JP3606969B2

JP3606969B2 - Pen-type input device

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Publication number: JP3606969B2
Application number: JP29378395A
Authority: JP
Inventors: 康弘佐藤; 隆夫井上; 悦子藤沢
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JPH09114588A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はコンピュータ装置等に対するカーソル移動及び図形等を入力するペン型入力装置、特に入力する図形などの検出精度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの入力装置としては、キーボード、マウス、デジタイザ、ライトペン、及びタブレット等が用いられている。コンピュータの小型化に伴い、携帯端末装置の要求が高まり使用者も年々増加している。前記キーボードの小型化には、操作性の面から限界があり、携帯端末においては実用性が低い。また、前記マウスは、ポインティングデバイスとしては、小型化が可能であるが、図形及び文字の入力には適さないという問題点がある。その為、このような小型な携帯型の端末装置において、図形及び文字の入力装置としては、ペン型の入力装置（タブレットとペンの組合わせ）が多く採用されている。これらの入力装置のさらなる小型化を考えると、タブレットの大きさが障害になり、あまり期待できない。そこで、タブレットレスの入力装置として、例えば特開平６-274271号公報に掲載されたペン型データ入力装置のようにペン先端部に形成されたボ−ルの回転により位置検出してペン側にセンシング機能を設けたものが開示されている。
【０００３】
また、加速度センサ、ジャイロ等により位置検出してペン側にセンシング機能を設けたものとしては、特開平３-156519号公報に掲載されたペン型コンピュータ装置、特開平６-67799号公報に掲載されたペン型コンピュータ入力装置及び特開平６-230886号公報に掲載されたペンシル型入力装置がある。
【０００４】
また、レーザ光等の光源による筆記面のスペックルパタ−ンにより位置検出するものとして、特開平１-287725号公報に掲載された位置指定装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６-274271号公報に掲載されたペン型データ入力装置のようにペン先端部に形成されたボ−ルの回転により位置検出してペン側にセンシング機能を設けた場合は、前記ボ−ルの回転を基に移動量及び移動方向を検出するための伝達機構が必要になり、小型化が困難である。
【０００６】
また、特開平３-156519号公報に掲載されたペン型コンピュータ装置、特開平６-67799号公報に掲載されたペン型コンピュータ入力装置及び特開平６-230886号公報に掲載されたペンシル型入力装置では、加速度センサ等でペン軸と直交する２軸方向の移動量を検出しているため装置の傾斜による影響を補正しなければならない。前記傾斜検出手段として、ペンの上部と下部に二つ設けられた加速度の差分をとる方法やジャイロを用いる方法等が検討されている。しかし、前者は、各加速度センサからの出力を２回積分した後、差分をとらなければならないので、検出精度に大きな誤差を生じるため、ダイナミックな傾斜を正確に求めることはできない。また、後者ではペンの大きさを考えると圧電振動ジャイロを用いることになるが、該圧電振動ジャイロでは、そのドリフトにより、正確な傾斜角を求めることは困難である。このような点から考えて、加速度センサをペン移動検出手段として用いる場合、検出精度に大きな誤差を生ずるか、または前記誤差を補正する為の複雑な回路が必要となり、ペン型の入力装置に適用することは困難となる。
【０００７】
また、特開平１-287725号公報に掲載された位置指定装置では、レーザスペックル法による速度計測は物体にレーザビ−ムを照射した際に現れる班点状の不規則な輝度分布（レーザスペックルパターン）が物体の移動とともに速度に比例して並進することを利用したもので、装置の傾斜による影響が少ないが、二次元座標検出を行うには複数の検出素子が必要となり、装置の小型化が阻まれる。
【０００８】
また、二次元座標検出には、二光束相関法（スペックルとドップラの二個の効果により物体の移動を検知）等を用いることができるが、得られたデータを処理する処理系が複雑になり、実用的ではない。これらのことから、多くの検出素子を有するものでは、ペン型入力装置のような小型の入力装置には適さない。
【０００９】
この発明はかかる短所を解消するためになされたものであり、簡単な構成で装置の移動方向及び移動量を正確に検出して、入力装置の小型化を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るペン型入力装置は、光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と応力センサと移動方向検出手段と補正手段を備え、光源は筆記面に対して光を照射し、スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン型入力装置の移動速度を求め、求めた移動速度を積分して移動量を計算し、応力センサはペン芯の上端に設けられてペン芯を支持する支持体上に設けられ、筆記動作によりペン芯が受けるペン軸と直交する２方向の応力を検出し、移動方向検出手段は応力センサが検出した２方向の応力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正して、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００１１】
さらに、光軸角度変更部は光源及びスペックル検出手段の光軸角度を変えて、傾斜等により検出不可能領域が発生することを防止する。
【００１２】
また、この発明に係るペン型入力装置は、光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と加速度センサと移動方向検出手段と補正手段を備え、光源は筆記面に対して光を照射し、スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン型入力装置の移動速度を求め、求めた移動速度を積分して移動量を計算し、加速度センサはペン型入力装置のペン軸と直交する２方向の加速度を検出し、移動方向検出手段は加速度センサが検出した２方向の加速度の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正して、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００１３】
更に、この発明に係るペン型入力装置は、光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と圧力検出手段と移動方向検出手段と補正手段を備え、光源は筆記面に対して光を照射し、スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン型入力装置の移動速度を求め、求めた移動速度を積分して移動量を計算し、圧力検出手段はペン型入力装置のペングリップ部におけるユーザの指の圧力をペン型入力装置のペン軸と直交する少なくとも２方向から検出し、移動方向検出手段は圧力検出手段が検出した少なくとも２方向の圧力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正して、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明のペン型入力装置は、筆記平面上の移動方向と移動量を検出して検出した移動方向及び移動量を基に座標入力及び筆記形状の入力を行なうペン型入力装置において、移動量の検出に一般に速度検出に用いられているレーザスペックル法を用いたものである。レーザスペックル法による速度計測は物体にレーザビームを照射した際に現れる班点状の不規則な輝度分布（レーザスペックルパターン）が物体の移動とともに速度に比例して並進することを利用する。速度に変換する手法として、自己相関法、相互相関法やコントラスト法等がある。ここでは、相互相関法を用いてスペックルパターンから速度を求め、求めた速度を積分して移動量を計算する。
【００１５】
ペン型入力装置は移動量を求めるために、光源とスペックル検出手段と移動量算出手段とを備える。光源はレーザ光等のコヒーレントな光をレンズを通して筆記面に照射する。光源が照射したレーザ光は光学的に荒いランダムな表面形状を持つ筆記面によって散乱され、レーザ光の位相はランダムに変調され、光強度の明暗をもったスペックルパターンを生じる。このスペックルパターンを、例えばフォトダイオード等の受光素子から成るスペックル検出手段で点検出する。移動量算出手段は、例えば遅延回路と乗算回路と積分回路とを備える。遅延回路と乗算回路でフォトダイオードが検出したレーザ光を基にして時間相関幅を求め、積分回路は求めた時間相関幅からにペン型入力装置の移動速度を求める。移動量算出手段は求めた移動速度を積分して移動量を求める。
【００１６】
なお、移動方向の検出をレーザスペックル法を用いて行なうと、複数の検出部が必要になり装置が大型化するので、移動方向の検出には、ペン先部に対する応力の検出をする。ペン型入力装置は移動方向を求めるために、２個の応力センサと移動方向検出手段を備え、２個の応力センサはペン芯の上端に設けられてペン芯を支持する支持体上に設けられ、筆記動作によりペン芯が受けるペン軸と直交する２方向の応力を検出する。移動方向検出手段は応力センサが検出した２方向の応力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出する。
【００１７】
