JP4946696B2

JP4946696B2 - Handwriting handwriting input system

Info

Publication number: JP4946696B2
Application number: JP2007196754A
Authority: JP
Inventors: 成大澤; 博一高柳; 英夫門井; 欣一小澤; 利宏瀧本
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP2009032127A

Description

本発明は、少なくとも電磁波信号と超音波信号を発信する電子ペンと、前記電磁波信号と前記超音波信号を受信し、その到達時間差から電子ペンの位置座標を計算する手段とを備えた手書き筆跡入力システムであって、前記電子ペンが超音波信号と電磁波信号を共通の発信回路で同一の周波数で発信し、信号受信部で電磁波信号が超音波信号と共通の受信回路で受信されることで、構成を簡素化した手書き筆跡入力システムに関する。 The present invention comprises an electronic pen that emits at least an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal, and means for receiving the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal and calculating a position coordinate of the electronic pen from its arrival time difference In the system, the electronic pen transmits an ultrasonic signal and an electromagnetic wave signal at a common transmission circuit at the same frequency, and the electromagnetic wave signal is received at the signal reception unit by a common reception circuit, The present invention relates to a handwritten handwriting input system with a simplified configuration.

従来、赤外線信号もしくは超音波信号を用いた電子ペンの位置検出技術が知られている。例えば、特開昭６２−１７５８２１号公報（特許文献１参照）及び米国特許第４，８１４，５５２号明細書（特許文献２参照）などに、電子ペンから超音波信号、もしくは赤外線信号と超音波信号を発し、それらの信号を受信部で受信して、超音波信号の飛行時間を元に電子ペンの位置座標を計算する技術が開示されている。 Conventionally, a position detection technique of an electronic pen using an infrared signal or an ultrasonic signal is known. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-175721 (see Patent Document 1) and US Pat. No. 4,814,552 (see Patent Document 2), an ultrasonic signal or an infrared signal and an ultrasonic wave are transmitted from an electronic pen. A technique is disclosed in which signals are generated, those signals are received by a receiving unit, and the position coordinates of the electronic pen are calculated based on the time of flight of the ultrasonic signal.

これらの位置検出技術を利用した手書き筆跡入力システムは、例えば以下のようなものである。筆記者は、電子ペンを用いて文字や図形を筆記する。このとき、電子ペンは例えばボールペンを内蔵し、紙のような被記録媒体を被筆記面として、被記録媒体上に筆跡が記録されるようにしてもよいし、電子ペンは例えばスタイラスを内蔵し、液晶ディスプレイの表面を含む任意の面を被筆記面としてもよい。少なくとも電子ペンのペン先が被筆記面と接触している間、電子ペンから赤外線信号と超音波信号が発信され、受信部が電子ペンから発信された赤外線信号と超音波信号とを受信して、赤外線信号の到達時刻と超音波信号の到達時刻の差から超音波信号の飛行時間を測定し、座標演算部が超音波信号の飛行時間から電子ペンの位置座標データを演算する。 A handwritten handwriting input system using these position detection techniques is, for example, as follows. A writer writes characters and figures using an electronic pen. At this time, the electronic pen may incorporate a ballpoint pen, for example, so that a recording medium such as paper may be used as a writing surface, and handwriting may be recorded on the recording medium. The electronic pen may include a stylus, for example. Any surface including the surface of the liquid crystal display may be used as a writing surface. At least while the pen tip of the electronic pen is in contact with the writing surface, an infrared signal and an ultrasonic signal are transmitted from the electronic pen, and the receiving unit receives the infrared signal and the ultrasonic signal transmitted from the electronic pen. The flight time of the ultrasonic signal is measured from the difference between the arrival time of the infrared signal and the arrival time of the ultrasonic signal, and the coordinate calculation unit calculates position coordinate data of the electronic pen from the flight time of the ultrasonic signal.

位置座標データから筆跡データへの変換は、位置座標データに、筆記者が筆記した筆跡であることに由来する運筆データといった特徴を表現する情報を付加したり、それらの特徴に基づいて個別の位置座標データに修正を加えたりする処理を指し、例えば、以下のような処理のうちの任意のものを含む。位置座標データにそれを受信した時刻に関する情報を付加する。位置座標データの取得間隔に基づいて、筆記速度を計算したり、一連の位置座標の集合を、筆記された順序及び速度を情報として含む一つのストロークデータと識別したりする。一つのストロークデータを構成する連続する位置座標データを、滑らかな線を描くように修正する。また、ストロークデータの外接矩形の抽出及び統合や筆記位置の制限などの条件に基づいて、ストロークデータを、やはり筆記された順序などの情報を含む文字グループデータにグループ分けする、などである。
手書き筆跡入力システムによって入力された筆跡データは、例えば電子機器の画面上に表示されたり、文字識別処理などを通じてコードデータ化して利用されたり、筆跡形状、運筆速度、止め、はね、はらいといった筆記特性を含む筆記者の文字の特徴の抽出、署名認証などの任意の目的に使用されたりする。また、手書き筆跡入力システム全体に電源を供給するような構成であれば、屋外での使用も可能になり大幅に利用用途が増える。また、筆跡データをワープロなどで使う文字データに変換する文字識別変換ソフトと組み合わせて使用することで、文字データと同時に、自筆による文字、絵や記号なども容易に入力することができる入力手段として注目されている。 In the conversion from position coordinate data to handwriting data, information expressing features such as handwriting data derived from the handwriting written by the writer is added to the position coordinate data, or individual positions based on these features are added. This refers to processing for modifying the coordinate data, and includes, for example, any of the following processing. Information on the time when the position coordinate data is received is added. Based on the acquisition interval of the position coordinate data, the writing speed is calculated, or a set of position coordinates is identified as one stroke data including the writing order and speed as information. The continuous position coordinate data constituting one stroke data is corrected so as to draw a smooth line. Further, based on conditions such as extraction and integration of circumscribed rectangles of stroke data and restriction of writing position, the stroke data is grouped into character group data including information such as the order of writing.
The handwriting data input by the handwriting handwriting input system is displayed on the screen of an electronic device, used as code data through character recognition processing, etc., or writing such as handwriting shape, speed of handwriting, stopping, splashing, and brushing. It may be used for arbitrary purposes such as extracting the characteristics of a writer's character including characteristics and signature verification. Moreover, if it is the structure which supplies a power supply to the whole handwriting handwriting input system, the use will be possible outdoors and a use application will increase significantly. In addition, when used in combination with character recognition conversion software that converts handwriting data into character data for use in a word processor, etc., it can be used as an input means that can easily input characters, pictures, symbols, etc. by hand as well as character data. Attention has been paid.

