JPH10307676A - Pen type input device - Google Patents

Pen type input device

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JPH10307676A
JPH10307676A JP9131592A JP13159297A JPH10307676A JP H10307676 A JPH10307676 A JP H10307676A JP 9131592 A JP9131592 A JP 9131592A JP 13159297 A JP13159297 A JP 13159297A JP H10307676 A JPH10307676 A JP H10307676A
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speed
pen
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pen tip
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Mitsuru Shingyouchi
充 新行内
Yasuhiro Sato
康弘 佐藤
Takao Inoue
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable accurate writing input by the pen type input device. SOLUTION: A coordinate conversion arithmetic part 60 converts the acceleration of a pen axis coordinate system detected on the basis of an angle of rotation during writing by using an acceleration sensor into the acceleration of a gravity coordinate system. A speed arithmetic part 62 calculates a speed by integrating the acceleration after the coordinate conversion. A speed zero detection part 64 detects the stop state of a pen tip part on the basis of the high frequency component of the acceleration signal while the pen tip part is in contact with a writing surface. A speed correction part 65 when detecting the pen tip part being in a stop state sets the speed of the gravitational coordinate system to zero. A movement quantity arithmetic part 66 calculates the moving direction and movement distance of the device on the basis of the speed of the gravitational coordinate system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は図形及び文字を入
力するペン型入力装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pen-type input device for inputting figures and characters.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ装置等の入力装置としては
キーボード、マウス、デジタイザ、ライトペン及びタブ
レット等が用いられている。コンピュータ装置の小型化
に伴い、携帯端末装置のニーズが高まり利用者も年々増
加している。そこで、小型の入力装置が求められるよう
になった。
2. Description of the Related Art Keyboards, mice, digitizers, light pens, tablets and the like are used as input devices such as computer devices. With the miniaturization of computer devices, the need for portable terminal devices has increased and the number of users has been increasing year by year. Therefore, a small input device has been required.

【0003】キーボードの小型化にはヒューマンインタ
ーフェイスの点で限界があり、携帯端末装置の入力装置
としては実用性が低い。また、マウスはポインティング
デバイスとしては小型化が可能であるが、図形及び文字
等の入力には適さない。
[0003] There is a limit in miniaturizing a keyboard in terms of a human interface, and it is not practical as an input device of a portable terminal device. Although a mouse can be downsized as a pointing device, it is not suitable for inputting figures, characters, and the like.

【0004】このため、携帯端末装置の入力装置として
はタブレットとペンを用いたペン型の入力装置が多く採
用されている。このタブレットを用いたペン型の入力装
置をさらに小型化しようとした場合にはタブレットの大
きさが問題となる。そこで、例えば特開平7-84716号公
報に掲載されたデータ入力装置、特開平7-200127号公
報に掲載された手書き入力装置及び特開平6-67799号公
報に掲載されたペン型のコンピュータ入力装置のような
タブレットレスの入力装置が開発された。特開平7-847
16号公報に掲載されたデータ入力装置は互いに直角に配
置された振動ジャイロからの極性及び振幅を示す信号を
基に装置の移動方向及び移動量を検出している。さら
に、特開平7-200127号公報に掲載された手書き入力装
置は2個の加速度センサからの信号を基に装置の移動方
向及び移動距離を求めている。また、特開平6-67799号
公報に掲載されたペン型のコンピュータ入力装置は、ジ
ャイロと2個の加速度センサを有し、ジャイロを用いて
ペン軸のローテーションを計算し、計算したローテーシ
ョンと2個の加速度センサからの信号を基に装置の移動
方向及び移動距離を求めている。
For this reason, a pen-type input device using a tablet and a pen is often used as an input device for a portable terminal device. In order to further reduce the size of the pen-type input device using the tablet, the size of the tablet becomes a problem. Therefore, for example, a data input device described in JP-A-7-84716, a handwriting input device described in JP-A-7-200127, and a pen-type computer input device described in JP-A-6-67799 are disclosed. Tablet-less input devices such as. JP-A-7-847
The data input device disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 16 detects the direction and amount of movement of the device based on signals indicating the polarity and amplitude from vibrating gyros arranged at right angles to each other. Furthermore, the handwriting input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-200127 obtains the moving direction and the moving distance of the device based on signals from two acceleration sensors. The pen-type computer input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-67799 has a gyro and two acceleration sensors, calculates the rotation of the pen axis using the gyro, and calculates the calculated rotation and two rotations. The moving direction and the moving distance of the apparatus are obtained based on the signal from the acceleration sensor.

【0005】また、ペン軸と直交する平面上で直交する
2方向の加速度を検出する加速度センサを2組備えた装
置として、例えば特開平6-230886号公報に掲載された
ペンシル型入力装置では、2組の加速度センサの出力を
積分した後、加速度センサの取付け位置の影響を補正
し、ペン先部の移動方向及び移動量を検出している。
Further, as a device provided with two sets of acceleration sensors for detecting acceleration in two directions perpendicular to a plane perpendicular to the pen axis, for example, a pencil type input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. After integrating the outputs of the two sets of acceleration sensors, the influence of the mounting position of the acceleration sensor is corrected, and the direction and amount of movement of the pen tip are detected.

【0006】また、ペン型入力装置に関するものでな
く、例えばゲーム機に利用され、人体頭部の移動速度、
位置、姿勢等を検出するものであるが、特開平7-29424
0号公報に掲載された位置センサは、X軸方向,Y軸方
向及びZ軸方向の加速度を検出する加速度センサとX軸
周り,Y軸周り及びZ軸周りの角速度を検出するジャイ
ロを備え、これらが検出した加速度及び角速度基にスト
ラップダウン方式の演算を行って、頭部の移動速度、位
置、姿勢及び向きを検出している。
[0006] Further, the present invention is not related to a pen-type input device, but is used for, for example, a game machine, and has a moving speed of a human head,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29424 detects the position, posture, and the like.
The position sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 0 is provided with an acceleration sensor that detects acceleration in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and a gyro that detects angular velocities around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. Based on the detected acceleration and angular velocity, a calculation of the strap-down method is performed to detect the moving speed, position, posture, and orientation of the head.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7-84716号公報に掲載されたデータ入力装置は手首の回
転動作を検出して移動方向及び移動距離を入力するもの
なので、図形等の入力には適さない。
However, the data input device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-84716 detects the rotational movement of the wrist and inputs the moving direction and the moving distance. Is not suitable.

【0008】さらに、特開平7-200127号公報に掲載さ
れた手書き入力装置では、装置の傾斜に対する補正手段
がないため、装置がダイナミックな傾斜を伴う場合には
補正することができない。通常の筆記動作では装置のダ
イナミックな傾斜を伴うので、検出結果が不正確になる
場合がある。
Further, in the handwriting input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-200127, since there is no means for correcting the inclination of the device, it cannot be corrected when the device has a dynamic inclination. The normal writing operation involves a dynamic tilt of the device, which may result in inaccurate detection results.

【0009】また、特開平6-67799号公報に掲載された
ペン型のコンピュータ入力装置では、ペン軸のローテー
ションを計算しているが、装置がダイナミックな傾斜を
伴う場合には補正することができない。
Further, in the pen-type computer input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-67799, the rotation of the pen shaft is calculated, but it cannot be corrected when the device involves a dynamic inclination. .

【0010】また、特開平6-230886号公報に掲載され
たペンシル型入力装置では、加速度の積分を行なった後
に補正をしているが、補正前の加速度を積分することに
より、誤差に検出が困難になり、正確な補正ができな
い。また、ペン先部における加速度の検出成分がペン軸
の傾斜により変化することを考慮していない。
In the pencil type input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-230886, correction is performed after integration of acceleration. However, integration of acceleration before correction allows detection of an error. It becomes difficult and cannot make accurate corrections. Further, it does not consider that the detection component of the acceleration at the pen tip changes due to the inclination of the pen axis.

【0011】また、特開平7-294240号公報に掲載され
た位置センサは、頭部の移動速度、位置、姿勢及び向き
を空間的に検出するものなので、複雑な演算処理を採用
しているが、ペン型入力装置では装置の小型化が要求さ
れているため、簡単な演算処理で正確に筆記面上の移動
方向及び移動距離を検出しなければならない。
The position sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-294240 spatially detects the moving speed, position, posture, and orientation of the head, and thus employs a complicated calculation process. Since the pen-type input device is required to be miniaturized, the moving direction and the moving distance on the writing surface must be accurately detected by simple arithmetic processing.

【0012】また、ペン型入力装置において3個の加速
度センサをペン先部に設けることは困難であり、加速度
センサの取付け位置がペン先部から離れている場合、加
速度センサがペン軸の傾斜運動による成分を拾ってしま
う場合がある。このペン軸の傾斜運動による成分は大き
く、検出精度に大きな影響を与えていた。
Further, it is difficult to provide three acceleration sensors in the pen tip portion of the pen-type input device, and if the mounting position of the acceleration sensor is far from the pen tip portion, the acceleration sensor may be tilted by the pen shaft. Components may be picked up. The component due to the tilting movement of the pen shaft was large, and had a great influence on the detection accuracy.

【0013】また、加速度センサを用いて検出した加速
度を基に筆記軌跡を検出するには積分演算処理を2回行
なわなければならず、2回の積分演算処理による誤差が
累積していた。特に測定時間が長くなるとその累積誤差
が大きくなっていた。
Further, in order to detect a handwriting trajectory based on the acceleration detected by using the acceleration sensor, the integral operation must be performed twice, and errors due to the two integral operations have accumulated. In particular, the longer the measurement time, the larger the accumulated error.

【0014】この発明はかかる短所を解消するためにな
されたものであり、筆記入力を簡単な構成で正確に検出
する小型なペン型入力装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a disadvantage, and an object of the present invention is to provide a small pen-type input device for accurately detecting handwriting input with a simple configuration.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係るペン型入
力装置は、複数の加速度センサを有し、各加速度センサ
が出力した加速度を示す信号を基に装置の移動方向及び
距離を検出するペン型入力装置において、速度ゼロ検出
部と速度補正部を有し、速度ゼロ検出部はペン先部が筆
記面と接触している状態における各加速度センサからの
加速度信号の高周波数成分を検出してペン先部が停止状
態であるか否かを検出し、加速度補正部はペン先部が停
止状態であることを検出すると、その検出した際におけ
る加速度を基に求めた速度がゼロになるようにその速度
を補正して、補正した速度を基に装置の移動方向及び距
離を検出し、累積誤差が発生することを防止する。
A pen-type input device according to the present invention has a plurality of acceleration sensors, and detects a moving direction and a distance of the device based on a signal indicating acceleration output from each acceleration sensor. The type input device has a zero speed detection unit and a speed correction unit, and the zero speed detection unit detects a high frequency component of an acceleration signal from each acceleration sensor in a state where the pen tip is in contact with the writing surface. The acceleration correction unit detects whether the pen tip is in a stopped state, and when the acceleration correction unit detects that the pen tip is in a stopped state, the speed calculated based on the acceleration at the time of the detection is set to zero. The speed is corrected, the moving direction and the distance of the apparatus are detected based on the corrected speed, and the occurrence of a cumulative error is prevented.

【0016】また、ペン型入力装置は、3個の加速度セ
ンサと3個のジャイロと演算部を有し、3個の加速度セ
ンサはそれぞれペン座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方
向,Ys軸方向及びZs軸方向の加速度を示す信号を出力
し、3個のジャイロはそれぞれXs軸周り,Ys軸周り及
びZs軸周りの回転角速度を示す信号を出力し、演算部
は初期回転角度演算部と筆記中回転角度演算部と座標変
換演算部と速度演算部と速度ゼロ検出部と速度補正部と
移動量演算部を備え、初期回転角度演算部は静止状態に
おいて加速度センサを用いて検出したペン軸座標系(X
s,Ys,Zs)における加速度を基に装置の初期回転角
度を算出し、筆記中回転角度演算部は初期回転角度演算
部が算出した初期回転角度とジャイロを用いて検出した
回転角速度を基に筆記中の回転角度を算出し、座標変換
演算部は筆記中回転角度演算部が算出した筆記中の回転
角度を基に各加速度センサを用いて検出したペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)における加速度を重力座標系(X
g,Yg,Zg)における加速度に変換し、速度演算部は
座標変換演算部が変換して得た重力座標系(Xg,Yg,
Zg)における加速度を積分して、重力座標系(Xg,Y
g,Zg)における速度を算出し、速度ゼロ検出部はペン
先部が筆記面と接触している際の各加速度センサ及び各
ジャイロからの信号の高周波数成分を検出して、ペン先
部が停止しているか否かを検出し、速度補正部は速度ゼ
ロ検出部がペン先部が停止状態であることを検出する
と、その検出した際における速度演算部が算出した重力
座標系(Xg,Yg,Zg)における速度がゼロになるよ
うに速度演算部が算出した重力座標系(Xg,Yg,Z
g)における速度を補正し、移動量演算部は重力座標系
(Xg,Yg,Zg)における各軸方向の速度を基に装置
の移動方向及び移動距離を算出して、ペン軸の傾斜によ
る影響を除去するとともに速度の累積誤差が発生するこ
とを防止する。
The pen-type input device has three acceleration sensors, three gyros, and a calculation unit. The three acceleration sensors are respectively in the Xs axis direction of a pen coordinate system (Xs, Ys, Zs). A signal indicating acceleration in the Ys-axis direction and Zs-axis direction is output. The three gyros output signals indicating rotation angular velocities around the Xs axis, around the Ys axis, and around the Zs axis, respectively. Unit, a writing angle rotation unit, a coordinate conversion calculation unit, a speed calculation unit, a speed zero detection unit, a speed correction unit, and a movement amount calculation unit, and the initial rotation angle calculation unit detects using the acceleration sensor in a stationary state. Pen axis coordinate system (X
s, Ys, Zs), the initial rotation angle of the device is calculated based on the acceleration, and during writing, the rotation angle calculation unit calculates the initial rotation angle calculated by the initial rotation angle calculation unit and the rotation angular speed detected using the gyro. The rotation angle during writing is calculated, and the coordinate conversion operation unit detects the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using each acceleration sensor based on the rotation angle during writing calculated by the rotation angle operation unit during writing. Acceleration in the gravitational coordinate system (X
g, Yg, Zg), and the velocity calculator calculates the gravitational coordinate system (Xg, Yg,
Zg) is integrated to obtain the gravitational coordinate system (Xg, Y
g, Zg), and the zero speed detecting unit detects the high frequency components of the signals from each acceleration sensor and each gyro when the pen tip is in contact with the writing surface. When the speed correction unit detects that the pen tip is in a stopped state, the speed correction unit detects whether or not the pen tip is stopped, and the speed correction unit calculates the gravity coordinate system (Xg, Yg) calculated by the speed calculation unit at the time of the detection. , Zg), the gravity coordinate system (Xg, Yg, Z) calculated by the speed calculation unit so that the speed becomes zero.
g), the moving amount calculation unit calculates the moving direction and the moving distance of the device based on the speed in each axis direction in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg), and the influence of the pen shaft inclination. And prevents the occurrence of a cumulative error in speed.