さらに、補正手段とペン軸と直交する面上に複数個それぞれ等間隔に設けたスペックル検出手段を有し、補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正する。よって、本発明によれば、傾斜による移動量検出結果の影響をなくすことができる。例えば筆記中に傾斜方向が変化した場合であっても上記のように補正することで正確に移動量を検出できる。
【００１８】
さらに、ペン型入力装置の傾斜の度合いによっては光源が照射したレーザ光の散乱によって生じたスペックルパターンをスペックル検出手段で検出することができない場合等もあるので、光軸角度変更部は光源及びスペックル検出手段の光軸角度を変えて、傾斜等により検出不可能領域が発生することを防止する。なお、光軸角度変更部は、例えば前記のようにして求めたペン型入力装置の傾斜を基にして光源及びスペックル検出手段の光軸角度を変える。
【００１９】
また、応力センサの代わりに加速度センサを設けて、移動方向検出手段は加速度センサが検出したペン軸と直交する２方向の加速度の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、さらに補正手段とペン軸と直交する面上に複数個それぞれ当間隔に設けたスペックル検出手段を設けて、補正手段が各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正する。よって、本発明によれば、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００２０】
また、応力センサの代わりにペン型入力装置のペングリップ部におけるユーザの指の圧力をペン型入力装置のペン軸と直交する少なくとも２方向から検出する圧力検出手段を設けて、移動方向検出手段は圧力検出手段が検出した少なくとも２方向の圧力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、さらに補正手段とペン軸と直交する面上に複数個それぞれ当間隔に設けたスペックル検出手段を設けて、補正手段が各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量算出手段が算出した移動量を補正する。よって、本発明によれば、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００２１】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例のペン型入力装置の構成図である。図に示すように、筆記面１上を移動するペン型入力装置２は、ペン芯９上端に設けた応力センサ３、レーザ光源等から成りレーザ光等を光源側レンズ６を介して筆記面１に照射する光源４、筆記面１からのスペックルパターンを受光側レンズ７を介して受光するフォトダイオード５等からスペックル検出手段を有する。また、ペン型入力装置２は、図２に示すように移動量算出手段８１、移動方向検出手段８２及び補正部８３を有する演算部８を備える。
【００２２】
光源４が発生したレーザ光は光源側レンズ６を通り筆記面１を照射する。筆記面１の表面は光学的に荒いランダムな表面形状をしているので、レーザ光が散乱されるとき、レーザ光の位相はランダムに変調され、光強度の明暗をもったランダムパターンであるスペックパターン（以下、「ＳＰ」という。）を生じる。このように筆記面１に生じたＳＰを受光側レンズ７を通して、フォトダイオード５に到達する。フォトダイオード５を用いているので、レーザ光の検出は点検出となる。また、応力センサ３はペン芯９に接触して設けられペン芯９に作用するの力方向を検出する。以下に、上記構成のペン型入力装置２の移動量検出処理及び移動方向検出処理の動作について説明する。
【００２３】
最初に、上記構成のペン型入力装置２が自己相関法により移動量を測定する処理の動作について説明する。フォトダイオード５は到達したレーザ光を検出して、例えば図３に示すような波形の信号を出力する。フォトダイオード５が検出したレーザ光にはＳＰが生じているので、∫Ｆ(t)Ｆ(t−τ)dtで示される自己相関係数を求めると、図４のような相関係数の時間デ−タが得られる。なお、図中τcは時間相関幅を示す。
【００２４】
結像光学系について、スペックル強度の相関関数を求める式は複雑になるので、ここでは幾何学的近似により説明する。レンズの開口の大きさをＤとして、光学系の分解能Ｐ_０＝（１＋ｍ）×λ×Ｆ／ｍがＰ_０＜＜Ｄ／２の条件を満たすとき、τc＝Ｐ_０／ｖというスペックルの時間相関幅が与えられる。ここで、ｍは結像倍率、λは波長、ＦはレンズのＦナンバである。すなわち、τcは筆記速度ｖに反比例している。光学系の構成が決まるとその分解能である比例定数Ｐ_０が決まるので、フォトダイオード５が検出したレーザ光を基にして相関関数によりτcを求めることにより筆記速度を求め、求めた筆記速度ｖを時間で積分して移動量を計算できる。例えば演算部８の移動量算出手段８１は、図５に示すように遅延回路８１ａ、乗算回路８１ｂ及び積分回路８１ｃを備える。遅延回路８１ａ、乗算回路８１ｂはフォトダイオード５からの出力信号Ｆ(t)を基にして相関関数Ｆ(t)Ｆ(t−τ）を求め、積分回路８１ｃは求めた相関関数Ｆ(t)Ｆ(t−τ）を積分して時間相関幅τcを求めることにより筆記速度ｖを求める。移動量算出手段８１は求めた筆記速度ｖを時間で積分して移動量を計算する。上記自己相関法による移動量の測定はペン型入力装置２の傾斜の影響が少ないので、正確に移動量を求めることができる。この移動量と移動方向とを検出して組合わせると、図形や文字等の入力を行うことができる。
【００２５】
次ぎに、上記構成のペン型入力装置２が上記移動方向の検出をする場合について説明する。ペン芯９に作用するの力方向を検出する応力センサ３としては、例えばピエゾ抵抗効果を用いたストレインゲージを使用する。応力センサ３は、図６に示すように支持体１４にペン芯９の上端を接触して設けられ、筆記動作によりペン芯９が受ける力をｘ方向検出用のピエゾ抵抗素子１０〜１３及びｘ方向検出用のピエゾ抵抗素子１０〜１３と直交させて設けた同数のｙ方向検出用のピエゾ抵抗素子（不図示）により検出する。ｘ方向検出用のピエゾ抵抗素子１０〜１３及びｙ方向検出用のピエゾ抵抗素子は、それぞれホイーストンブリッジ回路により各ピエゾ抵抗の変化をモニタすることにより力成分を出力する。移動方向検出手段８２は、例えば前記各ホイ−ストンブリッジ回路の出力の出力の比較を行う比較演算回路を備え、筆記面１上での二次元的な筆記方向を求める。このように、移動方向の検出をペン型入力装置２のペン軸１８と直交する２方向の応力を検出して行なうので、正確にペン型入力装置２の移動方向及び移動量を求めることができると共に装置を小型化することができる。
【００２６】
なお、ペン型入力装置２は、例えば図７に示すようにペン軸１８と直交するｘｙ軸上にペン軸１８を中心として設けた４個のフォトダイオード５を有するようにしても良い。光源４をペン型入力装置２の筐体のペン軸１８近くに設け、２個のフォトダイオード５ａ，５ｂを前記光源４の照射方向に対してほぼ垂直な方向に設ける。更に、前記フォトダイオード５ａ，５ｂの設置方向に対して直交した方向にもう一組のフォトダイオード（不図示）を設ける。光源４が発生したレーザ光は発散して筆記面１に到着する。ここで、発散させているのはフォトダイオード５による検出の死角を小さくするためである。ただし、光源４の強度が十分にとれる場合に限定され、十分な強度がとれない場合には、適当にレンズで集光して強度を確保する必要がある。筆記面１に照射されたレーザ光は筆記面１で散乱され、ＳＰを生じる。フォトダイオード５ａ，５ｂはこのＳＰを前記二つのレンズ７ａ，７ｂを通して検出する。また、同様に前記もう一組のフォトダイオードにおいても同様な検出が可能である。これら４個のフォトダイオード５はそれぞれ、図３に示したような波形の信号を検出する。ペン型入力装置２が傾いた状態では、前記４個のフォトダイオード５において、各フォトダイオード５と筆記面１との距離に応じて異なった振幅の波形が得られる。補正手段８３はこの振幅の強度をとり、それぞれを比較することによりペンの傾斜方向及び傾斜量を求め、移動量算出手段８１が算出した移動量を補正するので、さらに移動量を正確に検出できる。
【００２７】
また、上記４個の光源５を用いる代わりに３個の光源５をペン軸１８に直交する面上にそれぞれ等間隔に配置しても良い。
【００２８】
さらに、ペン型入力装置２は光源４及びフォトダイオード５の光軸角度を変える光軸角度変更部１７を有し、ペン型入力装置２の筆記面１からの距離及びペン型入力装置２の傾斜等によりフォトダイオード５の検出不可能領域が発生することを防止しても良い。例えば、図８（ａ）に示すペン型入力装置２と筆記面１との距離が、図８（ｂ）に示すように長さｚだけ変位した場合、光源４及びフォトダイオード５を固定した状態では、検出が不可能になる。そこで、例えば加速度センサから成りペン軸１８方向であるｚ方向の加速度を検出するｚ方向検出手段（不図示）を別途設け、このｚ方向検出手段の検出結果に応じて、光源４及びフォトダイオード５の光軸角度を変化させることにより、検出が可能になる。ペン型入力装置の傾きについても前記のように傾斜方向及び傾斜量を求め、同様に光源４及びフォトダイオード５の光軸角度を変化させることにより、傾きによる検出不可能領域をなくすことができる。なお、光軸角度変更部１７は、コイルを用いて構成し電磁現象により変位させるようにしても良いし、逆圧電効果素子を用いても良い。
【００２９】
