JPH08286830A - 手書き入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】操作者に特別な選択操作を行わすことなく手書
き入力デバイスの種類の識別を可能とし、コストパフォ
ーマンスおよび操作性を向上させる。 【構成】手書き入力デバイスの入力面積または入力形状
を検出し、この検出した入力面積または入力形状に基づ
いて入力操作を行った手書き入力デバイスの種類を識別
し、該識別した種類に対応する描画処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入力ペンなどの手書
き入力デバイスの入力軌跡に対応する軌跡を表示画面上
に描画する手書き入力装置に関し、特に手書き入力デバ
イスの種類を認識するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠隔会議システムの電子黒板やパームト
ップコンピュータや電子手帳などに用いられている手書
き入力装置においては、人が入力ペン等を介して手で書
いた文字、絵、図表などが画面上に表示される。

【０００３】このような手書き入力装置は、各種表示を
行う表示パネルと、この表示パネル上に積層されて入力
ペンなどの手書き入力デバイスによって指示された座標
位置を検出する入力座標検出パネルとを有し、手書き入
力デバイスの入力軌跡に対応する軌跡が表示パネル上に
表示されるようになっている。

【０００４】ところで、手書き入力デバイスによる描画
には、書き込み機能の他に消去機能が備えられており、
従来これら機能を区別するために以下のような手法を用
いるようにしていた。

【０００５】(1)入力ペンにイレースモード（消しゴム
モード）と書き込みモード（ペンモード）を選択する描
画モードスイッチを設け、この描画モードスイッチによ
って描画モードを選択して入力操作を行う (2)表示画面上に上記描画モードスイッチに対応するメ
ニューボタンを設け、このメニューボタンにより描画モ
ードを選択して入力操作を行う (3)書き込み機能を持つ入力ペンの他に、イレーサ等の
消去用入力デバイスを用意し、これら入力デバイスをシ
ステム筐体の各所定位置に着脱自在に配設し、オペレー
タがこれら入力デバイスを前記各所定位置から外したこ
とを赤外線センサなどにより検出し、外された入力デバ
イスに対応する描画モードの入力操作を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(1)(2)の手法は描画モードを切り換える度に、描画モー
ドスイッチ或いはメニューボタンを選択操作しなくては
ならず、操作が煩雑である問題があり、またその選択操
作は直感的ではない。また、これら(1)(2)の手法では、
選択操作後、イレース領域の指定のために、対角する２
点を指定するなどの所定の操作を行わなければならず、
操作が煩雑である。

【０００７】また、上記(3)の手法では、入力ペンとイ
レーサを別個にしているので、選択操作が直感的である
利点がある反面、イレーサ着脱部位にイレーサ以外のも
のが置かれた場合、誤動作につながる問題がある。

【０００８】なお、特公平６−９０２３号公報には、イ
レーサ内部に、イレース領域を指示するための２つの位
置指示部材と、電子黒板面上でのイレーサの傾きを検出
する傾きセンサと、面取りがなされたイレーサ端部のど
の部分がイレーサとして使用されたかを検出するスイッ
チとを実装し、位置指示部材による指示領域を筆記面側
で検出し、また前記傾きセンサとスイッチの検出出力を
筆記面側に転送して、筆記面側でイレーサ範囲を特定す
ることにより、長方形に準じた形状のイレーサを用いて
各種のイレース領域の指定を可能にする電子黒板用イレ
ーサが開示されている。

【０００９】しかし、この従来の電子黒板用イレーサで
は、イレーサとペンを識別するための技術に関しては特
に開示がない。また、この電子黒板用イレーサでは、イ
レーサ側に各種のセンサを内蔵するようにしているので
イレーサが重くなって使い勝手が悪くなるとともに、各
種センサの情報をイレーサ側から筆記面側に転送するよ
うにしているのでシステムコストが高くなり、また複数
のイレーサを用意する場合には各イレーサの識別情報を
筆記面側に転送するための構成が必要になるなどの問題
がある。

