JPH07110736A - 手書き入力ペン及び手書き入力ペン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筆記板に位置検出構成を設けることなく、筆
記入力座標を得ることができるようにする。 【構成】 大きな圧力で筆記した場合、筆記速度とペン
先部材１及び筆記面７の摩擦による振動周波数との間に
は線形関係があり、筆記方向によってペン先部材の各部
曲げ応力が異なる。そこで、手書き入力ペンは、筆記時
に筆記面上を摩擦移動するペン先部材と、筆記時におけ
るペン先部材の振動及び曲げ応力を電気的特性変化に変
換する、周方向に等分割で設けられた複数の歪みゲージ
Ｇ１〜Ｇ３と、その電気的特性変化を電気的に検出する
振動検出回路６を備える。距離算出手段は、検出信号に
おける振動周波数成分から一旦移動速度を得た後に移動
距離を得、方向算出手段は、検出信号における曲げ応力
成分から移動方向を得、座標算出手段は、これら移動距
離及び移動方向から筆記座標を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、手書きされた文字や記
号等の情報を文字情報処理装置等に入力させるための手
書き入力ペン及び手書き入力ペン装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】手書きされた文字や記号等（以下、単に
文字と呼ぶ）の情報を文字情報処理装置に入力させるた
めの装置としては、いわゆるデジタイザがあり、このデ
ジタイザにおいては、手書きされた文字の各点の座標を
順次出力することで文字の軌跡情報を出力する。従来、
座標検出方式としては、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静
電結合方式等があり、原理は、筆記板側に、Ｘ−Ｙ軸座
標検出用電気的構成が設けられており、手書き入力ペン
が筆記板に接した点の電気的特性の変化を読取り、座標
を計算して検出するものであった。

【０００３】図２は、この内の従来における抵抗膜方式
の構造を示すものであり、図２（ａ）はその部分断面
図、図２（ｂ）は平面図である。

【０００４】図２において、ＩＴＯ膜等からなる下部透
明電極１２は、透明な例えばガラス板からなる矩形状基
板１１の全面に単位面積当りの抵抗値が均一になるよう
に設けられており、ＩＴＯ膜等からなる上部透明電極１
４は、透明な例えば高分子材料等からなるフレキシブル
な矩形状フィルム１５の全面に単位面積当りの抵抗値が
均一になるように設けられており、これら下部透明電極
１２及び上部透明電極１４は、適度な密度に散在された
スペーサ１３によって外力が加わらない状態で僅かな間
隙を保って対向するようになされている。

【０００５】下部透明電極１２は、例えば、Ｙ方向の両
辺、すなわち図２（ｂ）における上辺及び底辺に電極端
子１２ａ及び１２ｂを有し、一方、上部透明電極１４
は、例えば、Ｘ方向の両辺、すなわち図２（ｂ）におけ
る右辺及び左辺に電極端子１４ａ及び１４ｂを有する。

【０００６】なお、抵抗膜方式の手書き入力ペン装置に
おける透明電極１２、１４の抵抗値は、液晶ディスプレ
イ等に用いられている透明電極の抵抗値より高抵抗にな
っている。

【０００７】このような構成の手書き入力ペン装置にお
いて、手書き入力ペン１６によってある点Ｐが押圧され
ると、下部透明電極１２と上部透明電極１４とは容易に
密接して電気的に接続される。なお、スペーサ１３は、
手書き入力ペン１６による押圧時に下部透明電極１２及
び上部透明電極１４間の点接触を許容する程度の間隙を
与えるように適度な密度に散在されている。

【０００８】このような点Ｐと、上部透明電極１４の各
電極端子１４ａ、１４ｂとの距離はそれぞれ、点Ｐと、
上部透明電極１４の各電極端子１４ａ、１４ｂとの間の
抵抗値Ｒ２、Ｒ１に応じており、これら抵抗値Ｒ２、Ｒ
１の関係を電流値や電圧値で取り出すことにより、Ｘ方
向の位置を求めることができ、同様に、下部透明電極１
２について同様な処理を行なうことでＹ方向の位置を求
めることができる。具体的な位置算出方法についての説
明は省略するが、例えば、特願平１−２０４７２８号明
細書及び図面にかかる方法が記述されている。

