JP3506878B2 - ペン型入力装置 - Google Patents

ペン型入力装置

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JP3506878B2
JP3506878B2 JP12478297A JP12478297A JP3506878B2 JP 3506878 B2 JP3506878 B2 JP 3506878B2 JP 12478297 A JP12478297 A JP 12478297A JP 12478297 A JP12478297 A JP 12478297A JP 3506878 B2 JP3506878 B2 JP 3506878B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、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のようなタ
ブレットレスの入力装置が開発された。
【０００５】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加速度センサで移動方向と移
動量を調べ、圧電振動ジャイロで加速度センサが検出し
た移動方向及び移動量のペン型のコンピュータ入力装置
のローテーションによる影響を補正している。さらに、
特開平７-84716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。
【０００６】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。
【０００７】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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、装置のローテーションによる影響を補正する
もので、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。
【０００９】さらに、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。
【００１０】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、検出結果が不正確になる場合がある。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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。
【００１４】
【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、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
軸としたペン軸座標系（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Ｚ
s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
算部と加速度誤差判別部と回転角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（Ｘs，Ｙs，Ｚ
s）における加速度を基に装置の初期回転角度を求め、
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，Ｙ
s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記面と接
触しているときに筆記面の法線ベクトルと座標変換演算
部が変換して得たＺg軸方向の加速度ベクトルとの内積
を求め、求めた内積の大きさと予め定めた閾値を比較し
て回転角度を補正する必要があるか否かを判別し、回転
角度補正部は加速度誤差判別部が回転角度を補正する必
要があると判別すると、座標変換演算部が変換して得た
Ｚg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度ベク
トルの法線軸方向成分がゼロになるように筆記中の回転
角度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフ
ィードバックし、移動量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
を基にペン先部の移動方向及び移動距離を算出する。
【００１５】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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加速度誤差判別部と
筆記加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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基
に装置の初期回転角度を求め、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、加速度誤
差判別部はペン先部が筆記面と接触しているときに筆記
面の法線ベクトルと座標変換演算部が変換して得た加速
度ベクトルとの内積を求め、求めた内積の大きさと予め
定めた閾値を比較して重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）に
おける加速度を補正する必要があるか否かを判別し、筆
記加速度補正部は加速度誤差判別部が重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要があると
判別すると、座標変換演算部が変換して得たＺg軸方向
の加速度から重力加速度を除いた加速度ベクトルの法線
軸方向成分がゼロになるように重力座標系（Ｘg，Ｙg，
Ｚg）における加速度を補正し、移動量演算部は重力座
標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を基にペン先部
の移動方向及び移動距離を算出する。
【００１６】さらに、上記演算部は加速度誤差判別部が
重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正す
る必要があると判別すると、座標変換演算部が座標変換
して得たＺg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加
速度ベクトルの法線軸方向成分がゼロになるように回転
角度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフ
ィードバックする回転角度補正部を備え、回転角度の累
積誤差が発生することを防止する。
【００１７】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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加速度誤差判別部と
回転角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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基に
装置の初期回転角度を求め、筆記中回転角度演算部はジ
ャイロを用いて検出した回転角速度と初期回転角度演算
部が算出した初期回転角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、加速度誤
差判別部はペン先部が筆記面と接触しているときに座標
変換演算部が変換して得たＺg軸方向の加速度から重力
加速度を除いた加速度を基に回転角度を補正する必要が
有るか否かを判別し、回転角度補正部は加速度誤差判別
部が回転角度を補正する必要が有ると判別すると、座標
変換演算部が変換して得たＺg軸方向の加速度から重力
加速度を除いた加速度がゼロになるように筆記中の回転
角度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフ
ィードバックし、移動量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
を基にペン先部の移動方向及び移動距離を算出して、装
置の傾きを正確に検出して正確な移動方向及び移動量の
検出を行なう。
【００１８】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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加速度誤差判別部と
筆記加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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基
に装置の初期回転角度を求め、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、加速度誤
差判別部はペン先部が筆記面と接触しているときに座標
変換演算部が変換して得たＺg軸方向の加速度から重力
加速度を除いた加速度を基に重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚ
g）における加速度を補正する必要があるか否かを判別
し、筆記加速度補正部は加速度誤差判別部が重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要があ
ると判別すると、座標変換演算部が変換して得たＺg軸
方向の加速度から重力加速度を除いた加速度がゼロにな
るように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度
を補正し、移動量演算部は重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚ
g）における加速度を基にペン先部の移動方向及び移動
距離を算出する。
【００１９】さらに、上記演算部は加速度誤差判別部が
重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における速度を補正する
必要があると判別すると、座標変換演算部が座標変換し
て得たＺg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速
度ベクトルの法線軸方向成分がゼロになるように回転角
度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィ
ードバックする回転角度補正部を備え、回転角度の累積
誤差が発生することを防止する。
【００２０】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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第一積分部と速度誤
差判別部と回転角度補正部と第二積分部を備え、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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速
度を基に装置の初期回転角度を求め、筆記中回転角度演
算部は各ジャイロを用いて検出した回転角速度と初期回
転角度演算部が算出した初期回転角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、
