JPH11288356A - 手書き入力方法及び手書き入力装置 - Google Patents

手書き入力方法及び手書き入力装置

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JPH11288356A
JPH11288356A JP37336498A JP37336498A JPH11288356A JP H11288356 A JPH11288356 A JP H11288356A JP 37336498 A JP37336498 A JP 37336498A JP 37336498 A JP37336498 A JP 37336498A JP H11288356 A JPH11288356 A JP H11288356A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筆記具の筆記位置を追跡する装置を校正す
る。 【解決手段】 筆記具１０は、センサ１２０としての三
つの加速度計１２２，１２３，１２４と三つのジャイロ
スコープ１２６，１２７，１２８とを備えるペンのよう
な器具からなる。センサ１２０からの出力はユーラ変換
によって処理される。筆記具１０を使用するに先立ち、
複数の所定位置に筆記具１０を保持し、センサ１２０の
出力結果を得る。センサ１２０の読み取り結果は、それ
らの所定位置に合わせてマップされる。そして、センサ
１２０の読み取り結果は、標高や温度、筆記面の傾き等
の環境による影響を補うため、予測されるセンサ１２０
の読み取り結果と比較される。こうして、所定位置以外
の位置でも、センサ１２０の出力結果は補間される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筆記具の筆記位置
を追跡する技術に係り、特に、筆記具の位置を追跡する
装置やシステムを構成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピュータや他の装置に情報を
入力するための数々の入力装置がある。一般的には、そ
れらの装置、つまり、マウス、タッチセンサ、パッド等
は、情報が入力される装置に物理的に接続されている。
そして、そのような入力装置は、ペンや鉛筆のような筆
記具で簡単に情報を入力できるようには構成されていな
い。これに対し、ファクシミリ送信文の作成や予定表へ
の予定記入のような動作に際しては、ファクシミリ用の
メッセージを作成したり予定表に予定を記入したりたり
することができる従来の電子的な入力装置（例えばモバ
イルコンピュータやノート型パーソナルコンピュータ
等）を用いるよりも、コンピュータ等に物理的に接続さ
れていないような通常のペンや鉛筆でメッセージを作成
したり予定を記入したりする方がより簡単である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電子的な入力装置とし
ての筆記具を得るためには、筆記具の位置を追跡するた
めの装置やシステムが必要となる。つまり、筆記具の動
きをモニタし、その動きをユーザが入力した文字や図形
等の表現に変換するような装置やシステムが望まれてい
る。このような装置やシステムでは、筆記具による筆記
の追跡を良好に行うために、ユーザの筆記による入力情
報を正確に受信する必要がある。しかしながら、筆記具
は、標高や温度等の条件が様々であるというような多く
の異なる環境の下で使用される。このため、筆記具の位
置を追跡する追跡装置や追跡システムを実現させたとし
ても、筆記具の追跡動作を正確に行うことが困難であ
り、その結果、ユーザの筆記入力を正確に受信すること
ができないであろうことが予想される。そこで、筆記具
が使用される環境を考慮しつつ、自らの動きをモニタす
ることができる筆記具の構成方法や校正装置の実現が望
まれる。
【０００４】本発明の目的は、筆記具の筆記位置を追跡
する装置を校正することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、筆記具の位置
を追跡する装置を校正するための方法及び装置である。
本発明では、筆記具の位置に基づく出力を生成する複数
個のセンサが設けられている。センサの読み取りによっ
て、複数の所定の筆記具位置が得られる。筆記具の位置
に合わせたセンサ出力のマッピンは、所定位置でのセン
サの読み取り結果に基づいて生成される。
【０００６】請求項１記載の手書き入力方法の発明は、
筆記具の位置に応じて生成される複数個のセンサの出力
に基づいて筆記具の筆記位置を追跡する装置を校正する
方法であって、筆記具の所定の複数位置でセンサの読み
取り結果を得る過程と、所定の複数位置でのセンサの読
み取り結果に基づいて筆記具の位置に合わせてセンサ出
力のマッピングを生成する過程と、を備える。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッ
ピングを生成する過程は、所定位置でのセンサ出力に基
いて将来のセンサ出力に対応する将来の筆記具の位置に
おける多項式近似値を判定し、多項式近似値は、所定の
各位置でのセンサの出力を含む。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッ
ピングを生成する過程は、筆記具が第１の所定位置に位
置する場合に第１の所定位置に合わせて特定のセンサに
よる第１の出力電圧をマッピングする過程と、筆記具が
第２の所定位置に位置する場合に第２の所定位置に合わ
せて特定のセンサによる第２の出力電圧をマッピングす
