JP2009187260A - デジタルペンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】手書き情報の漏洩を防ぐことができるデジタルペンシステムを提供する。
【解決手段】アドレスデータが印刷された用紙２０と、用紙２０から手書き情報を取得するデジタルペン１００と、デジタルペン１００と通信可能に接続された端末３００とを備えたデジタルペンシステムであって、デジタルペン１００は、手書き情報を暗号化する手段と、暗号化された手書き情報を保持する手段とを備える。手書き情報は暗号化されるので、デジタルペン１００を紛失しても、第三者が暗号化された手書き情報の内容を解読することはできない。
【選択図】図４

Description

本発明はデジタルペンシステムに関する。

手書き情報をデジタル化して使用する方法が考えられてきた。近年、登場したデジタルペンと呼ばれるものは、特許文献１に開示されているように、手書き情報をデジタルデータとして取得するものであるが、このデジタルペンが普及するにつれ、データの取り扱い方法も多岐に渡り、その中でも手書き情報の内容を秘匿して使用したいという要望が多くなっている。

現在、流通しているデジタルペンでは、手書き情報がある変換規則にしたがって整形されたデータとなってデジタルペンから出力されている。手書き情報を実際に使用する端末では、この規則化データを読み出し、その変換規則にしたがって変換して手書き情報を利用している。よって、この変換規則が分かれば手書き情報を取得することができるため、例えばデジタルペンを紛失した場合に、デジタルペンの手書き情報を読み取られる可能性がある。また、デジタルペンと端末との間の通信を傍受することにより、手書き情報を取得することも可能となる。
特開２００７−１０９０２５号公報

このように、デジタルペンのメモリに蓄積されている手書き情報は、デジタルペンから直接読み取る、又はデジタルペンと端末との間の通信の傍受などにより第三者に読み取られる可能性があるため、手書き情報の漏洩を防ぐためには手書き情報を暗号化する必要がある。

本発明は、手書き情報の漏洩を防ぐことができるデジタルペンシステムを提供することである。

本発明に係るデジタルペンシステムは、アドレスデータが印刷された用紙と、前記用紙から手書き情報を取得するデジタルペンと、前記デジタルペンと通信可能に接続された端末とを備えたデジタルペンシステムであって、前記デジタルペンは、前記手書き情報を暗号化する手段と、前記暗号化された手書き情報を保持する手段とを備える。これにより、手書き情報の漏洩を防ぐことができる。

本発明に係るデジタルペンシステムは、アドレスデータが印刷された用紙と、前記用紙から手書き情報を取得するデジタルペンと、前記デジタルペンと通信可能に接続された端末とを備えたデジタルペンシステムであって、前記デジタルペンは、前記手書き情報を暗号化して前記端末に送信する手段を備える。これにより、手書き情報の漏洩を防ぐことができる。

上述の手書き情報を暗号化する手段又は手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、手書き情報の基本データ、補助データ、手書きデータのうち、一部のデータを暗号化することが好ましい。

ここで、上述の手書き情報を暗号化する手段又は手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、手書きデータのみを暗号化することが好ましい。これにより、デジタルペンから手書き情報を受信する端末では、暗号化されていないアドレスデータなどをもとに、そのデータをどのデバイス、又はどのアプリケーションで処理すべきかを判断することができる。

また、上述の手書き情報を暗号化する手段又は手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、前記手書き情報の補助データに含まれるアドレスデータをもとに、特定のアドレスの手書き情報を暗号化することが好ましい。これにより、暗号化を必要としない場合にも対応し、データ処理の高速化と省電力化が図られる。

また、上述の手書き情報を暗号化する手段又は手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、複数の暗号鍵を備えていることが好ましい。

ここで、上述の手書き情報を暗号化する手段又は手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、暗号化されるデータに応じて暗号鍵を変更することが好ましい。これにより、複数の用紙及びその用紙に書かれた手書き情報を処理するアプリケーションの管理元それぞれで、暗号鍵を設定し、それぞれの手書き情報の秘匿性を確保することができる。また万が一、暗号鍵や復号鍵が漏洩した場合に、データ流出の被害を最小限に抑えることができる。

