JPH0836452A

JPH0836452A - 筆記ペン及び筆記ペン装置

Info

Publication number: JPH0836452A
Application number: JP16925894A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】筆記情報を電子化できる、しかも個々人のパ
ーソナルな文房具として好適な筆記ペン及び筆記ペン装
置を提供する。【構成】筆記ペン装置は筆記ペン１００と筆記用紙と
でなる。筆記用紙には、反射特性が変化してなる紋様が
設けられている。筆記ペンは、筆記用紙の紋様の反射特
性の差異によって筆記情報を検出する筆記情報検出手段
１０２〜１１５、１１７と、筆記情報を記憶する筆記情
報記憶手段１１３、１１６と、筆記情報記憶手段に記憶
された筆記情報を外部装置に転送する筆記情報転送手段
１０２〜１１５、１１７とを有する。また、筆記ペン
は、筆記用紙上に筆跡を記録させる筆記機能実現構成１
０２〜１０５を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筆記情報を電子化する
筆記ペン及び筆記ペン装置に関し、特に、電子的筆記情
報の記憶構成を筆記ペン又は筆記ペン装置に持たせよう
としたものである。

【０００２】

【従来の技術】筆記情報を電子化する筆記ペン装置を適
用している装置として、ペン入力コンピュータが実現さ
れている。ペン入力コンピュータの特徴は表示一体型の
タブレットを持っている点である。ユーザは、画面上に
入力ペンで文字を筆記すれば、筆跡が表示され、さらに
オンライン手書き認識により文字として入力することが
できる。特公平５−２５１４８号公報には、入力部とし
てのタブレットに出力装置としての表示部の機能を合わ
せ持たせたオンライン文字認識装置について示されてお
り、また、ペン入力コンピュータに必要な手書き入力に
よる文字入力技術が示されている。

【０００３】これが小形化され携帯端末化されたもの
は、文房具のような個々人のパーソナルな存在となると
考えられ、小形化や使いやすさの実現が課題となってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ペン入
力コンピュータが、文房具のような個々人のパーソナル
な存在となるためには、以下のような欠点があった。

【０００５】（１）タブレットからの信号処理系にオン
ライン認識機能があるが、筆記情報をユーザに提示する
ために、少なくとも表示一体型のタブレットで構成され
る端末を携帯する必要がある。すなわち、大形化し、携
帯性が充分ではない。

【０００６】（２）文房具のような個々人のパーソナル
な存在としては、従来の紙に従来の筆記ペンで書いた場
合と同等の機能性の実現が最低限必要である。しかし、
タブレットへの筆記は、従来の紙に従来の筆記ペンで書
いた場合と異なった感触になり、ユーザにとって違和感
がある。

【０００７】（３）ペン入力コンピュータにも検索機能
を持たせることができるが、従来の手帳の使いやすさ、
すなわちページめくり風の検索機能の実現は容易ではな
い。

【０００８】（４）文字認識と描画の融合といったサー
ビス面での発展性や認識方式の改良等による機能アップ
のためには、表示一体型のタブレットで構成される端末
のバージョンアップが必要となり、旧製品購入者に対す
るフォローが容易ではない。

【０００９】そのため、文房具のような個々人のパーソ
ナルな存在としての、しかも電気的処理に容易に応じら
れる既存文房具と同様な使用形態が可能な筆記ペンや筆
記ペン装置が望まれている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第１の本発明の筆記ペンは、筆記情報を検出する筆
記情報検出手段と、筆記情報を記憶する筆記情報記憶手
段と、筆記情報記憶手段に記憶された筆記情報を外部装
置に転送する筆記情報転送手段とを有することを特徴と
する。

【００１１】ここで、筆記用紙上に筆跡を記録させる筆
記機能実現構成をさらに有することは好ましい。

【００１２】第２の本発明は、筆記ペンと筆記用紙とで
なる筆記ペン装置において、筆記用紙に反射特性が変化
してなる紋様を設けると共に、筆記ペンとして、筆記情
報を検出する筆記情報検出手段と、筆記情報を記憶する
筆記情報記憶手段と、筆記情報記憶手段に記憶された筆
記情報を外部装置に転送する筆記情報転送手段でなるも
のを適用し、その筆記情報検出手段が、筆記用紙の紋様
を光学的反射により検出し、検出レベルとその遷移パタ
ーンにより筆記情報を検出するものであることを特徴と
する。

【００１３】第３の本発明は、筆記ペンと筆記用紙と携
帯可能な筆記情報記憶装置とでなる筆記ペン装置であっ
て、筆記用紙は、反射特性が変化してなる紋様を有し、
筆記ペンは、筆記用紙の紋様を光学的反射により検出
し、検出レベルとその遷移パターンにより筆記情報を検
出する筆記情報検出手段と、その筆記情報を送信する筆
記情報送信手段とを少なくとも有し、筆記情報記憶装置
は、送信されてきた筆記情報を受信する筆記情報受信手
段と、その筆記情報をを記憶する筆記情報記憶手段と、
筆記情報記憶手段に記憶された筆記情報を外部装置に転
送する筆記情報転送手段とを有することを特徴とする。

【００１４】第２及び第３の本発明においても、筆記ペ
ンが、筆記用紙上に筆跡を記録させる筆記機能実現構成
をさらに有することは好ましい。

【００１５】

【作用】第１の本発明の筆記ペンによって筆記したとき
に、筆記情報検出手段によって、その筆跡に係る筆記情
報が検出され、これが筆記情報記憶手段に記憶される。
この記憶された筆記情報は、後で、筆記情報転送手段に
よって外部装置に転送する。この第１の本発明の筆記ペ
ンにおいては、筆記情報の検出を筆記用紙との相対的で
行なうものであっても良く、また、筆記用紙とは無関係
に行なうものであっても良い。