超音波信号の飛行時間を測る方法として前記手書き筆跡入力システムは、赤外線と超音波の空気中の伝達速度が違うことを利用して、受信部への到達時間差から超音波信号の飛行時間を計算している。この方法は、空気中で赤外線と超音波の伝達速度が大きく異なる為、超音波信号の飛行時間を計算する際に、計算上の誤差が少なくなり、電子ペンの位置を精度良く計算できるが、電子ペンや受信機には、超音波信号以外に赤外線信号の送受信を行う機構が必要である為、回路構成が複雑になり、消費電力も多くなる。
また、超音波信号の飛行時間を測る方法として、受信機に超音波受信部を３つ以上使う方法がある。これは、電子ペンから発信された超音波信号だけで、各超音波受信部に到達した時間差から超音波信号の発信した時刻を計算することができる。しかし、到達時間差が小さい為、計測誤差が大きくなり、電子ペンの位置座標の精度が悪くなってしまう。 As a method of measuring the time of flight of the ultrasonic signal, the handwriting handwriting input system calculates the time of flight of the ultrasonic signal from the arrival time difference to the receiver using the difference in the transmission speed of infrared and ultrasonic in the air. is doing. In this method, since the transmission speed of infrared and ultrasonic waves is greatly different in the air, the calculation error is reduced when calculating the flight time of ultrasonic signals, and the position of the electronic pen can be calculated accurately. Electronic pens and receivers require a mechanism for transmitting and receiving infrared signals in addition to ultrasonic signals, which complicates the circuit configuration and increases power consumption.
As a method for measuring the time of flight of an ultrasonic signal, there is a method of using three or more ultrasonic receivers in the receiver. With this, only the ultrasonic signal transmitted from the electronic pen can be used to calculate the time at which the ultrasonic signal is transmitted from the time difference when reaching each ultrasonic receiver. However, since the arrival time difference is small, the measurement error increases, and the accuracy of the position coordinates of the electronic pen deteriorates.

また、下記特許文献３には、振動ペンの振動パルス発生回路に電磁波送信用のアンテナを設け、ペン先を振動させると同時にこのアンテナから電磁波を放射し、受信機は、振動伝達板から位置座標を特定するための振動波とともに、振動を開始した時刻を知らせるための電磁波を受信し、電磁波と振動波の到達時間差から振動ペンの位置座標を計算する方法が開示されている。 In Patent Document 3 below, an electromagnetic wave transmission antenna is provided in a vibration pulse generation circuit of a vibration pen, and the pen tip is vibrated, and at the same time, an electromagnetic wave is radiated from the antenna. A method for receiving an electromagnetic wave for notifying a time when vibration is started together with a vibration wave for specifying the vibration pen and calculating a position coordinate of the vibration pen from the arrival time difference between the electromagnetic wave and the vibration wave is disclosed.

特開昭６２−１７５８２１号公報JP-A-62-175821 米国特許第４，８１４，５５２号U.S. Pat. No. 4,814,552 特開平９−７３３５８号公報JP-A-9-73358

上記特許文献３に記載の座標入力装置においては、振動ペンが受信機に振動を開始した時刻を知らせる方法は、ペン先を振動させたときに生じる電磁波である為、ペンに電磁波を放射する専用の回路が必要なく、赤外線信号を使った場合と比較して、ペンの構成を簡素化でき、さらにペンの消費電力も低減できる。しかし、信号受信部に於いては、電磁波と振動波をそれぞれ異なる回路によって処理するため超音波信号と赤外線信号を両方使ったシステムと比較して、受信機の内部回路などの構成は変らない。
また、振動センサへの外来ノイズは電磁波遮断材によってある程度抑えてはいるが、開口部方向の外来ノイズは抑えきれない。外来ノイズが混入しても、振動波を発信した時刻を知らせるためのスタート信号を誤って生成してしまうことを防止するために、受信機は電磁波の受信の繰り返しに合わせてロックするＰＬＬ機構を備えているが、ロックをするまでには少なくとも数回、電磁波を受信してしまうと考えられる。つまり、書き始めの数個の座標については、外来ノイズを受信してしまい、電磁波の誤検出による振動ペンの位置座標の精度低下を招く可能性がある。 In the coordinate input device described in Patent Document 3, since the method of notifying the receiver of the time when the vibrating pen starts vibrating is an electromagnetic wave generated when the pen tip is vibrated, it is dedicated to radiating electromagnetic waves to the pen. As compared with the case where an infrared signal is used, the configuration of the pen can be simplified and the power consumption of the pen can be reduced. However, in the signal receiving unit, electromagnetic waves and vibration waves are processed by different circuits, so the configuration of the internal circuit of the receiver does not change compared to a system using both ultrasonic signals and infrared signals.
Further, the external noise to the vibration sensor is suppressed to some extent by the electromagnetic wave shielding material, but the external noise in the direction of the opening cannot be suppressed. In order to prevent the start signal for informing the time when the vibration wave is transmitted from being generated even if external noise is mixed, the receiver has a PLL mechanism that locks in accordance with repeated reception of electromagnetic waves. It is considered that the electromagnetic wave is received at least several times before locking. That is, for the first few coordinates, external noise is received, and there is a possibility that the accuracy of the position coordinates of the vibration pen is reduced due to erroneous detection of electromagnetic waves.

本発明は、少なくとも、電磁波発信部と超音波発信部とを有し、前記電磁波発信部と前記超音波発信部から電磁波信号及び超音波信号を発信させる信号発信部と、筆記部と、該筆記部が筆記状態であるか否かを判別するスイッチとから成る電子ペン、並びに、少なくとも、前記電磁波信号を受信できる機能を有する一つ以上の電磁波受信部と、前記超音波信号を受信できる機能を有する二つ以上の超音波受信部と、前記電磁波信号及び前記超音波信号を受信したことを検出する受信回路とを有する信号受信部、並びに、前記電磁波信号と前記超音波信号の到達時間差から前記電子ペンと前記超音波受信部との距離を計算し、該距離を用いて前記電子ペンの位置座標データを計算する座標演算部、並びに、前記電子ペンの位置座標データを筆跡データに変換する機能を有する変換処理部とから成る手書き筆跡入力システムであって、前記電子ペンの前記超音波発信部は、少なくともコイルとピエゾ素子を有すると共に、前記コイルのインダクタンスと前記ピエゾ素子のキャパシタンスによって構成されるＬＣ共振回路を有し、該ＬＣ共振回路の発振により、前記ＬＣ共振回路の共振周波数の電磁波信号及び超音波信号が同時に発信されると共に、前記信号受信部に於いて、前記電磁波信号を受信したことを検出する受信回路が前記超音波信号を受信したことを検出する受信回路の少なくとも一つで兼用され、前記座標演算部は、前記電磁波発信部と前記超音波発信部の前記電磁波信号及び前記超音波信号の発信間隔と、前記超音波信号の飛行速度及び被記録媒体の大きさから定まる前記超音波信号の最長飛行時間とに基づき、前記受信回路が、前記発信間隔から最長飛行時間を差し引いた時間以上経過した後最初に受信した信号を、前記電磁波信号であると判断する手書き筆跡入力システムを提案するものである。 The present invention includes at least an electromagnetic wave transmission unit and an ultrasonic transmission unit, a signal transmission unit that transmits an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal from the electromagnetic wave transmission unit, the ultrasonic transmission unit, a writing unit, and the writing unit An electronic pen comprising a switch for determining whether or not the unit is in a writing state, at least one electromagnetic wave receiving unit having a function of receiving the electromagnetic wave signal, and a function of receiving the ultrasonic signal Two or more ultrasonic receiving units having, a signal receiving unit having a receiving circuit for detecting reception of the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal, and an arrival time difference between the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal A distance between the electronic pen and the ultrasonic wave receiver is calculated, a coordinate calculation unit that calculates the position coordinate data of the electronic pen using the distance, and a handwriting of the position coordinate data of the electronic pen A handwriting handwriting input system comprising a conversion processing unit having a function of converting into a data, wherein the ultrasonic wave transmitting unit of the electronic pen includes at least a coil and a piezoelectric element, and an inductance of the coil and the piezoelectric element In the signal receiving unit, an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal having a resonance frequency of the LC resonance circuit are simultaneously transmitted by the oscillation of the LC resonance circuit. A reception circuit that detects that the electromagnetic wave signal has been received is also used as at least one of the reception circuits that detect that the ultrasonic signal has been received, and the coordinate calculation unit includes the electromagnetic wave transmission unit and the ultrasonic wave transmission unit Before being determined from the transmission interval of the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal, the flight speed of the ultrasonic signal and the size of the recording medium Based on the longest time of flight of the ultrasonic signal, the receiving circuit, handwritten inputs the first signal received after a lapse the calling interval maximum flight time obtained by subtracting time or more from, you determined that the an electromagnetic wave signal The system is proposed.