上述の手書き情報を暗号化する手段には、手書き情報の暗号鍵が正規の鍵か否かを判断する確認用復号鍵が保存されており、前記手書き情報を暗号化する手段に手書き情報を暗号化する暗号鍵を保存する際には、前記手書き情報を暗号化する手段は、前記暗号鍵を確認用暗号鍵で暗号化したデータと、前記暗号鍵のデータとの複合データを取得し、前記暗号化したデータを前記確認用復号鍵で復号し、復号後のデータと前記暗号鍵のデータとを比較して、等しいときに前記暗号鍵のデータを保存することが好ましい。

本発明によれば、手書き情報の漏洩を防ぐことができるデジタルペンシステムを提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施形態１＞
本発明に係るデジタルペンシステムの実施形態１を、図１〜図５に基づいて説明する。先ず、本発明のデジタルペンシステムの基本的な構成について説明する。

デジタルペンシステムは、アドレスデータが印刷された用紙２０と、用紙２０から手書き情報を取得するデジタルペン１００と、デジタルペン１００と通信可能に接続された端末３００とを備える。ちなみに、本実施形態のデジタルペンシステムはアノト（登録商標）方式を採用している。

図１は、本発明におけるデジタルペン１００の構成を示す概略図である。デジタルペン１００は、インクリフィル１１１、圧力センサ１１３、光学モジュール１１５、カメラ１１７、光照射装置１１９、バッテリ１２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２３、メモリ１２５、クロック１２９、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）１３１、無線通信システム１３３、振動子１３５、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１３７を備える。

インクリフィル１１１は、通常の筆記用ペンと同様に、紙にインクを転写することにより筆記結果を記録するインクを保存するものである。圧力センサ１１３は、ユーザーがデジタルペン１００により手書き入力を行っていることを検知する手段であり、手書き入力中は圧力センサが圧力を検知する。

光学モジュール１１５は、カメラ１１７及び光照射装置１１９を備える。カメラ１１７は、光照射装置１１９から照射され、アノト（登録商標）方式で使用する専用紙２０により反射した光を受光するための受光装置である。光照射装置１１９は、カメラ１１７により受光するための光を照射する装置である。ここでの光は赤外線を利用するが、カメラ１１７により受光し、光学モジュール１１５により検出可能であれば、赤外線に限らず別の波長の光でもよい。

バッテリ１２１は、デジタルペン１００の各部に電力を供給するための電力供給手段である。ＣＰＵ１２３は、デジタルペン１００を制御するための制御手段である。メモリ１２５は、デジタルペン１００内のデータを記憶するための記憶手段である。

クロック１２９は、手書き入力が行われる時間を計測するための時間計測手段である。ＵＳＢ１３１は、デジタルペン１００により入力された手書き情報を接続した電子機器（端末）に転送するためのデータ送信手段である。無線通信システム１３３は、無線通信手段を備えた他の電子機器に対して手書き情報を送信するためのデータ送信手段である。無線通信手段は、ブルートゥース（登録商標）による方式などが用いられるが特に限定されない。ＵＳＢ１３１と無線通信システム１３３は、どちらか一方を備えていればもう一方が備えられていなくても本発明によるデジタルペンシステムは動作可能である。

振動子１３５は、振動により情報をユーザーに伝える手段である。ＬＥＤ１３７は、点灯、点滅などにより情報をユーザーに伝える通知手段である。振動子１３５とＬＥＤ１３７は、どちらか一方を備えていればもう一方が備えられてなくてもユーザーに情報を伝えることが可能である。あるいは、ブザー等の音声により通知を行っても良い。

