JP2008250581A - Handwriting input device - Google Patents

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Akiyoshi Hattori
服部晶芳
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Pentel Co Ltd
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Pentel Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: though a known method of aslant placing a reception device to a paper sheet as a method for doing away with a dead point in miniaturization of the reception device is a good method in the case where a user performs writing-down of a specific range by use of a dedicated board, a large dead point occurs especially in a lateral direction of the reception device when desiring a use method except the placing of the reception device aslant to the paper sheet by a use situation of the user. <P>SOLUTION: This handwriting input device temporarily stores position coordinate data written-down by an electronic pen allowing the hand-writing with the writable paper sheet and having an ultrasonic transmission element and an infrared transmission element into the reception device provided with a storage device by use of infrared light and an ultrasonic wave emitted from the pen. The handwriting input device allows arbitrary setting of at least a distance between two ultrasonic receivers. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波信号を発振する超音波発振素子と、トリガ信号を発振する赤外線発光素子もしくは電磁発振素子を備えた電子ペンと、この電子ペンにより発せられる超音波信号とトリガ信号を受信し、超音波信号とトリガ信号の到達時間差から電子ペンの筆記状態での位置座標を検出することのできる受信装置を持ち、特に死角となるエリアが少なく、かつ、操作性および可搬性の良い超音波利用型の座標入力装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic oscillating element that oscillates an ultrasonic signal, an electronic pen including an infrared light emitting element or an electromagnetic oscillating element that oscillates a trigger signal, and an ultrasonic signal and a trigger signal that are emitted from the electronic pen. , With a receiver that can detect the position coordinates of the electronic pen in the writing state from the difference between the arrival time of the ultrasonic signal and the trigger signal, especially in the area where there are few blind spots and the operability and portability are good The present invention relates to a use-type coordinate input device.

従来、赤外線と超音波信号を発振する発生回路とペン先が筆記状態であることを検知できるセンサを備えた電子ペンと、電子ペンから発振される赤外線信号を受信する受信素子と、超音波信号を受信する複数の受信素子を組み込んだ受信装置を有する手書き筆跡入力システムが開発されている。この筆跡入力システムにおいては、電子ペンで筆記すると受信装置が、電子ペンから発振された超音波信号と赤外線信号とを複数の受信素子により受信し、電子ペンの位置座標を計測し、位置座標とペン先のON−OFF状態(筆記−非筆記状態)を合わせて筆跡データとして検出する。筆跡データを連続的に検出することにより、書いた文字や図形等を手書き筆跡データとして認識する。筆跡入力システムには、電子ペンの先端にボールペンなどの筆記可能なペン先を持ち、それをメモ帳やノート等の用紙に筆記している。   Conventionally, an electronic pen having a generation circuit that oscillates infrared light and an ultrasonic signal, a sensor that can detect that the pen tip is in a writing state, a receiving element that receives an infrared signal oscillated from the electronic pen, and an ultrasonic signal A handwriting handwriting input system having a receiving device in which a plurality of receiving elements for receiving is incorporated has been developed. In this handwriting input system, when writing with an electronic pen, the receiving device receives ultrasonic signals and infrared signals oscillated from the electronic pen by a plurality of receiving elements, measures the position coordinates of the electronic pen, The pen tip ON-OFF state (writing-non-writing state) is combined and detected as handwriting data. By continuously detecting handwriting data, written characters, figures, etc. are recognized as handwritten handwriting data. The handwriting input system has a pen tip that can be written, such as a ballpoint pen, at the tip of an electronic pen, and writes it on paper such as a notepad or notebook.

会議などをおこなう場合には各自メモ帳などを持参し、鉛筆などを使ってメモ帳などに手書き入力するのが依然として一般的であるが、作成したメモを他人に配布したり、メモを管理することを目的に前記システムは使用されている。
筆跡入力システムの使用方法としては、大きく分けて専用ボードを使用する方法と、受信装置単体を用紙に固定して使用する方法とがある。
図2Aは専用ボードを使用する方法である。専用ボードには受信装置を固定する方法を備え、他に用紙を固定するクリップ等を備えることが多い。この方法では、受信装置が最も都合が良い位置で固定でき、また紙もいつも同じような位置で固定できるようにボードを設計するために、筆跡入力システムとしては都合が良い。しかし、ボードは用紙よりも大きくなることが多く可搬性に欠ける。
It is still common to bring your own memo pad, etc. to a meeting, etc., and use a pencil to write by hand in the memo pad, etc. The system is used for this purpose.
As a method of using the handwriting input system, there are a method of using a dedicated board and a method of using the receiving device by fixing it to a sheet.
FIG. 2A shows a method using a dedicated board. The dedicated board is provided with a method for fixing the receiving device, and is often provided with a clip or the like for fixing the paper. This method is convenient as a handwriting input system because the board is designed so that the receiving apparatus can be fixed at the most convenient position and the paper can always be fixed at the same position. However, boards are often larger than paper and lack portability.

