JP2009134505A - Handwriting input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも電磁波信号と超音波信号を同時に発信する構成を簡素化した電子ペンと、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から同一の周波数で同時に出力し、電子ペンで紙面に筆記している状態、マウス機能を行うためのマウススイッチの操作状態、等の固有情報をＣＰＵが判別し、前記電子ペンで紙面に筆記している状態、マウス機能を行うマウススイッチが押された状態、を各々の状態によって前記電磁波信号と前記超音波信号を発信する複数の時間間隔を決めておき、状態によって決められた複数の時間間隔で発信し、信号受信部で電磁波信号が受信されることで、この複数の時間間隔を受信側の変換処理部が認識し、予め決められた固有情報に変換することを特徴とする電子ペンの構成を簡素化した手書筆跡入力システムに関する。 The present invention relates to an electronic pen having a simplified configuration for simultaneously transmitting at least an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal, means for receiving the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal, and calculating a position coordinate of the electronic pen from the difference in arrival time thereof, A handwriting handwriting input system equipped with the electronic pen, wherein the electronic pen simultaneously outputs an ultrasonic signal and an electromagnetic wave signal at the same frequency from a common transmission circuit, and is written on the paper surface with the electronic pen. The CPU discriminates specific information such as the operation state of the mouse switch for performing the operation, and writes the state of writing on the paper with the electronic pen and the state where the mouse switch for performing the mouse function is pressed depending on the state. A plurality of time intervals for transmitting the signal and the ultrasonic signal are determined, the signals are transmitted at a plurality of time intervals determined by the state, and the electromagnetic wave signal is received by the signal receiving unit. In, the plurality of time intervals to recognize conversion processing unit on the receiving side, to handwrite handwriting input system that simplifies the electronic pen arrangement and converting the predetermined unique information.
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。また、赤外線信号を超音波の同期信号以外にも利用し、ペンの種類やペンに取り付けられている各種スイッチの状態を赤外線信号により通信する技術も知られている。 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. A technique is also known in which infrared signals are used in addition to ultrasonic synchronization signals to communicate the type of pen and the state of various switches attached to the pen using infrared signals.
上記、位置検出技術を利用した手書筆跡入力システムは、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。 In the handwriting handwriting input system using the position detection technology described above, an infrared signal and an ultrasonic signal are transmitted from the electronic pen while the pen tip of the electronic pen is in contact with the writing surface, and the receiving unit is the electronic pen. Receiving the infrared signal and the ultrasonic signal transmitted from, and measuring the flight time of the ultrasonic signal from the difference between the arrival time of the infrared signal and the arrival time of the ultrasonic signal. The position coordinate data of the electronic pen is calculated from the flight time.
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 that also includes information such as the order of writing.
The handwriting data input by the handwriting handwriting input system is displayed on the screen of electronic devices, used as code data through character identification processing, etc., and the handwriting shape, speed of stroke, stop, splash, and replies It may be used for arbitrary purposes such as extraction of writer's character characteristics including writing characteristics, signature authentication, and the like. 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 greatly. 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、電子ペンと受信回路の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。
上記、背景技術では、赤外線又は電磁波と超音波を別の回路を構成し、赤外線又は電磁波の部分を符号化して受信器に送信し、電子ペンを使用して筆記するときに用いられる色の情報や、電子ペンの製造番号、マウス操作を行うときに使用するマウススイッチの操作信号等の情報を受信器に送信するものが記載されている。
赤外線又は電磁波を生成する回路と、超音波を生成する回路を別に構成して、電子ペンの内部に格納しているために、電子ペンの形状は大型化してしまい、回路構成が複雑になり、消費電力も多くなり、携帯性も悪くなるといった問題点があった。
In the above-described background art, infrared or electromagnetic waves and ultrasonic waves constitute separate circuits, the infrared or electromagnetic wave portions are encoded and transmitted to a receiver, and color information used when writing using an electronic pen. In addition, a device that transmits information such as a manufacturing number of an electronic pen and an operation signal of a mouse switch used when a mouse is operated is described.
Since the circuit for generating infrared rays or electromagnetic waves and the circuit for generating ultrasonic waves are separately configured and stored inside the electronic pen, the shape of the electronic pen becomes large, and the circuit configuration becomes complicated. There was a problem that power consumption increased and portability deteriorated.
