JP2001117711A - 入力装置および筆記具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筆記具の先端筆記部位についての筆記情報の
正確な算出が可能な入力装置を提供する。 【解決手段】 二次元加速度をそれぞれ検出する二以上
の加速度センサ１１，１２が軸方向に対して互いに異な
る位置に配設された入力用の筆記具２と、二以上の加速
度センサ１１，１２によってそれぞれ検出された加速度
検出信号ＳX1，ＳY1，ＳX2，ＳY2に基づいて筆記平面方
向に対する筆記具２についての筆記情報としての筆記平
面筆記情報ＤP を算出する処理手段２１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータやワ
ードプロセッサなどの情報処理装置に用いられてペン型
の筆記具に配設された加速度センサの加速度検出信号に
基づいて筆記情報を算出する入力装置、およびその筆記
具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、筆記具に内蔵の加速度センサによ
って検出された加速度検出信号に基づいて、筆記具の先
端筆記部位の加速度や移動量などの筆記情報を算出する
入力装置が種々提案されている。この種の入力装置とし
て、発明者は、図６に示す筆記具５１を備えた手書き入
力装置を既に提案している（特開平７−２２０１２７
号）。この手書き入力装置では、筆記具５１を用いて筆
記した場合、その筆記具５１に内蔵させたＸ方向用の加
速度センサ５２および図外のＹ方向用の加速度センサが
Ｘ方向の加速度検出信号およびＹ方向の加速度検出信号
をそれぞれ検出する。次いで、手書き入力装置本体側
で、Ｘ方向に対する加速度検出信号およびＹ方向に対す
る加速度検出信号をそれぞれ２回積分することによりＸ
方向に対する変位信号およびＹ方向に対する変位信号を
生成し、その両変位信号に基づいて筆記具５１によって
筆記された筆記文字を再現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発明者が既
に提案している手書き入力装置には、以下の改善すべき
点がある。なお、理解を容易にするため、以下、筆記具
５１をＸ方向に沿って移動させて、加速度センサ５２か
ら出力される加速度検出信号にのみ基づいて筆記文字を
再現する場合を例に挙げて説明する。通常、筆記具５１
を傾けた状態で筆記する場合、加速度センサ５２によっ
て検出される加速度の方向に一致する検出平面と、筆記
具５１で筆記される筆記平面とは、図６に示すように、
互いに非平行状態となる。この場合、筆記具５１を鉛直
方向に対して角度θ（ｔ）傾けた状態で加速度ａ（ｔ）
で筆記したとすれば、加速度センサ５２によって検出さ
れる検出平面上における加速度ａｓ１（ｔ）は、ａ
（ｔ）・COS θ（ｔ）で表される。このため、この加速
度ａｓ１（ｔ）には、筆記平面上で移動する筆記具５１
に実際に作用する加速度ａ（ｔ）と比較して、値（ａ
（ｔ）・（１−COS θ（ｔ）））に相当する加速度誤差
が含まれている。したがって、この手書き入力装置に
は、筆記情報の精度向上が望まれている。

【０００４】一方、発明者は、一次元加速度センサの検
出方向と入力平面部（筆記平面）との非平行性の影響
を、検出方向が同一の一次元加速度センサを筆記具を挟
んで２個設けて除去したり、傾斜センサを設けて筆記具
の傾斜に応じて加速度検出信号や加速度検出信号から得
られる情報を修正したりしてもよいとの内容も提案して
いる（同公報）。しかし、前者の方法では、実際には、
非平行性の影響を除去するのは困難であり、後者の方法
では、現存する傾斜センサを用いた場合、筆記具の大型
化やコストの高騰を招くという不都合が生じる。

【０００５】また、筆記具５１に内蔵の加速度センサ５
２は、例えば、内部に配設させた重りなどの変位に基づ
いて加速度を検出する。一方、筆記具５１は、筆記の際
には一般的に傾けた状態で用いられる。したがって、筆
記具５１を傾けた状態では、この重りが重力加速度ｇに
よって変位する。この結果、筆記具５１を傾けた場合、
加速度センサ５２は、筆記状態ではないにも拘わらず、
下記の式で示すように、その重力加速度ｇに応じた加
速度ａｓ２（ｔ）を検出する。このため、この手書き入
力装置には、重力加速度ｇに起因して増加する加速度誤
差（ｇ・SIN θ（ｔ））が加速度検出信号に含まれてし
まうことになり、この点を改善すべきとの要請がある。 ａｓ２（ｔ）＝ｇ・SIN θ（ｔ）・・・・・・式

