JP2001100908A - Pen tip trace generating method, pen type input device, and pen mounting unit - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make correctly reproducible a handwritten character, etc., as to a pen type input device for inputting a handwritten character, etc., to a computer. SOLUTION: Gravity coordinate systems X, Y, and Z having X and Y axis as two orthogonal axes on a horizontal plane and a Z axis as a vertical axis are set, and the angle α that a projection image 10A of a pen main body 10 on the XZ plane has to the X axis and the angle β that a projection image 10B of the pen main body 10 on the YZ plane has to the Y axis are calculated and the trace of the pen tip 12 is generated from those angles α and β.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ペンによる手書き
の文字等を再現するためのペン先軌跡生成方法、及び、
手書きの文字等をコンピュータに入力するためのペン型
入力装置、並びに、通常ペンに装着して通常ペンをコン
ピュータのペン型入力装置として使用するためのペン装
着ユニットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pen tip locus generation method for reproducing a character or the like handwritten with a pen, and
The present invention relates to a pen-type input device for inputting handwritten characters and the like to a computer, and a pen-mounting unit for mounting on a normal pen and using the normal pen as a pen-type input device of a computer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、手書きの文字等をコンピュータに
入力する装置として、例えば、ペンでタブレットと呼ば
れる特殊なボード上を筆記するディジタイザと呼ばれる
装置が提案されており、電磁誘導方式や感圧シート方式
等、各種の方式が実用化されている。2. Description of the Related Art As a device for inputting handwritten characters and the like to a computer, for example, a device called a digitizer for writing on a special board called a tablet with a pen has been proposed. Various systems such as the system have been put to practical use.

【０００３】しかし、ディジタイザは、筆記面として特
殊なボードであるタブレットを必要とするため、携帯性
が悪いという問題点があった。そこで、ペン内部にペン
の動きを検出するセンサを内蔵させてタブレットを不要
とするペン型入力装置が研究、開発されている。However, since the digitizer requires a tablet which is a special board as a writing surface, there is a problem that portability is poor. Therefore, a pen-type input device that does not require a tablet by incorporating a sensor for detecting the movement of the pen inside the pen has been researched and developed.

【０００４】例えば、特開平９−２３０９９７号公報に
は、ペン内部に３軸の加速度センサと３軸のジャイロと
を内蔵し、ジャイロでペンの回転やペンの傾きを検出
し、加速度センサで検出される加速度を補正し、補正し
た加速度を２回積分してペン先の軌跡を算出するペン型
入力装置が開示されている。For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-230997, a three-axis acceleration sensor and a three-axis gyro are built in the pen, and the rotation of the pen and the tilt of the pen are detected by the gyro, and the acceleration sensor detects the rotation. There is disclosed a pen-type input device that corrects a given acceleration and integrates the corrected acceleration twice to calculate a trajectory of a pen tip.

【０００５】また、特開平９−５４６５３号公報には、
ペン内部に２軸のジャイロ等の角度センサと３軸の感圧
センサを内蔵し、筆記中は、感圧センサでペン先の軌跡
を算出し、ペンが空中にある時には角度センサでペン先
の位置を算出するペン型入力装置が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54653 discloses that
The pen incorporates a two-axis gyro angle sensor such as a gyro and a three-axis pressure-sensitive sensor. During writing, the pen-point trajectory is calculated by the pressure-sensitive sensor. A pen-type input device for calculating a position is disclosed.

【０００６】また、特開平１０−１１１７５４号公報に
は、ペン内部に２軸のジャイロ等の角速度センサを内蔵
し、検出された角速度を２回積分してペン先の位置を算
出するペン型入力装置が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-111754 discloses a pen-type input that incorporates a two-axis angular velocity sensor such as a gyro in a pen and integrates the detected angular velocity twice to calculate the position of the pen tip. An apparatus is disclosed.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開平９−２３０９９
７号公報に開示されているペン型入力装置は、ペン先の
軌跡の算出を基本的には加速度によるものとしている
が、加速度を２回積分する過程で僅かな誤差も積分され
て変位に非常に大きな誤差が発生してしまい、筆記した
文字を正しく再現できない場合があるという問題点を有
している。Problems to be Solved by the Invention Japanese Patent Laid-Open No. 9-23099
The pen-type input device disclosed in Japanese Patent Publication No. 7 basically calculates the trajectory of the pen tip based on acceleration. However, in the process of integrating the acceleration twice, even a small error is integrated, and the displacement becomes extremely small. However, there is a problem in that a large error may occur, and a written character may not be correctly reproduced.

【０００８】また、特開平９−５４６５３号公報に開示
されているペン型入力装置は、３軸の感圧センサを必要
とするため、構成が複雑となり、小型化、低価格化が困
難であるという問題点を有している。また、このペン型
入力装置は、ペン先の位置を角度センサの位置を中心に
ペンが傾くとして算出しているが、実際は、角度センサ
の位置を中心にはペンは傾かず、ＸＹ方向で回転中心が
異なったり、個人差やその時のペンの持ち方でもペンの
傾きは異なったりするため、筆記した文字を正しく再現
できない場合があるという問題点も有している。Further, the pen-type input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54653 requires a three-axis pressure-sensitive sensor, so that the configuration is complicated, and it is difficult to reduce the size and cost. There is a problem that. In addition, the pen-type input device calculates the position of the pen tip assuming that the pen is tilted around the position of the angle sensor. However, in practice, the pen does not tilt around the position of the angle sensor, and rotates in the XY directions. There is also a problem that the written characters may not be correctly reproduced because the centers are different, and the pen inclination differs depending on individual differences and how the pen is held at that time.

【０００９】また、特開平１０−１１１７５４号公報に
開示されているペン型入力装置は、ジャイロ等により検
出された角速度を２回積分してペン先の位置を算出する
としているが、角速度を２回積分すると、初期角度と異
なる角度で静止した時に角度差が積分されてしまい、筆
記した文字を正しく再現できない場合があるという問題
点を有している。The pen-type input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-111754 calculates the position of the pen tip by integrating twice the angular velocity detected by a gyro or the like. When the integration is performed twice, the angle difference is integrated when the camera stands still at an angle different from the initial angle, and there is a problem that a written character may not be correctly reproduced.

【００１０】本発明は、かかる点に鑑み、ペンによる手
書きの文字等を正しく再現できるようにしたペン先軌跡
生成方法、手書きの文字等を正しく再現できるようにし
たペン型入力装置、及び、通常ペンに装着して通常ペン
をコンピュータのペン型入力装置として使用し、手書き
の文字等を正しく再現できるようにしたペン装着ユニッ
トを提供することを目的とする。In view of the foregoing, the present invention provides a pen tip locus generation method capable of correctly reproducing handwritten characters and the like with a pen, a pen-type input device capable of correctly reproducing handwritten characters and the like, and It is an object of the present invention to provide a pen mounting unit that can be normally mounted on a pen and used as a pen-type input device of a computer so that handwritten characters and the like can be correctly reproduced.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のペン先軌跡生成
方法は、ペンの傾き角度を算出する角度算出工程と、ペ
ン先が筆記面を筆記中か否かを判定する筆記判定工程
と、ペン先が筆記面を筆記中と判定されている時のペン
の傾き角度からペン先の軌跡を生成する軌跡生成工程と
を実行するというものである。A pen tip locus generating method according to the present invention comprises: an angle calculating step of calculating a pen tilt angle; a writing determining step of determining whether or not the pen tip is writing on a writing surface; And executing a trajectory generating step of generating a trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen when it is determined that the writing surface is writing on the writing surface.

【００１２】図１〜図５は本発明のペン先軌跡生成方法
の原理を説明するための図である。図１に示すように、
通常のペン１を手２に持って水平な筆記面に文字を筆記
する場合、手２の小指の側面が筆記面に固定され、親指
と人差し指の又付近を支点としてペン先３が動くことに
なる。このことから、本発明者は、ペン１の傾き角度と
ペン先の位置には一定の関係があることを発見した。FIGS. 1 to 5 are diagrams for explaining the principle of the pen tip locus generating method according to the present invention. As shown in FIG.
When writing a character on a horizontal writing surface while holding the ordinary pen 1 in the hand 2, the side of the little finger of the hand 2 is fixed to the writing surface, and the pen tip 3 moves with the fulcrum around the thumb and forefinger. Become. From this, the inventor has discovered that there is a certain relationship between the tilt angle of the pen 1 and the position of the pen tip.

【００１３】例えば、図２に示すように、Ｘ軸及びＹ軸
を水平面上の直交する２軸、Ｚ軸を垂直軸とする重力座
標系Ｘ，Ｙ，Ｚを設定し、ペン１のＸＺ平面への投影像
４がＸ軸となす角度をα［度］、ペン１のＹＺ平面への
投影像５がＹ軸となす角度をβ［度］とし、図１に示す
ようにペン１を手２に持って、ＸＹ平面に図３に示すよ
うに、例えば、数字「２」を筆記した場合、ペン先３の
軌跡６とペン１の傾き角度α、βとの関係は、図４に示
すようになる。For example, as shown in FIG. 2, a gravitational coordinate system X, Y, Z having two orthogonal axes X and Y on a horizontal plane and a vertical axis Z is set, and the XZ plane of the pen 1 is set. The angle formed by the projected image 4 on the X axis with respect to the X axis is α [degree], and the angle formed by the projected image 5 of the pen 1 on the YZ plane with the Y axis is β [degree]. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, for example, when a numeral “2” is written on the XY plane, the relationship between the locus 6 of the pen tip 3 and the inclination angles α and β of the pen 1 is shown in FIG. Become like

【００１４】ここで、ペン先３のＸＹ平面上の位置を
（ｘ，ｙ）とし、ペン１の傾き角度α、βをHere, the position of the pen tip 3 on the XY plane is (x, y), and the inclination angles α and β of the pen 1 are

【００１５】[0015]

【数１】 (Equation 1)

【００１６】と一次変換して、図５に示すように、ペン
先３の軌跡７を生成すると、生成したペン先３の軌跡７
は、ペン先３の実際の軌跡６と略一致する。When the locus 7 of the pen tip 3 is generated as shown in FIG.
Substantially coincides with the actual trajectory 6 of the pen tip 3.

【００１７】このように、ペン先３の軌跡６と重力座標
系Ｘ，Ｙ，Ｚにおけるペン１の傾き角度α、βとの間に
一定の関係があるということは、ペン先３の軌跡は、任
意の座標系におけるペン１の傾き角度との間にも一定の
関係があるといえる。Thus, there is a fixed relationship between the trajectory 6 of the pen tip 3 and the inclination angles α and β of the pen 1 in the gravitational coordinate systems X, Y and Z, which means that the trajectory of the pen tip 3 is It can be said that there is a certain relationship between the tilt angle of the pen 1 and the arbitrary coordinate system.

【００１８】そこで、本発明のペン先軌跡生成方法は、
ペンの傾き角度を算出する角度算出工程と、ペン先が筆
記面を筆記中か否かを判定する筆記判定工程と、ペン先
が筆記面を筆記中と判定されている時のペンの傾き角度
からペン先の軌跡を生成する軌跡生成工程とを実行する
ことにより、ペンによる手書きの文字等を正しく再現す
るとしている。Therefore, the pen tip locus generation method of the present invention
An angle calculation step of calculating a pen tilt angle, a writing determination step of determining whether or not the pen tip is writing on the writing surface, and a pen tilt angle when the pen tip is determined to be writing on the writing surface By executing a trajectory generation step of generating a trajectory of a pen tip from, a character or the like handwritten with a pen is correctly reproduced.

