JPH1031553A - ペン型入力装置 - Google Patents
ペン型入力装置Info
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- JPH1031553A JPH1031553A JP20275796A JP20275796A JPH1031553A JP H1031553 A JPH1031553 A JP H1031553A JP 20275796 A JP20275796 A JP 20275796A JP 20275796 A JP20275796 A JP 20275796A JP H1031553 A JPH1031553 A JP H1031553A
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- pen
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Abstract
(57)【要約】
【課題】装置の傾斜のため筆記入力の検出結果が不正確
になる場合があった。そこで、装置の傾斜を正確に検出
して正確な筆記検出を行う。 【解決手段】静止状態判定部４７は加速度センサ２が検
出した加速度の合成ベクトルと重力加速度との大きさの
差から静止状態を判定し、初期傾斜角演算部４５で加速
度センサ２が検出した加速度を基にペン軸の初期傾斜角
を演算する。傾斜角変化演算部４６はジャイロ３が検出
した回転角速度を基にペン軸の傾斜角変化を演算し、筆
記中傾斜角演算部４８でこれらの値を基に筆記中のペン
軸の傾斜角を演算する。座標変換演算部４９で筆記中の
ペン軸の傾斜角を基に加速度センサ２が検出した加速度
の座標系を重力座標系に変換する。
になる場合があった。そこで、装置の傾斜を正確に検出
して正確な筆記検出を行う。 【解決手段】静止状態判定部４７は加速度センサ２が検
出した加速度の合成ベクトルと重力加速度との大きさの
差から静止状態を判定し、初期傾斜角演算部４５で加速
度センサ２が検出した加速度を基にペン軸の初期傾斜角
を演算する。傾斜角変化演算部４６はジャイロ３が検出
した回転角速度を基にペン軸の傾斜角変化を演算し、筆
記中傾斜角演算部４８でこれらの値を基に筆記中のペン
軸の傾斜角を演算する。座標変換演算部４９で筆記中の
ペン軸の傾斜角を基に加速度センサ２が検出した加速度
の座標系を重力座標系に変換する。
Description
【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。
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。
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。
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、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７-8
4716号公報に掲載されたデータ入力装置、特開平７-200
127号公報に掲載された手書き入力装置及び特開平６-23
0886号公報に掲載されたペンシル型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。
掲載されたペン型のコンピュータ入力装置、特開平７-8
4716号公報に掲載されたデータ入力装置、特開平７-200
127号公報に掲載された手書き入力装置及び特開平６-23
0886号公報に掲載されたペンシル型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
動距離を調べ、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距離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距離を検
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。さら
に、特開平６-230886号公報に掲載されたペンシル型入
力装置は２組の加速度センサをペン軸上の異なった位置
に設け、この２組の加速度センサからの出力を基に加速
度センサの取り付け位置による影響を補正したペン先部
の移動方向及び移動距離を求めている。
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
動距離を調べ、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距離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距離を検
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。さら
に、特開平６-230886号公報に掲載されたペンシル型入
力装置は２組の加速度センサをペン軸上の異なった位置
に設け、この２組の加速度センサからの出力を基に加速
度センサの取り付け位置による影響を補正したペン先部
の移動方向及び移動距離を求めている。
【０００６】また、ペン型入力装置に関するものでな
く、例えばゲーム機に利用されているものであるが、特
開平７-294240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。
く、例えばゲーム機に利用されているものであるが、特
開平７-294240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。
【０００７】
【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。
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。
【０００８】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。
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。
【０００９】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、装置の傾斜及び回転に対する
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。
れた手書き入力装置では、装置の傾斜及び回転に対する
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。
【００１０】さらに、特開平６-230886号公報に掲載さ
れたペンシル型入力装置は加速度センサが検出した加速
度に装置の回転角に対する成分が含まれていることを考
慮していないため移動距離の検出誤差が大きくなる場合
がある。
れたペンシル型入力装置は加速度センサが検出した加速
度に装置の回転角に対する成分が含まれていることを考
慮していないため移動距離の検出誤差が大きくなる場合
がある。
【００１１】また、特開平７-294240号公報に掲載され
た位置センサは、頭部の移動速度、位置、姿勢及び向き
を空間的に検出するものなので、複雑な演算処理を採用
しているが、ペン型入力装置では装置の小型化が要求さ
れているため、簡単な演算処理で正確に被筆記面上の移
動方向及び移動距離を検出しなければならない。
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被筆記面上の移
動方向及び移動距離を検出しなければならない。
【００１２】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
することを目的とする。
されたものであり、筆記入力を簡単な構成で正確に検出
することを目的とする。
【００１３】
【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個の加速度センサが出力したペン軸を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軸方向の加速度信号を基にペン
軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベ
クトルを算出し、算出した合成ベクトルの大きさと重力
加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以内
のときを静止状態と判定し、静止状態と判定していると
きに３個の加速度センサが検出した加速度を基に重力座
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角
を演算して静止状態におけるペン軸の初期傾斜角の検出
誤差を一定範囲内に抑え、３個のジャイロが出力したＸ
ｓ軸周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速度信号
を基にペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化を演算
し、初期傾斜角と初期傾斜角からの傾斜角の変化を基に
筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
ける傾斜角を演算し、演算した筆記中のペン軸の重力座
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の
加速度センサが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）における加速度を重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
による加速度に変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）によ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。
力装置は、３個の加速度センサが出力したペン軸を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軸方向の加速度信号を基にペン
軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベ
クトルを算出し、算出した合成ベクトルの大きさと重力
加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以内
のときを静止状態と判定し、静止状態と判定していると
きに３個の加速度センサが検出した加速度を基に重力座
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角
を演算して静止状態におけるペン軸の初期傾斜角の検出
誤差を一定範囲内に抑え、３個のジャイロが出力したＸ
ｓ軸周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速度信号
を基にペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化を演算
し、初期傾斜角と初期傾斜角からの傾斜角の変化を基に
筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
ける傾斜角を演算し、演算した筆記中のペン軸の重力座
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の
加速度センサが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）における加速度を重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
による加速度に変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）によ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。
【００１４】また、ペン型入力装置は、座標変換後の重
力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の加速度のＺｇ軸方向の
成分と重力加速度とを比較し、その差が予め定めた値以
内のときを静止状態と判定し、静止状態と判定している
ときに３個の加速度センサが検出した加速度を基に重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜
角を演算し、３個のジャイロが検出した回転角速度を基
にペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化を演算し、演
算した初期傾斜角と初期傾斜角からの傾斜角の変化を基
に筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）に
おける傾斜角を演算して、静止状態における誤差を一定
範囲内に抑え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な
検出を行うとともに、演算量を減らし静止状態判定に要
する時間を短縮する。
力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の加速度のＺｇ軸方向の
成分と重力加速度とを比較し、その差が予め定めた値以
内のときを静止状態と判定し、静止状態と判定している
ときに３個の加速度センサが検出した加速度を基に重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜
角を演算し、３個のジャイロが検出した回転角速度を基
にペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化を演算し、演
算した初期傾斜角と初期傾斜角からの傾斜角の変化を基
に筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）に
おける傾斜角を演算して、静止状態における誤差を一定
範囲内に抑え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な
検出を行うとともに、演算量を減らし静止状態判定に要
する時間を短縮する。
【００１５】さらに、予め定めた期間内にペン軸の初期
傾斜角の演算を完了しなかったときは入力を無効とし、
その旨をユーザに知らせ、センサドリフト等の影響を少
なくするとともに、入力を無効とすることをユーザが知
らずに入力を続けて、入力エラーを起こすことを防止す
る。
傾斜角の演算を完了しなかったときは入力を無効とし、
その旨をユーザに知らせ、センサドリフト等の影響を少
なくするとともに、入力を無効とすることをユーザが知
らずに入力を続けて、入力エラーを起こすことを防止す
る。
【００１６】さらに、ペン軸の初期傾斜角の演算指示を
入力すると静止状態か否かを判定し、静止状態であれば
ペン軸の初期傾斜角を演算して、ユーザの要求により初
期傾斜角をリセットする。
入力すると静止状態か否かを判定し、静止状態であれば
ペン軸の初期傾斜角を演算して、ユーザの要求により初
期傾斜角をリセットする。
【００１７】さらに、Ｘｇ軸方向及びＹｇ軸方向の加速
度が予め定めた閾値以下になったときに、３個の加速度
センサが検出した加速度を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、算
出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを
比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態と
判定し、静止状態と判定しているときに３個の加速度セ
ンサが検出した加速度を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演算して、ペ
ン軸の初期傾斜角を校正することによりさらに正確に静
止状態を判定する。
度が予め定めた閾値以下になったときに、３個の加速度
センサが検出した加速度を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、算
出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを
