特許 7507548 筆記具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】筆記具

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0346 20130101AFI20240621BHJP

   B43K 29/00 20060101ALI20240621BHJP

   B43K 29/08 20060101ALI20240621BHJP

   G06F 3/03 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

G06F3/0346 425

G06F3/0346 424

B43K29/00 Z

B43K29/08 Z

G06F3/03 400F

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019152022

(22)【出願日】2019-08-22

(65)【公開番号】P2021033563

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-11

【審判番号】

【審判請求日】2023-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000005957

【氏名又は名称】三菱鉛筆株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【氏名又は名称】阿形 直起

(72)【発明者】

【氏名】阪上 正史

(72)【発明者】

【氏名】藤沢 清志

【合議体】

【審判長】山澤 宏

【審判官】北元 健太

【審判官】野崎 大進

(56)【参考文献】

【文献】特表平９－５０８７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８１５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５１６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－５３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２６０９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G06F3/03

G06F3/0346

B43K29/00

B43K29/08

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前端にテーパ形状の傾斜部が設けられた軸筒と、
前記軸筒の略軸線位置に収容され、前端にインクを塗布する筆記部を有する筆記体と、
前記傾斜部の外周面に設けられた凹部に収容され、筆記具の動作を測定する動作測定部と、
前記測定された動作に関する情報を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする筆記具。

【請求項2】

前記筆記体の後端面に当接して前記軸筒に収容され、前記筆記体からの圧力を測定する圧力測定部をさらに備え、
前記動作測定部は、筆記具の動作として、相互に直交する３方向の加速度及び角速度を測定し、
前記出力部は、前記測定された圧力の情報をさらに出力する、
請求項１に記載の筆記具。

【請求項3】

前記軸筒の後方に収容され、少なくとも前記動作測定部に給電する充電池と、
前記軸筒の後端に収容され、前記充電池を充電する受電コイルと、
前記軸筒の軸線方向の中心よりも前端寄りに収容された、前記筆記具の重心位置を調整する調整部材と、をさらに備え、
前記筆記具の重心位置は、前記筆記具の軸線方向前端から４０％以上且つ６０％以下の位置である、
請求項１又は２に記載の筆記具。

【請求項4】

前記軸筒は、周方向に分離可能な複数の部材から構成される、
請求項３に記載の筆記具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筆記具に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、タブレット等の表示装置に対して筆記動作を行い、その筆記動作による描線に基づいて文字情報又は画像情報を表示することを可能とするペン状の端末（所謂「スタイラスペン」又は「タッチペン」）が流通している。このような端末は、加速度センサや圧力センサ等のセンサにより測定した筆記情報を表示装置に送信し、表示装置においてその情報を解析することにより文字情報等を生成して表示する。また、このような端末の中には、生成された文字情報等をユーザに提供することを可能とするものがある。

【0003】

このような端末は、表示装置が備えるタッチパネル等に対して筆記動作を行うことを想定している。したがって、従来のペン等の筆記具を用いた、インクによる筆記に慣れたユーザにとって、このような端末は必ずしも利用し易いものではなかった。そこで、従来の筆記具に筆記情報を測定するセンサを搭載することで、インクによる筆記を可能としながら、筆記情報に基づく文字情報等をユーザに提供する筆記具が開発されている。例えば、特許文献１には、モーションセンサを備えることにより、ホワイトボード等の表示部に筆記された情報を電子データとして取り込むことを可能とする筆記具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－８４３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような筆記具の前端には、インクを塗布するための筆記部が設けられるため、筆記具の前端にセンサを設けることができず、筆記部の動作を正確に取得できないという問題があった。そこで、このような筆記部を備える筆記具において、筆記情報を高精度に取得することが求められていた。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するべくなされたものであり、筆記情報を高精度に取得することを可能とする筆記具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る筆記具は、前端にテーパ形状の傾斜部が設けられた軸筒と、軸筒の略軸心位置に収容され、前端にインクを塗布する筆記部を有する筆記体と、傾斜部に収容され、筆記具の動作を測定する動作測定部と、測定された動作に関する情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る筆記具において、動作測定部は、筆記具の動作として、相互に直交する３方向の加速度及び角速度を測定する、ことが好ましい。