少なくとも、筆記部を有し、筆記状態であるか否かを判別するペンスイッチと、マウス機能を選択するマウススイッチを設け、電磁波信号を送信する機能を有する送信アンテナから構成される電磁波発信部を有し、超音波発生素子及び前記電磁波発信部に超音波と電磁波を発生させる回路と前記超音波発生素子とから構成される超音波発信部を設けた電子ペンと、少なくとも前記電磁波信号を受信する機能を有する一つ以上の電磁波受信部及び、前記超音波信号を受信する機能を有する二つ以上の超音波受信部及び、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を設けた信号受信部と、前記電磁波信号及び、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、電子ペンの位置座標データを算出する座標・時間演算部と、電子ペンの位置座標データを、筆跡データまたはマウス機能を選択したときの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入力システムであって、前記電子ペンの超音波発信部は、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、前記ペンスイッチ及び前記マウススイッチの状態に対応して予め決められた時間間隔で、前記電磁波信号及び前記超音波信号を前記電子ペンが発信し、信号受信部で受信された電磁波信号の時間間隔を変換処理部が認識し、予め決められた前記ペンスイッチ及び前記マウススイッチの状態情報に変換する手書筆跡入力システムを提案するものである。 An electromagnetic wave transmission unit comprising a transmission antenna having a writing unit, a pen switch for determining whether or not the writing state is present, and a mouse switch for selecting a mouse function and having a function of transmitting an electromagnetic wave signal And an electronic pen provided with an ultrasonic wave transmission unit composed of an ultrasonic wave generation element and a circuit for generating ultrasonic waves and electromagnetic waves in the electromagnetic wave transmission unit and the ultrasonic wave generation element, and at least receiving the electromagnetic wave signal One or more electromagnetic wave receiving units having a function, two or more ultrasonic wave receiving units having a function of receiving the ultrasonic signal, and a receiving circuit for detecting reception of the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal. Calculate the distance between the electronic pen and the ultrasonic receiver from the difference between the arrival times of the signal receiver provided, the electromagnetic wave signal, and the ultrasonic signal, and the position coordinates of the electronic pen A handwriting input system comprising a coordinate / time calculation unit for calculating data and a conversion processing unit having a function of converting position coordinate data of the electronic pen into handwriting data or data when a mouse function is selected, The ultrasonic transmission unit of the electronic pen has at least a coil and a piezoelectric element, and has an LC resonance circuit constituted by an inductance of the coil and a capacitance of the piezoelectric element. By the oscillation of the LC resonance circuit, the LC The electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal having the resonance frequency of the resonance circuit are simultaneously transmitted, and the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal are transmitted at a predetermined time interval corresponding to the state of the pen switch and the mouse switch. The conversion processing unit recognizes the time interval of the electromagnetic wave signal transmitted by the electronic pen and received by the signal receiving unit, and determined in advance. Was said proposes a pen switch and handwrite handwriting input system for converting the status information of the mouse switch.
本発明の手書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また、マウス機能を行うためのマウススイッチを押している操作状態、などの情報を受信機に伝えることができなかったが、電子ペンが、紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を予め決められた各々の状態によって電磁波信号と超音波信号を発信する複数の時間間隔を決めておき、前記電子ペン各々の状態によって決められた複数の時間間隔で発信し、信号受信部で電磁波信号が受信されることで、この複数の時間間隔を受信側の変換処理部が認識し、予め決められた固有情報に変換することで筆記以外の情報を伝えることができる。 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 emitting electromagnetic waves to the electronic pen, and the electronic pen can be simplified and consumed. Electric power 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 receiver can be simplified, and information such as the operation state of pressing the mouse switch for performing the mouse function could not be transmitted to the receiver, but the electronic pen is writing on the paper. A plurality of time intervals for transmitting an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal are determined according to each predetermined state, and specific information such as a state and a mouse operation state where a mouse switch is pressed is determined according to each state of the electronic pen. Are transmitted at a plurality of time intervals, and an electromagnetic wave signal is received by the signal receiving unit, so that the conversion processing unit on the receiving side recognizes the plurality of time intervals and determines in advance. It can convey information other than the writing by converting the obtained inherent information.
