JP2007524150A - 空間的筆記読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】
本発明は、記号、シンボル又は書き込みスタイラスにより作られたグリフを実時間で同定するため３次元位置センサーを使用して書き込み運動の解釈のため筆跡の空間的追跡を開示する。平面のデカルト座標位置を追跡可能に射線に沿った径方向距離の追跡により平面での角度方向と幾何学的測定値を測定可能な細長いポインティングデバイスが開示される。２次元の幾何学的トラッカーを２回適用できる。最初にＸ−Ｙ平面、次に直交軸でスパンし３次元体積中のスパンを確実にする。トラッカーは球又は円柱空間座標を形成し、座標をデカルトフォント座標に変換できる。スタイラスの空間的追跡用装置を装着可能なプラットフォームも開示され、その平坦面はリセプタクルがスタイラスと係合しライターが操作可能な表面及び体積を形成する。ブームのセンサーは２つの回転軸が径、極及び緯度の座標を３次元点に追跡し、スタイラスの動的状態変数を決定可能にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、空間的筆記読み取り装置に関する。

従来、インク供給ペン、又は、鉛筆若しくはペイントブラシ等の他の筆記用具を用いて、例えば紙等の書き込み表面で手書きが実行されている。書いた結果は、人間の読者により理解可能であると予想される。

近年では、手書きの電子複写を形成するため、パッド上に手書きをシミュレートするように用いられるスタイラスを使用して平面Ｘ−Ｙデジタルパッド上で電子手書きがなされている。デジタルシステムは、スタイラス先端の一点の跡をたどる曲線に対応した画素のＸＹ座標列を収集する。通常、ＸＹ列は集められ、位置列として格納され、ＸＹディスプレイ上に表示されたとき人間の読者に識別可能となるが、装置によっては稀に文字として識別できないことがある。

手書き機械読み取り可能な文字として識別可能にするための試みは、Ｘ−Ｙトレースをアフィン変換した後、バイナリコードの文字へと変換することにより、Ｘ−Ｙトレースの手書き認識に焦点を当てている。Ｘ−Ｙトレースの認識の他の技術は、統計的モデルを使用した様々な乱雑さの仮定に基づいて確率論的な認識を用いる。Ｘ−Ｙトレースの認識のより決定論的な技術に関する他の試みは、オンライン認識では速度分布、バッチ認識ではフォワードサーチを使用する。多数の同様のＸ−Ｙトレース認識の努力は、認識プロセスを、オフラインのバッチ処理に制限しようとする数値的に強力なアルゴリズムを生み出し、書き込みがなされた後に長時間に亘って別個の処置として実行された。

より最近では、オンラインの認識システムが、自然の手書きを不要にし、ラテン系アルファベットの文字、アラビア数字、句読記号のために特殊化されたペンストロークの速記法、例えば、電子スタイラス認識システム等、をもたらした。現場での経験によれば、認識の誤差率が非常に高いため製造者がキーパッド及びソフトウェアキーパッドを備えたシステムに取り替え始めたことが示されている。小型化されたキーパッドの使用は、通常の手書き速度と比べるとゆっくりとした入力となる。フルサイズのキーボードは、使用時には小型キーボードより高速であるが、最適の目的を実現するためには非常にかさばってしまう。

厳密に幾何学的にＸ−Ｙ運動を追跡する装置は、アナログ式のジョイスティックの形態で存在している。これらは、シミュレーション用のアクチュエータとして使用され、また、ゲーム式入力装置として使用されている。ハンドヘルド式のゲームコントローラは、作用基準点の回りに３６０度に亘る方向入力の追跡を可能としたアナログ式ジョイスティックを組み込むことができ、指の先端で操作可能なほど十分に小さい。３６０度の引用範囲は、ジョイスティックがＸ−Ｙ平面の写像をスパンするが、径方向の距離をスパンせず、即ち、ジョイスティックがＺ軸に沿った写像をスパンするようには作動可能ではないことを意味している。これは、各ジョイスティックセンサーの範囲が、スパンされるのに必要とされる径方向の範囲よりも小さいからである。

引用されたジョイスティックは、２つの回転直交軸に亘って最適な光学的４半分センサー車輪を利用することができる。そのような構成は、平坦な範囲に亘って方向的制御のために満足させることができるが、自然の手書きストロークの把握には不適切である。自然手書きは、深さに関するセンサーを必要とするからである。