比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態と
判定し、静止状態と判定しているときに３個の加速度セ
ンサが検出した加速度を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演算して、ペ
ン軸の初期傾斜角を校正することによりさらに正確に静
止状態を判定する。
【００１８】さらに、３個の加速度センサが検出した加
速度を記憶し、記憶した加速度を基に静止状態の判定及
びペン軸の初期傾斜角の演算を行って、確実に静止状態
の判定を行った加速度と同一の加速度を基にペン軸の初
期傾斜角の演算を行う。
速度を記憶し、記憶した加速度を基に静止状態の判定及
びペン軸の初期傾斜角の演算を行って、確実に静止状態
の判定を行った加速度と同一の加速度を基にペン軸の初
期傾斜角の演算を行う。
【００１９】さらに、重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
におけるＸｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下とな
り、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度も予め定めた閾値以下と
なる場合にのみ静止状態と判定して、静止状態か否かの
判定を迅速に行う。
におけるＸｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下とな
り、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度も予め定めた閾値以下と
なる場合にのみ静止状態と判定して、静止状態か否かの
判定を迅速に行う。
【００２０】さらに、筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度と
の差が予め定めた値より大きくなると、静止状態か否か
の判定を行い、誤差が大きくなる前に校正をするように
する。
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度と
の差が予め定めた値より大きくなると、静止状態か否か
の判定を行い、誤差が大きくなる前に校正をするように
する。
【００２１】さらに、筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度が予め定めた値
以上になると入力データを無効としその旨を通知して、
誤差が大きくなることを防止する。
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度が予め定めた値
以上になると入力データを無効としその旨を通知して、
誤差が大きくなることを防止する。
【００２２】さらに、静止状態と判定した後校正対象時
点までに３個のジャイロが検出した回転角速度を積分し
てペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾
斜角の変化を演算し、求めた傾斜角と静止状態と判定し
ているときに演算した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
におけるペン軸の初期傾斜角を比較し、その差を基に校
正対象時点のペン軸の傾斜角を補正し、補正後の傾斜角
を基に校正対象時点に３個の加速度センサが検出したペ
ン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度を重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度に再度変換し
て、加速度を校正し入力誤差を少なくする。
点までに３個のジャイロが検出した回転角速度を積分し
てペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾
斜角の変化を演算し、求めた傾斜角と静止状態と判定し
ているときに演算した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
におけるペン軸の初期傾斜角を比較し、その差を基に校
正対象時点のペン軸の傾斜角を補正し、補正後の傾斜角
を基に校正対象時点に３個の加速度センサが検出したペ
ン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度を重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度に再度変換し
て、加速度を校正し入力誤差を少なくする。
【００２３】また、静止状態と判定した後校正対象時点
までに３個の加速度センサが検出した加速度の重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正対象時点
の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度とを
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
のオフセット値を求め、求めたオフセット値を基に校正
対象時点における重力座標系における加速度を校正し
て、入力誤差を少なくする。
までに３個の加速度センサが検出した加速度の重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正対象時点
の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度とを
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
のオフセット値を求め、求めたオフセット値を基に校正
対象時点における重力座標系における加速度を校正し
て、入力誤差を少なくする。
【００２４】さらに、静止状態と判定してから次に静止
状態と判定するまでの３個の加速度センサが検出した加
速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記憶し
て、記憶した加速度と回転角速度を基に重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度を校正して、前回静止
状態と判定したときに遡って加速度を補正する。
状態と判定するまでの３個の加速度センサが検出した加
速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記憶し
て、記憶した加速度と回転角速度を基に重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度を校正して、前回静止
状態と判定したときに遡って加速度を補正する。
【００２５】さらに、静止状態と判定すると、加速度セ
ンサ及びジャイロによるサンプリングの周期を短くし
て、屈曲点における高周波数成分を検出し再現性を向上
する。
ンサ及びジャイロによるサンプリングの周期を短くし
て、屈曲点における高周波数成分を検出し再現性を向上
する。
【００２６】さらに、静止状態及び静止状態に近づいた
ことを判定すると加速度センサ及びジャイロによるサン
プリングの周期を短くして、３個の加速度センサが検出
した加速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記
憶して、屈曲点前後及び屈曲点における高周波数成分を
検出し再現性を向上する。
ことを判定すると加速度センサ及びジャイロによるサン
プリングの周期を短くして、３個の加速度センサが検出
した加速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記
憶して、屈曲点前後及び屈曲点における高周波数成分を
検出し再現性を向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】この発明のペン型入力装置は、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軸方向の加速度を基
に重力加速度方向に伸びる軸をＺｇ軸とした重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を求
め、Ｘｓ軸周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速
度を基に初期傾斜角からの傾斜角の変化を求め、ペン軸
の初期傾斜角とペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化
を基に筆記中のペン軸の傾斜角を演算し、演算した筆記
中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における
傾斜角を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度を重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速
度に変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
によ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
入力するものである。
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軸方向の加速度を基
に重力加速度方向に伸びる軸をＺｇ軸とした重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を求
め、Ｘｓ軸周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速
度を基に初期傾斜角からの傾斜角の変化を求め、ペン軸
の初期傾斜角とペン軸の初期傾斜角からの傾斜角の変化
を基に筆記中のペン軸の傾斜角を演算し、演算した筆記
中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における
傾斜角を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度を重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速
度に変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
によ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
入力するものである。
【００２８】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と記憶部を有する。３個
の加速度センサは、例えばペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，
Ｚｓ）のＺｓ軸近傍で、それぞれＸｓ軸方向，Ｙｓ軸方
向及びＺｓ軸方向の加速度を検出し、検出した加速度を
示す信号を出力する。３個のジャイロはそれぞれＸｓ軸
周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速度を検出
し、検出した回転角速度を示す信号を出力する。
ンサと３個のジャイロと演算部と記憶部を有する。３個
の加速度センサは、例えばペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，
Ｚｓ）のＺｓ軸近傍で、それぞれＸｓ軸方向，Ｙｓ軸方
向及びＺｓ軸方向の加速度を検出し、検出した加速度を
示す信号を出力する。３個のジャイロはそれぞれＸｓ軸
周り，Ｙｓ軸周り及びＺｓ軸周りの回転角速度を検出
し、検出した回転角速度を示す信号を出力する。
【００２９】演算部は、例えば静止状態判定部と初期傾
斜角演算部と傾斜角変化演算部と筆記中傾斜角演算部と
座標変換演算部と移動量演算部を備える。静止状態判定
部は３個の加速度センサが出力した加速度信号を基にペ
ン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成
ベクトルを算出し、算出した合成ベクトルの大きさと重
力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以
内のときを静止状態と判定する。これは、筆記中であれ
ばＸｓ軸方向及びＹｓ軸方向の加速度が発生し、合成ベ
クトルが大きくなることを利用したものである。ここ
で、算出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大き
さとの差に一定の幅を設けたのはユーザの手の振動等に
よる影響を考慮したものである。
斜角演算部と傾斜角変化演算部と筆記中傾斜角演算部と
座標変換演算部と移動量演算部を備える。静止状態判定
部は３個の加速度センサが出力した加速度信号を基にペ
ン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成
ベクトルを算出し、算出した合成ベクトルの大きさと重
力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以
内のときを静止状態と判定する。これは、筆記中であれ
ばＸｓ軸方向及びＹｓ軸方向の加速度が発生し、合成ベ
クトルが大きくなることを利用したものである。ここ
で、算出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大き
さとの差に一定の幅を設けたのはユーザの手の振動等に
よる影響を考慮したものである。
【００３０】初期傾斜角演算部は静止状態判定部が静止
状態と判定しているときに３個の加速度センサが検出し
た加速度を基に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけ
るペン軸の初期傾斜角を演算する。ここで、初期傾斜角
とは、筆記中のペン軸の傾斜角検出の基準となる傾斜角
であり、筆記開始の際に求める場合と筆記中に一旦筆記
を中断して求める場合とがある。傾斜角変化演算部は３
個のジャイロが検出した回転角速度を基にペン軸の初期
傾斜角からの傾斜角の変化を演算する。筆記中傾斜角演
算部は初期傾斜角演算部が演算した初期傾斜角と傾斜角
変化演算部が演算した初期傾斜角からの傾斜角の変化を
基に筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
における傾斜角を演算する。座標変換演算部は筆記中傾
斜角演算部が検出した筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の加速度セ
ンサが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）による加
速度に変換する。移動量演算部は座標変換演算部が変換
した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度を基
にペン先部の移動方向及び移動距離を算出して、装置の
傾斜角による影響のない正確な筆記入力を行う。
状態と判定しているときに３個の加速度センサが検出し
た加速度を基に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけ
るペン軸の初期傾斜角を演算する。ここで、初期傾斜角
とは、筆記中のペン軸の傾斜角検出の基準となる傾斜角
であり、筆記開始の際に求める場合と筆記中に一旦筆記
を中断して求める場合とがある。傾斜角変化演算部は３
個のジャイロが検出した回転角速度を基にペン軸の初期
傾斜角からの傾斜角の変化を演算する。筆記中傾斜角演
算部は初期傾斜角演算部が演算した初期傾斜角と傾斜角
変化演算部が演算した初期傾斜角からの傾斜角の変化を
基に筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）
における傾斜角を演算する。座標変換演算部は筆記中傾
斜角演算部が検出した筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の加速度セ
ンサが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）による加
速度に変換する。移動量演算部は座標変換演算部が変換
した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度を基
にペン先部の移動方向及び移動距離を算出して、装置の