【０００６】さらに、加速度センサ５２を筆記具５１の
先端筆記部位に取り付けるのは実際には不可能のため、
加速度センサ５２は軸方向の上部に取り付けられてい
る。一方、筆記具５１を回転させた場合、筆記具５１に
作用する加速度は、一般的には筆記具５１の各部位で相
違する。したがって、筆記具５１の先端筆記部位に作用
する加速度と、加速度センサ５２の取付け部位に作用す
る加速度とが相違する。このため、筆記具５１を回転さ
せた際に加速度センサ５２によって検出される加速度検
出信号には、加速度センサ５２の取付け位置に起因する
加速度誤差が含まれているため、これを改善すべきとの
要請もある。また、加速度センサ５２によって検出され
る加速度検出信号に誤差が含まれている場合には、文字
や記号の認識処理における信頼性が低下すると共に、筆
記軌跡を再現する際の再現誤差が大きくなるため、筆記
軌跡に基づいて署名認証を行う場合、その確実性が低下
する結果、これを改善すべきとの要請もある。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、筆記具の先端筆記部位についての筆記情報
の正確な算出が可能な入力装置および筆記具を提供する
ことを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の入力装置は、二次元加速度をそれぞれ検出
する二以上の加速度センサが軸方向に対して互いに異な
る位置に配設された入力用の筆記具と、二以上の加速度
センサによってそれぞれ検出された加速度検出信号に基
づいて筆記平面方向に対する筆記具についての筆記情報
としての筆記平面筆記情報を算出する処理手段とを備え
たことを特徴とする。なお、二次元加速度センサは、一
次元加速度センサを一対用いることによって構成するこ
ともできる。

【０００９】請求項２記載の入力装置は、請求項１記載
の入力装置において、処理手段は、加速度検出信号に基
づいて筆記具の傾斜角度を算出し、その傾斜角度および
加速度検出信号に基づいて、筆記平面筆記情報を算出す
ることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の入力装置は、請求項２記載
の入力装置において、処理手段は、算出した傾斜角度に
基づいて、各加速度センサ各々の加速度検出平面に対す
る筆記情報を筆記平面に対する筆記情報に変換すること
により、筆記平面筆記情報を算出することを特徴とす
る。

【００１１】請求項４記載の入力装置は、請求項１から
３のいずれかに記載の入力装置において、筆記具は、２
つの加速度センサを備え、処理手段は、２つの加速度セ
ンサ間の距離と、２つの加速度センサ間の中心位置から
筆記具の先端筆記部位までの距離とに基づいて、筆記平
面筆記情報としての先端筆記部位の回転に応じた加速度
を補正することを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の入力装置は、請求項１から
４のいずれかに記載の入力装置において、筆記平面筆記
情報は、筆記具における先端筆記部位の加速度、移動速
度および移動量のうちの少なくとも１つであることを特
徴とする。

【００１３】請求項６記載の入力装置は、請求項１から
５のいずれかに記載の入力装置において、処理手段は、
二以上の加速度センサの少なくとも１つによって検出さ
れた加速度検出信号に含まれている所定の周波数成分に
基づいて筆記具の筆記状態を検出することにより文字ま
たは記号における各画の書き始めおよび書き終わりを検
出することを特徴とする。

【００１４】請求項７記載の入力装置は、請求項６記載
の入力装置において、処理手段は、筆記平面筆記情報と
しての先端筆記部位の加速度を積分処理することにより
先端筆記部位の速度を算出すると共に、検出した二以上
の各画の書き始めにおける先端筆記部位の速度が０ｃｍ
／Ｓとなるように先端筆記部位の速度を補正することを
特徴とする。

【００１５】請求項８記載の入力装置は、請求項６また
は７記載の入力装置において、筆記状態検出結果と筆記
平面筆記情報とに基づいて、軌跡再現、文字記号認識お
よび署名認証の少なくとも１つを行うことを特徴とす
る。

