JPH0895697A

JPH0895697A - 筆記ペン、筆記情報処理方法及び加速度検出装置

Info

Publication number: JPH0895697A
Application number: JP6229290A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田; Koji Matsumoto; 浩司松本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ペン先の筆跡を正確に表した動き信号を得
る。動き信号の文字当りのデータ量を少なくする。小
型、高精度の加速度検出装置を実現する。【構成】ペン先から異なる距離に複数の動き検出手段
１０３、１０４を設け、これら検出手段からの動き信号
に基づいてペン先位置での動き信号を得る。筆記情報は
移動軌跡上の各点に対応した時系列の座標データでな
る。過去の複数の座標データに基づいて、次の座標デー
タの位置を予測し、予測誤差に基づいて次の座標データ
を適宜破棄する。加速度による外力が加わったときに所
定方向にのみ一体的に可動し得るように設けられた２個
のコイルの内、第１のコイルから加速度に応じた誘起電
圧を出力させ、この誘起電圧に応じた駆動電流を形成し
て第２のコイルに与え、第２のコイルに第１のコイルに
対する可動力と等しい逆方向の力を発生させるようにす
る。そして、上記駆動電流に比例した電圧を加速度信号
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筆跡を電子的な筆記情
報に変換する筆記ペン、記憶構成を有するこのような筆
記ペンに適用するのに好適な筆記情報処理方法、及び、
一般的な筆記機能をも有する筆跡を電子的な筆記情報に
変換する筆記ペンに適用するのに好適な加速度検出装置
に関するものである。

【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、筆記ペン装
置として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が求
められており、また、そのような筆記ペンを実現できる
周辺技術の確立が求められている。

【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、筆跡を電子的な筆記情
報に変換する筆記情報検出手段が、以下の各部で構成さ
れていることを特徴とする。

【００１１】すなわち、筆記情報検出手段が、当該筆記
ペンが筆記面に接しているか否かを検出してペンアップ
・ダウン信号を出力するペンアップ・ダウン検出手段
と、当該筆記ペンの移動を検出して動き信号を出力す
る、ペン先から異なる距離に設けられた複数の動き検出
手段と、これら複数の動き検出部からの動き信号に基づ
いて、ペン先位置での動き信号を得て出力するペン先動
き検出手段とで構成されていることを特徴とする。

【００１２】また、第２の本発明は、筆記ペンの移動軌
跡上の各点に対応した時系列の座標データでなる筆記情
報を圧縮する筆記情報処理方法において、過去の複数の
座標データに基づいて、次の座標データの位置を予測
し、予測誤差に基づいて、次の座標データを破棄するか
否かを判定することを特徴とする。

【００１３】さらに、第３の本発明の加速度検出装置
は、所定方向にのみ一体的に可動し得るように設けられ
た第１及び第２のコイルと、第１及び第２のコイルにそ
れぞれ、磁界を印加する第１及び第２の磁界印加手段
と、第１のコイルの可動時にこの第１のコイルに誘起さ
れた電圧を増幅して第２のコイルに駆動電流を与え、第
２のコイルに、第１のコイルに対する可動力と等しい電
磁力を発生させる第１の増幅回路と、第１のコイルに誘
起された電圧を増幅して加速度検出信号として外部に出
力する第２の増幅回路とを備えたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】筆記ペンに動き検出器を設けて筆記情報を得る
場合には、タブレット等とは異なって、筆記ストローク
か、筆記ストローク間の移動かを動き信号からでは判別
できない。

【００１５】そこで、第１の本発明においては、当該筆
記ペンが筆記面に接しているか否かを検出してペンアッ
プ・ダウン信号を出力するペンアップ・ダウン検出手段
を設けている。

【００１６】動き検出手段の構成によっては動き検出手
段をペン先に取り付けられないことがあり、また、電子
的な筆記情報を得る機能に加えて一般的筆記機能を有す
る筆記ペンでは、動き検出手段をペン先に取り付けられ
ない。このような場合に、動き検出手段をペン先より上
方に取り付けることになるが、この場合、得られた動き
信号は、ペン先の動き（筆跡）と必ずしも一致しない。

【００１７】そこで、第１の本発明においては、ペン先
から異なる距離に複数の動き検出手段を設け、ペン先動
き検出手段が、これら複数の動き検出手段からの動き信
号に基づいて、ペン先位置での動き信号を得て出力する
こととした。

【００１８】また、例えば、筆記情報の記憶機能を備え
る筆記ペンにおいては、記憶容量を大きくできず、筆記
情報をさほど記憶できない。また、筆記情報を転送する
場合であっても、その転送時間を短くすることから筆記
情報が少ないことが求められる場合がある。このよう
に、筆記文字やストローク当りの筆記情報量を少なくす
ることが求められる場合が多い。

【００１９】そこで、第２の本発明は、文字は直線のス
トロークが多いため、筆記情報を移動軌跡上の各点に対
応した時系列の座標データとすると、過去の複数の座標
データに基づいて、次の座標データの位置を予測できる
ことに基づき、次の座標データの位置を予測することと
し、予測誤差が大きいときに、次の座標データを破棄し
て文字やストローク当りの筆記情報量を削減することと
した。

【００２０】さらに、加速度検出装置の小形化が求めら
れることが多い。例えば、筆記情報の記憶機能を備える
筆記ペンの動き検出手段の構成要素として用いられる加
速度検出装置は、筆記ペンの大きさの制約から小形化が
求められる。しかし、小形化すると、加速度に応じた作
用力を受けて可動する部分の可動長さ等を大きくでき
ず、加速度検出信号のダイナミックレンジが小さくなり
易い。そのため、加速度検出信号を利用して得る信号の
精度も低下し易い。例えば、このような加速度検出装置
を筆記ペンの動き検出手段の構成要素として用いた場
合、得られた筆記情報の精度が低下することがある。

【００２１】そこで、第３の本発明の加速度検出装置
は、加速度による外力が加わったときに、所定方向にの
み一体的に可動し得るように設けられた２個のコイルの
内、第１のコイルから加速度に応じた誘起電圧を出力さ
せると共に、第１の増幅回路によってこの誘起電圧に応
じた駆動電流を形成して第２のコイルに与え、第２のコ
イルに、第１のコイルに対する可動力と等しい逆方向の
力を発生させるようにした。これにより、第３の本発明
の加速度検出装置は、第２のコイルの駆動増幅回路によ
り、移動量は少なくても十分なダイナミックレンジを有
する駆動電流に比例した電圧を加速度検出信号として外
部に出力する。

【００２２】

【実施例】

（Ａ）第１実施例以下、本発明の第１実施例について図面を参照しながら
詳述する。

【００２３】（Ａ−１）第１実施例の構成図１は、第１実施例の筆記ペンの筆記情報検出機構等の
配置を示す配置図である。

【００２４】図１において、第１実施例の筆記ペン１０
０は、シャープペンシルやボールペン等の一般的な筆記
ペンと同様に、全体の外形が先端が縮径している筒体で
なっているものである。筆記ペン１００は、大きくは、
筆記紙面に筆跡をインク等で記録させるための交換可能
なペン先部１０１と、筆記情報を電子化して保存する機
能を担う、ペン先部１０１に接続されている筆記情報電
子化保存部１０２とから構成されている。

【００２５】筆記情報電子化保存部１０２には、物理量
の検出センサとして、加速度を検出する２個の加速度検
出部１０３及び１０４と、ペン先の摩擦振動を検出する
ペン先ノイズ検出部１０５とが設けられている。ペン先
ノイズ検出部１０５は、ペン先部１０１に連続する位置
に実装されており、一方の加速度検出部１０３はペン先
端から距離ａだけ離間した位置に実装されており、他方
の加速度検出部１０４はペン先端から距離ｂ（ｂ＜ａ）
だけ離間した位置に実装されられている。このように、
２個の加速度検出部１０３及び１０４は、ペン先から軸
芯方向に異なる位置に設けられている。以下、加速度検
出部１０３を遠端側加速度検出部と呼び、加速度検出部
１０４を先端側加速度検出部と呼ぶ。

【００２６】なお、各加速度検出部１０３、１０４はそ
れぞれ、後述するように、検出方向が直交する２個の加
速度検出器でなっている。

【００２７】ここで、ペン先ノイズ検出部１０５は、後
で詳述するように、筆記ペン１００が筆記面に接してい
るか否かの情報を得るために設けられたものであり、両
加速度検出部１０３及び１０４は、筆記ペン１００（ペ
ン先）の変位量の連続変化（筆記情報となる）を得るた
めに設けられたものである。

【００２８】図２は、筆記情報電子化保存部１０２の電
気的な内部構成を示すブロック図である。

【００２９】図２において、圧電素子２１０１は、ペン
先の摩擦振動を検出する上述したペン先ノイズ検出部１
０５を構成しているものであり、その検出信号は増幅回
路２１０４を介して波形処理回路２１０５に与えられ
る。波形処理回路２１０５は、後述する図３に示すよう
な処理を実行して、当該筆記ペン１００が筆記面に接し
ているか否かを表すペンアップ・ダウン信号Ｓ１をベク
トル処理部２１１０に与えるものである。

【００３０】遠端側加速度検出部１０３は、検出方向が
横方向の加速度検出器２１０２と、検出方向が縦方向の
加速度検出器２１０３とを備えている。また、先端側加
速度検出部１０４も、検出方向が横方向の加速度検出器
２２０２と、検出方向が縦方向の加速度検出器２２０３
とを備えている。これら４個の加速度検出器２１０２、
２１０３、２２０２及び２２０３はそれぞれ、後述する
図４に示す詳細構成を有する。

【００３１】遠端側加速度検出部１０３内の横方向加速
度検出器２１０２からの検出信号は、加速度検出モーシ
ョンフィードバック増幅回路２１０６に与えられて増幅
されて二重積分回路２１０７に入力される。また、加速
度検出モーションフィードバック増幅回路２１０６は、
当該検出器２１０２内に移動体（図４参照）の位置を復
帰させる信号を形成する。二重積分回路２１０７は、入
力された加速度検出信号を二重積分して横方向の変位信
号Ｔ２１に変換して加重加算回路２２００に与える。近
端側加速度検出部１０４内の横方向加速度検出器２２０
２からの検出信号も、同様に、加速度検出モーションフ
ィードバック増幅回路２２０６及び二重積分回路２２０
７で順次処理され、二重積分回路２２０７から出力され
た横方向の変位信号Ｔ２２が加重加算回路２２００に与
えられる。加重加算回路２２００は、入力された２個の
横方向の変位信号Ｔ２１及びＴ２２を加重加算し（後述
する（７）式参照）、最終的な横方向の変位信号Ｓ２を
得てベクトル処理部２１１０に与える。