第一積分部は座標変換演算部が変換した重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）における加速度から重力加速度を除いた
加速度を積分して速度を算出し、速度誤差判別部はペン
先部が筆記面と接触しているときに第一積分部が演算し
て得たＺg軸方向の速度の筆記による成分を基に回転角
度を補正する必要が有るか否かを判別し、回転角度補正
部は速度誤差判別部が回転角度を補正する必要が有ると
判別すると、第一積分部が積分して得たＺg軸方向の速
度の筆記による成分がゼロになるように筆記中の回転角
度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィ
ードバックし、第二積分部は第一積分部が算出した速度
を積分してペン先部の移動方向及び移動距離を算出す
る。
【００２１】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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第一積分部と速度誤
差判別部と筆記速度補正部と第二積分部を備え、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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速
度を基に装置の初期回転角度を求め、筆記中回転角度演
算部は各ジャイロを用いて検出した回転角速度と初期回
転角度演算部が算出した初期回転角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、
第一積分部は座標変換演算部が変換した重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）における加速度から重力加速度を除いた
加速度を積分して速度を算出し、速度誤差判別部はペン
先部が筆記面と接触しているときに第一積分部が演算し
て得たＺg軸方向の速度を基に重力座標系（Ｘg，Ｙg，
Ｚg）における加速度を補正する必要が有るか否かを判
別し、筆記速度補正部は速度誤差判別部が重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要が有
ると判別すると、第一積分部が積分して得たＺg軸方向
の速度がゼロになるように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚ
g）における速度を補正し、第二積分部は重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における速度を積分してペン先部の
移動方向及び移動距離を算出する。
【００２２】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による
影響をなくす。
【００２３】さらに、上記演算部は回転角度補正部によ
る回転角度の補正量を予め定めた閾値と比較する補正判
別部を有し、回転角度補正部は補正判別部が補正量が予
め定めた閾値以下の場合に筆記中の回転角度を補正し
て、補正量が予め定めた値以上になることを防止する。
【００２４】さらに、上記演算部は回転角度補正部によ
る回転角度の補正量の平均値を求める補正量平均部を備
え、回転角度補正部は補正量平均部が求めた回転角度の
補正量の平均値を基に筆記中回転角度演算部が算出した
回転角度を補正して、回転角度が急激に変化することを
防止する。
【００２５】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軸をＺs軸としたペン軸座標系（Ｘ
s，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加速度誤差判別部と
回転角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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基に
装置の初期回転角度を求め、筆記中回転角度演算部はジ
ャイロを用いて検出した回転角速度と初期回転角度演算
部が算出した初期回転角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、加速度誤
差判別部はペン先部が筆記面と接触しているときに座標
変換演算部が変換して得たＺg軸方向の加速度と重力加
速度を基に回転角度を補正する必要が有るか否かを判別
し、回転角度補正部は加速度誤差判別部が回転角度を補
正する必要が有ると判別すると、Ｚg軸方向の加速度が
重力加速度と等しくなるように回転角度を補正し、補正
した回転角度を座標変換演算部にフィードバックして、
Ｚg軸方向の加速度が重力加速度を重力加速度に収束
し、移動量演算部は座標変換演算部が変換した加速度を
基に正確にペン先部の移動方向及び移動距離を算出す
る。
【００２６】さらに、上記演算部はペン先速度ゼロ検出
部と速度補正部を備え、ペン先速度ゼロ検出部は静止状
態における重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）による加速度
を積分して求めたペン先部の移動速度がゼロか否かを判
別し、速度補正部はペン先部の移動速度がゼロでない場
合は初期傾斜角を補正して静止状態における重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）による移動速度をゼロにして、累積
誤差をなくす。
【００２７】
【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求め、ジャ
イロを用いて検出した回転角速度と算出した初期回転角
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，Ｙg，
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。
【００２８】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ので、その誤差を補正すること
により、正確な移動量及び移動距離の算出を行なうもの
である。
【００２９】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，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
出力する。３個のジャイロはそれぞれペン軸座標系（Ｘ
s，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。
【００３０】演算部は、例えば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重力加速度除去
部と筆記面接触判別部と加速度誤差判別部と回転角度補
正部と移動量演算部を備える。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
期回転角度を求める。筆記中回転角度演算部はジャイロ
を用いて検出した回転角速度と初期回転角度演算部が算
出した初期回転角度を基に筆記中の回転角度を算出す
る。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（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度に変換す
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（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度から重力
加速度成分を除去する。筆記面接触判別部は、例えば３
個の加速度センサ及び３個のジャイロからの信号のうち
いずれかが高周波数成分を含むと、ペン先部が筆記面に
接触していると判別する。これは、３個の加速度センサ
及び３個のジャイロからの信号の高周波数成分はペン先
部と筆記面との摩擦によるものだからである。
【００３１】加速度誤差判別部はペン先部が筆記面と接
触しているときに、重力加速度除去部が重力加速度成分
を除去して得たＺg軸方向の加速度の筆記による成分の
大きさを調べ、回転角度の補正をする必要が有るか否か
を判別する。回転角度補正部は加速度誤差判別部が回転
角度の補正をする必要が有ると判別すると、重力加速度
除去部が重力加速度成分を除去して得たＺg軸方向の加
速度の筆記による成分がゼロになるように回転角度を補
正し、座標変換演算部にフィードバックする。座標変換
演算部は回転角度補正部がフィードバックした回転角度
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）における加速度を再び重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度に変換する。移動量
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
得た加速度を基にペン先部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。
【００３２】また、演算部は、例えば初期回転角度演算
部と筆記中回転角度演算部と座標変換演算部と重力加速
度除去部と第一積分部と筆記面接触判別部と速度誤差判
別部と回転角度補正部と第二積分部を備えるようにして
も良い。
【００３３】第一積分部は座標変換演算部が変換した重
力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を積分して
ペン先部の速度を算出する。速度誤差判別部はペン先部
が筆記面と接触しているときに第一積分部が演算して得
たＺg軸方向の速度の筆記による成分を基に回転角度を
補正する必要が有るか否かを判別する。回転角度補正部
は速度誤差判別部が回転角度を補正する必要が有ると判
別すると、第一積分部が積分して得たＺg軸方向の速度
の筆記による成分がゼロになるように筆記中の回転角度
を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィー
ドバックし、再び筆記中の速度を演算する。第二積分部
は第一積分部が算出した速度を基にペン先部の移動方向
及び移動距離を算出する。このように、速度を用いるこ
とにより、積分演算によるフィルタ効果が働き、ノイズ
に対して強くできる。
【００３４】また、演算部は、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加速度
誤差判別部と回転角度補正部と重力加速度除去部と移動
量演算部を備えるようにしても良い。加速度誤差判別部
はペン先部が筆記面と接触しているときに、座標変換演
算部が算出したＺg軸方向の加速度の大きさを重力加速
度を比べ、回転角度の補正をする必要が有るか否かを判
別する。回転角度補正部は加速度誤差判別部が回転角度
の補正をする必要が有ると判別すると、算出したＺg軸
方向の加速度が重力加速度と等しくなるように回転角度
を補正して座標変換演算部にフィードバックする。重力
加速度除去部は座標変換演算部が変換した加速度から重
力加速度成分を除去する。移動量演算部は重力加速度除
去部が重力加速度成分を除去した後の加速度を基にペン
先部の移動方向及び移動距離を算出する。
【００３５】また、加速度誤差判別部は、ペン先部が筆
記面と接触しているときに、重力加速度除去部が重力加
速度成分を除去して得たＺg軸方向の加速度の筆記によ
る成分の大きさを調べ、回転角度の補正をする必要が有
