JP5205746B2 - Handwriting input system - Google Patents
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本発明は少なくとも、位置座標を検出するための超音波信号を発信する1個以上の超音波発振素子と、発光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と1個以上のペンボタンスイッチを具備する電子ペン、及び、筆記時および浮遊筆記時に該電子ペンから発せられる前記発光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を具備し、前記発光信号と前記超音波信号の到達時間差から前記電子ペンの2つの筆記状態での位置座標を検出することのできる本体とを有する筆跡入力システムにおいて、その発光信号間の時間間隔からペンスイッチおよび1個以上のペンボタンスイッチのオン・オフ情報を得ることができる機能を持つ筆跡入力システムに関する。 The present invention can detect at least one ultrasonic oscillation element that transmits an ultrasonic signal for detecting position coordinates, an infrared light emitting element or electromagnetic transmission element that transmits a light emission signal, and a writing state. An electronic pen having a sensor and at least one pen button switch; a receiving element for receiving the light emission signal emitted from the electronic pen during writing and floating writing; and at least two or more receiving the ultrasonic signals In a handwriting input system comprising an ultrasonic receiving element and having a main body capable of detecting position coordinates of the electronic pen in two writing states from a difference in arrival time between the light emission signal and the ultrasonic signal, the light emission signal Handwriting input system with function to obtain on / off information of pen switch and one or more pen button switches from the time interval between On.
従来、赤外線もしくは電磁波と超音波を発信する回路とペン先が筆記されていることを検知できるセンサを備えた電子ペンと、電子ペンから発信される赤外線信号もしくは電磁波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本体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は、電子ペンで筆記すると本体が、電子ペンから発信された超音波信号と赤外線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が知られている。 Conventionally, a circuit that transmits infrared or electromagnetic waves and ultrasonic waves, an electronic pen that includes a sensor that can detect that the pen tip is written, a receiving element that receives an infrared signal or electromagnetic wave signal transmitted from the electronic pen, A handwritten handwriting input system having a main body incorporating a plurality of receiving elements for receiving ultrasonic signals has been developed. In this handwriting input system, when writing with an electronic pen, the main body receives ultrasonic signals and infrared rays transmitted from the electronic pen by a plurality of receiving elements, measures the position coordinates of the electronic pen, and determines the position coordinates and the tip of the pen tip. The ON-OFF state is combined and detected as handwriting data. 2. Description of the Related Art There is known a handwriting input system that recognizes written characters and figures as handwritten handwriting data by continuously detecting handwriting data.
超音波と赤外線を利用する座標検出装置は、座標検出以外の機能を持たなかった。最近、マウス機能やその他の機能を持つものが市場に現れているが、電子ペンからの情報伝達に複雑な手段を使用するため電子ペン側の電力消費が多く、頻繁な電池交換か、大型の電池の使用による外形の大きなものになってしまっていた。 A coordinate detection device using ultrasonic waves and infrared rays has no function other than coordinate detection. Recently, devices with mouse functions and other functions have appeared in the market. However, since complicated means are used to transmit information from the electronic pen, power consumption on the electronic pen side is high, frequent battery replacement, The outer shape was large due to the use of batteries.
超音波を利用した座標入力装置おいて、座標検出以外の情報伝達はケーブルを使用したシリアル通信や、電波や光による赤外線発光素子もしくは電磁発振素子を利用したシリアル通信によっていた。そのため、電子ペン側の消費電力が多く、頻繁な電池交換か、大型の電池の使用による外形の大きなものになってしまっていた。従来技術では、主に超音波の発信タイミングを伝達する赤外線発光素子による多数回の発光を行い、ビット対応やコードによる通信を行っていた。このため、いかに簡単で雑音等の影響が少なく、消費電力の少ない通信方法を確立するかが大きな課題となっていた。 In a coordinate input device using ultrasonic waves, information transmission other than coordinate detection is performed by serial communication using a cable or serial communication using an infrared light emitting element or an electromagnetic oscillation element using radio waves or light. For this reason, the power consumption on the electronic pen side is large, and the external shape has become large due to frequent battery replacement or use of a large battery. In the prior art, light is emitted many times by an infrared light emitting element that mainly transmits the transmission timing of ultrasonic waves, and bit correspondence and code communication are performed. For this reason, how to establish a communication method that is simple, less affected by noise, and consumes less power has been a major issue.