図2BとCは用紙に受信装置を固定して使用する方法である。受信装置にはクリップ等の用紙に固定できる方法を備え、それを使用して用紙に固定する。紹介した方法以外にも、用紙に対して斜めに置く場合もある。また、図2Dではリングにより紙を束ねられているノートでの使用方法であり、図2Eは大学ノートでの使用を想定している。このように受信装置単体を用紙に直接固定する方法では、受信装置を用紙に固定できれば如何なる方法でも使用可能なのが特徴である。他にも、この方法ではノート以外に受信装置と筆記用の電子ペンのみを持ち歩けば良く、可搬性がよい。
前記システムは、パソコンを使用せずに入力できるために、利用者が持ち歩きすることを考慮し可搬性を重視されるようになっていた。
2B and 2C show a method of using the receiving device fixed on a sheet. The receiving device is provided with a method such as a clip that can be fixed to a sheet of paper, and is used to fix the sheet to the sheet. In addition to the introduced method, it may be placed at an angle to the paper. FIG. 2D shows a usage method in a notebook in which paper is bundled by a ring, and FIG. 2E assumes use in a college notebook. As described above, the method of directly fixing the receiving device to the sheet is characterized in that any method can be used as long as the receiving device can be fixed to the sheet. In addition, in this method, it is only necessary to carry only the receiving device and the writing electronic pen in addition to the notebook, and the portability is good.
Since the system can be input without using a personal computer, the portability is considered important in consideration of carrying around by the user.

可搬性を高めるために、受信装置を小型化するにあたり、受信装置に設けられている複数の超音波受信素子間の距離を単純に縮めてしまうと、不都合が生じる。
超音波受信素子間の距離を単純に縮めてしまうと、図3右のような電子ペンからそれぞれの超音波受信素子に結んだ2本の線の角度が狭くなる場所ができてしまう。これは特に受信装置の長手方向の場所で顕著である。このエリアで電子ペンから超音波受信素子を見ると、2つの超音波受信素子が特に近く見えるようになる。電子ペンから見た超音波受信素子間の距離、これを見かけ上の超音波受信素子間の距離、もしくは単純に見かけ上の距離と呼ぶことにする。
In order to improve portability, when the size of the receiving device is reduced, inconvenience arises if the distance between the plurality of ultrasonic receiving elements provided in the receiving device is simply reduced.
If the distance between the ultrasonic receiving elements is simply reduced, a place where the angle between the two lines connected from the electronic pen to each ultrasonic receiving element as shown in the right of FIG. This is particularly noticeable in the longitudinal direction of the receiving apparatus. When the ultrasonic receiving element is viewed from the electronic pen in this area, the two ultrasonic receiving elements become particularly close to each other. The distance between the ultrasonic receiving elements as viewed from the electronic pen, this is called the apparent distance between the ultrasonic receiving elements, or simply the apparent distance.

見かけ上の距離が短くなりすぎると、図3右のように、電子ペンに近い超音波受信素子にもう一方の超音波受信素子が隠れるようなエリアが出てきてしまう。そうなると正しく超音波受信ができなくなり、位置検出は不可能となる。
そこまで見かけ上の距離が短くないにしても、見かけ上の距離が短くなるエリアでは実際上、受信装置が電子ペンの位置を正しく特定できなくなったり、電子ペンの位置を特定できても、繰り返し精度の悪い使用に耐えないバラツキのあるデータしか検出できなくなってしまう。この場合の繰り返し精度とは、電子ペンが同じ位置で信号を出し続けた場合でも、その場の空気の揺らぎ等の影響で、受信装置の検出位置は毎回変化するが、その検出位置の範囲を指す。
繰り返し精度が悪くなりすぎると、筆跡入力装置として成り立たず、そのエリアの検出をソフト的にまたはハード的に無効とせざるを得ない。従って筆跡入力に使用できないエリア、つまり死角が発生してしまう。
If the apparent distance is too short, an area in which the other ultrasonic receiving element is hidden behind the ultrasonic receiving element close to the electronic pen appears as shown in the right of FIG. If this happens, ultrasonic waves cannot be received correctly, and position detection becomes impossible.
Even if the apparent distance is not so short, in the area where the apparent distance is short, even if the receiving device can not correctly identify the position of the electronic pen or the position of the electronic pen can be repeated repeatedly Only data with variations that cannot withstand inaccurate use can be detected. The repeatability in this case means that even if the electronic pen keeps outputting signals at the same position, the detection position of the receiving device changes every time due to the influence of air fluctuations on the spot. Point to.
If the repetition accuracy is too bad, the handwriting input device cannot be established, and the detection of the area must be invalidated in terms of software or hardware. Therefore, an area that cannot be used for handwriting input, that is, a blind spot occurs.

