JP2010089346A - Ballpoint pen with diagnostic function and pen system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筆記情報から各種の診断・判定を行なう診断機能付きボールペンおよびペンシステムに関する。 The present invention relates to a ballpoint pen with a diagnostic function and a pen system for performing various diagnoses and determinations from written information.
従来から、ボールペンには様々な付加機能が与えられている。例えば、特許文献1には、ボールペンなどの筆記具の先端にローラを取り付け、筆記の際に同時にローラも筆記面に接触させるようにしてローラの回転を検出することにより測長してデジタル表示する、測長機能を有する筆記具が開示されている。
しかしながら、特許文献1では、筆記部分と測長部分とが別々であるため、正確な側長を行なうことができず、また、筆記具としての機能を損ない易い。また、最近のボールペンにおいては、測長機能のみならず、更なる機能の付加が求められており、広範囲の用途で使用できる多機能型ボールペンの需要が増大しつつある。特に、ボールペンによる筆記情報は、様々な診断・判定に用いることが可能であり、これに関連した機能の付加は市場でのニーズが高い。
However, in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる診断機能付きボールペンおよびボールペンシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a ballpoint pen with a diagnostic function and a ballpoint pen system that can effectively use writing information without impairing the function as a ballpoint pen.
前記課題を解決するため、本発明の診断機能付きボールペンは、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するとともに、前記ボールの表面にインクを供給するためのインク誘導孔を形成するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部と、前記データ処理部からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a ballpoint pen with a diagnostic function according to the present invention has a magnetized ball, an ink guide hole for rotatably holding the ball and supplying ink to the surface of the ball. Holder, a magnetic sensor arranged near the outside of the holder, a data processing unit that calculates various writing information based on detection output of the magnetic sensor, and various types based on writing information from the data processing unit And a diagnosis / determination unit for performing the diagnosis / determination.
また、本発明の診断機能付きボールペンシステムは、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するとともに、前記ボールの表面にインクを供給するためのインク誘導孔を形成するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサとを備えるボールペンと、前記ボールペンに設けられ或いは前記ボールペンとは別個に設けられ、前記磁気センサの検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部と、前記ボールペンとは別個に設けられ、前記データ処理部からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部とを備えることを特徴とする。 In addition, the ballpoint pen system with a diagnostic function of the present invention includes a magnetized ball, a holder that rotatably holds the ball and forms an ink guide hole for supplying ink to the surface of the ball, Data processing for calculating various writing information based on the detection output of the magnetic sensor provided on the ballpoint pen or provided separately from the ballpoint pen, provided with a magnetic sensor disposed near the outside of the holder And a diagnosis / determination unit that is provided separately from the ballpoint pen and performs various diagnoses / determinations based on writing information from the data processing unit.
この構成によれば、筆記用のボールを用いて筆記情報を検出するとともに、その検出情報を用いて各種の診断・判定を行なうことができるため、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる、幅広い用途を有する診断機能付きボールペンおよびボールペンシステムを提供できる。 According to this configuration, writing information can be detected using a writing ball, and various diagnoses and determinations can be performed using the detected information, so that the writing information can be effectively used without impairing the function of the ballpoint pen. It is possible to provide a ballpoint pen and a ballpoint pen system with a diagnostic function that can be utilized for various purposes.