デジタルペン１００が手書き情報を記録するためには、用紙２０に手書き入力を行う必要がある。図２は、用紙２０の構成例を示す模式図である。用紙２０には、一定の間隔の格子２３の各交点２５に外周が接するように同一の直径の点２４が印刷されている。点２４は、光学モジュール１１５により検出可能であれば、人間の眼により識別不可能な色で印刷されていてもよい。例えば、カメラ１１７が赤外線カメラである場合、用紙２０全体が赤外線を反射し、点２４が赤外線を吸収するインクで印刷されていることにより点２４を光学モジュール１１５により検出可能である。

また、格子２３は実際に見える必要はなく、架空の格子でもよい。格子２３の間隔は、短いほど解像度の高い画像を得ることができる。本実施形態では、光学モジュール１１５の読み取り精度を考えると０．３ｍｍ程度が好ましい。また、この場合、点２４の直径は８０μｍから１２０μｍが好ましい。ただし、これらの値は特に限定されない。

点２４は、格子２３の交点２５から上下左右のいずれかの方向にずれた位置に印刷されている。この上下左右の４方向の情報は２ビットの情報とすることができる。つまり点２４は１つにつき２ビットの情報を持つことになり、６×６の３６個の交点２５とその上下左右に位置する点２４は６×６×２＝７２ビットの情報を持つことになる。用紙２０は、６×６の３６個の交点の領域毎に点２４の上下左右の並びを変え、位置情報として記録している。

デジタルペン１００は毎秒５０回から１００回、カメラ１１７により用紙２０を撮影し、光学モジュール１１５により点２４の並びを検出し、検出した並びから用紙２０の位置情報を取得する。このようにしてデジタルペン１００は、ユーザーが手書き入力を行った際に用紙２０のどの位置に記入したかを記録することが可能となる。

用紙２０は、図３に示したように仮想的な区画で分割されている。最大の区画であるセグメント２６の中にシェルフ２７という区画が存在し、シェルフ２７の中にブック２８が、ブック２８の中にページ２９が定義されている。それぞれのページ領域には一意のページアドレスが割り当てられている。ページアドレスはドットで区切られた４つの数字からなり、例えば２８．１２．１．１５などと表される。このときの２８がセグメント、１２がシェルフ、１がブック、１５がページを示しており、この表現により、広大なアノト（登録商標）パターンの中から一意にページの場所を表現できる。

なお、図３では便宜的に方形により区切られた区画を用いているが、区画の形は方形に限ったものではなく、別の形状で区切られていても構わない。

次に、本発明のデジタルペンシステムの特徴的な部分について説明する。
デジタルペン１００は、図４に示すように、手書き情報を暗号化する手段であるデータ制御部２１０、暗号鍵保存部２４０、データ暗号化部２５０、アドレス解析部２６０と、暗号化された手書き情報を保持する手段であるデータ保存部２２０と、暗号化された手書き情報を対向デバイス３００に送信する手段であるデータ送信部２３０とを備える。

一方、対向デバイス３００は、デジタルペン１００から送信された手書き情報を受信する手段であるデータ受信部３１０と、手書き情報を復号するための手段である暗号データ復号部３２０、データ解析部３３０、復号鍵保存部３４０とを備える。

ちなみに、手書き情報は、図５に示すように、基本データ、補助データ、手書きデータの３つから構成されている。基本データは手書き情報全体に関するデータが格納されており、例えば、そのデータフォーマットの形式やバージョン情報などが含まれる。補助データはその手書き情報が用紙のどの区画（ページアドレス）に書かれたものであるか等の情報が含まれる。手書きデータは、ユーザーが筆記した筆跡の座標データ等が含まれる。

暗号鍵保存部２４０には、手書き情報を暗号化するための暗号鍵（例えば、公開鍵暗号方式の公開鍵）が保存されている。さらに、暗号鍵保存部２４０には、前記暗号鍵が正規の鍵か否かを判断する確認用復号鍵が保存されている。この確認用復号鍵はデジタルペンの製造時に予め保存されたものであり、製造後はいかなる手段でも書き換えることができない仕組みとなっている。

