KR102114565B1 - 드리프트 보정/병행 최소화 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법이며: 라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101, 102, 201, 202)과 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직하는 Z 축(103)을 가지는 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 특정 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며, 및 출력될 전자펜의 전자 위치 신호에서 바람직하지 않은 드라프트를 보정하는 단계를 포함하고, 전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 라이팅 기판 좌표(x, y)로 동시에 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함한다.

Description

드리프트 보정/병행 최소화{Drift compensation/parallel minimization}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 지정된 형태의 전자 펜의 모션 패턴과 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법뿐만 아니라 청구항 9의 전제부에 지정된 형태의 전자 펜 및 청구항 10의 전제부에 따른 시스템에 관한 것이다.

가속도 센서 또는 회전 비 센서 같은 관성 측정 시스템으로 전자 펜의 이동이 검출될 때, 상기 센서들의 데이터는 전자 펜의 속도 신호(제1 적분) 또는 위치 신호(제2 적분)를 얻기 위하여 한 번 또는 두 번 적분되어야 한다. 전자 펜의 관성 측정 센서에 의한 가속도 측정 및/또는 각속도에서의 사소한 에러는 제1 적분의 경우에 더 큰 속도 결정 에러를 초래할 수 있고, 그것은 이어서 속도 신호의 적분 후 위치 신호에서 훨씬 큰 에러를 초래할 수 있다.

가능한 에러 소스들은 여기서 수치 적분 방법의 고유한 비정확성뿐만 아니라, 한 예를 들면, 측정 센서 신호의 아날로그/디지털 변환의 비정확성, 예를 들어, 온도 드리프트를 통한 제로 포인트 에러, 임의의 간섭 또는 시스템 고유의 노이즈 요소를 포함할 수 있다.

전자 펜의 새로운 위치는 이전에 확인된 위치에서 시작하여 확인되기 때문에, 전자 펜의 속도와 위치 결정에서의 에러는 훨씬 더 축적될 수 있고 바람직하지 않은 방식으로 소위 전자 펜의 움직임 신호의 드리프트를 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 특히 전자 펜의 움직임을 검출할 수 있는 정확도 및 특히 전자 펜의 움직임 신호에서의 개선된 드리프트 보정에 대해서 전자 펜을 개선하는데 있다.

본 발명 과제의 해결 수단은 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은 라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 뚜렷한 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며, 출력될 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계를 포함하며: 전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203))과 기울기 각(γ, 104))의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203))과 기울기 각(γ, 104))의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정 가능한(predeterminable) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며, Z 방향에서의 소정의, 예상된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 최적의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및 출력될 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 소정의, 예상된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하는 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 라이팅 로드, 적어도 하나의 전기 전압 소스, 적어도 하나의 디지털 제어 유니트, 적어도 하나의 데이터 전송 모듈 뿐만 아니라 관성 측정 센서를 포함하는 펜 위치 인식을 구비한 전자 펜(100,200,300)에 있어서, 디지털 제어 유니트는 라이팅 기판 상(108, 205) 에서 두 개의 수직하는 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직하는 Z(103)를 가진 라이팅 좌표 시스템을 지정하기 위해 구성되되, 여기서 상기 X축(101 , 201)은 뚜렷한 라이팅 방향을 정의하며, 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며, 및 출력될 전자 펜(100, 200, 300) 의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하도록 추가적으로 구성됨을 특징으로 하며, 상기 디지털 유니트의 구성은: 전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203))과 기울기 각(γ, 104))의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203))과 기울기 각(γ, 104))의 값에 대해서 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정 가능한(predeterminable) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 동시에 실행하는 단계를 포함하며, Z 방향에서의 소정의, 예상된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 최적의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및 출력될 펜 위치 신호를 수정하기 위하여, Z 방향에서의 소정의, 예상된 가속도로부터 Z 방향에서 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값들을 선택하는 단계를 포함하는 전자 펜(100,200,300)을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따라 및 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 구성된 전자 펜(100, 200, 300), 상기 전자 펜(100, 200, 300)의 데이터 전송 모듈에 의해 전송된 데이터를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신 모듈, 상기 수신된 데이터를 평가하고 처리하기 위한 데이터 평가 유니트, 데이터 출력 유니트 및 데이터 저장 유니트를 포함하는, 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 시스템에서, 데이터 평가 유니트는 수신된 데이터를 적분하고 그 안에 에러를 수정하며 데이터 출력 유니트로 처리된 데이터를 출력하고 및/또는 데이터 저장 유니트에 그것들을 저장할 수 있음을 특징으로 하는 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명은 전자 펜의 움직임 신호에서의 개선된 드리프트 보정에 대해서 전자 펜을 개선하는 상승된 효과가 있다.

도 1a 는 전자 펜의 바람직한 라이팅 기판 좌표계에 대한 개략적 삼차원 도면이다.
도 1b 는 전자 펜의 바람직한 라이팅 기판 좌표계의 개략적인 평면도이다.
도 2는 생체측정 기울기 각(β)을 지정하는 개략적 예이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 청구항 1의 전제부에 지정된 형태의 전자 펜의 모션 패턴과 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법뿐만 아니라 청구항 9의 전제부에 지정된 형태의 전자 펜 및 청구항 10의 전제부에 따른 시스템에 의해 달성된다.

유리한 실시 예 및 추가된 기술적 구성은 종속항의 기술적 구성이다.

전자 펜의 팁(tip) 또는 라이팅 로드 팁(writing rod tip)의 위치 검출을 위해, 상기 펜에 관성 측정 센서를 구비할 수 있으며, 이동은 이러한 센서의 측정 데이터를 적분함에 의해 재구성될 수 있다.

이차원 라이팅 기판(substrate) 상에 라이팅하는 동안 관성 측정 센서를 구비한 전자 펜의 이동 패턴과 펜 위치를 인식하고 평가하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다: 라이팅 기판 상에서 서로 직교하는 두 개의 축 X, Y 및 이차원 라이팅 기판에 수직하는 Z를 초기 지정하는 단계를 포함하되, X축은 예를 들어 라이팅 방향 또는 뚜렷한 라이팅 방향을 정의한다. 축 X, Y, Z는 따라서 전자 펜에 대한 기준 좌표계를 정의할 수 있다.

라이팅 기판 상에서 서로 직교하는 두 축, 즉 상기 X 축 및 γ 축에 대한 초기의 지정은 기판 상에 앙각(elevation angle)의 함수로 또는 라이팅 기판에 대한 전자 펜의 종축(the longitudinal axis)의 기울기 각(γ) 및/또는 전자 펜의 종축의 방위각 함수(ε)로 또는 전자 펜의 종축 프로젝션의 방위각 함수(ε)로 실행될 수 있다.

