WO1995027935A1 - Appareil d'introduction de donnees du type a prehension de crayon et appareil d'introduction de donnees - Google Patents

Appareil d'introduction de donnees du type a prehension de crayon et appareil d'introduction de donnees

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WO1995027935A1
WO1995027935A1 PCT/JP1994/000584 JP9400584W WO9527935A1 WO 1995027935 A1 WO1995027935 A1 WO 1995027935A1 JP 9400584 W JP9400584 W JP 9400584W WO 9527935 A1 WO9527935 A1 WO 9527935A1
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WO
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input device
writer
waveform
output
detecting means
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Application number
PCT/JP1994/000584
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuki Kawabata
Original Assignee
Japan Nesamac Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Nesamac Corporation filed Critical Japan Nesamac Corporation
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Priority to US08/722,269 priority patent/US6330359B1/en
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545Pens or stylus
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10Character recognition
    • G06V30/14Image acquisition
    • G06V30/142Image acquisition using hand-held instruments; Constructional details of the instruments
    • G06V30/1423Image acquisition using hand-held instruments; Constructional details of the instruments the instrument generating sequences of position coordinates corresponding to handwriting
    • GPHYSICS
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    • G06V30/10Character recognition
    • G06V30/32Digital ink
    • G06V30/333Preprocessing; Feature extraction

Definitions

  • This invention relates to a character input device, in particular, c BACKGROUND relates input device capable of inputting and simultaneously accurately recognize the complete handwritten characters, symbols, etc.
  • OCR optical character reader
  • OCR can recognize not only characters but also numbers and symbols. For this reason, in addition to character recognition and input, it is also used for recognition of postal codes written on postcards and letters (recognition of numbers), and scoring of examinations (recognition of symbols and numbers).
  • a scoring box may be provided in a separate place from the question sentence, and a scoring symbol or score may be entered here, and only this scoring box may be recognized using 0CR.
  • a scoring symbol or score may be entered here, and only this scoring box may be recognized using 0CR.
  • the present invention solves the above-described problems and provides an input device capable of accurately recognizing and inputting handwritten characters at the same time as writing without using an input device such as an optical character reader or a keyboard.
  • the purpose is to provide.
  • a pen grip type input device and an input device include a pressure detecting unit that detects a change in pressure of a writer's finger, a unit waveform obtained from the detected pressure change, and a unit waveform that is previously learned and stored. Analytical method that performs recognition by comparing it with the rendered characters, etc. It has a step. Therefore, handwritten characters can be accurately and quickly recognized and input without using an input device such as an optical character reader (OCR) or a keyboard.
  • OCR optical character reader
  • the pen grip type input device and the input device according to the present invention further include a holding state recognizing unit that obtains an output from a gravitational direction detecting unit provided so as to surround a peripheral part of the writing unit, and recognizes a holding state of the writing unit. Have. Therefore, the holding state of the writing implement can be recognized, and the pressure detecting means and the finger can be correctly associated.
  • the input function selection means selects the input function of the Ben input device based on the output from the gravity direction detection means. Therefore, the input function can be selected only by changing the rotation angle of the input pen.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pen grip type input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view of the pen grip.
  • FIG. 2B is a view of the pen grip viewed from the direction of the pen tip.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the ben grip of FIG.
  • FIG. 3B is a diagram showing a strain gauge 28c attached to the back surface of the leaf spring 62c.
  • FIG. 4 is a diagram showing a mercury switch
  • FIG. 4A is a state where the mercury switch is turned ON
  • FIG. 4B is a state where the mercury switch is turned OFF.
  • FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration of a pen grip type input device according to an embodiment of the present invention.
  • 6A, 6B, and 6C are diagrams for explaining the holding state of the pen grip and ON and OFF of the mercury switch.
  • FIG. 7 shows the holding state of the pen grip and the mercury switch at 0 N and OFF.
  • FIG. 6B shows a holding state ⁇
  • FIG. 6B shows a holding state B
  • FIG. 6C shows a holding state C.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the correspondence between the strain gauge and the finger.
  • the holding state A corresponds to FIG. 6A
  • the holding state B corresponds to FIG. 6B
  • the holding state C corresponds to FIG. 6C.
  • Fig. 9 is a diagram showing the output of the strain gauge
  • Fig. 9A is the output showing the pressure change of the middle finger
  • Fig. 9B is the output showing the pressure change of the index finger
  • Fig. 9C is the output showing the pressure change of the thumb. is there.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams showing a configuration of an adapter 50 and an adapter 92 for giving an electrical change of the strain gauge to the CPU.
  • Fig. 11 is a diagram showing the reproduced waveform of the output of the strain gauge reproduced by CPU.
  • Figure 12A is a diagram showing the entry start time and the entry end time.
  • FIG. 12B is a diagram divided into a waveform representing a non-written state and a waveform representing a filled state.
  • FIG. 13 is a diagram showing a unit waveform.
  • FIG. 14 is a diagram showing waveform characteristics (entry time) stored as learning data.
  • FIG. 15 is a diagram showing waveform characteristics (the number of peaks) stored as learning data.
  • FIG. 16 is a diagram showing waveform characteristics (the number of valleys) stored as learning data.
  • Fig. 17 shows the waveform characteristics (beak position) stored as learning data.
  • Fig. 18 shows the waveform characteristics (bottom position) stored as learning data.
  • FIG. 19 is a diagram showing waveform characteristics (beak voltage values) stored as learning data.
  • FIG. 20 is a diagram showing waveform characteristics (voltage values in each section) stored as learning data.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a procedure for recognizing a character input by a pen grip type input device.
  • FIG. 22 is a diagram showing an evaluation table used when evaluating waveform characteristics.
  • FIG. 23 is a graph for determining the degree of pattern matching.
  • FIG. 24 is a diagram showing the evaluation table at the time when the evaluation of the waveform characteristics is completed.
  • FIG. 25 is a diagram showing an embodiment including the microswitch 110. As shown in FIG.
  • FIG. 26 is a diagram showing a pen grip type auxiliary input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26A is a perspective view of a ben grip
  • FIG. 26B is a plan view showing an electronic ben to which the pen grip is attached.
  • Figure, Figure 26C is a plan view showing a mercury switch.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a Bengrip type input device.
  • Pen grip 2 is attached to the writing implement.
  • the pressure detection means 4, 5, 6 measures the finger pressure applied to the writing implement.
  • the pressure measured by the pressure detecting means 4, 5, 6 is converted into an electric signal, and given to the analyzing means 14 as a waveform.
  • the analysis means 14 analyzes the given waveform and determines which character corresponds to the waveform.
  • the analysis means 14 previously learns and stores the waveform characteristics 16 representing the characteristics of the waveform for each individual character or the like.
  • the given waveform is divided into unit waveforms corresponding to one character or the like, and compared with the waveform characteristics of each character or the like recorded in advance.
  • Gravity direction detection means 8, 9, 10 are sensors for detecting the direction of gravity, and in this embodiment, a mercury switch is used. It is provided on the same surface as the pressure detecting means 4, 5, and 6, and becomes ON or OFF depending on the inclination of the surface.
  • the holding state recognizing means 12 comprehensively judges the states of all the gravity direction detecting means 8, 9, 10 to determine which finger the pressure detecting means 4, 5, 6 corresponds to.
  • the pen grip 2 has a triangular prism-shaped support 64 having three surfaces 64a, 64b, and 64c.
  • the writing implement 26 is inserted into the internal space of the holder 64.
  • the support 64 is provided with a concave portion, in which mercury switches 29 a, 29 b, 29 c are stored in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the writing instrument 26.
  • the mercury switches 29 a, 29 b, and 29 c are respectively mounted on three different surfaces 64 a, 64 b, and 64 c of the support 64.
  • the mercury switch 29a is obtained by enclosing mercury 38 in a glass container 36 having two lead wires 35.
  • the mercury 38 can move freely in the glass container 36.
  • the two lead wires 35 are connected by mercury 38, and thus function as a switch.
  • Mercury switch 29b and mercury switch 29c have the same structure as mercury switch 29a.
  • leaf springs 62a, 62b, 62c which are elastic members, are fixed to the three surfaces 64a, 64b, 64c of the support 64 by screws 66a, 66b, 66c, respectively.
  • Contact members (acryl) 60 a, 60 b, 60 c having substantially the same thickness as the support 64 are provided at the distal ends of the leaf springs 62 a. 62 b, 62 c. Therefore, as shown in FIG.3A, a space 72a, 72b, 72c is formed between the central portions of the panel panels 62a, 62b, 62c and the writing instrument 26. .
  • a strain gauge (strain gauge) 28c as a pressure detecting means is attached to the back surface of the spring 62c.
  • strain gauges 28a and 28b are attached to the back surfaces of the leaf springs 62a and 62b. Therefore, the panel panels 62a, 62b, 62c are deformed according to the pressure of each finger, and the output according to the pressure is obtained from the strain gauges 28a, 28b, 28c.
  • FIG. 5 shows an example of a hardware configuration in which the functions of each block in FIG. 1 are realized using a CPU.
  • the CPU40 strain gauges 28a, 28b, 28c, mercury switches 29a, 29b, 29c, R0M42, RAM44, data disk 45, keyboard 46, CRT 48, pudding 49 Is connected.
  • the CPU 40 controls each unit according to a program stored in the ROM 42.
  • the ROM 42 or the RAM 44 stores a program or the like that defines a method for recognizing the entered characters.
  • the RAM 44 stores the output from the strain gauges 28a, 28b, 28c, the waveform characteristics of the entered characters, and the like.
  • Mercury switch 29 a, 2 The outputs of 9b and 29c are also stored in the RAM 44.
  • the data disk 45 stores previously learned waveform characteristics and the like.
  • the keyboard 46 is used for inputting a command when a command input is required for performing the recognition operation.
  • CRT48 displays the screen necessary for proceeding with the recognition work.
  • the printer 49 prints the recognized characters and the like on recording paper. ⁇
  • the method of inputting and recognizing characters, etc. using the pen-grid input device is an example where the symbols “ ⁇ ” and “No” (slash) and the numbers “1” to “9” are entered.
  • the symbols “ ⁇ ” and “Z” and the numbers “1” to “9” are symbols “numbers”. Attach the pen grip 2 to the writing instrument, and support the panel panel of the pen grip 2 with the middle finger, index finger, and thumb to write the symbols and numbers.
  • the three fingers touch the three different leaf springs 62a, 62b, 62c.
  • the correspondence between the finger and the leaf springs 62a, 62b, 62c may be arbitrary.
  • the middle finger may touch the leaf panel 62a
  • the forefinger may touch the leaf spring 62b
  • the thumb may touch the leaf spring 62c.
  • the middle finger may touch the leaf panel 62b
  • the forefinger may touch the leaf spring 62c.
  • the thumb may touch each of the springs 62a.
  • the writing instrument with the pen grip is held in the palm, and the holding state is defined as the holding state, and the holding state is divided into holding state A, holding state B, and holding state C in FIG.
  • Holding state A is a state in which the mercury switch 29a is ON and the mercury switch 29b is OFF.
  • the mercury switch 29c can be either 0N or OFF with a slight inclination of the pen grip. If this case is expressed as one, the above holding states A, B, and C> 0N, 0FF of each mercury switch 29a, 29b, 29c is as shown in FIG.
  • the information on 0N, 0FF of the mercury switches 29a, 29b, 29c is given to the CPU 40 as binary information.
  • the CPU 40 After obtaining the holding state of the pen grip 2 according to the above rule, the CPU 40 obtains the correspondence between the strain gauges 28a, 28b, 28c and the middle finger, the index finger, and the thumb based on FIG. The determined correspondence is stored in the RAM 44.
