(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項２】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項３】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あり、ペンの姿勢があらかじめ記憶した初期姿勢に戻ったときに文字区切りと判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項４】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あり、ペンの姿勢があらかじめ記憶した初期姿勢に戻ったときに文字区切りと判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項５】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態が一定時間以上続いたときに文字区切りと判別すること及びペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項６】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別したとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度又は前記角速度検出手段で検出した角速度が一定速度以下のときに文字区切りと判別すること及び前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項７】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態が一定時間以上続いたときに文字区切りと判別することと、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項８】
ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、
前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別したとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度又は前記角速度検出手段で検出した角速度が一定速度以下のときに文字区切りと判別すること及び前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とするペン型入力装置。
【請求項９】
ペンの姿勢変化を示す角速度及びペン先と紙面の接触を検出して入力した文字を認識する文字認識方法において、
ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときに検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とする文字認識方法。
【請求項１０】
ペンの姿勢変化を示す角速度及びペン先と紙面の接触を検出して入力した文字を認識する文字認識方法において、
ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときに検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とする文字認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンピュータシステムにおけるカーソル移動や文字，図形を入力するペン型入力装置及び文字認識方法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、キーボードやマウス，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。近年、コンピュータの小型化に伴い携帯端末装置のニーズが高まり使用者も増加している。携帯端末装置の入力装置としてキーボードを使用するためには、キーボードを小型化する必要があるが、キーボードの小型化にはヒューマンインタフェースの点で限界があり、携帯端末装置の入力装置においては不利な点が多く実用性が低い。また、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、文字や図形の入力には適さないという短所がある。このため小型の携帯型端末装置において、文字や図形の入力装置としてはタブレットとペンを組み合わせたペン型入力装置が多く採用されている。しかし、タブレットの大きさが問題になり、より小型化することは困難である。そこでペンにセンシング機能を付与して、タブレットを使用しないペン型入力装置が提案されている。
【０００３】