【００３２】遠端側加速度検出部１０３内の縦方向加速
度検出器２１０３からの検出信号も、上記と同様に、加
速度検出モーションフィードバック増幅回路２１０８及
び二重積分回路２１０９で順次処理される。二重積分回
路２１０９から出力された縦方向の変位信号Ｔ３１が加
重加算回路２３００に与えられる。同様に、近端側加速
度検出部１０４内の縦方向加速度検出器２２０３からの
検出信号も、加速度検出モーションフィードバック増幅
回路２２０８及び二重積分回路２２０９で順次処理され
る。二重積分回路２２０９から出力された縦方向の変位
信号Ｔ３２が加重加算回路２３００に与えられる。加重
加算回路２３００は、入力された２個の縦方向の変位信
号Ｔ３１及びＴ３２を加重加算し（後述する（７）式参
照）、最終的な縦方向の変位信号Ｓ３を得てベクトル処
理部２１１０に与える。

【００３３】なお、加速度検出モーションフィードバッ
ク増幅回路２１０６、２２０６、２１０８及び２２０８
の詳細構成及び機能は、後述する図５に示している。ま
た、二重積分回路２１０７、２２０７、２１０９及び２
２０９の詳細構成は、後述する図６に示している。

【００３４】ベクトル処理部２１１０は、ペンアップ・
ダウン信号Ｓ１、横方向変位信号Ｓ２及び縦方向変位信
号Ｓ３から筆跡情報コードを形成してメモリ回路２１１
１に与えると共に、ペン状態信号を形成して制御回路２
１１２に与える。

【００３５】メモリ回路２１１１は、制御回路２１１２
の制御下で、ベクトル処理部２１１０からの筆跡情報コ
ードを書き込むと共に、また、格納している筆跡情報コ
ードを読み出して外部インタフェース回路２１１３に与
えるものである。

【００３６】制御回路２１１２は、メモリ回路２１１１
のアクセス制御、外部装置との転送制御、簡易液晶表示
部２１１５による表示の制御等を行なうものである。

【００３７】外部インタフェース回路２１１３には、外
部装置と電気的に接続する外部インタフェース電極２１
１４が接続されている。外部インタフェース回路２１１
３は、この外部インタフェース電極２１１４を介して図
示しない外部装置から転送要求があったときには、その
ことを制御回路２１１２に通知して、メモリ回路２１１
１から筆跡情報コードを読み出させて、この情報を外部
インタフェース電極２１１４を介して外部装置に転送す
るものである。

【００３８】簡易液晶表示部２１１５は、制御回路２１
１２の制御下で、この制御回路２１１２から与えられる
後述する各種メッセージを表示するものである。

【００３９】この第１実施例の筆記ペン１００は、電源
構成として、充電用発電部２１１６、充電回路２１１７
及び二次電池２１１８を備えている。充電用発電部２１
１６は交流電力を発電するものであり、充電回路２１１
７はこれを整流・安定化させて二次電池２１１８に充電
させるものであり、二次電池２１１８に充電された電力
が筆記ペン１００内の電子回路の電源として用いられ
る。なお、充電回路２１１７には、筆記ペン１００の筆
記時の運動エネルギーを電力に変換することにより得ら
れる発電電圧の大きさを検出する電圧検出回路を含み、
検出出力は制御回路２１１２に与えられるようになされ
ている。

【００４０】以上のような各部によって筆記情報電子化
保存部１０２が構成されている。以下では、各部の詳細
を順次説明する。

【００４１】まず、波形処理部２１０５の詳細を説明す
る。図３は、圧電素子２１０１からの出力信号に対する
増幅回路２１０４及び波形処理部２１０５の処理を説明
するための信号波形図であり、以下では、波形変化で波
形処理部２１０５の内部構成及び処理を明らかにする。

【００４２】図３において、期間ｔa −ｔb は、筆記ペ
ン１００が筆記面と接触している期間であり、時点ｔa
以前及び時点ｔb 以降は、筆記ペン１００は筆記面と接
触していない。筆記ペン１００が筆記面と接触している
期間ｔa −ｔb では相互の摩擦によってペン先部１０１
が振動するので、圧電素子２１０１からの出力信号は、
図３（ａ）に示すように、その期間ｔa −ｔb だけ振動
成分を含む。

【００４３】このような出力信号が増幅回路２１０４に
よって増幅されて波形処理部２１０５に入力される。波
形処理部２１０５においては、まずリミッタ回路によっ
てその信号の振幅を制限する。増幅回路２１０４及びリ
ミッタ回路の機能により、図３（ａ）に示す圧電素子２
１０１からの出力信号は、図３（ｂ）に示すように、筆
記ペン１００の筆記面との接触期間ｔa −ｔb で大きな
矩形波状に変化し、その他の期間では微小振幅のノイズ
だけを含むものとなる。この図３（ｂ）に示す信号は、
全波整流回路によって全波整流されて図３（ｃ）に示す
信号に変換され、さらに所定の閾値ＴＨを比較基準とす
る比較回路によって、図３（ｄ）に示すように２値化さ
れる。この２値化信号は、接触期間ｔa −ｔb において
もごく短時間オフレベルをとることもあり、そこで、こ
の２値化信号でリトリガ型のモノマルチバイブレータを
トリガし、接触時間ｔa −ｔb （処理遅延があるので多
少異なる）でオンレベルをとり、非接触期間でオフレベ
ルをとるペンアップ・ダウン信号Ｓ１を形成する。上述
したように、このようなペンアップ・ダウン信号Ｓ１が
ベクトル処理部２１１０に入力される。

【００４４】次に、第１実施例における加速度検出器２
１０２、２１０３、２２０２及び２２０３について詳述
する。図４は、第１実施例における加速度検出器４００
（２１０２、２１０３、２２０２又は２２０３）の構造
を示す断面図である。

【００４５】筆記ペン１００の物理的大きさは、一般的
な筆記ペンと同程度にしなければならない。このような
制約下でも十分なダイナミックレンジを有する加速度検
出信号を出力することが加速度検出器４００に求められ
ている。すなわち、加速度検出信号の精度は、この検出
信号を後述するように処理して得られる筆記情報（変位
データ）の精度に影響を与えるので、加速度検出信号は
十分なダイナミックレンジを有する高精度のものである
ことが必要である。

【００４６】図４に示す加速度検出器４００は、小型な
がら、十分なダイナミックレンジを有する加速度検出信
号を出力できるように、既存の加速度検出器にはない新
たな構成でなされている。

【００４７】図４において、例えば円筒状のフレーム４
０６は、図１に示す筆記ペン１００の加速度検出部１０
３又は１０４の実装位置に取り付けられるものである。
このフレーム４０６内部に、一方の端部が有蓋であって
その中央部に棒体が植立している断面Ｅ字状であって全
体が円筒状の磁気回路を構成する２個の永久磁石４０１
−１及び４０１−２が、その開口端部側を対向させて取
り付けられている。各永久磁石４０１−１、４０１−２
はそれぞれ、例えば外周筒部がＳ極に磁化され、中央棒
体がＮ極に磁化されているものである。円筒体４０７の
一方の端部側には、その内部に永久磁石４０１−１のＮ
極棒体部が挿通され、その外周（磁界中）は可動コイル
４０２−１が巻回されており、円筒体４０７の他方の端
部側には、その内部に永久磁石４０１−２のＮ極棒体部
が挿通され、その外周（磁界中）は可動コイル４０２−
２が巻回されている。一方の可動コイル４０２−１の両
端は、ダンパ４０３−１、４０８−１に沿って両可動コ
イル４０２−１及び４０２−２の運動を妨げないように
駆動端子（Ｄ＋及びＤ−）４０４に引き出されており、
他方の可動コイル４０２−２の両端は、ダンパ４０３−
２、４０８−２に沿って両可動コイル４０２−１及び４
０２−２の運動を妨げないように検出端子（Ｓ＋及びＳ
−）４０５に引き出されている。

【００４８】両可動コイル４０２−１及び４０２−２
は、上記円筒体４０７によって機械的に同一の運動をす
るように結合されており、ダンパ４０３−１、４０８−
１、４０３−２及び４０８−２によって磁界に対して紙
面に沿う垂直方向の運動のみを許すように保持されてい
る。この運動方向が、当該加速度検出器４００の検出方
向である。なお、両可動コイル４０２−１及び４０２−
２や円筒体４０７等の質量の和ｍが、加速度検出用の質
量になっている。

【００４９】図５は、加速度検出器４００の動作原理を
示すものである。なお、図５は原理説明用であるため、
説明が簡単になるように、永久磁石４０１−１及び４０
１−２をコ字状のものとしている。また、図５は、検出
方向を紙面の上下方向としている場合を示している。

【００５０】加速度検出器４００には上述したように加
速度検出モーションフィードバック増幅回路５１０（２
１０６、２２０６、２１０８又は２２０８）から信号が
フィードバックされており、加速度検出器４００及び加
速度検出モーションフィードバック増幅回路５１０の協
働によって加速度検出信号を出力するものである。この
意味では、加速度検出器４００及び加速度検出モーショ
ンフィードバック増幅回路５１０が加速度検出装置を構
成しているということができる。

【００５１】図５において、加速度検出器４００全体を
加速度αで上に動かすと、２個の可動コイル４０２−１
及び４０２−２等からなる質量ｍの可動部には、（１）
式で表される力Ｆが逆方向に働き、可動部全体が下に変
位しようとする。

【００５２】Ｆ＝ｍ×α …（１）このとき、磁束密度Ｂなる定常磁界に直交して配置され
た可動コイル４０２−２は、両者に直交する向きの運動
を受けて速度ｖで動こうとし、可動コイル４０２−２に
は、毎秒切断する磁束数に等しいというカッティング理
論により、（２）式に示す起電力Ｅが誘起される。

【００５３】Ｅ＝ｖ×Ｂ …（２）この起電力Ｅは、検出端子（Ｓ＋及びＳ−）４０５から
取り出されて加速度検出モーションフィードバック増幅
回路５１０に入力されて反転増幅され、磁束密度Ｂなる
定常磁界に直交して配置された他方の可動コイル４０２
−１を電流ｉで駆動する。このとき、可動コイル４０２
−１の線素ｄｌの受ける力ｄＦ’は（３）式で表され、
すなわち、可動コイル４０２−１の全体が受ける力Ｆ’
は駆動電流ｉに比例する。