以下、添付図面に従って、本発明に係る手書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、本実施の手書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、３つの受信回路を有する信号受信部、電子ペン１の位置座標データを計算する座標・時間演算部、位置座標データを筆跡データやマウス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７を介して、コンピュータ８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の筆跡データやマウスデータをコンピュータ８に送信すると、コンピュータ８は搭載したディスプレイに筆跡を表示したり、文字認識処理をしたり、マウス機能をしたり、記憶装置に保存したりする。
Hereinafter, a preferred embodiment of a 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 illustrating an example of a handwriting handwriting input system according to the present embodiment. In the figure, a receiver 2 includes two ultrasonic receivers, one electromagnetic wave receiver, a signal receiver having three receiver circuits, a coordinate / time calculator for calculating position coordinate data of the electronic pen 1, and position coordinates. Consists of components of a conversion processing unit that converts data into handwriting data and mouse data. The receiver 2 is connected to a computer 8 via an appropriate communication interface 7. When the handwriting data and mouse data of the electronic pen 1 are transmitted from the conversion processing unit of the receiver 2 to the computer 8, the computer 8 is The handwriting is displayed on the installed display, the character recognition process is performed, the mouse function is performed, and the data is stored in the 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、電子ペン１が、紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を予め決められた各々の状態によって電磁波信号と超音波信号を発信する複数の時間間隔を決めておき、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、または、マウス操作状態に対応してオン・オフするサイド１スイッチ４及びサイド２スイッチ５によって決められた複数の時間間隔で発信制御する信号発信部１３、ペン先の筆記部３が被記録媒体６（図１参照）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、または、マウス操作状態に対応してオン・オフするサイド１スイッチ５及びサイド２スイッチ５、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６（図１参照）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 transmitting unit 12 and the electronic pen 1 transmit a plurality of electromagnetic signals and ultrasonic signals according to predetermined states of specific information such as a writing state on the paper and a mouse operation state where a mouse switch is pressed. A pen switch 14 that is turned on / off corresponding to the writing state and the non-writing state when a character or a figure is drawn or a side 1 switch 4 that is turned on / off corresponding to the mouse operation state is determined. And while the signal transmission unit 13 that performs transmission control at a plurality of time intervals determined by the side 2 switch 5 and the writing unit 3 of the pen tip are in contact with the recording medium 6 (see FIG. 1), A pen switch 14 that is turned on / off in response to a writing state and a non-writing state when drawing a character or a figure, or a side 1 switch 5 and a side 2 switch 5 that are turned on / off in response to a mouse operation state, and Considering portability and ease of writing, the battery 15 includes a battery 15 that supplies power to the entire electronic pen so that it can be used wirelessly. In the present embodiment, the writing unit 3 is provided with a function capable of leaving a locus directly on the recording medium 6 (see FIG. 1). For example, the writing unit 3 has a built-in stylus and displays the surface of the display. It is good also considering the arbitrary surfaces containing as a writing medium.
また、図３に電子ペン１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 transmission unit 11 and the electromagnetic wave transmission unit 12 inside the electronic pen 1. 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６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つの工程が複数回行われる。または、マウス操作状態に対応してオン・オフするサイド１スイッチ４及びサイド２スイッチ５のどちらか、あるいは両方がオンになり、電磁波信号と超音波信号を発信するために同様に２つの工程が複数回行われる。
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。
At least during the period in which the writing unit 3 of the electronic pen 1 is in contact with the recording medium 6 and is in the writing state, the pen switch 14 is turned on, and the two steps are performed a plurality of times to transmit the electromagnetic wave signal and the ultrasonic signal. Is called. Alternatively, either one or both of the side 1 switch 4 and the side 2 switch 5 that are turned on / off according to the mouse operation state are turned on, and two steps are similarly performed to transmit an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal. Performed multiple times.
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.
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２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。上記２つの工程を複数回行うことで、紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を予め決められた各々の状態によって決められた時間間隔で複数回繰り返す。
決められた時間間隔について、２回で１セットを図６に、３回で１セットを図７に示す。
図６は、２回の時間間隔でペンスイッチ１４、サイド１スイッチ４、サイド２スイッチ５のいずれか一つ以上オンの場合に、その状態を伝達するタイミング図である。図７は３回の時間間隔でペンスイッチ１４、マウススイッチ４、マウススイッチ５のいずれか一つ以上オンの場合に、その状態を伝達するタイミング図である。
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 two steps are performed to transmit an electromagnetic wave signal and an ultrasonic signal. By performing the above two steps a plurality of times, unique information such as the writing state being written on the paper and the mouse operation state while the mouse switch is being pressed is repeated a plurality of times at predetermined time intervals. .