【００１６】第２の本発明の筆記ペン装置において、筆
記ペンによって筆記用紙上に筆記されたときに、筆記情
報検出手段によって、筆記用紙の紋様の反射特性の差異
によって筆記情報が検出され、これが筆記情報記憶手段
に記憶される。この記憶された筆記情報は、後で、筆記
情報転送手段によって外部装置に転送する。

【００１７】第３の本発明の筆記ペン装置においては、
筆記情報検出手段が検出した筆記情報を筆記情報送信手
段が筆記ペンから筆記情報記憶装置に送信し、筆記情報
記憶装置においては、その筆記情報受信手段が筆記情報
を受信して筆記情報記憶手段に記憶させる。この記憶さ
れた筆記情報も、後で、筆記情報転送手段によって外部
装置に転送する。

【００１８】従って、いずれの本発明においても、携帯
型の筆記ペン又は筆記ペン装置によって筆記情報を記憶
でき、しかも、その検出構成は筆記ペン内に収容されて
いるので、個々人のパーソナルな存在として有用な文房
具となる。

【００１９】ここで、筆記ペンが、筆記用紙上に筆跡を
記録させる筆記機能実現構成を既存の文房具と同様に筆
跡を筆記用紙に記録できて好ましい。

【００２０】

【実施例】

（Ａ）第１実施例以下、本発明による筆記ペン及び筆記ペン装置の第１実
施例を図面を参照しながら詳述する。

【００２１】（A-1)第１実施例の構成筆記ペン装置は、筆記ペン及び筆記用紙からなり、さら
に関連装置としてペン立て装置が付随している。

【００２２】図１は、第１実施例の筆記ペンの構成を示
す説明図であり、電気的な処理系についてはブロック図
的に示し、それ以外の構成については概略断面図的に示
したものである。図２は、第１実施例の筆記用紙の説明
図である。図３は、ペン立て装置の構成を示すブロック
図である。

【００２３】図１において、この実施例の筆記ペン１０
０は、基端部が閉蓋されていると共に先端部が徐々に縮
径している筒体でなる筆記ペン本体１０１を有し、外形
は一般的な筆記具（例えばボールペン）と同様な形状を
有する。

【００２４】この筆記ペン本体１０１の先端部（ペン
先）には、光透過性の材質でなるボール１０２が取り付
けられている。このボール１０２に先端が接触するよう
に、先端部が徐々に縮径している円筒体のインク収容部
材が設けられており、このインク収容部材は、それぞれ
がほぼ半円筒体に束ねられた２種類の光ファイバ１０３
及び１０４から構成されている。このインク収容部材に
は、筆記用紙部材表面に筆跡を記録するインク１０５が
充填されている。なお、この実施例の場合、インク１０
５は、赤色光や緑色光に対する減衰率（光吸収率）が小
さいものであることが好ましい。

【００２５】以上の構成要素が、筆記用紙部材表面に筆
跡を記録する筆記機能を実現するものである。

【００２６】光ファイバ１０３の他端には例えばＬＥＤ
素子でなる発光素子１０６が結合され、一方、光ファイ
バ１０４の他端にはそれぞれ赤色成分、緑色成分を透過
させるカラーフィルタ１０７及び１０８を介してそれぞ
れに例えばフォトダイオードでなる受光素子１０９及び
１１０が結合されている。すなわち、発光素子１０６、
光ファイバ１０３、ボール１０２、筆記用紙表面、光フ
ァイバ１０４、カラーフィルタ１０７及び１０８、並び
に、受光素子１０９及び１１０の経路で、発光素子１０
６から射出された光が伝搬されるようになされている。

【００２７】なお、発光素子１０６は、赤色成分及び緑
色成分を含む光を射出するものである。また、ペン先の
ボール１０２が筆記用紙表面に接触していない場合にお
いては、発光素子１０６からの赤色成分と緑色成分を含
む光がボール１０２部分で全反射しないようにボール１
０２やインク１０５の屈折率や光ファイバ１０３と光フ
ァイバ１０４の結合角度が選ばれている。

【００２８】制御回路１１３は、このような光学系やこ
の光学系に関連して設けられている電気処理系の全体の
制御を行なうものである。

【００２９】変調回路１１７は、制御回路１１３の制御
下で、発光素子１０６の駆動電流を供給するものであ
り、駆動電流は、高周波かつ低デューディのパルス状に
発光素子１０６を点滅させるものである。

【００３０】センスアンプ１１１は、両受光素子１０９
及び１１０によって光電変換されて得られた電気信号を
それぞれ増幅するものであり、ゲート回路１１２は、制
御回路１１３の制御下で、変調回路１１７からの駆動電
流のオンオフと同期したタイミングでその増幅後の電気
信号を通過させるものである。アナログ／デジタル変換
器１１４は、ゲート回路１１４から出力された２種類の
電気信号をそれぞれデジタルデータに変換するものであ
る。符号回路１１５は、２種類のデジタルデータを、後
述の動作の項に記載したようにコード化するものであ
り、コード化されたデータは制御回路１１３の制御下で
メモリ回路１１６に記憶されるようになされている。

【００３１】以上のような電子回路部分の電源として二
次電池１１８が内蔵されている。誘導コイル１１９は、
先端側に設けられており、当該筆記ペン１００が後述す
るペン立て装置３００に立てられたときに供給される磁
束変換に応じて電圧を誘起する。充電回路１２０は、こ
の誘起電圧に係る電力を整流して二次電池１１８を充電
させる。