  • the time required for entry that is, the time when pressure is applied to the strain gauges 28a, 28b, and 28c
  • the pressure of the finger vary depending on the difference between the symbols and numbers to be entered. For example, the number “5” takes longer to complete than the number “1”, and the pressure applied to the middle finger, index finger and thumb is variable.
  • the strain gauges 28a, 28b, 28c can detect these pressure changes as electrical changes.
  • Figure 9 shows that when a single symbol / number is written, the middle finger (A), index finger (B), and parent finger (C) detected by the strain gauges 28a, 28b, 28c It is a figure showing a pressure change. The pattern of pressure change is different for each finger.
  • the electrical changes output from the strain gauges 28a, 28b, 28c are digitally processed using the adapter 50 shown in FIG.
  • the adapter 50 includes amplifiers 51a, 51b, 51c, an analog multiplexer 52, a clock control circuit 54, an AZD conversion circuit 56, and a parallel-serial conversion circuit 58.
  • the amplifiers 5 la, 51 b, and 51 c perform analog processing such as offset and gain adjustment, and convert the output of the strain gauges 28 a, 28 b, and 28 c into voltage changes. You.
  • the analog multiplexer 52 sequentially switches the outputs of the strain gauges 28a, 28b, 28c to be supplied to the AZD conversion circuit 56 according to the clock signal of the clock control circuit 54.
  • the AZD conversion circuit 56 holds the voltage for a fixed time by a clock (sampling pulse) and outputs the input voltage value as a digital signal.
  • the parallel / serial conversion circuit 58 converts the voltage values of the strain gauges 28a, 28b, 28c selected at that time into serial data.
  • the CPU 40 receives the serial data via the IZO port 90 and stores the serial data in the RAM 44 for each of the strain gauges 28a, 28b, 28c.
  • the outputs of the strain gauges 28a, 28b, 28c are also provided to an adapter 92 shown in FIG. 10B.
  • the adapter 92 differentiates each output, adds the outputs, and converts the added voltage value into digital data.
  • the sampling interval of the conversion circuit 94 is the same as the sampling interval of the AZD conversion circuit 56 of the adapter 50.
  • the CPU 40 determines, based on the output of the mercury switches 29a, 29b, and 29c, the data force of each of the strain gauges 28a, 28b, and 28c stored in the RAM 44, which finger corresponds to each.
  • FIG. 11 shows the output of the strain gauge corresponding to the middle finger stored in the RAM 44 as a graph (referred to as a reproduced waveform L3).
  • the reproduction waveform L3 is formed by connecting the voltage values T 1 ⁇ TN obtained based on the sampling pulse.
  • the interval between the vertical lines L4 indicates the pulse interval of the sampling pulse.
  • the reproduced waveform L3 does not necessarily correspond to one symbol 'number', but becomes longer corresponding to the number of written symbols and numbers. Therefore, it is necessary to make the reproduced waveform L 3 correspond to one symbol • number.
  • the reproduced waveform L3 is first classified into a non-filled state where the writing instrument is retained but not filled in, and a written state where the writing instrument is used.
  • the reproduction waveform L3 is a non-entry type waveform L5 representing the non-entry state and the entry type representing the entry state.
  • a method for distinguishing the waveform L6 will be described with reference to FIG. 12A.
  • the waveform ⁇ in FIG. 12A represents the output waveform of the strain gauge 28a stored in the RAM 44.
  • Waveform; 3 represents the output waveform of adapter 92 stored in RAM 44 (ie, the sum of the derivatives of the outputs of the three strain gauges).
  • the entry start time S l S 2.
  • the time when the output voltage of the strain gauge 28a falls below the threshold value V TH1 and the time when the differential total waveform 9 falls below the threshold value V TH3 is the entry end time El, E2.
  • the determination of the entry start time and the entry end time may be made only based on whether or not the output voltage of the strain gauge 28a has exceeded the threshold value V TH1 . In this case, although the judgment accuracy is slightly deteriorated, the adapter 92 is not required, and the circuit can be simplified.
  • FIG. 12B shows the calculation results.
  • the CPU 40 is assumed to start writing from the earliest writing start time among the writing start times Sla, S1b, and S1c for the three strain gauges 28a, 28b, and 28c.
  • the entry state (entry type waveform L6) starts at the point of S1c.
  • the non-entry state starts from the latest entry end time among the entry end points E1, Elb, and E1c of the three strain gauges 28a, 28b, and 28c.
  • the non-entry state (non-entry type waveform L5) starts from the point of El a.
  • time-correction (normalization) and smoothing are performed on the recordable waveform L6.
  • the time (ie, the number of samplings) of each write-in waveform L6 varies depending on the write speed and the like.
  • the process of normalizing this is the time correction process.
  • the time correction is performed by dividing the recordable waveform 6 into 32 sections 11 * K32. In other words, as shown in FIG. 13, regardless of the duration of the writing waveform L6, it is uniformly divided into predetermined sections.
  • the section thus formed K1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 32 Force This is the basic unit for analyzing waveform characteristics. If the entry time is shorter than the specified value (the number of samplings is less than 32), the entry type waveform L6 is 16 Section K 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ K 16
  • the section is divided into 32 sections.
  • the description will be made assuming that the section is divided into 16 sections as shown in FIG.
  • Smoothing is a process for removing a minute voltage change and smoothing the waveform.
  • a moving average of the voltage is obtained and the voltage change is represented by a moving average line.
  • a unit waveform L7 shown in FIG. 13 is obtained. If one symbol / number is entered, three unit waveforms L7 are obtained corresponding to the outputs from the strain gauges 28a, 28b, 28c.
  • the CPU 40 obtains the waveform characteristics of the unit waveform L7 and stores it in the RAM 44.
  • the waveform characteristics are indices indicating characteristics of the waveform.
  • the writing time, the number of peaks, the number of valleys, the position of the beak, the voltage of the beak, the position of the bottom, and the voltage of each section are used.
  • peak and valleys refer to the inflection points of the unit waveform L7 that have become convex and concave, respectively
  • “beak” and “bottom” refer to the highest peak and the lowest, respectively. Points to a low valley.
  • the writing time is the time required to write one symbol and a number, and is represented by the number of sampling pulses required to form the unit waveform L7 (that is, the length of L6 in FIG. 12B).
  • the number of peaks and the number of valleys are the number of convex and concave inflection points, respectively.
  • the number of peaks and the number of valleys in the unit waveform L7 in Fig. 13 are two and one.
  • the position of the beak and the position of the bottom are in the section K 1 ⁇ K 16 where the inflection points become convex and concave, respectively.
  • the beak position of the unit waveform L7 in Fig. 13 is section K12, and the bottom position is section ⁇ 7.
  • the voltage value of the beak is the value of the voltage at the beak, and is the value of Vp in FIG.
  • the waveform characteristics obtained by the above processing are compared and collated with the waveform characteristics of ⁇ ”,“ NO ”, and each symbol and number from“ 0 ”to“ 9 ”, which are learned and stored in advance. The learning and storage of the waveform characteristics of these symbols and numbers will be described below.
  • the learning and storage of the waveform characteristics is performed before the recognition operation.
  • the scribe uses the pen grip 2 to write “ ⁇ ”, “ZJ” and each symbol and number from “0” to “9” 10 times.
  • the entered symbols and numbers are analyzed and the waveform characteristics of each symbol and number are analyzed.
  • the performance is stored on the data disk 45.
  • the average entry time, the longest entry time, and the shortest entry time from the start to the end of entry of one symbol / number are stored as the number of sampling pulses.
  • FIG. 14 shows an example of the stored data.
  • the number of peaks appearing in one character is stored in the form of a table as shown in Fig. 15 (data is “ ⁇ ”, “Z” and each of “0” to “9”). Symbols and numbers are memorized).
  • This table shows that, for example, when the number “1” is entered, it appears in one character on a strain gauge that monitors the thumb (any of strain gauges 28a, 28b, and 28c).
  • the number of peaks that was set to 1 is 8 out of 10 trials, and that the number of peaks is 0 is 2 out of 10 trials.
  • the number of valleys is similarly stored.
  • Figure 16 shows an example of the stored data.
  • the section K 1 ⁇ 1 16 where the mountain exists is stored in the form of a table as shown in Figure 17 (data is “ ⁇ ”, “No” and “0” to “9”). Each symbol up to 'is remembered for each digit).
  • This table shows that, for example, when the number “1” is entered, in the case of a strain gauge that monitors the thumb (any of strain gauges 28a, 28b, or 28c), the beak position is in section K4. There are 5 out of 10 trials, 2 in Section K3, 10 out of 10 trials, and 10 in Section K2, Section K10, and Section K12 respectively. Represents one attempt during. The same applies to the bottom position.
  • Figure 18 shows an example of the stored data.
  • the voltage value (average value of 10 times) in each section is stored for each finger as shown in FIG. Although FIG. 20 shows only the symbol “ ⁇ ”, other symbols and numerals are stored in the same manner.
  • the entered symbols and numbers are determined based on the learning data.
  • a method for comparing and comparing the waveform characteristics of the entered symbols and numbers with the previously learned and stored waveform characteristics will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the waveform characteristics of “ ⁇ ”, “ZJ” and each symbol and number from “0” to “9” obtained by learning are stored in the data disk 45, and the data One night is read and stored in the RAM 44 (step S1).
  • step S2 When a symbol 'number' is entered using a writing instrument equipped with pen grip 2 (step S2), the strain gauges and 28a, 28b, 28a, 28b, The correspondence between 28c and the finger is obtained (step S3).
  • step S3 based on the output from the strain gauges 28a, 28b, 28c, a write-on waveform or a non-write-on waveform is determined, and a unit waveform L7 is created for each symbol and character. Analyze the waveform characteristics of each unit waveform L7 to determine the current entry time, the number of peaks, the number of valleys, the position of the beak, the position of the bottom, the voltage of the beak, and the voltage value in each section (Step S4) .
  • the evaluation table shown in FIG. 22 is prepared in the RAM 44, and the comparison is performed sequentially for each unit waveform (step S5).
  • the entry time is evaluated (step S6). Compare the entry time (number of sampling pulses) of this unit waveform L7 with the learning data of “ ⁇ ”, “No”, and each symbol and number from “0” to “9”, and the average value is within ⁇ 3. If the score is within 0.9, give a score of 0.9. For example, if the numbers “3” and “8” satisfy this condition, give 0.9 points for these numbers.
  • a fitness score of 0.1 to 0.9 is given according to the fitness, and the maximum value of +3 to the average value of +3 is given. If it is within the range, a goodness-of-fit score of 0.1 to 0.9 is given according to the goodness of fit. The score is stored in the "Entry time" column of the evaluation table in FIG.
  • step S7 the number of peaks and valleys is evaluated. Assume that the number of peaks in the unit waveform L7 obtained from each strain gauge 28a, 28b, 28c that monitors the middle finger, index finger, and thumb is 1, 2, and 1 respectively. . To find out how much the number of these peaks matches the learning data in Figs. 15 and 16, a fitness score is calculated.
  • the fitness score of the number of peaks is The number of occurrences of N mountains in the training data is obtained by the number of trials to obtain the training data. The score is stored in “number of mountains” in the evaluation table of FIG. The number of valleys is similarly evaluated. That is, assuming that N troughs appear in the symbol .numeral entered this time, the fitness score of the number of troughs is
  • the number of occurrences of N valleys in the training data Z The number of trials to obtain training data.
  • the score is stored in the “valley number” column of the evaluation table in FIG.
  • the positions of the beak and the bottom are evaluated (step S8).
  • the beak position of the current unit waveform L7 obtained from each strain gauge 28a, 28b, 28c that monitors the middle finger, index finger, and thumb is the section K7, section ⁇ 4, section Suppose that it was 1 2. To determine how well the position of this beak matches the learning data in Figs. 17 and 18, a fitness score is calculated.