従来のアプローチの更なる制限及び欠点は、図面を参照して本出願の残りの部分に与えられた実施例との比較を通して当業者には明らかとなろう。

本発明の態様は、手書きシンボルを空間的に読み取るための方法において見出すことができる。本方法は、空間的３次元体積を画定し、書き込み先端部を前記空間的３次元体積内に配備し、前記書き込み先端部を用いて手書きシンボルを書き込み、前記手書きシンボルが作成されるとき前記体積内の前記書き込み先端部の位置を測定し、前記手書きシンボルが作成されるとき前記体積内の前記書き込み先端部の運動を測定し、前記書き込み先端部の前記測定された３次元の位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する、各工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、Ｘ−Ｙ平面に対応する平面を画定し、前記平面に近接した空間に原点を位置決めし、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸を画定し、前記原点、前記Ｘ−Ｙ平面、前記Ｚ軸、前記書き込み先端部の位置に対応する角度関係の一つに対して全ての点を画定するため基準座標系を適用する、各工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、デカルト座標、球座標、円柱座標の一つを前記空間的３次元体積に適用する工程を備える。
本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込みスタイラスを、手書きシンボル読み取り装置のブームに取り付けられたブラケット内のリセプタクル内に挿入する工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、ユーザーが書き込みスタイラスを把持し、手書きシンボル読み取り装置の書き込み領域で書き込みを実行する、各工程を備える。
本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部が書き込みの間に位置を移動されるとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部が空間内の固定位置に関して移動するとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を備える。
本発明の別の実施態様では、本方法は、電圧、電流、抵抗、インダクタンス、及び、インピーダンスのうち一つを実時間で測定する工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部が手書きの間に３次元的に位置を移動するとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を備える。
本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部が空間内の固定位置に対して３次元経路で運動するとき、電気構成部品の時間的変化を測定する工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、電圧、電流、抵抗、インダクタンス及びインピーダンスのうち一つを実時間で測定する工程を備える。
本発明の別の実施態様では、本方法は、読み取り装置支点枢動部に対する測定座標と、関連する時間座標とを決定する工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部の測定された３次元位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する工程を備える。この同定工程は、書き込みプラットフォームの書き込み部分に隣接してＸ−Ｙ平面を整列し、前記書き込みプラットフォームから外側に垂直に向かう射線とＺ軸とを整列し、原点を前記書き込みプラットフォームから離れるように形成し、前記３次元の位置及び運動を２次元平面に写像する、各工程を備える。

本発明の別の実施態様では、本方法は、書き込み先端部の測定された３次元位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する工程を備える。この同定工程は、少なくとも２つの直交する回転軸及び径方向距離に沿って時間に関する運動を測定し、プラットフォームの平坦表面に亘って写像平面での回転をスパンするため第１の回転測定を実行し、写像平面からの仰角をスパンするため第２の回転測定を実行し、仰角に沿った読み取り装置支点枢動部からの直線距離の第３の径方向測定を実行する、各工程を備える。

本発明の一実施例に係る装置は、手書きシンボルを空間的に読み取るための装置である。本装置は、第１の表面を有するプラットフォームと、該プラットフォームの前記平坦表面から選択された平坦な書き込み領域に隣接して配置され、該書き込み領域と回転可能に係合する空間的追跡アッセンブリと、を備える。該空間的追跡アッセンブリは、書き込みスタイラスを摺動可能に受け入れ、少なくとも前記平坦表面に平行な軸の回りに前記スタイラスと共に回転するように構成されている。書き込みスタイラスのスタイラス先端部は、プラットフォームの平坦表面の上方の体積内で３次元経路をトレースするように構成されている。

本発明の別の実施態様では、前記空間的追跡アッセンブリは、ブームと、前記プラットフォームの平坦表面と回転可能に係合するアッセンブリ支持ピニオンと、前記アッセンブリ支持ピニオンに接続された支点ブラケットを有する支点ハウジングと、前記アッセンブリ支持ピニオンに直交して前記支点ハウジングと回転可能に係合する支点ピニオンと、 前記空間的追跡アッセンブリを前記プラットフォームの前記平坦表面に回転可能に固定するための固定手段と、を備える。該固定手段は、前記アッセンブリ支持ピニオンの一端部に設けられた制限フランジと、前記アッセンブリ支持ピニオンの他方の端部に設けられた係止特徴部と、前記プラットフォーム内で前記アッセンブリ支持ピニオンを固定するため前記係止特徴部と対になる係止部材とを備える。前記空間的追跡アッセンブリは、前記プラットフォームの平坦表面に対して少なくとも２次元的に回転するように構成されている。

本発明の別の実施態様では、前記ブームは、前記少なくとも１つのブームステムの一端部で前記支点ピニオンに装着された少なくとも１つの細長いブームステムと、前記少なくとも１つのブームステムに摺動可能に装着された追跡ブラケットと、前記追跡ブラケット上の開口部とを備える。該開口部は、前記書き込みスタイラスを前記ブームに係合させるためのリセプタクルとして機能する。前記スタイラス先端部の３次元運動は、前記少なくとも１つのブームステムに対する前記追跡ブラケットの運動を通して、シンボルの２次元表現へと変換される。

本発明の別の実施態様では、前記追跡ブラケットは、前記スタイラスリセプタクルに対して固定された基準追跡点と、前記ブームに沿った前記追跡ブラケットの基準位置と、前記ブームの基準位置とを備える。前記追跡点が前記書き込み体積内に存在し、前記基準位置は、前記スタイラス先端部が移動する３次元座標空間を形成するため使用することができる。

