JP3858051B6 - ドットパターンを用いた情報入出力方法 - Google Patents

Abstract

本発明は印刷物等に表示するドットパターンの各ドットに異なる機能を付与することで、そのドットパターンからの情報化に際し、方向性を認識して迅速に情報化することができると共に、ドットの配置状態のエラーをチェックすることができ、さらにセキュリティを高めることを目的とする。そこで、本発明は印刷物等の媒体面に、正方形または長方形の矩形領域をブロックとして、このブロックの枠を構成する縦方向および横方向の直線を基準格子線として、該基準格子線上の所定間隔毎に仮想基準格子点を設け、該仮想基準格子点同士を結びかつ前記基準格子線と並行な直線を格子線とし、格子線同士の交点を仮想格子点として、この仮想格子点を基準に距離と方向を有するドットをそれぞれ配置したドットパターンを生成して、そのようなドットパターンを画像情報として光学読取り手段で読み込んで、当該ドットパターンを数値化して、該数値化情報に対応する情報を記憶手段から読み出して出力するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷物等に形成したドットパターン情報を光学的に読み取ることにより、様々な情報やプログラムを入出力させるドットパターンを用いた情報入出力方法に関するものである。

従来より、印刷物等に印刷されたバーコードを読み取り、音声等の情報を出力させる情報出力方法が提案されている。たとえば、あらかじめ記憶手段に与えられたキー情報に一致する情報を記憶させておき、バーコードリーダで読み込まれたキーから検索して情報等を出力する方法が提案されている。 また、多くの情報やプログラムを出力できるように、微細なドットを所定の法則で並べたドットパターンを生成し、印刷物等に印刷したドットパターンをカメラにより画像データとして取り込み、デジタル化して音声情報を出力させる技術も提案されている。

しかし、上記従来のバーコードにより音声等を出力させる方法は、印刷物等に印刷されたバーコードが目障りであるという問題を有していた。また、バーコードが大きく、紙面の一部を占有するため、このようにバーコードが大きいと、一部分の文章やセンテンスまたは、写真、絵、グラフィックの画像の中に登場する意味を有するキャラクターや対象物毎に分り易く数多くのバーコードを割り当てることはレイアウト上不可能であるという問題を有していた。

ドットパターンをカメラにより画像データとして取り込み、その画像データを無彩色の２５６階調にデジタル化し、ドットを認識しやすくするために、階調の変化を微分し、ドットのエッジをシャープにする。次に２５６階調のデータを白か黒に二値化する。この二値化することで、ドットを紙面に印刷するときに、印刷のズレやにじみ、画素化した際のズレが原因してドットの印刷エラーが生じる。従来はこのような印刷エラーをパリティチェックによりエラーチェックしていた。しかし、これらのエラーチェックには、ドット毎の印刷エラーチェックではなく、複数のドットから得られるデータの固まりに対してエラーチェックをし、どのドットに印刷エラーが生じたかを確定できないことと、カメラの撮像範囲を広くとらなければならないという問題を有していた。

さらに、レンズの歪みや斜めからの撮像、紙面の伸縮、媒体表面の湾曲、印刷時の歪みによって撮像されたドットパターンに歪みが生じ、これを補正するために高度な技術力が必要となるという問題を有していた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、印刷物等に表示するドットパターンの各ドットに異なる情報や機能を付与することで、多量のデータをドットパターンで定義し、そのドットパターンからの情報化に際し、方向性を認識して迅速に情報化することができると共に、ドットの配置状態のエラーをチェックすることができ、さらにセキュリティを高めることができるドットパターンを用いた情報入出力方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、印刷物等の媒体面の、正方形または長方形の矩形領域をブロックとし、該ブロックの枠を構成する縦方向および横方向の直線を基準格子線として、該基準格子線上の所定間隔毎に仮想基準格子点を設け、仮想基準格子点上に基準格子点ドットを配置し、該仮想基準格子点同士を結びかつ前記基準格子線と並行な直線を格子線とし、格子線同士の交点を仮想格子点とし、前記仮想格子点を基準に距離と方向を有する１または複数の情報ドットをそれぞれ配置したドットパターンを生成し、そのようなドットパターンを画像情報として光学読取り手段で読み込んで、当該ドットパターンを数値化して、該数値化情報に対応する情報を記憶手段から読み出して出力するドットパターンを用いた情報入出力方法である。

この請求項１によれば、ブロック内で多量に形成される格子点（第１の仮想格子点）毎に情報ドットを配置することができるため、より多くの情報をブロック内に格納することができる。

また、所定方向毎の仮想基準格子点とは、縦または横方向の一定間隔を意味するが、縦方向と横方向とで間隔を異ならせてもよい。

本発明の請求項２は、前記ブロックにおいて、さらに斜め方向の仮想基準格子点同士を結ぶ斜め格子線を想定し、該斜め格子線同士の交点も仮想格子点（第２の仮想格子点）とし、この仮想格子点を基準に距離と方向を有する１または複数のドットが配置された請求項１記載のドットパターンを用いた情報入出力方法である。