  • the score is stored in the “Beak position” column of the evaluation table in FIG.
  • the fitness score of the bottom position is the number of times the bottom position is in the interval in the learning data / the number of trials to obtain the learning data.
  • step S9 the beak voltage value is evaluated.
  • the beak voltage value of each finger this time is compared with the learning value in Fig. 19 for evaluation. This evaluation is based on the evaluation graph in Figure 23. Perform according to.
  • the difference between the current beak voltage and the beak voltage of the learning value is 0.1
  • the score is set to “1.0 J.
  • the potential difference is set so that the score becomes“ 0 ”with a voltage difference of 0.4 V. Points will be awarded accordingly.
  • the score is recorded in the “peak voltage value” in the evaluation table of FIG.
  • the beak voltage value it is possible to clearly distinguish between similar strokes such as “i” and “,,”. The voltage value increases).
  • the pattern conformance is a degree indicating how much the output voltage waveform of the strain gauge corresponding to each finger matches the learned and stored waveform. This evaluation is based on the voltage value of each category. At this time, the total score of the evaluation of the entry time, the evaluation of the number of peaks and valleys, and the evaluation of the position of the beak and the bottom (weighted as described later) Power Symbol / number lower than the highest score by one or more points Is excluded from the evaluation.
  • the calculated score is recorded in the row of the symbol “ ⁇ ” in the “pattern conformance” column of the evaluation table in FIG. Further, in the same manner as above, the score of the pattern conformity is calculated for other symbols and numerals, and recorded in the evaluation table.
  • each score in the evaluation table of FIG. 22 is weighted by multiplying it by a predetermined weight.
  • An example of the weighted evaluation table is shown in FIG.
  • the weight is initially set to 1.00 and changed according to the criteria described later.
  • the symbol with the highest total score is a symbol with a number (“2” in the case of FIG. 24). It is determined that it is a number, and it is displayed on the CRT 48 (step S 11). If the recognition result of the penglip input device is correct, the writer enters “Y” from the keyboard 46. As a result, the symbol and the number displayed on the CRT 48 are determined and input. If incorrect, enter "N” followed by the correct symbol "digit” (steps S12, S13).
  • the learning data and the weight value stored in the data disk 45 and read in step S1 are updated. That is, for the entry time, the number of peaks and valleys, and the positions of the beak and the bottom, the stored learning data is added for one trial and stored as learning data by one trial.
  • the average value of the voltage value of the beak and the voltage value of each section is recalculated and stored, including the data on the symbols and numerals used this time (step S14).
  • the changes in the weights are as follows. 0.01 points are added to the current weight for the item that contributed the most in deriving the correct answer, and 0.0 for the item that contributed less in deriving the correct answer. Two points are calculated.
  • the entry time the number of peaks and valleys, the positions of peaks and bottoms, the peak voltage, the beak voltage, and the pattern conformity of "2" and “9” Compare degree scores. Among them, for items that scored higher in “9” than in “2”, the weight of the item is reduced by 0.02 points. If this is the case, change the weight of this item from the current 0.97 points to 0.95 points.
  • step S2 when the training data and weights are updated, the information entered in step S2 is entered. Number ⁇ Recognition of one character is completed. The updated learning data and weight are output to the data disk 45 (step S15).
  • the same processing is performed for the next symbol 'number'.
  • the recognition of the entered symbols and numbers proceeds one character at a time while repeatedly entering and comparing the symbols and numbers and updating the learning data.
  • the mercury switches 29a, 29b, 29c also have a function of a function switch as input function selection means. These constitute a function capturing means. If the voltage values of the three fingers, the middle finger, the index finger, and the thumb, are all less than the threshold value Vth, the mercury switches 29a, 29b, 29c function as function switches.
  • the function switch has a function to specify the recognition target. This function is to specify the target to be recognized by selecting either a number or a symbol. For example, if the symbols “ ⁇ ” and “X” are not entered and only the numbers “0” to “9” are entered, the function is to limit the recognition target to only numbers. In this way, only data related to numbers are read from the training data and compared with the waveform characteristics of the entered numbers.
  • the CPU 40 selects only numbers as recognition targets.
  • the mercury switches 29a, 29b, and 29c are in the holding state B, the symbol is selected as the recognition target.
  • the mercury switches 29a, 29b, and 29c also function as function switches.
  • a microswitch 110 may be provided as a function switch separately from the mercury switches 29a, 29b, and 29c.
  • the microswitches 110a, 110b, 110c are provided on all three surfaces 64a, 64b, 64c of the support 64. Have been.
  • the microswitches 110a to 110c are switches that are turned on by being pressed, and are operated by being pressed with an index finger or a thumb.
  • the correspondence between the finger and the microswitch is determined by the combination of the 0N and 0FF states of the mercury switches 29a, 29b, and 29c in the same manner as the correspondence between the pressure detection means 4, 5, and each finger. Is determined (see Figures 7 and 8). The following description is based on the assumption that the index finger corresponds to the microswitch 110b and the thumb corresponds to the microswitch 110c.
  • Micro switch 11 Oa ⁇ : 0N, OFF of L10c is given to CPU40. The processing performed by the CPU 40 will be described below.
  • the microswitches 110a to 110c have a function of specifying a recognition target, a function of canceling erroneously input symbols and numbers, and a function of confirming input.
  • This function is to select and specify the target to be recognized from either numbers or symbols. For example, if the symbols “ ⁇ ” and “X” are not entered and only the numbers “0” to “9” are entered, this is a function that limits the recognition target to only numbers. In this way, only the numeric data is read from the training data and compared with the waveform characteristics of the entered numbers.
  • the microswitch 110b To select the specified function to be recognized, hold down the microswitch 110b with the index finger for at least 1.0 second, and give the CPU 40 an ON state for at least 1.0 second. Subsequently, if the ON state is detected for 0.1 to 0.3 seconds by momentarily pressing the microswitch 110b with the index finger, a number is selected as a recognition target. On the other hand, if the 0N state is detected for 0.5 to 1.0 seconds, the symbol is selected as a recognition target. When the desired recognition target is reached, the micro switch 110b is pressed with the index finger for at least 1.0 second to confirm.
  • the My Cross Switch 110c has two types of cancellation modes. One character cancellation function and one line cancellation function. • If the ON state is detected for 0.1 to 0.3 seconds by momentarily pressing the microswitch 110c with the thumb, the one-character cancellation function is selected. For this reason, only one symbol / number that was recognized immediately before and entered in the combination screen is deleted.
  • the input confirmation function is a function for recognizing, inputting symbols and numbers.
  • the entrant confirms the recognition result by inputting “Y” from the keyboard 46, but in this embodiment, the micro switch is used.
  • the input is confirmed when the ON state is detected for about 0.5 seconds. If the recognition and recognition results displayed on the CRT 48 are incorrect, the microswitches 110b and 110c are simultaneously turned on with the index finger and the thumb for 0.1 to 0.3 seconds, and then the keyboard 46 power, correct symbols ⁇ Enter numbers.
  • the microswitches 110a to 110c give ON and OFF states to the CPU 40, and various functions can be performed by the application program according to the combination of the states. For example, in a Japanese word processor, it can be used as a switch to indicate kanji conversion or no conversion.
  • the recognition operation is performed collectively after a plurality of symbols and numbers are entered.
  • symbols and numerals written by the scribe are learned, and these are stored as learning data.
  • learning is performed by a large number of testers in advance to obtain a plurality of patterns of learning data, and it is determined which pattern matches the symbol 'number' entered by the scribe. To use the best matching learning, 'turn' to perform the recognition task You may.
  • the strain gauges 28a, 28b, 28 are used as sensors for detecting finger pressure.
  • a magnetic sensor using a magnetoresistive element may be used.
  • a pressure sensor such as a piezoelectric ceramic, a pressure conductive rubber, or a sensor using capacitance or electromagnetic induction, such as a condenser microphone, may be used. Further, a different sensor may be used for each finger.
  • the force provided by the three strain gauges 28a, 28b, 28c in the beng rib 2 may be four or more, or may be two or less.
  • the shape of the pen grip 2 and the installation positions of the strain gauges 28a, 28b, 28c are not limited to the above embodiment.
  • the mercury switches 29a, 29b, and 29c are provided to detect the direction of gravity so as to recognize the holding state of the ven-grip 2.
  • the holding state of the pen grip 2 may be recognized.
  • mercury switches 29a, 29b, and 29c are provided in the above embodiment, four or more mercury switches may be provided.
  • the pen grip 2 is a force attached to the writing implement.
  • the pen grip 2 may be integral with the writing implement.
  • the writing time, the number of peaks, the number of valleys, the position of the beak, the position of the bottom, the beak voltage value, and the voltage value of each section were evaluated as the waveform characteristics. May be used as the waveform characteristic.
  • a voltage change value, a voltage change pattern, or the like may be used for evaluating the pattern conformance instead of the voltage value of each section.
  • the function switch has a function of designating a recognition target.
  • the function provided in the function switch is not limited to this, and may be another function.
  • each finger and the strain gauges 28a, 28b, 28c is given by the output of the mercury switches 29a, 29b, 29c.
  • the correspondence between each strain gauge 28a, 28b, 28c and each finger is determined in advance (for example, the strain gauge 28a is the middle finger, 28b is the index finger, and 28c is the thumb)
  • mercury switches 29a, 29b and 29c need not be provided.
  • a pen group 2 of the present invention is used in a system that uses an electronic pen (stylus pen) for detecting the coordinate position of a digitizer, a liquid crystal panel, or the like as a writing instrument, and recognizes a character or the like written by an electronic ben. If used together, the character recognition rate will increase.
  • the pen grip 72 is composed of a hollow support 74 on a cylinder and a mercury switch 76 mounted so as to surround the outer periphery on the support 74.
  • the pen grip 72 is attached to an electronic pen 78 which is an input pen of the Ben input device.
  • the mercury switch 76 has a mercury 90 sealed in a donut-shaped glass container 88 having lead wires 80...
  • the lead wires 80 ⁇ ⁇ ⁇ 87 are two in a single set and perform the function of a switch.
  • Each set of lead wires 80 ⁇ ⁇ ⁇ 87 is normally OFF, and when the electronic pen 78 is rotated, the mercury 90 moves through the glass container 88 and a set of lead wires ( 80 or • 87). Mercury turns on the lead wire that was buried.
  • the lead wire 80 is ON and the others are OFF.
  • Lead wires 80 ⁇ ⁇ ⁇ 87 01 ⁇ and OFF are used for selecting input functions described later.
  • the electronic pen 78, mercury switch 76, R0M, RAM, keyboard, CRT, and printer are connected to the CPU, and the number of the lead wire that is ON is given to the CPU.
  • the user of the Ben input device attaches the Ben grip 72 to the electronic pen 78 when performing input using the electronic pen 78.
  • the lead wires 80, 87 are switched. Use this to select the desired input mode.
  • a mercury switch 76 is used to switch the line type. By turning the electronic pen 78 and turning on the lead wire 80 of the mercury switch 76, a thin solid line is selected. Similarly, a thick solid line is selected when the lead wire 81 is 0N, a thin broken line is selected when the lead wire 82 is 0N, and a thick broken line is selected when the lead wire 83 is 0N.
  • the selected line type is displayed in CRT. Pressing the return key on the keyboard confirms the selected linetype.
  • the mercury switch 76 is provided with eight sets of the lead wires 80, 87, but may be nine sets or more or seven sets or less. Further, a predetermined number of the mercury switches 29a having the shape shown in the first embodiment may be provided, and may be substituted for the mercury switch 76.
  • the bend grip 2 is a force attached to the writing implement, and the beng grip 2 may be integrated with the writing implement.