る過程と、第１の所定位置と第２の所定位置との間での
筆記具の位置に合わせて第１の電圧と第２の電圧との間
でのセンサの出力電圧をマッピングする過程と、を備え
る。
【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、筆記面の角度を補うために、筆記具の位置
に合わせてセンサ出力のマッピングを変更する過程を更
に備える。
【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明は、既知の位置に対するマップされた位置の計測でき
る偏向に基づいて、筆記具の位置に合わせてセンサ出力
のマッピングを変更する過程を更に備える。
【００１１】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、筆記具の位置に合わせたセンサ出力のマッ
ピング変更は、パターン認識に基づいて行われる。
【００１２】請求項７記載の発明は、請求項３記載の発
明において、筆記具が第３の所定位置に位置する場合に
第３の所定位置に合わせて特定のセンサによる第３の出
力電圧をマッピングする過程と、第２の所定位置と第３
の所定位置との間での筆記具の位置に合わせて第２の電
圧と第３の電圧との間でのセンサの出力電圧をマッピン
グする過程と、を更に備える。
【００１３】請求項８記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサは第１の加速度計と第２の加速度計
と第３の加速度計計とから構成され、加速度計の出力
は、各加速度計によって計測された重力の力の比例する
電圧である。
【００１４】請求項９記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサは第１のジャイロスコープと第２の
ジャイロスコープと第３のジャイロスコープとから構成
され、ジャイロスコープの出力は、各ジャイロスコープ
によって計測された角速度に比例する電圧である。
【００１５】請求項１０記載の発明は、請求項３記載の
発明において、第１の所定位置は第２の所定位置に対し
て第１の直角の位置である。
【００１６】請求項１１記載の発明は、請求項７記載の
発明において、第１の所定位置は、第２の所定位置に対
して第２の直角の位置であり、第３の所定位置に対して
第３の直角の位置である。
【００１７】請求項１２記載の発明は、請求項３記載の
発明において、第１の所定位置は、第１の加速度計が重
量方向に対して垂直の方向である。
【００１８】請求項１３記載の発明は、請求項３記載の
発明において、第１の所定位置は、第１の加速度計が重
量方向に対して垂直の方向である。
【００１９】請求項１４記載の発明は、請求項３記載の
発明において、第１の所定位置は、第１の加速度計が重
量方向に対して垂直の方向である。
【００２０】請求項１５記載の手書き入力装置の発明
は、入力装置の動きを追跡する装置であって、入力装置
の所定の複数位置でセンサの読み取り結果を得る手段
と、所定の位置でのセンサの読み取り結果に基づいて入
力装置の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを生成
する手段と、を備える。
【００２１】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の発明において、筆記具の位置に合わせてセンサ出力の
マッピングを生成する手段は、筆記具が第１の所定位置
に位置する場合に第１の所定位置に合わせて特定のセン
サによる第１の出力電圧をマッピングする手段と、筆記
具が第２の所定位置に位置する場合に第２の所定位置に
合わせて特定のセンサによる第２の出力電圧をマッピン
グする手段と、第１の所定位置と第２の所定位置との間
での筆記具の位置に合わせて第１の電圧と第２の電圧と
の間でのセンサの出力電圧をマッピングする手段と、を
備える。
【００２２】請求項１７記載の発明は、請求項１６記載
の発明において、筆記具が第３の所定位置に位置する場
合に第３の所定位置に合わせて特定のセンサによる第３
の出力電圧をマッピングする手段と、第２の所定位置と
第３の所定位置との間での筆記具の位置に合わせて第２
の電圧と第３の電圧との間でのセンサの出力電圧を補間
する手段と、を更に備える。
【００２３】請求項１８記載の手書き入力装置の発明
は、筆記具を追跡する装置であって、対応する方向への
加速度に応じて出力電圧を生成する複数個の加速度計
と、筆記具が複数の所定位置に位置する場合に、加速度
計の出力電圧に基づいて加速度計の出力電圧をマップす
る校正回路と、を備える。
【００２４】請求項１９記載の発明は、請求項１８記載
の発明において、複数個の加速度計は、筆記具が第１の
所定位置に位置する場合に第１の電圧を、筆記具が第２
の所定位置に位置する場合に第２の電圧を出力する第１
の加速度計と、筆記具が第１の所定位置に位置する場合
に第３の電圧を、筆記具が第２の所定位置に位置する場
合に第４の電圧を出力する第２の加速度計と、を備え、
校正回路は、第１の所定位置に合わせて第１の電圧及び
第３の電圧をマップし、第２の所定位置に合わせて第２
の電圧及び第４の電圧をマップし、第１の所定位置と第
２の所定位置との間での筆記具の位置に合わせて第１の
電圧と第２の電圧との間の電圧及び第３の電圧と第４の
電圧との間の電圧をマップする。
【００２５】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、第１の所定位置は、第２の所定位置に
対して第１の直角の位置である。