例えば特開平６−４４００５号公報に示されたペン型入力装置は３軸各方向の加速度センサとジャイロによりペン先の筆記位置検出するようにしている。特開平６−６７７９９号公報に示されたペン型入力装置は２つの加速度センサと１つのジャイロを設け、ジャイロによりペン軸のローテーションを検出し、このローテーションを考慮に入れ、ペンに互いに直交して設けられた一対の加速度センサから得られた加速度データをそれぞれ時間で２回積分して距離データに変換して座標化している。特表平８−５０８３５３号公報に示されたペン型入力装置は３つの加速度センサを設け、加速度信号の特徴からストロークの特徴を認識し、認識したストロークを重ねていって筆記軌跡を描くようにしている。
【０００４】
また、特開平８−４４４８９号公報や特開平８−６３２８０号公報に示されたポインティング装置は水平方向と垂直方向の角速度を検出する２つのジャイロから出力する角速度を積分して水平移動量と垂直移動量を算出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−４４００５号公報に示され装置は加速度センサ取付位置が考慮されていないため、ペンの傾斜運動による加速度がペン先の筆記加速度に紛れ込み、正確な筆記軌跡を求めることは困難である。また、特開平６−６７７９９号公報に示された装置ではペン軸のローテーションを検出することはできるが、通常の筆記動作で空間的にペン自体の姿勢がダイナミックな傾斜を伴う場合を考慮していないため、通常の筆記動作に適用することは困難である。特表平８−５０８３５４号公報に示された装置はストロークの認識過程が入るので厳密な意味では筆記軌跡を再現することは困難である。
【０００６】
この発明はかかる短所を改善し簡単な構成で文字の区切りを明確にして、連続的に文字入力を行うことができるペン型入力装置及び文字認識方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【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、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別したり、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る第２のペン型入力装置は、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あり、ペンの姿勢があらかじめ記憶した初期姿勢に戻ったときに文字区切りと判別したり、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あり、ペンの姿勢があらかじめ記憶した初期姿勢に戻ったときに文字区切りと判別することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る第３のペン型入力装置は、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態が一定時間以上続いたときに文字区切りと判別すること及びペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る第４のペン型入力装置は、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別したとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度又は前記角速度検出手段で検出した角速度が一定速度以下のときに文字区切りと判別すること及び前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る第５のペン型入力装置は、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別した状態が一定時間以上続いたときに文字区切りと判別することと、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のとき、前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る第６のペン型入力装置は、ペンの姿勢変化を示す角速度を検出する角速度検出手段と、ペン先と紙面の接触を検出する紙面接触判別手段及び演算手段とを有するペン型入力装置において、前記演算手段は、前記紙面接触判別手段によりペン先が紙面と接触していないと判別したとき、前記角速度検出手段で検出した角速度から算出した移動速度又は前記角速度検出手段で検出した角速度が一定速度以下のときに文字区切りと判別すること及び前記角速度検出手段で検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することとを組み合わせて文字の区切りを判別することを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る文字認識方法