本発明診断機能付きボールペンによれば、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、前記データ処理部で算出された筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部と、を具備しているので、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用することができる。 According to the ballpoint pen with a diagnostic function of the present invention, based on a magnetized ball, a holder that rotatably holds the ball, a magnetic sensor disposed near the outside of the holder, and a detection output of the magnetic sensor Data processing unit for calculating writing information and a diagnostic unit for diagnosing the character of the writer based on the writing information calculated by the data processing unit, so that the function as a ballpoint pen is not impaired. Written information can be used effectively.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、磁気センサを2つ備え且つ主に筆記距離の計測に適したボールペンの基本概念図である。ボール12は着磁されており、好ましくはそれを抱持するホルダ14も着磁されている。ホルダ14の外側にホルダ14を挟んで2つの磁気センサ16,18が設けられており、矢印20,22で示すそれらの感磁方向はホルダ14がつくる磁界の方向に直角であり、ボール12およびホルダ14がつくる磁界の方向と交差しており、同じ方向を向いている。磁気センサ16,18としては、例えば、高い磁気検出感度を示す磁気インピーダンス(MI)素子とその検出回路からなるMIセンサを用いることが好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of a ballpoint pen that includes two magnetic sensors and is suitable mainly for measuring a writing distance. The
磁気センサ16,18の感磁方向は、本来、磁界の検出には適さない、磁界に直角な方向であるが、筆記に伴ってボール12が回転すると、図2の(a)に示されるようなボールの回転に呼応した信号が得られる。図2のような2つの磁気センサ16,18の感磁方向を同じ向きとする配置では、2つの磁気センサ16,18から互いに逆位相で変化する信号が出力される一方、ボールペン10を手に持って振るときは図2の(b)に示されるように同相で変化する信号が出力される。
The magnetic sensing direction of the
一方、磁気センサ16,18の感磁方向を互いに対向する向きとする配置では、この同相/逆相の関係が逆になり、ペン振りの際には逆位相に、筆記の際には同相になる。
したがって、両センサ16,18からの出力が逆位相のとき(後者の場合では同相のとき)のセンサ出力の変化からボール12の回転を検出することができる。なお、本発明では、後述するように、両センサ16,18の出力のそれぞれから増加および減少のパターンを検出することにより、ボールの回転を検出する。
On the other hand, when the
Therefore, the rotation of the
図3は、ボールペン10の斜視図であり、図中、24は後述する診断結果等の情報をデジタル表示するためのLCD表示器である。図4はボールペン10の中心軸を含みLCD表示機24の面に垂直な平面で切った断面図、図5は中心軸を含みLCD表示器24の面に平行な平面で切った断面図、図6はボールペン10の先端部分の拡大断面図、図7は図6のA−A線に沿う断面図である。なお、図4〜図7中、図1に示される各構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
FIG. 3 is a perspective view of the
図4〜図7から明らかなように、磁気センサ16,18はホルダ14に対して直接に取り付けられておらず、軸筒30の側に固定されている。したがって、ボール12、ホルダ14、インクチューブ32(図6参照)から成る替え芯の部分はボール12およびホルダ14が着磁されているだけでそれ以外は通常のボールペン替え芯と変わらず、容易に交換可能である。
As apparent from FIGS. 4 to 7, the
磁気センサ16,18の出力はリード線26,28を介してデータ処理部34へ入力される。データ処理部34では、磁気センサ16,18の出力に基づき、後述する論理にしたがってボール12の回転が検出され、それに基づいて描線の線長(すなわち、筆記距離)が計算される。なお、36は電源となる電池である。
The outputs of the
図8は、データ処理部34のハードウェア構成の詳細を示すブロック図である。センサ16,18の電圧出力は、フィルタ38,40を経て、必要があれば増幅器42,44で増幅されてマイコン46に内蔵されたA/D変換器48によりデジタル信号に変換され、計数部50へ入力される。計数部50は以下で説明する処理によりセンサ出力の変化からボール12の回転を検出し、線長(筆記距離)に換算する。
FIG. 8 is a block diagram showing details of the hardware configuration of the
図9は、ボール12の回転を検出する計数部50における処理のフローチャートである。図9において、まず、過去の状態を示す変数SPをゼロに初期化し(ステップ1000)、センサ出力を取り込み(ステップ1002)、論理フィルタ処理を行なう(ステップ1004)。論理フィルタ処理としては、例えば移動平均処理などを用いることができる。次に、論理フィルタ処理後のセンサ出力のそれぞれに対して、増加パターンおよび減少パターンの検出を行なう(ステップ1006)。
FIG. 9 is a flowchart of processing in the counting
増加/減少パターンの検出では、例えばn回(例えばn=3)連続して増加するとき、増加パターンの検出とし、n回連続して減少するとき、減少パターンの検出とする。あるいは、連続するn回のうちm回(例えば、n=5、m=4)増加するとき、増加パターンの検出とし、m回減少するとき、減少パターンの検出としても良い。 In the increase / decrease pattern detection, for example, when increasing n times (for example, n = 3) continuously, the increase pattern is detected, and when decreasing continuously n times, the decrease pattern is detected. Alternatively, an increase pattern may be detected when increasing m times (for example, n = 5, m = 4) among consecutive n times, and a decreasing pattern may be detected when decreasing m times.