【００１９】本発明のペン型入力装置は、ペン本体の傾
き角度を算出する角度算出手段と、ペン先が筆記面を筆
記中か否かを判定する筆記判定手段と、ペン先が筆記面
を筆記中と判定されている時のペン本体の傾き角度から
ペン先の軌跡を生成する軌跡生成手段とを備えていると
いうものである。The pen-type input device according to the present invention includes an angle calculating means for calculating a tilt angle of the pen body, a writing determining means for determining whether or not the pen tip is writing on a writing face, and a pen tip for writing on the writing face. And a trajectory generating means for generating a trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen body when it is determined that the pen is being written.

【００２０】本発明のペン型入力装置によれば、角度算
出手段によりペン本体の傾き角度を算出することがで
き、筆記判定手段によりペン先が筆記面を筆記中か否か
を判定することができ、軌跡生成手段によりペン先が筆
記面を筆記中と判定されている時のペン本体の傾き角度
からペン先の軌跡を生成することができるので、本発明
のペン先軌跡生成方法を実行し、手書きの文字等を正し
く再現することができる。According to the pen-type input device of the present invention, the tilt angle of the pen body can be calculated by the angle calculating means, and it can be determined by the writing determining means whether or not the pen tip is writing on the writing surface. Since the trajectory generation means can generate the trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen body when the pen tip is determined to be writing on the writing surface, the pen tip trajectory generation method of the present invention is executed. , Handwritten characters and the like can be correctly reproduced.

【００２１】本発明のペン装着ユニットは、通常ペンに
装着して通常ペンをコンピュータのペン型入力装置とし
て使用するためのペン装着ユニットであって、通常ペン
の傾き角度を算出する角度算出手段と、通常ペンのペン
先が筆記面を筆記中か否かを判定する筆記判定手段と、
通常ペンのペン先が筆記面を筆記中と判定されている時
の通常ペンの傾き角度から通常ペンのペン先の軌跡を生
成する軌跡生成手段とを備えているというものである。The pen mounting unit of the present invention is a pen mounting unit for mounting on a normal pen and using the normal pen as a pen-type input device of a computer, and includes an angle calculating means for calculating a tilt angle of the normal pen. Writing determination means for determining whether the pen tip of a normal pen is writing on a writing surface,
A trajectory generating means for generating a trajectory of the pen tip of the ordinary pen from the tilt angle of the ordinary pen when it is determined that the pen tip of the ordinary pen is writing on the writing surface.

【００２２】本発明のペン装着ユニットによれば、角度
算出手段により通常ペンの傾き角度を算出することがで
き、筆記判定手段により通常ペンのペン先が筆記面を筆
記中か否かを判定することができ、軌跡生成手段により
通常ペンのペン先が筆記面を筆記中と判定されている時
の通常ペンの傾き角度から通常ペンのペン先の軌跡を生
成することができるので、通常ペンに装着する場合に
は、本発明のペン先軌跡生成方法を実行し、通常ペンに
よる手書きの文字等を正しく再現することができる。According to the pen mounting unit of the present invention, the inclination angle of the ordinary pen can be calculated by the angle calculating means, and the writing judgment means determines whether or not the pen tip of the ordinary pen is writing on the writing surface. Since the trajectory generating means can generate the trajectory of the normal pen tip from the tilt angle of the normal pen when the pen tip of the normal pen is determined to be writing on the writing surface, In the case of mounting, the pen tip trajectory generation method of the present invention is executed, and characters and the like handwritten with a normal pen can be correctly reproduced.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図６〜図１５を参照して、
本発明のペン型入力装置の第１実施形態及び第２実施形
態並びに本発明のペン装着ユニットの一実施形態につい
て、本発明のペン先軌跡生成方法の実施形態を含めて説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS.
The first and second embodiments of the pen-type input device of the present invention and an embodiment of the pen mounting unit of the present invention will be described, including the embodiment of the pen tip locus generation method of the present invention.

【００２４】 本発明のペン型入力装置の第１実施形態・・図６〜図８ 図６は本発明のペン型入力装置の第１実施形態の構成を
示す概略的正面図であり、本発明のペン型入力装置の第
１実施形態は、Ｘ軸及びＹ軸を水平面上の直交する２
軸、Ｚ軸を垂直軸とする重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚを設定
し、ペン本体のＸＺ平面への投影像がＸ軸となす角度α
と、ペン本体のＹＺ平面への投影像がＹ軸となす角度β
を算出し、これら角度α、βからペン先の軌跡を生成す
るというものである。First Embodiment of Pen-Type Input Device of the Present Invention FIG. 6 to FIG. 8 FIG. 6 is a schematic front view showing a configuration of a first embodiment of a pen-type input device of the present invention. In the first embodiment of the pen-type input device, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other on a horizontal plane.
The gravitational coordinate systems X, Y, and Z are set with the axis and the Z axis as vertical axes, and the angle α formed by the projected image of the pen body on the XZ plane and the X axis
And the angle β formed by the projected image of the pen body on the YZ plane with the Y axis
Is calculated, and a locus of the pen tip is generated from these angles α and β.

【００２５】図６中、１０はペン本体、１１は芯、１２
はペン先、１３はペン先１２と筆記面との接触を検出す
る接触スイッチである。なお、Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐは本発
明のペン型入力装置の第１実施形態に設定されるペン座
標系を示しており、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態においては、Ｘｐ軸はペン本体１０の中心軸に設定
される。In FIG. 6, 10 is a pen body, 11 is a core, 12
Denotes a pen tip, and 13 denotes a contact switch for detecting contact between the pen tip 12 and the writing surface. In addition, Xp, Yp, and Zp indicate a pen coordinate system set in the first embodiment of the pen-type input device of the present invention. In the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the Xp axis is The central axis of the pen body 10 is set.

【００２６】また、１４はペン本体１０のＸｐ軸まわり
の角速度ωｘｐを検出するＸ軸ジャイロ、１５はペン本
体１０のＹｐ軸まわりの角速度ωｙｐを検出するＹ軸ジ
ャイロ、１６はペン本体１０のＺｐ軸まわりの角速度ω
ｚｐを検出するＺ軸ジャイロである。An X-axis gyro 14 detects an angular velocity ωxp of the pen body 10 around the Xp axis, a Y-axis gyro 15 detects an angular velocity ωyp of the pen body 10 around the Yp axis, and 16 denotes a Zp of the pen body 10. Angular velocity ω around the axis
This is a Z-axis gyro that detects zp.

【００２７】また、１７はペン本体１０の傾き角度の初
期値を設定する時に使用する初期化スイッチ、１８はペ
ン本体１０のＸＺ平面への投影像がＸ軸となす角度α及
びペン本体１０のＹＺ平面への投影像がＹ軸となす角度
βを一次変換してペン先１２のＸＹ平面上の位置ｘ、ｙ
を算出する場合に必要とする係数を登録する時に使用す
る登録スイッチである。Reference numeral 17 denotes an initialization switch used when setting an initial value of the tilt angle of the pen body 10, and 18 denotes an angle α formed by the projected image of the pen body 10 on the XZ plane and the X axis, and an angle α of the pen body 10. The angle β formed by the projected image on the YZ plane and the Y axis is linearly converted to position x, y of the pen tip 12 on the XY plane.
This is a registration switch used when registering a coefficient required for calculating.

【００２８】また、１９はＸ軸ジャイロ１４、Ｙ軸ジャ
イロ１５及びＺ軸ジャイロ１６から出力されるペン本体
１０のＸｐ軸まわりの角速度ωｘｐ、Ｙｐ軸まわりの角
速度ωｙｐ及びＺｐ軸まわりの角速度ωｚｐからペン先
１２の軌跡を生成するマイクロコントローラ、２０はマ
イクロコントローラ１９により生成されたペン先１２の
軌跡をコンピュータに伝送する無線送信機、２１は電源
をなす電池である。Numeral 19 denotes an angular velocity ωxp about the Xp axis, an angular velocity ωyp about the Yp axis, and an angular velocity ωzp about the Zp axis of the pen body 10 output from the X-axis gyro 14, the Y-axis gyro 15, and the Z-axis gyro 16. A microcontroller for generating the trajectory of the pen tip 12, a wireless transmitter 20 for transmitting the trajectory of the pen tip 12 generated by the microcontroller 19 to a computer, and a battery 21 for power supply.

【００２９】図７はマイクロコントローラ１９の機能を
示すブロック図であり、図７中、マイクロコントローラ
１９において、２２はペン本体１０の傾き角度の初期値
が設定される初期値設定部である。FIG. 7 is a block diagram showing the functions of the microcontroller 19. In FIG. 7, reference numeral 22 denotes an initial value setting unit in which the initial value of the tilt angle of the pen body 10 is set.

【００３０】図８は本発明のペン型入力装置の第１実施
形態の重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対する位置を示してお
り、Ａ１はペン座標系Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐが重力座標系
Ｘ，Ｙ，Ｚと一致するように、本発明の第１実施形態を
筆記面に水平に置いた状態を示している。FIG. 8 shows the position of the pen-type input device according to the first embodiment of the present invention with respect to the gravitational coordinate systems X, Y, and Z, where A1 is the pen coordinate system Xp, Yp, Zp is the gravitational coordinate system X, The first embodiment of the present invention is shown horizontally placed on a writing surface so as to match Y and Z.

【００３１】また、Ａ２は本発明のペン型入力装置の第
１実施形態を重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対してＺ軸まわり
にａ回転、回転後のＹ（Ｙ' ）軸まわりにｅ回転、さら
に回転後のＸ（Ｘ" ）軸まわりにｒ回転させた状態を示
している。A2 is a rotation of the first embodiment of the pen-type input device of the present invention by a rotation around the Z axis with respect to the gravitational coordinate system X, Y, Z, and e rotation around the Y (Y ') axis after rotation. The figure shows a state of rotation and further r rotation about the X (X ") axis after the rotation.

【００３２】また、１０Ａは本発明のペン型入力装置の
第１実施形態が状態Ａ２にある場合のペン本体１０のＸ
Ｚ平面への投影像、１０Ｂは本発明の第１実施形態が状
態Ａ２にある場合のペン本体１０のＹＺ平面への投影像
を示している。10A is the X of the pen body 10 when the first embodiment of the pen-type input device of the present invention is in the state A2.
Projection images 10B on the Z plane show projection images of the pen body 10 on the YZ plane when the first embodiment of the present invention is in the state A2.

【００３３】このように、本発明のペン型入力装置の第
１実施形態が重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対してＺ軸まわり
にａ回転、回転後のＹ（Ｙ' ）軸まわりにｅ回転、さら
に回転後のＸ（Ｘ" ）軸まわりにｒ回転している場合に
は、重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘ，ｙ，ｚと本発明の
ペン型入力装置の第１実施形態のペン座標系Ｘｐ，Ｙ
ｐ，Ｚｐの座標ｘｐ，ｙｐ，ｚｐとの関係は、As described above, the first embodiment of the pen-type input device according to the present invention employs a rotation about the Z axis with respect to the gravitational coordinate system X, Y, Z, and an e rotation about the Y (Y ') axis after the rotation. In the case of rotation and further r rotation about the rotated X (X ") axis, the coordinates x, y, z of the gravity coordinate system X, Y, Z and the first embodiment of the pen-type input device of the present invention Form pen coordinate system Xp, Y
The relationship between p and Zp coordinates xp, yp and zp is

【００３４】[0034]

【数２】 (Equation 2)

【００３５】となる。## EQU1 ##

【００３６】ここに、本発明のペン型入力装置の第１実
施形態においては、ペン本体１０の傾き角度ａ、ｅ、ｒ
の初期値ａ０、ｅ０、ｒ０の設定は、筆記前に、図８に
示すように、本発明のペン型入力装置の第１実施形態を
ペン座標系Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐが重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚと
一致する状態Ａ１にして、初期化スイッチ１７をオンと
することにより行われ、このようにすると、初期値設定
部２２では、傾き角度ａ、ｅ、ｒの初期値ａ０、ｅ０、
ｒ０がａ０＝ｅ０＝ｒ０＝０と設定されるようにプログ
ラムされる。Here, in the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the inclination angles a, e, r of the pen body 10 are set.
Before writing, the initial values a0, e0, and r0 of the pen input system according to the first embodiment of the pen type input device of the present invention are changed to the gravitational coordinate system X, Xp, Yp, and Zp, as shown in FIG. This is performed by turning on the initialization switch 17 in the state A1 that matches Y and Z. In this case, the initial value setting unit 22 sets the initial values a0, e0,
r0 is programmed so that a0 = e0 = r0 = 0.

