JPH02125321A

JPH02125321A - インテリジェント・ペン

Info

Publication number: JPH02125321A
Application number: JP63277355A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsushima; 松島　堯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電算機端末等に用いられる入力装置に関し、
特に、手書入力装置に関するものである。

（従来の技術）従来、電算機端末等に用いられる手書入力装置において
は、電子機器とペンから成り立っている。

例えば、特開昭５７−１２５４７１号公報参照。

かかる従来の手書入力装置を第１０図を用いて説明する
。

電子機器２２には手書文字認識センサ２３と、表示体２
１と、前記手書文字認識センサ２３からの入力信号を処
理して外部へ出力すると共に表示体２１へ出力するため
の処理回路（図示なし）が設けられている。

この電子機器２２には付属具として、ペン２４が組み合
わされている。前記手書文字認識センサ２３は、例えば
、センサ線でｘＹマトリクスとして構成されている。

まず、ペン２４を手書文字認識センサ２３に押し当て、
その後、該手書文字認識センサ２３上に文字を書くと、
処理回路は手書文字認識センサ２３からの出力を処理し
てパターン認識し、その結果を表示体２１に表示すると
共に外部へ出力する。

（発明が解決しようとする課題）このような従来の手書入力装置においては、以下のよう
な欠点があった。

（１）付属具のペン２４は電子機器２２と別体であるの
で、それぞれ紛失する可能性が大きく、保管が大変であ
った。

（２）文字を平面的に検出するために、広い面積の手書
文字認識センサ２３を必要とし、このため、電子機器２
２は全体的に大型となり、入力装置としてかなり広いス
ペースをとることになっていた。

本発明は、入力装置全体を小型化し、しかも、付属具と
してのペンを紛失しないように一体構成とし、更に、手
書文字認識ができるようにした手書入力装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明のインテリジェント
・ペンにおいては、筒部にセンサ部を設け、筒部内に配
置したペン軸を支点で揺動自在に支持し、ペン軸の一方
端のセンサ駆動部の動きに対応して他方端でセンサ部を
駆動するようにしたものである。

上記センサ部を圧力検出素子やインピーダンス検出素子
とすることもでき、また、上記センサ部とペン軸とに別
々に磁電変換素子又は磁石、又は受光素子又は発光素子
を設けることもでき、それぞれ異なる物理量を検出でき
るようにすることもできる。

また、上記センサ部をペン軸の筒部に対する傾き角度を
細かく検出するように、筒部の軸方向に複数段配置する
こともできる。

更に、上記ペン軸を字が書けるものとすることもできる
。

また、梃の作用の程度を変えるように、上記支点をペン
軸に対して任意の位置とすることもできる。

更に、このペンからの出力信号を所定の信号処理をした
ものとするために、筒部内に信号処理回路を組み込むこ
ともできる。

また、筒部を外観が見栄えのするように、ペンケースと
一体とすることもできる。

（作用）上記のように構成されたインテリジェント・ペンを用い
て、字を書くとペン軸が支点を中心として、梃の作用に
より拡大偏倚し、その偏倚量に対応してセンサ部がペン
軸の回転角度、傾き、特定位置信号の出力時点と出力時
間幅を出力する。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明のインテリジェント・ペンの縦断面図、
第２図は筒部にペンケースを一体に設けた本発明のイン
テリジェント・ペンの外観図、第３図は本発明のインテ
リジェント・ペンの動作説明図、第４図は第３図におけ
るインテリジェント・ペンの上面略図、第５図は圧力検
出素子を用いた本発明の他の実施例を示す図、第６図は
磁電変換素子を用いた本発明の他の実施例を示す図、第
７図は発光素子と受光素子を用いた本発明の他の実施例
を示す図、第８図は蓋体に受光素子アレーを用いた本発
明の他の実施例を示す図、第９図は本発明のインテリジ
ェント・ペンに用いる信号処理のための回路図である。