本発明の手書き筆跡入力システムにおいては、電子ペンの超音波発信部にＬＣ共振回路を使用することで、電子ペンに電磁波を放射する専用の回路が必要なく、電子ペンを簡素化でき、消費電力を低減できる。また、電子ペンからは同一の周波数の電磁波と超音波を発信できるので、信号受信部に於いて、アンプやフィルタ回路部、コンパレータなどによって構成される受信回路部内の共通化する事ができ、信号受信部の構成を簡素化できる。したがって、本発明の手書き筆跡入力システムは消費電力が少なく、屋外など、電源のない所で使用する場合、長時間使用できる。 In the handwriting handwriting input system of the present invention, by using an LC resonance circuit for the ultrasonic transmission part of the electronic pen, there is no need for a dedicated circuit for radiating electromagnetic waves to the electronic pen, the electronic pen can be simplified, and the power consumption Can be reduced. In addition, electromagnetic waves and ultrasonic waves with the same frequency can be transmitted from the electronic pen. Therefore, in the signal receiving unit, it can be shared in the receiving circuit unit composed of an amplifier, filter circuit unit, comparator, etc. The configuration of the receiving unit can be simplified. Therefore, the handwriting handwriting input system of the present invention has low power consumption, and can be used for a long time when used outside the power source such as outdoors.

また、本発明の手書き筆跡入力システムは、受信した電磁波信号と超音波信号をフィルタリングすることによって、特定の周波数成分の信号を通過させる事ができる。つまり、電磁波受信部が使用環境の外来ノイズを受信してしまっても、フィルタ回路部で電子ペンから放射された信号と外来ノイズとを正確に識別する事ができる為、外来ノイズに由来する誤検出を起こりにくくすることができる。 Moreover, the handwriting handwriting input system of this invention can pass the signal of a specific frequency component by filtering the received electromagnetic wave signal and ultrasonic signal. In other words, even if the electromagnetic wave receiving unit receives external noise from the usage environment, the filter circuit unit can accurately distinguish the signal emitted from the electronic pen from the external noise. Detection can be made difficult.

電子ペンは、通常の筆記具として使用するペンと同等の大きさ、重さを有していることが理想的である。つまり、手書き筆跡入力システムにおいて、電子ペンはなるべく少ない部品構成とした方が、ペンとしての使い勝手に優れる設計が可能となる。 Ideally, the electronic pen has the same size and weight as a pen used as a normal writing instrument. In other words, in the handwriting handwriting input system, it is possible to design the electronic pen so as to have excellent usability as a pen when the number of components is as small as possible.

以下、添付図面に従って、本発明に係る手書き筆跡入力システムの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本実施の形態になる手書き筆跡入力システムの一例を示す斜視図である。同図において、受信機２は二つの超音波受信部と一つの電磁波受信部と受信回路を有する信号受信部、電子ペンの位置座標データを計算する座標演算部、位置座標データを筆跡データに変換する変換処理部の構成要素から成る。また、受信機２は適宜の通信インタフェース５を介してコンピュータ６と接続されており、受信機２の変換処理部から電子ペン１の筆跡データをコンピュータ６に送信すると、コンピュータ６は搭載したディスプレイに筆跡を表示したり、文字認識処理したり、記憶装置に保存したりする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a handwritten handwriting input system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a handwritten handwriting input system according to the present embodiment. In the figure, the receiver 2 is a signal receiving unit having two ultrasonic receiving units, one electromagnetic wave receiving unit and a receiving circuit, a coordinate calculation unit for calculating the position coordinate data of the electronic pen, and converting the position coordinate data into handwriting data. It consists of the components of the conversion processor. Further, the receiver 2 is connected to the computer 6 via an appropriate communication interface 5, and when handwriting data of the electronic pen 1 is transmitted from the conversion processing unit of the receiver 2 to the computer 6, the computer 6 is displayed on the mounted display. A handwriting is displayed, a character recognition process is performed, or it is stored in a storage device.

図２の電子ペンのブロック図を用いて、電子ペン１の構造について説明する。電子ペン１の基本的な構成は、超音波発生素子１０により超音波信号を発信させることのできる超音波発信部１１、超音波発生素子１０の発振に合わせて電磁波信号を放射する機能を有する電磁波発信部１２、超音波信号、電磁波信号を一定の間隔で発信できるように制御する信号発信部１３、ペン先の筆記部３が被記録媒体４に接触しながら文字や図を描いたときの筆記状態と非筆記状態に対応してオン・オフするペンスイッチ１４、及び携帯性、筆記のしやすさを考慮して、無線方式で使用できるようにするために電子ペン全体に電源を供給する電池１５から成る。本実施の形態では、筆記部３は被記録媒体上４に直接軌跡を残すことが可能な機能を設けたが、例えば筆記部３はスタイラスを内蔵し、ディスプレイの表面などを含む任意の面を被筆記媒体としてもよい。 The structure of the electronic pen 1 will be described with reference to the block diagram of the electronic pen in FIG. The basic configuration of the electronic pen 1 includes an ultrasonic wave transmission unit 11 capable of transmitting an ultrasonic signal by the ultrasonic wave generation element 10, and an electromagnetic wave having a function of emitting an electromagnetic wave signal in accordance with the oscillation of the ultrasonic wave generation element 10. The transmitter 12, the signal transmitter 13 for controlling the ultrasonic signal and the electromagnetic wave signal to be transmitted at regular intervals, and the writing when the writing unit 3 of the pen tip is in contact with the recording medium 4 and draws characters and drawings. A pen switch 14 that turns on / off in response to the state and non-writing state, and a battery that supplies power to the entire electronic pen so that it can be used wirelessly in consideration of portability and ease of writing It consists of fifteen. In the present embodiment, the writing unit 3 is provided with a function capable of leaving a locus directly on the recording medium 4. For example, the writing unit 3 has a built-in stylus and has an arbitrary surface including the surface of the display. It may be a writing medium.