また、上記実施例では移動方向の検出に応力センサ３を用いたが、図９に示すように加速度センサ１５を用いても良い。図に示すように、ペン型入力装置２の筐体内部にｘ軸方向用の加速度センサ１５及びｘ軸方向用の加速度センサ１５と直交させたｙ軸検出用の加速度センサ（不図示）を設ける。ここで、図中に示した矢印Ａ，Ｂは加速度センサ１５の加速度検出軸（主軸）方向を示す。加速度センサ１５としては、ピエゾ抵抗方式、圧電方式、静電容量方式のいずれのタイプのものでも良いが、小型で加速度検出周波数の広いものが好ましい。例えば、ピエゾ抵抗方式の加速度センサでは、加速度に対してリニアな電圧出力が得られるので、電圧出力から容易に加速度が求まる。移動方向検出手段８２は、例えば上記のように直交して設けられた二つの加速度センサの出力の比較を行う比較演算回路により成り、筆記面１上での筆記方向を知る。前記の応力センサ３を用いた場合では、ペン芯９に直接固定する必要があったが、加速度センサ１５は、ペン芯９に固定する必要がなく任意に設置場所を選べる。また、従来技術に記載したように、加速度センサ１５を移動量検出手段に用いる場合、検出精度に大きな誤差を生ずるか、または前記誤差を補正する為の複雑な回路が必要となり、ペン型の入力装置に適用することは困難となる。これに対して、加速度センサ１５を移動方向検出手段に用いるので、かかる誤差の要因を無くすことができ、スペックルパターンを用いた移動量の検出と組合わせることにより、ペン型入力装置２の構造をより簡単にでき、また、組立て工程をより簡単にすることができる。
【００３０】
また、移動方向をペングリップ部の圧力変化から求めるようにしても良い。ペン型入力装置２は、図１０に示すように、筆記の際に指が接触するペングリップ部２１に指による圧力変化を検出する圧力センサ１６をペン型入力装置２の筐体の外壁に複数個設ける。圧力センサ１６としては磁気抵抗素子やホール素子を利用した磁気センサや圧電セラミックス、加圧電導性ゴム、コンデンサマイクのように静電容量若しくは電磁誘導を用いたセンサのいずれを用いても良い。また、それぞれの指毎に異なるセンサを用いても良い。これらの圧力センサ１６でペンを握った際の複数の指からの圧力を検出する。筆記方向により、これらの複数の指の圧力がそれぞれ変化する。移動方向検出手段８はこれらの変化量を筆記方向と対応させて定量化し、適当な比較演算を行い筆記方向が求まる。この方法では、適当な圧力センサ１５をペン型入力装置２の筐体外壁に設けるだけで良いので、構造が容易であり簡単に組立て作業を効率化できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、筆記面の反射により発生したスペックルパターンを検出し、検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン型入力装置の移動速度を求め、求めた移動速度を積分して移動量を計算し、ペン型入力装置のペン軸と直交する２方向の応力を検出し、検出した２方向の応力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、ペン軸と直交する面上のそれぞれ等間隔な複数箇所でスペックルパターンを検出して、検出した各スペックルパターンの強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量を補正するので、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００３２】
さらに、光の光軸角度を変えることができるので、傾斜等により検出不可能領域が発生することを防止することができる。
【００３３】
また、ペン軸と直交する２方向の加速度の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出する。加速度の検出は位置による影響が少ないので、設置位置に精度を必要とせず、構成及び組立て作業を容易にできる。更に、ペン軸と直交する面上のそれぞれ等間隔な複数箇所でスペックルパターンを検出して、検出した各スペックルパターンの強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量を補正するので、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【００３４】
また、ペン型入力装置のペングリップ部におけるユーザの指の圧力をペン型入力装置のペン軸と直交する少なくとも２方向から検出し、検出した少なくとも２方向の圧力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出するので、構成及び組立て作業を容易にできる。更に、ペン軸と直交する面上のそれぞれ等間隔な複数箇所でスペックルパターンを検出して、検出した各スペックルパターンの強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め、移動量を補正するので、傾斜による移動量検出結果の影響をなくし、正確に移動量を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す側面図である。
【図２】演算部の構成図である。
【図３】フォトダイオードの出力波形図である。
【図４】時間と相関係数との関係を示す説明図である。
【図５】移動方向検出手段の処理の流れ図である。
【図６】応力センサの配置図である。
【図７】傾斜を検出するペン型入力装置の側面図である。
【図８】レーザ光の検出ができなくなる場合を示す説明図である。
【図９】加速度センサを用いた場合の側面図である。
【図１０】圧力センサを用いた場合の側面図である。
【符号の説明】
１筆記面
２ペン型入力装置
３応力センサ
４光源
５フォトダイオード
８演算部
８１移動量算出部
８２移動方向検出部
８３補正部
１５加速度センサ
１６圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pen-type input device for inputting a cursor movement and a graphic to a computer device or the like, and more particularly to improving detection accuracy of a graphic to be input.
[0002]
[Prior art]
As an input device for a computer, a keyboard, a mouse, a digitizer, a light pen, a tablet, and the like are used. With the downsizing of computers, the demand for portable terminal devices has increased and the number of users has increased year by year. The downsizing of the keyboard is limited in terms of operability, and is not practical for portable terminals. The mouse can be miniaturized as a pointing device, but has a problem that it is not suitable for inputting graphics and characters. Therefore, in such a small portable terminal device, a pen-type input device (combination of a tablet and a pen) is often used as a graphic and character input device. Considering the further miniaturization of these input devices, the size of the tablet becomes an obstacle and cannot be expected so much. Therefore, as a tabletless input device, for example, a pen-type data input device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-274271 detects the position by sensing the position of a pen formed on the tip of the pen and senses it on the pen side. What provided the function is disclosed.
[0003]
A pen type computer device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-156519 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-67799 are disclosed in which a position is detected by an acceleration sensor, a gyro, etc. and a sensing function is provided on the pen side. And a pencil type input device described in JP-A-6-230886.
[0004]
Further, as a device for detecting the position by a speckle pattern on a writing surface by a light source such as a laser beam, there is a position specifying device described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-287725.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the sensing function is provided on the pen side by detecting the position by the rotation of the ball formed at the tip of the pen as in the pen type data input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-274271, A transmission mechanism for detecting the amount and direction of movement based on the rotation of the ball is required, and it is difficult to reduce the size.
