JP2002023939A - Input device - Google Patents

Input device

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JP2002023939A
JP2002023939A JP2000206233A JP2000206233A JP2002023939A JP 2002023939 A JP2002023939 A JP 2002023939A JP 2000206233 A JP2000206233 A JP 2000206233A JP 2000206233 A JP2000206233 A JP 2000206233A JP 2002023939 A JP2002023939 A JP 2002023939A
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JP
Japan
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writing
acceleration
angular velocity
input device
detection axes
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Application number
JP2000206233A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimichi Yonezawa
義道 米沢
Toru Miyagawa
透 宮川
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Hioki EE Corp
Original Assignee
Hioki EE Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device capable of accurately calculating written information. SOLUTION: The input device is provided with a writing material 2 and a processing part 21 for calculating writing information. The writing material 2 is provided with an acceleration sensor 11 capable of detecting respective acceleration respectively corresponding to two acceleration detecting axes orthogonally crossing with each other on intersecting planes intersecting with each other in the longitudinal direction of the writing material 2 and an angular velocity sensor 12 capable of detecting two rotational angular velocity of the writing material 2 which respectively correspond to two rotational angular velocity detecting axes orthogonally crossing with each other on the intersecting planes. The processing part 21 calculates writing information by finding out the respective rotational angles of the two acceleration detecting axes which are detected before and after a slight time in writing operation on the basis of the respective detected rotational angular velocity and converting respective acceleration corresponding to the two acceleration detecting axes detected after the slight time into respective acceleration values corresponding to the two acceleration detecting axes before the slight time.

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】本発明は、コンピュータ、ワ
ードプロセッサおよび電子手帳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セ
ンサ信号に基づいて筆記情報を算出する入力装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input device for calculating writing information based on a sensor signal of an acceleration sensor which is used in an information processing device such as a computer, a word processor and an electronic organizer and which is provided in a pen-type writing instrument. It is about.

【0002】[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5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7−200127
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に内蔵された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。
2. Description of the Related Art In recent years, various input devices have been proposed which calculate writing information such as the acceleration and movement amount of a tip writing portion of a writing implement based on an acceleration detection signal detected by an acceleration sensor built in the writing implement. As an input device of this type, the inventor has already proposed a handwriting input device provided with a writing instrument 51 shown in FIG.
issue). In this handwriting input device, when writing is performed using the writing instrument 51, the acceleration sensor 52 for the X direction and the acceleration sensor for the Y direction (not shown) built in the writing instrument 51 generate an acceleration detection signal in the X direction and a Y direction. Are respectively detected. Next, the handwriting input device main body integrates the acceleration detection signal in the X direction and the acceleration detection signal in the Y direction twice, respectively, to generate a displacement signal in the X direction and a displacement signal in the Y direction. Based on this, the handwriting written by the writing implement 51 is reproduced.

【0003】[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を筆記平面上における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。また、重力加速度については無視するものとし、加
速度a(t)で筆記具51を移動させたものとする。通
常、筆記具51を用いた筆記動作では、筆記動作中の鉛
直方向に対する筆記具51の傾きは、筆記動作開始時の
鉛直方向に対する筆記具51の傾きと異なるのが一般的
である。この場合、例えば、図5(a)に示すように、
筆記動作開始時の鉛直方向に対する筆記具51の傾きを
角度θ(t1)とし、同図(b)に示すように、筆記動
作中の鉛直方向に対する筆記具51の傾きを角度θ(t
2)としたときに、加速度センサ52によって検出され
る筆記動作開始時における検出平面上での加速度as
(t1)は、a(t)・COS θ(t1)で表され、筆記
動作中における検出平面上での加速度as(t2)は、
a(t)・COS θ(t2)で表される。このため、筆記
具51をX方向に沿って加速度a(t)で移動させてい
るにも拘わらず、検出された加速度には、a(t)・
(COS θ(t1)−COS θ(t2))分の誤差が生じ
る。したがって、筆記情報に誤差が生じるため、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。
However, the handwriting input device proposed by the inventor has the following points to be improved. In addition, in order to facilitate understanding, the writing instrument 51 is moved along the X direction on the writing plane below.
A case in which a written character is reproduced based only on the acceleration detection signal output from the acceleration sensor 52 will be described as an example. It is assumed that the gravitational acceleration is ignored and the writing implement 51 is moved at the acceleration a (t). Normally, in the writing operation using the writing implement 51, the inclination of the writing implement 51 with respect to the vertical direction during the writing operation is generally different from the inclination of the writing implement 51 with respect to the vertical direction at the start of the writing operation. In this case, for example, as shown in FIG.
The inclination of the writing instrument 51 with respect to the vertical direction at the start of the writing operation is defined as an angle θ (t1), and as shown in FIG.
In the case of 2), the acceleration as on the detection plane at the start of the writing operation detected by the acceleration sensor 52
(T1) is represented by a (t) · COS θ (t1), and the acceleration as (t2) on the detection plane during the writing operation is
a (t) · COS θ (t2). Therefore, although the writing implement 51 is moved along the X direction at the acceleration a (t), the detected acceleration includes a (t) ·
An error of (COS θ (t1) −COS θ (t2)) occurs. Therefore, an error occurs in the handwritten information. Therefore, it is desired that the handwritten input device has improved accuracy of the handwritten information.

