実装されており、ペン先3にかかる圧力をこのセンサ4で検出している。これにより、圧力に応じてペン字の太さを調整できるようにしている。さらに、この電子ペン1はカラーインクカートリッジ5を装着できるようになっており、インクカートリッジ5には黒インクだけではなくフルカラーの色が作成可能なようにCMYK(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)の4種類の色を含んでいる。ペン1の色は選択制御が可能になっており、ペン1の色に応じたインクとインクの量が前述したインクジェット17によって、ノズル2を介して筆記面に吹き付け選択された色になるように描画される。   A pressure sensor 4 is mounted at the base of the pen tip 3, and the pressure applied to the pen tip 3 is detected by the sensor 4. As a result, the thickness of the pen character can be adjusted according to the pressure. Further, the electronic pen 1 can be equipped with a color ink cartridge 5, and the ink cartridge 5 is made of CMYK (cyan, magenta, yellow, black) so that not only black ink but also a full color can be created. Includes four different colors. The color of the pen 1 can be selected and controlled so that the ink and the amount of ink corresponding to the color of the pen 1 are selected by being sprayed onto the writing surface via the nozzle 2 by the inkjet 17 described above. Drawn.

また、ペン1の軌跡を検出するために3軸加速センサ6を有しており、加速センサの精度不足を補うために、紙面に描かれた図形を読み出すためのレンズ7、CMOSイメージセンサ8も有している。また、読み出された画像を処理したり、ペン軌跡などを計算したりするためのプロセッサ9と計算された軌跡や筆圧などを記憶するためのメモリ10も有する。電子回路を動作させるための電池11も実装されている。   In addition, a triaxial acceleration sensor 6 is provided to detect the locus of the pen 1, and a lens 7 and a CMOS image sensor 8 for reading a figure drawn on a paper surface are also provided to compensate for the insufficient accuracy of the acceleration sensor. Have. In addition, a processor 9 for processing the read image or calculating a pen locus and the like and a memory 10 for storing the calculated locus and writing pressure are also provided. A battery 11 for operating the electronic circuit is also mounted.

また、イメージセンサ8を用いて、特殊紙面に書かれた座標点などを読み出すために用いる赤外LED14および赤外線のみ透過させるための赤外フィルタ15を有しており、電磁バネ16にて赤外フィルタ15を駆動してCMOSセンサ8に赤外線のみ透過するように切り替えられるようになっている。RF通信回路13は、ホストコンピュータへペンの軌跡等の情報を送信するための回路である。次に、電子ペン1の描画の動作を図2、図3を用いて説明する。   Further, the image sensor 8 has an infrared LED 14 used for reading out coordinate points written on a special paper surface and an infrared filter 15 for transmitting only infrared rays. The filter 15 is driven so that only infrared rays can be transmitted to the CMOS sensor 8. The RF communication circuit 13 is a circuit for transmitting information such as a pen locus to the host computer. Next, the drawing operation of the electronic pen 1 will be described with reference to FIGS.

図2は、インクジェットの制御ブロック図を示す。同図は、本実施形態における電子ペン1の構成図である図1の一部ブロックを信号の流れを加えて詳細な回路図にしたものである。電子ペン1を用いて紙(筆記物)に描画を行う場合には、通常のペンと同じようにペン先3を筆記物に当てて滑らして描画を行えばよい。   FIG. 2 shows a control block diagram of the ink jet. FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the partial block of FIG. 1, which is a configuration diagram of the electronic pen 1 in the present embodiment, with the addition of a signal flow. When drawing on paper (written material) using the electronic pen 1, drawing may be performed by sliding the pen tip 3 against the written material in the same manner as a normal pen.

ペン先3は圧力センサ4と直結しており、ペン先3にかかる圧力がそのまま圧力センサ4に到達できるよう実装されている。したがって、ユーザ(筆記者)がペン1を使用する場合、その筆圧を圧力センサ4で検出できるようになっている。本実施形態での圧力センサ4はピエゾ抵抗型圧力センサを用いており、圧力に応じて抵抗値の変わる性質の材料を用いている。   The pen tip 3 is directly connected to the pressure sensor 4 and is mounted so that the pressure applied to the pen tip 3 can reach the pressure sensor 4 as it is. Therefore, when the user (writer) uses the pen 1, the writing pressure can be detected by the pressure sensor 4. The pressure sensor 4 in the present embodiment uses a piezoresistive pressure sensor, and uses a material whose resistance value changes according to the pressure.

センサ4には定電流を流して、センサ4端の電圧をプロセッサ9内のAD変換器902で圧力値に応じたデジタル値を得ている。このデジタル圧力値はCPU901で読み出される。CPU901はこの数値に応じて、カラーインクカートリッジ5からインクジェット17に送られるインクの量の調整を行う。インク量の調整は次のような方法で行う。   A constant current is passed through the sensor 4, and the voltage at the end of the sensor 4 is obtained by the AD converter 902 in the processor 9 in accordance with the pressure value. This digital pressure value is read by the CPU 901. The CPU 901 adjusts the amount of ink sent from the color ink cartridge 5 to the inkjet 17 in accordance with this numerical value. The ink amount is adjusted by the following method.

まず、黒色を描画するときに使う黒インク(K)の量を1としたときの、現在の描画を行おうとしている色(C1)を作成するためのCMYKのインク混合比をKc,Km,Ky,Kkとする。
この混合比については、予め描画したい色に最も近い色になるためのインク混合比を調べておき、その混合比を導出する方法のプログラミングを行うか、またはそれぞれの色に対応するインクの混合比をメモリなどに記憶されることで容易に混合比は得ることはできる。
First, assuming that the amount of black ink (K) used for drawing black is 1, the ink mixing ratio of CMYK for creating the current color (C1) to be drawn is set to Kc, Km, Let Ky, Kk.
As for this mixing ratio, the ink mixing ratio for obtaining the color closest to the color to be drawn is examined in advance, and programming of a method for deriving the mixing ratio is performed, or the mixing ratio of the ink corresponding to each color is performed. Is stored in a memory or the like, so that the mixing ratio can be easily obtained.

次に、ペン先3にかかる最大の圧力の値をPmaxとし、現在のペン圧力をPとすると、それぞれインクの混合比はKc*P/Pmax,Km*P/Pmax,Ky*P/Pmax,Kk*P/Pmaxとなる。これらの混合比に応じてCPU901はインクカートリッジ5からインクジェット17に流れるように、各弁103(103a,103b,103c,103d)を制御する。小型の弁は通常流出量をアナログ的に中間値を制御できないので、弁の開いている時間(開)とOFF時間(閉)を高速に制御することで中間量を作成する。   Next, assuming that the maximum pressure value applied to the pen tip 3 is Pmax and the current pen pressure is P, the ink mixing ratios are Kc * P / Pmax, Km * P / Pmax, Ky * P / Pmax, respectively. Kk * P / Pmax. In accordance with these mixing ratios, the CPU 901 controls each valve 103 (103a, 103b, 103c, 103d) so as to flow from the ink cartridge 5 to the inkjet 17. Since a small valve cannot normally control the intermediate value of the outflow amount in an analog manner, the intermediate amount is created by controlling the valve open time (open) and OFF time (close) at high speed.

図3は、デューティ変調によるペンの線の太さ制御を示す。同図は、3種類の開閉時間に応じて紙面上のインクの径(ペン時の太さ)を変化させるためのデューティ変調を示す。
図3(a)は筆圧が小さいときのデューティ変調を示し、この場合、インクの流出量が少ないので、細い線(図3(a)右図)を描くことができる。図3(b)は筆圧が中間のときのデューディ変調を示し、この場合、インクの流出量が中程度であるので、中間の太さの線(図3(b)右図)を描くことができる。図3(c)は筆圧が大きいときのデューティ変調を示し、この場合、インクの流出量が多いので、太い線を描くことができる(図3(c)右図)。
FIG. 3 shows pen line thickness control by duty modulation. This figure shows duty modulation for changing the diameter of ink on the paper (thickness at the time of pen) according to three types of opening and closing times.
FIG. 3A shows the duty modulation when the writing pressure is low. In this case, since the amount of outflow of ink is small, a thin line (the right figure in FIG. 3A) can be drawn. FIG. 3B shows duedy modulation when the writing pressure is intermediate. In this case, since the amount of ink flowing out is medium, an intermediate thickness line (the right figure in FIG. 3B) is drawn. Can do. FIG. 3C shows duty modulation when the writing pressure is large. In this case, since the amount of ink flowing out is large, a thick line can be drawn (the right diagram in FIG. 3C).

このようにデューティ変調により、弁103の開閉時間を制御することによって、ペンの圧力に応じてインクジェットノズル2からインクを噴出すことが可能になるから、所望の色のペンの太さが制御可能である。
次に、本実施形態における電子ペン1を用いて普通紙に描画を行った場合、その描画内容を記録するためにペン1の軌跡解析を行う。
By controlling the opening / closing time of the valve 103 by duty modulation in this way, it becomes possible to eject ink from the inkjet nozzle 2 in accordance with the pressure of the pen, so that the thickness of the pen of a desired color can be controlled. It is.
Next, when drawing is performed on plain paper using the electronic pen 1 in the present embodiment, a trajectory analysis of the pen 1 is performed in order to record the drawing contents.

図4は、3軸加速度センサを用いた位置検出回路の構成を示したものであり、ペン1の基本的な軌跡解析を行うための装置を示したブロック図である。本実施形態の電子ペン1を用いて、紙(筆記物)への描画の動作を前述したが、その描画したときのペン1の軌跡を解析し、データとして取得が可能になっている。   FIG. 4 shows a configuration of a position detection circuit using a triaxial acceleration sensor, and is a block diagram showing an apparatus for performing a basic trajectory analysis of the pen 1. Although the drawing operation on the paper (written material) using the electronic pen 1 of the present embodiment has been described above, the locus of the pen 1 when the drawing is performed can be analyzed and acquired as data.