【0017】さらに、上記演算部は角加速度演算部と加
速度補正部を備え、角加速度演算部は3個のジャイロを
用いて検出した回転角速度から回転角加速度を求め、加
速度補正部は3個のジャイロを用いて検出した回転角速
度、角加速度演算部が算出した回転角加速度及び各加速
度センサの取付位置を基に3個の加速度センサを用いて
検出した加速度のペン先部を中心とした傾斜運動による
加速度成分を算出し、算出した傾斜運動による加速度成
分を基に加速度センサの取付け位置におけるペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)の加速度を補正してペン先部にお
けるペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度を求め、
座標変換演算部は筆記中の回転角度を基に加速度補正部
が補正して求めたペン先部のペン軸座標系(Xs,Ys,
Zs)による加速度を重力座標系(Xg,Yg,Zg)によ
る加速度に変換して、加速度センサの取付け位置がペン
先部と離れていることに起因するペン軸の傾斜運動の影
響を除去する。
Further, the calculation unit includes an angular acceleration calculation unit and an acceleration correction unit. The angular acceleration calculation unit obtains a rotation angular acceleration from the rotation angular velocity detected using three gyros, and the acceleration correction unit includes three acceleration correction units. Inclined motion of the acceleration detected using three acceleration sensors based on the rotational angular velocity detected using the gyro, the rotational angular acceleration calculated by the angular acceleration calculation unit, and the mounting position of each acceleration sensor around the pen tip And the acceleration of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the mounting position of the acceleration sensor is corrected based on the calculated acceleration component due to the tilting motion, and the pen axis coordinate system (Xs , Ys, Zs).
The coordinate transformation calculation unit corrects the pen tip coordinate of the pen tip in the pen axis coordinate system (Xs, Ys,
Zs) is converted into an acceleration based on a gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg), and the influence of the tilt motion of the pen shaft caused by the mounting position of the acceleration sensor being away from the pen tip is removed.

【0018】また、上記速度ゼロ検出部は重力座標系
(Xg,Yg,Zg)による加速度が予め定めた閾値以下
の状態が予め定めた一定時間以上続いたことを検出する
と、ペン先部が停止状態であると判断して、簡単な構成
で停止状態を検出する。
When the zero speed detector detects that the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) is equal to or lower than a predetermined threshold for a predetermined period of time, the pen tip stops. The stop state is detected with a simple configuration by judging the state.

【0019】また、上記速度ゼロ検出部は重力座標系
(Xg,Yg,Zg)による加速度と重力座標系(Xg,Y
g,Zg)による加速度を時間で微分した値とがともに予
め定めた閾値以下であることを検出すると、ペン先部が
停止状態であると判断して、簡単な構成で正確に停止状
態を検出する。
Further, the zero speed detector detects the acceleration in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) and the gravity coordinate system (Xg, Yg).
g, Zg), when it is detected that the value obtained by differentiating the acceleration with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the pen tip is in a stopped state, and the stopped state is accurately detected with a simple configuration. I do.

【0020】また、上記速度ゼロ検出部は加速度センサ
を用いて検出した加速度の大きさと重力加速度の大きさ
の差が予め定めた閾値以下の状態が予め定めた一定時間
以上続いたことを検出すると、ペン先部が停止状態であ
ると判断する。
Further, the zero speed detector detects that the difference between the magnitude of the acceleration detected by using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold for a predetermined time or more. It is determined that the pen tip is in the stopped state.

【0021】また、上記速度ゼロ検出部は加速度センサ
を用いて検出した加速度の大きさと重力加速度の大きさ
の差が予め定めた閾値以下であり、且つ、加速度センサ
を用いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)によ
る加速度を時間で微分した値が予め定めた閾値以下であ
ることを検出すると、ペン先部が停止状態であると判断
して、正確且つ迅速に停止状態を検出する。
The zero speed detector may be configured such that the difference between the magnitude of the acceleration detected by using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold value, and the pen axis coordinate detected by using the acceleration sensor. When it is detected that the value obtained by differentiating the acceleration by the system (Xs, Ys, Zs) with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the pen tip is in a stopped state, and the stopped state is accurately and quickly detected. I do.

【0022】また、上記速度ゼロ検出部はペン先部が筆
記面と接触しているときにペン先部が停止状態であるか
否かを判断して、空中を移動中の場合と停止状態の場合
とを誤検出することを防止する。
The zero speed detector determines whether the pen tip is in a stopped state when the pen tip is in contact with the writing surface, and determines whether the pen tip is moving in the air or not. This prevents erroneous detection of the case.

【0023】また、上記速度ゼロ検出部は各加速度セン
サの加速度信号から高周波数成分を検出しない状態が継
続した時間を予め定めた時間間隔と比較し、継続時間が
予め定めた時間間隔より短い場合はペン先部が停止状態
であると判断し、継続時間が予め定めた時間間隔以上の
場合はペン先部が長い時間停止している状態かそれとも
空中を移動中の状態であると判断して、迅速にペン先部
が停止状態であることを検出するとともに、別途にセン
サ等を設けなくともペン先部が筆記面と接触しているか
否かを検出する。
The zero speed detector compares the time during which no high-frequency component is detected from the acceleration signal of each acceleration sensor with a predetermined time interval, and determines whether the time is shorter than the predetermined time interval. Determines that the pen tip is in a stopped state, and if the duration is longer than a predetermined time interval, determines that the pen tip is in a state of stopping for a long time or in a state of moving in the air. In addition, it is possible to quickly detect that the pen tip is in a stopped state, and to detect whether the pen tip is in contact with the writing surface without providing a separate sensor or the like.

【0024】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度をゼロにリセットして、速度
の累積誤差が発生することを防止する。
When the zero speed detector detects the stop state of the pen tip, the speed corrector integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) at the time of detecting the stop state. The obtained speed is reset to zero to prevent the occurrence of an accumulated speed error.

【0025】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度がゼロになるように前回停止
状態を検出してから今回停止状態を検出するまでの重力
座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を補正して、さらに正
確に速度の誤差発生を防止する。
When the zero speed detector detects the stop state of the pen tip, the speed corrector integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. The speed of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) from the detection of the previous stop state to the detection of the current stop state is corrected so that the obtained speed becomes zero, and the occurrence of a speed error is more accurately performed. To prevent.

【0026】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度をゼロにするとともに、重力
座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度変化及び速度変化が
連続するようにスプライン補間による補正をして、ペン
先部の軌跡を正確に検出できるようにする。
When the zero speed detector detects the stop state of the pen tip, the speed corrector integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. The obtained speed is set to zero, and the correction by spline interpolation is performed so that the acceleration change and the speed change of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) are continuous, so that the trajectory of the pen tip can be accurately detected. I do.

【0027】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度をゼロにする補正量を算出
し、算出した補正量を基に次ぎに停止状態であることを
検出するまでの重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を
補正する。
When the zero speed detecting unit detects the stop state of the pen tip, the speed correction unit integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. A correction amount for making the obtained speed zero is calculated, and the speed of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) until the next stop state is detected is corrected based on the calculated correction amount.

【0028】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度がゼロになるように初期回転
角度を補正して、速度検出の累積誤差をなくすととも
に、ペン型入力装置の回転角度の検出誤差もなくす。
When the zero speed detector detects the stop state of the pen tip, the speed correction unit integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. The initial rotation angle is corrected so that the obtained speed becomes zero, thereby eliminating the accumulated error of the speed detection and eliminating the rotation angle detection error of the pen-type input device.

【0029】また、上記速度補正部は速度ゼロ検出部が
ペン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出
した際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
を積分演算して求めた速度がゼロになるように補正量を
算出し、算出した補正量を基に次ぎに停止状態であるこ
とを検出するまでの筆記中の回転角度を補正する。
When the zero speed detector detects the stop state of the pen tip, the speed corrector integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. The correction amount is calculated so that the obtained speed becomes zero, and the rotation angle during writing until the next stop state is detected is corrected based on the calculated correction amount.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】この発明のペン型入力装置は、コ
ンピュータ装置等に文字、記号及び図形等を入力するも
のある。ペン型入力装置は、静止状態において加速度セ
ンサを用いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)
における加速度を基に装置の初期回転角度を算出し、算
出した初期回転角度とジャイロを用いて検出した回転角
速度を基に筆記中の回転角度を算出し、算出した筆記中
の回転角度を基に各加速度センサを用いて検出したペン
軸座標系(Xs,Ys,Zs)における加速度を重力加速
度方向に伸びる軸をZg軸にした重力座標系(Xg,Y
g,Zg)における加速度に変換し、変換した加速度を基
にペン先部の移動方向及び移動距離を算出して、正確に
筆跡の検出を行なうものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A pen-type input device according to the present invention is for inputting characters, symbols, figures, and the like to a computer device or the like. The pen-type input device is a pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using an acceleration sensor in a stationary state.
Calculates the initial rotation angle of the device based on the acceleration in, calculates the rotation angle during writing based on the calculated initial rotation angle and the rotation angular speed detected using the gyro, and based on the calculated rotation angle during writing. The acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using each acceleration sensor is defined as a gravity coordinate system (Xg, Y
g, Zg), and calculates the moving direction and the moving distance of the pen tip based on the converted acceleration to accurately detect the handwriting.

【0031】ここで、上記処理には積分処理が含まれ、
誤差を生じる場合がある。また、ペン軸の回転角度の検
出誤差が生じ、重力加速度の成分を正確に除去できない
場合もある。そこでこれらの影響をなくし、正確な移動
量及び移動距離の算出を行なう。
Here, the above processing includes an integration processing.
An error may occur. Further, there may be a case where a detection error of the rotation angle of the pen shaft occurs, and the component of the gravitational acceleration cannot be accurately removed. Therefore, these effects are eliminated, and the accurate movement amount and movement distance are calculated.

【0032】ペン型入力装置は、例えば3個の加速度セ
ンサと3個のジャイロと感圧センサと演算部を有する。
3個の加速度センサはそれぞれペン軸座標系(Xs,Y
s,Zs)のXs軸方向,Ys軸方向及びZs軸方向の加速
度を示す信号を出力する。3個のジャイロはそれぞれペ
ン軸座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸周り,Ys軸周り
及びZs軸周りの回転角速度を示す信号を出力する。感
圧センサは、例えばペン先部に加わる筆記面からの圧力
を検出する。
The pen-type input device has, for example, three acceleration sensors, three gyros, a pressure-sensitive sensor, and a calculation unit.
Each of the three acceleration sensors has a pen axis coordinate system (Xs, Y
(s, Zs) are output in the Xs-axis direction, the Ys-axis direction, and the Zs-axis direction. Each of the three gyros outputs a signal indicating a rotational angular velocity around the Xs axis, around the Ys axis, and around the Zs axis in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs). The pressure-sensitive sensor detects, for example, pressure from a writing surface applied to the pen tip.

【0033】演算部は、例えばAD変換器とハイパスフ
ィルタ(以後「HPF」という。)とローパスフィルタ
(以後「LPF」という。)と静止判別部と初期回転角
度演算部と回転角度変化演算部と筆記中回転角度演算部
と角加速度演算部と加速度補正部と座標変換演算部と重
力加速度除去部と速度演算部と高周波判別部と速度ゼロ
検出部と速度補正部と移動量演算部を備える。AD変換
器は加速度センサ、ジャイロ及び感圧センサからのアナ
ログ信号をデジタル変換する。HPFは加速度センサ及
びジャイロからの信号のうちペン先部と筆記面との摩擦
により発生する高周波数成分を抽出する。LPFは加速
度センサ及びジャイロからの信号のうちペン先部の移動
により発生する低周波数成分を抽出する。静止判別部
は、例えば各加速度センサ及び各ジャイロからの信号を
基に静止状態か否かを判別する。
The calculation unit includes, for example, an AD converter, a high-pass filter (hereinafter, referred to as “HPF”), a low-pass filter (hereinafter, referred to as “LPF”), a stillness determination unit, an initial rotation angle calculation unit, and a rotation angle change calculation unit. It includes a rotation angle calculation unit during writing, an angular acceleration calculation unit, an acceleration correction unit, a coordinate conversion calculation unit, a gravitational acceleration removal unit, a speed calculation unit, a high frequency discrimination unit, a zero speed detection unit, a speed correction unit, and a movement amount calculation unit. The AD converter converts an analog signal from the acceleration sensor, the gyro, and the pressure-sensitive sensor into a digital signal. The HPF extracts high frequency components generated by friction between the pen tip and the writing surface from signals from the acceleration sensor and the gyro. The LPF extracts low frequency components generated by movement of the pen tip from signals from the acceleration sensor and the gyro. The stationary state determination unit determines whether or not the vehicle is in the stationary state based on signals from the acceleration sensors and the gyros, for example.

【0034】初期回転角度演算部は静止状態において加
速度センサを用いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,
Zs)における加速度を基に装置の初期回転角度を算出
する。回転角度変化演算部はジャイロを用いて検出した
Xs軸周り,Ys軸周り及びZs軸周りの回転角速度を基
に筆記中の回転角度の変化を算出する。筆記中回転角度
演算部は初期傾回転角度演算部が算出した初期回転角度
と回転角度変化演算部が算出した回転角度の変化を基に
筆記中の回転角度を算出する。角加速度演算部は3個の
ジャイロを用いて検出した回転角速度から回転角加速度
を求める。加速度補正部は3個のジャイロを用いて検出
した回転角速度、角加速度演算部が算出した回転角加速
度及び各加速度センサの取付位置を基に3個の加速度セ
ンサを用いて検出した加速度のペン先部を中心とした傾
斜運動による加速度成分を算出し、算出した傾斜運動に
よる加速度成分を基に加速度センサの取付け位置におけ
るペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度を補正して
ペン先部におけるペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加
速度を算出する。座標変換演算部は筆記中の回転角度を
基に加速度補正部が補正して求めたペン先部のペン軸座
標系(Xs,Ys,Zs)による加速度を重力座標系(X
g,Yg,Zg)による加速度に変換する。重力加速度除
去部は座標変換演算部が変換して得た重力座標系(X
g,Yg,Zg)における加速度から重力加速度成分を除
去する。速度演算部は重力加速度除去部が重力加速度成
分を除去して得た加速度を積分して、重力座標系(X
g,Yg,Zg)における速度を算出する。
The initial rotation angle calculation unit detects a pen axis coordinate system (Xs, Ys,
The initial rotation angle of the device is calculated based on the acceleration in Zs). The rotation angle change calculation unit calculates a change in the rotation angle during writing based on the rotation angular velocities around the Xs axis, around the Ys axis, and around the Zs axis detected using a gyro. The writing rotation angle calculation unit calculates the rotation angle during writing based on the change in the rotation angle calculated by the rotation angle change calculation unit and the initial rotation angle calculated by the initial tilt rotation angle calculation unit. The angular acceleration calculation unit calculates the rotational angular acceleration from the rotational angular velocities detected using the three gyros. The acceleration correction unit is a pen tip of the acceleration detected by using the three acceleration sensors based on the rotation angular velocity detected by using the three gyros, the rotation angular acceleration calculated by the angular acceleration calculation unit, and the mounting position of each acceleration sensor. An acceleration component due to the tilting motion centered on the part is calculated, and the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the mounting position of the acceleration sensor is corrected based on the calculated acceleration component due to the tilting motion, and the pen tip portion is corrected. Is calculated in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs). The coordinate conversion operation unit calculates the acceleration of the pen tip in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) obtained by correcting the acceleration based on the rotation angle during writing in the gravity coordinate system (X
g, Yg, Zg). The gravitational acceleration removing unit converts the gravitational coordinate system (X
g, Yg, Zg), the gravitational acceleration component is removed from the acceleration. The speed calculation unit integrates the acceleration obtained by removing the gravitational acceleration component by the gravitational acceleration removing unit, and calculates the gravitational coordinate system (X
g, Yg, Zg).