【0004】また、発明者が既に提案している手書き入
力装置では、加速度センサ52によって検出されたX方
向およびY方向への加速度に基づいて、筆記具51によ
って筆記された筆記文字を再現している。したがって、
筆記動作中に筆記具51の軸長方向に移動させられた場
合には、その移動を検出することができないため、筆記
文字の正確な再現が困難となるおそれがあり、これを改
善するのが好ましい。さらに、発明者が既に提案してい
る手書き入力装置では、軸長方向を軸として筆記具51
を回転させながら例えば直線を筆記した場合、加速度セ
ンサ52によって検出される加速度の方向が、その回転
に伴って変化する。このため、直線を筆記しているにも
拘わらず、その回転に応じた曲線の筆記情報として再現
されるため、この点を改善するのが好ましい。
In the handwriting input device proposed by the inventor, the written characters written by the writing implement 51 are reproduced based on the accelerations in the X and Y directions detected by the acceleration sensor 52. . Therefore,
If the writing instrument 51 is moved in the axial direction during the writing operation, the movement cannot be detected, and it may be difficult to accurately reproduce the written characters. It is preferable to improve this. . Furthermore, in the handwriting input device that the inventor has already proposed, the writing implement 51 is set with the axis in the axial direction.
For example, when writing a straight line while rotating, the direction of the acceleration detected by the acceleration sensor 52 changes with the rotation. For this reason, although a straight line is written, the straight line is reproduced as writing information of a curve corresponding to the rotation, and it is preferable to improve this point.

【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、筆記情報の正確な算出が可能な入力装置を
提供することを主目的とする。
[0005] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide an input device capable of accurately calculating writing information.

【0006】[0006]

【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、筆記具と、筆記具についての
筆記情報を算出する処理部とを備え、筆記具は、筆記具
の軸長方向に交差する交差平面上で互いに直交する2つ
の加速度検出用軸にそれぞれ対応する各加速度を検出可
能に構成された加速度センサと、交差平面上で互いに直
交する2つの回転角度検出用軸にそれぞれ対応する筆記
具の各回転角速度を検出可能に構成された角速度センサ
とを備えて構成され、処理部は、筆記動作中における微
少時間の前後に亘る2つの加速度検出用軸の各回転角度
を検出された各回転角速度に基づいて求めると共に、微
少時間後に検出された2つの加速度検出用軸にそれぞれ
対応する各加速度を、求めた各回転角度に基づいて、微
少時間前における2つの加速度検出用軸にそれぞれ対応
する各加速度に変換することにより筆記情報を算出する
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an input device comprising a writing implement and a processing unit for calculating writing information about the writing implement, wherein the writing implement is arranged in the axial direction of the writing implement. An acceleration sensor configured to detect each acceleration corresponding to two acceleration detection axes orthogonal to each other on an intersecting plane, and corresponding to two rotation angle detection axes orthogonal to each other on an intersection plane. An angular velocity sensor configured to detect each rotational angular velocity of the writing instrument, and the processing unit detects each rotational angle of the two acceleration detection axes before and after a very short time during the writing operation. Based on the rotational angular velocities, the respective accelerations respectively corresponding to the two acceleration detection axes detected after a very short time are calculated based on each of the obtained rotation angles at the minute time before. One of and calculates the handwritten information by converting corresponding to the acceleration in the acceleration detection axis.

【0007】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、加速度センサは、2つの加速度検
出用軸に直交する加速度検出用軸に対応する加速度をさ
らに検出可能に構成され、角速度センサは、2つの回転
角度検出用軸に直交する回転角度検出用軸に対応する筆
記具の回転角速度をさらに検出可能に構成され、処理部
は、微少時間の前後に亘る3つの加速度検出用軸の回転
角度を検出された各回転角速度に基づいて求めると共
に、微少時間後に検出された3つの加速度検出用軸にそ
れぞれ対応する各加速度を、求めた各回転角速度に基づ
いて、微少時間前における3つの加速度検出用軸にそれ
ぞれ対応する各加速度に変換することにより筆記情報を
算出することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the input device according to the first aspect, the acceleration sensor is further configured to be capable of detecting an acceleration corresponding to an acceleration detecting axis orthogonal to the two acceleration detecting axes. The angular velocity sensor is configured to further detect a rotational angular velocity of a writing implement corresponding to a rotation angle detection axis orthogonal to the two rotation angle detection axes, and the processing unit includes three acceleration detection axes extending before and after a minute time. Are obtained based on the detected rotational angular velocities, and the respective accelerations respectively corresponding to the three acceleration detection axes detected after a very short time are calculated based on the obtained rotational angular velocities. It is characterized in that the writing information is calculated by converting the acceleration into accelerations respectively corresponding to the three acceleration detection axes.

【0008】請求項3記載の入力装置は、請求項1また
は2記載の入力装置において、加速度センサおよび角速
度センサは、各回転角度検出用軸の方向と各加速度検出
用軸の方向とが互いに平行となるように筆記具に配設さ
れていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the input device according to the first or second aspect, each of the acceleration sensor and the angular velocity sensor has a direction of each rotation angle detecting axis and a direction of each acceleration detecting axis parallel to each other. It is characterized by being provided in a writing instrument such that

【0009】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、処理部は、2
つの加速度検出用軸にそれぞれ対応する各加速度に基づ
いて筆記具の傾斜角度を算出し、その傾斜角度および筆
記情報に基づいて、筆記具の筆記平面に対応する筆記情
報を算出することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the input device according to any one of the first to third aspects, the processing unit comprises:
The tilt angle of the writing implement is calculated based on the accelerations respectively corresponding to the acceleration detection axes, and the writing information corresponding to the writing plane of the writing implement is calculated based on the inclination angle and the writing information.

【0010】[0010]