手書き情報を暗号化するための暗号鍵は、デジタルペンとは別個の鍵作成アプリケーションが作成する。手書き情報を暗号化するための暗号鍵を暗号鍵保存部２４０に保存する場合、先ず、暗号鍵保存部２４０は、前記鍵作成アプリケーションが手書き情報を暗号化するための暗号鍵を確認用暗号鍵で暗号化したデータと、手書き情報を暗号化するための暗号鍵のデータとをまとめた複合データを取得する。この複合データを暗号鍵保存部２４０に保存する際には、暗号鍵保存部２４０が、複合データの中にある、手書き情報を暗号化するための暗号鍵を暗号化したデータを、確認用復号鍵を使って復号し、これを、暗号化されていない暗号鍵データと比較し、これらが等しいときに暗号化するための暗号鍵が正規であると判断し、この暗号鍵の暗号鍵保存部２４０への保存を許可し、実際に保存が実行される。等しくない場合は、手書き情報を暗号化するための暗号鍵が正規なものではないと判断し、暗号鍵保存部２４０への保存は許可されない。一般にこのような仕組みとしてデジタル署名の仕組みが用いられることがあるが、その方法を用いてもよい。このような手段を用いて正規でない暗号鍵を保存できないようにすることにより、第三者が暗号鍵を不正に書き換えることを防止できる。その結果、手書きデータ等が不正な暗号鍵で暗号化されることがないので、以下に示す対向デバイス３００において、手書きデータ等の暗号化データの復号ができなくなるという事態を防止できる。

デジタルペン１００から手書き情報を受け取る対向デバイス３００には、予め手書き情報を復号するための復号鍵（共通鍵暗号方式の秘密鍵）が復号鍵保存部３４０に保存されている。

次に、上述のデジタルペンシステムにおいて、デジタルペン１００が手書き情報を暗号化して保存し、対向デバイス（端末）３００へデータを送信し、対向デバイス３００が手書き情報を取り扱う一連の基本動作について説明する。

デジタルペン１００は、用紙２０に記入された手書き情報からアドレス解析部２６０が、リアルタイムに用紙２０のどの区画に書き込まれているかを解析し、アドレスデータ及び他の手書き情報をデータ制御部２１０に送信する。データ制御部２１０は、デジタルペン独自の指定フォーマットのデータに整形する。このとき、デジタルペン１００が暗号鍵−アドレスデータ保存部２７０を備え、暗号鍵−アドレスデータ保存部２７０に、手書き情報のうち暗号化する区画（暗号化区画）情報と、暗号化しない区画（非暗号化区画）情報とが保存されていると、解析したアドレスデータが、予め決められている暗号化区画である場合、データ制御部２１０は、データ暗号化部２５０を使って手書き情報を暗号鍵により暗号化して、暗号化後の手書き情報をデータ保存部２２０に保存する。すなわち、データ制御部２１０は手書き情報をデータ暗号化部２５０に送信する。データ暗号化部２５０は暗号鍵保存部２４０から暗号鍵を受け取って、手書き情報を暗号化し、データ制御部２１０に送信する。データ制御部２１０は暗号化された手書き情報をデータ保存部２２０に送信し、データ保存部２２０に暗号化された手書き情報を保存する。手書き情報は秘匿性に応じて暗号化されているので、デジタルペンを紛失しても、第三者が暗号化された手書き情報の内容を読み取ることはできない。

一方、解析したアドレスデータが、非暗号化区画である場合は、データ制御部２１０は取得される手書き情報を暗号化せずにそのままデータ保存部２２０に保存する。これにより、暗号化を必要としない場合にも対応し、データ処理の高速化と省電力化が図られる。

そして、デジタルペン１００が対向デバイス３００にＵＳＢで接続されると、データ送信部２３０は、暗号化した手書き情報を対向デバイス３００に送信する。ただし、ブルートゥース（登録商標）方式により送信しても良い。送信中も手書き情報は秘匿性に応じて暗号化されているので、通信を傍受されても、第三者が手書き情報の内容を読み取ることはできない。