【００１０】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、操作者に特別な選択操作を行わすことなく手
書き入力デバイスの種類の識別を可能として、コストパ
フォーマンスおよび操作性のよい手書き入力装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明では、手書き入
力デバイス（４，５）の入力面（３）への入力操作に対
応した描画を実行する手書き入力装置において、前記入
力面（３）に対する手書き入力デバイス（４，５）の入
力面積または入力形状を検出し、この検出した入力面積
または入力形状に基づいて入力操作を行った手書き入力
デバイス（４，５）の種類を識別する識別手段（９）
と、この識別手段（９）によって識別した種類に対応す
る描画処理を実行する描画処理手段（１０）とを具える
ようにしている。

【００１２】

【作用】かかる発明によれば、識別手段は、手書き入力
デバイスの入力面積または入力形状を検出し、この検出
した入力面積または入力形状に基づいて入力操作を行っ
た手書き入力デバイスの種類を識別する。描画処理手段
は、前記識別した手書き入力デバイスの種類に対応する
描画処理を実行する。

【００１３】手書き入力デバイスの種類が、その入力面
積または入力形状に基づいて自動的に識別されるので、
操作者に特別な選択操作を強いることがなく、コストパ
フォーマンスおよび操作性を向上させることができる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。

【００１５】図１はこの発明の実施例を示すもので、ス
クリーンパネル１は、手書き入力画像などの各種表示を
行う表示パネル２と、この表示パネル２上に積層されて
入力デバイス（入力ペン４、イレーサ５など）によって
指示された座標位置を検出する入力座標検出パネル３と
を有している。

【００１６】この場合、入力デバイスとして、図２に示
すように、ペン形状の入力ペン４と、長方形状のイレー
サ５とを具備させている。入力ペン４は書き込み型の描
画を行うもので、イレーサ５は手書き入力された文字、
図形などを消去するためのものである。

【００１７】入力座標検出パネル３としては、感圧式、
静電容量結合式、超音波式、電磁授受方式等の各種の方
式があり、図３に感圧方式のパネルの概念的構成を示
す。

【００１８】図２の感圧方式パネル３では、多数本のＸ
電極ｘ1〜ｘnおよびＹ電極ｙ1〜ｙnが交差するように積
層されて配列されており、通常はＸ電極およびＹ電極間
に設けられた図示しないドットスペーサによってＸ電極
およびＹ電極は離間しているが、入力ペン４またはイレ
ーサ５によってパネル３が押されることにより、該押さ
れた位置に対応する部位のＸ電極及びＹ電極が接触し、
電流ループを形成する。この電流ループを検出すること
により、押圧部位に対応するパネル３上の座標が検出さ
れる。図３のクロスハッチングで示された領域１３は押
圧部位を示し、この場合は、座標(x4,y4)、(x4,y5)、(x
5,y4)、(x5,y5)のＸ電極及びＹ電極が接触している。

【００１９】入力座標検出部６は、入力ペン４などによ
って押された入力座標検出パネル３上の座標を検出する
もので、入力座標検出パネル３が感圧方式の場合、入力
座標検出部６は以下のようにして押圧された座標位置を
検出する。

【００２０】すなわち、Ｘ電極ｘ1〜ｘnをＶccにプルア
ップした状態で、Ｙ電極ｙ1〜ｙnに、図４に示すよう
な、時系列パルスを順次印加すると、入力ペン４による
押圧によってＹ軸が接触したＸ電極のみが時系列パルス
が入力されたときに“Ｌ”となる。すなわち、入力座標
検出部６は、時系列パルスの印加タイミングに基づいて
Ｙ軸座標を特定し、かつＸ電極ｘ1〜ｘn上のＬ電位を検
出することによりＸ軸座標を特定する。

【００２１】入力座標検出部６で検出された入力ペン４
などの入力座標データは入力座標通信部７に出力され
る。入力座標通信部７は、例えばＲＳ２３２Ｃであり、
入力座標データが入力されると、この入力座標データを
割り込み要求信号と共に、制御部８に出力する。

