(57)【要約】【課題】  磁気センサーにより画面上の特定位置を指定する磁気検出型入力デバイスにおいて、ホール素子の個数を少なくし、簡素かつ小型で一定の磁気検出精度を発揮させる。【解決手段】  磁気ペン１０によって描画されるパレット１２と、Ｚ軸方向と交叉する交叉面上の中心位置Ｃ２とパレット１２上の中心位置Ｃ１とが同軸に配置され磁気ペン１０の３軸各磁気成分に応じた３つの計測データを出力する磁気センサー１４と、仮想パレット１２上の中心位置を原点に設定し磁気センサー１４から出力された３つの計測データと予め計測した３つの基準データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気ペン１０の位置データを計算する演算処理部５とをそなえて構成する。【選択図】        図５
2006338526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の所定位置と該パレット上の所定位置とが、該いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の該所定位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該複数の計測データと該基準データ記憶部に記憶された該複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、ポインティングデバイス。
【請求項２】
該演算処理部が、
該原点を用いて表した該複数の磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、
該磁気ベクトル演算部にて演算された該複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて該位置データを計算する位置データ計算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１記載のポインティングデバイス。
【請求項３】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
ｎ（ｎは自然数を表す。）次元座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の中心位置と該パレット上の中心位置とが、該所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスのｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該ｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の中心位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該ｎ個の計測データと該基準データ記憶部に記憶された該ｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気センサーから該磁気デバイスへの距離，角度および方向を含む該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、ポインティングデバイス。
【請求項４】
該演算処理部が、
該原点を用いて表した該ｎ個の磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、
該磁気ベクトル演算部にて演算された該ｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて該位置データを計算する位置データ計算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項３記載のポインティングデバイス。
【請求項５】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
３次元直交座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の中心位置と該パレット上の中心位置とが、該所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの該３次元直交座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該３次元直交座標系における３軸について基準となる３つの基準電圧値データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の中心位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該３つの計測電圧値データと該基準データ記憶部に記憶された該３つの基準電圧値データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気センサーから出力された該磁気デバイスの該磁気の強さ，該磁気デバイスの方位および該磁気デバイスの伏角からなる該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、ポインティングデバイス。
【請求項６】
該演算処理部が、
該原点を用いて表した該３つの磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、
該磁気ベクトル演算部にて演算された該３つの磁気ベクトルの各大きさに基づく該磁気デバイスの該磁気の強さと、該３つの磁気ベクトルのうちの２つの磁気ベクトルに基づく該磁気デバイスの方位と、該３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づく該磁気デバイスの伏角とを該位置データとして計算する位置データ計算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項５記載のポインティングデバイス。
【請求項７】
該位置データ計算部が、
該パレット上の中心位置を原点に設定し該パレット上の複数の座標点に含まれる所定の座標軸方向成分を一定値に設定するように構成されたことを特徴とする、請求項６記載のポインティングデバイス。
【請求項８】
該基準データ記憶部が、
該磁気デバイスの該磁気が感知されない状態において該磁気センサーが計測した該複数の計測データを該複数の基準データとしてそれぞれ記憶するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項記載のポインティングデバイス。
【請求項９】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の所定位置と該パレット上の所定位置とが、該いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の該所定位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該複数の計測データと該基準データ記憶部に記憶された該複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、
該演算処理部にて計算された該位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、
該位置データ記憶部に逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、モーションセンサー。
【請求項１０】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
ｎ（ｎは自然数を表す。）次元座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の中心位置と該パレット上の中心位置とが、該所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスのｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該ｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の中心位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該ｎ個の計測データと該基準データ記憶部に記憶された該ｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気センサーから該磁気デバイスへの距離，角度および方向を含む該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、
該演算処理部にて計算された該位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、
該位置データ記憶部に逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、モーションセンサー。
【請求項１１】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
３次元直交座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の中心位置と該パレット上の中心位置とが、該所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの該３次元直交座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該３次元直交座標系における３軸について基準となる３つの基準電圧値データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の中心位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該３つの計測電圧値データと該基準データ記憶部に記憶された該３つの基準電圧値データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気センサーから出力された該磁気デバイスの該磁気の強さ，該磁気デバイスの方位および該磁気デバイスの伏角からなる該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、
該演算処理部にて計算された該位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、
該位置データ記憶部に逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、モーションセンサー。
【請求項１２】
該軌跡データ演算部にて演算された該軌跡データを用いて上記の磁気デバイスの移動軌跡を表示する表示部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項９〜請求項１１のいずれか一項記載のモーションセンサー。
【請求項１３】
磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、
所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の所定位置と該パレット上の所定位置とが、該いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、