特開2003-256126号公報JP 2003-256126 A

受信装置を小型化するにあたり、この死角を無くす方法として用紙に対して受信装置を斜めに置く方法が知られている。しかしながら、受信装置を小型化して用紙に対して斜めに置く方法は、利用者が専用のボードを使用しての特定範囲の筆記ならばよいが、利用者の使用状況によって受信装置を用紙の斜めに置く以外の使用方法を希望する場合に、特に受信装置の横方向に大きく死角が発生してしまう。   In order to reduce the size of the receiving device, a method of placing the receiving device obliquely with respect to the paper is known as a method for eliminating this blind spot. However, the method of downsizing the receiving device and placing it at an angle with respect to the paper is sufficient if the user writes in a specific range using a dedicated board, but the receiving device is inclined according to the usage situation of the user. When a method of use other than that in the case of desiring to be used is desired, a large blind spot is generated particularly in the lateral direction of the receiver.

本発明は、上記問題を解決するために成したもので、位置座標を検出するための超音波信号を発信する1個以上の超音波発信素子と、トリガ信号を発信する赤外線発光素子もしくは電磁発信素子と筆記状態であることを検知できるセンサを具備する電子ペン、及び、筆記開始時に該電子ペンから発せられる前記トリガ信号を受信する受信素子と、前記超音波信号を受信する少なくとも2つ以上の超音波受信素子のそれぞれの間隔を伸縮可能な機構の両側に具備し、超音波受信素子間の距離を任意に設定する受信装置からなる筆跡入力装置であって、前記トリガ信号と前記超音波信号の到達時間の差を距離に換算して、少なくとも2つ以上の超音波受信素子と電子ペンのそれぞれの距離を求め、更に、電子ペンから超音波が発せられないタイミングで、前記伸縮可能な機構の両側に設けらている超音波受信素子のうち、片方の超音波受信素子を超音波送信素子に機能を変えて、他方の超音波受信素子に超音波を発信し、他方の超音波受信素子が、超音波を受け取るまでの時間を元に、伸縮可能な機構を介して両側に設けられている超音波受信素子間の距離を計測し、前記電子ペンと超音波受信素子のそれぞれの距離と、計測された前記伸縮可能な機構を介して設けられている超音波受信素子間の距離を使用して、電子ペンの位置座標を検出する筆跡入力装置を提案するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and includes at least one ultrasonic transmission element that transmits an ultrasonic signal for detecting position coordinates, and an infrared light emitting element or electromagnetic transmission that transmits a trigger signal. An electronic pen including an element and a sensor capable of detecting the writing state; a receiving element for receiving the trigger signal emitted from the electronic pen at the start of writing; and at least two or more receiving the ultrasonic signal A handwriting input device comprising a receiving device having an interval between ultrasonic receiving elements on both sides of an extendable mechanism and arbitrarily setting a distance between the ultrasonic receiving elements, the trigger signal and the ultrasonic signal The difference between the arrival times of the two is converted into a distance to determine the distance between at least two ultrasonic receiving elements and the electronic pen. The function of one of the ultrasonic receiving elements provided on both sides of the extendable mechanism is changed to an ultrasonic transmitting element, and the ultrasonic wave is transmitted to the other ultrasonic receiving element. Then, based on the time until the other ultrasonic receiving element receives the ultrasonic wave, the distance between the ultrasonic receiving elements provided on both sides is measured via an extendable mechanism, and the electronic pen and the ultrasonic Proposed is a handwriting input device that detects the position coordinates of an electronic pen by using the distance between each ultrasonic wave receiving element and the measured distance between ultrasonic receiving elements provided through the extendable mechanism. Is.

