JP7053804B2 - 慣性センサによる筆記方向の特定 - Google Patents
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Description
本発明は、特許請求項1の上位概念に記載されている形式の電子ペンと、特許請求項9の上位概念に記載されている方法とに関する。
したがって、本発明の課題は、筆記基板上の電子ペンの運動及び位置を特定することができるように、かつ、特に例えば、外部の参照を使用しなくても筆記基板上の電子ペンの筆記方向を特定することができるように、例えば精度に関して電子ペンを改善することである。
本発明によれば、前述の課題は、請求項1記載の電子ペンと、請求項9記載の方法とによって解決される。有利な実施形態及びさらなる発展形態は、従属請求項の対象である。
・電子ペンの長手方向軸の空間位置は、重力の方向に対して平行ではない、
・筆記基板の表面は、重力の方向に対して直交方向に方向決めされている、
・電子ペンのユーザは、右利き及び/又は左利きである、
・筆記方向は、筆記基板の境界又は縁部に対して平行であり、ユーザの視点からの筆記方向は、左から右、又は、右から左、又は、上から下である、
のうちの1つ、複数又は全部を考慮し得る。
・例えば、2次元の筆記基板上で相互に直交する2つの軸X,Yと、2次元の筆記基板に対して垂直である軸Zとを有する筆記座標系を初期設定するステップと、
・例えば、筆記基板上における複数の、それぞれ異なる軸向きのX軸及びY軸からなるペアに関して、X軸及びY軸に沿った電子ペンの加速度及び加速度プロファイルを特定するステップであって、なお、いずれのペアの軸向きに関しても、X軸の軸向きとY軸の軸向きとが相互に直交している、ステップと、
・特定された加速度プロファイルの少なくとも1つの特徴的な特性を特定することに基づいて、筆記方向を特定するステップと
のうちの1つ、複数又は全部を含み得る。
101 筆記座標系の例示的な(第1の)象限
102 筆記座標系の例示的な(第2の)象限
103 筆記座標系の例示的な(第3の)象限
104 筆記座標系の例示的な(第4の)象限
105 例示的な電子ペンの例示的な長手方向軸
106 例示的な筆記基板、例示的な筆記基板平面
107 例示的なX軸
108 例示的なY軸
109 相互に直交するX軸及びY軸からなる例示的なペア{X,Y}
110 電子ペンの長手方向軸から筆記基板上への例示的な垂線
111 筆記基板上/筆記基板平面上への電子ペンの長手方向軸の例示的な投影線
112 電子ペンの長手方向軸と、筆記基板/筆記基板平面との間の例示的な傾斜角
113 垂線の例示的な足/足点
114 例示的な先端/筆記先端/電子ペンのペン先端/例示的な筆記芯先端
115 電子ペンの先端の例示的な接触の点/接触点、例示的な筆記座標系の例示的な原点
116 例示的な筆記された筆記パターン、例示的な筆記テキスト
117 例示的な筆記方向
118 例示的な円錐又は円錐表面、所与の傾斜角又は仰角に対する電子ペンの可能な場所又は位置の集合
200 例示的かつ周期的かつ定置的なパターン/筆記パターン/例示的なY軸方向/向きの筆記パターン要素、例示的な筆記動作
201 例示的な筆記運動の例示的な開始点、定置的かつ周期的なパターンの例示的な開始/終了
202 例示的な筆記運動の例示的な終了点、例示的な終了、定置的かつ周期的なパターンの例示的な終了点
203 例示的なY軸
204 例示的な筆記動作、例示的な筆記運動、例示的な筆記プロセス、例示的な筆記運動の方向
205 例示的な縦座標、例えば、時間又は位相の関数としての電子ペンの場所/位置のY軸成分
206 例示的な縦座標、筆記動作/筆記運動の速さ又は速度
207 例示的な縦座標、筆記動作/筆記運動の加速度
208 例示的な縦座標、筆記動作/筆記運動の力/労力
209 例示的な横座標、例えば、電子ペンの筆記動作の0から2πまでの1周期にわたる時間軸又は位相角
210 例示的なY軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な場所信号又は位置信号のY軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な位置信号プロファイル
211 例示的なY軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度信号のY軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度プロファイル
212 例示的なY軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度信号のY軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度プロファイル
213 例示的な力プロファイル又は労力プロファイル、電子ペンを用いて例示的な筆記動作を実施する際のユーザの手又は指又は腕の筋肉の例示的な筋活動電位
214 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
215 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第1の)ペアの間の例示的な(第1の)時間オフセット/例示的な時間スパン
216 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
217 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
218 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第2の)ペアの間の例示的な(第2の)時間オフセット/例示的な時間スパン
219 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
220 (正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値プラトー
221 (負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値、又は、(負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値プラトー
