JPH08314627A

JPH08314627A - 入力装置

Info

Publication number: JPH08314627A
Application number: JP11545095A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Hori; 和明堀; Susumu Takahashi; 将高橋; Misuzu Nakano; 美鈴中野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【構成】ピンホールとラインセンサ等による光学的位置
検出装置で筆記具１０の軌跡を検出する装置の情報を、
筆記具１０本体に具備した加速度検出装置２による移動
量検出装置からの情報を用いて補間する。【効果】精度のよい手書きによる入力装置が実現できる
ので、携帯用端末やパーソナルコンピュータの入力装置
を、携帯に便利で場所をとらないボールペンの様な筆記
具で実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータや携帯型端
末の入力装置に関し、特に、筆記具で紙面等に書いた文
字や、図形を入力する手書き入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータや携帯端末に文字
や、図形等のデータを入力するための装置としては、キ
ーボード、マウスやタブレット等がある。また筆記具自
体の動きを検出して書いた文字などをデータに変換し
て、コンピュータや携帯端末に伝送する装置が提案され
ている。この入力装置として、例えば、特開昭６３−１
９３２１９号、特開昭５７−９８０７８号公報がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータの普及により、文字や、図形をコ
ンピュータに入力する機会が増えた。また、小型の携帯
用端末も増え、入力装置にも、何所でも場所を選ばず、
便利に入力でき、携帯に便利な大きさが求められてき
た。現在、文字入力に広く用いられているキーボードは
大きく、携帯に不便である。マウス等、転がりで移動量
を検出する装置では使える場所が限定され、微細な図形
などを入力するには不便である。またタブレット上に書
いた文字や、図形を入力する装置もあるが、この場合、
広い入力エリアを確保するために、大きな装置が必要に
なり携帯に不便である。

【０００４】筆記具の動きそのものを筆記具内のセンサ
で検出する装置も考案されているが、筆記具の握り方や
癖により、上下、左右の誤差が生じる。更に、紙面のど
の位置に文字を書いているのかを検出する点について考
慮されておらず、手書きの入力装置として微細な文字
や、図形を入力する場合に精度が不足する。

【０００５】本発明の目的は携帯に便利に、小型化し、
入力解像度の高い、携帯用端末やパーソナルコンピュー
タの入力装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では携帯用端末もしくはその付属品に付加し
た装置として、筆記具１０の位置を検出し、筆記具１０
の軌跡（文字や図形）を取り込む装置１を具備し、さら
に筆記具１０自体に、その動きを検出する装置２を具備
し、装置１の検出結果を装置２の結果で補間することで
筆記具１０の軌跡を精度良く記録し、文字や、図形を携
帯端末やパーソナルコンピュータに入力する。このため
筆記具１０に動きを検出するセンサ１２と、動き検出の
センサの信号を変調し送信する手段１５と、光もしくは
電磁波を発振させる装置１３を具備する。さらに筆記具
の軌跡を記録させる装置には筆記具に具備した光もしく
は電磁波の信号を受け筆記具の位置を検出する装置と、
筆記具の動きを検出するセンサからの信号を受信する装
置２７を備え、紙面上のどの位置にどの様な軌跡を描い
たかを記録し、パーソナルコンピュータや携帯端末への
入力装置とする。

【０００７】

【作用】筆記具１０は発光手段１３で光もしくは電磁波
を発振する。筆記具の軌跡を取り込む装置１は光もしく
は電磁波の到達する方向（角度）を少なくとも２点以上
で検出する。検出器２１、２２間の長さと２つ以上の角
度から、装置１から筆記具１０の位置を計算し、方向と
距離もしくは座標として記録する。この操作を繰り返す
ことで筆記具１０の軌跡を記録する。さらに、筆記具自
体に具備した動き検出装置２は筆記具１０の動きを検出
器１２にて検出し、装置１へ伝送する。

【０００８】装置１で得られた情報を検出装置２の情報
で補完することで、軌跡検出の精度を高めることが出来
る。以上の結果得られた、『紙面上の何の位置に何のよ
うな軌跡を描いたか』と言う情報をパーソナルコンピュ
ータや携帯端末に転送することで、文字や図形の入力装
置とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び、図２を用
いて説明する。図１は本発明の基本的実施例を示すブロ
ック図である。筆記具１０には光もしくは電磁波を発振
させる発振器１３と筆記具１０の動きを検出するセンサ
１２が具備されている。センサ１２は筆記具１０の動き
を少なくとも２方向以上の加速度成分に分解する。さら
に筆記具の先（ペン先）１１の紙面への接触を感知する
圧力のセンサの役目をしペン先が紙面に触れたか否かを
検出する。そして、以上のデータを電波、もしくは光の
信号として筆記具１０の軌跡を取り込む装置１へ伝送す
る。