【００５４】ｄＦ’＝ｉ（ｄｌ×Ｂ） …（３）これら２つの可動コイル４０２−１及び４０２−２は、
機械的に結合されて同一の運動をする構造になっている
ため、起電力Ｅを０にする方向、すなわち（４）式の関
係を保って変位を限りなく小さくする方向に駆動電流ｉ
が流れる、モーショナルフィードバックを含むフィード
バックループを構成できる。

【００５５】Ｆ＋Ｆ’＝０ …（４）駆動電流ｉは、加速度αに比例して可動部の受ける力
Ｆ’に比例するため、十分なループゲインと適当なルー
プフィルタ特性を実現するように加速度検出モーション
フィードバック増幅回路５１０の特性を選ぶことによ
り、駆動可動部の変位を微小にとどめながら加速度αに
正確に比例した出力電圧（加速度検出信号）を出力電圧
端子５２０に得ることができる。

【００５６】このように駆動可動部の変位を微小にとど
めることができるので、筆記ペン１００に実装できる小
形化を実現できている。

【００５７】次に、加速度検出信号が入力されてその二
重積分出力を得る二重積分回路６００（２１０７、２２
０７、２１０９又は２２０９）について詳述する。ここ
で、図６が、二重積分回路６００の構成を示すブロック
図である。

【００５８】加速度を積分することにより速度が算出さ
れ、さらに速度を積分することにより変位量が算出され
るという運動学における周知の公式を用いることによ
り、加速度に比例した電圧信号からその方向の変位量
（Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１又はＴ３２）を求めるため
に、二重積分回路６００が設けられている。因に、速度
検出器で速度を検出してそれを積分して変位量を求める
ことも考えられるが、筆記ペン１００に収容できる程度
に小型であって高精度に速度を検出できる速度検出器を
入手することはかなり困難である。

【００５９】図６において、アナログ電圧入力端子６０
１からの加速度検出信号（電圧信号）は、アナログ／デ
ジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）６０２に与えられる。ア
ナログ／デジタル変換器６０２は、加速度検出信号を、
クロック信号ＣＫの周波数を標本化周波数としてデジタ
ルデータに変換して第１の加算回路（ＡＤＤ）６０３に
与える。

【００６０】なお、このデジタルデータは２の補数で表
現され、筆記ペン１００が横方向については左から右
へ、縦方向については上から下へ動き始めるときの加速
度に対して正の値をとるものとする。

【００６１】第１の加算回路６０３及び第１のＤ型フリ
ップフロップ回路（ビット数に応じた個数のフリップフ
ロップでなる）６０４は、第１の積分回路（累積加算回
路）を構成している。

【００６２】第１の加算回路６０３は、アナログ／デジ
タル変換器６０２からのデジタルデータと第１のＤ型フ
リップフロップ回路６０４にラッチされているそれまで
の累積データとを加算して累積データを標本化周期で更
新して第１のＤ型フリップフロップ回路６０４に再格納
させると共に、更新した累積データを第２の加算回路６
０５に与える。この出力された累積データは、速度に対
応したものとなっている。

【００６３】この積分演算における定数項を０とするた
めには（すなわち値のオフセットを避けるためには）、
使用開始時（筆記開始時）に、Ｄ型フリップフロップ回
路６０４をクリアする必要がある。この第１実施例で
は、アナログ／デジタル変換器６０２から出力された加
速度データの振幅が一定値以下である状態を振幅検出回
路６１３で検出し、加速度０検出端子６１４を介して制
御回路２１１２へその情報を与えて、制御回路２１１２
が一定値以下である状態の継続を判定し、継続時にリセ
ット信号Ｒ１を発生させてＤ型フリップフロップ回路６
０４をリセットさせることとした。なお、上述した充電
回路２１１７の発電電圧検出回路の検出信号に基づい
て、制御回路２１１２がリセット信号Ｒ１を発生させて
も良い。

【００６４】第１の加算回路６０３から出力されたペン
先の速度を表す累積データ（速度データ）は、上述した
ように、第２の加算回路６０５に与えられる。

【００６５】この第２の加算回路６０５及び第２のＤ型
フリップフロップ回路（ビット数に応じた個数のフリッ
プフロップでなる）６０６は、第２の積分回路（累積加
算回路）を構成している。

【００６６】第２の加算回路６０３は、入力された速度
データと第２のＤ型フリップフロップ回路６０６にラッ
チされているそれまでの累積データとを加算して累積デ
ータを標本化周期で更新して第２のＤ型フリップフロッ
プ回路６０４に再格納させると共に、更新した累積デー
タを、得られた変位データ（Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１又
はＴ３２）として、図２に示した加重加算回路２２００
又は２３００に出力する。

【００６７】この第２の積分回路による積分は、ストロ
ーク単位の定積分を算出することにより、各ストローク
の変位量を求めるものである。そのため、ストロークの
開始時に、制御回路２１１２又はベクトル処理部２１１
０がリセット信号Ｒ２を発生して第２のＤ型フリップフ
ロップ回路６０６の値を０クリアさせる。しかし、ある
ストロークの終点から次のストロークの始点に戻る際の
筆記ペン１００が持ち上げられて行なわれるストローク
（いわゆる裏ストローク）の情報も、ストローク間の位
置関係を明らかにするための筆跡情報としては重要であ
る。そこで、裏ストロークの開始時にも、制御回路２１
１２又はベクトル処理部２１１０がリセット信号Ｒ２を
発生して第２のＤ型フリップフロップ回路６０６の値を
０クリアさせる。

【００６８】なお、このリセット信号Ｒ２は、ペンアッ
プ・ダウン信号Ｓ１がダウン（オフ）からアップ（オ
ン）に変化したとき、及び、ペンアップ・ダウン信号Ｓ
１がアップからダウンに変化したときを捕らえて容易に
発生することができる。

【００６９】以上のようにして、二重積分回路６００
（２１０７、２２０７、２１０９又は２２０９）は、裏
ストロークの変位量データも含めた変位量データ（Ｔ２
１、Ｔ２２、Ｔ３１又はＴ３２）を出力する。

【００７０】次に、ベクトル処理部２１１０について詳
述する。図７は、ベクトル処理部２１１０の機能構成を
示すブロック図である。また、図８は、ペンアップ・ダ
ウン信号Ｓ１についての状態遷移図である。

【００７１】上述したように、ベクトル処理部２１１０
には、時系列的に発生するペンアップ・ダウン信号Ｓ
１、横方向変位信号（デジタルデータ）Ｓ２及び縦方向
変位信号（デジタルデータ）Ｓ３が入力される。

【００７２】図７において、ペンアップ・ダウン信号Ｓ
１は、状態遷移検出回路７０１に入力される。状態遷移
検出回路７０１は、入力されたペンアップ・ダウン信号
Ｓ１の状態遷移を上述したクロック信号ＣＫ毎を検出す
る。すなわち、そのクロック周期における遷移が、図８
の状態遷移図に示す４種類の遷移［Ａ］、［Ｂ］、
［Ｃ］及び［Ｄ］のいずれであるかをを識別する。図８
において、遷移［Ａ］はペンダウンすなわちストローク
の始点を示し、遷移［Ｂ］はペンダウン状態の継続（ス
トローク筆記中）を示し、遷移［Ｃ］はペンアップすな
わちストロークの終点を示し、遷移［Ｄ］はペンアップ
状態の継続を示している。

【００７３】状態遷移検出回路７０１は、識別した遷移
時系列信号Ｃｏを制御回路２１１２に出力する。制御回
路２１１２は、遷移時系列信号Ｃｏに基づいて上述した
リセット信号Ｒ２を発生したり、当該ベクトル処理部２
１１０に対する制御信号Ｃｉを発生したりする。

【００７４】ヘッダパターン発生回路７０２は、識別さ
れた遷移内容に基づいて、各種パターンを発生するもの
である。ヘッダパターン発生回路７０２は、使用開始時
に１６ビットの並列データでなる「スタートコード」
（例えばオール０）を発生するものである。使用開始時
の検知は、予め定めた一定期間以上遷移［Ｄ］が接続し
た後の遷移［Ａ］の検出により行なう。また、ヘッダパ
ターン発生回路７０２は、ストローク番号計数機能を有
している。例えば、使用開始時より遷移［Ａ］をカウン
トして１６ビットの並列データでなる「ストローク番
号」を発生させる。さらに、ヘッダパターン発生回路７
０２は、遷移［Ｃ］においては１６ビットの並列データ
でなる「ストローク終点マーク」（例えば最下位ビット
のみ０）を発生させる。ヘッダパターン発生回路７０２
からのヘッダパターンは多重化回路（ＭＵＸ）７０５に
与えられる。

【００７５】レジスタ７０３は、８ビットの横方向変位
信号（デジタルデータ）Ｓ２を上述したクロック信号Ｃ
Ｋ毎に取込み、多重化回路（ＭＵＸ）７０５に出力する
ものである。また、レジスタ７０４は、８ビットの縦方
向変位信号（デジタルデータ）Ｓ３を上述したクロック
信号ＣＫ毎に取込み、多重化回路（ＭＵＸ）７０５に出
力するものである。

【００７６】多重化回路７０５は、制御回路２１１２か
らの制御信号Ｃｉに応じて、ヘッダパターン発生回路７
０２、横方向用レジスタ７０３、縦方向用レジスタ７０
４からのデータを多重し、メモリ回路２１１０に格納す
る筆跡情報コード列を作成するものである。

【００７７】多重化回路７０５の出力段には、出力バッ
ファ回路７０６が設けられている。このベクトル処理部
２１１０からの筆跡情報コード列は、直接メモリ回路２
１１１に与えられるが、一般的にメモリ回路２１１１は
入出力端子を共用しているので、メモリ回路２１１１か
ら外部装置にデータを転送するときには、このベクトル
処理部２１１０をメモリ回路２１１１から切り離す必要
がある。そのため、出力バッファ回路７０６が設けられ
ている。

【００７８】制御回路２１１２は、以下のように、多重
化回路７０５を制御して、ベクトル処理部２１１０から
コード列を出力させる。

【００７９】使用開始時には、ヘッダパターン発生回路
７０２からの「スタートコード」を多重化回路７０５で
選択させる。遷移「Ａ」では、ヘッダパターン発生回路
７０２からの「ストローク番号」を多重化回路７０５で
選択させる。遷移「Ｂ」では、レジスタ７０３及び７０
４に格納されているそれぞれ８ビットの横方向及び縦方
向の変位データＳ２及びＳ３を、多重化回路７０５によ
って点列データとしてまとめさせて計１６ビットの並列
データとして出力させる。遷移［Ｃ］では、ヘッダパタ
ーン発生回路７０２からの「ストローク終点マーク」を
多重化回路７０５で選択させる。遷移［Ｄ］では、各遷
移毎のペンアップ状態の点列データを多重化回路７０５
で廃棄させるが、遷移［Ａ］直前の遷移［Ｄ］では、多
重化回路７０５でレジスタ７０３及び７０４に格納され
ているそれぞれ８ビットの横方向及び縦方向の変位デー
タＳ２及びＳ３を「ペンアップ変位」として選択させ
る。なお、多重化回路７０５では多重化処理の遅延があ
るので、このようなことも可能である。