【０００９】以上のような座標検出動作を多数回繰返し
て、多数点のＸ−Ｙ座標を検出し、手書き入力ペン１６
の筆記動作の軌跡（筆跡：文字情報）が得られる。この
ような筆跡情報は、ディスプレイ装置に表示されたり、
文字認識に供したりする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
手書きペン入力装置を、パーソナルコンピュータや電子
手帳等の液晶ディスプレイ面上に設置し、手書き入力し
た文字、図形をリアルタイムでディスプレイ装置に表示
する場合、ディスプレイ装置の前面に当該手書きペン入
力装置の筆記板が設置されるため、そのガラス基板によ
り視差が生じて表示内容が見にくくなるという欠点があ
った。

【００１１】さらに、上述のように、筆記板側に電気的
特性を取り出すために透明電極を設けたり、小さなスペ
ーサを散在させて設けたりしているため、装置が高価に
なっていた。また、手書き入力ペン１６により電極の抵
抗を２分割する接点をつくり、分割された抵抗の差を計
測して座標検出しているので、検出分解能を小さくする
と抵抗の差も小さくなってＳ／Ｎ比が大きく取れず、そ
の結果、検出分解能を小さくできないという欠点があっ
た。

【００１２】電磁誘導方式や静電結合方式等でも、上述
のような視差が生じるという問題がある。また、位置検
出のために、抵抗膜方式より多い、数百本の電極をパタ
ーニングする微細加工等が必要となり、装置はさらに複
雑、高価となる。なお、多くの検出用電極を有するの
で、抵抗膜方式より検出分解能を小さくし易い。

【００１３】上述したような種々の課題は、言い換える
と、筆記板側に位置検出用の構成を設けていることによ
り生じているということができる。

【００１４】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、筆記面や筆記板に対する位置検出のための構
成を不要にできる、装置全体として見ても安価に、しか
も、高精度に位置情報を検出できる手書き入力ペン及び
手書き入力ペン装置を提供しようとしたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明の手書き入力ペンは、筆記時に筆記面上を摩
擦移動するペン先部材と、筆記時におけるペン先部材の
振動及び曲げ応力を電気的特性変化に変換する、周方向
に等分割で設けられた複数の歪みゲージと、各歪みゲー
ジの電気的特性変化を電気的に検出する振動検出回路と
を備えてなる。

【００１６】ここで、各歪みゲージがそれぞれ、ペン先
部材に密接している対応する櫛歯板バネに設けられてい
ることが好ましい。

【００１７】また、ペン先部材による筆記圧が所定以上
であることを検出する筆記圧検出手段と、この筆記圧検
出手段が所定以上の筆記圧を検出したときに、そのこと
を筆記者に報知するランプとをさらに備えることが好ま
しい。

【００１８】本発明の手書き入力ペン装置は、上記構成
の手書き入力ペンと、その振動検出回路からの検出信号
における、ペン先部材の振動周波数成分から前回のサン
プリング時点からの移動距離を得る移動距離算出手段
と、振動検出回路からの検出信号における、ペン先部材
の曲げ応力成分から前回のサンプリング時点からの移動
方向を得る移動方向算出手段と、移動距離算出手段によ
る移動距離、及び、移動方向算出手段による移動方向か
ら今回のサンプリング時点での筆記座標を得る座標算出
手段とを備えてなる。

【００１９】

【作用】本発明の手書き入力ペン及び手書き入力ペン装
置は、筆記位置の検出構成を筆記面側に不要とすること
で上記目的を達成しようとしたものである。

【００２０】本発明の手書き入力ペン及び手書き入力ペ
ン装置は、所定圧力以上の筆記圧で筆記した場合、筆記
速度と、ペン先部材及び筆記面の摩擦による振動周波数
との間には線形な関係があること、及び、筆記方向によ
ってペン先部材の各部における曲げ応力が異なることに
基づいてなされたものである。

【００２１】そこで、本発明の手書き入力ペンは、振動
周波数及び曲げ応力の情報を取り出すことができるよう
に、筆記時に筆記面上を摩擦移動するペン先部材と、筆
記時におけるペン先部材の振動及び曲げ応力を電気的特
性変化に変換する、周方向に等分割で設けられた複数の
歪みゲージと、各歪みゲージの電気的特性変化を電気的
に検出する振動検出回路とで構成された。

