JPH06149468A

JPH06149468A - 手書き文字処理方式およびペン状態入力装置

Info

Publication number: JPH06149468A
Application number: JP32612292A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okuda; 弘幸奥田; Tadashi Hirose; 正広瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ペンから入力された情報に基づき線の太さ、
形状、線の濃さなどを連続的に変化させた手書き文字を
生成し、表示する。【構成】図のように、ペン状態入力装置本体４１０
は、ペン４０１からの情報を基にｘ，ｙ，ｚ座標と、ペ
ン先のタブレット４０３との接触圧力Ｐ、ペンのｘ軸に
対する角度θ１、ペンのｘｙ平面に対する角度θ２を生
成し、処理装置４１１へ出力する。処理装置４１１は、
メモリ４０６上の文字入出力プログラム部４０７に基づ
く制御により、入力したｘ，ｙ，ｚ座標、圧力Ｐ、ペン
の角度θ１、θ２より文字の太さ、形状、線の濃さを求
め、ｚ＝０のとき（ペンがタブレットに接触していると
き）決定してフレームメモリ４０８に書き出す。ディス
プレイ制御回路４０９は、フレームメモリ４０８上のデ
ータに従ってディスプレイ４０２に文字を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータのユーザ
インタフェースに係り、特にペンやタッチパネルなどの
座標入力装置を用いた手書き文字処理方式および該方式
に用いられるペン状態入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、手書き文字あるいは手書きの図形
を計算機に入力するには、座標入力装置が利用されてき
た。これら、座標入力装置としては、電磁力、音波、静
電気、圧力を用いたものなどが開発されている。これら
の例としては、特開昭５９−２２５４３９：歪検出による座標入力装
置。特開昭６２−１０６５３４：磁気により座標を検出し、
タッチパネルとの接触をタッチパネルへの圧力により検
出する方式。特開昭５９−２１８５３９：電磁結合により３次元座標
を得る方式。特開昭６０−５４０３７：スイッチマトリクスにより位
置座標を得る方式。などがある。これら従来技術は、位置座標のみを計算機
に入力することを目的に考案されてきた。このため、手
書きの文字または図形を入力した場合、文字や図形は入
力された点と点を結ぶ線分として、表現される。このよ
うに座標入力装置を用いる場合のシステムの構成例を図
１に示す。操作者がタブレット上でペンを動かすとタブ
レット上でペンと接触するｘ，ｙ座標が電子計算機に入
力される。入力された文字は、メモリ上の文字入出力プ
ログラム部により座標入力インタフェースを通して位置
座標として入力され、フレームメモリに書きだされる。
フレームメモリに書き出された文字は、ディスプレイ制
御回路によりディスプレイに表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこれら座標入力
装置は、座標を計算機に入力するのみで、その筆圧やペ
ンの角度については処理の対象としていない。そのた
め、図２のように一定の太さの線や点しか表示すること
が出来ない。ところが実際に、鉛筆や、筆などで紙に文
字を書く場合には、図３のように線を書きながら、その
幅や濃さなどを連続的に変化させている。上記のよう
に、従来の手書き文字入力方式では、その座標のみを計
算機に入力しているので、文字入力の際に、実生活で鉛
筆や筆などの筆記用具を用いる場合とは異なる文字の形
状になってしまうという問題点が有る。したがって、本
発明の目的は、上記問題点を解決し、入力文字の形状が
人が実際に鉛筆や筆などの筆記用具を用いて書いた文字
の形状と同様の形状となるようにした手書き文字入力方
式を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
上記手書き文字入力方式で用いられるペン状態入力装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、ペン状の操作部と本体部からなるペン状態入力装
置と、メモリとフレームメモリとディスプレイ制御回路
と処理部を備える処理装置と、ディスプレイ装置とを設
け、ペン状態入力装置は、手書き文字を描くペン状の操
作部から逐次送出された信号に基づき本体部においてペ
ン状の操作部の位置する座標データと、該位置でのペン
状の操作部の先端と座標入力面との接触圧力データと、
該位置でのペン状の操作部の３次元空間における姿勢を
示す角度データを逐次生成して処理装置に出力し、処理
装置の処理部は、逐次ペン状態入力装置から入力される
データに基づき手書き文字の描画点の形状データおよび
大きさデータを逐次生成しフレームメモリに格納し、デ
ィスプレイ制御回路によりフレームメモリの内容をディ
スプレイ装置に表示し、ペン状の操作部を用いて描かれ
た手書き文字をディスプレイ装置に表示するようにした
ことを特徴としている。