【００８０】図９は、このような処理によって、ベクト
ル処理部２１１０から出力されるコード列Ｄｏを示すも
のであり、併せてシーケンスの意味も示している。

【００８１】次に、充電用発電部２１１６について説明
する。図１０は、充電用発電部２１１６の構造を示す断
面図である。充電用発電部２１１６は、円筒体等の筒体
でなる筆記ペン１００に収容されるものであるので、収
容に適した構造を有することが必要であり、第１実施例
の充電用発電部２１１６は、そのため、図１０に示すよ
うな構造を採用している。

【００８２】図１０において、筒状のコイルボビン１０
０１には発電コイル１００２が巻回されており、その外
周に、磁路を構成する磁性体でなるシリンダー形の固定
部１００３がフレーム１００４に固定されて設けられて
いる。筒状のコイルボビン１００１の内部には、２個の
円柱状の永久磁石１００５及び１００６が反発するよう
に挿通されており、ピストン形の可動部を構成して、フ
レーム１００４に固定された中心軸１００７をスムーズ
に滑る構造になっている。これら永久磁石１００５及び
１００６の一端には、反発力の逆方向に付勢して平衡位
置に戻るのを助けるために、スプリング１００８及び１
００９が設けられている。これらスプリング１００８及
び１００９は、筆記ペン１００に過度の加速度が加わっ
た場合にも、可動部の変位を制限し、平衡位置に戻るの
を助けるために設けられている。上述した永久磁石１０
０５及び１００６は、その極性を逆にして中心軸方向に
並べて２個が同一の運動をするように一体化した構造と
なっている。筆記ペン１００が移動していない状態にお
いて、それぞれの磁極と磁性体１００３の両端部分が磁
気回路を構成するように、ほぼ図１０に示す位置で力の
平衡が保たれるようになされている。なお、発電コイル
１００２の両端は、図示は省略しているが、この充電用
発電部２１１６の外部に引き出されて充電回路２１１７
に接続されている。

【００８３】なお、この発電部２１１６はその軸芯が筆
記ペン１００の軸芯に一致するように、筆記ペン１００
に取り付けられている。

【００８４】例えば、筆記時において、筆記ペン１００
のアップ・ダウンが繰り返されると、２個の永久磁石１
００５及び１００６でなる可動部は、その加速度変化に
基づいた外力によって揺動（上下動）し、発電コイル１
００２に対する磁束を変化させ、交流電圧を誘起させ
る。この交流電圧が外部に発電電力として取り出され
る。

【００８５】（Ａ−２）第１実施例の動作次に、第１実施例の筆記ペン１００の動作を説明する。

【００８６】筆記者は、この第１実施例の筆記ペン１０
０を用いて、一般的な筆記ペンと同様にして、筆記用紙
上に文字等を筆記すれば良い。

【００８７】このとき、ペン先部１０１の筆記機能によ
って、筆跡が筆記用紙上に恒久的に記録される。

【００８８】かかる筆記時には、筆記ペン１００内の５
種類の検出器、すなわち、ペン先部１０１に接した圧電
素子２１０１、ペン先の遠端側に設けられた横方向加速
度検出器２１０２、ペン先の先端側に設けられた横方向
加速度検出器２２０２、ペン先の遠端側に設けられた縦
方向加速度検出器２１０３、及び、ペン先の先端側に設
けられた縦方向加速度検出器２２０３が所望の物理量を
検出する。

【００８９】筆記用紙面に筆記する１ストロークの期間
は筆記ペン１００が紙面上を接触しながら移動するた
め、ペン先部１０１の摩擦ノイズが圧電素子２１０１に
機械振動として伝達され、圧電素子２１０１の圧電効果
により電気信号に変換される。この圧電素子２１０１に
よる検出信号は、増幅回路２１０４を介して増幅されて
波形処理回路２１０５に与えられ、波形処理回路２１０
５によって、上述したように処理され（図３参照）、当
該筆記ペン１００が筆記用紙面に接しているときにオン
レベル（ダウン状態）をとり、接していないときにオフ
レベル（アップ状態）をとるペンアップ・ダウン信号Ｓ
１が形成されてベクトル処理部２１１０に与えられる。

【００９０】例えば、図１１（ａ）に示すように、「４
１」と筆記された場合には、図１１（ｂ）に示すよう
に、ペンアップ・ダウン信号Ｓ１は、アップ状態の裏ス
トローク（１）、（３）及び（５）でオフレベルをと
り、ダウン状態の文字を構成するストローク（２）、
（４）及び（６）でオンレベルを取るものとなる。

【００９１】ペン先の遠端側に設けられた横方向加速度
検出器２１０２は、上述したように、対応する加速度検
出モーションフィードバック増幅回路２１０６との協働
により、筆記時の加速度の横方向成分を検出する。増幅
回路２１０６から出力された横方向の加速度検出信号
は、二重積分回路２１０７によって、上述したように処
理されて変位データＴ２１として加重加算回路２２００
に入力される。ペン先の近端側に設けられた横方向加速
度検出器２２０２も、上述したように、対応する加速度
検出モーションフィードバック増幅回路２２０６との協
働により、筆記時の加速度の横方向成分を検出する。増
幅回路２２０６から出力された横方向の加速度検出信号
も、二重積分回路２２０７によって、上述したように処
理されて変位データＴ２２として加重加算回路２２００
に入力される。

【００９２】各縦方向加速度検出器２１０３、２２０３
からの信号も同様に処理され、加重加算回路２３００に
は、縦方向についての２個の変位データＴ３１及びＴ３
２が入力される。

【００９３】筆記時においては、筆記ペン１００が傾斜
が一定のまま平行移動されることはなく、横方向につい
て得られた変位データＴ２１及びＴ２２は必ずしもペン
先の変位を正確に表したものではなく、縦方向について
得られた変位データＴ３１及びＴ３２も必ずしもペン先
の変位を正確に表したものではない。

【００９４】そこで、この第１実施例においては、各方
向についてそれぞれ、加重加算回路２２００、２３００
によって２個の変位データＴ２１及びＴ２２、又は、Ｔ
３１及びＴ３２を加重加算することによって、ペン先の
変位データとして、より正確な変位データＳ２、Ｓ３を
得るようにしている。

【００９５】以下、ペン先から遠い部位の変位量（変位
データ）及びペン先に近い部位の変位量（変位データ）
の加重加算によって、ペン先での変位量（変位データ）
を算出できることについて説明する。

【００９６】図１２は、ペン先での変位量と、ペン先以
外の２箇所に設けられた加速度検出器からの信号を処理
して得られた該２箇所の変位量との関係を示している。

【００９７】図１２において、符号１２０１は時刻ｔ＝
０の瞬間の筆記ペン１００の位置を示し、符号１２０５
は時刻ｔ＝１の瞬間の筆記ペン１００の位置を示し、符
号１２０６は時刻ｔ＝２の瞬間の筆記ペン１００の位置
を示している。

【００９８】時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝１の期間で、筆記
ペン１００のペン先が筆記紙面１２０２の表面を距離ｘ
だけ移動したとき、ペン先より距離ａだけ離れた部位に
設けられた遠端側加速度検出部１２０３の位置がその期
間で距離ｐだけ変位し、ペン先より距離ｂだけ離れた部
位に設けられた近端側加速度検出部１２０４の位置がそ
の期間で距離ｑだけ変位したとする。ここで、時刻ｔ＝
０の瞬間の筆記ペン１００の軸芯方向と、時刻ｔ＝１の
瞬間の筆記ペン１００の軸芯方向との交点から、ペン先
までの距離をｒとすると、図形の相似の関係より、
（５）式及び（６）式が成立する。

【００９９】ｘ：ｑ＝ｒ：（ｂ＋ｒ） …（５）ｘ：ｐ＝ｒ：（ａ＋ｒ） …（６）これら（５）式及び（６）式をそれぞれ未知数ｒで整理
し、整理した右辺同士を等しいとして未知数ｒをなくし
た後、ペン先での変位量ｘで整理すると、次の（７）式
が得られる。

【０１００】ｘ＝（ａｑ−ｂｐ）／（ａ−ｂ） …（７）この（７）式において、ａ／（ａ−ｂ）及び−ｂ／（ａ
−ｂ）は定数であり、ｐ及びｑはそれぞれ加速度検出部
１２０３及び１２０４からの検出信号を処理して得た変
位量であるので、この（７）式から、ペン先から遠い部
位の変位量（変位データ）及びペン先に近い部位の変位
量（変位データ）の加重加算によって、ペン先での変位
量（変位データ）を算出できることが分かる。

【０１０１】時刻ｔ＝２の瞬間において筆記ペン１００
が１２０６に示される位置に移動したとしても、距離ｒ
が変化するものの距離ｒを含まない（７）式は成立し、
上述したように、２箇所の変位量ｐ及びｑの簡単な演算
によりペン先の変位量ｘを算出できる。

【０１０２】なお、特別な場合として、ａ＝２ｂ …（８）とおけば（すなわち、ａ＝２ｂの関係で両加速度検出器
１２０３及び１２０４を配置すれば）、（７）式は、ｘ＝２ｑ−ｐ …（９）となる。従って、非常に簡単な加重加算でペン先での変
位量（変位データ）ｘを求めることができる。例えば、
２倍はデータのビットシフトで演算できるので、ビット
シフト後に加算（減算）するという簡単な演算で（９）
式を実現することができる。

【０１０３】上述した図１２は、ａ＝２ｂの場合を示し
ており、また、ｔ＝０を基準に、時刻ｔ＝１においてｐ
（１）＝＋２０、ｑ（１）＝＋１２、時刻ｔ＝２におい
てｐ（２）＝−６、ｑ（２）＝−２の場合を示してい
る。これらの数値を（９）式に代入して、変位量ｘ
（１）＝４、ｘ（２）＝２が正確に算出されることを検
証できる。

【０１０４】以上のように、加重加算回路２２００及び
２３００によって、（７）式の演算を実行させることに
より、ペン先の変位量（変位データ）Ｓ２及びＳ３が得
られる。