【００２２】制御部８は、各種制御を実行するＣＰＵや
ＭＰＵであり、この場合は、本発明の動作に直接関係す
る機能を実行する構成要素として、入力デバイス識別部
９および描画処理部１０のみを示している。

【００２３】入力デバイス識別部９は、入力座標検出パ
ネル３に対する入力デバイスの入力面積または入力形状
を検出し、この検出した入力面積または入力形状に基づ
いて入力操作を行った手書き入力デバイスの種類を識別
し、この識別情報を描画処理部１０に出力する。入力座
標検出パネル３が感圧式パネルの場合は、パネル３に対
して同時あるいはほぼ同時にタッチされた領域の面積ま
たは形状を検出し、この検出した面積または形状に基づ
いてタッチした入力デバイスの種類を識別する。図５
に、各種入力デバイスによるタッチ領域の例を示す。ク
ロスハッチングを施した領域がタッチ領域である。

【００２４】描画処理部１０は、入力デバイス識別部９
からの識別情報に基づいて処理モードを選択し、入力座
標通信部７から送られてきた座標データを前記選択した
処理モードに従って処理することにより描画データ（消
去データも含む）を作成し、これを表示用のＶＲＡＭ１
１に出力する。

【００２５】ＶＲＡＭ１１には、表示パネル２に表示す
べき表示データが１画面分記憶されており、ディスプレ
イドライバ１２は、ＶＲＡＭ１１の記憶データに従って
表示パネル２を駆動することにより、ＶＲＡＭ１１の記
憶データに対応する表示を表示パネル２上で実行させ
る。

【００２６】以下、かかる構成における入力デバイス識
別部９の具体的な動作例を図６のフローチャートを参照
して説明する。

【００２７】ただし、この場合、入力座標検出パネル３
は、概念的には、図７に示すように、多数のセンサがＸ
−Ｙ方向にマトリクス配置しているものとし、各センサ
にＸ−Ｙ座標値を予め割り付けておく。

【００２８】また、この場合、入力デバイスとして、次
のような４種のデバイスを用いるものとする。なお、サ
イズ、面積の単位はセンサ１個分とする。

【００２９】 (a)細ペン サイズ（横３／縦６） 面積 １８ (b)太ペン サイズ（横７／縦１６） 面積 １１２ (c)イレーサ（小） サイズ（横９／縦９） 面積 ８１ (d)イレーサ（大） サイズ（横２１／縦２１） 面積 ４４１ 入力デバイス識別部９は、上記４種の入力デバイスを識
別するために、図６に示すような処理を実行する。

【００３０】すなわち、入力デバイス識別部９は、入力
座標検出部６で検出された座標データを用い、まず、今
回の入力において、１つ以上のセンサが反応したか否か
を判定する（ステップ１００）。

【００３１】つぎに、入力デバイス識別部９は、反応し
たセンサ数が１０個〜２８個の範囲内に入っているか否
かを調べ（ステップ１１０）、入っている場合は、関係
式 X_min＋６≦X_max≦X_min＋４ y_min＋５≦y_max≦y_min＋７ が成立するか否かを調べ（ステップ１２０）、成立する
場合に、今回の入力デバイスは細ペンであると認識する
（ステップ１３０）。なお、X_min、y_minは反応したセ
ンサにおけるｘ値の最小値、y_min、y_maxは反応したセ
ンサにおけるｙ値の最大値を示す。

【００３２】つぎに、入力デバイス識別部９は、反応し
たセンサ数が８０個〜１３６個の範囲内に入っているか
否かを調べ（ステップ１４０）、入っている場合は、関
係式 X_min＋６≦X_max≦X_min＋８ y_min＋１５≦y_max≦y_min＋１７ が成立するか否かを調べ（ステップ１５０）、成立する
場合に、今回の入力デバイスは太ペンであると認識する
（ステップ１６０）。