第１図において、ペン軸５は筒部４に設けられた支点３
により揺動自在に支持されている。

ペン軸５はそれ自体で字が書ける、例えばボールペン軸
、鉛筆等でもよく、上方端にセンサ駆動部７を有する。

このセンサ駆動部７はこれと対になっているセンサ部６
との関係で、押圧体、発光素子担体等になっている。

センサ部６又はセンサ部６及びセンサ駆動部７の出力は
、リード線により所定の処理回路へ接続されている。

筒部４の下方端に設けた中点復帰部１は字を書かない時
は、センサ駆動部７によってセンサ部６が出力しないよ
うに、ペン軸５を支点３との関係で筒部４の中点に常時
復帰させるように働き、しゃばら状等の伸縮自在な形状
の弾性体より帰成されている。

支点３の位置はペン軸５に対して、梃の作用が働くよう
になっていれば任意の位置でよく、また、支点の形状は
任意形状となし得る。

第２図において、ペンケース９は必要に応じてグリップ
８等の特殊な構造を有し、第１図の筒部４と一体に組み
立てられるようになっている。

第３図は本発明のインテリジェント・ペンの字を入力す
る時の全体の動作を示している。

このペンは、使わない時にはペン軸５は中点復帰部ｌに
よりセンサ部６から出力が取り出せない中立位置に復帰
するようにしている。この状態からペンを持って紙等の
上へ字を書くと、ペン軸５の先端は紙面との摩擦により
、支点３を中心として矢印Ｂ方向へ揺動する。この動き
により、ペン軸５の反対側のセンサ駆動部７は、第４図
の矢印Ａに拡大偏倚し、センサ部６、例えばインピーダ
ンス検出素子１８を駆動する。これにより、インピーダ
ンス検出素子１８から検出信号が出力される。

最後にペン軸５を紙面から離すと、中点復帰部１により
元へ戻る。インピーダンス検出素子１８としては、抵抗
、容量結合素子、例えば、エレクトレフト等があり、抵
抗の場合には、センサ駆動部７と抵抗基準点との間の抵
抗値とその値の時間的変化により、字形を読み取る。

第５図はインテリジェント・ペンに圧力検出素子を用い
た例の上面図であり、筒部４の内側上方端周面に圧力検
出素子１０を複数個設け、この圧力検出素子１０をセン
サ駆動部７で直情押圧するか又は、図のような比較的弾
性のある連結部ｌｌで引っ張って圧力検出素子１０から
機械的歪に対応する電気的信号を取り出す。圧力検出素
子１９としては、ストレインゲージ、圧電素子等を用い
る。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は、磁電変換素子と磁石を用
いた例の上面図で、筒部４の内側上方端周面に磁電変換
素子１３を複数個設けると共に、ペン軸５の上方端に磁
石１２を設け、この磁石１２を任意角度位置の磁電変換
素子１３へ接近させて、その磁電変換素子１３から位置
信号を出力する。磁電変換素子１３としては、ホール素
子、磁気抵抗素子等を、用いる。

第７図（ａ）　、　（ｂ）は、発光素子と常光素子を用
いると共に、ペン軸５の傾きを検出するようにした例で
、筒部４の内側上方端周面に受光素子１４を複数個円状
に並べていたものを一段として、この受光素子１４の段
を複数段筒部４の軸方向へ連設して、ペン軸５の上方端
に設けられた発光素子１５で光を照射し、ペン軸５の先
端部の角度位置及び傾き位置に対応したデータを受光素
子１４からの検出信号として出力させる。受光・発光素
子としてはフォト・トランジスタ、フォト・ダイオード
等を用いることができる。第７図に示すように、検出素
子を筒部４の軸方向に複数段設けて、角度位置信号の他
に傾き位置信号を得るようにすることは、他の検出素子
、例えばインピーダンス検出素子、圧力検出素子等でも
同様に行うことができる。