そして、チャンネル1(センサ16)において増加パターンが検出され且つチャンネル2(センサ18)において減少パターンが検出されるとき(ステップ1008)、現在の状態を表わす変数SCに状態“a”を代入し(ステップ1010)、過去の状態を表わす変数SPが状態“b”を示していれば(ステップ1012)、ボール12の回転を示すカウント値をアップし(ステップ1014)、現在の状態示す変数SCの値を過去の状態を示す変数SPに移し(ステップ1016)、センサ出力の過去データを更新して(ステップ1018)ステップ1002の処理へ戻る。
When an increase pattern is detected in channel 1 (sensor 16) and a decrease pattern is detected in channel 2 (sensor 18) (step 1008), state "a" is substituted into variable SC representing the current state (step 1008). Step 1010) If the variable SP indicating the past state indicates the state “b” (Step 1012), the count value indicating the rotation of the
また、チャンネル1(センサ16)において減少パターンが検出され且つチャンネル2(センサ18)において増加パターンが検出されるとき(ステップ1020)、現在の状態を表わす変数SCに状態“b”を代入し(ステップ1022)、過去の状態を表わす変数SPが状態“a”を示していれば(ステップ1024)、ボール12の回転を示すカウント値をアップし(ステップ1014)、現在の状態示す変数SCの値を過去の状態を示す変数SPに移し(ステップ1016)、センサ出力の過去データを更新して(ステップ1018)ステップ1002の処理へ戻る。
When a decrease pattern is detected in channel 1 (sensor 16) and an increase pattern is detected in channel 2 (sensor 18) (step 1020), state "b" is substituted into variable SC representing the current state (step 1020). Step 1022) If the variable SP indicating the past state indicates the state “a” (Step 1024), the count value indicating the rotation of the
上記以外の場合には、センサ出力の一方で増加パターンが検出され且つ他方で減少パターンが検出される状態を状態“a”または状態“b”とし、いずれにも該当しないときは前回の状態を維持する。なお、筆記せずにペン体を振ったときは、前述のように信号が同相で変化するため、状態“a”にも状態“b”にも該当しない。そして、状態が“a”から“b”へ、または、“b”から“a”へと変化するとき、ボール12が半回転したものとして計数をカウントアップする。これにより、ボール12の回転を検出することができる。
In cases other than the above, the state in which the increase pattern is detected on one side of the sensor output and the decrease pattern is detected on the other side is referred to as state “a” or state “b”. maintain. Note that when the pen body is shaken without writing, the signal changes in phase as described above, so that neither the state “a” nor the state “b” is applicable. Then, when the state changes from “a” to “b” or from “b” to “a”, the count is counted up assuming that the
以上は、センサ16,18の検出方向が同じ向きの場合である。逆向きに配置される場合には、双方のセンサ出力で増加パターンが検出されるときを状態“a”とし、双方のセンサ出力で減少パターンが検出されるときを状態“b”として、前述した処理を行なえば良い。
The above is a case where the detection directions of the
図10は、ボールペン10で筆記したときの2つのセンサ16,18の出力と回転検出結果を示す。図中、検出された状態を“a”、“b”で示し、回転を検出したタイミングを縦の線で示す。
FIG. 10 shows the outputs of the two
図11は、磁気センサを4つ備え且つ主に筆記方向の計測に適したボールペンの基本概念図である。図11の(a)はボールペン10をボール12の側から見た図であり、(b)はボールペン10を真横から見た図である。
FIG. 11 is a basic conceptual diagram of a ballpoint pen that includes four magnetic sensors and is suitable mainly for measurement in the writing direction. (A) of FIG. 11 is the figure which looked at the ball-
参照符号116はインクチューブを示す。ホルダ14の周囲には4つの磁気センサ118,120,122,124がほぼ90°間隔で配置されている。センサ118,120はボールペン10の中心軸126を挟む第1の対を成し、センサ122,124はボールペン10の中心軸126を挟む第2の対を成す。それぞれの対における磁気センサの感磁方向は、図中に矢印で示すように対向するように配置される。なお、センサ対の感磁方向は同じ向きに配置しても良い。
磁気センサ118,120,122,124とデータ処理部125は、図示しないボールペン本体に固定されており、予め着磁されたボール12、ホルダ14およびインクチューブ116から成る替え芯をボールペン本体に挿入することにより、図11に示される配置となる。なお、ボール12への着磁の操作は替え芯をボールペン本体に挿入した後に行なっても良い。
The
ボール12を抱持するホルダ14の材料は、洋白などの磁石に引き付けられないものが好ましい。
The material of the
図11の(a)は、ボールペン10により筆記する際の紙面の裏側から見た図に相当するので、紙面の表側から見たときに通常のxy座標となるように、図11の(a)に示すようにx軸およびy軸を定める。図12〜図15はそれぞれ、x方向、−x方向、y方向、および、−y方向に筆記した際の磁気センサ118,120,122,124の出力信号の波形を示す。磁気センサ118,120,122,124は、磁気−インピーダンス効果を利用した磁気センサであり、その磁気分解能は0.2μT、動作範囲は±200μTである。ボール12の径はφ0.7であり、磁化強度は21μTである。φ0.38、φ0.5、φ1.4のボール12でそれぞれ磁化強度が4μT、8μT、120μTのものについても同様な結果が得られている。因みに、東京付近の地磁気は水平方向が約30μT、鉛直方向が35〜40μTである。
11A corresponds to a view seen from the back side of the paper surface when writing with the
図12〜図15において、各センサ118,120,122,124の出力信号の1周期は、ボール12の1回転に対応している。図12から分かるように、センサ124からセンサ122へ向かうx軸方向に筆記したとき、筆記方向に直角な方向に配置されたセンサ対118,120からは同位相の信号が出力される。筆記方向に配置されたセンサ対122,124からは位相差θの信号が出力される。そして、筆記方向で後方に配置されたセンサ124の出力信号は、前方に配置されたセンサ122の出力信号よりも位相がθだけ進んでいる。図13の−x方向に筆記した場合には、図12と比べてセンサ122とセンサ124の出力信号の位相関係が逆転している。図14のy方向に筆記した場合には、筆記方向に直角な方向に配置されるセンサ対122,124からの出力信号は同位相になり、筆記方向で後方に配置されたセンサ118の出力信号は、前方に配置されたセンサ120の出力信号よりも位相がθだけ進んでいる。図15の−y方向に筆記した場合には、図14と比べてセンサ118とセンサ120の出力信号の位相関係が逆転している。
12 to 15, one cycle of the output signal of each
各センサ対の出力信号の位相差θは、筆記方向とセンサの感磁方向との成す角度が大きくなるにつれて小さくなり、両者の成す角度が小さくなるにつれて大きくなることが判明している。また、この位相差θは、筆記の方向にのみ依存し、筆記の速度に依存しないことも判明している。 It has been found that the phase difference θ of the output signals of each sensor pair decreases as the angle formed by the writing direction and the magnetic sensing direction of the sensor increases, and increases as the angle formed by both decreases. It has also been found that the phase difference θ depends only on the writing direction and does not depend on the writing speed.