【００１６】請求項９記載の筆記具は、軸方向に対して
互いに異なる位置に二以上の加速度センサが配設される
と共に二以上の加速度センサによって検出された加速度
検出信号を出力可能に構成されたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る入力装置および筆記具の好適な発明の実施の形
態について説明する。

【００１８】入力装置１は、図１に示すように、筆記具
２と、入力装置本体３とを備えて構成されている。この
場合、筆記具２は、図３に示すように、その外観がペン
状で中空に形成され、その内部には、軸方向に対して上
下の異なる位置に加速度センサ１１，１２が配設されて
いる。この加速度センサ１１，１２は、それぞれ、二次
元加速度センサであって、互いに直交するＸ方向および
Ｙ方向に対する加速度を検出する。なお、両加速度セン
サ１１，１２は、図外の信号出力ケーブルを介して入力
装置本体３に接続されている。一方、入力装置本体３
は、本発明における処理手段に相当する処理部２１と、
筆記具２によって筆記された軌跡などを表示する表示部
２２とを備えている。

【００１９】処理部２１は、Ａ／Ｄ変換器３１，３２、
演算回路３３、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理
回路３４、筆記状態検出回路３５、認識回路３６および
認識用データＲＯＭ３７を備えている。この場合、Ａ／
Ｄ変換器３１は、加速度センサ１１から出力されるＸ方
向に対する加速度検出信号ＳX1、およびＹ方向に対する
加速度検出信号ＳY1をそれぞれアナログ−ディジタル変
換することにより、Ｘ方向の加速度データＤX1およびＹ
方向の加速度データＤY1を生成する。また、Ａ／Ｄ変換
器３２は、加速度センサ１２から出力されるＸ方向に対
する加速度検出信号ＳX2、およびＹ方向に対する加速度
検出信号ＳY2をそれぞれアナログ−ディジタル変換する
ことにより、Ｘ方向の加速度データＤX2およびＹ方向の
加速度データＤY2を生成する。

【００２０】演算回路３３は、ディジタルローパスフィ
ルタを内蔵しており、このディジタルローパスフィルタ
を介して入力した加速度データＤX1，ＤY1，ＤX2，ＤY2
に基づいて、後述する筆記具２の傾斜角度や筆記具２の
先端筆記部位２ａ（図２参照）に作用する加速度などの
筆記情報としての筆記パラメータデータＤP を演算す
る。ＦＦＴ処理回路３４は、例えばＤＳＰ（Digital Si
gnal Processor）で構成され、加速度データＤX1，ＤY
1，ＤX2，ＤY2に含まれている周波数成分を検出し、検
出した周波数データＤF を筆記状態検出回路３５に出力
する。筆記状態検出回路３５は、周波数データＤF に基
づいて、筆記具２を筆記平面に接触させた際に生じる例
えば１００Ｈｚ程度の周波数帯域成分が加速度データＤ
X1，ＤY1，ＤX2，ＤY2のいずれかに含まれているか否か
を判別する。また、筆記状態検出回路３５は、その周波
数帯域成分が含まれていると判別したときには、筆記具
２が筆記状態であるとし判別信号ＳD を出力する。

【００２１】認識回路３６は、筆記状態検出回路３５か
ら出力された判別信号ＳD の立ち上がりエッジおよび立
ち下がりエッジに基づいて文字や記号の各画の書き始め
および書き終わりをそれぞれ検出すると共に、その検出
結果、および演算回路３３から出力される筆記パラメー
タデータＤP に基づいて、文字記号の軌跡を再現するた
めのディスプレイデータＤDPを生成して表示部２２に出
力する。また、認識回路３６は、再現した文字記号の軌
跡と、認識用データＲＯＭ３７に記憶され文字記号認識
用の文字記号軌跡を特定する認識用データＤW とを比較
することにより文字や記号の種類を認識する文字記号認
識処理や、署名が正しいか否かを認証する署名認証処理
を実行する。認識用データＲＯＭ３７は、文字記号認識
や署名認証を行うための各種文字記号および署名の筆記
軌跡を特定する認識用データＤWを記憶する。

【００２２】次に、入力装置１における筆記具２の先端
筆記部位２ａに作用する筆記平面方向の加速度、先端筆
記部位２ａが筆記平面を移動する速度、および先端筆記
部位２ａが筆記平面を移動した移動量などの筆記情報を
算出する筆記情報算出処理の算出原理について、図２，
４を参照して説明する。