【0009】

また、本発明に係る筆記具において、動作測定部は、筆記具の動作として、相互に直交する３方向の磁場をさらに測定する、ことが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る筆記具は、筆記体の後端面に当接して軸筒に収容され、筆記体からの圧力を測定する圧力測定部をさらに備え、出力部は、測定された圧力の情報をさらに出力する、ことが好ましい。

【0011】

また、本発明に係る筆記具において、軸筒は、周方向に分離可能な複数の部材から構成される、ことが好ましい。

【0012】

また、本発明に係る筆記具は、軸筒の軸心方向の中心よりも前端側に筆記具の重心位置を調整する調整部材をさらに備え、筆記具の重心位置は、筆記具の軸線方向前端から４０％以上且つ６０％以下の位置である、ことが好ましい。

【0013】

また、本発明に係る筆記具は、軸筒に収容され、少なくとも動作測定部に給電する充電池と、軸筒に収容され、充電池を充電する受電コイルと、をさらに備える、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る筆記具は、筆記情報を高精度に取得することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】筆記具１の正面図である。

【図2】筆記具１の正面断面図である。

【図3】筆記具１の側面図である。

【図4】筆記具１の側面断面図である。

【図5】第１軸筒部材１１１の斜視図である。

【図6】第２軸筒部材１１２の斜視図である。

【図7】筆記情報解析システム１の概略構成の一例を示す図である。

【図8】筆記具１の概略構成の一例を示す図である。

【図9】解析装置２の概略構成の一例を示す図である。

【図10】筆記情報テーブルＴ１のデータ構造の一例を示す図である。

【図11】筆記情報解析処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶことに留意されたい。

【0017】

（筆記具１の構造）
以下、図１－図４を参照して、本発明の一実施形態に係る筆記具１の構造について説明する。図１は、筆記具１の正面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った筆記具１の正面断面図であり、図３は、筆記具１の側面図であり、図４は、図３のＢ－Ｂ線に沿った筆記具１の側面断面図である。なお、以下の説明では、筆記具１の軸線方向において、先端（所謂「ペン先」）のある方向を筆記具１の前方と称する。

【0018】

筆記具１は、大まかには軸筒１１と、筆記体１２と、動作センサ１３と、尾栓１４と、圧力センサ１５と、充電池１６と、処理基板１７とを有する。軸筒１１は略円筒形状を有し、軸筒１１の略軸線位置には筆記体１２が収容される。筆記体１２は、前端にインクを塗布するための筆記部１２１を有するとともに、筆記部１２１に供給されるインクを収容するインク収容管１２２を有する。インク収容管１２２は、軸筒１１の内部に、軸線方向と直交して設けられた収容管支持部１１４に挿通されることにより支持される。また、軸筒１１の前端には、テーパ形状を有する傾斜部１１３が設けられる。

【0019】

傾斜部１１３の外周面には凹部１１３１が設けられ、凹部１１３１には動作センサ１３が収容される。動作センサ１３は、筆記具１の動作を測定するセンサであり、例えば、相互に直交する３方向の加速度、角速度及び磁場を測定するセンサである。なお、動作センサ１３は、動作測定部の一例である。

【0020】

インク収容管１２２の後端は、後端面が閉塞し、側面の一部に通気孔１４１が設けられた尾栓１４に挿入される。尾栓１４の後端面は、軸筒１１の内部に、軸線方向と直交して設けられたセンサ支持部１１５の前面に接着されて支持される圧力センサ１５に当接する。圧力センサ１５は、尾栓１４からの圧力を測定するセンサである。圧力センサ１５は、尾栓１４を介して、筆記具１による筆記の際に筆記体１２が紙等の筆記対象から受ける圧力（所謂「筆圧」）を測定する。なお、圧力センサ１５は、圧力測定部の一例である。