[0006]
Further, a pen-type computer device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-156519, a pen-type computer input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-67799, and a pencil-type input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-230886. Then, since the movement amount in the biaxial direction perpendicular to the pen axis is detected by an acceleration sensor or the like, the influence of the tilt of the apparatus must be corrected. As the tilt detection means, a method of taking a difference in acceleration provided at the upper part and the lower part of the pen, a method using a gyro, and the like are being studied. However, since the former has to take the difference after integrating the output from each acceleration sensor twice, a large error occurs in the detection accuracy, so that the dynamic inclination cannot be obtained accurately. In the latter case, a piezoelectric vibrating gyroscope is used in consideration of the size of the pen. However, with the piezoelectric vibrating gyroscope, it is difficult to obtain an accurate inclination angle due to the drift. Considering this point, when using an acceleration sensor as a pen movement detection means, a large error occurs in detection accuracy or a complicated circuit for correcting the error is required, and this is applied to a pen-type input device. It will be difficult to do.
[0007]
Further, in the position designation apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-287725, the velocity measurement by the laser speckle method is performed with irregular spot-like luminance distribution (laser speckle) that appears when an object is irradiated with a laser beam. (Pattern) translates in proportion to the speed of the movement of the object, and is less affected by the tilt of the device. However, two-dimensional coordinate detection requires multiple detection elements, which reduces the size of the device. Is blocked.
[0008]
For two-dimensional coordinate detection, a two-beam correlation method (detecting the movement of an object by two effects of speckle and Doppler) can be used, but the processing system for processing the obtained data is complicated. Is not practical. For these reasons, those having many detection elements are not suitable for small-sized input devices such as pen-type input devices.
[0009]
The present invention has been made to eliminate such disadvantages, and an object of the present invention is to accurately detect the moving direction and amount of movement of the apparatus with a simple configuration and to reduce the size of the input apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The pen-type input device according to the present invention includes a light source, speckle detection means, movement amount calculation means, stress sensor, movement direction detection means, and correction means , and the light source irradiates the writing surface with light to detect speckle. The means is arranged on a plane orthogonal to the pen axis at a plurality of equal intervals, detects the speckle pattern generated by reflection from the writing surface, and the movement amount calculation means detects the speckle pattern detected by the speckle detection means. The movement speed of the pen-type input device is obtained from the time correlation width, and the movement amount is calculated by integrating the obtained movement speed. The stress sensor is provided on the upper end of the pen core and is provided on the support that supports the pen core. The stress in the two directions perpendicular to the pen axis received by the pen core is detected by the writing operation , and the moving direction detecting means detects the moving direction of the pen tip on the writing plane from the magnitude of the stress in the two directions detected by the stress sensor. Shi The correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means to determine the inclination of the pen-type input device, corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means, and calculates the movement amount detection result by the inclination. The movement amount can be accurately detected without any influence.