この請求項２によれば、斜め方向の格子線同士の交点である仮想格子点毎にも情報ドットを配置することができるため、さらに多くの情報をブロック内に格納することができる。

本発明の請求項３は、前記ドットパターンは前記仮想格子点を基準にドットが配置されているか否かで情報の意味づけをする請求項１または２に記載のドットパターンを用いた情報入出力方法である。

この請求項３によれば、ドットを配置しない領域を意図的に生成して配置することで、印刷面上の領域を隔成するマスクの外枠を表現できる。また、所定領域内の全ての仮想格子点上にドットを配置することで画一的な背景情報として認識させることも可能となる。

また、仮想格子点上にドットがあるか否かで情報を定義する第１のアルゴリズムと、仮想格子点からずれた位置にある情報ドットによる第２のアルゴリズムを混在させることができ、より多くの情報量を確保することができる。

本発明の請求項４は、前記ブロックを構成する基準格子線上の少なくとも一つの仮想基準格子点からずれた位置に当該ブロックの向きを定義したキードットが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法である。

このように、キードットを配置することにより、当該ブロックの向きを定義することができる。当該キードットを利用すれば光学読取り手段の読取軸に対して所定方向の傾きを検出できるので、読み取ったドットパターン画像を補正したり、傾きの角度によって異なった意味を持たせることができる。

また、このようなキードットを配置した場合には、その部分（仮想基準格子点上の基準格子点ドット）はキードットに代替されるために存在しなくなる。

本発明の請求項５は、前記ブロック内において所定の位置の情報ドットをキードットとし、前記ブロック中心を軸として、当該キードットの所属する矩形領域を９０度ずつ回動させた位置にあるそれぞれの矩形領域に配置される情報ドットは、前記キードットを定義させるために必要な方向を除外した方向または距離で情報が定義されている請求項１〜３のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法である。

ここで、ブロック中心以外の情報ドットをキードットとした場合、ブロック中心を回転軸として９０度ずつ回動させたときに対応する位置にある情報ドットは光学読取手段で読み取った場合、キードットとの峻別ができなくなってしまう可能性があるが、本請求項５によれば、キードット以外の該当する矩形領域では情報ドットの与え方を異ならせることによって、キードットと情報ドットとを区別することができるようになる。

たとえば、キードットは仮想格子点から縦横方向のみのベクトルとして配置しておき、９０度毎に回動した位置にある他の矩形領域では斜め方向で情報を定義すればよい。

また、キードットはベクトルの長さを所定の長さとしておき、９０度毎に回動した位置にある他の矩形領域では異なる長さのベクトルで情報を定義しておいてもよい。

このようにキードットが配置される可能性のある領域についてあらかじめ情報ドットの定義の仕方をキードットとは異なるように決めておくことによって、キードット以外の前記該当領域について情報ドットを配置することができ、無駄のないドットパターンを実現できる。

なお、ブロック中心にキードットを配置した場合には、ブロック内の他の情報ドットは縦横斜め方向のいずれかで情報を定義してもよいことは勿論である。

本発明の請求項６は、前記ブロックの情報ドットにおいて、該情報ドットのブロック内の位置により、情報ドット毎に前記仮想格子点からの距離と方向を任意に限定して、情報が定義されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法である。

この請求項６によれば、仮想格子点からの距離と方向を任意に限定して情報を定義することができる。したがって、たとえば、情報ドットによる情報の定義の仕方を、たとえば当該ドットパターンを使用する業種毎（製造業毎、サービス業毎またはこのドットパターンを使用する企業毎）によって変更することができる。

このように、本発明のドットパターンを限られた用途毎に区別して利用することができるため、互いのセキュリティを確保することができる。すなわち、限定して定義された情報は、それに対応した光学読取手段でしか読み取れないようにすることもできる。

