JP2024043321A - 軌跡入力システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ペン型端末の固有ＩＤと軌跡データとを確実に紐づけて管理できる軌跡入力システムを提供する。【解決手段】 実施形態の軌跡入力システム１は、それぞれに固有ＩＤデータが記憶される複数のペン型端末１０Ａ、１０Ｂと、前記複数のペン型端末１０Ａ、１０Ｂのうちの、表面に接触したペン型端末１０によって軌跡データが入力されるディスプレイ２０と、を具備し、前記ペン型端末１０は、前記ディスプレイ２０の表面に１０ｍｍ以内に近接している間、または、前記ディスプレイ２０の表面に接触している間に、前記軌跡データの入力を検知して、前記固有ＩＤデータを前記ディスプレイ２０に送信し、前記ディスプレイ２０は、前記固有ＩＤを前記軌跡データと紐づけて管理する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ペン型端末を用いて、ディスプレイに軌跡データを入力する軌跡入力システムに関する。

ペン型端末（以下、「電子ペン」という。）を用いてディスプレイに対して筆記入力する電子ノート、または、電子黒板等の軌跡入力システムが普及している。軌跡入力システムにおいては、電子ペンのディスプレイとの接触を検出し、電子ペンの移動の軌跡を、ディスプレイに画像として表示するとともに、軌跡データをメモリに記憶する。

またそれぞれに固有ＩＤデータが付与された複数の電子ペンの軌跡データを、固有ＩＤに応じて管理する軌跡入力システムでは、ある固有ＩＤの電子ペンの軌跡だけを消去したり、ある固有ＩＤの電子ペンの軌跡を、他の電子ペンの軌跡とは異なる色でディスプレイに、表示したりできる。

しかし、複数の電子ペンを有する軌跡入力システムでは、ディスプレイが第１の電子ペンによる軌跡データの入力を検出しているときに、軌跡入力に用いていない第２の電子ペンが固有ＩＤを送信することがある。すると、ディスプレイが、入力中の第１の電子ペンの軌跡データに、誤って、第２の電子ペンの固有ＩＤを紐づけてしまうおそれがある。また使用されていない電子ペンが固有ＩＤを送信すると電力を消費するため、電子ペンが電池駆動の場合に長時間の使用は容易ではなかった。

特開２０２０－６４３４８号明細書

本発明の実施形態は、複数の電子ペンのうちの、軌跡の入力につかっている第１の電子ペンの固有ＩＤと、第１の電子ペンの軌跡データとを、確実に紐づけて管理できる軌跡入力システムを提供することを目的とする。

図１は、実施形態の軌跡入力システムの斜視図である。 図２は、実施形態の軌跡入力システムの構成図である。 図３は、実施形態の軌跡入力システムの作動方法のフローチャートである。 図４Ａは、実施形態の軌跡入力システムの作動方法を説明するための軌跡データである。 図４Ｂは、実施形態の軌跡入力システムの作動方法を説明するための軌跡データである。 図５は、実施形態の変形例の軌跡入力システムの構成図である。

本実施形態の軌跡入力システムは、それぞれに固有ＩＤデータが記憶される複数のペン型端末と、前記複数のペン型端末のうちの、表面に接触したペン型端末によって軌跡データが入力されるディスプレイと、を具備する軌跡入力システムであって、前記ペン型端末は、前記ディスプレイの表面に１０ｍｍ以内に近接している期間、または、前記ディスプレイの表面に接触している期間に、前記軌跡データの入力を検知して、前記固有ＩＤデータを前記ディスプレイに送信し、前記ディスプレイは、前記固有ＩＤを前記軌跡データと紐づけて管理する

＜実施形態＞
以下、図面を参照して実施形態の軌跡入力システムについて詳細に説明する。

図１および図２に示すように実施形態の軌跡入力システム１は、ペン型端末である電子ペン１０Ａ、１０Ｂと、ディスプレイ２０と、を具備する。以下、電子ペン１０Ａ、１０Ｂの、それぞれを電子ペン１０という。

電子ペン１０は、センサ１１と、コントローラ１２と、メモリ１３と、通信ユニット１４と、を有する。

センサ１１は、例えばピエゾ素子等の圧力センサであり、電子ペン１０の先端がディスプレイ２０の表面と接触したことを検知する。コントローラ１２は、電子ペン１０の全体の作動を制御するＣＰＵ等である。メモリ１３は、固有ＩＤデータを記憶する。通信ユニット１４は、センサ１１が接触を検知したときに、ディスプレイ２０に固有ＩＤデータを無線送信する。