該所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、
該パレット上の該所定位置を原点に設定し、該磁気センサーから出力された該複数の計測データと該基準データ記憶部に記憶された該複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、
該演算処理部にて計算された該位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、
該位置データ記憶部に逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部と、
該軌跡データ演算部にて演算された該軌跡データを記憶する軌跡データ記憶部と、
少なくとも文字の特徴を含む特徴データを記憶する特徴データ記憶部と、
該軌跡データ記憶部に記憶された該軌跡データと、該特徴データ記憶部に記憶された該特徴データとに基づいて該磁気デバイスの移動により書かれた文字を認識する文字認識部とをそなえて構成されたことを特徴とする、文字認識装置。
【請求項１４】
所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、該交叉面上の所定位置と、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレット上の所定位置とが、該いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、該磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ磁気センサーが出力し、
演算処理部が、上の該所定位置を原点に設定し、
該演算処理部が、該磁気センサーから出力された該複数の計測データと、基準データ記憶部に記憶された該所定の座標系において基準となる複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、該磁気デバイスの位置に関する位置データを計算するように構成されたことを特徴とする、位置データ演算方法。
【請求項１５】
上記の計算された位置データを位置データ記憶部が逐次記憶し、
逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを軌跡データ演算部が演算するように構成されたことを特徴とする、請求項１４記載の位置データ演算方法。
【請求項１６】
上記の計算された位置データを位置データ記憶部が逐次記憶し、
逐次記憶された該位置データを用いて該磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを軌跡データ演算部が演算し、
演算された該軌跡データを軌跡データ記憶部が記憶し、
文字認識部が、該軌跡データ記憶部に記憶された該軌跡データと、特徴データ記憶部に記憶された少なくとも文字の特徴を含む特徴データとに基づいて該磁気デバイスの移動により書かれた文字を認識するように構成されたことを特徴とする、請求項１４記載の位置データ演算方法。
【請求項１７】
該文字認識部による文字認識に際して、該磁気デバイスを該パレットに接触させながら移動させることを特徴とする、請求項１６記載の位置データ演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯情報端末，携帯電話機およびパソコン（パーソナルコンピュータ）等に装備され３軸磁気センサーを用いて画面上の特定の位置を指定する入力デバイスの関連技術に関し、特に、磁気デバイスの移動軌跡に基づいて手書きの文字，絵，図等を認識することができる入力デバイスの関連技術に用いて好適な、ポインティングデバイス，同ポインティングデバイスを装備したモーションセンサー並びに同ポインティングデバイスを装備した文字認識装置および位置データ演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パソコンに対してユーザが入力操作を行なう場合、ユーザは、文字，数字等についてはキーボードを用いて直接入力し、また、画面上のアイコンの選択，ファイルのドラッグ，メニューバーのスクロール等についてはマウスを介在させ画面上のカーソルを移動させることにより間接的に入力する。これらのキーボードおよびマウス等は、入力デバイス（入力機器，入力装置又は入力手段）として機能し、特に、マウスのように画面上のカーソルを移動させることによって画面上の特定の位置を指定する入力デバイスは、ポインティングデバイス（ポインティング装置，位置決め装置）と呼ばれる。
【０００３】
このポインティングデバイスは、各種の装置（又は機器）の機能や用途に応じて、多数の種類が知られている。具体的には、平坦なボード（以下、平板と呼ぶ。）又はパッド上に、ユーザが指やタッチペンを接触させ、この状態で指やタッチペンをスライドさせることによりカーソルを動かすものや、指でボールを回転させてカーソルを動かすトラックボールや、ゲーム機器において前後左右の各方向に傾斜可能なレバーと複数のボタンとを操作してカーソルを動かすジョイスティック等が製品化されている。
【０００４】
上記の平板又はパッドを用いたポインティングデバイスの種類は、さらに、細分化されており、タブレット（又はディジタイザ），タッチパネル，タッチパッド，タッチスクリーン等の種類がある。ここで、タブレットは、指やタッチペンを平板上に接触させて動かすものであり、タッチパネルは、上記タブレットを小型化したものであり、タッチパッドは、指を平坦なパッド上に接触させた状態で短い距離をスライドさせるものであり、さらに、タッチスクリーンは、タッチパネルと表示用スクリーンとが一体形成されたものである。実装例として、タブレットは、回路設計ＣＡＤ（Computer Aided Design）等、高い精度が必要な場合に用いられ、タッチパッド，トラックボールはそれぞれノートパソコン等に設けられ、また、タッチパネル，タッチスクリーンはそれぞれ携帯情報端末，携帯電話機，現金自動支払い機，駅の券売機等に設けられる。
【０００５】
これらに加えて、上記の平板又はパッドを用いたポインティングデバイスの一種に、磁気検出型（磁気検出方式）ポインティングデバイスがある。この磁気検出型ポインティングデバイスは、磁気を帯びたペン型形状の磁気ペンと、磁気ペンが接触した位置を検出するタッチパネルとを有するものである。そして、磁気検出型ポインティングデバイスは、タッチパネルの直下に、複数のホール素子を、各ホール素子が相互に所定間隔空くようアレイ状に配置し、各ホール素子が検出する磁気の強さＨの強弱をモニタし、磁気ペンの軌跡を取得するようになっている。ここで、ホール素子は、特定の方向からの磁気の強さＨだけを感知する感知の指向性（感磁方向）を有する半導体素子である。
【０００６】
なお、磁気とは、以下の説明において、特に断らない限り、磁界（磁場）の強さＨおよび磁束密度Ｂ（透磁率μ×磁界の強さＨ）を意味する。
図１１はアレイ状に配置された複数のホール素子をもつ磁気検出型ポインティングデバイスの一例を示す図である。この図１１に示すタッチパネル１００の直下には、多数のホール素子（○で表したもの）が、縦方向および横方向に一定間隔を空けてアレイ状に設けられており、全てのホール素子から出力される微弱電圧は、主制御部（中央演算回路）１０１に取り込まれるようになっている。ここで、ユーザが磁気ペン１０を動かす前は、点Ａ付近の複数個のホール素子が検出する磁気の強さＨは大きく、点Ｂ付近のホール素子が検出する磁気の強さＨは小さい。一方、ユーザが磁気ペン１０を点Ａから点Ｂに向かって動かすと、点Ａ付近の各ホール素子が検出する磁気の強さＨは小さくなり、また、点Ｂ付近の各ホール素子が検出する磁気の強さＨは大きくなる。従って、タッチパネル１００の面上において、磁気の強さＨの大小が生じるので、各ホール素子にて検出される大小を示すデータを用いて、磁気ペン１０の移動軌跡を取得できる。
【０００７】
さらに、図１１に示すポインティングデバイスを用いて、動き検出と、手書き文字の認識との各機能を実現できる。ここで、動き検出は、磁気ペン１０の移動軌跡をメモリに逐次記憶し、記憶された移動軌跡を連続的に読み出すことにより可能である。一方、手書き文字の認識は、磁気ペン１０の移動軌跡データと、予め設けた文字の特徴データとを比較して認識できる。
【０００８】
ここで、主制御部１０１は、各ホール素子が検出した個別の磁気の強さＨ1，Ｈ2，…，ＨJ（Ｊは自然数を表す。）についての自乗和計算により全体の磁気の強さＨを取得し、磁気ペン１０の磁気発生部分又は帯磁部分（例えば磁気ペン１０の先端部）の方位角および伏角を演算し、３次元空間における磁気ペン１０の先端部の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測し、さらに、一定時間毎に計測した磁気ペン１０の先端部の座標データを逐次メモリに連続的に記憶する。そして、主制御部１０１は、文字の特徴に関するデータを記憶した文字認識用メモリを参照し、この文字認識用メモリのデータと、磁気ペンの先端部の座標データとを読み出すことにより、磁気ペン１０の移動軌跡を画面上に表示し、手書き文字，絵，図等の取得および文字認識が可能になる。
【０００９】
従来から、ポインティングデバイスについては、多数提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。
特許文献１記載の磁気センサーアレイは、基板上に複数の磁気センサーを所定間隔に配置し、複数の磁気センサーに対する所定位置にマグネットを配置するものである。これにより、実装位置合わせが簡単になり、また、微妙な位置ズレは自動的に補正される。
【００１０】
特許文献２記載の３軸モーションセンサーは、３次元にて移動自在な可動子に設置された電極と、固定部材に設けられた電極との間に発生するキャパシタンスが、可動子の移動によって変化することを検出することにより、３次元の動きを検知するようになっている。これにより、３次元の動きを検出するコンパクトで安価な装置が得られる。
さらに、特許文献３記載のポインティングデバイス用磁気センサーは、マグネットの発生する磁力を検出する複数の磁気センサーと、磁気センサーの信号を用いてマグネットの座標位置を検出する検出制御部と、検出制御部の信号を出力する出力制御部とを１つの筐体に収納し、これにより、精度よくマグネットの座標を検知するものである。
【００１１】
また、特許文献４記載のポインティングデバイスは、樹脂上にマグネットとマグネットを覆う磁性体とを設けるとともに、マグネットの移動により生じる磁束密度変化を基板上に設けた磁気センサーにより検出し入力点の座標値を出力するものである。これにより、マグネット外部への漏れ磁束を減らし、かつ磁気センサー側の磁束密度を減らさずに、出力感度が増加する。
【特許文献１】特開２００３−１９６０１９号公報
【特許文献２】特開２００３−００４４８１号公報
【特許文献３】特開２００４−０６９６９５号公報
【特許文献４】特開２００３−３１６５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ホール素子をアレイ状に配置した磁気検出型ポインティングデバイスは、多数のホール素子からの電圧データを処理するので演算処理量が大きく、また、３次元直交座標系により記述された既存のプログラムの大幅な変更を伴わずに演算処理を行なえる必要がある。そして、多数のホール素子が必要なので、コストが高くなるという課題がある。
【００１３】