【００２６】請求項２１記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、筆記具が第１の所定位置に位置する場
合に第５の電圧を出力し、筆記具が第２の所定位置に位
置する場合に第６の電圧を出力する第３の加速度計を備
え、校正回路は、第１の所定位置に合わせて第５の電圧
をマップし、第２の所定位置に合わせて第６の電圧をマ
ップし、第１の所定位置と第２の所定位置との間の位置
に合わせて第５の電圧と第６の電圧との間の電圧をマッ
プする。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。本実施の形態は、筆記具のような入力装
置の位置を追跡する装置あるいはシステムを校正するた
めの方法及び装置に関する。以下の記述においては、本
発明の理解のために本発明を説明するという目的で、数
々の特定の細部が規定されていく。しかし、当業者にと
っては、そのような特定の細部の説明なしに、本発明を
実施することができるはずである。例えば、良く知られ
た構造や装置がブロック図等の手法で示される。これ
は、本発明を曖昧にすることを避けるためである。
【００２８】ここで述べられる追跡装置あるいはシステ
ムは、例えば、筆記具の位置を追跡する。筆記具につい
ては、例えば、"METHOD AND APPARATUS FOR PEN-BASED
FAXING"と題して１９９７年９月３０日に米国特許商標
局に提出した出願番号０８／９４０，８３２や、"MANUA
L ENTRY INTERACTIVE PAPER AND ELECTRONIC DOCUMENT
HANDLING AND PROCESSING SYSTEM"と題して１９９５年
１１月１日に米国特許商標局に提出した出願番号０８／
５５１，５３５に記述されている。これらの出願は、本
出願の譲渡人と同一の譲渡人に譲渡されている。このよ
うな筆記具は、ユーザが普通に筆記をするような動作を
ユーザに許容し、ユーザによってなされた筆の運びによ
るデータは、ペン形ファクシミリの場合にはファクシミ
リ装置に送信され、データ入力装置の場合にはデータエ
ントリとして用いられる。
【００２９】勿論、本発明の位置追跡装置もしくはシス
テムを他の態様で用いることも可能である。例えば、"D
IRECT POINTING APPARATUS FOR DIGITAL DISPLAY"と題
して１９９７年４月１８日に米国特許商標局に提出した
出願番号０８／８４０，５５２に記述されている装置の
ようなワイヤレスポインティング装置に本発明により校
正される追跡装置もしくはシステムを適用しても良い。
なお、１９９７年４月１８日に米国特許商標局に提出し
た出願番号０８／８４０，５５２は、本出願の譲渡人と
同一の譲渡人に譲渡されている。
【００３０】以下では、筆記具の筆記位置を追跡する装
置もしくはシステムを校正するための方法及び装置を例
に挙げて説明する。もっとも、ここでの校正方法及び装
置は、カーソル制御装置等のような他の実施の態様に等
しく適用可能である。
【００３１】本実施の形態における筆記具は、３つの加
速度センサ（加速度計）及び３つの角速度センサ（ジャ
イロスコープ）を備えるペン形装置によって構成されて
いる。センサからの出力は、ユーラ変換を介して処理さ
れる。筆記具を使用するに先立ち、ユーザは、複数の所
定位置に筆記具を保持する。これらの位置で、センサの
読み取り結果が得られ、これがマッピング処理される。
換言すると、電圧レベル等のセンサ出力は、追跡装置も
しくはシステムによって所定位置で規定されることにな
る。そして、センサの読み取り結果は、標高や温度、筆
記面の傾斜等のような環境の変化を補うために予測され
るセンサの読み取り結果と比較される。こうして行われ
た校正後、所定位置で得られたセンサの出力を補完する
ことによって、所定位置以外の位置でのセンサの読み取
り結果もその位置に対応するようにマッピングされる。
このようなセンサ出力のマッピングは、所定位置以外の
位置での筆記具の位置の追跡を許容する。
【００３２】ユーザが筆記具で筆記を行った場合、セン
サの出力は、筆記具の位置を追跡するために用いられ、
こうしてユーザによってなされた筆の運びが規定され
る。筆の運びを描写するデータは、メッセージのファク
シミリ送信、予定の記録、他の類似の仕事のような各種
の仕事を完遂するために、格納されて処理される。筆の
運びのデータは、光学的なキャラクタ認識装置（ＯＣ
Ｒ）を用いて格納されたキャラクタやテンプレートを当
てはめるような構成ではなく、現実に筆記具によってな
された筆の運びの図形表現によって構成される。そし
て、筆記データの処理は、筆記具自体において、あるい
は、遠隔地に置かれたコンピュータ装置によって行われ
る。 〔筆記具〕複合センサを有する本発明の筆記具の一態様
について説明する。この筆記具は、物理的に筆記できる
ことが要求されるわけではない。追跡可能な筆記動作を
行うことができれば、いかなる器具や装置であっても良
い。加えて、ユーザが行なう現実の筆の運びが追跡され
て処理されるという構造上、ユーザの手書き品質は重要
視されない。
【００３３】図１は、位置が追跡される筆記具１０の一
例を示す。筆記具１０の下部には、インク供給部１１０
及びペン先１８０が設けられている。上述したように、
筆記具１０は、筆記面１９０のような面に現実に筆記で
きるような構成である必要はない。したがって、インク
供給部１１０は、ペンタイプの筆記器具が求められる場
合にのみ備えられていれば良い。筆記面１９０には、無
地の紙片や、特別の書式をもった用紙や、その他の種類