ディスプレイ２０は、表示ユニット２１と、通信ユニット２２と、座標検知ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、ＩＦユニット２６と、を有する。

軌跡Ｔが表示される表示ユニット２１は、例えば、液晶表示パネルである。表示ユニット２１は、プロジェクタ投影方式でもよい。電子ペン１０がインク式の場合には、表示ユニット２１は、ホワイトボードでもよい。通信ユニット２２は、電子ペン１０から送信されるデータを受信する。

座標検知ユニット２３は、電子ペン１０の先端が、表示ユニット２１の表面と接触した位置を検知する。座標検知ユニット２３は、電子ペン１０の接触位置を連続して検知することによって、表示ユニット２１に描かれた軌跡データを検知する。座標検知ユニット２３は、例えば、電子ペン１０によって押圧された、２枚のシートの間の空隙変化を検知するデジタル感圧型である。デジタル感圧型では、抵抗値変化、または、静電容量変化にもとづき、押圧された座標を取得する。

座標検知ユニット２３は、電磁気型、レーザー型、等でもよい。電磁気型座標検知ユニットは、表示ユニット２１の直下にＸ軸方向の複数のワイヤとＹ軸方向の複数のワイヤが埋め込まれており、座標検知ユニット２３は、電子ペン１０のコイルとの電磁誘導によって電子ペン１０の位置を検知する。レーザー型座標検知ユニットは、表示ユニット２１の表面に平行に走査されるレーザー光線を電子ペン１０の反射板が反射することで、電子ペン１０の位置を検知する。

メモリ２４には、電子ペン１０のそれぞれの固有ＩＤが予め記憶されている。また、メモリ２４は、入力された軌跡データを記憶する。コントローラ２５は、ディスプレイ２０の全体の作動を制御するＣＰＵ等である。ＩＦユニット２６は、例えば、外部コンピュータ、通信回線と接続され、軌跡データを転送したりできる。

座標検出ユニット２３が電子ペン１０の接触を検出しはじめると、ディスプレイ２０のコントローラ２５は、電子ペン１０による軌跡が入力されていると判断して、軌跡データに通信ユニット２２が受信した電子ペン１０の固有ＩＤを紐づけて管理する。

使用中の電子ペン１０Ａの固有ＩＤと、使用されていない電子ペン１０Ｂの固有ＩＤを混同することがないよう、接触を検出するタイミングと、固有ＩＤを受信するタイミングは、ほぼ同時、例えば、１秒以下であることが好ましい。接触を検出するタイミングと固有ＩＤを受信するタイミングとの時間差は、電子ペン１０に紐づけられている属性で、使用者が違和感なく軌跡を描ける時間以下、例えば３０ミリ秒以下が特に好ましい。

＜軌跡入力システムの作動方法＞
図３のフローチャートにそって、軌跡入力システム１の作動方法を説明する。

＜ステップＳ１０＞
使用者が、複数の電子ペン１０のうちの１本の電子ペン１０（例えば、第１の電子ペン１０Ａ）を把持し、表示ユニット２１の表面に電子ペン１０のペン先（先端）を当てる。すると、電子ペン１０のセンサ１１が、ディスプレイ２０と接触したことを検知する。

＜ステップＳ２０＞
電子ペン１０の通信ユニット１４は、固有ＩＤをディスプレイ２０に送信する。

＜ステップＳ３０＞
ディスプレイ２０の通信ユニット２２は、電子ペン１０から固有ＩＤを受信する。

＜ステップＳ４０＞
ディスプレイ２０の座標検出ユニット２３が、電子ペン１０の接触を検出した直後、例えば１秒以内に、電子ペン１０から固有ＩＤを受信した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５０の工程に移行する。

＜ステップＳ５０＞
ディスプレイ２０のコントローラ２５は、メモリ２４に予め記憶されている電子ペン１０の固有ＩＤに、対応する電子ペン１０の属性（ペンの太さ、色、線種、レイヤ等）を読み出し、属性を設定するとともに、軌跡データに電子ペン１０の固有ＩＤを紐づける（リンク化する）。なお、電子ペン１０のメモリ１３に属性が記憶されており、固有ＩＤとともに、属性がディスプレイ２０に送信されてもよい。