[0011]
Further, the optical axis angle changing unit changes the optical axis angle of the light source and the speckle detection means to prevent the occurrence of an undetectable region due to an inclination or the like.
[0012]
The pen-type input device according to the present invention includes a light source, speckle detection means, movement amount calculation means, acceleration sensor, movement direction detection means, and correction means. The light source irradiates the writing surface with light, and The speckle detection means is arranged on a surface orthogonal to the pen axis at a plurality of equal intervals, detects speckle patterns generated by reflection from the writing surface, and the movement amount calculation means detects speckles detected by the speckle detection means. The movement speed of the pen-type input device is obtained from the time correlation width of the pattern, the movement amount is calculated by integrating the obtained movement speed, and the acceleration sensor detects the acceleration in two directions orthogonal to the pen axis of the pen-type input device. The moving direction detecting means detects the moving direction of the nib on the writing plane from the magnitude of the acceleration in the two directions detected by the acceleration sensor, and the correcting means is a speckle pattern from each speckle detecting means. Comparing the detected intensity determined inclination of the pen-type input device, by correcting the amount of movement the movement amount calculating means is calculated to eliminate the influence of the movement amount detection result by the slope can be detected accurately moving amount.
[0013]
The pen-type input device according to the present invention further includes a light source, speckle detection means, movement amount calculation means, pressure detection means, movement direction detection means, and correction means, and the light source irradiates the writing surface with light, The speckle detection means is arranged on a surface orthogonal to the pen axis at a plurality of equal intervals, detects speckle patterns reflected from the writing surface, and the movement amount calculation means detects the specs detected by the speckle detection means. The movement speed of the pen-type input device is obtained from the time correlation width of the pattern, and the movement amount is calculated by integrating the obtained movement speed, and the pressure detection means detects the pressure of the user's finger in the pen grip portion of the pen-type input device. detected from at least two directions perpendicular to the pen shaft of the pen-type input device, the moving direction detecting means moves at the pen tip of the writing on the plane from the magnitude of the pressure in the at least two directions in which the pressure detecting means has detected The correction means detects the inclination of the pen-type input device by comparing the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means, corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means, The amount of movement can be accurately detected without affecting the movement amount detection result.
[ 0014 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The pen-type input device according to the present invention is a pen-type input device that inputs a coordinate and a writing shape based on a movement direction and a movement amount detected by detecting a movement direction and a movement amount on a writing plane. A laser speckle method generally used for speed detection is used for detection. Velocity measurement by the laser speckle method utilizes the fact that the irregular spot-like luminance distribution (laser speckle pattern) that appears when an object is irradiated with a laser beam translates in proportion to the velocity of the object. As a method for converting to speed, there are an autocorrelation method, a cross-correlation method, a contrast method, and the like. Here, the speed is obtained from the speckle pattern using the cross correlation method, and the movement amount is calculated by integrating the obtained speed.
[ 0015 ]
The pen-type input device includes a light source, speckle detection means, and movement amount calculation means in order to obtain the movement amount. The light source irradiates the writing surface with a coherent light such as a laser beam through the lens. The laser light emitted from the light source is scattered by a writing surface having an optically rough random surface shape, the phase of the laser light is randomly modulated, and a speckle pattern having light intensity contrast is generated. The speckle pattern is point-detected by speckle detection means including a light receiving element such as a photodiode. The movement amount calculation means includes, for example, a delay circuit, a multiplication circuit, and an integration circuit. The time correlation width is obtained based on the laser light detected by the photodiode by the delay circuit and the multiplication circuit, and the integration circuit obtains the moving speed of the pen-type input device from the obtained time correlation width. The movement amount calculation means integrates the obtained movement speed to obtain the movement amount.
[ 0016 ]
If the movement direction is detected using the laser speckle method, a plurality of detection units are required, and the apparatus becomes large. Therefore, for the detection of the movement direction, the stress on the pen tip portion is detected. The pen-type input device includes two stress sensors and a movement direction detecting means for obtaining the movement direction, and the two stress sensors are provided on the upper end of the pen core and are provided on a support that supports the pen core. The stress in two directions orthogonal to the pen axis received by the pen core is detected by the writing operation. The moving direction detecting means detects the moving direction of the pen tip on the writing plane from the magnitude of the stress in the two directions detected by the stress sensor.
[ 0017 ]
Furthermore, a plurality of speckle detection means provided at equal intervals on a surface orthogonal to the correction means and the pen axis are provided, and the correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means to compare the pens. The inclination of the mold input device is obtained, and the movement amount calculated by the movement amount calculation means is corrected . Therefore, according to the present invention, the influence of the movement amount detection result due to the inclination can be eliminated . For example, even when the tilt direction changes during writing, the amount of movement can be accurately detected by correcting as described above.
[ 0018 ]
Furthermore, depending on the degree of tilt of the pen-type input device, the speckle pattern generated by scattering of the laser light irradiated by the light source may not be detected by the speckle detection means. Further, by changing the optical axis angle of the speckle detection means, it is possible to prevent an undetectable region from being generated due to an inclination or the like. The optical axis angle changing unit changes the optical axis angles of the light source and the speckle detection means based on, for example, the inclination of the pen-type input device obtained as described above.
[ 0019 ]
Further, an acceleration sensor is provided instead of the stress sensor, and the movement direction detecting means detects the movement direction of the pen tip on the writing plane from the magnitude of acceleration in two directions orthogonal to the pen axis detected by the acceleration sensor , and A plurality of speckle detection means provided at equal intervals are provided on a plane orthogonal to the correction means and the pen axis, and the correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means and inputs the pen type. The inclination of the apparatus is obtained, and the movement amount calculated by the movement amount calculation means is corrected. Therefore, according to the present invention, the influence of the movement amount detection result due to the inclination is eliminated, and the movement amount can be detected accurately .