【００２３】まず、筆記具２が図４（ａ）の矢印で示す
反時計方向（Ｘ方向上であるとする）に回転した場合、
筆記具２の先端筆記部位２ａに作用する加速度は、同図
（ｂ）に示すように、鉛直方向に作用する鉛直方向加速
度ＡＶ（ｔ）と、同図（ｃ）に示すように、加速度セン
サ１１，１２間の中心位置ＰS を仮想回転軸として反時
計方向に回転させたときの接線方向と同一方向である検
出面方向に作用する回転加速度ＡＲａ（ｔ）と、同図
（ｄ）に示すように、加速度センサ１１，１２の検出平
面方向への平行移動加速度ＡＰａ（ｔ）との合成として
近似される。この場合、鉛直方向加速度ＡＶ（ｔ）は、
筆記情報に無関係のため、筆記具２の先端筆記部位２ａ
に作用する加速度を算出する際には無視することができ
る。一方、回転加速度ＡＲａ（ｔ）は、図２に示すよう
に、加速度センサ１１および中心位置ＰS 間の距離をＤ
とし、筆記具２の先端筆記部位２ａおよび中心位置ＰS
間の距離をＬとし、加速度センサ１１，１２によって検
出される検出平面方向の加速度をそれぞれＡＬ（ｔ），
ＡＵ（ｔ）とすると、下記の式で表される。また、平
行移動加速度ＡＰａ（ｔ）は、下記の式で表される。 ＡＲａ（ｔ）＝（Ｌ／Ｄ）×（ＡＬ（ｔ）−ＡＵ（ｔ））／２・・・・式 ＡＰａ（ｔ）＝（ＡＬ（ｔ）＋ＡＵ（ｔ））／２・・・・・・・・・・式

【００２４】この場合、先端筆記部位２ａには、図２に
示すように、回転加速度ＡＲａ（ｔ）に基づいて筆記平
面方向に加速度ＡＲ（ｔ）が作用し、この加速度ＡＲ
（ｔ）は、時間ｔにおける筆記具２の傾斜角度をθ
（ｔ）とすれば、下記の式で表される。 ＡＲ（ｔ）＝ＡＲａ（ｔ）・COS θ（ｔ）・・・・・・・・・・・・・式

【００２５】また、筆記具２を鉛直方向に対して角度θ
（ｔ）傾けたときには、重力加速度ｇが作用する。この
ため、図２に示すように、先端筆記部位２ａには、重力
加速度ｇに起因する加速度（ｇ・SIN θ（ｔ））も検出
平面方向に作用する。したがって、加速度センサ１１，
１２は、実際には、平行移動および重力加速度ｇの両者
に起因して検出平面方向に作用する平行移動加速度ＡＰ
ａ（ｔ）を検出する。この場合、筆記に起因して筆記平
面方向に対して先端筆記部位２ａに作用する平行移動加
速度をＡＰ（ｔ）とすれば、加速度センサ１１，１２に
よって検出される検出平面方向の平行移動加速度ＡＰａ
（ｔ）は、下記の式で表される。 ＡＰａ（ｔ）＝ＡＰ（ｔ）・COS θ（ｔ）＋ｇ・SIN θ（ｔ）・・・・式

【００２６】したがって、重力加速度ｇに起因する加速
度を除き、筆記の際の平行移動のみに起因して先端筆記
部位２ａに対して筆記平面方向に作用する平行移動加速
度ＡＰ（ｔ）は、下記の式で表される。 ＡＰ（ｔ）＝（ＡＰａ（ｔ）−ｇ・SIN θ（ｔ））／COS θ（ｔ）・・式

【００２７】結局、先端筆記部位２ａに作用する筆記平
面のＸ方向への加速度Ａｘ（ｔ）は、平行移動および回
転に起因するため、下記の式で表される。 Ａｘ（ｔ）＝ＡＰ（ｔ）＋ＡＲ（ｔ） ＝（ＡＰａ（ｔ）−ｇ・SIN θ（ｔ））／COS θ（ｔ） ＋ＡＲａ（ｔ）・COS θ（ｔ）・・・・・・・・・・・・式