【００３７】また、図７において、２４はＸ軸ジャイロ
１４から出力されるペン本体１０のＸｐ軸まわりの角速
度ωｘｐを示すアナログ角速度信号をデジタル角速度信
号に変換するＡ／Ｄ変換部、２５はＹ軸ジャイロ１５か
ら出力されるペン本体１０のＹｐ軸まわりの角速度ωｙ
ｐを示すアナログ角速度信号をデジタル角速度信号に変
換するＡ／Ｄ変換部、２６はＺ軸ジャイロ１６から出力
されるペン本体１０のＺｐ軸まわりの角速度ωｚｐを示
すアナログ角速度信号をデジタル角速度信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部である。In FIG. 7, reference numeral 24 denotes an A / D converter for converting an analog angular velocity signal output from the X-axis gyro 14 and indicating the angular velocity ωxp around the Xp axis of the pen body 10 into a digital angular velocity signal, and 25 denotes Y. Angular velocity ωy about the Yp axis of the pen body 10 output from the shaft gyro 15
An A / D converter 26 converts an analog angular velocity signal indicating p into a digital angular velocity signal, and converts an analog angular velocity signal indicating an angular velocity ωzp about the Zp axis of the pen body 10 output from the Z-axis gyro 16 into a digital angular velocity signal. A / D conversion unit.

【００３８】また、２７はＡ／Ｄ変換部２４、２５、２
６から出力されるペン本体１０の角速度ωｘｐ、ωｙ
ｐ、ωｚｐをReference numeral 27 denotes A / D converters 24, 25, 2
6, the angular velocities ωxp, ωy of the pen body 10
p, ωzp

【００３９】[0039]

【数３】 (Equation 3)

【００４０】と座標変換してペン本体１０の傾き角度
ｒ、ｅ、ａの微分値である角速度ｄｒ、ｄｅ、ｄａを算
出する座標変換部である。This is a coordinate conversion unit that performs coordinate conversion to calculate angular velocities dr, de, and da, which are differential values of the inclination angles r, e, and a of the pen body 10.

【００４１】また、２８は座標変換部２７から出力され
るペン本体１０の角速度ｄｒ、ｄｅ、ｄａを初期値設定
部２２に設定されている初期値ａ０、ｅ０、ｒ０で時間
積分してペン本体１０の傾き角度ｒ、ｅ、ａを算出する
角度算出部である。Reference numeral 28 denotes a pen body which integrates the angular velocities dr, de, and da of the pen body 10 output from the coordinate conversion unit 27 with the initial values a0, e0, and r0 set in the initial value setting unit 22 over time. This is an angle calculation unit that calculates the ten inclination angles r, e, and a.

【００４２】また、２９は角度算出部２８から出力され
るペン本体１０の傾き角度ｒ、ｅ、ａからReference numeral 29 denotes the inclination angle r, e, a of the pen body 10 output from the angle calculator 28.

【００４３】[0043]

【数４】 (Equation 4)

【００４４】なる演算を行い、ペン本体１０の傾き角度
α、βを算出する座標変換部である。This is a coordinate conversion unit that performs the following calculations and calculates the inclination angles α and β of the pen body 10.

【００４５】また、３０は座標変換部２９から出力され
るペン本体１０の傾き角度α、βをReference numeral 30 denotes the inclination angles α and β of the pen body 10 output from the coordinate conversion unit 29.

【００４６】[0046]

【数５】 (Equation 5)

【００４７】と一次変換して、ペン先１２のＸＹ平面上
の位置ｘ、ｙを算出する位置算出部である。This is a position calculating unit that performs a linear conversion to calculate the positions x and y of the pen tip 12 on the XY plane.

【００４８】また、３１は数５に含まれる係数ｋ１１、
ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２が設定される係数設定部である
が、係数ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２は個人により
差がある。Further, 31 is a coefficient k11 included in Equation 5,
Although the coefficient setting unit sets k12, k21, and k22, the coefficients k11, k12, k21, and k22 are different among individuals.

【００４９】そこで、本発明のペン型入力装置の第１実
施形態においては、使用者に登録スイッチ１８をオンと
して１辺１０ｍｍの正方形を筆記してもらい、その時の
ペン本体１０の傾き角度α、βの変化から係数設定部３
１に使用者にとって最適な係数ｋ１１、ｋ１２、ｋ２
１、ｋ２２を登録するようにしている。Therefore, in the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the user turns on the registration switch 18 to write a square of 10 mm on a side, and the inclination angle α of the pen body 10 at that time is From the change in β, coefficient setting unit 3
Coefficients k11, k12, k2 optimal for the user to 1
1, k22 is registered.

【００５０】ここに、１辺１０ｍｍの正方形をＮ回筆記
した場合において、ペン本体１０の傾き角度α、βのう
ち、ペン先１２が正方形の頂点にある場合の傾き角度を
αｉ、βｉ（但し、ｉ＝１〜４Ｎ）とし、平均傾き角度
αａｖ、βａｖからの傾き角度αｉ、βｉの変化分α
ｉ’、βｉ’をHere, in the case where a square having a side of 10 mm is written N times, the inclination angles of the pen body 10 when the pen tip 12 is at the apex of the square are αi and βi (where , I = 1 to 4N), and the change α of the inclination angles αi and βi from the average inclination angles αav and βav.
i ', βi'

【００５１】[0051]

【数６】 (Equation 6)

【００５２】とし、正方形の頂点の位置をｘｉ，ｙｉと
すると、係数ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２は、最小
二乗法を使用して、Assuming that the positions of the vertices of the square are xi and yi, the coefficients k11, k12, k21, and k22 are calculated using the least squares method.

【００５３】[0053]

【数７】 (Equation 7)

【００５４】と算出することができる。Can be calculated as follows.

【００５５】なお、係数ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２
２をｋ２１’＝０の行列とθ度回転行列との組合わせで
表現すると、The coefficients k11, k12, k21, k2
When 2 is represented by a combination of a matrix of k21 ′ = 0 and a θ-degree rotation matrix,

【００５６】[0056]

【数８】 (Equation 8)

【００５７】となる。但し、θは−３０〜３０［度］、
ｋ１１’は１〜３［ｍｍ／度］、ｋ１２’は−１.５〜
１.５［ｍｍ／度］、ｋ２２’は１〜３［ｍｍ／度］の
範囲にある。そこで、前もって、これらの範囲にある値
を係数設定部３１に登録するようにしても良い。Is as follows. However, θ is −30 to 30 [degrees],
k11 'is 1-3 [mm / degree], and k12' is -1.5.
1.5 [mm / degree] and k22 'are in the range of 1 to 3 [mm / degree]. Therefore, values in these ranges may be registered in the coefficient setting unit 31 in advance.

【００５８】また、３２は接触スイッチ１３がオンとさ
れている場合のみ、位置算出部３０から出力されるペン
先１２のＸＹ平面上の位置ｘ、ｙに基づいてペン先１２
の軌跡を生成する軌跡生成部である。Reference numeral 32 denotes the pen tip 12 based on the positions x and y on the XY plane of the pen tip 12 output from the position calculation unit 30 only when the contact switch 13 is turned on.
Is a trajectory generation unit that generates a trajectory of

【００５９】また、３３は軌跡生成部３２から出力され
るペン先１２の軌跡を保存するメモリであり、メモリ３
３に保存されたペン先１２の軌跡は、適当なタイミング
で無線送信機２０によりコンピュータに伝送される。A memory 33 stores the trajectory of the pen tip 12 output from the trajectory generator 32.
The trajectory of the pen tip 12 stored in 3 is transmitted to the computer by the wireless transmitter 20 at an appropriate timing.

【００６０】なお、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態においては、Ａ／Ｄ変換部２４〜２６はハードウエ
アで構成されるが、初期値設定部２２、座標変換部２
７、角度算出部２８、座標変換部２９、位置算出部３
０、係数設定部３１及び軌跡生成部３２の機能は、演算
部や、制御部や、メモリ等をハードウエア資源としたソ
フトウエアで達成される。In the first embodiment of the pen type input device of the present invention, the A / D converters 24 to 26 are constituted by hardware, but the initial value setting unit 22 and the coordinate conversion unit 2 are used.
7, angle calculator 28, coordinate converter 29, position calculator 3
The functions of 0, the coefficient setting unit 31 and the trajectory generation unit 32 are achieved by software using hardware such as an arithmetic unit, a control unit, and a memory.

【００６１】このように構成された本発明のペン型入力
装置の第１実施形態によれば、ジャイロ１４〜１６、初
期化スイッチ１７、登録スイッチ１８、初期化設定部２
２、Ａ／Ｄ変換部２４〜２６、座標変換部２７、角度算
出部２８、座標変換部２９、位置算出部３０及び係数設
定部３１からなる角度算出手段により、ペン本体１０の
重力座標系Ｘ、Ｙ、Ｚにおける傾き角度α、βを算出す
ることができ、接触スイッチ１３からなる筆記判定手段
により、ペン先１２が筆記面を筆記中であるか否かを判
定することができ、軌跡生成部３２からなる軌跡生成手
段により、ペン先１２が筆記面を筆記中におけるペン本
体１０の傾き角度α、βからペン先１２の軌跡を生成す
ることができるので、本発明のペン先軌跡生成方法を実
行し、手書きの文字等を正しく再現することができる。According to the first embodiment of the pen-type input device of the present invention thus configured, the gyros 14 to 16, the initialization switch 17, the registration switch 18, and the initialization setting section 2
2. The gravitational coordinate system X of the pen body 10 is obtained by the angle calculating means including the A / D converting units 24 to 26, the coordinate converting unit 27, the angle calculating unit 28, the coordinate converting unit 29, the position calculating unit 30, and the coefficient setting unit 31. , Y, Z, the inclination angles α and β can be calculated, and the writing judgment means including the contact switch 13 can judge whether the pen tip 12 is writing on the writing surface or not. The trajectory generating means including the unit 32 can generate the trajectory of the pen tip 12 from the inclination angles α and β of the pen body 10 while the pen tip 12 is writing on the writing surface. To correctly reproduce handwritten characters and the like.

【００６２】なお、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態においては、軌跡生成部３２から出力されるペン先
１２の軌跡をメモリ３３に保存するようにしているが、
メモリ３３に保存することなく、リアルタイムに無線送
信機２０でコンピュータに送信するようにしても良い。In the first embodiment of the pen-type input device according to the present invention, the trajectory of the pen tip 12 output from the trajectory generator 32 is stored in the memory 33.
Instead of storing the data in the memory 33, the data may be transmitted to the computer by the wireless transmitter 20 in real time.

【００６３】また、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態においては、Ｘ軸ジャイロ１４を備えているが、Ｘ
ｐ軸まわりの回転は小さいので、Ｘ軸ジャイロ１４を備
えないようにすることができ、このようにする場合に
は、精度は多少悪化するが、小型化、低価格化を図るこ
とができる。In the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the X-axis gyro 14 is provided.
Since the rotation around the p-axis is small, the X-axis gyro 14 can be omitted. In such a case, the accuracy is slightly deteriorated, but the size and the price can be reduced.