傾斜角による影響のない正確な筆記入力を行う。
【００３１】また、ペン型入力装置の静止状態判定部
は、座標変換後の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の加
速度のＺｇ軸方向の成分と重力加速度とを比較し、その
差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定するよう
にしても良い。これにより、静止状態判定部は３個の加
速度センサが検出した加速度信号を基にペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを
算出する必要がなく、演算時間を短縮することができ
る。
は、座標変換後の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の加
速度のＺｇ軸方向の成分と重力加速度とを比較し、その
差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定するよう
にしても良い。これにより、静止状態判定部は３個の加
速度センサが検出した加速度信号を基にペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを
算出する必要がなく、演算時間を短縮することができ
る。
【００３２】さらに、例えば無効判定部を備えるように
しても良い。無効判定部は、例えば静止状態判定部が静
止状態と判断開始してから一定時間を計時するまでに、
初期傾斜角演算部がペン軸の初期傾斜角の演算を完了し
なかったときは筆記入力を無効とし、その旨を表示部の
ＬＥＤ等を点灯することによって示す。ここで、演算時
間が予め定めた一定時間以上になった場合に入力を無効
とするのは演算時間があまり長いとセンサドリフト等の
影響を受けやすくなるためである。また、その場合に筆
記入力を無効とする旨を示すのは、ユーザが入力を無効
とすることを知らずに入力を続けることを防止するため
である。
しても良い。無効判定部は、例えば静止状態判定部が静
止状態と判断開始してから一定時間を計時するまでに、
初期傾斜角演算部がペン軸の初期傾斜角の演算を完了し
なかったときは筆記入力を無効とし、その旨を表示部の
ＬＥＤ等を点灯することによって示す。ここで、演算時
間が予め定めた一定時間以上になった場合に入力を無効
とするのは演算時間があまり長いとセンサドリフト等の
影響を受けやすくなるためである。また、その場合に筆
記入力を無効とする旨を示すのは、ユーザが入力を無効
とすることを知らずに入力を続けることを防止するため
である。
【００３３】さらに、ペン軸の初期傾斜角の演算指示を
入力する演算指示入力部を備え、演算指示入力部がペン
軸の初期傾斜角の演算指示を入力し、静止状態判定部が
静止状態と判定すると、初期傾斜角演算部は上記のよう
に初期傾斜角を演算するようにしても良い。これによ
り、ユーザが任意の位置で初期傾斜角をリセットでき、
検出した傾斜角に大きな累積誤差が生じることを防止で
きる。ここで、筆記中に初期傾斜角の演算を行うと演算
速度が遅くなるので、演算期間を制限した方が効率が良
い。一方、サンプリングのたびにペン先部の移動方向及
び移動量を演算し、その際に前回サンプリングの際の傾
斜角を基準として次のサンプリングの際の傾斜角を演算
するために傾斜角に累積誤差が発生する可能性がある。
そのため、初期傾斜角の演算期間を制限するとともにそ
の累積誤差をなくすために初期傾斜角をリセットできる
ようにしたものである。
入力する演算指示入力部を備え、演算指示入力部がペン
軸の初期傾斜角の演算指示を入力し、静止状態判定部が
静止状態と判定すると、初期傾斜角演算部は上記のよう
に初期傾斜角を演算するようにしても良い。これによ
り、ユーザが任意の位置で初期傾斜角をリセットでき、
検出した傾斜角に大きな累積誤差が生じることを防止で
きる。ここで、筆記中に初期傾斜角の演算を行うと演算
速度が遅くなるので、演算期間を制限した方が効率が良
い。一方、サンプリングのたびにペン先部の移動方向及
び移動量を演算し、その際に前回サンプリングの際の傾
斜角を基準として次のサンプリングの際の傾斜角を演算
するために傾斜角に累積誤差が発生する可能性がある。
そのため、初期傾斜角の演算期間を制限するとともにそ
の累積誤差をなくすために初期傾斜角をリセットできる
ようにしたものである。
【００３４】また、静止状態判定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Ｘｇ
軸方向の加速度及びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾
値以下となる場合にのみ、３個の加速度センサが検出し
た加速度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）
における加速度の合成ベクトルを算出し、算出した合成
ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、そ
の差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定しても
良い。初期傾斜角演算部は静止状態判定部が静止状態と
判定しているときに３個の加速度センサが検出した加速
度信号を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
けるペン軸の初期傾斜角を演算する。これにより、自動
的に初期傾斜角をリセットすることができ、さらに確実
に傾斜角に大きな累積誤差が生じることを防止すること
ができる。
変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＸｇ
軸方向の加速度及びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾
値以下となる場合にのみ、３個の加速度センサが検出し
た加速度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）
における加速度の合成ベクトルを算出し、算出した合成
ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、そ
の差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定しても
良い。初期傾斜角演算部は静止状態判定部が静止状態と
判定しているときに３個の加速度センサが検出した加速
度信号を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
けるペン軸の初期傾斜角を演算する。これにより、自動
的に初期傾斜角をリセットすることができ、さらに確実
に傾斜角に大きな累積誤差が生じることを防止すること
ができる。
【００３５】さらに、記憶部は３個の加速度センサが検
出した加速度を記憶し、静止状態判定部及び初期傾斜角
演算部は記憶部に記憶した加速度を基に静止状態の判定
及びペン軸の初期傾斜角の演算を行うようにしても良
い。これは、上記のように、静止状態判定部がＸｇ軸方
向及びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下になっ
たときに、３個の加速度センサが検出した加速度信号を
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
の合成ベクトルを算出し、算出した合成ベクトルの大き
さと重力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定め
た値以内のときを静止状態と判定する場合、静止状態判
定部及び初期傾斜角演算部は同じ加速度を基に演算処理
を行わなければならないため、処理速度を高速にする必
要があり、処理が間に合わないために演算ができなくな
ることを防止するためである。
出した加速度を記憶し、静止状態判定部及び初期傾斜角
演算部は記憶部に記憶した加速度を基に静止状態の判定
及びペン軸の初期傾斜角の演算を行うようにしても良
い。これは、上記のように、静止状態判定部がＸｇ軸方
向及びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下になっ
たときに、３個の加速度センサが検出した加速度信号を
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
の合成ベクトルを算出し、算出した合成ベクトルの大き
さと重力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定め
た値以内のときを静止状態と判定する場合、静止状態判
定部及び初期傾斜角演算部は同じ加速度を基に演算処理
を行わなければならないため、処理速度を高速にする必
要があり、処理が間に合わないために演算ができなくな
ることを防止するためである。
【００３６】さらに、静止状態判定部は重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＸｇ軸方向の加速度が予め定
めた閾値以下になり、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度も予め
定めた閾値以下になったときにのみ静止状態と判定し
て、静止状態の判定を迅速に行うようにしても良い。
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＸｇ軸方向の加速度が予め定
めた閾値以下になり、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度も予め
定めた閾値以下になったときにのみ静止状態と判定し
て、静止状態の判定を迅速に行うようにしても良い。
【００３７】さらに、筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度と
の差が予め定めた値より大きくなると、３個の加速度セ
ンサが検出した加速度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、
算出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさと
を比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態
と判定して、誤差が大きくなる前に初期傾斜角を再演算
するようにしても良い。
ｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度と
の差が予め定めた値より大きくなると、３個の加速度セ
ンサが検出した加速度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、
算出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさと
を比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態
と判定して、誤差が大きくなる前に初期傾斜角を再演算
するようにしても良い。
【００３８】さらに、無効判定部は筆記中に重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度が予
め定めた値以上になると入力データを無効として、筆記
検出誤差が一定以上になることを防止しても良い。
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度が予
め定めた値以上になると入力データを無効として、筆記
検出誤差が一定以上になることを防止しても良い。
【００３９】さらに、補正部を有しても良い。記憶部は
静止状態と判定してから次に静止状態と判定するまでの
３個の加速度センサが検出した加速度と３個のジャイロ
が検出した回転角速度を記憶する。補正部はセンサ出力
記憶部から静止状態と判定した後校正対象時点までに３
個のジャイロが検出した回転角速度を読み出し、読み出
した回転角速度を積分してペン軸の重力座標系（Ｘｇ，
Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角の変化を求め、求めた傾斜
角と差分と静止状態と判定しているときに演算した重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜
角とを比較し、その差を基に校正対象時点のペン軸の傾
斜角を補正する。座標変換演算部は補正後の傾斜角を基
に校正対象時点に３個の加速度センサが検出したペン軸
座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度を重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度に再度変換して加
速度を校正して、筆記入力検出誤差を少なくする。これ
は、検出した傾斜角に累積誤差がない場合は校正対象時
点のペン軸の傾斜角から静止状態と判定した後校正対象
時点までの傾斜角の変化の差分が静止状態と判定したと
きの傾斜角となり、誤差が生じている場合は静止状態と
判定したときのペン軸の傾斜角との違いが生じることか
ら、この違いを基に校正対象時点における傾斜角を補正
し、誤差を少なくするものである。
静止状態と判定してから次に静止状態と判定するまでの
３個の加速度センサが検出した加速度と３個のジャイロ
が検出した回転角速度を記憶する。補正部はセンサ出力
記憶部から静止状態と判定した後校正対象時点までに３
個のジャイロが検出した回転角速度を読み出し、読み出
した回転角速度を積分してペン軸の重力座標系（Ｘｇ，
Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角の変化を求め、求めた傾斜
角と差分と静止状態と判定しているときに演算した重力
座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜
角とを比較し、その差を基に校正対象時点のペン軸の傾
斜角を補正する。座標変換演算部は補正後の傾斜角を基
に校正対象時点に３個の加速度センサが検出したペン軸
座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度を重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度に再度変換して加
速度を校正して、筆記入力検出誤差を少なくする。これ
は、検出した傾斜角に累積誤差がない場合は校正対象時
点のペン軸の傾斜角から静止状態と判定した後校正対象
時点までの傾斜角の変化の差分が静止状態と判定したと
きの傾斜角となり、誤差が生じている場合は静止状態と
判定したときのペン軸の傾斜角との違いが生じることか
ら、この違いを基に校正対象時点における傾斜角を補正
し、誤差を少なくするものである。
【００４０】また、補正部は静止状態と判定した後校正
対象時点までに３個の加速度センサが検出した加速度の
重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正
対象時点の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加
速度とを基に加速度のオフセット値を求め、求めたオフ
セット値を基に校正対象時点における重力座標系におけ
る加速度を校正するようにしても良い。
対象時点までに３個の加速度センサが検出した加速度の
重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正
対象時点の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加
速度とを基に加速度のオフセット値を求め、求めたオフ
セット値を基に校正対象時点における重力座標系におけ
る加速度を校正するようにしても良い。
【００４１】さらに、静止状態及びその前後の加速度セ
ンサ及びジャイロによるサンプリングの周期を短くし
て、屈曲点における高周波数成分を検出し再現性を向上
するようにしても良い。ここで、静止状態の前後の判定
には、例えば加速度センサ及びジャイロの出力データを
記憶し、その記憶したデータを用いて行う。
ンサ及びジャイロによるサンプリングの周期を短くし
て、屈曲点における高周波数成分を検出し再現性を向上
するようにしても良い。ここで、静止状態の前後の判定
には、例えば加速度センサ及びジャイロの出力データを