本発明のドットパターンの一例を示す説明図である。 ドットパターンの情報ドットの一例を示す拡大図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、キードットと情報ドットとの配置状態を示す説明図である。 情報ドットおよびそこに定義されたデータのビット表示の例である。 情報ドットおよびそこに定義されたデータのビット表示の例であり、（ａ）はドットを２個、（ｂ）はドットを４個および（ｃ）〜（ｅ）はドットを５個、（ｆ）は情報ドットを７個配置した場合を示したものである。 ブロックの構成例を示す図であり、（ａ）は２×３＝６個の矩形領域、（ｂ）は３×３＝９個の矩形領域、（ｃ）は４×３＝１２個の矩形領域、（ｄ）は５×５＝２５個の矩形領域でそれぞれ構成した例である。 下位ビットに「０」と「１」を割り当てて情報ドットのエラーをチェックする方法の説明図である。 情報ドットのセキュリティについて説明するため真値ＫとセキュリティテーブルＲと情報ドットＩとの関係を示す説明図である。 ダミードットと空ドットを示すものであり、（ａ）−１はダミードットの説明図、（ａ）−２は空ドットの説明図、（ｂ）および（ｃ）は印刷物の一例、（ｄ）−１は空ドットで２つのマスクの境界を規制しているドットパターンの配置例、（ｄ）−２は空ドットでマスクと背景の境界を規制しているドットパターンの配置例を示す説明図である。 （ａ）は情報ドットを入力する順番を示す説明図であり、（ｂ）はドットパターンを読み込み、Ｘ，Ｙ座標値を算定する方法を示す説明図である。 ブロックの外枠を構成する基準格子線と基準格子点ドットとの配置関係を示す図。 格子線、斜め格子線および仮想格子点および情報ドットの配置関係を示す図。 仮想格子点を基準にした情報ドット３の探索方法を説明するための図。 ブロックの向きとキードットの配置関係を説明するための図。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明のドットパターンの一例を示す説明図、図２はドットパターンの情報ドットおよびそれに定義されたデータのビット表示の一例を示す拡大図、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はキードットと情報ドットとの配置状態を示す説明図である。

本発明のドットパターンを用いた情報入出力方法は、ドットパターン１の認識と、このドットパターン１から情報およびプログラムを出力する手段とからなる。

すなわち、ドットパターン１をカメラにより画像データとして取り込み、まず、基準格子点ドット４を抽出し、これを仮想基準格子点６の位置であると判定し、これらの仮想基準格子点６を結ぶ直線を基準格子線７とする。そして、この基準格子線７上で、本来基準格子点ドット４があるべき仮想基準格子点６の位置にドットが配置されていない場合、この仮想基準格子点６の周辺のドットを抽出し、これをキードット２（ブロックの四隅の角部）とする。そして、次に前記仮想基準格子点６同士を結ぶ縦横の格子線８ａ，８ｂを設定し、その格子線８ａ，８ｂ同士の交点を仮想格子点１１（第１の仮想格子点）とする。そしてこの仮想格子点１１の周囲のドットを探索し、その仮想格子点からの距離と方向とで定義される情報ドット３を抽出する。

また、仮想基準格子点６同士を斜め方向に結ぶ斜め格子線８ｃを想定し、この斜め格子線８ｃ同士の交点も仮想格子点１２（第２の仮想格子点）とする。そしてこの仮想格子点１２の周囲のドットも探索し、その仮想格子点１２からの距離と方向とで定義される情報ドット３を抽出する。

次に、キードット２の仮想基準格子点６または仮想格子点１１からの方向によって当該ブロックの向きが決定される。たとえば、キードット２が仮想格子点から＋ｙ方向にずれていた場合には縦方向を正位としてブロック内の情報ドット３を認識すればよい。

また、キードット２が仮想基準格子点６または仮想格子点１１から−ｙ方向にずれていれば当該ブロックをブロック中心を軸に１８０度回転させた方向を正位としてブロック内の情報ドット３を認識すればよい。

また、キードット２が仮想基準格子点６または仮想格子点１１から−ｘ方向にずれていれば当該ブロックをブロック中心を軸に時計方向に９０度回転させた方向を正位としてブロック内の情報ドット３を認識すればよい。

また、キードット２が仮想基準格子点６または仮想格子点１１から＋ｘ方向にずれていれば当該ブロックをブロック中心を軸に反時計方向に９０度回転させた方向を正位としてブロック内の情報ドット３を認識すればよい。

光学読取手段で読み取られたドットパターンの画像がフレームバッファに蓄積されると、当該光学読取手段の中央処理装置（ＣＰＵ）は、フレームバッファのドットを解析して、各情報ドット３の仮想格子点１１，１２からの距離と方向によって情報ドット３毎に定義された数値を復号する。そしてこれらの数値はｘｙ座標またはコードとして光学読取手段またはパーソナルコンピュータのメモリに格納された情報と照合されて、前記ｘｙ座標またはコードに対応する音声、画像、動画、文字、プログラム等が読み出されて、表示手段、音声・画像出力手段等から出力される。

本発明のドットパターン１の生成は、ドットコード生成アルゴリズムにより、音声等の情報を認識させるために微細なドット、すなわち、キードット２、情報ドット３、基準格子点ドット４を所定の規則に則って配列する。

図１に示すように、印刷物等の媒体面の、正方形または長方形の矩形領域をブロック１とする。そして、該ブロック１の枠を構成する縦方向および横方向の直線を基準格子線７（図１で太線で示した線）として、該基準格子線７上の所定間隔毎に仮想基準格子点６を設け、仮想基準格子点６上に基準格子点ドット４を配置する。次に、該仮想基準格子点６同士を結びかつ前記基準格子線７と並行な直線を格子線８ａ，８ｂとし、格子線線８ａ，８ｂ同士の交点を仮想格子点１１（第１の仮想格子点）とする。