【0021】

なお、筆記具１において、尾栓１４が設けられなくてもよい。この場合、筆記体１２のインク収容管１２２の後端面が圧力センサ１５に当接する。

【0022】

軸筒１１の内部のセンサ支持部１１５の後方には、充電池１６が収容される。充電池１６は、第１導線１６１、第２導線（不図示）及び第３導線１６２を介して動作センサ１３、圧力センサ１５及び処理基板１７にそれぞれ給電する。また、軸筒１１の後端寄りには充電池１６を非接触充電により充電するための受電コイル１６３が収容される。受電コイル１６３は、受電回路（不図示）を介して充電池１６に接続される。なお、図２及び図４においては、充電池１６の内部構造の図示を省略している。

【0023】

軸筒１１の内部の充電池１６の後方には、処理基板１７が収容される。処理基板１７は、動作センサ１３によって測定された動作に関する情報と、圧力センサ１５によって測定された圧力の情報とを出力する機能を実現するための集積回路が実装されたプリント回路基板である。また、処理基板１７には、記憶装置及び通信装置が実装される。なお、以下では、動作に関する情報と圧力の情報とを併せて「筆記情報」と称することがある。

【0024】

軸筒１１の内部の傾斜部１１３の後方には、インク収容管１２２が挿通された調整部材１８が設けられる。調整部材１８は、筆記具１の重心位置を調整するための部材である。調整部材１８は、筆記具１の重心位置が筆記具１の軸線方向前端から４０％以上且つ６０％以下の位置となるような重量を有する部材である。

【0025】

軸筒１１は、周方向に分離可能な第１軸筒部材１１１と第２軸筒部材１１２とから構成される。

【0026】

図５は、第１軸筒部材１１１の斜視図であり、図６は、第２軸筒部材１１２の斜視図である。図５に示すように、第１軸筒部材１１１は、軸筒１１の後方の一部を軸線方向に沿った切断面で切断した形状を有する。第１軸筒部材１１１の内周面には、収容管支持部１１４とセンサ支持部１１５とが形成されている。また、第１軸筒部材１１１の切断面の近傍には複数の凹部１１１１が設けられる。

【0027】

図６に示すように、第２軸筒部材１１２は、大まかには円筒をその軸線方向に沿った切断面で切断した形状を有する。第２軸筒部材の側面には、２つの開口部１１６が設けられる。開口部１１６は、第１軸筒部材１１１の収容管支持部１１４とセンサ支持部１１５に対応する位置にそれぞれ設けられる。また、第２軸筒部材１１２の切断面の近傍には複数の凸部１１２１が設けられる。複数の凸部１１２１は、第１軸筒部材１１１の凹部１１１１に対応する位置にそれぞれ設けられ、各凸部１１２１と各凹部１１１１とが凹凸嵌合することで第１軸筒部材１１１と第２軸筒部材１１２とが係合される。

【0028】

このように、軸筒１１が周方向に分離可能な第１軸筒部材１１１と第２軸筒部材１１２とから構成されることにより、軸筒１１の内部に筆記具１の各構成要素を収容することが容易となり、筆記具１の生産性が向上する。

【0029】

以上説明したように、筆記具１において、動作センサ１３は、軸筒１１の前端に設けられた傾斜部１１３に収容される。このようにすることで、もって筆記情報を高精度に取得することを可能とする。すなわち、センサの位置が筆記具の前端から離れるほど、センサが測定した筆記情報と実際の筆記動作との間の誤差が大きくなるため、筆記動作をしたユーザの想定とは異なる文字情報が生成される可能性が高くなる。筆記具１は、筆記部１２１の近傍に位置する傾斜部１１３に動作センサ１３を収容することにより、筆記部１２１の動作に近い筆記情報を取得することができる。