一方、外部磁界を検出したときは、センサ対の感磁方向は逆向きであるので、センサ対の出力信号は逆位相(位相差180°)で変化するから、位相差により筆記中か否かを判定することができる。なお、センサ対の感磁方向を同じ向きで配置したときは、筆記時の位相差は180°−θ(0≦θ≦θmax)、ボールペン10を手で持って振ったときの位相差はゼロとなる。
On the other hand, when an external magnetic field is detected, the magnetic sensing direction of the sensor pair is opposite, so the output signal of the sensor pair changes in the opposite phase (phase difference 180 °). Can be determined. When the sensor pairs are arranged in the same direction, the phase difference during writing is 180 ° −θ (0 ≦ θ ≦ θmax), and the phase difference when the
いずれにしても、センサ対の出力信号の位相差または位相差に相当する量と位相の前後関係を検出することにより、筆記の方向の検出が可能になる。また、図11に示すような配置とすることで、データ処理部125において、x軸方向に配置されたセンサ対122,124の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータを算出することにより、筆記のx軸方向の成分Δxが得られ、y軸方向に配置されたセンサ対118,120の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータを算出することにより筆記のy軸方向の成分Δyが得られる。これらをコンピュータのマウス入力などのポインティングデバイスの入力に接続することにより、ボールペン10をマウスに代わるポインティングデバイスとして使用することができる。
In any case, the direction of writing can be detected by detecting the phase difference of the output signals of the sensor pair or the amount of phase corresponding to the phase difference and the phase relationship. Further, with the arrangement as shown in FIG. 11, the
各軸の成分Δx,Δyとして用いる前述のセンサ対の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータとしては、例えば、図16に示されるように、進み位相の信号の極大値(または、極小値)から遅れ位相の信号の極大値(または、極小値)までの時間をaとし、遅れ位相の信号の極大値(または、極小値)から進み位相の信号の極小値(または、極大値)までの時間をbとして、x軸方向で後方に配置されたセンサ124からの信号の位相がx軸方向で前方に配置されたセンサ122からの信号の位相よりも進んでいるとき、センサ対122,124の出力信号から得られたax,bxの値により、以下の式(1)によりΔxを計算し、センサ122の出力信号の位相が進んでいるとき、Δxを以下の式(2)により計算する。
Δx=ax/(ax+bx) (1)
Δx=−ax/(ax+bx) (2)
For example, as shown in FIG. 16, as the data indicating the phase difference and the phase relationship of the output signals of the above-described sensor pair used as the components Δx and Δy of each axis, the maximum value of the leading phase signal (or The time from the minimum value) to the maximum value (or minimum value) of the delayed phase signal is a, and the minimum value (or maximum value) of the delayed phase signal from the maximum value (or minimum value) of the delayed phase signal ), When the phase of the signal from the
Δx = ax / (ax + bx) (1)
Δx = −ax / (ax + bx) (2)
y軸方向に配置されたセンサ118からの出力信号の位相がy軸前方に配置されたセンサ120からの出力信号の位相よりも進んでいるとき、センサ対118,120の出力信号から得られたay,byの値により、以下の式(3)によりΔyを計算し、センサ120の出力信号の位相が進んでいるとき、Δyを以下の式(4)により計算する。
Δy=ay/(ay+by) (3)
Δy=−ay/(ay+by) (4)
When the phase of the output signal from the
Δy = ay / (ay + by) (3)
Δy = −ay / (ay + by) (4)
なお、ay/(ay+by),ay/(ay+by)の代わりに、ax/bx,ay/byを用いても良いが、速度変化に対して弱くなる。 Note that ax / bx, ay / by may be used instead of ay / (ay + by), ay / (ay + by), but it becomes weak against speed changes.