FIG. 6 shows one set at two times and FIG. 7 shows one set at three times for the determined time interval.
FIG. 6 is a timing chart for transmitting the state when at least one of the pen switch 14, the side 1 switch 4, and the side 2 switch 5 is turned on at two time intervals. FIG. 7 is a timing chart for transmitting the state when one or more of the pen switch 14, the mouse switch 4, and the mouse switch 5 are turned on at three time intervals.
超音波発信部１１の内部のピエゾ素子１０は、例えばＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）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１６とピエゾ素子１０によって形成した回路は、コイル１６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ｆ０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ｆ０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 16 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 16 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.
(数１)
ｆ０＝１／（２・π・√（Ｌ・Ｃ））
(Equation 1)
f 0 = 1 / (2 · π · √ (L · C))
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（図示せず）が電子ペン１をどの向きに持って使用しても、ピエゾ素子１０は被記録媒体６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ｆ０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, even if a writer (not shown) uses the electronic pen 1 in any direction, the piezo element 10 can uniformly transmit an ultrasonic signal in any direction on the recording medium 6. This is because it is preferable. 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 handwriting input system using an electronic pen, about several tens of kHz is preferable, 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ヤ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. 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３×１０８ｍ／ｓの光速で飛行し、一方で超音波は約３．５×１０２ｍ／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１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。
上記２つの工程を複数回行うことで、紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を予め決められた各々の状態によって決められた時間間隔で複数回繰り返す。
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 1 to the ultrasonic receiving unit.
By performing the above two steps a plurality of times, unique information such as the writing state being written on the paper and the mouse operation state while the mouse switch is being pressed is repeated a plurality of times at predetermined time intervals. .
決められた時間間隔について、２回で１セットを図６に、３回で１セットを図７に示す。図６は、２回の時間間隔でペンスイッチ１４、サイド１スイッチ４、サイド２スイッチ５のいずれか一つ以上オンの場合に、その状態を伝達するタイミング図である。図７は３回の時間間隔でペンスイッチ１４、サイド１スイッチ４、サイド２スイッチ５のいずれか一つ以上オンの場合に、その状態を伝達するタイミング図である。それぞれ２回、３回で１セットなのでスイッチ情報の変化は２回、３回で変更する。毎回、電磁波と超音波が発信されるので位置情報は常時更新される。スイッチ状態が変化した場合は、１セットの発信完了後に次の１セットの発信で新しい状態を送信する。また、全てのスイッチがオフに変化した場合は１セットの発信完了後、発信を停止する状態になる。停止状態も１セットの発信時間を使用する。図６、及び図７にスイッチのオン・オフの組み合わせと時間間隔のタイミングを示す。 FIG. 6 shows one set at two times and FIG. 7 shows one set at three times for the determined time interval. FIG. 6 is a timing chart for transmitting the state when at least one of the pen switch 14, the side 1 switch 4, and the side 2 switch 5 is turned on at two time intervals. FIG. 7 is a timing chart for transmitting the state when at least one of the pen switch 14, the side 1 switch 4, and the side 2 switch 5 is turned on at three time intervals. Since each set is 2 times and 3 times, the change of the switch information is changed 2 times and 3 times. Since electromagnetic waves and ultrasonic waves are transmitted every time, the position information is constantly updated. If the switch state has changed, a new state is transmitted with the next set of calls after one set of calls has been completed. Further, when all switches are turned off, the transmission is stopped after one set of transmission is completed. The stop state also uses one set of transmission time. FIG. 6 and FIG. 7 show on / off combinations of switches and timing of time intervals.