  • the mercury switch 76 was provided with a line type switching function.
  • the function provided in the mercury switch 76 is not limited to this, and may be another input function.
  • the input function refers to, for example, an input function of an application applied to the digital input device, such as a function of selecting an input character type such as an alphabetic character, a kana, and a number, and a function of selecting a CRT display color.
  • the keyboard return key is pressed to determine the selected input function.
  • the determination may be performed by another operation.
  • the function selected by the mercury switch 76 may be determined as it is without performing the determination operation.
  • the outputs of the mercury switches 29a, 29b, and 29c were converted to serial data by the adapter 50 and transmitted to the CPU 40, but directly to the bus without serial conversion. You may connect.

Description

明 細 書 ベングリッブ式入力装置および入力装置 発明の技術分野
この発明は文字入力装置に関するものであり、 特に、 手書きの文字、 記号等を 記入と同時に正確に認識して入力することができる入力装置に関するものである c 背景技術
原稿等に記載された文字を正しく認識して入力するために、 O C R (光学式文 字読取装置) が利用されている。 O C Rを使用すると、 キーボード等の入力装置 を用 L、て手入力作業を行うことなく、 文字を入力することができる。
例えば、 英字原稿を入力する場合、 キーボードを使用した手入力では、 入力者 は原稿中の英文字を読み取り、 読み取った英文字をキーボードから手作業で入力 する必要がある。 この際、 英字原稿の読み取りスピードやキーボードからの入力 スビ一ドは、 入力者の英語力やキーボード操作能力により大きく左右される。 これに対し、 O C Rを利用した入力では、 まず、 英字原稿がスキャナ等の光学 式装置によって画像情報として読み取られる。 この後、 所定のプログラムにした がって C P Uによる画像情報の解析が行われ、 画像として読み取られた情報が特 定の文字として認識される。 認識された文字は装置内に取込まれるため、 手入力 作業は不要になる。 したがって、 入力者の英語力やキーボード操作能力に左右さ ずに、 文字の入力を行うことができる。
O C Rは文字に限らず、数字や記号等も認識することができる。 このため、 文 字の認識 ·入力の他にも、 はがきや手紙に記入された郵便番号の認識 (数字の認 識) 、 試験の採点 (記号、 数字の認識) 等にも利用されている。
—方、 O C Rとは異なり、 ベン入力装置のように、 透明電極を有する液晶画面 の上で専用の電子べンを用いて記入を行うと、 記入された文字等が認識されて入 力される入力装置もある。 ベン入力装置では、 文字を記入すると同時に入力が行 われるため、 0 C Rにょうに改めてスキャナ一等を用いて認識作業を行う必要が ない。 また、 キーボードからの入力も不要であるため、 迅速な入力装置として有 用性が注目されている。
しかしながら、 上記のような従来の入力装置においては、 次のような問題があ つた。
0 C Rでは光学式の読み取りが行われるため、 文字等が記入されている原稿の 状態が問題になる。 例えば、 O C Rを利用した試験の採点では、 「〇、 X」等の 採点記号や点数が問題文に重なって記入されている場合には、 正しく認識作業^ 行うことができない。
この問題を避けるために、 問題文と別箇所に採点欄を設けてここに採点記号や 点数を記入するようにし、 この採点欄だけを 0 C Rを使用して認識するようにし ても良い。 しかしな力 <ら、 この場合には常に採点撊を設ける必要があり、 O C R に読み取り箇所を登録する必要もあるため、 認識作業を行う以前での準備が煩雑 になる。
さらに、 消しゴム等による消し痕、 インク類のもれ 'にじみ、 問題用紙の破損 • しわ等がある場合にも認識が不充分になる。
また、 次のような問題がある。 採点した後に、 あらためて O C Rを稼働させて 認識作業に入るため、 採点作業と並行して迅速に入力を行うことができなかった。 一方、 ペン入力装置では、 データ入力が専用の電子ペン、 液晶パネル等を用い て行われるため、 認識作業を行う上では、 既存のハードウユアを利用することが できず、 専用のコンピュータシステムが必要になっていた。 また、 このため、 製 品が高価格になっていた。 発明の開示
この発明は、 上記のような問題を解決して、 光学式文字読取装置あるいはキー ボード等の入力装置を用いることなく、 手書きの文字を記入と同時に正確に認識 して入力することができる入力装置を提供することを目的とする。
この発明に係るペングリッブ式入力装置および入力装置は、 筆記者の指の圧力 変化を検出する圧力検出手段と、 検出された圧力変化から単位波形を得るととも に、 この単位波形を予め学習され記憶された文字等と比較して認識を行う解析手 段を備えている。 したがって、 光学式文字読取装置 (O C R) あるいはキーボー ド等の入力装置を用いることなく、 手書きの文字を正確かつ迅速に認識して入力 することができる。
この発明に係るペングリップ式入力装置および入力装置は、 さらに、 筆記具の 周辺部を取囲むように設けられた重力方向検出手段から出力を得て筆記具の保持 伏態を認識する保持状態認識手段を備えている。 したがって、 筆記具の保持状態 を認識し、 圧力検出手段と指とを正しく対応付けることができる。
この発明に係るペングリッブ式補助入力装置および補助入力装置においては、 ペン入力装置の入力用ベンの周辺部に設けられた少なくとも 1以上の重力方向検 出手段により、 入力用ペンの傾き (ペン軸を中心にした回転角度) が変ったこと を検出する。 また、 入力機能選択手段により、 重力方向検出手段からの出力に基 づいてベン入力装置の入力機能を選択する。 したがって、 入力用ペンの回転角度 を変えるだけで、 入力機能を選択することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の一実施例によるペングリップ式入力装置の構成を示すプロ ック図である。
図 2 Aはペングリップの斜視図である。
図 2 Bはペングリッブをペン先の方向から見た図である。
図 3 Aは、 図 2のベングリップの断面図である。
図 3 Bは、 板バネ 6 2 cの裏面に取り付けられたひずみゲージ 2 8 cを示す図 である。
図 4は、 水銀スィッチを示す図であり、 図 4 Aは水銀スィッチが O Nになった 状態、 図 4 Bは水銀スィッチが O F Fになった伏態である。
図 5は、 この発明の一実施例によるペングリッブ式入力装置のハ一ドウエア構 成を示す図である。
図 6 A、 図 6 B、 図 6 C、 は、 ペングリップの保持状態と水銀スィッチの O N、 O F Fを説明するための図である。
図 7は、 ペングリップの保持状態と水銀スィッチの 0 N、 O F Fを説明するた めの別の図であり、 保持状態 Αは図 6 Αに、 保持状態 Bは図 6 Bに、 保持状態 C は図 6 Cに対応する。
図 8は、 ひずみゲージと指の対応関係を説明するための図であり、 保持状態 A は図 6 Aに、 保持状態 Bは図 6 Bに、 保持状態 Cは図 6 Cに対応する。
図 9は、 ひずみゲージの出力を示す図であり、 図 9 Aは中指の圧力変化を示す 出力、 図 9 Bは人差し指の圧力変化を示す出力、 図 9 Cは親指の圧力変化を示す 出力である。
図 1 0 A、 図 1 0 Bは、 ひずみゲージの電気的変化を C P Uに与えるためのァ ダブタ 5 0、 アダプタ 9 2の構成を示す図である。
図 1 1は、 ひずみゲージの出力を C P Uによって再現した再現波形を示す図で ある。
図 1 2 Aは、 記入開始時点と記入終了時点を示す図である。
図 1 2 Bは、 非記入状態を表す波形と記入状態を表す波形に区分した図である。 図 1 3は、 単位波形を示す図である。
図 1 4は、 学習データとして記憶された波形特性 (記入時間) を示す図である。 図 1 5は、 学習データとして記憶された波形特性 (山の数) を示す図である。 図 1 6は、 学習データとして記憶された波形特性 (谷の数) を示す図である。 図 1 7は、 学習データとして記憶された波形特性 (ビークの位置) を示す図で あ
図 1 8は、学習データとして記憶された波形特性 (ボトムの位置) を示す図で ¾る。
図 1 9は、 学習データとして記憶された波形特性 (ビークの電圧値) を示す図 である。
図 2 0は、 学習データとして記憶された波形特性 (各区間の電圧値) を示す図 である。
図 2 1は、 ペングリップ式入力装置により入力された文字を認識する手順を示 すフローチヤ一卜である。
図 2 2は、 波形特性を評価する際に用いる評価テーブルを示す図である。
図 2 3は、 パターン適合度を判定するためのグラフである。 図 2 4は、 波形特性の評価が完了した時点での評価テーブルを示す図である。 図 2 5は、 マイクロスィツチ 1 1 0を備えた実施例を示す図である。
図 2 6は、 この発明の実施例に係るペングリッブ式補助入力装置を示す図であ り、 図 2 6 Aはベングリップの斜視図、 図 2 6 Bはペングリップを装着した電子 ベンを示す平面図、 図 2 6 Cは水銀スィツチを示す平面図である。 発明を実施するための最良の形態
この発明の一実施例によるべングリッブ式入力装置について図面に基づいて説 明する。
図 1は、 ベングリップ式入力装置の構成を表わすブロック図である。 ペングリ ッブ 2は、 筆記具に装着される。 この筆記具を使用して 「あいうえお」 等の文字、 「1 2 3」 等の数字、 「〇ΧΔΟ」等の図形、 「十一」等の記号を記入する際に、 圧力検出手段 4、 5、 6は筆記具に加わる指の圧力を測定する。
圧力検出手段 4、 5、 6で測定された圧力は電気信号に変換され、 波形として 解析手段 1 4に与えられる。 解析手段 14は与えられた波形を解析して、 波形がい ずれの文字等に相当するかを判断する。 解析手段 1 4には、 個別の文字等毎に波 形の特徴を表す波形特性 1 6が予め学習されて記憶されている。 与えられた波形 は 1個の文字等に相当する単位波形に区分され、 予め記億された各文字等の波形 特性と比較照合される。
なお、 ペングリップ 2の持ち方を変えると圧力検出手段 4、 5、 6と各指の対 応関係が変化する。 そこで、 重力方向検出手段 8、 9、 1 0と保持状態認識手段 1 2によって対応関係を決定する。 重力方向検出手段 8、 9、 1 0は重力の方向 を検知するためのセンサで、 この実施例では水銀スィッチが使用されている。 圧 力検出手段 4、 5、 6と同一面上に設けられており、 面の傾きに応じて O Nまた は O F Fになる。 保持状態認識手段 12は、 全ての重力方向検出手段 8、 9、 1 0 の状態を総合的に判断して、 圧力検出手段 4、 5、 6がどの指に対応しているか を決定する。
ベングリッブ 2の具体的な構造を図 2に基づいて説明する。 ペングリッブ 2は、 3つの面 6 4 a , 6 4 b , 6 4 cを持つ三角柱状の支持体 6 4を有しており、 支 持体 64の内部空間に筆記具 26が挿入される。 支持体 64には、 凹部が設けら れており、 その内部に水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cが筆記具 26の軸方 向とほぼ垂直な方向に収納されている。