3軸加速度センサ6は、ペン1の動きに応じて加速度を検出する装置である。これを用いてペン1の座標を特定するには、ペン1の位置を計算するのに加速度から2重積分を行うことで求めることができる。
3軸加速度センサ6は、空間3軸方向それぞれに加速度を検出できるピエゾ抵抗などを利用したものなどが開発されている。これらは加速度に応じた電圧値が出力されるので、それぞれの電圧値はセレクタ903を経由して、プロセッサ9内のAD変換器902で加速度の値を時分割に連続に読み出せるように構成される。
The triaxial acceleration sensor 6 is a device that detects acceleration according to the movement of the pen 1. In order to specify the coordinates of the pen 1 using this, the position of the pen 1 can be calculated by performing double integration from the acceleration.
The triaxial acceleration sensor 6 has been developed using a piezoresistor that can detect acceleration in each of the three axial directions of the space. Since the voltage values corresponding to the accelerations are output, the respective voltage values are configured so that the AD converter 902 in the processor 9 can continuously read the acceleration values in a time division manner via the selector 903. The

本実施形態ではペン1の軌跡を解析する他の手段として、イメージセンサ8も有している。図4左下に示しているものは筆記面20である。電子ペン1ではこのような筆記面20の画像はレンズ7にてCMOSイメージセンサ8に集光され、イメージセンサ8にて画像データに変換される。本実施形態ではこの画像データはDMA(Direct Memory Accessing)回路904にてメモリ10に送られる。これによってCPU901から画像データを操作することが可能になる。   In the present embodiment, the image sensor 8 is also provided as another means for analyzing the locus of the pen 1. What is shown in the lower left of FIG. In the electronic pen 1, the image on the writing surface 20 is condensed on the CMOS image sensor 8 by the lens 7 and converted into image data by the image sensor 8. In this embodiment, this image data is sent to the memory 10 by a DMA (Direct Memory Accessing) circuit 904. As a result, the image data can be operated from the CPU 901.

ちなみに、CMOSセンサ8は秒100枚の周期(10m秒間隔)で画像データのサンプリングを行い、順番にメモリに送り出すように構成されている。なお、赤外LED14、スイッチ905については、後述する。
次に、3軸加速度センサ6による軌跡解析の動作を、図5,図6を用いて説明する。
Incidentally, the CMOS sensor 8 is configured to sample the image data at a cycle of 100 sheets per second (at intervals of 10 milliseconds) and sequentially send them to the memory. The infrared LED 14 and the switch 905 will be described later.
Next, the trajectory analysis operation by the triaxial acceleration sensor 6 will be described with reference to FIGS.

図5は、ペンの紙面上の移動とペン軸の傾きの変化、すなわち、ペンが紙面上を描画する際の動作を示している。また、図6は、本実施形態における電子ペン1のペンアップしてからダウンまでの移動の様子を示す。
ペン1の動きには紙面20上に沿った2次元的な動きとペン軸が紙面20に対して傾きを変えるペン軸の変化の動きとがある。また、(P1の地点で)ペン1が紙面20を離れ(ペンアップ)、ペンの傾きを変えながら(P2)、他の地点(P3)で紙面20に接する(ダウンする)動作が行われる。
FIG. 5 shows the movement of the pen on the paper surface and the change in the tilt of the pen axis, that is, the operation when the pen draws on the paper surface. FIG. 6 shows the movement of the electronic pen 1 from the pen up to the down in the present embodiment.
The movement of the pen 1 includes a two-dimensional movement along the paper surface 20 and a movement of a pen axis change that changes the tilt of the pen axis with respect to the paper surface 20. Further, the pen 1 leaves the paper surface 20 (at the point P1) (pen-up), and changes the tilt of the pen (P2), while touching (down) the paper surface 20 at another point (P3).

図7は、プロセッサ9で加速度センサから座標位置を得るアルゴリズムを示す。プロセッサ9では、タスクと呼ばれる単位の処理を複数実行することが可能なようにプログラムされている。なお、同図は、タスクの1つの処理のフローチャートである。
このタスクでは、まず、3軸加速度センサ6により検出したデータを読み出す(S1)。これらのデータから3軸の加速度を求める(S2)。これら重力成分を排除した加速度からペンの速度v(3次元ベクトル)を計算する(S3)。さらに積分して3軸絶対位置Px(3次元ベクトル)を計算する(S4)。
FIG. 7 shows an algorithm for obtaining the coordinate position from the acceleration sensor by the processor 9. The processor 9 is programmed to execute a plurality of processes called a task. This figure is a flowchart of one task process.
In this task, first, data detected by the triaxial acceleration sensor 6 is read (S1). The triaxial acceleration is obtained from these data (S2). The pen velocity v (three-dimensional vector) is calculated from the acceleration excluding these gravity components (S3). Further integration is performed to calculate a three-axis absolute position Px (three-dimensional vector) (S4).

次に、ペン1が紙面20にダウンしているか否かを判定する(S5)。紙面20にダウンしていないとき(S5で「No」に進む)は、後述するS9へ進む。紙面20にダウンしているとき(S5で「Yes」に進む)は、3軸パラメータ補正要求があるか否かを判断する(S6)。S6で補正要求がない場合には、後述するS8へ進む。   Next, it is determined whether or not the pen 1 is down on the paper surface 20 (S5). When it is not down to the page 20 (proceeding to "No" in S5), the process proceeds to S9 described later. When it is down to the paper surface 20 (proceed to “Yes” in S5), it is determined whether or not there is a request for three-axis parameter correction (S6). If there is no correction request in S6, the process proceeds to S8 described later.

S6で補正要求がある場合、この補正要求は後述する紙面上の座標計算を行う別のタスク(Task2)においてペンダウンが起きた際、その時のペン速度はゼロであるので、ペンの速度変数をリセットするように要求する(S7)。
これはペン1の速度および角速度は、加速度センサを積分して計算したものであるので、誤差の累積が生じて実際の速度と合っていない可能性があったが、この処理によってこの誤差の累積をクリアすることができる。次に紙面の基底ベクトルの作成を行う(S8)。これについては、図8を参照しながら説明する。
If there is a correction request in S6, this correction request resets the pen speed variable when the pen-down occurs in another task (Task 2) for calculating coordinates on the paper, which will be described later, because the pen speed at that time is zero. Request to do so (S7).
This is because the speed and angular velocity of the pen 1 were calculated by integrating the acceleration sensor, and there was a possibility that error accumulation occurred and did not match the actual speed. Can be cleared. Next, a paper basis vector is created (S8). This will be described with reference to FIG.

図8は、3軸絶対空間と紙面座標の関係を示す図であり、加速度センサ6から求める3軸の絶対空間と紙面上の座標を示したものである。同図で、X,Y,Z軸は3軸加速度から計算される絶対座標の座標系である。紙面20を表す四角形領域は、絶対空間上での紙面20の位置を示したものである。紙面20上のEu,Evベクトルは紙面20の座標系をつくる基底ベクトルである。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the triaxial absolute space and the paper surface coordinates, and shows the triaxial absolute space obtained from the acceleration sensor 6 and the coordinates on the paper surface. In the figure, the X, Y, and Z axes are absolute coordinate systems calculated from triaxial acceleration. The square area representing the paper surface 20 indicates the position of the paper surface 20 in the absolute space. Eu and Ev vectors on the paper surface 20 are basis vectors that form the coordinate system of the paper surface 20.

紙面20上では点P1,P2間の線が描画されたときの例を示している。このベクトルがXYZ座標系ではPxとし、紙面20上の座標系ではPuと測定されたとする。X,Y,Z軸とU,V軸との関係は線形であるので次式の関係が成り立つ。   An example in which a line between points P1 and P2 is drawn on the paper surface 20 is shown. It is assumed that this vector is measured as Px in the XYZ coordinate system and as Pu in the coordinate system on the paper surface 20. Since the relationship between the X, Y, and Z axes and the U and V axes is linear, the following relationship is established.

Figure 2005092435
Figure 2005092435

いま、2点において2つの座標の対応点が(x1,y1,z1)→(u1,v1),(x2,y2,z2)→(u2,v2)であるとすると(B−1)式から   If the corresponding points of the two coordinates are (x1, y1, z1) → (u1, v1), (x2, y2, z2) → (u2, v2) at two points,

Figure 2005092435
Figure 2005092435

の関係が成り立つ。これより、 The relationship holds. Than this,

Figure 2005092435
Figure 2005092435

この結果、基底ベクトルEu,Evは、(B−3)式で求められた係数を用いて(B−1)式の(u,v)にそれぞれ(1,0),(0,1)を代入して得られるので、次式のようになる。 As a result, the basis vectors Eu and Ev are respectively set to (1, 0) and (0, 1) in (u, v) of the equation (B-1) using the coefficients obtained in the equation (B-3). Since it is obtained by substituting, it becomes as follows.