は、ペンの姿勢変化を示す角速度及びペン先と紙面の接触を検出して入力した文字を認識する文字認識方法において、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときに検出した角速度から算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る第２の文字認識方法は、ペンの姿勢変化を示す角速度及びペン先と紙面の接触を検出して入力した文字を認識する文字認識方法において、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときに検出した角速度のピーク値が２つ以上あったときに文字区切りと判別することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明のペン型入力装置のペンは２個のジャイロとペン先と紙面の接触を判定する感圧スイッチを有する。演算部は各ジャイロにそれぞれ接続されたローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、ローパスフィルタからの信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からの信号を入力して２次元の軌跡を算出する軌跡算出部と、文字の区切りを判別するしきい値を記憶した区切データ記憶部及び軌跡算出部で算出した軌跡と、感圧スイッチで判定したペン先と紙面との接触状態と接触位置位置及び区切データ記憶部に記憶したしきい値から筆跡軌跡を抽出する筆記軌跡抽出部を有する。
【００１６】
上記のように構成されたペン型入力装置のペンで筆記動作中に２個のジャイロでペン軸と直交する軸周りの角速度を検出する。この２個のジャイロで検出した角速度信号を演算部に送りノイズ除去用のＬＰＦを通したのち、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換して軌跡算出部に送る。軌跡算出部は送られた角速度を時間積分して、時間積分した結果とペンの回転中心からペン先までの距離からペン先の筆記動作中の軌跡を求め筆記軌跡抽出部に送る。筆記軌跡抽出部は送られた２次元の軌跡と感圧スイッチで判定したペン先と紙面との接触位置から実際の筆跡軌跡を抽出して文字や図形を再構成する。この筆記軌跡抽出部で入力した文字を再構成するときに、筆記中に感圧スイッチで判定したペン先と紙面が離れている空中ストロークの移動時間が区切データ記憶部に記憶したしきい値例えば０．５秒以内のときは１文字を入力していると判断し、空中ストロークの移動時間がしきい値を越えたときは、次の文字の入力と判断して文字を区切って文字を再構成する。
【００１７】
【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、ペン型入力装置１のペン２は内部に２個のジャイロ３Ｘ，３Ｙとペン２のペン先２１と紙面の接触を判定する感圧スイッチ４を有する。このペン２の座標系としては重力方向をＺG方向とする直交座標である重力座標系（ＸG，ＹG，ＺG）と、ペン２のペン軸をＺS方向とする直交座標であるセンサ座標系（ＸS，ＹS，ＺS）を想定する。ジャイロ３Ｘはセンサ座標系のＸS軸周りを入力軸としてペン２の角速度を検出し、ジャイロ３Ｙはセンサ座標系のＹS軸周りを入力軸としてペン２の角速度を検出する。このジャイロ３Ｘ，３Ｙは互いに直交したＸS軸とＹS軸軸上に取付けた方が処理が楽になるので好ましいが、設計上の制約がある場合は直交させなくても良い。この場合は取付け角度から角速度成分を分解すれば良い。ここでジャイロ３Ｘ，３Ｙはスケールファクタ（回転運動の正確さ）とドリフトレール（出力オフセットの安定度）が良好で、小型のものであれば良く、回転ジャイロや振動ジャイロ，光学式ジャイロ等いずれの方式のものでも良い。
【００１８】
ペン型入力装置１の演算部５は図２のブロック図に示すように、ジャイロ３Ｘ，３Ｙに接続されたローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１，５２と、ローパスフィルタ５１，５２からの信号を入力するＡ／Ｄ変換器６１，６２と、Ａ／Ｄ変換器６１，６２からの信号を入力して２次元の軌跡を算出する軌跡算出部７と、文字の区切りを判別するしきい値を記憶した区切データ記憶部８及び軌跡算出部７で算出した軌跡と、感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面との接触状態と接触位置位置及び区切データ記憶部８に記憶したしきい値から筆跡軌跡を抽出する筆記軌跡抽出部９を有する。
【００１９】
