(57)【要約】【課題】ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できるようにすること。【解決手段】本発明の一実施形態に係るボールペン１０Ａは、着磁されたボールと、ボールを回転自在に抱持するとともに、ボールの表面にインクを供給するためのインク誘導孔を形成するホルダと、ホルダの外側近傍に配置される磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４と、磁気センサの検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部３００と、データ処理部からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部３１０とを備える。【選択図】図２０
2010089346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁されたボールと、
前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、
前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、
前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、
前記データ処理部で算出された筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部と、
を具備したことを特徴とする診断機能付きボールペン。
【請求項２】
前記診断部による診断結果を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項３】
筆記情報または前記診断結果を外部機器に出力するためのインタフェースを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項４】
筆記情報または前記診断結果を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項５】
前記診断部は、予め登録された筆記者の筆記情報を用いて認証判定を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項６】
前記診断部は、前記データ処理部で算出された筆記情報に基づいて、筆記文字の正誤判定を行なうことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項７】
前記データ処理部は、筆記方向、筆記距離、筆記文字角度、筆記タイミングを測定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の診断機能付きボールペン。
【請求項８】
前記データ処理部は、筆記距離、筆記文字角度、筆記タイミングを使用して、決まった文字の特定箇所の筆記情報を抽出することを特徴とする請求項７記載の診断機能付きボールペン。
【請求項９】
着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部とを備えたボールペンと、
筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部を備えた情報機器と、
を具備したペンシステムであって、
前記ボールペンから前記情報機器へオンライン又は無線通信にて前記筆記情報を伝達することを特徴とするペンシステム。
【請求項１０】
着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力を通信形式に対応した信号形式に変換する処理部とを備えたボールペンと、
前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部とを備えた情報機器と、
を具備したペンシステムであって、
前記ボールペンから前記情報機器へオンライン又は無線通信にて前記磁気センサの検出出力を送信することを特徴とするペンシステム。
【請求項１１】
前記情報機器は、携帯電話機またはパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のペンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筆記情報から各種の診断・判定を行なう診断機能付きボールペンおよびペンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボールペンには様々な付加機能が与えられている。例えば、特許文献１には、ボールペンなどの筆記具の先端にローラを取り付け、筆記の際に同時にローラも筆記面に接触させるようにしてローラの回転を検出することにより測長してデジタル表示する、測長機能を有する筆記具が開示されている。