るか否かを判別する代わりに、ペン先部が筆記面と接触
しているときに筆記面の法線ベクトルと座標変換演算部
が変換して得た加速度ベクトルとの内積を求め、求めた
内積の大きさと予め定めた閾値とを比較して回転角度を
補正する必要が有るか否かを判別するようにしても良
い。これにより筆記面が傾いている場合であっても正確
に補正が必要であるか否かを判別でき、正確に移動方向
及び移動距離を算出できる。
【００３６】また、演算部は、回転角度補正部の代わり
に筆記加速度補正部を備えるようにしても良い。筆記加
速度補正部は、加速度誤差判別部が重力座標系（Ｘg，
Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要が有ると判別
すると、算出したＺg軸方向の加速度が重力加速度と等
しくなるように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における
加速度を補正する。重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）によ
る加速度を補正するので補正後の加速度をフィードバッ
クする必要がなく、回転角度補正部による演算処理に比
べて演算負荷を軽くできる。
【００３７】
【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、且つ、ペン軸７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７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。
【００３８】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、処理部４、記憶部５及び電源部６を有する。加速度
センサ２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれＸs軸に平行なＸs
a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３ａ，３ｂ，３ｃは
それぞれＸs軸及びＸsa軸に平行なＸsb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。
【００３９】処理部４は、図３に示すように入力部４ａ
と演算部４ｂを備える。入力部４ａは、ＡＤ変換器４１
ａ〜４１ｆ、ハイパスフィルタ（以後「ＨＰＦ」とい
う。）４２ａ〜４２ｆ及びローパスフィルタ（以後「Ｌ
ＰＦ」という。）４３ａ〜４３ｆを有する。ＡＤ変換器
４１ａ〜４１ｆは、それぞれ加速度センサ２ａ，２ｂ，
２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからのアナログ信号
をデジタル信号に変換する。ＨＰＦ４２ａ〜４２ｆ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抽出する。ＬＰＦ４３ａ〜４３ｆ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。
【００４０】演算部４ｂは、静止判別部４４、筆記面接
触判別部４５、初期回転角度演算部４６、筆記中回転角
度演算部４７、座標変換演算部４８、重力加速度除去部
４９、加速度誤差判別部５０、回転角度補正部５１、補
正判別部５２及び移動量演算部５３を有する。静止判別
部４４は、加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及びジャイロ
３ａ，３ｂ，３ｃからの信号を基に静止中か否かを判別
する。筆記面接触判別部４５はＨＰＦ４２ａ〜４２ｆを
介して入力した３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及
び３個のジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの信号のうちい
ずれかが高周波数成分を含むと、ペン先部８が筆記面に
接触していると判別する。
【００４１】初期回転角度演算部４６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を基に回転角ベクトルの初期値vectorφo＝（φx
o，φyo，φzo）を算出する。以下、説明においてvecto
rを前につけたものはベクトルを表すものとする。ま
た、同様に回転角ベクトルをvectorφで表し、vectorφ
＝（φx，φy，φz）とする。筆記中回転角度演算部４
７は初期回転角度演算部４６が演算した回転角ベクトル
の初期値vectorφo又は前回サンプリングした際に筆記
中回転角度演算部４７が演算した回転角ベクトルvector
φn-1と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）を基に今回サンプ
リングの際の回転角ベクトルvectorφnを算出する。座
標変換演算部４８は筆記中回転角度演算部４７が算出し
た筆記中における回転角ベクトルvectorφnを用いて、
加速度センサを用いて検出した加速度の座標系をペン軸
座標系（Ｘs，Ｙs，Ｚs）から重力座標系（Ｘg，Ｙg，
Ｚg）に変換する。重力加速度除去部４９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。
【００４２】加速度誤差判別部５０は、筆記面接触判別
部４５がペン先部８と筆記面とが接触していると判別し
ている際に、重力加速度除去部４９が重力加速度成分ｇ
を除去して得たＺg軸方向の加速度の大きさを調べて変
換後の加速度に誤差があるか否かを調べ、回転角ベクト
ルvectorφnを補正する必要が有るか否かを判別する。
ここで、重力加速度除去部４９が重力加速度成分ｇを除
去して得たＺg軸方向の加速度にはノイズによる成分が
含まれるので、加速度誤差判別部５０はノイズレベルを
基に予め定めた閾値と重力加速度除去部４９が重力加速
度成分ｇを除去して得たＺg軸方向の加速度を比較する
ことにより、回転角度を補正する必要が有るか否かを判
別する。
【００４３】回転角度補正部５１は加速度誤差判別部５
０が回転角ベクトルvectorφnの補正をする必要が有る
と判別すると、重力加速度除去部４９が重力加速度成分
を除去して得たＺg軸方向の加速度がゼロになるように
回転角ベクトルvectorφnの補正量を求め、求めた回転
角ベクトルvectorφnの補正量を基に補正判別部５２が
補正を行なうことを判別すると、回転角ベクトルvector
φnを補正し、筆記中回転角度演算部４７及び座標変換
演算部４８にフィードバックする。補正判別部５２は回
転角度補正部５１が求めた回転角ベクトルvectorφnの
補正量を予め定めた閾値と比較し、閾値以内の場合に補
正を行なうように回転角度補正部５１に指示する。移動
量演算部５３は、第一積分部５３ａと第二積分部５３ｂ
を有する。第一積分部５３ａは重力加速度除去部４９が
重力加速度成分ｇを除去して得た加速度を積分してペン
先部８の速度を求め、第二積分部５３ｂは第一積分部５
３ａが算出したペン先部８の速度を積分してペン先部８
の移動方向及び移動距離を算出する。
【００４４】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。
【００４５】最初に各加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃを
用いて検出した加速度（Ａxso，Ａyso，Ａzso）から回
転角ベクトルの初期値vectorφoを算出する場合につい
て説明する。
【００４６】φzo＝０としてＺs軸周りの回転角速度を
リセットする。このとき、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（Ａxs
o，Ａyso，Ａzso）と回転角ベクトルの初期値vectorφo
＝（φxo，φyo，０）との間には、次ぎの関係が成り立
つ。
【００４７】
【数１】
【００４８】上記式から静止状態における回転角ベクト
ルの初期値vectorφoが求まる。
【００４９】ここで、２つの未知数φxo，φyo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φxo，φyo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。
【００５０】重力加速度ｇを未知数とした場合、回転角
ベクトルの初期値vectorφoは、例えば次式で表すこと
ができる。
【００５１】
【数２】
【００５２】次ぎに、前回のサンプリングタイミングの
回転角ベクトルvectorφn-1とジャイロ３ａ，３ｂ，３
ｃを用いて検出した回転角速度（ωxs，ωys，ωzs）を
基に筆記中の回転角ベクトルvectorφnを算出する場合
について説明する。
【００５３】回転角ベクトルvectorφnの微分方程式
は、次式で表すことができる。
【００５４】
【数３】
【００５５】したがって、サンプリング周期をｔoとす
ると、次式を得ることができ、回転角ベクトルvectorφ
nを得ることができる。ここで、回転角ベクトルの初期
値vectorφoを求めた後の１回目のサンプリングの際に
は前回のサンプリングタイミングの回転角ベクトルvect
orφn-1として回転角ベクトルの初期値vectorφoを用
い、２回目以後は前回のサンプリングタイミングで次式
を用いて求めた回転角ベクトルvectorφn-1を用いる。
【００５６】
【数４】
【００５７】次ぎに、上記のようにして得た回転角ベク
トルvectorφnを基に各加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ
の出力を用いて検出したペン軸座標系（Ｘs，Ｙs，Ｚ
s）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。
【００５８】回転角ベクトルvectorφnからストラップ
ダウン方式における座標変換行列を求めるにはパラメー
タ（χ，ρx，ρy，ρz）を用いた次式を用いる。
【００５９】
【数５】
【００６０】重力加速度ｇを考慮して上記座標変換行列
を用いると、次式に示すようにペン軸座標系（Ｘs，Ｙ
s，Ｚs）の加速度（Ａxs，Ａys，Ａzs）は重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）に変
換できる。
【００６１】
【数６】
【００６２】上記のように変換して得た重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）を２回積
分することにより、ペンの移動方向及び移動距離を算出
できる。
【００６３】ここで、ペンが水平面である筆記面上を移
動している場合（筆記中）には、Ｚg軸方向の筆記加速
度Ａzgはゼロでなければならない。ところが、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（Ａxs，Ａys，Ａzs）を重
力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａz
g）に変換すると、Ｚg軸方向の筆記加速度Ａzgがゼロに
ならない場合がある。この主なる要因の一つがペンの姿
勢のずれである。つまり、図４に示すようにペンの姿勢
の検出結果に誤差Δvectorφがあると、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，Ａz
g）に変換する際に、実際には水平面から傾いた座標系
（Ｘαg，Ｙαg，Ｚαg）に変換してしまう。これによ