【００３３】つぎに、入力デバイス識別部９は、反応し
たセンサ数が６０個〜１００個の範囲内に入っているか
否かを調べ（ステップ１７０）、入っている場合は、関
係式 X_min＋８≦X_max≦X_min＋１０ y_min＋８≦y_max≦y_min＋１０ が成立するか否かを調べ（ステップ１８０）、成立する
場合に、今回の入力デバイスはイレーサ（小）であると
認識する（ステップ１９０）。

【００３４】つぎに、入力デバイス識別部９は、反応し
たセンサ数が４００個〜４８４個の範囲内に入っている
か否かを調べ（ステップ２００）、入っている場合は、
関係式 X_min＋２０≦X_max≦X_min＋２２ y_min＋２０≦y_max≦y_min＋２２ が成立するか否かを調べ（ステップ２１０）、成立する
場合に、今回の入力デバイスはイレーサ（大）であると
認識する（ステップ２２０）。

【００３５】また、上記何れの条件にも当てはまらない
場合は、人間の手などが入力面に触れたとして、今回の
入力を無視する（ステップ２３０）。

【００３６】なお、入力デバイス識別部９において細ペ
ンと識別された場合は、描画処理部１０で細線による描
画処理が行われ、また太ペンと識別された場合は太線に
よる描画処理が行われ、また小イレーサと識別された際
は小イレーサの軌跡に従った消去処理が行われ、また大
イレーサと識別された場合は大イレーサの軌跡に従った
消去処理が行われる。

【００３７】このように上記実施例では、入力デバイス
のタッチ面積に応じて入力デバイスの種類を識別し、こ
の識別結果に応じてその後の処理モード選択するように
している。

【００３８】なお、上記実施例において、入力デバイス
の入力形状に応じて入力デバイスの種類を識別するよう
にしてもよい。この場合、入力デバイスの入力面の形状
を各入力デバイス毎に変化させ、スクリーンパネルパネ
ル側では入力された領域の形状を周知の図形認識技術を
用いて認識させるようにすればよい。

【００３９】また、上記実施例では、入力ペンとイレー
サとは別体としたが、入力デバイスとして、図８に示す
ような、消しゴム付き入力ペンを用いることができる。
すなわち、図８の入力デバイスにおいては、ペン側の芯
部１４で線描画を行い、ペン後端のイレーサ部分１５で
イレース処理を行うようにしており、通常の消しゴム付
き鉛筆の感覚で手書き入力行うことができる。

【００４０】また、図２(b)に示した直方体形状のイレ
ーサ５は、その形状および面積からみて、３つの異なる
面を有している。したがって、これら３つの面の接触面
積を入力ペンによる接触面積と異ならせるようにしてお
けば、このイレーサ５の各面を用いて、消去面積の異な
る消去処理を行うことができる。

【００４１】また、接触面積の異なる入力ペンを複数個
用意し、これら複数個の入力ペンに対し、それぞれ異な
る線属性（例えば、色、太さ、種類(実線、点線など)）
を設定するようにしておけば、入力ペンを選択すること
で線属性を変化させることもできる。例えば、線属性と
して色を設定すれば、色鉛筆を使う感覚で線描画の色を
変化させることができる。

【００４２】さらに、描画した線の属性として、消去可
能なイレーサを選別するための消去レベルを設定し、こ
の消去レベルを用いて消去可能なイレーサを選別するよ
うにしてもよい。例えば、描画した線の属性として、図
９のイレーサ２０の面Ａでのみ消去可能な消去可能レベ
ル１と、イレーサの２０のどの面でも消去可能な消去可
能レベル２と、このイレーサ２０では消去ができなく、
別の形状の砂消しイレーサ（図示せず）でのみ消去可能
な消去不可レベルを設定するようにすれば、砂消しごむ
と通常の消しゴムのような感覚で、油性ペン、ボールペ
ン、鉛筆などに例えられるような属性を持つ描画に対す
る消去処理を行うことが可能になる。さらに、ブラシの
ような入力デバイスに修正液の機能を持たせ、上記イレ
ーサ２０では消去の不可能な描画に対して、上書きによ
る修正を可能にするようにしてもよい。