第８図は受光素子アレーを用いた例で、筒部４の上方端
に蓋部１６を設け、この蓋部１６に受光素子アレー１７
を設け、これと対向してペン軸５の端面に発光素子１５
を設けて、ペン軸５の揺動に対応した発光素子１５の光
によりＸＹママトリクス状受光素子アレー１７から角度
位置信号と傾き位置信号を出力する。

第９図はセンサ部２１からの検出アナログ信号を、Ａ／
Ｄ　（アナログ／デジタル）変換器２２を介してデジタ
ル信号に変換し、このデジタル信号をインターフェース
回路（ＩＦ）２３を介して中央処理装置（ＣＰＵ）２４
へ入力し、ここで、ＲＯＭ２５及びＲＡＭ２６を用いて
必要な処理を行い、外部へ又は表示体へ出力する。Ａ／
Ｄ変換器２２、！Ｆ２３、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６及び
ＣＰＵ２４を含めた処理回路を、本発明のインテリジェ
ント・ペン内、特に、筒部４内へ組み込むこともできる
。

このように構成されるインテリジェント・ペンを用いる
ことにより、該ペンが描く情報を電算機に入力すること
ができる。

また、数字、アルファベントなどの正確な字体に基づい
て、電算機に正確に字体を読み込ませておき、幼児など
がこのインテリジェント・ペンを用いてその字体を描い
た場合、その字体を前記した読み込まれた字体と比較す
ることにより、その字体を正しく書くことができたかを
チエツクする。

つまり、ティーチングマシンとして用いることができる
。これにより、ゲーム同様、幼児が機械と一緒になって
楽しみながら、学習することができる。

また、速記などにおいては、はぼ定まった字体と筆記ス
ピードをもって筆記されるので、本発明のインテリジェ
ント・ペンを適用して特に有効である。

更に、通常、サイン、特に外語などによるサインはその
自体及び筆記態様が画一的である点に着目して、予め特
定の人のサインを電算機に登録しておき、照合すべきサ
インに対しては、登録されたサインと同一か否かを判断
する偽サイン判定機としての機能を果たすことができる
。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）請求項１のインテリジェント・ペンにおいては、
このインテリジェント・ペンのみで入力装置を構成でき
るので、従来のような“電子機器＋付属のペン”という
二物品とすることがなく、保管が極めて簡単であり、ま
た、載置ペースはほとんど必要とすることがなく、小型
、軽量に構成することができる。また、ペン軸の字を書
（方の端部の微小な動きを、支点を有する梃の原理で拡
大して他方端のセンサ駆動部へ伝えることができるので
、微小な入力動作量も正確に大きな値で検出できる。

（２）請求項２のインテリジェント・ペンにおいては、
センサ部を圧力検出素子としたので、センサ駆動部を単
にセンサ部を押圧するだけの簡単な構造とすることがで
き、しかもセンサ駆動部の押圧力に比例した検出信号を
得ることができる。

（３）請求項３のインテリジェント・ペンにおいては、
センサ部をインピーダンス検出素子としたので、この素
子自体を回路中に組み込むことができると共に、センサ
駆動部の移動量そのままを抵抗値等によって出力するこ
とができ、請求項１の場合の圧力検出素子のように物理
量、即ち、機械的歪を電気的な値に変換することなく取
り出すことができる。

（４）請求項４のインテリジェント・ペンにおいては、
センサ部とセンサ駆動部に磁気′検出素子と磁石を別々
に配置したので、センサ部とセンサ駆動部を非接触とで
きるので機械的損失がなく、しかも磁気駆動なので、比
較的正確な位置決めを必要とせずに配置することができ
る。

（５）請求項５においては、センサ部とセンサ駆動部に
受光素子と発光素子を別々に設けたので、センサ部とセ
ンサ駆動部とを非接触にでき、しかも、光を用いている
ので、角度及び傾き位置の検出精度を高めることができ
る。