【0035】高周波判別部はHPFを介して入力した加
速度信号及び回転角速度信号のいずれかにペン先部と筆
記面との摩擦による高周波数成分が含まれているか否か
を判別する。速度ゼロ検出部は感圧センサを用いたペン
先部に対する筆記面からの圧力及び高周波判別部の判別
結果を基にペン先部が移動を停止したか否かを検出す
る。例えば高周波判別部がHPFを介して入力した加速
度信号及び回転角速度信号のいずれにもペン先部と筆記
面との摩擦による高周波数成分が含まれていないと判別
する場合として、ペン先部が筆記面上で移動を停止して
いる場合とペン先部が空中にある場合がある。この両者
を判別できないと、ペン先部が筆記面上で移動を停止し
ているか否かを正確に検出することができない。そこ
で、速度ゼロ検出部は、高周波判別部がHPFを介して
入力した加速度信号及び回転角速度信号のいずれにもペ
ン先部と筆記面との摩擦による高周波数成分が含まれて
いないと判別した場合であって、かつ、感圧センサから
の信号を用いてペン先部に対する筆記面からの圧力を検
出したときを筆記軌跡の「曲がり角」等でペン先部が筆
記面上で移動を停止している状態(停止状態)であると
判別する。
The high frequency discriminating unit determines whether any of the acceleration signal and the rotational angular velocity signal input via the HPF contains a high frequency component due to friction between the pen tip and the writing surface. The zero speed detector detects whether or not the pen tip has stopped moving, based on the pressure from the writing surface on the pen tip using the pressure-sensitive sensor and the result of the discrimination by the high frequency discriminator. For example, when the high frequency determination unit determines that neither the acceleration signal nor the rotation angular velocity signal input via the HPF includes a high frequency component due to friction between the pen tip and the writing surface, the pen tip may be used for writing. There are a case where the movement is stopped on the surface and a case where the pen tip is in the air. If these two cannot be distinguished, it is not possible to accurately detect whether the pen tip has stopped moving on the writing surface. Therefore, the zero-speed detector detects that the high-frequency determination unit determines that neither the acceleration signal nor the rotation angular velocity signal input via the HPF contains a high-frequency component due to friction between the pen tip and the writing surface. And, when detecting the pressure from the writing surface against the pen tip using the signal from the pressure-sensitive sensor, the pen tip stops moving on the writing surface at the `` turning angle '' of the writing trajectory, etc. Is determined to be in a stopped state (stop state).

【0036】速度補正部は速度ゼロ検出部がペン先部が
筆記面上で停止状態であることを検出すると、その検出
した際における速度演算部が算出した速度がゼロになる
ように速度演算部が算出した重力座標系(Xg,Yg,Z
g)における速度を補正する。ここで、速度演算部が算
出した重力座標系(Xg,Yg,Zg)における速度がゼ
ロになるように補正する方法としては、例えば静止状態
を検出した方向の速度をゼロにリセットし、ゼロにリセ
ットしたことによって生じた誤差分を重力座標系(X
g,Yg,Zg)における速度から引いたり、静止状態を
検出した際の速度がゼロになるように前回静止状態を検
出してから今回静止状態を検出するまでの重力座標系に
おける速度を補正したりする。また、速度補正部は静止
状態を検出した方向の速度がゼロになるように初期回転
角度を補正しても良い。
When the speed zero detecting unit detects that the pen tip is stopped on the writing surface, the speed correcting unit sets the speed calculating unit so that the speed calculated by the speed calculating unit at that time becomes zero. Calculated by the gravity coordinate system (Xg, Yg, Z
Correct the speed in g). Here, as a method of correcting the speed in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) calculated by the speed calculation unit to be zero, for example, the speed in the direction in which the stationary state is detected is reset to zero, and the speed is reset to zero. The error caused by the reset is calculated using the gravity coordinate system (X
g, Yg, Zg), or subtract the velocity in the gravitational coordinate system from the previous detection of the stationary state to the current detection of the stationary state so that the velocity when the stationary state is detected becomes zero. Or Further, the speed correction unit may correct the initial rotation angle so that the speed in the direction in which the stationary state is detected becomes zero.

【0037】移動量演算部は重力座標系(Xg,Yg,Z
g)における各軸方向の速度を基に装置の移動方向及び
移動距離を算出して、装置の筆跡を正確に検出する。
The moving amount calculation unit is provided with a gravity coordinate system (Xg, Yg, Z).
The moving direction and the moving distance of the apparatus are calculated based on the velocity in each axial direction in g), and the handwriting of the apparatus is accurately detected.

【0038】[0038]

【実施例】図1はこの発明の一実施例のペン型入力装置
1の構成図である。以下の説明では、図2に示すように
ペン先部8を原点としペン軸9をZs軸とした座標系を
ペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)といい、ペン軸9と直
交する2軸をXs軸及びYs軸として説明する。また、重
力加速度方向に伸びる軸をZg軸とする座標系を重力座
標系(Xg,Yg,Zg)といい、Zg軸と直交する2軸を
Xg軸及びYg軸という。さらに、筆記面とXg軸及びYg
軸が成す面とは一致しているものとする。
FIG. 1 is a block diagram of a pen-type input device 1 according to an embodiment of the present invention. In the following description, a coordinate system in which the pen tip 8 is the origin and the pen axis 9 is the Zs axis as shown in FIG. 2 is referred to as a pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs). The axes are described as an Xs axis and a Ys axis. A coordinate system in which an axis extending in the direction of gravitational acceleration is the Zg axis is called a gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg), and two axes orthogonal to the Zg axis are called an Xg axis and a Yg axis. Furthermore, the writing surface, the Xg axis and the Yg
It is assumed that the axis is coincident with the plane formed by the axis.

【0039】図に示すように、ペン型入力装置1は加速
度センサ2a,2b,2c、ジャイロ3a,3b,3
c、感圧センサ4、処理部5、記憶部6及び電源部7を
有する。加速度センサ2a,2b,2cは、それぞれX
s軸に平行なXsa軸方向,Ys軸に平行なYsa軸方向及び
Zs軸方向に向けて設けられ、Xsa軸方向,Ysa軸方向
及びZsa軸方向の加速度(Axs,Ays,Azs)を示す信
号を出力する。加速度センサ2a,2b,2cは、小型
且つ高感度で加速度検出に対する直線性が良好なもので
あれば良く、ピエゾ抵抗方式のもの、圧電方式のもの又
は静電容量方式のもののいずれでも良い。ジャイロ3
a,3b,3cはそれぞれXs軸及びXsa軸に平行なXs
b軸周り,Ys軸及びYsa軸に平行なYsb軸周り及びZs
軸周りの回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)を示す信号を
出力する。ジャイロ3a,3b,3cはスケールファク
タ(回転運動検出の正確さ)とドリフトレート(出力オ
フセットの安定度)が良好で小型なものであれば良く、
回転ジャイロ、振動ジャイロ又は光学式ジャイロ等のい
ずれでも良い。感圧センサ4は、例えばペン先部8に取
り付けられ、ペン先部8に加わる筆記面からの圧力の検
出信号を出力する。
As shown in the figure, the pen-type input device 1 includes acceleration sensors 2a, 2b, 2c, gyros 3a, 3b, 3
c, a pressure sensor 4, a processing unit 5, a storage unit 6, and a power supply unit 7. The acceleration sensors 2a, 2b, and 2c each have X
A signal provided in the Xsa-axis direction parallel to the s-axis, the Ysa-axis direction parallel to the Ys-axis direction, and the Zs-axis direction, and indicates acceleration (Axs, Ays, Azs) in the Xsa-axis direction, the Ysa-axis direction, and the Zsa-axis direction. Is output. The acceleration sensors 2a, 2b, and 2c may be small, high-sensitivity, and have good linearity with respect to acceleration detection, and may be any of a piezoresistive sensor, a piezoelectric sensor, and a capacitance sensor. Gyro 3
a, 3b and 3c are Xs parallel to the Xs axis and the Xsa axis, respectively.
around the b axis, around the Ysb axis parallel to the Ys axis and the Ysa axis, and Zs
A signal indicating the rotational angular velocity around the axis (ωxs, ωys, ωzs) is output. The gyros 3a, 3b, and 3c may be small as long as they have good scale factors (accuracy of rotational motion detection) and drift rates (stability of output offset).
Any of a rotary gyro, a vibration gyro, an optical gyro, and the like may be used. The pressure-sensitive sensor 4 is attached to, for example, the pen tip 8 and outputs a detection signal of a pressure applied to the pen tip 8 from a writing surface.

【0040】処理部5は、図3に示すように入力部5a
と演算部5bを備える。入力部5aは、AD変換器51
a〜51gとHPF52a〜52fとLPF53a〜5
3fを備える。AD変換器51a〜51gは、それぞれ
加速度センサ2a,2b,2c、ジャイロ3a,3b,
3c及び感圧センサ4からのアナログ信号をデジタル信
号に変換する。HPF52a〜52fは、例えばほぼ10
Hz程度のカット負不周波数でペン先部8と筆記面との摩
擦力により生じる加速度センサ2a,2b,2c及びジ
ャイロ3a,3b,3cからの信号の高周波成分を抽出
する。LPF53a〜53fはペン先部8と筆記面との
摩擦力により生じる加速度センサ2a,2b,2c及び
ジャイロ3a,3b,3cからの信号の高周波成分を遮
断する。これは、ペン先部8と筆記面との摩擦により加
速度センサ2a,2b,2c及びジャイロ3a,3b,
3cからの信号に高周波成分が発生するからである。
The processing section 5 has an input section 5a as shown in FIG.
And an operation unit 5b. The input unit 5a includes an AD converter 51
a to 51g, HPFs 52a to 52f, and LPFs 53a to 5
3f. The AD converters 51a to 51g are respectively composed of acceleration sensors 2a, 2b, 2c, gyros 3a, 3b,
3c and an analog signal from the pressure sensor 4 are converted into a digital signal. The HPFs 52a to 52f are, for example, approximately 10
High frequency components of signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c generated by the frictional force between the pen tip 8 and the writing surface at a cut negative / unfrequency of about Hz are extracted. The LPFs 53a to 53f block high-frequency components of signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c generated by the frictional force between the pen tip 8 and the writing surface. This is because the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b,
This is because a high frequency component is generated in the signal from 3c.

【0041】演算部5bは、静止判別部54と初期回転
角度演算部55と回転角度変化演算部56と筆記中回転
角度演算部57と角加速度演算部58と加速度補正部5
9と座標変換演算部60と重力加速度除去部61と速度
演算部62と高周波判別部63と速度ゼロ検出部64と
速度補正部65と移動量演算部66を備える。静止判別
部54は加速度センサ2a,2b,2c及びジャイロ3
a,3b,3cからの信号を基に静止中か否かを判別す
る。初期回転角度演算部55は、筆記開始の際に各加速
度センサ2a,2b,2cを用いて検出したペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)の加速度Axso,Ayso,Azsoを基
に初期回転角度(φo,θo,Ψo)を算出する。回転角
度変化演算部56はジャイロ3a,3b,3cが検出し
た回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)を基に回転角度の変
化(dφ/dt,dθ/dt,dΨ/dt)を算出す
る。筆記中回転角度演算部57は初期回転角度演算部5
5が算出した初期回転角度(φo,θo,Ψo)と回転角
度変化演算部56が算出した回転角度の変化(dφ/d
t,dθ/dt,dΨ/dt)を基に筆記中の回転角度
(φ,θ,Ψ)を算出する。
The operation unit 5b includes a stationary determination unit 54, an initial rotation angle operation unit 55, a rotation angle change operation unit 56, a writing rotation angle operation unit 57, an angular acceleration operation unit 58, and an acceleration correction unit 5.
9, a coordinate transformation calculating unit 60, a gravitational acceleration removing unit 61, a speed calculating unit 62, a high frequency discriminating unit 63, a zero speed detecting unit 64, a speed correcting unit 65, and a moving amount calculating unit 66. The stillness determination unit 54 includes the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyro 3
It is determined based on the signals from a, 3b and 3c whether or not the vehicle is stationary. The initial rotation angle calculator 55 calculates the initial rotation angle based on the accelerations Axso, Ayso, Azso of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c at the start of writing. (Φo, θo, Ψo) is calculated. The rotation angle change calculator 56 calculates the change in the rotation angle (dφ / dt, dθ / dt, dΨ / dt) based on the rotation angular speeds (ωxs, ωys, ωzs) detected by the gyros 3a, 3b, 3c. The writing rotation angle calculation unit 57 includes an initial rotation angle calculation unit 5.
5 and the change in the rotation angle (dφ / d) calculated by the rotation angle change calculator 56 and the initial rotation angle (φo, θo, Ψo).
The rotation angle (φ, θ, Ψ) during writing is calculated based on (t, dθ / dt, dΨ / dt).

【0042】角加速度演算部58は3個のジャイロ3
a,3b,3cを用いて検出した回転角速度(ωxs,ω
ys,ωzs)から回転角加速度(dωxs/dt,dωys/
dt,dωzs/dt)を算出する。加速度補正部59は
3個のジャイロ3a,3b,3cを用いて検出した回転
角速度(ωxs,ωys,ωzs)、角加速度演算部58が算
出した回転角加速度(dωxs/dt,dωys/dt,d
ωzs/dt)及び各加速度センサ2a,2b,2cの取
付位置を基に、3個の加速度センサ2a,2b,2cを
用いて検出した加速度(Axs,Ays,Azs)のペン先部
8を中心とした傾斜運動による加速度成分を算出する。
加速度補正部59は、算出した傾斜運動による加速度成
分を基に3個の加速度センサ2a,2b,2cを用いて
検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度(Ax
s,Ays,Azs)を補正して、ペン先部8におけるペン
軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度(Axos,Ayos,
Azos)を算出する。
The angular acceleration calculator 58 includes three gyro 3
a, 3b, 3c, the rotational angular velocity (ωxs, ω
ys, ωzs) to the rotational angular acceleration (dωxs / dt, dωys /
dt, dωzs / dt). The acceleration correction unit 59 includes the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) detected using the three gyros 3a, 3b, 3c, and the rotational angular accelerations (dωxs / dt, dωys / dt, d) calculated by the angular acceleration calculation unit 58.
ωzs / dt) and the pen tip 8 of the acceleration (Axs, Ays, Azs) detected using the three acceleration sensors 2a, 2b, 2c based on the mounting position of each acceleration sensor 2a, 2b, 2c. The acceleration component due to the tilting motion is calculated.
The acceleration correction unit 59 detects the acceleration (Ax in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using the three acceleration sensors 2a, 2b, and 2c based on the calculated acceleration component due to the tilting motion.
s, Ays, Azs), and the acceleration (Axos, Ayos, Ayos, Ax) of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the pen tip 8 is corrected.
Azos) is calculated.