り、Ｚαg軸方向に加速度成分ベクトルvectorＡα
（０，０，Ａzαg）を持つことになる。
【００６４】見かけの筆記加速度vectorＡα及びvector
Ａαzで決まる面は垂直面であり、この平面内での回転
を考えると、補正ベクトルΔvectorφ（回転軸方向を向
いたベクトル）はＸg軸とＹg軸とが成す平面（水平面）
内にある。このとき、Ｚg軸周りの回転誤差は考慮して
いない。そこで、補正ベクトルΔvectorφは次式のよう
に表すことができる。
【００６５】
【数７】
【００６６】また、得ることができる加速度信号は座標
系（Ｘαg，Ｙαg，Ｚαg）における見かけの筆記加速
度vectorＡα（Ａxαg，Ａyαg，０）及びvectorＡαz
（０，０，Ａzαg）である。
【００６７】ここで、筆記加速度vectorＡ（Ａxg，Ａy
g，０）と補正ベクトルΔvectorφは直交しているの
で、次式が成り立つ。
【００６８】
【数８】
【００６９】上記式を基に回転軸の方向を求めることが
できる。
【００７０】
【数９】
【００７１】また、幾何学的な関係から次式が成り立
つ。
【００７２】
【数１０】
【００７３】上式を基に補正ベクトルΔvectorφを求め
ることができる。
【００７４】
【数１１】
【００７５】ここで、Ａzαgは充分小さいと考え、次式
を得る。
【００７６】
【数１２】
【００７７】したがって、補正ベクトルΔvectorφは次
式のようになる。
【００７８】
【数１３】
【００７９】ペンの姿勢を表現している回転角ベクトル
vectorφを補正ベクトルΔvectorφ分だけ回転するには
数４で表した式を用いる。数４において回転角ベクトル
の変化分vectorωs・ｔo＝Δvectorφとおくと、次式を
得ることができる。
【００８０】
【数１４】
【００８１】上記構成のペン型入力装置１を用いてペン
先部８の移動方向及び移動量を検出する場合の動作につ
いて、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００８２】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４４はＡＤ変換器４１ａ〜４
１ｆを介してデジタル変換後の加速度（Ａxs，Ａys，Ａ
zs）及び回転角速度（ωxs，ωys，ωzs）を読み出し
（ステップＳ１）、静止状態か否かを判別する（ステッ
プＳ２）。
【００８３】静止判別部４４が最初に移動状態と判別す
ると、初期回転角度演算部４６は、加速度センサ２ａ，
２ｂ，２ｃを用いて検出した加速度（Ａxs，Ａys，Ａz
s）を基にして回転角ベクトルの初期値vectorφoを算出
する（ステップＳ３）。ここで、静止判別部４４が静止
状態と判別している間は初期回転角度演算部４６は上記
動作を繰り返し、その間のサンプル回数ｎはゼロとな
る。
【００８４】その後、一定周期のサンプリングタイミン
グになると、筆記中回転角度演算部４７はＬＰＦ４３ｄ
〜４３ｆを介してジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃを用いて検
出した回転角速度（ωxs，ωys，ωzs）を読み込み（ス
テップＳ４）、既に説明したように初期回転角角度演算
部４６が演算した回転角ベクトルの初期値vectorφo又
は前回サンプリングした際に筆記中回転角度演算部４７
が演算した回転角ベクトルvectorφn-1と３個のジャイ
ロ３，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度（ωxs，ωys，
ωzs）を基に今回サンプリングの際の回転角ベクトルve
ctorφnを演算する（ステップＳ５）。
【００８５】座標変換演算部４８は筆記中回転角度演算
部４７が算出した移動中における回転角ベクトルvector
φn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）での加速度
（Ａxs，Ａys，Ａzs）を重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）
におけるペン先部８の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）に変
換する（ステップＳ６）。このように、ペン軸座標系
（Ｘs，Ｙs，Ｚs）での加速度（Ａxs，Ａys，Ａzs）を
重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度（Ａxg，
Ａyg，Ａzg）に変換するので、ペン軸７の傾斜による影
響を除去することができる。
【００８６】重力加速度除去部４９は、変換して得た重
力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度（Ａxg，Ａy
g，Ａzg）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Ｓ７）。筆記面接
触判別部４５がペン先部８と筆記面が接触していること
を判別すると（ステップＳ８）、加速度誤差判別部５０
は、既に説明したように重力加速度除去部４９が重力加
速度成分ｇを除去して得たＺg軸方向の加速度の大きさ
を調べて、ノイズレベルを基に予め定めた閾値と比較し
て、変換後の加速度に誤差があるか否かを調べ、回転角
ベクトルvectorφnを補正する必要が有るか否かを判別
する（ステップＳ９）。このように、ノイズレベルを基
に予め定めた閾値と重力加速度除去部４９が重力加速度
成分ｇを除去して得たＺg軸方向の加速度を比較するこ
とにより、ノイズにより誤動作が生じることを防止でき
る。
【００８７】回転角度補正部５１は加速度誤差判別部５
０が回転角ベクトルvectorφnの補正をする必要が有る
と判別すると、重力加速度除去部４９が重力加速度成分
を除去して得たＺg軸方向の加速度がゼロになるように
補正する際の回転角ベクトルvectorφnの補正量Δvecto
rφを算出する（ステップＳ１０）。補正判別部５２は
回転角度補正部５１が算出した求めた回転角ベクトルve
ctorφnの補正量Δvectorφを予め定めた閾値と比較
し、補正量Δvectorφが閾値以下の場合に補正を行なう
ことを判別する（ステップＳ１１）。このように、補正
量Δvectorφが閾値以下の場合に補正を行なうようにす
るので、補正により回転角ベクトルvectorφnが急激に
変化することを防止できる。
【００８８】補正判別部５２が補正を行なうことを判別
すると、回転角度補正部５１は、既に説明したようにし
て回転角ベクトルvectorφnを補正し、筆記中回転角度
演算部４７及び座標変換演算部４８にフィードバックす
る（ステップＳ１２）。座標変換演算部４８はフィード
バックされた回転角ベクトルvectorφnを用いて再び加
速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃを用いて検出した加速度の
座標系を重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）に変換し（ステ
ップＳ１３）、重力加速度除去部４９は変換した加速度
から重力加速度成分を除去する（ステップＳ１４）。こ
こで、再度変換した後の補正後のＺg軸方向の加速度の
大きさは閾値以下になっているので、フィードバックに
よる収束のための繰り返しは発生しない。これにより、
正確な座標変換を行なうことができる。ここで、補正後
の回転角ベクトルを筆記中回転角度演算部４７にもフィ
ードバックしているので、次回のサンプリングタイミン
グの際に累積誤差が発生することを防止できる。
【００８９】回転角ベクトルvectorφnの補正の必要が
無いと、移動量演算部５３は重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚ
g）に座標変換後の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）を２回
積分してペン型入力装置１の移動方向及び移動距離を算
出する（ステップＳ１５）。演算部４ｂは入力処理が終
了するまで上記動作を繰り返す（ステップＳ１６）。こ
のように、正確に座標変換した後の加速度を用いるの
で、正確に移動方向及び移動距離を算出することができ
る。
【００９０】ここで、上記実施例では加速度を基に回転
角ベクトルvectorφnの補正を行なう必要が有るか否か
を判別したが、速度を基に判別するようにしても良い。
ペン型入力装置１は、例えば図６に示すように静止判別
部４４、筆記面接触判別部４５、初期回転角度演算部４
６、筆記中回転角度演算部４７、座標変換演算部４８、
重力加速度除去部４９、第一積分部５３ａ、速度誤差判
別部５４、回転角度補正部５１及び補正判別部５２を備
える演算部４ｂを有する。
【００９１】速度誤差判別部５４は筆記面接触判別部４
５がペン先部８と筆記面が接触していると判別している
際に、重力加速度除去部４９で重力加速度成分を除去し
て得た加速度を第一積分部５３ａが積分して得たＺg軸
方向の速度を予め定めた閾値と比較して、回転角ベクト
ルvectorφを補正する必要が有るか否かを判別する。回
転角度補正部５１は速度誤差判別部５４が回転角ベクト
ルvectorφを補正する必要が有ると判別すると、加速度
の代わりに速度を用いて既に説明したと同様にして、回
転角ベクトルvectorφを補正する。この場合、第一積分
部５３ａによる積分演算により、ノイズ成分を平均化し
て抑えることができる。
【００９２】さらに、加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃを
用いて検出した加速度を補正して、加速度センサ２ａ，
２ｂ，２ｃの取付け位置がペン先部８から離れているこ
とによる影響をなくすようにしても良い。ペン型入力装
置１は、例えば図７に示すように静止判別部４４、筆記
面接触判別部４５、角加速度演算部５５、加速度補正部
５６、初期回転角度演算部４６、筆記中回転角度演算部
４７、座標変換演算部４８、重力加速度除去部４９、加
速度誤差判別部５０、回転角度補正部５１、補正判別部
５２及び移動量演算部５３を備える演算部４ｂを有す
る。
【００９３】角加速度演算部５５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から回転角
加速度を求める。加速度補正部５６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５５が算
出した回転角加速度及び角加速度センサ２ａ，２ｂ，２
ｃの取付け位置を基に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し、算出した傾斜運動
による加速度による加速度成分を基に加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃの取付け位置における加速度を補正し
て、ペン先部８における加速度を求める。例えば各加速
度センサ２ａ，２ｂ，２ｃの取付位置のペン軸座標系
（Ｘs，Ｙs，Ｚs）での座標を（Ｘas，Ｙas，Ｚas），
（Ｘbs，Ｙbs，Ｚbs），（Ｘcs，Ｙcs，Ｚcs）とする
と、各加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃを用いて検出した
加速度（Ａxs，Ａys，Ａza）は次式により、ペン先部８
における重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）での加速度（Ａx
og，Ａyog，Ａzog）に変換できる。
【００９４】
【数１５】
【００９５】上記式のうち括弧内の第２項及び第３項が