【００４３】さらに、図１０に示すように、コンパス機
能を持つ入力デバイスを用意し、手書きスクリーンパネ
ル１上で円を描画させるようにしてもよい。なお、この
場合、コンパスの支点２１と描画点２２を識別させるた
めに、これらの面積および形状を異ならせている。

【００４４】また、上記実施例では、感圧方式のパネル
に本発明を適用するようにしたが、他の電磁授受方式、
静電容量結合式、超音波式等の入力座標検出方式に本発
明を適用するようにしてもよい。

【００４５】図１１は電磁授受方式による入力座標検出
のための原理的構成を示すもので、入力ペンやイレーサ
などの入力デバイス３０には、コイル３１およびコンデ
ンサ３２からなる共振回路を内蔵している。また、表示
面としてのスクリーンパネルＰ（図示せず）の裏面には
複数のＸ軸方向センサアンテナコイル３３ａ，３３ｂ，
３３ｃ，…をＸ軸方向に並設し、同様に複数のＹ軸方向
センサアンテナコイル（図示せず）をＹ軸方向に並設す
る。

【００４６】そして、まず送受信切替え用のスイッチ３
４の接点を交流電源３６側に接続するとともに、コイル
切替え用のスイッチ３５をコイル３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，…を順次選択するよう高速で切替え、これにより各
コイル３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，…に交流電源３６から
の交流電流を順次流し、各コイル３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，…によってスクリーンパネルＰ上に順次磁界を発生
させる。

【００４７】この結果、スクリーンパネルＰ上の任意の
位置にある入力デバイス３０の共振回路にスクリーンパ
ネル上に発生した磁界に対応する電流が流れる。

【００４８】この状態で、送受信切替え用のスイッチ３
４の接点を受信回路３７側に切替えるとともに、各コイ
ル３３ａ，３３ｂ，３３ｃを順次選択するようスイッチ
３５を高速で切り換えることにより、各コイル３３ａ，
３３ｂ，３３ｃに発生される電流を受信回路３７で順次
検出する。

【００４９】すなわち、入力デバイス３０のコイル３１
から発生した磁界によって各コイル３３ａ，３３ｂ，３
３ｃに発生した電流を受信回路３７で検出し、この検出
に基づいて入力デバイス３０のＸ位置を特定する。すな
わち、入力デバイス３０の位置に最も近いＸ軸コイルに
最も大きな電流が発生するので、各コイルに発生した電
流を調べることで入力デバイス３０のＸ位置を特定する
ことができる。

【００５０】同様にして、入力デバイスのＹ位置も特定
する。

【００５１】このような電磁入力方式において、本発明
を適用する場合は、図１２に示すような入力デバイス３
０を用いる。すなわち、図１２(a)は細書き用の入力ペ
ンを示しており、コイル３１およびコンデンサ３２から
成る共振回路が１個内蔵されている。図１２(b)は太書
き用の入力ペンを示しており、該ペン自体の太さ（径）
は細書き用のペンの２倍であり、その中に計４（２×
２）個の共振回路が内蔵されている。図１２(c)は直方
体形状のイレーサを示し、その入力面の１辺の長さは細
書き用ペンの直径の４倍であり、その内部に計１６個
（４×４）個の共振回路が分散配置されている。

【００５２】このように、共振回路の個数が異なる複数
の入力デバイス３０を用いるようにすれば、例えば、図
１２(a)に示す細書き用の入力ペンはスクリーンパネル
Ｐ上の１つのＸＹ座標でその位置が検出され、また図１
２(b)に示す太書き用の入力ペンはスクリーンパネルＰ
上の数個のＸＹ座標でその位置が検出され、また図１２
(c)に示すイレーサはスクリーンパネルＰ上の１０数個
のＸＹ座標でその位置が検出されるようになり、これに
基づいて入力操作を行った入力デバイスの種類を識別す
ることができる。