そしてさらに、前記仮想基準格子点６同士を斜め方向に結ぶ斜め格子線８ｃを設定し、この斜め格子線８ｃ同士の交点も仮想格子点１２（第２の仮想格子点）とする。

このように設定された格子点を基準に距離と方向を有する１または複数の情報ドット３をそれぞれ配置してドットパターンを生成する。

カメラでこのドットパターン１を画像データとして取り込む際に、そのカメラのレンズの歪みや斜めからの撮像、紙面の伸縮、媒体表面の湾曲、印刷時の歪みを前記基準格子点ドット４によって矯正することができる。具体的には歪んだ４点の仮想格子点を元の正方形に変換する補正用の関数（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）＝ｆ（Ｘ´_ｎ，Ｙ´_ｎ）を求め、その同一の関数で情報ドットを補正して、正しい情報ドット３のベクトルを求める。

ドットパターン１に基準格子点ドット４を配置してあると、このドットパターン１をカメラで取り込んだ画像データは、カメラが原因する歪みを補正するので、歪み率の高いレンズを付けた普及型のカメラでドットパターン１の画像データを取り込むときにも正確に認識することができる。また、ドットパターン１の面に対してカメラを傾けて読み取っても、そのドットパターン１を正確に認識することができる。

キードット２は、図１に示すように、矩形状に配置した仮想格子点の略中心位置にある１個の仮想格子点１１を基準に距離と方向によって配置されたドットである。このキードット２は、ひとまとまりの情報ドット群を表す１ブロック分のドットパターン１の代表点である。たとえば、ドットパターン１のブロックの中心の仮想格子点から上方に０．２ｍｍずれた位置に配置されているものである。したがって、情報ドット３が仮想格子点からのＸ,Ｙ座標値で定義される場合には、キードット２から下方に０．２ｍｍの距離の位置が仮想格子点（座標点）となる。但し、この数値（０．２ｍｍ）はこれに限定されずに、ドットパターン１のブロックの大小に応じて可変し得るものである。

情報ドット３は種々の情報を認識させるドットである。この情報ドット３は、図１の場合、キードット２を代表点にして、その周辺に配置すると共に、４点の仮想格子点１１（第１の仮想格子点）で囲まれた中心を仮想格子点１２（第２の仮想格子点）にして、これを始点としてベクトルにより表現した終点に配置したものである。たとえば、この情報ドット３は、仮想格子点１１，１２に囲まれ、図２に示すように、その仮想点から０．２ｍｍ離れたドットは、ベクトルで表現される方向と長さを有するために、時計方向に４５度ずつ回転させて８方向に配置し、３ビットを表現している。

この図によれば、１ブロックのドットパターン１で３ビット×１６個＝４８ビットを表現することができる。

なお、図示例では８方向に配置して３ビットを表現しているが、これに限定されずに、１６方向に配置して４ビットを表現することも可能であり、種々変更できることは勿論である。

キードット２、情報ドット３または基準格子点ドット４のドットの径は、見栄えと、紙質に対する印刷の精度、カメラの解像度および最適なデジタル化を考慮して、０．１ｍｍ程度が望ましい。

また、撮像面積に対する必要な情報量と、各種ドット２，３，４の誤認を考慮して基準格子点ドット４の間隔は縦・横1ｍｍ前後が望ましい。基準格子点ドット４および情報ドット３との誤認を考慮して、キードット２のずれは格子間隔の２０％前後が望ましい。

この情報ドット３と、仮想格子点１１，１２との間隔は、隣接する仮想格子点１１，１２間の距離の１５〜３０％程度の間隔であることが望ましい。情報ドット３と仮想格子点１１，１２間の距離がこの間隔より遠いと、ドット同士が大きな塊りと視認されやすく、ドットパターン１として見苦しくなるからである。逆に、情報ドット３と仮想格子点１１，１２間の距離がこの間隔より近いと、隣接するいずれかの仮想格子点１１，１２を中心にしてベクトル方向性を持たせた情報ドット３であるかの認定が困難になるためである。

図３は、ブロック内における情報ドット３の読取順を示したものであり、同図中の丸付き数字は、それぞれ仮想格子点１１，１２毎に配置された情報ドット３の配置領域を意味しているものとする。

たとえば、図３（ａ）の場合、ブロック中心の（１）（図中で丸で囲まれた数字の「１」を意味している、以下同じ）を中心として、そこから時計回りで（１）から（２５）が配置されている。このときの格子間隔はたとえば１ｍｍであり、４ｍｍ×４ｍｍで３ビット×１６＝４８ビットを表現する。