本発明では、超音波受信素子間に伸縮機構を設けているので、超音波受信素子間を可変できるので、受信素子間の距離を縮めておけば可搬性が高まり、使用方法によって受信素子間の距離を広げれば、見かけ上の超音波受信素子間の距離を広くでき、特に受信装置横方向に広い範囲で電子ペンの位置を受信できる。   In the present invention, since the expansion / contraction mechanism is provided between the ultrasonic receiving elements, the distance between the ultrasonic receiving elements can be varied. Therefore, if the distance between the receiving elements is reduced, the portability is increased. If the distance is increased, the apparent distance between the ultrasonic receiving elements can be increased, and in particular, the position of the electronic pen can be received in a wide range in the lateral direction of the receiving apparatus.

図1において、電子ペン1には、少なくとも、位置座標を検出するための超音波信号を発振する1個以上の超音波発振素子2と、トリガ信号を発振する赤外線発光素子もしくは電磁発振素子3と、ペンの先端に係る圧力もしくは変位に応じてオンとオフを検出することで筆記状態であることを検知できるセンサ及びこれらを駆動する為の回路基板が内蔵されている。この超音波発振素子2と赤外線発光素子3もしくは電磁発振素子、センサが筆記状態を検出した際に、作動して超音波信号とトリガ信号としての赤外線もしくは電磁波を発生する。赤外線発光素子3もしくは電磁発振素子から発せられるトリガ信号は、超音波発振と同時もしくは以前に発振され、トリガ信号発振から超音波信号発振までの時間差は、計測誤差を少なくする為に一定であることが求められる。   In FIG. 1, an electronic pen 1 includes at least one or more ultrasonic oscillation elements 2 that oscillate an ultrasonic signal for detecting position coordinates, and an infrared light emitting element or electromagnetic oscillation element 3 that oscillates a trigger signal. A sensor capable of detecting a writing state by detecting on and off according to the pressure or displacement of the pen tip and a circuit board for driving them are incorporated. When the ultrasonic oscillation element 2, the infrared light emitting element 3, the electromagnetic oscillation element, or the sensor detects a writing state, the ultrasonic oscillation element 2 operates to generate an infrared signal or an electromagnetic wave as a trigger signal. The trigger signal emitted from the infrared light emitting element 3 or the electromagnetic oscillation element is oscillated simultaneously with or before the ultrasonic oscillation, and the time difference from the trigger signal oscillation to the ultrasonic signal oscillation is constant in order to reduce the measurement error. Is required.

受信装置には、少なくとも2つ以上の超音波受信素子4,5が設けられており、それぞれの超音波受信素子4,5は互いに電気的な接続を持ち、それぞれの超音波受信素子間4,5は伸縮機構121(図4参照)を介して接続されている。更に受信装置内には、トリガ信号を受信する受信素子が内蔵されており、電子ペン1からのトリガ信号を受信し、内蔵されたタイマをスタートさせて、遅れて到着する超音波信号を各超音波受信素子が受信し、トリガ信号受信から超音波信号受信までの時間を測定する。測定された各時間を各超音波受信素子の位置関係から2次元もしくは3次元の電子ペンの位置座標データに変換する。   The receiving device is provided with at least two or more ultrasonic receiving elements 4 and 5, and the ultrasonic receiving elements 4 and 5 are electrically connected to each other. 5 is connected via a telescopic mechanism 121 (see FIG. 4). Further, the receiving device has a built-in receiving element for receiving the trigger signal, receives the trigger signal from the electronic pen 1, starts the built-in timer, and transmits the ultrasonic signals arriving late. The sound wave receiving element receives and measures the time from receiving the trigger signal to receiving the ultrasonic signal. Each measured time is converted into position coordinate data of a two-dimensional or three-dimensional electronic pen from the positional relationship of each ultrasonic receiving element.

受信装置には、内部に不揮発性メモリを内蔵してもよい。不揮発性メモリを内蔵することで筆跡データを記憶し、後に情報処理装置にそのデータを転送し、情報処理装置に記憶することで情報処理装置を持ち運ばなくても筆跡データを記憶することが出来る。また、内部にバッテリを内蔵することで自由な場所で筆跡データを収集することができる。   The receiving device may incorporate a non-volatile memory. Handwriting data can be stored by incorporating a non-volatile memory, the data can be transferred to the information processing device later, and stored in the information processing device, so that the handwriting data can be stored without carrying the information processing device. . Moreover, handwriting data can be collected in a free place by incorporating a battery inside.