【００６４】また、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態においては、ペン本体１０にマイクロコントローラ
１９を内蔵するようにした場合について説明したが、ペ
ン本体１０には、接触スイッチ１３、ジャイロ１４〜１
６、初期化スイッチ１７及び登録スイッチ１８と、これ
らの出力をコンピュータに伝送する手段を内蔵するよう
にし、マイクロコントローラ１９の機能はコンピュータ
で実行するようにしても良い。In the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the case where the microcontroller 19 is built in the pen body 10 has been described. However, the pen body 10 has the contact switch 13 and the gyro. 14-1
6. The initialization switch 17 and the registration switch 18 and means for transmitting these outputs to the computer may be built in, and the function of the microcontroller 19 may be executed by the computer.

【００６５】本発明のペン型入力装置の第２実施形態・
・図９〜図１２ 図９は本発明のペン型入力装置の第２実施形態の構成を
示す概略的正面図であり、本発明のペン型入力装置の第
２実施形態は、本発明のペン型入力装置の第１実施形態
と同様に、Ｘ軸及びＹ軸を水平面上の直交する２軸、Ｚ
軸を垂直軸とする重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚを設定し、ペン
本体のＸＺ平面への投影像がＸ軸となす角度αと、ペン
本体のＹＺ平面への投影像がＹ軸となす角度βを算出
し、これら角度α、βからペン先の軌跡を生成するとい
うものである。Second Embodiment of Pen-type Input Device of the Present Invention
FIG. 9 to FIG. 12 FIG. 9 is a schematic front view showing the configuration of a pen-type input device according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the pen-type input device according to the present invention is a pen-type input device according to the present invention. As in the first embodiment of the mold input device, the X axis and the Y axis are two axes orthogonal to each other on a horizontal plane.
The gravitational coordinate systems X, Y, and Z having axes as vertical axes are set, and the angle α between the projected image of the pen body on the XZ plane and the X axis, and the projected image of the pen body on the YZ plane is the Y axis. Is calculated, and a locus of the pen tip is generated from the angles α and β.

【００６６】図９中、３５はペン本体、３６は芯、３７
はペン先である。なお、Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐは本発明のペ
ン型入力装置の第２実施形態に設定されるペン座標系を
示しており、本発明のペン型入力装置の第２実施形態に
おいても、Ｘｐ軸はペン本体３５の中心軸に設定され
る。In FIG. 9, 35 is a pen body, 36 is a core, 37
Is the nib. Xp, Yp, and Zp indicate a pen coordinate system set in the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention. In the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention, the Xp axis is The center axis of the pen body 35 is set.

【００６７】また、３８はペン本体３５のＸｐ軸まわり
の角速度ωｘｐを検出するＸ軸ジャイロ、３９はペン本
体３５のＹｐ軸まわりの角速度ωｙｐを検出するＹ軸ジ
ャイロ、４０はペン本体３５のＺｐ軸まわりの角速度ω
ｚｐを検出するＺ軸ジャイロである。An X-axis gyro 38 detects the angular velocity ωxp of the pen body 35 around the Xp axis, a Y-axis gyro 39 detects the angular velocity ωyp of the pen body 35 around the Yp axis, and 40 denotes a Zp of the pen body 35. Angular velocity ω around the axis
This is a Z-axis gyro that detects zp.

【００６８】また、４１はペン本体３５のＸｐ軸方向の
加速度ｘａｐを検出するＸ軸加速度センサ、４２はペン
本体３５のＹｐ軸方向の加速度ｙａｐを検出するＹ軸加
速度センサである。An X-axis acceleration sensor 41 detects the acceleration xap of the pen body 35 in the Xp-axis direction, and a Y-axis acceleration sensor 42 detects the acceleration yap of the pen body 35 in the Yp-axis direction.

【００６９】また、４３はペン先３７の軌跡を生成する
マイクロコントローラ、４４はマイクロコントローラ４
３により生成されたペン先３７の軌跡のコンピュータへ
の伝送及びコンピュータからの電源電圧の供給を行うた
めのケーブルである。Reference numeral 43 denotes a microcontroller for generating the trajectory of the pen tip 37;
3 is a cable for transmitting the locus of the pen tip 37 generated by 3 to a computer and supplying a power supply voltage from the computer.

【００７０】図１０はマイクロコントローラ４３の機能
を示すブロック図である。図１０中、マイクロコントロ
ーラ４３において、４５はＸ軸加速度センサ４１から出
力されるＸｐ軸方向の加速度ｘａｐを示すアナログ加速
度信号をデジタル加速度信号に変換するＡ／Ｄ変換部、
４６はＹ軸加速度センサ４２から出力されるＹｐ軸方向
の加速度ｙａｐを示すアナログ加速度信号をデジタル加
速度信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。FIG. 10 is a block diagram showing the function of the microcontroller 43. In FIG. 10, in the microcontroller 43, an A / D converter 45 converts an analog acceleration signal output from the X-axis acceleration sensor 41 and indicating an acceleration xap in the Xp-axis direction into a digital acceleration signal.
An A / D converter 46 converts an analog acceleration signal, which is output from the Y-axis acceleration sensor 42 and indicates the acceleration yap in the Yp-axis direction, into a digital acceleration signal.

【００７１】図１１は本発明のペン型入力装置の第２実
施形態の重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対する位置を示してお
り、Ａ３はペン座標系Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐが重力座標系
Ｘ，Ｙ，Ｚと一致するように、本発明のペン型入力装置
の第２実施形態を筆記面に水平に置いた状態を示してい
る。FIG. 11 shows the position of the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention with respect to the gravitational coordinate systems X, Y, and Z, where A3 is the pen coordinate system Xp, Yp, Zp is the gravitational coordinate system X, The pen-type input device according to the second embodiment of the present invention is shown horizontally placed on a writing surface so as to match Y and Z.

【００７２】また、Ａ４は本発明のペン型入力装置の第
２実施形態を重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対してＺ軸まわり
にａ回転、回転後のＹ（Ｙ' ）軸まわりにｅ回転、さら
に回転後のＸ（Ｘ" ）軸まわりにｒ回転させた状態を示
している。A4 indicates that the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention is rotated a about the Z axis with respect to the gravitational coordinate systems X, Y, and Z, and e is rotated about the Y (Y ') axis after the rotation. The figure shows a state of rotation and further r rotation about the X (X ") axis after the rotation.

【００７３】また、３５Ａは本発明のペン型入力装置の
第２実施形態が状態Ａ３にある場合のペン本体３５のＸ
Ｚ平面への投影像、３５Ｂは本発明のペン型入力装置の
第２実施形態が状態Ａ４にある場合のペン本体３５のＹ
Ｚ平面への投影像を示している。Further, 35A is the X of the pen body 35 when the second embodiment of the pen-type input device of the present invention is in the state A3.
The projected image 35B on the Z plane is Y of the pen body 35 when the second embodiment of the pen-type input device of the present invention is in the state A4.
3 shows a projected image on a Z plane.

【００７４】ここに、状態Ａ４で本発明のペン型入力装
置の第２実施形態が静止したとすると、本発明のペン型
入力装置の第２実施形態に加わる重力座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ
の加速度ｘａ、ｙａ、ｚａは、重力加速度をＧとすれ
ば、ｘａ＝０、ｙａ＝０、ｚａ＝−Ｇとなる。Here, assuming that the second embodiment of the pen-type input device of the present invention is stationary in the state A4, the gravitational coordinate system X, Y, Z added to the second embodiment of the pen-type input device of the present invention.
The accelerations xa, ya, and za are xa = 0, ya = 0, and za = −G, where G is the gravitational acceleration.

【００７５】したがって、この時のペン座標系Ｘｐ，Ｙ
ｐ，Ｚｐの加速度ｘａｐ、ｙａｐ、ｚａｐは、数２の逆
変換からTherefore, the pen coordinate system Xp, Y at this time is
The accelerations xap, yap, and zap of p and Zp are obtained from the inverse transformation of Expression 2.

【００７６】[0076]

【数９】 (Equation 9)

【００７７】となる。但し、加速度ｘａｐ、ｙａｐはIs obtained. However, the accelerations xap and yap are

【００７８】[0078]

【数１０】 (Equation 10)

【００７９】である。Is as follows.

【００８０】また、図１０において、４７はＡ／Ｄ変換
部４５から出力されるＸｐ方向の加速度ｘａｐ及びＡ／
Ｄ変換部４６から出力されるＹｐ軸方向ｙａｐの加速度
からIn FIG. 10, reference numeral 47 denotes the acceleration xap in the Xp direction output from the A / D converter 45 and A / D
From the acceleration in the Yp axis direction yap output from the D converter 46

【００８１】[0081]

【数１１】 [Equation 11]

【００８２】なる演算を行い、Ｘｐ軸方向の加速度変化
及びＹｐ軸方向の加速度変化が無く、筆記前に、ペン本
体３５が静止した場合の角度ｅ０、ｒ０を算出する静止
角算出部である。A stationary angle calculation unit that calculates the angles e0 and r0 when the pen body 35 comes to rest before writing without any change in the acceleration in the Xp-axis direction and no change in the acceleration in the Yp-axis direction.

【００８３】また、４８はＡ／Ｄ変換部４５から出力さ
れるＸｐ軸方向の加速度ｘａｐの高周波成分を抽出する
遮断周波数を１５０Ｈｚとするハイパスフィルタ、４９
はＡ／Ｄ変換部４６から出力されるＹｐ軸方向の加速度
ｙａｐの高周波成分を抽出する遮断周波数を１５０Ｈｚ
とするハイパスフィルタである。A high-pass filter 48 has a cut-off frequency of 150 Hz for extracting a high-frequency component of the acceleration xap in the Xp-axis direction output from the A / D converter 45.
Is a cut-off frequency of 150 Hz for extracting a high-frequency component of the acceleration yap in the Yp-axis direction output from the A / D converter 46.
Is a high-pass filter.

【００８４】これらハイパスフィルタ４８、４９は、ペ
ン先３７で筆記面に筆記すると、筆記面の凹凸により数
１０〜数１００Ｈｚの振動が発生することから、これら
筆記により発生する振動を検出するものである。These high-pass filters 48 and 49 detect vibrations of several tens to several hundreds of Hz due to irregularities on the writing surface when writing on the writing surface with the pen tip 37. is there.

【００８５】また、５０はハイパスフィルタ４８、４９
の出力を一定の閾値で論理判定して論理和を求め、ペン
先３７が空中にある時に発生してしまうことがある高周
波成分であるグリッジを除去してペン先３７が筆記面に
接触しているか否かを判定する接触判定部である。Further, 50 is a high-pass filter 48, 49.
Is logically determined with a certain threshold value to obtain a logical sum, a glitch which is a high frequency component that may be generated when the pen point 37 is in the air is removed, and the pen point 37 comes into contact with the writing surface. It is a contact determination unit that determines whether or not there is.

【００８６】図１２は接触判定部５０の動作を説明する
ためのタイムチャートであり、図１２Ａはハイパスフィ
ルタ４８から出力されるＸｐ軸方向の加速度ｘａｐの高
周波成分のアナログ波形、図１２Ｂはハイパスフィルタ
４９から出力されるＹｐ軸方向の加速度ｙａｐの高周波
成分のアナログ波形を示している。FIG. 12 is a time chart for explaining the operation of the contact determination section 50. FIG. 12A is an analog waveform of a high-frequency component of the acceleration xap in the Xp-axis direction output from the high-pass filter 48, and FIG. 49 shows an analog waveform of a high-frequency component of the acceleration yap in the Yp-axis direction output from 49.