【００２８】以上の算出処理により、加速度センサ１
１，１２によって検出される検出平面のＸ方向に作用す
る加速度が、先端筆記部位２ａに作用する筆記平面のＸ
方向に対する加速度Ａｘ（ｔ）に変換される。同様にし
て、筆記平面のＹ方向に作用する加速度を先端筆記部位
２ａに作用する筆記平面のＹ方向に対する加速度Ａｙ
（ｔ）に変換することにより、先端筆記部位２ａに作用
する筆記平面のＸ，Ｙ方向に対する加速度Ａｘ（ｔ），
Ａｙ（ｔ）を算出することができる。

【００２９】次に、傾斜角度θ（ｔ）の算出原理につい
て説明する。図２に示すように、加速度センサ１１，１
２の中心が円周上に位置する半径ｒ（距離Ｄと等しい長
さ）の円Ｃを想定した場合、円Ｃに接する検出平面方向
に作用する加速度Ａｒ（ｔ）は、両加速度センサ１１，
１２の差分加速度に基づき、下記の式で表される。こ
の場合、手の筆記動作に起因する周波数成分に基づいて
加速度Ａｒ（ｔ）を算出する。したがって、この入力装
置１では、演算回路３３が、内蔵のディジタルローパス
フィルタを介して入力した加速度データＤX1，ＤY1，Ｄ
X2，ＤY2に基づいて、加速度Ａｒ（ｔ）を算出する。 Ａｒ（ｔ）＝（ＡＬ（ｔ）−ＡＵ（ｔ））／２・・・・・・・・・・・・式

【００３０】一方、円Ｃに沿った筆記具２の回転速度Ｖ
ｒ（ｔ）は、上記式のＡｒ（ｔ）を積分した速度に初
期速度ＶO を加算した速度となる。この場合、初期速度
ＶOは一般的に、筆記具２が停止状態またはほぼ停止し
ている状態から筆記を開始する際の速度であるため、０
ｃｍ／Ｓと推定される。したがって、円Ｃ上の速度Ｖｒ
（ｔ）と半径ｒとに基づいて角速度ω（ｔ）が、以下の
式に従って演算される。 ω（ｔ）＝Ｖｒ（ｔ）／ｒ・・・・・・・・・式

【００３１】次いで、角速度ω（ｔ）を積分した後、そ
の積分値に筆記具２の初期傾斜角度θ（ｔ＝０）を加算
することにより、時刻ｔにおける筆記具２の傾斜角度θ
（ｔ）が算出される。この場合、初期傾斜角度θ（ｔ＝
０）は、書き始め前の状態において、重力加速度ｇのみ
が筆記具２に作用しているため、加速度センサ１１，１
２から出力される加速度検出信号ＳX1，ＳX2（この場
合、Ｘ方向のみに傾いているものと仮定する）には、上
記した検出平面に対する加速度ｇ・SIN θ（ｔ＝０）の
みが含まれている。したがって、上記した平行移動加速
度ＡＰａ（ｔ＝０）と、初期傾斜に応じて作用するｇ・
SIN θ（ｔ＝０）とが互いに等しいため、初期傾斜角度
θ（ｔ＝０）が算出される。これにより、傾斜角度θ
（ｔ）が算出される。次いで、この傾斜角度θ（ｔ）を
上記した式に代入することにより、先端筆記部位２ａ
に対して筆記平面のＸ方向に作用する加速度Ａｘ（ｔ）
を算出することができる。同様にして、先端筆記部位２
ａに対して筆記平面のＹ方向に作用する加速度Ａｙ
（ｔ）を算出することができるため、先端筆記部位２ａ
に対して筆記平面のＸ，Ｙ方向に作用する加速度を算出
することができる。

【００３２】以上の算出原理に従って演算処理すること
により、演算回路３３が、加速度データＤX1，ＤY1，Ｄ
X2，ＤY2に基づいて、筆記具２の傾斜角度θ（ｔ）、お
よび先端筆記部位２ａに対して筆記平面上のＸ，Ｙ方向
に作用する加速度Ａｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ）を演算するこ
とが可能となる。

【００３３】次に、入力装置１の全体的な動作を説明す
る。

【００３４】まず、加速度センサ１１，１２から加速度
検出信号ＳX1，ＳY1，ＳX2，ＳY2が出力されると、Ａ／
Ｄ変換器３１，３２が、アナログ−ディジタル変換して
加速度データＤX1，ＤY1，ＤX2，ＤY2を生成する。次い
で、演算回路３３が、上記した算出原理に従って、加速
度データＤX1，ＤY1，ＤX2，ＤY2に基づいて傾斜角度θ
（ｔ）を演算した後、加速度Ａｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ）を
演算する。