超音波受信素子4,5間の距離を計測するための超音波発信は、電子ペン1の超音波発信素子2から発信されていない間に出力される。例えば、電子ペン1に内蔵されたセンサが筆記状態から非筆記状態になった瞬間を受信装置側が判断し、距離計測用の超音波発信素子を発信することで、超音波信号が混信することを避けることができる。少なくとも2つの超音波受信素子4,5のうち、1つは超音波を発信することもできる素子である。場合によっては、別に設けてもよい。   The ultrasonic transmission for measuring the distance between the ultrasonic receiving elements 4 and 5 is output while not being transmitted from the ultrasonic transmitting element 2 of the electronic pen 1. For example, the reception device side determines the moment when the sensor built in the electronic pen 1 changes from a writing state to a non-writing state, and transmits an ultrasonic wave transmitting element for distance measurement, so that an ultrasonic signal may interfere. Can be avoided. One of the at least two ultrasonic receiving elements 4 and 5 is an element capable of transmitting ultrasonic waves. In some cases, it may be provided separately.

このような構成された装置において、超音波送信素子4から超音波受信素子5までに超音波が到達するまでの時間をt1とする。
また、温度計測素子6によって計測された温度をTとする。
この時に、音速Vは一般的に
V=331.5+0.61Tで表される。
この式から、超音波受信素子間の距離Sは
S=t1×(331.5+0.6T)
として求められる。この超音波受信素子間の距離Sを使用すれば、三角測量の原理により電子ペンの位置が特定され、筆跡入力が可能になる。
In the apparatus configured as described above, the time until the ultrasonic wave reaches the ultrasonic wave receiving element 5 from the ultrasonic wave transmitting element 4 is defined as t1.
Further, T is a temperature measured by the temperature measuring element 6.
At this time, the sound velocity V is generally expressed as V = 331.5 + 0.61T.
From this equation, the distance S between the ultrasonic receiving elements is S = t1 × (331.5 + 0.6T)
As required. If the distance S between the ultrasonic receiving elements is used, the position of the electronic pen is specified by the principle of triangulation, and handwriting input becomes possible.

受信装置と情報処理装置とは、通信接続することができる。接続方式は、USBやRS−232C等の有線ケーブルによる通信や無線LAN及びIrDAやBLUETOOTH等の無線による通信を用いることができる。しかし、スタイラスペンなどをリフィルとして電子ペンに挿入して使用し、用紙に実際の筆記を行わない場合、またはペンの色、太さなどの筆跡のデータを確認する必要がある場合には、使用者は、筆跡のデータを情報処理装置の画面での確認を行いながら筆記を行うこともある。この為、筆記を行ってから筆跡のデータが画面に表示されるまでの時間を少なくする為、32kbps以上の通信速度が要求される。   The receiving device and the information processing device can be connected for communication. As a connection method, communication using a wired cable such as USB or RS-232C or wireless communication such as a wireless LAN and IrDA or BLUETOOTH can be used. However, it is used when a stylus pen or the like is used as a refill and inserted into the electronic pen and the actual writing is not performed on the paper, or when it is necessary to check the handwriting data such as the color and thickness of the pen. A person sometimes writes handwriting data while checking the data on the screen of the information processing apparatus. For this reason, a communication speed of 32 kbps or higher is required in order to reduce the time from writing to handwriting data being displayed on the screen.