本発明の別の実施態様では、前記追跡点は、時間を測定するための手段と、位置を測定するための手段とを備えていてもよい。位置測定結果は、前記ブームに沿った直線位置の測定結果と、角度位置の測定結果とを含んでいてもよい。該角度位置の測定結果は、前記支点ピニオンの角度位置により示される角度位置と、前記アッセンブリ支持ピニオンの角度位置により示される角度位置と、を含んでいてもよい。測定結果は、前記スタイラス先端部の動的状態変数を決定するため使用されてもよい。

本発明の別の実施態様では、位置測定結果は、追跡データとして収集されてもよい。該追跡データは、少なくとも１つのブームステムに沿った前記摺動ブラケットの並進に対応する直線位置センサーの出力と、支点の回りのブームの角度位置センサーの出力と、プラットフォームハウジングの回りの読み取り装置アッセンブリの角度位置センサーの出力と、を含んでいてもよい。追跡データは、スタイラス先端部の動的状態変数を決定するため使用することができる。

本発明の別の実施態様では、前記追跡データは、１組の測定位置及び時間座標の読み取り値を含んでいてもよい。該測定座標を、空間的に等価な組のデカルト座標に変換することができる。フォント中心座標への変換は、書き込み領域へのデカルト座標の円錐写像と、円錐写像の制限情報とを含んでいてもよい。該制限情報は、伝統的な書き込み媒体上の書き込み画像に厳密に等しい書き込み領域上の画像と、厳密な書き込み画像の書き込み体積内の写像前画像への前記制限情報の同定結果と、を生成することができる。これによって、書き込み体積内に形成された３次元書き込み運動を、２次元手書きシンボルとして実時間で同定し、解釈することができる。

本発明の上記及び他の利点並びに新規な特徴、並びに、本発明の図示の実施例の詳細は、次の説明及び図面からより完全に理解されよう。

本発明は、２次元記号、シンボル、又は、書き込みスタイラスにより作られたグリフを実時間で同定するため３次元位置センサーを使用して手書き運動を解釈するための手書きの空間的追跡技術に関する。

本発明は、アナログ式Ｘ−Ｙジョイスティックを強化して、該ジョイスティックにトラック径方向深さ、即ちＺ軸に沿った能力を提供すると共に、手書きシンボルを取り入れ、実時間でシンボル認識をするのに使用するための厳密な空間的幾何学を把握する。

本発明は、前記した目的を、仮定されたＸ−Ｙ活字面がフォント中心座標系に関する写像平面にあるとみなすことによって、実現可能にする。写像平面では、一般的なＸ−Ｙ画素座標系にあるよりも容易に識別可能となり得る。本座標系は、フォント特有の原点がフォント活字面より下方の深さに配置された状態で３次元体積をスパンすると共に、意図されたグリフがどこで開始しどこで終了するかを同定するため情報を使用することができるようにペンストロークの深さを更にトレースすることができる読み取り装置を用いることにより、本座標系を捕捉することができ、これにより、特定のグリフ又はシンボルの実時間の同定を促進する。そのような不可視の情報の追加によって、シンボルの認識の速度及び精度を非常に改善することができる。

本発明は、キーボードの信頼性にアプローチし、フリーハンドの筆記文字における手書き速度で機械読み取り可能な入力を維持する小型電子入力装置を提供することによって、前記目的を可能にする。本発明は、シンボル認識が計算を大量に費やさないシンボルの符号化を支持する入力機構を更に提供する。小型化を支持するため、本発明は、キーボードに見出される多数の電気キー及びキーパッドを、手書きシンボルの普遍的な読み取り装置と置換することにより、これらを省略する読み取り装置を提供する。

本発明は、枢動ポイントにより示唆された原点から平面方向にスタイラス先端に向かって指し示すことにより書き込みスタイラスの先端を追跡するため細長いポインティングデバイスを提供し、かくして、厳密な幾何学的距離の測定値を提供する。本発明は、平面内の厳密なデカルト距離を追跡することができるように、指し示された方向（即ち、射線）に沿ってスタイラス先端の径方向の運動を追跡することを更に提供する。

本発明は、２次元のトラッカーを２回適用することにより、２次元の厳密な幾何学的トラッカーに空間的追跡を提供することができる。次に、トラッカーの回転軸をＺ軸と整列させることにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間体積内での空間的追跡を達成する。本発明は、同じトラッカーを２回適用することができ、第２の適用の回転軸を第１の適用の射線と一致するように構成し、２つを整列させ、回転軸が一点で交差するようにする。この態様で第２の２次元トラッカーを第１の２次元トラッカーに取り付けることは、２つの回転軸を直交させ、それらが一緒に３次元体積をスパンすることを確実にする。

この取り付け構成は、２つの射線の距離測定を合致させ、厳密な空間的追跡を３つの測定値だけで達成すると共に、第２の径方向測定のための必要性を省略することができる。３次元体積がスパンされることを確実にするため、各センサーにより課された範囲制限に、書き込み体積に関する制限が課される。本装置は、必ずしも、３６０度の角度範囲をスパンする必要はなく、特定の適用により決定されるとき各角度寸法の４半分に制限され得る。