【０００５】また、前記処理装置の処理部は、描画点の
形状を楕円とし、前記接触圧力データに基づき楕円の短
軸長を、該短軸長および前記角度データに基づき楕円の
長軸長を、前記角度データに基づき楕円の長軸のｘ軸に
対する傾きを逐次生成するようにしている。また、ペン
状態入力装置の本体部において、座標データ、接触圧力
データ、角度データの他に、ペン状の操作部自体の軸周
りの回転角データを逐次生成して処理装置に出力し、こ
れらのデータに基づき描画点の形状データおよび大きさ
データを生成し、また、描画点の形状を楕円とした場合
には、角度データと回転角データ基づき楕円の長軸のｘ
軸に対する傾きを生成するようにしている。また、処理
装置にタイマーを設け、入力データの入力時刻を求め、
入力時刻と他の入力データに基づき描画点の色濃度デー
タを生成するようにしている。また、タブレットを設
け、該タブレットを処理装置に接続し、あるいは、タブ
レットをディスプレイ装置上に重ね合わせ配置するよう
にしている。

【０００６】また、さらに、ペン状態入力装置はペン状
の操作部と該操作部と接続された本体部からなり、ペン
状の操作部は、ペン先部と、本体部の指示に応じて、夫
々異なる音波を送信する２つの音波送信部を備え、本体
部は、各音波毎に設けられた夫々３個の音波検出部と、
メモリと、処理部を備え、該処理部は各音波送信部から
各音波検出部までの夫々の音波到達所要時間と各音波検
出部の座標とペン先から各音波送信部までの各距離に基
づきペン先の座標とペンのｘ軸に対する角度とペンのｘ
ｙ平面に対する角度を求めるようにしている。また、ペ
ン状の操作部に、ペン先部に加わる圧力を検知し検知結
果を本体部に送出する圧力センサを設けるようにしてい
る。また、ペン状の操作部に、ペンの軸周りの回転角を
検知し検知結果を本体部に送出する角度センサを設ける
ようにしている。

【０００７】

【作用】本発明の手書き文字処理方式では、上記のよう
にペン状態入力装置からの複数のデータに基づき手書き
文字の描画点の形状データおよび大きさデータを逐次生
成表示するため、人が実際に鉛筆や筆などの筆記用具を
用いて書いた文字の形状と同様の形状の手書き文字を得
ることができる。また、本発明のペン状態入力装置は、
上記のような構成を取っているため、ペン先の座標デー
タの他に、ペン先の接触圧力データとペンの３次元空間
における姿勢を示す角度データ、さらにペンの軸周りの
回転角データを得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を示し、詳細に説明す
る。本実施例では、前半でシステム全体について説明
し、後半でペン状態入力装置について説明する。

【０００９】（１）実施例の全体構成図４に示したシステムの構成図を詳しく説明する。ペン
状態入力装置は、ペン状態入力装置本体４１０とペン状
の操作部（ペン）４０１からなり、ペン先がタブレット
に接触するｘ，ｙ座標と、ペン先のタブレットとの接触
圧力Ｐ、ペンのｘ軸に対する角度θ１、ペンのｘｙ平面
に対する角度θ２を検出する。なお、ペン状態入力装置
の具体的な実現方法例については、後半にて詳しく述べ
る。処理装置４１１のメモリ４０６上の文字入出力プロ
グラム部４０７の制御により、ペン状態入力インタフェ
ース４０４は、ｘ，ｙ座標と、圧力Ｐ、ペンの角度θ
１、θ２をペン状態入力装置本体４１０より入力する。
文字入出力プログラム部４０７は、ｘ，ｙ座標、圧力
Ｐ、ペンの角度θ１、θ２より文字の太さ、形状を決定
しフレームメモリ４０８に書き出す。ディスプレイ制御
回路４０９は、フレームメモリ４０８上のデータに従っ
てディスプレイ４０２に文字を表示する。筆で文字を書
く場合を考えてみると、筆の先が接触している紙の部分
に墨がしみこみ、筆を移動させるに従って筆先の形状や
角度が変化し、これにより文字の太さや濃さなどが連続
的に変化する。このような筆先の連続的な変化が太さの
連続的な変化となっている。