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影響の補正項である。加速度
補正部５６はこの補正項を計算して、加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃを用いて検出した加速度（Ａxs，Ａys，
Ａza）を補正する。このように、加速度センサ２ａ，２
ｂ，２ｃの取付け位置による影響を補正するので、さら
に正確に筆記軌跡を検出することができる。
【００９６】さらに、上記実施例では重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）に変換した加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）
から重力加速度成分を除去した後に回転角ベクトルvect
orφnを補正する必要が有るか否かを調べたが、座標変
換後の加速度に誤差が生じている場合は、除去した重力
加速度成分にも誤差が生じているので、その分補正結果
に誤差が表れる場合がある。そこで、重力加速度成分を
含めて回転角ベクトルvectorφを補正する必要が有るか
否かを調べるようにしても良い。ペン型入力装置１は、
例えば図８に示すように静止判別部４４、筆記面接触判
別部４５、初期回転角度演算部４６、筆記中回転角度演
算部４７、座標変換演算部４８、加速度誤差判別部５
０、回転角度補正部５１、補正判別部５２、重力加速度
除去部４９及び移動量演算部５３を備える演算部４ｂを
有する。加速度誤差判別部５０は、ペン先部８が筆記面
と接触しているときに座標変換演算部４８が変換して得
たＺg軸方向の加速度と重力加速度を基に回転角角ベク
トルvectorφnを補正する必要が有るか否かを判別す
る。回転角度補正部５１は、加速度誤差判別部５０が回
転角vectorφnを補正する必要が有ると判別すると、Ｚg
軸方向の加速度が重力加速度と等しくなるように回転角
vectorφnを補正し、補正した回転角vectorφnを筆記中
回転角度演算部４７及び座標変換演算部４８にフィード
バックする。
【００９７】上記構成部ペン型入力装置１の動作につい
て、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００９８】既に説明したように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４４はデ
ジタル変換後の加速度（Ａxs，Ａys，Ａzs）及び回転角
速度（ωxs，ωys，ωzs）を読み出し（ステップＳ２
１）、静止状態か否かを判別する（ステップＳ２２）。
静止判別部４４が移動状態と判別すると、初期回転角度
演算部４６は、加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃを用いて
検出した加速度（Ａxs，Ａys，Ａzs）を基にして回転角
ベクトルの初期値vectorφoを算出する（ステップＳ２
３）。
【００９９】その後、一定周期のサンプリングタイミン
グになると、筆記中回転角度演算部４７はＬＰＦ４３ｄ
〜４３ｆを介してジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃを用いて検
出した回転角速度（ωxs，ωys，ωzs）を読み込み（ス
テップＳ２４）、既に説明したように初期回転角角度演
算部４６が演算した回転角ベクトルの初期値vectorφo
又は前回サンプリングした際に筆記中回転角度演算部４
７が演算した回転角ベクトルvectorφn-1と３個のジャ
イロ３，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度（ωxs，ωy
s，ωzs）を基に今回サンプリングの際の回転角ベクト
ルvectorφnを演算する（ステップＳ２５）。
【０１００】座標変換演算部４８は筆記中回転角度演算
部４７が算出した移動中における回転角ベクトルvector
φn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）での加速度
（Ａxs，Ａys，Ａzs）を重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）
におけるペン先部８の加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）に変
換する（ステップＳ２６）。筆記面接触判別部４５がペ
ン先部８と筆記面が接触していることを判別すると（ス
テップＳ２７）、加速度誤差判別部５０は、Ｚg軸方向
の加速度と重力加速度ｇの大きさの差を計算し、その差
と予め定めた閾値と比較して、変換後の加速度に誤差が
あるか否かを調べ、回転角ベクトルvectorφnを補正す
る必要が有るか否かを判別する（ステップＳ２８）。回
転角度補正部５１は加速度誤差判別部５０が回転角ベク
トルvectorφnの補正をする必要が有ると判別すると、
Ｚg軸方向の加速度が重力加速度ｇと等しくなるように
回転角ベクトルvectorφnの補正量Δvectorφを算出す
る（ステップＳ２９）。補正判別部５２は回転角度補正
部５１が算出した求めた回転角ベクトルvectorφnの補
正量Δvectorφを予め定めた閾値と比較し、補正量Δve
ctorφが閾値以下の場合に補正を行なうことを判別する
（ステップＳ３０）。補正判別部５２が補正を行なうこ
とを判別すると、回転角度補正部５１は、回転角ベクト
ルvectorφnを補正し、筆記中回転角度演算部４７及び
座標変換演算部４８にフィードバックして、座標変換処
理からの処理（ステップＳ２６〜Ｓ３１）を繰り返し、
Ｚg軸方向の加速度を重力加速度ｇと同じ大きさに収束
する。これにより、さらに正確に、重力座標系の加速度
を求めることができる。ここで、座標変換処理からの処
理（ステップＳ２６〜Ｓ３１）をあまり多く繰り返す
と、演算時間が長くなることから予め定めた一定範囲内
に収束した場合には演算を終了するように予め収束条件
を設定すると良い。
【０１０１】回転角ベクトルvectorφnの補正の必要が
無いと、重力加速度除去部４９は、重力座標系（Ｘg，
Ｙg，Ｚg）における加速度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）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Ｓ３２）。移動量演算部５３は重力
座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）に座標変換後の加速度（Ａx
g，Ａyg，Ａzg）を２回積分してペン型入力装置１の移
動方向及び移動距離を算出する（ステップＳ３３）。演
算部４ｂは入力処理が終了するまで上記動作を繰り返す
（ステップＳ３４）。これにより、さらに正確に移動方
向及び移動距離を算出することができる。
【０１０２】また、ペン型入力装置１の演算部４ｂは、
例えば図１０に示すように補正量平均部５７を備えた
り、ペン先速度ゼロ検出部５８と速度補正部５９を備え
たりしても良い。補正量平均部５７は、回転角度補正部
５１が求めた回転角ベクトルvectorφnの補正量を順次
平均する。回転角度補正部は補正量平均部が求めた回転
角ベクトルvectorφnの補正量の平均値を基に筆記中回
転角度演算部４７が算出した回転角ベクトルvectorφn
を補正する。これにより、回転角ベクトルvectorφnの
補正量が急激に変化し、筆跡の以上検出が発生すること
を防止できる。
【０１０３】ペン先速度ゼロ検出部５８は静止状態にお
ける重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）による加速度を積分
して求めたペン先部８の移動速度がゼロか否かを判別す
る。速度補正部５９はペン先速度ゼロ検出部５８が静止
状態を検出してから次に静止状態を検出するまでの重力
座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）の速度の波形を基に、１１４
（ａ）に示すような直線ａを求め、この直線の傾きがゼ
ロになるように補正して、図１１（ｂ）に示すように各
静止状態で速度がゼロになるようにする。これにより、
積分による累積誤差を補正でき、ペン先部８の筆記軌跡
を正確に求めることができる。
【０１０４】さらに、加速度誤差判別部５０で重力加速
度方向の加速度Ａzgの大きさを判別する際に、加速度Ａ
zgが予め定めた閾値より大きければ回転角度補正部５１
による補正を行ない、閾値より小さく、且つ、筆記加速
度の大きさがゼロに近いときは上記ペン先速度ゼロ検出
部５８と速度補正部５９による補正を行なうようにして
も良い。ここで、上記のいずれにも当てはまらない場合
は、空中移動中又は筆記中だがペンの姿勢が正しく補正
の必要がない場合である。このような組合せにより、効
率良く正確な補正を行なうことができる。
【０１０５】なお、上記実施例はストラップダウン方式
を採用したペン型入力装置１に対する説明であるが、図
１２に示すようにオイラー方式を採用したペン型入力装
置１ｂに対して採用しても良い。オイラー方式を採用し
たペン型入力装置１は演算部４ｂに、静止判別部４４、
筆記面接触判別部４５、初期回転角度演算部４６、回転
角度変化演算部５０、筆記中回転角度演算部４７、座標
変換演算部４８、重力加速度除去部４９、加速度誤差判
別部５０、回転角度補正部５１及び移動量演算部５３を
備える。初期回転角度演算部４６は静止状態において加
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（Ａxs，Ａys，
Ａzs）を基に初期回転角度(φo，θo，ψo）を求める。
回転角度変化演算部５０は筆記中にジャイロ３ａ，３
ｂ，３ｃを用いて検出した回転角速度（ωxs，ωys，ω
zs）を基に回転角度の変化(Δφ，Δθ，Δψ）を求め
る。筆記中回転角度演算部４７は初期回転角度演算部４
７が算出した初期回転角度(φo，θo，ψo）と回転角度
変化演算部５０が算出した回転角度の変化(Δφ，Δ
θ，Δψ）を基に筆記中の回転角度(φ，θ，ψ）を算
出する。座標変換演算部４８ｂは筆記中回転角度演算部
４７が算出した筆記中の回転角度(φ，θ，ψ）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（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度（Ａxs，Ａy
s，Ａzs）を重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速
度（Ａxg，Ａyg，Ａzg）に変換する。加速度誤差判別部
５０はペン先部８が筆記面と接触しているときに、重力
加速度除去部４９で重力加速度を除去した後のＺg軸方
向の加速度の大きさを予め定めた閾値と比べ、回転角度
の補正をする必要が有るか否かを判別する。回転角度補
正部５１は加速度誤差判別部５０が回転角度の補正をす
る必要が有ると判別すると、算出したＺg軸方向の加速
度が重力加速度と等しくなるように回転角度を補正して
座標変換演算部４８にフィードバックする。移動量演算
部５３は重力加速度除去部が重力加速度成分を除去した
後の加速度を基にペン先部８の移動方向及び移動距離を
算出する。このような構成にすることにより、オイラー
方式を採用したペン型入力装置１でも正確に筆記を検出
することができる。
【０１０６】また、上記実施例では筆記面接触判別部４
５は、上記のように角加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及
びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの信号の高周波数成分