また、携帯情報端末等の小型化に追随できるようにホール素子の個数を減らす必要がある。そのうえ、モーションセンサーや文字認識装置に振動，衝撃が加えられても、磁気検出能力の精度を維持するために、やはり、ホール素子の個数を最小限に抑制する必要があり、ハードウェア部品の個数についても、ホール素子と同様に低減させる必要がある。これらに対して、従来の磁気検出型ポインティングデバイスは、パソコンの周辺機器やゲーム機器等として製品化されたものが多く小型化が困難であるという課題がある。
【００１４】
さらに、モーションセンサーや文字認識装置の製造時において、各ホール素子を正確に配置することが困難であり、また、各ホール素子から均一の微弱電圧を出力する調整が困難であるという課題がある。
上記の特許文献１〜４には、これらの課題に対する示唆は何ら記載されていない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、３軸磁気センサーを用いて画面上の特定の位置を指定する磁気検出型入力デバイスにおいて、ホール素子の個数が少なく、比較的簡素かつ小型で一定の磁気検出精度を発揮可能な、ポインティングデバイス，モーションセンサー並びに文字認識装置および位置データ演算方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本発明のポインティングデバイスは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の所定位置とパレット上の所定位置とが、いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の所定位置を原点に設定し、磁気センサーから出力された複数の計測データと基準データ記憶部に記憶された複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１）。
【００１６】
この演算処理部は、原点を用いて表した複数の磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、磁気ベクトル演算部にて演算された複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて位置データを計算する位置データ計算部とをそなえて構成されてもよい（請求項２）。
また、本発明のポインティングデバイスは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、ｎ（ｎは自然数を表す。）次元座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の中心位置とパレット上の中心位置とが、所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスのｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、ｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の中心位置を原点に設定し、磁気センサーから出力されたｎ個の計測データと基準データ記憶部に記憶されたｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気センサーから磁気デバイスへの距離，角度および方向を含む磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項３）。
【００１７】
この演算処理部は、原点を用いて表したｎ個の磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、磁気ベクトル演算部にて演算されたｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、位置データを計算する位置データ計算部とをそなえて構成されてもよい（請求項４）。
さらに、本発明のポインティングデバイスは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、３次元直交座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の中心位置とパレット上の中心位置とが、所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの３次元直交座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、３次元直交座標系における３軸について基準となる３つの基準電圧値データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の中心位置を原点に設定し、磁気センサーから出力された３つの計測電圧値データと基準データ記憶部に記憶された３つの基準電圧値データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気センサーから出力された磁気デバイスの磁気の強さ，磁気デバイスの方位および磁気デバイスの伏角からなる磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項５）。
【００１８】
この演算処理部は、原点を用いて表した３つの磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル演算部と、磁気ベクトル演算部にて演算された３つの磁気ベクトルの各大きさに基づく磁気デバイスの磁気の強さと、３つの磁気ベクトルのうちの２つの磁気ベクトルに基づく磁気デバイスの方位と、３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づく磁気デバイスの伏角とを位置データとして計算する位置データ計算部とをそなえて構成されてもよく（請求項６）、また、位置データ計算部は、パレット上の中心位置を原点に設定しパレット上の複数の座標点に含まれる所定の座標軸方向成分を一定値に設定するように構成されてもよい（請求項７）。
【００１９】
上記の基準データ記憶部は、磁気デバイスの磁気が感知されない状態において磁気センサーが計測した複数の計測データを複数の基準データとしてそれぞれ記憶するように構成することができる（請求項８）。
また、本発明のモーションセンサーは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の所定位置とパレット上の所定位置とが、いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の所定位置を原点に設定し、磁気センサーから出力された複数の計測データと基準データ記憶部に記憶された複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、演算処理部にて計算された位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、位置データ記憶部に逐次記憶された位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項９）。
【００２０】
さらに、本発明のモーションセンサーは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、ｎ次元座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の中心位置とパレット上の中心位置とが、所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスのｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、ｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の中心位置を原点に設定し、磁気センサーから出力されたｎ個の計測データと基準データ記憶部に記憶されたｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気センサーから磁気デバイスへの距離，角度および方向を含む磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、演算処理部にて計算された位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、位置データ記憶部に逐次記憶された位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１０）。
【００２１】
そして、本発明のモーションセンサーは、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、３次元直交座標系における所定の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の中心位置とパレット上の中心位置とが、所定の座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの３次元直交座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、３次元直交座標系における３軸について基準となる３つの基準電圧値データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の中心位置を原点に設定し、磁気センサーから出力された３つの計測電圧値データと基準データ記憶部に記憶された３つの基準電圧値データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気センサーから出力された磁気デバイスの磁気の強さ，磁気デバイスの方位および磁気デバイスの伏角からなる磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、演算処理部にて計算された位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、位置データ記憶部に逐次記憶された位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１１）。
【００２２】
また、上記の請求項９〜請求項１１に係る本発明のモーションセンサーは、軌跡データ演算部にて演算された軌跡データを用いて上記の磁気デバイスの移動軌跡を表示する表示部をそなえて構成することができる（請求項１２）。
さらに、本発明の文字認識装置は、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレットと、所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の所定位置とパレット上の所定位置とが、いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ出力する磁気センサーと、所定の座標系において基準となる複数の基準データをそれぞれ記憶する基準データ記憶部と、パレット上の所定位置を原点に設定し、磁気センサーから出力された複数の計測データと基準データ記憶部に記憶された複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気デバイスの位置に関する位置データを計算する演算処理部と、演算処理部にて計算された位置データを逐次記憶する位置データ記憶部と、位置データ記憶部に逐次記憶された位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部と、軌跡データ演算部にて演算された軌跡データを記憶する軌跡データ記憶部と、少なくとも文字の特徴を含む特徴データを記憶する特徴データ記憶部と、軌跡データ記憶部に記憶された軌跡データと、特徴データ記憶部に記憶された特徴データとに基づいて磁気デバイスの移動により書かれた文字を認識する文字認識部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１３）。