【特許文献１】実公平３−３１５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、筆記部分と測長部分とが別々であるため、正確な側長を行なうことができず、また、筆記具としての機能を損ない易い。また、最近のボールペンにおいては、測長機能のみならず、更なる機能の付加が求められており、広範囲の用途で使用できる多機能型ボールペンの需要が増大しつつある。特に、ボールペンによる筆記情報は、様々な診断・判定に用いることが可能であり、これに関連した機能の付加は市場でのニーズが高い。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる診断機能付きボールペンおよびボールペンシステム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】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の診断機能付きボールペンは、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するとともに、前記ボールの表面にインクを供給するためのインク誘導孔を形成するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部と、前記データ処理部からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の診断機能付きボールペンシステムは、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するとともに、前記ボールの表面にインクを供給するためのインク誘導孔を形成するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサとを備えるボールペンと、前記ボールペンに設けられ或いは前記ボールペンとは別個に設けられ、前記磁気センサの検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部と、前記ボールペンとは別個に設けられ、前記データ処理部からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、筆記用のボールを用いて筆記情報を検出するとともに、その検出情報を用いて各種の診断・判定を行なうことができるため、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる、幅広い用途を有する診断機能付きボールペンおよびボールペンシステムを提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明診断機能付きボールペンによれば、着磁されたボールと、前記ボールを回転自在に抱持するホルダと、前記ホルダの外側近傍に配置される磁気センサと、前記磁気センサの検出出力に基づいて筆記情報を算出するデータ処理部と、前記データ処理部で算出された筆記情報に基づいて筆記者の性格を診断する診断部と、を具備しているので、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、磁気センサを２つ備え且つ主に筆記距離の計測に適したボールペンの基本概念図である。ボール１２は着磁されており、好ましくはそれを抱持するホルダ１４も着磁されている。ホルダ１４の外側にホルダ１４を挟んで２つの磁気センサ１６，１８が設けられており、矢印２０，２２で示すそれらの感磁方向はホルダ１４がつくる磁界の方向に直角であり、ボール１２およびホルダ１４がつくる磁界の方向と交差しており、同じ方向を向いている。磁気センサ１６，１８としては、例えば、高い磁気検出感度を示す磁気インピーダンス（ＭＩ）素子とその検出回路からなるＭＩセンサを用いることが好ましい。
【００１０】
磁気センサ１６，１８の感磁方向は、本来、磁界の検出には適さない、磁界に直角な方向であるが、筆記に伴ってボール１２が回転すると、図２の（ａ）に示されるようなボールの回転に呼応した信号が得られる。図２のような２つの磁気センサ１６，１８の感磁方向を同じ向きとする配置では、２つの磁気センサ１６，１８から互いに逆位相で変化する信号が出力される一方、ボールペン１０を手に持って振るときは図２の（ｂ）に示されるように同相で変化する信号が出力される。
【００１１】
一方、磁気センサ１６，１８の感磁方向を互いに対向する向きとする配置では、この同相／逆相の関係が逆になり、ペン振りの際には逆位相に、筆記の際には同相になる。
したがって、両センサ１６，１８からの出力が逆位相のとき（後者の場合では同相のとき）のセンサ出力の変化からボール１２の回転を検出することができる。なお、本発明では、後述するように、両センサ１６，１８の出力のそれぞれから増加および減少のパターンを検出することにより、ボールの回転を検出する。
【００１２】