第１の測定ポイントは、Ｘ−Ｙ平面内の装置の回転角度であってもよい。該角度は、射線原点としてのＸ軸に対する極座標の角度シータ（θ）として測定することができ、Ｘ−Ｙ平面内の回転４半分区分における読み取りにより直接把握することができる。装置からの第２の読み取りは、回転のＸ−Ｙ平面に直交する回転を捕捉するための別の４半分装置から、なすことができ、射線原点としてのＸ−Ｙ赤道平面に対するＺ軸の緯度傾斜角度と合致するように定義することができる。第３の読み取りは、径方向距離ロー（ρ）を持つことができ、原点としての複合枢動点と、ポインティングデバイスの長さに沿った直線的４半分により捕捉することができる。

複合空間的ジョイスティックの捕捉されたデータ位置は、球座標を形成することができ、測定座標のデカルトフォント座標への変換は、筆記シンボル読み取り装置としての装置の使用を促進するため提供することができる。代替例として、円柱座標を、与えられた空間的３次元体積の指定位置に適用することもできる。

図面の次の詳細な説明では、例えば「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上側」、「下側」等の空間的配置に関する用語が使用される。これらの用語は、図面を参照することにより好ましい実施例を便利に説明するために使用されていることが理解されるべきである。これらの用語は、任意の部分が呈する例えば左、右、上側、下側等の空間内での絶対的位置又は配置を必ずしも記載するものではない。

加えて、次の詳細な説明では、動的状態変数が記載される。動的状態変数には、少なくとも速度及び加速度が含まれてもよく、更には、直線的動的状態、角度的動的状態、径方向動的状態、例えば、任意の所望の座標基準フレームにおける時間の関数としての位置、時間の関数としての運動等が含まれていてもよい。

図１は、書き込み表面１０３と接触すると共に該書き込み表面１０３の上方で仮想ライン１００に沿って配置された、書き込み器具１０１の頂部斜視図を示している。図１では、書き込み器具１０１は、細長い部材であるスタイラスを備え、該スタイラスは、その下側尖端で書き込み先端部１０２を備える。書き込み表面１０３は、実際の筆跡１０４の上方及び下方の深さを強調するため図１では適切に拡大されて示されている。この例では、該筆跡１０４は、ラテン筆記の小文字「ａ」のサンプル文字で示されている。筆跡１０４は、手書きフォント面に含まれていてもよい。該手書きフォント面は、表面１０３の下方に写像された、筆跡１０４の画像１１０を含む長方形フレーム１０５として定義され得る。

活字面フレーム１０５は、例えば、Ｙ軸１０６及びＸ軸１０７が中心で一緒になるデカルトＸ−Ｙ座標系を画定することもでき、写像平面の下方の原点からの写像がフォント座標を形成する。図１の書き込み表面１０３は、水平Ｘ−Ｙ平面内で示されており、書き込み表面１０３の上方及び下方の書き込み先端１０２の深さを、Ｚ軸１０８に沿った方向で測定することができる。図示のフォント座標系の原点は、書き込み表面１０３の下方で３つの軸１０６、１０７及び１０８の交差の点１０９に位置した状態で図１に示されている。フォント面１０５は、図２で、より詳細に後述される。

図２は、フォント面２０２の分解図を示している。図２は、多数の不可視の座標基準要素（点及び線）を導入しており、該座標基準要素は、アルファベットが付けられ、他の要素は数字が付けられている。図２は、フォント面２０２に亘る書き込み器具先端の書き込み経路２０１を図の頂部に示している。

書き込み経路２０１は、開始点Ｓから始まり、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｒ、Ｐ５、Ｐ６及びＴの符合が付けられたドットで標識された経路上の点を連続的に横断する。当該経路の点Ｒ、Ｓ及びＴは、フォント面２０２の上方に存在し、その一方で、含まれる点Ｐ１から点Ｐ６は、フォント面２０２内に存在する。

書き込み経路２０１は、水平平面内のサンプル文字「ａ」を、写像画像２０３上に例えば円錐写像された状態で示している。写像は、円錐であることに限定されず、代替例として、円柱、球状、又は、幾つかの他の形状であってもよい。慣習によって、写像平面は、フォント面２０２の底部にある。画像の座標軸は、矢印Ｘ、Ｙの破線により、図２にマークされた２つの不可視ライン上にある。写像は、慣習によって、Ｘ−Ｙ基準平面内に示され、フォント面２０２の底部をマークしている。

本明細書で説明された写像を支持するために、フォント中心座標の原点Ｏは、写像頂点として作用するため書き込み表面の下方の単位標準深さに配置されている。原点Ｏは、慣習によってフォント面２０２の下方に存在する。原点ＯからＸ−Ｙフレームに写像する射線は、矢印Ｚの破線により図２に示されたラインであるＺ軸に従う。