【００１０】本実施例では、ｘ，ｙ座標における筆先の
形状を、ペンのｘ，ｙ座標、ペン先圧力Ｐ，ペンの角度
θ１、θ２に応じて変化させる。本実施例では、筆先の
形状として、図５のような楕円を利用する。このだ円は
ａ，ｂ，αの３つのパラメータを持っている。ａは長軸
の長さ、ｂは短軸の長さ、αは長軸とｘ軸との角度であ
る。ペン状態入力装置より入力したペン状態のデータの
例を表１を用いて示す。表１では、ｘ座標、ｙ座標、角
度θ１、角度θ２、圧力Ｐなど一行のデータが一回のサ
ンプルに対応する。具体的データ例は省略している。

【００１１】

【表１】

【００１２】図６にペン状態入力装置より取り出したペ
ン状態に対応して、筆先の形状が変化していく様子を示
す。図６のＤ１からＤ７は、それぞれある時点でのペン
状態のデータに対応して、文字入出力プログラム部４０
７がフレームメモリ４０８に書き出した筆先の形状を示
している。図６では説明のために、筆先の形状の枠のみ
を示しているが、実際には、楕円の筆先内部は黒く塗り
つぶされている。本実施例では図７のような画面をディ
スプレイ４０２上に設定する。図７に示すように、ディ
スプレイ４０２上にｓｔａｒｔボタン７０１とストップ
ボタン７０２を用意する。そして、文字入出力プログラ
ムの開始と終了をこのボタン領域へのペンの移動により
制御する。つまり、ペン状態のｘ，ｙ座標がディスプレ
イ上のｓｔａｒｔボタン７０１の矩形領域に入ったとき
文字入出力の開始と判断し、またペン状態のｘ，ｙ座標
がディスプレイ上のｓｔｏｐボタン７０２の矩形領域に
入ったときに文字入出力の終了と判断する。なお、図４
では、タブレット４０３をディスプレイ４０２の上に設
けているが、タブレット４０３とディスプレイ４０２を
離した型にしてもよい。

【００１３】上記の処理は文字入出力プログラム部４０
７の内容に基づきＣＰＵ４０５で実施されるが、その処
理のフローチャートを図８に示す。以下このフローチャ
ートについて説明する。まず、ペン状態入力インタフェ
ース４０４を通して、ペン状態入力装置よりのペン状態
を入力する（ステップ８０１）。読み出したペン状態の
ｘ，ｙ座標がｓｔａｒｔボタン７０１の矩形領域に含ま
れるかどうかを判定する（ステップ８０２）。含まれな
い場合には（ステップ８０１）に戻る。含まれる場合に
は、（ステップ８０３）に進む。（ステップ８０３）で
はステップ８０１と同様にペン状態を入力する。次に、
ペン状態のｘ，ｙ座標がｓｔｏｐボタン７０２の矩形領
域に含まれるかどうかを判定する（ステップ８０４）。
含まれる場合には、処理を終了する。含まれない場合に
は、（ステップ８０５）に進む。（ステップ８０５）で
は、図５に示した筆先形状の短軸長ｂを式１により計算
する。ｂ＝Ｋｐ×Ｐ（式１）ここでＫｐは、定数である。Ｐはペン先の圧力である。
従って、筆圧が強いほど、ｂは大きくなり、太い文字と
なる。次に図５に示した筆先形状の長軸長ａを式２，３
により計算する（ステップ８０６）。ａ＝ｂ×β （式２） β＝｛Ａ”−（θ２／９０）×（Ａ”−Ａ’）｝（式３）ここで、βは筆先形状の長軸長aと短軸長bの比である。
図９に式３のθ２とβの関係を示す。この図から判るよ
うに、Ａ”，Ａ’はβの最大値と最小値であり、予め定
められた定数である。図９からも判るように、ペンを傾
けるとθ２が９０度から０度に近づき、これにともなっ
て筆先の形状の長軸長が長くなる。これは、紙の上で文
字を書く場合にペンを傾けて書くと線が太くなることに
対応している。次に図５に示した筆先形状のｘ軸に対す
る傾きαを式４により計算する（ステップ８０７）。