を基にペン先部８と筆記面が接触しているか否かを検出
したが、ペン先部８に圧力センサなどを設けて圧力セン
サが筆記面からの圧力を検出することによりペン先部８
が筆記面と接触しているか否かを検出するようにしても
良い。
【０１０７】また、上記実施例ではいずれも座標変換し
た筆記加速度から補正角度Δφを算出して再び加速度を
座標変換するので、補正がかかる場合には同時刻のデー
タに対して２回座標変換しなければならない。この方法
は精度が良いが演算が複雑であるので、求めた補正ベク
トルvectorΔφを、次ぎのサンプリングタイミングに反
映するようにして演算処理を簡単にしても良い。例えば
数４の代わりに次式を用いることにより、演算精度を同
等に保持したまま、演算処理を簡単にできる。
【０１０８】
【数１６】
【０１０９】上式を用いることにより、演算処理を簡単
にすることができ、装置構成を簡単にできる。
【０１１０】また、上記実施例ではいずれもＸg軸とＹg
軸とが成す面が筆記面と一致している状態を考えたが、
Ｘg軸とＹg軸とが成す面が筆記面と一致しない場合も有
るので、加速度誤差判別部５０は、上記のようにペン先
部８が筆記面と接触しているときに、重力加速度除去部
４９が重力加速度成分を除去して得たＺg軸方向の加速
度の筆記による成分の大きさを調べ、回転角度の補正を
する必要が有るか否かを判別する代わりに、図１３に示
すようにペン先部８が筆記面と接触しているときに座標
変換演算部４８が変換して得た加速度vectorＡgと筆記
面の法線ベクトルvectorｈとの内積を求め、求めた内積
の大きさと予め定めた閾値とを比較して回転角度を補正
するようにしても良い。ここで、筆記面の法線ベクトル
vectorｈは、筆記平面に垂直な単位ベクトルであり、重
力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）で表す。Ｘg軸とＹg軸とが
成す面が筆記面と一致している場合Ｘg軸について考え
ると、筆記加速度vectorＡxgは筆記面上に有るので、(v
ectorＡxg)・(vectorｈ)＝０となる。したがって、(vect
orＡxg＋vectorｇ)・(vectorｈ)＝(vectorＡxg)・(vector
ｈ)＋(vectorｇ)・(vectorｈ)＝（vectorｇ)・(vectorｈ)
となる。vectorｇとvectorｈはどちらも分かっているの
で、（vectorｇ)・(vectorｈ)は既知の値となる。上記の
ように加速度vectorＡgと筆記面の法線ベクトルvector
ｈとの内積を比較すれば、回転角度の正しさを判別でき
る。具体的には、例えばＸg軸方向について考えると、
重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）の加速度vectorＡxgから
重力加速度vextorｇを引いた後の筆記加速度と法線ベク
トルvectorｈの内積がゼロになるように回転する。これ
により、筆記面が傾いている場合であっても正確に移動
方向及び移動距離を算出できる。
【０１１１】また、図１４に示すようにペン型入力装置
の演算部４ｂは回転角度補正部５１の代わりに筆記加速
度補正部６１を備えるようにしても良い。筆記加速度補
正部６１は、加速度誤差判別部５０が重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要が有ると
判別すると、算出したＺg軸方向の加速度が重力加速度
と等しくなるように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）にお
ける加速度を補正する。重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）
による加速度を補正するので補正後の加速度をフィード
バックして再計算する必要がなく、回転角度補正部５１
による演算処理に比べて演算負荷を軽くできる。
【０１１２】また、図１５に示すようにペン型入力装置
の演算部４ｂは筆記加速度補正部６１の代わりに筆記速
度補正部６２を備えるようにしても良い。筆記速度補正
部６２は、加速度誤差判別部５０が重力座標系（Ｘg，
Ｙg，Ｚg）における速度を補正する必要が有ると判別す
ると、算出したＺg軸方向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する。
【０１１３】さらに、上記のように重力座標系（Ｘg，
Ｙg，Ｚg）における加速度又は速度を補正するだけで
は、長時間使用していると回転角度の累積誤差が増加す
る場合もある。そこで、例えば図１６に示すように筆記
加速度補正部６１で重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）にお
ける加速度を補正するとともに回転角度補正部５１で回
転角度を補正して、累積誤差の発生を防止するようにし
ても良い。この場合は、加速度は別途補正されているの
で、再計算の必要はなく演算速度は速いままにできる。
【０１１４】また、筆記加速度補正部６１と回転角度補
正部５１を組み合わせる代わりに、筆記速度補正部６２
と回転角度補正部５１を組み合わせても良い。
【０１１５】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、静止状
態において３個の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、ペン先部が筆記面と接触していると
きに筆記面の法線ベクトルと座標変換して得た加速度ベ
クトルとの内積を求め、求めた内積の大きさと予め定め
た閾値を比較して回転角度を補正する必要があるか否か
を判別し、回転角度を補正する必要があると判別する
と、座標変換して得たＺg軸方向の加速度から重力加速
度を除いた加速度ベクトルの法線軸方向成分がゼロにな
るように筆記中の回転角度を補正し、補正した回転角度
をフィードバックして加速度の座標系の変換を再び行な
い、変換して得た重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）におけ
る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、装置の姿勢の影響のない正確な移動方向及び移動
量の検出を行なうので、重力加速度が筆記加速度になだ
れ込み、それを原因とする筆跡誤検出が発生することを
防止できる。
【０１１６】また、静止状態において３この加速度セン
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、ペン先部
が筆記面と接触しているときに筆記面の法線ベクトルと
座標変換して得た加速度ベクトルとの内積を求め、求め
た内積の大きさと予め定めた閾値を比較して重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要があ
るか否かを判別し、重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）にお
ける加速度を補正する必要があると判別すると、座標変
換して得たＺg軸方向の加速度から重力加速度を除いた
加速度がゼロになるように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚ
g）における加速度を補正し、重力座標系（Ｘg，Ｙg，
Ｚg）における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、装置の姿勢の影響のない正確な移動
方向及び移動量の検出を行なうので、重力加速度が筆記
加速度になだれ込み、筆跡誤検出が発生することを防止
できる。
【０１１７】さらに、重力座標系の加速度を補正する必
要が有ると判別すると、回転角度を補正するので、長時
間使用しても回転角度の累積誤差が発生することを防止
できる。
【０１１８】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、ジャイロを
用いて検出した回転角速度と算出した初期回転角度を基
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、ペン先部が筆記面
と接触しているときに変換して得たＺg軸方向の加速度
の重力加速度分を除いた成分を基に回転角度を補正する
必要が有るか否かを判別し、回転角度を補正する必要が
有る場合は変換して得たＺg軸方向の加速度の重力加速
度分を除いた成分がゼロになるように筆記中の回転角度
を補正し、補正した回転角度をフィードバックして加速
度の座標系の変換を再び行ない、変換して得た重力座標
系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における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、装置の姿勢の影響の
ない正確な移動方向及び移動量の検出を行なうので、重
力加速度が筆記加速度になだれ込み、筆跡後検出が発生
することを防止できる。
【０１１９】また、静止状態において３個の加速度セン
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、ペン先部
が筆記面と接触しているときに座標変換して得たＺg軸
方向の加速度から重力加速度を除いた加速度を基にペン
軸座標系（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を補正する
必要があるか否かを判別し、ペン軸座標系（Ｘs，Ｙs，
Ｚs）における加速度を補正する必要があると判別する
と、座標変換変換して得たＺg軸方向の加速度から重力
加速度を除いた加速度がゼロになるように重力座標系
（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正し、重力座標
系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における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、装置の姿勢の影響の
ない正確な移動方向及び移動量の検出を行なうので、重
力加速度が筆記加速度になだれ込み、筆跡誤検出が発生
することを防止できる。
【０１２０】さらに、重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）に
おける速度を補正する必要が有ると判別すると、回転角
度を補正するので、長時間使用しても回転角度の累積誤
差が発生することを防止できる。
【０１２１】また、加速度を用いて回転角度を補正する
必要があるか否かを判別する代わりに、加速度を積分し
て得た速度を用いて回転角度を補正する必要があるか否
かを判別し、回転角度を必要に応じて補正するので、積
分によりノイズ成分が平均化され、ノイズの影響を少な
くできる。
【０１２２】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求め、各ジャイロを
用いて検出した回転角速度と算出した初期回転角度を基
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、座標変換して得た
重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度から重力
加速度を除いた加速度を積分して速度を算出し、ペン先
部が筆記面と接触しているときに算出して得たＺg軸方
向の速度を基に重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における