【０１０５】例えば、図１１（ａ）に示すように「４
１」と筆記された場合において、このようにして得られ
た変位データＳ２及びＳ３の変化を図１１（ｂ）に示し
ている。図１１（ｂ）からも明らかなように、変位デー
タＳ２及びＳ３は、裏ストロークの対しても得られるも
のである。

【０１０６】ペンアップ・ダウン信号Ｓ１、変位データ
Ｓ２及びＳ３は、ベクトル処理部２１１０によって、上
述したようにコード化され（図９参照）、メモリ回路２
１１１に格納される。このコード化データには筆記され
た筆跡の復元を可能にする情報が含まれている。

【０１０７】この記憶された筆記情報データを取り出す
場合には、以下のように行なう。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）は、当該筆記ペン１００用の図示しないインタ
フェース電極を有する。ユーザは、このインタフェース
電極を、当該筆記ペン１００の外部インタフェース電極
２１１４に接続させる。筆記情報処理装置は、これら電
極を通じて読出し要求信号パターンを筆記ペン１００に
入力し、外部インタフェース回路２１１３を介して制御
回路２１１２がこの読出し要求信号パターンを検出する
と、データ転送モードに遷移し、メモリ回路２１１１か
ら筆記情報であるコード化データを読み出させ、外部イ
ンタフェース回路２１１３及び外部インタフェース電極
２１１４を介して筆記情報処理装置に転送する。

【０１０８】筆記情報処理装置に転送されたデータは、
筆記情報処理装置によってイメージ情報に変換されて表
示されたり、手書き文字認識技術が適用されて文字情報
に変換されたりし、筆記情報処理装置が利用可能な入力
情報となる。

【０１０９】筆記ペン１００内の電子回路の電源は内蔵
の二次電池２１１８により供給される。筆記時には筆記
によるペンの運動エネルギーを発電部２１１６により電
気エネルギーに変換し、その後適宜処理されてこの二次
電池２１１８に充電される。検出波形変化が連続して生
じない場合は、充電回路２１１７内の電圧検出回路によ
って不使用時と判断され、メモリ回路２１１１等をパワ
ー抑制モードに制御し電力消費を最小にする。さらに、
発電部２１１６が全く発電していない状況、すなわち、
筆記ペン１００が携帯されていない状況を、電圧検出回
路によって未発電状態の継続時間により判定し、メモリ
回路２１１１以外の回路等も待機状態に制御する。

【０１１０】制御回路２１１２は、簡易液晶表示部２１
１５に、メモリ使用状況として残量又は記憶可能なおお
よその文字数、電池の放電状態又は充電不足警告等を与
えて表示させる。表示メッセージの切替えは、タイマに
よる自動切替えでも良く、また特定パターン認識機能を
ペン内部に設けることにより筆記ジェスチャーによる強
制切替えでも良い。

【０１１１】（Ａ−３）第１実施例の効果第１実施例の筆記ペンによれば、以下のような種々の効
果を奏することができる。

【０１１２】ペン先からはなれた部位に設けられた２箇
所の加速度検出部の出力を用いて、ペン先の動きを推定
するペン先動き検出方法を実現したため、ペン先の至近
部に検出器を配置する必要がなく、ペン先部には従来の
万年筆の既成品を利用することができ、また、ペン先部
のみを消耗品として交換可能な構造にすることができ
る。また、加速度検出器の実装位置の自由度が増すこと
により、実装上の制限が少なくなる。

【０１１３】従来では、動き検出用のセンサをいかにペ
ン先に近く配置しても、ペン先と同一の動きを検出する
ことは困難であって、筆記されたイメージ的な筆跡と検
出情報とが正確に対応しなかった。この第１実施例によ
れば、離れた２箇所の位置のセンサの情報から正確なペ
ン先の動きを算出できるため、イメージ的な筆跡と検出
した情報との対応が正確になり、画像としての筆跡を正
確に再現することが可能になり、文字認識を行なう場合
に認識率を向上させることができる。

【０１１４】第１実施例の筆記ペンで筆記する場合に
は、２箇所の加速度検出部とペン先ノイズ検出器との検
出情報によりペン先の動き及びペンアップダウン情報を
得ることができるため、特殊な用紙やパットを用いるこ
となく筆記した情報がペン本体に記憶され、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、記憶ペン本体と手帳やノートといった従来間隔の
筆記用具のみを携帯することで筆記情報が可能となる。

【０１１５】ペンに記憶された情報は、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。文字の認識をオンラインで行なう
必要がないため、ペン本体には認識部や登録辞書のよう
に機能が不要となり、ペン本体の小形化、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。

【０１１６】ペン本体では認識しないため、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ペン本体側の変
更なしにパソコ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の拡張性についても優
れている。

【０１１７】なお、文字や図形は普通のペンで筆記した
場合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。

【０１１８】検出された筆記情報はメモリに保存するた
めのコード化において、各ストロークの点列データを、
絶対座標で扱わずにストローク毎の相対変位量とペンア
ップ変位量の組合せで表現していることと、特殊な用紙
又はタブレットを用いないこととの利点として大きな用
紙サイズへの対応が可能である。

【０１１９】絶対座標で扱わずにストローク毎の相対変
位量とペンアップ変位量の組合せで筆記情報を表現して
記憶しているので、大量の筆記情報を筆記ペン本体が記
憶できる。例えば、図９に示すコード化の場合、１スト
ローク当りの保存に必要なメモリ容量は、（４＋サンプ
ル数）×２バイトであり、１ストローク当りのサンプル
数すなわち点列データの平均数を１２、１文字５画、１
ページ２００文字で計算すると、１Ｍバイトのメモリに
３０ページ以上の筆記情報の記憶が可能となり、実用上
十分な記憶性能が得られる。

【０１２０】また、ペン本体のメモリ残量が簡易液晶表
示部に表示されるため、メモリのオーバフローを防ぐた
めの対応が可能となる。

【０１２１】さらに、筆記時の運動エネルギーを用いて
電池の充電を行なっているため、筆記時の電力消費時に
充電ができ、しかも発電部の構成においてペンのアップ
ダウン方向の運動エネルギーのみを変換する発電機構の
ために、筆記時に発電素子の運動が筆記に悪影響を与え
るような作用を最小限にすることができるという優れた
電源系が構成される。

【０１２２】また、第１実施例の加速度検出器及び増幅
回路でなる加速度検出装置によれば、小型ながら、十分
なダイナミックレンジを有する加速度検出信号を得るこ
とができる。その結果、この面からも、筆記情報の精度
を向上させることができる。

【０１２３】（Ｂ）第２実施例次に、本発明の第２実施例について図面を参照しながら
詳述する。第２実施例の筆記ペンは、第１実施例に比較
して、筆記情報電子化保存部の内部構成が一部異なって
いる。そこで、以下では相違点を中心に説明する。

【０１２４】図１３は、この第２実施例における筆記情
報電子化保存部１０２Ａの電気的な内部構成を示すブロ
ック図であり、第１実施例に係る上述した図２との同
一、対応部分には同一符号を付して示している。

【０１２５】相違点を簡単に述べると、第１実施例にお
いては、ペン先から距離ａの部位に配置された加速度検
出器の検出情報を二重積分して得られた変位量とペン先
から距離ｂの部位に配置された加速度検出器の検出情報
を二重積分して得られた変位量とを加重加算してペン先
の変位を算出したが、第２実施例においては、ペン先か
ら距離ａの部位に配置された加速度検出器の検出情報を
ペン先から距離ｂの部位に配置された加速度検出器の検
出情報とを加重加算して得られた情報を二重積分してペ
ン先の変位を算出するものである。

【０１２６】図１３において、遠端側の横方向加速度検
出器２１０２及び加速度検出モーションフィードバック
増幅回路２１０６の協働により得られた加速度検出信号
Ａ２１は、加重加算回路３２００に入力される。また、
近端側の横方向加速度検出器２２０２及び加速度検出モ
ーションフィードバック増幅回路２２０６の協働により
得られた加速度検出信号Ａ２２も、加重加算回路３２０
０に入力される。加重加算回路３２００は、これら横方
向の加速度検出信号Ａ２１及びＡ２２を、加速度検出器
２１０２及び２２０２のペン先からの距離ａ及びｂで定
まる重み付け係数（（８）式参照）を用いて加重加算
し、その加算信号を二重積分回路３１０７に与える。二
重積分回路３１０７は、入力信号を二重積分し、ペン先
での横方向の変位データＳ２を得てベクトル処理部２１
１０に与える。

【０１２７】また、遠端側の縦方向加速度検出器２１０
３及び加速度検出モーションフィードバック増幅回路２
１０８の協働により得られた加速度検出信号Ａ３１は、
加重加算回路３３００に入力される。近端側の縦方向加
速度検出器２２０３及び加速度検出モーションフィード
バック増幅回路２２０８の協働により得られた加速度検
出信号Ａ３２も、加重加算回路３３００に入力される。
加重加算回路３３００は、これら縦方向の加速度検出信
号Ａ３１及びＡ３２を、加速度検出器２１０３及び２２
０３のペン先からの距離ａ及びｂで定まる重み付け係数
（（８）式参照）を用いて加重加算し、その加算信号を
二重積分回路３１０９に与える。二重積分回路３１０９
は、入力信号を二重積分し、ペン先での縦方向の変位デ
ータＳ３を得てベクトル処理部２１１０に与える。

【０１２８】各方向のペン先での変位データＳ２及びＳ
３を得るための構成以外は、第１実施例と同様であり、
その説明は省略する。

【０１２９】ここで、２箇所の部位で検出された横方向
の加速度検出信号Ａ２１及びＡ２２をそれぞれ加重加算
回路３２００によって加算した後、二重積分回路３１０
７によって積分して最終的な横方向の変位量（変位デー
タ）Ｓ２を得ることと、第１実施例のように、２箇所の
部位で検出された横方向の加速度検出信号Ａ２１及びＡ
２２をそれぞれ二重積分して得られた変位量（変位デー
タ）Ｔ２１及びＴ２２を加重加算して最終的な変位量
（変位データ）Ｓ２を得ることとが等価であることは定
積分の公式より明らかである。

【０１３０】このことは、当然に縦方向の最終的な変位
データＳ３を得る場合にも言えることである。

【０１３１】従って、第２実施例によれば、ペン先での
変位量を得る構成が第１実施例とは異なるが、同じ変位
量を得ることができ、第１実施例と同様に作用するの
で、上述した第１実施例についての効果を全て発揮させ
ることができる。