上記のように構成されたペン型入力装置１のペン２で筆記動作中のペン２の運動を回転運動と平行移動に分解すると、ペン２の支持点を中心とした回転運動で行われる成分が多く、この回転運動だけでもある程度の文字が再現できる。そこでペン２で筆記動作中にジャイロ３Ｘ，３Ｙでセンサ座標系のＸS軸周りの角速度ωxとＹS軸周りの角速度ωyを検出する。このジャイロ３Ｘ，３Ｙが検出する角速度ωx，ωyは、重力座標系（ＸG，ＹG，ＺG）における筆記軌跡Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）の時間変化と下記（１）式に示す関係がある。
【００２０】
【数１】
0003841953.tif 000002
【００２１】
ここで、Ｌはペンの支持点である回転中心からペン先２１までの距離である。また、軸の回転方向と速度方向の関係からＹ（ｔ）の時間変化にはマイナス符号が付く。
【００２２】
このジャイロ３Ｘ，３Ｙで検出した角速度信号ωx，ωyを演算部５に送りノイズ除去用のＬＰＦ５１，５２を通したのち、Ａ／Ｄ変換器６１，６２でＡ／Ｄ変換して軌跡算出部７に送る。軌跡算出部７は送られた角速度ωx，ωyを時間積分して、時間積分した結果とペン２の回転中心からペン先２１までの距離Ｌからペン先２１の筆記動作中の各時間毎のペン先２１のＸG座標とＹG座標とを検出してペン先２による２次元の軌跡を求め筆記軌跡抽出部９に送る。筆記軌跡抽出部９は送られた２次元の軌跡と感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面との接触位置から実際の筆跡軌跡を抽出して文字や図形を再構成する。ここでペン２の回転中心からペン先２１までの距離Ｌの値が変わっても、文字や図形の大きさが拡大又は縮小されるだけであるから距離Ｌとしては適当な値を用いれば良い。
【００２３】
また、ペン２で１文字を入力しているときに、ペン先２１が紙面から離れて空中を移動する空中ストロークの移動時間の発生頻度を調べた結果、図３に示すようになった。図３は文字データとして数字とアルファベットとひらがな及び当用漢字など1145文字の空中ストロークの移動時間を調べた結果である。図３に示すように、１文字を入力しているときの空中ストロークの移動時間は０．５秒以内の確率が高い。この１文字を入力しているときの空中ストロークの移動時間０．５秒は次のことからも裏付けできる。ペン先２１の移動速度のプロファイルを例えば図４に示すように正弦状とすると、筆記動作中のペン先速度は最大で約１０ｃｍであるので、０．５秒間の移動距離は３．１ｃｍとなる。通常、意識して大きな文字を書かない限り、人の手の大きさには限度があり、１文字が３ｃｍ×３ｃｍより大きくなることはあまりない。すなわち、文字を筆記中にペン先２１が３ｃｍ以上移動する可能性がある０．５秒を越えた空中ストロークでは、次の文字に移動している可能性が非常に高い。そこで文字の区切りを判別する空中ストロークの移動時間のしきい値を例えば０．５秒として区切データ記憶部８にあらかじめ記憶しておく。筆記軌跡抽出部９は、筆記中に感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面が離れている空中ストロークの移動時間が０．５秒以内のときは１文字を入力していると判断し、空中ストロークの移動時間が０．５秒を越えたときは、次の文字の入力と判断して文字を区切り、実際の筆跡軌跡を抽出して文字を再構成する。
【００２４】
このようにしてペン型入力装置１のペン２で実際に筆記した文字とペン型入力装置１で再構成した文字を図５に示す。図５において（ａ）は実際に筆記した文字、（ｂ）は距離Ｌ＝１０ｃｍとしてペン型入力装置１で再構成した文字を示す。図５（ｂ）に示すように、ペン型入力装置１で再構成した文字は筆記動作の平行移動成分を検出していないので、完全な軌跡を再現することはできないが、各文字の区切りを明確にして読める程度に再現することができる。このようにして簡略な構成で、筆記文字を再現することができ、ペン型入力装置１を小型化して軽量化し使い易くすることができる。
【００２５】
上記実施例は空中ストロークの移動時間が０．５秒を越えたときに文字の区切りと判定した場合について説明したが、筆記者のくせや文字の大きさや筆記速度によって１文字中の空中ストロークの移動時間が若干異なってくる。空中ストロークの移動時間のしきい値を０．５秒に設定しておいても、筆記速度が遅い人の場合には１文字を入力しているときに、空中ストロークの移動時間が０．５秒を越えて、１文字中に誤った文字区切りが判別されて、文字がばらばらになって認識できなくなるおそれがある。これに対応するために文字の区切りを判別する空中ストロークの移動時間のしきい値を安全を取って長くし過ぎると、誤りなく文字を入力するためには１文字毎に止めて文字を入力しなければならず、使い勝手が悪くなる。そこで、区切データ記憶部８にあらかじめ文字の区切りを判別する空中ストロークの移動時間のしきい値の基準値を０．５秒として設定しておき、筆記者毎に１文字を入力しているときの空中ストロークの移動時間の分布を検出して区切データ記憶部８に記憶し、記憶した筆記者毎の空中ストロークの移動時間の分布と空中ストロークの移動時間のしきい値の基準値０．５秒と比較して、筆記者に最適な文字の区切りを判別する空中ストロークの移動時間になるようにしきい値を調整する。このようにして筆記者に合わせて文字を区切ることができ、文字を正しく認識することができる。