電子ペン１が８０ｋＨｚの超音波を１００回／秒発信する場合には、発信の間隔は平均１０ｍ秒であり、超音波信号の最長飛行時間は約１ｍ秒、約３５ｃｍである。その場合、前記図６に書かれている平均繰り返し周期２−０と２−１は２０ｍ秒であり、２−０ａと２−０ｂの間隔は８０ｋＨｚの１周期１２．５ｕ秒の２倍２５ｕ秒または４倍１００ｕ秒が好ましい。２−０ａから２−０ｇの間隔はその７倍あり２倍２５ｕ秒なら３５０ｕ秒、４倍１００ｕ秒なら７００ｕ秒になる。１０ｍ秒に対する変化は最大でも３．５パーセント以下であるうえ、２回ごとに補正される。 When the electronic pen 1 transmits 80 kHz ultrasonic waves 100 times / second, the transmission interval is 10 msec on average, and the longest flight time of the ultrasonic signal is approximately 1 msec and approximately 35 cm. In that case, the average repetition periods 2-0 and 2-1 shown in FIG. 6 are 20 milliseconds, and the interval between 2-0a and 2-0b is 25 useconds, which is twice 12.5 useconds of 80 kHz. Or 4 times 100u second is preferable. The interval from 2-0a to 2-0g is 7 times longer, 350 u seconds for 2 times 25 u seconds, and 700 u seconds for 4 times 100 u seconds. The change with respect to 10 milliseconds is 3.5% or less at the maximum, and is corrected every 2 times.
前記図７に書かれている平均繰り返し周期３−０と３−１は３０ｍ秒であり３−０ａと３−０ｂの間隔は８０ｋＨｚの１周期１２．５ｕ秒の２倍２５ｕ秒または４倍１００ｕ秒が好ましい。３−０ａから３−０ｃ’の間隔は３倍あり２倍２５ｕ秒なら７５ｕ秒、４倍１００ｕ秒なら３００ｕ秒になる。１０ｍ秒に対する変化は最大でも３．０パーセント以下であるうえ、３回ごとに補正される。
上記により電子ペン１から受信機２に、電子ペン１の紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を予め決められた複数の時間間隔で電磁波信号と超音波信号を発信することで伝える。
The average repetition periods 3-0 and 3-1 shown in FIG. 7 are 30 milliseconds, and the interval between 3-0a and 3-0b is 2 times 25u seconds or 4 times 100u, which is 1 period of 12.5 u seconds at 80 kHz. Seconds are preferred. The interval from 3-0a to 3-0c ′ is 3 times, and it is 75 u seconds for 2 times 25 u seconds and 300 u seconds for 4 times 100 u seconds. The change with respect to 10 milliseconds is 3.0% or less at the maximum and is corrected every 3 times.
As described above, the unique information such as the writing state of writing on the paper surface of the electronic pen 1 and the mouse operation state of pressing the mouse switch is transmitted from the electronic pen 1 to the receiver 2 at a plurality of predetermined time intervals. Communicate by sending sound wave signals.
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、３９、フィルタ回路部３６、コンパレータ４２、からなる受信回路５２と、アンプ３４、４０、フィルタ回路部３７、コンパレータ４３からなる受信回路５３と、アンプ３５、４１、フィルタ回路部３８、コンパレータ４４からなる受信回路５４とを有する信号受信部５２と、ＣＰＵ４５、タイマ４６、フラッシュメモリ４７、ＲＡＭ４８から成る座標・時間演算部５６と、ＣＰＵ４９、ＲＡＭ５０からなる変換処理部５７、受信機２の全体に電源を供給することができる電池５８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・時間演算部５６と変換処理部５７は、機能で分けて説明しているが、座標・時間演算部５６と変換処理部５７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 and 32, amplifiers 33 and 39, a filter circuit unit 36, a comparator 42, a receiving circuit 52, amplifiers 34 and 40, a filter circuit unit 37, Coordinate / time comprising a signal receiving unit 52 having a receiving circuit 53 comprising a comparator 43, amplifiers 35 and 41, a filter circuit unit 38, and a receiving circuit 54 comprising a comparator 44, a CPU 45, a timer 46, a flash memory 47, and a RAM 48. The calculation unit 56, the CPU 49, the conversion processing unit 57 including the RAM 50, and the battery 58 that can supply power to the entire receiver 2 are configured. It is better 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 / time calculation unit 56 and the conversion processing unit 57 are described separately by function, but the CPU / RAM of the coordinate / time calculation unit 56 and the conversion processing unit 57 may be the same. good.