より具体的には、筆記のx軸成分Δxが正であるとき、図11の(a)に示されるように、x軸方向で後方に位置するセンサ124からの出力信号の位相は前方に位置するセンサ122からの出力信号の位相よりも進んでいるため、図17の(a)(b)に示される、
パターンP1+:センサ124の極大→センサ122の極大→センサ124の極小と、
パターンP2+:センサ124の極小→センサ122の極小→センサ124の極大という2つのパターンが交互に出現する。
More specifically, when the x-axis component Δx of the writing is positive, the phase of the output signal from the
Pattern P1 +: maximum of
Pattern P2 +: Two patterns of the minimum of the
一方、筆記のx軸成分Δxが負のときは、図17の(c)(d)に示される、
パターンP1−:センサ122の極大→センサ124の極大→センサ122の極小と、
パターンP2−:センサ122の極小→センサ124の極小→センサ122の極大という2つのパターンが交互に出現する。
On the other hand, when the x-axis component Δx of writing is negative, it is shown in (c) and (d) of FIG.
Pattern P1-: Maximum of
Pattern P2-: Two patterns of the minimum of the
そこで、センサ対122,124の出力信号の極大および極小を連続的に検出し、いずれかのセンサ出力信号の極大または極小が検出される毎に検出時刻Tiを時系列的に記憶するとともに、最新の3回の極大・極小検出結果が上記のP1+,P2+,P1−,P2−のいずれかと一致するかを判定する。そして、P1+またはP2+と一致するときは、式(5)によりΔxを算出し、P1−またはP2−と一致するときは、式(6)によりΔxを算出する。
Δx=(Ti−1−Ti−2)/(Ti−Ti−2) (5)
Δx=−(Ti−1−Ti−2)/(Ti−Ti−2) (6)
Therefore, the maximum and minimum of the output signals of the sensor pairs 122 and 124 are continuously detected, and the detection time Ti is stored in time series whenever the maximum or minimum of any sensor output signal is detected. It is determined whether the three local maximum / minimum detection results coincide with any of the above P1 +, P2 +, P1-, P2-. Then, when it coincides with P1 + or P2 +, Δx is calculated by the equation (5), and when it coincides with P1− or P2−, Δx is calculated by the equation (6).
Δx = (Ti-1-Ti-2) / (Ti-Ti-2) (5)
Δx = − (Ti-1-Ti-2) / (Ti-Ti-2) (6)
Δyについても同様である。これにより、センサ出力信号の半周期毎にΔx,Δyの値を得ることができる。 The same applies to Δy. Thereby, the values of Δx and Δy can be obtained for each half cycle of the sensor output signal.
センサの出力信号の極大および極小の検出に関しては、例えば信号の上昇パターンおよび下降パターンの検出を行ない、前回、上昇パターンが検出されるか又はいずれも検出されない状態から、今回、下降パターンが検出される状態に転じたときを極大の検出とし、前回、下降パターンが検出されるか又はいずれも検出されない状態から、今回、上昇パターンが検出される状態に転じたときを極小の検出とする。 Regarding the detection of the maximum and minimum of the output signal of the sensor, for example, the rising pattern and the falling pattern of the signal are detected, and the rising pattern is detected from the previous time when the rising pattern is detected or none is detected. The maximum detection is made when the state changes to the state where the rising pattern is detected, and the minimum detection is made when the rising pattern is detected this time from the state where the falling pattern was detected or none was detected last time.
上昇/下降パターンの検出に関しては、例えばn回(例えばn=3)連続して上昇するとき、上昇パターンの検出とし、n回連続して下降するとき、下降パターンの検出とする。あるいは、連続するn回のうちm回(例えば、n=5、m=4)上昇するとき、上昇パターンの検出とし、m回減少するとき、下降パターンの検出としても良い。 Regarding the detection of the ascending / descending pattern, for example, when rising continuously n times (for example, n = 3), the rising pattern is detected, and when falling continuously n times, the falling pattern is detected. Alternatively, the rising pattern may be detected when m (e.g., n = 5, m = 4) rises out of n consecutive times, and the descending pattern may be detected when decreasing m times.
また、極大・極小の検出の際に時刻Tiを記憶する代わりに、前回の検出からの経過時間ΔTi(=Ti−Ti−1)をタイマーで測定して記憶するようにしても良い。この場合には、式(7)または式(8)によりΔxが計算される。
Δx=Ti−1/(ΔTi+Ti−1)(P1+,P2+のとき) (7)
Δx=−Ti−1/(ΔTi+Ti−1)(P1―,P2―のとき) (8)
Further, instead of storing the time Ti at the time of maximum / minimum detection, the elapsed time ΔTi (= Ti−Ti−1) from the previous detection may be measured by a timer and stored. In this case, Δx is calculated by Equation (7) or Equation (8).