図３は、ボールペン１０の斜視図であり、図中、２４は後述する診断結果等の情報をデジタル表示するためのＬＣＤ表示器である。図４はボールペン１０の中心軸を含みＬＣＤ表示機２４の面に垂直な平面で切った断面図、図５は中心軸を含みＬＣＤ表示器２４の面に平行な平面で切った断面図、図６はボールペン１０の先端部分の拡大断面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図４〜図７中、図１に示される各構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００１３】
図４〜図７から明らかなように、磁気センサ１６，１８はホルダ１４に対して直接に取り付けられておらず、軸筒３０の側に固定されている。したがって、ボール１２、ホルダ１４、インクチューブ３２（図６参照）から成る替え芯の部分はボール１２およびホルダ１４が着磁されているだけでそれ以外は通常のボールペン替え芯と変わらず、容易に交換可能である。
【００１４】
磁気センサ１６，１８の出力はリード線２６，２８を介してデータ処理部３４へ入力される。データ処理部３４では、磁気センサ１６，１８の出力に基づき、後述する論理にしたがってボール１２の回転が検出され、それに基づいて描線の線長（すなわち、筆記距離）が計算される。なお、３６は電源となる電池である。
【００１５】
図８は、データ処理部３４のハードウェア構成の詳細を示すブロック図である。センサ１６，１８の電圧出力は、フィルタ３８，４０を経て、必要があれば増幅器４２，４４で増幅されてマイコン４６に内蔵されたＡ／Ｄ変換器４８によりデジタル信号に変換され、計数部５０へ入力される。計数部５０は以下で説明する処理によりセンサ出力の変化からボール１２の回転を検出し、線長（筆記距離）に換算する。
【００１６】
図９は、ボール１２の回転を検出する計数部５０における処理のフローチャートである。図９において、まず、過去の状態を示す変数ＳＰをゼロに初期化し（ステップ１０００）、センサ出力を取り込み（ステップ１００２）、論理フィルタ処理を行なう（ステップ１００４）。論理フィルタ処理としては、例えば移動平均処理などを用いることができる。次に、論理フィルタ処理後のセンサ出力のそれぞれに対して、増加パターンおよび減少パターンの検出を行なう（ステップ１００６）。
【００１７】
増加／減少パターンの検出では、例えばｎ回（例えばｎ＝３）連続して増加するとき、増加パターンの検出とし、ｎ回連続して減少するとき、減少パターンの検出とする。あるいは、連続するｎ回のうちｍ回（例えば、ｎ＝５、ｍ＝４）増加するとき、増加パターンの検出とし、ｍ回減少するとき、減少パターンの検出としても良い。
【００１８】
そして、チャンネル１（センサ１６）において増加パターンが検出され且つチャンネル２（センサ１８）において減少パターンが検出されるとき（ステップ１００８）、現在の状態を表わす変数ＳＣに状態“ａ”を代入し（ステップ１０１０）、過去の状態を表わす変数ＳＰが状態“ｂ”を示していれば（ステップ１０１２）、ボール１２の回転を示すカウント値をアップし（ステップ１０１４）、現在の状態示す変数ＳＣの値を過去の状態を示す変数ＳＰに移し（ステップ１０１６）、センサ出力の過去データを更新して（ステップ１０１８）ステップ１００２の処理へ戻る。
【００１９】
また、チャンネル１（センサ１６）において減少パターンが検出され且つチャンネル２（センサ１８）において増加パターンが検出されるとき（ステップ１０２０）、現在の状態を表わす変数ＳＣに状態“ｂ”を代入し（ステップ１０２２）、過去の状態を表わす変数ＳＰが状態“ａ”を示していれば（ステップ１０２４）、ボール１２の回転を示すカウント値をアップし（ステップ１０１４）、現在の状態示す変数ＳＣの値を過去の状態を示す変数ＳＰに移し（ステップ１０１６）、センサ出力の過去データを更新して（ステップ１０１８）ステップ１００２の処理へ戻る。
【００２０】
上記以外の場合には、センサ出力の一方で増加パターンが検出され且つ他方で減少パターンが検出される状態を状態“ａ”または状態“ｂ”とし、いずれにも該当しないときは前回の状態を維持する。なお、筆記せずにペン体を振ったときは、前述のように信号が同相で変化するため、状態“ａ”にも状態“ｂ”にも該当しない。そして、状態が“ａ”から“ｂ”へ、または、“ｂ”から“ａ”へと変化するとき、ボール１２が半回転したものとして計数をカウントアップする。これにより、ボール１２の回転を検出することができる。
【００２１】
以上は、センサ１６，１８の検出方向が同じ向きの場合である。逆向きに配置される場合には、双方のセンサ出力で増加パターンが検出されるときを状態“ａ”とし、双方のセンサ出力で減少パターンが検出されるときを状態“ｂ”として、前述した処理を行なえば良い。
【００２２】
図１０は、ボールペン１０で筆記したときの２つのセンサ１６，１８の出力と回転検出結果を示す。図中、検出された状態を“ａ”、“ｂ”で示し、回転を検出したタイミングを縦の線で示す。
【００２３】
図１１は、磁気センサを４つ備え且つ主に筆記方向の計測に適したボールペンの基本概念図である。図１１の（ａ）はボールペン１０をボール１２の側から見た図であり、（ｂ）はボールペン１０を真横から見た図である。