また、図３に電子ペン内部の超音波発信部１１及び電磁波発信部１２の回路図を示す。超音波発信部１１は、コイル１６、昇圧用トランジスタ１７、ダイオード１８、抵抗１９、２０及び超音波発生素子であるピエゾ素子１０から構成されており、電磁波発信部１２の内部の電磁波信号を放射する機能を有する送信用アンテナ２１に接続している。 FIG. 3 shows a circuit diagram of the ultrasonic wave transmitter 11 and the electromagnetic wave transmitter 12 inside the electronic pen. The ultrasonic transmitter 11 includes a coil 16, a boosting transistor 17, a diode 18, resistors 19 and 20, and a piezoelectric element 10 that is an ultrasonic generator, and radiates an electromagnetic wave signal inside the electromagnetic wave transmitter 12. It is connected to a transmitting antenna 21 having a function.

少なくとも、電子ペン１の筆記部３が被記録媒体４に接触して筆記状態でいる期間、ペンスイッチ１４がオンになり、電磁波信号と超音波信号を発信するために２つの工程が行われる。第１の工程は、超音波発信部１１の内部の昇圧用トランジスタ１７をオンにし、コイル１６を昇圧させる工程である。第２の工程は、第１の工程の昇圧用トランジスタ１７をオフにし、コイル１６に逆起電力を発生させ、この逆起電力によって、コイル１６とピエゾ素子１０に自己発振を起こし、ピエゾ素子１０より超音波を発信させると同時に、送信用アンテナ２１から電磁波を放射する工程である。次に、一定の時間後、例えば自己発振を２周期した後、再び第１の工程を繰り返すことで、コイル１６とピエゾ素子１０に自己発振を止める事ができ、超音波と電磁波の発信を止めることができる。上記３つの工程を実施して電磁波信号と超音波信号を発信する。 At least during a period in which the writing unit 3 of the electronic pen 1 is in contact with the recording medium 4 and is in a writing state, the pen switch 14 is turned on, and two steps are performed to transmit an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal. The first step is a step of turning on the boosting transistor 17 in the ultrasonic transmitter 11 and boosting the coil 16. In the second step, the boosting transistor 17 in the first step is turned off to generate a counter electromotive force in the coil 16, and this counter electromotive force causes self-oscillation in the coil 16 and the piezoelectric element 10. This is a step of emitting electromagnetic waves from the transmitting antenna 21 at the same time as transmitting ultrasonic waves. Next, after a certain period of time, for example, after two cycles of self-oscillation, the first process is repeated again, so that self-oscillation can be stopped in the coil 16 and the piezoelectric element 10, and transmission of ultrasonic waves and electromagnetic waves is stopped. be able to. The above three steps are performed to transmit an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal.

超音波発信部１１の内部のピエゾ素子１０は、例えばＰＶＤＦ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅＦｌｕｏｒｉｄｅ）を用いる圧電素子であり、電圧を力に、または力を電圧に変換できる素子である。ピエゾ素子は、ＰＶＤＦで作ったピエゾフィルムの表面及び裏面に電極を敷設したものであり、コンデンサを形成するのでキャパシタンス（静電容量）Ｃを持つ。従って、コイル１２とピエゾ素子１０によって形成した回路は、コイル１２のインダクタンス（誘導係数）Ｌ及びピエゾ素子１０のキャパシタンスＣによって数式１のように定まる共振周波数ｆ_０を持つ直列のＬＣ共振回路になり、前記第２の工程を実施すると、共振周波数ｆ_０の自己発振が励起される。 The piezoelectric element 10 inside the ultrasonic transmission unit 11 is a piezoelectric element using, for example, PVDF (Polyvinylidene Fluoride), and is an element that can convert a voltage into a force or a force into a voltage. A piezo element is one in which electrodes are laid on the front and back surfaces of a piezo film made of PVDF, and has a capacitance (capacitance) C because a capacitor is formed. Therefore, the circuit formed by the coil 12 and the piezo element 10 is a series LC resonance circuit having a resonance frequency f ₀ determined by the inductance (inductive coefficient) L of the coil 12 and the capacitance C of the piezo element 10 as shown in Equation 1. When the second step is performed, the self-oscillation at the resonance frequency f ₀ is excited.

一方、ピエゾ素子１０の形状は円筒形であることが多い。これは、筆記者が電子ペン１をどの向きに持って使用しても、電子ペン１のピエゾ素子１０は被記録媒体４上のどの方向にも一様に超音波信号を発信することが好ましいためである。この構成によって、円筒形のピエゾ素子１０自身も共振周波数を持つ。このとき超音波発信部１１のＬＣ共振回路の共振周波数ｆ_０は、回路の構成を調整し、ピエゾ素子１０の共振周波数と可能な限り近くすることが好ましい。ピエゾ素子１０の共振周波数は、ピエゾフィルムの特性、及び円筒の直径などによって定まり、超音波は周波数が低いほど距離による減衰が小さいこと、一方で周波数が高いほど座標分解能が高くなることなどを考慮して、共振周波数を決定する。電子ペンを使った手書き筆跡入力システムの場合、数十ｋＨｚ程度がよく、８０ｋＨｚ付近は好ましく用いられる。 On the other hand, the shape of the piezo element 10 is often cylindrical. This is because it is preferable that the piezo element 10 of the electronic pen 1 transmits an ultrasonic signal uniformly in any direction on the recording medium 4 regardless of the direction in which the writer uses the electronic pen 1. Because. With this configuration, the cylindrical piezo element 10 itself also has a resonance frequency. At this time, the resonance frequency f ₀ of the LC resonance circuit of the ultrasonic transmission unit 11 is preferably adjusted as close as possible to the resonance frequency of the piezo element 10 by adjusting the circuit configuration. The resonance frequency of the piezo element 10 is determined by the characteristics of the piezo film, the diameter of the cylinder, etc., and the ultrasonic wave has a lower attenuation with distance, while the higher the frequency, the higher the coordinate resolution. Thus, the resonance frequency is determined. In the case of a handwritten handwriting input system using an electronic pen, the frequency is about several tens of kHz, and the vicinity of 80 kHz is preferably used.