【００２３】
また、本発明の位置データ演算方法は、所定座標系におけるいずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の所定位置と、磁気を帯びた磁気デバイスによって描画されるパレット上の所定位置とが、いずれかの座標軸方向について同軸になるように配置され、磁気デバイスの所定座標系における複数の磁気成分の各々に起因する複数の計測データをそれぞれ磁気センサーが出力し、演算処理部が、上の所定位置を原点に設定し、演算処理部が、磁気センサーから出力された複数の計測データと、基準データ記憶部に記憶された所定の座標系において基準となる複数の基準データとの各変化量を表す複数の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気デバイスの位置に関する位置データを計算するように構成されたことを特徴としている（請求項１４）。
【００２４】
ここで、請求項１４に係る本発明の位置データ演算方法は、次の（ｉ），（ｉｉ），（
ｉｉｉ）に示すように構成することができる。
（ｉ）上記の計算された位置データを位置データ記憶部が逐次記憶し、逐次記憶された
位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを軌跡データ演算部が演算するように構成する（請求項１５）。
【００２５】
（ｉｉ）上記の計算された位置データを位置データ記憶部が逐次記憶し、逐次記憶された位置データを用いて磁気デバイスの移動軌跡を表す軌跡データを軌跡データ演算部が演算し、演算された軌跡データを軌跡データ記憶部が記憶し、文字認識部が、軌跡データ記憶部に記憶された軌跡データと、特徴データ記憶部に記憶された少なくとも文字の特徴を含む特徴データとに基づいて磁気デバイスの移動により書かれた文字を認識するように構成する（請求項１６）。
【００２６】
（ｉｉｉ）文字認識部による文字認識に際して、磁気デバイスをパレットに接触させながら移動させる（請求項１７）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のポインティングデバイス（請求項１〜８）によれば、磁気センサーから磁気を帯びた物質までの、相対的な距離，角度，方向を連続的に計測できるので、磁気デバイスの位置と、磁気デバイスの軌跡とを認識でき、また、手書きの文字，絵，図等を取得できる。
そして、本発明のモーションセンサー（請求項９〜１２）によれば、例えば３次元の磁気成分のうちの２軸の磁気成分だけを用いて磁気デバイスの位置を取得でき、磁気成分数の削減と演算負荷の低減とを図ることができる。
【００２８】
さらに、本発明の文字認識装置（請求項１３）によれば、製造時における調整工程を大幅に簡素化でき、衝撃に対する強度が増大する。
そして、本発明の位置データ演算方法（請求項１４）によれば、ホール素子等の磁気検出デバイスの個数を１個にすることができ、また、簡素な構成により演算処理量を低減できる。
【００２９】
また、本発明の位置データ演算方法（請求項１５）によれば、ユーザが視覚的又は直感的に指で直接指し示す感覚と同様な感覚で入力操作できる。
加えて、本発明の位置データ演算方法（請求項１６）によれば、ユーザは、視覚上、違和感のない手書き文字を認識できる。
さらに、本発明の位置データ演算方法（請求項１７）によれば、文字認識部において、磁気を帯びた磁気デバイスと描画されるパレットとの接触の情報を活用することができ、文字認識の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）本発明の一実施形態の説明
本発明を適用される磁気検出型ポインティングデバイス（以下、特に断らない限り、ポインティングデバイスと呼ぶ。）は、磁気デバイスが発生する磁気の強さＨの変化量を演算して磁気デバイスの３次元空間における位置を取得するものであり、また、磁気デバイスとして磁気ペンを用いた磁気ペン型（磁気ペン方式）の入力デバイスである。本ポインティングデバイスの機能は、画面上の特定の位置を指定する点において、マウス，タブレット，タッチパネル等の位置検出機能と同様である。例えば携帯情報端末，携帯電話機，パソコン等のディスプレイ（表示部，表示機器，表示装置，ウィンドウ）の画面上に表示されるカーソルは、ユーザが磁気ペンを動かすことにより、移動し、画面上のアイコンやファイル等への文字入力位置が指定される。本ポインティングデバイスは、モーションセンサー（動き検出センサー），文字認識装置等に応用される。
【００３１】
（Ｉ）ポインティングデバイスをモーションセンサーに実装する場合
モーションセンサーは、物体の動きを検出するものであって、例えばスポーツのフォームをチェックする装置等に用いられる。このモーションセンサーの動作の一例は、ユーザが、「文字をなぞる」、あるいは、「絵，図等を描画する（以下、「文字，絵，図等を描画する」と表現することがある。）」ためのテーブル台（描画用の台座：後述する仮想パレット１２に相当する。）上の一点に磁気ペンを接触させ、この状態において、磁気ペンを動かして文字，絵，図等を描画する。この磁気ペンの移動中に、ポインティングデバイスが磁気ペンの位置を複数回に亘って計測し、計測した位置データをメモリに逐次記憶する。この逐次記憶された位置データによって、例えば磁気ペンの移動軌跡をデータ化した軌跡データが得られる。
【００３２】
例えば、上記のフォームのチェックをする場合、被験者の身体の一部位（例えば腕等）に磁気ペンを装着し、被験者が動いている間、ポインティングデバイスが、磁気ペンの位置を計測し、計測した位置データをメモリに逐次記憶する。モーションセンサーは、逐次記憶された位置データを用いて磁気変化量を演算し、これにより、身体の一部位の動きを検出する。
【００３３】
（ＩＩ）ポインティングデバイスを文字認識装置に実装する場合
文字認識装置は、手書き文字を認識（識別，判定）するものであり、多数の文字の特徴をデータ化した文字データを保持する文字データメモリを有する。この文字認識装置の動作例は、モーションセンサーの動作と同様に、磁気ペンの移動中に、ポインティングデバイスが磁気ペンの位置を複数回に亘って計測し、計測した位置データをメモリに逐次記憶する。この逐次記憶された位置データによって磁気ペンの移動軌跡が得られるので、この移動軌跡を表す軌跡データと、上記の文字データとを比較することにより、ユーザがなぞった文字が特定される。
【００３４】
これらのポインティングデバイス，モーションセンサー，文字認識装置等は、いずれも、種々の機器，装置類に組み込まれた状態で使用されたり、あるいは、単独のモジュールとして製品化することもできる。また、具体的には、携帯情報端末，携帯電話機，パソコン，磁力計，磁力物質の探知機，家庭用のゲーム機器，ゲーム店に設けられる比較的大型のアミューズメント機器等、各種の装置（又はセンサー，デバイス，機器，モジュール，ユニット等），製品等に応用される。
【００３５】
以下、ポインティングデバイスと、モーションセンサー，文字認識装置とを設けた携帯情報端末について説明する。なお、携帯電話機，パソコン等に、ポインティングデバイス等を実装する例については、それぞれ、後述する第１変形例，第２変形例において説明する。
図１は本発明を適用される携帯情報端末の概略的なブロック図である。この図１に示す携帯情報端末１は、情報データの入出力機能とともに、ユーザがフリーハンドで描画した文字，図，絵等の線図の取得機能を有する小型の情報管理端末であって、ディスプレイ（表示部）１１，仮想パレット（パレット）１２，磁気ペン（磁気デバイス）１０，磁気センサー（３軸磁気センサー）１４，基準データメモリ（基準データ記憶部）２２，選択回路１５，増幅回路１６，軌跡データメモリ（軌跡データ記憶部）１８，インターフェース部８０，主制御部１７，文字データメモリ（特徴データ記憶部）３１をそなえて構成されている。
【００３６】
ここで、ディスプレイ１１は、演算された軌跡データを用いて磁気ペン１０の移動軌跡を表示するものであり、具体的には、フォント文字，アイコン等や、ユーザによって入力された手書き文字，図，絵等のエコーバックを表示するものである。
また、仮想パレット１２は、磁気を帯びた磁気ペン１０によって描画されるパレットであって、概略平板状の外観形状を有する。具体的には、仮想パレット１２は、磁気ペン１０を用いた手書き文字をなぞったり、あるいは、絵，図等を描画するためのテーブル台であって、ディスプレイ１１とは別個に設けられている。そして、ユーザがこの仮想パレット１２の所望の位置に磁気ペン１０の先端部分を接触させた状態で文字，絵，図等を描画する間に、磁気センサー１４が磁気ペン１０の磁気の強さＨと磁気の方向とを表すデータを主制御部１７側に出力し、磁気ペン１０の位置が追跡されるようになっている。
【００３７】
なお、磁気ペン１０を仮想パレット１２に近接させてはいるが非接触な状態で磁気ペン１０を仮想パレット１２のやや上方で移動させても、磁気ペン１０の位置を追跡できる。
また、磁気ペン１０は磁気を帯びたものである。この磁気ペン１０は、内部に例えば磁石，コイル等の磁気発生素子を有し、例えば先端部が磁気発生又は帯磁するように磁石等が設けられている。そして、仮想パレット１２上に磁気ペン１０が接触した状態でユーザが文字，絵，図等を描画すると、磁気ペン１０周辺の磁気の強さＨが変化し、この変化量が磁気センサー１４によって検出されるようになっている。また、磁気発生部分又は帯磁部分は、磁気ペン１０の先端部以外にすることもでき、磁気ペン１０は、ペン型形状以外の形状を有する磁気デバイスを用いてもよい。これに加えて、磁気ペン１０は、ディスプレイ１１上のアイコン，メニューおよび項目の選択等の通常機能をも有する。
【００３８】
なお、磁気ペン１０のスライドによる劣化を防止するため、比較的強度な材料を仮想パレット１２の材質として採用することができ、また、比較的柔らかい材料を磁気ペン１０の材質として採用するようにもできる。
次に、磁気センサー１４は、ｎ（ｎは自然数を表す。）次元座標系（例えば３次元直交座標系）におけるいずれかの座標軸（例えばＺ軸）方向と交叉する交叉面（天井面又は上面）を有し、この交叉面上の中心位置と仮想パレット１２上の中心位置とが、Ｚ軸方向について同軸になるように配置され、磁気ペン１０のｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各々に起因するｎ種の計測データをそれぞれ出力するものである。ここで、天井面および仮想パレット１２上の各中心位置を同軸上に調整する理由は、後述する座標演算の演算量を軽減するためである。また、同軸上の貫通位置は、中心位置に限定する必要はなく、磁気検出のための座標演算方法に基づいて、天井面上および仮想パレット１２上のいずれかの位置を貫通位置に設定してもよい。
【００３９】