【0030】

また、筆記具１において、筆記体１２は、軸筒１１の略軸線位置に収容される。このようにすることで、従来の筆記具と同様の使用感をユーザに与えることができる。すなわち、動作センサ１３又は圧力センサ１５を収容するため等の理由で筆記体１２を軸筒１１の軸線位置とは異なる位置に配置すると、筆記部１２１と筆記対象との接点が軸筒１１の軸線上ではなくなり、筆記具としての使用感を損なうおそれがある。筆記具１は、動作センサ１３を傾斜部１１３の外周に設けられた凹部１１３１に収容することで、筆記体１２が軸筒１１の略軸線位置に収容されることを可能とし、もって従来の筆記具と同様の使用感をユーザに与えることができる。

【0031】

また、筆記具１は、筆記体１２の後端が挿入された尾栓１４に当接する圧力センサ１５を備える。これにより、筆記具１は、筆圧を測定することを可能とする。

【0032】

また、調整部材１８により、筆記具１の重心位置は筆記具１の軸線方向前端から４０％以上６０％以下の位置となる。これにより、筆記具１は、各センサ及び充電池１６等を備えながらも、従来の筆記具と同様の重心位置を有するため、ユーザにとって利用し易いものとなる。

【0033】

また、筆記具１は、充電池１６を充電するための、軸筒の後端寄りに収容された受電コイル１６３を備える。これにより、電池の交換等の作業が不要となるとともに充電が容易になり、ユーザにとっての利便性が向上する。

【0034】

なお、筆記具１において、受電コイル１６３に代えて、給電用のケーブルを接続するための受電端子が設けられ、充電池１６が有線により充電されるようにしてもよい。また、充電池１６に代えて、乾電池が用いられてもよい。

【0035】

（筆記情報解析システム１０の構成）
図７は、筆記情報解析システム１０の概略構成の一例を示す図である。筆記情報解析システム１０は、例えば、筆記具１から出力された筆記情報を解析して文字情報を生成し、生成した文字情報を筆記具１のユーザに提供する、筆記情報解析サービスを提供するために用いられる。筆記情報解析システム１０は、筆記具１と、解析装置２と、ユーザ端末３とを備える。筆記具１、解析装置２及びユーザ端末３は、インターネット又はイントラネット等のネットワーク４を介して、相互に通信可能に接続される。

【0036】

解析装置２は、筆記具１から出力された筆記情報を解析して文字情報を生成する情報処理装置であり、例えば、サーバ又はＰＣ（Personal Computer）である。解析装置２は、筆記情報解析サービスの提供者によって管理される。ユーザ端末３は、筆記具１のユーザが所有する、ＰＣ又はスマートフォン等の端末である。ユーザ端末３は、ユーザの操作に応じて、解析装置２から文字情報を取得して表示する。

【0037】

図８は、筆記具１の概略構成の一例を示す図である。筆記具１は、上述した動作センサ１３及び圧力センサ１５に加えて、記憶部１７１と、通信部１７２と、処理部１７３とを備える。記憶部１７１、通信部１７２及び処理部１７３は、処理基板１７に実装される。

【0038】

動作センサ１３は、加速度センサ、角速度センサ及び磁場センサを備え、相互に直交する３方向の加速度、角速度及び磁場を測定するセンサである。加速度センサは、例えば、所定の位置関係に従って配置された固定電極と可動電極とを有し、加速度が与えられた時の可動電極の変位に基づく固定電極と可動電極の間の静電容量の変化に基づいて加速度を測定する。角速度センサは、例えば、一定方向に振動する振動素子に生じるコリオリ力を検出することにより角速度を測定する。磁場センサは、例えば、半導体素子に磁場が印可された際に生じるホール電圧を測定することにより磁場を測定する。動作センサ１３は、所定のサンプリング周波数（例えば、１００Ｈｚ）で各センサによって測定された３方向の加速度、角速度及び磁場の値を示すデジタルデータを生成し、処理部１７３に供給する。なお、動作センサ１３は、磁場センサを備えなくてもよい。