【００８７】また、図１２Ｃはハイパスフィルタ４８の
出力を０.０２Ｇで閾値判定した波形、図１２Ｄはハイ
パスフィルタ４９の出力を０.０２Ｇで閾値判定した波
形、図１２Ｅは図１２Ｃに示す波形と図１２Ｄに示す波
形とを論理和処理した波形、図１２Ｆは信号幅を４０ｍ
ｓ以下とするＨレベル信号をグリッジとして図１２Ｅに
示す波形からグリッジ５１〜５３を除去した波形を示し
ている。FIG. 12C is a waveform in which the output of the high-pass filter 48 is determined with a threshold of 0.02 G, FIG. 12D is a waveform in which the output of the high-pass filter 49 is determined with a threshold of 0.02 G, and FIG. A waveform obtained by performing a logical sum operation on the waveform shown in FIG. 12D, and FIG.
12E shows a waveform obtained by removing glitches 51 to 53 from the waveform shown in FIG.

【００８８】ここに、接触判定部５０において、ハイパ
スフィルタ４８、４９の出力を閾値判定して論理和を求
め、更に、図１２Ｆに示すように、グリッジを除去した
波形を求めると、図１２Ｆに示す波形のＨレベル期間Ｔ
１、Ｔ２、Ｔ３はペン先３７が筆記面を筆記中であると
判定することができる。Here, in the contact determination section 50, the outputs of the high-pass filters 48 and 49 are determined by a threshold value to obtain a logical sum, and further, as shown in FIG. 12F, a waveform from which glitches have been removed is obtained. H level period T of the waveform shown
1, T2 and T3 can determine that the pen tip 37 is writing on the writing surface.

【００８９】このように、本発明のペン型入力装置の第
２実施形態においては、本発明の第１実施形態のように
接触スイッチを設けることなく、Ｘ軸加速度センサ４１
及びＹ軸加速度センサ４２の出力に含まれる高周波成分
を検出することにより、ペン先３７が筆記面に接触して
いるか否かを判定するようにしている。As described above, in the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention, the X-axis acceleration sensor 41 is provided without providing a contact switch as in the first embodiment of the present invention.
By detecting a high-frequency component included in the output of the Y-axis acceleration sensor 42, it is determined whether the pen tip 37 is in contact with the writing surface.

【００９０】また、図１０において、５４はＸ軸ジャイ
ロ３８から出力されるＸｐ軸まわりの角速度ωｘｐを示
すアナログ角速度信号をデジタル角速度信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部、５５はＹ軸ジャイロ３９から出力される
Ｙｐ軸まわりの角速度ωｙｐを示すアナログ角速度信号
をデジタル角速度信号に変換するＡ／Ｄ変換部、５６は
Ｚ軸ジャイロ４０から出力されるＺｐ軸まわりの角速度
ωｚｐを示すアナログ角速度信号をデジタル角速度信号
に変換するＡ／Ｄ変換部である。In FIG. 10, reference numeral 54 denotes an A / D converter for converting an analog angular velocity signal output from the X-axis gyro 38 indicating the angular velocity ωxp about the Xp axis into a digital angular velocity signal, and 55 denotes a signal from the Y-axis gyro 39. An A / D converter for converting the output analog angular velocity signal about the Yp axis indicating the angular velocity ωyp into a digital angular velocity signal, 56 digitally converts the analog angular velocity signal output from the Z-axis gyro 40 and indicating the angular velocity ωzp about the Zp axis. This is an A / D converter that converts the signal into an angular velocity signal.

【００９１】また、５７はＡ／Ｄ変換部５４、５５、５
６から出力されるペン本体３５の角速度ωｘｐ、ωｙ
ｐ、ωｚｐを前述した数３に示すように座標変換してペ
ン本体３５の角度ｒ、ｅ、ａの微分値である角速度ｄ
ｒ、ｄｅ、ｄａを算出する座標変換部である。Reference numeral 57 denotes A / D converters 54, 55, 5
6, the angular velocities ωxp, ωy of the pen body 35 output from
The coordinates p and ωzp are subjected to coordinate transformation as shown in the above-described equation (3), and an angular velocity d which is a differential value of the angles r, e and a of the pen body 35
This is a coordinate conversion unit that calculates r, de, and da.

【００９２】また、５８は座標変換部５７から出力され
るペン本体３５の角速度ｄｒ、ｄｅ、ｄａを、静止角算
出部４６が算出した静止度を初期値として時間積分して
ペン本体３５の傾き角度ｒ、ｅ、ａを算出する角度算出
部、５９は角度算出部５８から出力されるペン本体３５
の傾き角度ｒ、ｅ、ａから数４に示すようにしてペン本
体３５の傾き角度α、βを算出する座標変換部である。Reference numeral 58 denotes the inclination of the pen body 35 by integrating the angular velocities dr, de, and da of the pen body 35 output from the coordinate conversion section 57 with time using the degree of rest calculated by the rest angle calculation section 46 as an initial value. An angle calculator 59 for calculating the angles r, e, a is a pen body 35 output from the angle calculator 58
Is a coordinate conversion unit that calculates the inclination angles α and β of the pen body 35 from the inclination angles r, e, and a of Equation (4).

【００９３】なお、本発明のペン型入力装置の第１実施
形態では、ジャイロ１４〜１６で検出した角速度ωｘ
ｐ、ωｙｐ、ωｚｐを積分して傾き角度を求める場合、
ドリフトにより傾き角度がずれる場合があるが、本発明
のペン型入力装置の第２実施形態においては、重力加速
度を検出することができる加速度センサ４１、４２を使
用し、ペン本体３５の静止中に、加速度から傾き角度の
初期値を算出するとしているので、ドリフトによる傾き
角度のずれを避けることができる。In the first embodiment of the pen-type input device of the present invention, the angular velocity ωx detected by the gyros 14 to 16 is used.
When the inclination angle is obtained by integrating p, ωyp, and ωzp,
Although the tilt angle may deviate due to drift, in the second embodiment of the pen-type input device of the present invention, the acceleration sensors 41 and 42 that can detect the gravitational acceleration are used, Since the initial value of the inclination angle is calculated from the acceleration, it is possible to avoid the deviation of the inclination angle due to the drift.

【００９４】また、６０は座標変換部５９から出力され
るペン本体３５の傾き角度α、βを数５に示すように一
次変換してペン先３７のＸＹ平面上の位置ｘ、ｙを算出
する位置算出部、６１は係数ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、
ｋ２２を設定する係数設定部であり、予め一定の値が設
定されている。Numeral 60 converts the inclination angles α and β of the pen body 35 output from the coordinate conversion section 59 into a linear expression as shown in Expression 5 to calculate the positions x and y of the pen tip 37 on the XY plane. The position calculator 61 includes coefficients k11, k12, k21,
This is a coefficient setting unit for setting k22, and a predetermined value is set in advance.

【００９５】また、６２は接触判定部５０がペン先３７
が筆記面に接触していると判定している時のみ、位置算
出部６０から出力されるペン先３７のＸＹ平面上の位置
ｘ、ｙに基づいてペン先３７の軌跡を生成する軌跡生成
部である。Reference numeral 62 denotes a contact judging section 50 for the pen tip 37.
A trajectory generation unit that generates a trajectory of the pen tip 37 based on the positions x and y on the XY plane of the pen tip 37 output from the position calculation unit 60 only when it is determined that the pen tip 37 is in contact with the writing surface. It is.

【００９６】なお、本発明のペン型入力装置の第２実施
形態においては、Ａ／Ｄ変換部５４〜５６はハードウエ
アで構成されるが、静止角算出部４７、ハイパスフィル
タ４８、４９、接触判定部５０、座標変換部５７、角度
算出部５８、座標変換部５９、位置算出部６０、係数設
定部６１及び軌跡生成部６２の機能は、演算部や、制御
部や、メモリ等をハードウエア資源としたソフトウエア
で達成される。In the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention, the A / D converters 54 to 56 are constituted by hardware, but the stationary angle calculator 47, the high-pass filters 48 and 49, The functions of the determination unit 50, the coordinate conversion unit 57, the angle calculation unit 58, the coordinate conversion unit 59, the position calculation unit 60, the coefficient setting unit 61, and the trajectory generation unit 62 include a calculation unit, a control unit, a memory, and the like. Achieved by using software as resources.

【００９７】このように構成された本発明のペン型入力
装置の第２実施形態によれば、ジャイロ３８〜４０、加
速度センサ４１、４２、Ａ／Ｄ変換部４５、４６、静止
角算出部４７、Ａ／Ｄ変換部５４〜５６、座標変換部５
７、角度算出部５８、座標変換部５９、位置算出部６０
及び係数設定部６１からなる角度算出手段により、ペン
本体３５の重力座標系Ｘ、Ｙ、Ｚにおける傾き角度α、
βを算出することができ、加速度センサ４１、４２、Ａ
／Ｄ変換部４５、４６、ハイパスフィルタ４８、４９及
び接触判定部５０からなる筆記判定手段により、ペン先
３７が筆記面を筆記中であるか否かを判定することがで
き、軌跡生成部６２からなる軌跡生成手段により、ペン
先３７が筆記面を筆記中におけるペン本体３５の傾き角
度α、βからペン先３７の軌跡を生成することができる
ので、本発明のペン先軌跡生成方法を実行し、手書きの
文字等を正しく再現することができる。According to the pen-type input device of the second embodiment of the present invention, the gyros 38 to 40, the acceleration sensors 41 and 42, the A / D converters 45 and 46, and the stationary angle calculator 47 are provided. , A / D converters 54 to 56, coordinate converter 5
7. Angle calculator 58, coordinate converter 59, position calculator 60
And a tilt angle α in the gravity coordinate system X, Y, Z of the pen body 35,
β can be calculated, and the acceleration sensors 41, 42, A
The writing determination unit including the / D conversion units 45 and 46, the high-pass filters 48 and 49, and the contact determination unit 50 can determine whether the pen tip 37 is writing on the writing surface, and the trajectory generation unit 62 Since the trajectory generation means can generate the trajectory of the pen tip 37 from the inclination angles α and β of the pen body 35 while the pen tip 37 is writing on the writing surface, the pen tip trajectory generation method of the present invention is executed. In addition, handwritten characters and the like can be correctly reproduced.

【００９８】なお、本発明のペン型入力装置の第２実施
形態においては、ハイパスフィルタ４８、４９として、
遮断周波数を１５０Ｈｚとするハイパスフィルタを使用
したが、遮断周波数を２０〜５００Ｈｚとするハイパス
フィルタを使用することができる。In the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention, the high-pass filters 48 and 49 are
Although a high-pass filter with a cut-off frequency of 150 Hz is used, a high-pass filter with a cut-off frequency of 20 to 500 Hz can be used.

【００９９】また、本発明のペン型入力装置の第２実施
形態においては、信号幅を４０ｍｓ以下とするＨレベル
信号をグリッジとして扱うようにしたが、信号幅を１０
ｍｓ〜１００ｍｓ以下とするＨレベル信号をグリッジと
して扱うことができる。In the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention, an H-level signal having a signal width of 40 ms or less is treated as a glitch.
An H-level signal with a duration of ms to 100 ms or less can be treated as a glitch.

【０１００】また、本発明のペン型入力装置の第２実施
形態においては、ペン本体３５にマイクロコントローラ
４３を内蔵するようにした場合について説明したが、ペ
ン本体３５には、ジャイロ３８〜４０、加速度センサ４
１、４２と、これらの出力をコンピュータに伝送する手
段を内蔵するようにし、マイクロコントローラ４３の機
能はコンピュータで実行するようにしても良い。Further, in the second embodiment of the pen-type input device of the present invention, the case has been described in which the microcontroller 43 is built in the pen body 35, but the pen body 35 has gyros 38 to 40, Acceleration sensor 4
1, 42 and means for transmitting these outputs to a computer may be incorporated, and the function of the microcontroller 43 may be executed by the computer.