本発明の目的は、上記課題を解決し、特別な部品を設けることなく、現状の一回の発光信号に一回の発光信号を加えるだけで、その時間間隔からペンスイッチおよび1個以上のペンボタンスイッチのオン・オフ情報を得ることができる機能を持つ筆跡入力システムを提供する。 The object of the present invention is to solve the above-described problems and to add a single light emission signal to a current single light emission signal without providing any special parts, and from that time interval, a pen switch and one or more pens Provided is a handwriting input system having a function capable of obtaining on / off information of a button switch.
本発明は、上記問題を解決するために成したもので、少なくとも、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、発光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であるペンスイッチと1個以上のペンボタンスイッチを具備する電子ペン、及び、筆記時および浮遊筆記時に該電子ペンから発せられる前記発光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を具備し、定期的に発信される前記発光信号と前記超音波信号の到達時間差から前記電子ペンの筆記時および浮遊筆記時での位置座標を検出することのできる本体とを有する筆跡入力システムにおいて、電子ペンの位置座標を得る定期的な時間間隔内に少なくとも発光信号を短時間に2回以上発信し、その発光信号間の時間間隔からペンスイッチおよび1個以上のペンボタンスイッチのオン・オフ情報を得、更に定期的な時間間隔で赤外線発光信号が送られるが、二回に一回、最初の赤外線信号を送信しないことにより、バッテリー状態の情報を得る機能を持つ筆跡入力システム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 that transmits a light emission signal, or An electromagnetic transmission element, a pen switch that is a sensor capable of detecting a writing state, an electronic pen including at least one pen button switch, and the light emission signal emitted from the electronic pen during writing and floating writing A receiving element for receiving and at least two or more ultrasonic receiving elements for receiving the ultrasonic signal, and the writing time of the electronic pen from the difference in arrival time between the emitted light signal and the ultrasonic signal transmitted periodically; and In a handwriting input system having a main body capable of detecting position coordinates at the time of floating writing, there are few times within a regular time interval for obtaining position coordinates of the electronic pen. Both sent more than once in a short time a light emission signal to obtain an on-off information of the pen switches and one or more pen button switches from the time interval between the emission signal, an infrared light-emitting signal at more regular intervals It is proposed that the handwriting input system has a function of obtaining information on the battery state by transmitting the first infrared signal once every two times but not transmitting the first infrared signal.
本発明では、1つの電子ペンの位置座表測定期間を実施するにあたり、電子ペンから2回の赤外線発光信号を送り、その発光信号間の時間間隔からペンスイッチおよび1個以上のペンボタンスイッチのオン・オフ情報を得ることができる。 In the present invention, in performing the position table measurement period of one electronic pen, two infrared light emission signals are sent from the electronic pen, and the pen switch and one or more pen button switches are determined from the time interval between the light emission signals. On / off information can be obtained.
1回の発光信号の増加だけなので、部品の追加もなく、電子ペンの消費電力の増加も少なく押さえることができる。 Since the light emission signal is increased only once, no additional parts are required, and the increase in power consumption of the electronic pen can be suppressed.