【００２４】
参照符号１１６はインクチューブを示す。ホルダ１４の周囲には４つの磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４がほぼ９０°間隔で配置されている。センサ１１８，１２０はボールペン１０の中心軸１２６を挟む第１の対を成し、センサ１２２，１２４はボールペン１０の中心軸１２６を挟む第２の対を成す。それぞれの対における磁気センサの感磁方向は、図中に矢印で示すように対向するように配置される。なお、センサ対の感磁方向は同じ向きに配置しても良い。
【００２５】
磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４とデータ処理部１２５は、図示しないボールペン本体に固定されており、予め着磁されたボール１２、ホルダ１４およびインクチューブ１１６から成る替え芯をボールペン本体に挿入することにより、図１１に示される配置となる。なお、ボール１２への着磁の操作は替え芯をボールペン本体に挿入した後に行なっても良い。
【００２６】
ボール１２を抱持するホルダ１４の材料は、洋白などの磁石に引き付けられないものが好ましい。
【００２７】
図１１の（ａ）は、ボールペン１０により筆記する際の紙面の裏側から見た図に相当するので、紙面の表側から見たときに通常のｘｙ座標となるように、図１１の（ａ）に示すようにｘ軸およびｙ軸を定める。図１２〜図１５はそれぞれ、ｘ方向、−ｘ方向、ｙ方向、および、−ｙ方向に筆記した際の磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４の出力信号の波形を示す。磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４は、磁気−インピーダンス効果を利用した磁気センサであり、その磁気分解能は０．２μＴ、動作範囲は±２００μＴである。ボール１２の径はφ０．７であり、磁化強度は２１μＴである。φ０．３８、φ０．５、φ１．４のボール１２でそれぞれ磁化強度が４μＴ、８μＴ、１２０μＴのものについても同様な結果が得られている。因みに、東京付近の地磁気は水平方向が約３０μＴ、鉛直方向が３５〜４０μＴである。
【００２８】
図１２〜図１５において、各センサ１１８，１２０，１２２，１２４の出力信号の１周期は、ボール１２の１回転に対応している。図１２から分かるように、センサ１２４からセンサ１２２へ向かうｘ軸方向に筆記したとき、筆記方向に直角な方向に配置されたセンサ対１１８，１２０からは同位相の信号が出力される。筆記方向に配置されたセンサ対１２２，１２４からは位相差θの信号が出力される。そして、筆記方向で後方に配置されたセンサ１２４の出力信号は、前方に配置されたセンサ１２２の出力信号よりも位相がθだけ進んでいる。図１３の−ｘ方向に筆記した場合には、図１２と比べてセンサ１２２とセンサ１２４の出力信号の位相関係が逆転している。図１４のｙ方向に筆記した場合には、筆記方向に直角な方向に配置されるセンサ対１２２，１２４からの出力信号は同位相になり、筆記方向で後方に配置されたセンサ１１８の出力信号は、前方に配置されたセンサ１２０の出力信号よりも位相がθだけ進んでいる。図１５の−ｙ方向に筆記した場合には、図１４と比べてセンサ１１８とセンサ１２０の出力信号の位相関係が逆転している。
【００２９】
各センサ対の出力信号の位相差θは、筆記方向とセンサの感磁方向との成す角度が大きくなるにつれて小さくなり、両者の成す角度が小さくなるにつれて大きくなることが判明している。また、この位相差θは、筆記の方向にのみ依存し、筆記の速度に依存しないことも判明している。
【００３０】
一方、外部磁界を検出したときは、センサ対の感磁方向は逆向きであるので、センサ対の出力信号は逆位相（位相差１８０°）で変化するから、位相差により筆記中か否かを判定することができる。なお、センサ対の感磁方向を同じ向きで配置したときは、筆記時の位相差は１８０°−θ（０≦θ≦θmax）、ボールペン１０を手で持って振ったときの位相差はゼロとなる。
【００３１】
いずれにしても、センサ対の出力信号の位相差または位相差に相当する量と位相の前後関係を検出することにより、筆記の方向の検出が可能になる。また、図１１に示すような配置とすることで、データ処理部１２５において、ｘ軸方向に配置されたセンサ対１２２，１２４の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータを算出することにより、筆記のｘ軸方向の成分Δｘが得られ、ｙ軸方向に配置されたセンサ対１１８，１２０の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータを算出することにより筆記のｙ軸方向の成分Δｙが得られる。これらをコンピュータのマウス入力などのポインティングデバイスの入力に接続することにより、ボールペン１０をマウスに代わるポインティングデバイスとして使用することができる。