【0043】座標変換演算部60は筆記中回転角度演算
部57が算出した筆記中における回転角度(φ,θ,
Ψ)を用いて、加速度センサ2a,2b,2cを用いて
検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)における加速
度(Axos,Ayos,Azos)を重力座標系(Xg,Yg,
Zg)における加速度(Axog,Ayog,Azog)変換す
る。重力加速度除去部61は、重力座標系(Xg,Yg,
Zg)における加速度(Axog,Ayog,Azog)から重力
加速度gの成分を除去し、重力加速度gによる影響を除
去する。速度演算部62は、重力加速度除去部61が重
力加速度gの成分を除去した後の重力座標系(Xg,Y
g,Zg)における各軸方向の加速度(Axog,Ayog,A
zog)を積分して、重力座標系(Xg,Yg,Zg)におけ
る各軸方向の速度(Vxog,Vyog,Vzog)を算出す
る。
The coordinate transformation calculating section 60 calculates the rotation angle (φ, θ,
Ψ), the acceleration (Axos, Ayos, Azos) in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c is converted into the gravity coordinate system (Xg, Yg,
Zg) is converted to an acceleration (Axog, Ayog, Azog). The gravitational acceleration removing unit 61 uses a gravitational coordinate system (Xg, Yg,
Zg), the component of the gravitational acceleration g is removed from the acceleration (Axog, Ayog, Azog), and the influence of the gravitational acceleration g is removed. The velocity calculator 62 calculates the gravitational coordinate system (Xg, Y) after the gravitational acceleration remover 61 removes the component of the gravitational acceleration g.
g, Zg) in each axial direction (Axog, Ayog, A
zog) is integrated to calculate the velocity (Vxog, Vyog, Vzog) in each axis direction in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg).

【0044】ここで、上記構成のペン型入力装置1にお
けるペン先部8の移動方向及び移動量算出について説明
する。
Here, the moving direction and the moving amount of the pen point portion 8 in the pen-type input device 1 having the above configuration will be described.

【0045】最初に初期回転角度演算部55が、加速度
センサ2a,2b,2cを用いて検出した加速度(Axs
o,Ayso,Azso)を基に初期回転角度(φo,θo,Ψ
o)を算出する場合について説明する。静止状態におい
て各加速度センサ2a,2b,2cを用いて検出した加
速度(Axso,Ayso,Azso)と初期回転角度(φo,θ
o,Ψo)との間には、次ぎの関係が成り立つ。
First, the acceleration (Axs) detected by the initial rotation angle calculation unit 55 using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c.
o, Ayso, Azso) based on the initial rotation angle (φo, θo, Ψ
The case where o) is calculated will be described. In the stationary state, the accelerations (Axso, Ayso, Azso) detected using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the initial rotation angles (φo, θ
o, Ψo), the following relationship holds.

【0046】[0046]

【数1】 (Equation 1)

【0047】上記式から静止状態における初期回転角度
φo,θoの絶対値が求まる。ここで、静止状態か否か
は、静止判別部55が加速度センサ2a,2b,2c及
びジャイロ3a,3b,3cの出力信号の時間変化を監
視することにより判別する。また、初期回転角度Ψoは
初期値をゼロにリセットする。
From the above equation, the absolute values of the initial rotation angles φo and θo in the stationary state are obtained. Here, whether or not the vehicle is in the stationary state is determined by monitoring the temporal change of the output signals of the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c. Also, the initial rotation angle Ψo resets the initial value to zero.

【0048】ここで、2つの未知数φo,θoに対して3
本の方程式が立てられるので、重力加速度gについても
未知数として取り扱うことができ、重力加速度gの値を
定義しなくともφo,θoの絶対値を算出することができ
る。また、重力加速度gの値を演算し、演算した重力加
速度gの値をモニタし、この値が大きく変動した場合に
は警告等を発するようにしても良い。
Here, for two unknowns φo, θo, 3
Since this equation is established, the gravitational acceleration g can be treated as an unknown value, and the absolute values of φo and θo can be calculated without defining the value of the gravitational acceleration g. Further, the value of the gravitational acceleration g may be calculated, and the calculated value of the gravitational acceleration g may be monitored, and a warning or the like may be issued if the calculated value greatly fluctuates.

【0049】次ぎに、回転角度変化演算部56が筆記中
の回転角度の変化(dφ/dt,dθ/dt,dΨ/d
t)を算出する場合について説明する。
Next, the rotation angle change calculator 56 changes the rotation angle during writing (dφ / dt, dθ / dt, dd / d).
The case of calculating t) will be described.

【0050】ジャイロ3a,3b,3cで検出した回転
角速度(ωxs,ωys,ωzs)を基に回転角度の変化(d
φ/dt,dθ/dt,dΨ/dt)を算出する微分方
程式は、次式で表すことができる。
The change of the rotation angle (d) is based on the rotation angular speeds (ωxs, ωys, ωzs) detected by the gyros 3a, 3b, 3c.
The differential equation for calculating (φ / dt, dθ / dt, dΨ / dt) can be expressed by the following equation.

【0051】[0051]

【数2】 (Equation 2)

【0052】次ぎに、筆記中回転角度演算部57は、上
記のようにして初期回転角度演算部56が算出した初期
回転角度(φo,θo,Ψo)と回転角度変化演算部56
が算出した筆記中の回転角度変化(dφ/dt,dθ/
dt,dΨ/dt)を基に、次式を用いて筆記中の回転
角度(φ,θ,Ψ)を算出する。
Next, the writing rotation angle calculating section 57 calculates the initial rotation angles (φo, θo, Ψo) calculated by the initial rotation angle calculating section 56 and the rotation angle change calculating section 56 as described above.
Calculated during rotation (dφ / dt, dθ /
dt, dΨ / dt), the rotation angle (φ, θ, Ψ) during writing is calculated using the following equation.

【0053】[0053]

【数3】 (Equation 3)

【0054】次ぎに、上記のようにして得た筆記中の回
転角度(φ,θ,Ψ)を基に各加速度センサ2a,2
b,2cの出力を用いて検出したペン軸座標系(Xs,
Ys,Zs)の加速度(Axs,Ays,Azs)を重力座標系
(Xg,Yg,Zg)の加速度(Axg,Ayg,Azg)に変
換する場合について説明する。
Next, based on the rotation angles (φ, θ, Ψ) during writing obtained as described above, each of the acceleration sensors 2a, 2
b, 2c, the pen axis coordinate system (Xs,
The case where the acceleration (Axs, Ays, Azs) of Ys, Zs) is converted into the acceleration (Axg, Ayg, Azg) of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) will be described.

【0055】筆記中の回転角度(φ,θ,Ψ)を基にペ
ン軸座標系(Xs,Ys,Zs)から重力座標系(Xg,Y
g,Zg)に変換する際に用いる座標変換行列invE
(φ,θ,Ψ)は次式で表すことができる。ここで、in
vE(φ,θ,Ψ)は行列E(φ,θ,Ψ)の逆行列を
表すものとする。
Based on the rotation angle (φ, θ, Ψ) during writing, the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) is changed to the gravity coordinate system (Xg, Y
g, Zg), a coordinate conversion matrix used for conversion to invE
(Φ, θ, Ψ) can be expressed by the following equation. Where in
vE (φ, θ, Ψ) represents an inverse matrix of the matrix E (φ, θ, Ψ).

【0056】[0056]

【数4】 (Equation 4)

【0057】ペン先座標系(Xs,Ys,Zs)でのXs軸
方向,Ys軸方向及びZs軸方向の各加速度センサ2a,
2b,2cの取付座標をそれぞれ(Xas,Yas,Za
s),(Xbs,Ybs,Zbs),(Xcs,Ycs,Zcs)と
し、重力加速度gを考慮して上記座標変換行列invE
(φ,θ,Ψ)を用いると、各加速度センサ2a,2
b,2cから得られる加速度(Axs,Ays,Azs)から
重力座標系(Xg,Yg,Zg)のペン先部8の加速度(A
xog,Ayog,Azog)を求める式は、次式のようにな
る。
Each of the acceleration sensors 2a in the Xs-axis direction, the Ys-axis direction, and the Zs-axis direction in the pen tip coordinate system (Xs, Ys, Zs).
The mounting coordinates of 2b and 2c are respectively (Xas, Yas, Za
s), (Xbs, Ybs, Zbs), (Xcs, Ycs, Zcs), and taking the gravitational acceleration g into account, the coordinate transformation matrix invE
When (φ, θ, Ψ) is used, each acceleration sensor 2a, 2
b, 2c, the acceleration (Axs, Ays, Azs) of the pen tip 8 in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg)
xog, Ayog, Azog) are obtained as follows.

【0058】[0058]

【数5】 (Equation 5)

【0059】上記式の括弧内の第2項及び第3項はジャ
イロ3a,3b,3cを用いて検出した回転角速度(ω
xs,ωys,ωzs)と回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)か
ら得た回転角加速度(dωxs/dt,dωys/dt,d
ωzs/dt)の関数であるので、加速度補正部58は上
記式の括弧内の第2項及び第3項を算出して、加速度セ
ンサ2a,2b,2cからの信号を基に検出した加速度
(Axs,Ays,Azs)を補正して、括弧内で表すペン先
部8におけるペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)での加速
度を得る。重力加速度除去部62は、さらに、上記式か
ら重力加速度成分を除去する。
The second and third terms in parentheses in the above equation are the rotational angular velocities (ω) detected using the gyros 3a, 3b, 3c.
xs, ωys, ωzs) and rotational angular velocities (dωxs / dt, dωys / dt, d) obtained from the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs).
ωzs / dt), the acceleration correction unit 58 calculates the second and third terms in parentheses in the above equation, and calculates the acceleration (based on the signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c). Axs, Ays, Azs) are corrected to obtain the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the pen tip 8 shown in parentheses. The gravitational acceleration removing unit 62 further removes the gravitational acceleration component from the above equation.

【0060】高周波判別部63はHPF52a〜52f
を介して入力した加速度(Axh,Ayh,Azh)及び回転
角速度(ωxs,ωys,ωzs)のいずれかにペン先部8と
筆記面との摩擦による高周波数成分が含まれているか否
かを判別する。ここで、加速度(Axh,Ayh,Azh)
は、それぞれ加速度センサ2a,2b,2cを用いて検
出した加速度(Axos,Ayos,Azos)の高周波数成分
であるとする。例えば高周波判別部63は、HPF52
a〜52fを介して入力した加速度(Axh,Ayh,Az
h)をそれぞれ予めノイズレベルを基に定めた閾値と比
較して、いずれの信号も高周波数成分を含んでいないと
きを停止状態又はペン先部8が空中にある状態とする。
ここで、高周波判別部63は、HPF52a〜52fを
介して入力した加速度(Axh,Ayh,Azh)を直交した
ベクトルとして、ベクトルの大きさ√(Axh2+Ayh2
Azh2)に対して包絡線を算出し、閾値と比較するよう
にしても良い。
The high-frequency discriminating section 63 includes HPFs 52a to 52f.
It is determined whether any of the accelerations (Axh, Ayh, Azh) and the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) input via the pen contains a high frequency component due to friction between the pen tip 8 and the writing surface. I do. Here, acceleration (Axh, Ayh, Azh)
Are the high frequency components of the accelerations (Axos, Ayos, Azos) detected using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c, respectively. For example, the high-frequency determination unit 63
acceleration (Axh, Ayh, Az)
h) is compared with a threshold value previously determined based on the noise level, and a state in which none of the signals contains a high frequency component is a stop state or a state in which the pen tip portion 8 is in the air.
Here, the high frequency discriminating unit 63 sets the acceleration (Axh, Ayh, Azh) input through the HPFs 52a to 52f as a vector orthogonal to the vector and the magnitude of the vector √ (Axh 2 + Ayh 2 +
Azh 2 ) may be calculated with an envelope and compared with a threshold.

【0061】速度ゼロ検出部64は感圧センサ4を用い
たペン先部8に対する筆記面からの圧力及び高周波判別
部63の判別結果を基にペン先部8が移動を停止したか
否かを検出する。例えば速度ゼロ検出部64は、高周波
判別部63がHPF52a〜52fを介して入力した加
速度(Axh,Ayh,Azh)及び回転角速度(ωxs,ωy
s,ωzs)のいずれにもペン先部8と筆記面との摩擦に
よる高周波数成分が含まれていないと判別した場合であ
って、かつ、感圧センサ4を用いてペン先部8に対する
筆記面からの圧力を検出したときをペン先部8が筆記面
上で移動を停止している停止状態であると判別する。例
えば図4に示すように実際に文字「る」を描いた場合、
ペン先部8が停止した場所A1,A2,A3,A4におい
て、高周波判別部63はHPF52a〜52fを介して
入力した加速度(Axos,Ayos,Azos)及び回転角速
度(ωxs,ωys,ωzs)のいずれにもペン先部8と筆記
面との摩擦による高周波数成分が含まれていないと判別
する。図5に高周波判別部63に入力した信号Bの例を
示す。図中B1はペン先部8が空中を移動中の信号を示
し、B2,B3はペン先部8が筆記面上で静止している際
の信号を示す。上記のようにペン先部8が筆記面に接触
しているか否かを検出することにより、速度ゼロ検出部
64は筆記面上を静止しているか否かを検出する。
The zero speed detector 64 determines whether or not the pen tip 8 has stopped moving based on the pressure from the writing surface on the pen tip 8 using the pressure-sensitive sensor 4 and the result of the discrimination by the high frequency discriminator 63. To detect. For example, the zero-speed detector 64 outputs the accelerations (Axh, Ayh, Azh) and the rotational angular velocities (ωxs, ωy) input by the high frequency discriminator 63 via the HPFs 52a to 52f.
s, ωzs) when it is determined that high frequency components due to friction between the pen tip 8 and the writing surface are not included, and the writing to the pen tip 8 is performed using the pressure-sensitive sensor 4. When the pressure from the surface is detected, it is determined that the pen point 8 is in the stopped state in which the pen tip 8 stops moving on the writing surface. For example, when the character “ru” is actually drawn as shown in FIG.
At the locations A1, A2, A3, and A4 where the pen tip 8 stops, the high frequency discriminating unit 63 selects one of the acceleration (Axos, Ayos, Azos) and the rotational angular velocity (ωxs, ωys, ωzs) input through the HPFs 52a to 52f. Also, it is determined that high frequency components due to friction between the pen tip 8 and the writing surface are not included. FIG. 5 shows an example of the signal B input to the high frequency discriminator 63. In the figure, B1 indicates a signal when the pen tip 8 is moving in the air, and B2 and B3 indicate signals when the pen tip 8 is stationary on the writing surface. By detecting whether the pen tip 8 is in contact with the writing surface as described above, the zero speed detection unit 64 detects whether the writing surface is stationary on the writing surface.