Figure 2005092435
Figure 2005092435

Figure 2005092435
Figure 2005092435

図9は、S8の紙面の基底ベクトルの作成の詳細アルゴリズムを示す。まず、現在の紙面座標のペン位置Puを入手する。これは別タスクTask2にて計算されているので、すでに計算済みの最新のPuを読み出すものとする(S10)。
次に、2種類の座標の対応点数のサンプル数Nsを調べる(S11)。これは予めTask1の開始時に「0」に初期化されているものとする。初期化後、初めてこの処理が行われる場合はNs=0であるので、S12に分岐される。ここで、今回の紙面座標系のペン位置Puを(u1,v1)に、3軸加速度座標系のPxの座標値を(x1,y1,z1)に保存し(S12)、対応点数Nsを1に書き換え(S13)、本フローは終了する。
FIG. 9 shows a detailed algorithm for creating the basis vector of the page in S8. First, the pen position Pu of the current page coordinate is obtained. Since this is calculated in another task Task2, it is assumed that the latest Pu that has already been calculated is read (S10).
Next, the sample number Ns of the corresponding number of points of two types of coordinates is examined (S11). It is assumed that this is initialized to “0” at the start of Task 1 in advance. When this process is performed for the first time after initialization, since Ns = 0, the process branches to S12. Here, the pen position Pu of the current paper surface coordinate system is stored in (u1, v1), the coordinate value of Px in the triaxial acceleration coordinate system is stored in (x1, y1, z1) (S12), and the corresponding number of points Ns is set to 1. (S13), this flow ends.

その後、再度引き続きペン1が紙面にダウンした状態で再度、本処理が呼ばれた場合(図7のS8)は、同様にS10でPuを入手後、Nsは「1」であるので、S11でS14に分岐される。今回の座標の対応点は、Puを(u2,v2)、Pxを(x2,y2,z2)に保存して(S14)、(B−5)式のΔを計算する(S15)。   Thereafter, when this process is called again with the pen 1 still down on the paper surface (S8 in FIG. 7), after obtaining Pu in S10, Ns is “1”. The process branches to S14. For the corresponding points of the current coordinate, Pu is stored in (u2, v2) and Px is stored in (x2, y2, z2) (S14), and Δ in the equation (B-5) is calculated (S15).

このΔは、2点のベクトル(u1,v1),(u2,v2)の外積であって、後で求め
る基底ベクトルの計算の精度を上げるためにも、この値が大きいほうが望ましい。そのため、S16で、このΔが予め決められた所定の値より大きいか否かを判断する(S16)
。このΔが、この所定の値に達していない場合または所定の値以下の場合は、2点目のサ
ンプルは基底ベクトルを求めるのにふさわしくないと判断し、その後の処理をせずに終了する。
This Δ is an outer product of two vectors (u1, v1) and (u2, v2), and it is desirable that this value be larger in order to improve the accuracy of calculation of a basis vector to be obtained later. Therefore, in S16, it is determined whether or not Δ is larger than a predetermined value (S16).
. If this Δ does not reach the predetermined value or is equal to or smaller than the predetermined value, it is determined that the second sample is not suitable for obtaining the basis vector, and the process is terminated without performing the subsequent processing.

他方、このΔが所定量を超えた場合には、基底ベクトルを精度よく計算できるので、今
回のサンプルを有効として、サンプル数Nsを「2」にする(S17)。そして、(B−4)式にて基底ベクトルEu,Evを計算し(S18)、終了する。
On the other hand, if Δ exceeds a predetermined amount, the basis vector can be calculated with high accuracy, so that the current sample is valid and the number of samples Ns is set to “2” (S17). Then, the base vectors Eu and Ev are calculated by the equation (B-4) (S18), and the process ends.

その後、再度引き続きペン1が紙面にダウンした状態で再度、本処理が呼ばれた場合(図7のS8)は、同様にS10でPuを入手後、Nsは「2」であるので、S11でNs>1と判断され、終了する。
以上より、S8において、現在の絶対座標PxとTask2から計算される紙面上の座標Puの参照を行い、これらの2つの座標を対で記憶しておき、過去数点の座標対からEu,Evを求めることができる。本実施形態ではEu,Evの計算をTask1で行ったが、もちろんTask2で行っても構わない。これによって、ペン1を用いて紙面20上に書いている間に基底ベクトルが計算できることになる。
Thereafter, when this processing is called again with the pen 1 still down on the paper surface (S8 in FIG. 7), after obtaining Pu in S10, Ns is “2”. It is determined that Ns> 1, and the process ends.
As described above, in S8, the coordinates Pu on the paper surface calculated from the current absolute coordinates Px and Task2 are referred to, these two coordinates are stored in pairs, and Eu, Ev from the past several coordinate pairs. Can be requested. In the present embodiment, calculation of Eu and Ev is performed with Task1, but of course, it may be performed with Task2. As a result, the basis vector can be calculated while writing on the paper surface 20 with the pen 1.

それでは、図7のフローに戻ることにする。S8が終了した場合、またはS5でペンダウンしていない場合、所定時間(T秒)経つのを待つ(S9)。これは、このタスクのみ処理を行うと、他のタスクの処理ができないためである。
しかしながら、この方法だけでペン1の軌跡を得た場合には、通常の加速度センサの加速度検出間隔時間は数m秒あるために、検出時間間の加速度変化の誤差が生じる。座標を得るのに積分を行うためにこの誤差も積分されるので、かなり大きな誤差を生じることになる。現状の加速度センサでは100DPI(Dot Per Inch)の分解能の軌跡を得るのは困難である。
Returning to the flow of FIG. When S8 is completed or when pen-down is not performed in S5, the process waits for a predetermined time (T seconds) (S9). This is because if only this task is processed, other tasks cannot be processed.
However, when the trajectory of the pen 1 is obtained only by this method, an acceleration detection interval time of a normal acceleration sensor is several milliseconds, and an error in acceleration change between detection times occurs. This error is also integrated to perform the integration to obtain the coordinates, resulting in a fairly large error. With the current acceleration sensor, it is difficult to obtain a trajectory with a resolution of 100 DPI (Dot Per Inch).

そのため、ペン1が紙面上で描画を行っている間は、イメージセンサ8を用いてその問題を解決する。前述したように、筆記者が紙面20上に文字図形を描画しているときは圧力センサにて検出が可能である。
図10は、本実施形態におけるカメラから読み出した文字の筆記例を示す。ここで、カメラとは、レンズ7とイメージセンサ8とからなる撮像系をいう。同図において、筆記者が電子ペン1で「あ」の文字を描画している途中の連続(10m秒間隔)で撮影された2つの画像図10(a),(b)を示している。この2つの画像から図11、図12のアルゴリズムによってペンの移動距離およびペンの座標位置が計算できる。
For this reason, the image sensor 8 is used to solve the problem while the pen 1 is drawing on the paper. As described above, when the writer is drawing a character graphic on the paper surface 20, it can be detected by the pressure sensor.
FIG. 10 shows a writing example of characters read from the camera in the present embodiment. Here, the camera refers to an imaging system including the lens 7 and the image sensor 8. FIG. 10A and FIG. 10B show two images that are taken continuously (at intervals of 10 milliseconds) while the writer is drawing the character “A” with the electronic pen 1. From these two images, the pen moving distance and the pen coordinate position can be calculated by the algorithm shown in FIGS.

図11は、ペン座標位置解析タスクのフローを示す。前述した3軸加速で計算される座標系X,Y,Zと区別するために、カメラの画像から計算される紙面上の2次元の座標系をU,V座標とする。
イメージセンサ8による移動距離の計算は、もう1つのタスクで行われる(Task2)。タスクの開始後、まだ一度もペンが紙面20上にダウンしていないことを示す変数FirstDownフラグをYesにし、また、ペンの状態を示している変数PenStatusはペンアップ状態PEN_UPにして初期化を行う(S20)。それから繰り返し画像マッチングのフローを呼び出す(S21)。
FIG. 11 shows the flow of the pen coordinate position analysis task. In order to distinguish from the coordinate systems X, Y, and Z calculated by the three-axis acceleration described above, a two-dimensional coordinate system on the paper surface calculated from the camera image is set as U and V coordinates.
The calculation of the moving distance by the image sensor 8 is performed in another task (Task 2). After the start of the task, the variable FirstDown flag indicating that the pen has never been down on the paper surface 20 is set to Yes, and the variable PenStatus indicating the pen state is initialized to the pen-up state PEN_UP. (S20). Then, the image matching flow is repeatedly called (S21).

図12は、S21での画像マッチングによるペン座標解析フローチャートを示す。まず、圧力センサ4でペン圧の状態を調べ、ペン1が筆記している状態(ペンダウン状態)であるかどうかの判定を行う(S30)。ペン1がダウン状態であるときは、過去のペン状態PenStatusをチェックする(S31)。初めてのペンダウンの場合のPenStatusは、PEN_UPである。   FIG. 12 shows a pen coordinate analysis flowchart by image matching in S21. First, the state of the pen pressure is checked by the pressure sensor 4, and it is determined whether or not the pen 1 is writing (pen down state) (S30). When the pen 1 is in the down state, the previous pen state PenStatus is checked (S31). PenStatus for the first pen down is PEN_UP.

S31で、「PenStatus=PEN_UP」であるときは、PenStatusをPEN_DOWNの状態にして(S32)、ペンダウンした紙面20上の位置の3軸絶対座標を読み出す(S33)。このとき、3軸絶対座標Pxに格納されている座標をPxdに格納する。次に、前述したように、速度誤差のリセットを行うために、3軸絶対座標のパラメータ(速度)の補正要求を行う(S34)。   If “PenStatus = PEN_UP” in S31, PenStatus is set to PEN_DOWN (S32), and the 3-axis absolute coordinates of the position on the pen-down paper surface 20 are read (S33). At this time, the coordinates stored in the three-axis absolute coordinates Px are stored in Pxd. Next, as described above, in order to reset the speed error, a correction request for the parameter (speed) of the three-axis absolute coordinates is made (S34).

そして、ペンがこの紙面20において初めてのダウンであるか否かのチェックをFirstDownフラグを参照することで行い、初めてであるときは(S35で「Yes」に進む)、FirstDownフラグをクリア(FirstDown=No)(S40)し、紙面座標の初期化(Pu=0)(S41)を行う。そして、紙面上にダウンしたその紙面座標位置を保存する(Pu_down=Pu)(S39)。   Then, it is checked whether or not the pen is down for the first time on the paper surface 20 by referring to the FirstDown flag. If it is the first time (the process proceeds to “Yes” in S35), the FirstDown flag is cleared (FirstDown = No) (S40) to initialize the paper plane coordinates (Pu = 0) (S41). Then, the paper surface coordinate position down on the paper surface is stored (Pu_down = Pu) (S39).