【００３２】
各軸の成分Δｘ，Δｙとして用いる前述のセンサ対の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータとしては、例えば、図１６に示されるように、進み位相の信号の極大値（または、極小値）から遅れ位相の信号の極大値（または、極小値）までの時間をａとし、遅れ位相の信号の極大値（または、極小値）から進み位相の信号の極小値（または、極大値）までの時間をｂとして、ｘ軸方向で後方に配置されたセンサ１２４からの信号の位相がｘ軸方向で前方に配置されたセンサ１２２からの信号の位相よりも進んでいるとき、センサ対１２２，１２４の出力信号から得られたａｘ，ｂｘの値により、以下の式（１）によりΔｘを計算し、センサ１２２の出力信号の位相が進んでいるとき、Δｘを以下の式（２）により計算する。
Δｘ＝ａｘ／（ａｘ＋ｂｘ）                        （１）
Δｘ＝−ａｘ／（ａｘ＋ｂｘ）                      （２）
【００３３】
ｙ軸方向に配置されたセンサ１１８からの出力信号の位相がｙ軸前方に配置されたセンサ１２０からの出力信号の位相よりも進んでいるとき、センサ対１１８，１２０の出力信号から得られたａｙ，ｂｙの値により、以下の式（３）によりΔｙを計算し、センサ１２０の出力信号の位相が進んでいるとき、Δｙを以下の式（４）により計算する。
Δｙ＝ａｙ／（ａｙ＋ｂｙ）                        （３）
Δｙ＝−ａｙ／（ａｙ＋ｂｙ）                      （４）
【００３４】
なお、ａｙ／（ａｙ＋ｂｙ），ａｙ／（ａｙ＋ｂｙ）の代わりに、ａｘ／ｂｘ，ａｙ／ｂｙを用いても良いが、速度変化に対して弱くなる。
【００３５】
より具体的には、筆記のｘ軸成分Δｘが正であるとき、図１１の（ａ）に示されるように、ｘ軸方向で後方に位置するセンサ１２４からの出力信号の位相は前方に位置するセンサ１２２からの出力信号の位相よりも進んでいるため、図１７の（ａ）（ｂ）に示される、
パターンＰ１＋：センサ１２４の極大→センサ１２２の極大→センサ１２４の極小と、
パターンＰ２＋：センサ１２４の極小→センサ１２２の極小→センサ１２４の極大という２つのパターンが交互に出現する。
【００３６】
一方、筆記のｘ軸成分Δｘが負のときは、図１７の（ｃ）（ｄ）に示される、
パターンＰ１−：センサ１２２の極大→センサ１２４の極大→センサ１２２の極小と、
パターンＰ２−：センサ１２２の極小→センサ１２４の極小→センサ１２２の極大という２つのパターンが交互に出現する。
【００３７】
そこで、センサ対１２２，１２４の出力信号の極大および極小を連続的に検出し、いずれかのセンサ出力信号の極大または極小が検出される毎に検出時刻Ｔｉを時系列的に記憶するとともに、最新の３回の極大・極小検出結果が上記のＰ１＋，Ｐ２＋，Ｐ１−，Ｐ２−のいずれかと一致するかを判定する。そして、Ｐ１＋またはＰ２＋と一致するときは、式（５）によりΔｘを算出し、Ｐ１−またはＰ２−と一致するときは、式（６）によりΔｘを算出する。
Δｘ＝（Ｔｉ−１−Ｔｉ−２）／（Ｔｉ−Ｔｉ−２）      （５）
Δｘ＝−（Ｔｉ−１−Ｔｉ−２）／（Ｔｉ−Ｔｉ−２）    （６）
【００３８】
Δｙについても同様である。これにより、センサ出力信号の半周期毎にΔｘ，Δｙの値を得ることができる。
【００３９】
センサの出力信号の極大および極小の検出に関しては、例えば信号の上昇パターンおよび下降パターンの検出を行ない、前回、上昇パターンが検出されるか又はいずれも検出されない状態から、今回、下降パターンが検出される状態に転じたときを極大の検出とし、前回、下降パターンが検出されるか又はいずれも検出されない状態から、今回、上昇パターンが検出される状態に転じたときを極小の検出とする。
【００４０】
上昇／下降パターンの検出に関しては、例えばｎ回（例えばｎ＝３）連続して上昇するとき、上昇パターンの検出とし、ｎ回連続して下降するとき、下降パターンの検出とする。あるいは、連続するｎ回のうちｍ回（例えば、ｎ＝５、ｍ＝４）上昇するとき、上昇パターンの検出とし、ｍ回減少するとき、下降パターンの検出としても良い。
【００４１】
また、極大・極小の検出の際に時刻Ｔｉを記憶する代わりに、前回の検出からの経過時間ΔＴｉ（＝Ｔｉ−Ｔｉ−１）をタイマーで測定して記憶するようにしても良い。この場合には、式（７）または式（８）によりΔｘが計算される。
Δｘ＝Ｔｉ−１／（ΔＴｉ＋Ｔｉ−１）（Ｐ１＋，Ｐ２＋のとき）      （７）
Δｘ＝−Ｔｉ−１／（ΔＴｉ＋Ｔｉ−１）（Ｐ１―，Ｐ２―のとき）    （８）
【００４２】