【0062】速度補正部65は、速度ゼロ検出部64が
停止状態であることを検出すると、その検出した際にお
ける速度演算部62が算出した速度と筆記中回転角度演
算部57が算出した筆記中の回転角度(φ,θ,Ψ)を
基に速度演算部63が算出した重力座標系(Xg,Yg,
Zg)における速度をゼロに補正する。移動量演算部6
6は速度補正部65が必要に応じて補正した後の重力座
標系(Xg,Yg,Zg)でのペン先部8の速度(Vxog,
Vyog,Vzog)を積分して、ペン先部8の軌跡(Xog,
Yog,Zog)を求める。
When the speed correcting section 65 detects that the zero speed detecting section 64 is in the stopped state, the speed calculated by the speed calculating section 62 and the writing angle calculated by the in-writing rotation angle calculating section 57 when the zero speed detecting section 64 is detected are detected. Gravity coordinate system (Xg, Yg, Gg) calculated by the speed calculation unit 63 based on the rotation angles (φ, θ, Ψ) of
The speed at Zg) is corrected to zero. Moving amount calculator 6
Reference numeral 6 denotes the speed (Vxog, Vxog, V) of the pen tip 8 in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) after the speed correction unit 65 corrects as necessary.
Vyog, Vzog), and the locus (Xog,
Yog, Zog).

【0063】上記構成のペン型入力装置1の動作を、図
6のフローチャートを参照して説明する。
The operation of the pen-type input device 1 having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0064】加速度センサ2a,2b,2c及びジャイ
ロ3a,3b,3cはそれぞれXsa軸方向,Ysa軸方
向,Zs軸方向の加速度Axs,Ays,Aza及びXsb軸周
り,Ysb軸周り,Zs軸周りの回転角速度(ωxs,ωy
s,ωzs)を示す信号を出力する。AD変換器51a〜
51fは、各加速度センサ2a,2b,2c及びジャイ
ロ3a,3b,3cを用いて検出した加速度(Axs,A
ys,Azs)及び回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)をデジ
タル変換する。HPF52a〜51fは各加速度センサ
2a,2b,2c及びジャイロ3a,3b,3cからの
信号をデジタル変換して得た加速度(Axs,Ays,Az
s)及び回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)から高周波数
成分を抽出する。
The acceleration sensors 2a, 2b, and 2c and the gyros 3a, 3b, and 3c are accelerations Axs, Ays, Aza, and Xsb, Xsb, and Zs, respectively, in the Xsa, Ysa, and Zs directions. Rotational angular velocity (ωxs, ωy
s, ωzs). AD converter 51a-
51f is an acceleration (Axs, Ax) detected using each of the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c.
ys, Azs) and the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs). The HPFs 52a to 51f convert acceleration (Axs, Ays, Az) obtained by digitally converting signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c.
s) and high-frequency components are extracted from the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs).

【0065】予め定めた一定周期のサンプリングタイミ
ングになると、静止判別部54は、AD変換器51a〜
51fからデジタル変換後の加速度(Axs,Ays,Az
s)及び回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)を読み出し
(ステップS1)、例えば読み出した加速度(Axs,A
ys,Azs)及び回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)の時間
変化を観察し変化が無くなったときを静止状態と判別
し、変化が発生しているときを筆記中と判別する。
At a predetermined fixed period of sampling timing, the stillness determining unit 54 sets the AD converters 51a to 51a to
Acceleration (Axs, Ays, Az) after digital conversion from 51f
s) and the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) are read (step S1), for example, the read accelerations (Axs, Axs)
ys, Azs) and the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) are observed over time, and when there is no change, it is determined to be in a stationary state, and when the change occurs, it is determined to be in writing.

【0066】静止判別部54が静止状態と判別すると
(ステップS2)、初期回転角度演算部55は、既に説
明したように加速度センサ2a,2b,2cを用いて検
出した加速度(Axso,Ayso,Azso)を基にして初期
回転角度(φo,θo,Ψo)を算出する(ステップS
3)。
When the stationary state determining section 54 determines that the apparatus is in the stationary state (step S2), the initial rotation angle calculating section 55 determines the accelerations (Axso, Ayso, Azso) detected by using the acceleration sensors 2a, 2b, 2c as described above. ) To calculate the initial rotation angles (φo, θo, Ψo) (Step S)
3).

【0067】その後、加速度センサ2a,2b,2c及
びジャイロ3a,3b,3cから加速度信号及び回転角
速度信号を読み出し(ステップS4)、回転角度変化演
算部56は、ジャイロ3a,3b,3cを用いて検出し
た回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)を基に回転角度の変
化(dφ/dt,dθ/dt,dΨ/dt)を求める
(ステップS5)。筆記中回転角度演算部57は、既に
説明したように初期回転角度(φo,θo,Ψo)と回転
角度の変化(dφ/dt,dθ/dt,dΨ/dt)を
基にφ=φo+Σ(dφ/dt)、θ=θo+Σ(dθ
/dt)、Ψ=Ψo+Σ(dΨ/dt)を計算して、筆
記中の回転角度(φ,θ,Ψ)を算出する(ステップS
6)。
After that, the acceleration signal and the rotational angular velocity signal are read from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c (step S4), and the rotational angle change calculator 56 uses the gyros 3a, 3b, 3c. Changes in the rotation angle (dφ / dt, dθ / dt, dΨ / dt) are obtained based on the detected rotation angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) (step S5). As described above, the rotation angle calculation unit 57 writes φ = φo + Σ (dφ) based on the initial rotation angle (φo, θo, Ψo) and the change in the rotation angle (dφ / dt, dθ / dt, dΨ / dt). / Dt), θ = θo + Σ (dθ
/ Dt) and Ψ = Ψo + Σ (dΨ / dt) to calculate the rotation angle (φ, θ, Ψ) during writing (step S).
6).

【0068】角加速度演算部58はジャイロ3a,3
b,3cを用いて検出した回転角速度(ωxs,ωys,ω
zs)を基に回転角加速度(dωxs/dt,dωys/d
t,dωzs/dt)を算出する(ステップS7)。加速
度補正部60は回転角速度(ωxs,ωys,ωzs)及び回
転角加速度(dωxs/dt,dωys/dt,dωzs/d
t)を基に、既に説明したように加速度センサ2a,2
b,2cを用いて検出した加速度(Axs,Ays,Azs)
を補正して、ペン先部8におけるペン軸座標系(Xs,
Ys,Zs)での加速度(Axos,Ayos,Azos)を算出
する(ステップS8)。このように加速度センサ2a,
2b,2cを用いて検出した加速度(Axs,Ays,Az
s)を基にペン先部8におけるペン軸座標系(Xs,Y
s,Zs)での加速度(Axos,Ayos,Azos)を算出す
るので、加速度センサ2a,2b,2cの取付位置がペ
ン先部8から離れていることによるペン軸9の傾斜運動
の影響をなくすことができる。
The angular acceleration calculator 58 is provided with the gyro 3a, 3
b, 3c, the rotational angular velocity (ωxs, ωys, ω
zs), the rotational angular acceleration (dωxs / dt, dωys / d
t, dωzs / dt) is calculated (step S7). The acceleration correction unit 60 calculates the rotational angular velocities (ωxs, ωys, ωzs) and the rotational angular accelerations (dωxs / dt, dωys / dt, dωzs / d).
t), the acceleration sensors 2a, 2
acceleration detected using b, 2c (Axs, Ays, Azs)
Is corrected and the pen axis coordinate system (Xs,
The acceleration (Axos, Ayos, Azos) at Ys, Zs) is calculated (step S8). Thus, the acceleration sensors 2a,
Acceleration (Axs, Ays, Az) detected using 2b and 2c
s) based on the pen axis coordinate system (Xs, Y
Since the acceleration (Axos, Ayos, Azos) at (s, Zs) is calculated, the influence of the tilt motion of the pen shaft 9 due to the mounting position of the acceleration sensors 2a, 2b, 2c being away from the pen tip 8 is eliminated. be able to.

【0069】座標変換演算部60は、筆記中回転角度演
算部57が算出した筆記中のペン軸9の回転角度(φ,
θ,Ψ)を用いて、加速度補正部59が算出したペン先
部8におけるペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)での加速
度(Axos,Ayos,Azos)を重力座標系(Xg,Yg,
Zg)におけるペン先部8の加速度(Axog,Ayog,Az
og)に変換する(ステップS9)。このように、ペン軸
座標系(Xs,Ys,Zs)での加速度(Axos,Ayos,
Azos)を重力座標系(Xg,Yg,Zg)における加速度
(Axog,Ayog,Azog)に変換するので、ペン軸9の
傾斜による影響を除去することができる。重力加速度除
去部61は、重力座標系(Xg,Yg,Zg)におけるペ
ン先部8の加速度(Axog,Ayog,Azog)から重力加
速度gの成分を除去し、重力加速度gによる影響を除去
する(ステップS10)。速度演算部62は重力加速度
除去部61が重力加速度を除去した後の重力座標系(X
g,Yg,Zg)におけるペン先部8の加速度(Axog,A
yog,Azog)を積分してペン先部8の速度(Vxog,Vy
og,Vzog)を算出する(ステップS11)。
The coordinate transformation calculation unit 60 calculates the rotation angle (φ, φ) of the pen shaft 9 during writing calculated by the rotation angle calculation unit 57 during writing.
θ, Ψ), the acceleration (Axos, Ayos, Azos) in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) of the pen tip 8 calculated by the acceleration correction unit 59 is converted into the gravity coordinate system (Xg, Yg,
Zg), the acceleration of the pen tip 8 (Axog, Ayog, Az)
og) (step S9). Thus, the accelerations (Axos, Ayos, and Axos) in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs)
Azos) is converted into acceleration (Axog, Ayog, Azog) in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg), so that the influence of the inclination of the pen shaft 9 can be removed. The gravitational acceleration removing unit 61 removes the component of the gravitational acceleration g from the acceleration (Axog, Ayog, Azog) of the pen tip 8 in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg), and removes the influence of the gravitational acceleration g ( Step S10). The speed calculation unit 62 calculates the gravitational coordinate system (X) after the gravitational acceleration removing unit 61 removes the gravitational acceleration.
g, Yg, Zg), the acceleration (Axog, A) of the pen tip 8
yog, Azog) and integrate the speed (Vxog, Vy) of the pen tip 8
og, Vzog) (step S11).

【0070】速度補正部65は、既に説明したようにし
て速度ゼロ検出部64がペン先部8の停止状態を検出す
ると(ステップS12)、ペン先部8の速度がゼロにな
るように速度演算部62が算出した重力座標系(Xg,
Yg,Zg)における速度(Vxog,Vyog,Vzog)を補
正する(ステップS13)。これにより、累積誤差によ
り筆記検出誤差が発生することを防止できる。上記速度
補正部65による補正のさらに具体的な方法については
後に説明する。移動量演算部66は上記のようにして求
めた重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度(Vxog,Vyo
g,Vzog)を基に移動方向及び移動量(Xog,Yog,Z
og)を算出して(ステップS14)、ペン先部8の軌跡
を求め、入力処理が終了するまで上記動作を繰り返す
(ステップS15)。
When the zero speed detector 64 detects the stop state of the pen tip 8 (step S12) as described above, the speed corrector 65 calculates the speed so that the speed of the pen tip 8 becomes zero. The gravity coordinate system (Xg,
The speed (Vxog, Vyog, Vzog) at Yg, Zg) is corrected (step S13). Thus, it is possible to prevent a writing error from occurring due to the accumulated error. A more specific method of the correction by the speed correction unit 65 will be described later. The movement amount calculation unit 66 calculates the speeds (Vxog, Vyo) of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) obtained as described above.
g, Vzog) based on the moving direction and moving amount (Xog, Yog, Z)
og) (step S14), the trajectory of the pen tip 8 is obtained, and the above operation is repeated until the input processing is completed (step S15).

【0071】次ぎに、上記速度補正部65による補正の
さらに具体的な方法について説明する。
Next, a more specific method of the correction by the speed correcting section 65 will be described.

【0072】上記速度補正部65は、速度ゼロ検出部6
4がペン先部8の停止状態を検出すると、速度演算部6
2が積分演算して求めたペン軸座標系(Xs,Ys,Z
s)の各軸方向の速度をゼロにリセットして、停止状態
における速度をゼロにする。これは、例えば図7(a)
に示すように理想的な速度変化C1に対して補正を行な
わない場合は、積分による累積誤差によりドリフトが生
じ、速度変化C2の波形が右下がりになる。これに対し
て、図中E1〜E4で示す停止状態における速度をゼロに
補正することにより、図7(b)に示すように理想的な
速度変化C1と誤差の少ない速度変化C3を求めることが
できる。このように、停止状態であることを検出した際
の速度をゼロにリセットするだけでドリフトが低減で
き、理想的なペン先部8の速度波形を得ることができ
る。このように簡単な補正をすることにより、処理速度
を速めることができる。したがって、ペン先部8の停止
状態を的確に検出でき、且つ、S/N比及びオフセット
の良好な加速度センサを用いて加速度を検出した場合に
有効な補正である。
The speed correcting section 65 includes a speed zero detecting section 6
When the pen 4 detects the stop state of the pen tip part 8, the speed calculating part 6
2 is a pen axis coordinate system (Xs, Ys, Z
s) The speed in each axis direction is reset to zero, and the speed in the stop state is set to zero. This is, for example, shown in FIG.
When the correction is not performed on the ideal speed change C1 as shown in (1), drift occurs due to the accumulated error due to integration, and the waveform of the speed change C2 falls to the right. On the other hand, by correcting the speed in the stop state indicated by E1 to E4 in the drawing to zero, it is possible to obtain an ideal speed change C1 and a speed change C3 with a small error as shown in FIG. 7B. it can. In this way, drift can be reduced only by resetting the speed at the time of detecting the stop state to zero, and an ideal speed waveform of the pen tip 8 can be obtained. By performing such a simple correction, the processing speed can be increased. Therefore, this is an effective correction when the stop state of the pen tip 8 can be accurately detected, and the acceleration is detected using an acceleration sensor having a good S / N ratio and offset.