【００３２】以上の構成を有する筆記ペン１００に付随
して用いる筆記用紙２００は、図２に示すような特殊な
パターンが印刷されている。

【００３３】筆記用紙２００の特殊パターンの赤色成分
をフィルタで選択してみると、図２（ａ）に示すように
濃度差をもった縦縞パターンとなり、筆記用紙２００の
特殊パターンの緑色成分をフィルタで選択してみると、
図２（ｂ）に示すように濃度差をもった横縞パターンと
なっている。このように赤色成分の縦縞パターンと緑色
成分の横縞パターンとが合成されてなる特殊パターン
は、全体的に淡い濃度で印刷されており、筆記ペン１０
０のインク１０５が付着した場合にその筆跡の視認性を
損なうことがないようになされている。縦縞パターン及
び横縞パターン構成の意義については、動作の項で明ら
かにする。

【００３４】上記筆記ペン１００は、適宜図３に示すペ
ン立て装置３００に立てられ、メモリ回路１１６に格納
されているデータを外部に出力する。

【００３５】図３において、外形ほぼ箱形のペン立て本
体３０１は、先端が縮径している円筒体形状のペン受部
３０２を有し、このペン受部３０２に上述した筆記ペン
１００（図３では破線で示している）が挿入される。ペ
ン受部３０２は、筆記ペン１００を安定して保持できる
と共に、少なくともその誘導コイル１１９が内部に入る
程度の長さを有し、磁束を透過できる材質で構成されて
いる。

【００３６】ペン受部３０２の下端には、当該ペン立て
装置３００内の光ファイバ３０５と筆記ペン１００のペ
ン先部分（光透過性ボール１０２）を光結合する光結合
部３０４が設けられている。光ファイバ３０５の他端は
２系統に分かれており、一方は、電気信号を光信号に変
換する発光部３０６が結合されており、他方は、光信号
を電気信号に変換する受光部３０７が結合されている。
このペン立て装置３００は、図示しない筆記情報処理装
置（例えばパーソナルコンピュータやワークステーショ
ン）から延出されているケーブルコネクタが接続される
信号転送用コネクタ３０９を有し、このコネクタ３０９
を介して入力された電気信号がインタフェース回路３０
８を介して上述した発光部３０６に与えられるようにな
されている。受光部３０７からの電気信号（筆記情報）
は、インタフェース回路３０８及びコネクタ３０９を順
次介して図示しない筆記情報処理装置に出力されるよう
になされている。

【００３７】インタフェース回路３０８は、上述のイン
タフェース機能を担うと共に、受光部３０７から与えら
れた電気信号（従って筆記ペン１００からの信号）が充
電要求信号であるかの監視も行なっており、電気信号が
充電要求信号である場合には、発振回路３１１を所定時
間動作させる。発振回路３１１は、このときに高周波電
流を、ペン受部３０２の外周に巻回されている磁束発生
用コイル３１０に供給し、磁束発生コイル３１０は交流
磁束を発生する。この交流磁束によって、筆記ペン１０
０内の上述した誘導コイル１１９に電圧が誘起され、筆
記ペン１００内の二次電池１１８が充電される。

【００３８】このペン立て装置３００の電源は電源部３
１２から供給され、この電源部３１２には電源供給用の
コネクタ３１３を介して外部から電源が供給されるよう
になされている。

【００３９】（A-2)第１実施例の動作次に、第１実施例の動作を、上述した図１〜図３に加え
て、図４をも参照しながら説明する。

【００４０】図１に示した筆記ペン１００で、図２によ
って説明した特殊パターン（以下、紋様と呼ぶ）が印刷
された筆記用紙２００の上に文字等を筆記すると、従来
のボールペンで筆記した場合と同様に、ペン先のボール
１０２表面に付着したインク１０５が筆記用紙２００の
上に転写されて文字等が描かれる。

【００４１】発光素子１０６は、その駆動回路として挿
入されている変調回路１１７からの駆動電流により、高
周波かつ低デューディのパルス状に点滅する。上記筆記
時においては、この発光素子１０６から射出された光
が、光ファイバ１０３及びボール１０２を介してボール
１０２に接触している筆記用紙２００の面で反射され、
その反射光は、筆記用紙２００のその箇所での紋様の色
とその濃度に応じたものとなる。この反射光は、光ファ
イバ１０４を介して赤色成分のみを通過させるカラーフ
ィルタ１０７及び緑色成分のみを通過させるカラーフィ
ルタ１０８に達し、これにより、受光素子１０９は赤色
成分のみのレベルを検出し、受光素子１１０は緑色成分
のみのレベルを検出する。

【００４２】赤色成分の受光レベル信号及び緑色成分の
受光レベル信号は、センスアンプ１１１で増幅された
後、ゲート回路１１２によって、発光素子側での点灯期
間に同期したタイミングで取出され、その後、アナログ
／デジタル変換器１１４によってデジタルデータに変換
される。

【００４３】以上のように、赤色成分の受光レベル及び
緑色成分の受光レベルを独立に検出しているので、筆記
用紙２００に印刷された赤色成分のみを吸収する縦縞紋
様からの赤色成分の受光レベル信号に応じて横方向の筆
記ペン１００の動きの検出が可能であり、筆記用紙２０
０に印刷された緑色成分のみを吸収する横縞紋様からの
緑色成分の受光レベル信号に応じて縦方向の筆記ペン１
００の動きの検出が可能である。なお、筆記方向が斜め
方向の場合には、それを横方向及び縦方向にベクトル分
解した赤色成分の受光レベル信号及び緑色成分の受光レ
ベル信号が検出される。