따라서, 축(X, Y)은 라이팅 기판 면을 정의할 수 있고, 라이팅 기판 면에서의 위치는 라이팅 기판 좌표(X, Y)로 기술될 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 상기 방법은 출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 출력되는 바람직하지 않은 드리프트에 대하여 다음 단계를 포함하는 보정을 포함할 수 있다:

전자 펜의 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 좌표 변환을 관성 측정 센서로부터 결정된 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 값에 대해서 뿐만 아니라 미리 설정된(predetermined) 간격의 값으로 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 값 주위에 놓일 수 있는 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 복수의 추가적인 미리 설정 가능한 값에 대하여 라이팅 기판 좌표 (X, Y)로 동시에(in parrel) 수행하는 단계;

Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값의 최적 선형 결합(linear combination)을 결정하는 단계;

및 출력되는 펜 위치 신호, 예를 들어 특히 출력되는 전자 펜의 가속도 신호를 수정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값의 결정된 값을 선택하는 단계.

이러한 문맥에서, 용어 펜 위치 신호는 위치 신호뿐만 아니라 전자 펜의 이동과 가속도 신호를 포함하는 것으로 이해해야 한다. 나아가, 용어 관성 측정 센서는 이하에서 서로 직교하는 세 방향에서, 가속도 및/또는 로컬 자기장의 강도 및/또는 회전 비(rate), 특히 전자 펜의 공간적 위치 각, 즉, 방위각(ε)과 기울기 각(γ)을 측정할 수 있는 전자 펜의 복수의 관성 센서를 나타낸다.

방위각(ε)과 기울기 각(γ) 값의 선형 결합(linear combination)은 여기서 각각의 방위각(ε) 값과 각각의 기울기 각(γ) 값을 포함하는 한 쌍의 값을 나타낼 수 있다.

유리하게는 그리고 바람직하게는, 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 값들은 Z 방향에서 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차, 예를 들어 제로와 동등하거나 또는 중력 가속도와 동등한 최소 편차가 달성되는 경우에 방위각(ε) 값과 기울기 각(γ)에 대한 최적의 쌍의 값을 찾기 위하여 공동으로 최적화될 수 있다.

대안적으로, 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 독립적이고 개별적인, 또한 반복적으로 일어날 수 있는, 최적화를 생각할 수도 있다.

따라서, 예상되는 가속도로부터 가속도의 편차는 검출될 수 있으며 출력될 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트에 대한 보정, 특히 가속 신호 공간에서 드리프트 수정, 즉 전자 펜의 라이팅 기준 좌표 시스템의 공간적 방향 X, Y, 및 Z에서 가속 신호의 드리프트 보정은 실행될 수 있다.

최적화 동안 검토된 복수의 값의 쌍 중에서 각 쌍의 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값에 대하여, 라이팅 기준 좌표계의 세 공간 방향(X, Y 및 Z)에서의 가속도는 정해질 수 있고, 그 결과 Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는, 즉 제로와 동등한 또는 중력 가속도와 동등한 최소 편차가 달성되는 경우에, 각 쌍의 값들을 결정하거나 또는 선택하거나 또는 삽입할 수 있다.

따라서 Z 방향에서의 확인된 또는 수정된 가속도 신호가 정확하면, 즉 미리 설정된, 예측된 값과 일치하면, 또한 다른 두 공간적 방향, 즉 라이팅 기판 축(X와 Y)에서의 가속도 신호도 정확하며, 즉 Z방향의 가속도 신호의 보정에 의해 수정된다.

이어서 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값의 최적 선형 결합이 확인될 수 있고, 그 때문에 Z 방향에서 또는 Z 축을 따라 확인된 가속도에서 발생하는 에러, 즉 제로와 동등하거나 또는 중력 가속도와 동등하다고 예상되는 가속도의 Z 값으로부터의 편차가 최소가 된다.

따라서 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값의 최적 선형 결합에서 결정된 가속도 신호에 의해 관성 측정 센서에서 확인된, Z 방향에서의 가속도 신호를 수정하는 것이 가능하다.

다시 말해서, 좌표 변형의 복수의 해결책은 다양한 기울기 각(γ)과 방위각(ε)에 대하여 계속해서 동시에 실행될 수 있으며 및 Z 방향에서의 예상되는 가속도에 대한 경계 조건을 통해, 최적의 또는 아마도 기울기 각(γ)과 방위각(ε)에 대하여 가장 정확한 쌍의 값이 확인될 수 있고 이러한 쌍의 값은 전자 펜의 수정된 펜 위치 신호 및 수정된 가속도 신호를 계산하기 위해 사용될 수 있다.

기울기 각(γ)과 방위각(ε)에 대한 값들의 최적의 선형 결합의 결정은 예를 들어 단순한 그리드 써치를 기반으로 할 수 있으며, 그런 경우 기울기 각(γ)과 방위각(ε)에 대한 값들은 소정의 값 간격에 걸쳐 소정의 스텝 폭으로 변환되고 기울기 각(γ)과 방위각(ε)에 대한 값들이 결정되며, 그런 경우 즉, Z 방향에서의 소정의, 예상된 가속도로부터, 관성 측정 센서들로부터 확인된, Z 방향에서의 가속도의 최소 편차는 달성될 수 있다.

기울기 각(γ)과 방위각(ε)의 최적의 선형 결합의 결정 및 기울기 각(γ)과 방위각(ε)의 최적의 값의 결정은 즉, 또한 가우시안(Gaussian) 소거법으로 실행할 수 있거나 또는 다른 최적화 알고리즘의 도움으로, 즉 로컬 그래디언트 법으로 실행할 수 있으나, 여기서 최적화 되거나 또는 최소화되는 양은 Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터, 관성 측정 센서들로부터 확인된 Z 방향에서의 가속도 편차일 수 있다.

이러한 방법으로, 출력되는 펜 위치 신호는 측정 센서들의 바람직하지 않은 드리프트에 의해 야기될 가능성이 있는 에러를 제거함으로써 유리한 방식으로 수정될 수 있으며 특히 전자 펜의 확인된 기울기 각(γ)이 정확한지 체크할 수 있다.