【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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an input device and a writing instrument according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】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2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、加速度センサ11
および角速度センサ12が配設されている。加速度セン
サ11は、集積回路型の三次元加速度センサであって、
X方向、Y方向およびZ方向の3方向に対応する加速度
を検出する。この場合、Z方向は、筆記具2の軸長方向
に平行であって、X方向およびY方向は、互いに直交
し、かつ筆記具2の軸長方向にも直交する。角速度セン
サ12は、加速度センサ11によって加速度が検出され
るX方向、Y方向およびZ方向に対してそれぞれ平行な
3つの線分を回転軸とする角速度を検出する。なお、筆
記動作による角速度については、大きさ60mm以内の
文字を筆記した場合、X軸方向,Y軸方向の最大値は約
300゜/s、Z軸方向は90゜/s程度のため、角速
度センサ12は、例えば1軸振動型小型ジャイロ(検出
範囲±300゜/s)をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向
にそれぞれ1つづつ配設して構成されている。また、加
速度センサ11および角速度センサ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、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。
As shown in FIG. 1, the input device 1 includes a writing instrument 2 and an input device main body 3. In this case, as shown in FIG. 2, the writing instrument 2 has a pen-like appearance and is formed in a hollow shape, and has an acceleration sensor 11 inside.
And an angular velocity sensor 12 are provided. The acceleration sensor 11 is an integrated circuit type three-dimensional acceleration sensor,
The acceleration corresponding to three directions of the X direction, the Y direction, and the Z direction is detected. In this case, the Z direction is parallel to the axial direction of the writing implement 2, the X direction and the Y direction are orthogonal to each other, and also orthogonal to the axial direction of the writing implement 2. The angular velocity sensor 12 detects an angular velocity using three line segments parallel to the X direction, the Y direction, and the Z direction in which acceleration is detected by the acceleration sensor 11 as rotation axes. Regarding the angular velocity due to the writing operation, the maximum value in the X-axis direction and the Y-axis direction is about 300 ° / s and the maximum value in the Z-axis direction is about 90 ° / s when writing characters with a size of 60 mm or less. The sensor 12 is configured by, for example, disposing one single-axis vibration type gyro (detection range ± 300 ° / s) one each in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 are connected to the input device main body 3 via a signal output cable (not shown). On the other hand, the input device main body 3 includes a processing unit 21 and a writing implement 2.
And a display unit 22 for displaying a locus or the like written by the user.

【0012】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、Y方向に対する加速度
検出信号SY1、およびZ方向に対する加速度検出信号S
Z1をそれぞれアナログ−ディジタル変換することによ
り、所定のサンプリング周期でX方向の加速度データD
X1、Y方向の加速度データDY1、およびZ方向の加速度
データDZ1を生成する。また、A/D変換器32は、角
速度センサ12から出力されるX方向を回転軸とする角
速度検出信号SX2、Y方向を回転軸とする角速度検出信
号SY2、およびZ方向を回転軸とする角速度検出信号S
Z2をそれぞれアナログ−ディジタル変換することによ
り、所定のサンプリング周期でX方向の角速度データD
X2、Y方向の角速度データDY2、およびZ方向の角速度
データDZ2を生成する。
The processing unit 21 includes A / D converters 31 and 32,
An arithmetic circuit 33, an FFT (Fast Fourier Transform) processing circuit 34, a writing state detection circuit 35, a recognition circuit 36, and a recognition data ROM 37 are provided. In this case, A /
The D converter 31 outputs the acceleration detection signal SX1 for the X direction, the acceleration detection signal SY1 for the Y direction, and the acceleration detection signal S for the Z direction, which are output from the acceleration sensor 11.
The analog-to-digital conversion of Z1 results in acceleration data D in the X direction at a predetermined sampling period.
X1 and acceleration data DY1 in the Y direction and acceleration data DZ1 in the Z direction are generated. Further, the A / D converter 32 outputs an angular velocity detection signal SX2 output from the angular velocity sensor 12 having a rotation axis in the X direction, an angular velocity detection signal SY2 having a rotation axis in the Y direction, and an angular velocity having a rotation axis in the Z direction. Detection signal S
By performing analog-digital conversion of Z2, the angular velocity data D in the X direction is obtained at a predetermined sampling cycle.
X2, angular velocity data DY2 in the Y direction and angular velocity data DZ2 in the Z direction are generated.

【0013】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,DZ1、およ
び角速度データDX2,DY2,DZ2に基づいて、後述する
筆記具2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(Di
gital Signal Processor)で構成され、加速度データD
X1,DY1,DZ1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50Hz程度の周波数帯域成分が加速度データDX
1,DY1,DZ1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
記状態であるとして判別信号SD を出力する。
The arithmetic circuit 33 has a built-in digital low-pass filter, and based on acceleration data DX1, DY1, and DZ1 and angular velocity data DX2, DY2, and DZ2 input through the digital low-pass filter, a writing implement 2 described later. Parameter data DP as handwriting information
Is calculated. The FFT processing circuit 34 includes, for example, a DSP (Di
gital Signal Processor) and acceleration data D
The frequency components included in X1, DY1, and DZ1 are detected, and the detected frequency data DF is output to the writing state detection circuit 35. Based on the frequency data DF, the writing state detection circuit 35 generates a frequency band component of, for example, about 50 Hz generated when the writing implement 2 is brought into contact with the writing plane, by using the acceleration data DX.
It is determined whether it is included in any of 1, DY1, and DZ1. When the writing state detection circuit 35 determines that the frequency band component is included, the writing state detection circuit 35 outputs the determination signal SD that the writing implement 2 is in the writing state.

【0014】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。
The recognition circuit 36 detects the start and end of writing of each image of a character or a symbol based on the rising edge and the falling edge of the discrimination signal SD output from the writing state detection circuit 35, respectively. Based on the result and the writing parameter data DP output from the arithmetic circuit 33, display data DDP for reproducing the trajectory of the character and symbol is generated and output to the display unit 22. The recognition circuit 36 recognizes the type of the character or the symbol by comparing the reproduced character symbol trajectory with the recognition data DW stored in the recognition data ROM 37 and specifying the character symbol trajectory for character symbol recognition. And a signature authentication process for authenticating whether or not the signature is correct. The recognition data ROM 37 stores recognition data DW for specifying various character symbols and signature writing trajectories for performing character symbol recognition and signature authentication.

【0015】次に、入力装置1における筆記具2に作用
する加速度および加速度に基づいて、筆記具2が検出平
面および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、図面を参
照して説明する。
Next, the calculation principle of the writing information calculation process for calculating writing information such as the amount of movement of the writing implement 2 on the detection plane and the writing plane based on the acceleration and the acceleration acting on the writing implement 2 in the input device 1 will be described. This will be described with reference to the drawings.