【００４４】以下、赤色成分の受光レベル信号及び緑色
成分の受光レベル信号から筆記ペンの動き検出及び座標
検出が可能なことを、図２及び図４を用いて説明する。

【００４５】図２に示すように、赤色成分の縦縞紋様
は、幅広の帯…、「Ａ」、「Ｂ」…と、幅狭の帯…、
「ａ」、「ｂ」、…とが交互に配列されている。幅広の
帯…、「Ａ」、「Ｂ」…の濃度は３段階になっており、
右方向に高濃度、中濃度、低濃度が繰返されている。幅
狭の帯…、「ａ」、「ｂ」、…の濃度は右側にいくに従
って徐々に小さくなっている。

【００４６】図４は、筆記ペン１００で左から右の方向
に描いた場合の時系列データを示すものであり、この時
系列データは、受光素子１０９からの赤色成分の受光レ
ベル信号をセンスアンプ１１１で増幅し、ゲート回路１
１２で発光素子１０６の発光タイミングでレベルを保持
し、アナログ／デジタル変換器１１４によりデジタル化
したデータ値である。

【００４７】図４に示すように、継続期間の比較的長い
レベルに「Ｌ０」、「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」の
４種類のレベルがある。レベル「Ｌ０」は筆記ペン１０
０が筆記用紙２００から離れている期間のレベルであ
り、レベル「Ｌ１」は高濃度の帯「Ａ」又は「Ｄ」での
レベルであり、レベル「Ｌ２」は中濃度の帯「Ｂ」又は
「Ｅ」のレベルであり、レベル「Ｌ３」は低濃度の帯
「Ｃ」又は「Ｆ」のレベルである。

【００４８】筆記ペン１００が筆記用紙２００に接触し
ているときに生じる３種類のレベル「Ｌ１」、「Ｌ２」
及び「Ｌ３」の遷移パターンにより、筆記ペン１００の
動きの方向が識別できる。すなわち、Ｌ１→Ｌ２、Ｌ２
→Ｌ３又はＬ３→Ｌ１の遷移パターンのときには筆記ペ
ン１００は右方向に動いており（図４参照）、Ｌ３→Ｌ
２、Ｌ２→Ｌ１又はＬ１→Ｌ３の遷移パターンのときに
は筆記ペン１００は左方向の動いている。筆記ペン１０
０の動き距離は、この遷移パターンに従って連続する３
種類のレベル「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」の数によ
り計測できる。筆記ペン１００の筆記用紙２００との接
触／不接触は、４種類のレベル「Ｌ０」、「Ｌ１」、
「Ｌ２」及び「Ｌ３」の遷移パターンにより検出でき
る。Ｌ０→Ｌ０以外への遷移パターンは、その遷移した
瞬間が一画の始点を意味し、Ｌ０以外→Ｌ０への遷移パ
ターンは、その遷移した瞬間が一画の終点を意味する。

【００４９】次に、筆記用紙２００上の横方向の絶対座
標を検出する方法について説明する。上述したように、
幅狭の帯…、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、…、「ｅ」、…
の濃度は、筆記用紙２００の位置に対応して変化させて
ある。そのため、レベル「Ｌ０」、「Ｌ１」、「Ｌ２」
及び「Ｌ３」間の遷移の途中に存在する比較的短い期間
のレベル（図４でａ、ｂ、ｃ、…、ｅを付している箇所
のレベル）は、筆記用紙２００上の横方向の絶対座標に
対応したレベルである。これらレベルは、遷移パターン
検出に用いる４種類のレベル「Ｌ０」、「Ｌ１」、「Ｌ
２」、「Ｌ３」に時系列的に挟まれているため、４種類
のレベル「Ｌ０」、「Ｌ１」、「Ｌ２」、「Ｌ３」を所
定値になるように校正した場合、これら幅狭の帯に対応
したレベルも正確なものとなり、比較的精度よく座標位
置を知ることができる。

【００５０】以上、受光素子１０９からの赤色成分の受
光レベルに基づいて、横方向の動き距離と座標位置とを
識別できることを説明した。全く同様の動作原理によ
り、受光素子１１０からの緑色成分の受光レベルに基づ
いて、縦方向の動き距離と座標位置とを識別できる。

【００５１】符号化回路１１５は、赤色成分の受光レベ
ル信号に係る時系列データ及び緑色成分の受光レベル信
号に係る時系列データを、筆跡を直接表すようにコード
化する。コード化は、例えば、始点座標（ｘ，ｙ）、第
１サンプル動き量（ｄｘ１，ｄｙ１）、第２サンプル動
き量（ｄｘ２，ｄｙ２）、…第ｎサンプル動き量（ｄｘ
ｎ，ｄｙｎ）、終点マークのように行なう。このように
コード化されたコードデータがメモリ回路１１６に記憶
される。

【００５２】以上のように、横方向の一次元的な情報と
縦方向の一次元的な情報より、筆記用紙２００上に筆記
した二次元的な情報が筆記ペン１００内で記憶される。

【００５３】メモリ回路１１６に記憶された筆記情報
（コードデータ）は、図３に示すペン立て装置３００を
介して、パーソナルコンピュータやワークステーション
等の筆記情報処理装置へ転送される。

【００５４】ペン立て装置３００に筆記ペン１００が立
てられた状態において、筆記情報処理装置が送出したデ
ータ転送要求信号がコネクタ３０９からインタフェース
回路３０８に入力されると、インタフェース回路３０８
から発光部３０６にデータ転送要求信号が与えられて発
光部３０６が駆動される。発光部３０６から射出された
光信号（赤色成分及び又は緑色成分を含む）は光ファイ
バ３０５を通って光結合部３０４によってペン先ボール
１０２に到達する。

【００５５】筆記ペン１００においては、発光素子１０
６から受光素子１０９及び１１０に至る筆記用紙２００
の紋様の読み取り光学系が、筆記情報処理装置（直接に
はペン立て装置３００）とのデータ通信のためにも共通
に機能する。