その後、再び処理はループされ、ペンが紙面に描画されている間はS30,S31を経由し、「PenStaus=PEN_DOWN」であるのでS42に分岐される。次に、画像が入力されたか否かについて判定される(S42)。前述したように画像イメージデータは定期的(10m秒ごと)に撮影が行われており(図10参照)、画像入力がなされるまでループを行い、待機状態となる(S42で「No」へ進む)。新しい画像が入力された場合(S42で「Yes」に進む)、入力される画像をそのまま画像間のマッチング計算を行うには画素数が多いので、入力画像から縮小画像を作成する(S43)(S33の処理については、後述する)。   Thereafter, the process is looped again. While the pen is being drawn on the paper surface, the process passes through S30 and S31, and since “PenStatus = PEN_DOWN”, the process branches to S42. Next, it is determined whether an image has been input (S42). As described above, image image data is taken periodically (every 10 milliseconds) (see FIG. 10), and loops until an image is input and enters a standby state (proceed to “No” in S42). ). When a new image is input (proceed to "Yes" in S42), the number of pixels is too large to perform matching calculation between the input images as they are, so a reduced image is created from the input image (S43) ( The process of S33 will be described later).

次に、S44,S45で画像マッチング処理ルーチンを呼び出し、移動ベクトルDuを得る(詳細の動作は後述する)。過去のペン座標Puに差分ベクトルDuを加算して座標位置の更新がされる(S46)。この得られた位置座標と現在の筆圧を圧力センサ4から読み出し、両者を順番にメモリ10に記憶させる(S47)。   Next, an image matching processing routine is called in S44 and S45, and a movement vector Du is obtained (detailed operation will be described later). The coordinate position is updated by adding the difference vector Du to the past pen coordinates Pu (S46). The obtained position coordinates and the current writing pressure are read from the pressure sensor 4, and both are sequentially stored in the memory 10 (S47).

このように筆記者が紙面20上に描画している間は、画像マッチングを行うことでペンの軌跡と筆圧の追跡が可能である。筆記者がペンアップを行うと、ペン圧がなくなり、その結果、S30でペン圧の判定はアップと判断され、S48の処理へ分岐される。
初めてのペンアップ状態であるか否かがPenStatusに基づいて判定され(S48)、初めてである場合は、PenStatusをPEN_UPにし(S49)、そのときの3軸絶対座標PxをPxuに保存し(S50)、さらにそのときの紙面座標PuをPu_upに保存する(S51)。ペンアップ後、ペン1の空中での移動量の計測はTask1によってなされる。
As described above, while the writer is drawing on the paper surface 20, it is possible to track the pen trajectory and the pen pressure by performing image matching. When the writer performs the pen-up, the pen pressure disappears. As a result, the determination of the pen pressure is determined to be up in S30, and the process branches to S48.
It is determined based on PenStatus whether or not it is the first pen-up state (S48). If it is the first time, PenStatus is set to PEN_UP (S49), and the three-axis absolute coordinate Px at that time is stored in Pxu (S50). Further, the paper plane coordinate Pu at that time is stored in Pu_up (S51). After pen-up, the amount of movement of the pen 1 in the air is measured by Task 1.

再度、ペン1が紙面20上にダウンした場合は、S35で2回目以降と判断され、前回のペンアップした座標と現在の絶対座標の値とを用いて移動ベクトル(du,dv)がS36−S38で計算される。まず、S33で取得した3軸絶対座標PxdからS51で取得した3軸絶対座標Pxuを差し引いたものを空中絶対移動ベクトルDxとする(S36)。   When the pen 1 is lowered onto the paper surface 20 again, it is determined in S35 that the second time or later, and the movement vector (du, dv) is determined in S36- using the previous pen-up coordinate and the current absolute coordinate value. Calculated in S38. First, the airborne absolute movement vector Dx is obtained by subtracting the 3-axis absolute coordinate Pxu acquired in S51 from the 3-axis absolute coordinate Pxd acquired in S33 (S36).

次に、空中絶対移動ベクトルDxを紙面上の座標に変換するための処理を行う。Eu,EvはU,V座標のU成分、V成分の単位ベクトルそれぞれのX−Y−Z座標系に対応するベクトルである。いま、X−Y−Z系の空中絶対移動Dxを、U−V座標系に変換することは、DxベクトルをEu,Evに分解することに他ならない。したがって、Dx=(x,y,z),Eu=(xu,yu,zu),Ev=(xv,yv,zv)とすると、求めるDxのUV座標系の成分(du,dv)は、   Next, a process for converting the aerial absolute movement vector Dx into coordinates on the paper is performed. Eu and Ev are vectors corresponding to the XYZ coordinate systems of the U and V component unit vectors of the U and V coordinates, respectively. Now, converting the X-Y-Z system absolute air movement Dx to the U-V coordinate system is nothing other than decomposing the Dx vector into Eu and Ev. Therefore, if Dx = (x, y, z), Eu = (xu, yu, zu), Ev = (xv, iv, zv), the component (du, dv) of the UV coordinate system of Dx to be obtained is

Figure 2005092435
Figure 2005092435

Figure 2005092435
Figure 2005092435

で求めることができる。
そして、再度ペンダウンしたときの紙面座標位置Puは、S51でペンアップしたときの座標にS37で求めた(du,dv)を加算すればよい(S38)。このPuをPu_downとして保存する(S39)。このようにして3軸の絶対座標から紙面座標の移動ベクトルが計算することができる。
Can be obtained.
The paper surface coordinate position Pu when pen-down is performed again may be obtained by adding (du, dv) obtained in S37 to the coordinates when pen-up is performed in S51 (S38). This Pu is stored as Pu_down (S39). In this way, the movement vector of the paper surface coordinates can be calculated from the absolute coordinates of the three axes.

図13は、画像マッチングアルゴリズムの例である。このアルゴリズムでは、マッチングは、対比する2枚の画像について、対応する画素同士の画素値の差分の総和を算出することで行う。マッチングを行う画像間の距離(2枚の画像のズレ量)の範囲を引数で渡すようにしている。図12のフローでいえば、S45の処理に相当する。   FIG. 13 is an example of an image matching algorithm. In this algorithm, matching is performed by calculating the sum of differences in pixel values between corresponding pixels for two images to be compared. The range of the distance between images to be matched (the amount of deviation between two images) is passed as an argument. In the flow of FIG. 12, this corresponds to the process of S45.

U軸側はDu_Begin〜Du_End、V軸側はDv_Begin〜Dv_Endによって範囲が指定できる。通常は画像サンプリング間で通常のペン速度において移動可能な最大の距離RANGEの範囲でマッチングできるよう、du,dvともに−Rangeから+Rangeの指定を行う。   The range can be specified by Du_Begin to Du_End on the U-axis side and Dv_Begin to Dv_End on the V-axis side. Normally, -Range to + Range are specified for both du and dv so that matching can be performed within the range of the maximum distance RANGE that can be moved at normal pen speed between image samplings.

まず、du=Du_Beginのとき(S60)、dv=Dv_Beginとする(S61)。このS60,S61は、この引数で指定された2枚の画像間での移動距離du,dvを順番に指定している。次に、以下に示す式より2枚の画像のマッチングを行う(S62)。   First, when du = Du_Begin (S60), dv = Dv_Begin is set (S61). In S60 and S61, the movement distances du and dv between the two images designated by this argument are designated in order. Next, two images are matched according to the following formula (S62).

Figure 2005092435
Figure 2005092435

p(n,u,v)は今回の画像nの座標u,vの画素値であって、p(n−1,u−du,v−dv)は、前回の画像n−1において座標点(u,v)から(du,dv)離れた画素の値を示す。画素値は8ビットで示され、黒が0で白が最大値255を取るものとする。MU,MVはこれらの画像のU,V軸方向の画像サイズであり、マッチングされる画像の範囲を示す。D(du,dv)は2枚の画像を移動距離du,dvずらした状態で、重なった画素同士の画素値の差分を合計した結果を表す。対応する画素の値が同じであるとき差は0になるので、算出されたDが大きいほど(0に近いほど)2枚の画像は類似することになる。   p (n, u, v) is the pixel value of the coordinates u, v of the current image n, and p (n-1, u-du, v-dv) is a coordinate point in the previous image n-1. This indicates the value of a pixel separated from (u, v) by (du, dv). The pixel value is represented by 8 bits, and black is 0 and white has a maximum value of 255. MU and MV are image sizes in the U and V axis directions of these images, and indicate the range of images to be matched. D (du, dv) represents the result of summing the pixel value differences between the overlapping pixels in a state where the two images are shifted by the movement distances du and dv. Since the difference is 0 when the values of the corresponding pixels are the same, the larger the calculated D (the closer to 0), the more similar the two images.

dvをインクリメントして(S63)、dv>Dv_Endとなるまで上記の処理を繰り返す。次に、Duをインクリメントして(S64)、du>Du_Endとなるまで上記の処理を繰り返す。
次に、D(du,dv)の最大値を探す(S65)。これは、以下に示すdu,dvの範囲
dv is incremented (S63), and the above processing is repeated until dv> Dv_End. Next, Du is incremented (S64), and the above processing is repeated until du> Du_End.
Next, the maximum value of D (du, dv) is searched (S65). This is the range of du and dv shown below

Figure 2005092435
Figure 2005092435

のうち、それぞれの最大値を求め、その求めたdu,dvを移動値Du=(du,dv)とする(S66)。
上記のように、2枚の画像のマッチングをS62で計算を行っている。想定されるDが大きいほど2枚の画像は類似していることになる。S60からS64で得られた類似度から最大の類似度をS65で探し出し、このときのdu,dvが最もこれらの2枚の画像が類似しているといえるから、このときの値が2つの画像間の間でペンが移動したベクトルとS66で推測することができる。
Among these, the maximum value is obtained, and the obtained du and dv are set as the movement value Du = (du, dv) (S66).
As described above, the matching of the two images is calculated in S62. The larger the assumed D, the more similar the two images. The maximum similarity is searched for in S65 from the similarities obtained in S60 to S64, and since it can be said that these two images are most similar at this time, du and dv at this time are two images. It can be estimated in S66 that the vector the pen has moved between.