[ 0020 ]
Further, instead of the stress sensor, there is provided pressure detection means for detecting the pressure of the user's finger in the pen grip portion of the pen type input device from at least two directions orthogonal to the pen axis of the pen type input device, and the moving direction detection means is Speckles that detect the direction of movement of the pen tip on the writing plane from the magnitude of pressure detected in at least two directions by the pressure detecting means, and that are provided on the surface orthogonal to the correcting means and the pen axis at a plurality of intervals. A detection unit is provided, and the correction unit compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection unit to obtain the inclination of the pen-type input device, and corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation unit. Therefore, according to the present invention, the influence of the movement amount detection result due to the inclination is eliminated, and the movement amount can be detected accurately.
[ 0021 ]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram of a pen-type input device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the pen-type input device 2 that moves on the writing surface 1 includes a stress sensor 3 provided at the upper end of the pen core 9, a laser light source, and the like. Spectra detection means includes a light source 4 for irradiating light, a photodiode 5 for receiving a speckle pattern from the writing surface 1 through a light receiving side lens 7, and the like. The pen-type input device 2 includes a calculation unit 8 having a movement amount calculation unit 81, a movement direction detection unit 82, and a correction unit 83, as shown in FIG.
[ 0022 ]
The laser light generated by the light source 4 passes through the light source side lens 6 and irradiates the writing surface 1. Since the surface of the writing surface 1 has an optically rough random surface shape, when the laser light is scattered, the phase of the laser light is randomly modulated, and the spec is a random pattern with light intensity contrast A pattern (hereinafter referred to as “SP”) is generated. Thus, SP generated on the writing surface 1 reaches the photodiode 5 through the light receiving side lens 7. Since the photodiode 5 is used, the detection of the laser light is point detection. The stress sensor 3 is provided in contact with the pen core 9 and detects the direction of the force acting on the pen core 9. Hereinafter, operations of the movement amount detection process and the movement direction detection process of the pen-type input device 2 configured as described above will be described.
[ 0023 ]
First, the operation of the process in which the pen-type input device 2 configured as described above measures the movement amount by the autocorrelation method will be described. The photodiode 5 detects the reached laser beam and outputs a signal having a waveform as shown in FIG. 3, for example. Since SP is generated in the laser light detected by the photodiode 5, when the autocorrelation coefficient indicated by ∫F (t) F (t−τ) dt is obtained, the time of the correlation coefficient as shown in FIG. Data is obtained. In the figure, τc represents a time correlation width.
[ 0024 ]
Since the expression for obtaining the correlation function of speckle intensity is complicated for the imaging optical system, it will be explained here by geometric approximation. When the lens aperture size is D and the optical system resolution P ₀ = (1 + m) × λ × F / m satisfies the condition of P ₀ << D / 2, the speckle of τc = P ₀ / v A time correlation width is given. Here, m is the imaging magnification, λ is the wavelength, and F is the F number of the lens. That is, τc is inversely proportional to the writing speed v. When the configuration of the optical system is determined, the proportionality constant P ₀ which is the resolution is determined. Therefore, the writing speed is obtained by obtaining τc by the correlation function based on the laser beam detected by the photodiode 5, and the obtained writing speed v is obtained. The amount of movement can be calculated by integrating over time. For example, the movement amount calculation means 81 of the calculation unit 8 includes a delay circuit 81a, a multiplication circuit 81b, and an integration circuit 81c as shown in FIG. The delay circuit 81a and the multiplication circuit 81b obtain a correlation function F (t) F (t−τ) based on the output signal F (t) from the photodiode 5, and the integration circuit 81c obtains the obtained correlation function F (t). The writing speed v is obtained by integrating F (t−τ) to obtain the time correlation width τc. The movement amount calculating means 81 calculates the movement amount by integrating the obtained writing speed v with time. Since the movement amount measurement by the autocorrelation method is less affected by the inclination of the pen-type input device 2, the movement amount can be accurately obtained. When this movement amount and movement direction are detected and combined, it is possible to input figures, characters and the like.
[ 0025 ]
Next, a case where the pen-type input device 2 having the above configuration detects the moving direction will be described. For example, a strain gauge using a piezoresistance effect is used as the stress sensor 3 that detects the direction of the force acting on the pen core 9. As shown in FIG. 6, the stress sensor 3 is provided in contact with the support 14 at the upper end of the pen core 9, and the force received by the pen core 9 by the writing operation is detected in the x-direction detecting piezoresistive elements 10-13 and x. Detection is performed by the same number of piezoresistive elements (not shown) for detecting the y direction provided orthogonal to the piezoresistive elements 10 to 13 for detecting the direction. The piezoresistive elements 10 to 13 for detecting the x direction and the piezoresistive elements for detecting the y direction output force components by monitoring changes in the piezoresistors by the Wheatstone bridge circuit. The moving direction detection means 82 includes a comparison operation circuit that compares the outputs of the respective Wheatstone bridge circuits, for example, and obtains a two-dimensional writing direction on the writing surface 1. As described above, since the movement direction is detected by detecting stress in two directions orthogonal to the pen shaft 18 of the pen type input device 2, the movement direction and amount of movement of the pen type input device 2 can be accurately obtained. In addition, the apparatus can be miniaturized.
[ 0026 ]
The pen-type input device 2 may include four photodiodes 5 provided around the pen shaft 18 on the xy axis orthogonal to the pen shaft 18 as shown in FIG. The light source 4 is provided near the pen shaft 18 of the housing of the pen-type input device 2, and the two photodiodes 5 a and 5 b are provided in a direction substantially perpendicular to the irradiation direction of the light source 4. Further, another set of photodiodes (not shown) is provided in a direction perpendicular to the direction in which the photodiodes 5a and 5b are installed. The laser beam generated by the light source 4 diverges and reaches the writing surface 1. Here, the reason for diverging is to reduce the blind spot of detection by the photodiode 5. However, it is limited to the case where the intensity of the light source 4 can be sufficiently obtained. When the intensity of the light source 4 is not sufficient, it is necessary to collect the light with a lens appropriately to ensure the intensity. The laser light applied to the writing surface 1 is scattered by the writing surface 1 to generate SP. The photodiodes 5a and 5b detect this SP through the two lenses 7a and 7b. Similarly, similar detection is possible with the other set of photodiodes. Each of the four photodiodes 5 detects a signal having a waveform as shown in FIG. In the state where the pen-type input device 2 is tilted, in the four photodiodes 5, waveforms having different amplitudes are obtained depending on the distance between each photodiode 5 and the writing surface 1. The correction means 83 takes the intensity of this amplitude, compares the two to obtain the tilt direction and the tilt amount of the pen, and corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means 81, so that the movement amount can be detected more accurately. .