【００５６】ペン先ボール１０２から、筆記ペン１００
内の光学系に導入された光信号（データ転送要求信号）
は、筆記時の光信号と同様に処理されて、符号化回路１
１５に入力される、符号化回路１１５又は制御回路１１
３はデータ転送要求信号の検出機能を有する。データ転
送要求信号を受けると、制御回路１１３はメモリ回路１
１６からコードデータを読出して変調回路１１７に与え
て発光素子１０６の発光をデジタル変調する。筆記情報
を含む発光素子１０６からの光信号は、光ファイバ１０
３及びボール１０２を介した後、ペン立て装置３００の
光結合部３０４に入射される。

【００５７】光結合部３０４によってペン立て装置３０
０内に導入された光信号（筆記情報）は、光ファイバ３
０５を介して受光部３０７に到達し、デジタル電気信号
に変換される。この電気信号は、インタフェース回路３
０８によりレベル等の変換を行なわれてコネクタ３０９
より筆記情報処理装置へ転送される。

【００５８】上述したように、転送されたデータには、
縦横の動きと一画毎の始点座標等が含まれているため、
パーソナルコンピュータやワークステーション等の筆記
情報処理装置においては、筆記用紙２００上に筆記され
た二次元的な描画像を復元することができ、画像のまま
で、あるいは文字認識技術及び図形認識技術を用いるこ
とにより得られる認識結果を利用することができる。

【００５９】また、筆記ペン１００の制御回路１１３
は、二次電池１１８から供給される電力を監視してお
り、二次電池１１８の蓄電量が不足しているときには、
充電要求信号を変調回路１１７に出力して発光素子１０
６を駆動させる。このときも、光信号でなる充電要求信
号が上述した光学経路によってペン立て装置３００内の
受光部３０７に到達し、電気信号に変換されてインタフ
ェース回路３０８に与えられる。インタフェース回路３
０８は、受光部３０７から与えられた電気信号が充電要
求信号であるかの監視も行なっており、電気信号が充電
要求信号である場合には、発振回路３１１を所定時間動
作させる。発振回路３１１は、このときに高周波電流
を、ペン受部３０２の外周に巻回されている磁束発生用
コイル３１０に供給し、磁束発生コイル３１０は交流磁
束を発生する。この交流磁束によって、筆記ペン１００
内の上述した誘導コイル１１９に電圧が誘起され、充電
回路１２０によって二次電池１１８が充電される。

【００６０】（A-3 ）第１実施例の効果第１実施例によれば、筆記ペン１００で特殊紋様が印刷
された筆記用紙２００に筆記した情報が筆記ぺン１００
に記憶されるため、表示一体型のタブレットを含むペン
コンピュータを携帯する必要がなく、筆記ペン１００
と、上記筆記用紙２００を束ねた手帳やノートといった
従来感覚の筆記用具のみを携帯することで筆記情報の記
憶が可能となる。

【００６１】また、筆記ペン１００に記憶された筆記情
報はパーソナルコンピュータやワークステーションへ転
送することが可能であり、手帳やノートに筆記された内
容と同一の文字や描画をパーソナルコンピュータやワー
クステーションで利用することができる。文字認識をオ
ンラインで行なう必要がないため、筆記ペン１００には
認識部や登録辞書のような機能が不要となり、筆記ペン
１００の小形化、軽量化、低消費電力化及びローコスト
化の実現が容易なだけでなく、パーソナルコンピュータ
やワークステーション側でのオフライン認識にはリアル
タイム性が要求されないため、高度の認識アルゴリズム
を、専用ハードウェアを設けなくても実行することが可
能であるという大きな利点がある。

【００６２】さらに、筆記ペン１００においては認識し
ないため、筆記中に正しく認識されるかといった配慮が
不要となり、普通の筆記同様の感覚で用いることがで
き、しかも文字以外の図形や記号も制限なく記憶させる
ことができる。認識性能アップやアプリケーション面で
の改善も、筆記ペン１００側の変更なしにパーソナルコ
ンピュータやワークステーション側のソフトウェア対応
で可能であり、アプリケーションやシステム面でも拡張
性についても優れている。

【００６３】さらにまた、筆記用紙２００の特殊紋様に
より光学的に動きと座標を検出しているため、筆記中に
筆記ペン１００を回転させたりしても筆記用紙２００上
の動き方向等が正確に検出、保存され、また、乗り物に
乗って移動中に筆記しても加速度等による悪影響がな
い。

【００６４】なお、文字や図形は普通のボールペンで筆
記した場合と同様に、それぞれのページに見えるため、
視覚的に確認したり検索したりするのに違和感がない。

【００６５】また、この実施例ではパルス状に点滅した
能動光に同期したタイミングの光レベルのみを検出する
ので、筆記ペン１００を使用する環境に存在する外部光
の影響を受けにくく、暗闇でとったメモも記憶される。

【００６６】手書き認識のための情報として重要な筆記
ペン１００の相対的な移動量は、筆記用紙２００の縞の
数を数えることによるデジタル的な検出方法で求められ
るため、安定した検出精度が得られる。

【００６７】（Ｂ）第２実施例次に、本発明の第２実施例の筆記ペン及び筆記ペン装置
を図面を参照しながら詳述する。ここで、図５は、第２
実施例の筆記ペンの構成を示す説明図であり、電気的な
処理系についてはブロック図的に示し、それ以外の構成
については概略断面図的に示したものである。図６は第
２実施例の筆記用紙の説明図である。

【００６８】上記第１実施例は、筆記ペンの移動を２色
のカラー成分光により縦成分と横成分を区別して検出
し、２次元的な動きを求めることで筆記情報を得る方法
であったが、この第２実施例は、単色光又は白色光の検
出によって、２次元的な動き検出しようとしたものであ
る。