このようにして取り込んだ画像から逐次ペンの位置の座標Puを計算することができる。本実施形態では、さらにマッチングの演算量を減らす工夫がなされている。図12のS44で行う処理は次のようなものである。現在の3軸絶対座標位置PxをTask1から読み出し、前回この処理を行った時の3軸絶対座標位置Pxと今回読み出した現在の座標位置Pxとの差を計算し、移動した絶対座標ベクトルDxを得る。   The coordinates Pu of the pen position can be sequentially calculated from the captured image. In the present embodiment, a device for further reducing the amount of calculation for matching is made. The process performed in S44 of FIG. 12 is as follows. The current 3-axis absolute coordinate position Px is read from Task 1, the difference between the 3-axis absolute coordinate position Px when this process was performed last time and the current coordinate position Px read this time is calculated, and the moved absolute coordinate vector Dx is obtained. obtain.

この値よりS36,S37と同じように内積計算を行うことで、紙面座標系(U−V軸)の紙面移動距離Du=(du,dv)が計算できる。この値が2枚の画像間で移動したおよその移動ベクトルであるので、この近傍で画像マッチングを行えば、効率よく移動ベクトルが求まる。   By calculating the inner product in the same manner as S36 and S37 from this value, the paper surface movement distance Du = (du, dv) in the paper surface coordinate system (U-V axis) can be calculated. Since this value is an approximate movement vector moved between the two images, if the image matching is performed in the vicinity, the movement vector can be obtained efficiently.

例えば、アルゴリズムを呼び出すときにこのDu_Begin=du−δ,Du_End=du+δ,Dv_Begin=dv−δ,Dv_End=dv+δ(δは近傍でRANGEに比較して十分小さな値)の引数を渡せばよい。
本実施形態では、軸の回転を考慮していないマッチングを行ったが、前述した角速度から軸の回転を考慮したマッチングを行うと、よりよい精度の高い移動量が求められる。
For example, when calling an algorithm, arguments of Du_Begin = du−δ, Du_End = du + δ, Dv_Begin = dv−δ, Dv_End = dv + δ (δ is a sufficiently small value compared to RANGE in the vicinity) may be passed.
In the present embodiment, the matching is performed without considering the rotation of the shaft. However, when the matching is performed in consideration of the rotation of the shaft from the above-described angular velocity, a more accurate movement amount is required.

次に、本実施形態におけるカメラの分解能について説明する。上述した図13は、画像によるペン1の移動量の計算のアルゴリズムを示す。同図のアルゴリズムを用いて、入力される画像から移動距離が画素単位で計算できる。したがって、ペンの軌跡を記憶するのに必要とする以上にカメラの分解能があればよい。通常ペンの軌跡を再現するのに100DPIぐらいが望ましいといわれているので、1mmあたり4本以上の走査ラインをもつようにイメージセンサと光学設計を行えばよい。   Next, the resolution of the camera in this embodiment will be described. FIG. 13 described above shows an algorithm for calculating the amount of movement of the pen 1 by an image. Using the algorithm shown in the figure, the moving distance can be calculated in units of pixels from the input image. Therefore, it is sufficient if the resolution of the camera is more than necessary for storing the pen trajectory. Usually, it is said that about 100 DPI is desirable to reproduce the trajectory of the pen. Therefore, the image sensor and the optical design may be designed so that there are four or more scanning lines per mm.

本実施形態では画角12mmでイメージセンサは480×480を用いた。ここで必要以上に解像度であるのは、後述する他の動作に使用する理由からである。マッチングを行うのにこの画像数はオーバスペックなので、マッチングを行う画像は、図12のアルゴリズムにおいて、S43で解像度程度128×128まで画素数を落としている。   In the present embodiment, the image sensor is 480 × 480 with an angle of view of 12 mm. The reason why the resolution is higher than necessary here is because it is used for other operations described later. Since this number of images is over-spec for performing matching, the number of pixels of the image to be matched is reduced to about 128 × 128 resolution in S43 in the algorithm of FIG.

次に、電子ペン1の軌跡情報のホストへの転送について説明する。上述した方法によって、ペン1を用いて紙面20上に描画した場合、リアルタイムにペンの軌跡と筆圧をメモリに保存されている。このメモリ内容を無線がサービスされているときにはリアルタイムで内容を読み出し、無線でPC等のホストへ送り出して、また無線がサービスされていないときは、無線がサービスされるまでメモリ10に保存したままにしておき、無線がサービスされたときに保存しておいたデータを一気に呼び出し、PC等のホストへ転送を行う。   Next, transfer of trajectory information of the electronic pen 1 to the host will be described. When the pen 1 is used to draw on the paper surface 20 by the method described above, the pen trajectory and writing pressure are stored in the memory in real time. The contents of the memory are read out in real time when the radio is being serviced, and sent out to a host such as a PC by radio. When the radio is not being serviced, it is stored in the memory 10 until the radio is serviced. The data stored when the wireless service is provided is called at once and transferred to a host such as a PC.

これは無線の性格上、通信が不安定になったりするので、それを考慮した設計を施している。また、もちろん、ホスト側がなんらなの理由で動作していない場合、たとえば、出張先でホストであるPCを持たずにペンだけ持ち出しておいて、出張先で議事などを筆記した内容はペンの中にデータを保存しておき、帰社後オフィスのPCにて読み出すことが可能である。なお、本実施形態では、無線によりPCでデータを転送したが、これに限らずに有線でもよい。   This is because the wireless nature makes communication unstable, so it is designed with that in mind. Of course, if the host does not operate for some reason, for example, you can take out only the pen without having the host PC at the business trip and write the proceedings on the business trip in the pen. Data can be saved and read out on the office PC after returning to work. In the present embodiment, data is transferred wirelessly by a PC. However, the present invention is not limited to this and may be wired.

次に、本実施形態における専用用紙を用いたときのペンの軌跡検出について述べる。前述した画像マッチングを行って軌跡の解析を行う方法は、かなりのケースにおいて有効な効果を発揮するが、紙面が相対的に動いたときや、紙を手で持って不安定な状態で描画されたときには、ペン1がダウンしたときの座標位置に誤差をもってしまう欠点を有している。   Next, pen trajectory detection when using dedicated paper in this embodiment will be described. The method of analyzing the trajectory by performing the image matching described above is effective in a considerable number of cases, but is drawn in an unstable state when the paper surface moves relatively or when the paper is held by hand. When the pen 1 is down, there is a disadvantage that there is an error in the coordinate position when the pen 1 is down.

この問題を解決する手法として、電子ペン1では、座標位置などを含むデータを一面に記録した紙面からそのデータを読み出すことができる。このデータは少ない面積に少ない情報点で効率よく紙面上にデータ記録を行っている。この方法を用いた符号化の一例を図14,15に示している。   As a technique for solving this problem, the electronic pen 1 can read the data from the paper surface on which data including the coordinate position and the like is recorded. This data is efficiently recorded on paper with a small area and a small number of information points. An example of encoding using this method is shown in FIGS.

図14は、本実施形態における情報シンボルと符号の割り当てを示す。同図において、データビットに対応する一枡の領域に点を記録する(1)か、記録しない(0)かで表記を行う(データのエンコード、デコードの動作は本発明に関係しないので割愛する。)。4枡を1つの符号シンボルとすると、左上に点が記録されている場合、「00」の符号が表現される。右上に点が記録されている場合、「01」の符号が表現される。左下に点が記録されている場合、「10」の符号が表現される。右下に点が記録
されている場合、「11」の符号が表現される。このように情報シンボルは2ビットの情報を表す。
FIG. 14 shows allocation of information symbols and codes in the present embodiment. In the figure, a point is recorded in a glance area corresponding to a data bit (1) or not recorded (0) (the data encoding / decoding operations are not related to the present invention and are therefore omitted). .) Assuming that 4 枡 is one code symbol, when a point is recorded at the upper left, a code of “00” is expressed. When a point is recorded in the upper right, a code “01” is expressed. When a point is recorded in the lower left, a code “10” is expressed. When a point is recorded in the lower right, the code “11” is expressed. Thus, the information symbol represents 2-bit information.

図15は、専用用紙に記録されるブロックのシンボル配置を示す。左上隅にあるかぎ形のシンボルを同期シンボルといい、この同期シンボルを左上隅に配した9×9の単位をブロックと呼ぶ。紙面全体はこのブロックを敷き詰めた形で構成する。ブロックには、同期シンボル以外に図14で述べた情報シンボルが8個存在する。このブロックを用いて座標位置を表すためには、図15に示すように、ブロック右上側の3つの情報シンボルによりX軸方向の座標データx0〜x5を割り当て、、ブロック左下側の3つの情報シンボルによりY方向の座標データy0〜y5を割り当てる。残り2つの情報ブロックはその他の用途としてz0〜z3(オプションデータ)を割り当てることができる。   FIG. 15 shows the symbol arrangement of the blocks recorded on the dedicated paper. A hook-shaped symbol in the upper left corner is called a sync symbol, and a 9 × 9 unit in which the sync symbol is arranged in the upper left corner is called a block. The entire paper is composed of this block. In the block, there are eight information symbols described in FIG. 14 in addition to the synchronization symbols. In order to represent a coordinate position using this block, as shown in FIG. 15, coordinate data x0 to x5 in the X-axis direction is assigned by three information symbols on the upper right side of the block, and three information symbols on the lower left side of the block are assigned. To assign coordinate data y0 to y5 in the Y direction. The remaining two information blocks can be assigned z0 to z3 (option data) for other purposes.