【００１０】一方、筆記具の軌跡を取り込む装置１は筆
記具の発光体１３からの光を受け、筆記具１０の位置を
検出するブロックと、筆記具１０の動きを受信するブロ
ックと、両ブロックからの情報から筆記具の正確な動き
を計算し、携帯用端末へ転送するブロックから構成され
る。

【００１１】筆記具１０の位置を検出するブロックは光
の入射角を検出する装置２１、２２を２つ以上持ち、ペ
ン位置算出回路２５と、軌跡記録回路２６から成り、検
出装置の間隔と入射角度から発光体の距離と角度をペン
位置算出回路２５にて計算し、軌跡記録回路２６へ座標
データとして送る。入射角を検出する手段としてピンホ
ールとラインセンサを用いラインセンサ上のどの位置に
結像しているかを比較し、角度を計算する手段等があ
る。

【００１２】筆記具１０から送信された動き情報は受信
手段２７で受信され動きベクトル回路２８とペン先が接
触していたのか否かを判定する回路２９に入力される、
動きベクトル回路２８は筆記具１０の動き検出センサ１
２の情報を再生し、時間と加速度の情報から筆記具が例
えば、直線的に動いたのか、または弧を描く様に動いた
のかを軌跡記録回路２６へ伝える。この結果文字の軌跡
の情報や図形の情報が取り込まれ、携帯端末やパーソナ
ルコンピュータの入力装置としての機能を果たす。

【００１３】次に軌跡記録回路２６での補間について図
２を用いて説明する。ピンホールとラインセンサを用い
た入射角度の検出手段２１、２２ではラインセンサの読
み取りの時間が必要であり、時間的に連続した角度検出
が出来ない。またラインセンサの分解能によっても、Ａ
点からＢ点のように離散的にしか座標が取り込めない。
解像度を上げるためにはＡ点からＢ点までの軌跡を補間
する必要がある。この補間を筆記具１０の動きベクトル
情報で行う。従来の筆記具自体の動きベクトルだけで
は、書き手の癖やペンの回転、さらに動きベクトルのセ
ンサ１２の誤差の影響で入力した文字や図形が歪でしま
う。この点に関し、Ａ点からＢ点（始点から終点）まで
の位置が決まっているため、大きな誤差とはならない。
更に筆記具の軌跡を取り込む装置１では判別しがたい、
筆記具の上げ下しの情報を筆記具の動きベクトル情報に
加味することで、正確に文字や図形の取り込みが出来
る。

【００１４】本実施例によれば、筆記具で書いた文字や
図形を、紙面の何の位置に書いたかという座標情報を含
め、正確に入力することが出来る。

【００１５】次に他の実施例について説明する。図３の
実施例は図１で述べた実施例において、筆記具１０を光
学式読み取り装置１７（イメージスキャナ）としたもの
である。本体の先端にイメージセンサ１６が具備され、
文字を走査することで、そのパターンを取り込む装置で
ある。この装置は既に印刷もしくは書かれている紙面上
の文字を携帯端末もしくはパーソナルコンピュータ等に
取り込む場合に用いる。手で文字の上を走査させる手動
の光学式読み取り装置では、紙面上何の位置に書かれて
いる文字を取り込んでいるのかという座標情報はなかっ
た。また、手で操作するので光学式読み取り装置のゆれ
や傾き、蛇行により、取り込んだ文字がひずむことがあ
る。本実施例によれば、軌跡を取り込む装置１により光
学式読み取り装置に位置が正確に検出出来、動きベクト
ルのセンサにより、光学式読み取り装置のゆれや傾き、
蛇行した情報を検出できるため、取り込んだ文字の歪み
を補正できるので、精度のよい入力装置が実現できる次に光もしくは電磁波の到達方向を検出する実施例につ
いて図４を用いて説明する。図４は、ラインセンサによ
る位置検出手段の一実施例を示す平面図である。３１は
筆記具に取付けた発光体、３２、３３は装置の外壁３９
上に設けられたピンホールまたは縦スリット、３４、３
５はラインセンサ、３６、３７は結像位置検出回路、３
８はペン位置算出回路である。

【００１６】発光体３１から出た光は、ピンホールまた
は縦スリット３２及び３３を通ってそれぞれラインセン
サ３４、３５上に像４０、４１を結ぶ。結像位置検出回
路３６は、ラインセンサ３４を駆動し、その出力によ
り、像４０の位置を検出する。同様にして、結像位置検
出回路３７は、像４１の位置を検出する。ペン位置算出
回路３８は、像４０、４１の位置から発光体３１の平面
上の位置を算出し、位置情報として出力する。