【0016】三次元加速度および三次元角速度から移動
軌跡を求める方法としては、オイラー角を用いたオイラ
ー法や、クォータニオン法によるものなどがある。本発
明の実施の形態では、直感的に理解し易いオイラー法で
筆記具2の移動軌跡(筆記情報)を求める方法について
説明する。
As a method of obtaining a moving trajectory from three-dimensional acceleration and three-dimensional angular velocity, there are an Euler method using an Euler angle, a method based on a quaternion method, and the like. In the embodiment of the present invention, a method for obtaining the movement locus (writing information) of the writing instrument 2 by the Euler method that is easy to understand intuitively will be described.

【0017】まず、図3に示すように、筆記具2が回転
を伴って筆記動作させられた際に、筆記動作開始時また
は任意の時点における筆記具2の軸長方向をZ軸とする
三次元座標系(以下、「座標系」という)は、1サンプ
リング時間を経過した時点では、図4に示すように、Z
1 軸を軸とする座標系に変化する。ここで、1サンプリ
ング時間前(移動前)の座標系XYZにそれぞれ対応し
て検出される加速度と、座標系XYZのX軸、Y軸およ
びZ軸を中心にφ、θ、Ψずつ回転した移動後の座標系
X1 Y1 Z1 上で検出される加速度とについて考える。
この場合、座標系XYZ上での任意のベクトルuの座標
を(x y z)(この場合の「T」は転置を意味
する)とし、座標系X1 Y1 Z1 上でのベクトルuの座
標を(x1 y1 z1 )としたときに、1サンプ
リング時間内における筆記具2の移動軌跡であるベクト
ルuは、それぞれの座標系上のベクトル成分の間におい
て、下記の式で示す関係が成立する。この場合、ベク
トルuの座標(x y z)と、加速度センサ11
によって検出される重力加速度とに基づいて、筆記具2
の傾斜角度を算出しておく。なお、同式において、Iは
単位行列を意味し、Ωは回転行列を意味する。
First, as shown in FIG. 3, when the writing implement 2 is written with rotation, three-dimensional coordinates with the axis length direction of the writing implement 2 at the start of the writing operation or at an arbitrary time point as the Z axis. When one sampling time has elapsed, the system (hereinafter, referred to as a “coordinate system”), as shown in FIG.
Change to a coordinate system with one axis as the axis. Here, the acceleration detected corresponding to the coordinate system XYZ one sampling time ago (before the movement) and the movement rotated by φ, θ, and Ψ around the X, Y, and Z axes of the coordinate system XYZ, respectively. Consider acceleration later on the coordinate system X1 Y1 Z1.
In this case, the coordinates of an arbitrary vector u on the coordinate system XYZ are (xyz) T (“T” in this case means transpose), and the coordinates of the vector u on the coordinate system X1 Y1 Z1 are When (x1 y1 z1) T , the vector u, which is the movement locus of the writing instrument 2 within one sampling time, has a relationship expressed by the following equation between the vector components on each coordinate system. In this case, the coordinates (xyz) T of the vector u and the acceleration sensor 11
Writing implement 2 based on the gravitational acceleration detected by
Is calculated in advance. In the equation, I means a unit matrix, and Ω means a rotation matrix.

【数1】 (Equation 1)

【0018】この場合、筆記具2の各速度についてのデ
ータ取りこみの際のサンプリング周期を例えば2msと
することで、1サンプル当りの角速度変化のレベルは最
大でも1゜未満となる。したがって、筆記具2の回転角
が微小であれば、オイラー法における回転行列Ωは、c
osα、sinα、およびαβ(α,βは任意の微小角
度)が、「1」、「α」、および「0」でそれぞれ近似
されるため、式に置換される。なお、式において、
δφ、δθ、δΨは、それぞれφ、θ、Ψに対する微小
回転角度を意味する。また、式における回転行列Ωの
各成分は、各軸に対応する回転角度を意味し、角速度セ
ンサ12によって検出される角速度と近似的に等価とな
る。
In this case, by setting the sampling period at the time of data capture at each speed of the writing instrument 2 to, for example, 2 ms, the level of the angular velocity change per sample is less than 1 ° at the maximum. Therefore, if the rotation angle of the writing instrument 2 is small, the rotation matrix Ω in the Euler method is c
Since osα, sinα, and αβ (α and β are arbitrary small angles) are approximated by “1”, “α”, and “0”, respectively, they are replaced by equations. In the equation,
δφ, δθ, δΨ mean minute rotation angles with respect to φ, θ, Ψ, respectively. Further, each component of the rotation matrix Ω in the expression means a rotation angle corresponding to each axis, and is approximately equivalent to the angular velocity detected by the angular velocity sensor 12.

【数2】 (Equation 2)

【0019】また、座標系XYZが、微小角度づつX1
Y1 Z1 ,X2 Y2 Z2 ・・・,Xn Yn Zn とn回回
転した場合、座標系Xn Yn Zn で検出された任意のベ
クトルunは、下記の式に示すように、座標系XYZ
上の座標u(n)に変換される。
Further, the coordinate system XYZ is defined by a small angle X1.
.., XnYZn, n times, an arbitrary vector un detected in the coordinate system XnYnZn becomes the coordinate system XYZ as shown in the following equation.
It is converted to the upper coordinate u (n).

【数3】 (Equation 3)

【0020】なお、式において、R(n)は、下記の
式で表され、それぞれの回転における変換行列(R
(0)=I)を意味する。また、Ω(n)は、下記の
式で表され、回転行列を意味する。
In the equation, R (n) is represented by the following equation, and the transformation matrix (R
(0) = I). In addition, Ω (n) is represented by the following equation and means a rotation matrix.

【数4】 (Equation 4)

【数5】 (Equation 5)

【0021】この場合、回転行列Ω(n)は、各回転角
の変化率、すなわち各軸に対応する角速度を要素として
構成されている。したがって、回転を伴う筆記動作によ
って加速度ベクトルの基準となる座標系が回転したとし
ても、各サンプリング時間毎に角速度センサ12によっ
てそれぞれ検出される各軸に対応する角速度に基づい
て、移動前の座標系XYZ上の加速度ベクトルに変換す
ることができる。
In this case, the rotation matrix Ω (n) is configured with the rate of change of each rotation angle, that is, the angular velocity corresponding to each axis as an element. Therefore, even if the coordinate system serving as the reference of the acceleration vector is rotated by the writing operation involving rotation, the coordinate system before the movement is determined based on the angular velocity corresponding to each axis detected by the angular velocity sensor 12 at each sampling time. It can be converted into an acceleration vector on XYZ.