前記第２の工程で、ピエゾ素子１０が自己発振をしたとき、電磁波発信部１２の内部の送信用アンテナ２１からはピエゾ素子１０の自己発振に伴い、同一の周波数の電磁波が同時に放射される。例えば、ピエゾ素子１０から発信される超音波の周波数が８０ｋＨｚの場合、送信用アンテナ２１から放射される電磁波も８０ｋＨｚで放射される。送信用アンテナ２１は、電子ペン１の筐体が金属でなければ、電子ペン１の内部に導線のアンテナを設置してもよいし、電子ペン１の超音波発信部１１の回路パターンとして実装したり、コイル１６とピエゾ素子１０を接続する回路パターンもしくは導電性ワイアによって代用して電磁波信号を発信させたてもよい。この場合、超音波発信部１１が、電磁波発信部１２を兼ねることになる。また、電子ペン１の筐体が金属である場合は、一部を非金属にしてその内部に送信用アンテナ２１を設置するとよい。 When the piezo element 10 self-oscillates in the second step, electromagnetic waves having the same frequency are simultaneously emitted from the transmitting antenna 21 inside the electromagnetic wave transmission unit 12 along with the self-oscillation of the piezo element 10. For example, when the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the piezo element 10 is 80 kHz, the electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna 21 is also radiated at 80 kHz. As long as the housing of the electronic pen 1 is not metal, the transmitting antenna 21 may be provided with a conductor antenna inside the electronic pen 1 or mounted as a circuit pattern of the ultrasonic transmission unit 11 of the electronic pen 1. Alternatively, the electromagnetic wave signal may be transmitted by using a circuit pattern or a conductive wire connecting the coil 16 and the piezoelectric element 10 instead. In this case, the ultrasonic transmission unit 11 also serves as the electromagnetic wave transmission unit 12. Further, when the case of the electronic pen 1 is made of metal, it is preferable that a part of the case is made of non-metal and the transmitting antenna 21 is installed therein.

電子ペン１から発信された超音波信号と電磁波信号は、受信機２の超音波受信部と電磁波受信部でそれぞれ受信する。電子ペン１から超音波受信部または、電磁波受信部までは、電磁波は約３×１０^８ｍ／ｓの光速で飛行し、一方で超音波は約３．５×１０^２ｍ／ｓの音速で飛行するため、超音波信号の超音波発信部から超音波受信部までの到達時間に対して、電磁波信号の電磁波発信部から電磁波受信部までの到達時間は無視できるほど小さい。このため、測定した電磁波信号と超音波信号の到達時間の差は、電子ペンから超音波受信部までの超音波信号の到達時間として計算することができる。 The ultrasonic signal and the electromagnetic wave signal transmitted from the electronic pen 1 are received by the ultrasonic wave reception unit and the electromagnetic wave reception unit of the receiver 2, respectively. From the electronic pen 1 to the ultrasonic wave receiving unit or the electromagnetic wave receiving unit, the electromagnetic wave flies at a light speed of about 3 × 10 ⁸ m / s, while the ultrasonic wave has a sound speed of about 3.5 × 10 ² m / s. Since the aircraft flies, the arrival time of the electromagnetic wave signal from the ultrasonic wave transmission unit to the ultrasonic wave reception unit is so small that it can be ignored. For this reason, the difference between the arrival times of the measured electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal can be calculated as the arrival time of the ultrasonic signal from the electronic pen to the ultrasonic receiving unit.

次に、図４の受信機の内部のブロック図を用いて、受信機２の構造について説明する。受信機２は、電磁波受信部３０と、超音波受信部３１、３２と、アンプ３３、３７、フィルタ回路部３５、コンパレータ３９、からなる受信回路５２と、アンプ３４、３８、フィルタ回路部３６、コンパレータ４０からなる受信回路５３を有する信号受信部４２と、ＣＰＵ４３、タイマ４４、フラッシュメモリ４５、ＲＡＭ４６から成る座標演算部４７と、ＣＰＵ４８、ＲＡＭ４９からなる変換処理部５０、受信機２の全体に電源を供給することができる電池５１から構成されている。受信回路は、超音波受信部３1、３２が同時に超音波信号を受信しても処理ができるように、超音波受信部の数だけ設置した方が良い。本実施の形態では、座標演算部４７と変換処理部５０は、機能で分けて説明しているが、座標演算部４７と変換処理部５０のＣＰＵやＲＡＭは共通であっても良い。 Next, the structure of the receiver 2 will be described with reference to an internal block diagram of the receiver of FIG. The receiver 2 includes an electromagnetic wave receiving unit 30, ultrasonic receiving units 31, 32, amplifiers 33, 37, a filter circuit unit 35, a comparator 39, a receiving circuit 52, amplifiers 34, 38, a filter circuit unit 36, A signal receiving unit 42 having a receiving circuit 53 including a comparator 40, a coordinate calculation unit 47 including a CPU 43, a timer 44, a flash memory 45, and a RAM 46, a conversion processing unit 50 including a CPU 48 and a RAM 49, and the receiver 2 as a whole. It is comprised from the battery 51 which can supply. It is preferable to install as many receiving circuits as the number of ultrasonic receiving units so that processing can be performed even if the ultrasonic receiving units 31 and 32 receive ultrasonic signals simultaneously. In the present embodiment, the coordinate calculation unit 47 and the conversion processing unit 50 are described separately by function, but the CPU and RAM of the coordinate calculation unit 47 and the conversion processing unit 50 may be common.

超音波受信部３１、３２は、電子ペン１の超音波発信部１１の内部のピエゾ素子１０と同様のもので構成されており、超音波発信部１１から発信された超音波信号を受信するものである。電子ペン１が発信する超音波信号を遮られることなく受信できるように、受信機２に開口部を設けて配設する。
電磁波受信部３０は、受信用のアンテナが配設されており、電子ペン１の電磁波発信部１２から放射された電磁波信号を受信するものである。また、受信用のアンテナを使わずに、超音波受信部３１または３２の回路に外来ノイズ防止用のシールドをしていない場合の回路上の配線や超音波受信用のピエゾ素子自体からも電子ペンからの電磁波信号を受信することも可能である。 The ultrasonic receivers 31 and 32 are configured by the same elements as the piezoelectric element 10 inside the ultrasonic transmitter 11 of the electronic pen 1, and receive ultrasonic signals transmitted from the ultrasonic transmitter 11. It is. The receiver 2 is provided with an opening so that an ultrasonic signal transmitted from the electronic pen 1 can be received without being blocked.
The electromagnetic wave receiving unit 30 is provided with a receiving antenna and receives an electromagnetic wave signal radiated from the electromagnetic wave transmitting unit 12 of the electronic pen 1. The electronic pen is also used from the wiring on the circuit and the piezoelectric element for ultrasonic reception itself when the circuit of the ultrasonic receiving unit 31 or 32 is not shielded against external noise without using the receiving antenna. It is also possible to receive an electromagnetic wave signal from.