【００１４】α＝θ１

【式４】本実施例では、筆先形状のｘ軸に対する傾きα
をペンの傾きθ１と等しいとした。従って、ペンのｘ軸
に対する傾きがそのまま筆先の形状のｘ軸に対する傾き
となる。次に、先に計算した筆先形状に従って、フレー
ムメモリ４０８に筆先を描画する（ステップ８０８）。
その後、（ステップ８０３）に戻り、ペン状態を入力
後、そのｘ，ｙ座標がｓｔｏｐボタンの矩形領域に含ま
れるかどうかを判定する（ステップ８０４）。この（ス
テップ８０４）でペン状態のｘ，ｙ座標がｓｔｏｐボタ
ンの矩形領域に含まれると判断されるまで、（ステップ
８０５）以降の処理を継続する。このように本実施例に
よれば、ペンで示された、座標のみでなく、圧力および
ペンの角度に対応して楕円の形をした筆先の形状を変化
させ、線の太さを連続的に変化させて、文字を描画する
ことが可能となる。

【００１５】（２）ペン状態入力装置以下では、ペン状態入力装置の一実施例について述べ
る。図１０にペン状態入力装置の外形を、図１１にペン
の構造を、図１２にペン状態入力装置の構成図を示す。
図１０のようにペン状態入力装置本体（４１０）とペン
（４０１）をケーブルで接続する。このケーブルには圧
力センサの圧力信号と音波送信信号を通す。本実施例で
は、ペンの状態を検出する手段として音波を用いてい
る。ペン状態入力装置本体には、（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）
と（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２）の３個ずつ２組の音波検出部
（１００２）を設ける。図１１のように、ペンには２個
の音波送信部Ｐ１，Ｐ２（１１０１）と圧力センサ（１
１０２）を設ける。ペン先に加えられた圧力は針（１１
０３）を通して圧力センサに伝えられ、更にケーブルを
通して圧力信号（１２０６）としてペン状態入力装置本
体に送られる。また、ペンの音波送信部はペン状態入力
装置本体からの音波送信信号により音波を送信する。そ
れぞれの音波送信部は異なる周波数の音波を送信し、こ
れにより音波送信部Ｐ１，Ｐ２を区別する。図１２のよ
うに、音波送信部より送信された音波は、音波検出部
（１００２）により検出され音波検出信号（１２０６）
としてペン状態入力装置に入力される。音波の送信から
音波の検出までの時間を測定し、音波送信部と音波検出
部との距離を検出する。図１３に音波送信信号と音波検
出信号のタイムチャートを示す。時刻ｔ１に送信された
音波は、時刻ｔ２で検出される。Ｔはｔ１からｔ２の経
過時間である。式５により経過時間Ｔから距離Ｓを計算
する。Ｓ＝Ｔ／音速（式５）これらの処理は、ペン状態入力装置（４１０）内のメモ
リ（１２０３）内のプログラムに基づきＣＰＵ（１２０
２）が行う。

【００１６】ＣＰＵ（１２０２）は音波送信部Ｐ１，Ｐ
２と音波検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２と
の距離より更に、ペンのペン先の座標、ペンの傾きを計
算し、ペン状態出力インタフェースを通じてペン状態入
力インタフェースに入力する。音波送信部Ｐ１の音波は
音波検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が、音波送信部Ｐ２の音波
は音波検出部Ａ２，Ｂ２，Ｃ２が検出する。音波送信部
Ｐ１から送信した音波が音波検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１に
到着するまでの時間より音波送信部Ｐ１の３次元座標を
計算する。

【００１７】以下では、音波送信部の３次元座標の求め
方を説明する。図１４に音波送信部と音波検出部との位
置関係を示す。音波検出部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の位置を図
１４ではＡ，Ｂ，Ｃで表している。図１４では座標系を
以下のようにとる。点Ａ，Ｂ，Ｃはｘ−ｚ平面上にあ
る。点Ａの座標を（０、０、０）、点Ｂの座標を（ｅ
１，０，０），点Ｃの座標を（ｅ２，０，ｄ）のように
とる。点Ｘは、音波送信部Ｐ１の位置を表している。Ａ
−Ｘ、Ｂ−Ｘ，Ｃ−Ｘ間の距離をそれぞれａ１，ｂ１，
ｃ１で表す。このように表すと、図１４の座標系におい
て、音波送信部Ｐ１の座標（ｘ１´，ｙ１´，ｚ１´）
は式６のようになる。