図１８は、上記の手順にしたがってデータ処理部１２５において実行されるΔｘの演算処理の一例を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、現在のセンサ１２２，１２４の出力のＡ／Ｄ変換結果とそれらの過去の履歴とにより、センサ１２２，１２４の現在の状態（上昇／下降／いずれでもない）を検出し（ステップ２０００）、記憶する（ステップ２００２）。次に、今回の状態を前回の状態と比較することによりセンサ１２２，１２４の出力の極大・極小を検出し（ステップ２００４）、極大・極小が検出されないときは（ステップ２００６）、Δｘをゼロとして（ステップ２０１４）、ステップ２０００の処理へ戻る。極大・極小が検出されたら（ステップ２００６）、そのときのタイマーの値をΔＴｉとして記憶し、タイマーをゼロから再スタートする（ステップ２００８）。次に、センサ１２２，１２４の出力の極大・極小の検出履歴がパターンＰ１＋，Ｐ２＋，Ｐ１−，Ｐ２−のいずれかと一致するかを判定し（ステップ２０１０）、いずれとも一致しないときは（ステップ２０１２）、Δｘをゼロとして（ステップ２０１４）、ステップ２０００の処理へ戻る。いずれかと一致するときは（ステップ２０１２）、一致したパターンに応じて式（７）または式（８）によりΔｘを計算する（ステップ２０１６）。計算されたΔｘの値がその最大値Δｘmaxよりも大きいときは（ステップ２０１８）、ボール１２の回転による変化ではないと判定して、Δｘをゼロとする（ステップ２０２０）。いずれの場合にも、ステップ２０００に戻ってステップ２０００以下の処理を一定周期で繰り返す。
【００４４】
Δｙの計算についても、以上と同様であり、したがって、その説明を省略する。
前述した手法において、筆記中であるか否か、すなわち、ボール１２が回転中か否かの判定は、ステップ２０１８において、
Δｘ＞Δｘmax
によって行なわれる。これに代えて、センサ対の出力信号の差動信号が所定の振幅以上で変化することを筆記中と判定するようにしても良い。筆記中でないときはセンサ対の出力信号が逆位相で変化するため差動信号の振幅が小さくなり、筆記中のときは所定の振幅以上で変化するからである。すなわち、図１９に示されるように、極大・極小が検出されて（ステップ２００６）ΔＴｉを記憶する際に、差動信号の値（差動）ｉも記憶する（ステップ２００８’）。ステップ２０１８’において、
｜（差動）ｉ−（差動）ｉ−１｜＞Ｃ１、または、
｜（差動）ｉ−（差動）ｉ−２｜＞Ｃ２
のときに筆記中と判定し、そうでないときは筆記中でないと判定して、Δｘ＝０とする（ステップ２０２０）。なお、Ｃ１，Ｃ２は実験的に決定される定数である。
【００４５】
Δｘ（およびΔｙ）を上記式（１）〜（６）で計算することに代えて、以下の式により計算すれば、ボール１２の回転の半周期毎に実際の移動距離のｘ成分（およびｙ成分）を得ることができるので、２次元平面上の実際の移動距離および方向を知ることができる。
Δｘ＝（ｄｘ／ｄｘ．max）×Ｂ×（π／４）／Ｃ        （９）
Δｙ＝（ｄｙ／ｄｙ．max）×Ｂ×（π／４）／Ｃ        （１０）
【００４６】
（９）（１０）式中、ｄｘおよびｄｙはそれぞれ式（１）〜（４）により得られるΔｘおよびΔｙの値であり、ｄｘ.maxおよびｄｙ．maxはそれぞれｘ軸およびｙ軸方向に筆記したときに得られるｄｘおよびｄｙの最大値であり、Ｂはボール１２の直径、Ｃはボールペン１０の回転率（筆記の際の滑りがないときのボール１２の回転数に対する実際の回転数の割合）である。
【００４７】
図２０には、図１〜図１０に示されるボールペン１０及び／又は図１１〜図１９に示されるボールペン１０の構成（機能）を基本構成（機能）として備えつつ新たに診断・判別機能を備える本発明の一実施形態に係る診断機能付きボールペン１０Ａの概略構成が示されている。図示の診断機能付きボールペン１０Ａは、４つの磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４（したがって、図１１〜図１９に示されるボールペン１０の構成を基本構成として備えるが、２つの磁気センサ１６，１８を備える図１〜図１０に示されるボールペン１０の構成を基本構成として備えていても良い）と、筆記中の筆圧を検出する筆圧センサ１２６とを有するボール挙動検出部３０５を備えている。また、診断機能付きボールペン１０Ａは、磁気センサ１１８，１２０，１２２，１２４および筆圧センサ１２６の検出出力に基づいて各種の筆記情報を算出するデータ処理部３００と、データ処理部３００からの筆記情報に基づいて各種の診断・判定を行なう診断・判定部３１０と、診断・判定結果（診断・判定部３１０による診断・判定情報）を表示するための表示部３１５とを更に備えている。データ処理部３００は、図８に示される構成と同様、ＡＤ変換器４８と、計数部５０で成される移動平均処理を行なう移動平均処理部５０’とを有するとともに、図１１〜図１９に関して前述したデータ処理部１２５と同様の処理を少なくとも行なうｘ成分・ｙ成分算出部１２５’を有している。また、表示部３１５は、図３に示されるＬＣＤ表示器２４及び／又はＬＥＤ２２４を備えている。ＬＥＤ２２４では、何色が点灯したかにより、予め準備したシート（判定結果シート）または本（診断・判定の仕方が記載された本）などから判定結果を知ることができる。また、ＬＣＤ表示器２４の場合は、例えば表示する番号に準じて、予め準備したシート（判定結果シート）または本（診断・判定の仕方が記載された本）などから結果を判断するようにしても良い。