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. In addition, if the antenna of the ultrasonic receiver 31 or 32 is not shielded to prevent extraneous noise without using the receiving antenna, the circuit wiring and the piezoelectric element itself for ultrasonic reception itself are also used. It is also possible to receive an electromagnetic wave signal from the pen.
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３６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３６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１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３９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４２で特定の閾値以上の信号を受信したときを検出し、座標・時間演算部５６のＣＰＵ４５は、コンパレータ４２が信号を検出したとき、タイマ４６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ＲＡＭ４８に保存する。
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 36. Even when external noise is received, the filter circuit unit 36 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 1 is 80 kHz, a band pass filter having a peak at a frequency of 80 kHz may be designed.
After that, the signal is amplified again by the amplifier 39, so that the rising edge becomes steeper and the head of the signal can be accurately identified. Thereafter, when the comparator 42 receives a signal exceeding a specific threshold value, the CPU 45 of the coordinate / time calculation unit 56 reads the current time from the timer 46 when the comparator 42 detects the signal, and calculates this time. The arrival time of the electromagnetic wave signal is stored in the RAM 48.
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３４、３５で信号を増幅させ、フィルタ回路部３７、３８で外来ノイズを除去した後、アンプ４０、４１にて再び信号を増幅させてコンパレータ４３、４４で特定の閾値以上の信号の受信を検出し、座標・時間演算部５６のＣＰＵ４５は、コンパレータ４３、４４が信号を検出したとき、タイマ４６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ＲＡＭ４８に保存する。 Next, the ultrasonic signals transmitted from the electronic pen 1 are received by the two ultrasonic receiving units 31 and 32, and the signals are amplified by the amplifiers 34 and 35 in the same manner as the electromagnetic wave signals, and the filter circuit units 37 and 38 are used. After removing the external noise, the amplifiers 40 and 41 amplify the signal again, and the comparators 43 and 44 detect reception of a signal equal to or more than a specific threshold value. When the signal is detected, the current time is read from the timer 46, and this time is stored in the RAM 48 as the arrival time of the ultrasonic wave.
座標・時間演算部５６のＣＰＵ４５は、ＲＡＭ４８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。
また電子ペン１からの電磁波信号が、図６に基づいて送信されたならば、ＲＡＭ４８に保存されている電磁波信号の受信時間データにより、２回ごとの電磁波信号の時間間隔から図６に基づいてペンスイッチ１４、マウススイッチ４、マウススイッチ５の状態を特定し、紙面に筆記している筆記状態、マウススイッチを押しているマウス操作状態等の固有情報を得ることができる。電磁波信号が図７に基づいて送信されたならば、３回ごとの電磁波信号の時間間隔から図７に基づいて電子ペン１の固有情報を得ることができる。
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。ＣＰＵ４９は、計算された電子ペン１の位置座標データとペンスイッチ１４、サイド１スイッチ４、サイド２スイッチ５の状態を変換処理部５７のＲＡＭ５０に保存する。
The CPU 45 of the coordinate / time calculation unit 56 calculates the arrival time difference between the arrival time of the electromagnetic wave signal in the electromagnetic wave reception unit 30 stored in the RAM 48 and the arrival time of the ultrasonic signal in the two ultrasonic reception units 31 and 32 and the sound speed. Used to calculate the distance from the electronic pen 1 to the ultrasonic receiver.
If the electromagnetic wave signal from the electronic pen 1 is transmitted based on FIG. 6, the reception time data of the electromagnetic wave signal stored in the RAM 48 is used to determine the time interval of the electromagnetic wave signal every two times based on FIG. The state of the pen switch 14, the mouse switch 4, and the mouse switch 5 can be specified, and unique information such as the writing state being written on the paper and the mouse operating state while the mouse switch is being pressed can be obtained. If the electromagnetic wave signal is transmitted based on FIG. 7, the unique information of the electronic pen 1 can be obtained based on FIG. 7 from the time interval of the electromagnetic wave signal every three times.
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 49 stores the calculated position coordinate data of the electronic pen 1 and the state of the pen switch 14, the side 1 switch 4, and the side 2 switch 5 in the RAM 50 of the conversion processing unit 57.
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。
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、発信の間隔は約１０ｍ秒であり、超音波信号の最長飛行時間は約１ｍ秒である。
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.
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 about 10 milliseconds. The longest flight time of the signal is about 1 ms.