【００６９】図１との同一、対応部分に同一符号を付し
て示す図５において、この第２実施例の筆記ペン５００
は、第１実施例の筆記ペン１００とは以下の点が異なっ
ている。発光素子１０６として少なくとも単色光又は白
色光を発光するものを適用している点、光ファイバ１０
４にカラーフィルタを介することなく直接受光素子５０
７が結合されている点、受光素子５０７からアナログ／
デジタル変換器１１４までが一系統のみである点、及
び、符号化回路１１５による符号化方式が図６の筆記用
紙６００の紋様に応じている点が異なっている。

【００７０】２色光を用いた検出か単色光を用いた検出
かの相違によって、第２実施例の筆記用紙６００の紋様
は、図２及び図６の比較から明らかなように、第１実施
例の筆記用紙２００の紋様と異なっている。

【００７１】図６において、格子で囲まれた符号
「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」、「ｆ」、
「ｇ」、「ｈ」及び「ｉ」が付された各矩形領域は、印
刷の階調によりそれぞれ異なる濃度を有する。格子を構
成する縦横の直交する直線は用紙上の座標に対応してそ
の濃度が異なる。図７は、格子を構成する縦横の直交す
る直線の階調により、制限された階調で広い領域を表現
する方法を示している。図７において、格子の「Ａ」、
「Ｂ」、…、「Ｍ」…及び「０」、「１」、「２」、
…、「６３」は印刷の階調による濃度のレベルを示して
いる。格子の交差部分は最も明るい白レベルである。ま
た、図７においては、上述した矩形領域の濃度を省略し
て示している。

【００７２】なお、筆記ペン５００による光検出の空間
的な分解能が、この直線幅のレベルを識別できる程度を
確保するように、ペン先のボール１０２の大きさと紋様
の大きさの関係が選定されている。

【００７３】第２実施例においても、第１の実施例と同
様に、筆記ペン５００で専用の筆記用紙６００に文字や
図形を描くと、その筆跡が筆記用紙６００上に記録さ
れ、また、この際、筆記ペン５００内の受光素子５０７
により筆記用紙６００の紋様濃度に応じた反射レベルが
検出される。

【００７４】第１実施例においては２色の色成分により
縦横の動きを独立して検出することが可能であったが、
第２実施例においては、筆記用紙６００の紋様を工夫す
ることにより、単色であっても２次元的な動きの検出を
可能としており、以下、このことを説明する。

【００７５】上述したように、筆記用紙６００上の９種
類の各矩形領域「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、
「ｅ」、「ｆ」、「ｇ」、「ｈ」、「ｉ」はそれぞれの
濃度で印刷されており、矩形領域の検出レベルは９階調
である。図６に示すように、縦横３個ずつの計９個の方
形領域でなるブロックパターンを縦方向及び横方向に繰
り返すように配置しているため、同じ検出レベルとなる
最も近い位置の２個の方形領域の間には、縦方向、横方
向、斜め方向とも２個の異なるレベルの矩形領域が存在
する。そのため、９個のレベルの識別が可能であれば、
そのレベル遷移パターンより２次元的なペン先の動きの
軌跡情報が得られる。

【００７６】図６に一例として数字の「２」を筆記した
例を示しているが、この場合の矩形領域の検出レベル遷
移は、領域種類で表して、「ｄ→ａ→ｇ→ｈ→ｅ→ｆ→
ａ→ｂ→ｃ→ａ→ｅ→ｉ→ｃ→ｆ→ｈ→ｂ→ｄ→ｇ→ｉ
→ｃ→ｂ→ｄ→ｉ→ｈ→ｂ→ａ→ｄ→ｇ→ａ→ｂ→ｃ→
ａ→ｂ→ｃ→ａ→ｂ→ｃ→ａ」となる。筆記用紙６００
と同じ２次元的な紋様の矩形領域を、最短距離で、この
遷移順序に従ってたどると、数字の「２」の筆跡が再現
される。

【００７７】こうして得られる情報には筆記した一画の
２次元的な動き情報が含まれているが、その始点の筆記
用紙６００上に絶対的な座標情報が含まれていない。絶
対的な座標検出のためには矩形領域間に設けられた格子
直線のレベルを用いる。すなわち、縦の直線のレベルが
横方向の座標に対応し、横線が縦方向の座標に対応する
ように、筆記用紙６００の紋様が印刷されているため、
それぞれの直線部分をペンが通過した場合の検出レベル
より座標を検出できる。

【００７８】検出した直線レベルが縦線のレベルか横線
のレベルであるかは、矩形領域の検出レベル遷移との対
応で識別できる。例えば、上述した数字「２」の筆記時
において、最初の矩形領域遷移「ｄ→ａ→ｇ」で通過し
た直線レベルは横線であって縦方向の座標検出に用いる
ことができ、次の矩形領域遷移「ｇ→ｈ」で通過した直
線レベルは縦線であって横方向の座標検出に用いること
ができる。この座標検出精度は検出レベルの精度に依存
するが、第１実施例と同様に、矩形領域の遷移レベルを
基準に検出レベルの校正を行なうことや、一画の中に複
数の直線レベルが存在することを利用して精度の改善を
行なうことが可能である。

【００７９】また、隣接する矩形領域間に設けられた直
線のレベルは、ちょうど領域の境界線上を筆記して誤っ
たレベルが検出されるのを防ぐことにより、レベル遷移
の検出の信頼性を向上させる効果がある。縦横の直線の
交差点上を通過した場合の直線レベルの悪影響を除去す
るには、一画の中に複数の直線レベルが存在するという
冗長性を利用すること（他の直線位置から問題の直線位
置を推定できること）、直線交差部分が検出最大レベル
すなわち白レベルであることの判定を用いる。この白レ
ベルは同時に検出感度の自動校正情報にも用いることが
できる。