【００１８】

【数６】

【００１９】音波送信部Ｐ２から音波検出部Ａ２，Ｂ
２，Ｃ２迄の距離をａ２，ｂ２，ｃ２とすると、Ｐ２の
座標（ｘ２´，ｙ２´，ｚ２´）も同様に式７のように
表される。

【００２０】

【数７】

【００２１】図１４では、点Ａを座標の原点にとった
が、実際には装置の大きさ等があるので、これを考慮
し、図１０のように座標原点をペン状態入力装置の左下
におく。このように座標系をとるとＰ１，Ｐ２の座標
（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は式８で
表される。

【００２２】さらに、図１０に示すように、音波送信部Ｐ１，Ｐ２か
らペン先までの長さをｌ１，ｌ２とする。ペン先の座標
（ｘ，ｙ，ｚ）は音波送信部Ｐ１，Ｐ２の座標（ｘ１，
ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）から式９のように
表される。

【００２３】

【数９】

【００２４】さらに、ペンの傾きの角度θ１、θ２は、
式

【式１０】

【式１１】により表される。

【００２５】

【数１０】

【００２６】

【数１１】

【００２７】以下では、ペン状態入力装置の動作の概略
を図１５のフローチャートに従って説明する。まず、音
波送信部に音波送信を指示する（ステップ１６０１）。
つぎに、音波検出部により音波検出する（ステップ１６
０２）。更に、圧力センサより圧力Ｐを検出する（ステ
ップ１６０３）。そして、音波の到達時間を検出する
（ステップ１６０４）。つぎに、到達時間より、距離ａ
１，ｂ１，ｃ１，ａ２，ｂ２，ｃ２を計算する（ステッ
プ１６０５）。更に、距離ａ１，ｂ１，ｃ１，ａ２，ｂ
２，ｃ２より音波送信部の座標（ｘ１´，ｙ１´，ｚ１
´），（ｘ２´，ｙ２´，ｚ２´）を計算する（ステッ
プ１６０６）。そして、音波送信部の座標を（ｘ１，ｙ
１，ｚ１）（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に補正する（ステップ
１６０７）。ペン先の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する
（ステップ１６０８）。更に、ｚ＝０かどうか判定しそ
うであればステップ１６１０に進み、そうでなければス
テップ１６０１に戻る（ステップ１６０９）。ｚ＝０で
あればペン先が机の表面についたとみなし、ペン先の角
度θ１、θ２を計算する（ステップ１６１０）。最後
に、ペン状態出力インタフェースにより（ｘ，ｙ，θ
１、θ２、Ｐ）を出力する（ステップ１６１１）。以上
のようにペン状態入力装置を動作させ、ペンの座標、角
度、ペン先の圧力を検出する。

【００２８】このように本実施例によれば、ペンで示さ
れた、座標のみでなく、圧力及びペンの角度に対応して
楕円の形をした筆先の形状、線の太さを連続的に変化さ
せて、文字を描画することが可能となる。

【００２９】実施例２前記実施例では、筆先の形状のみを変化させ、筆先の色
については変化させなかった。また、ペンの移動速度や
ペンの軸周りの回転角に応じて筆先を変化させることも
しなかった。そこで、以下では、筆先の色の濃さを換え
たり、軸周りの回転角に応じて筆先形状を変化させる場
合の実施例を示す。具体的には、筆先の形状、色を以下
のように変化させる。（１）ペンの移動速度に応じて、筆先太さ、色の濃度を
変化させる。（２）軸周りの回転角に応じて筆先の形状を変化させ
る。本実施例で言う、軸周りの回転角とは、図１６のθ３の
ような軸の回転角のことである。また、本実施例では、
前実施例のシステム構成に加えて、図１７のようにタイ
マ−４１２を追加する。また、ペン状態入力装置本体４
１０とペン状態入力インタフェ−スの間のインタフェ−
ス情報に軸周りの回転角θ３を追加する。その他の構成
は実施例１と同様であるので説明を省く。また、本実施
例では、図１８に示すように、ペン内部にθ３を検出す
る角度センサ１１０４を設ける。その他のペン状態入力
装置の構成は実施例１と同様であるので説明を省く。

【００３０】本実施例では、ｘ，ｙ座標における筆先の
形状、色を、ペンのｘ，ｙ座標、ペン先圧力Ｐ，ペンの
角度θ１、θ２、θ３及びペン先の移動速度ｖに応じて
変化させる。移動速度ｖは、式１２のように得られる。