【００４８】
なお、データ処理部３００が算出する筆記情報としては、図１〜図１９を参照して前述したような筆記距離や筆記方向の他、筆記タイミングや筆圧、筆記文字角度、筆記速度などを挙げることができる。
【００４９】
診断・判定部３１０は、データ処理部３００からの筆記情報を取得し、その情報に基づいて、書いた文字の書き方（はね、止め、はらいの仕方や筆記文字角度など）や文字の大きさなどを演算することにより（はね、止めなどの筆記時に生じる特徴的なデータを取得することにより）、書いた人物の性格や心理を診断・判定したり（性格診断）、あるいは、見本となる筆跡情報とユーザが書く文字との差異を検出して筆記正誤判定を行なったり、または、例えば個人のパーソナルコンピュータのパスワード管理などをペンの筆記により行なう場合などにおいて認証判定（筆跡鑑定）を行なったりする。
【００５０】
一例として、性格診断を行なう場合について説明すると、診断・判定部３１０は、データ処理部３００からの筆記情報に基づいて、すなわち、筆記方向、筆記タイミング、筆記距離（したがって、筆記速度も）などによって、止め、はね部分（はらい部分）を特定することができる。そのような特定が可能であることは、図２１〜図２４のデータからも明らかである。すなわち、図２１の（ａ）に示されるように、「止め」では、筆記速度に大きな変動はないが、図２１の（ｂ）に示されるように、「止めない」（はらい）場合には、終筆に向かって筆記速度が速くなる傾向がある。筆記速度傾向を見るために２０ｍｓ間隔（時間間隔は、ボール１２の径、磁気変動を数値化する際のサンプリング周波数によって変動する）毎の筆記速度をマイコンで計算し速度変化を導出すると、図２２に示されるようになる。図２２の（ａ）は「止め」のときの筆記速度変化を、また、図２２の（ｂ）は「はらい」のときの筆記速度変化を示している。また、図２３および図２４に示されるような筆記文字角度情報を付加すると有益である。これらの情報は、ひらがな「ゆ」の筆記の際のデータであるが、図２４に実線枠で示される筆記情報が同じ傾向の部分と、図２４に破線枠で示される筆記情報が異なる傾向の部分とを利用するなどして、筆記文字角度および筆記速度の他、筆記距離、筆記タイミングの要素を使用することで、決まった文字の判別したい場所を特定することができるとともに、止め、はらい、はねなどの筆記癖を判定することができ、また、それを性格判断に関連付けることが可能となる。
【００５１】
図２５は、本発明の他の実施形態に係る診断機能付きボールペンシステム５００を示している。図示のように、この診断機能付きボールペンシステム５００は、前述したボール挙動検出部３０５とデータ処理部３００とを備えるボールペン１０Ａ’（本実施形態では、診断・判定部３１０を備えていない）と、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）４００及び／又は携帯電話６００とから成る。ボールペン１０Ａ’は、筆記情報を外部機器であるＰＣ４００または携帯電話６００へ出力するためのインタフェースとしてＵＳＢドライバ３０９も備えている。また、ＰＣ４００は、コード入力部４１０と、前述した診断・判定部３１０とを備えている。無論、診断・判定部３１０をボールペン１０Ａ’側に設けて、ＰＣ４００側でデータの後処理または他の処理を行なうようにしても構わない。その場合、処理自体がボールペン側で完結する利点を使い、ボールペン自体はＨＩＤ（ヒューマンインタフェース）のマウス、キーボードと同様の動作をさせることが好ましい。また、その場合、ＵＳＢドライバ３０９によって送信される情報は、診断・判定部３１０からの診断・判定情報となる。
【００５２】
図２６は、診断機能付きボールペンシステムの他の構成を示している。この診断機能付きボールペンシステム５００Ａは、前述したボール挙動検出部３０５とデータ処理部３００とを備えるボールペン１０Ａ”（本実施形態では、診断・判定部３１０を備えていない）と、ＰＣ４００とから成る。ボールペン１０Ａ”は、筆記情報を含むデータの送受信を外部機器であるＰＣ４００との間で行なうための通信制御部５５０と、筆記情報を記憶するためのメモリ（記憶部）５９０とを更に備えている。この場合、通信制御部５５０は、ＣＰＵ５５７と、インタフェースとしてのＵＳＢドライバ５５９とを有する。一方、ＰＣ４００は、データ受信部４２０と、前述した診断・判定部３１０と、ディスプレイ出力部４２５とを備えている。このような構成では、ボールペン１０Ａ”単体では、筆記情報がメモリ５９０に保存されており、ボールペン１０Ａ”とＰＣ４００との接続時には、ＰＣ４００から必要に応じてメモリ５９０内の情報を引き出すことができる。また、診断・判定結果はディスプレイ出力部４２５を介して表示部としてのディスプレイ（図示せず）に表示される。無論、診断・判定部３１０をボールペン１０Ａ”側に設けて、ＰＣ４００側でデータの後処理または他の処理を行なうようにしても構わない。その場合、ＵＳＢドライバ５５９によって送信される情報は、診断・判定部３１０からの診断・判定情報となる。また、メモリ５９０には診断・判定部３１０による診断・判定情報が記憶されることになる。