（６）請求項６においては、センサ部を筒部の軸方向に
複数段配置したので、ペン軸の傾き位置をより正確に検
出することができると共に、検出点が段数の分だけ増加
するので、検出信号を処理した表示体の表示又は外部出
力がよりきれいな字とすることができる。

（７）請求項７においては、ペン軸で必要な用紙に字を
記入しながら入力操作することができ、両方の作業を一
度で済ますことができる。

（８）請求項８においては、支点をペン軸に対して任意
の位置としたので、梃の原理によって力の入れ方の異な
るペンとすることができる。

（９）請求項９においては、筒部内にセンサからの出力
信号を処理する回路を組み込んでいるので、再度信号処
理することなく、電算端末に直接接続することができる
。

（１０）請求項１０においては、筒部をペンケースと一
体としたので、外観が良くなると共に、筒部内へ水滴、
塵等が入らないようにすることができる。

このように、本発明のインテリジェント・ペンによれば
、従来のキーボードやライトペンによる機械向きのデー
タ入力装置をより人間向きの簡単な手書きデータ入力装
置へと転換することができ、情報化時代のデータ入力の
負担を大幅に軽減することができる。

かかる意味で、本発明によってもたらされる技術的貢献
度は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインテリジェント・ペンの縦断面図、
第２図は筒部にペンケースを一体に設けた本発明のイン
テリジェント・ペンの外観図、第３図は本発明のインテ
リジェント・ペンの動作説明図、第４図は第３図におけ
るインテリジェント・ペンの上面略図、第５図は圧力検
出素子を用いた本発明の他の実施例、第６図は磁電変換
素子を用いた本発明の他の実施例、第７図は発光素子と
受光素子を用いた本発明の他の実施例、第８図は蓋体に
受光素子アレーを用いた本発明の他の実施例、第９図は
本発明のインテリジェント・ペンに用いる信号処理のた
めの回路図、第１０図は従来の入力装置を示す図である
。ｌ・・・中点復帰部、２・・・ペン軸固定部、３・・・
支点、４・・・筒部、５・・・ペン軸、６・・・センサ
部、７・・・センサ駆動部、８・・・グリップ、９・・
・ペンケース、１０・・・圧力検出素子、１１・・・連
結部、１２・・・磁石、１３・・・磁電変換素子、１４
・・・受光素子、１５・・・発光素子、１６・・・蓋部
、１７・・・受光素子アレー、１８・・・インピーダン
ス検出素子。特許出願人松島尭

Claims

【特許請求の範囲】

（１）筒部（４）にセンサ部（６）を設け、前記筒部（
４）内に配置したペン軸（５）を支点（３）で揺動自在
に支持し、前記ペン軸（５）の一方端のセンサ駆動部（
７）の動きに対応して他方端でセンサ部（６）を駆動す
るようにしたインテリジェント・ペン。
（２）上記センサ部（６）を圧力検出素子（１０）とし
た請求項１記載のインテリジェント・ペン。
（３）上記センサ部（６）をインピーダンス検出素子（
１８）とした請求項１記載のインテリジェント・ペン。
（４）上記センサ部（６）とセンサ駆動部（７）に磁電
変換素子（１３）と磁石（１２）を別々に配置した請求
項１記載のインテリジェント・ペン。
（５）上記センサ部（６）とセンサ駆動部（７）に受光
素子（１４）と発光素子（１５）を別々に配置した請求
項１記載のインテリジェント・ペン。
（６）上記センサ部（６）を筒部（４）の軸方向に複数
段配置した請求項１記載のインテリジェント・ペン。
（７）上記ペン軸（５）を字が書けるものとした請求項
１記載のインテリジェント・ペン。
（８）上記支点（３）をペン軸（５）に対して任意の位
置とした請求項１記載のインテリジェント・ペン。
（９）上記筒部（４）内にセンサ部（６）からの出力信
号を処理する回路を組み込んだ請求項１記載のインテリ
ジェント・ペン。
（１０）上記筒部（４）をペンケース（９）と一体にし
た請求項１記載のインテリジェント・ペン。