本発明は、超音波と赤外線を利用する座標検出装置に適用される。通常、超音波信号は、電子ペンから超音波受信器の距離が遠くなるに従って、指数関数的に減衰する。超音波による位置座表検出は通常50pps、20msecごとである。一方、超音波の速度は330m/secであるので、例えば0.4m四方の超音波を利用する座標検出装置の場合、超音波受信器と電子ペンの最大検出距離は0.4m×1.41=0.57m程度で、時間にして0.57m÷330m/sec=1.8msecである。残りの九割以上の時間は超音波を利用する座標検出には使用していない。この使用していない時間に、赤外線センサで二回目の赤外線信号を受信し、一回目と二回目の間隔時間を測定し、図6信号表に対応したペンスイッチ・ペンボタンスイッチ1・ペンボタンスイッチ2のオン・オフとバッテリー不十分の情報を得る。 The present invention is applied to a coordinate detection apparatus using ultrasonic waves and infrared rays. Usually, the ultrasonic signal attenuates exponentially as the distance from the electronic pen to the ultrasonic receiver increases. Detection of a position map using ultrasonic waves is usually 50 pps every 20 msec. On the other hand, since the ultrasonic velocity is 330 m / sec, for example, in the case of a coordinate detection device using 0.4 m square ultrasonic waves, the maximum detection distance between the ultrasonic receiver and the electronic pen is 0.4 m × 1.41. = 0.57 m, and the time is 0.57 m ÷ 330 m / sec = 1.8 msec. The remaining 90% or more time is not used for coordinate detection using ultrasonic waves. During this unused time, the infrared sensor receives the second infrared signal, measures the time interval between the first and second, and the pen switch, pen button switch 1 and pen button switch corresponding to the signal table in FIG. Get information on 2 on / off and insufficient battery.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。図1〜9は、装置図面が煩雑にならないよう単純な構成を模式的に表現した物である。本発明は、以下の実施例に限定される物ではなく、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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. 1 to 9 are schematic representations of simple configurations so that the device drawings are not complicated. The present invention is not limited to the following examples, and includes various modifications within the technical scope of the present invention. Moreover, in each Example, the same referential mark was attached | subjected about the same structure.
図1に、本発明の筆跡入力システム構成図を示す。電子ペン4はペンスイッチ7、ペンボタンスイッチ1、ペンボタンスイッチ2を持ち、どれかが押されると赤外線6が電子ペン4から発信され本体1に受信される。同時に超音波5が電子ペン4から発信され距離に比例した時間後本体1に受信される。その後、ペンスイッチ7、ペンボタンスイッチ1、ペンボタンスイッチ2のオン・オフ状態に対応する情報1〜情報9の時間経過後、再度赤外線6が電子ペン4から発信され本体1に受信される。それらの情報は、USBケーブル2を経由して接続されたパーソナルコンピュータ3に連絡される。
FIG. 1 shows a block diagram of the handwriting input system of the present invention. The
図2に、本発明の電子ペンの構成図を示す。電子ペン4は先端に筆記状態をセンスするペンスイッチ7、電子ペン4は横にペンボタンスイッチ1、ペンボタンスイッチ2を持つ。電子ペン4は、電池10から電力を供給され、回路部11で制御される。赤外線は、赤外線LED12で発光され、超音波は、超音波発振素子13から出力される。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the electronic pen of the present invention. The
図3に、本発明の電子ペンブロック図を示す。ペンスイッチ4は、電子ペンの筆記時の検出に使用し、ペンボタンスイッチ1とペンボタンスイッチ2はマウスモードの浮遊筆記時の検出に使用する。ペンボタンスイッチ2は、マウスモードの左ボタンに使用する。スイッチの情報は個別にマイクロコンピュータに連絡される。このマウスモードの対応は、どちらでもよいように、パーソナルコンピュータ3にはスイッチのオン・オフ情報として連絡する。電池はマイクロコンピュータ経由で他のブロックに電源を供給する。電池は図2の電子ペン構成図の参照符号10に設けられている。
FIG. 3 is a block diagram of the electronic pen according to the present invention. The
電池の電圧は電池電圧検出回路で監視され、規定された電圧以下になるとマイクロコンピュータに警報を出す。赤外線LED発光回路は、マイクロコンピュータからの指示で赤外線LED12を発光させる。超音波発信回路は、マイクロコンピュータからの指示で超音波発振素子13を振動させ、超音波を出力させる。
The battery voltage is monitored by a battery voltage detection circuit, and an alarm is given to the microcomputer when the voltage falls below a specified voltage. The infrared LED light emitting circuit causes the
電子ペン4は、ペンスイッチ7、ペンボタンスイッチ1、ペンボタンスイッチ2が一つ以上オンであれば、図6に示す信号表の情報1〜情報7を選択し、これを図7に示す赤外線発光信号1タイミング図に従い発光する。
図4に、本発明の本体構成図を示す。本体1は、赤外線センサ15を1つと、超音波受信素子15を2つ持ち、USBケーブル2でパーソナルコンピュータ3と接続される。
If one or more of the pen switch 7, the pen button switch 1, and the
FIG. 4 shows a configuration diagram of the main body of the present invention. The main body 1 has one
図5に、本発明の本体ブロック図を示す。電子ペンから発信された赤外線発光信号は赤外線センサにより受信され、その信号は、赤外線受信回路で増幅フィルタリングされ、パルス信号になり赤外線信号解析回路に送られる。赤外線信号解析回路は、その信号を2つの超音波距離測定回路とマイクロコンピュータに送る。 FIG. 5 shows a main body block diagram of the present invention. The infrared light emission signal transmitted from the electronic pen is received by the infrared sensor, and the signal is amplified and filtered by the infrared reception circuit, converted into a pulse signal, and sent to the infrared signal analysis circuit. The infrared signal analysis circuit sends the signal to the two ultrasonic distance measurement circuits and the microcomputer.