【００８０】こうして、縦線及び横線のレベルにより２
次元座標の検出が可能なことを説明したが、検出レベル
の分解能すなわち直線レベル検出可能な階調精度の制限
上、用紙サイズの大きい場合の座標精度の確保は困難と
なる。

【００８１】しかしながら、この問題を解決する方法を
図７を用いて説明する。図７の例は６４階調で６４格子
以上の座標表現を可能にする方法である。上述したよう
に検出した直線レベルは冗長性があるため、必ずしも一
本で座標情報を表現する必要がないため、２本まとめて
座標表現に用いている。図７において、「Ａ」、
「Ｂ」、…、「Ｍ」…に上位の桁を「０」、「１」
「２」、…、「６３」は下位の桁を表現させることによ
り、それぞれ６４階調の検出が可能であれば２格子単位
で６４×６４すなわち４０９６の範囲の座標検出が可能
である。この２本のレベルの上位／下位の識別は、縦／
横識別と同様に、矩形領域レベルの遷移パターンにより
可能である。この例では、座標表示に２本の線のレベル
の組合せを用いたが、筆記ペン５００の空間的な分解能
と筆記用紙の大きさの関係が許せば線の階調が２値であ
っても複数本組み合わせることにより、又は格子を構成
する直線そのものがバーコードのように複数本で構成す
る方法によって実現可能である。

【００８２】第２実施例の符号化回路１１５は、以上の
ような第２実施例における動き方向の検出原理や絶対座
標値の検出原理に従って、検出レベル信号（デジタル信
号）をコードデータに変換してメモリ回路１１６に格納
させる。

【００８３】メモリ回路１１６に記憶されているデータ
を読出す動作は、第１実施例と同様であるので、その説
明は省略する。

【００８４】第２実施例によれば、図６及び図７に示す
筆記用紙６００の紋様を用いることにより、単色の反射
光のレベル検出のデータだけ用いても２次元の動き検出
が可能であるため、筆記ペン５００の構造が単純化でき
ること、さらに筆記用紙６００の紋様の印刷について、
単色の反射のみを考慮すればよいためカラー印刷が不要
であり、さらに視覚的に目立たない色を用いることがで
きる利点がある。

【００８５】さらに視覚的に目立たない色の波長の光反
射を用いることにより、描くために用いる筆記ペン５０
０のインクの影響を受けない反射光レベル検出の実現が
容易になり、従来の筆記用具感覚の良さを失わないで、
筆記ペン５００と目立たない特殊文様の印刷された筆記
用紙６００を用いるだけでありながら、筆記した情報を
筆記ペン５００が記憶するという優れた筆記ペンを実現
できる。

【００８６】以上第２実施例に特有な効果を説明した
が、上記効果の説明と矛盾しない範囲で、第１実施例と
同様な効果を発揮する。

【００８７】（Ｃ）第３実施例次に、本発明の第３実施例を図面を参照しながら詳述す
る。ここで、図８はこの第３実施例の筆記ペンの構成を
示す説明図であり、図９は第３実施例の筆記情報記憶装
置の構成を示すブロック図である。

【００８８】第３実施例の筆記ペン装置は、筆記ペン及
び筆記用紙に加えて、携帯可能な筆記情報記憶装置から
構成されており、第２実施例の筆記ペン装置に対応して
いるものである。

【００８９】ここで、筆記用紙部材は第２実施例と同様
なものであり、その説明は省略する（図６及び図７参
照）。

【００９０】図８において、第３実施例の筆記ペン８０
０は、第２実施例のメモリ回路１１６を省略し、これに
代えて、送信回路８０１及びアンテナ８０２を設けたも
のである。すなわち、符号化回路１１５からのコードデ
ータを送信回路８０１が送信信号に変換してアンテナ８
０２を駆動して送信させるようになされている。なお、
アンテナ８０２は、剛性体なるものでも良く、ケーブル
状のものであっても良く、筆記ペンの外部に出ているも
のである。

【００９１】図９において、筆記情報記憶装置９００
は、筆記ペンと一緒に携帯することが容易なものであっ
て例えばＩＣカード構成でなり、アンテナ９０１、受信
回路９０２、メモリ制御回路９０３、メモリ回路９０
４、出力バッファ回路９０５及び電源部９０６を有して
いる。筆記ペン８００からの送信信号は、アンテナ９０
１で捕捉され、受信回路９０２によってコードデータに
復元され、このコードデータがメモリ制御回路９０３に
よってメモリ回路９０４に記憶される。データ出力端子
９０７及び９０８を介して記憶データの読出しが指示さ
れると、メモリ制御回路９０３はメモリ回路９０４から
記憶データを読出し、これが出力バッファ回路９０５を
通じて出力端子９０７及び９０８から出力される。

【００９２】従って、この第３実施例によっても、第
１、第２実施例と同様に、筆記ペンと特殊紋様が印刷さ
れた筆記用紙部材と筆記情報記憶装置とを用いるだけで
ありながら、筆記した情報を筆記情報記憶装置が記憶す
るという優れた筆記ペン装置を実現でき、第１、第２実
施例について詳述したような種々の効果を発揮させるこ
とができる。

【００９３】この第３実施例においては、筆記情報記憶
装置９００に筆記情報を記憶させるようにしているの
で、記憶量の増大化が期待できる。

【００９４】（Ｄ）他の実施例上記実施例においては、コードデータに変換された筆記
情報を記憶するものを示したが、コード化する前のデー
タを記憶するようにしても良く、この場合、データ転送
がされた筆記情報処理装置側においてコード化等の処理
も行うことになる。