なお、ステップＳ４０が、「ＮＯ」の場合には、ステップＳ６０に移行して、例えば、デフォルトの属性または直前の属性が用いられる。

＜ステップＳ６０＞
電子ペン１０の先端が、ディスプレイ２０の表面を接触しながら移動すると、座標検出ユニット２３によって軌跡データが、作成される。軌跡は、表示ユニット２１に電子ペン１０の属性に基づき表示されると同時に、軌跡データとして、メモリ２４に記憶される。

＜ステップＳ７０＞
電子ペン１０の先端が、ディスプレイ２０の表面から離れる（Ｓ７０、ＹＥＳ）まで、ステップＳ６０における軌跡データの作成が継続する。

電子ペン１０は、軌跡データの入力開始を検知した時にだけに、固有ＩＤデータを送信することが好ましいが、ダブルチェックのために、接触終了後（Ｓ７０、ＹＥＳ）に、電子ペン１０が再度、固有ＩＤを送信してもよい。すなわち、電子ペン１０は、軌跡データの入力開始を検知した時、および、軌跡データの入力終了を検知した時だけに、固有ＩＤデータを送信してもよい。

なお、例えば、電子ペン１０の電池消耗が大きな問題とならない軌跡入力システムの場合には、軌跡データ作成中（Ｓ６０）に、繰り返し、電子ペン１０が、固有ＩＤを送信してもよい。

＜ステップＳ８０＞
軌跡入力システム１の使用が終了するまで（Ｓ８０、ＹＥＳ）、ステップＳ１０からの処理が繰り返し行われる。

図４Ａおよび図４Ｂは、電子ペン１０を用いて、ディスプレイ２０に、図形として、文字「Ａ」を書く場合を示している。図４Ａに示すように、電子ペン１０の先端が、ディスプレイ２０の点Ｐ１の位置に接触する（図３、Ｓ１０、ＹＥＳ）と、固有ＩＤをディスプレイ２０に、送信する（図３、Ｓ３０）。電子ペン１０がディスプレイ２０に接触した状態で、点Ｐ２の位置まで移動すると、電子ペン１０の固有ＩＤに紐づく属性で軌跡が表示ユニット２１に描画されるとともに、ディスプレイ２０のメモリ２４に軌跡データが記憶される（図３、Ｓ６０）。電子ペン１０は点Ｐ２の位置においてディスプレイ２０から離れる（図３、Ｓ７０、ＹＥＳ）。言い替えれば、点Ｐ２の位置において、点Ｐ１の位置から続いていた電子ペン１０とディスプレイ２０との接触が終了する。

図４Ｂに示すように、電子ペン１０がディスプレイ２０の点Ｐ３の位置に接触する。電子ペン１０は固有ＩＤを送信し、点Ｐ４の位置まで、電子ペン１０の固有ＩＤに紐づく属性で軌跡が描画されるとともに、ディスプレイ２０のメモリ２４に軌跡データが記憶される。

なお、軌跡データは、属性とともに管理されている。このため、電子ペン１０Ａで書かれた軌跡ＴＡと、電子ペン１０Ｂで書かれた軌跡ＴＢとは、互いに独立して管理できる。例えば、軌跡ＴＡと軌跡ＴＢとが重畳表示されているディスプレイ２０の表示ユニット２１から、軌跡ＴＢだけを見えなくすることができる。また、軌跡ＴＡの属性（太さ、色、線種、レイヤ等）だけを描画後に変えることも容易である。

軌跡入力システム１では、第１の電子ペン１０Ａがディスプレイ２０への接触を検知し、固有ＩＤを送信する。接触を検知しない第２の電子ペン１０Ｂは、固有ＩＤを送信しない。

複数の電子ペン１０Ａ、１０Ｂを有する軌跡入力システム１では、ディスプレイ２０の座標検出ユニット２３が、使用された電子ペン１０Ａの軌跡データを取得しはじめる時刻と、ディスプレイ２０の通信ユニット２２が電子ペン１０Ａの固有ＩＤを受信し始める時刻が、例えば、１秒以内に一致しないかぎり、軌跡データに電子ペンの固有ＩＤが紐づかない。このため、軌跡入力が電子ペン１０Ａによっておこなわれたことを確実に紐づけて管理できる。また、電池駆動される電子ペン１０では、ディスプレイ２０へ接触していないときに固有ＩＤを送信しないため、電力消費が少なく、長時間の使用が可能である。