【００２２】ここで、振動周波数や曲げ応力の情報を精
度良く取り出すことができるように、各歪みゲージをそ
れぞれ、ペン先部材に密接している対応する櫛歯板バネ
に設けることは好ましい。

【００２３】また、筆記速度と、ペン先部材及び筆記面
の摩擦による振動周波数との間の線形な関係を確保すべ
く、ペン先部材による筆記圧が所定以上であることを検
出する筆記圧検出手段と、この筆記圧検出手段が所定以
上の筆記圧を検出したときに、そのことを筆記者に報知
するランプとをさらに備えることが好ましい。

【００２４】本発明の手書き入力ペン装置においては、
移動距離算出手段は、振動検出回路からの検出信号にお
ける、ペン先部材の振動周波数成分から一旦移動速度を
得た後に前回のサンプリング時点からの移動距離を得、
一方、移動方向算出手段は、振動検出回路からの検出信
号における、ペン先部材の曲げ応力成分から前回のサン
プリング時点からの移動方向を得、そして、座標算出手
段は、これら移動距離及び移動方向から今回のサンプリ
ング時点での筆記座標を得る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明による手書き入力ペン及び手書
き入力ペン装置の一実施例を図面を参照しながら詳述す
る。ここで、図１は、この実施例の入力ペンを、そのケ
ースだけを破断して内部を示す斜視図である。

【００２６】図１において、先端が縮径していると共に
開口している円筒形のケース４内の所定位置には、各種
部品を固定する円環状の固定板５が固定されて設けられ
ている。この固定板５の中央部には、ペン先部材１及び
板バネ２の基端が、ペン先部材１及び板バネ２が一体的
に上下動可能に取り付けられている。また、この固定板
５の上部には、マイクロスイッチ８が設けられている。

【００２７】マイクロスイッチ８は、ペン先部材１及び
板バネ２が一体的に上動して所定圧以上で押圧されたと
きにオン動作して、図示しないリード線で電気的に接続
している、ケース４の外周面に設けられているランプ９
を点灯させるものである。ペン先部材１及び板バネ２の
下動は、これらの自重又はマイクロスイッチ８の操作子
の弾性力によってなされる。従って、筆記時における筆
記圧が所定圧以上でランプ９を点灯し、筆記されていな
いとき、及び、筆記時での筆記圧が所定圧未満のとき、
ランプ９を消灯させ、これにより、筆記圧を所定圧以上
にすることを促すようにしている。

【００２８】なお、ペン先部材１だけが上下動するよう
にしても良い。また、マイクロスイッチ８のリード線
は、例えば固定板５の周囲に切欠きを設けて引き回せば
良い。さらに、ランプ９は、筆記者によって把持される
部分より下側又は上側に設けられていれば良い。

【００２９】ペン先部材１は、プラスチック、鉄鋼等の
比較的摩耗量の少ない材料からなり、先端部が楕円体又
は放物面体形状を有し、それ以外がほぼ円筒形状を有す
るものである。このペン先部材１の先端部は、ケース１
先端の開口より外部に突出しており、筆記時に筆記板７
と接触移動するものである。ペン先部材１のケース４内
部に位置する大半の部分は、おおむね円筒形状の板バネ
２によって囲繞されている。

【００３０】板バネ２は、鉄鋼等の弾性体材料からな
り、基端部側が上述のように固定板５に上下動可能に取
り付けられている。板バネ２は、先端から当該入力ペン
の軸線に平行に伸びる複数の切り込みがなされて、複数
の櫛歯板バネ部３−１、３−２、３−３、…が形成され
ている。複数の櫛歯板バネ部３−１、３−２、３−３、
…は、周方向を例えば４等分又は８等分しており、各櫛
歯板バネ部３−１、３−２、３−３、…の少なくとも先
端は、ペン先部材１に密接し、ペン先部材１の振動を受
振できるようになされている。