【００２６】
また、上記実施例は文字の区切りを空中ストロークの移動時間により判別する場合について説明したが、ペン先２１の移動速度により文字の区切りを判別するようにしても良い。１文字を筆記中にベン先２１が紙面を離れて移動する空中ストロークの平均速度の頻度を図６に示す。図６に示すように、１文字を筆記中にベン先２１が紙面を離れて移動する空中ストロークの平均速度は１０ｍｍ／ｓｅｃから１００ｍｍ／ｓｅｃの間に分布する確率が高く、意識してゆっくり書かない限り、１文字を一気に書きあげるときに空中ストロークの平均速度が１０ｎｎ／ｓｅｃ以下と極端に遅くなることはなく、空中ストロークの平均速度が遅くなるのは、次の文字を書く準備期間、すなわち文字の区切りとなる可能性が高い。
【００２７】
そこで、図７に示すように、演算部５の筆記軌跡抽出部９に軌跡算出部７で算出した２次元の軌跡とともにＡ／Ｄ変換器６１，６２から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyを入力し、区切データ記憶部８には文字の区切りを判別する空中ストロークの平均速度のしきい値として例えば１０ｍｍ／ｓｅｃをあらかじめ記憶しておく。そして、筆記軌跡抽出部９で軌道算出手段７から送られた２次元の軌跡と感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面との接触位置から実際の筆跡軌跡を抽出して文字や図形を再構成するときに、Ａ／Ｄ変換器６１，６２から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyから、（１）式によりペン先２１の移動速度を算出し、算出した移動速度が区切データ記憶部８に記憶したしきい値１０ｍｍ／ｓｅｃ以下になったときに文字の区切りと判別する。このようにして簡単に筆記文字の区切りを判別することができ、文字を正確に認識することができる。
【００２８】
上記実施例はペン先２１の移動速度から筆記文字の区切りを判別する場合について説明したが、文字の区切りを判別する空中ストロークの移動速度のしきい値１０ｍｍ／ｓｅｃに対応するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度ωxTH，ωyTHをしきい値として区切データ記憶部８に記憶しておき、Ａ／Ｄ変換器６１，６２から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyとしきい値ωxTH，ωyTHを直接比較して筆記文字の区切りを判別しても良い。
【００２９】
また、区切データ記憶部８にあらかじめ文字の区切りを判別する空中ストロークの移動速度や角速度のしきい値の基準値を１０ｍｍ／ｓｅｃを基準として設定しておき、筆記者毎に１文字を入力しているときの空中ストロークの移動速度や角速度の分布を検出して区切データ記憶部８に記憶し、記憶した筆記者毎の空中ストロークの移動速度や角速度の分布と空中ストロークの移動速度と角速度のしきい値の基準値と比較して、筆記者に最適な文字の区切りを判別する空中ストロークの移動速度や角速度になるようにしきい値を調整すると良い。このようにして筆記者に合わせて文字を区切ることができ、文字を正しく認識することができる。
【００３０】
また、文字の書き始めや文字の区切りにおいてはペン先２１を紙面に接触させない空中ストロークで無意識のうちにペン２を書きやすい状態に戻すことが多い。このとき、ペン先２１は書き始めの所定位置に移動する動作と、ペン２の姿勢を整える動作が組み合わされて２段モーションのような動きをする。すなわち文字区切りの空中ストロークでは、図８に示すように、ペン先２１の速度は少なくとも２つ以上の速度ピークは発生する確率が高い。そこで空中ストロークのなかの速度ピークの数を検出することにより文字の区切りを判別することもできる。
【００３１】
そこで、図９に示すように、演算手段５にジャイロ３Ｘ，３Ｙに接続されたカットオフ周波数が10〜20Ｈｚのローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３，５４と、ＬＰＦ５３，５４からの信号を入力するＡ／Ｄ変換器６３，６４を設け、筆記軌跡抽出部９に軌跡算出部７で算出した２次元の軌跡とともにＡ／Ｄ変換器６３，６４から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyを入力する。そして、筆記軌跡抽出部９で軌跡算出手段７から送られた２次元の軌跡と感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面との接触位置から実際の筆跡軌跡を抽出して文字や図形を再構成するときに、ペン先２１が紙面に接触していないときにＡ／Ｄ変換器６３，６４から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyから空中ストロークのときのペン先２１の移動速度を算出し、算出した移動速度のピーク値が２つ以上あったときに文字の区切りと判別する。