【0073】また、上記速度補正部65は、速度ゼロ検
出部64がペン先部8の停止状態を検出すると、速度演
算部62が積分演算して求めたペン軸座標系(Xs,Y
s,Zs)の各軸方向の速度がゼロになるように前回停止
状態を検出してから今回停止状態を検出するまでの重力
座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を補正するようにして
も良い。例えば図中点線で囲んだ速度差Fを速度演算部
62の計算結果から差し引くことにより補正を行なう。
この場合、前回停止状態を検出してから今回停止状態を
検出するまでの重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を
記憶部7で記憶する必要があるが、図7(c)に示すよ
うに補正を行なった部分に段のないさらに正確なペン先
部8の速度波形C4を得ることができる。また、演算が
簡単なので迅速な補正を行なうことができる。ここで、
ペン先部8の停止時刻からの時間差で重み付けするよう
にしても良い。
When the zero speed detector 64 detects that the pen tip 8 has stopped, the speed corrector 65 calculates the pen axis coordinate system (Xs, Y
(s, Zs) to correct the speed in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) from the previous stop state detection to the current stop state detection so that the velocity in each axis direction of the axis becomes zero. Is also good. For example, the correction is performed by subtracting the speed difference F surrounded by a dotted line from the calculation result of the speed calculation unit 62.
In this case, it is necessary to store the speed in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) from the detection of the previous stop state to the detection of the current stop state in the storage unit 7, as shown in FIG. In this way, a more accurate velocity waveform C4 of the pen tip portion 8 can be obtained without any steps in the corrected portion. In addition, since the calculation is simple, quick correction can be performed. here,
Weighting may be performed based on the time difference from the stop time of the pen tip portion 8.

【0074】さらに、上記速度補正部65は、速度ゼロ
検出部64がペン先部8の停止状態を検出すると、その
停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,Yg,
Zg)の加速度を積分演算して求めた速度をゼロにする
とともに、重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度変化
及び速度変化が連続するようにスプライン補間による補
正をするようにしても良い。
Further, when the zero speed detector 64 detects the stop state of the pen tip portion 8, the speed corrector 65 detects the gravitational coordinate system (Xg, Yg,
The speed obtained by integrating the acceleration of Zg) may be set to zero, and the correction by spline interpolation may be performed so that the acceleration change and the speed change of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) are continuous. .

【0075】また、上記速度補正部65は、速度ゼロ検
出部64がペン先部8の停止状態を検出すると、その停
止状態を検出した際における重力座標系(Xg,Yg,Z
g)の加速度を積分演算して求めた速度をゼロにする補
正量を算出し、算出した補正量を基に次ぎに停止状態で
あることを検出するまでの重力座標系(Xg,Yg,Z
g)の速度を補正するようにしても良い。例えば既に説
明したようにペン先部8の停止を検出した際の速度をゼ
ロにすると同時に、速度誤差と時間積分からそれ以後の
補正量を速度誤差を積分時間で割ることにより算出す
る。速度誤差を積分時間で割った値は、既に説明した速
度誤差Fに相当する。
When the zero speed detector 64 detects the stop state of the pen tip portion 8, the speed corrector 65 detects the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Z) when the stop state is detected.
g) calculates a correction amount that makes the speed obtained by integrating the acceleration calculated to zero to zero, and based on the calculated correction amount, the gravity coordinate system (Xg, Yg, Z) until the next stop state is detected.
The speed of g) may be corrected. For example, as described above, the speed at the time when the stop of the pen tip 8 is detected is set to zero, and at the same time, the speed error and time integration are used to divide the subsequent correction amount by dividing the speed error by the integration time. The value obtained by dividing the speed error by the integration time corresponds to the speed error F already described.

【0076】さらに、図8に示すように演算部5bが静
止判別部54、初期回転角度演算部55、回転角度変化
演算部56、筆記中回転角度演算部57、角加速度演算
部58、加速度補正部59、座標変換演算部60、重力
加速度除去部61、速度演算部62、高周波判別部6
3、速度ゼロ検出部64、補正判別部67、速度補正部
65及び移動量演算部66を備えるようにしても良い。
補正判別部67は速度ゼロ検出部64がペン先部8の停
止状態を検出すると、その停止状態を検出した際におけ
る重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を積分演算し
て求めた速度が予め定めた閾値以下になっているか否か
を調べ、速度を補正する必要が有るか否かを調べる。速
度補正部65は、補正判別部67が速度を補正する必要
が有ると判別すると、その停止状態を検出した際におけ
る重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を積分演算し
て求めた速度がゼロになるように初期回転角度(φo,
θo,Ψo)を補正する。これにより、ペン軸9の傾斜も
補正することができ、さらに正確に重力座標系(Xg,
Yg,Zg)における加速度を算出することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the calculation unit 5b includes a stationary determination unit 54, an initial rotation angle calculation unit 55, a rotation angle change calculation unit 56, a writing rotation angle calculation unit 57, an angular acceleration calculation unit 58, and an acceleration correction. Unit 59, coordinate conversion operation unit 60, gravitational acceleration removal unit 61, speed operation unit 62, high frequency discrimination unit 6
3, a zero speed detection unit 64, a correction determination unit 67, a speed correction unit 65, and a movement amount calculation unit 66 may be provided.
When the zero speed detecting unit 64 detects the stop state of the pen tip unit 8, the correction determining unit 67 integrates and calculates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) at the time of detecting the stop state. Is checked to determine whether or not the speed is equal to or less than a predetermined threshold value, and whether or not the speed needs to be corrected is checked. When the correction determining unit 67 determines that the speed needs to be corrected, the speed correcting unit 65 integrates and calculates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. The initial rotation angle (φo,
θo, Ψo). Thereby, the inclination of the pen shaft 9 can be corrected, and the gravity coordinate system (Xg,
Yg, Zg) can be calculated.

【0077】また、速度補正部65は、初期回転角度
(φo,θo,Ψo)を補正する代わりに筆記中の回転角
度(φ,θ,Ψ)を補正するようにしても良い。筆記中
の回転角度を補正することにより、筆記中のペン軸9の
傾きをさらに正確に補正できるようになり、さらに正確
に重力座標系(Xg,Yg,Zg)における加速度を算出
することができる。
The speed correction unit 65 may correct the rotation angle (φ, θ, Ψ) during writing instead of correcting the initial rotation angle (φo, θo, Ψo). By correcting the rotation angle during writing, the inclination of the pen shaft 9 during writing can be corrected more accurately, and the acceleration in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) can be calculated more accurately. .

【0078】また、上記実施例ではいずれも速度ゼロ検
出部64は、加速度センサ2a,2b,2c及びジャイ
ロ3a,3b,3cからの信号の高周波数成分並びに感
圧センサ4からの信号を基にペン先部8の停止状態を検
出したが、重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度(Ax
og,Ayog,Azog)が予め定めた閾値以下の状態が予め
定めた時間以上続いたことを検出すると停止状態である
と判断するようにしても良い。入力部5aは、図9に示
すようにAD変換器51a〜51fとLPF53a〜5
3fを有する。演算部5bは、静止判別部54、初期回
転角度演算部55、回転角度変化演算部56、筆記中回
転角度演算部57、角加速度演算部58、加速度補正部
59、座標変換演算部60、重力加速度除去部61、速
度演算部62、速度ゼロ検出部64、速度補正部65及
び移動量演算部66を備える。速度ゼロ検出部64は、
重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度(Axog,Ayo
g,Azog)がそれぞれ予め定めた閾値以下の状態が、例
えば0.05秒以上続いたことを検出すると停止状態である
と判断する。ここで、上記0.05秒の値はLPFのカット
オフ周波数に依存する。また、閾値の値はノイズレベル
から定める。この場合、停止状態の検出は遅れるが、感
圧センサ4などを用いる必要がなく装置を小型化でき
る。
In each of the above embodiments, the zero speed detector 64 detects the high frequency components of the signals from the acceleration sensors 2a, 2b, 2c and the gyros 3a, 3b, 3c and the signal from the pressure sensitive sensor 4. Although the stop state of the pen tip portion 8 was detected, the acceleration (Ax) of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) was detected.
(og, Ayog, Azog) may be determined to be in a stopped state when it is detected that a state of not more than a predetermined threshold has continued for a predetermined time or more. The input unit 5a includes AD converters 51a to 51f and LPFs 53a to 5f as shown in FIG.
3f. The calculation unit 5b includes a stationary determination unit 54, an initial rotation angle calculation unit 55, a rotation angle change calculation unit 56, a writing rotation angle calculation unit 57, an angular acceleration calculation unit 58, an acceleration correction unit 59, a coordinate conversion calculation unit 60, and gravity. It includes an acceleration removing unit 61, a speed calculating unit 62, a speed zero detecting unit 64, a speed correcting unit 65, and a moving amount calculating unit 66. The zero speed detection unit 64
Acceleration (Axog, Ayo) of gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg)
g, Azog) are determined to be in a stopped state when it is detected that the state where each of them is equal to or less than a predetermined threshold has continued for, for example, 0.05 seconds or more. Here, the value of 0.05 second depends on the cutoff frequency of the LPF. The threshold value is determined from the noise level. In this case, although the detection of the stop state is delayed, it is not necessary to use the pressure sensor 4 or the like, and the apparatus can be downsized.

【0079】また、ペン型入力装置1は、例えば図10
に示すように演算部5bに静止判別部54、初期回転角
度演算部55、回転角度変化演算部56、筆記中回転角
度演算部57、角加速度演算部58、加速度補正部5
9、座標変換演算部60、重力加速度除去部61、速度
演算部62、微分演算部68、速度ゼロ検出部64、速
度補正部65a及び移動量演算部66を備えるようにし
ても良い。微分演算部68は座標変換演算部60が座標
変換して得た重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加速
度(Axog,Ayog,Azog)を微分する。速度ゼロ検出
部64cは座標変換演算部60が座標変換して得た重力
座標系(Xg,Yg,Zg)による加速度(Axog,Ayo
g,Azog)と微分演算部68が重力座標系(Xg,Yg,
Zg)による加速度を時間で微分した値とがともに予め
定めた閾値以下であることを検出すると、ペン先部8が
停止状態であると判断する。この場合一定時間を経過す
るのを待つ必要がなく、停止状態の検出を迅速に行なう
ことができる。
The pen-type input device 1 is, for example, as shown in FIG.
As shown in the figure, the stillness determination unit 54, the initial rotation angle calculation unit 55, the rotation angle change calculation unit 56, the writing rotation angle calculation unit 57, the angular acceleration calculation unit 58, and the acceleration correction unit 5 are added to the calculation unit 5b.
9, a coordinate transformation calculating unit 60, a gravitational acceleration removing unit 61, a speed calculating unit 62, a differential calculating unit 68, a zero speed detecting unit 64, a speed correcting unit 65a, and a moving amount calculating unit 66 may be provided. The differential operation unit 68 differentiates the acceleration (Axog, Ayog, Azog) in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) obtained by the coordinate conversion by the coordinate conversion operation unit 60. The zero-speed detector 64c calculates accelerations (Axog, Ayo) in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) obtained by the coordinate conversion by the coordinate conversion calculator 60.
g, Azog) and the differential operation unit 68 are based on the gravity coordinate system (Xg, Yg,
When it is detected that both the value obtained by differentiating the acceleration by Zg) with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the pen tip 8 is in the stopped state. In this case, there is no need to wait for a certain time to elapse, and the stop state can be detected quickly.

【0080】また、ペン型入力装置1は、例えば図11
に示すように演算部5bにAD変換器51a〜51f、
LPF53a〜53f、静止判別部54、初期回転角度
演算部55、回転角度変化演算部56、筆記中回転角度
演算部57、角加速度演算部58、加速度補正部59、
座標変換演算部60、重力加速度除去部61、速度演算
部62、速度ゼロ検出部64、速度補正部65及び移動
量演算部66を備えるようにしても良い。速度ゼロ検出
部64は、加速度補正部59が補正した後のペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)の加速度(Axos,Ayos,Azos)
の大きさ√(Axos2+Ayos2+Azos2)と重力加速度g
の大きさの差が予め定めた閾値以下の状態が予め定めた
一定時間以上続いたことを検出すると、ペン先部8が停
止状態であると判断する。この場合、座標変換前に静止
状態か否かを判別するので、静止状態の場合は座標変換
処理などを省略することもでき、処理を迅速に行なうこ
とができる。
The pen-type input device 1 is, for example, as shown in FIG.
As shown in the figure, the AD converters 51a to 51f are
LPFs 53a to 53f, a stillness determination unit 54, an initial rotation angle calculation unit 55, a rotation angle change calculation unit 56, a writing rotation angle calculation unit 57, an angular acceleration calculation unit 58, an acceleration correction unit 59,
A coordinate transformation calculating unit 60, a gravitational acceleration removing unit 61, a speed calculating unit 62, a zero speed detecting unit 64, a speed correcting unit 65, and a moving amount calculating unit 66 may be provided. The zero speed detection unit 64 calculates the acceleration (Axos, Ayos, Azos) in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) after the acceleration correction unit 59 corrects the acceleration.
Size of (Axos 2 + Ayos 2 + Azos 2 ) and gravitational acceleration g
When it is detected that the state where the difference of the magnitudes is equal to or smaller than the predetermined threshold has continued for a predetermined period of time or more, it is determined that the pen tip portion 8 is in the stopped state. In this case, since it is determined whether or not the camera is in the stationary state before the coordinate conversion, the coordinate conversion processing and the like can be omitted in the stationary state, and the processing can be performed quickly.

【0081】また、速度ゼロ検出部64は、加速度補正
部59が補正した後のペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)
の加速度(Axos,Ayos,Azos)の大きさ√(Axos2
+Ayos2+Azos2)と重力加速度gの大きさの差が予め
定めた閾値以下であり、且つ、加速度補正部59が補正
した後のペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度(Ax
os,Ayos,Azos)を時間で微分した値が予め定めた閾
値以下であることを検出すると、ペン先部8が停止状態
であると判断するようにしても良い。
Further, the zero speed detector 64 detects the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) corrected by the acceleration corrector 59.
The magnitude of the acceleration (Axos, Ayos, Azos) √ (Axos 2
+ Ayos 2 + Azos 2 ) and the magnitude of the gravitational acceleration g are equal to or smaller than a predetermined threshold value, and the acceleration (Ax) of the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) after being corrected by the acceleration correction unit 59.
(os, Ayos, Azos) may be determined to be in a stopped state when it detects that the value obtained by differentiating with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value.

【0082】さらに、上記速度ゼロ検出部64は、感圧
センサ4等を用いてペン先部8が筆記面と接触している
ときにペン先部8が停止状態であるか否かを判断する要
にして、ペン先部8が空中にある場合を除くようにして
も良い。
Further, the speed zero detecting section 64 determines whether or not the pen point 8 is stopped when the pen point 8 is in contact with the writing surface by using the pressure-sensitive sensor 4 or the like. In short, the case where the pen point portion 8 is in the air may be excluded.