【0022】一方、筆記具2が円弧を描いて筆記動作さ
せられている場合、筆記具2には、重力加速度や、筆記
動作による加速度が作用するほか、遠心加速度も作用す
る。したがって、遠心加速度の影響を排除するために、
任意のサンプリングポイントkでの速度ベクトルv
(k)は、差分方程式により、式で表される。なお、
同式において、g(k)は重力加速度ベクトルを意味
し、重力加速度の初期値から変換行列R(n)の逆行列
を用いて求められる。また、a(k)は加速度センサの
出力による加速度ベクトル、Tはサンプリング時間をそ
れぞれ意味する。さらに、Ωv(k)は、1サンプル前
の速度を用いて遠心加速度を考慮した現在の速度を求め
る際に使われる変換行列を意味する。
On the other hand, when the writing implement 2 is performing a writing operation in a circular arc, the writing implement 2 is affected not only by gravitational acceleration and acceleration due to the writing operation but also by centrifugal acceleration. Therefore, to eliminate the effects of centrifugal acceleration,
Velocity vector v at any sampling point k
(K) is expressed by an equation using a difference equation. In addition,
In the equation, g (k) means a gravitational acceleration vector, which is obtained from the initial value of the gravitational acceleration by using an inverse matrix of the transformation matrix R (n). A (k) represents an acceleration vector based on the output of the acceleration sensor, and T represents a sampling time. Further, Ωv (k) means a transformation matrix used when obtaining the current speed in consideration of the centrifugal acceleration using the speed one sample before.

【数6】 (Equation 6)

【0023】この場合、筆記具2の回転角が微小であっ
て、cosα≒1、sinα≒α、αβ≒0である場合
には、下記の式が成立する。
In this case, when the rotation angle of the writing instrument 2 is small and cos α ≒ 1, sin α ≒ α, and αβ ≒ 0, the following equation is established.

【数7】 (Equation 7)

【0024】したがって、式で得られた速度ベクトル
v(k)を用いて、基準となる座標系XYZにおける筆
記具2の位置ベクトルp(k)を差分方程式で表現すれ
ば、式で表される。なお、右辺の第2項は、座標を同
じにした場合の筆記具2の移動距離を意味する。
Therefore, if the position vector p (k) of the writing instrument 2 in the reference coordinate system XYZ is represented by a difference equation using the velocity vector v (k) obtained by the equation, it is represented by the equation. The second term on the right side means the moving distance of the writing implement 2 when the coordinates are the same.

【数8】 (Equation 8)

【0025】以上の処理で得られた筆記具2の位置座標
ベクトルp(k)と、最初に算出した筆記具2の傾斜角
度とに基づいて、筆記具2の筆記平面に対応する筆記情
報を最終的に算出する。具体的には、筆記開始時点にお
ける筆記具2の傾斜角度に基づいて、筆記平面に対する
検出平面の傾斜角度を算出し、次いで、筆記終了時点に
おける筆記具2の検出平面上の位置座標ベクトルp
(k)を検出する。次に、筆記終了時点の検出平面上の
位置座標ベクトルp(k)を筆記平面上の位置座標ベク
トルに変換することにより、筆記平面上における筆記開
始時点から筆記終了時点までの筆記具2の筆記軌跡を再
現することができる。
Based on the position coordinate vector p (k) of the writing implement 2 obtained by the above processing and the inclination angle of the writing implement 2 calculated first, the writing information corresponding to the writing plane of the writing implement 2 is finally obtained. calculate. Specifically, the inclination angle of the detection plane with respect to the writing plane is calculated based on the inclination angle of the writing implement 2 at the start of writing, and then the position coordinate vector p of the writing implement 2 on the detection plane at the end of writing is calculated.
(K) is detected. Next, by converting the position coordinate vector p (k) on the detection plane at the end of writing into a position coordinate vector on the writing plane, the writing locus of the writing implement 2 from the start of writing on the writing plane to the end of writing. Can be reproduced.

【0026】次に、入力装置1の全体的な動作を説明す
る。
Next, the overall operation of the input device 1 will be described.

【0027】まず、加速度センサ11および角速度セン
サ12によって加速度検出信号SX1,SY1,SZ1および
角速度検出信号SX2,SY2,SZ2がサンプリング時間毎
にそれぞれ出力されると、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,DY
1,DZ1および角速度データDX2,DY2,DZ2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、角速度データDX2,DY2,DZ2に基づいて、加速度
データDX1,DY1,DZ1を移動前の座標系XYZを基準
とする加速度データに変換する。
First, when the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 output the acceleration detection signals SX1, SY1, SZ1 and the angular velocity detection signals SX2, SY2, SZ2 at each sampling time, the A / D converters 31, 32 are activated. ,
Analog-digital conversion and acceleration data DX1, DY
1, DZ1 and angular velocity data DX2, DY2, DZ2. Next, the arithmetic circuit 33 converts the acceleration data DX1, DY1, DZ1 into acceleration data based on the coordinate system XYZ before movement based on the angular velocity data DX2, DY2, DZ2 according to the above-described calculation principle.

【0028】一方、FFT処理回路34は、加速度デー
タDX1,DY1,DZ1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D
F 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。
On the other hand, the FFT processing circuit 34 detects the frequency components included in the acceleration data DX1, DY1, and DZ1 and outputs the frequency data DF to the writing state detection circuit 35. Next, the writing state detection circuit 35 outputs the frequency data D
When it is determined that the writing implement 2 is in the writing state based on F, a determination signal SD is output to the arithmetic circuit 33.