【００３１】各櫛歯板バネ部３−１、３−２、３−３、
…にはそれぞれ、少なくとも１枚の歪みゲージＧ１、Ｇ
２、Ｇ３…が固着されている。各歪みゲージＧ１、Ｇ
２、Ｇ３…は、例えば、単結晶シリコンに見られるピエ
ゾ効果（ピエゾ抵抗効果又は圧電効果）を応用して機械
的歪みを受けると抵抗値が変化するなど電気的特性の変
化に変換するものであり、機械的応力の測定に広く用い
られているものと同様である。図１では断線して示して
いるが、各歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３…からのリード
線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…は、振動検出回路部６に電気的
に接続されている。リード線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…は、
例えば固定板５の周囲に切欠きや開口を設けて引き回せ
ば良い。

【００３２】振動検出回路部６は、例えば剛性を有する
プリント配線基板やフレキシブルプリント配線基板でな
り、ケース４内部に固定的に設けられている。振動検出
回路部６は、機械的歪みを受けた歪みゲージＧ１、Ｇ
２、Ｇ３…の電気的特性変化を検出するために設けられ
たホイートストンブリッジ回路及び増幅回路等を搭載し
ており、その検出信号をケーブル１０を介して外部の座
標算出装置に与えるものである。

【００３３】なお、上述した筆記板７は、ガラス板から
なるディスプレイ面でも良く、ディスプレイ面と無関係
な平面が比較的平滑な平板でも良い。この筆記板７には
特殊な機能をもたせる必要はないけれども、ペン先部材
１との摩擦係数が大きい材料を用いれば、後述するびび
り振動の振幅を大きくでき、検出信号におけるＳ／Ｎ比
を大きく取れて好ましい。

【００３４】また、上述したマイクロスイッチ８のオン
・オフ信号も、ケーブル１０を介して外部の座標算出装
置に与えられる。

【００３５】図３は、ペン先部材１１の位置変化（筆
跡）を検出する座標算出装置の構成を示す機能ブロック
図である。この座標算出装置は、パーソナルコンピュー
タ等によってソフトウェア的に実現されていても良く、
ハードウェアによる専用回路で実現されていても良い。

【００３６】なお、図１に示した手書き入力ペンと、図
３に示した座標算出装置とによって、手書きペン入力装
置が構成される。

【００３７】図３において、クロック発振器３０は、筆
記時における位置更新周期を規定する第１のクロック信
号やアナログ／デジタル変換のサンプリング周期を規定
する第２のクロック信号を発生するものである。他の構
成要素の処理速度とも関係するが、第１のクロック信号
の周期が短いほど、位置検出の分解能は向上する。

【００３８】第１のクロック信号は、ケーブル１０を介
して信号検出回路部６に与えられる。このとき、振動検
出回路部６は、歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３…の出力で
ある電気的特性変化を計測し、ペン先部材１の振動情報
（電位差のアナログ信号）を、ケーブル１０を介して座
標算出装置に返送する。

【００３９】このような振動情報には、ペン先部材１１
と筆記板７との間で発生する摩擦振動（以下、びびり振
動と呼ぶ）に係る交流成分と、ペン先部材１１の進行方
向（筆記方向）に係る直流成分とが含まれている。

【００４０】座標算出回路は、各歪みゲージＧ１、Ｇ
２、Ｇ３…に対応したアナログ／デジタル変換部３１−
１、３１−２、３１−３、…を備える。アナログ／デジ
タル変換部３１−１、３１−２、３１−３、…はそれぞ
れ、振動検出回路部６からの各歪みゲージＧ１、Ｇ２、
Ｇ３…に対応した振動情報を、第２のクロック信号に基
づいてデジタル信号に変換して、対応する周波数解析部
３２−１、３２−２、３２−３、…に与えるものであ
る。

【００４１】周波数解析部３２−１、３２−２、３２−
３、…はそれぞれ、フーリエ変換法等により振動の周波
数を解析し、びびり振動の周波数（以下、びびり振動数
と呼ぶ）を表す交流成分を距離算出部３３に与え、その
直流成分を方向検出部３４に与えるものである。

【００４２】距離算出部３３は、後に詳述するように、
びびり振動数は筆記速度に比例することに基づき、ま
ず、びびり振動数を筆記速度に変換し、この筆記速度を
次の第１のクロック信号が与えられるまで積分して距離
に直すものである。ここで、各歪みゲージＧ１、Ｇ２、
Ｇ３…には同一のびびり振動が伝わるので、周波数解析
部３２−１、３２−２、３２−３、…からの交流成分の
周波数は等しい。そこで、距離算出部３３は、周波数解
析部３２−１、３２−２、３２−３、…からの交流成分
からそれぞれ距離を求めてその平均距離を出力しても良
く、また、レベル最大の交流成分を選択して距離を求め
るようにしても良い。