Δx = Ti−1 / (ΔTi + Ti−1) (when P1 +, P2 +) (7)
Δx = −
図18は、上記の手順にしたがってデータ処理部125において実行されるΔxの演算処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of the calculation process of Δx executed in the
まず、現在のセンサ122,124の出力のA/D変換結果とそれらの過去の履歴とにより、センサ122,124の現在の状態(上昇/下降/いずれでもない)を検出し(ステップ2000)、記憶する(ステップ2002)。次に、今回の状態を前回の状態と比較することによりセンサ122,124の出力の極大・極小を検出し(ステップ2004)、極大・極小が検出されないときは(ステップ2006)、Δxをゼロとして(ステップ2014)、ステップ2000の処理へ戻る。極大・極小が検出されたら(ステップ2006)、そのときのタイマーの値をΔTiとして記憶し、タイマーをゼロから再スタートする(ステップ2008)。次に、センサ122,124の出力の極大・極小の検出履歴がパターンP1+,P2+,P1−,P2−のいずれかと一致するかを判定し(ステップ2010)、いずれとも一致しないときは(ステップ2012)、Δxをゼロとして(ステップ2014)、ステップ2000の処理へ戻る。いずれかと一致するときは(ステップ2012)、一致したパターンに応じて式(7)または式(8)によりΔxを計算する(ステップ2016)。計算されたΔxの値がその最大値Δxmaxよりも大きいときは(ステップ2018)、ボール12の回転による変化ではないと判定して、Δxをゼロとする(ステップ2020)。いずれの場合にも、ステップ2000に戻ってステップ2000以下の処理を一定周期で繰り返す。
First, the current state (up / down / neither) of the
Δyの計算についても、以上と同様であり、したがって、その説明を省略する。
前述した手法において、筆記中であるか否か、すなわち、ボール12が回転中か否かの判定は、ステップ2018において、
Δx>Δxmax
によって行なわれる。これに代えて、センサ対の出力信号の差動信号が所定の振幅以上で変化することを筆記中と判定するようにしても良い。筆記中でないときはセンサ対の出力信号が逆位相で変化するため差動信号の振幅が小さくなり、筆記中のときは所定の振幅以上で変化するからである。すなわち、図19に示されるように、極大・極小が検出されて(ステップ2006)ΔTiを記憶する際に、差動信号の値(差動)iも記憶する(ステップ2008’)。ステップ2018’において、
|(差動)i−(差動)i−1|>C1、または、
|(差動)i−(差動)i−2|>C2
のときに筆記中と判定し、そうでないときは筆記中でないと判定して、Δx=0とする(ステップ2020)。なお、C1,C2は実験的に決定される定数である。
The calculation of Δy is the same as described above, and therefore the description thereof is omitted.
In the method described above, it is determined in
Δx> Δxmax
Is done by. Alternatively, it may be determined that writing is in progress when the differential signal of the output signal of the sensor pair changes with a predetermined amplitude or more. This is because when the signal is not being written, the output signal of the sensor pair changes in the opposite phase, so that the amplitude of the differential signal is small, and when the signal is being written, it changes at a predetermined amplitude or more. That is, as shown in FIG. 19, when a maximum / minimum is detected (step 2006) and ΔTi is stored, the value (differential) i of the differential signal is also stored (
| (Differential) i- (differential) i-1 |> C1, or
| (Differential) i- (Differential) i-2 |> C2
At this time, it is determined that writing is in progress, and otherwise, it is determined that writing is not being performed, and Δx = 0 is set (step 2020). C1 and C2 are experimentally determined constants.
Δx(およびΔy)を上記式(1)〜(6)で計算することに代えて、以下の式により計算すれば、ボール12の回転の半周期毎に実際の移動距離のx成分(およびy成分)を得ることができるので、2次元平面上の実際の移動距離および方向を知ることができる。
Δx=(dx/dx.max)×B×(π/4)/C (9)
Δy=(dy/dy.max)×B×(π/4)/C (10)
Instead of calculating Δx (and Δy) by the above formulas (1) to (6), if calculated by the following formula, the x component (and y of the actual moving distance) for each half cycle of the rotation of the
Δx = (dx / dx.max) × B × (π / 4) / C (9)
Δy = (dy / dy.max) × B × (π / 4) / C (10)
(9)(10)式中、dxおよびdyはそれぞれ式(1)〜(4)により得られるΔxおよびΔyの値であり、dx.maxおよびdy.maxはそれぞれx軸およびy軸方向に筆記したときに得られるdxおよびdyの最大値であり、Bはボール12の直径、Cはボールペン10の回転率(筆記の際の滑りがないときのボール12の回転数に対する実際の回転数の割合)である。
(9) In the formula (10), dx and dy are values of Δx and Δy obtained by the formulas (1) to (4), respectively, and dx.max and dy. max is the maximum value of dx and dy obtained when writing in the x-axis and y-axis directions, B is the diameter of the