【００１７】３２及び３３は、レンズでもよいが、ピン
ホールあるいは縦スリットの方が発光体の位置によらず
像がぼけないので、結像位置検出回路における検出が容
易になる。

【００１８】本実施例によれば、ラインセンサを用いて
筆記具の位置を検出することができる。

【００１９】次に他の光もしくは電磁波の到達方向を検
出する実施例について図５を用いて説明する。図５は、
ラインセンサによる位置検出手段の別実施例を示す平面
図である。発光体３１、ピンホールまたは縦スリット３
２及び３３の構成及び動作は、前の実施例と同様であ
る。４２、４３、４４、４５は反射鏡、４６はラインセ
ンサ、４７は結像位置検出回路、４８はペン位置算出回
路である。

【００２０】ピンホールまたは縦スリット３２を通った
光は、反射鏡４２、４３で反射され、ラインセンサ４６
上に像５０を結ぶ。ピンホールまたは縦スリット３３を
通った光は、反射鏡４４、４５で反射され、ラインセン
サ４６上に像４９を結ぶ。反射鏡４３は上部（図面手
前）に配置され、反射鏡４５は下部（図面奥）に配置さ
れている。これにより、像５０はラインセンサ４６の上
部、像４９はラインセンサ４６の下部にのみ形成され
る。ラインセンサ４６には上部と下部に１列ずつ計２列
の受光素子が並んでおり、結像位置検出回路４７は、こ
れらを駆動し、像４９及び５０の位置を検出する。ペン
位置算出回路４８は、像５０、４９の位置から発光体３
１の平面上の位置を算出し、位置情報として出力する。

【００２１】他の光もしくは電磁波の到達方向を検出す
る実施例について図６を用いて説明する。図６は、ライ
ンセンサ４６を発光体３１側から見た正面図である。５
１、５２は１次元上に並んだ受光素子列である。受光素
子列５１上に像５０が結ばれ、受光素子列５２上に像４
９が結ばれる。したがって、受光素子列５１の出力から
像５０の位置、受光素子列５２の出力から像４９の位置
が検出できる。

【００２２】本実施例によれば、ラインセンサが１個で
すむので、装置を小型化でき、回路も簡単化することが
できる。

【００２３】図７は、本発明の一実施例を示す図であ
り、ペン型入力装置の使い勝手を向上させたものであ
る。

【００２４】ペン型入力装置と紙を使ったシステムにお
いて、使い勝手の点で問題となるのは、以下の２点であ
る。

【００２５】第一に、紙がずれた場合に、このずれ量が
情報機器に伝わり、紙に描いた情報と情報機器のメモリ
上に蓄えられた情報とが一致しない。

【００２６】第二に、紙の上に文字や絵を描き、情報機
器にこれらの情報を入力し、再度この紙の上に絵を追加
したいとき、重ね入力ができない。

【００２７】本実施例は、上記問題点を解決するための
一手段である。

【００２８】まず、図７の構成を説明する。６１は、ペ
ン型入力装置、６１１は、作図範囲設定スイッチ、６２
は、ペン型入力装置で描かれる情報を受け取るための入
力端末（センサ）、６２１は、作図範囲設定スイッチ、
６３は紙、６４、６５は、ペン型入力装置６１によって
描かれた目印、６６は、パソコン、携帯端末、ＰＤＡな
どの各種情報機器、６６は、入力端末６２で得られた情
報を情報機器６６に接続する（空間接続を含む）為の手
段を示す。

【００２９】次に、操作方法を説明する。入力端末（セ
ンサ）６２を紙６３の上に置き、ペン型入力装置、情報
端末に付けてある作図範囲設定スイッチ６１１または６
２１を押し、基準点、及び作図範囲を、今から設定する
ことを情報機器６６のＣＰＵに伝える。ペン型入力装置
６１で目印６４、６５を２点描く。図７の実施例では、
×点を二つ描いたが、情報端末６２に２点であることが
判別できるようなものならば、この印の形は、何でもよ
い。再び、作図範囲設定スイッチ６１１または６２１を
押し、作図範囲および２点の基準点を決定する。図７に
示した目印１、目印２の２点間の距離ｘ、情報端末と目
印１の距離ｙ１、情報端末と目印２の距離ｙ２が、初期
作図範囲として情報機器が認識し、このメモリ部に初期
作図範囲、及び基準点として目印１、２が記憶される。