222 (正の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値プラトー
223 例示的な(第1の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
224 例示的な(第2の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
225 例示的な(第3の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
226 例示的な(第4の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
300 例示的なX軸方向における例示的かつ周期的かつ並進的なパターン/筆記パターン/筆記パターン要素、例示的な筆記動作
301 例示的な筆記運動の例示的な開始点、並進的かつ周期的なパターンの例示的な始まり/開始
302 例示的な筆記動作の例示的な終了点、例示的な終了、並進的かつ周期的なパターンの例示的な終了点
303 例示的なX軸
304 例示的な筆記動作/筆記プロセス、例示的な筆記運動、筆記運動/筆記方向の例示的な方向
305 例示的な縦座標、時間又は位相の関数としての電子ペンの場所/位置の例示的なX軸成分
306 例示的な縦座標、筆記動作の速度
307 例示的な縦座標、筆記動作の加速度
308 例示的な縦座標、筆記動作の力又は労力
309 例示的な横座標、例えば、電子ペンの筆記動作の0から2πまでの1周期にわたる時間軸又は位相角
310 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な場所信号又は位置信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な位置信号プロファイル
311 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度プロファイル
312 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度プロファイル
313 例示的な力プロファイル又は労力プロファイル、電子ペンを用いて例示的な筆記動作を実施する際のユーザの手又は指又は腕の筋肉の例示的な筋活動電位
314 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
315 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第1の)ペアの間の例示的な(第1の)時間オフセット/例示的な時間スパン
316 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
317 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
318 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第2の)ペアの間の例示的な(第2の)時間オフセット/例示的な時間スパン
319 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
320 (正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値プラトー
321 (負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値、又は、(負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値プラトー
322 (正の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値プラトー
323 例示的な(第1の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
324 例示的な(第2の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
325 例示的な(第3の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
326 例示的な(第4の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
400 例示的な縦座標、時間又は位相の関数としての電子ペンの場所/位置の例示的なX軸成分
401 例示的な縦座標、筆記動作の速度
402 例示的な縦座標、筆記動作の加速度
403 例示的な縦座標、筆記動作の力又は労力
404 例示的な横座標、例えば、電子ペンの筆記動作の0から2πまでの1周期にわたる時間軸又は位相角
405 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な場所信号又は位置信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な位置信号プロファイル
406 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な速度プロファイル
407 例示的なX軸成分/例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度信号のX軸成分、例示的な電子ペンの筆記動作の例示的な加速度プロファイル
408 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
409 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第1の)ペアの間の例示的な(第1の)時間オフセット/例示的な時間スパン
410 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
411 例示的な加速度変化、負の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
412 連続する相互に逆向きの加速度変化の(第2の)ペアの間の例示的な(第2の)時間オフセット/例示的な時間スパン
413 例示的な加速度変化、正の軸方向の例示的な加速度降下/加速度増加