【0039】

圧力センサ１５は、その表面にゲージ抵抗が形成された半導体素子を備え、圧力を受けた半導体素子のひずみが引き起こすゲージ抵抗の変化を検出することで圧力を測定する。圧力センサ１５は、所定のサンプリング周波数（例えば、１００Ｈｚ）で測定された圧力の値を示すデジタルデータを生成し、処理部１７３に供給する。

【0040】

記憶部１７１は、プログラム又はデータを記憶するためのデバイスであり、例えば、半導体メモリ装置を備える。記憶部１７１は、処理部１７３による処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。プログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記憶媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１７１にインストールされる。

【0041】

通信部１７２は、筆記具１を解析装置２と通信可能にする通信インタフェース回路を備える。通信部１７２が備える通信インタフェース回路は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信インタフェース回路である。通信部１７２は、無線ＬＡＮのアクセスポイント（不図示）を介して、処理部１７３から供給されたデータを解析装置２に送信する。

【0042】

処理部１７３は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部１７３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、筆記具１の動作を統括的に制御する。処理部１７３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＬＳＩ（Large-Scaled IC）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等でもよい。処理部１７３は、記憶部１７１に記憶されているプログラムに基づいて筆記具の各種処理が適切な手順で実行されるように、通信部１７２の動作を制御する。処理部１７３は、記憶部１７１に記憶されているプログラムに基づいて処理を実行する。また、処理部１７３は、複数のプログラムを並列に実行することができる。

【0043】

処理部１７３は、取得部１７４と出力部１７５とをその機能ブロックとして備える。これらの各部は、処理部１７３によって実行されるプログラムによって実現される機能モジュールである。これらの各部は、ファームウェアとして処理基板１７に実装されてもよい。

【0044】

図９は、解析装置２の概略構成の一例を示す図である。解析装置２は、解析通信部２１と、解析記憶部２２と、解析処理部２３とを備える。

【0045】

解析通信部２１は、ネットワーク４を介して解析装置２を筆記具１及びユーザ端末３と通信可能にする通信インタフェース回路を備える。解析通信部２１が備える通信インタフェース回路は、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ等の通信インタフェース回路である。解析通信部２１は、解析処理部２３から供給されたデータをユーザ端末３に送信するとともに、筆記具１又はユーザ端末３から送信されたデータを受信し、解析処理部２３に供給する。

【0046】

解析記憶部２２は、プログラムまたはデータを記憶するためのデバイスであり、例えば、半導体メモリ装置を備える。解析記憶部２２は、解析処理部２３による処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。プログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記憶媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて解析記憶部２２にインストールされる。

【0047】

解析処理部２３は、例えばＣＰＵであり、解析装置２の動作を統括的に制御する。解析処理部２３は、ＤＳＰ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等でもよい。解析処理部２３は、解析記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて解析装置２の各種処理が適切な手順で実行されるように、解析通信部２１の動作を制御する。解析処理部２３は、解析記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて処理を実行する。また、解析処理部２３は、複数のプログラムを並列に実行することができる。

【0048】

解析処理部２３は、受信部２３１と、解析部２３２と、送信部２３３とをその機能ブロックとして備える。これらの各部は、解析処理部２３が実行するプログラムによって実現する機能モジュールである。これらの各部は、ファームウェアとして解析装置２に実装されてもよい。

【0049】

（各種データのデータ構造）
図１０は、解析記憶部２２に記憶される筆記情報テーブルＴ１のデータ構造の一例を示す図である。筆記情報テーブルＴ１は、筆記具１から受信した各筆記情報を識別する識別番号と、筆記具１から送信された、加速度と角速度と磁場と筆圧とを互いに関連付けて記憶している。識別番号は、筆記情報が筆記具１から送信された順序を示す。例えば、筆記具１の各センサのサンプリング周波数が１００Ｈｚである場合、「２」の番号に対応付けられた筆記情報は、「１」の番号に対応付けられた筆記情報の１００分の１秒後の筆記情報である。加速度、角速度及び磁場は、動作センサ１３によって測定された動作に関する情報であり、互いに直交する３方向の加速度、角速度及び磁場の値である。圧力は、圧力センサ１５によって測定された圧力の情報である。