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３６、３７、３８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。
一番下の波形は、計測波形のａから作られたコンパレータ４２の出力波形である。
FIG. 5 is a conceptual diagram of the measured waveform after filtering. Since the external noise can be appropriately blocked by the filter circuit units 36, 37, and 38, 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.
The bottom waveform is the output waveform of the comparator 42 created from the measurement waveform a.
変換処理部５７のＣＰＵ４９は、ＲＡＭ５０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、筆跡データまたは、マウス操作データとしてコンピュータ８に送信する。本実施の形態では、コンピュータ８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７とコンピュータ８を切り離して、受信機２は電池５８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５７のＲＡＭ５０には、位置座標データと各種スイッチ情報として残しても良いし、筆跡データやマウス操作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８に接続した際に、変換処理部５０のＣＰＵ４９は、ＲＡＭ５０にあるデータをコンピュータ８に送信する。 The CPU 49 of the conversion processing unit 57 recognizes the position coordinate data of the electronic pen 1 stored in the RAM 50 as a series of aggregate stroke data 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 transmitted to the computer 8 as handwriting data or mouse operation data. In this embodiment, writing is performed while connected to the computer 8, but the communication interface 7 and the computer 8 are disconnected from the receiver 2, and the receiver 2 uses the power of the battery 58 to connect the computer 8 such as outdoors. Can be used where there is no place. In this case, the position coordinate data and various switch information may be left in the RAM 50 of the conversion processing unit 57, or the data converted into handwriting data or mouse operation data may be left. When the receiver 2 is connected to the computer 8 again, the CPU 49 of the conversion processing unit 50 transmits data in the RAM 50 to the computer 8.
（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（図２参照）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。電磁波の発信時間間隔については図６に基づき、２回で１セットとした。平均繰り返し周期は２０ｍ秒であり、２−０ａと２−０ｂの間隔は８０ｋＨｚの１周期の４倍１００ｕ秒とした。
また、信号受信部５２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３６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８は接続し、受信機２はコンピュータ８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、サイド１スイッチ５をオン状態にして、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・時間演算部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とサイド１スイッチ５オン状態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 (see FIG. 2) of the electronic pen 1 is set to 80 kHz, and the transmission interval of the ultrasonic signal and electromagnetic wave signal of the signal transmission unit 13 is set to 100 times / second. The transmitting antenna 21 of the electromagnetic wave transmitter 12 is provided. The transmission time interval of electromagnetic waves was set to one set twice based on FIG. The average repetition period was 20 milliseconds, and the interval between 2-0a and 2-0b was 100 u seconds, which is four times one period of 80 kHz.
The signal reception unit 52 receives an electromagnetic wave signal using a receiving antenna, and the filter circuit unit 36 is a band-pass filter having a peak at 80 kHz. The receiver 2 and the computer 8 were connected, and the receiver 2 was used using the power of the computer 8.
The electronic pen 1 is fixedly installed at a position of about 200 mm equally from the two ultrasonic receivers, the electronic pen is stopped for about 2 seconds, the side 1 switch 5 is turned on, and the position coordinates are set by the receiver 2. Was measured. The position coordinate data generated by the coordinate / time calculation unit 47 when this operation was repeated 20 times was evaluated.
As a result, the position coordinates of the electronic pen and the ON state of the side 1 switch 5 could be accurately detected 20 times.
（実施例２）
図１のように配置した手書筆跡入力システムを使用した。ただし、受信機２とコンピュータ８は切り離し、受信機２は内臓電池５８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、ペンスイッチ１４をオン状態にして、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・時間演算部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とペンスイッチ１４オン状態を検出することができた。
(Example 2)
A handwriting input system arranged as shown in FIG. 1 was used. However, the receiver 2 and the computer 8 were separated, and the receiver 2 was used using the power of the built-in battery 58.
The electronic pen 1 is fixedly installed at a position of about 200 mm equally from the two ultrasonic receivers, the electronic pen is stopped for about 2 seconds, the pen switch 14 is turned on, and the position coordinates of the electronic pen 1 are set by the receiver 2. Measurement was performed. The position coordinate data generated by the coordinate / time calculation unit 47 when this operation was repeated 20 times was evaluated. As a result, the position coordinates of the electronic pen and the on state of the pen switch 14 could be accurately detected 20 times.