写像画像２０３は、２つの連続弧Ｉ及びＪとして図２に現れており、これらの弧は、各々、経路Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４及びＰ１−Ｐ４−Ｐ５―Ｐ６に対応しており、交差点Ｐ１及びＰ４で互いに交差している。経路点Ｐ１及びＰ４を接続して描かれた不可視の直線ラインは、フォント面２０２の平面内にある。

図３は、ベースプラットフォーム３０１の書き込み領域３０２内での例えば、小文字「ａ」の書き込みを示す筆記読み取り装置の斜視図を示している。本発明の実施例では、書き込み領域３０２は、ベースプラットフォーム３０１の支点支持領域３０３からオフセットされていてもよい。略水平方向に座している支点支持プラットフォームは、支点が水平方向の回りに旋回することができるように支点の垂直主要ピニオン３１３を受け入れる垂直開口部（図示せず）を持っていてもよい。主要ピニオン３１３の底部は、垂直ピニオンが支持プラットフォームベース内に完全に挿入された後、支持ベースに支点を固定するためピニオン周辺の回りの溝に係止ピンを適合させることができる。

４半分車輪３１４を、垂直ピニオン３１３の頂部に動かないように取り付けることができる。支持プラットフォームは、主要ピニオン３１３がプラットフォームハウジングに完全に挿入されたとき、４半分車輪により部分的に隠された図３に示されるプラットフォーム表面と面一となるように取り付けられた４半分センサー３２３を持つことができる。主要ピニオン３１３は、センサー３２３に近接した４半分車輪３１４を位置決めするため係止ピンで適所に固定することができる。このことは、図４で別個に後述される。

支点ブラケットの４つの延長部３２４（前側の延長部のみに付番されている）は、下方に曲げ、主要ピニオン３１３のためのハウジング内に内側に持って行くことができる。延長部は、ハウジングボディと主要ピニオン３１３との間のスリーブのようなハウジング内に嵌合させるように構成されてもよい。

ブーム３２０は、細長いステム３０５により支点から書き込み領域３０２内へと読み取り装置のリーチを延長させることができる。支持領域３０２は、読み取り装置ブームステム３０５の小さい方のピニオン３１２を支持するため、開口部３１１を有する円形支点ブラケット３０４と適合することができる。支点ブラケット３０４に動かないように取り付けられているものは、４半分センサー３１６のための支持カラー３１５であってもよい。カラー３１５は、３つの水平安定化ローラー３２１に載っていてもよく、そのうちの２つが図３の前面に示されている。ローラー３２１は、ローラーハウジング凹部３２２の支点支持ベースに回転可能に取り付けられていてもよい。

ブーム３２０は、支持領域から書き込み領域３０２内へと直線的オフセットに沿ってベースプラットフォームに亘って延在することができる。ブーム３２０の自由端部は、ブームステム３０５と対になるブラケット３０６と適合することができ、ブラケット３０６がブームステム３０５に沿って摺動することを可能にする。ブラケット３０６は、中心で中空リセプタクルを持っていてもよく、該リセプタクル内には、スタイラス３０８の書き込み先端３０９を筆記読み取り装置と係合するように収容することができる。スタイラス３０８は、図３に示されるように、リセプタクルの頂側部を通して書き込み表面３０２へとスタイラス先端３０９を挿入することにより読み取り装置と係合することができる。

スタイラス先端のブームの径方向の運動は、ブームステム３０５に沿ってリセプタクルを摺動させることにより、適応させることができる。本発明の実施例では、ブーム３２０に沿ったリセプタクルの位置は、４半分車輪と連係した角度慣性を回避するため、実時間で電気的又は電子的に導出することができる。時間の関数としてのこの位置は、測定可能な動的状態変数、例えば、計算することができる速度である。加えて、更なる動的状態変数、例えば、加速度即ち時間の関数としての速度を計算することができる。動的状態変数は、任意の所望の座標系又は基準フレームで、計算し、操作し、及び／又は、記載することができる。

本発明の実施例では、ブームステム３０５が抵抗材料から作られ、ブラケット３０６が抵抗材料から作られているので、ブラケット３０６とブームステム３０５との間の摺動接触が、特定の瞬間におけるブーム３２０に沿ったブラケットの位置に従って全体的な電気抵抗を変えるように分路電流を形成し得る。抵抗は、ブーム３２０のピニオン３１２の区分で測定することができる。センサー電流は、ブーム３２０に沿った径方向の運動ロー（ρ）の測定を可能にするためピニオン３１２に亘って適用することができる。接触点３１１は、プラットフォーム３０１の下側へとブラケット延長部３２４を介して導く片側接着性ストリップコンダクターと適合することができる。プラットフォームの下側は、回路をパワー駆動するためバッテリーを収容することができる。電気回路及びバッテリーは、図面には示されていない。

抵抗測定が例を用いて開示されたが、本発明は、抵抗測定に限定されるものではなく、電圧、電流、抵抗、インダクタンス、インピーダンス等のうち一つを、実時間で測定することにより、又は、代替例として、ソリッドステートマイクロチップによる測定実施例を介して電子的に測定することにより、電気部品における変化を測定する工程を実行する。