の筆記面を用いることができる。
【００３４】筆記具１０の上部には、センサとしての追
跡センサ１２０、バッテリ１３０、送受信器１４０及び
ディスプレイ１５０が設けられている。ディスプレイ１
５０には、ＬＥＤ（light emitting diode）やＬＣＤ
（liquid crystal display）が用いられている。追跡セ
ンサ１２０は、３つの加速度計１２２，１２３，１２４
及び３つのジャイロスコープ１２６，１２７，１２８に
よって構成されている。もっとも、センサの数やタイプ
については、期待する正確性及び筆記具１０が用いられ
る環境等に従い適宜選択することができる。一例とし
て、追跡センサ１２０は、位置追跡システムの固定フレ
ームにおける３次元（つまり、ｘ，ｙ，ｚ）上で移動及
び加速度に関するデータを提供する。
【００３５】ペン先１８０及び加速度計１２２，１２
３，１２４は、筆記具が筆記面１９０に接触している場
合の判定に用いられる。一例としては、ペン先１８０が
筆記面に接触している場合の筆の運びだけが処理され
る。勿論、空中での筆記をユーザに許容するような他の
態様も実施可能である。この場合、ペン先１８０が筆記
面に接触している場合の筆の運びだけを選択するのと同
様の処理としては、ユーザによる筆記具１０でのボタン
の押下やスイッチのオンオフ動作のような手法を用いる
ことができる。
【００３６】バッテリ１３０は、追跡センサ１２０、送
受信器１４０、ディスプレイ１５０及び給電が要求され
る筆記具１０の他の構成要素に対して電力を供給する。
送受信器１４０は、追跡センサ１２０からのデータ及び
他のデータを校正回路を含む遠隔コンピュータ装置１７
５に送信する。送受信器１４０は、また、遠隔コンピュ
ータ装置１７５からデータを受信する。ディスプレイ１
５０は、ユーザにフィードバックを提供する。そして、
遠隔コンピュータ装置１７５としては、パーソナルコン
ピュータやファクシミリ装置、あるいは他のコンピュー
タ装置を用いることができる。
【００３７】筆記具１０を使用するために、ユーザは、
筆記面１９０にメッセージを筆記する。ペン先１８０及
びインク供給部１１０は、ユーザに対し、紙片上に筆記
をするかのような状態でのメッセージの筆記を許容す
る。但し、上述したように、筆記面１９０上でメッセー
ジを記録することは必ずしも必要ではないが、そのよう
にした場合には、ユーザの記録のためにメッセージのコ
ピーを残すことができる。
【００３８】ユーザがメッセージを筆記した場合、追跡
センサ１２０は、メッセージを記録するためになされた
筆の運びをモニタする。この場合の筆の運びは、メッセ
ージを記録するためになされた一連の筆の運びである。
追跡センサ１２０からのデータは、送受信器１４０を介
して遠隔コンピュータ装置１７５に送信される。あるい
は、追跡センサ１２０からのデータは、筆記具１０に格
納されて処理されても良い。
【００３９】筆記が筆記具１０でなされた場合、追跡セ
ンサ１２０からの追跡データは、記録されて処理され
る。一例として、追跡センサ１２０によって出力された
筆の運びのデータは、所定の電圧である。加速度計１２
２，１２３，１２４では、その出力電圧は、筆記具１０
の移動フレームにおいて３つの各方向（つまり、ｘ，
ｙ，ｚ）で測定された加速度に比例する。筆記具１０が
静止状態である場合、それらの加速度は、重力（−９．
８１ｍ／ｓｅｃ2 ）の力によってなり立つ。ジャイロス
コープ１２６，１２７，１２８では、その出力電圧は、
筆記具１０の移動フレームにおいて３つの各方向（例え
ば、ｘ，ｙ，ｚ）での筆記具１０の角速度に比例する。
【００４０】加速度計１２２，１２３，１２４及びジャ
イロスコープ１２６，１２７，１２８のそれぞれという
３つのセンサによって生成される電圧レベルは、筆記具
１０の位置に合わせてデータをマッピングする遠隔コン
ピュータ装置１７５に送信される。電圧レベルの送信
は、アナログデジタル変換器を用いてセンサ出力の電圧
レベルをサンプリングし、送受信器１４０を介して遠隔
コンピュータ装置１７５にデジタル情報を送信すること
によって完遂する。遠隔コンピュータ装置１７５は、セ
ンサによって出力された電圧レベルを表すデジタル情報
を受信し、筆記具１０の位置を判定する。
【００４１】筆記具１０でメッセージを筆記するに先立
ち、筆記具１０を既知の位置に配置してセンサの読み取
りを行なうことにより、追跡システムの校正が実行され
る。既知位置で得られたセンサの読み取り結果は、既知
位置を規定するために利用される。遠隔コンピュータ装
置１７５は、所定の位置でのセンサ出力に基づく補間に
よって、所定位置とは異なる位置に位置する筆記具１０
の位置に合わせてセンサの別の出力をマッピングする。
補間は、多項式近似値や他の変換によって実行される。
なお、追跡システムの校正については、以下に詳述す
る。
【００４２】校正後、遠隔コンピュータ装置１７５が受
信した電圧レベル情報は、筆記具１０の位置に合わせて
マッピングされる。筆記具１０の位置を判定することに
よって、遠隔コンピュータ装置１７５は、筆記具１０に
よる筆の運びを判断する。筆の運びの図形描写は、図形
表示、ファクシミリメッセージ及び他の目的のために生
成されて出力される。
【００４３】なお、筆記具に用いられるような位置セン
サシステムの別の構造としては、"MANUAL ENTRY INTERA
CTIVE PAPER AND ELECTRONIC DOCUMENT HANDLING AND P
ROCESSING SYSTEM"と題して１９９５年１１月１日に米
国特許商標局に提出した出願番号０８／５５１，５３５