【００３０】この後、文字、絵を入力する。

【００３１】仮に、文字、絵の入力が終わっていない場
合に、紙がずれたとする。作図範囲、基準点が決まって
いない場合、図８（ａ）のように、情報機器のメモリ部
には、紙がずれた分、追加した線７２が線７３のよう
に、ずれて記憶される。一方、作図範囲、基準点がメモ
リに記憶されている場合、再び作図範囲設定スイッチを
押し、×点をペン型入力装置でなぞる、または×印の交
点をペン型入力装置で押すことにより、紙のずれ分を初
期作図範囲（ｘ，ｙ１，ｙ２）と比較し、ＣＰＵにて補
正する。図８（ｂ）のように、情報機器のメモリ上の情
報と紙の上に描かれた情報が一致する。紙がずれても、
ｘ，ｙ１，ｙ２が、記憶されているため、目印２点を基
準に位置補正でき、追加した線７２は、線７４のよう
に、紙の上の線と同様にメモリ部に記憶される。

【００３２】本実施例は、紙ずれ、再入力時に必要不可
欠な手段である。なお、本実施例では、ＣＰＵ，メモリ
は、情報機器に付けたが、センサ部に付けても良い。

【００３３】図７の実施例では、紙がずれたことを、入
力装置を使っている本人が気がつき、作図範囲設定スイ
ッチを押さないと、ずれ量を補正できない。そこで、光
を反射、または発光体を紙に貼る。これにより、ずれ量
補正を自動的に常時、補正できる。入力端末は、目印
１、２及び発光体１、２より、紙がずれた場合でも、
ｘ，ｙ１，ｙ２の値を認識し、初期作図範囲に合わせる
ように、補正を行うことができる。

【００３４】図９は、本発明の一実施例を示す図であ
り、図７のペン型入力装置の使い勝手を向上させたもの
である。図７では、紙の上に入力端末を置くため、作図
範囲が入力端末が置かれた分だけ狭くなる。そこで、図
９では、入力端末（センサ）を紙から離して置く。これ
により、紙を使える部分を広くできる。この場合、目印
は、三つ以上必要である。本実施例では、発光体を二
つ、×点を二つ付けてある。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、端末で捕らえた筆記具
の位置情報を筆記具そのものに内蔵した動きセンサの情
報で補完し正確な軌跡が記録できるので、携帯用端末や
パーソナルコンピュータの入力装置として、場所をとら
ず、携帯に便利な文字や図形の入力装置が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示すブロック図。

【図２】ペンの軌跡を示す説明図。

【図３】本発明の構成を示すブロック図。

【図４】ラインセンサによる位置検出器の１例を示すブ
ロック図。

【図５】ラインセンサによる位置検出器の１例を示すブ
ロック図。

【図６】ラインセンサの正面図。

【図７】具体的使用例を示す説明図。

【図８】紙ズレによる入力図形歪みの補正を示す説明
図。

【図９】具体的使用例を示す説明図。

【符号の説明】

１…入力装置、１０…筆記具、２…動き検出装置、１２…動き検出センサ、１３…発光体もしくは発振器、２１、２２…光の入射角検出装置、２６…ペン軌跡記録回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筆記具に取り付けた発光体もしくは発振器
の、光もしくは電磁波の到達方向をセンサで検出し、前
記筆記具の移動した軌跡を記録する文字や図形の入力装
置において、前記筆記具に具備した移動方向と移動量を
検出するセンサの情報を前記文字や、前記図形の入力装
置に伝送し、前記入力装置による軌跡検出と併用したこ
とを特徴とする入力装置。
【請求項２】請求項１において、前記筆記具を光学式読
み取り装置とした入力装置。
【請求項３】請求項１において、光もしくは電磁波の到
達方向を検出する手段は、光もしくは電磁波を受光する
素子を少なくとも１次元上に並べた少なくとも１個のラ
インセンサと、２か所以上に設けられた開口部を通して
ラインセンサ上に発光体もしくは発振器の像を結像させ
る結像手段と、前記２か所以上の開口部からの光もしく
は電磁波がラインセンサ上に結像した位置をそれぞれ測
定し、この組合せから筆記具の位置を算出する位置算出
手段からなる入力装置。
【請求項４】請求項３において、前記結像手段は、２か
所以上の開口部からの像が接近する位置に結像するよう
に開口部からの光もしくは電磁波の向きを変更する反射
手段を含む入力装置。
【請求項５】請求項１において、前記入力装置を使っ
て、手書き入力する紙面に目印１、２の２点をつけ、こ
れを基準点とし、入力端末と目印２点のそれぞれとの距
離を記憶する入力装置。
【請求項６】請求項５において、光を反射、または自分
自身が発光できることのできる発光体を紙に付ける入力
装置。