[ 0027 ]
It may also be disposed in each such interval three light sources 5 on a plane orthogonal to the pen shaft 18 instead of using a light source 5 of the four above.
[ 0028 ]
Furthermore, the pen type input device 2 has an optical axis angle changing unit 17 that changes the optical axis angles of the light source 4 and the photodiode 5, and the distance from the writing surface 1 of the pen type input device 2 and the inclination of the pen type input device 2. For example, the undetectable region of the photodiode 5 may be prevented from being generated. For example, when the distance between the pen-type input device 2 and the writing surface 1 shown in FIG. 8A is displaced by the length z as shown in FIG. 8B, the light source 4 and the photodiode 5 are fixed. Then, detection becomes impossible. Therefore, for example, a z-direction detection unit (not shown) configured by an acceleration sensor and detecting the acceleration in the z-direction that is the pen axis 18 direction is separately provided, and the light source 4 and the photodiode 5 according to the detection result of the z-direction detection unit. Detection can be performed by changing the optical axis angle. As for the tilt of the pen-type input device, the tilt direction and the tilt amount are obtained as described above, and similarly, by changing the optical axis angles of the light source 4 and the photodiode 5, it is possible to eliminate the undetectable region due to the tilt. The optical axis angle changing unit 17 may be configured by using a coil and displaced by an electromagnetic phenomenon, or an inverse piezoelectric effect element may be used.
[ 0029 ]
In the above embodiment, the stress sensor 3 is used to detect the moving direction, but an acceleration sensor 15 may be used as shown in FIG. As shown in the figure, an x-axis direction acceleration sensor 15 and a y-axis detection acceleration sensor (not shown) orthogonal to the x-axis direction acceleration sensor 15 are provided in the housing of the pen-type input device 2. . Here, arrows A and B shown in the figure indicate the direction of the acceleration detection axis (main axis) of the acceleration sensor 15. The acceleration sensor 15 may be of any type such as a piezoresistive method, a piezoelectric method, or a capacitance method, but is preferably small and has a wide acceleration detection frequency. For example, in a piezoresistive acceleration sensor, a linear voltage output can be obtained with respect to the acceleration, so that the acceleration can be easily obtained from the voltage output. The moving direction detection means 82 is composed of, for example, a comparison operation circuit that compares the outputs of two acceleration sensors provided orthogonally as described above, and knows the writing direction on the writing surface 1. In the case where the stress sensor 3 is used, it is necessary to fix the sensor directly to the pen core 9. However, the acceleration sensor 15 does not need to be fixed to the pen core 9, and the installation location can be arbitrarily selected. Further, as described in the prior art, when the acceleration sensor 15 is used as the movement amount detecting means, a large error is caused in the detection accuracy or a complicated circuit for correcting the error is required. It becomes difficult to apply to the apparatus. On the other hand, since the acceleration sensor 15 is used as the moving direction detection means, the cause of such an error can be eliminated, and the structure of the pen-type input device 2 can be combined with detection of the moving amount using the speckle pattern. And the assembly process can be simplified.
[ 0030 ]
Further, the moving direction may be obtained from the pressure change of the pen grip portion. As shown in FIG. 10, the pen-type input device 2 includes a plurality of pressure sensors 16 on the outer wall of the housing of the pen-type input device 2 that detect a pressure change caused by the finger on the pen grip portion 21 that is in contact with the finger during writing. Provide one. As the pressure sensor 16, any of a magnetic sensor using a magnetoresistive element or a Hall element, a piezoelectric ceramic, a pressure conductive rubber, or a sensor using electrostatic induction such as a capacitor microphone may be used. Different sensors may be used for each finger. These pressure sensors 16 detect pressures from a plurality of fingers when the pen is held. Depending on the writing direction, the pressure of these fingers changes. The movement direction detecting means 8 quantifies these changes in correspondence with the writing direction, and performs an appropriate comparison operation to determine the writing direction. In this method, it is only necessary to provide an appropriate pressure sensor 15 on the outer wall of the pen-type input device 2, so that the structure is easy and the assembly work can be simplified.
[ 0031 ]
【The invention's effect】
As described above, the present invention detects the speckle pattern generated by the reflection of the writing surface, determines the moving speed of the pen-type input device from the time correlation width of the detected speckle pattern, and integrates the calculated moving speed. The amount of movement is calculated , the stress in two directions perpendicular to the pen axis of the pen-type input device is detected, the direction of movement of the pen tip on the writing plane is detected from the magnitude of the detected stress in the two directions, and the pen axis Speckle patterns are detected at multiple points on the surface orthogonal to each other, and the intensity of each detected speckle pattern is compared to determine the inclination of the pen-type input device and the amount of movement is corrected. The movement amount can be accurately detected by removing the influence of the movement amount detection result due to.
[ 0032 ]
Furthermore, since the optical axis angle of light can be changed, it is possible to prevent an undetectable region from being generated due to inclination or the like.
[ 0033 ]
Further, the moving direction of the pen tip on the writing plane is detected from the magnitude of acceleration in two directions orthogonal to the pen axis. Since the detection of acceleration is less affected by the position, the installation position does not require accuracy, and the configuration and assembly work can be facilitated. Furthermore, speckle patterns are detected at a plurality of equally spaced locations on the surface orthogonal to the pen axis, and the intensity of each detected speckle pattern is compared to determine the inclination of the pen-type input device, thereby correcting the amount of movement. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the movement amount detection result due to the inclination and to accurately detect the movement amount.
[ 0034 ]
Further, the pressure of the user's finger in the pen grip portion of the pen type input device is detected from at least two directions orthogonal to the pen axis of the pen type input device, and the writing plane of the pen tip is determined from the detected pressure magnitudes in at least two directions. Since the upper moving direction is detected, the configuration and assembly work can be facilitated. Furthermore, speckle patterns are detected at a plurality of equally spaced locations on the surface orthogonal to the pen axis, and the intensity of each detected speckle pattern is compared to determine the inclination of the pen-type input device, thereby correcting the amount of movement. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the movement amount detection result due to the inclination and to accurately detect the movement amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a calculation unit.
FIG. 3 is an output waveform diagram of a photodiode.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between time and a correlation coefficient.