【０１３２】これに加えて、第２実施例によれば、二重
積分回路の数を第１実施例より少なくでき、筆記情報電
子化保存部の構成を簡単なものとすることができる。

【０１３３】（Ｃ）第３実施例次に、本発明の第３実施例について図面を参照しながら
詳述する。この第３実施例は、筆記ペンの物理的な大き
さの制約のために筆記ペンに搭載できるメモリ素子の大
きさや数が制約され、メモリ回路２１１１の容量をさほ
ど大きくできない状況であるが、それでも多数の筆記情
報を記憶できるようにすることを意図したものである。

【０１３４】第３実施例の筆記ペンは、第１実施例に比
較して、ペンアップ・ダウン信号Ｓ１、変位データＳ２
及びＳ３が入力されてメモリ回路に格納する形式のコー
ド化データ（筆跡情報コード列）を作成するベクトル処
理部が異なっている。

【０１３５】そこで、以下では、第３実施例のベクトル
処理部２１１０Ａについてのみ説明する。ここで、図１
４が、この第３実施例のベクトル処理部２１１０Ａの機
能構成を示すブロック図である。

【０１３６】図１４において、第３実施例のベクトル処
理部２１１０Ａは、状態遷移検出回路１４０１、ヘッダ
パターン発生回路１４０２、４個のレジスタ１４０３、
１４０４、１４１３、１４１４、データ削減処理部１４
２０及び出力バッファ回路１４０６から構成されてい
る。

【０１３７】状態遷移検出回路１４０１、ヘッダパター
ン発生回路１４０２及び出力バッファ回路１４０６は、
第１実施例の対応回路と同一のものであり、その説明は
省略する。なお、第３実施例では、状態遷移検出回路１
４０１及びヘッダパターン発生回路１４０２からの出力
データが、データ削減処理部１４２０に入力されるよう
になされている。

【０１３８】２個のレジスタ１４０３及び１４１３の縦
続接続段（シフトレジスタ）には、横方向の変位データ
Ｓ２が入力され、この縦続接続段の３タップから、横方
向の変位データＳ２の３個のサンプルデータＸn-2 、Ｘ
n-1 、Ｘn が取り出されてデータ削減回路１４２０に与
えられるようになされている。

【０１３９】また、２個のレジスタ１４０４及び１４１
４の縦続接続段（シフトレジスタ）には、縦方向の変位
データＳ３が入力され、この縦続接続段の３タップか
ら、縦方向の変位データＳ３の３個のサンプルデータＹ
n-2 、Ｙn-1 、Ｙn が取り出されてデータ削減回路１４
２０に与えられるようになされている。

【０１４０】データ削減処理部１４２０は、横方向及び
縦方向のサンプルデータの組でなる筆記データの点列デ
ータから、保存すべきデータか破棄するデータか判定を
行なうものである。また、データ削減処理部１４２０
は、ヘッダパターン発生回路１４０２が発生したヘッダ
パターンデータと、保存すべきと判定された点列データ
とを含むコード列を出力するものである。さらに、デー
タ削減処理部１４２０は、現時点で入力されている点列
データ（Ｘn ，Ｙn ）が保存すべき場合にのみ、４個の
レジスタ１４０３、１４０４、１４１３、１４１４にシ
フトクロックを与えるものである。

【０１４１】次に、第３実施例のベクトル処理部２１１
０Ａの処理を説明する。

【０１４２】ペンアップ・ダウン信号Ｓ１は、状態遷移
検出回路１４０１に入力され、この状態遷移検出回路１
４０１によって、現在の遷移状態が、ペンダウンすなわ
ちストロークの始点を示す遷移［Ａ］か、ペンダウン状
態の継続（ストローク筆記中）を示す遷移［Ｂ］か、ペ
ンアップすなわちストロークの終点を示す遷移［Ｃ］
か、ペンアップ状態の継続（裏ストローク中）を示す遷
移［Ｄ］かが識別され、さらに、遷移の変化状態から筆
記ペンの使用開始等も識別され、この識別結果がヘッダ
パターン発生回路１４０２及びデータ削減処理部１４２
０に与えられる。

【０１４３】データ削減処理部１４２０においては、こ
の識別結果を以下のデータ削減処理に用いると共に制御
回路２１１２に出力し、制御回路２１１２は、この識別
結果を利用して上述したリセット信号Ｒ２を発生した
り、当該ベクトル処理部２１１０に対する制御信号Ｃｉ
を発生したりする。

【０１４４】以下、データ削減処理部１４２０による処
理を、図１５及び図１６に示すフローチャートを参照し
ながら詳述する。

【０１４５】状態遷移識別回路１４０２から「使用開
始」の識別結果が与えられるとそれを取込み、「使用開
始」と第１番目のストロークの始点のタイミングである
ことを認識し、メモリ回路２１１１を制御する制御回路
２１１２へ書き込み信号を出力すると共に、書き込みデ
ータとして、ヘッダパターン発生回路１４０２からの
「スタートコード」を出力する（ｄ１）。そして、始点
座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を第１の点列データとしてレジスタ
１４０３及び１４０４に格納させ、同時に、制御回路２
１１２へ書き込み信号を出力すると共に、書き込みデー
タとして、ヘッダパターン発生回路１４０２からの第１
ストロークを指示する「ストローク番号」及び第１の点
列データを順次出力する（ｃ２）。

【０１４６】この直後、状態遷移検出回路１４０１から
の識別結果は、ペンダウン状態の継続（ストローク筆記
中）を示す遷移［Ｂ］になる。後述する処理ｄ１１まで
の処理は、遷移［Ｂ］の状態に行なわれるものである。

【０１４７】データ削減処理部１４２０は、第２の点列
データを無条件にレジスタ１４０３及び１４０４へ格納
させると共に、これらレジスタ１４０３及び１４０４に
格納されていた点列データ（このタイミングでは第１の
点列データ）を対応するレジスタ１４１３及び１４１４
へシフトさせ、同時に、制御回路２１１２へ書き込み信
号を出力すると共に、書き込みデータとして第２の点列
データを出力する（ｃ３）。

【０１４８】そして、これらレジスタ１４０３、１４０
４、１４１３及び１４１４に格納されている２点の座標
（２個の点列データ）から、ストロークの方向（予測
角）を算出する（ｓ４）。算出されたストロークの方向
が、次に、入力されてきた点列データをメモリ回路２１
１１に保存するか否かの判定基準となっている。

【０１４９】次に、算出されたストロークの方向が判定
基準となり得ることを、図１７を用いて説明する。図１
７に示すように、始点（第１の点列データ）Ｐ0 （Ｘ0
，Ｙ0 ）を基準にすると、ストロークの方向角θは、
（１０）式で表される。ｔａｎθ＝（Ｙ1 −Ｙ0 ）／（Ｘ1 −Ｘ0 ） …（１０）終点を除く次の点列データの座標が、この方向の予測直
線上の近傍にある限り、筆跡はほぼ直線であり、次の点
列データの情報の保存を省略しても元の筆跡を復元する
ことができる。

【０１５０】この第３実施例は、かかる考え方に従い、
予測線（予測方向）を求め、次の点列データがこの予測
線上近傍にある場合には、その点列データを破棄させ、
メモリ回路２１１１に格納するデータ量の削減を図った
ものである。

【０１５１】次に、判定対象の点列データ（Ｘn 、Ｙn
）を破棄するか保存するかの具体的な判定方法を説明
する。この具体的判定方法を実現するように、上述した
図１５及び図１６のフローチャートは構成されている。
この具体的な判定方法は、予測線上に無数の予測座標が
存在するが、予測からの誤差の算出を簡略化できるよう
にしたものである。このような判定は、新たな点列デー
タＰn （Ｘn 、Ｙn ）が入力されてきたときに実行され
る。

【０１５２】最初に、判定対象の点列データＰn （Ｘn
、Ｙn ）のｘ座標値Ｘn とｘ座標値が一致する予測方
向の第１の予測座標Ｒn （Ｘn 、Ｙ’n ）におけるｙ座
標Ｙ’n を例えば（１１）式に従って求め、このｙ座標
Ｙ’n と判定対象の点列データのｙ座標Ｙn との距離
（｜Ｙ’n −Ｙn ｜）を算出する（ｓ５）。Ｙ’n ＝（Ｘn −Ｘn-1 ）ｔａn θ＋Ｙn-1 …（１１）そして、この予測誤差距離（｜Ｙ’n −Ｙn ｜）を予め
定めている閾値と比較する（ｄ６）。予測誤差距離（｜
Ｙ’n −Ｙn ｜）が閾値より小さい場合は、予測可能と
判断してその点列データを破棄し、次の入力点列データ
を対象とする（ｃ７）。

【０１５３】予測誤差距離（｜Ｙ’n −Ｙn ｜）が閾値
より大きい場合には、判定対象の点列データＰn （Ｘn
、Ｙn ）のｙ座標値Ｙn とｙ座標値が一致する予測方
向の第２の予測座標Ｑn （Ｘ’n 、Ｙn ）におけるｘ座
標Ｘ’n を例えば（１２）式に従って求め、このｘ座標
Ｘ’n と判定対象点列データのｘ座標Ｘn との距離（｜
Ｘ’n −Ｘn ｜）を算出する（ｓ８）。Ｘ’n ＝（Ｙn −Ｙn-1 ）ｔａｎθ＋Ｘn-1 …（１２）そして、この予測誤差距離（｜Ｘ’n −Ｘn ｜）が予め
定めている閾値と比較する（ｄ９）。予測誤差距離（｜
Ｘ’n −Ｘn ｜）が閾値より小さい場合は、予測可能と
判断してその点列データを破棄し、次の入力点列データ
を対象とする（ｃ１０）。

【０１５４】この点列データの保存／破棄の判定は、終
点まで時系列に入力される各点列データに対して繰り返
しなされる（ｄ１１）。なお、図１５及び図１６のフロ
ーチャートにおいては、終点判別が、点列データが保存
された場合だけ行なうようにも見えるが、表記上の都合
からこのように表現しているだけであり、点列データの
保存／破棄に関係なく、終点判別は実行される。

【０１５５】以上のように、判定対象の点列データＰn
（Ｘn 、Ｙn ）と、第１又は第２の予測座標Ｒn （Ｘn
、Ｙ’n ）又はＱn （Ｘ’n 、Ｙn ）との距離の一方
でも閾値以下の場合には、その点列データＰn （Ｘn 、
Ｙn ）は破棄されて次の点列データの判定に以降され
る。