【００５３】図１３は、静電容量結合方式による入力座
標検出のための原理的構成を示すもので、入力パネル４
０は、２枚のガラス上にＸ電極パターン及びＹ電極パタ
ーンをそれぞれ形成し、これら電極パターンが形成され
た２枚のガラスをその電極面が向かい合うように張り合
わせることによって形成される。かかる入力パネル４０
のＹ電極ｙ1〜ｙnに、図１４に示すような、時系列パル
スを順次印加するとともに、Ｘ電極ｘ1〜ｘnにも、同様
の時系列パルスを順次印加する。この状態で、入力ペン
（スタイラスペン）５０を入力パネルに接近させれば、
ペン先と電極間に生じる静電容量により、入力ペンが近
づいた位置に対応する電極に印加されたパルスにはなま
りが発生する。このなまりをＸ電極側およびＹ電極側の
それぞれに関して検出することにより、入力位置座標を
特定する。

【００５４】このような静電容量結合方式において、本
発明を適用する場合は、図１５に示すように、入力デバ
イス５０の大きさ（径）を変化させる。すなわち、図１
５(a)は細書き用の入力ペンを示し、図１２(b)は太書き
用の入力ペンを示し、図１２(c)はイレーサを示してい
るが、これら各入力デバイスの径は異なっている。

【００５５】これにより、入力パネル４０側において
は、前記なまりの発生するＸＹ座標の個数が入力デバイ
スに応じて変化する事になり、これに基づいて入力操作
を行った入力デバイスの種類を識別することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したようにこの発明によ
れば、手書き入力デバイスの入力面積または入力形状を
検出し、この検出した入力面積または入力形状に基づい
て入力操作を行った手書き入力デバイスの種類を識別
し、該識別した種類に対応する描画処理を実行するよう
にしているので、操作者に特別な選択操作を行わすこと
なく手書き入力デバイスの種類の識別が可能となり、コ
ストパフォーマンスおよび操作性が従来に比べ格段に向
上する。また、文房具を用いる感覚で各入力デバイスを
用いることができるので、幼児を対象とした手書き入力
装置にも有効に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】入力デバイスを例示する図。

【図３】感圧パネルのＸＹ電極の配置態様を示す図。

【図４】感圧パネルのＹ電極に対する印加パルスを示す
図。

【図５】各種入力デバイスの入力形状を示す図。

【図６】入力デバイス識別処理の一例を示すフローチャ
ート。

【図７】入力座標検出パネルの概念的構成を示す図。

【図８】他の入力デバイスを示す図。

【図９】この発明の変形例を説明するための図。

【図１０】他の入力デバイスを示す図。

【図１１】電磁授受方式による入力座標検出のための原
理図。

【図１２】電磁授受方式に本発明を適用した場合の入力
デバイスの構成を示す概念図。

【図１３】静電容量結合方式の入力パネルを示す図。

【図１４】静電容量結合方式の入力パネルのＹ電極に対
する印加パルスを示す図。

【図１５】静電容量結合方式に本発明を適用した場合の
入力デバイスの構成を示す概念図。

【符号の説明】

１…スクリーンパネル ２…表示パネル ３…入力
座標検出パネル ４…入力ペン ５…イレーサ ６…入力座標検出部
７…入力座標通信部 ８…制御部 ９…入力デ
バイス識別部 １０…描画処理部 １１…ＶＲＡＭ（ビデオラム） １２…ディスプレイ
ドライバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手書き入力デバイスの入力面への入力操作
   に対応した描画を実行する手書き入力装置において、 前記入力面に対する手書き入力デバイスの入力面積また
   は入力形状を検出し、この検出した入力面積または入力
   形状に基づいて入力操作を行った手書き入力デバイスの
   種類を識別する識別手段と、 この識別手段によって識別した種類に対応する描画処理
   を実行する描画処理手段と、を具える手書き入力装置。