【０１０１】本発明のペン装着ユニットの一実施形態・
・図１３〜図１５ 図１３は本発明のペン装着ユニットの一実施形態を使用
したペン型入力装置の構成を示す概略的正面図であり、
本発明のペン装着ユニットの一実施形態は、通常ペンに
設定されるペン座標系における通常ペンの静止時からの
Ｙｐ軸まわりの傾き角度θｙと、Ｚｐ軸まわりの傾き角
度θｚを算出し、これら傾き角度θｙ、θｚから通常ペ
ンのペン先の軌跡を生成するというものである。One embodiment of the pen mounting unit of the present invention
13 to 15 FIG. 13 is a schematic front view showing a configuration of a pen-type input device using one embodiment of the pen mounting unit of the present invention,
One embodiment of the pen mounting unit of the present invention calculates a tilt angle θy around the Yp axis and a tilt angle θz around the Zp axis from the stationary state of the normal pen in the pen coordinate system set for the normal pen. The trajectory of the pen tip of the normal pen is generated from the inclination angles θy and θz.

【０１０２】図１３中、６４は通常ペンであり、６５は
芯、６６はペン先である。なお、Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐは通
常ペン６４に設定されるペン座標系を示しており、Ｘｐ
軸は通常ペン６４の中心軸に設定される。In FIG. 13, reference numeral 64 denotes a normal pen, 65 denotes a core, and 66 denotes a pen tip. Note that Xp, Yp, and Zp indicate a pen coordinate system that is normally set in the pen 64, and Xp
The axis is usually set to the central axis of the pen 64.

【０１０３】また、６７は通常ペン６４に着脱可能に装
着された本発明のペン装着ユニットの一実施形態であ
り、６８はケース、６９は通常ペン６４のＹｐ軸まわり
の角速度ωｙｐを検出するＹ軸ジャイロ、７０は通常ペ
ン６４のＺｐ軸まわりの角速度ωｚｐを検出するＺ軸ジ
ャイロである。Reference numeral 67 denotes an embodiment of the pen mounting unit of the present invention which is detachably mounted on the pen 64. Reference numeral 68 denotes a case, and reference numeral 69 denotes a Y for detecting the angular velocity ωyp of the normal pen 64 around the Yp axis. The axis gyro 70 is a Z-axis gyro for detecting the angular velocity ωzp of the pen 64 about the Zp axis.

【０１０４】また、７１は通常ペン６４のＸｐ軸方向の
加速度ｘａｐを検出するＸ軸加速度センサ、７２は通常
ペン６４のＹｐ軸方向の加速度ｙａｐを検出するＹ軸加
速度センサ、７３は通常ペン６４のＺｐ軸方向の加速度
ｚａｐを検出するＺ軸加速度センサである。Reference numeral 71 denotes an X-axis acceleration sensor for detecting the acceleration xap of the normal pen 64 in the Xp-axis direction; 72, a Y-axis acceleration sensor for detecting the acceleration yap of the normal pen 64 in the Yp-axis direction; Is a Z-axis acceleration sensor that detects an acceleration zap in the Zp-axis direction.

【０１０５】また、７４はペン先６６の軌跡を生成する
マイクロコントローラ、７５はマイクロコントローラ７
４により生成されたペン先６６の軌跡をコンピュータへ
伝送する赤外線送信機、７６は電源をなす電池である。Reference numeral 74 denotes a microcontroller for generating a trajectory of the pen tip 66;
An infrared transmitter 76 for transmitting the locus of the pen tip 66 generated by the computer 4 to a computer, and a battery 76 serving as a power supply.

【０１０６】図１４はマイクロコントローラ７４の機能
を示すブロック図である。図１４中、７７はＸ軸加速度
センサ７１から出力される通常ペン６４のＸｐ軸方向の
加速度ｘａｐを示すアナログ加速度信号をデジタル加速
度信号に変換するＡ／Ｄ変換部、７８はＹ軸加速度セン
サ７２から出力される通常ペン６４のＹｐ軸方向の加速
度ｙａｐを示すアナログ加速度信号をデジタル加速度信
号に変換するＡ／Ｄ変換部、７９はＺ軸加速度センサ７
３から出力される通常ペン６４のＺｐ軸方向の加速度ｚ
ａｐを示すアナログ加速度信号をデジタル加速度信号に
変換するＡ／Ｄ変換部である。FIG. 14 is a block diagram showing functions of the microcontroller 74. In FIG. 14, reference numeral 77 denotes an A / D converter for converting an analog acceleration signal output from the X-axis acceleration sensor 71 and indicating an acceleration xap of the normal pen 64 in the Xp-axis direction into a digital acceleration signal, and 78 denotes a Y-axis acceleration sensor 72. A / D converter for converting an analog acceleration signal indicating the acceleration yap of the normal pen 64 in the Yp-axis direction outputted from the A / D converter into a digital acceleration signal, and 79 is a Z-axis acceleration sensor 7
3 is the acceleration z in the Zp-axis direction of the normal pen 64 output from
The A / D converter converts an analog acceleration signal indicating ap into a digital acceleration signal.

【０１０７】また、８０は筆記前の静止時にＡ／Ｄ変換
部７７から出力されるＸｐ方向の加速度ｘａｐ及びＡ／
Ｄ変換部７８から出力されるＹｐ軸方向ｙａｐの加速度
から通常ペン６４のＸｐ軸まわりの角度ｒを算出するペ
ン回転算出部である。Reference numeral 80 denotes accelerations xap and A / D in the Xp direction output from the A / D converter 77 at the time of rest before writing.
This is a pen rotation calculation unit that calculates the angle r of the normal pen 64 around the Xp axis from the acceleration in the Yp axis direction yap output from the D conversion unit 78.

【０１０８】また、８１はＡ／Ｄ変換部７７から出力さ
れるＸｐ軸方向の加速度ｘａｐから高周波成分を抽出す
るハイパスフィルタ、８２はＡ／Ｄ変換部７８から出力
されるＹｐ軸方向の加速度ｙａｐから高周波成分を抽出
するハイパスフィルタ、８３はＡ／Ｄ変換部７９から出
力されるＺｐ軸方向の加速度ｚａｐから高周波成分を抽
出するハイパスフィルタである。Reference numeral 81 denotes a high-pass filter for extracting a high-frequency component from the acceleration xap in the Xp-axis direction output from the A / D converter 77, and reference numeral 82 denotes an acceleration yap in the Yp-axis direction output from the A / D converter 78. A high-pass filter 83 extracts high-frequency components from the acceleration zap in the Zp-axis direction output from the A / D converter 79.

【０１０９】また、８４はハイパスフィルタ８１、８
２、８３の出力を一定の閾値で論理判定して論理和を求
め、更に、グリッジを除去してペン先６６が筆記面に接
触しているか否かを判定する接触判定部である。Further, 84 is a high-pass filter 81, 8
A contact determination unit that determines a logical sum by logically determining the outputs of the outputs 2 and 83 with a certain threshold value, and further removes the glitch to determine whether the pen tip 66 is in contact with the writing surface.

【０１１０】また、８５はＹ軸ジャイロ６９から出力さ
れるＹｐ軸まわりの通常ペン６４の角速度ωｙｐを示す
アナログ角速度信号をデジタル角速度信号に変換するＡ
／Ｄ変換部、８６はＺ軸ジャイロ７０から出力される通
常ペン６４のＺｐ軸まわりの角速度ωｚｐを示すアナロ
グ角速度信号をデジタル角速度信号に変換するＡ／Ｄ変
換部である。Reference numeral 85 denotes an A for converting an analog angular velocity signal indicating the angular velocity ωyp of the normal pen 64 about the Yp axis output from the Y-axis gyro 69 into a digital angular velocity signal.
The / D converter 86 is an A / D converter that converts an analog angular velocity signal output from the Z-axis gyro 70 and indicating the angular velocity ωzp of the normal pen 64 about the Zp axis into a digital angular velocity signal.

【０１１１】また、８７はＡ／Ｄ変換部８５から出力さ
れる通常ペン６４のＹｐ軸まわりの角速度ωｙｐを積分
して、図１５に示すペン座標系における通常ペン６４の
傾き角度θｙを算出する角度算出部である。Also, 87 integrates the angular velocity ωyp about the Yp axis of the normal pen 64 output from the A / D converter 85 to calculate the inclination angle θy of the normal pen 64 in the pen coordinate system shown in FIG. It is an angle calculation unit.

【０１１２】また、８８はＡ／Ｄ変換部８６から出力さ
れる通常ペン６４のＺｐ軸まわりの角速度ωｚｐを積分
して、図１５に示すペン座標系における通常ペン６４の
傾き角度θｚを算出する角度算出部である。Further, 88 integrates the angular velocity ωzp of the normal pen 64 about the Zp axis output from the A / D converter 86 to calculate the inclination angle θz of the normal pen 64 in the pen coordinate system shown in FIG. It is an angle calculation unit.

【０１１３】なお、ペン座標系は、刻々と変化するた
め、角速度ωｙｐ、ωｚｐをそれぞれ積分しても、正確
には静止時からの傾き角度θｙ、θｚにならないが、傾
き角度θｙ、θｚが小さい場合には、角速度ωｙｐ、ω
ｚｐの積分値は、それぞれ、近似的に傾き角度θｙ、θ
ｚに一致する。Since the pen coordinate system changes every moment, even if the angular velocities ωyp and ωzp are respectively integrated, the inclination angles θy and θz from the standstill state are not exactly obtained, but the inclination angles θy and θz are small. In the case, the angular velocity ωyp, ω
The integrated values of zp are approximately the inclination angles θy and θ, respectively.
matches z.

【０１１４】また、８９は角度算出部８７、８８から出
力される通常ペン６４の傾き角度θｙ、θｚについて、
回転角ｒ＋ｄを使用して、Reference numeral 89 denotes the inclination angles θy and θz of the normal pen 64 output from the angle calculators 87 and 88.
Using the rotation angle r + d,

【０１１５】[0115]

【数１２】 (Equation 12)

【０１１６】なる座標変換を行い、ペン先６６のＸＹ平
面上の位置ｘ，ｙを算出する座標変換部である。なお、
ｄは通常ペン６４の傾き方向により必要な回転補正角で
あり、前もって決めておき、固定値として持っておけば
良い。This is a coordinate conversion unit that performs coordinate conversion and calculates the positions x and y of the pen tip 66 on the XY plane. In addition,
d is a rotation correction angle that is usually required depending on the tilt direction of the pen 64, and may be determined in advance and held as a fixed value.

【０１１７】また、９０は接触判定部８４がペン先６６
が筆記面に接触していると判定している時のみ、座標変
換部８９から出力されるペン先６６のＸＹ平面上の位置
ｘ、ｙに基づいてペン先６６の軌跡を生成する軌跡生成
部である。In the case of 90, the contact judging section 84 makes the pen tip 66
A trajectory generation unit that generates a trajectory of the pen tip 66 based on the positions x and y of the pen tip 66 on the XY plane output from the coordinate conversion unit 89 only when it is determined that the pen tip is in contact with the writing surface. It is.

【０１１８】また、９１は軌跡生成部９０から出力され
るペン先６６の軌跡を保存するメモリであり、メモリ９
１に保存されたペン先６６の軌跡は、適当なタイミング
で赤外線送信機７５によりコンピュータに伝送される。A memory 91 stores the trajectory of the pen tip 66 output from the trajectory generator 90.
The locus of the pen tip 66 stored in 1 is transmitted to the computer by the infrared transmitter 75 at an appropriate timing.

【０１１９】なお、本発明のペン装着ユニットの一実施
形態においては、Ａ／Ｄ変換部７７〜７９、８５、８６
はハードウエアで構成されるが、ペン回転算出部８０、
ハイパスフィルタ８１〜８３、接触判定部８４、角度算
出部８７、８８、座標変換部８９及び軌跡生成部９０の
機能は、演算部とメモリとをハードウエア資源とするソ
フトウエアで達成される。In one embodiment of the pen mounting unit of the present invention, A / D converters 77 to 79, 85, 86
Is composed of hardware, but a pen rotation calculation unit 80,
The functions of the high-pass filters 81 to 83, the contact determination unit 84, the angle calculation units 87 and 88, the coordinate conversion unit 89, and the trajectory generation unit 90 are achieved by software using a calculation unit and a memory as hardware resources.