【０１５６】一方、第１及び第２の予測座標Ｒn （Ｘn
、Ｙ’n ）及びＱn （Ｘ’n 、Ｙn）との距離が閾値よ
りも共に大きい場合には、その点列データＰn （Ｘn 、
Ｙn）をレジスタ１４０３、１４０４に格納させると共
に、これらレジスタ１４０３及び１４０４に格納されて
いた点列データを対応するレジスタ１４１３及び１４１
４へシフトさせ、同時に、制御回路２１１２へ書き込み
信号を出力すると共に、書込みデータとしてこの点列デ
ータＰn （Ｘn 、Ｙn ）を出力する（ｃ３）。

【０１５７】データ削減処理部１４２０は、状態遷移識
別回路１４０２からの識別結果に基づいてストロークの
終点を認識すると（遷移［Ｂ］から遷移［Ｃ］への状態
変化我終点を意味する）、制御回路２１１２へ書き込み
信号を出力すると共に、書き込みデータとしてそのとき
に判定対象の点列データＰn （Ｘn 、Ｙn ）（これは終
点座標を表している）及びヘッダパターン発生回路１４
０２からの「ストローク終点マーク」を順次出力する
（ｃ１２）。このように終点座標は無条件に格納させ
る。

【０１５８】終点を検出して座標を保存させた後は、次
のストロークの始点の検出を行なう（ｄ１３）。始点を
検出した時には、上述した処理ｃ２に戻る。始点でなけ
れば、状態遷移識別回路１４０２からの識別結果に基づ
いて、筆記ペンが使用中であるか否かを判別する（ｄ１
４）。検出した始点までの変移量より始点座標を知るこ
とができるため、ペンアップ期間中の途中の点列データ
は全て破棄する（ｃ１５）。筆記ペンの使用中止（ペン
アップ状態の所定時間の経過）により処理を終了する。

【０１５９】以上のようにして、この第３実施例におい
ても、図９に示すようなコード列をメモリ回路２１１１
に格納させることができる。なお、１ストローク当りの
点列データ数は、この第３実施例の方がかなり少なくな
っている。

【０１６０】図１５及び図１６の処理では、ペンアップ
変位を格納させる処理がなかったがこれを格納させるよ
うにしても良い。例えば、ペンアップ期間中での点列デ
ータを常にレジスタに格納させるようにし、遷移［Ｃ］
が生じたときのレジスタ１４０３及び１４０４の点列デ
ータをペンアップ変位としてメモリ回路２１１１に格納
させれば良い。

【０１６１】上記第３実施例によれば、ベクトル処理部
での処理が第１実施例とは異なるが、全体としては、第
１実施例と同様に作用するので、上述した第１実施例に
ついての効果を全て発揮させることができる。

【０１６２】ここで、この第３実施例の場合には、スト
ロークの筆記中に得られた点列データであっても適宜間
引いてメモリ回路２１１１に保存させるので、第１実施
例以上に、実用上十分な記憶性能を得ることができる。

【０１６３】例えば、第１実施例によって図９に示すコ
ード化、保存を行なう場合、１ストローク当りの保存に
必要なメモリ容量は（４＋サンプル数）×２バイトであ
り、１ストローク当りのサンプル数すなわち点列データ
の平均数を１２、１文字５画、１ページ２００文字で計
算すると、１Ｍバイトのメモリに３０ページ以上の筆記
情報の記憶が可能である。これに対して、第３実施例に
よって図９に示すコード化、保存を行なう場合にも、１
ストローク当りの保存に必要なメモリ容量は（４＋サン
プル数）×２バイトであるが、１ストローク当りのサン
プル数すなわち点列データの平均数が少なくなり、例え
ば４になったとし、他の条件が同じならば、１Ｍバイト
のメモリに６０ページ以上の筆記情報を記憶できる。

【０１６４】なお、文字の多くは直線ストロークを多く
含むものであるので、直線予測を用いた上記第３実施例
による筆記情報の圧縮効果は高く、また、復元精度も十
分に高く、圧縮が精度をほとんど落とすことがない。ま
た、文字認識等では、ストロークを直線セグメントの組
に変換する処理を行なうことがあるが、第３実施例の筆
記ペンから情報処理装置へ転送される筆記情報は、この
ような場合への対応性が高い。

【０１６５】第３実施例によれば、ストロークの筆記中
に得られた点列データを間引くか否かを決定するために
は、その判定対象より過去の２個の点列データだけを用
いた演算で良く、そのため、ハードウェア又はソフトウ
ェアを簡単なものとすることができる。筆記ペンという
物理的大きさに制約がある製品では、かかる効果の意義
は大きい。

【０１６６】因に、点列データを廃棄するか保存するか
の比較対象である予測座標を予測曲線上で求めることが
考えられる。すなわち、予測のために直線では曲線を用
いることが考えられる。しかし、予測曲線を得るための
過去の点列データの数が多くなると共に、曲線を決定す
るための複雑な演算が必要となり、しかも、筆跡を再現
する場合にも曲線演算が必要となって実際的ではない。
また、文字の多くは直線ストロークからなるので、この
ようにしても精度向上には寄与しない。従って、第３実
施例のように、直線を用いた予測で十分である。

【０１６７】（Ｄ）第４実施例次に、本発明の第４実施例について図面を参照しながら
詳述する。この第４実施例は、第３実施例に比較して、
データ削減処理部１４２０（図１４参照）の処理が異な
っているものであり、他は、第３実施例と同様である。
そこで、第４実施例については、データ削減処理部１４
２０の処理についてのみ説明する。

【０１６８】第３実施例においては、判定対象の点列デ
ータ（Ｘn 、Ｙn ）のｘ座標値が一致する予測座標（Ｘ
n 、Ｙ’n ）及びｙ座標値が一致する予測座標（Ｘ’n
、Ｙn ）と、判定対象の点列データとのそれぞれの誤
差距離のどちらかが予め定めた固定の閾値より小さい場
合にのみ、判定対象の点列データが予測線上近傍にある
と判定して破棄するものであった。これに対して、第４
実施例は、予測座標線と判定対象の点列データの座標の
最短距離が閾値以下であるか否かにより破棄／保存を判
定すると共に、データを破棄する毎に閾値を修正するも
のである。

【０１６９】図１８及び図１９は、第４実施例のデータ
削減処理部１４２０による処理を示すフローチャートで
ある。

【０１７０】第４実施例においても、過去の２個の点列
データ（座標）を用いて現在筆記中のストロークの方向
（方向角θ）を算出するまでの処理（ｄ１〜ｓ４）は、
第３実施例と同様であり、その説明は省略する。しかし
ながら、上述したように、判定対象の点列データ（Ｘn
、Ｙn ）を破棄させるか保存させるかを具体的に決定
する判定方法が異なっている。

【０１７１】具体的な判定方法を、図２０をも利用しな
がら説明する。なお、最初の判定時には、閾値の初期化
が判定処理の前に実行される（ｃ’９）。

【０１７２】予測線２００１と、判定対象の点列データ
の座標（Ｘn 、Ｙn ）との距離Ｅｍを算出する（ｓ’
５）。この予測誤差を表す距離Ｅｍは、図２０から明ら
かなように、第３実施例で説明した第２の予測座標
（Ｘ’n 、Ｙn ）と判定対象の点列データの座標（Ｘn
、Ｙn ）との距離Ｅｘを用いて、（１３）式で表され
る。一方、距離Ｅｘは、（１４）式で表すことができ
る。

【０１７３】Ｅｍ＝Ｅｘ・ｓｉｎθ …（１３）Ｅｘ＝Ｘn −Ｘ’n ＝Ｘn-1 ＋（Ｙn −Ｙn-1 ）／ｔａｎθ …（１４）従って、予測誤差を表す距離Ｅｍを、（１５）式に従っ
て、ストローク方向（θ）、過去の点列データ（Ｘn-1
、Ｙn-1 ）及び判定対象の点列データ（Ｘn 、Ｙn ）
から求めることができることが分かる。なお、（１５）
式におけるｓｉｎθ及びｃｏｓθは、ストローク方向を
表すｔａｎθをアドレスとしてこれら値を出力するテー
ブル等をデータ削減処理部１４２０内に設けておくこと
により容易に得ることができる。

【０１７４】Ｅｍ＝（Ｘn −Ｘn-1 ）・ｓｉｎθ−（Ｙn −Ｙn-1 ）・ｃｏｓθ …（１５）この誤差距離Ｅｍをその時点での閾値Ｔと比較する（ｄ
６）。そして、閾値以下の場合には、その判定対象の点
列データ（Ｘn 、Ｙn ）を破棄する（ｃ７）と共に閾値
Ｔを変更し（ｃ’８）、次の点列データの処理に移行す
る。

【０１７５】閾値の変更方法としては、定数を乗じる方
法や定数を加算／減算する方法を挙げることができる。
大きなデータ圧縮効果を実現したい場合は、データ破棄
する毎に閾値を大きい方向に修正する。逆になるべく忠
実なイメージ情報を再現したい場合は小さい方向に修正
する。

【０１７６】誤差距離Ｅｍが閾値Ｔよりも大きい場合に
は、その判定対象の点列データ（Ｘn 、Ｙn ）を保存す
るものとし、これ以降、第３実施例と同様に処理する。

【０１７７】第４実施例によっても、第３実施例とほぼ
同様な効果を得ることができる。

【０１７８】なお、第４実施例によれば、判定のための
閾値が固定値でなく判定の履歴に応じて修正した値を採
る可変値であるため、保存する筆記情報の利用目的や性
質に適したデータ削減特性が実現できる。すなわち、予
測線上との距離によりデータの保存／破棄の判定を行な
うため、情報圧縮を行っても筆記情報のイメージ的な劣
化が少なく、しかも、可変閾値法により利用目的に適し
たデータ圧縮が実現できるため、記憶容量と品質のトレ
ードオフの最適化が可能である。

【０１７９】また、判定に供する予測誤差距離が予測線
と判定対象の座標との距離の１個であるため、第３実施
例のように２段階の判定を行なう必要はなく、所定デー
タをテーブル等に格納しておけば、複雑な演算なしに判
定をすることができ、ハードウェア規模の増大を最低限
に抑えながら、判定の信頼性を向上させることができ
る。

【０１８０】（Ｅ）他の実施例本発明は、筆記情報を記憶する記憶構成を備える筆記ペ
ンを意図してなされたものであるが、複数の動き検出部
をペン先から異なる位置に設けて筆記情報を得るという
本発明の特徴は、筆記情報を記憶する記憶構成を備えな
い筆記ペンに対しても適用することができる。例えば、
記憶構成を備えたＩＣカード状の携帯装置に対して、筆
記ペンが筆記情報を送信する筆記ペン装置に適用するこ
とができる。また、情報処理装置に有線、無線で接続さ
れている入力用の筆記ペンにも適用することができる。