【００３５】一方、ＦＦＴ処理回路３４は、加速度デー
タＤX1，ＤY1，ＤX2，ＤY2に含まれている周波数成分を
検出して周波数データＤF を筆記状態検出回路３５に出
力する。次いで、筆記状態検出回路３５が、周波数デー
タＤF に基づいて筆記具２が筆記状態であると判別した
ときに判別信号ＳD を演算回路３３に出力する。

【００３６】次に、演算回路３３は、演算した加速度Ａ
ｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ）に対して積分処理を行うことによ
り、筆記具２の先端筆記部位２ａの移動速度を算出す
る。この場合、加速度検出信号ＳX1，ＳY1，ＳX2，ＳY2
に雑音が重畳していると、演算結果に対する雑音の影響
が大きくなる。また、演算した加速度Ａｘ（ｔ），Ａｙ
（ｔ）に定常偏差が重畳していると、時間に比例して雑
音の影響が大きくなる。したがって、この後に行う移動
量演算において、加速度検出信号ＳX1，ＳY1，ＳX2，Ｓ
Y2に雑音が重畳している場合には、時間に比例して雑音
の影響が大きくなり、定常偏差が重畳している場合に
は、演算結果に含まれる移動量誤差が二次関数的に増大
する。具体的には、図５（ａ）に示すように、文字や記
号の各画が筆記された場合、雑音が重畳している加速度
検出信号ＳX1，ＳY1，ＳX2，ＳY2に基づいて移動速度を
演算すると、同図（ｂ）に示すように、演算結果である
移動速度の波形に雑音に起因する速度誤差が積み重ねら
れる。このため、時間に比例して速度誤差が増大する。

【００３７】したがって、演算回路３３は、筆記状態検
出回路３５から判別信号ＳD が出力されたときに、文字
や記号の各画の書き始めであると判別し、各画における
書き始めの移動速度を０ｃｍ／Ｓに補正する。具体的に
は、演算回路３３は、図５（ａ）に示すように、１画目
からｎ画目までに対応する判別信号ＳD を順次入力した
場合、同図（ｃ）に示すように、各画の書き始めにおけ
る先端筆記部位２ａの速度が０ｃｍ／Ｓとなるようにそ
の速度を補正する。これは、各画の書き始めの移動速
度、すなわち、筆記具２の先端筆記部位２ａが紙面など
に接触したときの移動速度が０ｃｍ／Ｓもしくは非常に
低速度のため、この補正によって演算結果としての移動
速度を実際の移動速度に合致させることを目的としてい
る。

【００３８】この補正処理では、演算回路３３は、例え
ば、補正前の演算結果である１画目に対応する移動速度
（通常、０ｃｍ／Ｓとなる）と、２画目に対応する移動
速度とを演算する。この場合、１画目の書き始めに対応
する移動速度から２画目の書き始めに対応する移動速度
（この場合、この図では、２画目の書き始めに対応する
移動速度が雑音に起因する移動速度誤差となる）までは
時間に比例して増大することが多い。したがって、演算
回路３３は、両画の書き始めの中間過程における移動速
度誤差を、１画目の書き始め時点から２画目の書き始め
時点までに要する時間と、１画目の書き始め時点から各
中間過程までの経過時間と、１画目および２画目の書き
始めの移動速度差とに基づいて、補正前の移動速度から
雑音に起因する移動速度誤差を減算することにより、各
中間過程における移動速度を演算する。これにより、同
図（ｃ）に示すように、移動速度が補正される。

【００３９】次いで、演算回路３３は、補正後の移動速
度を積分処理して先端筆記部位２ａの移動量を演算す
る。この後、演算回路３３は、筆記具２の傾斜角度θ
（ｔ）と、先端筆記部位２ａについての加速度Ａｘ
（ｔ），Ａｙ（ｔ）、移動速度および移動量とからなる
筆記パラメータデータＤP を認識回路３６に出力する。
一方、認識回路３６は、筆記パラメータデータＤP のう
ちの加速度、移動速度および移動量のいずれか１つまた
は二以上に基づいて筆記軌跡を再現すると共に、再現し
た筆記軌跡と認識用データＲＯＭ３７の認識用データＤ
W とを比較することにより、文字記号認識処理や、署名
認証処理を実行する。