【0029】次に、演算回路33は、変換した加速度に
対して積分処理を行うことにより、筆記具2の移動速度
を算出する。この場合、加速度検出信号SX1,SY1,S
Z1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,SZ1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、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,SZ1に基づいて移動速度を演算す
ると、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。
Next, the arithmetic circuit 33 calculates the moving speed of the writing implement 2 by performing an integration process on the converted acceleration. In this case, the acceleration detection signals SX1, SY1, S
When noise is superimposed on Z1, the influence of noise on the operation result increases. Further, when the steady deviation is superimposed on the calculated acceleration, the influence of noise increases in proportion to time. Therefore, in the subsequent movement amount calculation, when noise is superimposed on the acceleration detection signals SX1, SY1, and SZ1, the influence of the noise increases in proportion to the time, and when the stationary deviation is superimposed. In the case of, the moving amount error included in the calculation result increases quadratically. Specifically, when each image of a character or a symbol is written, when the moving speed is calculated based on the acceleration detection signals SX1, SY1, and SZ1 on which noise is superimposed, the noise of the calculated moving speed waveform is obtained. Are accumulated. Therefore, the speed error increases in proportion to the time.

【0030】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、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、各画の書き始めにお
ける筆記具2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。
Therefore, when the discrimination signal SD is output from the writing state detection circuit 35, the arithmetic circuit 33 determines that the writing of each character or symbol is to be started, and determines the moving speed of the writing start of each image. Correct to 0 cm / s. More specifically, when the discrimination signals SD corresponding to the first to n-th strokes are sequentially input, the arithmetic circuit 33 sets the speed of the writing implement 2 at the start of writing each stroke to 0 cm / s. Is corrected. This is because the moving speed at the start of writing each image, that is, the moving speed when the writing implement 2 comes into contact with the paper surface or the like is 0 cm / s or a very low speed. The purpose is to match the moving speed.

【0031】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
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、移動速度が補正される。
In this correction processing, the arithmetic circuit 33 determines, for example, the moving speed corresponding to the first image (normally 0 cm / s), which is the operation result before correction, and the moving speed corresponding to the second image. Is calculated. In this case, the moving speed corresponding to the start of writing the first stroke to the moving speed corresponding to the start of writing the second stroke often increase in proportion to time. Therefore, the arithmetic circuit 33 calculates the moving speed error in the intermediate process of writing the two strokes from the time required from the writing start time of the first stroke to the writing start time of the second stroke, and from the writing start time of the first stroke. By subtracting the moving speed error due to noise from the moving speed before correction based on the elapsed time until each intermediate process and the moving speed difference at the start of writing the first and second strokes, Is calculated. Thereby, the moving speed is corrected.

【0032】次いで、演算回路33は、補正後の移動速
度を積分処理して筆記具2の移動量を演算する。この
後、演算回路33は、筆記具2についての加速度、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DW 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。
Next, the arithmetic circuit 33 calculates the moving amount of the writing implement 2 by integrating the corrected moving speed. After that, the arithmetic circuit 33 writes the writing parameter data DP including the acceleration, the moving speed, and the moving amount of the writing implement 2.
Is output to the recognition circuit 36. On the other hand, the recognition circuit 36 reproduces the writing locus based on one or more of the acceleration, the moving speed and the moving amount of the writing parameter data DP, and recognizes the reproduced writing locus and the recognition data ROM 37. By comparing the data with the data DW, character / character recognition processing and signature authentication processing are executed.

【0033】このように、この入力装置1によれば、回
転を伴う筆記動作が行われた際に、角速度センサ12に
よって検出した角速度に基づいて、加速度センサ11の
検出信号を回転前の座標系に対応する加速度に変換する
ことにより、その筆記軌跡を正確に再現することができ
る。また、この入力装置1によれば、筆記具2が、その
軸長方向に沿った方向(Z方向)への加速度を検出可能
な加速度センサ11を備えたことにより、筆記具2が軸
長方向に沿った方向に移動する場合であっても、その筆
記軌跡を正確に再現することができる。
As described above, according to the input device 1, when a writing operation involving rotation is performed, the detection signal of the acceleration sensor 11 is converted into a coordinate system before rotation based on the angular velocity detected by the angular velocity sensor 12. By converting the acceleration into a corresponding acceleration, the written trajectory can be accurately reproduced. In addition, according to the input device 1, the writing implement 2 includes the acceleration sensor 11 that can detect acceleration in a direction (Z direction) along the axial direction. Even in the case of moving in a different direction, the writing trajectory can be accurately reproduced.

【0034】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、三次元の加速度センサ11および角速度
センサ12を用いる例について説明したが、二次元の加
速度センサおよび角速度センサを用いて構成してもよ
い。この構成によれば、X軸およびY軸方向を回転軸と
して筆記具2が回転する場合の筆記軌跡を正確に再現す
ることができる。また、加速度センサ11の各加速度検
出用軸(X,Y,Z)の方向と、角速度センサ12の各
回転角度検出用軸(X,Y,Z)の方向とが互いに平行
でない構成を採用してもよく、かかる構成を採用した場
合であっても、各軸の非平行度を演算によって補正する
ことができる。ただし、加速度センサ11の各加速度検
出用軸の方向と、角速度センサ12の各回転角度検出用
軸の方向とが互いに平行となる構成を採用した場合に
は、その補正処理を不要にすることができるため、筆記
情報の算出が容易となる。また、本発明は、必ずしも筆
記具を筆記平面上で筆記する場合への適用に限らず、筆
記具を宙で筆記する際の三次元筆記情報を算出する入力
装置にも適用することができる。
The present invention is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment of the present invention. For example, in the embodiment of the present invention, an example in which the three-dimensional acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 are used has been described. However, the embodiment may be configured using a two-dimensional acceleration sensor and an angular velocity sensor. According to this configuration, the writing trajectory when the writing implement 2 rotates with the X-axis and Y-axis directions as rotation axes can be accurately reproduced. Also, a configuration is adopted in which the direction of each acceleration detection axis (X, Y, Z) of the acceleration sensor 11 and the direction of each rotation angle detection axis (X, Y, Z) of the angular velocity sensor 12 are not parallel to each other. Even when such a configuration is adopted, the non-parallelism of each axis can be corrected by calculation. However, if a configuration is adopted in which the direction of each acceleration detection axis of the acceleration sensor 11 and the direction of each rotation angle detection axis of the angular velocity sensor 12 are parallel to each other, the correction processing may be unnecessary. Since it is possible, the calculation of the handwritten information becomes easy. In addition, the present invention is not necessarily applied to the case where the writing implement is written on a writing plane, and can be applied to an input device that calculates three-dimensional writing information when the writing implement is written in the air.