【００９５】上記実施例においては、筆記情報の検出を
光学特性（筆記用紙の反射特性）を利用して行なうもの
を示したが、他の検出方法によるものであっても良い。
要は、筆記情報を検出して記憶することに本発明の特徴
がある。

【００９６】また、上記実施例においては、筆記用紙に
筆跡を残す筆記機能構成を筆記ペンが有しているが、筆
記用紙に筆跡を残さない構成のものであっても良い。こ
のようにした場合、上述した各実施例の効果は減じられ
るが、筆記情報の記憶することに伴う効果は有効に発揮
される。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、本発明の筆記ペン及び筆
記ペン装置によれば、筆記情報を検出し、この筆記情報
を筆記情報記憶手段に記憶させ、後で、外部装置に転送
できるようにしたので、携帯型の筆記ペン又は筆記ペン
装置によって筆記情報を記憶でき、しかも、その検出構
成は筆記ペン内に収容されているので、個々人のパーソ
ナルな存在として有用な筆記用文房具を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の筆記ペンの構造を示す説明図であ
る。

【図２】第１実施例の筆記用紙の紋様の説明図である。

【図３】第１実施例のペン立て装置を示すブロック図で
ある。

【図４】第１実施例の検出された時系列データ例を示す
波形図である。

【図５】第２実施例の筆記ペンの構造を示す説明図であ
る。

【図６】第２実施例の筆記用紙の紋様の説明図（その
１）である。

【図７】第２実施例の筆記用紙の紋様の説明図（その
２）である。

【図８】第３実施例の筆記ペンの構造を示す説明図であ
る。

【図９】第３実施例の筆記情報記憶装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１００…筆記ペン、１０１…筆記ペン本体、１０２…光
透過性ボール、１０３、１０４…光ファイバ、１０５…
インク、１０６…発光素子、１０７、１０８…カラーフ
ィルタ、１０９、１１０…受光素子、１１２…ゲート回
路、１１３…制御回路、１１５…符号化回路、１１６…
メモリ回路、１１７…変調回路（発光素子駆動回路）、
１１８…二次電池、２００…筆記用紙、３００…ペン立
て装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筆記情報を検出する筆記情報検出手段
と、筆記情報を記憶する筆記情報記憶手段と、筆記情報
記憶手段に記憶された筆記情報を外部装置に転送する筆
記情報転送手段とを有することを特徴とする筆記ペン。
【請求項２】筆記用紙上に筆跡を記録させる筆記機能
実現構成をさらに有することを特徴とした請求項１に記
載の筆記ペン。
【請求項３】筆記ペンと筆記用紙とでなる筆記ペン装
置において、上記筆記用紙に反射特性が変化してなる紋様を設けると
共に、上記筆記ペンとして、請求項１又は２記載のものを適用
し、上記筆記ペンの筆記情報検出手段が、上記筆記用紙
の紋様を光学的反射により検出し、検出レベルとその遷
移パターンにより筆記情報を検出するものであることを
特徴とする筆記ペン装置。
【請求項４】上記筆記情報検出手段の構成要素として
の発光素子及び受光素子を、上記筆記情報転送手段とし
ての光インタフェースのために共用することを特徴とす
る請求項３に記載の筆記ペン装置。
【請求項５】筆記ペンと筆記用紙と携帯可能な筆記情
報記憶装置とでなる筆記ペン装置であって、上記筆記用紙は、反射特性が変化してなる紋様を有し、上記筆記ペンは、上記筆記用紙の紋様を光学的反射によ
り検出し、検出レベルとその遷移パターンにより筆記情
報を検出する筆記情報検出手段と、その筆記情報を送信
する筆記情報送信手段とを少なくとも有し、上記筆記情報記憶装置は、送信されてきた筆記情報を受
信する筆記情報受信手段と、その筆記情報をを記憶する
筆記情報記憶手段と、筆記情報記憶手段に記憶された筆
記情報を外部装置に転送する筆記情報転送手段とを有す
ることを特徴とする筆記ペン装置。
【請求項６】上記筆記ペンが、筆記用紙上に筆跡を記
録させる筆記機能実現構成をさらに有することを特徴と
した請求項３〜５のいずれかに記載の筆記ペン装置。
【請求項７】上記筆記用紙の紋様が、交差する２方向
のそれぞれについて異なる色成分で設けられている縞パ
ターンを合成したものでなり、上記筆記情報検出手段が、上記筆記用紙の紋様を、２色
の色成分で光学的に検出し、上記筆記用紙の交差する２
方向のそれぞれの動き成分を検出するものであることを
特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の筆記ペン装
置。
【請求項８】上記各縞パターンが、所定方向の絶対値
座標を指示する情報を含み、上記筆記情報検出手段が、
上記筆記用紙からの反射光レベルに基づいて絶対的な座
標をも検出することを特徴とする請求項７に記載の筆記
ペン装置。
【請求項９】上記筆記用紙の紋様が、反射特性が異な
る９個の矩形領域を３×３に配置したブロックを縦横に
繰返したものでなり、上記筆記情報検出手段が、上記筆記用紙の紋様を光学的
に検出し、得られたレベル変化の遷移に基づいて、２次
元的な動き情報を検出するものであることを特徴とする
請求項３〜６のいずれかに記載の筆記ペン装置。
【請求項１０】上記筆記用紙の紋様における上記矩形
領域間の境界線に、所定方向の絶対値座標を指示する情
報を盛り込み、上記筆記情報検出手段が、上記筆記用紙
からの反射光レベルに基づいて絶対的な座標をも検出す
ることを特徴とする請求項９に記載の筆記ペン装置。
【請求項１１】上記筆記情報検出手段が、その発光素
子からのパルス状の発光タイミングに同期した受光レベ
ルのみを有効に取り込むことを特徴とする請求項３〜１
０のいずれかに記載の筆記ペン装置。