【０１２０】このように構成された本発明のペン装着ユ
ニットの一実施形態によれば、ジャイロ６９、７０、加
速度センサ７１、７２、Ａ／Ｄ変換部７７、７８、ペン
回転算出部８０、Ａ／Ｄ変換部８５、８６、角度算出部
８７、８８及び座標変換部８９からなる角度算出手段に
より、通常ペン６４のペン座標系Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐにお
ける傾き角度θｙ、θｚを算出することができ、加速度
センサ７１〜７３、Ａ／Ｄ変換部７７〜７９、ハイパス
フィルタ８１〜８３、接触判定部８４からなる筆記判定
手段により、ペン先６６が筆記面を筆記中であるか否か
を判定することができ、軌跡生成部９０からなる軌跡生
成手段により、ペン先６６が筆記面を筆記中における通
常ペン６４の傾き角度θｙ、θｚからペン先６６の軌跡
を生成することができるので、本発明のペン先軌跡生成
方法を実行し、通常ペン６４による手書きの文字等を正
しく再現することができる。According to the embodiment of the pen mounting unit of the present invention configured as described above, the gyros 69 and 70, the acceleration sensors 71 and 72, the A / D converters 77 and 78, the pen rotation calculators 80 and A The inclination angle θy, θz of the normal pen 64 in the pen coordinate system Xp, Yp, Zp can be calculated by the angle calculation means including the / D conversion units 85, 86, the angle calculation units 87, 88, and the coordinate conversion unit 89. It is determined whether or not the pen tip 66 is writing on the writing surface by the writing determination means including the acceleration sensors 71 to 73, the A / D conversion units 77 to 79, the high-pass filters 81 to 83, and the contact determination unit 84. The trajectory generation means including the trajectory generation unit 90 can generate the trajectory of the pen tip 66 from the inclination angles θy and θz of the normal pen 64 while the pen tip 66 is writing on the writing surface. Runode executes nib trajectory generating method of the present invention, it is possible to correctly reproduce the handwritten characters and the like by conventional pen 64.

【０１２１】また、本発明のペン装着ユニットの一実施
形態によれば、通常ペン６４を使用することができるの
で、ペン型入力装置を低価格で得ることができると共
に、Ｘ軸ジャイロを備えていないので、精度が多少悪化
するが、低価格化、小型化を図ることができる。Further, according to the embodiment of the pen mounting unit of the present invention, since the normal pen 64 can be used, a pen-type input device can be obtained at a low price and an X-axis gyro is provided. However, the accuracy is slightly deteriorated, but the cost and size can be reduced.

【０１２２】ここで、本発明のペン型入力装置の内容を
整理すると、本発明のペン型入力装置には、少なくと
も、以下のペン型入力装置が含まれる。Here, when the contents of the pen-type input device of the present invention are arranged, the pen-type input device of the present invention includes at least the following pen-type input devices.

【０１２３】（１−１） ペン本体の傾き角度を算出す
る角度算出手段と、ペン先が筆記面を筆記中か否かを判
定する筆記判定手段と、前記ペン先が筆記面を筆記中と
判定されている時の前記ペン本体の傾き角度から前記ペ
ン先の軌跡を生成する軌跡生成手段とを備えていること
を特徴とするペン型入力装置。(1-1) Angle calculating means for calculating the tilt angle of the pen body, writing determining means for determining whether or not the pen tip is writing on the writing surface, and determining whether the pen tip is writing on the writing surface. A trajectory generating means for generating a trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen body at the time of the determination;

【０１２４】（１−２） 前記（１−１）に記載のペン
型入力装置において、前記角度算出手段は、前記ペン本
体に設定されるペン座標系における２軸又は３軸の軸回
りの角速度を検出するジャイロと、前記ジャイロから出
力される前記ペン本体の角速度から前記ペン本体の傾き
角度を算出する角度算出手段を備えていることを特徴と
するペン型入力装置。(1-2) In the pen-type input device according to (1-1), the angle calculating means includes an angular velocity about two or three axes in a pen coordinate system set in the pen body. A pen-type input device, comprising: a gyro for detecting the tilt angle; and angle calculating means for calculating an inclination angle of the pen body from an angular velocity of the pen body output from the gyro.

【０１２５】（１−３） 前記（１−２）に記載のペン
型入力装置において、前記角度算出手段は、固定座標系
の水平方向の２軸をＸ軸及びＹ軸、垂直方向の軸をＺ軸
とすると、前記ペン本体の傾き角度として、前記ペン本
体のＸＺ平面への投影像がＸ軸となす角度及び前記ペン
本体のＹＺ平面への投影像がＹ軸となす角度を算出する
ことを特徴とするペン型入力装置。(1-3) In the pen-type input device according to the above (1-2), the angle calculating means comprises two axes in a horizontal direction of a fixed coordinate system, an X axis and a Y axis, and a vertical axis. Assuming that the Z axis is the tilt angle of the pen body, the angle formed by the projected image of the pen body on the XZ plane with the X axis and the angle formed by the projected image of the pen body on the YZ plane with the Y axis are calculated. A pen-type input device characterized by the above-mentioned.

【０１２６】（１−４） 前記（１−３）に記載のペン
型入力装置において、前記角度算出手段は、前記ペン本
体の傾き角度の初期値として、前記ペン本体に設定され
るペン座標系が前記固定座標系と一致する場合における
前記ペン本体の傾き角度を使用することを特徴とするペ
ン型入力装置。(1-4) In the pen-type input device according to the above (1-3), the angle calculating means sets a pen coordinate system set in the pen body as an initial value of the tilt angle of the pen body. A pen-type input device, wherein the tilt angle of the pen body in the case where is coincident with the fixed coordinate system is used.

【０１２７】（１−５） 前記（１−３）に記載のペン
型入力装置において、前記角度算出手段は、前記ペン本
体の傾き角度の初期値として、筆記前に、前記ペン本体
が静止した時の前記ペン本体の傾き角度を使用すること
を特徴とするペン型入力装置。(1-5) In the pen-type input device according to the above (1-3), the angle calculating means sets the pen body still before writing as an initial value of the tilt angle of the pen body. A pen-type input device characterized by using a tilt angle of the pen body at the time.

【０１２８】（１−６） 前記（１−３）に記載のペン
型入力装置において、前記ペン本体のＸＺ平面への投影
像がＸ軸となす角度をα、前記ペン本体のＹＺ平面への
投影像がＹ軸となす角度をβとすると、前記軌跡生成手
段は、前記ペン先のＸＹ平面上の位置ｘ、ｙを数５で示
すように算出することを特徴とするペン型入力装置。(1-6) In the pen-type input device according to the above (1-3), the angle formed by the projected image of the pen body on the XZ plane with the X axis is α, and the angle of the pen body on the YZ plane is Assuming that the angle formed by the projected image and the Y axis is β, the trajectory generation means calculates the position x, y of the pen tip on the XY plane as shown in Expression 5.

【０１２９】（１−７） 前記（１−６）に記載のペン
型入力装置において、前記軌跡生成手段は、使用者が規
定文字を筆記することにより、前記係数ｋ１１、ｋ１
２、ｋ２１、ｋ２２を算出して設定する係数設定手段を
備えていることを特徴とするペン型入力装置。(1-7) In the pen-type input device according to the above (1-6), the trajectory generating means writes the prescribed characters by the user to thereby obtain the coefficients k11 and k1.
2. A pen-type input device comprising: coefficient setting means for calculating and setting k2 and k22.

【０１３０】（１−８） 前記（１−６）に記載のペン
型入力装置において、前記軌跡生成手段は、前記係数ｋ
１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２を数８に示すように表
し、θとして−３０〜３０［度］、ｋ１１’として１〜
３［ｍｍ／度］、ｋ１２’として−１.５〜１.５［ｍｍ
／度］、ｋ２２’として１〜３［ｍｍ／度］の値が登録
されていることを特徴とするペン型入力装置。(1-8) In the pen-type input device according to the above (1-6), the trajectory generating means may include the coefficient k
11, k12, k21, and k22 are represented as shown in Expression 8, -30 to 30 [degrees] as θ, and 1 as k11 '.
3 [mm / degree], k12 'is -1.5 to 1.5 [mm]
/ °] and k22 ′ are registered with values of 1 to 3 [mm / °].

【０１３１】（１−９） 前記（１−２）に記載のペン
型入力装置において、前記角度算出手段は、前記ペン本
体に設定されるペン座標系における前記ペン本体の傾き
角度を算出することを特徴とするペン型入力装置(1-9) In the pen-type input device according to (1-2), the angle calculating means calculates an inclination angle of the pen body in a pen coordinate system set in the pen body. Pen-type input device characterized by the following

【０１３２】（１−１０） 前記（１−１）に記載のペ
ン型入力装置において、前記筆記判定手段は、前記ペン
先に加わる力により前記ペン先の筆記面への接触の有無
を検出する接触スイッチを備えていることを特徴とする
ペン型入力装置。(1-10) In the pen-type input device according to (1-1), the writing determining means detects presence or absence of contact of the writing surface of the pen tip with a force applied to the pen tip. A pen-type input device comprising a contact switch.

【０１３３】（１−１１） 前記（１−１）に記載のペ
ン型入力装置において、前記筆記判定手段は、１個又は
異なる方向の加速度を検出する２個又は３個の加速度セ
ンサと、前記加速度センサの出力に含まれる高周波成分
に基づいて前記ペン先の筆記面への接触の有無を検出す
る接触判定部を備えていることを特徴とするペン型入力
装置。(1-11) In the pen-type input device according to (1-1), the writing determination means includes two or three acceleration sensors for detecting acceleration in one or different directions, A pen-type input device, comprising: a contact determination unit that detects whether or not the pen tip touches a writing surface based on a high-frequency component included in an output of an acceleration sensor.

【０１３４】また、本発明のペン装着ユニットの内容を
整理すると、本発明のペン装着ユニットには、少なくと
も、以下のペン装着ユニットが含まれる。Further, when the contents of the pen mounting unit of the present invention are arranged, the pen mounting unit of the present invention includes at least the following pen mounting units.

【０１３５】（２−１） 通常ペンに装着して通常ペン
をコンピュータのペン型入力装置として使用するための
ペン装着ユニットであって、通常ペンの傾き角度を算出
する角度算出手段と、通常ペンのペン先が筆記面を筆記
中か否かを判定する筆記判定手段と、前記ペン先が筆記
面を筆記中と判定されている時の前記通常ペンの傾き角
度から前記ペン先の軌跡を生成する軌跡生成手段とを備
えていることを特徴とするペン装着ユニット。(2-1) A pen mounting unit for mounting on a normal pen and using the normal pen as a pen-type input device of a computer, comprising: an angle calculating means for calculating a tilt angle of the normal pen; Writing determination means for determining whether or not the pen tip is writing on the writing surface, and generating the locus of the pen tip from the tilt angle of the normal pen when the pen tip is determined to be writing on the writing surface And a trajectory generating means.

【０１３６】（２−２） 前記（２−１）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記角度算出手段は、前記通常
ペンに設定されるペン座標系における２軸又は３軸の軸
回りの角速度を検出するジャイロと、前記ジャイロから
出力される前記通常ペンの角速度から前記通常ペンの傾
き角度を算出する角度算出手段を備えていることを特徴
とするペン装着ユニット。(2-2) In the pen mounting unit according to (2-1), the angle calculating means calculates an angular velocity around two or three axes in a pen coordinate system set for the normal pen. A pen mounting unit comprising: a gyro to be detected; and angle calculation means for calculating an inclination angle of the normal pen from an angular velocity of the normal pen output from the gyro.