加速度を補正する必要が有るか否かを判別し、重力座標
系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における速度を補正する必要が有
ると判別すると、積分して得たＺg軸方向の速度がゼロ
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、装置の姿勢の影響のない正確な移動方向及び移動量
の検出を行なうので、重力加速度が筆記加速度になだれ
込み、筆跡誤検出が発生することを防止できる。
【０１２３】さらに、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、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（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）の加速度を求めるので、
加速度センサの取付け位置による影響をなくし、さらに
正確な筆記検出を行なうことできる。
【０１２４】さらに、回転角度の補正量を予め定めた閾
値と比較し、補正量が予め定めた閾値以下の場合に筆記
中の回転角度を補正して、補正量が予め定めた値以上に
なることを防止するので、補正量が急激に変化して、ノ
イズ等の影響で急激な筆跡検出の変化が生じることを防
止できる。
【０１２５】さらに、回転角度の補正量の平均値を求
め、求めた回転角度の補正量の平均値を基に算出した回
転角度を補正するので、回転角度が急激に変化すること
を防止できる。
【０１２６】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、ジャイロを
用いて検出した回転角速度と算出した初期回転角度を基
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、ペン先部が筆記面
と接触しているときに変換して得たＺg軸方向の加速度
と重力加速度を基に回転角度を補正する必要が有るか否
かを判別し、回転角度を補正する必要が有ると、Ｚg軸
方向の加速度が重力加速度と等しくなるように回転角度
を補正し、補正した回転角度をフィードバックし、Ｚg
軸方向の加速度を重力加速度に収束し、再び座標変換を
行ない座標変換した加速度を基に正確にペン先部の移動
方向及び移動距離を算出するので、さらに正確に、移動
方向及び移動距離を算出することができる。
【０１２７】さらに、静止状態における重力座標系（Ｘ
g，Ｙg，Ｚg）による加速度を積分して求めたペン先部
の移動速度がゼロか否かを判別し、ペン先部の移動速度
がゼロでない場合は初期傾斜角を補正して静止状態にお
ける重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）による移動速度をゼ
ロにするので、累積誤差をなくし、さらに正確に筆跡を
検出することができる。
【０１２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】座標系の説明図である。
【図３】演算部の構成図である。
【図４】筆記加速度のずれの説明図である。
【図５】ペン型入力装置の動作を示すフローチャートで
ある。
【図６】速度からずれを検出する演算部の構成図であ
る。
【図７】加速度を補正する演算部の構成図である。
【図８】重力加速度を含み収束補正する演算部の構成図
である。
【図９】重力加速度を含み収束補正する場合の動作を示
すフローチャートである。
【図１０】静止状態の速度を補正する演算部の構成図で
ある。
【図１１】静止状態の速度を補正する場合の波形図であ
る。
【図１２】オイラー方式を採用した演算部の構成図であ
る。
【図１３】筆記面が傾斜している場合の説明図である。
【図１４】筆記加速度補正部を有する演算部の構成図で
ある。
【図１５】筆記速度補正部を有する演算部の構成図であ
る。
【図１６】筆記加速度補正部及び回転角度補正部を有す
る演算部の構成図である。
【符号の説明】
１ ペン型入力装置 ２ 加速度センサ ３ ジャイロ ４ 処理部 ４ａ 入力部 ４ｂ 演算部 ４５ 筆記面接触判別部 ４６ 初期回転角演算部 ４７ 筆記中回転角度演算部 ４８ 座標変換演算部 ４９ 重力加速度除去部 ５０ 加速度誤差判別部 ５１ 回転角度補正部 ５２ 補正判別部 ５３ 移動量演算部 ５４ 速度誤差判別部 ５５ 角加速度演算部 ５６ 加速度補正部 ５７ 補正量平均部 ５８ ペン先速度ゼロ検出部 ５９ 速度補正部 ６０ 回転角度変化演算部 ６１ 筆記加速度補正部 ６２ 筆記速度補正部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−44005（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−67799（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−36460（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−230997（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294240（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230886（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−200127（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−84716（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110738（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/03 - 3/037

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と加速度誤差判別部と回転角度補正部と移動量
    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（Ｘs，Ｙ
    s，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回転角度を求
    め、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（Ｘ
    s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記
    面と接触しているときに筆記面の法線ベクトルと座標変
    換演算部が変換して得た加速度ベクトルとの内積を求
    め、求めた内積の大きさと予め定めた閾値を比較して回
    転角度を補正する必要があるか否かを判別し、回転角度
    補正部は加速度誤差判別部が回転角度を補正する必要が
    あると判別すると、座標変換演算部が変換して得たＺg
    軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度ベクトル
    の法線軸方向成分がゼロになるように筆記中の回転角度
    を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィー
    ドバックし、移動量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）における加速度を基
    にペン先部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. 【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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と加速度誤差判別部と筆記加速度補正部と移動
    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（Ｘs，
    Ｙs，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回転角度を
    求め、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（Ｘ
    s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記
    面と接触しているときに筆記面の法線ベクトルと座標変
    換演算部が変換して得た加速度ベクトルとの内積を求
    め、求めた内積の大きさと予め設定した閾値を比較して
    重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正す
    る必要があるか否かを判別し、筆記加速度補正部は加速
    度誤差判別部が重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における
    加速度を補正する必要があると判別すると、座標変換演
    算部が変換して得たＺg軸方向の加速度から重力加速度
    を除いた加速度ベクトルの法線軸方向成分がゼロになる
    ように重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を
    補正し、移動量演算部は重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）
    における加速度を基にペン先部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。
  3. 【請求項３】 上記演算部は加速度誤差判別部が重力座
    標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正する必要
    があると判別すると、座標変換演算部が座標変換して得
    たＺg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度ベ
    クトルの法線軸方向成分がゼロになるように回転角度を
    補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィード
    バックする回転角度補正部を備える請求項２記載のペン
    型入力装置。
  4. 【請求項４】 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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と加速度誤差判別部と回転角度補正部と移動量
    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（Ｘs，Ｙ
    s，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回転角度を求
    め、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（Ｘ
    s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記
    面と接触しているときに座標変換演算部が変換して得た
    Ｚg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度を基