かぎ形の同期シンボルは単独でもこれを検出することによってブロックの向きが分かると同時に4個の隣接するブロックの同期シンボルを頂点に対応付けた方形を検出することができる。同期シンボルの間をx方向、y方向にそれぞれ9等分して仮想的な格子を作り、前記の2×2格子8個のそれぞれどの位置にドットが存在するかを検出することにより、x,y,z各情報が復元できる。   By detecting the hook-shaped synchronization symbol alone, the direction of the block can be known, and at the same time, a square in which the synchronization symbols of four adjacent blocks are associated with the vertices can be detected. By dividing the synchronization symbols into nine equal parts in the x and y directions to form a virtual lattice, and detecting where each of the eight 2 × 2 lattices has a dot, x, Each information of y and z can be restored.

実際は、撮像分解能などの制約から、被写体の傾きや明るさによって同期シンボルの検出位置(たとえば重心)には誤差が含まれる。この影響を減らすため、参照点を増やす方法として、画像の取り込み範囲を広げて参照点となる同期シンボルの数を増やす、情報シンボルを参照点に組み入れる(情報シンボルと格子のずれを利用する)等が可能である。   Actually, due to limitations such as imaging resolution, the synchronization symbol detection position (for example, the center of gravity) includes an error depending on the inclination and brightness of the subject. In order to reduce this influence, as a method of increasing the reference points, the number of synchronization symbols serving as reference points is increased by expanding the image capture range, information symbols are incorporated into the reference points (use of deviation between information symbols and grids), etc. Is possible.

また、1ビットの大きさをペンの軌跡の分解能とすることが可能である。この一枡のサイズを100DPI(Dot Per Inch)にすれば、ペンの軌跡(座標位置を特定すること)の分解能も同等以上に可能になる。
このシンボル(符号)は予めプリンターや印刷などによって予め記録しておく。また、この符号を記録するのに使うインクは、ペン1で用いる通常のインクとは違う成分の素材を用いるのが望ましい。なぜならば、交差するような文字を描画する場合、ペンが符号の上に筆記された後、その同じ位置にペンを上書きする場合があり、このような場合に一度ペンのインクで符号を上書きされてもこの符号を読み出せるようにしなければならない。そのため本実施形態では、ペン1のインクは赤外線を透過する素材のインクを、符号を記録するインクは赤外線を吸収する材料を用いる。
Also, the size of 1 bit can be used as the resolution of the pen trajectory. If this glance size is set to 100 DPI (Dot Per Inch), the resolution of the pen trajectory (identifying the coordinate position) can be equal or higher.
This symbol (symbol) is recorded in advance by a printer or printing. In addition, it is desirable to use a material having a component different from that of the normal ink used for the pen 1 as the ink used for recording the code. This is because when drawing letters that intersect, the pen may be overwritten on the code, and then the pen may be overwritten at the same position. In such a case, the code is once overwritten with the pen ink. But this code must be readable. Therefore, in this embodiment, the ink of the pen 1 uses an ink of a material that transmits infrared rays, and the ink that records a code uses a material that absorbs infrared rays.

次に、電子ペン1の符号読み取りについて説明する。
図16は、紙面一面にシンボル(符号データ)を記した例である。このシンボルを図4で用いた同じ装置で読み出す。図4での筆記面には、図15のような符号が紙面一面に記録されている。すなわち、この用紙が、本実施形態における専用用紙である。この符号は前述したように赤外吸収材料で印刷されている。符号を読むときは、CPU901はスイッチ905を制御し、赤外LED14を点灯させる。また、赤外透過フィルタ15は電磁バネ16によって、縦向きから横向き方向へ回転軸を中心に回転し、レンズ7とイメージセンサ8の間にこのフィルタ15が挿入された形(点線で示した状態)になる。
Next, code reading of the electronic pen 1 will be described.
FIG. 16 shows an example in which symbols (code data) are written on the entire page. This symbol is read out by the same apparatus used in FIG. On the writing surface in FIG. 4, a code as shown in FIG. 15 is recorded on the entire surface of the paper. That is, this sheet is a dedicated sheet in the present embodiment. This code is printed with an infrared absorbing material as described above. When reading the code, the CPU 901 controls the switch 905 to turn on the infrared LED 14. The infrared transmission filter 15 is rotated from the vertical direction to the horizontal direction by the electromagnetic spring 16 about the rotation axis, and the filter 15 is inserted between the lens 7 and the image sensor 8 (indicated by a dotted line). )become.

図17は、電磁バネの動作を分かり易く図示したものである。電磁バネ16には回転軸があり、回転軸に沿って赤外フィルタ15が装着されている。赤外フィルタ15は電磁石A(30)または電磁石B(31)のいずれかが動作することによって、図16の寝た状態か、立った状態かのいずれかの位置で安定する。   FIG. 17 illustrates the operation of the electromagnetic spring in an easily understandable manner. The electromagnetic spring 16 has a rotation axis, and an infrared filter 15 is attached along the rotation axis. The infrared filter 15 is stabilized in either the sleeping state or the standing position in FIG. 16 by the operation of either the electromagnet A (30) or the electromagnet B (31).

文字を読み取るときは赤外線も含む全ての光を通過させて、イメージセンサ8のセンサ受光部32に照射させるように、電磁石A(30)をONにしてフィルタ15を立った状態にさせる。他方、符号を読み出すときは赤外線のみ通過させるため、赤外透過フィルタ15(可視光フィルタ)を寝かした状態になるに電磁石B(31)をONにして動作させる。このようにして符号を読み出すときは赤外線のみイメージセンサに届くので、ペンのインクが塗られた上体に関係なく、紙面上に印刷された符号だけが読み出せる。   When reading the character, the electromagnet A (30) is turned on and the filter 15 is made to stand so that all light including infrared rays is allowed to pass through and irradiate the sensor light receiving unit 32 of the image sensor 8. On the other hand, when reading the code, only the infrared ray is allowed to pass, so that the electromagnet B (31) is turned on to operate the infrared transmission filter 15 (visible light filter). When reading the code in this way, only the infrared rays reach the image sensor, so that only the code printed on the paper surface can be read regardless of the upper body to which the ink of the pen is applied.

次に、符号読み取りと画像マッチングの切り替えについて説明する。すなわち、通常の用紙で用いると専用用紙で用いる場合との電子ペン1の軌跡解析の切り替え動作について述べる。
図18は、符号方式と画像マッチング方式の切り替えによる軌跡解析タスクのフローを示す。符号が印刷された紙から符号を読み出して座標位置を得る方法は、ペンが紙面を離れてどのように移動しようが問題にならない。なぜならば、常にペン1は紙面上の座標を読み出すことにより自分のペンの位置を特定できるからである。この方法はペンの軌跡を完全に追跡することが可能である。
Next, switching between code reading and image matching will be described. In other words, a description will be given of the trajectory analysis switching operation of the electronic pen 1 when using normal paper and using special paper.
FIG. 18 shows a flow of a trajectory analysis task by switching between the encoding method and the image matching method. The method of obtaining the coordinate position by reading the code from the paper on which the code is printed does not matter how the pen moves off the paper surface. This is because the pen 1 can always specify the position of its own pen by reading the coordinates on the paper. This method can fully track the pen trajectory.

しかしながら、筆者は常に符号の書かれた特殊用紙を用意しなければならない。そこで、電子ペン1は、紙面20上に符号が書かれている場合にはその符号を読み出すことでペン軌跡を解析し、符号が書かれていない場合には書かれた文字のマッチングによりペンの移動ベクトルを得て、その結果、紙面上でのペン軌跡の解析を行う。   However, the author must always prepare a special paper with a sign. Therefore, the electronic pen 1 analyzes the pen trajectory by reading the code when the code is written on the paper surface 20, and if the code is not written, the electronic pen 1 matches the written character. The movement vector is obtained, and as a result, the pen locus on the paper surface is analyzed.

その切り替え方法の一例を図18に示す。同図は、図11のTask2に対して、符号方によるペン解析機能を追加したものである。タスクでは、まず、どちらの方法でペンの軌跡を解析するかを判断するPenModeフラグに「Matching」を代入して初期化する(S70)。前述したように定期的にサンプリングされている画像が取り込まれるまで待つ(S71)。取り込まれた画像は、まず紙面上に符号が書かれているか否かの判定を行う(S72)。   An example of the switching method is shown in FIG. This figure is obtained by adding a pen analysis function based on the sign method to Task 2 in FIG. In the task, first, “Matching” is substituted for the PenMode flag for determining which method the pen locus is to be analyzed for, and initialization is performed (S70). As described above, it waits until an image that is periodically sampled is captured (S71). For the captured image, it is first determined whether or not a code is written on the paper (S72).