【００４３】方向検出部３４は、原理は後述するが、対
向する位置にある２個の歪みゲージについての直流成分
の正負の現われ方に基づき、それら２個の歪みゲージに
共通する垂直方向上のいずれの方向に移動しているかを
決定するものである。これら２個１組で得られた方向ベ
クトルを合成して入力ペンの移動方向を決定するもので
ある。

【００４４】座標変換部３５は、距離算出部３３からの
移動距離情報と、方向検出部３４からの方向情報とに基
づいて、前回の第１のクロック信号が生じた時点からの
移動ベクトルを求め、今回の第１のクロック信号が生じ
た時点でのペン先部材１１の座標を求めて出力するもの
である。なお、この座標変換部３５には、マイクロスイ
ッチ８のオン・オフ情報も入力されており、この情報が
オフのときには出力は無効を表すものとする。

【００４５】また、上述のように、この実施例では、２
個の第１のクロック信号間の移動情報で次々と位置を検
出するものである。そこで、筆記板（例えばディスプレ
イ表面）７に筆記開始位置を規定するマークを付与する
ようにしても良い。

【００４６】次に、びびり振動数によって２個の第１の
クロック信号間隔での移動距離が得られることについて
詳述する。

【００４７】手書き入力ペンで文字又は図形をディスプ
レイ面等の筆記板７に筆記すると、ペン先部材１１でデ
ィスプレイ面等の筆記板７を摩擦することになり、両者
間に必ずびびり振動が発生する。このびびり振動のびび
り振動数は、ペン先部材１１や筆記板７の材料、及び、
筆記板７表面の凹凸等の表面状態から決定される摩擦係
数と、押付け圧力（筆記圧）と、筆記速度とにより決ま
る。

【００４８】材料や表面状態から決定される摩擦係数
は、筆記板７を一定とした場合（例えばディスプレイ表
面に選定した場合）には、材料及び表面状態は固定され
ているので、びびり振動数に影響を与えない定数と考え
ることができる。従って、摩擦係数によるびびり振動の
変動は無視できる。

【００４９】次に、ペン先部材１の筆記圧とびびり振動
数との関係を考える。筆記板７として、ディスプレイ面
を用いられているガラス板を考える。人間が高速度で文
字又は直線、曲線等の図形を筆記したときの筆記速度
は、実験の結果１０ｍ／ｓ以下であった。そこで、筆記
速度を１０ｍ／ｓあるいは５ｍ／ｓの等速度で筆記した
ときの筆記圧とびびり振動数との関係を求める実験を行
なった。図４は、この実験結果を示すものである。

【００５０】図４に示すように、筆記速度１０ｍ／ｓの
場合においては、筆記圧に比例して振動数も増加する
が、筆記圧が約２００グラム重以上になると振動数は飽
和して一定値を取る。また、筆記速度５ｍ／ｓの場合に
おいても、筆記圧が約１８０グラム重以下では、びびり
振動数は筆記圧に比例するが、これ以上ではびびり振動
数は飽和して一定値を取る。同様なことは、筆記板７が
ガラス板より柔らかな紙の場合についても言え、この場
合には、筆記圧が約１００グラム重でびびり振動数は飽
和する。

【００５１】従って、ある筆記板７を対象とした場合
に、どの筆記速度でも飽和領域にある筆記圧で筆記させ
た場合、びびり振動数は筆記圧に無関係となる。例え
ば、筆記板７がガラスの場合に、筆記圧を例えば２５０
グラム重にすると、びびり振動数は筆記圧に無関係とな
る。上述したマイクロスイッチ８及びランプ９は、びび
り振動数が筆記圧に無関係となる筆記圧で筆記させるこ
とを確保させるために設けられたものである。

【００５２】図５は、びびり振動数と筆記圧とを無関係
にした状態におけるびびり振動数と筆記速度との関係を
示したものである。具体的には、筆記板７がガラスであ
って、筆記圧を２５０グラム重に設定したときのびびり
振動数と筆記速度との関係を実験的に求めた結果を示し
たものである。