    に回転角度を補正する必要があるか否かを判別し、回転
    角度補正部は加速度誤差判別部が回転角度を補正する必
    要があると判別すると、座標変換演算部が変換して得た
    Ｚg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度がゼ
    ロになるように筆記中の回転角度を補正し、補正した回
    転角度を座標変換演算部にフィードバックし、移動量演
    算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）における加速度を基にペン先部の移動方
    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。
  5. 【請求項５】 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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と加速度誤差判別部と筆記加速度補正部と移動
    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（Ｘs，
    Ｙs，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回転角度を
    求め、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（Ｘ
    s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記
    面と接触しているときに座標変換演算部が変換して得た
    Ｚg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度を基
    に重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速度を補正
    する必要があるか否かを判別し、筆記加速度補正部は加
    速度誤差判別部が重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）におけ
    る加速度を補正する必要があると判別すると、座標変換
    演算部が変換して得たＺg軸方向の加速度から重力加速
    度を除いた加速度がゼロになるように重力座標系（Ｘ
    g，Ｙg，Ｚg）における筆記中の加速度を補正し、移動
    量演算部は重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における加速
    度を基にペン先部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。
  6. 【請求項６】 上記演算部は加速度誤差判別部が重力座
    標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）における速度を補正する必要が
    あると判別すると、座標変換演算部が座標変換して得た
    Ｚg軸方向の加速度から重力加速度を除いた加速度ベク
    トルの法線軸方向成分がゼロになるように回転角度を補
    正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィードバ
    ックする回転角度補正部を備える請求項５記載のペン型
    入力装置。
  7. 【請求項７】 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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と第一積分部と速度誤差判別部と回転角度補正
    部と第二積分部を備え、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
    （Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回
    転角度を求め、筆記中回転角度演算部は各ジャイロを用
    いて検出した回転角速度と初期回転角度演算部が算出し
    た初期回転角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、第一積分部は座標変換
    演算部が変換した重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）におけ
    る加速度から重力加速度を除いた加速度を積分して速度
    を算出し、速度誤差判別部はペン先部が筆記面と接触し
    ているときに第一積分部が演算して得たＺg軸方向の速
    度を基に回転角度を補正する必要が有るか否かを判別
    し、回転角度補正部は速度誤差判別部が回転角度を補正
    する必要が有ると判別すると、第一積分部が積分して得
    たＺg軸方向の速度がゼロになるように筆記中の回転角
    度を補正し、補正した回転角度を座標変換演算部にフィ
    ードバックし、第二積分部は第一積分部が算出した速度
    を積分してペン先部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。
  8. 【請求項８】 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軸としたペン軸座標系（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
    換演算部と第一積分部と速度誤差判別部と筆記速度補正
    部と第二積分部を備え、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
    （Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回
    転角度を求め、筆記中回転角度演算部は各ジャイロを用
    いて検出した回転角速度と初期回転角度演算部が算出し
    た初期回転角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、第一積分部は座標変換
    演算部が変換した重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）におけ
    る加速度から重力加速度を除いた加速度を積分して速度
    を算出し、速度誤差判別部はペン先部が筆記面と接触し
    ているときに第一積分部が演算して得たＺg軸方向の速
    度を基にペン軸座標系（Ｘs，Ｙs，Ｚs）における加速
    度を補正する必要が有るか否かを判別し、筆記速度補正
    部は速度誤差判別部が重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）に
    おける加速度を補正する必要が有ると判別すると、第一
    積分部が積分して得たＺg軸方向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、第二積分部は重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）におけ
    る速度を積分してペン先部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。
  9. 【請求項９】 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乃至８のいずれかに記載のペン
    型入力装置。
  10. 【請求項１０】 上記演算部は回転角度補正部による回
    転角度の補正量を予め定めた閾値と比較する補正判別部
    を有し、回転角度補正部は補正判別部が補正量が予め定
    めた閾値以下の場合に筆記中の回転角度を補正する請求
    項１、３、４、６又は７記載のペン型入力装置。
  11. 【請求項１１】 上記演算部は回転角度補正部による回
    転角度の補正量の平均値を求める補正量平均部を備え、
    回転角度補正部は補正量平均部が求めた回転角度の補正
    量の平均値を基に筆記中回転角度演算部が算出した回転
    角度を補正する請求項１、３、４、６又は７記載のペン
    型入力装置。
  12. 【請求項１２】 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軸としたペン軸座標系（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
    変換演算部と加速度誤差判別部と回転角度補正部と移動
    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（Ｘs，
    Ｙs，Ｚs）における加速度を基に装置の初期回転角度を
    求め、筆記中回転角度演算部はジャイロを用いて検出し
    た回転角速度と初期回転角度演算部が算出した初期回転
    角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（Ｘ
    s，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、加速度誤差判別部はペン先部が筆記
    面と接触しているときに座標変換演算部が変換して得た
    Ｚg軸方向の加速度と重力加速度を基に回転角度を補正
    する必要が有るか否かを判別し、回転角度補正部は加速
    度誤差判別部が回転角度を補正する必要が有ると判別す
    ると、Ｚg軸方向の加速度が重力加速度と等しくなるよ
    うに回転角度を補正し、補正した回転角度を座標変換演
    算部にフィードバックして、Ｚg軸方向の加速度が重力
    加速度を重力加速度に収束し、移動量演算部は座標変換
    演算部が変換した加速度を基にペン先部の移動方向及び
    移動距離を算出することを特徴とするペン型入力装置。
  13. 【請求項１３】 上記演算部はペン先速度ゼロ検出部と
    速度補正部を備え、ペン先速度ゼロ検出部は静止状態に
    おける重力座標系（Ｘg，Ｙg，Ｚg）による加速度を積
    分して求めたペン先部の移動速度がゼロか否かを判別
    し、速度補正部はペン先部の移動速度がゼロでない場合
    は初期傾斜角を補正して静止状態における重力座標系
    （Ｘg，Ｙg，Ｚg）による移動速度をゼロにする請求項
    １乃至１２のいずれかに記載のペン型入力装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101185589B1 (ko) * 2008-11-14 2012-09-24 (주)마이크로인피니티 움직임 감지를 통한 사용자 명령 입력 방법 및 디바이스
CN102945088B (zh) * 2012-10-19 2015-11-25 小米科技有限责任公司 实现终端模拟鼠标操作设备的方法、装置及移动终端

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106648152A (zh) * 2016-12-14 2017-05-10 吉林大学 一种基于旋转角度和距离的三维笔式交互界面缩放方法
CN106648152B (zh) * 2016-12-14 2019-04-05 吉林大学 一种基于旋转角度和距离的三维笔式交互界面缩放方法

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