図３（ｂ）は、ブロックの左上の矩形領域の情報ドット（１）から縦方向に順番に（４）まで配置した後、縦横方向の格子線同士の交点に配置された情報ドット（５）〜（７）を配置している。

図３（ｃ）は、ブロックの左上の矩形領域の情報ドット（１）から縦方向に（１６）まで順番に配置した後、縦横の格子線同士の交点に配置された情報ドット（１７）〜（２５）を配置している。

図４は情報ドット３およびそこに定義されたデータのビット表示の例であり、他の形態を示すものである。

また、情報ドット３について基準格子点ドット４で囲まれた仮想格子点１１，１２から長（図４の上段）・短（図４の下段）の２種類を使用し、ベクトル方向を８方向とすると、４ビットを表現することができる。このとき、長い方が隣接する仮想格子点１１，１２間の距離の２５〜３０％程度、短い方は１５〜２０％程度が望ましい。但し、長・短の情報ドット３の中心間隔は、これらのドットの径より長くなることが望ましい。

４点の仮想格子点１１，１２で囲まれた情報ドット３は、見栄えを考慮し、１ドットが望ましい。しかし、見栄えを無視し、情報量を多くしたい場合は、１ベクトル毎に、１ビットを割り当て情報ドット３を複数のドットで表現することにより、多量の情報を有することができる。たとえば、同心円８方向のベクトルでは、情報ドット３で２^８の情報を表現でき、１ブロックの情報ドット１６個で２¹²⁸となる。

図５は情報ドット３およびそこに定義されたデータのビット表示の例であり、（ａ）はドットを２個、（ｂ）はドットを４個および（ｃ）〜（ｅ）はドットを５個、（ｆ）は７個配置したものを示すものである。

図６はドットパターンの変形例を示すものであり、（ａ）はブロック内に情報ドット３を８個配置したもの、（ｂ）は情報ドット３を個配置したもの、（ｃ）は情報ドット３を１８個配置したもの、（ｄ）は情報ドット３を４１個配置したものである。

前述の図１と図３に示すドットパターン１は、１ブロックに２５の情報ドット３を配置した例を示している。しかし、この情報ドット３は１ブロックに２５個配置することに限定されずに、種々変更することができる。たとえば、必要とする情報量の大小またはカメラの解像度に応じて、情報ドット３を１ブロックに８個配置したもの（図６（ａ））、情報ドット３を１ブロックに１３個配置したもの（図６（ｂ））、情報ドット３を１ブロックに１８個配置したもの（図６（ｃ））、または情報ドット３を１ブロックに４１個配置したもの（図６（ｄ））がある。

図７は下位ビットに「０」と「１」とを割り当てて情報ドットのエラーをチェックする方法の説明図である。

さらに、１個の情報ドット３をまんべんなく配置すると共に、エラーチェックに用いるために下位ビットに「０」と「１」を交互に割り当てることにより、この情報ドット３のエラーをチェックすることも可能である。このエラーチェック方式では、上下、左右と４５度傾斜方向に交互に情報ドットが生成され、ドットパターンの規則性を無くすことができる。すなわち、下位ビットに「０」と「１」を交互に割り当てた情報ドット３は、常に仮想格子点１１，１２を中心にして上下、左右または４５度傾斜方向に位置する。そこで、この情報ドット３が上下、左右または４５度傾斜方向以外の方向に位置するときは適正位置に表示されていないと判定する。このように、情報ドット３が、仮想格子点１１，１２を中心に回転方向にずれて入力されたエラーは確実にチェックすることができる。

なお、情報ドット３を８方向（４５度間隔）かつ長・短としたときは（図４参照）、４ビットの内、下位１ビットを「０」または「１」とすると近接する３点（同心円±４５度回転位置２点＋長・短どちらか１点）のドットの位置にずれた場合は、それをエラーとすることができ、エラーを１００％チェックができる。

図８は情報ドットのセキュリティについて説明するために情報ドットＩ₁からＩ₁₆までを並列させた状態を示す説明図である。

たとえば、ドットパターン１のデータを目視で読むことができないようにするために、情報ドット３のＩ_ｎに対して関数ｆ（Ｋｎ）で表現された演算を実施し、Ｉ_n＝Ｋ_n＋Ｒ_ｎをドットパターン１で表現し、ドットパターンＩ_nを入力した後、Ｋ_n＝Ｉ_n―Ｒ_ｎを求める。

または、ドットパターン１のデータを目視で読むことができないようにするために、キードット２を代表点に複数の情報ドット３を１列に配置し、かつこの１列を複数列に配置し、隣り合う２列のデータの差分を情報ドット３のデータとすることにより、各ブロックのドットパターン１の規則性が無くなるように、各情報ドット３を配置することができる。