ここではペンが紙面にダウンしているか否かに関係なく、S72の判定を行う。紙面に符号が書かれているときは、ペン1が紙面に近づいてタッチする前から符号は読み出すことが可能である。
したがって、本実施形態では符号が読み出せる状態になった場合(S72で「Yes」へ進む)には、すぐにこの紙面に符号が書かれたものとして、PenModeフラグに「Code」を代入して符号モードにする(S73)。その後、読み出した画像から符号解析と符号から紙面位置Puを得て(S74,S75)、その座標値と現在の筆圧をメモリに保存し、軌跡を記録に残す(S76)。そして、ペンモードが符号モードになった場合にはFirstDownフラグをYesでリセットする(S77)。
Here, the determination in S72 is performed regardless of whether or not the pen is down on the paper surface. When the code is written on the paper surface, the code can be read before the pen 1 approaches the paper surface and touches it.
Therefore, in this embodiment, when the code is ready to be read (proceed to “Yes” in S72), it is assumed that the code is immediately written on this page, and “Code” is substituted into the PenMode flag. The sign mode is set (S73). Thereafter, the paper position Pu is obtained from the read image from the code analysis and the code (S74, S75), the coordinate value and the current pen pressure are stored in the memory, and the locus is recorded (S76). When the pen mode is changed to the sign mode, the FirstDown flag is reset with Yes (S77).

紙面上でペンが描画している間に、たまたま、ごみが付着した等の理由で符号が読み出せない場合にはS71で「No」方向へ進み、PenModeフラグについて判定される(S78)。ここで、上述の通りPenModeには「Code」が格納されているので、ペン圧の判定がされる(S79)。ペン1がダウンしている間はS79で「ダウン」の方向に分岐するので、ペンモードは符号モードを維持する。このように、ペン1が符号の書かれた紙面上を描画している間は前述したループを繰り返すことで軌跡記録が可能になる。   While the pen is drawing on the paper, if the code cannot be read because of dust or the like, the process proceeds to the “No” direction in S71, and the PenMode flag is determined (S78). Here, since “Code” is stored in PenMode as described above, the pen pressure is determined (S79). While the pen 1 is down, it branches in the “down” direction in S79, so that the pen mode maintains the code mode. In this manner, while the pen 1 is drawing on the paper with the code written thereon, the locus can be recorded by repeating the loop described above.

さて、ペン1が紙面を遠く離れて符号が読めなくなると、S79のペン圧の判定で「アップ」へ分岐し、ペンモードは「Matching」が代入され(S80)、画像マッチングモードになり、画像マッチング処理が呼び出される(S81)。この画像マッチング処理は前述の図12のフローと同様である。   When the pen 1 is far away from the paper and cannot read the code, the pen pressure determination in S79 branches to “up”, “Matching” is substituted for the pen mode (S80), and the image matching mode is set. The matching process is called (S81). This image matching process is the same as the flow of FIG.

その後、ペン1は、符号が書かれていない普通紙で描画される場合には、ペンアップ、ダウンに関係なくS71、S72,S78,S79,S80,S81の処理が繰り返される。したがって、この画像マッチング処理(S81)が繰り返して呼ばれる。よって、前述した方法によって、画像マッチングによりペンの軌跡記録が可能になる。   Thereafter, when the pen 1 is drawn on plain paper on which no code is written, the processes of S71, S72, S78, S79, S80, and S81 are repeated regardless of whether the pen 1 is up or down. Therefore, this image matching process (S81) is called repeatedly. Therefore, the pen trajectory can be recorded by image matching by the method described above.

以上、本実施形態によると、2種類のペン1の軌跡解析方法を切り替えることで、符号が書かれた紙面または符号が書かれていない紙面に関係なく、常にペン1の軌跡解析および記録が可能になる。また、これらの2種類の解析法が紙面をすばやく判断し動的に切り替えて行うので、2つの解析処理を並列的に行う必要が無く、高価なプロセッサを用いずに実現が可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the trajectory analysis and recording of the pen 1 can always be performed regardless of the paper surface on which the code is written or the paper surface on which the code is not written by switching the method of analyzing the trajectory of the two types of pens 1. become. In addition, since these two types of analysis methods quickly determine the paper surface and perform dynamic switching, the two analysis processes do not need to be performed in parallel, and can be realized without using an expensive processor.

また、ペンの軌跡データを通信でホストに送るときに、どちらのモードで軌跡を計算されたかを送ることで、両者のペンの軌跡の精度の違いをホスト側でアプリケーションにて工夫することも可能である。
(実施形態2)
実施形態1では、符号を読み出す場合と、通常のインクで書かれた文字を読み出す場合とで、赤外透過フィルタ15を切り替えることによって、2つの読み出しを実現したが、本実施形態では、イメージセンサにマクロフィルタを赤外線のみ透過とするフィルタと吸収するフィルタとを交互に配置する方法でイメージセンサを共有させる。
In addition, when sending pen trace data to the host via communication, it is possible to devise the difference in the accuracy of the pen trace in the application on the host side by sending in which mode the trace was calculated It is.
(Embodiment 2)
In the first embodiment, two readings are realized by switching the infrared transmission filter 15 between the case where the code is read and the case where the character written in normal ink is read. In the present embodiment, the image sensor is used. In addition, the image sensor is shared by a method of alternately arranging a filter that transmits only infrared rays and a filter that absorbs the macro filter.

これにより、符号を読み出すときの分解能が下がるが、赤外透過フィルタ15や電磁バネ16を実装しないで済む特徴がある。分解能が下がった分イメージセンサの画素数を増やすことで対応が可能である。
また、ほかの方法として、実施形態1で用いたペンのインクと符号のインクは排他的であればよいので、ペンのインクは紫外線透過材料、符号用のインクは紫外線吸収材料を用いイメージセンサ前のフィルタ15は紫外線透過フィルタに交換し、赤外LEDは紫外線LEDに交換して実現を行ってもよい。
As a result, the resolution at the time of reading the code is lowered, but there is a feature that the infrared transmission filter 15 and the electromagnetic spring 16 can be omitted. This can be dealt with by increasing the number of pixels of the image sensor as the resolution decreases.
As another method, since the pen ink and the code ink used in the first embodiment need only be exclusive, the pen ink uses an ultraviolet transmitting material, and the code ink uses an ultraviolet absorbing material. The filter 15 may be replaced with an ultraviolet transmission filter, and the infrared LED may be replaced with an ultraviolet LED.

(実施形態3)
実施形態1では、加速度センサを1つ搭載した電子ペンを説明したが、本実施形態では、加速度センサを2つ搭載した電子ペンについて説明する。
筆記の軌跡はペン先3が紙面20上でどのように移動しているかを特定できればよいので、本来、紙面20上に沿った2次元的な移動だけが検出できればよい。しかし、加速度センサを用いた方式を用いる場合、図5のようにペン軸が傾きに変化があると重力の影響を受けるのでペン1の傾きも検出する必要がある。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, an electronic pen equipped with one acceleration sensor has been described. In the present embodiment, an electronic pen equipped with two acceleration sensors will be described.
The writing trajectory only needs to be able to specify how the pen tip 3 is moving on the paper surface 20, so that only the two-dimensional movement along the paper surface 20 should be originally detected. However, when the method using the acceleration sensor is used, if the pen axis changes in inclination as shown in FIG.

図6に示すように、3次元加速度センサは、ペンが紙面上から離れた場合の補助的なペンの移動を推測するのみである。したがって、実施形態1では、ペン1が浮上して移動する際のペンの傾きなどは変化が無いものとして移動距離を求めているが、このように制約を設けても、紙面から長い時間離れていない限り、実用上には問題は無い。もちろん、本実施形態における電子ペン1に、特許文献9のようにもう1つ3軸ジャイロを付加することで、ペン軸の傾きの影響を除いたペン位置座標を得ることは可能である。本実施形態は、ペン軸の傾きの影響を考慮して、さらに電子ペンの軌跡計算の精度を向上させることができる。   As shown in FIG. 6, the three-dimensional acceleration sensor only estimates auxiliary pen movement when the pen moves away from the paper surface. Therefore, in the first embodiment, the movement distance is obtained on the assumption that the pen tilt or the like when the pen 1 floats and moves does not change. However, even if such a restriction is provided, the movement distance is long. Unless there is no problem in practical use. Of course, by adding another three-axis gyro to the electronic pen 1 in this embodiment as in Patent Document 9, it is possible to obtain pen position coordinates excluding the influence of the tilt of the pen axis. This embodiment can further improve the accuracy of the trajectory calculation of the electronic pen in consideration of the influence of the tilt of the pen shaft.

実施形態1における電子ペンの構成図である。1 is a configuration diagram of an electronic pen in Embodiment 1. FIG. 実施形態1におけるインクジェットの制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram of inkjet in Embodiment 1. 実施形態1におけるディーティ変調によるペンの線の太さ制御を示す図である。5 is a diagram illustrating pen line thickness control by duty modulation in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における3軸加速度センサを用いた位置検出回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a position detection circuit using a triaxial acceleration sensor in the first embodiment. 実施形態1におけるペンが紙面上を描画する際の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the pen in Embodiment 1 drawing on the paper surface. 実施形態1におけるペンアップしてからダウンまでの電子ペンの移動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the movement of the electronic pen from pen-up in Embodiment 1 to down. 実施形態1におけるプロセッサ9で加速度センサから座標位置を得るアルゴリズムを示す図である。It is a figure which shows the algorithm which acquires a coordinate position from the acceleration sensor in the processor 9 in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における3軸絶対空間と紙面座標の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a three-axis absolute space and paper plane coordinates in the first embodiment. 実施形態1における紙面の基底ベクトルの作成のアルゴリズムを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an algorithm for creating a paper basis vector in the first embodiment. 実施形態1におけるカメラから読み出した文字の筆記例を示す図である。It is a figure which shows the example of writing of the character read from the camera in Embodiment 1. FIG. 実施形態1におけるペン座標位置解析タスクのフローを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of a pen coordinate position analysis task in the first embodiment. 実施形態1におけるS41での画像マッチングによるペン座標解析フローチャートを示す図である。It is a figure which shows the pen coordinate analysis flowchart by the image matching in S41 in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における軸の回転を考慮していないマッチングアルゴリズムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the matching algorithm which does not consider the rotation of the axis | shaft in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における情報シンボルと符号の割り当てを示す図である。6 is a diagram illustrating assignment of information symbols and codes according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1におけるブロックのシンボル配置を示す図である。It is a figure which shows the symbol arrangement | positioning of the block in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における紙面一面にシンボル(符号データ)の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of symbols (code data) on the entire paper surface according to the first embodiment. 実施形態1における電磁バネの動作の概略を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of an operation of an electromagnetic spring in the first embodiment. 実施形態1における符号方と画像マッチング方の切り替えによる軌跡解析タスクを示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory analysis task by switching of the encoding method and image matching method in Embodiment 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子ペン
2 インクジェットノズル
3 ペン先
4 圧力センサ
5 カラーインクカートリッジ
6 3軸加速センサ
7 レンズ
8 CMOSイメージセンサ
9 プロセッサ
10 メモリ
11 電池
13 RF通信回路
14 赤外LED
15 赤外フィルタ
16 電磁バネ
17 インクジェット
20 紙面
30 電磁石A
31 電磁石B
32 センサ受光部
103(103a、103b、103c、103c) 弁
901 CPU
902 AD変換器
903 セレクタ
904 DMA


