JP2004519772A - 手書き文字記録及び認識装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、手書きのテキスト又は図形を記録且つ処理するための、ペン型対象内又は上にある電子記録及び計算装置である。装置は、鉛筆、インクペン、ノンマーキングティップ、チョーク、クレヨン、マーカ、絵具、レーザマーキングツール、又は、書込み又はマーキングに用いられる任意の他の手段であり得るマーキング手段を含む。装置は、以下に示す要素の１つ以上を用いて動作及びマークを記録する。即ち、画像センサ（１）、光源（５）、光検出器、力センサ（３）、コンタクタ、マイクロプロセッサ、揮発性及び不揮発性メモリ、アナログ／デジタル変換器。装置の動作は、画像センサと、書込み面の微視的及び／又は巨視的特徴を追跡する光学ナビゲーションソフトウェアによって感知され且つ記録される。ペンの書込み面に対する向きは、表面上に光の平面波を投射し、互いに対し特定の向きに配置される複数の光センサによって戻ってきた光の量を検出することにより電子的に感知され且つ記録される。

Description

【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は、手書き文字入力及び認識装置に係る。より具体的には、本発明の装置は、手書きの図形を電子的に記録し、手書きの文字を記録し且つ認識する手段を与える。
【０００２】
［背景技術］
このような種類の装置に関する特許は数多くある。際立った特徴は、書込みする又はマーキングする表面に対する装置の動作を感知するために用いる１つ以上の方法にある。全てのこのような装置は、装置が書込み面と接触していることを感知するために、ボタン、コンタクタ、又は、力センサを用いる。上述のデータの組合せを、ペンの動作又はマークを記録するために用いることができる。
【０００３】
ある方法は、ひずみゲージ、力センサ、圧電装置等によってペン先又はペンカートリッジに加わる力を測定する（ＵＳ４７５１７４１、ＵＳ５２１５３９７）。これらの力は、ページ上の装置の動作を計算するために用いられる。
【０００４】
別の方法は、ペンの加速や減速を感知するために加速度計又はジャイロスコープを用いる（ＵＳ１８８３９２、ＵＳ５２４７１３７、ＵＳ５５１７５７９）。
【０００５】
光学的な技術を用いて、ページ上の周知のパターンを画像化し、この情報を用いて装置の動作を計算する（ＵＳ５２２６０９１）。
【０００６】
最後に、上述した感知技術の組合せを用いるアプローチもある。このアプローチには、力及び光学感知の組合せ（ＵＳ５２１５３９７）と、加速及び超音波の組合せの組合せ（ＵＳ５５１７５７９）が含まれる。
【０００７】
［本願発明］
本発明は、手書きのテキスト又は図形を記録かつ処理するための、ペン型対象内又は上にある電子記録及び計算装置である。装置は、鉛筆、インクペン、ノンマーキングティップ、チョーク、クレヨン、マーカ、塗料、レーザマーキングツール、又は、書込み又はマーキングに用いる任意の他の手段であるマーキング手段を含む。装置は、以下に示す要素の１つ以上を用いて動作及びマークを記録する。即ち、画像センサ、光源、光検出器、力センサ、コンタクタ、マイクロプロセッサ、揮発性及び不揮発性メモリ、アナログ／デジタル変換器。装置の動作は、画像センサと、書込み面の微視的及び／又は巨視的特徴を追跡する光学ナビゲーションソフトウェアによって感知され且つ記録される。ペンの書込み面に対する向きは、表面上に光の平面波を投射し、互いに対し特定の向きに配置される複数の光センサによって戻ってきた光の量を検出することにより電子的に感知され且つ記録される。この情報は、ペンの書込み面に対する向きによって歪んだ光ナビゲーションデータを補正するために用いられる。データは、オンボードアプリケーションソフトウェアによって処理されるか、及び／又は、後から検索するために格納され得る。データは、ドッキングステーション又はワイヤレステクノロジを介して伝送され得る。伝送される情報は、光文字認識、署名認証、又は、画像再構成といったタスクのために後でソフトウェアと共に用いられ得る。
【０００８】
本発明は、高価で不正確な加速度計又はジャイロスコープの必要をなくし、信頼度が低く不正確な機械システムをなくし、且つ、安価な規格品の電子部品を用いることを目的とする。本発明は更に、装置のマーキング面に対する動作及び向きを感知するために、光学的な方法は高いレベルの精度と再現性を可能にするので、主として光学的な方法に依存することを目的とする。
【０００９】
［第１実施例］
図１に、本発明の装置の第１の実施例を示し、この第１の実施例は、本願発明の特許請求の範囲に従い構成される。ペン型のエンクロージャが、装置の全ての部品を収容するハウジングとなり、従って、装置は自律的に動作する。
【００１０】
第１の実施例は、紙又は他の表面上に文字を書く又は図形マークをマークするためのマーキング手段も含む。第１の実施例におけるマーキング手段は、インクである。マーキング手段は、カートリッジ内にあり、カートリッジは、装置の先端がマーキング面と接触していることを検出する力センサと係合するよう、ペン内で動くことが可能である（図１−３）。
【００１１】
第１の実施例は更に、マーキング面に入射する光の平面波を生成するよう配置される１つ以上の赤外線発光ダイオードを含む。
【００１２】
第１の実施例は更に、マーキング面を反射した発光ダイオードからの赤外線を検出する３つの赤外線フォトトランジスタを含む。フォトトランジスタは、この装置の第１の実施例では、互いに対し特定の向きで配置される（図２）。検出された赤外線の量は、装置のマーキング面に対する距離、又は、傾斜の角度を計算するために用いられる。２つの光センサから得られるデータを用いて、２つの直交方向における書込み面に対する装置の傾斜の角度を計算することが可能である。
【００１３】
第１の実施例は更に、電荷結合素子画像センサ、２つのレンズ、及び、光ファイバパイプを含む画像化システムを含む（図１−１、２、６）。２つのレンズは、画像化システムによって得られる画像がページのテレセントリックな図を与えるよう選択され、このことは、画像に歪みがほとんど又は全くないことを保証する。この画像化システムは、マーキング面の巨視的な及び／又は微視的な特徴の画像を高速に得るために用いられる。これらの画像は、これらの画像を比較し、装置のマーキング面に対する動作を数学的に計算することのできる光学ナビゲーションソフトウェアと共に用いられる。
【００１４】
第１の実施例は更に、マイクロプロセッサと、メモリと、上述した光学ナビゲーション及び上述したフォトトランジスタから得たデータを処理するために必要なソフトウェアを含むアプリケーションソフトウェアとを含む。フォトトランジスタから得たデータは、後から検索するためにメモリ内に格納されるか、又は、パーソナルコンピュータ又は他の計算装置にリアルタイムで送信される。
【００１５】
本発明の装置の第１の実施例は更に、ユーザが装置とインタラクトし、アプリケーションソフトウェア又はデータ転送を起動させるためのディスプレイ及び数個のボタンを含む。
【００１６】
本発明の装置の第１の実施例は、有線又は無線手段を介するデータ転送をサポートする電子ハードウェア及び／又はソフトウェアを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】
１：画像センサ、２：光ファイバ画像パイプ、３：ボタン又は力センサ、４：書込み手段カートリッジ及び力センサアクチュエータ、５：光源及び光センサアレイ、６：テレセントリックレンズ系を含む本発明の実施例を示す図である。
【図２】
マーキング面に対する装置の向きを感知するために用いられる光センサ（塗りつぶされている）及び光源（塗りつぶされていない）の可能な配置を示す図である。
【図３】
広い範囲に亘って一定の光強度を与えるよう光源アレイにより形成される光の平面波を示す図である。