電磁波受信部３０と超音波受信部３１、３２とが独立している場合、電磁波受信部３０で受信した電磁波信号はアンプ３３で信号を増幅させて、フィルタ回路部３５に送られる。外来ノイズを受信した場合でも、外来ノイズの部分を遮断できるようにフィルタ回路部３５は、電子ペン１が発信する電磁波信号及び超音波信号と同じ周波数帯域の信号を通過させるフィルタが好ましい。例えば、電子ペンの共振周波数が８０ｋＨｚの場合、８０ｋＨｚの周波数をピークとする帯域通過フィルタを設計するとよい。その後、アンプ３７で再び信号を増幅することによって、立ち上がりをより急峻にし、信号の先頭を正確に識別できるようにする。その後、コンパレータ３９で特定の閾値以上の信号を受信したときを検出し、座標演算部４７のＣＰＵ４３は、コンパレータ３９が信号を検出したとき、タイマ４４より現在の時間を読み込み、この時間を電磁波信号の到達時間としてＲＡＭ４６に保存する。本実施の形態では受信回路５２で電磁波信号の信号処理を行ったが、受信回路５３を介して信号処理を行っても良い。 When the electromagnetic wave receiving unit 30 and the ultrasonic wave receiving units 31 and 32 are independent, the electromagnetic wave signal received by the electromagnetic wave receiving unit 30 is amplified by the amplifier 33 and sent to the filter circuit unit 35. Even when external noise is received, the filter circuit unit 35 is preferably a filter that allows signals of the same frequency band as the electromagnetic wave signal and ultrasonic signal transmitted from the electronic pen 1 to be able to block the external noise part. For example, when the resonance frequency of the electronic pen is 80 kHz, a band pass filter having a peak at a frequency of 80 kHz may be designed. Thereafter, the amplifier 37 amplifies the signal again, so that the rising edge becomes steeper and the head of the signal can be accurately identified. Thereafter, when the comparator 39 receives a signal that is equal to or greater than a specific threshold value, the CPU 43 of the coordinate calculation unit 47 reads the current time from the timer 44 when the comparator 39 detects the signal, and uses this time as an electromagnetic wave signal. Is stored in the RAM 46. In this embodiment, the signal processing of the electromagnetic wave signal is performed by the receiving circuit 52, but the signal processing may be performed via the receiving circuit 53.

次に電子ペン１から発信された超音波信号を二つの超音波受信部３１、３２で受信して、電磁波信号と同様にアンプ３３、３４で信号を増幅させ、フィルタ回路部３５、３６で外来ノイズを除去した後、アンプ３７、３８にて再び信号を増幅させてコンパレータ３９、４０で特定の閾値以上の信号の受信を検出し、座標演算部４７のＣＰＵ４３は、コンパレータ３９、４０が信号を検出したとき、タイマ４４より現在の時間を読み込み、この時間を超音波の到達時間としてＲＡＭ４６に保存する。 Next, the ultrasonic signals transmitted from the electronic pen 1 are received by the two ultrasonic receivers 31 and 32, the signals are amplified by the amplifiers 33 and 34 in the same manner as the electromagnetic wave signals, and the external signals are output by the filter circuit units 35 and 36. After removing the noise, the amplifiers 37 and 38 amplify the signal again, and the comparators 39 and 40 detect the reception of a signal exceeding a specific threshold value. The CPU 43 of the coordinate calculation unit 47 causes the comparators 39 and 40 to output the signal. When detected, the current time is read from the timer 44, and this time is stored in the RAM 46 as the arrival time of the ultrasonic wave.

座標演算部４７のＣＰＵ４３は、ＲＡＭ４６に保存している電磁波受信部３０における電磁波信号の到達時間と、二つの超音波受信部３１、３２における超音波信号の到達時間の到達時間差及び音速を用いて電子ペン１から超音波受信部までの距離を計算する。電子ペン１の位置座標は、電子ペン１と二つの超音波受信部３１、３２の位置を頂点とする三角形を想定して、三辺測量法の理論を用いて計算する。ＣＰＵ４３は、計算された電子ペン１の位置座標データを変換処理部５０のＲＡＭ４９に保存する。 The CPU 43 of the coordinate calculation unit 47 uses the arrival time difference between the arrival times of the electromagnetic wave signals in the electromagnetic wave reception unit 30 and the arrival times of the ultrasonic signals in the two ultrasonic reception units 31 and 32 stored in the RAM 46 and the sound speed. The distance from the electronic pen 1 to the ultrasonic wave receiver is calculated. The position coordinates of the electronic pen 1 are calculated using the theory of trigonometry, assuming a triangle with the positions of the electronic pen 1 and the two ultrasonic receivers 31 and 32 as vertices. The CPU 43 stores the calculated position coordinate data of the electronic pen 1 in the RAM 49 of the conversion processing unit 50.

超音波は音響の振動であり、電磁波は電磁界振動であるので、物理的には異なる現象ではあるが、各受信部で受信した後は、電磁波、超音波ともに同一の周波数をもつ波形として計測を行うことができる。電磁波信号を超音波受信部で受信した場合、座標演算部４７の電磁波信号と超音波信号の区別は、ＣＰＵ４３は一定期間コンパレータの検出がないときは、最初に来た信号の検出は、電磁波信号を受信したときの波形と判断する。一定期間とは、電子ペンが位置座標を知らせるために一定の周期で電磁波信号と超音波信号を発信する間隔である。例えば筆記領域の被記録媒体４が略Ａ４サイズで、電子ペン１の信号発信部１３が、超音波信号を１００回／秒発信する場合には、発信の間隔は１０ｍ秒であり、超音波信号の最長飛行時間は約１ｍ秒である。つまり、前の信号から９ｍ秒以上離れている場合、最初に受信した信号を電磁波信号と判断する。
また、次の検出が電子ペンの電磁波信号と同じ周期の場合、例えば電子ペンの共振周波数が８０ｋＨｚの場合、１２．５μ秒後の検出は、同じ電磁波信号だと判断する。電磁波信号の周期以降の検出の場合、超音波信号を受信したときの信号検出だと判断して、その時の時刻を保存する。以降は電磁波信号と超音波信号を繰返して受信していると判断しても良い。例えば、前述のように、電子ペン１の発信を２周期とする場合、８０ｋＨｚの超音波の波長は約４．４ｍｍであるから、電子ペン１と超音波受信部３１または３２との最短検出可能距離は約１０ｍｍとなる。 Since ultrasonic waves are acoustic vibrations and electromagnetic waves are electromagnetic vibrations, it is a physically different phenomenon, but after receiving at each receiver, both electromagnetic waves and ultrasonic waves are measured as waveforms with the same frequency. It can be performed. When the electromagnetic wave signal is received by the ultrasonic wave receiving unit, the CPU 43 distinguishes between the electromagnetic wave signal and the ultrasonic wave signal when the comparator 43 does not detect the comparator for a certain period of time. Is determined to be the waveform when receiving The certain period is an interval at which the electronic pen transmits an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal at a certain period in order to notify the position coordinates. For example, when the recording medium 4 in the writing area is approximately A4 size and the signal transmission unit 13 of the electronic pen 1 transmits an ultrasonic signal 100 times / second, the transmission interval is 10 milliseconds, and the ultrasonic signal The longest flight time is about 1 ms. In other words, when it is 9 ms or more away from the previous signal, the first received signal is determined as an electromagnetic wave signal.
When the next detection has the same period as the electromagnetic wave signal of the electronic pen, for example, when the resonance frequency of the electronic pen is 80 kHz, it is determined that the detection after 12.5 μs is the same electromagnetic wave signal. In the case of detection after the period of the electromagnetic wave signal, it is determined that the signal is detected when the ultrasonic signal is received, and the time at that time is stored. Thereafter, it may be determined that the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal are repeatedly received. For example, as described above, when the transmission of the electronic pen 1 is two cycles, the wavelength of the ultrasonic wave of 80 kHz is about 4.4 mm, so that the shortest detection between the electronic pen 1 and the ultrasonic receiver 31 or 32 is possible. The distance is about 10 mm.