【0035】さらに、加速度センサ11および角速度セ
ンサ12を軸長方向の上下に配設した例について説明し
たが、加速度センサ11および角速度センサ12の配設
位置はこれに限定されない。この場合、加速度センサ1
1の加速度検出方向と、角速度センサ12の角速度検出
軸とをそれぞれ平行にすることにより、筆記具2の移動
量の算出が容易となる。また、本発明の実施の形態で
は、処理部21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。さらに、FFT処理回路34
に代えて、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタを採
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。
Further, the example in which the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 are arranged vertically in the axial direction has been described, but the arrangement positions of the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 are not limited to this. In this case, the acceleration sensor 1
By making the acceleration detection direction 1 and the angular velocity detection axis of the angular velocity sensor 12 parallel to each other, the calculation of the movement amount of the writing implement 2 becomes easy. Further, in the embodiment of the present invention, an example has been described in which the processing unit 21 is configured by a digital circuit, but various filters and the like may be of an analog type. Further, the FFT processing circuit 34
It is needless to say that a high-pass filter or a band-pass filter can be adopted in place of the above. Furthermore, an example in which both the acceleration sensors 11 and 12 and the input device main body 3 are connected by a signal output cable has been described. Further, the present invention is not limited in its use, and can be applied to, for example, various input devices such as a measuring device.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の入力装置
によれば、2つの加速度検出用軸にそれぞれ対応する各
加速度を検出可能に構成された加速度センサと、2つの
回転角度検出用軸にそれぞれ対応する筆記具の各回転角
速度を検出可能に構成された角速度センサとを備えて筆
記具を構成し、処理部が、検出された各回転角速度に基
づいて微少時間の前後に亘る2つの加速度検出用軸の各
回転角度を求め、微少時間後に検出された2つの加速度
検出用軸にそれぞれ対応する各加速度を各回転角度に基
づいて微少時間前における2つの加速度検出用軸にそれ
ぞれ対応する各加速度に変換して筆記情報を算出するこ
とにより、筆記具の筆記軌跡を正確に再現することがで
きる。
As described above, according to the input device of the first aspect, the acceleration sensor configured to detect each acceleration corresponding to each of the two acceleration detection axes and the two rotation angle detection axes are provided. An angular velocity sensor configured to be able to detect each rotational angular velocity of the writing implement corresponding to each of the axes, the writing implement is configured, and the processing unit performs two accelerations before and after a minute time based on each detected rotational angular velocity. Each rotation angle of the detection axis is obtained, and each acceleration corresponding to each of the two acceleration detection axes detected after a very short time is calculated based on each rotation angle. By converting the acceleration into the acceleration and calculating the writing information, the writing locus of the writing implement can be accurately reproduced.

【0037】また、請求項2記載の入力装置によれば、
加速度センサは、3つの加速度検出用軸に対応する加速
度を検出し、角速度センサは、3つの回転角度検出用軸
に対応する筆記具の回転角速度をさらに検出し、処理部
が、検出された各回転角速度に基づいて微少時間の前後
に亘る3つの加速度検出用軸の回転角度を求め、微少時
間後に検出された3つの加速度検出用軸にそれぞれ対応
する各加速度を各回転角度に基づいて微少時間前におけ
る3つの加速度検出用軸にそれぞれ対応する各加速度に
変換して筆記情報を算出することにより、筆記具が軸長
方向に沿った方向に移動する場合であっても、その筆記
軌跡を正確に再現することができる。
According to the input device of the second aspect,
The acceleration sensor detects acceleration corresponding to the three acceleration detection axes, the angular velocity sensor further detects the rotational angular velocities of the writing implement corresponding to the three rotation angle detection axes, and the processing unit detects each of the detected rotations. The rotation angles of the three acceleration detection axes before and after the minute time are obtained based on the angular velocities, and the respective accelerations respectively corresponding to the three acceleration detection axes detected after the minute time are calculated before the minute time based on the respective rotation angles. Accurately reproduces the writing trajectory even when the writing implement moves in the direction along the axial length by calculating the writing information by converting the acceleration into the accelerations corresponding to the three acceleration detection axes. can do.

【0038】さらに、請求項3記載の入力装置によれ
ば、各回転角度検出用軸の方向と各加速度検出用軸の方
向とが互いに平行となるように加速度センサおよび角速
度センサを筆記具に配設したことにより、各軸の非平行
度を補正する補正処理を不要にできる結果、筆記情報の
算出処理が容易となる。
Further, according to the input device of the present invention, the acceleration sensor and the angular velocity sensor are provided on the writing instrument such that the directions of the rotation angle detecting axes and the acceleration detecting axes are parallel to each other. This eliminates the need for the correction processing for correcting the non-parallelism of each axis, thereby facilitating the calculation processing of the writing information.

【0039】また、請求項4記載の筆記具によれば、処
理部が、2つの加速度検出用軸にそれぞれ対応する各加
速度に基づいて筆記具の傾斜角度を算出し、その傾斜角
度および筆記情報に基づいて、筆記具の筆記平面に対応
する筆記平面筆記情報を算出することにより、筆記平面
上で筆記される際の筆記情報を正確に算出することがで
きる。
According to the writing implement of the fourth aspect, the processing section calculates the inclination angle of the writing implement based on each acceleration corresponding to each of the two acceleration detecting axes, and based on the inclination angle and the writing information. By calculating the writing plane writing information corresponding to the writing plane of the writing implement, the writing information when writing on the writing plane can be accurately calculated.