これにより、媒体面への印刷したドットパターン１を目視で読むことが不可能となるためにセキュリティを高めることができる。また、前記ドットパターン１を媒体面に印刷した際、情報ドット３がランダムに配置され、模様が無くなり、ドットパターンを目立たなくすることができる。

図９はダミードットを示すものであり、（ａ）はダミードットの説明図、（ｂ）は印刷物の一例、（ｃ）は印刷物における領域、および（ｄ）はダミードットでマスクの境界を規制しているドットパターンの配置例を示す説明図である。

４点の仮想格子点１１（第１の仮想格子点）の中心位置（第２の仮想格子点）にドットを配置し、このドットを情報の与えられていないダミードット５とする（図９（ａ））。このダミードット５は、数値データ、もしくはＸ，Ｙ座標値が定義された領域と領域の境界や、数値データ、もしくはＸ，Ｙ座標値が定義されない領域に使用することができる。

たとえば、図９（ｂ）に示すように、印刷物に小熊、カバと太陽といった３種類の図柄を印刷し、この３つの図柄に対応した領域を、図９（ｃ）に示すように、マスク１、マスク２、マスク３のように配置する。図９（ｄ）に示すように、マスク１、マスク２の境界にダミードット５を配置する。

なお、ダミードット５を境界に使用する場合、対応する位置のブロック全てをダミードット５にする必要はなく、境界を示すために最小限のドットをダミードットとすればよい。

また、マスク以外の領域にダミードットを配置し、情報が定義されていない領域を設けることができる。

ドットパターン１をカメラにより画像データとして取り込むときに、情報の代表点であるキードット２の位置におけるＸ，Ｙ座標値を算定した後に、キードット２から得られるドットパターン１の向きと、隣接する代表点におけるＸ，Ｙ座標値の増分値および、撮像中心からＸ，Ｙ座標値が算定されたキードット２までの距離より、座標値を補完することによって、撮像中心のＸ，Ｙ座標値を算定する。

または、ドットパターン１のブロックをカメラにより画像データとして取り込むときに、各ブロックに同一のデータが定義されている領域、またはＸ，Ｙ座標値が定義されている領域において、カメラの撮像中心の周囲にある情報ドット３から読み始め、順次情報ドット３を読み込み、１ブロック分に相当する情報ドット３を読み込むことにより、カメラの撮像中心から最小のエリアでドットパターン１を読み取り、撮像中心位置におけるデータを算定する。

図１０（ａ）は、カメラの撮像中心から最小のエリアで１ブロック分に相当する情報ドットを入力する順番を示したものである。時計回りで縦４個×４列＝１６個の情報ドットを入力する。

図１０（ｂ）はドットパターンを読み込みＸ，Ｙ座標値を算定する方法を示す説明図である。

図示するように、求めるＸ，Ｙ座標値はカメラの撮像中心のあるブロックのＸ，Ｙ座標値とする。Ｘ，Ｙ座標値は、ブロック毎に増分値がＸ方向（右方向）、Ｙ方向（上方向）に＋１に定めると、他のブロックから入力した情報ドットを補正する必要がある。なお、Ｘ座標値を示すK₈ K₇ K₆ K₅(i₁₆ i₁₅ i₁₄i₁₃ i₁₂ i₁₁ i₁₀i₉)とＹ座標値を示すK₄ K₃ K₂K₁(i₈ i₇ i₆i₅ i₄ i₃ i₂i₁)が補正の対象となりこれ以外のK₁₆〜K₉（i₃₂〜i₁₇）はどのブロックでも同一の値となり、補正する必要はない。

これらの計算は次の数式１によって求まる。[ ]内の計算によって桁が上がっても、[ ]前のビットの列に影響を与えないものとする。情報ドットＩの中からエラーチェックビットを除いたものをＫとする。
<数式１>
（１） ₁₁I₁₁がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₁K₈・₁₁K₇・₁₁K₆・₂₁K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・₁₂K₂・[₂₂K₁+1]
（２） ₁₁I₁₅がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₁₂K₆・₂₂K₅-1
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・₁₂K₂・[₂₂K₁+1]
（３） ₁₂I₃がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₁₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・₁₂K₂・[₂₂K₁+1]
（４） ₁₂I₇がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₁₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・₁₂K₂・[₂₂K₁+1]
（５） ₁₁I₁₂がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₁K₈・₁₁K₇・₂₁K₆・₂₁K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・[₂₂K₂・₂₂K₁+1]
（６） ₁₁I₁₆がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅-1
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・[₂₂K₂・₂₂K₁+1]
（７） ₁₂I₄がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・[₂₂K₂・₂₂K₁+1]
（８） ₁₂I₈がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₁₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・₁₂K₃・[₂₂K₂・₂₂K₁+1]
（９） ₂₁I₉がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₁K₈・₂₁K₇・₂₁K₆・₂₁K₅
Y座標＝₁₂K₄・[₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁+1]-1
（１０） ₂₁I₁₃がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅-1
Y座標＝₁₂K₄・[₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁+1]-1
（１１） ₂₂I₁がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・[₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁+1]-1
（１２） ₂₂I₅がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₁₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₁₂K₄・[₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁+1]-1
（１３） ₂₁I₁₀がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₂₁K₈・₂₁K₇・₂₁K₆・₂₁K₅
Y座標＝₂₂K₄・₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁
（１４） ₂₁I₁₄がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₂₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅-1
Y座標＝₂₂K₄・₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁
（１５） ₂₂I₂がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₂₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₂₂K₄・₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁
（１６） ₂₂I₆がスタートポイントの場合（カメラの撮像中心）
X座標＝₂₂K₈・₂₂K₇・₂₂K₆・₂₂K₅
Y座標＝₂₂K₄・₂₂K₃・₂₂K₂・₂₂K₁