（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、受信機においても電磁波信号の代わりに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。また赤外線の発信間隔からスイッチの状態を検出した。また赤外線と超音波の発信間隔は、実施例１及び実施例２と同様にした。
上記の比較例のシステムを用いて、実施例１及び実施例２と同じテストを行った。その結果、実施例１及び実施例２と同等の結果を得る事ができ、正確に位置座標とスイッチの状態を検出することができた。
(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, the electronic pen is provided with not only an ultrasonic signal transmitter, but also an infrared signal transmitter, and the receiver also measures the arrival time of the received infrared signal with the infrared signal receiver instead of the electromagnetic wave signal. Was newly provided, and the flight time of the ultrasonic signal was calculated from the difference in arrival time between the infrared signal transmitted from the electronic pen and the ultrasonic signal, and the position coordinate of the electronic pen was calculated. The switch status was detected from the infrared transmission interval. In addition, the transmission intervals of infrared rays and ultrasonic waves were the same as those in the first and second embodiments.
The same test as Example 1 and Example 2 was conducted using the system of the above comparative example. As a result, it was possible to obtain the same results as in Example 1 and Example 2, and to accurately detect the position coordinates and the switch state.
しかし、電子ペンとして実施例１及び実施例２と比較例の手書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及び実施例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２は超音波信号を１回送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 use time of the handwriting handwriting input system of Example 1 and Example 2 and the comparative example was compared as an electronic pen, it could be continuously used for about 150 hours in Example 1 and Example 2, but the comparative example Then, only 90 hours could be used continuously. This is because, in order to obtain one position coordinate data, the power consumption for transmitting the ultrasonic signal once in Example 2 is consumed in the second embodiment, whereas the power for transmitting the ultrasonic signal and the infrared signal once in the comparative example. This is because the power consumption of the entire system has increased because it has to be consumed. Therefore, it was confirmed that the present invention is effective from the aspect of power consumption of the handwriting input system.
１ 電子ペン
２ 受信機
３ 筆記部
４ マウススイッチ
５ マウススイッチ
６ 被記録媒体
７ 通信インタフェース
８ 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、５８ 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、３５、３９、４０、４１ アンプ
３６、３７、３８ フィルタ回路
４２、４３、４４ コンパレータ
４５、４９ ＣＰＵ
４６ タイマ
４７ フラッシュメモリ
４８、５０ ＲＡＭ
５２、５３、５４ 受信回路
５５ 信号受信部
５６ 座標・時間演算部
５７ 変換処理部
ａ 電磁波信号
ｂ 超音波信号
ｃ 電磁波信号から超音波信号までの時間差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic pen 2 Receiver 3 Writing part 4 Mouse switch 5 Mouse switch 6 Recording medium 7 Communication interface 8 Computer 10 Ultrasonic generation element 11 Ultrasonic transmission part 12 Electromagnetic wave transmission part 13 Signal transmission part 14 Pen switch 15, 58 Battery 16 Coil 17 Boosting transistor 18 Diode 19, 20 Resistor 21 Transmitting antenna 30 Electromagnetic wave receiver 31, 32 Ultrasonic receiver 33, 34, 35, 39, 40, 41 Amplifier 36, 37, 38 Filter circuit 42, 43, 44 Comparator 45, 49 CPU
46 Timer 47 Flash memory 48, 50 RAM
52, 53, 54 Reception circuit 55 Signal reception unit 56 Coordinate / time calculation unit 57 Conversion processing unit a Electromagnetic wave signal b Ultrasonic signal c Time difference from electromagnetic wave signal to ultrasonic signal
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| JP (1) | JP2009134505A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011030984A1 (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-17 | (주)옴니오 | Information input system and method |
| CN102004566A (en) * | 2010-11-30 | 2011-04-06 | 汉王科技股份有限公司 | Electromagnetic handwritten device |
| JP2011159002A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Pentel Corp | Handwriting input system |
| JP2012248028A (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Kddi Corp | Pointing system |
| CN115617192A (en) * | 2022-06-20 | 2023-01-17 | 荣耀终端有限公司 | Touch positioning method and electronic equipment |
-
2007
- 2007-11-30 JP JP2007309988A patent/JP2009134505A/en active Pending
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