예를 들면, 이런 식으로 확인된 기울기 각(γ)이 정확한 경우, 예를 들면, 중력 가속도의 값은 예를 들어, 관성 측정 센서에 의해 측정된 가속도의 죄표 변환을 직교 라이팅 좌표 축(X, Y)에 의해 표현된 라이팅 기판 좌표(X, Y)로 좌표 변환 후 라이팅 기판 좌표 축(X,Y)의 좌표에서의 전자 펜의 가속도 외에도, 라이팅 기판 면에 직교하는 Z 축에서의 가속도 값으로 획득된다

따라서 Z 가속도의 확인된 값이, 비록 펜의 팁(tip)이 씨트 또는 라이팅 기판과 접촉할지라도, 예를 들어 라이팅 압력 센서를 통해 쉽게 검출될 수 있는 중력 가속도의 값으로부터 벗어나면, 아마도 십중팔구는 확인된 기울기 각(γ)에 에러가 있을 것이다.

그러한 에러는 예를 들면 전자 펜의 측정 센서에서의 바람직하지 않은 센서 드리프트에 의해 야기될 수 있으나 그러나 그것은 또한 각각, 펜과 라이팅 기판을 둘러싼 자기장의 이상(anomalies)에 의해 생길 수 있다.

그러나, 가속도 센서 데이터의 적분에 앞서 측정된 가속도 센서 데이터에서 중력 가속도를 뺐다면(뺄셈을 했다면), 또는 예를 들어, 라이팅 압력 센서가 라이팅 기판과의 접촉이 있음을 신호하면, Z 방향에서 예상되는 가속도의 값 및 라이팅 기판 좌표계에서 예상되는 Z 신호는 이상적으로 제로와 동일할 것이다.

예상되는 Z값, 즉 Z에서의 가속도의 값으로부터의 편차는 그러므로 측정 센서들의 드리프트 에러에 의해 야기되었던 펜의 위치 계산에서의 에러에 관한 표시일 수 있다.

그러나, 상기 가능한 드리프트 에러는 적어도 부분적으로 앞서 언급한 전자 펜의 기울기 각(γ) 및 방위각(ε)의 좌표 변환을 라이팅 기판 좌표(x, y)를 가진 라이팅 기판 면으로의 좌표 변환에 의해 수정 및 보정될 수 있으며, 상기 좌표 변환은 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 복수의 값에 대해 동시에 실행되며 Z 방향에서 확인된 가속도에서의 에러가 최소화되는 경우에 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 값들의 선형 결합에 대한 결정이 뒤따른다.

"방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 최적의 선형 결합을 결정하기 위한 복수의 또는 다수의 값들"이라는 구절은 예를 들어 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 초기 값들에서 시작하여, 방위각(ε)과 기울기 각(γ)이 예를 들어 대략 각각의 초기 값의 +/- 10°or +/- 20°or +/- 30°의 간격으로 변환될 수 있음을 표현한다고 할 수 있다.

방위각(ε)에 대한 바람직한 초기 값은 예를 들면 +30°±10°일 수 있고 기울기 각(γ)에 대한 바람직한 초기 값은 +45°±10°일 수 있다.

방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 값들에 대한 최적의 선형 결합을 결정하기 위하여 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 값들을 변환시키기 위한 전형적인 바람직한 스텝 폭은 여기서 3°이하 일 수 있으며 또는 1°또는 0.1°이하 일 수 있다.

바람직하게는, 또한 방위각(ε)과 기울기 각(γ)의 최적의 선형 결합을 결정하기 위한 최소의 구성을 생각할 수 있으며, 그러한 경우에 검토된 값은 각각 예측된 값의 1°또는 3°위 및 아래 중 적어도 하나의 값이며 또는 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 초기의 값은, 즉 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 값들의 최적 쌍의 값들은 적어도 9 쌍의 값들로부터 결정되거나 또는 삽입될 수 있다.

이것은 유리하게는 위치 각들에 대한, 즉 관성 측정 센서로부터 결정된 방위각(ε)과 기울기 각(γ)에 대한 값들의 대략 3°오더의 에러뿐만 아니라 바람직하지 않은 드리프트로 인해 예를 들어 10-25ms의 시간 간격으로 발생할 수 있는 펜 위치 에러를 수정 또는 보정하는데 충분하다.

관성 측정 센서로부터 확인된, Z에서의 라이팅 팁의 속도 요소에 대한 수정은 추가적으로 또한 예를 들어, 펜이 라이팅 기판과 접촉할 때 Z 에서의 Z 값 또는 Z 속도를 제로로 하여 실행될 수 있다.

관성 측정 센서 및 가능한 다른 센서들(예를 들어 필력(writing force) 압력 센서, 자기장 센서, 회전 비 센서 등)은, 전자 펜이 사용 중일 때, 샘플링 주파수가 라이팅 주파수 또는 쓰는 사람의 손의 고유주파수(즉, 3 Hz 에서 7 Hz)보다 높고 그리하여 손과 전자 펜의 모든 이동이, 각각, 충분히 정확한 방법으로 검출될 수 있도록 보장하기 위하여 적어도 매 50 ms마다 측정 데이터를 포착할 수 있다.

다시 말해서, 샘플링 주파수는 나이키스트-샤논(Nyquist-Shannon) 정리에 의해 결정된 최소 샘플링 주파수와 같거나 또는 더 높다.

전자 펜의 동작 모드에 따라, 펜 위치 평가를 위해 사용되는 좌표 시스템은 다른 방법으로 초기화할 수 있다. 드로잉의 경우에는, 라이팅 기판, 예를 들면 종이 상의 펜의 절대적인 위치(또는 라이팅 기판 상의 기준점과 관련한 위치)를 아는 것이 중요한 반면에, 전자 펜 자체의 다이나믹한 일련의 이동, 즉 핸드라이팅을 인식하기에 이미 충분할 수 있다.

라이팅 기판 상에서 서로 직교하는 두 축, 즉 상기 X 축 및 Y 축에 대한 초기의 지정은 라이팅 기판에 대한 전자 펜의 종축의 앙각 또는 기울기 각의 함수로서 및/또는 전자 펜의 종축의 방위각(ε) 또는 전자 펜의 종축의 프로젝션의 함수로서 실행될 수 있다.

예를 들면, 전형적인 라이팅 자세의 경우, 방위각(ε)은 지정될 좌표의 X 축 및 펜의 종축과 수직한 라이팅 기판에 의해 정의된 면이 라이팅 기판 면을 가로지르는 교차선 사이의 각으로 정의될 수 있다.

라이팅 기판 상의 지정된 제1 좌표축을 토대로, 필수적인 직교성을 통해 제2 좌표축이 라이팅 기판 상에 지정될 수 있으며, 좌표계는 여기서 왼손잡이 또는 오른손잡이 좌표계로 선택적으로 지정 가능하다.

펜 위치 데이터의 기록을 시작할 때, 방위각(ε)은 예를 들어 경험적 데이터로부터 결정 가능한 고정된 값을 갖는 것으로 가정할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 예를 들면 30°±10°의 값이 방위각(ε)의 바람직한 초기 값으로 지정될 수 있다.