414 第1の振幅を有する、(正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第1の)加速度最大値プラトー
415 第2の振幅を有する、(負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値、又は、(負の軸方向の)例示的な(第2の)加速度最大値プラトー
416 第3の振幅を有する、(負の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値、又は、(負の軸方向の)例示的な(第3の)加速度最大値プラトー
417 第4の振幅を有する、(正の軸方向の)例示的な(第4の)加速度最大値、又は、(正の軸方向の)例示的な(第4の)加速度最大値プラトー
418 例示的な力プロファイル又は労力プロファイル、電子ペンを用いて例示的な筆記動作を実施する際のユーザの手又は指又は腕の筋肉の例示的な筋活動電位
419 例示的な(第1の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
420 例示的な(第2の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
421 例示的な(第3の)力の変化又は労力の変化、駆動筋(主動筋)の筋活動電位の変化
422 例示的な(第4の)力の変化又は労力の変化、抑制筋(拮抗筋)の筋活動電位の変化
423 例示的な(第1の)振幅
424 例示的な(第2の)振幅
425 例示的な(第3の)振幅
426 例示的な(第4の)振幅
427 導関数が非ゼロであって、かつ、該当区間の各点において加速度がゼロに等しくないような、例示的な加速度プロファイルの例示的な区間、例示的な加速度変化
428 導関数がゼロに等しくなくて、かつ、該当区間の各点において力がゼロに等しくないような、例示的な力プロファイル/労力プロファイルの例示的な区間
Claims (12)
- ペン位置検出部を有する電子ペン(100)であって、
当該電子ペン(100)は、
少なくとも筆記芯と、
少なくとも1つの電圧源と、
少なくとも1つのデジタル処理ユニットと、
少なくとも1つのデータ伝送モジュールと、
前記電子ペン(100)の場所及び運動を特定するための慣性位置検出センサシステムと
を含み、
前記電子ペン(100)は、2次元の筆記基板(106)上で相互に直交する2つの軸X,Y(107,108)と、前記2次元の筆記基板に対して垂直である軸Zとを有する筆記座標系を初期設定するように構成されている、
電子ペン(100)において、
前記慣性位置検出センサシステムは、前記筆記基板(106)上における複数の、それぞれ異なる軸向きのX軸及びY軸からなるペアに関して、前記X軸(107)及び前記Y軸(108)に沿った前記電子ペンの加速度及び加速度プロファイルを特定するように構成されており、ただし、いずれのペアの軸向きに関しても、前記X軸(107)の軸向きと前記Y軸(108)の軸向きとが相互に直交しており、
前記デジタル処理ユニットは、前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイル(312)の少なくとも1つの特徴的な特性を特定することに基づいて、筆記方向を特定するように構成されており、
前記デジタル処理ユニットは、前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイル(312)の少なくとも1つの特徴的な特性を特定することに基づいて、筆記方向を特定するように構成されており、
前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイル(312)の前記少なくとも1つの特徴的な特性を特定することは、
前記複数の、それぞれ異なる軸向きの前記X軸及び前記Y軸からなるペアからの、所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関して、
加速度プロファイルの、連続する相互に逆向きの加速度変化の少なくとも2つのペアの間の少なくとも2つの時間オフセット(315,318)を特定すること
を含み、
前記デジタル処理ユニットは、前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの、以下のようなペアを特定するように構成されており、すなわち、前記X軸又は前記Y軸に沿った、前記特定された加速度プロファイル(312)が、前記時間オフセット(315,318)が極値であり、かつ、相互に異なっているという特徴的な特性を有しているような、ペアを特定するように構成されている
ことを特徴とする、電子ペン(100)。 - 前記デジタル処理ユニットは、
所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関する、連続する相互に逆向きの加速度変化のペアの間の時間オフセット(315,318)を、
前記特定された加速度及び加速度プロファイルの1次導関数に基づいて特定する
ように構成されている、
請求項1記載の電子ペン(100)。 - 前記デジタル処理ユニットは、
所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関する、連続する相互に逆向きの加速度変化(314,316,317,319)のペアの間の時間オフセット(315,318)を、
前記特定された加速度の1次導関数と、前記特定された加速度の絶対値とがゼロに等しい又はゼロにほぼ等しいような時間インターバルから特定する
ように構成されている、
請求項2記載の電子ペン(100)。 - 前記デジタル処理ユニットは、前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイル(407)の少なくとも特徴的な特性に基づいて、筆記方向を特定するように構成されており、
前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイル(407)の前記少なくとも1つの特徴的な特性を特定することは、
前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの複数のペアからの、所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関する、
前記加速度プロファイル(407)の少なくとも2つの連続する相互に逆向きの加速度変化の振幅(414,415,416,417)を特定すること