水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cは、 支持体 64の異なる 3つの面 64 a, 64 b, 64 c上に各々 1個ずつ取り付けらている。 水銀スィツチ 29 aは、 図 4に示すように、 2本のリード線 35のついたガラス容器 36の中に水銀 38を 封入したものである。 水銀 38はガラス容器 36の中を自由に移動することができ る。 図 4 Aの状態の時には 2本のリード線 35が水銀 38によってつながるため、 スィツチとして機能する。 水銀スィツチ 29 b、 水銀スィツチ 29 cも水銀スィ ツチ 29 aと同様の構造を持つ。
また、 支持体 64の 3つの面 64 a, 64 b, 64 cには、 それぞれ弾力部材 である板バネ 62 a, 62 b, 62 cがネジ 66 a, 66 b, 66 cによって固 定きれている。 板バネ 62 a. 62 b, 62 cの先端部には、支持体 64とほぼ 同じ厚さの当接部材 (アクリル) 60 a, 60 b, 60 cが設けられている。 し たがって、 図 3 Aに示すように、 板パネ 62 a, 62 b, 62 cの中央部と筆記 具 26との間には、 空間 72 a, 72 b, 72 c力、'形成される。
また、 図 3 Bに示すように、 扳バネ 62 cの裏面には、 圧力検出手段であるひ ずみゲージ (ストレインゲージ) 28 cが貼りつけられている。 同様に、 板バネ 62 a, 62 bの裏面には、 ひずみゲージ 28 a, 28 bが貼りつけられている。 したがって、 各指の圧力に応じて板パネ 62 a, 62 b, 62 cが変形し、 圧力 に応じた出力がひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cから得られる。
図 1の各ブロックの機能を、 CPUを用いて実現した場合のハ一ドウヱァ構成 の一例を図 5に示す。 C PU40には、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 c、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 c、 R 0M42、 R AM 44、 デ一夕デイス ク 45、 キーボード 46、 CRT 48、 プリン夕 49が接続されている。 CPU 40は、 ROM42に格納されたプログラムにしたがって各部を制御する。
ROM42もしくは RAM44には、 記入された文字を認識する方法を定めた プログラム等が格納されている。 RAM44は、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cからの出力、 記入文字の波形特性等を記憶する。 水銀スィツチ 29 a, 2 9 b, 29 cの出力も RAM 44に記憶される。 データディスク 45は、 予め学 習された波形特性等を記憶する。 キーボード 46は、 認識作業を進める上でコマ ンド入力が必要な場合に、 コマンドを入力するのに使用される。 CRT48は認 識作業を進める上で必要な画面を表示する。 プリンタ 49は認識された文字等を 記録紙に印刷する。 ■
次に、 ペングリッブ式入力装置を用いた文字等の入力 ·認識方法について、 記 号の 「〇」 、 「ノ」 (スラッシュ) および数字の 「1」 から 「9」 までを記入す る場合を例にして説明する (以下の説明では、 記号の 「〇」 、 「Z」 および数字 の 「1」 から 「9」 までを記号'数字とする) 。 筆記具にペングリップ 2を装着 し、 ペングリッブ 2の板パネ部分を中指、 人差し指、 親指で支えて記号.数字の 記入を行う。
この際、 3本の指がそれぞれ異なる 3個の板バネ 62 a, 62 b, 62 cに触 れるようにする。 指と板バネ 62 a, 62 b, 62 cとの対応関係は任意で良い。 例えば、 中指が板パネ 62 aに、 人差し指が板バネ 62 bに、 親指が板バネ 62 cにそれぞれ触れるようにしても良いし、 中指が板パネ 62 bに、 人差し指が板 バネ 62 cに、 親指が扳バネ 62 aにそれぞれ触れるようにしても良い。
このベングリップ式入力装置による認識作業においては、 まず最初に、 板バネ 62 a, 62 b, 62 c (つまり、 ひずみゲージ 28 a , 28 b. 28 c) と中 指、 人差し指、 親指の対応関係が次のようにして求められる。
ペングリツブを装着した筆記具を掌中に保持して 、る状態を保持状態と定義し、 保持状態を図 6の保持状態 A、 保持状態 B、 保持状態 Cに区分する。 保持状態 A は、 水銀スィツチ 29 aが ON、 水銀スィツチ 29 bが OF Fになった状態であ る。 水銀スィッチ 29 cはペングリップのわずかな傾きで 0N、 OFFいずれに もなる。 この場合を一で表わすと、 上記の保持状態 A、 B、 Cについて > 各水銀 スィッチ 29 a, 29 b, 29 cの 0 N、 0 F Fは図 7のようになる。
筆記者の掌中に保持されているペングリップが保持状態 A、 B、 Cのいずれで あるかを判別するために、 3個の水銀スィッチの 0N、 OFFを求め、 下記のル ールにしたがって判断する。 すなわち、 (1)水銀スィッチ 29 aが ONの時、 水 銀スィツチ 29 bが OF Fなら保持状態 A、 (2)水銀スィツチ 29 aが ONの時、 水銀スィツチ 29 bが 0N、 かつ、 水銀スィツチ 29 cが OFFなら保持状態 C、 (3)水銀スィツチ 29 aが OF Fの時、 水銀スィツチ 29 cが ONなら保持状態 B、 (4)水銀スィツチ 29 aが OF Fの時、 水銀スィツチ 29 cが OF F、 かつ、 水銀スィッチ 29 bが ONなら保持伏態 Cとする。 なお、 これ以外の場合は、 通 常の記入状態ではないものと見なす。
水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cの 0 N、 0 F Fに関する情報は、 2値情 報として C P U 40に与えられる。 C P U 40は上記のルールに沿ってペングリ ップ 2の保持状態を求めた後、 図 8に基づいてひずみゲージ 28 a, 28 b, 2 8 cと中指、 人差し指、 親指の対応関係を求める。 求められた対応関係は RAM 44に記憶される。
ひずみゲージ 28a, 28 b, 28 cと中指、 人差し指、 親指の対応関係が明 確になると、 次に、記入された記号 ·数字の特徴を解析する作業に進む。 この解 折作業は下記のようにして行われる。
記入される記号 ·数字の違いにより、 記入に要する時間 (すなわちひずみゲー ジ 28 a, 28 b, 28 cに圧力を加えている時間) や指の圧力が変化する。 例 えば、数字の 「5」 は数字の 「1」 に比べて記入に要する時間が長く、 中指、 人 差し指、 親指の各指に加わる圧力は変化に富んでいる。
ひずみゲージ 28a, 28b, 28 cは、 これらの圧力変化を電気的変化とし て検出することができる。 図 9は、 ある 1個の記号 ·数字が書かれた際に、 ひず みゲージ 28 a, 28 b, 28 cで検出された中指 (A) 、 人差し指 (B) 、 親 指 (C) の圧力変化を示す図である。 圧力変化のパターンは、 指によって異なつ ている。
ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cから出力された電気的変化は、 図 10 A に示すアダプタ 50を用いてデジタル処理され、 CPU 40に与えられる。 ァダ ブタ 50は、 アンプ 51 a, 51 b, 51 c、 アナログマルチプレクサ 52、 ク ロック制御回路 54、 AZD変換回路 56、 パラレル' シリアル変換回路 58に より構成される。
アンプ 5 l a, 51 b, 51 cは、 オフセッ トならびにゲイン調節等のアナ口 グ処理を行い、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cの出力を電圧変化に変換す る。 クロック制御回路 54のクロック信号により、 アナログマルチプレクサ 52 は、 AZD変換回路 56に与えるひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cの出力を 順次、 切り換える。
AZD変換回路 56はクロック (サンプリ ングパルス) によって一定時間電圧 をホ一ルドし、 入力電圧値をデジタル信号として出力する。 パラレノレ · シリアル 変換回路 58は、 その時点で選択されているひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cの電圧値をシリアルデータに変換する。 CPU 40は、 このシリアルデータを IZOポート 90を介して受信し、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 c毎に R AM 44に記憶する。
また、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cの出力は、 図 10 Bに示すァダブ タ 92にも与えられる。 このアダプタ 92は、 各出力を微分して、 加算した後、 その加算電圧値をディジタルデータに変換するものである。 / 変換回路94 のサンプリング間隔は、 アダプタ 50の AZD変換回路 56のサンプリング間隔 と同じとしている。
次に、 CPU 40による解折方法を説明する。 CPU40は、 水銀スィッチ 2 9 a, 29b, 29 cの出力に基づき、 RAM44に記憶された各ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cのデータ力 ^ それぞれ、 どの指に対応するかを判断する
(図 8参照) 。 図 11に、 RAM44に記憶された、 中指に対応するひずみゲ一 ジの出力を、 グラフとして示す (再現波形 L 3と呼ぶ) 。 再現波形 L 3は、 サン ブリングパルスに基づいて得た電圧値 T 1 · · · TNを結ぶことにより形成され る。 縱線 L 4の間隔は、 サンプリングパルスのパルス間隔を示す。 なお、 1個の 記号 ·数字を記入した場合、 各ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cからの出力 に対応して、 再現波形 L 3は 3本得られる。
再現波形 L3は、 必ずしも 1個の記号 '数字に対応するものではなく、 筆記さ れた記号 ·数字の個数に対応して長くなる。 そこで、 再現波形 L 3を 1個の記号 •数字に対応させる必要がある。 そのためにまず、 再現波形 L 3を、 筆記具を保 持しているが記入は行っていなレ、非記入状態と、 筆記具で記入を行つた記入状態 に区別する。
再現波形 L 3を、 非記入状態を表す非記入型波形 L 5と記入状態を表す記入型 波形 L 6に区別する方法を、 図 12 Aに基づいて説明する。 図 12 Aの波形 αは、 RAM44に記憶されたひずみゲージ 28 aの出力波形を表している。 波形 ;3は、 RAM 44に記憶されたアダプタ 92の出力波形 (すなわち、 3つのひずみゲー ジの出力の微分の合計波形) を表している。 CPU 40は、 ひずみゲージ 28 a の出力電圧ながしきい値 VTH1を越え、 かつ微分合計波形 /3がしきい値 VTH2を越 えた時点が、 記入開始時点 S l, S 2 · · 'であると判断する。 また、 ひずみゲ ージ 28 aの出力電圧 がしきい値 VTH1を下回り、 かつ微分合計波形9がしき い値 VTH3を下回った時点が、 記入終了時点 El, E 2であると判断する。
なお、 ひずみゲージ 28 aの出力電圧ながしきい値 VTH1を越えたか否かだけ によって記入開始時点と記入終了時点の判断を行ってもよい。 この場合には、 判 断精度はやや劣化するが、 アダプタ 92が不要となって、 回路の簡素化を図るこ とができる。
上記の処理を、 他のひずみゲージ 28 b. 28 cの出力についても行い、 記入 開始時点と記入終了時点とを算出する。 その算出結果を、 図 12 Bに示す。 CP U40は、 3つのひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cに関する記入開始時点 S l a, S 1 b, S 1 cのうち最も早い記入開始時点から記入伏態が始まるものと する。 図 12 Bの例では、 S 1 cの時点から記入状態 (記入型波形 L 6) が始ま るものとする。 また、 3つのひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cに関する記入 終了時点 E 1 , El b, E 1 cのうち最も遅い記入終了時点から非記入状態が 始まるものとする。 図 12 Bの例では、 El aの時点から非記入状態 (非記入型 波形 L 5) が始まるものとする。