X 방향이 예를 들어 뚜렷한 라이팅 방향으로 정의되고 Y 방향이 씨트의 면에서 그것과 수직한 방향으로 정의되면, X 방향에서의 평균된 일정한 이동 및 X 와 Y 방향에서의 작은, 일시적인 편향(deflections)을 가정할 수 있다.

여기서 라이팅 로드 팁(writing rod tip)의 속도는 예를 들면 대략 1.0±0.5 m/s이며 3과 7 Hz 사이의 전형적인 라이팅 이동 주파수에서 진동한다고 가정할 수 있다. X 방향에서의 평균된 또는 예측된 라이팅 속도는 그리하여 1.0±0.5 m/s 에 그리고 Y 방향에서의 평균된 라이팅 속도는 0 m/s 에 놓일 수 있다.

상기 라이팅 팁 속도가 추월되는 것이 확인되면, 이것은 또한 측정 센서에서의 드리프트에 기인할 수 있다.

드리프트의 수정 또는 보정은 예를 들면 라이팅 로드 칩 위치의 개연성 체크에 의해 달성될 수 있다. 라이팅 로드 팁이 예를 들어 X 축 아래(즉 라이팅 방향 아래)에 위치할 때, 다음 이동은 위쪽으로 향하는 이동일 것이고 위치 신호는 예를 들면 이러한 결과를 강제하는 램프(ramp)로 수정될 수 있다.

X 위치의 신호는 유사하게 취급될 수 있다: 결국 예측된 값에 비해 지나친 신호 진행 또는 신호 지연이 있는 경우, 또한 이러한 신호도 램프로 수정될 수 있다.

라이팅 프로세서로 인해, 쓰는 사람의 모습은 일반적으로 예를 들어 디스플레이 장치로가 아니라 기판 상으로 향하기 때문에, 일반적으로 몇 초를 쓰여진 것을 수정하는데 사용할 수 있을 것이다.

따라서, (즉 2차식으로 증가하는) 램프(라이팅 위치 신호의 적분 결과의 제로 시프트와 동일한)에 의해, 최종 씌여진 철자들을 왜곡하거나 또는 수정하는 것이 가능하며, 이것은 쓰는 사람에게 인식되지 않는다.

라이팅 프로세스가 계속될수록, 라이팅 방향 축(즉 X축)에 대한 생체측정 기울기 각(β)과 관련하여 예를 들면 3에서 7 Hz의 라이팅 이동 주파수에서 실행되는, 라이팅 이동의 주축을 정의함에 의하여 상기 방위각(ε)은 검토될 수 있고 더 정확히 그리고 훨씬 더 적합해(adapted)질 수 있다.

상기 생체측정 기울기 각(β)은 예를 들면 라이팅 핸드의 검지의 근접한 손가락관절의 회전축을 통해 지정될 수 있다.

검지의 근접한 손가락관절의 회전축은 라이팅 핸드의 생체역학을 통해 주어지며 X 축에 대한 그것의 방향은 개인적 핸드라이팅을 특징지을 수 있는 전형적인 파라메터이다.

생체역학적 기울기 각(β)은 예를 들면 사용자에 의해 즉, 라이팅 방향에 대하여 핸드라이팅의 원하는 기울기가 조정될 수 있도록 전자 펜의 신호-처리 소프트웨어의 디폴트 설정으로 설정될 수 있다.

라이팅 방향에서의 평균된 일정한 이동의 속도는 평균된 일정한 라이팅 이동의 기준 속도에 대한 재생된 핸드라이팅의 연장 또는 압축에 대한 측정으로써 사용될 수 있다.

라이팅 방향에서의 평균된 일정한 이동 속도를 개선하기 위하여, 상기 속도는 전자 펜의 센서 데이터로부터 확인되기 때문에, 사용자는 사용자의 핸드라이팅의 전형적인 라이팅-속도 초기 값을 즉 0.1 에서 2 cm/s, 바람직하게는 1±0.5 cm/s로 설정할 수 있다.

전자 펜의 펜 위치 신호에서 출력되는 바람직하지 않은 드리프트의 보정은, 미리 설정된 시간 간격 동안 및 미리 설정된 주파수에 대해, 라이팅 하는 동안 두 개의 직교하는 축(X,Y)을 따라 발생하고, 상기 측정 센서들의 센서 데이터의 적분을 통해 관성 측정 센서에 의해 결정되는 펜 이동의 이동 평균 단계, 및 추가적으로 문제의 순간에 확인된 이동 평균과 초기의 평균 및/또는 미리 확인된 이동 평균과의 주기적인 비교 단계 및 상기 비교하는 동안 문제의 순간에 확인된 이동 평균과 초기의 평균 사이에 발생하는 편차 및/또는 문제의 순간에 확인된 이동 평균과 미리 확인된 이동 평균 사이에 발생하는 편차를 출력되는 펜 위치로부터 빼는(subtraction) 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 두 개의 직교하는 축(X,Y)을 따라 문제의 순간에 확인된 펜 위치 신호의 평균은 따라서 미리 확인된 펜 위치 신호 및/또는 미리 지정할 수 있는, 예측된 출력 평균과 계속 비교될 수 있다.

다시 말해서, 문제의 순간에 확인된 라이팅 이동의 편차, 특히 펜 위치 신호의 미리 확인된 또는 지정된 평균을 토대로 가상의 이동으로부터 또는 가상의 라이팅 이동 방향으로부터 확인된 라이팅 이동 방향의 편차는 드리프트로 해석될 수 있으며, 예를 들면 그래픽 디스플레이 유니트에 펜 위치 신호, 즉 위치 신호를 출력하기에 앞서, 확인된 펜 위치 신호로부터,즉 확인된 위치 값으로부터 뺄 수 있다.

적분에 의해 센서 데이터로부터 확인된 펜 이동의 이동 평균이 형성되는 시간 간격은 여기서 1 s, 2 s 또는 5 s보다 클 수 있다.

전자 펜의 위치 신호를 확인하기 위하여 센서 데이터를 적분하기에 앞서 그리고 라이팅 방향, 즉 X 방향에서의 전자 펜의 이동을 추출하기에 앞서, 사용자의 전형적인 라이팅 이동 주파수(3 에서 7 Hz) 위와 아래의 주파수는 하이패스 필터와 로우패스 필터에 의해 센서 데이터에서 제거될 수 있다.

다시 말해서, 센서 데이터는 센서 데이터의 적분에 앞서 이미 필터링 될 수 있고 스무드해질 수 있으며 측정 센서의 드리프트 신호들은 적어도 부분적으로는 이미 수정되고 보정될 수 있다.