記憶し、その記憶したデータを用いて行う。
【００４２】
【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。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，３
ｂ，３ｃ、演算部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、それぞれペン軸７を
Ｚｓ軸とした場合のＺｓ軸と直交するＸｓ軸方向，Ｙｓ
軸方向及びＺｓ軸方向に向けて設けられ、Ｘｓ軸方向，
Ｙｓ軸方向及びＺｓ軸方向の加速度を検出し、検出した
加速度を示す信号を出力する。加速度センサ２ａ，２
ｂ，２ｃは、ピエゾ抵抗方式のもの以外に圧電方式のも
の又は静電容量方式のものでも良い。ジャイロ３ａ，３
ｂ，３ｃ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検出し、検出した回転角速度を示す
信号を出力する。以下の説明では、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
う。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）という。さら
に、Ｘｓ軸，Ｙｓ軸，Ｚｓ軸とＸｇ軸，Ｙｇ軸，Ｚｇ軸
とが成す角度をそれぞれφ，θ，ψとする。
１の構成図である。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，３
ｂ，３ｃ、演算部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、それぞれペン軸７を
Ｚｓ軸とした場合のＺｓ軸と直交するＸｓ軸方向，Ｙｓ
軸方向及びＺｓ軸方向に向けて設けられ、Ｘｓ軸方向，
Ｙｓ軸方向及びＺｓ軸方向の加速度を検出し、検出した
加速度を示す信号を出力する。加速度センサ２ａ，２
ｂ，２ｃは、ピエゾ抵抗方式のもの以外に圧電方式のも
の又は静電容量方式のものでも良い。ジャイロ３ａ，３
ｂ，３ｃ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検出し、検出した回転角速度を示す
信号を出力する。以下の説明では、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
う。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）という。さら
に、Ｘｓ軸，Ｙｓ軸，Ｚｓ軸とＸｇ軸，Ｙｇ軸，Ｚｇ軸
とが成す角度をそれぞれφ，θ，ψとする。
【００４３】演算部４は、図２に示すようにＡ／Ｄ変換
器４１ａ〜４１ｆ、ローパスフィルタ４２ａ〜４２ｆ、
ハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆ、筆記検出部４４、初
期傾斜角演算部４５、傾斜角変化演算部４６、静止状態
判定部４７、筆記中傾斜角演算部４８、座標変換演算部
４９、移動量演算部５０及び無効判定部５１を備える。
Ａ／Ｄ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。ローパスフィ
ルタ４２ａ〜４２ｆはペン先部８と被筆記面との摩擦力
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。ハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆは加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの信
号の摩擦による高周波数成分を抽出する。筆記検出部４
４はハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆを経由した３個の
加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及び３個のジャイロ３
ａ，３ｂ，３ｃからの信号のうちいずれか最初に高周波
成分を含んだ信号を基に筆記開始を判断する。これは、
筆記加速度成分は比較的に周波数が低い部分に表れ、ペ
ン先部８と被筆記面との摩擦による成分は比較的周波数
が高い部分に表れることを利用して筆記中か否かを判断
するものである。
器４１ａ〜４１ｆ、ローパスフィルタ４２ａ〜４２ｆ、
ハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆ、筆記検出部４４、初
期傾斜角演算部４５、傾斜角変化演算部４６、静止状態
判定部４７、筆記中傾斜角演算部４８、座標変換演算部
４９、移動量演算部５０及び無効判定部５１を備える。
Ａ／Ｄ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。ローパスフィ
ルタ４２ａ〜４２ｆはペン先部８と被筆記面との摩擦力
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。ハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆは加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの信
号の摩擦による高周波数成分を抽出する。筆記検出部４
４はハイパスフィルタ４３ａ〜４３ｆを経由した３個の
加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及び３個のジャイロ３
ａ，３ｂ，３ｃからの信号のうちいずれか最初に高周波
成分を含んだ信号を基に筆記開始を判断する。これは、
筆記加速度成分は比較的に周波数が低い部分に表れ、ペ
ン先部８と被筆記面との摩擦による成分は比較的周波数
が高い部分に表れることを利用して筆記中か否かを判断
するものである。
【００４４】初期傾斜角演算部４５は３個の加速度セン
サ２ａ，２ｂ，２ｃが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）での加速度を基にペン軸７の重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）おける傾斜角の初期値φ0，θ0及びψ
0を演算する。以後、この傾斜角の初期値φ0，θ0，ψ0
を初期傾斜角φ0，θ0，ψ0という。傾斜角変化演算部
４６は３個のジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転
角速度を基にペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における初期傾斜角φ0，θ0，ψ0からの傾斜角の
変化Δφ，Δθ，Δψを演算する。静止状態判定部４７
は３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した加速
度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度の合成ベクトルを算出し、算出した合成ベクト
ルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差が
予め定めた値以内のときを静止状態と判定する。これ
は、筆記中であればＸｓ軸方向及びＹｓ軸方向の加速度
が発生し、合成ベクトルが大きくなることを利用したも
のである。ここで、合成ベクトルの大きさと重力加速度
の大きさとの差に一定の幅を設けたのはペン型入力装置
１を握るユーザの手の振動等の影響があるためである。
サ２ａ，２ｂ，２ｃが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）での加速度を基にペン軸７の重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）おける傾斜角の初期値φ0，θ0及びψ
0を演算する。以後、この傾斜角の初期値φ0，θ0，ψ0
を初期傾斜角φ0，θ0，ψ0という。傾斜角変化演算部
４６は３個のジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転
角速度を基にペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における初期傾斜角φ0，θ0，ψ0からの傾斜角の
変化Δφ，Δθ，Δψを演算する。静止状態判定部４７
は３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した加速
度信号を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度の合成ベクトルを算出し、算出した合成ベクト
ルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差が
予め定めた値以内のときを静止状態と判定する。これ
は、筆記中であればＸｓ軸方向及びＹｓ軸方向の加速度
が発生し、合成ベクトルが大きくなることを利用したも
のである。ここで、合成ベクトルの大きさと重力加速度
の大きさとの差に一定の幅を設けたのはペン型入力装置
１を握るユーザの手の振動等の影響があるためである。
【００４５】筆記中傾斜角演算部４８は静止状態判定部
４７が静止状態と判定しているときに初期傾斜角演算部
４５が演算したペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における初期傾斜角φ0，θ0，ψ0と傾斜角変化演
算部４６が演算したペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における傾斜角の変化Δφ，Δθ，Δψを基
に、筆記中のペン軸８の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における傾斜角φ，θ，ψを求める。座標変換演算
部４９は筆記中傾斜角演算部４８が検出した筆記中のペ
ン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜
角φ，θ，ψを基に加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検
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。移動量演算部５０は座標変換演算部４９が変
換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度
を基にペン先部８の移動方向及び移動距離を算出する。
４７が静止状態と判定しているときに初期傾斜角演算部
４５が演算したペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における初期傾斜角φ0，θ0，ψ0と傾斜角変化演
算部４６が演算したペン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における傾斜角の変化Δφ，Δθ，Δψを基
に、筆記中のペン軸８の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における傾斜角φ，θ，ψを求める。座標変換演算
部４９は筆記中傾斜角演算部４８が検出した筆記中のペ
ン軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜
角φ，θ，ψを基に加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検
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。移動量演算部５０は座標変換演算部４９が変
換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度
を基にペン先部８の移動方向及び移動距離を算出する。
【００４６】ここで、演算部４の演算について説明す
る。重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）からペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）への座標変換式は次式のようにな
る。
る。重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）からペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）への座標変換式は次式のようにな
る。
【００４７】
【数１】
【００４８】この式をペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）から重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）への座標変換
式に変形すると、次式のようになる。
ｓ）から重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）への座標変換
式に変形すると、次式のようになる。
【００４９】
【数２】
【００５０】ここで、加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが
検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加
速度をＡｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓ、重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における加速度をＡｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇと
して、上記式を一時的な近似式で近似し、加速度の変換
式とすると次式のようになる。
検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加
速度をＡｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓ、重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における加速度をＡｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇと
して、上記式を一時的な近似式で近似し、加速度の変換
式とすると次式のようになる。
【００５１】
【数３】
【００５２】ここで、上式においては加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃがペン先
部７の先端にあることを仮定している。実際の製作にお
いては各速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ等をペン先部７の
先端の同位置に設けることは不可能であるので、その位
置のずれの分を補正しなければならないが、ここではそ
の説明を省略する。
ａ，２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃがペン先
部７の先端にあることを仮定している。実際の製作にお
いては各速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ等をペン先部７の
先端の同位置に設けることは不可能であるので、その位
置のずれの分を補正しなければならないが、ここではそ
の説明を省略する。
【００５３】上式により、ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，
Ｚｓ）における加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓとペン軸
８の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角
φ，θ及びψが分かれば、重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを演算する
ことができる。
Ｚｓ）における加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓとペン軸
８の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角