【００５３】この図５から、びびり振動数は筆記速度に
比例することが分かる。従って、ペン先部材１のびびり
振動数を測定すると、ペン先部材１の筆記速度が分か
り、筆記速度が分かればその時間積分により筆記距離を
求めることができる。ここで、積分する時間（第１のク
ロック信号周期）を短くすると、その期間での速度変化
が少なく精度良く距離を得ることができると共に、筆跡
でのサンプリング位置も多くなって滑らかな筆跡データ
を得ることができて好ましい。このようなことを考慮し
て第１のクロック信号周期を選定すれば良い。

【００５４】次に、方向検出部３４によるペン先部材１
の筆記方向の検出方法について説明する。

【００５５】ペン先部材１で筆記板７に筆記すると、ペ
ン先部材１には固定板５を中心として曲げ応力が働き、
固定板５を固定点としてたわむ。このとき、ペン先部材
１に密接している各櫛歯板バネ部３−１、３−２、３−
３、…も同時にたわむ。これにより、各櫛歯板バネ部３
−１、３−２、３−３、…には曲げ応力が生じて各歪み
ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…の電気特性（ピエゾ抵抗効
果を利用したものであれば抵抗値）が変化する。曲げ応
力による歪みには振動成分はないから、曲げ応力による
歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…の電気特性（ピエゾ抵
抗効果を利用したものであれば抵抗値）の変化によるホ
イートストンブリッジ回路の出力は直流成分となる。

【００５６】例えば、歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ
４が４個設けられて周方向を４分割するものであれば、
ペン先部材１の筆記方向のＸ軸、Ｙ軸成分は、例えば、
歪みゲージＧ１と歪みゲージＧ２の電気特性（抵抗値）
の変化量（直流成分）の比で決まる。また、櫛歯板バネ
部３−１、３−２、３−３、…は、ペン先部材１の周囲
の９０度又は４５度の角間隔に配列されており、ペン先
部材１の筆記方向を振動方向とする櫛歯板バネ部３ｉに
かかる曲げ応力と、筆記方向の１８０度反対方向を振動
方向とする櫛歯板バネ部３ｊにかかる曲げ応力との方向
が逆方向であるため、それぞれに設けられた歪みゲージ
Ｇｉ，Ｇｊの電気特性（抵抗値）の変化は正と負で出力
される。従って、Ｘ軸方向やＹ軸方向の正方向又は負方
向をも特定することができる。

【００５７】なお、手書き入力ペンに対する持ち方によ
って、各歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…の向きは変化
する。そこで、例えば、外部に露出しているランプ９や
専用の目印を所定方向（Ｘ軸方向の正方向）に一致する
ように持つことを予め指示したり、文字入力に先立って
Ｘ軸方向の正方向及びＹ軸方向の正方向に直線を筆記さ
せて各歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…の向きを予め検
出しておくようにすれば良い。ここで、文字入力に先立
つ直線筆記で筆記距離をも規定しておけば、びびり振動
数と筆記速度との関係を確認することができ、筆記距離
の算出精度をも向上させることができる。

【００５８】このような原理に従い、筆記板７上にペン
先部材１で文字又は図形を描くと、振動検出回路部６の
出力波形は曲げ応力による直流成分とびびり振動による
交流成分とが合成された波形となるので、図３について
説明したように、歪みゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…の出
力のそれぞれについて直流成分と交流成分とを分割し、
各歪みゲージの直流成分の値の比からＸ−Ｙ座標におけ
るベクトルの向き（筆記方向）が算出でき、また、びび
り振動数から筆記距離を算出でき、これらにより移動距
離ベクトルが得られ、前回の終点位置に加えることで今
回のペン先部材１の筆記動作のＸ−Ｙ座標を算出でき
る。このような位置検出を繰り返すことで筆跡データが
得られる。

【００５９】従って、上記実施例によれば、手書き入力
ペンに設けられた位置検出のための構成だけで筆記され
た筆跡情報を得ることができる。その結果、筆記板には
位置検出のための構成が不要で、装置全体として製造等
を容易にできるようになり、また、安価にできる。ま
た、例えば、ディスプレイ面を筆記板とした場合、専用
の筆記板が不要であるので、表示に視差を生じさせるこ
とがない。