ドットパターン１をカメラにより画像データとして取り込むときに、情報ドット３についてエラーが発生した際に、情報ドット３に相当する最も近い情報ドット３を読み込み、エラー修正をすることにより、カメラの撮像中心から最小のエリアでドットパターン１を読み取ることができる。

上述した情報の取り込み方法を利用して、ＸＹ座標を使用したタブレットやデジタイザ、入力インタフェースを実現できる。たとえば、タブレット、デジタイザはドットパターン１を印刷した透明シートを対象物に重ねて、カメラ撮像し、ドットパターン１のＸＹ座標値を入力する。

次に、図１１〜図１４を用いて、図１とは異なる位置にキードット２を配置した場合、およびその場合の情報ドット３とキードット２の探索方法についてさらに詳しく説明する。

まず媒体面に照射された照射光の反射光を光学撮像手段（たとえばペン型読取装置）のＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が撮像すると、当該撮像データ（画像データ）がメモリのフレームバッファ上に展開される。次に、フレームバッファ上に展開された画像データに対して、光学撮像手段の中央処理装置（ＣＰＵ）がメモリから読み出した探索プログラムによって探索を開始する。

このとき、ブロックの外枠を構成する基準格子点ドット４は所定間隔通りに直線状に配置されているため、これらの直線状に配置されているドットを結んでほぼ直線となるか否かを中央処理装置（ＣＰＵ）は判断する（図１１参照）。

そして、基準格子線７上にあるドットが所定の長さ毎に配置されているか否かを判別する。このとき、ドット間の距離が等しければ基準格子点ドット４であると判定する。そして、異なるように配置されているドットがある場合、キードット２と判定する（図１４）。

次に、上下左右方向の基準格子点ドット４同士（仮想基準格子６同士）を直線（格子線８ａ，８ｂ）で結んで、その交点を仮想格子点１１（第１の仮想格子点）とする。次に、斜め方向の仮想基準格子点６を結んで斜め方向格子線８ｃとし、これらの斜め方向格子線８ｃの交点をさらに仮想格子点１２（第２の仮想格子点）とする。

次に、上記２種類の仮想格子点１１，１２のいずれかを始点として、スパイラル状に情報ドットを探索する（図１３参照）。

次に、ブロック内でキードット２が配置される可能性のある４箇所（図１４ではブロック中心から上下左右方向に等間隔の位置にある４つの仮想格子点）に対して当該仮想格子点からのそれぞれの情報ドット３の向きと長さを見て、どれがキードット２であるかを判定する。それによって、向きが分かることによって、各情報ドット３の持っている情報が確定される。

ここで、図１４に示すように、ブロック中心以外の情報ドット３をキードット２とした場合（図１４の場合、ブロック中心から１仮想格子点分だけ上方向ずれた位置をキードット２の配置位置とした場合）、ブロック中心を回転軸として９０度ずつ回動させたときに対応する位置にある情報ドット３は光学読取手段で読み取った場合、キードット２との峻別ができなくなってしまう可能性があるが、キードット２以外の該当する矩形領域では情報ドット３の与え方を異ならせることによって、キードット２と情報ドット３とを区別することができるようになる。

たとえば、図１４に示すように、キードット２は仮想基準格子点６から縦横方向のみのベクトルとして配置しておき、９０度毎に回動した位置にある他の矩形領域では斜め方向で情報を定義しておけばよい。

また、キードット２はベクトルの長さを所定の長さとしておき、９０度毎に回動した位置にある他の矩形領域では異なる長さのベクトルで情報を定義しておいてもよい。

なお、ブロック中心にキードット２を配置した場合には、他の情報ドット３は縦横斜め方向のいずれかで情報を定義してもよい。

上述したような本発明のドットパターン１を、絵本、テキスト等の印刷物に印刷することにより、このカメラで画像データとして取り込み、この画像データから各情報ドットの位置を探索して、その位置の情報から、コードやＸＹ座標を復号し、このコードやＸＹ座標に対応した音声、静止画、動画、文字、プログラム等をパーソナルコンピュータ、情報出力装置、ＰＤＡ(Personal Data Assistant)または携帯電話等の液晶表示装置、スピーカ、音声・画像出力端子等から出力させる。