電子ペン4から発信された超音波信号は、空気中を約330m/secで伝搬し、距離に対応した時間遅れで2つの超音波受信素子15に受信され、受信された超音波信号は、2つの超音波受信回路で増幅フィルタリングされたサイン波形になり、2つの超音波距離測定回路に送る。これを、図8の超音波信号タイミング図に示す。
The ultrasonic signal transmitted from the
2つの超音波距離測定回路は、赤外線信号解析回路からの信号で時間の計測を開始し、2つの超音波受信回路からの信号で、時間の計測を完了し、2つの超音波到達時間をマイクロコンピュータに送る。ここまで、最長1.8msecで完了する。その後、マイクロコンピュータは、2つの超音波の飛翔時間から、電子ペン4の座標情報を計算する。電子ペン4の座標情報を計算中に、電子ペン4から発信された2回目の赤外線発光信号は赤外線センサ14により受信され、その信号は、赤外線受信回路で増幅フィルタリングされ、パルス信号になり赤外線信号解析回路に送る。
The two ultrasonic distance measurement circuits start measuring time with the signal from the infrared signal analysis circuit, complete the time measurement with the signal from the two ultrasonic reception circuits, and calculate the two ultrasonic arrival times to the micro. Send to computer. Up to this point, the process is completed in a maximum of 1.8 msec. Thereafter, the microcomputer calculates the coordinate information of the
赤外線信号解析回路は、その信号をマイクロコンピュータに送り、マイクロコンピュータは赤外線信号解析回路からの一回目の信号と二回目の信号の時間間隔を測定し、図7に示した赤外線発光信号1タイミング表から該当する情報1〜情報8を選択し、図6に示した信号表からペンスイッチ、ペンボタンスイッチ1、ペンボタンスイッチ2のオン・オフ状態を得、座標情報とともにUSB I.F.経由でパーソナルコンピュータ3に送る。またバッテリー不十分情報は、図7に示した赤外線発光信号1タイミング表から該当する情報9を選択し、電子ペン4の3種類のスイッチが最低一つ以上オンになった時から始まり、3種類のスイッチが全てオフになったときに完了する二つ以上の状態があることを利用して情報を本体に送る。通常は20msecごとに最初の赤外線発光信号が送られるが、二回に一回、最初の赤外線発光信号を送らないことにより、バッテリー不十分情報を送る。その場合、赤外線信号解析回路は、二回に一回、擬似的に赤外線発光信号が送られてきたようにふるまい、2つの超音波到達時間を計測する。
The infrared signal analysis circuit sends the signal to the microcomputer, and the microcomputer measures the time interval between the first signal and the second signal from the infrared signal analysis circuit, and the infrared light emission signal 1 timing table shown in FIG. Corresponding information 1 to
図9に示す赤外線発光信号2タイミング図では、図8に示す赤外線発光信号1タイミング図で一回の赤外線発光信号に対応する部分を2回またはそれ以上の赤外線発光信号で対応することにより赤外線センサ14に外乱光ノイズが入力されても誤動作を防ぐことができる。
In the infrared
1 本体
2 USBケーブル
3 パーソナルコンピュータ
4 電子ペン
5 超音波
6 赤外線
7 ペンスイッチ
8 ペンボタンスイッチ1
9 ペンボタンスイッチ2
10 電池
11 回路部
12 赤外線LED
13 超音波発振素子
14 赤外線センサ
15 超音波受信素子
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9
10
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