【００３１】

【数１２】

【００３２】ｘ´、ｙ´は時刻ｔ´に得られたペン先の
座標である。本実施例でも、実施例１と同様に筆先の形
状として、図５のような楕円を利用する。また、本実施
例でも実施例１と同様に、図７のような画面をディスプ
レイ４０２上に設定する。これにより、実施例１と同様
に描画の開始と終了の指示を行う。

【００３３】上記の処理は文字入出力プログラム部４０
７の内容に基づきＣＰＵ４０５で実施されるが、その処
理のフローチャートを図１９に示す。以下このフローチ
ャートについて説明する。まず、ペン状態入力インタフ
ェ−ス４０４を通して、ペン状態入力装置よりのペン状
態を入力する（ステップ１９０１）。読みだしたペン状
態のｘ，ｙ座標がｓｔａｒｔボタン７０１の矩形領域に
含まれるかどうかを判定する（ステップ１９０２）。含
まれない場合には（ステップ１９０１）に戻る。含まれ
る場合には、（ステップ１９０３）に進む。（ステップ
１９０３）ではステップ１９０１と同様にペン状態を入
力する。次にｔ´に現在時刻をセット、ｘ´、ｙ´にペ
ン先の座標ｘ，ｙをセットする（スッテプ１９０４）。
次にペン状態を入力（ステップ１９０５）。さらにｔに
現在時刻をセットする（ステップ１９０６）。次に、ペ
ン状態のｘ，ｙ座標がｓｔｏｐボタン７０２の矩形領域
に含まれるかどうかを判定する（ステップ１９０７）。
含まれる場合には、処理を終了する。含まれない場合に
は、（ステップ１９０８）に進む。（ステップ１９０
８）では、図５に示した筆先形状の短軸超ｂを式１３に
より計算する。ｂ＝Ｋｐ×Ｐ×（１−ｖ／Ｋｐｖ）（式１３）ここでＫｐ，Ｋｐｖは、定数である。Ｐはペン先の圧力
である。従って、筆圧が強いほど、ｂは大きくなり、太
い文字となるが、ペン先の移動速度が早いほど、細くな
る。

【００３４】次に図５に示した筆先形状の長軸長ａを式
１４、１５により計算する（ステップ１９０９）。ａ＝ｂ×β （式１４） β＝｛Ａ”−（θ₂ ／９０）×（Ａ”−Ａ´）｝（式１５）ここで、βは筆先形状の長軸長ａと短軸長ｂの比であ
る。この関係は、実施例１の式１、式２および図９に示
したものと同様である。この図から判るように、Ａ”、
Ａ’はβの最大値と最小値であり、予め定められた定数
である。図９からも判るように、ペンを傾けるとθ２が
９０度から０度に近ずきこれにともなって、筆先の形状
の長軸長が長くなる。これは、紙の上で文字を書く場合
にペンを傾けて書くと線が太くなることに対応してい
る。

【００３５】次に図５に示した筆先形状のｘ軸に対する
傾きαを式１６により計算する（ステップ１９１０）。 α＝θ₁＋θ₂ （式１６）本実施例では、ペンの傾きθ１にペンの軸周りの回転角
θ３を加えたものを筆先形状のｘ軸に対する傾きαとし
た。更に、式１７に従って、筆先の色の濃さｃを計算す
る。ｃ＝Ｋｃ×（Ｋｃｖ−ｖ）（式１７）ここでＫｃ，ｋｃｖは定数である。つまり、筆先の速度
ｖが早いほど色が薄くなる。

【００３６】次に、ｔ´にｔを、ｘ´，ｙ´をセットす
る（ステップ１９１２）。さらに、先に計算した筆先形
状、色に従って、フレ−ムメモリ４０８に筆先を描画す
る（ステップ１９１３）。その後、（ステップ１９０
５）に戻り、ペン状態を入力後、ｔに現在時刻をセット
し（ステップ１９０６）、さらに、ｘ，ｙ座標がｓｔｏ
ｐボタンの矩形領域に含まれるかどうかを判定する（ス
テップ１９０７）。この（ステップ１９０７）でペン状
態のｘ，ｙ座標がｓｔｏｐボタンの矩形領域に含まれる
と判断されるまで、（ステップ１９０８）以降の処理を
継続する。