図20には、図1〜図10に示されるボールペン10及び/又は図11〜図19に示されるボールペン10の構成(機能)を基本構成(機能)として備えつつ新たに診断・判別機能を備える本発明の一実施形態に係る診断機能付きボールペン10Aの概略構成が示されている。図示の診断機能付きボールペン10Aは、4つの磁気センサ118,120,122,124(したがって、図11〜図19に示されるボールペン10の構成を基本構成として備えるが、2つの磁気センサ16,18を備える図1〜図10に示されるボールペン10の構成を基本構成として備えていても良い)と、筆記中の筆圧を検出する筆圧センサ126とを有するボール挙動検出部305を備えている。また、診断機能付きボールペン10Aは、磁気センサ118,120,122,124および筆圧センサ126の検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部300と、データ処理部300からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部310と、診断・判定結果(診断・判定部310による診断・判定情報)を表示するための表示部315とを更に備えている。データ処理部300は、図8に示される構成と同様、AD変換器48と、計数部50で成される移動平均処理を行なう移動平均処理部50’とを有するとともに、図11〜図19に関して前述したデータ処理部125と同様の処理を少なくとも行なうx成分・y成分算出部125’を有している。また、表示部315は、図3に示されるLCD表示器24及び/又はLED224を備えている。LED224では、何色が点灯したかにより、予め準備したシート(判定結果シート)または本(診断・判定の仕方が記載された本)などから判定結果を知ることができる。また、LCD表示器24の場合は、例えば表示する番号に準じて、予め準備したシート(判定結果シート)または本(診断・判定の仕方が記載された本)などから結果を判断するようにしても良い。
20 includes a new configuration of the
なお、データ処理部300が算出する筆記情報としては、図1〜図19を参照して前述したような筆記距離や筆記方向の他、筆記タイミングや筆圧、筆記文字角度、筆記速度などを挙げることができる。
The writing information calculated by the
診断・判定部310は、データ処理部300からの筆記情報を取得し、その情報に基づいて、書いた文字の書き方(はね、止め、はらいの仕方や筆記文字角度など)や文字の大きさなどを演算することにより(はね、止めなどの筆記時に生じる特徴的なデータを取得することにより)、書いた人物の性格や心理を診断・判定したり(性格診断)、あるいは、見本となる筆跡情報とユーザが書く文字との差異を検出して筆記正誤判定を行なったり、または、例えば個人のパーソナルコンピュータのパスワード管理などをペンの筆記により行なう場合などにおいて認証判定(筆跡鑑定)を行なったりする。
The diagnosis /
一例として、性格診断を行なう場合について説明すると、診断・判定部310は、データ処理部300からの筆記情報に基づいて、すなわち、筆記方向、筆記タイミング、筆記距離(したがって、筆記速度も)などによって、止め、はね部分(はらい部分)を特定することができる。そのような特定が可能であることは、図21〜図24のデータからも明らかである。すなわち、図21の(a)に示されるように、「止め」では、筆記速度に大きな変動はないが、図21の(b)に示されるように、「止めない」(はらい)場合には、終筆に向かって筆記速度が速くなる傾向がある。筆記速度傾向を見るために20ms間隔(時間間隔は、ボール12の径、磁気変動を数値化する際のサンプリング周波数によって変動する)毎の筆記速度をマイコンで計算し速度変化を導出すると、図22に示されるようになる。図22の(a)は「止め」のときの筆記速度変化を、また、図22の(b)は「はらい」のときの筆記速度変化を示している。また、図23および図24に示されるような筆記文字角度情報を付加すると有益である。これらの情報は、ひらがな「ゆ」の筆記の際のデータであるが、図24に実線枠で示される筆記情報が同じ傾向の部分と、図24に破線枠で示される筆記情報が異なる傾向の部分とを利用するなどして、筆記文字角度および筆記速度の他、筆記距離、筆記タイミングの要素を使用することで、決まった文字の判別したい場所を特定することができるとともに、止め、はらい、はねなどの筆記癖を判定することができ、また、それを性格判断に関連付けることが可能となる。
As an example, the case of performing a personality diagnosis will be described. The diagnosis /
図25は、本発明の他の実施形態に係る診断機能付きボールペンシステム500を示している。図示のように、この診断機能付きボールペンシステム500は、前述したボール挙動検出部305とデータ処理部300とを備えるボールペン10A’(本実施形態では、診断・判定部310を備えていない)と、パーソナルコンピュータ(以下、PCという)400及び/又は携帯電話600とから成る。ボールペン10A’は、筆記情報を外部機器であるPC400または携帯電話600へ出力するためのインタフェースとしてUSBドライバ309も備えている。また、PC400は、コード入力部410と、前述した診断・判定部310とを備えている。無論、診断・判定部310をボールペン10A’側に設けて、PC400側でデータの後処理または他の処理を行なうようにしても構わない。その場合、処理自体がボールペン側で完結する利点を使い、ボールペン自体はHID(ヒューマンインタフェース)のマウス、キーボードと同様の動作をさせることが好ましい。また、その場合、USBドライバ309によって送信される情報は、診断・判定部310からの診断・判定情報となる。
FIG. 25 shows a
図26は、診断機能付きボールペンシステムの他の構成を示している。この診断機能付きボールペンシステム500Aは、前述したボール挙動検出部305とデータ処理部300とを備えるボールペン10A”(本実施形態では、診断・判定部310を備えていない)と、PC400とから成る。ボールペン10A”は、筆記情報を含むデータの送受信を外部機器であるPC400との間で行なうための通信制御部550と、筆記情報を記憶するためのメモリ(記憶部)590とを更に備えている。この場合、通信制御部550は、CPU557と、インタフェースとしてのUSBドライバ559とを有する。一方、PC400は、データ受信部420と、前述した診断・判定部310と、ディスプレイ出力部425とを備えている。このような構成では、ボールペン10A”単体では、筆記情報がメモリ590に保存されており、ボールペン10A”とPC400との接続時には、PC400から必要に応じてメモリ590内の情報を引き出すことができる。また、診断・判定結果はディスプレイ出力部425を介して表示部としてのディスプレイ(図示せず)に表示される。無論、診断・判定部310をボールペン10A”側に設けて、PC400側でデータの後処理または他の処理を行なうようにしても構わない。その場合、USBドライバ559によって送信される情報は、診断・判定部310からの診断・判定情報となる。また、メモリ590には診断・判定部310による診断・判定情報が記憶されることになる。
FIG. 26 shows another configuration of the ballpoint pen system with a diagnostic function. The