対向デバイス３００は、データ受信部３１０で暗号化した手書き情報を受信すると、データ解析部３３０が暗号データ復号部３２０を使って復号し、手書き情報を手に入れることができる。すなわち、データ解析部３３０は受信した手書き情報を暗号データ復号部３２０に送信する。暗号データ復号部３２０は復号鍵保存部３４０から復号鍵を受け取って、手書き情報を復号化し、データ解析部３３０に送信する。これらの一連の動作により、手書き情報の秘匿性を確保したデータの取り扱いが実現できる。

＜実施形態２＞
本実施形態のデジタルペンシステムは、デジタルペンが手書き情報を暗号化しないで保存し、対向デバイスに手書き情報を送信するときに、暗号化する構成とされている。

具体的には、デジタルペン１００は、図６に示すように、手書き情報を取得する手段であるデータ制御部２１０、アドレス解析部２６０と、手書き情報を保持する手段であるデータ保存部２２０と、手書き情報を暗号化して対向デバイス３００に送信する手段であるデータ送信部２３０、暗号鍵保存部２４０、データ暗号化部２５０、を備えている。

このようなデジタルペン１００は用紙２０に記入された手書き情報を、データ制御部２１０が、デジタルペン独自の指定フォーマットのデータに整形してデータ保存部２２０に保存する。デジタルペン１００が対向デバイス３００にＵＳＢで接続されると、データ送信部２３０がデータ暗号化部２５０を使ってデータ保存部２２０に保存されている非暗号化手書き情報を暗号化する。すなわち、データ送信部２３０は手書き情報をデータ暗号化部２５０に送信する。データ暗号化部２５０は暗号鍵保存部２４０から暗号鍵を受け取って、手書き情報を暗号化し、データ送信部２３０に送信する。暗号化した手書き情報は逐一、データ送信部２３０から対向デバイス３００のデータ受信部３１０を通じてデータ解析部３３０に送信される。暗号化した手書き情報を受信したデータ解析部３３０は、上述の実施形態１と同様に暗号データ復号部３２０を使って暗号化した手書き情報を復号する。これら一連の動作により、手書き情報の秘匿性を確保したデータの取り扱いを実現できつつ、手書き情報の取得時のデータ処理の高速化と省電力化が図られる。

＜実施形態３＞
本実施形態のデジタルペンシステムは、デジタルペンが複数の暗号鍵を備えており、暗号化されるデータに応じて暗号鍵を自動的に変更する構成とされている。

具体的には、デジタルペン１００がデータ暗号化部２５０で使用される手書き情報を暗号化する暗号鍵を暗号鍵保存部２４０に保存するときに、どの用紙における手書き情報をどの暗号鍵を用いて暗号化するかの情報と共に保存する。このとき、手書き情報を暗号化する暗号鍵と用紙２０との対応表として暗号鍵−アドレスデータ保存部２７０に保存される。

アドレス解析部２６０とデータ制御部２１０では、対応表と照らし合わせ現在書き込まれている用紙に対応する手書き情報を暗号化する暗号鍵を割り出し、その暗号鍵を使用して手書き情報を暗号化し、データ保存部２２０に保存する。これにより、複数の用紙及びその用紙に書かれた手書き情報を処理するアプリケーションの管理元それぞれで、暗号鍵を設定し、それぞれの手書き情報の秘匿性を確保することができる。また万が一、暗号鍵が漏洩した場合に、データ流出の被害を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態のデジタルペンシステムは、どの用紙の手書き情報を、暗号化するか否かの情報を追加すると、暗号化を必要としない場合にも対応し、データ処理の高速化と省電力化が図られる。