電子ペン１０の固有ＩＤは、変更可能であってもよい。例えば、電子ペン１０のスイッチを使用者が操作することによって、１つの電子ペン１０に異なる固有ＩＤが設定可能であってもよい。軌跡入力システム１は、３本以上の電子ペン１０を有していてもよい。

＜変形例＞
変形例の軌跡入力システムは、実施形態の軌跡入力システム１と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

＜変形例１＞
本変形例の軌跡入力システム１Ａでは、ディスプレイ２０の座標検知ユニット２３は、レーザー型座標検知ユニットである。電子ペン１０は、センサ１１として光センサを有する。電子ペン１０は、光センサが、表示ユニット２１の表面に平行に走査されるレーザー光線を受光することによって、ディスプレイ２０への接触または近接を検知する。

なお、電子ペン１０は、座標検知ユニット２３のレーザーとは別の発光源からの光をもとに、ディスプレイ２０への接触または近接を検知してもよい。

＜変形例２＞
本変形例の軌跡入力システム１Ｂでは、電子ペン１０は、センサ１１としてコイルを有する。電子ペン１０のセンサ１１は、ディスプレイ２０からの磁界によってディスプレイ２０への近接を検知する。

電子ペン１０のコイルには、ディスプレイ２０のコイルが発生する磁界が印加されると電磁誘導効果によって電流が流れる。例えば、ＮＦＣ規格の通信システムでは、電子ペン１０のコイルが、ディスプレイ２０の表面から、１０ｃｍ以内の位置、例えば、２ｃｍの位置まで近接すると、電子ペン１０のコイルに電子ペン１０を駆動するのに十分な電流が流れる。

電子ペン１０は、電力の受電によってディスプレイ２０への近接を検知し、受電した電力で、固有ＩＤをディスプレイ２０に送信する。

電子ペン１０とディスプレイ２０とが、通信可能距離が比較的長距離、例えば、１０ｍ程度の近距離無線通信によって接続されている場合には、ディスプレイ２０からの通知によって電子ペン１０がディスプレイ２０に接触したことを検知してもよい。

例えば、座標検出ユニット２３が軌跡の入力を検出しはじめたときに、近距離無線通信が受信しているすべてのネットワークＩＤ（例えばＩＰアドレス）と、それぞれの電波の強さ（ＲＳＳＩ）を確認し、最も強いＲＳＳＩのネットワークＩＤに対して、座標検出ユニット２３が軌跡入力を検出しはじめたことを通知する。この通知が電子ペン１０宛てであったとき、電子ペン１０は、ネットワークＩＤとは異なる固有ＩＤを送信する。

以上の説明のように、電子ペン１０は、圧力センサ、光センサ、または、コイルを用いて、ディスプレイ２０への接触または近接、言い替えれば、軌跡データの入力開始を検知し、固有ＩＤを送信する。

なお、変形例１または変形例２のように、電子ペン１０がディスプレイ２０への近接を検出して固有ＩＤを送信する場合、ディスプレイ２０は電子ペン１０の固有ＩＤを受信したあとに、電子ペン１０の接触を検知する。ディスプレイ２０による、電子ペン１０の接触検知と固有ＩＤの受信とは、どちらが先であっても構わないが、ほぼ同時であることが望ましい。

＜変形例３＞
図５に示すように、本変形例の軌跡入力システム１Ｃでは、電子ペン１０Ｃは、把持した使用者の生体情報を検出する生体情報検出ユニット１５を具備する。

軌跡入力システム１Ｃでは、生体情報検出ユニット１５は、指紋検出ユニットである。生体情報検出ユニット１５が検出した指紋データは、軌跡データとリンクして保存、管理される。すなわち、電子ペン１０Ｃは、固有ＩＤデータの送信時に、生体情報である指紋データも送信する。

指紋データおよび指紋データと対応した氏名等は、ディスプレイ２０Ｃのメモリ２４、または、ＩＦユニット２６を経由して接続されているコンピュータに、記憶されている。

軌跡入力システム１Ｃでは、軌跡Ｔを描画した使用者の氏名を指紋データから特定できる。軌跡入力システム１Ｃでは、軌跡Ｔに使用者の氏名をリンクして管理する。軌跡入力システム１Ｃでは、例えば、権限のない使用者による虚偽の署名を無効化できる。