を含み、
前記デジタル処理ユニットは、前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの、以下のようなペアを特定するように構成されており、すなわち、前記X軸又は前記Y軸に沿った、前記特定された加速度プロファイル(407)が、前記加速度プロファイルの前記少なくとも2つの連続する相互に逆向きの加速度変化の前記振幅の差が極値であり、かつ、ゼロとは異なるという特徴的な特性を有しているような、ペアを特定するように構成されている、
請求項1から3までのいずれか1項記載の電子ペン(100)。 - 前記デジタル処理ユニットは、前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイルの少なくとも特徴的な特性に基づいて、筆記方向を特定するように構成されており、
前記デジタル処理ユニットは、
前記慣性位置検出センサシステムによって特定された前記加速度プロファイルと、所定の加速度プロファイルとの比較を実施して、
前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの、以下のようなペアを特定するように構成されており、すなわち、前記X軸又は前記Y軸に沿った、前記特定された加速度プロファイルが、前記所定の加速度プロファイルに一致しているという特徴的な特性を有しているような、ペアを特定するように構成されている、
請求項1から4までのいずれか1項記載の電子ペン(100)。 - 前記所定の加速度プロファイルは、並進的な筆記パターン(300)によって定義され、及び/又は、所定の並進的かつ周期的なパターンによって定義される、
請求項5記載の電子ペン(100)。 - 前記電子ペン(100)は、2次元の筆記基板(106)上で相互に直交する2つの軸X,Y(107,108)と、前記2次元の筆記基板に対して垂直である軸Zとを有する筆記座標系を初期設定するように構成されており、
相互に直交する2つの軸と、軸Zとを有する筆記座標系を初期設定することは、以下の仮定、すなわち、
前記電子ペン(100)の長手方向軸(105)は、重力の方向に対して平行ではない、
前記筆記基板(106)の表面は、重力の方向に対して直交方向に方向決めされている、
前記電子ペンのユーザは、右利き及び/又は左利きである、
前記筆記方向は、前記筆記基板の境界に対して平行である、
前記ユーザの視点からの前記筆記方向は、左から右、又は、右から左、又は、上から下である、
のうちの1つ、複数又は全部を考慮する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の電子ペン(100)。 - 2次元の筆記基板(106)上での筆記中に、電子ペン(100)の筆記方向を特定するための方法であって、
当該電子ペン(100)は、
筆記芯と、
少なくとも1つの電圧源と、
少なくとも1つのデジタル処理ユニットと、
少なくとも1つのデータ伝送モジュールと、
前記電子ペンの場所及び運動を特定するための慣性位置検出センサシステムと
を含み、
当該方法は、以下のステップ、すなわち、
2次元の筆記基板(106)上で相互に直交する2つの軸X,Y(107,108)と、前記2次元の筆記基板に対して垂直である軸Zとを有する筆記座標系を初期設定するステップと、
前記筆記基板上における複数の、それぞれ異なる軸向きの前記X軸及び前記Y軸からなるペアに関して、前記X軸(107)及び前記Y軸(108)に沿った前記電子ペンの加速度及び加速度プロファイル(312)を特定するステップであって、ただし、いずれのペアの軸向きに関しても、前記X軸(107)の軸向きと前記Y軸(108)の軸向きとが相互に直交している、ステップと、
特定された加速度プロファイルの少なくとも1つの特徴的な特性を特定することに基づいて、筆記方向を特定するステップと
を含み、
前記慣性位置検出センサシステムによって特定された加速度プロファイルの前記少なくとも1つの特徴的な特性を特定することは、
前記複数の、それぞれ異なる軸向きの前記X軸及び前記Y軸からなるペアからの、所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関して、
前記加速度プロファイル(312)の、連続する相互に逆向きの加速度変化の少なくとも2つのペアの間の少なくとも2つの時間オフセットを特定すること
を含み、
特定された加速度プロファイルの特徴的な特性を特定することに基づいて、筆記方向を特定することは、
前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの、以下のようなペアを特定することを含み、すなわち、前記X軸又は前記Y軸に沿った、前記特定された加速度プロファイル(312)が、前記時間オフセット(315,318)が極値であり、かつ、相互に異なっているという特徴的な特性を有しているような、ペアを特定すること
を含む、
方法。 - 所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関する、連続する相互に逆向きの加速度変化のペアの間の時間オフセットを、
前記特定された加速度及び加速度プロファイル(312)の1次導関数に基づいて特定する、
請求項8記載の方法。 - 所与の向きの前記X軸及び所与の向きの前記Y軸に関する、連続する相互に逆向きの加速度変化のペアの間の時間オフセット(315,318)を、
前記特定された加速度の1次導関数と、前記特定された加速度の絶対値とがゼロに等しい又はゼロにほぼ等しいような時間インターバルから特定する、
請求項9記載の方法。 - 前記慣性位置検出センサシステムによって特定された前記加速度プロファイル(312)と、所定の加速度プロファイルとの比較を実施して、
前記X軸の向き及び前記Y軸の向きの、以下のようなペアを特定すること、すなわち、前記X軸又は前記Y軸に沿った、前記特定された加速度プロファイルが、前記所定の加速度プロファイルに一致しているという特徴的な特性を有しているような、ペアを特定する
ことを含む、
請求項8から10までのいずれか1項記載の方法。 - 前記所定の加速度プロファイルは、並進的な筆記パターン(300)によって定義され、及び/又は、所定の並進的なパターンによって定義される、
請求項11記載の方法。
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