ブーム３２０は、スタイラスが引っ込められたときブーム３２０が上昇位置にあることを可能にするためスプリング３１０で付勢されていてもよい。スプリングの一端部は、ブームステム３０５の一つ上で係止することができ、負荷されていないブームを上昇した状態に維持するようにスプリングトルクを適用する。スプリングの一端部は、ブーム３２０の小さい方のピニオン３１２の一つの回りに巻き付いていてもよい。スプリングの別の端部は、支点ブラケット３０４に対してブームを固定することができる。

別の小さい方のピニオン３１２は、支柱ブラケット開口部３１１、支持カラー３１５の開口部３１７、及び、最終的には、４半分センサー３１６の開口部（図示せず）を通って延在し、ピニオン端部を、４半分車輪３１９に動かないように取り付けることができる。ピニオン３１２は、開口部を通して自在に回転することができ、４半分車輪３１９も、実時間で、小さい方のピニオン３１２の回りの回転読み取り値、測定角度ファイ（φ）を生じさせるため４半分センサー３１６に近接した状態で回転することができる。４半分センサーと連係した電気回路は図面には示されていない。

図４は、図３の頂部斜視図では不明瞭であった特徴を露出する支柱下部構造の底部斜視図を示している。図４では、図３及び図４の付番要素が、独自の部分的同定を促進するため混合されている。例えば、図３でも示されていたプラットフォーム部材３０３は、（４０３の代わりに）同一の参照番号３０３で示され、図３で同定された上側キャリッジ要素を露出するため大きく破断されて示されている。従って、図３で既に想定された図４に現れた特徴は、図３で使用されたのと同じ参照番号で指し示されており、図４で初めて現れた特徴は、図３で既に割り当てられていたものとは異なる新しい参照番号により指し示されている。従って、新たに同定された項目は、主要ピニオン３１３の下側端部で配置された溝４２６に割り当てられた番号４２６で始まる。支持カラー３１５の下側は、完全に組み立てられたとき、ローラー車輪３２１と接触するランニング表面４２７を露呈している。ローラー車輪３２１は、ハウジング凹部３２２内に懸架されており、両フランジ４２９上の開口部４３０を通過する軸４２８を用いて回転可能に取り付けることができる。

ピニオン３１３は、開口部４３７を通って嵌合することができ、ガイド４３６により垂直軸に厳密に維持することができる。ピニオン３１３は、摩擦減少ワッシャー４３１を介して挿入することができ、ピン４３２を用いて固定することができる。支持プラットフォーム３０３の開口部４３３は、４半分センサー３２３を適合させることができる。４半分センサー３２３は、支持フランジ４３４を使用してプラットフォーム３０３に動かないように取り付けることができ、ねじ４３５をプラットフォーム３０３にねじ込むことができる。一旦、動かないように取り付けられたならば、センサー３２３の読み取り側を、４半分車輪３１４に近接して配置することができ、旋回角度シータ（θ）の測定を可能にする。
（本発明の実施例のフォント座標系）
フォント座標系は、デカルト座標系であってもよく、該座標系は、例えばＸ−Ｙ平面が支持プラットフォームの書き込み部分と一致し、Ｚ軸がフォント面の中央部で外側に向けられた写像射線と一致し、その原点Ｏが書き込み表面の下方に存在するように構成することができる。原点Ｏが書き込み表面の下方に形成された状態で示されているが、原点Ｏは、他の実施例では、書き込み表面の上方にあるか又は該表面と整列されていてもよい。

測定座標系は、読み取り装置支柱に対して枢動するとき、次式の通り、測定された角度ファイ（φ）が緯度の角度に対応し、測定された角度シータ（θ）がＸ軸に対する極座標に対応し、測定された角度ロー（ρ）が径方向の並進運動に対応するように球座標と一致することができる。

ｘ_ｍ＝ρｃｏｓ（φ）ｃｏｓ（θ）
ｙ_ｍ＝ρｃｏｓ（φ）ｓｉｎ（θ）
ｚ_ｍ＝ρｓｉｎ（φ）
フォント座標は、次のように測定座標から導出されてもよい。

読み取り装置は、単位厚さ（Ｚ方向）、幅４ｗ（Ｘ方向）であり、フォント面が一辺２ｗの２乗であるベースプラットフォームを有するとする。読み取り装置支点のＺ軸と、フォント面のＺ軸との間の距離が２ｗであったとすると、
ｘ＝ｘ_ｍ−２ｗ
となる。

フォントの原点はプラットフォームの下方に単位距離の位置にある。
ｚ＝ｚ_ｍ−１
フォント面及び測定座標は、一致したＸ軸を共有する。

ｙ＝ｙ_ｍ
読み取り装置のリセプタクルは、次の範囲を持つことができる。即ち、書き込み表面を超える最小範囲は、径方向距離で２ｗとすることができる。書き込み表面を超える最大距離は、斜辺で√１０ｗとすることができる。