【0083】さらに、速度ゼロ検出部64は、各加速度
センサ2a,2b,2cからの加速度信号の高周波数成
分を検出しない状態が継続した時間間隔を予め定めた時
間間隔と比較し、継続時間間隔が予め定めた時間間隔よ
り短い場合はペン先部が停止状態であると判断する。こ
れにより、速度がゼロであり、且つ、加速度がゼロでな
い状態を迅速に検出できるようになる。また、速度ゼロ
検出部64は、継続時間間隔が予め定めた時間間隔以上
の場合はペン先部8が長い時間停止している状態かそれ
とも空中を移動中であると判断して、速度及び加速度が
ともにゼロである状態(長期間の停止状態)を検出す
る。これにより、ペン先部8の停止状態を迅速に検出す
ることができるとともに、感圧センサ4等を用いずとも
ペン先部8が空中にある状態を検出できる。
Further, the zero speed detecting section 64 compares a time interval in which the high frequency component of the acceleration signal from each of the acceleration sensors 2a, 2b, 2c is not detected with a predetermined time interval, and compares the time interval with the predetermined time interval. Is shorter than the predetermined time interval, it is determined that the pen tip is in the stopped state. Thus, it is possible to quickly detect a state where the speed is zero and the acceleration is not zero. When the time interval is equal to or longer than the predetermined time interval, the speed zero detecting unit 64 determines that the pen tip 8 has been stopped for a long time or is moving in the air, and the speed and acceleration are determined. Are both zero (a long-term stop state). Thus, the stopped state of the pen tip 8 can be quickly detected, and the state in which the pen tip 8 is in the air can be detected without using the pressure sensor 4 or the like.

【0084】なお、上記実施例ではオイラー方式による
座標変換を採用したペン型入力装置1について説明した
が、ストラップダウン方式を採用したペン型入力装置で
あっても良い。ストラップダウン方式を採用したペン型
入力装置は、静止状態において加速度センサ2a,2
b,2cを用いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Z
s)における加速度を基に装置の初期回転角度を算出
し、算出した初期回転角度とジャイロ3a,3b,3c
を用いて検出した回転角速度を基に筆記中の回転角度を
算出し、算出した筆記中の回転角度を基に各加速度セン
サ2a,2b,2cを用いて検出したペン軸座標系(X
s,Ys,Zs)における加速度を重力座標系(Xg,Y
g,Zg)における加速度に変換する。
In the above embodiment, the pen-type input device 1 adopting the Euler-type coordinate transformation has been described. However, a pen-type input device employing the strap-down method may be used. The pen-type input device adopting the strap-down method has the acceleration sensors 2a and 2a in a stationary state.
b, 2c, the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Z
s), an initial rotation angle of the device is calculated based on the acceleration, and the calculated initial rotation angle and the gyros 3a, 3b, 3c are calculated.
The rotation angle during writing is calculated on the basis of the rotation angular velocity detected by using the acceleration sensor 2a, 2b, 2c based on the calculated rotation angle during writing.
s, Ys, Zs) is calculated by using the gravitational coordinate system (Xg, Y
g, Zg).

【0085】[0085]

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ペン先
部が筆記面と接触している状態における各加速度センサ
からの加速度信号の高周波数成分を検出してペン先部が
停止状態であるか否かを検出し、ペン先部が停止状態で
あることを検出すると、その検出した際における加速度
を基に求めた速度がゼロになるようにその速度を補正し
て、補正した速度を基に装置の移動方向及び距離を検出
するので、累積誤差が発生することを防止することがで
きる。
As described above, the present invention detects a high frequency component of an acceleration signal from each acceleration sensor in a state where the pen tip is in contact with the writing surface, and stops the pen tip. When the pen tip is stopped, the speed is corrected so that the speed obtained based on the acceleration at the time of detection is zero, and the corrected speed is used as the basis. Since the moving direction and the distance of the apparatus are detected at the same time, it is possible to prevent the occurrence of a cumulative error.

【0086】また、静止状態において加速度センサを用
いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)における
加速度を基に装置の初期回転角度を算出し、算出した初
期回転角度とジャイロを用いて検出した回転角速度を基
に筆記中の回転角度を算出し、算出した筆記中の回転角
度を基に各加速度センサを用いて検出したペン軸座標系
(Xs,Ys,Zs)における加速度を重力座標系(Xg,
Yg,Zg)における加速度に変換し、変換して得た重力
座標系(Xg,Yg,Zg)における加速度を積分して、
重力座標系(Xg,Yg,Zg)における速度を算出し、
ペン先部が筆記面と接触している際の各加速度センサ及
び各ジャイロからの信号の高周波数成分を検出して、ペ
ン先部が停止しているか否かを検出し、ペン先部が停止
状態であることを検出すると、その検出した際における
重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度がゼロになるよう
に重力座標系(Xg,Yg,Zg)における速度を補正
し、重力座標系(Xg,Yg,Zg)における各軸方向の
速度を基に装置の移動方向及び移動距離を算出するの
で、ペン軸の傾斜による影響を除去するとともに速度の
累積誤差の発生を防止できる。
Further, an initial rotation angle of the apparatus is calculated based on the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using the acceleration sensor in the stationary state, and the calculated initial rotation angle and the gyro are used. The rotation angle during writing is calculated based on the detected rotation angular velocity, and the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using each acceleration sensor based on the calculated rotation angle during writing is calculated as gravity coordinates. System (Xg,
Yg, Zg), the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) obtained by the conversion is integrated,
Calculate the velocity in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg)
Detects high-frequency components of signals from each acceleration sensor and each gyro when the pen tip is in contact with the writing surface, detects whether the pen tip is stopped, and stops the pen tip When the state is detected, the velocity in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) is corrected so that the velocity in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) at the time of the detection is zero, and the gravity coordinate system is corrected. Since the moving direction and the moving distance of the apparatus are calculated based on the speeds in the respective axial directions at (Xg, Yg, Zg), it is possible to eliminate the influence of the tilt of the pen shaft and prevent the occurrence of the cumulative error of the speed.

【0087】さらに、3個のジャイロを用いて検出した
回転角速度から回転角加速度を算出し、3個のジャイロ
を用いて検出した回転角速度、算出した回転角加速度及
び各加速度センサの取付位置を基に3個の加速度センサ
を用いて検出した加速度のペン先部を中心とした傾斜運
動による加速度成分を算出し、算出した傾斜運動による
加速度成分を基に加速度センサの取付け位置におけるペ
ン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度を補正してペン
先部におけるペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度
を求め、筆記中の回転角度を基にが補正して求めたペン
先部のペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)による加速度を
重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加速度に変換する
ので、加速度センサの取付け位置がペン先部と離れてい
ることに起因するペン軸の傾斜運動の影響を除去する個
とができる。
Further, the rotational angular acceleration is calculated from the rotational angular velocities detected using the three gyros, and the rotational angular velocity detected using the three gyros, the calculated rotational angular acceleration, and the mounting position of each acceleration sensor are calculated. Calculates the acceleration component of the acceleration detected by using the three acceleration sensors due to the tilting motion around the pen tip, and based on the calculated acceleration component by the tilting motion, the pen axis coordinate system at the mounting position of the acceleration sensor ( Xs, Ys, Zs) are corrected to determine the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the pen tip, and the pen tip is corrected based on the rotation angle during writing. Since the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) is converted into the acceleration in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg), the pen axis caused by the mounting position of the acceleration sensor being separated from the pen tip portion. of Can a number of removing the effects of oblique movement.

【0088】また、重力座標系(Xg,Yg,Zg)によ
る加速度が予め定めた閾値以下の状態が予め定めた一定
時間以上続いたことを検出すると、ペン先部が停止状態
であると判断するので、簡単な構成で停止状態を検出す
ることができる。
When it is detected that the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) is equal to or less than a predetermined threshold for a predetermined time or more, it is determined that the pen tip is in a stopped state. Therefore, the stop state can be detected with a simple configuration.

【0089】また、重力座標系(Xg,Yg,Zg)によ
る加速度と重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加速度
を時間で微分した値とがともに予め定めた閾値以下であ
ることを検出すると、ペン先部が停止状態であると判断
するので、簡単な構成で正確に停止状態を検出すること
ができるとともに停止状態検出の際に一定時間待たなく
ても良くなり迅速に停止状態を検出できるようになる。
When it is detected that both the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) and the value obtained by differentiating the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) with respect to time are below a predetermined threshold value. Since it is determined that the pen tip is in the stop state, the stop state can be accurately detected with a simple configuration, and the stop state can be detected quickly without having to wait for a certain time when detecting the stop state. Become like

【0090】また、加速度センサを用いて検出した加速
度の大きさと重力加速度の大きさの差が予め定めた閾値
以下の状態が予め定めた一定時間以上続いたことを検出
すると、ペン先部が停止状態であると判断するもで、さ
らに簡単な構成で停止状態を検出できる。
When it is detected that the state in which the difference between the magnitude of the acceleration detected by using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or smaller than a predetermined threshold has continued for a predetermined period of time, the pen tip is stopped. By judging the state, the stop state can be detected with a simpler configuration.

【0091】また、加速度センサを用いて検出した加速
度の大きさと重力加速度の大きさの差が予め定めた閾値
以下であり、且つ、加速度センサを用いて検出したペン
軸座標系(Xs,Ys,Zs)による加速度を時間で微分
した値が予め定めた閾値以下であることを検出すると、
ペン先部が停止状態であると判断するので、簡単な構成
で正確且つ迅速に停止状態を検出することができる。
The difference between the magnitude of the acceleration detected using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold value, and the pen axis coordinate system (Xs, Ys, When it is detected that the value obtained by differentiating the acceleration by Zs) with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value,
Since it is determined that the pen tip is in the stopped state, the stopped state can be detected accurately and quickly with a simple configuration.

【0092】また、ペン先部が筆記面と接触していると
きにペン先部が停止状態であるか否かを判断するので、
空中を移動中の場合と停止状態の場合とを誤検出するこ
とを防止することができる。
Since it is determined whether or not the pen tip is stopped when the pen tip is in contact with the writing surface,
It is possible to prevent erroneous detection between the case of moving in the air and the case of a stop state.

【0093】また、各加速度センサの加速度信号から高
周波数成分を検出しない状態が継続した時間を予め定め
た時間間隔と比較し、継続時間が予め定めた時間間隔よ
り短い場合はペン先部が停止状態であると判断し、継続
時間が予め定めた時間間隔以上の場合はペン先部が長い
時間停止している状態かそれとも空中を移動中の状態で
あると判断するので、迅速にペン先部が停止状態である
ことを検出するとともに、別途にセンサ等を設けなくと
もペン先部が筆記面と接触しているか否かを検出するこ
とができる。
The time during which no high-frequency component is detected from the acceleration signal of each acceleration sensor is compared with a predetermined time interval. If the duration is shorter than the predetermined time interval, the pen tip stops. If the duration is longer than the predetermined time interval, it is determined that the pen tip has been stopped for a long time or it is moving in the air, so the pen tip is quickly Is stopped, and it can be detected whether or not the pen tip is in contact with the writing surface without separately providing a sensor or the like.

【0094】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度をゼロに
リセットするので、速度の累積誤差が発生することを防
止することができる。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
Since the speed obtained by integrating the acceleration of (Yg, Zg) is reset to zero, it is possible to prevent the occurrence of a cumulative error in the speed.

【0095】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度がゼロに
なるように前回停止状態を検出してから今回停止状態を
検出するまでの重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を
補正するので、さらに正確に速度の誤差発生を防止でき
る。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
The speed of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) from the detection of the previous stop state to the detection of the current stop state is corrected so that the speed obtained by integrating the acceleration of Yg, Zg) becomes zero. Therefore, occurrence of a speed error can be more accurately prevented.

【0096】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度をゼロに
するとともに、重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度
変化及び速度変化が連続するようにスプライン補間によ
る補正を行なうので、ペン先部の軌跡を正確に検出でき
る。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
Yg, Zg) is calculated by integrating the acceleration, the speed obtained is made zero, and the correction by spline interpolation is performed so that the acceleration change and the speed change in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) are continuous. The trajectory at the tip can be accurately detected.

【0097】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度をゼロに
する補正量を算出し、算出した補正量を基に次ぎに停止
状態であることを検出するまでの重力座標系(Xg,Y
g,Zg)の速度を補正するので、補正量を予め計算する
ことにより処理を早めることができる。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
Yg, Zg) to calculate a correction amount that makes the speed obtained by integrating the accelerations zero, and based on the calculated correction amount, a gravity coordinate system (Xg, Yg) until the next stop state is detected.
g, Zg), the processing can be accelerated by calculating the correction amount in advance.

【0098】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度がゼロに
なるように初期回転角度を補正するので、速度検出の累
積誤差をなくすとともに、ペン型入力装置の回転角度の
検出誤差もなくすことができる。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
Since the initial rotation angle is corrected so that the speed obtained by integrating the accelerations of Yg and Zg) becomes zero, the accumulated error in speed detection and the rotation angle detection error of the pen-type input device are eliminated. Can be.

【0099】また、ペン先部の停止状態を検出すると、
その停止状態を検出した際における重力座標系(Xg,
Yg,Zg)の加速度を積分演算して求めた速度がゼロに
なるように補正量を算出し、算出した補正量を基に次ぎ
に停止状態であることを検出するまでの筆記中の回転角
度を補正するので、速度検出の累積誤差をなくすととも
に、筆記中のペン型入力装置の回転角度の検出誤差もな
くすことができる。
When the stop state of the pen tip is detected,
The gravity coordinate system (Xg,
Yg, Zg) The amount of correction is calculated so that the speed obtained by the integral calculation of the acceleration becomes zero, and the rotation angle during writing until the next stop is detected based on the calculated amount of correction. Is corrected, the accumulated error in speed detection can be eliminated, and the detection error of the rotation angle of the pen-type input device during writing can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】座標系の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a coordinate system.

【図3】演算部の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a calculation unit.

【図4】ペン先部の停止点を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a stop point of a pen tip.

【図5】加速度の高周波数成分の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of a high-frequency component of acceleration.

【図6】筆記入力動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a handwriting input operation.

【図7】速度ずれ及びその補正した速度信号の波形図で
ある。
FIG. 7 is a waveform diagram of a speed deviation and a corrected speed signal.

【図8】回転角度を補正する演算部の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a calculation unit that corrects a rotation angle.

【図9】加速度を基に停止状態を判別する演算部の構成
図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a calculation unit that determines a stop state based on acceleration.

【図10】速度及びその微分値から停止状態を判別する
演算部の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a calculation unit that determines a stop state from a speed and a differential value thereof.