이러한 스무딩과 필터링은 센서 데이터에서의 노이즈를 감소시킬 수 있고 따라서 센서 데이터의 더 나은 적분을 허용하고 아마도 적분 후에 남을 수도 있는 드리프트 신호를 감소시킬 수 있다.

센서 데이터의 필터링은 안정된 이동 평균 방법을 포함할 수 있다. 고속 퓨리에 변형(Fast Fourier Transformation)같은 고전적 필터링 테크닉의 사용 외에도, 예를 들면 유리한 수치 변형이 특히 파형요소 필터를 통해 실행될 수 있다. 여기서 간단한 기본 패턴 또는 하(Harr) 파형요소 같은 기본 파형요소에 의해 상당한 성공을 이미 달성할 수 있다.

완벽을 기하기 위하여, 이차원 라이팅 기판 표면 즉, 종이 위에서 라이팅 동작이 실행될 때, 씨트(종이)의 면에 수직한 방향에서의 드리프트는 즉시 검출되고 쉽게 보정될 수 있음을 알아야 한다.

씨트의 면에 수직한 검출된 드리프트로부터의 정보는 게다가, 또한 전자 펜의 공간적 위치 검출에서 발생하는 에러들을 수정하는데 사용될 수 있다.

라이팅 방향과 관련하여 펜 위치 신호에서 출력되는 바람직하지 않은 드리프트의 결정 및 보정을 지원하는 추가적인 값들은 예를 들면 라이팅 로드(writing rod)에 결합된 라이팅 포스(writing force) 압력 센서에 의해 제공된 라이팅 압력 신호를 추가하여 얻을 수 있다.

펜의 팁이 이윽고 해당 순간 동안 정지하게 되는 경우에 즉, 펜의 팁이 라이팅 기판 면에서 움직이지 않는 경우에, 짧은(즉 0.3s 보다 짧은), 고압 펄스는 일반적으로 마침표의 결과이다.

예를 들어 앞서 언급된 마침표의 세팅에서 비롯되는, 라이팅 기판 면에 대한 전자 펜의 라이팅 로드 팁의 이러한 휴식의 시점에서 X 와 Y 방향에서의 드리프트는 적분된 속도 신호로부터 국부적으로 읽힐 수 있으며 출력될 펜 위치 신호는 이러한 방식으로 수정될 수 있다.

또한, 확인된 펜 위치 신호의 핸드라이팅의 기울기는 수정될 수 있고, 즉 핸드라이팅의 확인된 기울기에서의 에러 또는 핸드라이팅 기울기 신호의 바람직하지 않은 드리프트 또한 확인된 핸드라이팅의 기울기를 가상 핸드라이팅의 기울기와 비교함으로써 수정될 수 있고 보정될 수 있다. 상기 보정에서 비롯되는 가능한 편차는 펜 위치 신호 즉, 위치 신호가 출력되기 전에 확인된 펜 위치 신호 즉, 확인된 위치 값의 적절한 변환을 통해 수정될 수 있다.

가상의 또는 원하는 핸드라이팅 기울기는 여기서 예를 들면 사용자에 의해 즉 전자 펜의 디지털 제어 유니트에 또는 데이터 평가 유니트에 대한 파라메터로서 미리 설정될 수 있다. 가상의 또는 원하는 핸드라이팅 기울기는 여기서 사용자의 핸드라이팅의 특징적 기울기로서 간주될 수 있다.

상기 가상의 또는 원하는 핸드라이팅 기울기는 여기서 라이팅 핸드의 라이팅 주파수 또는 고유 주파수(3 Hz에서 7 Hz)에서의 전자 펜 라이팅 이동 방향의 주파수 배분의 바람직한 방향에 관한 분석에서 비롯될 수 있으며 및 예를 들어 문자 축과 라이팅 방향 축, 즉 X축 사이의 각과 같은 라이팅의 바람직한 방향의 방향 각(η)에 의해 특징지어질 수 있다.

이러한 확인된 우선적 방향과 핸드라이팅의 원하는 기울기 사이의 각은 그래서 핸드라이팅의 기울기를 보정하기 위한 토대로서 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 라이팅 방향을 따라 쓰여진 라인의 핸드라이팅을 포함하고 원하는 핸드라이팅 기울기 보정 각으로 깍을 수 있는 예를 들어 직사각형이 우선 지정될 수 있다.

게다가, 공간에서의 전자 펜의 기울기, 즉 이미 앞서 도입된 기울기 각(γ)은 자기장 센서와 회전 비 센서를 통해 측정될 수 있다.

예를 들면, 그리하여 획득된 기울기 각(γ)이 정확한 경우, 예를 들어 관성 측정 센서에 의해 측정된 가속도의 좌표 변환을 직교하는 라이팅 기판 좌표 축(X, Y)에 의해 표시된 라이팅 기판 좌표 축(X, Y)로 좌표 변환 후, 라이팅 기판 좌표 축(X, Y)에서의 전자 펜의 가속도 외에도, 예를 들어 중력 가속도의 값이 Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도 값으로 획득된다.

그리하여 Z 가속도의 확인된 값은 예를 들어 펜의 팁이 씨트 또는 라이팅 기판과 접촉하더라도 예를 들어 라이팅 압력 센서를 통해 쉽게 검출될 수 있는 중력 가속도의 값에서 벗어난다면, 아마도 십중팔구 확인된 기울기 각(γ)에 에러가 있을 것이다. 그러한 에러는 전자 펜의 측정 센서에서의 바람직하지 않은 센서 드리프트에 의해 야기될 수 있으나 그것은 또한 펜과 라이팅 기판을 각기 둘러싸고 있는 자기장의 이상(anomaly)에 의해 야기될 수도 있다.

예를 들어, 중력 가속도가 상기 가속도 센서 데이터의 적분에 앞서 측정된 가속도 센서 데이터로부터 공제되었다면, Z 에서의 가속도 즉 라이팅 기판 좌표 시스템에서의 Z 신호는, 또는 라이팅 압력 센서가 라이팅 기판과의 접촉이 있음을 신호하면, 이상적으로 제로와 동일할 것이다.

이러한 경우가 아니라면, 이것은 라이팅 기판이 수평으로 위치하지 않은 사실에 기인할 수 있고 X 및 Y 신호와 상호 관련된 작은 값은 남을 수 있으며, 그것으로부터 라이팅 기판의 기울기(또는 중력 가속도의 계산에서의 에러)는 확인될 수 있다.