なお、生体情報検出ユニット１５が取得する生体情報は、個人を特定する情報に限定されるものではない。例えば、生体情報は、手の温度、脈拍数、皮膚表面の電気抵抗、または、把持圧力等でもよい。生体情報とリンクされた軌跡データは、種々の活用が可能である。

例えば、脈拍数または電気抵抗から使用者の緊張度を把握することによって、軌跡入力システム１Ｃは、描画された軌跡データの重要度を判定できる。

軌跡入力システム１Ｃでは、電子ペン１０Ｃはディスプレイ２０Ｃへの接触または近接を検知すると、固有ＩＤとともに生体情報を送信する。接触または近接検知とほぼ同時に固有ＩＤを受信した場合にだけ、ディスプレイ２０Ｃの軌跡データと電子ペン１０Ｃの生体情報が紐づけられる。軌跡入力システム１Ｃは、生体情報の送信タイミングに制限のない軌跡入力システムよりも、セキュリティ機能が高い。

なお、電子ペン１０Ｃはディスプレイ２０Ｃへの接触または近接を検知すると、固有ＩＤだけを送信し、ディスプレイ２０Ｃが接触検知直後に固有ＩＤを受信したことを検知した場合に、生体情報を送信してもよい。

軌跡入力システム１Ｃでは、生体情報検出ユニット１５が使用者に把持されたことを検知し、さらに、ディスプレイ２０Ｃへの近接、または、ディスプレイ２０Ｃとの接触、をセンサ１１が検知した場合に、電子ペン１０Ｃのコントローラ１２は、軌跡データの入力開始と判断してもよい。生体情報を用いて使用者により把持されたこと検知する電子ペン１０Ｃは、センサ１１の誤作動等による固有ＩＤの誤送信を防止できる。

なお、複数の電子ペン１０を含む軌跡入力システム１Ｃでは、少なくともいずれかの電子ペン１０だけが生体情報検出ユニット１５を具備していてもよい。

発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、１Ａ－１Ｃ… 軌跡入力システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ… 電子ペン
１１… センサ
１２、２５… コントローラ
１３、２４… メモリ
１４、２２… 通信ユニット
１５… 生体情報検出ユニット
２０… ディスプレイ
２１… 表示ユニット
２３… 座標検知ユニット
２６… ＩＦユニット

Claims (8)

1. それぞれに固有ＩＤデータが記憶される複数のペン型端末と、
   前記複数のペン型端末のうちの、表面に接触したペン型端末によって軌跡データが入力されるディスプレイと、を具備する軌跡入力システムであって、
   前記ペン型端末は、前記ディスプレイの表面に１０ｍｍ以内に近接している期間、または、前記ディスプレイの表面に接触している期間に、前記軌跡データの入力を検知して、前記固有ＩＤデータを前記ディスプレイに送信し、前記ディスプレイは、前記固有ＩＤを前記軌跡データと紐づけて管理することを特徴とする軌跡入力システム。
2. 前記ペン型端末は、前記軌跡データの入力開始を検知した時にだけに、前記固有ＩＤデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の軌跡入力システム。
3. 前記ペン型端末は、前記軌跡データの入力開始を検知した時、および、前記軌跡データの入力終了を検知した時、だけに、前記固有ＩＤデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の軌跡入力システム。
4. 前記ペン型端末は、圧力センサ、光センサ、または、コイルを用いて、前記軌跡データの前記入力開始を検知すること特徴とする請求項１に記載の軌跡入力システム。
5. 前記ペン型端末は、前記軌跡データの前記入力開始を、前記ディスプレイからの無線通信による通知を受けて検知すること特徴とする請求項１に記載の軌跡入力システム。
6. 前記ペン型端末は、把持した人の生体情報を取得する生体情報取得ユニットを具備し、
   前記ペン型端末は、前記固有ＩＤデータの送信時に、前記生体情報も送信することを特徴とする請求項１に記載の軌跡入力システム。
7. 前記生体情報は、少なくとも指紋データ、静脈データ、心拍データのいずれか１つを含み、
   前記軌跡データに、これらのデータが、リンクして保存されることを特徴とする請求項６に記載の軌跡入力システム。
8. 前記ペン型端末は、前記生体情報を取得し、かつ、前記軌跡データの入力開始を検知すると、前記固有ＩＤデータを送信することを特徴とする請求項６に記載の軌跡入力システム。

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