図５は、フィルタリング後の計測波形の概念図である。フィルタ回路部３５で適切に外来ノイズを遮断できるので、ノイズの少ない電磁波信号と超音波信号を計測できる。つまり、この計測波形のａの部分が電磁波信号で得られた波形であり、ｂの部分は超音波信号から得られた波形である。また、ｃの時間が電磁波信号と超音波信号の到達時間差である。 FIG. 5 is a conceptual diagram of the measured waveform after filtering. Since the external noise can be appropriately blocked by the filter circuit unit 35, an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal with less noise can be measured. That is, the part a of this measurement waveform is a waveform obtained from an electromagnetic wave signal, and the part b is a waveform obtained from an ultrasonic signal. The time c is the arrival time difference between the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal.

変換処理部５０のＣＰＵ４８は、ＲＡＭ４９に保存してある電子ペン１の位置座標データを座標の取得間隔に基づいて一連の集合体のストロークデータとして認識する。このストロークデータを構成する連続した位置座標データを繋げて滑らかな線を描くように修正し、筆跡データとしてコンピュータ６に送信する。本実施の形態では、コンピュータ６に接続した状態で筆記を行ったが、受信機２から通信インタフェース５とコンピュータ６を切り離して、受信機２は電池５１の電力を使って、屋外などのコンピュータのないところでも使用できる。この場合、変換処理部５０のＲＡＭ４９には、位置座標データを残しても良いし、筆跡データに変換したものを残しても良い。受信機２を再度コンピュータ６に接続した際に、変換処理部５０のＣＰＵ４８は、ＲＡＭ４９にあるデータをコンンピュータ６に送信する。 The CPU 48 of the conversion processing unit 50 recognizes the position coordinate data of the electronic pen 1 stored in the RAM 49 as stroke data of a series of assemblies based on the coordinate acquisition interval. The continuous position coordinate data constituting the stroke data is connected and corrected so as to draw a smooth line, and is transmitted to the computer 6 as handwriting data. In this embodiment, writing is performed while connected to the computer 6, but the communication interface 5 and the computer 6 are disconnected from the receiver 2, and the receiver 2 uses the power of the battery 51 to connect the computer such as outdoors. Can be used where there is no place. In this case, the position coordinate data may be left in the RAM 49 of the conversion processing unit 50, or the data converted into handwriting data may be left. When the receiver 2 is connected to the computer 6 again, the CPU 48 of the conversion processing unit 50 transmits the data in the RAM 49 to the computer 6.

（実施例１）
以下、実施例及び比較例により、本発明を説明する。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。
実施例１において、図１のように配置をした手書き筆跡入力システムを使用した。ただし、電子ペン１の超音波発信部１１の共振周波数は８０ｋＨｚに設定し、信号発信部１３の超音波信号及び電磁波信号の発信間隔は１００回／秒となるように設定し、電磁波発信部１２の送信用アンテナ２１を設けた。また、信号受信部４２での電磁波信号の受信は、受信用アンテナを使用し、フィルタ回路部３５は、８０ｋＨｚをピークとする帯域通過フィルタとした。受信機２とコンピュータ６は切り離し、受信機２は内部電池５１の電力を使って使用した。
電子ペン１は二つの超音波受信部から均等に約２００ｍｍの位置に固定して設置し、約２秒間、電子ペンを静止した筆記状態にして、受信機２で位置座標の計測をおこなった。この動作を２０回繰り返したときの座標演算部４７で生成された位置座標データを評価した。このようにした結果、２０回とも正確に電子ペンの位置座標を検出することができた。 Example 1
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited to the following examples, and includes various modifications within the technical scope of the present invention.
In Example 1, the handwriting handwriting input system arranged as shown in FIG. 1 was used. However, the resonance frequency of the ultrasonic transmission unit 11 of the electronic pen 1 is set to 80 kHz, the transmission interval of the ultrasonic signal and electromagnetic wave signal of the signal transmission unit 13 is set to 100 times / second, and the electromagnetic wave transmission unit 12 The transmitting antenna 21 is provided. The electromagnetic wave signal is received by the signal receiving unit 42 using a receiving antenna, and the filter circuit unit 35 is a band pass filter having a peak at 80 kHz. The receiver 2 and the computer 6 were disconnected, and the receiver 2 was used using the power of the internal battery 51.
The electronic pen 1 was fixedly installed at a position of about 200 mm equally from the two ultrasonic receivers, and the position coordinate was measured by the receiver 2 with the electronic pen placed in a stationary writing state for about 2 seconds. The position coordinate data generated by the coordinate calculation unit 47 when this operation was repeated 20 times was evaluated. As a result, the position coordinates of the electronic pen could be accurately detected 20 times.

（実施例２）
図１のように配置した手書き筆跡入力システムを使用した。ただし、実施例２において、電子ペン１の電磁波発信部１２の送信用アンテナ２１は設けず、超音波発信部１１の回路パターンから電磁波信号を発信させた。また、信号受信部４２では電磁波受信部３０を独立して設けず、超音波受信部３１で超音波信号と電磁波信号を受信させた。
上記の実施例２のシステムを用いて、実施例１と同じテストを行った。その結果、２０回とも正確に電子ペンの位置座標を検出することができ、実施例１と同等の結果を得る事が確認できた。 (Example 2)
A handwritten handwriting input system arranged as shown in FIG. 1 was used. However, in Example 2, the transmission antenna 21 of the electromagnetic wave transmission unit 12 of the electronic pen 1 was not provided, and an electromagnetic wave signal was transmitted from the circuit pattern of the ultrasonic transmission unit 11. The signal receiving unit 42 does not provide the electromagnetic wave receiving unit 30 independently, and the ultrasonic receiving unit 31 receives the ultrasonic signal and the electromagnetic wave signal.
Using the system of Example 2 above, the same test as in Example 1 was performed. As a result, it was confirmed that the position coordinates of the electronic pen could be accurately detected 20 times, and the same result as in Example 1 was obtained.