【０１８１】第１実施例で示した加速度検出装置（加速
度検出器及びモーションフィードバック増幅回路でな
る）は、その用途が筆記ペンに限定されるものではな
い。

【０１８２】第３及び第４実施例で示した筆記情報を圧
縮する筆記情報処理方法は、筆記ペンだけでなく、筆記
情報を取り扱う各種の装置に適用できるものである。

【０１８３】上記実施例においては、動き検出器として
加速度検出器を適用したものを示したが、他の検出器を
適用しても良い。例えば、速度検出器を適用し、その検
出信号を積分して変位信号を得るようにしても良い。ま
た、加速度検出器を適用する場合であっても、図４に示
す電磁−機械変換を利用したものに限定されず、圧電効
果や静電容量変化を利用した加速度検出器等を適用して
も良い。要は、このような動き検出器をペン先から異な
る距離に設けたものであれば良い。

【０１８４】なお、請求項１の表現は、複数の動き検出
部の全体がペン先から異なる距離に配置されていなけれ
ばならないようにも読めるが、かかる意味を意図してい
るわけではなく、物理量を電気信号に変換する動き検出
器部分（センサ）だけが少なくともペン先から異なる距
離に配置されていれば良く、請求項１の表現は、このこ
とを意味しているものとする。

【０１８５】また、ペン先摩擦ノイズ検出センサとして
圧電素子を用いた例で説明したが、マイクロフォンの原
理同様に静電容量変化を使用したものや電磁効果を利用
したものなど他の原理による素子を用いても同様の機能
を実現することができる。また、加速度検出信号からそ
の振動の周波数成分を取り出してペンアップ・ダウン信
号を形成するようにしても良い。さらには、ペン先摩擦
によらず、ペンアップ・ダウンを検出するようにしても
良い。例えば、発光素子からの光の筆記面からの反射量
によってペンアップ・ダウンを検出するようにしても良
い。

【０１８６】また、上記実施例においては、ハードウェ
ア的イメージで構成を示したが、一部の処理機能をソフ
トウェアで実現するようにしても良く、また、ＤＳＰ等
の汎用的な素子によって各回路を構成するようにしても
良い。

【０１８７】

【発明の効果】以上のように、第１の本発明によれば、
筆記ペンの筆記情報検出手段を、当該筆記ペンが筆記面
に接しているか否かを検出してペンアップ・ダウン信号
を出力するペンアップ・ダウン検出手段と、当該筆記ペ
ンの移動を検出して動き信号を出力する、ペン先から異
なる距離に設けられた複数の動き検出手段と、これら複
数の動き検出部からの動き信号に基づいて、ペン先位置
での動き信号を得て出力するペン先動き検出手段とで構
成したので、ペン先の筆跡を正確に表した動き信号を得
ることができる筆記ペンを実現できる。

【０１８８】第２の本発明の筆記情報処理方法によれ
ば、過去の複数の座標データに基づいて、次の座標デー
タの位置を予測し、予測誤差に基づいて、次の座標デー
タを適宜破棄するようにしたので、文字やストローク当
りの情報量が従来より少ないしかも精度の劣化がほとん
どない筆記情報を得ることができる。

【０１８９】第３の本発明によれば、加速度検出装置
を、所定方向にのみ一体的に可動し得るように設けられ
た第１及び第２のコイルと、第１及び第２のコイルにそ
れぞれ、磁界を印加する第１及び第２の磁界印加手段
と、第１のコイルの可動時にこの第１のコイルに誘起さ
れた電圧を増幅して第２のコイルに駆動電流を与え、第
２のコイルに、第１のコイルに対する可動力と等しい電
磁力を発生させる第１の増幅回路と、第１のコイルに誘
起された電圧を増幅して加速度検出信号として外部に出
力する第２の増幅回路とで構成したので、ダイナミック
レンジが広い加速度検出信号を出力できる小形化に対応
できる加速度検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の筆記ペンの筆記情報検出機構の配
置の説明図である。

【図２】第１実施例の筆記情報電子化保存部の詳細を示
すブロック図である。

【図３】第１実施例の圧電素子２１０１の出力信号の処
理を説明する波形図である。

【図４】第１実施例の加速度検出器の構造を示す断面図
である。

【図５】第１実施例の加速度検出器の検出原理の説明図
である。

【図６】第１実施例の二重積分回路の構成例を示すブロ
ック図である。

【図７】第１実施例のベクトル処理部の構成例を示すブ
ロック図である。

【図８】第１実施例のペンアップ・ダウン信号の遷移の
説明図である。

【図９】第１実施例の格納コード列を示す説明図であ
る。

【図１０】第１実施例の発電部の構造を示す断面図であ
る。

【図１１】第１実施例の筆記文字と３種類の信号との対
応例を示す説明図である。

【図１２】第１実施例におけるペン先変位信号を得るた
めの演算の説明図である。

【図１３】第２実施例の筆記情報電子化保存部の詳細を
示すブロック図である。

【図１４】第３実施例のベクトル処理部の構成例を示す
ブロック図である。

【図１５】第３実施例のベクトル処理部での処理フロー
チャート（その１）である。

【図１６】第３実施例のベクトル処理部での処理フロー
チャート（その２）である。

【図１７】第３実施例でのデータ削減原理の説明図であ
る。

【図１８】第４実施例のベクトル処理部での処理フロー
チャート（その１）である。

【図１９】第４実施例のベクトル処理部での処理フロー
チャート（その２）である。

【図２０】第４実施例でのデータ削減原理の説明図であ
る。

【符号の説明】

１００…筆記ペン、１０１…ペン先部、１０２…筆記情報電子化保存部、１０３…遠端側加速度検出部、１０４…近端側加速度検出部、２１０１…圧電素子、４００、２１０２、２１０３、２２０２、２２０３…加
速度検出器、２１０６、２１０８、２２０６、２２０８…加速度検出
モーションフィードバック増幅回路、６００、２１０７、２１０９、２２０７、２２０９、３
１０７、３１０９…二重積分回路、２２００、２３００、３２００、３３００…加重加算回
路、２１１０、２１１０Ａ…ベクトル処理部、２１１１…メモリ回路、２１１２…制御回路、４０２−１、４０２−２…可動コイル、１４２０…データ削減処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｐ 15/13 Ｇ０６Ｆ 17/22 Ｇ０６Ｋ 11/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筆跡を電子的な筆記情報に変換する筆記
情報検出手段を有する筆記ペンにおいて、筆記情報検出手段が、当該筆記ペンが筆記面に接しているか否かを検出してペ
ンアップ・ダウン信号を出力するペンアップ・ダウン検
出手段と、当該筆記ペンの移動を検出して動き信号を出力するペン
先から異なる距離に設けられた複数の動き検出手段と、これら複数の動き検出手段からの動き信号に基づいて、
ペン先位置での動き信号を得て出力するペン先動き検出
手段とでなることを特徴とする筆記ペン。
【請求項２】上記各動き検出手段がそれぞれ、当該筆記ペンの移動に伴う加速度を検出する、検出方向
が異なる少なくとも２以上の加速度検出部でなると共
に、上記ペン先動き検出手段が、加速度検出信号を二重積分する上記各加速度検出部に対
応して設けられた二重積分回路と、同一の検出方向に係
る上記二重積分回路からの出力信号を加重加算する検出
方向毎の加重加算回路とでなることを特徴とする請求項
１に記載の筆記ペン。
【請求項３】上記各動き検出手段がそれぞれ、当該筆記ペンの移動に伴う加速度を検出する、検出方向
が異なる少なくとも２以上の加速度検出部でなると共
に、上記ペン先動き検出手段が、同一の検出方向に係る上記各加速度検出部からの加速度
検出信号を加重加算する検出方向毎の加重加算回路と、
各加重加算信号を二重積分する検出方向毎の二重積分回
路とでなることを特徴とする請求項１に記載の筆記ペ
ン。
【請求項４】上記ペンアップ・ダウン検出部からのペ
ンアップ・ダウン信号と、上記ペン先動き検出手段から
の動き信号とから記憶用の時系列筆記情報信号を形成す
る記憶用コード化手段と、その時系列筆記情報信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段に格納されている時系列筆記情報信号を外
部装置に転送する転送手段とを備えることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の筆記ペン。
【請求項５】上記記憶用コード化手段が、上記ペン先
動き検出手段からの動き信号を圧縮して、時系列筆記情
報信号に含めることを特徴とする請求項４に記載の筆記
ペン。
【請求項６】筆記ペンの移動軌跡上の各点に対応した
時系列の座標データでなる筆記情報を圧縮する筆記情報
処理方法において、過去の複数の座標データに基づいて、次の座標データの
位置を予測し、予測誤差に基づいて、次の座標データを
破棄するか否かを判定することを特徴とする筆記情報処
理方法。
【請求項７】過去の複数の座標データから筆記方向を
算出し、次の座標データのｘ座標と等しいｘ座標を有す
る筆記方向上の位置と次の座標データとの距離、又は及
び、次の座標データのｙ座標と等しいｙ座標を有する筆
記方向上の位置と次の座標データとの距離を、上記予測
誤差として、次の座標データを破棄するか否かを判定す
ることを特徴とする請求項６に記載の筆記情報処理方
法。
【請求項８】過去の複数の座標データから筆記方向を
算出し、次の座標データと筆記方向線との距離を上記予
測誤差として、次の座標データを破棄するか否かを判定
することを特徴とする請求項６又は７に記載の筆記情報
処理方法。
【請求項９】次の座標データを破棄するか否かを判定
する、上記予測誤差に対する閾値を、判定結果の時系列
遷移に応じて変化させることを特徴とする請求項６〜８
のいずれかに記載の筆記情報処理方法。
【請求項１０】所定方向にのみ一体的に可動し得るよ
うに設けられた第１及び第２のコイルと、上記第１及び第２のコイルにそれぞれ、磁界を印加する
第１及び第２の磁界印加手段と、上記第１のコイルの可動時にこの第１のコイルに誘起さ
れた電圧を増幅して上記第２のコイルに駆動電流を与
え、上記第２のコイルに、上記第１のコイルに対する可
動力と等しい逆方向の力を発生させる第１の増幅回路
と、上記第２のコイルに与える駆動電流に比例した値を加速
度検出信号として外部に出力する第２の増幅回路とを備
えたことを特徴とする加速度検出装置。
【請求項１１】上記第１及び第２の増幅回路が一体的
な増幅回路で実現されていることを特徴とする加速度検
出装置。