次に、 記入型波形 L6について、 時間捕正 (正規化) とスムージングを行う。 各記入型波形 L 6の時間 (すなわちサンプリング数) は、 記入速度等によって異 なる。 これを正規化する処理が、 時間捕正の処理である。 この実施例では、 記入 型波形 6を32の区間1 1 * · · K32に区切ることにより、 時間捕正を行つ ている。 つまり、 図 13に示すように、 記入波形 L 6の継続時間に拘らず、一律 に所定の区間に分割するのである。 こうして形成された区間 K1 · · · Κ32力 波形特性を分析する上での基本単位になる。 なお、 記入時間が所定の値よりも短 い (サンプリングの数が 32よりも少ない) 場合には、 記入型波形 L6は 16の 区間 K 1 · · · K 1 6に区切られる。
なお、 この実施例では、 3 2の区間に区切るようにしているが、 以下、 説明の 便宜上、 図 1 3に示すように 1 6の区間に区切ったものとして説明する。
スム一ジングは微小な電圧変化を除去して波形を滑らかにするための処理で、 電圧の移動平均を求めて電圧変化を移動平均線で表すようにしたものである。 こ のようにして、 記入型波形 L 6に時間補正とス厶ージングを施すことにより、 図 1 3に示す単位波形 L 7が得られる。 なお、 1個の記号 ·数字を記入した場合、 各ひずみゲージ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cからの出力に対応して、 単位波形 L 7は 3本得られる。
さらに、 C P U 4 0は、 単位波形 L 7の波形特性を求めて、 R AM 4 4に記憶 する。 波形特性とは波形の特徴を表す指標であり、 この実施例においては、 記入 時間、 山の数、 谷の数、 ビークの位置、 ビークの電圧値、 ボトムの位置、 各区間 の電圧値である。 ここで、 「山」 および 「谷」 とは、 単位波形 L 7のそれぞれ凸 形および凹形になった変極点を指し、 「ビーク」 および「ボトム」 とは、 それぞ れ最も高い山および最も低い谷を指す。 これらの波形特性について説明する。 記入時間は、 1個の記号 ·数字の記入に要した時間で、 単位波形 L 7の形成に 要したサンプリングパルスの数で表す (すなわち、 図 1 2 Bの L 6の長さ) 。 山の数、 谷の数は、 それぞれ凸形および凹形になった変極点の数である。 図 1 3の単位波形 L 7の山の数は 2、 谷の数は 1である。
ビークの位置、 ボトムの位置は、 それぞれ凸形および凹形になった変極点が存 在する区間 K 1 · · · K 1 6である。 図 1 3の単位波形 L 7のビークの位置は区 間 K 1 2、 ボトムの位置は区間 Κ 7である。
ビークの電圧値は、 ビークにおける電圧の値であり、 図 1 3の V pの値である。 以上の処理によって求められた波形特性が、 予め学習,記憶された 〇」 、 「ノ」 および「0」 から 「9」 までの各記号 ·数字の波形特性と比較照合される。 これらの各記号 ·数字の波形特性の学習と記憶について以下に説明する。
波形特性の学習と記憶は、 認識作業の前に行われる。 筆記者はペングリッブ 2 を用いて 「〇」 、 「ZJ および「0」 から 「9」 までの各記号 ·数字にっき 1 0 回ずつ記入を行う。 記入された記号 ·数字は分析されて、 各記号 ·数字の波形特 性がデータディスク 4 5に記憶される。
記入時間については、 1個の記号 ·数字の記入開始から記入終了までの平均記 入時間、 最長記入時間、 最短記入時間がサンプリングパルス数で記憶される。 図 1 4に、 記憶されたデータの一例を示す。
山の数については、 1字中に出現した山の数が図 1 5のような表の形式で記憶 される (データは 「〇」 、 「Z」 および 「0」 から 「9」 までの各記号.数字に つき記憶される) 。 この表は、 例えば数字の 「1」 を記入した場合に、親指をモ 二ターするひずみゲージ (ひずみゲージ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cのいずれか) で は、 1字中に出現した山の数が 1個であるのは 1 0回の試行中 8回で、 山が 0個 であるのは 1 0回の試行中 2回であることを表している。 谷の数についても同様 に記憶される。 図 1 6に、 記憶されたデータの一例を示す。
ビークの位置については、 山が存在する区間 K 1 · · · Κ 1 6が図 1 7のよう な表の形式で記憶される (データは 「〇」 、 「ノ」 および「0」 から 「9」 まで の各記号 '数字につき記憶される) 。 この表は、 例えば数字の 「1」 を記入した 場合に、 親指をモニターするひずみゲージ (ひずみゲージ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cのいずれか) では、 ビークの位置が区間 K 4であるのは 1 0回の試行中 5回で、 区間 K 3であるのは 1 0回の試行中 2回、 区間 K 2、 区間 K 1 0、 区間 K 1 2で あるのはそれぞれ 1 0回の試行中 1回であることを表している。 ボトムの位置に ついても同様に記憶される。 図 1 8に、 記憶されたデータの一例を示す。
ピーク電圧値は、 図 1 9に示すように、 各指ごとに、 1 0回のビークの平均値 が記憶される。
各区間における電圧値 (1 0回の平均値) は、 図 2 0のようにして、 各指ごと に記憶される。 なお、 図 2 0では、 記号 「〇」 についてのみ示しているが、 他の 記号、 数字についても同様に記憶される。
上記のようにして学習データを記憶した後、 この学習データに基づいて、 記入 された記号,数字の判定を行 0。 記入された記号 ·数字の波形特性を、 予め学習 •記憶された波形特性と比較照合する方法について、 図 2 1のフローチャートに 基づいて説明する。 学習により得られた 「〇」 、 「ZJ および 「0」 から 「9」 までの各記号 ·数字の波形特性がデータディスク 4 5に記憶されており、 そのデ 一夕を読み込んで RAM44に格納する (ステップ S 1) 。
ペングリッブ 2を装着した筆記具を使用して記号 '数字が記入されると (ステ ッブ S 2) 、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cの出力を基にひずみゲージと 28 a, 28 b, 28 cと指の対応関係を求める (ステップ S 3) 。 次に、 ひず みゲージ 28 a, 28 b, 28 cからの出力を基に、 記入型波形と非記入型波形 との判断をし、 各記号 ·文字ごとに単位波形 L 7を作成する。 各単位波形 L 7の 波形特性を分析し、 今回の記入時間、 山の数、 谷の数、 ビークの位置、 ボトムの 位置、 ビークの電圧値、 各区分における電圧値を求める (ステップ S 4) 。
比較照合は、 図 22の評価テーブルを RAM44に用意して、各単位波形ごと に順番に行う (ステップ S 5) 。 まず、 記入時間の評価を行なう (ステップ S 6) 。 今回の単位波形 L 7の記入時間 (サンプリングパルス数) を 「〇」 、 「ノ」 お よび 「0」 から 「9」 までの各記号'数字の学習データと比較し、 平均値 ±3の 範囲内であれば 0. 9点の評価点を与える。 例えば、数字の 「3」 と 「8」 がこ の条件を満たす場合には、 これらの数字に対して 0. 9点を与える。
また、 最小値一 3から平均値— 3の範囲内である場合には適合度に応じて 0. 1点から 0. 9点の適合度得点を与え、 最大値 +3から平均値 +3の範囲内であ る場合には適合度に応じて 0. 1点から 0. 9点の適合度得点を与える。 得点は 図 22の評価テーブルの 「記入時間」 櫚に記憶される。
次に、 山および谷の数の評価を行なう (ステップ S7) 。 中指、 人差し指、 親 指をモニターする各ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cから得られた今回の単 位波形 L 7の山の数が、 それぞれ 1個、 2個、 1個であったとする。 この山の数 が図 15、 図 16の学習データとどの程度適合するかを求めるため、 適合度得点 を算出する。
数字の 「1」 との適合度を求める場合を例示する。 中指において、 山力 1個出 現するのは 10回の試行中 2回なので、 中指における適合度得点は 2 (回) ノ 1 0 (回) =0. 2点になる。 同様に、 人差し指では 0ノ10 = 0点になり、 親指 では 8/10 = 0. 8点になる。
すなわち、 今回記入された記号 ·数字に山が N個出現したとすると、 山の数の 適合度得点は、 学習データにおいて山が N個出現した回数ノ学習デ一夕を得るための試行回数 で求められる。 得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「山の数」 攔に記憶される。 谷の数についても同様に評価を行なう。 すなわち、 今回記入された記号 .数字 に谷が N個出現したとすると、 谷の数の適合度得点は、
学習データにおいて谷が N個出現した回数 Z学習データを得るための試行回数 で求められる。 得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「谷の数」欄に記憶される。 次に、 ビークおよびボトムの位置の評価を行なう (ステップ S 8 ) 。 中指、 人 差し指、 親指をモニターする各ひずみゲージ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cから得られ た今回の単位波形 L 7のビークの位置が、 それぞれ区間 K 7、 区間 Κ 4、 区間 Κ 1 2であったとする。 このビークの位置が図 1 7、 図 1 8の学習データとどの程 度適合するかを求めるため、適合度得点が算出される。
数字の 「1」 との適合度を求める場合を例示する。 中指において、 ビークの位 置が区間 Κ 7になるのは 1 0回の試行中 2回なので、 中指における適合度得点は 2 (回) 1 0 (回) = 0. 2点になる。 同様に、 人差し指では 5 Z 1 0 = 0. 5点になり、 親指では 1 Z 1 0 = 0. 1点になる。
すなわち、 記入された記号 ·数字のビークの位置が区間 Κ Νであると、 ビーク の位置の適合度得点は、
学習デ一タにおいてビークの位置が区間 Κ Νである回数ノ学習データを得るた めの試行回数
で求められる。 得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「ビークの位置」欄に記憶され ο
ボトムの位置についても同様に評価を行なう。 すなわち、 今回記入された記号
•数字のボトムの位置が区間 Κ Νであると、 ボトムの位置の適合度得点は、 学習デー夕においてボ卜ムの位置が区間 Κんである回数/学習データを得るた めの試行回数
で求められる。 得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「ボトムの位置」欄に記録され ο
次に、 ビーク電圧値の評価を行う (ステップ S 9 ) 。 今回の各指のビーク電圧 値と図 1 9の学習値とを比較して、 評価する。 この評価は、 図 2 3の評価グラフ にしたがって行う。 今回のビーク電圧と学習値のビーク電圧との差が、 一 0. 1
V〜0. I Vの範囲内であれば、 得点を 「1 . 0 J とする。 以下、 図のグラフの ように、 0. 4 Vの電圧差で得点 「0」 となるように、 電位差に応じて得点を与 える。 得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「ピークの電圧値」 撊に記録される。 な お、 ビーク電圧値の評価を行う事により、 例えば、 「い」 と 「、、 」 のように運筆 が似ているものについての区別を明確に行うことができる ( 「い」 の方がビーク 電圧値が高くなる) 。
次に、 パターン適合度の評価を行なう (ステップ S 1 0 ) 。 パターン適合度と は、 各指に対応するひずみゲ一ジの出力電圧波形が学習記憶された波形とどの程 度合致しているかを示す度合いである。 この評価は、 各区分の電圧値に基づいて 行う。 この際、 記入時間の評価、 山および谷の数の評価、 ビークおよびボトムの 位置の評価の合計得点 (後述する重みづけがおこなわれたもの) 力 最高得点よ りも 1点以上低い記号 ·数字については、 評価の対象外になる。