に記述されている。この出願は、本出願の譲渡人と同一
の譲渡人に譲渡されている。 〔筆記位置の追跡〕一例として、筆記具１０の筆記位置
の追跡は、ユーラ変換を介して成し遂げられる。一般的
に、ユーラ変換は、追跡センサ１２０の出力を、筆記具
１０を用いたユーザによってなされる筆の運びを規定す
るデータに変換する。ユーラ変換は、一連の３つのフレ
ームの回転であり、球状（固定）フレームのｚ軸回りの
ψラジアン回転で始まり、フレーム１を生成する。フレ
ーム１は、フレーム１のｙ軸回りにθラジアンで回転し
フレーム２を生成する。フレーム２は、フレーム２のｘ
軸回りをφラジアンで回転して筆記具フレームに到達す
る。一例として、フレームの回転は、上述したように実
行されるが、例えば、フレームに高精度が望まれている
ような場合には、異なるオーダで実行されても良い。
【００４４】ユーラ変換は、加速度及び角速度のデータ
を、既知位置からの加速度及び速度に基づいて位置デー
タに変換するために用いられる。ユーラ変換は、通常、
航空ナビゲーションの分野において用いられる。もっと
も、ナビゲーションのために用いた場合、ユーラ変換
は、筆記具の筆跡追跡のために要求される精度を持って
計算されない。
【００４５】ユーラ変換によって得られたデータから筆
記具１０による筆の運びを再生成するために、遠隔コン
ピュータ装置１７５によって加速度は２度積分され、ス
タート位置に関連して距離が判定される。筆記具１０に
おけるジャイロスコープ１２６，１２７，１２８は、筆
記具１０が移動することにより筆記具１０の回転角によ
って引き起こされる加速度を補正するために用いられ
る。上述したように、演算処理は、筆記具１０の構成要
素によって実行されても良いし、また、図１に示す遠隔
コンピュータ装置１７５のような遠隔配置された装置に
よって実行されても良い。そして、そのような演算処理
は、ハードウエアによって実行されても良いし、ソフト
ウエアによって実行されても良い。
【００４６】筆記具フレーム
【００４７】
【数１】 において、加速度を、球状フレーム
【００４８】
【数２】 での加速度に変換するために、次のユーラ変換が用いら
れる。
【００４９】
【数３】 あるいは、
【００５０】
【数４】 単純化のために、角度及びセンサ信号の時間上での依存
性は省略されている。筆記具フレームは、継続的に移動
し、センサ出力は、球状フレームにマッピングされる。
センサ出力は、各タイムステップにおいてマッピングさ
れる。タイムステップは、望む分解能によって定まる。
このタイムステップは、例えば、０．２５秒程度であ
る。
【００５１】筆記具の追跡については、"METHOD AND AP
PARATUS FOR TRANSFORMING SENSORSIGNALS INTO GRAPHI
CAL IMAGES"と題して１９９７年１２月２３日に米国特
許商標局に提出した出願番号０８／９９６，５３７に記
述されている。この出願は、本出願の譲渡人と同一の譲
渡人に譲渡されている。
【００５２】基本的なユーラ位置追跡に加えて、筆記具
１０又は遠隔コンピュータ装置１７５によって手書き又
はパターン認識が実行される構成であっても良い。例え
ば、ユーラ変換パラメータは、実際の筆の運びからの既
知の偏差のために調節される。また、隠れモロコフモデ
ル（ＨＭＭ）やニューラルネットワーク等のような別の
パターン認識技術を用いることもできる。 〔センサ校正〕筆記具は、温度条件の相違や標高の相違
等、センサ出力に影響を及ぼす様々な環境において用い
られることがあるため、本発明の実施の一形態として、
センサ校正が行なわれる。センサ校正は、センサを既知
の加速度要素を伴う既知の環境にセンサを置き、筆記具
１０の位置を判定するための既知位置で選られた（電
圧、加速度）ペア間の補間を行うために、多項式近似値
を用いて行われる。例えば、ｘ軸加速度計のような加速
度計（１２２，１２３，１２４）の一つが重力方向に対
して垂直である場合、加速度計の出力は−９．８１ｍ／
ｓｅｃ2 に対応し、他の二つの加速度計は０ｍ／ｓｅｃ
2 を読み出す。そして、筆記具１０が９０度回転する
と、ｘ軸加速度計は重力方向と平行になり、その出力は
０ｍ／ｓｅｃ2に対応する。そこで、（ν1 ，−９．８
１）及び（ν2 ，０）を得る２つの点は電圧位置ライン
に適合し、これによって、受信した新たな電圧は、電圧
位置ラインによって判定されるように、筆記具１０の位
置を表すことになる。類似のライン適合は、別の加速度
計（１２２，１２３，１２４）についても実行される。
もしも、高いオーダの適合性が求められるのであれば、
より多くの読み取りを行うことができるとし、また、電
圧ラインを記述するために２次方程式のようなより高次
の方程式を用いることができる。
【００５３】実施の一例として、センサの読み取り結果
は、加速度計（１２２，１２３，１２４）によって計測
された加速度及びジャイロスコープ（１２６，１２７，
１２８）によって測定された角速度に比例する電圧レベ
ルによって構成されている。これらの電圧レベルは、例
えば、アナログデジタル変換された入力や、遠隔コンピ
ュータ装置１７５に送信され筆記具１０の位置を追跡す
るために用いられる出力として用いることが可能であ
る。筆記具１０に対して垂直である面は重力に対して垂
直ではないので、変換結果には面の二つの傾斜角（α，
β）が含まれている。実施の一例として、筆記具１０の
ユーザは、センサが筆記面１９０に対して垂直に保持さ
れる所定の３個所で筆記具１０を保持する。各加速度計
（１２２，１２３，１２４）について傾斜とインターセ