さらに具体的には、この磁気センサー１４は、磁気ペン１０の磁気について３次元空間における磁気（磁界）の強さＨおよびその３軸の磁気成分（ＨX，ＨY，ＨZ）を検出（又は計測）し、検出した各磁気成分ＨX，ＨY，ＨZのそれぞれに応じた値を有する微弱電圧ＶX，ＶY，ＶZを主制御部１７側に出力する。そして、磁気センサー１４と、上記の仮想パレット１２とが協働することにより、磁気ペン１０と仮想パレット１２とが接触する位置を検出する接触位置検出装置として機能する。
【００４０】
この磁気センサー１４は、例えば図５（ｂ）に示すように、基板（基台）１４ａ上に、Ｘ成分（Ｘ方向の磁気成分ＨX）用の磁気検出デバイス１４ｘと、Ｙ成分（Ｙ方向の磁気成分ＨY）用の磁気検出デバイス１４ｙと、Ｚ成分（Ｚ方向の磁気成分ＨZ）用の磁気検出デバイス１４ｚとを有し、これらの磁気検出デバイス１４ｘ〜１４ｚは、いずれも、内部にホール素子（図示省略）を設けている。このホール素子には駆動用の電流が常時供給されており、この状態で磁気が加えられると電子が移動し、電荷の両極化が起こり、これにより、微弱電圧ＶX，ＶY，ＶZが発生する（この現象がホール効果と呼ばれる。）。
【００４１】
また、各ホール素子は、特定方向からの磁気の強さＨを感知する感知の指向性（感磁方向）を有するので、３個の磁気検出デバイス１４ｘ〜１４ｚは、磁気検出デバイス１４ｘ〜１４ｚ内部に設けられた各ホール素子の磁気指向性が相互に直交するように配置されている。なお、磁気検出（又は磁気計測）機能は、上記の３個のホール素子を用いた構成例に限定されず、各種の汎用の磁気センサーを用いて実現可能である。
【００４２】
次に、基準データメモリ２２は、ｎ次元（例えば３次元）の座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶するものである。この基準データメモリ２２は、磁気ペン１０の磁気が感知されない状態において磁気センサー１４が計測したｎ個の計測データをｎ個の基準データとしてそれぞれ記憶するようになっている。この「磁気ペン１０の磁気が感知されない状態」とは、磁気ペン１０の磁気がない状態であって、特に断らない限り、磁気ペン１０において磁気が発生しない状態，磁気ペン１０の磁気が出力されない状態，磁気ペン１０および磁気センサー１４間において磁気が遮蔽される状態等の各状態をも含む意味である。
【００４３】
また、選択回路１５は、磁気センサー１４からの微弱電圧ＶX，ＶY，ＶZのうちのいずれかの微弱電圧を主制御部１７からの検出方向の切り替え制御信号に基づいて選択出力するものである。各微弱電圧ＶX，ＶY，ＶZはいずれもデータ取得時に出力され、選択回路１５は、所定時刻ｔにおける微弱電圧ＶX（ｔ），ＶY（ｔ），ＶZ（ｔ）を取得し、Ｘ，Ｙ，Ｚと順次切り替えられる切り替え制御信号によって、これらの微弱電圧ＶX（ｔ），ＶY（ｔ），ＶZ（ｔ）のうちの一つを切り替えて出力する。これに続いて、選択回路１５は、時刻ｔ＋Δｔにおける各微弱電圧ＶX（ｔ＋Δｔ），ＶY（ｔ＋Δｔ），ＶZ（ｔ＋Δｔ）を再度取得し、上記と同様に各微弱電圧の切り替え出力を繰り返す。
【００４４】
さらに、増幅回路１６は選択回路１５から入力される微弱電圧を、主制御部１７から入力される増幅率制御信号により指定された増幅率で増幅しその増幅電圧を出力するものである。この増幅率は、微弱電圧の値と、主制御部１７が認識可能な最低電圧の値とに基づいて決定される。また、増幅率が固定の場合は専用の増幅回路を設ける必要があるのに対し、増幅率が可変なので、増幅回路１６および主制御部１７は、種々の汎用品を用いることができる。増幅率の一例として、磁気センサー１４からの数ミリボルトの微弱電圧は、約１ボルト程度に増幅される。なお、選択回路１５および増幅回路１６は、いずれも、例えば論理回路デバイスが用いられ、また、両機能を一体化させたＩＣ（Integrated Circuit）等を用いることもできる。
【００４５】
そして、軌跡データメモリ１８は、増幅回路１６からの増幅電圧データを記憶するものであって例えばＲＡＭ（Random Access Memory）が用いられる。なお、文字データメモリ３１については後述する。
さらに、インターフェース部８０は、ユーザが記録した情報データを、加入者電話回線又はインターネット等を介してパソコン，装置等と送受信するものであり、この機能は例えばポート，コネクタおよびデバイスドライバ等によって実現される。具体的には、ユーザは、携帯情報端末１と、固定電話機，携帯電話機又はパソコン等とを接続し、加入者電話回線又はインターネット等を介して、手書き文字，絵，図等の情報データを送受信するのである。
【００４６】
次に、主制御部１７は、各増幅電圧データを計測データとして演算処理することにより、磁気ペン１０の３次元空間における位置を取得し、取得した位置を例えばカーソルによりディスプレイ１１の画面上に表示させるものであって、Ａ／Ｄ（Analogue/Digital）コンバータ１９と、演算処理部５とをそなえて構成されている。ここで、Ａ／Ｄコンバータ１９は、増幅回路１６からのアナログ増幅電圧値をディジタル電圧データに変換するものであり、例えば後述するＣＰＵのデータ入出力用の複数のポートの内部に設けられている。
【００４７】
さらに、演算処理部５は、仮想パレット１２上の所定位置を原点に設定し、磁気センサー１４から出力されたｎ個の計測データ（３軸の計測データ）と基準データメモリ２２に記憶されたｎ個の基準データとの各変化量を表す３軸の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気ペン１０の位置に関する位置データを計算するものである。また、磁気ペン１０の位置に関する位置データは、磁気センサー１４から磁気ペン１０（又は磁気ペン１０の先端部）への距離，角度および方向についてのデータを含み、磁気センサー１４および磁気ペン１０間の相対的な距離，その距離に応じた磁気ベクトルの強さ，磁気センサー１４から磁気ペン１０方向の方位角，伏角等を表すデータである。
【００４８】
そして、演算処理部５にて取得された位置データが連続的に処理され、位置データに対応する画面上のカーソルがディスプレイ１１に表示される。この位置データの処理によって、３次元空間における磁気ペン１０の座標が計測され、本ポインティングデバイスの磁気検出機能が実現するのである。
従って、本位置データ演算方法（位置検出方法）は、ｎ次元座標系におけるＺ軸等の座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の中心位置と、磁気ペン１０によって描画される仮想パレット１２上の中心位置とが、Ｚ軸方向について同軸になるように配置され、磁気ペン１０のｎ次元座標系におけるｎ個（例えば３個）の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ磁気センサー１４が出力し、そして、演算処理部５が、仮想パレット１２上の中心位置を原点に設定し、磁気センサー１４から出力されたｎ個の計測データと、基準データメモリ２２に記憶されたｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気ペン１０の位置に関する位置データを計算するようにしている。
【００４９】
これにより、所望の時点における磁気ペン１０の位置が得られる。
そして、本位置データ演算方法（動き検出方法）は、計算された位置データが、後述する位置データメモリ２６（図３参照）に逐次記憶され、軌跡データ演算部２９（図３参照）が逐次記憶された位置データを用いて磁気ペン１０の移動軌跡を表す軌跡データを演算する。
【００５０】
これにより、磁気ペン１０の移動方向が得られる。なお、後述するように、この磁気ペン１０の軌跡データを用いて、文字認識を行なえるようにもなっている。
さらに、上記の位置データ演算方法（位置検出方法，動き検出方法）は、磁気センサー１４が磁気ペン１０の磁気が感知されない状態におけるｎ個（例えば３個）の計測データを計測し、基準データメモリ２２がｎ個の計測データのそれぞれを上記のｎ個の基準データとして記憶する。この基準データの取得により比較が可能になる。
【００５１】
次に、図２を参照して、主制御部１７の周辺の概略的なハードウェア構成を説明する。
図２は本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスのブロック図であり、ポインティングデバイスとしての機能は、この図２に示す磁気ペン１０，磁気センサー１４，演算処理部５および主制御部１７，ディスプレイ１１，仮想パレット１２が協働することにより実現される。ユーザは、磁気ペン１０を用いて、画面上における文字等の書き込む位置や、画面上のアイコン，図形等の座標を指定し、携帯情報端末１を操作する。なお、図２に示すもので上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
【００５２】
換言すれば、本ポインティングデバイスは、磁気を帯びた磁気ペン１０と、磁気ペン１０の３次元直交座標系における３軸磁気成分の各大きさに対応する３つの計測電圧値データをそれぞれ出力する磁気センサー１４と、３次元直交座標系における３軸について基準となる３つの基準電圧値データをそれぞれ記憶する基準データメモリ２２と、磁気センサー１４から出力された３つの計測電圧値データと基準データメモリ２２に記憶された３つの基準電圧値データとの各変化量を表す３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気ペン１０の磁気の強さ，磁気ペン１０の方位および磁気ペン１０の伏角からなる磁気ペン１０の位置に関する位置データを計算する演算処理部５とをそなえて構成されている。
【００５３】
この主制御部１７の機能についてさらに詳述する。
主制御部１７は、増幅回路１６に対して増幅率制御信号を出力し所望の増幅率の増幅電圧を取得し、また、選択回路１５に対して切り替え制御信号を一定時間間隔で出力するようになっている。この時間間隔は、磁気の強さＨの計測サンプリング間隔に相当し、磁気の強さＨの変化量の幅に応じて調整可能になっている。これに加えて、主制御部１７は、ディスプレイ１１，仮想パレット１２およびインターフェース部８０（図１）等の携帯情報端末１内部のモジュールや周辺機器等の設定，動作等の制御を行なう。
【００５４】
これにより、増幅回路１６から例えば増幅電圧ＶXが出力されると、この増幅電圧ＶXは、主制御部１７のＡ／Ｄコンバータ１９にて変換され、変換された電圧データＶXは、ソフトウェア処理によって自乗される。これと同様に、増幅電圧ＶY，ＶZもソフトウェア処理によって各々自乗され、自乗和ＶX2＋ＶY2＋ＶZ2が得られ、この自乗和から磁気の強さＨが取得される。さらに、増幅電圧ＶX，ＶY，ＶZに基づいて磁気ペン１０の位置も取得され、従って、ポインティングデバイスとして機能する。なお、これらの演算の詳細は後述する。
【００５５】
また、各電圧データ（計測データ）ＶX，ＶY，ＶZはいずれも軌跡データメモリ１８に格納され、主制御部１７は、一定時間毎に、格納された電圧データの差分を演算して磁気ペン１０の軌跡をディスプレイ１１に表示させる。これにより、モーションセンサーとしての機能が実現される。
なお、主制御部１７の機能は、例えば汎用のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によって発揮される。主制御部１７の機能は、図示を省略する半導体チップ化されたＭＰＵ（Micro Processing Unit）と、外付けのＡ／Ｄコンバータを増幅回路１６と主制御部１７との間に設けることによっても実現できる。また、主制御部１７，インターフェース部８０，文字データメモリ３１，軌跡データメモリ１８，基準データメモリ２２は、いずれも、電子回路１３として実装されている（なお、電子回路１３ａ，１３ｂについては後述する。）。