このようにして簡単に筆記文字の区切りを判別することができ、文字を正確に認識することができる。ここでＬＰＦ５３，５４のカットオフ周波数を10〜20Ｈｚとしたのは、ペン先２１が紙面に接触していない空中ストロークのときのペン先２１の移動速度の周波数帯を調べた結果、10〜20Ｈｚ以下を扱えば良いことが判った。そして、このようにＬＰＦ５３，５４のカットオフ周波数を定めることにより、ノイズ等による余分な速度ピークを検出することを防止できる。
【００３２】
この場合もペン先２１が紙面に接触していないときのにペン先２１の移動速度に替えてＡ／Ｄ変換器６３，６４から出力するジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyのピーク値から直接文字の区切りを判別しても良い。
【００３３】
上記のように文字の区切りでペン先２１の速度ピークが２段モーションのような動きをするのは、ペン２の姿勢を書き易い状態に戻そうとするからである。すなわち、文字の書き始めには筆記者がペン２を書き易い同じ姿勢にする。そこで図１０に示すように、演算部５に初期姿勢記憶部８１を設け、初期姿勢記憶部８１に実際に文字を書き始めるときの初期姿勢または仮定した初期姿勢を記憶させておき、上記のように筆記軌跡抽出部９でペン先２１の移動速度のピーク値やペン２の姿勢変化を示すジャイロ３Ｘ，３Ｙの角速度信号ωx，ωyのピーク値を２つ以上検出したときに、軌跡算出部７で算出したジャイロ３Ｘ，３Ｙの姿勢角度の変化速度を積分した結果が初期姿勢記憶部８１に記憶した初期姿勢に戻ったかどうかで文字の区切りかどうかを評価する。このようにして文字の区切りをより正確に認識することができる。この場合、初期姿勢記憶部８１に記憶する初期姿勢は「０」でも良いが、文字の区切りの判別毎に平均化して記憶しなおすことにより、文字の区切りの検出精度をより向上させることができる。
【００３４】
上記各実施例は空中ストロークの移動時間や移動速度や移動速度のピーク値の数等により文字の区切りを判別する場合についた説明したが、これらを組み合わせることにより、文字の区切りの検出精度をより向上させることができる。例えば、空中ストロークの移動時間により文字の区切りを判別してから、さらに移動速度のピーク値の数により文字の区切りを判別を行う。すなわち空中ストロークが短く、明らかに１文字中に続するものは空中ストロークの移動時間により短時間で１文字と判別できるが、空中ストロークの移動時間が長くしきい値に近い場合は、１文字に属するか文字の区切りかの判別が微妙になる。このような場合、さらに移動速度のピーク値の数により文字の区切りかどうかを判別する。このようにして、文字の区切りを短時間で正確に判別することができ、正確な文字を認識することができる。
【００３５】
また、文字を入力する場合、文字は通常「上から下」あるいは「左から右」と配列する。文字の区切りの空中ストロークは、筆記した文字により若干ずれるが、基本的には文字の並び方向を向く。そこで、図１１に示すように、演算部５に移動方向記憶部８２を設け、軌跡算出部７で算出したペン先２１の移動方向あるいはペン姿勢各の角度変化方向等により文字の配列方向を移動方向記憶部８２に記憶する。そして筆記軌跡抽出部９で文字の区切りを判別したときに、空中ストロークの方向と記憶した文字の並びの方向とを比較して、認識する文字の並びに矛盾がないことを確認する。このようにして文字をより精度良く認識することができる。
【００３６】
さらに、筆記軌跡抽出部９が軌跡算出部７から送られた２次元の軌跡と感圧スイッチ４で判定したペン先２１と紙面との接触位置から実際の筆跡軌跡を抽出して文字を再構成するときに、ペン先２１と紙面が接触しているときのストロークから文字の大きさが判別できる。そこで文字の区切りと判別したときの空中ストロークと判別した文字の大きさを比較し、文字の区切りと判別したときの空中ストロークの長さが文字の大きさに対して一定割合、例えば文字の大きさの１／３以上あると、文字が重ならずに文字の区切りが正しいと判断する。このようにして文字の区切りと各文字を正確に認識することができる。
【００３７】
上記各実施例は感圧スイッチ４でペン先２１が紙面に接触していることを判別した場合について説明したが、光学式スイッチ等でペン先２１が紙面に接触していることを判別しても良い。
【００３８】
また、上記実施例は感圧スイッチ４等でペン先２１が紙面に接触していることを判別した場合について説明したがペン先２１が紙面に接触していることをジャイロ３Ｘ又はジャイロ３Ｙで検出している角速度信号に含まれる紙とペン先２１の摩擦によって生じる高周波振動を取り出してペン先２１が紙面に接触している位置を判別するようにしても良い。