プト（ｍ，ｂ）とが計算され、次式に従い電圧が加速度
に変換される。
【００５４】 （Ａｃｃ＝ｍＶ＋ｂ） 式３ それらの８つのパラメータ（つまり、３つの加速度計の
それぞれについての１つの傾斜及びインターセプト及び
２つの傾斜角）に関し、次式が解かれる。 ケース１：
【００５５】
【数５】 ケース２：
【００５６】
【数６】 ケース３：
【００５７】
【数７】 ８つのパラメータに設定される解は、式４〜１２の各左
項を２乗し、その結果を加え、各パラメータに関して式
の結果を減ずることによって見出すことができる。この
ような演算処理は、ハードウエアかソフトウエアかのい
ずれか一方で実行される。
【００５８】上述した８つのパラメータについての解
は、センサの読みとの結果に筆記具１０の位置に対応す
るマッピングを許容する。式４〜１２によって提供され
るマッピングは、リニアなマッピングである。センサの
読み取り結果を追加の所定位置で得ることにより、より
高いオーダのマッピングを行うこともできる。 〔筆記具の形状〕ユーザ向けの簡単な校正のために、筆
記具１０は、１又は複数個の平坦面を備える。これらの
面は、センサの校正のための読み取り結果を得る目的
で、筆記面１９０に対して保持される。そのような読み
取りがなされた後、上述したような校正計算がセンサの
読み取りと共に実行される。校正のための読み取り結果
は、追跡装置もしくはシステムを構成するために用いら
れる。
【００５９】択一的に、スタンドや分度器等を既知位置
で筆記具１０を保持するために用いることができる。こ
のような道具を用いることで、筆記具１０に校正目的の
ための平坦面を設ける必要がなくなる。
【００６０】図２は、３つの校正面２００，２１０，２
３０を備えた筆記具１０の実施の一例を示す斜視図であ
る。筆記具１０は、３の校正面２００，２１０，２３０
を備える。校正シーケンスは、校正面間の特定のシーケ
ンス及び角度に関して上述した通りであるが、別の角度
及びシーケンスを用いることもできる。いずれにして
も、有効な校正シーケンスに先立ち知られていなければ
ならない情報は、校正面間の角度関係である。
【００６１】筆記具１０のユーザは、最初に、校正面２
００を筆記面１９０に対向させて保持する。筆記面１９
０がデスク上の用紙である場合には、ユーザは、校正面
２００を下に向けてただ筆記具１０を用紙上に置けば良
い。筆記具１０は、センサの読み取りが安定するのに十
分な時間だけその位置に位置付けられる。この時間は、
例えば、０．３秒程度であるが、その時間は、追跡装置
もしくはシステムが求める精度や処理速度によって決め
られる。もしも筆記面１９０が傾斜しているなら、ユー
ザは、筆記具１０が滑らないように筆記具１０を保持す
ることになる。
【００６２】筆記面１９０に対向するように校正面２０
０が位置付けられた後、続いて筆記面２１０が同様に位
置付けられる。実施の一例として、校正面２１０は校正
面２００に対して直角である。２つの校正面２００，２
１０が直角であることは、水準面上に位置付けられた筆
記具１０に対して一方向にだけ機能させる力をもたらす
ことに役立つ。換言すると、重力はｘ軸方向に沿ってだ
け計測され、ｙ軸及びｚ軸には加速が生じない。つま
り、校正面２００，２１０間が直角であるということ
は、校正のための演算処理を単純化するのに役立つ。
【００６３】最後の校正面は、ディスプレイ１５０が設
けられている筆記具１０の校正面２３０である。実施の
一形態として、校正面２３０は、他の２つの校正面２０
０，２１０に対して直角である。
【００６４】筆記面１９０上で各校正面２００，２１
０，２３０の読み取りがなされた後に、上述した校正の
ための方程式に基づく校正演算が実行され、筆記具１０
におけるセンサ出力が校正される。
【００６５】図３は、４つの校正面３００，３１０，３
２０，３３０を備える筆記具１０の一例を示す斜視図で
ある。図３の例示する実施の一形態では、より多くの読
み取りがなされるので、電圧と加速度との間でより高い
オーダの適合性が得られる。図２に例示した実施の一形
態と同様に、校正シーケンスは、校正面間の特定のシー
ケンス及び角度に関して上述した通りであるが、別の角
度及びシーケンスを用いることもできる。
【００６６】４つの校正面のうちの３つは、三角形の各
辺を含む面上に形成された校正面３００，３１０，３２
０である。４つ目の校正面３３０は、ディスプレイ１５
０が配置された筆記具１０の上面に形成され、３つの各
校正面３００，３１０，３２０に対して直角に形成され
ている。これらの３つの各校正面３００，３１０，３２
０は、互いに直角に形成されていないので、これらの各
校正面３００，３１０，３２０については、校正のため
の演算処理が複雑化するが、これらの各校正面３００，
３１０，３２０の校正によってより多くの情報が得られ
る。よって、筆記具１０の追跡をより高精度で実行する
ことが可能となる。式４〜１２は各校正面（２００，２
１０，２３０又は３００，３１０，３２０）が直角であ
ることを想定しているため、図３の実施の形態では、校
正面３００，３１０，３２０間の角度を補う修正が式４
〜１２に加えられる。
【００６７】ここで、校正面及び位置を幾つ用いても良
い。この場合、各位置間の関係が知られているというこ
とだけが必要である。この情報とセンサからの読み取り
結果とに基づいてセンサの校正が実行される。
【００６８】以上、本発明は、特定の実施の態様として
述べられた。しかし、本発明の範囲内での各種の変更や
修正が許容されることは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】本発明は、筆記具をペンや鉛筆のような