【0050】

なお、識別番号に代えて、各筆記情報の生成時刻等が記憶されてもよい。

【0051】

（処理の流れ）
図１１は、筆記情報解析システム１０によって実行される筆記情報解析処理の流れの一例を示すシーケンス図である。筆記情報解析処理は、処理部１７３及び解析処理部２３が、筆記具１及び解析装置２の各構成要素と協働することにより実行される。

【0052】

まず、筆記具１の取得部１７４は、筆記情報を取得する（Ｓ１０１）。取得部１７４は、動作センサ１３から所定のサンプリングレートごとに供給される３方向の加速度、角速度及び磁場の値を示すデータを筆記具１の動作に関する情報として受信する。また、取得部１７４は、圧力センサ１５から所定のサンプリングレートごとに供給される圧力の値を示すデータを圧力の情報として受信する。取得部１７４は、受信した各データを記憶部１７１に一時的に記憶する。

【0053】

続いて、出力部１７５は、筆記情報を出力する（Ｓ１０２）。出力部１７５は、取得部１７４によって記憶部１７１に一時的に記憶された各データを取得する。続いて、出力部１７５は、通信部１７２を介して、取得した各データを筆記情報として解析装置２に送信する。

【0054】

続いて、解析装置２の受信部２３１は、筆記情報を受信する（Ｓ１０３）。受信部２３１は、解析通信部２１を介して、筆記具１から筆記情報を受信する。続いて、受信部２３１は、測定情報テーブルＴ１を参照し、すでに記憶されている最新の識別番号に１を加えた値を受信した筆記情報の識別番号として割り当てる。受信部２３１は、割当てた識別番号と受信した筆記情報とを互いに関連付けて測定情報テーブルＴ１に記憶する。

【0055】

続いて、解析部２３２は、受信した筆記情報に基づいて筆記解析を行い、筆記情報に対応する文字を示す文字情報を生成する（Ｓ１０４）。解析部２３２は、所定の条件が満たされた時に、解析記憶部２２に記憶された識別器に、その時点で測定情報テーブルＴ１に記憶されている筆記情報を入力する。所定の条件は、例えば、所定時刻になったこと、測定情報テーブルＴ１に所定数の筆記情報が記憶されたこと、筆記具１から送信される筆記情報において、加速度及び角速度の変動、または筆圧の大きさが所定時間以上継続して所定値以下であること、等である。識別器には、筆記情報が入力された場合に、その入力された筆記情報に対応する文字情報を識別する情報を出力するように、事前に機械学習が施されている。解析部２３２は、識別器から出力された文字情報を識別する情報を取得し、取得した情報に基づいて文字情報を生成する。

【0056】

識別器の機械学習は、例えば、ディープラーニング等の公知の機械学習技術を用いて、学習用筆記情報と学習用文字情報との関係を学習することにより行われる。識別器はニューラルネットワークであり、それぞれが複数のノードを有する入力層、中間層及び出力層から構成される。入力層の各ノードには学習用筆記情報が入力され、中間層の各ノードには入力層の各ノードから出力された値の重みづけ和が入力される。出力層の各ノードには、中間層の各ノードから出力された値の重みづけ和が入力される。これらの重みは、出力層の各ノードに入力された値と、入力層に入力された学習用筆記情報に対応する学習用文字情報との差分が小さくなるように設定される。重みの設定は、例えば、誤差逆伝搬法などの公知の手法によることができる。なお、識別器は複数層の中間層を有してもよい。