【００５６】
次に、図３を参照して演算処理部５および主制御部１７の各々についてさらに説明する。なお、図３に示すもので、上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
図３は本発明の一実施形態に係る主制御部１７のソフトウェア処理のブロック図である。この図３に示す主制御部１７は、軌跡データメモリ１８，A／Dコンバータ１９，磁気データ取得部２０，磁気ベクトル計算部（磁気ベクトル演算部）２１，基準データメモリ２２，磁気データメモリ２３，方位角計算部２４ａ，伏角計算部２４ｂ，磁気ベクトル強さ計算部２４ｃ，磁気ペン位置計算部（位置データ計算部）２５，位置データメモリ（位置データ記憶部）２６，軌跡データ演算部２９，表示処理部２７をそなえて構成されている。
【００５７】
ここで、磁気データ取得部２０は、Ａ／Ｄコンバータ１９にて変換された３軸の各増幅電圧データ（磁気データ）を取り込み、各増幅電圧データを磁気データメモリ２３に格納するものである。
また、磁気ベクトル計算部２１は、原点を用いて表したｎ個（例えば３個）の磁気ベクトルをそれぞれ演算するものであり、磁気データメモリ２３に格納された各増幅電圧データを用いて３軸の各磁気ベクトルを計算する。さらに、基準データメモリ２２は、磁気ペン１０がない状態において磁気センサー１４が出力した３軸の計測データから地磁気データ（３軸の地磁気成分の強さを表すデータ）を除去した補正後の３軸の計測データをそれぞれ３軸の基準計測データとして記憶するものである。すなわち、基準データメモリ２２は、基準値の計測と、基準値の記憶とを行なう。
【００５８】
また、軌跡データメモリ１８は増幅回路１６からの増幅電圧データを記憶するものである。
そして、方位角計算部２４ａは、磁気ベクトル計算部２１にて計算された磁気ベクトルの方位角を計算するものであり、伏角計算部２４ｂは、方位角計算部２４ａが計算した磁気ベクトルと同一の磁気ベクトルの伏角を計算するものである。
【００５９】
図４は方位角および伏角を説明するための図である。方位角とは、この図４に示すＸ−Ｙ平面（水平面）上の原点Ｃ１において、Ｘ軸から、磁気ペン１０の先端をＸ−Ｙ平面上に投影した半直線に向かって広がる角度を表す。また、伏角（仰角）は、原点Ｃ１に設けられた磁気センサー１４が、Ｘ−Ｙ平面から磁気ペン１０の先端方向を仰ぎ見た角度である。すなわち、伏角はＸ−Ｙ平面からＺ軸の正方向に広がる視野角である。なお、伏角は、Ｘ−Ｙ平面からＺ軸の負方向に広がる視野角を表す俯角と異なるが、視野角は俯角により定義することもできる。
【００６０】
また、磁気ベクトル強さ計算部２４ｃ（図３）は、方位角計算部２４ａが計算した磁気ベクトルと同一の磁気ベクトルの強さ（磁気ベクトルの長さ）を計算するものである。すなわち、方位角計算部２４ａ，伏角計算部２４ｂおよび磁気ベクトル強さ計算部２４ｃは、同一時刻において取得された同一の磁気ベクトルについて、それぞれ、方位角，伏角，磁気ベクトルの強さを計算する。
【００６１】
さらに、磁気ペン位置計算部２５は、仮想パレット１２上の中心位置を原点に設定し仮想パレット１２上に設定した各座標点に含まれるＺ軸方向成分を一定値（例えば０）に設定するものであって、磁気ベクトル計算部２１にて演算されたｎ個（例えば３個）の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、位置データを計算する。そして、磁気ペン位置計算部２５は、磁気ベクトル計算部２１にて演算された３つの磁気ベクトルの各大きさに基づく磁気ペン１０の磁気の強さと、３つの磁気ベクトルのうちの２つの磁気ベクトルに基づく磁気ペン１０の方位と、３つの磁気ベクトルのそれぞれに基づく磁気ペン１０の伏角とを計算する。これにより、方位角計算部２４ａ等において計算された方位角，伏角，磁気ベクトルの強さ等に基づいて、磁気ペン１０の位置が得られる。
【００６２】
そして、位置データメモリ２６は、磁気ペン位置計算部２５にて計算された磁気ペン１０の位置を記憶するものであり、軌跡データ演算部２９は、位置データメモリ２６に逐次記憶された位置データを用いて磁気ペン１０の移動軌跡を表す軌跡データを演算するものであり、表示処理部２７は、位置データメモリ２６に記憶された磁気ペン１０の位置をディスプレイ１１に表示させるものである。
【００６３】
なお、演算処理部５において、磁気データ取得部２０，磁気ベクトル計算部２１，方位角計算部２４ａ，伏角計算部２４ｂ，磁気ベクトル強さ計算部２４ｃ，磁気ペン位置計算部２５の各機能は、いずれも、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ（ソフトウェア）によって実現する。また、基準データメモリ２２，磁気データメモリ２３，位置データメモリ２６は、いずれもＲＡＭが用いられ、また、３種類の各メモリ２２，２３，２６の実体は、同一のＲＡＭにそれぞれ別個に割り当てられたメモリ領域である。なお、各メモリ２２，２３，２６のそれぞれに別個のＲＡＭを設けるようにもできる。さらに、表示処理部２７は、ディスプレイ１１を駆動するデバイスドライバや、表示処理を行なう汎用のＩＣ，ＬＳＩ（Large Scale Integration）等によって実現可能である。
【００６４】
以上をまとめると、モーションセンサーは、磁気を帯びた磁気ペン１０よって描画される仮想パレット１２と、ｎ次元座標系（例えば３次元直交座標系）における例えばＺ軸等いずれかの座標軸方向と交叉する交叉面を有し、交叉面上の例えば中心位置と仮想パレット１２上の例えば中心位置とが、Ｚ軸方向について同軸になるように配置され、磁気ペン１０からのｎ個の磁気成分（ＨX，ＨY，ＨZ）をｎ個のホール素子が各々変換したｎ個の計測データ（ｎ個の磁気成分の各大きさに対応する計測データ［計測電圧値データ］に相当する。例えばｎ個の微弱電圧）をそれぞれ出力する磁気センサー１４と、ｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データをそれぞれ記憶する基準データメモリ２２と、仮想パレット１２上の例えば中心位置を原点に設定し、磁気センサー１４から出力されたｎ個の計測データ（３つの計測電圧値データ）と基準データメモリ２２に記憶されたｎ個の基準データ（３つの基準電圧値データ）との各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気センサー１４から磁気ペン１０への距離，角度および方向を含む磁気ペン１０の位置に関する位置データ（例えば磁気ペン１０の磁気の強さ，磁気ペン１０の方位および磁気ペン１０の伏角からなる位置データ）を計算する演算処理部５と、演算処理部５にて計算された位置データを逐次記憶する位置データメモリ２６と、位置データメモリ２６に逐次記憶された位置データを用いて磁気ペン１０の移動軌跡を表す軌跡データを演算する軌跡データ演算部２９とをそなえて構成されたことになる。
【００６５】
また、演算処理部５は、ｎ個（３個）の磁気ベクトルをそれぞれ演算する磁気ベクトル計算部２１と、磁気ベクトル計算部２１にて演算されたｎ個（３個）の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、位置データを計算する磁気ペン位置計算部２５とをそなえて構成されている。さらに、モーションセンサーは、軌跡データ演算部２９にて演算された軌跡データを用いて上記の磁気ペン１０の移動軌跡を表示するディスプレイ１１を設けて構成されたことになる。
【００６６】
そして、図６を用いて後述するように、移動軌跡の取得方法は、磁気センサー１４において、３個の計測データ（Ｘmeasure，Ｙmeasure，Ｚmeasure）が生成され、演算処理部５において、３個の計測データ（Ｘmeasure，Ｙmeasure，Ｚmeasure）と、基準データメモリ２２に記憶された３個の基準データ（Ｘref，Ｙref，Ｘref）との各変化量（Ｘmeasure−Ｘref，Ｙmeasure−Ｙref，Ｚmeasure−Ｚref）が演算される。これにより、磁気ペン１０の位置に関する位置データが計算されるのである。
【００６７】
このようにして、本ポインティングデバイスによれば、ホール素子の個数が少なく、比較的簡素かつ小型で一定の磁気検出精度を発揮できるようになる。
ところで、モーションセンサーに、文字の特徴（文字の形、画数等）を識別する機能を設けることにより、文字認識装置を構成することができる。
この識別機能を実現するために、モーションセンサーに文字データメモリ３１（例えば図１）が設けられている。ここで、文字データメモリ３１は、特徴データ記憶部として機能し、文字の特徴を含む特徴データを記憶するものである。なお、文字データメモリ３１は、文字の特徴のみならず、例えば記号，マーク等を保持するようにもできる。
【００６８】
さらに、上記の軌跡データ演算部２９にて演算された軌跡データを記憶する軌跡データメモリ１８を設け、入力された手書き文字と、予め保持された多数の字についての特徴データとを対比し、例えば特徴点の個数に基づいて、一致又は不一致が判定されるようになっている。
従って、本文字認識装置は、上記の磁気ペン１０と、磁気センサー１４と基準データメモリ２２と、演算処理部５と、位置データメモリ２６と、軌跡データ演算部２９とをそなえ、さらに、軌跡データ演算部２９にて演算された軌跡データを記憶する軌跡データメモリ１８と、文字の特徴を含む特徴データを記憶する文字データメモリ３１と、軌跡データメモリ１８に記憶された軌跡データと、文字データメモリ３１に記憶された特徴データとに基づいて磁気ペン１０の移動により書かれた文字を認識する文字認識部とをそなえて構成されている。
【００６９】
なお、軌跡データメモリ１８，文字データメモリ３１の機能は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）又は書き替え可能なＲＯＭ等を用いることができ、また、ＲＡＭ，ＲＯＭ等以外の記憶デバイス（記憶手段，記憶メディア）を用いることもできる。
また、本位置データ演算方法（文字認識方法）は、磁気を帯びた磁気ペン１０のｎ次元座標系におけるｎ個の磁気成分の各大きさに対応するｎ個の計測データをそれぞれ磁気センサー１４が出力し、磁気センサー１４から出力されたｎ個の計測データと、基準データメモリ２２に記憶されたｎ次元座標系において基準となるｎ個の基準データとの各変化量を表すｎ個の磁気ベクトルのそれぞれに基づいて、磁気ペン１０の位置に関する位置データを演算処理部５が計算し、上記の計算された位置データを位置データメモリ２６が逐次記憶し、位置データメモリ２６に逐次記憶された位置データを用いて磁気ペン１０の移動軌跡を表す軌跡データを軌跡データ演算部２９が演算する。さらに、軌跡データ演算部２９にて演算された軌跡データを軌跡データメモリ１８が記憶し、文字認識部が、軌跡データメモリ１８に記憶された軌跡データと、文字データメモリ３１に記憶された文字の特徴を含む特徴データとに基づいて磁気ペン１０の移動により書かれた文字を認識するのである。このとき、磁気ペン１０の先端部分を仮想パレット１２に接触させながら移動させるので、文字認識精度を高めることができる。もちろん磁気ペン１０を仮想パレットに近接させてはいるが非接触な状態で磁気ペン１０を移動させながら、文字認識をすることも可能である。
【００７０】
また、本位置データ演算方法（文字認識方法）は、磁気センサー１４が磁気ペン１０の磁気が感知されない状態におけるｎ個（例えば３個）の計測データを計測し、基準データメモリ２２がｎ個の計測データのそれぞれを上記のｎ個の基準データとして記憶する。この基準データの取得により比較が可能になる。