なお、前記ブロックの情報ドット３において、該情報ドット３のブロック内の位置により、情報ドット３毎に前記仮想格子点１１，１２からの距離と方向を任意に限定して、情報を定義してもよい。

より具体的には、当該ドットパターンを使用する業種毎（製造業毎、サービス業毎またはこのドットパターンを使用する企業毎）によって前記仮想格子点１１，１２からの距離と方向を変更した仕様としてもよい。

このように、本発明のドットパターンを限られた用途毎に区別して利用することができるため、互いの業種間、企業間の情報漏洩、コード体系漏洩等のセキュリティを確保することができる。すなわち、限定して定義された情報は、それに対応した光学読取手段でしか読み取れないようにすることもできる。

なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、ドットパターン１の各ドット２，３，４に異なる機能を付与することで、多量のデータをドットパターンで定義し、方向性を認識して迅速に情報化することにより、所定の情報やプログラムを出力させて様々な使用を可能にするものであれば、上述した形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

たとえば、上下左右方向の格子線８ａ，８ｂの交点（仮想格子点１１）を基準に配置されるドット（情報ドット３やキードット２）は仮想格子点１１から格子線８ａ，８ｂ上にずらすとよい。また、斜め格子線８ｃ上の交点上に配置されるドットについても、同様に斜め格子線８ｃ上に配置させるとよい。このように各格子線８ａ，８ｂ，８ｃ上にかならずドットを配置しておくことで、格子線８ａ，８ｂ，８ｃを探索する読取プログラムのアルゴリズムを簡単化でき、かつ読取効率を大幅に向上させることができる。

上述のように、本発明のドットパターンを用いた情報入出力方法は、ドットパターンをカメラにより、まず基準格子点ドットを認識してキードットを抽出し、キードットで方向性を認識し、その方向をパラメータとして使用することができる。次に、このキードットの周囲に配置した情報ドットを抽出することにより、迅速に情報およびプログラムを出力させることができる。

また、ドットパターンに基準格子点ドットを配置してあるので、カメラでこのドットパターンの画像データとして取り込む際に、そのカメラのレンズの歪みや斜めからの撮像、紙面の伸縮、媒体表面の湾曲、印刷時の歪みによって撮像されたドットパターンに歪みを矯正することができる。

さらに、ドットの配置状態のエラーをチェックすることができ、さらにセキュリティを高めることができる。

Claims (6)

1. 印刷物等の媒体面の、正方形または長方形の矩形領域をブロックとし、
   該ブロックの枠を構成する縦方向および横方向の直線を基準格子線として、該基準格子線上の所定間隔毎に仮想基準格子点を設け、仮想基準格子点上に基準格子点ドットを配置し、該仮想基準格子点同士を結びかつ前記基準格子線と並行な直線を格子線とし、格子線同士の交点を仮想格子点とし、
   前記仮想格子点を基準に距離と方向を有する１または複数の情報ドットをそれぞれ配置したドットパターンを生成し、
   そのようなドットパターンを画像情報として光学読取り手段で読み込んで、当該ドットパターンを数値化して、該数値化情報に対応する情報を記憶手段から読み出して出力するドットパターンを用いた情報入出力方法。
   
2. 前記ブロックにおいて、さらに斜め方向の仮想基準格子点同士を結ぶ斜め格子線を想定し、該斜め格子線同士の交点も仮想格子点とし、この仮想格子点を基準に距離と方向を有する１または複数のドットが配置された請求項１記載のドットパターンを用いた情報入出力方法。
   
3. 前記ドットパターンは前記仮想格子点を基準にドットが配置されているか否かで情報の意味づけをする請求項１または２に記載のドットパターンを用いた情報入出力方法。
   
4. 前記ブロックを構成する基準格子線上の少なくとも一つの仮想基準格子点からずれた位置に当該ブロックの向きを定義したキードットが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法。
   
5. 前記ブロック内において所定の位置の情報ドットをキードットとし、前記ブロック中心を軸として、当該キードットの所属する矩形領域を９０度ずつ回動させた位置にあるそれぞれの矩形領域に配置される情報ドットは、前記キードットを定義させるために必要な方向を除外した方向または距離で情報が定義されている請求項１〜３のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法。
   
6. 前記ブロックの情報ドットにおいて、該情報ドットのブロック内の位置により、情報ドット毎に前記仮想格子点からの距離と方向を任意に限定して、情報が定義されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドットパターンを用いた情報入出力方法。

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