【００３７】このように本実施例によれば、ペンで示さ
れた、座標のみでなく、圧力及びペンの角度、速度、軸
周りの回転角に対応して楕円の形をした筆先の形状、色
の濃度、線の太さを連続的に変化させて、文字を描画す
ることが可能となる。

【００３８】なお、本実施例では、筆先の形状を楕円と
したが本形状は一例であって、任意の形状に対して適用
できる。例えば、より実際の筆の先の形状を模擬したも
のであってもよいし、その他の筆記具の筆先の形状（例
えば、矩形）を模擬したものでもよいし、さらに、計算
機上で作成した形状であってもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、手書き文字入力を行う
場合、操作者の持つペンの座標データのみでなく、操作
者が操作する際のペン先の圧力データ及びペンの角度デ
ータ、そしてペンの軸の回転角データを同時に入力し、
さらにはペン先の移動速度データを求めて用いることに
より、筆先の形状、線の太さ、さらには色の濃度を連続
的に変化させた手書き文字を生成でき、人が紙の上に文
字を書いた場合に近い手書き文字の表示を行う事が可能
となるという効果がある。また、本発明によれば、ペン
状態入力装置は、ペン先の座標データの他に、ペン先の
接触圧力データとペンの３次元空間における姿勢を示す
角度データ、さらにペンの軸周りの回転角データを得る
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来システムの構成例を示す図である。

【図２】従来システムによる文字描画例を示す図であ
る。

【図３】本発明による文字描画例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す
ブロック図である。

【図５】筆先の形状例を示す図である。

【図６】描画中の筆先の形状が変化していく様子を示す
図である。

【図７】実施例の画面例を示す図である。

【図８】筆先形状を求める処理のフローチャートを示す
図である。

【図９】θ２とαの関係を示すグラフである。

【図１０】ペン状態入力装置の外形を示す概略図であ
る。

【図１１】ペンの構造を示す図である。

【図１２】ペン状態入力装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１３】音波信号のタイムチャートを示す図である。

【図１４】音波送信部と音波検出部との位置関係を示す
図である。

【図１５】ペン状態入力装置における処理のフローチャ
ートを示す図である。

【図１６】ペンの軸周りの回転角を説明する図である。

【図１７】本発明の第２実施例におけるシステム構成を
示すブロック図である。

【図１８】本発明の第２実施例におけるペンの構造を示
す図である。

【図１９】本発明の第２実施例における筆先形状を求め
る処理のフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