本発明は、幾つかの実施例を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更をなし、均等物で置き換えることができることは、当業者により理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱すること無く、特定の状態又は材料を本発明の教えに適合するように多数の変更をなすことができる。従って、本発明は、開示された実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲内に属する全ての実施例を含むことが意図されている。

図１は、本発明の一実施例に係るフロント座標フレーム内の書き込み表面に亘って、小さなラテン文字「ａ」を書き込んだことを示す書き込みスタイラスの斜視図を示す。 図２は、本発明の一実施例に係るＸ−Ｙ平面上に小さな文字「ａ」のスタイラストレースを写像した状態を示すフロント面の分解図を示す。 図３は、本発明の一実施例に係る小さな文字「ａ」の書き込みを示す、筆記読み取り装置の頂面斜視図を示す。 図４は、本発明の一実施例に係る図３では覆い隠されていた支柱株構造の底部分解図を示す。

Claims (22)

1. 手書きシンボルを空間的に読み取る方法であって、
   空間的３次元体積を画定し、
   書き込み先端部を前記空間的３次元体積内に配備し、
   前記書き込み先端部を用いて手書きシンボルを書き込み、
   前記手書きシンボルが作成されるとき前記体積内の前記書き込み先端部の位置を測定し、
   前記手書きシンボルが作成されるとき前記体積内の前記書き込み先端部の運動を測定し、
   前記書き込み先端部の前記測定された３次元の位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する、各工程を備える、方法。
2. 前記空間的３次元体積を画定する工程は、
   Ｘ−Ｙ平面に対応する平面を画定し、
   前記平面に近接した空間に原点を位置決めし、
   前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸を画定し、
   前記原点、前記Ｘ−Ｙ平面、前記Ｚ軸、前記書き込み先端部の位置に対応する角度関係の一つに対して全ての点を画定するため基準座標系を適用する、各工程を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記全ての点を画定するため基準座標系を適用する工程は、デカルト座標、球座標、円柱座標の一つを前記空間的３次元体積に適用する工程を更に備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記空間的３次元体積内で書き込み先端部を配備する工程は、書き込みスタイラスを、手書きシンボル読み取り装置のブームに取り付けられたブラケット内のリセプタクル内に挿入する工程を備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記書き込み先端部を用いて手書きシンボルを書く工程は、ユーザーが書き込みスタイラスを把持し、手書きシンボル読み取り装置の書き込み領域で書き込みを実行する、各工程を備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記体積内で前記書き込み先端部の位置を測定する工程は、該書き込み先端部が書き込みの間に位置を移動されるとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記体積内の前記書き込み先端部の位置を測定する工程は、該書き込み先端部が空間内の固定位置に関して移動するとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を更に備える、請求項６に記載の方法。
8. 前記電気構成部品の変化を測定する工程は、電圧、電流、抵抗、インダクタンス、及び、インピーダンスのうち一つを実時間で測定する工程を更に備える、請求項６に記載の方法。
9. 前記体積内の前記書き込み先端部の運動を測定する工程は、該書き込み先端部が書き込みの間に３次元的に位置を移動するとき、電気構成部品の時間的な変化を測定する工程を備える、請求項１に記載の方法。
10. 前記体積内で前記書き込み先端部の運動を測定する工程は、該書き込み先端部が空間内の固定位置に対して３次元経路で運動するとき、電気構成部品の時間的変化を測定する工程を更に備える、請求項９に記載の方法。
11. 電気構成部品の変化を測定する工程は、電圧、電流、抵抗、インダクタンス及びインピーダンスのうち一つを実時間で測定する工程を更に備える、請求項９に記載の方法。
12. 前記書き込み先端部の測定された３次元位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する工程は、読み取り装置支点枢動部に対する測定座標と、関連する時間座標とを決定する工程を備える、請求項１に記載の方法。
13. 前記書き込み先端部の測定された３次元位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する工程は、
    書き込みプラットフォームの書き込み部分に隣接してＸ−Ｙ平面を整列し、
    前記書き込みプラットフォームから外側に垂直に向かう射線とＺ軸とを整列し、
    原点を前記書き込みプラットフォームから離れるように形成し
    前記３次元の位置及び運動を２次元平面に写像する、各工程を備える、請求項１に記載の方法。
14. 前記書き込み先端部の測定された３次元位置及び運動から２次元手書きシンボルを同定する工程は、
    ２つの直交する回転軸及び径方向距離に沿って時間に関する運動を測定し、