情報処理装置では、筆跡処理用のプログラムが予め起動されており、受信装置からの電子ペンの位置座標データとページ番号が受信される。また、筆跡処理用のプログラムでは、筆跡に実際のペンのような表現力を加えるためペンの色、太さなどのペンに対する情報や筆跡のデータと筆跡のデータを分類するためのページ情報等を情報処理装置に接続されたキーボードやマウス等の入力装置及び本発明の筆跡入力システムにより設定することができる。これらのペンの情報や電子ペンの位置座標データ及びページ番号を合わせて筆跡のデータとして情報処理装置の記憶装置にページ番号ごとに保存し、画面に表示することができる。   In the information processing apparatus, a handwriting processing program is activated in advance, and the position coordinate data and page number of the electronic pen from the receiving apparatus are received. In addition, the program for handwriting processing includes information on the pen, such as the color and thickness of the pen, and page information for classifying the handwriting data and the handwriting data in order to add expression power like an actual pen to the handwriting. It can be set by an input device such as a keyboard and a mouse connected to the information processing device and the handwriting input system of the present invention. These pen information, electronic pen position coordinate data, and page number can be combined and stored as handwriting data in the storage device of the information processing apparatus for each page number and displayed on the screen.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
図4,5,6は、装置図面が煩雑にならないよう構成を模式的に表現したものである。本発明は、以下の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術範囲において、種々の変形例を含むものである。また、各実施例において、同じ構成については同じ参照符号を付けた。
図4の実施例は、受信装置の上面図の模式図である。aは超音波受信素子間の距離をいっぱいに伸ばした状態。bは反対に縮めた状態である。このように、受信装置は伸び縮みが可能である。受信装置には、超音波受信素子105と赤外線受光素子106、更に温度計測素子120とスライド機構121を備える。超音波受信素子122、123間の距離の可変機構は超音波受信素子の平行度が確保できれば、どのような形態でもよい。また、受信装置と用紙を固定するために下部にクリップ構造がある。さまざまな位置での紙の固定を考えて、ユニット左部122とユニット右部123にそれぞれに独立したクリップ構造(図示せず)が設けられている。このクリップ構造は、紙に受信装置が固定できればどのような形態でもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
4, 5, and 6 schematically illustrate the configuration so that the apparatus drawing does not become complicated. The present invention is not limited to the following examples, and includes various modifications within the technical scope of the present invention. In each embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components.
The embodiment of FIG. 4 is a schematic diagram of a top view of the receiving device. a is a state in which the distance between the ultrasonic receiving elements is fully extended. On the other hand, b is a contracted state. In this way, the receiving device can expand and contract. The receiving apparatus includes an ultrasonic receiving element 105 and an infrared light receiving element 106, and further a temperature measuring element 120 and a slide mechanism 121. The variable mechanism for the distance between the ultrasonic receiving elements 122 and 123 may take any form as long as the parallelism of the ultrasonic receiving elements can be ensured. Also, there is a clip structure at the bottom to fix the receiving device and the paper. In consideration of fixing the paper at various positions, independent clip structures (not shown) are provided in the unit left portion 122 and the unit right portion 123, respectively. This clip structure may take any form as long as the receiving apparatus can be fixed to paper.

図5の実施例は、本発明を使用した場合の想定される受信装置の用紙に対する使用方法である。利用者は、使用を開始する前にあらかじめ受信装置の幅を決める。
図5のAは受信装置に対して紙を横方向に広く使用する場合である。この場合は、装置の横方向に死角が発生しやすいので距離をなるべく広げて使用する。Bは受信装置に対して紙を縦方向に広く使用する方法である。この場合は、受信装置の横方向が狭いためにその部分に比較的死角が発生しにくい。従って、最大まで受信装置を広げなくとも、使用に耐えるので適切な広さで構わない。もちろん最大まで広げてもよいが受信装置が大きな面積を占有するので、利用者にとって使用しにくい。Cは受信装置を斜めに置く方法である。この方法では、受信装置の幅は狭くとも死角は発生しにくいので受信装置を狭いままでの使用が可能である。以上の3つは、用紙が受信装置よりもかなり大きいことを想定している。もし、用紙が小さければ図5のDのように用紙に合わせた大きさで使用する。また、利用者が受信装置を持ち運ぶ時は、可搬性を高めるために一番縮めた状態で持ち運ぶ。
以上により、本発明を使用することにより、利用者が望む方法全てに対応が可能である。
The embodiment shown in FIG. 5 is a method of using the receiving apparatus assumed for the paper when the present invention is used. The user determines the width of the receiving device in advance before starting use.
FIG. 5A shows a case where paper is widely used in the horizontal direction with respect to the receiving apparatus. In this case, since a blind spot is likely to occur in the lateral direction of the apparatus, the distance is used as wide as possible. B is a method of using paper widely in the vertical direction with respect to the receiving apparatus. In this case, since the horizontal direction of the receiving device is narrow, a blind spot is relatively unlikely to occur in that portion. Therefore, even if the receiving apparatus is not expanded to the maximum, the receiving apparatus can be used and can be of an appropriate size. Of course, it may be expanded to the maximum, but the receiving device occupies a large area, so it is difficult to use for the user. C is a method of placing the receiving device at an angle. In this method, even if the width of the receiving device is narrow, it is difficult to generate a blind spot, so that the receiving device can be used while being narrow. The above three assume that the paper is much larger than the receiving device. If the paper is small, it is used in a size suitable for the paper as shown in FIG. Further, when the user carries the receiving device, it is carried in the most contracted state in order to improve portability.
As described above, by using the present invention, it is possible to cope with all the methods desired by the user.