【００４０】このように、この入力装置１によれば、筆
記具２の軸方向上の互いに異なる位置に配設した２つの
加速度センサ１１，１２の加速度検出信号ＳX1，ＳY1，
ＳX2，ＳY2に基づいて、実際には加速度センサを取付け
不可能な筆記具２の先端筆記部位２ａの筆記平面のＸ，
Ｙ方向に対する加速度Ａｘ（ｔ），Ａｙ（ｔ）を演算す
ることができる。また、演算した加速度Ａｘ（ｔ），Ａ
ｙ（ｔ）に基づいて、先端筆記部位２ａの移動速度およ
び移動量を正確に演算することができるため、筆記再現
処理や文字記号認識処理を高精度で行うことができる。

【００４１】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、２つの加速度センサ１１，１２を用いる
例について説明したが、３つ以上の加速度センサを用い
ることもできる。また、加速度センサの種類は特に限定
されず、各種のタイプを採用することができる。さら
に、加速度センサ１１，１２の取付け位置についても、
筆記具２の軸方向の異なる位置であれば任意の位置に取
り付けることができる。ただし、両加速度センサ１１，
１２の間隔を広げておく方が精度の面でより好ましい。
なお、加速度の算出処理を簡易に行う場合には、上記
式において、近似的に値Ｌと値Ｄとが等しいものとして
取り扱うこともできる。

【００４２】また、本発明の実施の形態では、処理部２
１をディジタル回路で構成した例について説明したが、
各種フィルタなどはアナログタイプのものを採用するこ
ともできる。また、ＦＦＴ処理回路３４に代えて、ハイ
パスフィルタを採用することもできるのは勿論である。
さらに、両加速度センサ１１，１２と入力装置本体３と
を信号出力ケーブルで接続した例について説明したが、
これに限らず、両者を無線回線で接続することもでき
る。また、本発明は、その用途が限定されるものではな
く、例えば、測定装置を初めとする各種の入力装置に適
用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、請求項１，２，５記載の
入力装置によれば、処理手段が、筆記具の軸方向に対し
て互いに異なる位置に配設された二以上の加速度センサ
によってそれぞれ検出された加速度検出信号に基づいて
筆記平面筆記情報を算出することにより、筆記具を傾け
た状態で用いた際に加速度センサの加速度検出信号に含
まれている筆記情報の誤差を激減させることができるた
め、筆記具の先端筆記部位についての筆記平面筆記情報
を高精度で算出することができ、これにより、筆記具の
先端筆記部位の軌跡を正確に再現することができる。

【００４４】また、請求項３記載の入力装置によれば、
処理手段が、算出した傾斜角度に基づいて筆記平面筆記
情報を算出することにより、傾斜センサなどを不要にす
ることができるため、筆記具の大型化やコストの高騰を
招くことなく、筆記情報を正確に算出することができ
る。

【００４５】さらに、請求項４記載の入力装置によれ
ば、処理手段が、２つの加速度センサ間の距離と、２つ
の加速度センサ間の中心位置から筆記具の先端筆記部位
までの距離とに基づいて、先端筆記部位の回転に応じた
加速度を補正することにより、先端筆記部位に作用する
加速度と、加速度センサの取付け部位に作用する加速度
との相違に起因する加速度誤差を除去することができ
る。

【００４６】また、請求項６記載の入力装置によれば、
処理手段が、二以上の加速度センサの少なくとも１つに
よって検出された加速度検出信号に含まれている所定の
周波数成分に基づいて筆記具の筆記状態を検出して文字
または記号における各画の書き始めおよび書き終わりを
検出することにより、文字記号の軌跡再現処理および文
字記号認識処理を高精度で行うことができる。

【００４７】さらに、請求項７記載の筆記具によれば、
処理手段が、二以上の各画の書き始めにおける先端筆記
部位の速度が０ｃｍ／Ｓとなるように先端筆記部位の速
度を補正することにより、雑音の重畳に起因する筆記具
の移動速度誤差や移動量誤差を激減させることができ
る。