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

【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。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an input device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】入力装置1における筆記具2の外観斜視図であ
る。
FIG. 2 is an external perspective view of a writing instrument 2 in the input device 1.

【図3】筆記具2の筆記動作の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a writing operation of the writing implement 2.

【図4】図3の筆記動作において、筆記具2の軸長方向
をZ軸とした移動前の座標系XYZと、移動後の座標系
X1 Y1 Z1 との関係を示す座標系図である。
4 is a coordinate system diagram showing a relationship between a coordinate system XYZ before movement with the axis length direction of the writing implement 2 as a Z axis and a coordinate system X1 Y1 Z1 after movement in the writing operation of FIG. 3;

【図5】発明者が既に提案している手書き入力装置の側
面図であって、(a)は筆記動作開始時の筆記具51の
側面図、(b)は筆記動作中または筆記完了時点の筆記
具51の側面図である。
FIGS. 5A and 5B are side views of a handwriting input device already proposed by the inventor, wherein FIG. 5A is a side view of the writing instrument 51 at the start of a writing operation, and FIG. It is a side view of 51.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力装置 2 筆記具 3 入力装置本体 11 加速度センサ 12 角速度センサ 21 処理部 33 演算回路 Reference Signs List 1 input device 2 writing implement 3 input device main body 11 acceleration sensor 12 angular velocity sensor 21 processing unit 33 arithmetic circuit

フロントページの続き Fターム(参考) 5B068 AA04 AA36 BD12 BD17 BE08 CC17 Continuation of the front page F term (reference) 5B068 AA04 AA36 BD12 BD17 BE08 CC17

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筆記具と、当該筆記具についての筆記情
報を算出する処理部とを備え、 前記筆記具は、当該筆記具の軸長方向に交差する交差平
面上で互いに直交する2つの加速度検出用軸にそれぞれ
対応する各加速度を検出可能に構成された加速度センサ
と、前記交差平面上で互いに直交する2つの回転角度検
出用軸にそれぞれ対応する当該筆記具の各回転角速度を
検出可能に構成された角速度センサとを備えて構成さ
れ、 前記処理部は、筆記動作中における微少時間の前後に亘
る前記2つの加速度検出用軸の各回転角度を前記検出さ
れた各回転角速度に基づいて求めると共に、前記微少時
間後に検出された前記2つの加速度検出用軸にそれぞれ
対応する各加速度を、前記求めた各回転角度に基づい
て、前記微少時間前における前記2つの加速度検出用軸
にそれぞれ対応する各加速度に変換することにより前記
筆記情報を算出することを特徴とする入力装置。
1. A writing instrument, comprising: a processing unit that calculates writing information about the writing instrument, wherein the writing instrument has two acceleration detection axes orthogonal to each other on an intersecting plane that intersects the axis direction of the writing instrument. An acceleration sensor configured to detect each corresponding acceleration, and an angular velocity sensor configured to detect each rotational angular velocity of the writing implement corresponding to two rotational angle detection axes orthogonal to each other on the intersection plane. The processing unit is configured to determine each rotation angle of the two acceleration detection shafts before and after a minute time during the writing operation based on the detected rotation angular velocities, and The respective accelerations respectively corresponding to the two acceleration detection axes detected later are calculated based on the obtained rotation angles and the two accelerations before the minute time. Input apparatus characterized by calculating the handwritten information by converting each time the detection axis corresponding to the acceleration.
【請求項2】 前記加速度センサは、前記2つの加速度
検出用軸に直交する加速度検出用軸に対応する加速度を
さらに検出可能に構成され、前記角速度センサは、前記
2つの回転角度検出用軸に直交する回転角度検出用軸に
対応する前記筆記具の回転角速度をさらに検出可能に構
成され、 前記処理部は、前記微少時間の前後に亘る前記3つの加
速度検出用軸の回転角度を前記検出された各回転角速度
に基づいて求めると共に、前記微少時間後に検出された
前記3つの加速度検出用軸にそれぞれ対応する各加速度
を、前記求めた各回転角速度に基づいて、前記微少時間
前における前記3つの加速度検出用軸にそれぞれ対応す
る各加速度に変換することにより前記筆記情報を算出す
ることを特徴とする請求項1記載の入力装置。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein said acceleration sensor is configured to further detect an acceleration corresponding to an acceleration detection axis orthogonal to said two acceleration detection axes, and said angular velocity sensor is connected to said two rotation angle detection axes. The rotation angular velocity of the writing implement corresponding to the orthogonal rotation angle detection axis is configured to be further detectable, and the processing unit is configured to detect the rotation angles of the three acceleration detection axes before and after the minute time. Based on the rotational angular velocities, the respective accelerations respectively corresponding to the three acceleration detection axes detected after the minute time are calculated based on the determined rotational angular velocities. 2. The input device according to claim 1, wherein the writing information is calculated by converting the writing information into accelerations respectively corresponding to the detection axes.
【請求項3】 前記加速度センサおよび前記角速度セン
サは、前記各回転角度検出用軸の方向と前記各加速度検
出用軸の方向とが互いに平行となるように前記筆記具に
配設されていることを特徴とする請求項1または2記載
の入力装置。
3. The writing instrument according to claim 1, wherein the acceleration sensor and the angular velocity sensor are arranged on the writing implement such that directions of the rotation angle detection axes and directions of the acceleration detection axes are parallel to each other. The input device according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 前記処理部は、前記2つの加速度検出用
軸にそれぞれ対応する前記各加速度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筆記情
報に基づいて、前記筆記具の筆記平面に対応する筆記情
報を算出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。
4. The processing unit calculates an inclination angle of the writing implement based on the accelerations respectively corresponding to the two acceleration detection axes, and calculates the inclination angle of the writing implement based on the inclination angle and the writing information. 4. The input device according to claim 1, wherein writing information corresponding to a writing plane is calculated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2008026357A1 (en) * 2006-08-29 2010-01-14 マイクロストーン株式会社 Motion capture

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