예상되는 Z 값, 즉 Z에서의 가속도의 값으로부터의 편차는 그러므로 펜의 위치 계산에서의 에러의 표시일 수 있고, 그것은 부정확한 기울기 각(γ)을 나타낼 수 있고 위치 각, 즉 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 최적의 선형 결합을 결정하기 위해 앞서 설명한 방법에 의해 및 또한 펜이 라이팅 기판과 접촉할 때 Z 값 또는 Z에서의 가속도 값을 제로로 함에 의하여 수정될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 기울기 정보 또는 본 발명에 따라 수정된 기울기 각(γ)은 유리한 방식으로 가속도 신호의 X 와 Y축에서의 에러를 또한 감소시킬 수 있다.

이러한 수정을 토대로, 라이팅 기판 좌표를 따라 자기장 이상의 매핑(mapping)을 제공하는 것과 이러한 이상을 토대로 절대 레퍼런싱(absolute referencing)을 허용할 것을 또한 생각해 볼 수 있다.

이러한 절대 레퍼런싱은 예를 들면 로컬 자기장을 의도적으로 왜곡시킴에 의해(예를 들면 그것의 부근에 위치한 영구 자석을 통해) 실현될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 영구 자석은 예를 들면 펜의 뚜껑에 수용될 수 있고 라이팅하는 동안 라이팅 기판 상에, 즉 라이팅 기판의 여백 위에 즉, A4 포멧에서 라이팅 기판의 여백 위에 명확히 정의된 위치에서 라이팅 기판의 근처에 배치될 수 있다. 영구 자석과 바람직하게는 여기서 관찰될 수 있는 전자 펜 사이의 최소 거리는 자기장 센서에 지나친 부하를 방지하기 위하여 1, 2 또는 3 cm 보다 더 큰 거리이다.

자기장의 세기 또는 상기 세기에서의 변화는 자석까지의 거리에 대한 결론을 끌어내도록 허용할 것이며 자기장의 방향은 극 좌표에서 유리하게 표현될 수 있는 전자 펜의 위치에 관한 결론을 끌어내도록 허용할 것이다.

다시 말해서, 자연적 자기장 또는 인공적 자기장의 세기 또는 변화의 측정과 결합하여 기울기 각(γ)를 결정하면 라이팅 기판 상의 전자 펜의 위치 신호, 즉 위치의 절대 레퍼런싱을 허용한다.

따라서, 본 발명에 따른 펜 위치 인식을 구비한 전자 펜은 라이팅 로드, 적어도 하나의 전기 전압 소스, 적어도 하나의 디지털 제어 유니트, 적어도 하나의 데이터 전송 모듈뿐만 아니라 관성 측정 센서를 포함할 수 있고 디지털 제어 유니트가 라이팅 기판 상에 두 개의 직교하는 축(X,Y)과 이차원 라이팅 기판에 수직한 Z 축을 가진 라이팅 좌표계를 초기에 지정하도록 구성될 수 있다는 점에서 특징지어ε질 수 있으며, 여기서 X 축은 뚜렷한 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(X,Y)는 상기 라이팅 좌표계에 관련하여 정의되고 추가적으로 출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서의 바람직하지 않은 드리프트를 보정하기 위해 구성될 수 있다.

디지털 제어 유니트는 여기서 관성 측정 센서로부터 결정된 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 값들에 대해서 뿐만 아니라 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 복수의 추가적인 미리 설정할 수 있는 값들에 대하여 전자 펜의 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 좌표 변형을 라이팅 기판 좌표(X,Y)로 동시에 실행하는 단계를 위해 추가적으로 구성될 수 있고, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 값들의 최적 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있고 및 출력되는 펜 위치 신호를 수정하기 위해, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε) 및 기울기 각(γ)의 결정된 값들을 선택하는 단계를 추가적으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 장치는, 다른 기능들 중에서, 펜 위치를 결정하기 위하여 전자 펜에 의해 실행되는 계산과 수정 및 드리프트 수정을 체킹하거나 또는 반복하는 기능을 가질 수 있고, 필요하다면,

그것들을 보충 및/또는 수정할 뿐만 아니라 추가적으로 및 본질적으로 전자 펜의 처리된 데이터를 데이터 출력에 의해 출력하도록 및/또는 데이터 저장 유니트에 그것들을 저장하도록 허용하는 기능을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 장치는 앞서 설명한 유형의 방법을 실행하기 위해 구성된, 앞서 설명한 유형의 전자 펜과 전자 펜의 데이터 전송 모듈에 의해 전송된 데이터를 수용하기 위한 적어도 하나의 데이터 수용 모듈, 수신된 데이터를 평가하고 처리하기 위한 데이터 평가, 데이터 출력 유니트 및 데이터 저장 유니트를 포함할 수 있으며 드리프트 보정을 위한 앞서 설명한 방법을 포함하여 데이터 평가 유니트가 수신된 데이터를 적분하고 그래서 에러를 수정할 수 있고 데이터 출력 유니트 상에 처리된 데이터를 출력할 수 있으며 및/또는 데이터 저장 유니트에 그것들을 저장할 수 있다는 점이 특징이다.

도 1은 이차원 라이팅 기판(108)에 문자를 쓸 수 있는 전자 펜(100)의 바람직한 라이팅 기판 좌표 시스템(111)의 삼차원 도면을 나타낸다.

라이팅 기판 면으로 확장하고 앞서 기술한 바와 같이 지정될 수 있는 축들(X(101), Y(102))은 서로 직교하고 축 Z(103)는 라이팅 기판(108)과 수직이다.

전자 펜(100)의 앙각 (elevation angle) 또는 기울기 각(γ, 104)은 예를 들면 전자 펜(100)의 종축(107)과 라이팅 기판(108), 즉 이차원 라이팅 기판 면 사이의 각으로 정의될 수 있다.

전자 펜(100)의 방위각(ε, 105)은 전자 펜(100)의 세로축(107)과 X축 사이의 각으로 또는 라이팅 기판(108) 상의 전자 펜(100)의 종축(107)의 프로젝션(106)과 X축(101) 사이의 각으로 정의될 수 있다.

이미 언급한 바와 같이, 라이팅 기판(108) 상에서 서로에게 직교하는 축들(X(101),Y(102))은 라이팅 기판(108)에 대하여 전자 펜(100)의 종축(107)의 앙각 또는 기울기 각(γ, (104))의 함수로 초기에 지정될 수 있다.

예를 들어, 전형적인 라이팅 자세의 경우에, 방위각(ε, (105))은 사용될/지정될 좌표 시스템(111)의 X축(101)과 라이팅 기판(108) 상의 전자 펜의 세로축(107)의 프로젝션(106) 사이의 각으로서, 즉 펜의 세로축(107)과 수직한 라이팅 기판에 의해 정의된 면이 라이팅 기판 면을 가로지르는 교차선에 의해 정의 될 수 있다.