φ，θ及びψが分かれば、重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを演算する
ことができる。
【００５４】ここで、静止状態における重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚ
ｇは次式で表わすことができる。
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚ
ｇは次式で表わすことができる。
【００５５】
【数４】
【００５６】上式を前記座標変換式に代入すると、次式
のようになる。
のようになる。
【００５７】
【数５】
【００５８】これにより、静止状態における初期平均傾
斜角θａ，φａを求めることができる。ここで、上記の
ように静止時の初期平均傾斜角θａ，φａについて３本
の方程式を得ることができるので、重力加速度ｇについ
ても未知数として演算することも可能であり、重力加速
度ｇの値を定義しなくとも初期平均傾斜角θａ，φａを
算出することができる。
斜角θａ，φａを求めることができる。ここで、上記の
ように静止時の初期平均傾斜角θａ，φａについて３本
の方程式を得ることができるので、重力加速度ｇについ
ても未知数として演算することも可能であり、重力加速
度ｇの値を定義しなくとも初期平均傾斜角θａ，φａを
算出することができる。
【００５９】さらに、ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）の各軸Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓの回転角速度をＰ、Ｑ、Ｒ
とすると、回転角速度Ｐ、Ｑ、Ｒと傾斜角変化Δθ、Δ
φ、ΔΨの関係は次式で示される。
ｓ）の各軸Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓの回転角速度をＰ、Ｑ、Ｒ
とすると、回転角速度Ｐ、Ｑ、Ｒと傾斜角変化Δθ、Δ
φ、ΔΨの関係は次式で示される。
【００６０】
【数６】
【００６１】次に、静止状態の判定について説明する。
ペン型入力装置１を用いて、実際に円を描くと、Ｘｓ軸
方向の加速度波形は、図３に示すようになる。ここで、
点線で囲んだ部分Ａが静止状態と考えられる部分であ
る。この部分を拡大すると、図４に示すようになり、静
止状態としている部分にも実際には加速度の変動が表れ
る。これは、例えばペン型入力装置１を握るユーザの手
の振動などに影響によるものである。任意の一点の加速
度を取り、静止状態を判定してペン軸７の傾斜角を求め
ると、手の振動等が加わった量を求める可能性があり、
誤差が生じたり、再現性が悪くなることがある。そこ
で、入力加速度の妥当性を判断し、もし条件に合わない
場合は再度入力するようにする。以下にその原理の説明
をする。
ペン型入力装置１を用いて、実際に円を描くと、Ｘｓ軸
方向の加速度波形は、図３に示すようになる。ここで、
点線で囲んだ部分Ａが静止状態と考えられる部分であ
る。この部分を拡大すると、図４に示すようになり、静
止状態としている部分にも実際には加速度の変動が表れ
る。これは、例えばペン型入力装置１を握るユーザの手
の振動などに影響によるものである。任意の一点の加速
度を取り、静止状態を判定してペン軸７の傾斜角を求め
ると、手の振動等が加わった量を求める可能性があり、
誤差が生じたり、再現性が悪くなることがある。そこ
で、入力加速度の妥当性を判断し、もし条件に合わない
場合は再度入力するようにする。以下にその原理の説明
をする。
【００６２】完全に静止している状態においては筆記加
速度、傾斜角変化による加速度などは検知されず、３軸
の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃの出力にはそれぞれ重
力加速度ｇの成分が表れる。つまり、これらの検出加速
度より、上記のようにオイラー角θａ，φａ，Ψａが求
まると同時にその合成加速度Ａの二乗の絶対値も以下の
式で求まる。
速度、傾斜角変化による加速度などは検知されず、３軸
の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃの出力にはそれぞれ重
力加速度ｇの成分が表れる。つまり、これらの検出加速
度より、上記のようにオイラー角θａ，φａ，Ψａが求
まると同時にその合成加速度Ａの二乗の絶対値も以下の
式で求まる。
【００６３】
【数７】
【００６４】上記合成加速度Ａの二乗の絶対値は完全に
静止している状態においては重力加速度ｇの二乗と一致
するはずである。仮にδの二乗だけ不一致が生じたと
し、これがペン軸８の動きによるものならば、約δだけ
加速度のオフセットが残った事に相当する。入力座標値
に対する影響は次式により表わすことができる。
静止している状態においては重力加速度ｇの二乗と一致
するはずである。仮にδの二乗だけ不一致が生じたと
し、これがペン軸８の動きによるものならば、約δだけ
加速度のオフセットが残った事に相当する。入力座標値
に対する影響は次式により表わすことができる。
【００６５】
【数８】
【００６６】仮に一文字の筆記時における許容入力誤差
を２mm、筆記時間を0.5秒とすれば約0.0016Ｇのオフセ
ット値しか許容されない。実際は完全に一軸方向にオフ
セットがのることが少なく、かつ、重力加速度の影響を
受けやすいのが筆記に関係のないＺｓ軸方向の加速度の
ため、入力座標に対する影響は少なく、δに対する許容
値はもう少し大きくなる。そこで、初期傾斜角演算の際
に次の判定式を用いて入力加速度の妥当性を検証でき
る。
を２mm、筆記時間を0.5秒とすれば約0.0016Ｇのオフセ
ット値しか許容されない。実際は完全に一軸方向にオフ
セットがのることが少なく、かつ、重力加速度の影響を
受けやすいのが筆記に関係のないＺｓ軸方向の加速度の
ため、入力座標に対する影響は少なく、δに対する許容
値はもう少し大きくなる。そこで、初期傾斜角演算の際
に次の判定式を用いて入力加速度の妥当性を検証でき
る。
【００６７】
【数９】
【００６８】次に、上記構成のペン型入力装置１の動作
を図５のフローチャートを参照して説明する。
を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】演算部４は一定周期で加速度センサ２ａ，
２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからＸｓ軸方
向、Ｙｓ軸方向、Ｚｓ軸方向の加速度信号Ａｘｓ，Ａｙ
ｓ，Ａｚｓ及びＸｓ軸周り、Ｙｓ軸周り、Ｚｓ軸周りの
回転角速度信号Ｐ、Ｑ、Ｒを入力する。静止状態判定部
４７は加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃからＸｓ軸方向、
Ｙｓ軸方向、Ｚｓ軸方向の加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，
Ａｚｓを入力し、入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，
Ａｚｓを基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
るペン先部８の加速度の合成ベクトルを算出し、算出し
た合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較
し、その差が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定
する（ステップＳ１）。静止状態判定部４７が静止状態
と判定すると、初期傾斜角演算部４５は加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙ
ｓ，Ａｚｓを基に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を算出する
（ステップＳ２）。このように、ペン軸座標系（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部８の加速度の合成ベクト
ルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差が
予め定めた値以内の場合は静止状態と判定するので、手
の振動等による加速度の影響が予め定めた一定以上に初
期傾斜角θ0，φ0，Ψ0に影響することを防止でき、ま
た、手の振動等による加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓへ
の影響をなくすために平均を取るなどの動作をする必要
がなく、初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算処理速度を速
くすることができる。
２ｂ，２ｃ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからＸｓ軸方
向、Ｙｓ軸方向、Ｚｓ軸方向の加速度信号Ａｘｓ，Ａｙ
ｓ，Ａｚｓ及びＸｓ軸周り、Ｙｓ軸周り、Ｚｓ軸周りの
回転角速度信号Ｐ、Ｑ、Ｒを入力する。静止状態判定部
４７は加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃからＸｓ軸方向、
Ｙｓ軸方向、Ｚｓ軸方向の加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，
Ａｚｓを入力し、入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，
Ａｚｓを基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
るペン先部８の加速度の合成ベクトルを算出し、算出し
た合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較
し、その差が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定
する（ステップＳ１）。静止状態判定部４７が静止状態
と判定すると、初期傾斜角演算部４５は加速度センサ２
ａ，２ｂ，２ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙ
ｓ，Ａｚｓを基に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を算出する
（ステップＳ２）。このように、ペン軸座標系（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部８の加速度の合成ベクト
ルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差が
予め定めた値以内の場合は静止状態と判定するので、手
の振動等による加速度の影響が予め定めた一定以上に初
期傾斜角θ0，φ0，Ψ0に影響することを防止でき、ま
た、手の振動等による加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓへ
の影響をなくすために平均を取るなどの動作をする必要
がなく、初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算処理速度を速
くすることができる。
【００７０】ユーザが筆記を開始して筆記検出部４４が
加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃからの加速度信号Ａｘ
ｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃから
の回転角速度信号Ｐ、Ｑ、Ｒのいずれかから高周波数成
分を検出し、筆記開始を検出すると、無効判定部５１は
初期傾斜角演算済みか否かを調べる（ステップＳ４）。
ここで、初期傾斜角が演算済みでないときは筆記中の傾
斜角の演算をすることができないので、無効判定部５１
は以後の入力を無効にすることとし、エラーが発生した
旨を表示する（ステップＳ５）。
加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃからの加速度信号Ａｘ
ｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓ及びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃから
の回転角速度信号Ｐ、Ｑ、Ｒのいずれかから高周波数成
分を検出し、筆記開始を検出すると、無効判定部５１は
初期傾斜角演算済みか否かを調べる（ステップＳ４）。
ここで、初期傾斜角が演算済みでないときは筆記中の傾
斜角の演算をすることができないので、無効判定部５１
は以後の入力を無効にすることとし、エラーが発生した
旨を表示する（ステップＳ５）。
【００７１】ユーザが筆記を開始した直後は静止状態で
はないので（ステップＳ６）、傾斜角変化演算部４６は
ジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの回転角速度信号Ｐ、
Ｑ、Ｒを基に傾斜角の変化Δθ，Δφ，ΔΨを演算する
（ステップＳ７）。筆記中傾斜角演算部４８は初期傾斜
角演算部４５が演算した初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0と傾
斜角変化演算部４６が演算した傾斜角の変化Δθ，Δ
φ，ΔΨを基に筆記中の傾斜角θ，φ，Ψを演算する
（ステップＳ８）。座標変換演算部４９は筆記中傾斜角
演算部４８が演算した筆記中のペン軸７の傾斜角θ，
φ，Ψを基に加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した
ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の加速度Ａｘｓ，Ａ
ｙｓ，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（ステップ
Ｓ９）。移動量演算部５０は座標変換演算部４９が変換
した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａ
ｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを基にペン先部８の移動方向及び
移動量を算出し（ステップＳ１０）、記憶部５に記憶す
る（ステップＳ１１）。ここで、加速度Ａｘｇ，Ａｙ
ｇ，Ａｚｇから移動量を求めるには、例えば加速度Ａｘ
ｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを２回積分することにより行う。
はないので（ステップＳ６）、傾斜角変化演算部４６は
ジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃからの回転角速度信号Ｐ、
Ｑ、Ｒを基に傾斜角の変化Δθ，Δφ，ΔΨを演算する
（ステップＳ７）。筆記中傾斜角演算部４８は初期傾斜
角演算部４５が演算した初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0と傾
斜角変化演算部４６が演算した傾斜角の変化Δθ，Δ
φ，ΔΨを基に筆記中の傾斜角θ，φ，Ψを演算する
（ステップＳ８）。座標変換演算部４９は筆記中傾斜角
演算部４８が演算した筆記中のペン軸７の傾斜角θ，
φ，Ψを基に加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した
ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の加速度Ａｘｓ，Ａ
ｙｓ，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（ステップ
Ｓ９）。移動量演算部５０は座標変換演算部４９が変換
した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａ
ｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを基にペン先部８の移動方向及び
移動量を算出し（ステップＳ１０）、記憶部５に記憶す
る（ステップＳ１１）。ここで、加速度Ａｘｇ，Ａｙ
ｇ，Ａｚｇから移動量を求めるには、例えば加速度Ａｘ
ｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇを２回積分することにより行う。
【００７２】ペン型入力装置１は上記動作（ステップＳ