図6は本発明の筆跡入力システムの一例である。電子ペン101は、赤外線発光素子102及び、超音波発振素子103を持ち、筆記状態であることを検知できるセンサ及びそれらを制御する回路基板(図示せず)が内蔵されている。電子ペン101のペン先には、ボールペンなどのリフィルが挿入されており、筆記した際に内部のセンサが加重により筆記状態の検出を行う。筆記状態が検出されると電子ペン101に内蔵されている回路(図示せず)は、赤外線発生素子102及び超音波発振素子103に定期的に信号を与えて赤外線の発光と超音波信号の発振を同時に行わせる。受信装置104は、電子ペン101からの赤外線発光を赤外線受光素子106にて受信し、内蔵されたタイマをスタートさせる。遅れて到着する超音波信号を複数の超音波受信素子105が受信し、赤外線信号受信から超音波信号受信までの時間を測定する。この時間を距離に換算して、複数の超音波受信素子105と電子ペン101の距離を求める。   FIG. 6 is an example of a handwriting input system of the present invention. The electronic pen 101 includes an infrared light emitting element 102 and an ultrasonic oscillation element 103, and includes a sensor that can detect a writing state and a circuit board (not shown) that controls them. A refill such as a ballpoint pen is inserted in the pen tip of the electronic pen 101, and when writing, an internal sensor detects the writing state by weighting. When a writing state is detected, a circuit (not shown) built in the electronic pen 101 periodically gives signals to the infrared generation element 102 and the ultrasonic oscillation element 103 to emit infrared light and oscillate ultrasonic signals. At the same time. The receiving device 104 receives infrared light emission from the electronic pen 101 by the infrared light receiving element 106 and starts a built-in timer. The plurality of ultrasonic receiving elements 105 receive the ultrasonic signals that arrive late, and measure the time from receiving the infrared signal to receiving the ultrasonic signal. By converting this time into a distance, the distance between the plurality of ultrasonic receiving elements 105 and the electronic pen 101 is obtained.

その後、電子ペン101からの信号が途絶えたことを、受信装置ユニット左部122、ユニット右部123に設けられた超音波受信素子を電気的に接続されたマイクロプロセッサが判断し、次に電子ペン101から来るであろう超音波の前に、マイクロプロセッサの出力により超音波受信素子105のうち1個を超音波受信素子から電気的なスイッチ等により超音波発信素子へ機能変更を行う。機能変更を行った後に、前記したマイクロプロセッサからの信号で超音波を発信し、マイクロプロセッサに内蔵されたタイマをスタートする。前記機能変更を行った超音波発信素子から発信された超音波を、機能変更していない他方の超音波受信素子で受信し、その時間を計測する。そのかかった時間と、温度計測素子120(図4参照)で計測した周囲温度を元に超音波受信素子間の距離を求める。その後超音波発信素子に機能変更をしたものを、マイクロプロセッサの出力により超音波受信素子に再度機能変更して次に来るであろう電子ペン101からの超音波受信に備える。   After that, the microprocessor electrically connected to the ultrasonic receiving elements provided in the receiver unit left part 122 and the unit right part 123 determines that the signal from the electronic pen 101 is interrupted, and then the electronic pen Prior to the ultrasonic wave that will come from 101, the function of one of the ultrasonic receiving elements 105 is changed from the ultrasonic receiving element to an ultrasonic transmitting element by an electrical switch or the like by the output of the microprocessor. After performing the function change, an ultrasonic wave is transmitted by a signal from the above-described microprocessor, and a timer built in the microprocessor is started. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmission element whose function has been changed is received by the other ultrasonic reception element whose function has not been changed, and the time is measured. The distance between the ultrasonic receiving elements is obtained based on the time taken and the ambient temperature measured by the temperature measuring element 120 (see FIG. 4). After that, the function of the ultrasonic transmitting element is changed, and the function of the ultrasonic receiving element is changed again by the output of the microprocessor to prepare for ultrasonic reception from the electronic pen 101 that will come next.