【００６０】なお、装置が意図している材質以外の筆記
板で筆記されたとしても、例えば、ガラス板を意図した
場合に、紙面、金属板、プラスチック板等に筆記された
としても筆記速度は異なるが相似形の筆跡は得られ、筆
記動作を正確に追跡できている。従って、筆跡データを
文字認識等の大きさを問題としない処理で利用する場合
には問題とはならない。

【００６１】また、上記実施例によれば、線形関係が良
好なびびり振動と移動速度との関係を利用して座標を得
ているので、得られた座標精度は高いものである。

【００６２】上記実施例においては、筆記圧を検出する
ためにマイクロスイッチを設けたものを示したが、他の
構成によって筆記圧を検出しても良く、また、大きい筆
記圧で筆記することをマニュアル等で指示して筆記圧の
検出構成を省略するようにしても良い。

【００６３】また、図３に示した座標算出装置の一部又
はすべてをペン内部に収容するようにしても良い。さら
に、ペンと座標算出装置との信号授受を無線によって行
なうようにしても良い。座標算出装置の詳細構成も図３
のものに限定されず、検出された振動信号の交流成分及
び直流成分から方向及び距離が得られるものであれば良
い。

【００６４】さらに、上記実施例においては、歪みゲー
ジＧ１、Ｇ２、Ｇ３、…を櫛歯板バネ部３１、３２、３
３、…に設けたものを示したが、ペン先部材１に直接設
けるようにしても良い。なお、上記実施例のように、櫛
歯板バネ部３１、３２、３３、…に設けた場合には、櫛
歯板バネ部３１、３２、３３、…がびびり振動等の増幅
作用をも行なっており、好ましい実施態様である。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ペン先
部材と筆記板とが接触しているときの振動及びペン先部
材に生じた曲げ応力で座標を得ることができ、筆記板側
に座標位置の検出構成が不要な、装置全体として安価な
しかも十分な精度で座標位置を検出できる手書き入力ペ
ン及び手書き入力ペン装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の手書き入力ペンを示す一部破断斜視図
である。

【図２】従来装置を示す図である。

【図３】実施例の座標算出装置を示すブロック図であ
る。

【図４】筆記圧とびびり振動数との関係を示す説明図で
ある。

【図５】筆記圧一定での筆記速度とびびり振動数との関
係を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ペン先部材、３−１〜３−３…櫛歯板バネ部、Ｇ１
〜Ｇ３…歪みゲージ、６…振動検出回路部、８…マイク
ロスイッチ、９…ランプ、３２−１〜３２−３…周波数
解析部、３３…距離算出部、３４…方向算出部、３５…
座標変換部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筆記時に筆記面上を摩擦移動するペン先
   部材と、 筆記時における上記ペン先部材の振動及び曲げ応力を電
   気的特性変化に変換する、周方向に等分割で設けられた
   複数の歪みゲージと、 上記各歪みゲージの電気的特性変化を電気的に検出する
   振動検出回路とを備えたことを特徴とする手書き入力ペ
   ン。
2. 【請求項２】 上記各歪みゲージがそれぞれ、上記ペン
   先部材に密接している対応する櫛歯板バネに設けられて
   いることを特徴とした請求項１に記載の手書き入力ペ
   ン。
3. 【請求項３】 上記ペン先部材による筆記圧が所定以上
   であることを検出する筆記圧検出手段と、この筆記圧検
   出手段が所定以上の筆記圧を検出したときに、そのこと
   を筆記者に報知するランプとをさらに備えたことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の手書き入力ペン。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの手書き入力ペ
   ンと、 その振動検出回路からの検出信号における、上記ペン先
   部材の振動周波数成分から前回のサンプリング時点から
   の移動距離を得る移動距離算出手段と、 上記振動検出回路からの検出信号における、上記ペン先
   部材の曲げ応力成分から前回のサンプリング時点からの
   移動方向を得る移動方向算出手段と、 上記移動距離算出手段による移動距離、及び、上記移動
   方向算出手段による移動方向から今回のサンプリング時
   点での筆記座標を得る座標算出手段とからなることを特
   徴とした手書き入力ペン装置。