【００３９】
さらに、上記各実施例はペン２にジャイロ３Ｘ，３Ｙを設け、ペン２のＸS軸周りとＹS軸周りの角速度を検出した場合について説明したが、図１２に示すように、ペン２のＺS軸周りの角速度を検出するジャイロ３Ｚを設けて、ジャイロ３Ｘ，３Ｙ，３Ｚでセンサ座標系のＸS軸周りの角速度ωxとＹS軸周りの角速度ωyとＺS軸周りの角速度ωZを検出するペン２や、ジャイロ３Ｘ，３Ｙ，３Ｚと３軸の加速度センサにより角速度と加速度を検出するペンを尚した場合も上記各実施例と同様にして文字の区切りを認識することができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態が筆記動作の統計から定めた一定時間以上続いたときに文字区切りと判別するから、文字の区切りを明確にすることができ、連続的に入力した文字を１文字毎に正確に再現することができる。
【００４１】
また、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときのペン先の移動速度又はペンの姿勢変化を示す角速度が筆記動作の統計量から定める一定速度以下のときに文字区切りと判別するから、文字の区切りを明確にすることができ、連続的に入力した文字を１文字毎に正確に再現することができる。
【００４２】
さらに、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態の時間分布から文字区切りを判別するしきい値を変更したり、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のペン先の移動速度又はペンの角速度の速度分布から文字区切りを判別するしきい値を変更することにより、筆記者が異なっても文字の区切りを精度良く認識することができる。
【００４３】
また、ペン先が紙面と接触していないと判別した状態のときのペン先の移動速度又はペンの姿勢変化を示す角速度の少なくとも２つ以上のピークから文字区切りを判別することにより、簡単な処理で文字の区切りを明確に判別することができる。
【００４４】
さらに、ペン先の移動速度又はペンの姿勢変化を示す角速度の少なくとも２つ以上のピークから文字区切りを判別するとともにペンによる文字の書き始めの初期姿勢からの変化から文字区切りを判別することにより、実際のペンの動きに応じて文字の区切りを認識することができる。
【００４５】
また、これらの文字の区切りの判別を複数組み合わせることにより、文字の区切りをより精度良く判別することができる。
【００４６】
さらに、文字の区切りと判別したときに、ペン先が紙面に接触しないで移動する空中ストロークの方向と文字の並びの方向とから認識する文字の並び方向を判別したり、ペン先が紙面に接触しないで移動する空中ストロークの移動量と文字の大きさを比較して文字の区切りを判定することにより、文字の並びや文字の大きさが異なっても文字の区切りを精度良く判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例のペン型入力装置の構成図である。
【図２】上記実施例の演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】１文字を入力中の空中ストロークの移動時間の発生頻度の分布図である。
【図４】ペン先の移動速度のプロファイルを示した時間と速度の特性図である。
【図５】上記実施例で入力した文字と再構成した文字を示す説明図である。
【図６】１文字を入力中の空中ストロークの平均速度の発生頻度の分布図である。
【図７】第２の実施例の演算部の構成を示すブロック図である。
【図８】文字の区切りのときの空中ストロークの移動速度の変化特性図である。
【図９】第３の実施例の演算部の構成を示すブロック図である。
【図１０】第４の実施例の演算部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施例の演算部の構成を示すブロック図である。
【図１２】他のペンの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      ペン型入力装置
２      ペン
３      ジャイロ
４      感圧スイッチ
５      演算部
７      軌跡算出部
８      区切データ記憶部
９      筆記軌跡抽出部
【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】
0003841953.tif 000008
【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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【図１２】
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