４０１ペン４０２ディスプレイ４０３タブレット４０４ペン状態入力インタフェース４０５ＣＰＵ４０６メモリ４０７文字入出力プログラム部４０８フレームメモリ４０９ディスプレイ制御回路４１０ペン状態入力装置本体４１１処理装置４１２タイマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】描かれる手書き文字をディスプレイ装置
に表示する手書き文字処理方式であって、ペン状の操作部と本体部からなるペン状態入力装置と、
メモリとフレームメモリとディスプレイ制御回路と処理
部を備える処理装置と、ディスプレイ装置とを備え、前記ペン状態入力装置は、手書き文字を描く前記ペン状
の操作部から逐次送出された信号に基づき前記本体部に
おいてペン状の操作部の位置する座標データと、該位置
でのペン状の操作部の先端と座標入力面との接触圧力デ
ータと、該位置でのペン状の操作部の３次元空間におけ
る姿勢を示す角度データを逐次生成して前記処理装置に
出力する手段を備え、前記処理装置の処理部は、逐次前記ペン状態入力装置か
ら入力されるデータに基づき手書き文字の描画点の形状
データおよび大きさデータを逐次生成し前記フレームメ
モリに格納する手段と、前記ディスプレイ制御回路によ
り前記フレームメモリの内容をディスプレイ装置に表示
する手段を備え、前記ペン状の操作部を用いて描かれた手書き文字をディ
スプレイ装置に表示するようにしたことを特徴とする手
書き文字処理方式。
【請求項２】描かれる手書き文字をディスプレイ装置
に表示する手書き文字処理方式であって、ペン状の操作部と本体部からなるペン状態入力装置と、
メモリとフレームメモリとディスプレイ制御回路と処理
部を備える処理装置と、ディスプレイ装置とを備え、前記ペン状態入力装置は、手書き文字を描く前記ペン状
の操作部から逐次送出された信号に基づき前記本体部に
おいてペン状の操作部の位置する座標データと、該位置
でのペン状の操作部の先端と座標入力面との接触圧力デ
ータと、該位置でのペン状の操作部の３次元空間におけ
る姿勢を示す角度データを逐次生成して前記処理装置に
出力する手段を備え、前記処理装置の処理部は、逐次前記ペン状態入力装置か
ら入力されるデータに基づき手書き文字の描画点の形状
を楕円とし、前記接触圧力データに基づき楕円の短軸長
を、該短軸長および前記角度データに基づき楕円の長軸
長を、前記角度データに基づき楕円の長軸のｘ軸に対す
る傾きを逐次生成し前記フレームメモリに格納する手段
と、前記ディスプレイ制御回路により前記フレームメモ
リの内容をディスプレイ装置に表示する手段を備え、前記ペン状の操作部を用いて描かれた手書き文字をディ
スプレイ装置に表示するようにしたことを特徴とする手
書き文字処理方式。
【請求項３】請求項１記載の手書き文字処理方式にお
いて、前記ペン状態入力装置は、手書き文字を描く前記ペン状
の操作部から逐次送出された信号に基づき前記本体部に
おいてペン状の操作部自体の軸周りの回転角データを逐
次生成して前記処理装置に出力する手段を備えることを
特徴とする手書き文字処理方式。
【請求項４】請求項２記載の手書き文字処理方式にお
いて、前記ペン状態入力装置は、手書き文字を描く前記ペン状
の操作部から逐次送出された信号に基づき前記本体部に
おいてペン状の操作部自体の軸周りの回転角データを逐
次生成して前記処理装置に出力する手段を備え、前記処理装置の処理部は、前記角度データおよび前記軸
周りの回転角データに基づき楕円の長軸のｘ軸に対する
傾きを逐次生成する手段を備えることを特徴とする手書
き文字処理方式。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかの請求
項記載の手書き文字処理方式において、前記処理装置にタイマーを設け、前記処理装置の処理部は、逐次前記ペン状態入力装置か
ら入力されるデータおよび前記タイマーで計測された前
記逐次入力されるデータの入力時刻に基づき手書き文字
の描画点の色濃度データを逐次生成し前記フレームメモ
リに格納する手段を備えたことを特徴とする手書き文字
処理方式。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかの請求
項記載の手書き文字処理方式において、タブレットを設
け、該タブレットを処理装置に接続したことを特徴とす
る手書き文字処理方式。
【請求項７】請求項６記載の手書き文字処理方式にお
いて、前記タブレットを前記ディスプレイ装置上に重ね
合わせ配置したことを特徴とする手書き文字処理方式。
【請求項８】ペン状の操作部と該操作部と接続された
本体部からなるペン状態入力装置において、前記ペン状の操作部は、ペン先部と、前記本体部の指示
に応じて、第１の音波を送信する第１音波送信部と第２
の音波を送信する第２音波送信部を備え、前記本体部は、前記第１音波送信部からの第１の音波を
検出する３個の第１音波検出部と、前記第２音波送信部
からの第２の音波を検出する３個の第２音波検出部と、
メモリと、処理部を備え、該処理部は各音波送信部から
各音波検出部までの夫々の音波到達所要時間と各音波検
出部の座標とペン先から第１音波送信部および第２音波
送信部までの各距離に基づきペン先の座標とペンのｘ軸
に対する角度とペンのｘｙ平面に対する角度を求める手
段を備えることを特徴とするペン状態入力装置。
【請求項９】請求項８記載のペン状態入力装置におい
て、前記ペン状の操作部は、前記ペン先部に加わる圧力
を検知し検知結果を前記本体部に送出する圧力センサを
備えることを特徴とするペン状態入力装置。
【請求項１０】請求項８記載のペン状態入力装置にお
いて、前記ペン状の操作部は、ペンの軸周りの回転角を
検知し検知結果を前記本体部に送出する角度センサを備
えることを特徴とするペン状態入力装置。
【請求項１１】請求項９記載のペン状態入力装置にお
いて、前記ペン状の操作部は、ペンの軸周りの回転角を
検知し検知結果を前記本体部に送出する角度センサを備
えることを特徴とするペン状態入力装置。