【０１３７】（２−３） 前記（２−２）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記角度算出手段は、固定座標
系の水平方向の２軸をＸ軸及びＹ軸、垂直方向の軸をＺ
軸とすると、前記通常ペンの傾き角度として、前記通常
ペンのＸＺ平面への投影像がＸ軸となす角度及び前記通
常ペンのＹＺ平面への投影像がＹ軸となす角度を算出す
ることを特徴とするペン装着ユニット。(2-3) In the pen mounting unit according to the above (2-2), the angle calculating means comprises two axes in the horizontal direction of the fixed coordinate system, the X axis and the Y axis, and the axis in the vertical direction is the Z axis.
Assuming that the axis is the axis, the inclination angle of the normal pen is calculated by calculating the angle between the projected image of the normal pen on the XZ plane and the X axis and the angle between the projected image of the normal pen on the YZ plane and the Y axis. Characterized pen mounting unit.

【０１３８】（２−４） 前記（２−３）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記角度算出手段は、前記通常
ペンの傾き角度の初期値として、前記通常ペンに設定さ
れるペン座標系が前記固定座標系と一致する場合におけ
る前記通常ペンの傾き角度を使用することを特徴とする
ペン装着ユニット。(2-4) In the pen mounting unit according to the above (2-3), the angle calculation means may use a pen coordinate system set for the normal pen as an initial value of the inclination angle of the normal pen. A pen mounting unit characterized by using an inclination angle of the normal pen when it coincides with the fixed coordinate system.

【０１３９】（２−５） 前記（２−３）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記角度算出手段は、前記通常
ペンの傾き角度の初期値として、筆記前に、前記通常ペ
ンが静止した時の前記通常ペンの傾き角度を使用するこ
とを特徴とするペン装着ユニット。(2-5) In the pen mounting unit according to the above (2-3), the angle calculation means sets the initial value of the tilt angle of the normal pen when the normal pen stops before writing. A pen mounting unit characterized by using the inclination angle of the normal pen.

【０１４０】（２−６） 前記（２−３）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記通常ペンのＸＺ平面への投
影像がＸ軸となす角度をα、前記通常ペンのＹＺ平面へ
の投影像がＹ軸となす角度をβとすると、前記軌跡生成
手段は、前記ペン先のＸＹ平面上の位置ｘ、ｙを数５で
示すように算出することを特徴とするペン装着ユニッ
ト。(2-6) In the pen mounting unit according to the above (2-3), the angle formed by the projection image of the normal pen on the XZ plane with the X axis is α, and the projection of the normal pen on the YZ plane. Assuming that the angle between the image and the Y axis is β, the trajectory generation means calculates the position x, y of the pen tip on the XY plane as shown in Expression 5.

【０１４１】（２−７） 前記（２−６）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記軌跡生成手段は、使用者が
規定文字を筆記することにより、前記係数ｋ１１、ｋ１
２、ｋ２１、ｋ２２を算出して設定する係数設定手段を
備えていることを特徴とするペン装着ユニット。(2-7) In the pen mounting unit according to the above (2-6), the trajectory generating means may write the prescribed characters by the user to thereby obtain the coefficients k11 and k1.
2. A pen mounting unit comprising: coefficient setting means for calculating and setting k2 and k22.

【０１４２】（２−８） 前記（２−６）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記軌跡生成手段は、前記係数
ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２を数８に示すように表
し、θとして−３０〜３０［度］、ｋ１１’として１〜
３［ｍｍ／度］、ｋ１２’として−１.５〜１.５［ｍｍ
／度］、ｋ２２’として１〜３［ｍｍ／度］の値が登録
されていることを特徴とするペン装着ユニット。(2-8) In the pen mounting unit according to the above (2-6), the trajectory generating means represents the coefficients k11, k12, k21, and k22 as shown in Expression 8, and -30 as θ. ~ 30 [degree], 1 as k11 '
3 [mm / degree], k12 'is -1.5 to 1.5 [mm]
/ Degree] and k22 ′ are registered with values of 1 to 3 [mm / degree].

【０１４３】（２−９） 前記（２−２）に記載のペン
装着ユニットにおいて、前記角度算出手段は、前記通常
ペンに設定されるペン座標系における前記通常ペンの傾
き角度を算出することを特徴とするペン装着ユニット。(2-9) In the pen mounting unit according to the above (2-2), the angle calculating means calculates an inclination angle of the normal pen in a pen coordinate system set for the normal pen. Characterized pen mounting unit.

【０１４４】（２−１０） 前記（２−１）に記載のペ
ン装着ユニットにおいて、前記筆記判定手段は、１個又
は異なる方向の加速度を検出する２個又は３個の加速度
センサと、前記加速度センサの出力に含まれる高周波成
分に基づいて前記ペン先の筆記面への接触の有無を検出
する接触判定部を備えていることを特徴とするペン装着
ユニット。(2-10) In the pen mounting unit according to (2-1), the writing determination means includes two or three acceleration sensors for detecting acceleration in one or different directions, and the acceleration sensor A pen mounting unit, comprising: a contact determination unit that detects whether or not the pen tip touches a writing surface based on a high-frequency component included in an output of a sensor.

【０１４５】[0145]

【発明の効果】以上のように、本発明のペン先軌跡生成
方法によれば、ペン先が筆記面を筆記中におけるペンの
傾き角度からペン先の軌跡を生成するとしているので、
ペンによる手書きの文字等を正しく再現することができ
る。As described above, according to the pen tip locus generation method of the present invention, the pen tip generates the pen tip locus from the tilt angle of the pen while writing on the writing surface.
Characters and the like handwritten with a pen can be correctly reproduced.

【０１４６】また、本発明のペン型入力装置によれば、
ペン先が筆記面を筆記中におけるペン本体の傾き角度か
らペン先の軌跡を生成することができるので、手書きの
文字等を正しく再現することができる。Further, according to the pen-type input device of the present invention,
Since the trajectory of the pen tip can be generated from the tilt angle of the pen body while the pen tip is writing on the writing surface, handwritten characters and the like can be correctly reproduced.

【０１４７】また、本発明のペン装着ユニットによれ
ば、通常ペンのペン先が筆記面を筆記中における通常ペ
ンの傾き角度から通常ぺンのペン先の軌跡を生成するこ
とができるので、通常ペンによる手書きの文字等を正し
く再現することができる。According to the pen mounting unit of the present invention, the trajectory of the pen tip of the normal pen can be generated from the inclination angle of the normal pen while the pen tip of the normal pen is writing on the writing surface. Characters and the like handwritten with a pen can be correctly reproduced.

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

【図１】本発明のペン先軌跡生成方法の原理を説明する
ための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a pen tip locus generation method according to the present invention.

【図２】本発明のペン先軌跡生成方法の原理を説明する
ための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the pen tip trajectory generation method of the present invention.

【図３】本発明のペン先軌跡生成方法の原理を説明する
ための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the pen tip locus generation method of the present invention.

【図４】本発明のペン先軌跡生成方法の原理を説明する
ための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the pen tip locus generation method of the present invention.

【図５】本発明のペン先軌跡生成方法の原理を説明する
ための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the pen tip locus generation method of the present invention.

【図６】本発明のペン型入力装置の第１実施形態の構成
を示す概略的正面図である。FIG. 6 is a schematic front view showing the configuration of the first embodiment of the pen-type input device of the present invention.

【図７】本発明のペン型入力装置の第１実施形態が備え
るマイクロコントローラの機能を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram illustrating functions of a microcontroller included in the pen-type input device according to the first embodiment of the present invention.

【図８】本発明のペン型入力装置の第１実施形態の動作
を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the pen-type input device according to the first embodiment of the present invention.

【図９】本発明のペン型入力装置の第２実施形態の構成
を示す概略的正面図である。FIG. 9 is a schematic front view showing a configuration of a pen-type input device according to a second embodiment of the present invention.

【図１０】本発明のペン型入力装置の第２実施形態が備
えるマイクロコントローラの機能を示すブロック図であ
る。FIG. 10 is a block diagram illustrating functions of a microcontroller included in a pen-type input device according to a second embodiment of the present invention.

【図１１】本発明のペン型入力装置の第２実施形態の動
作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the pen-type input device according to the second embodiment of the present invention.

【図１２】本発明のペン型入力装置の第２実施形態が備
える接触判定部の動作を説明するためのタイムチャート
である。FIG. 12 is a time chart for explaining an operation of a contact determination unit included in a pen-type input device according to a second embodiment of the present invention.

【図１３】本発明のペン装着ユニットの一実施形態を使
用したペン型入力装置の構成を示す概略的正面図であ
る。FIG. 13 is a schematic front view showing the configuration of a pen-type input device using one embodiment of the pen mounting unit of the present invention.

【図１４】本発明のペン装着ユニットの一実施形態が備
えるマイクロコントローラの機能を示すブロック図であ
る。FIG. 14 is a block diagram illustrating functions of a microcontroller included in an embodiment of the pen mounting unit of the present invention.

【図１５】本発明のペン装着ユニットの一実施形態の動
作を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the pen mounting unit of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｘ、 Ｙ、 Ｚ 重力座標系の軸 Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ ペン座標系の軸 X, Y, Z Axis of gravity coordinate system Xp, Yp, Zp Axis of pen coordinate system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B068 AA04 AA11 AA36 BD02 BD12 BD17 BE08 CC17 DD04 5B087 AA02 AE06 BC03 BC12 BC26 BC31 DD17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5B068 AA04 AA11 AA36 BD02 BD12 BD17 BE08 CC17 DD04 5B087 AA02 AE06 BC03 BC12 BC26 BC31 DD17

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ペンの傾き角度を算出する角度算出工程
と、 ペン先が筆記面を筆記中か否かを判定する筆記判定工程
と、 前記ペン先が筆記面を筆記中と判定されている時の前記
ペンの傾き角度から前記ペン先の軌跡を生成する軌跡生
成工程とを実行することを特徴とするペン先軌跡生成方
法。An angle calculating step of calculating a tilt angle of the pen; a writing determining step of determining whether or not the pen tip is writing on a writing surface; and determining that the pen tip is writing on the writing surface. And a trajectory generating step of generating the trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen at the time. 【請求項２】ペン本体の傾き角度を算出する角度算出手
段と、 ペン先が筆記面を筆記中か否かを判定する筆記判定手段
と、 前記ペン先が筆記面を筆記中と判定されている時の前記
ペン本体の傾き角度から前記ペン先の軌跡を生成する軌
跡生成手段とを備えていることを特徴とするペン型入力
装置。An angle calculating means for calculating a tilt angle of the pen body; a writing determining means for determining whether or not the pen tip is writing on the writing surface; and a determination that the pen tip is writing on the writing surface. And a trajectory generating means for generating the trajectory of the pen tip from the tilt angle of the pen body when the pen is in the pen-type input device. 【請求項３】通常ペンに装着して前記通常ペンをコンピ
ュータのペン型入力装置として使用するためのペン装着
ユニットであって、 前記通常ペンの傾き角度を算出する角度算出手段と、 前記通常ペンのペン先が筆記面を筆記中か否かを判定す
る筆記判定手段と、 前記通常ペンのペン先が筆記面を筆記中と判定されてい
る時の前記通常ペンの傾き角度から前記通常ペンのペン
先の軌跡を生成する軌跡生成手段とを備えていることを
特徴とするペン装着ユニット。3. A pen mounting unit for mounting on a normal pen to use the normal pen as a pen-type input device of a computer, wherein the angle calculating means calculates an inclination angle of the normal pen; Writing determination means for determining whether or not the pen tip is writing on the writing surface; and the inclination angle of the normal pen when the pen tip of the normal pen is determined to be writing on the writing surface. A pen mounting unit comprising: a locus generating means for generating a pen tip locus.