【００４８】また、請求項８記載の入力装置によれば、
軌跡再現、文字記号認識および署名認証などが高精度で
行われるため、図形入力装置、情報入力装置および署名
認証装置などに好適に用いることができる。

【００４９】また、請求項９記載の筆記具によれば、軸
方向に対して互いに異なる位置に二以上の加速度センサ
を配設したことにより、軌跡再現などを高精度で行う入
力装置に適した筆記具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る入力装置１の構成を
示すブロック図である。

【図２】入力装置１における筆記情報の算出原理を説明
するための説明図である。

【図３】筆記具２の外観斜視図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、入力装置１における筆記情
報の算出原理を説明するための説明図である。

【図５】入力装置１における移動速度補正処理を説明す
るための波形図であって、（ａ）は判別信号ＳD の信号
波形図、（ｂ）は補正前の移動速度を示す波形図、
（ｃ）は補正後の移動速度を示す波形図である。

【図６】発明者が既に提案している手書き入力装置にお
ける筆記具５１の外観図である。

【符号の説明】

１ 入力装置 ２ 筆記具 ２ａ 先端筆記部位 １１，１２ 加速度センサ ２１ 処理部 ３３ 演算回路 ３４ ＦＦＴ処理回路 ３５ 筆記状態検出回路 ３６ 認識回路 ＤP 筆記パラメータデータ ＳX1，ＳY1，ＳX2，ＳY2 加速度検出信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B068 AA04 BD02 BD17 BE06 CC06 CC17 CC19 CD06 DD03 DD04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元加速度をそれぞれ検出する二以上
   の加速度センサが軸方向に対して互いに異なる位置に配
   設された入力用の筆記具と、前記二以上の加速度センサ
   によってそれぞれ検出された前記加速度検出信号に基づ
   いて筆記平面方向に対する前記筆記具についての筆記情
   報としての筆記平面筆記情報を算出する処理手段とを備
   えたことを特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 前記処理手段は、前記加速度検出信号に
   基づいて前記筆記具の傾斜角度を算出し、その傾斜角度
   および前記加速度検出信号に基づいて、前記筆記平面筆
   記情報を算出することを特徴とする請求項１記載の入力
   装置。
3. 【請求項３】 前記処理手段は、前記算出した傾斜角度
   に基づいて、前記各加速度センサ各々の加速度検出平面
   に対する筆記情報を前記筆記平面に対する筆記情報に変
   換することにより、前記筆記平面筆記情報を算出するこ
   とを特徴とする請求項２記載の入力装置。
4. 【請求項４】 前記筆記具は、２つの前記加速度センサ
   を備え、前記処理手段は、前記２つの加速度センサ間の
   距離と、前記２つの加速度センサ間の中心位置から前記
   筆記具の先端筆記部位までの距離とに基づいて、前記筆
   記平面筆記情報としての当該先端筆記部位の回転に応じ
   た加速度を補正することを特徴とする請求項１から３の
   いずれかに記載の入力装置。
5. 【請求項５】 前記筆記平面筆記情報は、前記筆記具に
   おける先端筆記部位の加速度、移動速度および移動量の
   うちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載の入力装置。
6. 【請求項６】 前記処理手段は、前記二以上の加速度セ
   ンサの少なくとも１つによって検出された前記加速度検
   出信号に含まれている所定の周波数成分に基づいて前記
   筆記具の筆記状態を検出することにより文字または記号
   における各画の書き始めおよび書き終わりを検出するこ
   とを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の入力
   装置。
7. 【請求項７】 前記処理手段は、前記筆記平面筆記情報
   としての前記先端筆記部位の加速度を積分処理すること
   により当該先端筆記部位の速度を算出すると共に、前記
   検出した二以上の前記各画の書き始めにおける前記先端
   筆記部位の速度が０ｃｍ／Ｓとなるように当該先端筆記
   部位の速度を補正することを特徴とする請求項６記載の
   入力装置。
8. 【請求項８】 前記筆記状態検出結果と前記筆記平面筆
   記情報とに基づいて、軌跡再現、文字記号認識および署
   名認証の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項
   ６または７記載の入力装置。
9. 【請求項９】 軸方向に対して互いに異なる位置に二以
   上の加速度センサが配設されると共に当該二以上の加速
   度センサによって検出された加速度検出信号を出力可能
   に構成されたことを特徴とする筆記具。