제1 좌표 축, 예를 들어 라이팅 기판 상에 방위각(ε, (105))의 지정에 따라 지정된 X축(101)을 토대로 제2 좌표 축, 예를 들어 요구되는 직교성을 통해 라이팅 기판(108) 상에 Y축(102)을 지정하는 것이 가능하며, 좌표 축은 여기서 선택적으로 왼손잡이 또는 오른손잡이 좌표계로 지정 가능하다. 또한 제3 의 축, 즉 라이팅 기판(108)에 수직한 Z축(103)은 상기 축들(X(101),Y(102))에 대해 필수적인 직교성을 통해 지정된 축(X(101),Y(102))에서 유도해낼 수 있다.

도 1에 나타낸 좌표 시스템 X,Y.Z(111)은 예를 들면 오른 손잡이 좌표계이다.

펜 종축(107)의 기울기 각(γ,(104))에 대하여, 제1 좌표 축을 정의하기 위한 펜 라이팅 기판 상의 펜 종축(107)의 프로젝션(106)과 90° 다른, 즉 Y축(102)을 사용하는 것을 또한 생각할 수 있다.

전자 펜(100)의 라이팅 방향은 예를 들면 X축(101)에 의해 정의될 수 있다.

또한, 도 1은 예시적으로 전자 펜(100)의 라이팅 팁으로 라이팅 기판(108)에 쓰여진 문자(110), 즉 "T" 를 예시적으로 나타낸다.

도 1b는 도 1a의 라이팅 기판 좌표계와 유사하거나 동일한, 전자 펜(200)의 라이팅 기판 좌표계(207)의 개략적 상면도(top view)를 나타낸다.

전자 펜(200)의 방위각(ε,(203))은 여기서 예를 들면 전자 펜(200)의 종축(204)과 X축(201) 사이의 각으로서 정의된다. 다시 말해서, X축(201)을 지정하는 것은 바로 예를 들면 방위각(ε,(203))의 선택이며 및 앞서 설명한 바와 같이, 라이팅 기판 상에 지정된 제1 좌표 축은 그래서 그것을 토대로, 직교성 요구를 통해, 라이팅 기판(205) 상에 제2 좌표 축, 즉 Y 축(202)뿐만 아니라 라이팅 기판(205)에 수직한 제3 좌표 축, 즉 Z 축(미도시)을 지정하는데 사용될 수 있다.

게다가, 도 1a 처럼, 도 1b는 예시적으로 라이팅 기판(108) 위에 전자 펜으로 쓰여진 문자(110), 즉 예시적 "T"를 도시하며, 그것은 제1 문자 축 또는 주축(209), 즉 세로 선 및 제2 문자 축 또는 마이너 축(206) 즉, 수평선을 포함할 수 있다.

여기서, 예를 들어 라이팅의 바람직한(preferential) 방향의 방향 각(η, (208))은 문자 축(209)과 라이팅 방향의 축, 즉 X 축(201) 사이의 각으로서 정의될 수 있다.

도 2는 예시적으로 전자 펜(300)의 사용자의 라이팅 핸드(302)의 삼차원 뷰를 도시한다.

라이팅 로드 팁(310)을 가진 전자 펜(300)은 여기서 예시적으로 사용자의 검지(312)와 엄지(313) 사이에 위치한다.

게다가, 도면은 예시적으로 검지(312)의 제1 중수지관절(307), 제2 근위지절관 관절(308) 및 제3 원위지절관(309)를 포함하여, 제1(303), 제2(304), 제3(305) 및 제4(306) 관절 뼈를 도시한다.

위에 정의된 유형의 방위각(ε,(203))의 값은 예를 들어 라이팅 핸드 검지(302)의 제1 관절 뼈(303)와 라이팅 핸드 검지(302)의 제2 관절 뼈(304) 사이에 정의된 생체역학적 기울기 각(β,(311))를 통해 지정될 수 있고 라이팅 동안 사용자의 라이팅 핸드(302)의 검지(312)의 근위 지절관 관절(308)의 회전 축(미도시)의 공간적 지향에 의해 추가적으로 특징지어진다.

검지의 근위 지절간관절의 회전 축(미도시)은 라이팅 핸드의 생체역학을 통해 주어지며, X축(미도시)에 대한 그것의 지향은 그것에 의해 개인의 핸드라이팅이 특징지어지는 전형적인 파라메터이다.

생체역학적 기울기 각(β,(311))은 예를 들어, 사용자에 의해, 즉 전자 펜(300)의 신호-처리 소프트웨어의 디폴트 세팅으로 설정될 수 있다.

완전성을 위해, 도면에서 예시적으로 기재된 특징, 정의 및/또는 크기는 본 발명에 따라 조합될 수 있음을 언급한다.

3개의 그림이 있는 도면 3장을 첨부한다. 참고 번호는 다음 구성요소들을 식별한다.

100; 전자 펜
101; 제1 좌표축, 즉 X축
102; 제2 좌표축, 즉 Y축
103; 제3 좌표축, 즉 Z축
104; 앙각 또는 라이팅 기판에 대한 전자 펜의 종축의 기울기 각(γ)
105; 방위각(ε)
106; 라이팅 기판(108) 상의 전자 펜(100)의 종축(107)의 프로젝션 또는 펜의 종축(107)과 수직한 라이팅 기판에 의해 정의된 면이 라이팅 기판 면을 가로지르는 교차선
107; 전자 펜의 종축
108; 라이팅 기판/라이팅 기판 면
109; 라이팅 로드 팁
110; 전자 펜으로 쓰여진 문자
111; 좌표 시스템 X,Y,Z, 기준 좌표 시스템
200; 전자 펜
201; 제1 좌표축, 즉 X축
202; 제2 좌표축, 즉 Y축
203; 방위각(ε)
204; 전자 펜의 종축
205; 라이팅 기판/라이팅 기판 면
206; 제2 문자 축 또는 마이너 축
207; 좌표 시스템 X, Y, Z, 기준 좌표 시스템
208; 쓰기의 우선적 방향의 방향 각(η)
209; 제1 문자 축 또는 주축
300; 전자 펜
301; 전자 펜의 종축
302; 전자펜(300)의 사용자의 라이팅 핸드
303; 라이팅 핸드의 검지의 제1 관절 뼈
304; 라이팅 핸드의 검지의 제2 관절 뼈
305; 라이팅 핸드의 검지의 제3 관절 뼈
306; 라이팅 핸드의 검지의 제4 관절 뼈
307; 라이팅 핸드의 검지의 제1 관절(중수지관절)
308; 라이팅 핸드의 검지의 제2 관절(근위 지절관 관절)
309; 라이팅 핸드의 검지의 제3 관절(원위 지절관절)
310; 라이팅 로드 팁
311; 생체역학적 기울기 각(β)
312; 사용자의 라이팅 핸드의 검지
313; 사용자의 라이팅 핸드의 엄지