Claims (17)

1. 表面の手書き又はマークを電子的に記録する、及び／又は、手書きの文字を電子的に記録し且つ認識することのできる装置であって、
   画像化システムと、
   上記装置の書込み又はマーキング先端が表面と接触していることを検出可能なセンサと、
   光源と、
   １つ以上の光検出器と、
   データ処理手段と、
   上記データ処理手段が使用するために上記１つ以上の光検出器からの信号を捕捉可能なデータ捕捉手段と、
   書込み又はマーキング手段とを含む装置。
2. 上記画像化システムは、電荷結合素子又はＣＭＯＳ画像センサであり得る半導体画像化装置、１つのレンズ又は一連のレンズ、及び、光ファイバ画像パイプのうちの１つ以上を含む請求項１記載の装置。（図１）
3. 上記１つのレンズ又は一連のレンズは、テレセントリックレンズ系を含み、
   上記テレセントリックレンズ系は、目的物への距離が変化しても透視画法的な誤差のない一定の倍率を有する画像を供給するレンズ系である請求項２記載の装置。（図１−６）
4. 上記画像センサを用いて上記書込み又はマーキング面の微視的及び／又は巨視的な特徴の画像を得ることができ、
   これらの特徴は、材料に固有であるか、又は、本発明によって作成された書込み又はマークである請求項２記載の装置。
5. 上記装置の書込み先端が表面と接触していることを検出可能な上記センサは、単純なコンタクタ、又は、上記表面に対し上記装置にどれくらいの力が加わっているのかを感知することのできる力センサである請求項１記載の装置。（図１−３）
6. 上記データ処理手段は、上記装置の上記マーキング面に対する動作を計算するために、上記画像化システムから捕捉される画像を分析することができる請求項１記載の装置。
7. 上記光源は、１つ以上の発光素子を含み、
   上記光源は、光の平面波を生成することが可能であり（図３）、
   上記光の平面波は、放出されたビーム又は放出されたビームの一部に亘って等しい又は略等しい振幅を有する請求項１記載の装置。
8. フィルタは、上記光検出器によって特定の波長の光のみが検出されることを可能にする請求項１記載の装置。
9. 上記光検出器は、検出した光の量に基づいて上記表面への上記光検出器の距離を測定するのに用いられるよう配置され、
   上記光は、上記マーキング面を反射する、上記光源からの光であり、
   上記光から得られるデータは、上記書込み面の平面に対する上記光検出器のある平面の向きを計算するために用いられる請求項１記載の装置。
10. 上記データ処理手段は、上記光検出器によって検出された光の量に基づいて、１つ以上の方向における傾斜の角度、及び／又は、上記マーキング面への距離を計算可能である請求項１記載の装置。
11. 有線及び／又は無線のデータ送信が可能である請求項１記載の装置。
12. 印刷装置に直接データを送信可能な請求項１１記載の装置。
13. ユーザインタフェースを与える又はデータを表示する電子ディスプレイを更に含む請求項１記載の装置。
14. 文字認識、電子メール、ウェブブラウジング、計算機、ネットワーキング、及び関数図式化を含むがこれらに制限されないアプリケーションソフトウェアを更に含む請求項１記載の装置。
15. アプリケーションソフトウェアに対するユーザインタフェースとして用いる１つ以上のボタンを含む請求項１記載の装置。
16. 装置の動作状態に対するインジケータとして用いる１つ以上の光又は光源を更に含む請求項１記載の装置。
17. バーコード又は同様の符号化情報を読取り可能な電子システムを更に含む請求項１記載の装置。