パターン適合度の評価方法は、 次のとおりである。 例えば、 今回の中指に関す るひずみゲージの各区間 iにおける出力電圧値を Viとする (i = l ~ 1 6 ) 。 一方、 記号 「〇」 に関して学習された、 中指に関するひずみゲージの各区間 iに おける出力電圧値を V G iとする (図 2 0参照) 。 この時、 記号 「〇」 の中指に 関する得点は、 次のようにして求められる。 まず、 m =∑ (V G i - V i) 2 により、 2乗誤差 mを求める。 この 2乗誤差は、 両波形が近接しているほど小さ くなり、 離れているほど大きくなる。 したがって、 2乗誤差 mの逆数 I Zmをパ ターン適合度の得点とする。 これと同様にして、 人差し指、 親指についても、 記 号「〇」 に関するパターン適合度の得点を算出する。
算出した得点は、 図 2 2の評価テーブルの 「パターン適合度」 の欄の記号 「〇」 の行に記録される。 さらに、 上記と同様にして、 他の記号、 数字についてもバタ ーン適合度の得点を算出し、 評価テーブルに記録する。
この後、 図 2 2の評価テーブル中の各得点に対して、 所定の加重値を乗じて重 みづけを行なう。 重みづけされた評価テーブルの一例を図 2 4に示す。 例えば、 数字の 「2」 の記入時間の得点については、 上記の方法で求められた適合度得点 0. 6点が重みづけにより 0. 9 7倍された結果、 0. 5 8点になっている (0. 6点 X 0. 9 7 = 0. 5 8 ) 。 空欄は評価の対象にならなかった項目である。 な お、 加重値は当初は 1 . 0 0点に設定し、 後述する基準に沿って変更する。
総合得点が最も高い記号 '数字 (図 2 4の場合は 「2」 ) が記入された記号. 数字であると判断されて、 C R T 4 8に表示される (ステップ S 1 1 ) 。 ペング リップ式入力装置の認識結果が正しければ、 記入者はキーボード 4 6から 「Y」 を入力する。 これにより、 C R T 4 8に表示された記号.数字が確定されて入力 される。 誤りであれば 「N」 を入力し、 続いて正しい記号'数字を入力する (ス テツプ S 1 2、 1 3 ) 。
この操作により、 データディスク 4 5に記憶されており、 ステップ S 1で読み 込まれている学習データと加重値が更新される。 すなわち、 記入時間、 山および 谷の数、 ビークおよびボトムの位置については記憶される学習デ一夕が 1回試行 分だけ追加されて、 1 1回試行による学習データとして記憶される。 ビークの電 圧値および各区分の電圧値 (パターン適合度) については、 今回の記入記号 ·数 字に関するデータを含めて平均値が再演算されて記憶される (ステップ S 1 4 ) 。 加重値の変更については、 次の通りである。 正答を導く上で貢献度の高かった 項目には、 現行の加重値に 0. 0 1点が加算され、 正答を導く上で貢献度の低か つた項目では、現行の加重値から 0. 0 2点が减算される。
例えば、 正答の 「2」 を 「9」 と誤認した場合、 「2」 と 「9」 の評価テープ ル中の記入時間、 山および谷の数、 ピークおよびボトムの位置、 ビーク電圧値、 パターン適合度の得点を比較する。 その中で、 「2」 よりも 「9」 の方に得点が 高かった項目について、 当該項目の加重値を 0. 0 2点減点する。 記入時間がこ れに該当するなら、 この項目の加重値を現行の 0. 9 7点から 0. 9 5点に変更 する。
—方、 「9」 よりも 「2」 の方に得点が高かった項目については、 当該項目の 加重値を 0. 0 1点加点する。 人差し指における山の数がこれに該当するなら、 この項目の加重値を現行の 0. 9 3点から 0. 9 4点に変更する。
こうして、 学習データと加重値が更新されると、 ステップ S 2で記入された記 号 ·数字の 1字分の認識が終了する。 更新された学習データと加重値は、 データ ディスク 45に出力される (ステップ S 15) 。
引続いて、 次の記号'数字についても、 同様の処理が行われる。 以上のように して、 記号 ·数字の記入と比較照合、 学習データの更新を繰り返しながら、 記入 された記号 ·数字の認識が 1字毎に進められる。
なお、 このベングリップ式入力装置において、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cは入力機能選択手段であるファンクションスィツチの機能も有している。 これらにより、 機能捕足手段が構成されている。 中指、 人差し指、 親指の 3本の 指の電圧値がいずれもしきい値 Vth未満の場合には、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cはファンクションスィッチとして機能する。
ファンクションスィッチには、 認識対象の指定機能がある。 この機能は、 認識 する対象を数字か記号のいずれかから選択して指定する機能である。 例えば、 記 号の 「〇」 、 「X」 は記入されず、数字の 「0」 から 「9」 だけが記入される場 合には、 認識対象を数字だけに限定する機能である。 こうすることで、 学習デー 夕の中から数字に関するデータだけが読み込まれ、 記入された数字の波形特性と 比較照合される。
認識対象の指定機能を選択するためには、 ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cから全ての指を離した上でベングリッブ 2の持ち方を調節して、 水銀スィツチ 29 a, 29 b, 29 cが保持状態 Aになるようにする。 これにより、 C P U 4 0は、 認識対象として数字のみを選択する。 一方、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cが保持状態 Bになった場合には、 認識対象として記号が選択される。 所望 の認識対象になれば、 任意のひずみゲージを 1個だけ 1. 0秒間以上押える。 C P U 40は、 5ボルト以上の電圧が 1秒間検出されると選択された認識対象を確 定する。
上記実施例では、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cによってファンクショ ンスィッチを兼ねるようにしている。 しかしな力《ら、 図 25に示すように、 水銀 スィッチ 29 a, 29 b, 29 cとは別にファンクションスィッチとしてマイク ロスイッチ 110を設けてもよい。 このマイクロスィッチ 110 a, 110 b, 110 cは、 支持体 64の 3つの面 64 a, 64 b, 64 cの全ての面に設けら れている。
マイクロスィッチ 110a〜110 cは、 押圧することにより ONとなるスィ ツチであり、 人差し指または親指で押えて操作する。 指とマイクロスイッチとの 対応関係は、 圧力検出手段 4, 5, 6と各指との対応関係と同様に、 水銀スイツ チ 29 a, 29 b, 29 cの 0N、 0 F F状態の組合わせにより決定される (図 7、 図 8参照) 。 以下、 人差し指がマイクロスィッチ 110b, 親指がマイクロ スィッチ 110 cに対応しているものとして説明する。 マイツクロスイッチ 11 Oa〜: L l O cの 0N、 OFFは、 CPU40に与えられる。 CPU40で行わ れる処理を以下に述べる。
マイクロスィツチ 110a〜 110 cには、 認識対象の指定機能、 誤入力され た記号,数字の取消機能、 入力確認機能がある。
まず、 認識対象の指定機能について説明する。 この機能は、 認識する対象を数 字か記号のいずれかから選択して指定する機能である。 例えば、 記号の 「〇」 、 「X」 は記入されず、 数字の 「0」 から 「9」 だけが記入される場合には、 認識 対象を数字だけに限定する機能である。 こうすることで、 学習データの中から数 字に関するデータだけが読み込まれ、 記入された数字の波形特性と比較照合され る。
認識対象の指定機能を選択するためには、 マイクロスィツチ 110 bを人差し 指で 1. 0秒以上継続して押え、 CPU40に ON状態を 1. 0秒間以上与える。 引続いて、 マイクロスィッチ 110 bを人差し指で瞬間的に押えることにより、 0. 1秒から 0. 3秒間 ON状態が検出された場合には、 認識対象として数字が 択される。一方、 0Nの伏態が 0. 5秒から 1. 0秒間検出された場合には、 認識対象として記号が選択される。 所望の認識対象になれば、 マイクロスィッチ 110 bを人差し指で 1. 0秒間以上押えて確定する。
次に、 誤入力された記号,数字の取消機能について説明する。 この機能は、 記 入された記号 ·数字自体が誤り (誤記) である場合、 認識作業は正しく行われて も、誤った記号,数字が入力されるので、 それを取消すためのものである。 マイ クロスィツチ 110 cの取消機能には 2種類の取消モ一ドが備えられている。一 字取消機能と一行取消機能である。 • マイクロスィッチ 110 cを親指で瞬間的に押えることにより、 ONの状態が 0. 1秒から 0. 3秒間検出された場合には、 一字取消機能が選択される。 この ため、 直前に認識されコンビユー夕等に入力された記号 ·数字が一字だけ削除さ れる。
—方、 マイクロスィッチ 110 cを親指で長目に押えることにより、 ON状態 が 1秒以上連続して検出された場合には、 一行取消機能が選択される。 このため、 直前に認識され入力された記号 ·数字と同じ行に入力された記号 ·数字が全て削 除される。
入力確認機能は、 認識 ·入力された記号 ·数字を確定する機能である。 先の実 施例では、 CRT 48に表示された認識結果が正しければ、 記入者はキーボード 46から 「Y」 を入力することにより認識結果を確定して入力したが、 この実施 例では、 マイクロスィッチ 110 b, 110 cを人差し指と親指で同時に押える ことにより、 ON状態が 0. 5秒間程度検出された場合に入力が確定する。 また、 CRT 48に表示された認、識結果が誤りであれば、 マイクロスィツチ 110 b, 110 cを人差し指と親指で同時に ON状態を 0. 1秒から 0. 3秒間与えた後、 続いてキーボード 46力、ら正しい記号 ·数字を入力する。
マイクロスィツチ 110a~110 cは、 ONと OF Fの状態を C PU 40に 与え、 その状態の組合わせによって、 さまざまな機能をアプリケーションブログ ラムによって果たさせることができる。 たとえば、 日本語ワープロにおいて、 漢 字変換や無変換を指示するためのスィッチとし.て用いることもできる。
上記の実施例においては、 複数の記号 ·数字を記入した後に認識作業をまとめ て行うようにしている。 しかしな力 <ら、 記号 '数字の記入と比較照合、 学習デー 夕の更新を繰り返しながら、 記入された記号 ·数字の認識を 1字毎に進めてもよ び。
また、 上記の実施例においては、 筆記者が筆記した記号 ·数字を学習させ、 こ れを学習データとして記憶するようにしている。 しかしながら、 他の実施例では、 予め多数の試験者により学習を行つて学習データを複数パターン得るようにして おき、 筆記者によって記入された記号 '数字については、 どのパターンに合致す るかを判定して最も良く合致する学習ノ、'ターンを使用して認識作業を行うように しても良い。
なお、 上記の実施例では、 記号および数字を記入したが、 文字、 図形等を記入 しても良い。
また、 上記の実施例では、 指の圧力を検知するセンサとしてひずみゲージ 2 8 a, 2 8 b , 2 8を用いたが、 磁気抵抗素子を利用した磁気センサを用いても良 いし、 ホール素子を利用した磁気センサを用いても良いし、 圧電セラミック等の 圧力センサ、 加圧電導性ゴム、 コンデンサマイクのように静電容量もしくは電磁 誘導を利用したセンサを用いても良い。 さらに、 それぞれの指毎に異なるセンサ を用いるようにしても良い。
なお、 上記の実施例では、 ベングリッブ 2にひずみゲ一ジ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cを 3個設けた力 4個以上であっても良いし 2個以下であっても良い。 ペン グリップ 2の形状やひずみゲージ 2 8 a , 2 8 b , 2 8 cの設置位置についても、 上記実施例のみに限定されない。
また、 上記の実施例では、 水銀スィッチ 2 9 a , 2 9 b , 2 9 cを設け重力方 向を検出することによりベングリップ 2の保持伏態を認識するようにしているが、 別の方法によりペングリッブ 2の保持状態を認識するようにしても良い。
なお、 上記の実施例では、 水銀スィッチ 2 9 a , 2 9 b , 2 9 cを 3個設けた が、 4個以上であっても良い。
また、 上記の実施例では、 ペングリップ 2は筆記具に装着された力 ペングリ ッブ 2は筆記具と一体になっていても良い。