【図11】検出加速度と重力加速度を基に停止状態を判
別する演算部の構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a calculation unit that determines a stop state based on detected acceleration and gravitational acceleration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ペン型入力装置 2 加速度センサ 3 ジャイロ 4 感圧センサ 5 処理部 5a 入力部 5b 演算部 54 静止判別部 55 初期回転角度演算部 56 回転角度変化演算部 57 筆記中回転角度演算部 58 角加速度演算部 59 加速度補正部 60 座標変換演算部 61 重力加速度除去部 62 速度演算部 63 高周波判別部 64 速度ゼロ検出部 65 速度補正部 66 移動量演算部 67 補正判別部 68 微分演算部 8 ペン先部 9 ペン軸 Reference Signs List 1 pen-type input device 2 acceleration sensor 3 gyro 4 pressure-sensitive sensor 5 processing unit 5a input unit 5b calculation unit 54 stillness determination unit 55 initial rotation angle calculation unit 56 rotation angle change calculation unit 57 rotation angle calculation unit during writing 58 angular acceleration calculation Unit 59 Acceleration correction unit 60 Coordinate conversion calculation unit 61 Gravitational acceleration removal unit 62 Speed calculation unit 63 High frequency discrimination unit 64 Speed zero detection unit 65 Speed correction unit 66 Movement amount calculation unit 67 Correction determination unit 68 Differential calculation unit 8 Pen tip unit 9 Pen axis

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の加速度センサを有し、各加速度セ
ンサが出力した加速度を示す信号を基に装置の移動方向
及び距離を検出するペン型入力装置において、速度ゼロ
検出部と速度補正部を有し、速度ゼロ検出部はペン先部
が筆記面と接触している状態における各加速度センサか
らの加速度信号の高周波数成分を検出してペン先部が停
止状態であるか否かを検出し、加速度補正部はペン先部
が停止状態であることを検出すると、その検出した際に
おける加速度を基に求めた速度がゼロになるようにその
速度を補正することを特徴とするペン型入力装置。
1. A pen-type input device having a plurality of acceleration sensors and detecting a moving direction and a distance of the device based on a signal indicating an acceleration output from each of the acceleration sensors. The zero speed detecting unit detects whether or not the pen tip is stopped by detecting a high frequency component of an acceleration signal from each acceleration sensor in a state where the pen tip is in contact with the writing surface. A pen-type input device, wherein the acceleration correction unit detects that the pen tip is in a stopped state, and corrects the speed so that the speed obtained based on the acceleration at the time of the detection is zero. .
【請求項2】 3個の加速度センサと3個のジャイロと
演算部を有し、3個の加速度センサはそれぞれペン軸を
Zs軸としたペン座標系(Xs,Ys,Zs)のXs軸方
向,Ys軸方向及びZs軸方向の加速度を示す信号を出力
し、3個のジャイロはそれぞれXs軸周り,Ys軸周り及
びZs軸周りの回転角速度を示す信号を出力し、演算部
は初期回転角度演算部と筆記中回転角度演算部と座標変
換演算部と速度演算部と速度ゼロ検出部と速度補正部と
移動量演算部を備え、初期回転角度演算部は静止状態に
おいて加速度センサを用いて検出したペン軸座標系(X
s,Ys,Zs)における加速度を基に装置の初期回転角
度を算出し、筆記中回転角度演算部は初期回転角度演算
部が算出した初期回転角度とジャイロを用いて検出した
回転角速度を基に筆記中の回転角度を算出し、座標変換
演算部は筆記中回転角度演算部が算出した筆記中の回転
角度を基に各加速度センサを用いて検出したペン軸座標
系(Xs,Ys,Zs)における加速度を重力加速度方向
に伸びる軸をZg軸にした重力座標系(Xg,Yg,Zg)
における加速度に変換し、速度演算部は座標変換演算部
が座標変換して得た重力座標系(Xg,Yg,Zg)にお
ける加速度を積分して、重力座標系(Xg,Yg,Zg)
における速度を算出し、速度ゼロ検出部はペン先部が筆
記面と接触している際の各加速度センサ及び各ジャイロ
からの信号の高周波数成分を検出して、ペン先部が停止
しているか否かを検出し、速度補正部は速度ゼロ検出部
がペン先部が停止状態であることを検出すると、その検
出した際における速度演算部が算出した速度を基に重力
座標系(Xg,Yg,Zg)における速度がゼロになるよ
うに速度演算部が算出した重力座標系(Xg,Yg,Z
g)における速度を補正し、移動量演算部は重力座標系
(Xg,Yg,Zg)における各軸方向の速度を基に装置
の移動方向及び移動距離を算出することを特徴とするペ
ン型入力装置。
2. An acceleration sensor comprising three acceleration sensors, three gyros, and a calculation unit, wherein each of the three acceleration sensors is in the Xs-axis direction of a pen coordinate system (Xs, Ys, Zs) with the pen axis being the Zs axis. , Ys-axis direction and Zs-axis direction acceleration, and the three gyros output signals indicating the Xs axis rotation, the Ys axis rotation, and the rotation angular velocity around the Zs axis, respectively. It has a calculation unit, a writing rotation angle calculation unit, a coordinate conversion calculation unit, a speed calculation unit, a speed zero detection unit, a speed correction unit, and a movement amount calculation unit. The initial rotation angle calculation unit detects using an acceleration sensor in a stationary state. Pen axis coordinate system (X
s, Ys, Zs), the initial rotation angle of the device is calculated based on the acceleration, and during writing, the rotation angle calculation unit calculates the initial rotation angle calculated by the initial rotation angle calculation unit and the rotation angular speed detected using the gyro. The rotation angle during writing is calculated, and the coordinate conversion operation unit detects the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) detected using each acceleration sensor based on the rotation angle during writing calculated by the rotation angle operation unit during writing. Coordinate system (Xg, Yg, Zg) with the axis extending in the direction of gravitational acceleration as the Zg axis
, And the velocity calculator integrates the acceleration in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) obtained by the coordinate conversion by the coordinate conversion calculator to obtain the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg).
, The zero speed detector detects high frequency components of signals from each acceleration sensor and each gyro when the pen tip is in contact with the writing surface, and determines whether the pen tip is stopped. When the speed correction unit detects that the pen tip is in a stopped state, the speed correction unit detects whether or not the pen tip is in a stopped state, and based on the speed calculated by the speed calculation unit at the time of the detection, detects the gravity coordinate system (Xg, Yg). , Zg), the gravity coordinate system (Xg, Yg, Z) calculated by the speed calculation unit so that the speed becomes zero.
g), the moving amount calculation unit calculates the moving direction and the moving distance of the device based on the speed in each axis direction in the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg). apparatus.
【請求項3】 上記演算部は角加速度演算部と加速度補
正部を備え、角加速度演算部は3個のジャイロを用いて
検出した回転角速度から回転角加速度を求め、加速度補
正部は3個のジャイロを用いて検出した回転角速度、角
加速度演算部が算出した回転角加速度及び各加速度セン
サの取付位置を基に3個の加速度センサを用いて検出し
た加速度のペン先部を中心とした傾斜運動による加速度
成分を算出し、算出した傾斜運動による加速度成分を基
に加速度センサの取付け位置におけるペン軸座標系(X
s,Ys,Zs)の加速度を補正してペン先部におけるペ
ン軸座標系(Xs,Ys,Zs)の加速度を求め、座標変
換演算部は筆記中の回転角度を基に加速度補正部が補正
して求めたペン先部のペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)
による加速度を重力座標系(Xg,Yg,Zg)による加
速度に変換する請求項1又は2記載のペン型入力装置。
3. The calculation unit includes an angular acceleration calculation unit and an acceleration correction unit. The angular acceleration calculation unit obtains a rotation angular acceleration from rotation angular velocities detected by using three gyros. Inclined motion of the acceleration detected using three acceleration sensors based on the rotational angular velocity detected using the gyro, the rotational angular acceleration calculated by the angular acceleration calculation unit, and the mounting position of each acceleration sensor around the pen tip Is calculated based on the calculated acceleration component due to the tilting motion, and the pen axis coordinate system (X
s, Ys, Zs) is corrected to determine the acceleration in the pen axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) at the pen tip, and the coordinate conversion calculation unit corrects the acceleration based on the rotation angle during writing. Axis coordinate system (Xs, Ys, Zs) of the pen tip obtained by
3. The pen-type input device according to claim 1, wherein the acceleration is converted into an acceleration based on a gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg).
【請求項4】 上記速度ゼロ検出部は重力座標系(X
g,Yg,Zg)による加速度が予め定めた閾値以下の状
態が予め定めた一定時間以上続いたことを検出すると、
ペン先部が停止状態であると判断する請求項1、2又は
3記載のペン型入力装置。
4. The speed zero detecting unit according to claim 1, wherein said speed zero detecting unit is a gravity coordinate system (X).
g, Yg, Zg) when it is detected that the state of being equal to or less than a predetermined threshold has continued for a predetermined time or more,
4. The pen-type input device according to claim 1, wherein the pen tip portion is determined to be in a stopped state.
【請求項5】 上記速度ゼロ検出部は重力座標系(X
g,Yg,Zg)による加速度と重力座標系(Xg,Yg,
Zg)による加速度を時間で微分した値とがともに予め
定めた閾値以下であることを検出すると、ペン先部が停
止状態であると判断する請求項1、2又は3記載のペン
型入力装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the speed zero detecting unit is a gravitational coordinate system (X).
g, Yg, Zg) and the gravitational coordinate system (Xg, Yg,
4. The pen-type input device according to claim 1, wherein when it is detected that the value obtained by differentiating the acceleration by Zg with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the pen tip is in a stopped state.
【請求項6】 上記速度ゼロ検出部は加速度センサを用
いて検出した加速度の大きさと重力加速度の大きさの差
が予め定めた閾値以下の状態が予め定めた一定時間以上
続いたことを検出すると、ペン先部が停止状態であると
判断する請求項1、2又は3記載のペン型入力装置。
6. The speed zero detection unit detects that a state in which a difference between the magnitude of the acceleration detected by using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold has continued for a predetermined time or more. 4. The pen-type input device according to claim 1, wherein the pen tip portion is determined to be in a stopped state.
【請求項7】 上記速度ゼロ検出部は加速度センサを用
いて検出した加速度の大きさと重力加速度の大きさの差
が予め定めた閾値以下であり、且つ、加速度センサを用
いて検出したペン軸座標系(Xs,Ys,Zs)による加
速度を時間で微分した値が予め定めた閾値以下であるこ
とを検出すると、ペン先部が停止状態であると判断する
請求項1、2又は3記載のペン型入力装置。
7. The pen speed coordinate detecting unit according to claim 1, wherein a difference between the magnitude of the acceleration detected by using the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or less than a predetermined threshold value, and the pen axis coordinate detected by using the acceleration sensor. 4. The pen according to claim 1, wherein the pen tip is determined to be in a stopped state when a value obtained by differentiating the acceleration by the system (Xs, Ys, Zs) with respect to time is equal to or less than a predetermined threshold value. Type input device.
【請求項8】 上記速度ゼロ検出部はペン先部が筆記面
と接触しているときにペン先部が停止状態であるか否か
を判断する請求項4乃至7のいずれかに記載のペン型入
力装置。
8. The pen according to claim 4, wherein the zero speed detecting unit determines whether or not the pen tip is stopped when the pen tip is in contact with the writing surface. Type input device.
【請求項9】 上記速度ゼロ検出部は各加速度センサの
加速度信号から高周波数成分を検出しない状態の継続し
た時間間隔を予め定めた時間間隔と比較し、継続時間間
隔が予め定めた時間間隔より短い場合はペン先部が停止
状態であると判断し、継続時間間隔が予め定めた時間間
隔以上の場合はペン先部が長い時間停止している状態か
それとも空中を移動中の状態であると判断するかを検出
する請求項4、5又は6記載のペン型入力装置。
9. The speed zero detecting section compares a continuous time interval in which no high frequency component is detected from the acceleration signal of each acceleration sensor with a predetermined time interval, and determines that the continuous time interval is longer than the predetermined time interval. If it is shorter, it is determined that the pen tip is in a stopped state, and if the continuous time interval is equal to or longer than a predetermined time interval, it is determined that the pen tip is in a state of stopping for a long time or in a state of moving in the air. 7. The pen-type input device according to claim 4, wherein the pen-type input device detects whether to judge.
【請求項10】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度をゼロにリセットする請求項1
乃至9のいずれかに記載のペン型入力装置。
10. The speed correction unit, when the zero speed detection unit detects the stop state of the pen tip, integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when detecting the stop state. 2. The method according to claim 1, wherein the determined speed is reset to zero.
10. The pen-type input device according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度がゼロになるように前回停止状
態を検出してから今回停止状態を検出するまでの重力座
標系(Xg,Yg,Zg)の速度を補正する請求項1乃至
9のいずれかに記載のペン型入力装置。
11. The speed correction unit integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the zero speed detection unit detects the stop state of the pen tip, when the stop state is detected. 10. The speed in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) from the previous stop state detection to the current stop state detection so that the obtained speed becomes zero is corrected. Pen type input device.
【請求項12】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度をゼロにするとともに、重力座
標系(Xg,Yg,Zg)の加速度変化及び速度変化が連
続するようにスプライン補間による補正をする請求項1
乃至9のいずれかに記載のペン型入力装置。
12. The speed correction unit, when the speed zero detection unit detects the stop state of the pen tip, integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the stop state is detected. 2. The method according to claim 1, wherein the determined speed is set to zero, and a correction by spline interpolation is performed so that a change in acceleration and a change in speed in the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) are continuous.
10. The pen-type input device according to any one of claims 9 to 9.
【請求項13】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度をゼロにする補正量を算出し、
算出した補正量を基に次ぎに停止状態であることを検出
するまでの重力座標系(Xg,Yg,Zg)の速度を補正
する請求項1乃至9のいずれかに記載のペン型入力装
置。
13. The speed correction unit, when the zero speed detection unit detects the stop state of the pen tip, integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when detecting the stop state. Calculate the correction amount that makes the obtained speed zero,
10. The pen-type input device according to claim 1, wherein the speed of the gravity coordinate system (Xg, Yg, Zg) until the next stop state is detected is corrected based on the calculated correction amount.
【請求項14】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度がゼロになるように初期回転角
度を補正する請求項1乃至9のいずれかに記載のペン型
入力装置。
14. The speed correction unit integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the zero speed detection unit detects the stop state of the pen tip unit when the stop state is detected. 10. The pen-type input device according to claim 1, wherein the initial rotation angle is corrected so that the determined speed becomes zero.
【請求項15】 上記速度補正部は速度ゼロ検出部がペ
ン先部の停止状態を検出すると、その停止状態を検出し
た際における重力座標系(Xg,Yg,Zg)の加速度を
積分演算して求めた速度がゼロになるように補正量を算
出し、算出した補正量を基に次ぎに停止状態であること
を検出するまでの筆記中の回転角度を補正する請求項1
乃至9のいずれかに記載のペン型入力装置。
15. The speed correction unit integrates the acceleration of the gravitational coordinate system (Xg, Yg, Zg) when the zero speed detection unit detects the stop state of the pen tip, when the stop state is detected. A correction amount is calculated so that the obtained speed becomes zero, and the rotation angle during writing until the next stop state is detected is corrected based on the calculated correction amount.
10. The pen-type input device according to any one of claims 9 to 9.
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