FIG. 5 is a flowchart of processing of a moving direction detection unit.
FIG. 6 is a layout diagram of stress sensors.
FIG. 7 is a side view of a pen-type input device that detects inclination.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a case where the laser beam cannot be detected.
FIG. 9 is a side view when an acceleration sensor is used.
FIG. 10 is a side view when a pressure sensor is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Writing surface 2 Pen type input device 3 Stress sensor 4 Light source 5 Photodiode 8 Calculation part 81 Movement amount calculation part 82 Movement direction detection part 83 Correction part 15 Acceleration sensor 16 Pressure sensor

Claims

筆記平面上の移動方向と移動量を検出して検出した移動方向及び移動量を基に座標入力及び筆記形状の入力を行なうペン型入力装置において、
光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と応力センサと移動方向検出手段と補正手段を備え、
光源は筆記面に対して光を照射し、
スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、
移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン先の移動速度を求め、求めた移動速度を積分してペン先の筆記平面上における移動量を算出し、
応力センサはペン芯の上端に設けられてペン芯を支持する支持体上に設けられ、筆記動作によりペン芯が受けるペン軸と直交する２方向の応力を検出し、
移動方向検出手段は応力センサが検出した２方向の応力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、
補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め移動量算出手段が算出した移動量を補正することを特徴とするペン型入力装置。In a pen-type input device for inputting coordinates and writing shape based on the detected moving direction and moving amount by detecting the moving direction and moving amount on the writing plane,
A light source, speckle detection means, movement amount calculation means, stress sensor, movement direction detection means, and correction means ,
The light source irradiates the writing surface with light,
The speckle detection means is arranged at a plurality of equal intervals on a surface orthogonal to the pen axis , detects a speckle pattern generated by reflection from the writing surface,
The movement amount calculating means calculates the movement speed of the pen tip from the temporal correlation width of the speckle pattern detected by the speckle detection means, calculates the movement amount on the writing plane of the pen tip by integrating the calculated movement speed,
The stress sensor is provided on a support body that is provided at the upper end of the pen core and supports the pen core, and detects stress in two directions orthogonal to the pen axis that the pen core receives by writing operation .
The moving direction detection means detects the moving direction on the writing plane of the pen tip from the magnitude of the stress in the two directions detected by the stress sensor ,
The correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means to determine the inclination of the pen type input apparatus, and corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means .

光源及びスペックル検出手段の光軸角度を変える光軸角度変更部を備える請求項１記載のペン型入力装置。The pen-type input device according to claim 1, further comprising an optical axis angle changing unit that changes an optical axis angle of the light source and speckle detection means .

筆記平面上の移動方向と移動量を検出して検出した移動方向及び移動量を基に座標入力及び筆記形状の入力を行なうペン型入力装置において、
光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と加速度センサと移動方向検出手段と補正手段を備え、
光源は筆記面に対して光を照射し、
スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、
移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン先の移動速度を求め、求めた移動速度を積分してペン先の筆記平面上における移動量を算出し、
加速度センサはペン型入力装置のペン軸と直交する２方向の加速度を検出し、
移動方向検出手段は加速度センサが検出した２方向の加速度の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、
補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め移動量算出手段が算出した移動量を補正することを特徴とするペン型入力装置。 In a pen-type input device for inputting coordinates and writing shape based on the detected moving direction and moving amount by detecting the moving direction and moving amount on the writing plane,
A light source, speckle detection means, movement amount calculation means, acceleration sensor, movement direction detection means, and correction means,
The light source irradiates the writing surface with light,
The speckle detection means is arranged at a plurality of equal intervals on a surface orthogonal to the pen axis, detects a speckle pattern generated by reflection from the writing surface,
The movement amount calculating means calculates the movement speed of the pen tip from the temporal correlation width of the speckle pattern detected by the speckle detection means, calculates the movement amount on the writing plane of the pen tip by integrating the calculated movement speed,
The acceleration sensor detects acceleration in two directions orthogonal to the pen axis of the pen-type input device,
The moving direction detection means detects the moving direction on the writing plane of the pen tip from the magnitude of the acceleration in the two directions detected by the acceleration sensor,
The correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means to determine the inclination of the pen type input apparatus, and corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means .

筆記平面上の移動方向と移動量を検出して検出した移動方向及び移動量を基に座標入力及び筆記形状の入力を行なうペン型入力装置において、
光源とスペックル検出手段と移動量算出手段と圧力検出手段と移動方向検出手段と補正手段を備え、
光源は筆記面に対して光を照射し、
スペックル検出手段はペン軸と直交する面上に複数個の等間隔に配置され、筆記面から反射して発生したスペックルパターンを検出し、
移動量算出手段はスペックル検出手段が検出したスペックルパターンの時間相関幅からペン先の移動速度を求め、求めた移動速度を積分してペン先の筆記平面上における移動量を算出し、
圧力検出手段はペン型入力装置のペングリップ部におけるユーザの指の圧力をペン型入力装置のペン軸と直交する少なくとも２方向から検出し、
移動方向検出手段は圧力検出手段が検出した少なくとも２方向の圧力の大きさからペン先の筆記平面上における移動方向を検出し、
補正手段は各スペックル検出手段からのスペックルパターンの検出強度を比較してペン型入力装置の傾斜を求め移動量算出手段が算出した移動量を補正することを特徴とするペン型入力装置。 In a pen-type input device for inputting coordinates and writing shape based on the detected moving direction and moving amount by detecting the moving direction and moving amount on the writing plane,
A light source, speckle detection means, movement amount calculation means, pressure detection means, movement direction detection means, and correction means,
The light source irradiates the writing surface with light,
The speckle detection means is arranged at a plurality of equal intervals on a surface orthogonal to the pen axis, detects a speckle pattern generated by reflection from the writing surface,
The movement amount calculating means calculates the movement speed of the pen tip from the temporal correlation width of the speckle pattern detected by the speckle detection means, calculates the movement amount on the writing plane of the pen tip by integrating the calculated movement speed,
The pressure detection means detects the pressure of the user's finger in the pen grip portion of the pen type input device from at least two directions orthogonal to the pen axis of the pen type input device,
The moving direction detecting means detects the moving direction on the writing plane of the pen tip from the magnitude of the pressure in at least two directions detected by the pressure detecting means,
The correction means compares the detection intensity of the speckle pattern from each speckle detection means to determine the inclination of the pen type input apparatus, and corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation means .