６〜Ｓ１１）を入力終了信号を検出するまでの間繰り返
す（ステップＳ１２）。ここで、入力終了信号の発生
は、例えば、加速度の変動量又はイネーブルスイッチ９
等を用いて行う。また、上記繰り返し動作（ステップＳ
６〜Ｓ１１）を行っている間、ペン先部８が筆記面に当
接して移動しているか当接せずに移動しているかを加速
度の高周波成分の有無により検出する。また、上記繰り
返し動作（ステップＳ６〜Ｓ１１）を行っている間に、
静止状態判定部４７が静止状態と判定すると（ステップ
Ｓ６）、初期傾斜角演算部４５は加速度センサ２ａ，２
ｂ，２ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚ
ｓを基に再び初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を算出する（ス
テップＳ１３）。これにより、傾斜角に検出値の累積誤
差が大きくなる前に初期傾斜角をリセットし、より正確
に筆記中の傾斜角検出を行うことができる。
６〜Ｓ１１）を入力終了信号を検出するまでの間繰り返
す（ステップＳ１２）。ここで、入力終了信号の発生
は、例えば、加速度の変動量又はイネーブルスイッチ９
等を用いて行う。また、上記繰り返し動作（ステップＳ
６〜Ｓ１１）を行っている間、ペン先部８が筆記面に当
接して移動しているか当接せずに移動しているかを加速
度の高周波成分の有無により検出する。また、上記繰り
返し動作（ステップＳ６〜Ｓ１１）を行っている間に、
静止状態判定部４７が静止状態と判定すると（ステップ
Ｓ６）、初期傾斜角演算部４５は加速度センサ２ａ，２
ｂ，２ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚ
ｓを基に再び初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を算出する（ス
テップＳ１３）。これにより、傾斜角に検出値の累積誤
差が大きくなる前に初期傾斜角をリセットし、より正確
に筆記中の傾斜角検出を行うことができる。
【００７３】また、上記実施例では筆記入力中であって
も、静止状態判定部４７は加速度センサ２ａ，２ｂ，２
ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基
にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部
の加速度Ａの合成ベクトルを算出し、算出した合成ベク
トルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差
が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定している
が、筆記入力中は重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）のＺ
ｇ軸方向の加速度Ａｚｇを算出するので、これを用いて
静止状態か否かを判断するようにしても良い。例えば、
静止状態判定部４７は、座標変換演算部４９が変換した
Ｚｇ軸方向の加速度Ａｚｇと重力加速度とを比較し、そ
の差が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定する。
これにより、加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基に
ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部８
の加速度の合成ベクトルを算出する必要がなくなり、静
止状態判定部４７の演算時間を短縮することができる。
も、静止状態判定部４７は加速度センサ２ａ，２ｂ，２
ｃから入力した加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基
にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部
の加速度Ａの合成ベクトルを算出し、算出した合成ベク
トルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、その差
が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定している
が、筆記入力中は重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）のＺ
ｇ軸方向の加速度Ａｚｇを算出するので、これを用いて
静止状態か否かを判断するようにしても良い。例えば、
静止状態判定部４７は、座標変換演算部４９が変換した
Ｚｇ軸方向の加速度Ａｚｇと重力加速度とを比較し、そ
の差が予め定めた値以内の場合は静止状態と判定する。
これにより、加速度信号Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基に
ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけるペン先部８
の加速度の合成ベクトルを算出する必要がなくなり、静
止状態判定部４７の演算時間を短縮することができる。
【００７４】また、静止状態判定部４７は、図６（ａ）
及び図６（ｂ）に示すようにＸｇ軸方向及びＹｇ軸方向
の加速度がともに予め定めた閾値以下になると静止状態
と判定して、静止状態の判定をさらに迅速に行うように
しても良い。初期傾斜角演算部４５は静止状態判定部４
７が静止状態と判定しているときに３個の加速度センサ
が検出した加速度信号を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0
を演算する。これにより、静止状態をさらに正確に判定
できるとともに自動的に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0をリ
セットすることができ、累積誤差が生じることを自動的
に防止することができるとともに、ユーザの負荷を軽減
することができる。
及び図６（ｂ）に示すようにＸｇ軸方向及びＹｇ軸方向
の加速度がともに予め定めた閾値以下になると静止状態
と判定して、静止状態の判定をさらに迅速に行うように
しても良い。初期傾斜角演算部４５は静止状態判定部４
７が静止状態と判定しているときに３個の加速度センサ
が検出した加速度信号を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0
を演算する。これにより、静止状態をさらに正確に判定
できるとともに自動的に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0をリ
セットすることができ、累積誤差が生じることを自動的
に防止することができるとともに、ユーザの負荷を軽減
することができる。
【００７５】なお、上記実施例では、無効判定部５１は
筆記開始するまでに初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算が
完了していれば筆記入力を無効としない旨の判定を行っ
たが、例えば静止状態になった後予め定めた一定期間内
に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算が終了していなけれ
ばエラーが発生したと判断しても良い。これにより、演
算時間が長いためセンサドリフト等の影響を受けること
を防止する。
筆記開始するまでに初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算が
完了していれば筆記入力を無効としない旨の判定を行っ
たが、例えば静止状態になった後予め定めた一定期間内
に初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算が終了していなけれ
ばエラーが発生したと判断しても良い。これにより、演
算時間が長いためセンサドリフト等の影響を受けること
を防止する。
【００７６】また、筆記入力中サンプリングのたびに静
止状態か否かを判定し、静止状態であるときに初期傾斜
角θ0，φ0，Ψ0の演算を行うと、演算部４の負荷が大
きくなるので、ユーザがペン型入力装置１の移動を中断
したときにユーザが演算指示入力部１０のスイッチ等を
用いて初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算を指示すると、
初期傾斜角演算部４７が既に説明したようにペン軸７の
初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を演算するようにしても良
い。
止状態か否かを判定し、静止状態であるときに初期傾斜
角θ0，φ0，Ψ0の演算を行うと、演算部４の負荷が大
きくなるので、ユーザがペン型入力装置１の移動を中断
したときにユーザが演算指示入力部１０のスイッチ等を
用いて初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0の演算を指示すると、
初期傾斜角演算部４７が既に説明したようにペン軸７の
初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を演算するようにしても良
い。
【００７７】また、筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，
Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度との差
が予め定めた値より大きくなると、静止判定部４７は３
個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した加速度Ａ
ｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、算
出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを
比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態と
判定して、図７に示すように誤差が一定値δより大きく
なる前に校正をかけるようにしても良い。このように、
傾斜角等の演算の累積誤差が大きくなり変換後のＺｇ軸
方向の加速度と重力加速度との差が大きくなることを検
出し、累積誤差が一定以上大きくなる前に初期傾斜角θ
0，φ0，Ψ0をリセットすることにより、筆記入力検出
誤差の範囲を少なくすることができる。図中ｔ1は静止
判定部４７による静止判定を開始する時点を示す。
Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度との差
が予め定めた値より大きくなると、静止判定部４７は３
個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出した加速度Ａ
ｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、算
出した合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを
比較し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態と
判定して、図７に示すように誤差が一定値δより大きく
なる前に校正をかけるようにしても良い。このように、
傾斜角等の演算の累積誤差が大きくなり変換後のＺｇ軸
方向の加速度と重力加速度との差が大きくなることを検
出し、累積誤差が一定以上大きくなる前に初期傾斜角θ
0，φ0，Ψ0をリセットすることにより、筆記入力検出
誤差の範囲を少なくすることができる。図中ｔ1は静止
判定部４７による静止判定を開始する時点を示す。
【００７８】さらに、無効判定部５１は筆記中に重力座
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度
Ａｚｇが予め定めた値以上になると入力データを無効と
し、その旨を表示部１１を介してユーザに通知して、誤
差が一定以上大きくなり大きな入力誤差が生じることを
防止しても良い。
標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度
Ａｚｇが予め定めた値以上になると入力データを無効と
し、その旨を表示部１１を介してユーザに通知して、誤
差が一定以上大きくなり大きな入力誤差が生じることを
防止しても良い。
【００７９】さらに、３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，
２ｃが検出した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを記憶部
５に記憶し、静止状態判定部４７及び初期傾斜角演算部
４５は記憶部５に記憶した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚ
ｓを基に静止状態の判定及びペン軸７の初期傾斜角θ
0，φ0，Ψ0の演算を行っても良い。これは、上記のよ
うに、Ｘｇ軸方向及びＹｇ軸方向の加速度ＡｘＧ，Ａｙ
ｇが予め定めた閾値以下になったときに、静止状態判定
部４７が３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出し
た加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基にペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを
算出し、算出した合成ベクトルのおおきさと重力加速度
の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以内のとき
を静止状態と判定する場合、静止状態判定部４７及び初
期傾斜角演算部４５は同じサンプリングによる加速度Ａ
ｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基に演算処理を行わなければな
らず、処理が間に合わないために演算ができなくなるこ
とを防止するためである。
２ｃが検出した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを記憶部
５に記憶し、静止状態判定部４７及び初期傾斜角演算部
４５は記憶部５に記憶した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚ
ｓを基に静止状態の判定及びペン軸７の初期傾斜角θ
0，φ0，Ψ0の演算を行っても良い。これは、上記のよ
うに、Ｘｇ軸方向及びＹｇ軸方向の加速度ＡｘＧ，Ａｙ
ｇが予め定めた閾値以下になったときに、静止状態判定
部４７が３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検出し
た加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基にペン軸座標系
（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の合成ベクトルを
算出し、算出した合成ベクトルのおおきさと重力加速度
の大きさとを比較し、その差が予め定めた値以内のとき
を静止状態と判定する場合、静止状態判定部４７及び初
期傾斜角演算部４５は同じサンプリングによる加速度Ａ
ｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを基に演算処理を行わなければな
らず、処理が間に合わないために演算ができなくなるこ
とを防止するためである。
【００８０】さらに、ペン型入力装置１は、補正部５２
を有しても良い。記憶部５は静止状態と判定してから次
に静止状態と判定するまでの３個の加速度センサ２ａ，
２ｂ，２ｃが検出した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓと
３個のジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度
Ｐ，Ｑ，Ｒを記憶する。補正部５２は記憶部５から静止
状態と判定した後校正対象時点までに３個のジャイロ３
ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを読み
出し、読み出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを積分してペン
軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角
の変化Δθ，Δφ，ΔΨを求め、求めた傾斜角変化Δ
θ，Δφ，ΔΨと校正対象時点の傾斜角θ，φ，Ψとの
差分を求める。求めた傾斜角の差分と静止状態と判定し
ているときに演算したペン軸７の初期傾斜角θ0，φ0，
Ψ0とを比較し、図８（ａ）に示すようにその差を基に
校正対象時点のペン軸７の傾斜角θ，φ，Ψを補正す
る。座標変換演算部４９は補正後の傾斜角θ，φ，Ψを
基に校正対象時点に３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２
ｃが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを重力座標系（Ｘｇ，
Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇに再
度変換して誤差を校正する。これは、検出した傾斜角
θ，φ，Ψに累積誤差がない場合は校正対象時点のペン
軸の傾斜角θ，φ，Ψから静止状態と判定した後校正対
象時点までの傾斜角の変化Δθ，Δφ，ΔΨの差分が静
止状態と判定したときのペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，
Ψ0となり、誤差が生じている場合は静止状態と判定し
たときのペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0との違いが
生じることから、この違いを基に傾斜角θ，φ，Ψを補
正し、誤差を少なくするものである。また、これによ
り、過去の軌跡を補正することができるとともに、累積
誤差により初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を演算するたびに
不連続点が発生することを防止できる。ここで、図８
（ａ）中Ｂは補正前の傾斜角を表わし、図８（ａ）中Ｃ
は補正後の傾斜角を表わす。また、図８（ｂ）中のＤは
傾斜角の補正量を表わす。
を有しても良い。記憶部５は静止状態と判定してから次
に静止状態と判定するまでの３個の加速度センサ２ａ，
２ｂ，２ｃが検出した加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓと
３個のジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度
Ｐ，Ｑ，Ｒを記憶する。補正部５２は記憶部５から静止
状態と判定した後校正対象時点までに３個のジャイロ３
ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを読み
出し、読み出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを積分してペン
軸７の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角
の変化Δθ，Δφ，ΔΨを求め、求めた傾斜角変化Δ
θ，Δφ，ΔΨと校正対象時点の傾斜角θ，φ，Ψとの
差分を求める。求めた傾斜角の差分と静止状態と判定し
ているときに演算したペン軸７の初期傾斜角θ0，φ0，
Ψ0とを比較し、図８（ａ）に示すようにその差を基に
校正対象時点のペン軸７の傾斜角θ，φ，Ψを補正す
る。座標変換演算部４９は補正後の傾斜角θ，φ，Ψを
基に校正対象時点に３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２
ｃが検出したペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）におけ
る加速度Ａｘｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓを重力座標系（Ｘｇ，
Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，Ａｚｇに再
度変換して誤差を校正する。これは、検出した傾斜角
θ，φ，Ψに累積誤差がない場合は校正対象時点のペン
軸の傾斜角θ，φ，Ψから静止状態と判定した後校正対
象時点までの傾斜角の変化Δθ，Δφ，ΔΨの差分が静
止状態と判定したときのペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，
Ψ0となり、誤差が生じている場合は静止状態と判定し
たときのペン軸の初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0との違いが
生じることから、この違いを基に傾斜角θ，φ，Ψを補
正し、誤差を少なくするものである。また、これによ
り、過去の軌跡を補正することができるとともに、累積
誤差により初期傾斜角θ0，φ0，Ψ0を演算するたびに
不連続点が発生することを防止できる。ここで、図８
（ａ）中Ｂは補正前の傾斜角を表わし、図８（ａ）中Ｃ
は補正後の傾斜角を表わす。また、図８（ｂ）中のＤは
傾斜角の補正量を表わす。
【００８１】また、補正部５２は静止状態と判定した後
校正対象時点までに３個の加速度センサが検出した加速
度の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と
校正対象時点の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけ
る加速度とを基に加速度のオフセット値を求め、求めた
オフセット値を基に校正対象時点における重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，
Ａｚｇを補正するようにしても良い。これは、上記のよ
うに傾斜角を補正する代わりに加速度を補正するように
したもので、同様の効果を得ることができる。
校正対象時点までに３個の加速度センサが検出した加速
度の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と
校正対象時点の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけ
る加速度とを基に加速度のオフセット値を求め、求めた
オフセット値を基に校正対象時点における重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度Ａｘｇ，Ａｙｇ，
Ａｚｇを補正するようにしても良い。これは、上記のよ
うに傾斜角を補正する代わりに加速度を補正するように
したもので、同様の効果を得ることができる。
【００８２】さらに、静止判定部４７が静止状態と判定
すると、演算部４は加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及び
ジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃによるサンプリングの周期を
短くしても良い。図９で示すように筆記軌跡に屈曲点Ｅ
が生じた場合、図１０に示すように加速度に中立点Ｆが
存在する。このような屈曲点Ｅにおいては加速度信号な
どの周波数が高くなることから、サンプリング周期を短
くして再現性を良くする。ここで、この部分だけサンプ
リング周期を短くするのは全体のサンプリング周期を短
くするとデータ量が膨大になるからである。
すると、演算部４は加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及び
ジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃによるサンプリングの周期を
短くしても良い。図９で示すように筆記軌跡に屈曲点Ｅ
が生じた場合、図１０に示すように加速度に中立点Ｆが
存在する。このような屈曲点Ｅにおいては加速度信号な
どの周波数が高くなることから、サンプリング周期を短
くして再現性を良くする。ここで、この部分だけサンプ
リング周期を短くするのは全体のサンプリング周期を短
くするとデータ量が膨大になるからである。
【００８３】さらに、静止状態判定部４７は、静止状態
及び静止状態でない一定範囲内を静止状態近傍を判定
し、演算部４は静止状態判定部４７が静止状態及び静止
状態近傍を判定すると加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及
びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃによるサンプリングの周期
を短くして、３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検
出した加速度Ａｚｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓと３個のジャイロ
３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを記
憶して、屈曲点前後における高周波数成分による影響を
少なくし再現性を向上しても良い。ペン型入力装置１
は、例えば図１１に示すように高サンプリング部５３ａ
と低サンプリング部５３ｂを有し、高サンプリングデー
タを記憶部５に一時記憶し、通常は低サンプリングのデ
ータを用い演算を行う。ここで、図１２に屈曲点におけ
る高サンプリング部５３ａと低サンプリング部５３ｂの
サンプリングデータの例を示す。一旦、加速度の中立点
が検出されると静止状態前の高サンプリングデータを記
憶部５から読み出し、屈曲点データとして採用する。こ
こで、高サンプリング部５３ａと低サンプリング部５３
ｂを別に設けたが、高サンプリング出力をサンプリング
して低サンプリングデータを得てもよい。図１２の縦線
はサンプリングしたデータを表わす。
及び静止状態でない一定範囲内を静止状態近傍を判定
し、演算部４は静止状態判定部４７が静止状態及び静止
状態近傍を判定すると加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ及
びジャイロ３ａ，３ｂ，３ｃによるサンプリングの周期
を短くして、３個の加速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検
出した加速度Ａｚｓ，Ａｙｓ，Ａｚｓと３個のジャイロ
３ａ，３ｂ，３ｃが検出した回転角速度Ｐ，Ｑ，Ｒを記
憶して、屈曲点前後における高周波数成分による影響を
少なくし再現性を向上しても良い。ペン型入力装置１
は、例えば図１１に示すように高サンプリング部５３ａ
と低サンプリング部５３ｂを有し、高サンプリングデー
タを記憶部５に一時記憶し、通常は低サンプリングのデ
ータを用い演算を行う。ここで、図１２に屈曲点におけ
る高サンプリング部５３ａと低サンプリング部５３ｂの
サンプリングデータの例を示す。一旦、加速度の中立点
が検出されると静止状態前の高サンプリングデータを記
憶部５から読み出し、屈曲点データとして採用する。こ
こで、高サンプリング部５３ａと低サンプリング部５３
ｂを別に設けたが、高サンプリング出力をサンプリング
して低サンプリングデータを得てもよい。図１２の縦線
はサンプリングしたデータを表わす。
【００８４】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、３個の
加速度センサが検出した加速度の合成ベクトルの大きさ
と重力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた
値以内のときを静止状態と判定し、静止状態と判定して
いるときに３個の加速度センサが検出した加速度信号を
基に重力座標系におけるペン軸の初期傾斜角を演算し、
３個のジャイロが検出した回転角速度信号を基にペン軸
の重力座標系における傾斜角の変化を演算し、初期傾斜
角と傾斜角の変化を基に筆記中のペン軸の重力座標系に
おける傾斜角を演算するので、筆記検出の際の傾斜角検
出の基準となる初期傾斜角の検出誤差を一定範囲内に抑
え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な検出を行う
ことができる。
加速度センサが検出した加速度の合成ベクトルの大きさ
と重力加速度の大きさとを比較し、その差が予め定めた
値以内のときを静止状態と判定し、静止状態と判定して
いるときに３個の加速度センサが検出した加速度信号を
基に重力座標系におけるペン軸の初期傾斜角を演算し、
３個のジャイロが検出した回転角速度信号を基にペン軸
の重力座標系における傾斜角の変化を演算し、初期傾斜
角と傾斜角の変化を基に筆記中のペン軸の重力座標系に
おける傾斜角を演算するので、筆記検出の際の傾斜角検
出の基準となる初期傾斜角の検出誤差を一定範囲内に抑
え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な検出を行う
ことができる。
【００８５】また、加速度のＺｇ軸方向の成分と重力加
速度とを比較し、その差が予め定めた値以内のときを静
止状態と判定するので、静止状態における誤差を一定範
囲内に抑え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な検
出を行うことができるとともに、演算量を減らし静止状
態判定に要する時間を短縮することができる。
速度とを比較し、その差が予め定めた値以内のときを静
止状態と判定するので、静止状態における誤差を一定範
囲内に抑え、ペン先部の移動方向及び移動量の正確な検
出を行うことができるとともに、演算量を減らし静止状
態判定に要する時間を短縮することができる。
【００８６】さらに、予め定めた期間内にペン軸の初期
傾斜角の演算を完了しなかったときは入力を無効とし、
その旨をユーザに知らせるので、センサドリフト等の影
響を少なくすることを防止できる。
傾斜角の演算を完了しなかったときは入力を無効とし、
その旨をユーザに知らせるので、センサドリフト等の影
響を少なくすることを防止できる。
【００８７】さらに、ペン軸の初期傾斜角の演算指示を
入力すると静止状態か否かを判定し、ペン軸の初期傾斜
角を演算するので、通常の筆記中は初期傾斜角の演算を
行わず筆記中傾斜角の演算速度を速めることができると
ともにユーザがいつでも初期傾斜角をリセットでき、誤
差の発生を防止できる。
入力すると静止状態か否かを判定し、ペン軸の初期傾斜
角を演算するので、通常の筆記中は初期傾斜角の演算を
行わず筆記中傾斜角の演算速度を速めることができると
ともにユーザがいつでも初期傾斜角をリセットでき、誤
差の発生を防止できる。
【００８８】さらに、ペン軸座標系における加速度を変
換して求めた重力座標系におけるＸｇ軸方向の加速度が
予め定めた閾値以下になり、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度
も予め定めた閾値以下になったときに、静止状態か否か
を判定し、静止状態と判定しているときに３個の加速度
センサが検出した加速度信号を基に再度重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演算す
るので、さらに正確に静止状態を判定することができ
る。
換して求めた重力座標系におけるＸｇ軸方向の加速度が
予め定めた閾値以下になり、かつ、Ｙｇ軸方向の加速度
も予め定めた閾値以下になったときに、静止状態か否か
を判定し、静止状態と判定しているときに３個の加速度
センサが検出した加速度信号を基に再度重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演算す
るので、さらに正確に静止状態を判定することができ
る。
【００８９】さらに、３個の加速度センサが検出した加
速度を記憶し、記憶した加速度を基に静止状態の判定及
びペン軸の初期傾斜角の演算を行うので、確実に静止状
態の判定を行った加速度と同一の加速度を基にペン軸の
初期傾斜角の演算を行うことができ、連続筆記において
も正確な演算を行うことができる。
速度を記憶し、記憶した加速度を基に静止状態の判定及
びペン軸の初期傾斜角の演算を行うので、確実に静止状
態の判定を行った加速度と同一の加速度を基にペン軸の
初期傾斜角の演算を行うことができ、連続筆記において
も正確な演算を行うことができる。
【００９０】さらに、重力座標系におけるＸｇ軸方向及
びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下になると静
止状態と判定するので、迅速に静止状態の判定をでき
る。
びＹｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下になると静