【００５３】
図２７は、診断機能付きボールペンシステムの更なる他の構成を示している。この診断機能付きボールペンシステム５００Ｂでは、データ収集のみをボールペン側で行ない、ノイズ処理やデータ処理などの制御を全てＰＣ４００側で行なう。具体的には、診断機能付きボールペンシステム５００Ｂは、前述したボール挙動検出部３０５と、ＡＤ変換器４８とＵＡＲＴ３１９とを有する処理部３００’と、ＲＳ２３２Ｃドライバ３４９とを有するボールペン１０Ｂ（本実施形態では、ｘ成分・ｙ成分算出部１２５’および診断・判定部３１０を備えていない）と、ＰＣ４００とから成る。ＰＣ４００は、データ取得部４２０と、前述したｘ成分・ｙ成分算出部１２５’と、前述した診断・判定部３１０と、ディスプレイ出力部４２５とを備えている。また、システム５００Ｂは、専用のＵＳＢドライバ７１０も備えている。このような構成によれば、データ収集のみを行なうボールペン１０Ｂ側のスペースを多くとれる利点があり有益である。また、制御を全てＰＣ４００側で行なうため、ソフトの処理次第で応用範囲が広がる。
【００５４】
以上説明したように、上記構成によれば、筆記用のボール１２を用いて筆記情報を検出するとともに、その検出情報を用いて各種の診断・判定を行なうことができるため、ボールペンとしての機能を損なうことなく筆記情報を有効に活用できる、幅広い用途を有する多機能型ボールペンおよびボールペンシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】、磁気センサを２つ備え且つ主に筆記距離の計測に適したボールペンの基本概念図である。
【図２】筆記時およびペン振り時のセンサ出力を示す図である。
【図３】図１のボールペンの全体斜視図である。
【図４】図３のＬＣＤ表示器の面に垂直な平面で切った断面図である。
【図５】図３のＬＣＤ表示器の面に平行な平面で切った断面図である。
【図６】先端部分の拡大断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａに沿う断面図である。
【図８】データ処理部のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図９】計数部における処理のフローチャートである。
【図１０】回転検出結果を示すグラフである。
【図１１】磁気センサを４つ備え且つ主に筆記方向の計測に適したボールペンの基本概念図である。
【図１２】図１１のｘ方向に筆記した際の各センサの出力信号の波形を示すグラフである。
【図１３】図１１の−ｘ方向に筆記した際の各センサの出力信号の波形を示すグラフである。
【図１４】図１１のｙ方向に筆記した際の各センサの出力信号の波形を示すグラフである。
【図１５】図１１の−ｙ方向に筆記した際の各センサの出力信号の波形を示すグラフである。
【図１６】センサ対の出力信号の位相差および位相の前後関係を示すデータの算出を説明するための図である。
【図１７】センサ対の出力信号の位相差および位相の前後関係を検出するための４つの極大・極小パターンを示す図である。
【図１８】図１１のデータ処理部におけるΔｘ演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】Δｘ演算処理の他の例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の一実施形態に係る診断機能付きボールペンの概略構成図である。
【図２１】止め、はね部分（はらい部分）の特定が可能であることを立証する波形図である。
【図２２】「止め」および「はらい」のときの筆記速度変化を示すグラフ図である。
【図２３】筆記文字角度情報を示すグラフ図である。
【図２４】筆記文字角度情報を示すグラフ図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る診断機能付きボールペンシステムの概略構成図である。
【図２６】本発明の他の実施形態に係る診断機能付きボールペンシステムの概略構成図である。
【図２７】本発明の更に他の実施形態に係る診断機能付きボールペンシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０Ａ，１０Ａ’，１０”，１０Ｂ  ボールペン
１２  ボール
１４  ホルダ
１６，１８，１１８，１２０，１２２，１２４  磁気センサ
３００  データ処理部
３１０  診断・判定部
３１５  表示部
５００，５００Ａ，５００Ｂ  ボールペンシステム
５９０  メモリ（記憶部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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