測定された各距離を使用し、各超音波受信素子の位置関係から3角法を用いて2次元もしくは3次元の電子ペン101の位置座標データに変換する。これらのデータの変換を行う為、受信装置104には、演算処理装置とメモリが内蔵されている。得られた位置座標は、受信装置104から通信ケーブル110を通じて情報処理装置111に送られる。実施例では、受信装置104から情報処理装置111までの通信は、USB通信によって接続されている。パーソナルコンピュータなどの情報処理装置111では、筆跡入力システム専用に作成された筆跡処理用のプログラムが動作しており、電子ペン101の位置座標データを受信している。筆跡処理用のプログラムでは、筆跡に実際のペンのような表現力を加えるためペンの色、太さなどのペンに対する情報や筆跡のデータを分類するためのページ情報等を情報処理装置111に接続されたキーボードやマウスなどの入力装置などにより設定することができる。これらのペンの情報やページ情報と電子ペン101の位置座標データ及びページ番号を合わせて筆跡のデータとして情報処理装置111の記憶装置にページ番号ごとに保存し、画面に表示することができる。   Using each measured distance, the position relation data of each ultrasonic receiving element is converted into two-dimensional or three-dimensional position coordinate data of the electronic pen 101 using a triangle method. In order to convert these data, the receiving device 104 includes a calculation processing device and a memory. The obtained position coordinates are sent from the receiving device 104 to the information processing device 111 through the communication cable 110. In the embodiment, communication from the receiving device 104 to the information processing device 111 is connected by USB communication. In the information processing apparatus 111 such as a personal computer, a handwriting processing program created exclusively for the handwriting input system operates and receives position coordinate data of the electronic pen 101. In the handwriting processing program, information on the pen, such as the pen color and thickness, and page information for classifying the data of the handwriting are connected to the information processing device 111 in order to add expression power like an actual pen to the handwriting. It can be set by an input device such as a keyboard or a mouse. These pen information and page information, the position coordinate data of the electronic pen 101, and the page number can be combined and stored as handwriting data in the storage device of the information processing device 111 for each page number and displayed on the screen.

本発明の説明図Illustration of the present invention 背景技術の説明図Illustration of background art 背景技術の説明図Illustration of background art 実施例の説明図Explanatory drawing of an Example 実施例の説明図Explanatory drawing of an Example 実施例の説明図Explanatory drawing of an Example

符号の説明Explanation of symbols

1 電子ペン
2 超音波発信素子
3 赤外線発光素子
4 超音波受信素子
5 超音波受信素子
6 温度計測素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic pen 2 Ultrasonic transmission element 3 Infrared light emitting element 4 Ultrasonic receiving element 5 Ultrasonic receiving element 6 Temperature measuring element

Claims (1)

位置座標を検出するための超音波信号を発信する1個以上の超音波発信素子と、トリガ信号を発信する赤外線発光素子もしくは電磁発信素子と筆記状態であることを検知できるセンサを具備する電子ペン、及び、筆記開始時に該電子ペンから発せられる前記トリガ信号を受信する受信素子と、前記超音波信号を受信する少なくとも2つ以上の超音波受信素子のそれぞれの間隔を伸縮可能な機構の両側に具備し、超音波受信素子間の距離を任意に設定する受信装置からなる筆跡入力装置であって、前記トリガ信号と前記超音波信号の到達時間の差を距離に換算して、少なくとも2つ以上の超音波受信素子と電子ペンのそれぞれの距離を求め、更に、電子ペンから超音波が発せられないタイミングで、前記伸縮可能な機構の両側に設けらている超音波受信素子のうち、片方の超音波受信素子を超音波送信素子に機能を変えて、他方の超音波受信素子に超音波を発信し、他方の超音波受信素子が、超音波を受け取るまでの時間を元に、伸縮可能な機構を介して両側に設けられている超音波受信素子間の距離を計測し、前記電子ペンと超音波受信素子のそれぞれの距離と、計測された前記伸縮可能な機構を介して設けられている超音波受信素子間の距離を使用して、電子ペンの位置座標を検出することを特徴とする筆跡入力装置。   An electronic pen comprising one or more ultrasonic wave transmitting elements for transmitting an ultrasonic signal for detecting position coordinates, and an infrared light emitting element or electromagnetic transmitting element for transmitting a trigger signal and a sensor capable of detecting a writing state And at both sides of the mechanism capable of expanding and contracting the distance between the receiving element that receives the trigger signal emitted from the electronic pen at the start of writing and at least two or more ultrasonic receiving elements that receive the ultrasonic signal. A handwriting input device comprising a receiving device for arbitrarily setting a distance between ultrasonic receiving elements, wherein a difference between arrival times of the trigger signal and the ultrasonic signal is converted into a distance, and at least two or more The distance between the ultrasonic receiving element and the electronic pen is obtained, and the ultrasonic wave provided on both sides of the extendable mechanism at a timing at which no ultrasonic wave is emitted from the electronic pen. Among the wave receiving elements, the function of one ultrasonic receiving element is changed to an ultrasonic transmitting element, the ultrasonic wave is transmitted to the other ultrasonic receiving element, and the other ultrasonic receiving element receives the ultrasonic wave. Based on the time, the distance between the ultrasonic receiving elements provided on both sides is measured via an extendable mechanism, and the distance between the electronic pen and the ultrasonic receiving element and the measured extendable / contractible A handwriting input device that detects a position coordinate of an electronic pen using a distance between ultrasonic receiving elements provided via a mechanism.
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