Claims (10)

1. 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은
   라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며,
   출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계는:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되며,
   방위각(ε, 105, 203)은 전자 펜 축 선과 라이팅 기판 면이 수직되게 교차하는 교차선(106)과 라이팅 기판 상의 좌표계에서 X축(111, 207) 사이의 각으로 정의되고,
   방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104) 값의 선형 결합을 결정하기 위하여 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값이 ≤ 1° 또는 ≤ 0.1° 스텝 폭으로 변화되는(varied), 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법.
2. 삭제
3. 삭제
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5. 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은
   라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며,
   출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계는:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되며,
   방위각(ε, 105, 203)은 전자 펜 축 선과 라이팅 기판 면이 수직되게 교차하는 교차선(106)과 라이팅 기판 상의 좌표계에서 X축(111, 207) 사이의 각으로 정의되고,
   Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도는 제로와 동일하거나 또는 중력 가속도와 동일한 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법.
6. 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은
   라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며,
   출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계는:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되며,
   방위각(ε, 105, 203)은 전자 펜 축 선과 라이팅 기판 면이 수직되게 교차하는 교차선(106)과 라이팅 기판 상의 좌표계에서 X축(111, 207) 사이의 각으로 정의되고,
   라이팅 기판 면에 대한 전자 펜의 라이팅 로드 팁의 정지 점에서 - 즉 마침표(full stop/dot)의 설정에서 초래되는 상기 정지 점 - X 및 Y 방향에서의 드리프트는 적분된 속도 신호로부터 국부적으로 읽혀지고, 그로 인해 출력되는 펜 위치 신호가 수정됨을 특징으로 하는 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법.
7. 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은
   라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며,
   출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계는:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되며,
   방위각(ε, 105, 203)은 전자 펜 축 선과 라이팅 기판 면이 수직되게 교차하는 교차선(106)과 라이팅 기판 상의 좌표계에서 X축(111, 207) 사이의 각으로 정의되고,
   핸드라이팅의 확인된 기울기에서의 에러는 핸드라이팅의 확인된 기울기를 핸드라이팅의 가상 기울기와 비교함에 의하여 수정되고 보정되는 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법.
8. 이차원 라이팅 기판(108, 205)상에 라이팅하는 동안 관성 측정센서로 전자 펜(100,200,300)의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법에 있어서, 방법은
   라이팅 기판 상(108, 205) 에서 서로 수직하는 두 개의 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직한 Z 축(103)을 구비한 라이팅 좌표 시스템을 초기에 지정하는 단계를 포함하되, X축(101, 201)은 라이팅 방향을 정의하고 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표 시스템에 대해 정의되며,
   출력되는 전자 펜의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하는 단계는:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차가 달성되는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값들의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 보정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된 예측된 가속도로부터 Z방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되며,
   방위각(ε, 105, 203)은 전자 펜 축 선과 라이팅 기판 면이 수직되게 교차하는 교차선(106)과 라이팅 기판 상의 좌표계에서 X축(111, 207) 사이의 각으로 정의되고,
   라이팅 기판 상에서 전자 펜(100, 200, 300)의 위치, 즉 위치 신호의 절대 레퍼런싱(absolute referencing)은 자연의 자기장 또는 로컬 인공 자기장의 세기의 측정 또는 변화의 측정과 함께 기울기 각(γ, 104)의 결정을 통해서 수행되는 관성 측정센서로 전자 펜의 펜 위치를 인식하고 평가하는 방법.
9. 라이팅 로드, 적어도 하나의 전기 전압 소스, 적어도 하나의 디지털 제어 유니트, 적어도 하나의 데이터 전송 모듈 뿐만 아니라 관성 측정 센서를 포함하는 펜 위치 인식을 구비한 전자 펜(100,200,300)에 있어서
   디지털 제어 유니트는
   라이팅 기판 상(108, 205)에서 두 개의 수직하는 축 X, Y(101 , 102, 201 , 202) 및 2차원 라이팅 기판(108, 205)에 수직하는 Z(103)를 가진 라이팅 좌표계를 지정하기 위해 구성되며, 여기서 상기 X축(101 , 201)은 라이팅 방향을 정의하고, 라이팅 기판 좌표(x, y)는 상기 라이팅 좌표계에 대해 정의되며, 및 출력되는 전자 펜(100, 200, 300)의 펜 위치 신호에서 바람직하지 않은 드리프트를 보정하도록 추가적으로 구성됨을 특징으로 하며,
   디지털 제어 유닛의 동작은:
   전자 펜(100, 200, 300)의 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 좌표 변환을 관성 측정 센서에서 결정된 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 값에 대해서 뿐만 아니라 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 복수의 추가적인 미리 결정된(predetermined) 값에 대하여 라이팅 기판 좌표(x,y)로 좌표 변환을 동시에 실행하는 단계를 포함하며,
   Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서의 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 선형 결합을 결정하는 단계를 포함하고, 및
   출력되는 펜 위치 신호를 수정하기 위하여, Z 방향에서의 미리 설정된, 예측된 가속도로부터 Z 방향에서 전자 펜의 확인된 가속도의 최소 편차를 초래하는 방위각(ε, 105, 203)과 기울기 각(γ, 104)의 결정된 값들을 선택하는 단계를 포함하고,
   방위각(ε, 105, 203)의 초기 값은 +30°±10°로 지정되는 전자 펜(100,200,300).
10. 제1항에 따른 방법을 실행하도록 구성되고 라이팅 로드, 적어도 하나의 전기 전압 소스, 적어도 하나의 디지털 제어 유니트, 적어도 하나의 데이터 전송 모듈 뿐만 아니라 관성 측정 센서를 포함하는 전자 펜(100, 200, 300), 상기 전자 펜(100, 200, 300)의 데이터 전송 모듈에 의해 전송된 데이터를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신 모듈, 상기 수신된 데이터를 평가하고 처리하기 위한 데이터 평가 유니트, 데이터 출력 유니트 및 데이터 저장 유니트를 포함하는, 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 시스템에서,
    데이터 평가 유니트는 수신된 데이터를 적분하고 에러를 수정하며 데이터 출력 유니트로 처리된 데이터를 출력하고 및/또는 데이터 저장 유니트에 처리된 데이터를 저장할 수 있음을 특징으로 하는 펜 위치를 전자적으로 인식하기 위한 시스템.

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