これにより、ユーザが仮想パレット１２上にて磁気ペン１０を動かしている間は、磁気センサー１４が３軸の各磁気成分（ＨX，ＨY，ＨZ）を所定時間、高速に計測し、演算処理部５は、計測された各磁気成分（ＨX，ＨY，ＨZ）を処理した計測磁気データを磁気データメモリ２３等に逐次蓄積し、磁気ベクトル計算部２１が、蓄積された計測磁気データの変化量（磁気の変動分）を計算して磁気ベクトルに変換する。そして、演算処理部５が、３軸の各磁気ベクトルを読み出すことにより、磁気ペン１０の軌跡データを取得し、表示処理部２７は、この軌跡データを次々にディスプレイ１１に表示させる。
【００７１】
一方、ユーザは、残像により表示された線画を連続的に視認するので、手書き文字を認識し、また、この手書き文字と同様に、仮想パレット１２の画面範囲において描画された絵，図等をも視認可能となる。
このように、手書き文字等の軌跡を取得することにより、モーションセンサー，文字認識装置又は磁力計等の多様な応用を実現できる。
【００７２】
次に、図５（ａ）を参照して本ポインティングデバイスの磁気検出方法の一例を説明する。
図５（ａ）は本発明の一実施形態に係る磁気検出方法を説明するための図である。この図５（ａ）に示す仮想パレット１２および磁気センサー１４の各天井面は、いずれも、Ｘ−Ｙ平面（例えば地平面）と平行になるように設けられ、また、仮想パレット１２の天井面の中心部Ｃ１および磁気センサー１４の天井面の中心部Ｃ２が、ともに、Ｘ−Ｙ平面と垂直に交叉するＺ軸と同軸になるように配置されている。
【００７３】
ここで、演算処理部５は、仮想パレット１２の中心部Ｃ１を原点とし、この原点Ｃ１の座標値を（０，０，０）に設定し、また、仮想パレット１２の４隅の座標値を（＋４５，０，０），（＋１３５，０，０），（−１３５，０，０），（−４５，０，０）に設定又は割り当てを行なう。なお、＋４５，０，＋１３５等の値は度数”°”で表したものである。
【００７４】
この設定により、仮想パレット１２の接触面（天井面）の至るところにおける座標のＺ成分（Ｚパラメータ）が全て一定値（例えば０）になるので、演算処理部５は、３軸のＸ，Ｙ，Ｚの各成分のうちのＸ成分とＹ成分との２種類の成分だけを用いて演算可能になる。これに加えて、演算処理部５は、三角関数を用いて上記の４隅の座標値を演算し、例えばｓｉｎ４５°，ｃｏｓ４５°等の簡潔な値を用いて演算できる。従って、成分数の削減と演算負荷の低減とを図ることができる。
【００７５】
次に、図６を参照し、磁気センサー１４から磁気ペン１０への方位角，伏角および距離の３種類の各値の計算方法について説明する。
また、図６は本発明の一実施形態に係る磁気ペン１０の座標値の計算方法を説明するための図である。この図６に示すＸ−Ｙ平面２８は、Ｘ軸およびＹ軸の両軸と平行であり、Ｚ軸と垂直に交叉する面であって、磁気センサー１４の天井面に相当する。なお、３軸相互の直交関係と、３軸それぞれの向きとは、図５（ａ），図５（ｂ）と図６との間において同一である（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が各々右手の人さし指，親指，中指に相当する。）。なお、図６において、上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
【００７６】
ここで、伏角θ１，θ２は各々水平面から磁気の方向を仰ぎ見た角度（仰角）である（水平面よりも下側に広がる視野角を表す俯角とは異なる。）。具体的には、伏角θ１は、位置１（磁気ペン１０の先端）から原点Ｃ１への方向とＺ成分（Ｚ方向の磁気成分ＨZ）から原点Ｃ１への方向とにより形成される角度を表し、伏角θ２は、位置２（磁気ペン１０の先端）から原点Ｃ１への方向とＺ成分から原点Ｃ１への方向とにより形成される角度を表す。
【００７７】
以下、磁気ベクトル，方位角および伏角の各計算式の一例を示す。
（Ｆ１）磁気ベクトルの計算方法について
Ｘvect  ＝  Ｘmeasure  −  Ｘref
Ｙvect  ＝  Ｙmeasure  −  Ｙref
Ｚvect  ＝  Ｚmeasure  −  Ｚref
ここで、Ｘvect，Ｘref，ＸmeasureはそれぞれＸ軸ベクトル値，Ｘ軸基準値，Ｘ軸計測値を表す。同様に、Ｙvect，Ｙref，ＹmeasureはそれぞれＹ軸ベクトル値，Ｙ軸基準値，Ｙ軸計測値を表す。また、Ｚvect，Ｚref，ＺmeasureはそれぞれＺ軸ベクトル値，Ｚ軸基準値，Ｚ軸計測値を表す。
【００７８】
（Ｆ２）方位角の計算方法について
Ｘ軸およびＹ軸の各ベクトル値（Ｘvect，Ｙvect）を用いて、方位角Ｄは、次の数１により得られる。ここで、arctanは逆正接関数tan-1を表す。
【００７９】
【数１】
2006338526.tif 000003
【００８０】
（Ｆ３）磁気ベクトルの強さの計算方法について
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各ベクトル値（Ｘvect，Ｙvect，Ｚvect）を用いて、全磁気の強さＨは、次の数２により得られる。
【００８１】
【数２】
2006338526.tif 000004
【００８２】
（Ｆ４）伏角の計算方法について
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各ベクトル値（Ｘvect，Ｙvect，Ｚvect）を用いて、伏角θは、次の数３により得られる。ここで、arcsinは逆正弦関数sin-1を表す。
【００８３】
【数３】
2006338526.tif 000005
【００８４】
このような構成により、仮想パレット１２の中心部を原点Ｃ１に設定し、磁気ペン１０が、図６の位置１にいる状態において、磁気センサー１４の計測により、（方位１，磁気の強さＨ１）が得られる。そして、磁気ペン１０が位置２に移動した状態における計測により、（方位２，磁気の強さＨ２）が得られる。さらに、３種類の磁気ベクトルに基づいた演算により、伏角θ１，θ２のそれぞれが得られる。そして、この状態において所定の演算を行なうことにより、磁気ペン１０の位置，座標を計測する。
【００８５】
従って、本ポインティングデバイスによれば、所望の時点において、磁気センサー１４から磁気ペン１０までの方位，角度，相対的な距離を計測し、この計測を繰り返すことにより、磁気ペン１０の連続的な位置による軌跡を認識できる。そして、この軌跡データと文字データメモリ１８に記憶された文字の特徴データとを比較することにより、手書き文字の取得，認識が可能になる。
【００８６】
また、本ポインティングデバイスを用いた磁気検出方法について、図７を参照して詳述する。
図７は本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスを用いた磁気検出方法を説明するためのフローチャートである。磁気センサー１４は、磁気ペン１０がない状態における磁気センサー１４から出力される各軸の計測値を各軸の基準電圧値として計測し、また、その各軸の計測値を記憶する（ステップＡ１）。すなわち、磁気ペン１０において磁気が発生しない状態，磁気ペン１０の磁気が出力されない状態，磁気ペン１０および磁気センサー１４間において磁気が遮蔽される状態等において各値が計測される。
【００８７】
次に、演算処理部５（又は主制御部１７）は、磁気センサー１４にて検出された磁気ペン１０の磁力を計測し、磁気センサー１４から出力されるＸ，Ｙ，Ｚの各軸について計測された微弱電圧を計測する（ステップＡ２）。
ステップＡ２に続き、磁気ベクトル計算部２１（又は演算処理部５）は、基準データメモリ２２に記憶された各軸の基準電圧値と各軸の計測電圧値との各差分電圧データ（各変化量）を演算し、演算結果（例えば変化量）を用いて、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のそれぞれについて磁気ベクトルに変換する（ステップＡ３）。
【００８８】
そして、各軸の磁気ベクトルを用いて、方位角計算部２４ａ，伏角計算部２４ｂ，磁気ベクトル強さ計算部２４ｃは、それぞれ、磁気ペン１０の方位角，磁気ペン１０の伏角，磁気ペン１０の先端における磁気の強さＨを計算する（ステップＡ４）。
このように、ポインティングデバイスは、上記の計算結果を用いて磁気ペン１０の位置を認識できる。また、ポインティングデバイスは、磁気ペン１０の位置データを、位置データメモリ２６等に格納することにより、磁気ペン１０の軌跡を取得できる。
【００８９】
さらに、手書き文字の認識方法は、最初に、ユーザが、画面上におけるアイコン，図，絵等の位置又は描画時の画面上における入力開始位置に磁気ペン１０を接触させる。続いて、演算処理部５は、上記の処理を行ない、演算により得た文字の入力点の座標値を表示処理部２７に入力する。表示処理部２７は、携帯情報端末１，携帯電話機２（図８参照），パソコン等の入力検出部（入力検出手段）の座標点にマーキングを行なう。
【００９０】
これらの処理は、短時間に多数回数行なわれ、ディスプレイ１１に、手書き文字が徐々に表示される。ユーザは、ディスプレイ１１の残像によって、視覚上、違和感のない手書き文字を認識できる。
また、ユーザは、画面上のアイコンや画像等に対して、「ここ」，「この部分」等、ユーザが視覚的又は直感的に指で直接指し示す感覚と同様な感覚で入力操作可能になる。
【００９１】
このように、本ポインティングデバイスは、モーションセンサー，文字認識装置等に応用できる。また、本ポインティングデバイスを構成する部品およびモジュール等の個数は、従来のポインティングデバイスの部品等の個数とほぼ同一なので、製造者は、大幅な設計変更を伴わずに機能を実装でき、低コスト化を図れる。
これにより、ポインティングデバイスによれば、２次元的な処理のみならず、３次元空間における相対的距離をも得られるので、３次元のモーションセンサーとして応用可能である。
【００９２】
また、既存のモーションセンサーおよび文字認識装置は、いずれも、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の全てについてホール素子を設けて構成されているが、本モーションセンサーおよび本文字認識装置によれば、２個のホール素子を用いてＸ，Ｙの２軸からの磁気成分を用いて、ソフトウェア処理により、上記の計算式を行ない、Ｚ軸方向からの磁気成分を取得できる。従って、ホール素子の数を少なくでき、低コスト化を図ることができる。
【００９３】
さらに、従来のモーションセンサーおよび文字認識装置は、いずれも、多数のホール素子をアレイ状に設けていたので、製造時において、各ホール素子の位置や方向の正確な調整を要し、さらに、衝撃によってホール素子等の位置ずれが生じる可能性があった。
これに対して、本モーションセンサーおよび本文字認識装置によれば、製造時におけるホール素子の位置，方向の調整工程を大幅に簡素化でき、さらに、衝撃に対する強度が増大する。
【００９４】
このように、本ポインティングデバイスは、モーションセンサー，文字認識装置等に応用できる。また、本ポインティングデバイスを構成する部品およびモジュール等の個数は、従来のポインティングデバイスの部品等の個数とほぼ同一なので、製造者は、大幅な設計変更を伴わずに機能を実装でき、低コスト化を図れる。
（Ａ１）第１変形例の説明
次に、本ポインティングデバイスを実装したモーションセンサー，文字認識装置等を携帯電話機に応用する例について説明する。
【００９５】