    前記プラットフォームの平坦表面に亘って写像平面での回転をスパンするため第１の回転測定を実行し、
    前記写像平面からの仰角をスパンするため第２の回転測定を実行し、
    前記仰角に沿った読み取り装置支点枢動部からの直線距離の第３の径方向測定を実行する、各工程を備える、請求項１に記載の方法。
15. 手書きシンボルを空間的に読み取るための装置であって、
    第１の表面を有するプラットフォームと、
    前記プラットフォームの前記平坦表面から選択された平坦な書き込み領域に隣接して配置され、該書き込み領域と回転可能に係合する空間的追跡アッセンブリであって、該空間的追跡アッセンブリは、書き込みスタイラスを摺動可能に受け入れ、少なくとも前記平坦表面に平行な軸の回りに前記スタイラスと共に回転するように構成され、これにより、前記書き込みスタイラスのスタイラス先端部は、前記プラットフォームの前記平坦表面の上方の体積内で３次元経路をトレースするように構成されている、前記空間的追跡アッセンブリと、
    を備える、装置。
16. 前記空間的追跡アッセンブリは、
    ブームと、
    前記プラットフォームの平坦表面と回転可能に係合するアッセンブリ支持ピニオンと、
    前記アッセンブリ支持ピニオンに接続された支点ブラケットを有する支点ハウジングと、
    前記アッセンブリ支持ピニオンに直交して前記支点ハウジングと回転可能に係合する支点ピニオンと、
    前記空間的追跡アッセンブリを前記プラットフォームの前記平坦表面に回転可能に固定するための固定手段であって、該固定手段は、
    前記アッセンブリ支持ピニオンの一端部に設けられた制限フランジと、
    前記アッセンブリ支持ピニオンの他方の端部に設けられた係止特徴部と、
    前記プラットフォーム内で前記アッセンブリ支持ピニオンを固定するため前記係止特徴部と対になる係止部材であって、前記空間的追跡アッセンブリは、前記プラットフォームの平坦表面に対して少なくとも２次元的に回転するように構成されている、前記係止部材と、
    を備える、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ブームは、
    前記少なくとも１つのブームステムの一端部で前記支点ピニオンに装着された少なくとも１つの細長いブームステムと、
    前記少なくとも１つのブームステムに摺動可能に装着された追跡ブラケットと、
    前記追跡ブラケット上の開口部であって、該開口部は、前記書き込みスタイラスを前記ブームに係合させるためのリセプタクルとして機能する、前記開口部と、
    を備え、これによって、前記スタイラス先端部の３次元運動は、前記少なくとも１つのブームステムに対する前記追跡ブラケットの運動を通して、シンボルの２次元表現へと変換される、請求項１６に記載の装置。
18. 前記追跡ブラケットは、
    前記スタイラスリセプタクルに対して固定された基準追跡点と、
    前記ブームに沿った前記追跡ブラケットの基準位置と、
    前記ブームの基準位置であって、前記追跡点が前記書き込み体積内に存在し、前記追跡点及び前記基準位置が前記スタイラス先端部が移動する３次元座標空間を形成する、前記基準位置と、
    を備える、請求項１７に記載の装置。
19. 時間を測定するための手段と、
    位置を測定するための手段であって、位置測定は、前記ブームに沿った直線位置の測定と、角度位置の測定とを含み、該角度位置の測定は、
    前記支点ピニオンの角度位置により示される角度位置を測定し、
    前記アッセンブリ支持ピニオンの角度位置により示される角度位置を測定する各工程を備える、前記手段と、
    を更に備え、時間及び位置の測定は、前記スタイラス先端部の動的状態変数及び時間の関数としての前記スタイラス先端部の位置を決定するため使用される、請求項１８に記載の装置。
20. 位置測定は、前記ブームの径方向位置の測定を更に備え、径方向位置の測定は、前記スタイラス先端部の動的状態変数及び時間の関数としての前記スタイラス先端部の位置を決定するため使用される、請求項１９に記載の装置。
21. 位置測定は、追跡データとして収集され、該追跡データは、
    直線位置センサーの出力であって、直線位置が前記少なくとも１つのブームステムに沿った前記摺動ブラケットの並進に対応する、前記出力と、
    角度位置センサーの出力であって、角度位置が前記書き込み表面に対する前記ブームの角度に対応する、前記出力と、
    径方向位置センサーの出力であって、径方向位置が前記書き込み表面に関連する垂直軸に対する前記ブームの角度に対応する、前記出力と、
    を含み、
    前記追跡データは、前記スタイラス先端部の動的状態変数及び時間の関数としての前記スタイラス先端部の位置を決定するため使用される、請求項２０に記載の装置。
22. 前記追跡データは、
    １組の位置及び時間座標であって、該位置座標は、空間的に等価な組のデカルト座標に変換される、前記１組の位置及び時間座標と、
    前記デカルト座標を前記書き込み領域に円錐写像した座標と、
    前記円錐写像座標の制限情報であって、該制限情報によって、伝統的な書き込み媒体上の書き込み画像に厳密に等しい書き込み領域上の画像が生成される、前記制限情報と、
    厳密な書き込み画像の書き込み体積内の写像前画像への前記制限情報の同定結果であって、これによって前記書き込み体積内に形成された３次元書き込み運動は、２次元手書きシンボルとして実時間で同定され、解釈される、前記同定結果と、
    を含む、請求項２１に記載の装置。

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