図27は、診断機能付きボールペンシステムの更なる他の構成を示している。この診断機能付きボールペンシステム500Bでは、データ収集のみをボールペン側で行ない、ノイズ処理やデータ処理などの制御を全てPC400側で行なう。具体的には、診断機能付きボールペンシステム500Bは、前述したボール挙動検出部305と、AD変換器48とUART319とを有する処理部300’と、RS232Cドライバ349とを有するボールペン10B(本実施形態では、x成分・y成分算出部125’および診断・判定部310を備えていない)と、PC400とから成る。PC400は、データ取得部420と、前述したx成分・y成分算出部125’と、前述した診断・判定部310と、ディスプレイ出力部425とを備えている。また、システム500Bは、専用のUSBドライバ710も備えている。このような構成によれば、データ収集のみを行なうボールペン10B側のスペースを多くとれる利点があり有益である。また、制御を全てPC400側で行なうため、ソフトの処理次第で応用範囲が広がる。
FIG. 27 shows still another configuration of the ballpoint pen system with a diagnostic function. In the
以上説明したように、上記構成によれば、筆記用のボール12を用いて筆記情報を検出するとともに、その検出情報を用いて各種の診断・判定を行なうことができるため、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる、幅広い用途を有する多機能型ボールペンおよびボールペンシステムを提供できる。
As described above, according to the above configuration, writing information can be detected using the
10,10A,10A’,10”,10B ボールペン
12 ボール
14 ホルダ
16,18,118,120,122,124 磁気センサ
300 データ処理部
310 診断・判定部
315 表示部
500,500A,500B ボールペンシステム
590 メモリ(記憶部)
10, 10A, 10A ′, 10 ″,
Claims (11)
前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、
前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、
前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、
前記データ処理部で算出された筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部と、
を具備したことを特徴とする診断機能付きボールペン。 A magnetized ball,
A holder for rotatably holding the ball;
A magnetic sensor disposed near the outside of the holder;
A data processing unit for calculating writing information based on the detection output of the magnetic sensor;
A diagnosis unit for diagnosing the character of the writer based on the writing information calculated by the data processing unit;
A ballpoint pen with a diagnostic function characterized by comprising:
筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部を備えた情報機器と、
を具備したペンシステムであって、
前記ボールペンから前記情報機器へオンライン又は無線通信にて前記筆記情報を伝達することを特徴とするペンシステム。 A magnetized ball, a holder that rotatably holds the ball, a magnetic sensor disposed near the outside of the holder, and a data processing unit that calculates writing information based on a detection output of the magnetic sensor; A ballpoint pen with
An information device equipped with a diagnostic unit for diagnosing the writer's personality based on written information;
A pen system comprising:
A pen system for transmitting the writing information from the ballpoint pen to the information device online or by wireless communication.
前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部とを備えた情報機器と、
を具備したペンシステムであって、
前記ボールペンから前記情報機器へオンライン又は無線通信にて前記磁気センサの検出出力を送信することを特徴とするペンシステム。 A magnetized ball, a holder that rotatably holds the ball, a magnetic sensor disposed near the outside of the holder, and a process for converting the detection output of the magnetic sensor into a signal format corresponding to a communication format A ballpoint pen with a portion,
An information device comprising a data processing unit that calculates writing information based on the detection output of the magnetic sensor, and a diagnostic unit that diagnoses the character of the writer based on the writing information;
A pen system comprising:
A pen system that transmits the detection output of the magnetic sensor from the ballpoint pen to the information device online or by wireless communication.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008260602A JP2010089346A (en) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | Ballpoint pen with diagnostic function and pen system |
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