止状態と判定するので、迅速に静止状態の判定をでき
る。
【００９１】さらに、筆記中に重力座標系におけるＺｇ
軸方向の加速度と重力加速度との差が予め定めた値より
大きくなると、静止状態か否かの判定を行うので、誤差
が一定以上大きくなる前に校正をすることができる。
軸方向の加速度と重力加速度との差が予め定めた値より
大きくなると、静止状態か否かの判定を行うので、誤差
が一定以上大きくなる前に校正をすることができる。
【００９２】さらに、筆記中に重力座標系におけるＺｇ
軸方向の加速度が予め定めた値以上になると入力データ
を無効としその旨を通知するので、誤差が大きくなり誤
検出を行うことを防止することができる。
軸方向の加速度が予め定めた値以上になると入力データ
を無効としその旨を通知するので、誤差が大きくなり誤
検出を行うことを防止することができる。
【００９３】さらに、静止状態と判定した後校正対象時
点までに３個のジャイロが検出した回転角速度を積分し
てペン軸の重力座標系における傾斜角の変化を演算し、
求めた傾斜角と静止状態と判定しているときに演算した
重力座標系におけるペン軸の初期傾斜角を比較し、その
差を基に校正対象時点のペン軸の傾斜角を補正し、補正
後の傾斜角を基に校正対象時点のペン軸座標系における
加速度を重力座標系による加速度に再度変換するので、
累積誤差の発生を少なし、また、不連続点の発生を防止
できる。
点までに３個のジャイロが検出した回転角速度を積分し
てペン軸の重力座標系における傾斜角の変化を演算し、
求めた傾斜角と静止状態と判定しているときに演算した
重力座標系におけるペン軸の初期傾斜角を比較し、その
差を基に校正対象時点のペン軸の傾斜角を補正し、補正
後の傾斜角を基に校正対象時点のペン軸座標系における
加速度を重力座標系による加速度に再度変換するので、
累積誤差の発生を少なし、また、不連続点の発生を防止
できる。
【００９４】また、静止状態と判定した後校正対象時点
までに３個の加速度センサが検出した加速度の重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正対象時点
の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度とを
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
のオフセット値を求め、求めたオフセット値を基に校正
対象時点における重力座標系における加速度を補正する
ので、傾斜角を補正する場合と同様に累積誤差の発生を
少なくできる。
までに３個の加速度センサが検出した加速度の重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正対象時点
の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度とを
基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度
のオフセット値を求め、求めたオフセット値を基に校正
対象時点における重力座標系における加速度を補正する
ので、傾斜角を補正する場合と同様に累積誤差の発生を
少なくできる。
【００９５】さらに、静止状態と判定してから次に静止
状態と判定するまでの３個の加速度センサが検出した加
速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記憶し
て、記憶した加速度と回転角速度を基に重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度を補正するので、遡っ
て加速度を補正することができる。
状態と判定するまでの３個の加速度センサが検出した加
速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を記憶し
て、記憶した加速度と回転角速度を基に重力座標系（Ｘ
ｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度を補正するので、遡っ
て加速度を補正することができる。
【００９６】さらに、静止状態と判定すると、加速度セ
ンサ及びジャイロのサンプリングの周期を短くするの
で、屈曲点における高周波数成分に対応することができ
る。
ンサ及びジャイロのサンプリングの周期を短くするの
で、屈曲点における高周波数成分に対応することができ
る。
【００９７】さらに、静止状態及び静止状態に近づいた
ことを判定すると、加速度センサ及びジャイロのサンプ
リングの周期を短くするので、屈曲点前後における高周
波数成分に対応し、正確に傾斜角の演算を行うことがで
きる。
ことを判定すると、加速度センサ及びジャイロのサンプ
リングの周期を短くするので、屈曲点前後における高周
波数成分に対応し、正確に傾斜角の演算を行うことがで
きる。
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】演算部の構成図である。
【図３】円を描いた場合の加速度の波形図である。
【図４】静止状態とみなした部分の加速度の拡大波形図
である。
である。
【図５】筆記入力動作を示すフローチャートである。
【図６】変換後の加速度を基に静止判定する場合の加速
度の波形図である。
度の波形図である。
【図７】累積誤差の推移を示す波形図である。
【図８】累積誤差の補正を行う場合の傾斜角の波形図で
ある。
ある。
【図９】屈曲点を表わす説明図である。
【図１０】屈曲点前後の加速度を表わす波形図である。
【図１１】サンプリングを行う部分の構成図である。
【図１２】サンプリング例を示す加速度の波形図であ
る。
る。
１ ペン型入力装置 ２ 加速度センサ ３ ジャイロ ４ 演算部 ４３ ハイパスフィルタ ４４ 筆記検出部 ４５ 初期回転角演算部 ４６ 回転角変化演算部 ４７ 静止状態判定部 ４８ 筆記中回転角演算部 ４９ 座標変換演算部 ５０ 移動量演算部 ５１ 無効判定部 ５２ 補正部 ５ 記憶部 ７ ペン軸 ８ ペン先部
Claims (14)
- 【請求項１】 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する３個の加速度センサ
と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３個のジャイロを有し、３個の加
速度センサが出力した加速度信号を基に重力加速度方向
に伸びる軸をＺｇ軸とした重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を求め、３個のジャイ
ロが出力した回転角速度信号を基に初期傾斜角からの傾
斜角の変化を求め、ペン軸の初期傾斜角と初期傾斜角か
らの傾斜角の変化を基に筆記中のペン軸の傾斜角を演算
し、演算した筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の加速度センサが
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）による加速度に
変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）によ
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
するペン型入力装置であって、３個の加速度センサが検
出した加速度を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）
における加速度の合成ベクトルを算出し、算出した合成
ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較し、そ
の差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定し、静
止状態と判定しているときに３個の加速度センサが検出
した加速度を基に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
けるペン軸の初期傾斜角を演算することを特徴とするペ
ン型入力装置。 - 【請求項２】 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する３個の加速度センサ
と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３個のジャイロを有し、３個の加
速度センサが出力した加速度信号を基に重力加速度方向
に伸びる軸をＺｇ軸とした重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を求め、３個のジャイ
ロが出力した回転角速度信号を基に初期傾斜角からの傾
斜角の変化を求め、ペン軸の初期傾斜角と初期傾斜角か
らの傾斜角の変化を基に筆記中のペン軸の傾斜角を演算
し、演算した筆記中のペン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における傾斜角を基に３個の加速度センサが
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）による加速度に
変換し、変換した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）によ
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
するペン型入力装置であって、座標変換後の重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の加速度のＺｇ軸方向の成分と重
力加速度とを比較し、その差が予め定めた値以内のとき
を静止状態と判定し、静止状態と判定しているときに３
個の加速度センサが検出した加速度を基に重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演
算することを特徴とするペン型入力装置。 - 【請求項３】 予め定めた期間内にペン軸の初期傾斜角
の演算を完了しなかったときは入力を無効とし、その旨
をユーザに知らせる請求項１又は２記載のペン型入力装
置。 - 【請求項４】 ペン軸の初期傾斜角の演算指示を入力す
ると静止状態か否かを判定し、静止状態であるとペン軸
の初期傾斜角を演算する請求項１又は２記載のペン型入
力装置。 - 【請求項５】 ペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）にお
ける加速度を変換して求めた重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，
Ｚｇ）におけるＸｇ軸方向及びＹｇ軸方向の加速度が予
め定めた閾値以下になったときに、３個の加速度センサ
が検出した加速度を基にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）における加速度の合成ベクトルを算出し、算出した
合成ベクトルの大きさと重力加速度の大きさとを比較
し、その差が予め定めた値以内のときを静止状態と判定
し、静止状態と判定しているときに３個の加速度センサ
が検出した加速度を基に再度重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，
Ｚｇ）におけるペン軸の初期傾斜角を演算する請求項１
記載のペン型入力装置。 - 【請求項６】 ３個の加速度センサが検出した加速度を
記憶し、記憶した加速度を基に静止状態の判定及びペン
軸の初期傾斜角の演算を行う請求項５記載のペン型入力
装置。 - 【請求項７】 重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけ
るＸｇ軸方向の加速度が予め定めた閾値以下となり、か
つ、Ｙｇ軸方向の加速度も予め定めた閾値以下となる場
合にのみ静止状態と判定する請求項５記載のペン型入力
装置。 - 【請求項８】 筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度と重力加速度との差が
予め定めた値より大きくなると、静止状態か否かの判定
を行う請求項１記載のペン型入力装置。 - 【請求項９】 筆記中に重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚ
ｇ）におけるＺｇ軸方向の加速度が予め定めた値以上に
なると入力データを無効としその旨を通知する請求項１
又は２記載のペン型入力装置。 - 【請求項１０】 静止状態と判定した後校正対象時点ま
でに３個のジャイロが検出した回転角速度を積分してペ
ン軸の重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における傾斜角
の変化を演算し、求めた傾斜角と静止状態と判定してい
るときに演算した重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）にお
けるペン軸の初期傾斜角を比較し、その差を基に校正対
象時点のペン軸の傾斜角を補正し、補正後の傾斜角を基
に校正対象時点に３個の加速度センサが検出したペン軸
座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度を重力座標
系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）による加速度に再度変換して加
速度の校正を行う請求項１又は２記載のペン型入力装
置。 - 【請求項１１】 静止状態と判定した後校正対象時点ま
でに３個の加速度センサが検出した加速度の重力座標系
（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における変化分と校正対象時点の
重力座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における加速度とを基
にペン軸座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）における加速度の
オフセット値を求め、求めたオフセット値を基に校正対
象時点における重力座標系における加速度を校正する請
求項１又は２記載のペン型入力装置。 - 【請求項１２】 静止状態と判定してから次に静止状態
と判定するまでの３個の加速度センサが検出した加速度
と３個のジャイロが検出した回転各速度を記憶して、記
憶した加速度と回転角速度を基に重力座標系（Ｘｇ，Ｙ
ｇ，Ｚｇ）における加速度を校正する請求項１０又は１
１記載のペン型入力装置。 - 【請求項１３】 静止状態と判定すると、加速度センサ
及びジャイロによるサンプリングの周期を短くする請求
項１又は２記載のペン型入力装置。 - 【請求項１４】 静止状態及び静止状態に近い状態であ
ることを判定すると加速度センサ及びジャイロによるサ
ンプリングの周期を短くして、３個の加速度センサが検
出した加速度と３個のジャイロが検出した回転角速度を
記憶する請求項１２記載のペン型入力装置。
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|---|---|---|---|
| JP20275796A JP3560418B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | ペン型入力装置 |
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|---|---|---|---|
| JP20275796A JP3560418B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | ペン型入力装置 |
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|---|---|
| JPH1031553A true JPH1031553A (ja) | 1998-02-03 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-07-15 JP JP20275796A patent/JP3560418B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3560418B2 (ja) | 2004-09-02 |
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