（比較例）
電子ペンの超音波信号を発信したときの時刻を受信機に知らせるために赤外線を用いた。つまり、電子ペンには超音波信号の発信部だけでなく、赤外線信号の発信部を設け、受信機においても赤外線信号の受信部と受信した赤外線信号の到達時間を計測する回路を新たに設けることによって、電子ペンから発信された赤外線信号と超音波信号の到達時間差から超音波信号の飛行時間を計算して、電子ペンの位置座標を計算した。
上記の比較例のシステムを用いて、実施例１と同じテストを行った。その結果、実施例１と同等の結果を得る事ができ、正確に位置座標を検出することができたことが確認できた。 (Comparative example)
Infrared rays were used to inform the receiver of the time when the ultrasonic signal of the electronic pen was transmitted. In other words, not only the ultrasonic signal transmitter, but also the infrared signal transmitter is provided in the electronic pen, and the receiver for the infrared signal and the circuit for measuring the arrival time of the received infrared signal are also provided in the receiver. Thus, the flight time of the ultrasonic signal was calculated from the arrival time difference between the infrared signal and the ultrasonic signal transmitted from the electronic pen, and the position coordinate of the electronic pen was calculated.
The same test as in Example 1 was performed using the system of the comparative example. As a result, it was possible to obtain the same result as in Example 1 and to confirm that the position coordinates could be detected accurately.

しかし、システム全体として実施例１、実施例２と比較例の手書き筆跡入力システムの連続使用可能時間を比較すると、実施例１、実施例２では約１５０時間程度連続使用できたが、比較例では９０時間しか連続使用できなかった。これは、１つの位置座標データを得るために実施例１、実施例２は超音波信号を１回送受信する電力を消費する事に対して、比較例では超音波信号と赤外線信号を１回づつ送受信する電力を消費する必要があることから、システム全体の電力の消費量が大きくなったためである。よって、手書き筆跡入力システムの消費電力の面からも本発明は有効であることが確認された。 However, when the continuous usable time of the handwritten handwriting input system of Example 1 and Example 2 and the comparative example is compared as the whole system, it can be continuously used for about 150 hours in Example 1 and Example 2, but in the comparative example It could only be used continuously for 90 hours. This is because, in order to obtain one position coordinate data, the first and second embodiments consume power for transmitting and receiving an ultrasonic signal once, whereas the comparative example uses an ultrasonic signal and an infrared signal once. This is because the power consumption of the entire system has increased because it is necessary to consume the power to be transmitted and received. Therefore, it was confirmed that the present invention is also effective from the aspect of power consumption of the handwriting handwriting input system.

電子ペンと受信機からなる手書き筆跡入力システムの斜視図Perspective view of handwriting handwriting input system consisting of electronic pen and receiver 最良の形態における電子ペンのブロック図Block diagram of the electronic pen in the best mode 電子ペン内部の超音波発信部及び電磁波発信部の回路図Circuit diagram of ultrasonic transmitter and electromagnetic transmitter inside electronic pen 最良の形態における受信機のブロック図Block diagram of the receiver in the best mode フィルタリング後の計測波形の概念図Conceptual diagram of the measured waveform after filtering

Explanation of symbols

１電子ペン
２受信機
３筆記部
４被記録媒体
５通信インタフェース
６コンピュータ
１０超音波発生素子
１１超音波発信部
１２電磁波発信部
１３信号発信部
１４ペンスイッチ
１５、５１電池
１６コイル
１７昇圧用トランジスタ
１８ダイオード
１９、２０抵抗
２１送信用アンテナ
３０電磁波受信部
３１、３２超音波受信部
３３、３４、３７、３８アンプ
３５、３６フィルタ回路
３９、４０コンパレータ
４２信号受信部
４３、４８ＣＰＵ
４４タイマ
４５フラッシュメモリ
４６、４９ＲＡＭ
４７座標演算部
５０変換処理部
５２、５３受信回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic pen 2 Receiver 3 Writing part 4 Recording medium 5 Communication interface 6 Computer 10 Ultrasonic generating element 11 Ultrasonic transmission part 12 Electromagnetic wave transmission part 13 Signal transmission part 14 Pen switch 15, 51 Battery 16 Coil 17 Boosting transistor 18 Diode 19, 20 Resistor 21 Transmitting antenna 30 Electromagnetic wave receiver 31, 32 Ultrasonic receiver 33, 34, 37, 38 Amplifier 35, 36 Filter circuit 39, 40 Comparator 42 Signal receiver 43, 48 CPU
44 Timer 45 Flash memory 46, 49 RAM
47 Coordinate calculation unit 50 Conversion processing unit 52, 53 Receiver circuit

Claims

At least an electromagnetic wave transmission unit and an ultrasonic wave transmission unit, the electromagnetic wave transmission unit, a signal transmission unit for transmitting an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal from the ultrasonic wave transmission unit, a writing unit, and the writing unit are in a writing state An electronic pen comprising a switch for determining whether or not, at least one electromagnetic wave receiving unit having a function of receiving the electromagnetic wave signal, and two or more having a function of receiving the ultrasonic signal An ultrasonic receiver, a signal receiver having a reception circuit that detects reception of the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal, and the electronic pen and the electronic pen from the arrival time difference between the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal A coordinate calculation unit that calculates a distance to the ultrasonic receiving unit, calculates position coordinate data of the electronic pen using the distance, and converts the position coordinate data of the electronic pen into handwriting data. A handwriting handwriting input system comprising a conversion processing unit having a function to perform the operation, wherein the ultrasonic wave transmission unit of the electronic pen includes at least a coil and a piezo element, and includes an inductance of the coil and a capacitance of the piezo element. An LC resonance circuit, and by oscillation of the LC resonance circuit, an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal of the resonance frequency of the LC resonance circuit are simultaneously transmitted, and the electromagnetic wave signal is transmitted in the signal receiving unit. A receiving circuit that detects that the signal has been received is also used as at least one receiving circuit that detects that the ultrasonic signal has been received, and the coordinate calculation unit includes the electromagnetic wave signal of the electromagnetic wave transmitting unit and the ultrasonic wave transmitting unit. And the ultrasonic signal determined by the transmission interval of the ultrasonic signal, the flight speed of the ultrasonic signal and the size of the recording medium. Handwriting of based on the longest flight time and the reception circuit, the first signal received after a lapse the calling interval maximum flight time obtained by subtracting time or more from, characterized that you determined that the an electromagnetic wave signal Handwriting input system.