通常の筆記具として使用すると、その筆の運びをセンサ
で検出して電子的なデータとして利用することができ
る。この場合、センサを校正することで、変換結果の精
度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態として、筆記具、筆記面
及びコンピュータ装置を示す模式図である。
【図２】三つの校正面を備える筆記具の一例を示す斜視
図である。
【図３】四つの校正面を備える筆記具の一例を示す斜視
図である。
【符号の説明】
１０， 筆記具 １２０ センサ １２２，１２３，１２４ 加速度計（第１の加速
度計、第２の加速度計、第３の加速度計） １２６，１２７，１２８ ジャイロスコープ（第
１のジャイロスコープ、第２のジャイロスコープ、第３
のジャイロスコープ） １９０ 筆記面 １７５ 校正回路（遠隔コンピュータ装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド ジー ストーク アメリカ合衆国 カリフォルニア州 メン ロー・パーク スイート115 サンド・ヒ ル・ロード 2882 アール・シー−アー ル・エス・ブイ内 (72)発明者 グレッグ ウォルフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 メン ロー・パーク スイート115 サンド・ヒ ル・ロード 2882 アール・シー−アー ル・エス・ブイ内

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筆記具の位置に応じて生成される複数個
    のセンサの出力に基づいて前記筆記具の筆記位置を追跡
    する装置を校正する方法であって、 前記筆記具の所定の複数位置で前記センサの読み取り結
    果を得る過程と、 所定の複数位置での前記センサの読み取り結果に基づい
    て前記筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッピング
    を生成する過程と、を備える手書き入力方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記筆記
    具の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを生成する
    過程は、所定位置でのセンサ出力に基いて将来のセンサ
    出力に対応する将来の前記筆記具の位置における多項式
    近似値を判定し、前記多項式近似値は、所定の各位置で
    の前記センサの出力を含む。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の発明において、前記筆記
    具の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを生成する
    過程は、 前記筆記具が第１の所定位置に位置する場合にこの第１
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第１の出
    力電圧をマッピングする過程と、 前記筆記具が第２の所定位置に位置する場合にこの第２
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第２の出
    力電圧をマッピングする過程と、 前記第１の所定位置と前記第２の所定位置との間での前
    記筆記具の位置に合わせて前記第１の電圧と前記第２の
    電圧との間での前記センサの出力電圧をマッピングする
    過程と、を備える。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の発明は、筆記面の角度を
    補うために、筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッ
    ピングを変更する過程を更に備える。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の発明は、既知の位置に対
    するマップされた位置の計測できる偏向に基づいて、前
    記筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを変
    更する過程を更に備える。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の発明において、前記筆記
    具の位置に合わせたセンサ出力のマッピング変更は、パ
    ターン認識に基づいて行われる。
  7. 【請求項７】 請求項３記載の発明は、 前記筆記具が第３の所定位置に位置する場合にこの第３
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第３の出
    力電圧をマッピングする過程と、 前記第２の所定位置と前記第３の所定位置との間での前
    記筆記具の位置に合わせて前記第２の電圧と前記第３の
    電圧との間での前記センサの出力電圧をマッピングする
    過程と、を更に備える。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の発明において、前記セン
    サは第１の加速度計と第２の加速度計と第３の加速度計
    計とから構成され、前記加速度計の出力は、各前記加速
    度計によって計測された重力の力の比例する電圧であ