【0057】

以下では、識別器の例として、３層の全結合層を中間層として有するニューラルネットワークを用いた筆記解析の結果について説明する。筆記解析に用いられた筆記具１において、動作センサ１３及び圧力センサ１５のサンプリング周波数は１００Ｈｚである。また、動作センサ１３は、筆記具１の先端から１５ｍｍ後方の凹部１１３１に収容されている。
筆記解析においては、１００人のユーザが筆記具１を用いて「あ」「お」「か」「け」「さ」の５文字を筆記した際の筆記情報が取得された。なお、「あ」「お」「か」「け」「さ」の５文字は、画数が３画のひらがなのうち、あいうえお順において早いものから選択された文字である。また、筆記解析においては、各文字についての筆記情報のサンプル数が３００となるように、取得された筆記情報がリサンプリングされた。また、リサンプリングされた１００人分の筆記情報のうち、９０人分の筆記情報が学習用筆記情報として用いられ、１０人分の筆記情報が評価用筆記情報として用いられた。

【0058】

筆記解析においては、まず、学習用筆記情報を用いて識別器の機械学習が行われた。続いて、評価用識別情報を識別器に入力し、識別器から出力された文字情報が示す文字とユーザが筆記した文字とが一致した割合が正答率として算出された。学習用筆記情報及び評価用筆記情報として加速度及び角速度のデータのみを用いた場合、正答率は７８％であった。学習用筆記情報及び評価用筆記情報として加速度、角速度及び磁場のデータを用いた場合、正答率は８０％であった。学習用筆記情報及び評価用筆記情報として加速度、角速度、磁場及び圧力のデータを用いた場合、正答率は８６％であった。すなわち、動作センサ１３が３方向の加速度及び角速度を測定する６軸センサである場合と比較して、動作センサ１３がさらに３方向の磁場を測定する９軸センサである場合の方が、高い正答率が示された。また、動作センサ１３のみを用いた場合と比較して、動作センサ１３と筆圧を取得する圧力センサ１５とを用いた場合の方が、高い正答率が示された。すなわち、筆記具１は、筆記情報として磁場及び筆圧を測定するためのセンサを備えることにより、識別器においてより高い精度での筆記解析を実現する筆記情報を取得することができる。

【0059】

また、筆記具１の動作センサ１３の位置を変更した比較例１及び比較例２を用いた筆記解析の結果について説明する。比較例１は、動作センサ１３が収容される凹部１１３１の位置を筆記具１よりも１５ｍｍ後方の位置（一般的な筆記具のグリップ中央部に相当する位置）に移動させたものである。比較例２は、動作センサ１３が収容される凹部１１３１の位置を筆記具１よりも３０ｍｍ後方の位置（一般的な筆記具のグリップ上部に相当する位置）に移動させたものである。比較例１及び２を用いて、筆記具１の筆記解析と同様の筆記情報を収集し、筆記具１の筆記解析で用いた識別器を用いて筆記解析を行い、正答率を算出した。加速度及び角速度のデータのみを用いた場合の正答率は、筆記具１、比較例２、比較例１の順に高く、それぞれ、７８％、７０％、５８％であった。

【0060】

動作センサ１３の位置により正答率が異なる理由は、ユーザが筆記具を持つ位置及び持ち方がユーザごとに異なるためである。上述の筆記解析においては、１００人のユーザのうち、筆記具の傾斜部１１３付近を把持するユーザが９人であり、一般的な筆記具のグリップ上部に相当する位置を把持するユーザが４人であった。すなわち、動作センサ１３が傾斜部１１３に位置する筆記具１の場合は、１００人とも動作センサ１３が指より前方に位置していた。これに対し、動作センサ１３が一般的な筆記具のグリップ中央部に位置する比較例１の場合は、動作センサが指より前方にあるユーザが９人、指の真下付近にあるユーザが８７人、指の後方にあるユーザが４人であった。また、動作センサ１３が一般的な筆記具のグリップ上部に位置する比較例２の場合は、動作センサが指の真下にあるユーザが４人、指の後方にあるユーザが９６人であった。
筆記運動の支点の一つが筆記具を把持する指であるから、動作センサ１３が支点である指の前方に位置するか、又は後方に位置するかで動作センサ１３によって取得される筆記情報の傾向が異なる。動作センサ１３を傾斜部１１３に配置した筆記具１では、１００人全員の筆記情報が同一の傾向となるのに対し、比較例１及び比較例２では異なる傾向の筆記情報が混在する。一般に、機械学習においては、データの傾向が多様であるほど、精度の高い識別を行うために多くの学習用データが必要とされるから、比較例１及び２では、相対的に低い正答率が示された。