さらに、 上記の実施例では、 波形特性として記入時間、 山の数、 谷の数、 ビー クの位置、 ボトムの位置、 ビーク電圧値、 各区分の電圧値が評価されたが、 この 他の指標を波形特性としても良い。 たとえば、 各区分の電圧値に変えて、 電圧変 化の値、 電圧変化のパターン等を、 パターン適合度の評価に用いてもよい。
なお、 上記の実施例においては、 ファンクションスィツチには認識対象の指定 機能が備えられていた。 しかしながら、 ファンクションスィッチに備えられた機 能は、 これに限らず別の機能であっても良い。
さらに、 上記実施例では、 水銀スィッチ 2 9 a, 2 9 b , 2 9 cの出力によつ て、 各指とひずみゲージ 2 8 a, 2 8 b , 2 8 cとの対応を付けている n し力、し ながら、 予め、 各ひずみゲージ 28 a, 28 b, 28 cと各指との対応を決めて おき (たとえば、 ひずみゲージ 28 aは中指、 28 bは人差し指、 28 cは親指 というように決めておく) 、 筆記者がその対応にしたがって持つようにすれば、 水銀スィッチ 29 a, 29 b, 29 cを設けなくともよい。
上記実施例では、 ペングリップ 2の出力のみによって、 記号等を判断した。 し かしながら、 筆記具としてディジタイザ一や液晶パネル等の座標位置を検知する ための電子ペン (スタイラスペン) を用い、 電子ベンによって記入した記号等を 文字認識するシステムにおいて、 本発明のペングリヅプ 2を併用すれば、 文字認 識率が向上する。
次に、 この発明の一実施例によるペングリッブ式補助入力装置を図 26に示す。 ペングリッブ 72は、 円柱上の中空の支持体 74と支持体 74上の外周を取囲む ように取り付けられた水銀スィツチ 76で構成される。 ペングリップ 72はベン 入力装置の入力用ペンである電子ペン 78に装着される。
水銀スィツチ 76は、 図 26 Cに示すように、 リード線 80 · · - 87のつい たドーナツ状のガラス容器 88の中に水銀 90を封入したものである。 リード線 80 · · · 87は 2本で 1組になつており、 スィッチの機能を果している。 各組 のリ一ド線 80 · · · 87は通常は OF Fである力く、 電子ペン 78を回転させる と、 水銀 90がガラス容器 88の中を移動して 1組のリ一ド線 (リード線 80 · • · 87のいずれか) を繁げる。 水銀によって槃がつたリード線は ONになる。 図 26 Cの状態の時にはリ一ド線 80が ONで、 その他は OF Fになっている。 リード線 80 · · · 87の01^、 OFFは、 後述する入力機能の選択に利用され 。
CPUには、 電子ペン 78、 水銀スィ ツチ 76、 R0M、 RAM、 キーボード、 CRT、 プリンタが接続されており、 ONになっているリード線の番号が C PU に与えられる。
ベン入力装置の使用者は電子ペン 78を用いて入力を行う際に、 ベングリップ 72を電子ペン 78に装着する。 電子ペン 78の保持状態を変えると ONになる リード線 80 · · · 87が切り替わるが、 これを利用して所望の入力モードを選 択する。 例えば、 ペン入力装置を用いて C A D図面の作成を行う場合、線種の切り換え に水銀スィツチ 7 6が使用される。 電子ペン 7 8を回転させ、 水銀スィツチ 7 6 のリード線 8 0を O Nにすると細実線が選択される。 同様に、 リード線 8 1が 0 Nで太実線が、 リード線 8 2が 0 Nで細破線が、 リ一ド線 8 3が 0 Nで太破線が 選択される。
選択されている線種は、 C R Tに表示される。 キーボードのリターンキーを押 すと、 選択された線種が確定する。
この実施例では、 水銀スィツチ 7 6にリード線 8 0 · · · 8 7が 8組設けられ たが、 9組以上であっても 7組以下であっても良い。 また、 第一の実施例で示し た形伏を有する水銀スィツチ 2 9 aを所定数だけ設けて、 水銀スィツチ 7 6に代 えても良い。
また、 上記の実施例では、 ベングリップ 2は筆記具に装着された力く、 ベングリ ッブ 2は筆記具と一体になつていても良い。
さらに、 上記の実施例においては、 水銀スィッチ 7 6には線種の切り換え機能 が備えられていた。 しかしながら、水銀スィッチ 7 6に備えられた機能は、 これ に限らず別の入力機能であっても良い。 ここで、 入力機能とは、 例えば、 英字、 かな、 数字等の入力文字種の選択機能、 C R T表示色の選択機能等のような、 ぺ ン入力装置に適用されたアブリケーションの入力機能を指す。
なお、 上記の実施例においては、 選択された入力機能を確定するためにキ一ボ ードのリターンキーを押したが、 他の操作により確定を行っても良い。 また、 特 に確定操作を行わなくても、 水銀スィツチ 7 6によって選択された機能がそのま ま確定されても良い。
また、 上記の実施例では、 水銀スィッチ 2 9 a , 2 9 b , 2 9 cの出力をァダ プタ 5 0によりシリアル変換して C P U 4 0に送信したが、 シリアル変換せずに バスに直接接続しても良い。

Claims

請求の範囲
1 . 筆記具の周辺部に設けられ、 筆記者の指の圧力変化を検出する圧力検出手 段、
前記圧力検出手段から圧力変化を示す出力を得て単位波形を作成するとともに、 単位波形の波形特性を分析し、 予め学習され記憶された当該筆記者の文字、 数字、 図形または記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によつて記入され た文字、 数字、 図形または記号を認識する解析手段、
を備えたことを特徴とするペングリツブ式入力装置。
2. 筆記具、
筆記具の周辺部に設けられ、 筆記者の指の圧力変化を検出する圧力検出手段、 前記圧力検出手段から圧力変化を示す出力を得て単位波形を作成するとともに、 単位波形の波形特性を分析し、 予め学習され記憶された当該筆記者の文字、 数字、 図形または記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によつて記入され た文字、 数字、 図形または記号を認識する解析手段、
を備えたことを特徴とする入力装置。
3. 筆記具の周辺部に筆記者の少なくとも 2以上の指に対応して設けられ、 各 指の圧力変化を検出する少なくとも 2以上の圧力検出手段、
筆記具の周辺部を取囲むように設けられた少なくとも 3以上の重力方向検出手 段、
前記重力方向検出手段からの出力に基づいて筆記具の保持状態を認識する保持 状態認識手段、
前記保持状態認識手段の出力に基づいて各圧力検出手段の出力が筆記者のどの 指に対応するものであるかを判断するとともに、 各圧力検出手段からの出力に基 づいて単位波形を作成して波形特性を分析し、 予め学習され記憶された当該筆記 者の文字、 数字、 図形、 記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によ つて記入された文字、 数字、 図形、 記号を認識する解析手段、 を備えたことを特徴とするベングリツブ式入力装置。
4. 筆記具、
筆記具の周辺部に筆記者の少なくとも 2以上の指に対応して設けられ、 各指の 圧力変化を検出する少なくとも 2以上の圧力検出手段、
筆記具の周辺部を取囲むように設けられた少なくとも 3以上の重力方向検出手 段、
前記重力方向検出手段からの出力に基づいて筆記具の保持伏態を認識する保持 状態認識手段、
前記保持状態認識手段の出力に基づいて各圧力検出手段の出力が筆記者のどの 指に対応するものであるかを判断するとともに、 各圧力検出手段からの出力に基 づいて単位波形を作成して波形特性を分析し、 予め学習きれ記憶された当該筆記 者の文字、 数字、 図形、 記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によ つて記入された文字、 数字、 図形、 記号を認識する解折手段、
を備えたことを特徴とする入力装置。
5. 請求項 1または 3のペングリツプ式人力装置もしくは請求項 2または 4の 入力装置において、 前記圧力検出手段によって検知される圧力変化は、 筆記者の 中指、 人差し指、 親指の圧力変化であることを特徴とするもの。
6. 請求項 1または 3のべングリッブ式入力装置もしくは請求項 2または 4の 入力装置において、 前記圧力検出手段は、 弾力部材および弾力部材に設けられた ひずみゲージを備えていることを特徴とするもの。
7 . 請求項 1または 3のペングリップ式入力装置もしくは請求項 2または 4の 入力装置において、 前記解析手段によって比較照合される波形特性は、 単位波形 の形成に要する記入時間であることを特徴とするもの。
8 . 請求項 1または 3のペングリッブ式入力装置もしくは請求項 2または 4の 入力装置において、 前記解析手段によって比較照合される波形特性は、 単位波形 内の山の数および谷の数であることを特徴とするもの。
9 · 請求項 1または 3のべングリップ式入力装置もしくは請求項 2または 4の 入力装置において、 前記解析手段によって比較照合される波形特性は、 単位波形 内のビークの位置およびボトムの位置であることを特徴とするもの。
1 0. 請求項 1または 3のペングリップ式入力装置もしくは請求項 2または 4 の入力装置において、 前記解析手段によって比較照合される波形特性は、 単位波 形の增'减パターンであることを特徴とするもの。
1 1 . 請求項 1または 3のべングリッブ式入力装置もしくは請求項 2または 4 の入力装置において、 さらに、
筆記者によって記入された文字、 数字、 図形、 記号を認識し入力する上で必要 な補足的機能を選択して実行するための機能捕足手段、
を備えたことを特徴とするもの。
1 2. 請求項 1 1のペングリッブ式入力装置または入力装置において、 前記補 足的機能は、 前記解析手段によって認識する対象を文字、 数字、 図形または記号 から選択して指定する機能であることを特徴とするもの。
.1 3 . 請求項 1 1のペングリッブ式入力装置または入力装置において、 前記補 足的機能は、 前記解析手段によって認識された文字、 数字、 図形、 記号を確定し て入力する機能であることを特徴とするもの。
1 4. 請求項 1 1のペングリッブ式入力装置または入力装置において、 前記捕 足的機能は、 入力された文字、 数字、 図形、 記号を削除する機能であることを特 徴とするもの。
1 5. ペン入力装置の入力用ベンの周辺部に設けられた少なくとも 1以上の重 力方向検出手段、
前記重力方向検出手段の出力に基づいてペン入力装置の入力機能を選択する入 力機能選択手段、
を備えたことを特徴とするペングリップ式補助入力装置。
1 6. ペン入力装置の入力用ベン、
前記入力用ペンの周辺部に設けられた少なくとも 1以上の重力方向検出手段、 前記重力方向検出手段の出力に基づいてペン入力装置の入力機能を選択する入 力機能選択手段、
を備えたことを特徴とする補助入力装置。
1 7. 筆記具の周辺部に筆記者の少なくとも 2以上の指に対応して設けられ、 各指の圧力変化を検出する少なくとも 2以上の圧力検出手段、
筆記具の周辺部を取囲むように設けられた少なくとも 3以上の重力方向検出手 段、
前記重力方向検出手段からの出力に基づいて筆記具の保持状態を認識する保持 状態認識手段、
前記保持状態認識手段の出力に基づいて各圧力検出手段の出力が筆記者のどの 指に対応するものであるかを判断するとともに、 各圧力検出手段からの出力に基 づいて単位波形を作成して波形特性を分折し、 予め学習され記憶された当該筆記 者の文字、 数字、 図形、 記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によ つて記入された文字、 数字、 図形、 記号を認識する解析手段、
前記重力方向検出手段の出力に基づいてベン入力装置の入力機能を選択する入 力機能選択手段、
を備えたことを特徵とするペングリツプ式入力装置。
1 8. 筆記具、
筆記具の周辺部に筆記者の少なくとも 2以上の指に対応して設けられ、 各指の 圧力変化を検出する少なくとも 2以上の圧力検出手段、
筆記具の周辺部を取囲むように設けられた少なくとも 3以上の重力方向検出手 段、
前記重力方向検出手段からの出力に基づいて筆記具の保持状態を認識する保持 状態認識手段、
前記保持状態認識手段の出力に基づいて各圧力検出手段の出力が筆記者のどの 指に対応するものであるかを判断するとともに、 各圧力検出手段からの出力に基 づいて単位波形を作成して波形特性を分析し、 予め学習され記憶された当該筆記 者の文字、 数字、 図形、 記号の波形特性と比較照合することにより、 筆記者によ つて記入された文字、 数字、 図形、 記号を認識する解析手段、
前記重力方向検出手段の出力に基づいてペン入力装置の入力機能を選択する入 力機能選択手段、
を備えたことを特徴とする入力装置。
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