    る。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の発明において、前記セン
    サは第１のジャイロスコープと第２のジャイロスコープ
    と第３のジャイロスコープとから構成され、前記ジャイ
    ロスコープの出力は、各前記ジャイロスコープによって
    計測された角速度に比例する電圧である。
  10. 【請求項１０】 請求項３記載の発明において、前記第
    １の所定位置は前記第２の所定位置に対して第１の直角
    の位置である。
  11. 【請求項１１】 請求項７記載の発明において、前記第
    １の所定位置は、前記第２の所定位置に対して第２の直
    角の位置であり、前記第３の所定位置に対して第３の直
    角の位置である。
  12. 【請求項１２】 請求項３記載の発明において、前記第
    １の所定位置は、第１の加速度計が前記重量方向に対し
    て垂直の方向である。
  13. 【請求項１３】 請求項３記載の発明において、前記第
    １の所定位置は、第１の加速度計が前記重量方向に対し
    て垂直の方向である。
  14. 【請求項１４】 請求項３記載の発明において、前記第
    １の所定位置は、第１の加速度計が前記重量方向に対し
    て垂直の方向である。
  15. 【請求項１５】 入力装置の動きを追跡する装置であっ
    て、 前記入力装置の所定の複数位置でセンサの読み取り結果
    を得る手段と、 所定の位置での前記センサの読み取り結果に基づいて前
    記入力装置の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを
    生成する手段と、を備える手書き入力装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の発明において、前記
    筆記具の位置に合わせてセンサ出力のマッピングを生成
    する手段は、 前記筆記具が第１の所定位置に位置する場合にこの第１
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第１の出
    力電圧をマッピングする手段と、 前記筆記具が第２の所定位置に位置する場合にこの第２
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第２の出
    力電圧をマッピングする手段と、 前記第１の所定位置と前記第２の所定位置との間での前
    記筆記具の位置に合わせて前記第１の電圧と前記第２の
    電圧との間での前記センサの出力電圧をマッピングする
    手段と、を備える。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載の発明は、 前記筆記具が第３の所定位置に位置する場合にこの第３
    の所定位置に合わせて特定の前記センサによる第３の出
    力電圧をマッピングする手段と、 前記第２の所定位置と前記第３の所定位置との間での前
    記筆記具の位置に合わせて前記第２の電圧と前記第３の
    電圧との間での前記センサの出力電圧を補間する手段
    と、を更に備える。
  18. 【請求項１８】 筆記具を追跡する装置であって、 対応する方向への加速度に応じて出力電圧を生成する複
    数個の加速度計と、 前記筆記具が複数の所定位置に位置する場合に、前記加
    速度計の出力電圧に基づいて前記加速度計の出力電圧を
    マップする校正回路と、を備える手書き入力装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載の発明において、複数
    個の前記加速度計は、 前記筆記具が第１の所定位置に位置する場合に第１の電
    圧を、前記筆記具が第２の所定位置に位置する場合に第
    ２の電圧を出力する第１の加速度計と、 前記筆記具が第１の所定位置に位置する場合に第３の電
    圧を、前記筆記具が第２の所定位置に位置する場合に第
    ４の電圧を出力する第２の加速度計と、を備え、 前記校正回路は、前記第１の所定位置に合わせて前記第
    １の電圧及び前記第３の電圧をマップし、前記第２の所
    定位置に合わせて前記第２の電圧及び前記第４の電圧を
    マップし、前記第１の所定位置と前記第２の所定位置と
    の間での前記筆記具の位置に合わせて前記第１の電圧と
    前記第２の電圧との間の電圧及び前記第３の電圧と前記
    第４の電圧との間の電圧をマップする。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の発明において、前記
    第１の所定位置は、前記第２の所定位置に対して第１の
    直角の位置である。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載の発明は、前記筆記具
    が前記第１の所定位置に位置する場合に第５の電圧を出
    力し、前記筆記具が前記第２の所定位置に位置する場合
    に第６の電圧を出力する第３の加速度計を備え、前記校
    正回路は、前記第１の所定位置に合わせて前記第５の電
    圧をマップし、前記第２の所定位置に合わせて第６の電
    圧をマップし、前記第１の所定位置と前記第２の所定位
    置との間の位置に合わせて前記第５の電圧と前記第６の
    電圧との間の電圧をマップする。
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