【0061】

以上より、動作センサ１３は、ユーザが把持したときに指よりも前方となる、ペン先に近い位置に設けられることが好ましい。そこで、筆記具１においては、指よりも前方に動作センサ１３が位置するように、傾斜部１１３に動作センサ１５が配置されている。このようにすることで、筆記具１は、識別器に高い正答率を実現させる筆記情報を取得することができる。すなわち、一般に、筆記具においては、ユーザが描線を視認しやすいように先端にテーパ構造が設けられているため、ユーザは、筆記具を把持する際にテーパ構造の部分を把持することは少ない。したがって、筆記具１においても、これを把持するユーザは、動作センサ１３が位置する傾斜部１１３に指を置かずに、傾斜部１１３よりも後方に指を置くこととなる。なお、傾斜部１１３は、ユーザが筆記具１を把持するための部分と比較して細い部分であれば、先端に近づくにつれて段階的に細くなるものでもよい。

【0062】

図１１に戻り、Ｓ１０４において、解析部２３２は、識別器に入力した筆記情報を筆記情報テーブルＴ１から削除してもよい。

【0063】

続いて、送信部２３３は、解析通信部２１を介して、文字情報をユーザ端末３に送信する（Ｓ１０５）。なお、送信部２３３は、生成した文字情報を解析記憶部２２に記憶し、ユーザ端末３からの要求に応じて文字情報を送信してもよい。

【0064】

続いて、ユーザ端末３は、解析装置２から文字情報を受信する（Ｓ１０６）。ユーザ端末３は、例えば、受信した文字情報を表示することにより、ユーザに提供する。

【0065】

以上説明したように、筆記具１の動作センサ１３は、動作に関する情報として相互に直交する３方向の加速度及び角速度を測定して出力する。これにより、解析装置２が動作に関する情報に基づいて文字情報を生成する際、筆記動作をしたユーザの想定に合致する文字情報を生成しやすくなる。すなわち、仮に動作センサ１３が加速度のみを出力する場合、解析装置２は、動作センサ１３が出力する加速度が示す、筆記具１の傾斜部１１３の運動の軌跡のみに基づいて文字情報を生成する必要がある。これに対し、動作センサ１３が加速度とともに角速度を出力する場合、解析装置２は、筆記具１の軸線を中心とした回転運動や前端の筆記部１２１を中心とする回転動作にさらに基づいて文字情報を生成することが可能となる。したがって、解析装置２はユーザの想定に合致する文字情報を生成しやすくなる。

【0066】

また、動作センサ１３は、動作に関する情報として３方向の磁場を更に測定して出力する。解析装置２は、動作センサが出力した磁場の値に基づいて、筆記具１の地磁気に対する傾きにさらに基づいて文字情報を生成することが可能となり、よりユーザの想定に合致する文字情報を生成しやすくなる。

【0067】

なお、筆記情報解析システム１０において、解析装置２の機能はユーザ端末３によって実現されてもよい。この場合、筆記具１は、ネットワーク４を介することなく、近距離無線通信により、ユーザ端末３と直接に通信してもよい。

【0068】

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した各部の処理は、本発明の範囲において、適宜に異なる順序で実行されてもよい。また、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１ 筆記具
１１ 軸筒
１１３ 傾斜部
１２ 筆記体
１３ 動作センサ
１５ 圧力センサ
１６ 充電池
１６３ 受電コイル
１７１ 記憶部
１７２ 通信部
１７３ 処理部
１７４ 取得部
１７５ 出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】