図８は本発明の一実施形態の第１変形例に係る携帯電話機の概略的なブロック図である。この図８に示す携帯電話機２は、ユーザが磁気ペン１０でなぞった手書きの文字や、描画した絵，図等の取得，記憶，送受信を行なう機能を有し、また、通常の加入者電話として動作するほかに、音声，画像，メールおよびファイル等の各種情報データの無線送受信を行なう。この携帯電話機２は、携帯情報端末１と異なり、主制御部１７の前段に、送受信処理部（無線送受信処理部）３３ａが設けられている。この送受信処理部３３ａは、例えば無線信号の送受信と、情報データの変復調と、音声，画像，メールおよびファイル等の情報データについての送受信フォーマット処理とを行なうものである。さらに、主制御部１７に接続されたキーパッド９０は、画面上に表示される項目（又はメニュー等）の選択又は切り替えと、文字，数字，メッセージ等の入力とを行なうための操作キーである。なお、音声入力用のマイク９１，音声出力用のスピーカ９２等も設けられている。そして、送受信処理部３３ａ，主制御部１７，文字データメモリ３１，軌跡データメモリ１８，基準データメモリ２２が電子回路１３ａとして実装されている。これら以外のもので上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。
【００９６】
また、携帯電話機２は、図５（ａ）に示す携帯情報端末１の構成と同一構成を有し、仮想パレット１２および磁気センサー１４の各天井面が、いずれも、Ｘ−Ｙ平面と平行になるように設けられ、また、仮想パレット１２の天井面の中心部Ｃ１および磁気センサー１４の天井面の中心部Ｃ２が、ともに、Ｘ−Ｙ平面と垂直に交叉するＺ軸と同軸になるように配置されている。
【００９７】
そして、携帯電話機２における磁気検出方法も、演算処理部５が、仮想パレット１２の中心部Ｃ１を座標値（０，０，０）の原点に設定し、また、仮想パレット１２の４隅の座標値を演算処理が容易になるように設定する。この設定により、仮想パレット１２の接触面上の各点における座標値のＺ成分が全て一定値になり、演算処理部５は、３軸成分のうちのＸ成分とＹ成分との２種類の成分だけを用いて位置データの演算を行なうようになっている。
【００９８】
このような構成により、ユーザが、仮想パレット１２上において、磁気ペン１０を用いて文字等を手書き入力している間、磁気センサー１４は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各磁気成分を出力し続ける。そして、各磁気成分は、選択回路１５，増幅回路１６をそれぞれ介して、演算処理部５に入力される。演算処理部５は、磁気センサー１４から磁気ペン１０への方位角，伏角および距離の各値を上述した計算方法（図６参照）によって取得し、磁気ペン１０の位置データを取得する。これにより、携帯電話機２において、ポインティングデバイスとしての機能が実現する。
【００９９】
また、連続的な演算結果は、メモリに蓄積され、磁気センサー１４と磁気ペン１０との間における方位，角度，相対的な距離が得られ、磁気ペンの軌跡を表す軌跡データが生成され、携帯電話機２において、モーションセンサーとしての機能が実現する。さらに、軌跡データが、文字データメモリ３１に保持された文字の特徴データと対比され、これにより、携帯電話機２において、文字認識装置としての機能が実現する。
【０１００】
また、携帯電話機２と通話又は通信する相手先携帯電話機，相手先固定電話機あるいは通信装置（図示省略）が文字データメモリ３１を設けることによって、携帯電話機２により得られた軌跡データは、送受信処理部３３ａを介して送信される。そして、相手先携帯電話機等は、受信した軌跡データを復調し、手書き文字等をディスプレイに表示する。この逆に、携帯電話機２は、相手先携帯電話機等において取得された手書き文字等を受信すると、手書き文字等を取得し、ディスプレイ１１に表示する。
【０１０１】
このように、携帯電話機２においても、モーションセンサー又は文字認識装置の機能は、最大３個の磁気センサー１４を設けることにより実現できるので、モーションセンサーの規模の拡大を抑止でき、また、携帯電話機２の小型化に寄与でき、携帯電話機２のコストの低減を促進できる。
さらに、本モーションセンサーによれば、製造時におけるホール素子の位置，方向の調整工程を大幅に簡素化でき、さらに、衝撃に対する強度が増大する。
【０１０２】
加えて、本モーションセンサーによれば、２個のホール素子を用いてＸ，Ｙの２軸からの磁気成分を検出し、これらの２軸の磁気成分を用いて、Ｚ軸方向からの磁気成分を取得できる。従って、ホール素子の数を少なくでき、低コスト化を図ることができる。
そして、本ポインティングデバイスによれば、３次元空間における相対的距離をも得られるので、３次元的のモーションセンサーとして応用することができる。
【０１０３】
（Ａ２）第２変形例の説明
例えばパソコンに本ポインティングデバイスを付加することもできる。
図９は本発明の一実施形態の第２変形例に係るパソコンシステムの概略的なブロック図である。この図９に示すパソコン本体３４は、インターフェース用のコネクタ３６を介して、外付け磁気検出装置３５と接続されている。
【０１０４】
ここで、外付け磁気検出装置３５は、ポインティングデバイス，モーションセンサーおよび文字認識装置としての各機能を実装されたものであって、ポインティングデバイスとしての磁気ペン１０の位置データを検出，計測および記憶し、モーションセンサーとしての軌跡データを演算および記憶し、さらに、文字認識装置としての文字データを記憶、抽出するものである。外付け磁気検出装置３５は、主制御部１７の前段に、接続部８１を設けている。
【０１０５】
この接続部８１は、上記の位置データ，軌跡データ，文字データ等についてパソコン本体３４と入出力するものであり、例えばポート，コネクタおよびデバイスドライバ等が設けられている。なお、接続部８１は、文字データの代わりに、抽出した文字コード等をパソコン本体３４に入力するようにもできる。
これにより、外付け磁気検出装置３５において取得された磁気ペン１０の位置，移動軌跡又は手書き文字等の各情報データが、パソコン本体３４に入力され、ディスプレイ１１にて表示される。
【０１０６】
（Ａ３）第３変形例の説明
さらに、第３変形例として、本ポインティングデバイスは、３Ｄ（３次元）磁力計にも応用できる。
図１０は本発明の一実施形態の第３変形例に係る３Ｄ磁力計の磁気検出方法を説明するための図である。この図１０に示す３Ｄ磁力計７は、磁気の強さＨを計測する計測機器であって、３Ｄ磁力計７自身と磁石３０等の磁力を帯びた計測対象の物質との間の距離，位置を取得できるため、３次元的に計測できる。
【０１０７】
これにより、３Ｄ磁力計７の構成を簡素化でき、低コスト化も図ることができる。
（Ｂ）その他
本発明は上述した実施態様およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
本ポインティングデバイス，モーションセンサー，文字認識装置等は、さらに、磁力物質の探知機，家庭用のゲーム機器，ゲーム店に設けられる比較的大型のアミューズメント機器等、各種の装置，製品等に応用される。
【０１０８】
具体的な用途，応用例は、例えば以下の（Ｊ１）〜（Ｊ８）に示すように種々拡張できる。
（Ｊ１）モーションセンサー（電子ペット，ロボット，ゲームコントローラー）
（Ｊ２）ゲーム機器等の携帯情報端末の傾斜による画面操作
（Ｊ３）携帯情報端末用ナビゲーション
（Ｊ４）カーナビゲーション（自律航法の立体測位精度の向上を図るもの。）
（Ｊ５）傾斜，振動，感震等のモニタ
（Ｊ６）習字，デザイン等（各データの簡易な送受信が可能となる。）
（Ｊ７）アミューズメント機器，ゲーム機器等に実装される位置認識装置又は磁力物質の探知機等
（Ｊ８）磁気デバイスを用いて物体の表面に沿ってスライドさせることにより、物体の３次元形状を取得する。
【０１０９】
そして、上記のポインティングデバイス，モーションセンサー，文字認識装置等を複数設ける態様や、これらを混在させる態様等、多岐の応用が可能となる。
さらに、本ポインティングデバイス等によれば、各種装置，機器等に、無線信号の送受信機能を設けることにより、接続ケーブルなしでゲーム機器等を構成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、安価な磁気センサーを利用することにより、磁気ペンの位置の認識により動作するポインティングデバイスはもちろんのことながら、その軌跡を知ることができるので、文字認識等の分野にも応用できる。
また、本発明によれば、２次元的な処理だけでなく、相対的な距離も計算できるので、３次元空間におけるモーションセンサーとして応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明を適用される携帯情報端末の概略的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る主制御部のソフトウェア処理のブロック図である。
【図４】方位角および伏角を説明するための図である。
【図５】（ａ）は本発明の一実施形態に係る磁気検出方法を説明するための図であり、（ｂ）は磁気センサーの概略的なブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気ペンの座標値の計算方法を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスを用いた磁気検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態の第１変形例に係る携帯電話機の概略的なブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態の第２変形例に係るパソコンシステムの概略的なブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第３変形例に係る３次元磁力計の磁気検出方法を説明するための図である。
【図１１】アレイ状に配置された複数のホール素子をもつ磁気検出型ポインティングデバイスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  携帯情報端末
２  携帯電話機
５  演算処理部
７  ３次元磁力計
１０  磁気ペン（磁気デバイス）
１１  ディスプレイ（表示部）
１２  仮想パレット
１３，１３ａ，１３ｂ  電子回路
１４  磁気センサー
１４ａ  基板
１４ｘ  Ｘ成分用の磁気検出デバイス
１４ｙ  Ｙ成分用の磁気検出デバイス
１４ｚ  Ｚ成分用の磁気検出デバイス
１５  選択回路
１６  増幅回路
１７  主制御部
１９  Ａ／Ｄコンバータ
１８  軌跡データメモリ（軌跡データ記憶部）
２０  磁気データ取得部
２１  磁気ベクトル計算部（磁気ベクトル演算部）
２２  基準データメモリ（基準データ記憶部）
２３  磁気データメモリ
２４ａ  方位角計算部
２４ｂ  伏角計算部
２４ｃ  磁気ベクトル強さ計算部
２５  磁気ペン位置計算部（位置データ計算部）
２６  位置データメモリ（位置データ記憶部）
２７  表示処理部
２８  Ｘ−Ｙ平面
２９  軌跡データ演算部
３０  磁石
３１  文字データメモリ（特徴データ記憶部）
３３ａ  送受信処理部
３４  パソコン本体
３５  外付け磁気検出装置
３６  コネクタ
８０  インターフェース部
８１  接続部
９０  キーパッド
９１  スピーカ
９２  マイク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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