上記実施形態１〜３は、手書き情報全てを暗号化したが、この限りでない。すなわち、デジタルペンは手書き情報の基本データ、補助データ、手書きデータのうち、一部のデータを暗号化する構成とされていても良い。このとき、手書きデータ（ストロークの座標、色、太さなどのデータ）のみを暗号化し、その他の手書き情報（アドレスデータなど）は暗号化せずにデータ保存部に保存する構成とすることが好ましい。これにより、デジタルペンから手書き情報を受信する対向デバイスでは、暗号化されていないアドレスデータなどをもとに、そのデータをどのデバイス、又はどのアプリケーションで処理すべきかを判断することができる。

また、デジタルペンは、補助データのみを暗号化するための暗号鍵を持ち、その暗号鍵で補助データを暗号化する。そして、手書き情報を受信した対向デバイスは補助データを暗号化する復号鍵を持ち、手書き情報のルーティングに必要な情報のみを復号する構成とされていても良い。これにより対向デバイスは、その手書き情報を処理するべきデバイス、又はアプリケーションを判断することができ、また手書きデータについては一切、中身を関知することなく、デバイス、又はアプリケーションに手書き情報を送ることができる。

なお、本発明のデジタルペンシステムは、上述した形態に限られない。

本発明に係るデジタルペンシステムのデジタルペンの構成を示す図である。 本発明に係るデジタルペンシステムの用紙の一例を示す図である。 用紙の区画を説明する図である。 本発明の実施形態１のデジタルペンシステムの構成を示す図である。 手書き情報の内容を示す図である。 本発明の実施形態２のデジタルペンシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１００ デジタルペン
２０ 用紙
３００ 端末（対向デバイス）
２１０ データ制御部
２２０ データ保存部
２３０ データ送信部
２４０ 暗号鍵保存部
２５０ データ暗号化部
２６０ アドレス解析部
２７０ 暗号鍵−アドレスデータ保存部
３１０ データ受信部
３２０ 暗号データ復号部
３３０ データ解析部
３４０ 復号鍵保存部

Claims (8)

1. アドレスデータが印刷された用紙と、前記用紙から手書き情報を取得するデジタルペンと、前記デジタルペンと通信可能に接続された端末とを備えたデジタルペンシステムであって、
   前記デジタルペンは、前記手書き情報を暗号化する手段と、前記暗号化された手書き情報を保持する手段とを備えるデジタルペンシステム。
2. アドレスデータが印刷された用紙と、前記用紙から手書き情報を取得するデジタルペンと、前記デジタルペンと通信可能に接続された端末とを備えたデジタルペンシステムであって、
   前記デジタルペンは、前記手書き情報を暗号化して前記端末に送信する手段を備えるデジタルペンシステム。
3. 前記手書き情報を暗号化する手段又は前記手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、手書き情報の基本データ、補助データ、手書きデータのうち、一部のデータを暗号化することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のデジタルペンシステム。
4. 前記手書き情報を暗号化する手段又は前記手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、手書きデータのみを暗号化することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のデジタルペンシステム。
5. 前記手書き情報を暗号化する手段又は前記手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、前記手書き情報の補助データに含まれるアドレスデータをもとに、特定のアドレスの手書き情報を暗号化することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のデジタルペンシステム。
6. 前記手書き情報を暗号化する手段又は前記手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、複数の暗号鍵を備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のデジタルペンシステム。
7. 前記手書き情報を暗号化する手段又は前記手書き情報を暗号化して端末に送信する手段は、暗号化されるデータに応じて暗号鍵を変更することを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のデジタルペンシステム。
8. 前記手書き情報を暗号化する手段には、手書き情報の暗号鍵が正規の鍵か否かを判断する確認用復号鍵が保存されており、
   前記手書き情報を暗号化する手段に手書き情報を暗号化する暗号鍵を保存する際には、前記手書き情報を暗号化する手段は、前記暗号鍵を確認用暗号鍵で暗号化したデータと、前記暗号鍵のデータとの複合データを取得し、前記暗号化したデータを前記確認用復号鍵で復号し、復号後のデータと前記暗号鍵のデータとを比較して、等しいときに前記暗号鍵のデータを保存することを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のデジタルペンシステム。

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