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic pen 2 Inkjet nozzle 3 Pen tip 4 Pressure sensor 5 Color ink cartridge 6 Triaxial acceleration sensor 7 Lens 8 CMOS image sensor 9 Processor 10 Memory 11 Battery 13 RF communication circuit 14 Infrared LED
15 Infrared filter 16 Electromagnetic spring 17 Inkjet 20 Paper 30 Electromagnet A
31 Electromagnet B
32 sensor light-receiving part 103 (103a, 103b, 103c, 103c) Valve 901 CPU
902 AD converter 903 selector 904 DMA


Claims (11)

筆記対象媒体に筆記した文字又は図形を、電子データとして取得するペン型データ入力装置において、
該ペン型データ入力装置を移動させた場合に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、
該加速度検出手段により検出した前記加速度に基づいて、前記ペン型データ入力装置の移動した軌跡を示す軌跡情報を取得する第1の軌跡情報取得手段と、
インクを用いて前記筆記対象媒体に前記文字又は前記図形を筆記する筆記手段と、
該筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形を撮像する撮像手段と、
該撮像手段により撮像された複数の前記文字又は前記図形の画像に基づいて、前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を取得する第2の軌跡情報取得手段と、
所定の符号パターンが配置された用紙より該符号パターンを読み取る読み取り手段と、
該読み取り手段により読み取られた前記符号パターンに基づいて、前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡情報を取得する第3の軌跡情報取得手段と、
を備えることを特徴とするペン型データ入力装置。
In a pen-type data input device that acquires characters or figures written on a writing target medium as electronic data,
Acceleration detecting means for detecting acceleration generated when the pen-type data input device is moved;
First trajectory information acquisition means for acquiring trajectory information indicating the trajectory of movement of the pen-type data input device based on the acceleration detected by the acceleration detection means;
Writing means for writing the character or the figure on the writing target medium using ink;
Imaging means for imaging the character or the figure written by the writing means;
Second trajectory information acquisition means for acquiring trajectory information indicating a trajectory of the character or the graphic written by the writing means based on a plurality of images of the character or the graphic imaged by the imaging means;
Reading means for reading the code pattern from the paper on which the predetermined code pattern is arranged;
Based on the code pattern read by the reading means, third trajectory information acquisition means for acquiring trajectory information of the character or the graphic written by the writing means;
A pen-type data input device.
前記ペン型データ入力装置は、さらに、
前記読み取り手段により前記符号パターンが読み取られたか否かに基づいて、前記第2の軌跡情報取得手段と前記第3の軌跡情報取得手段のうちいずれか1つを選択して、前記軌跡情報を取得する第1の選択手段
を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置。
The pen-type data input device further includes:
Based on whether or not the code pattern is read by the reading means, the trajectory information is acquired by selecting one of the second trajectory information acquisition means and the third trajectory information acquisition means. The pen-type data input device according to claim 1, further comprising: a first selection unit that performs the selection.
前記読み取り手段は、前記撮像手段を兼用すること
を特徴とする請求項1、又は2に記載のペン型データ入力装置。
The pen-type data input device according to claim 1, wherein the reading unit also serves as the imaging unit.
前記ペン型データ入力装置は、さらに、
前記筆記対象媒体に対する圧力変化を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段により検出された前記圧力変化を示す情報に基づいて、前記第1の軌跡情報取得手段と前記第2の軌跡情報取得手段とのうちいずれか1つを選択して前記軌跡情報を取得する第2の選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置。
The pen-type data input device further includes:
Pressure detecting means for detecting a pressure change with respect to the writing target medium;
Based on the information indicating the pressure change detected by the pressure detection means, one of the first trajectory information acquisition means and the second trajectory information acquisition means is selected to obtain the trajectory information. A second selection means to obtain;
The pen-type data input device according to claim 1, further comprising:
前記第2の軌跡情報取得手段は、前記撮像手段により今回撮像された前記画像と前回撮影された前記画像との比較をして、該比較結果に基づいて前記筆記手段により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を生成すること
を特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置。
The second trajectory information acquisition unit compares the image captured this time by the imaging unit with the previously captured image, and based on the comparison result, the character or the character written by the writing unit The pen-type data input device according to claim 1, wherein trajectory information indicating a trajectory of the figure is generated.
前記第2の軌跡情報取得手段は、前記筆記手段により筆記している場合、前記第1の軌跡情報取得手段により今回取得した軌跡情報と前回取得した軌跡情報とに基づいて、前記比較をする範囲を決定すること
を特徴とする請求項5に記載のペン型データ入力装置。
The second trajectory information acquisition means, when writing by the writing means, a range for the comparison based on the trajectory information acquired this time by the first trajectory information acquisition means and the trajectory information acquired last time. The pen-type data input device according to claim 5, wherein the pen-type data input device is determined.
前記ペン型データ入力装置は、さらに、
前記第1又は前記第2の軌跡情報取得手段により取得した前記軌跡情報を外部装置に送信する送信手段
を備えることを特徴とする請求項1に記載のペン型データ入力装置。
The pen-type data input device further includes:
The pen-type data input device according to claim 1, further comprising: a transmission unit configured to transmit the trajectory information acquired by the first or second trajectory information acquisition unit to an external device.
前記ペン型データ入力装置は、前記外部装置と通信が接続されている場合は、前記送信手段により前記軌跡情報を送信し、前記外部装置と前記通信が切断されている場合は、前記軌跡情報を保持すること
を特徴とする請求項7に記載のペン型データ入力装置。
The pen-type data input device transmits the trajectory information by the transmission means when communication with the external device is connected, and the trajectory information when the communication with the external device is disconnected. The pen-type data input device according to claim 7, wherein the pen-type data input device is held.
筆記対象媒体に筆記した文字又は図形を電子データとして取得するペン型データ入力装置内のコンピュータに、該電子データを取得させる処理を実行させるためのデータ入力プログラムにおいて、
該ペン型データ入力装置を移動させた場合に生じる加速度を検出する加速度検出処理と、
該加速度検出処理により検出した前記加速度に基づいて、前記ペン型データ入力装置の移動した軌跡を示す軌跡情報を取得する第1の軌跡情報取得処理と、
インクを用いて前記筆記対象媒体に前記文字又は前記図形を筆記する筆記処理と、
該筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形を撮像する撮像処理と、
該撮像処理により撮像された複数の前記文字又は前記図形の画像に基づいて、前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を取得する第2の軌跡情報取得処理と、
所定の符号パターンが配置された用紙より該符号パターンを読み取る読み取り処理と、
該読み取り処理により読み取られた前記符号パターンに基づいて、前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡情報を取得する第3の軌跡情報取得処理と、
をコンピュータに実行させるためのデータ入力プログラム。
In a data input program for causing a computer in a pen-type data input device that acquires characters or figures written on a writing target medium as electronic data to execute processing for acquiring the electronic data,
An acceleration detection process for detecting an acceleration generated when the pen-type data input device is moved;
First trajectory information acquisition processing for acquiring trajectory information indicating the trajectory of movement of the pen-type data input device based on the acceleration detected by the acceleration detection processing;
A writing process for writing the character or the figure on the writing target medium using ink;
An imaging process for imaging the character or the graphic written by the writing process;
A second trajectory information acquisition process for acquiring trajectory information indicating a trajectory of the character or the graphic written by the writing process based on a plurality of images of the character or the graphic captured by the imaging process;
A reading process of reading the code pattern from a sheet on which a predetermined code pattern is arranged;
A third trajectory information acquisition process for acquiring trajectory information of the character or the graphic written by the writing process based on the code pattern read by the reading process;
Data input program for causing a computer to execute.
前記第2の軌跡情報取得処理は、
前記撮像処理により今回撮像された前記画像と前回撮影された前記画像との比較をして、該比較結果に基づいて前記筆記処理により筆記された前記文字又は前記図形の軌跡を示す軌跡情報を生成する処理
をコンピュータに実行させるための請求項9に記載のデータ入力プログラム。
The second trajectory information acquisition process includes:
The image captured this time by the imaging process is compared with the previously captured image, and the trajectory information indicating the trajectory of the character or the graphic written by the writing process is generated based on the comparison result. The data input program according to claim 9, for causing a computer to execute the processing to be performed.
前記データ入力プログラムは、さらに、
前記第1又は前記第2の軌跡情報取得処理により取得した前記軌跡情報を外部装置に送信する送信処理
をコンピュータに実行させるための請求項9に記載のデータ入力プログラム。


The data input program further includes:
The data input program according to claim 9 for causing a computer to execute a transmission process of transmitting the trajectory information acquired by the first or the second trajectory information acquisition process to an external device.


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