JP5239893B2 - 制御装置、制御方法および位置検出システム - Google Patents

Description

本発明は、電子ディスプレイ装置（特に電子ペーパー）の上で利用できるペン状の器具の絶対座標の検出、あるいは装置の軌跡を取得できるようにする機構に関するものである。

従来、ディスプレイ装置と統合可能な、ペン入力として利用できるポインティングデバイスが存在する。例えば、以下に挙げるようなものがある。
［１］表示・筆記面と統合させた２次元座標デジタイザ（電磁誘導、感圧式、静電誘導等）
［１−１］ワコム 液晶ペンタブレットやＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＴａｂｌｅｔＰＣなど、液晶ディスプレイ装置と統合したもの
［１−２］ＩＢＭ ＣｒｏｓｓＰａｄやぺんてるＡｉｒＰｅｎなど、紙のレポートパッドと統合させたもの
［２］パターンを表示・印刷して位置情報を符号化する技術
［２−１］位置符号化パターンを用いた情報処理方法（特許文献１参照）（以下、アノト（登録商標）技術と呼称する）
［２−２］Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ ５８５２４３４ ” Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ”
［２−３］座標入力装置、および座標入力方法（特許文献２参照）

［１］ペン状の装置（電子ペンあるいはスタイラスと呼ばれる）とスレート状の器具を備え、ペンの先端をスレートの上で動かした（ペンとスレートとを接触させる必要がある場合とない場合とがある）場合に、ペン先端の、スレート上での絶対座標（更には軌跡）を取得するシステムは、デジタイザやタブレットとして広く知られており、一般的にも市販されている。なお、電磁誘導方式などでは、位置を検出する機構がスレート状の器具に内蔵されている。しかし、スレート部に相当する部分に特別な機構が存在しないものもある。

［１−１］デジタイザやタブレットにおけるスレート部に、液晶ディスプレイ装置を重ね合わせることで、ディスプレイ装置の表示位置と絶対座標の検出平面とを一致させるようにしたものは広く知られており、一般にも市販されている。そのような装置では、キャリブレーションがきちんとできていれば、例えば、ペン先の軌跡に「筆跡」を表示することも可能である。例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｔａｂｌｅｔ ＰＣ上のいくつかの応用ソフトウェアにおいて、そのような機能が実現されている。

［１−２］デジタイザやタブレットにおけるスレート部に、一般の紙を使ったレポートパッドを重ね合わせ、ペン状の器具に通常のボールペン等の筆記能力を持たせることで、レポート用紙上のボールペンの筆跡とほぼ同じものが、当の装置に接続されたパーソナル・コンピュータにインク・データとして転送され、保存されるようにしたものがいくつか知られており、市販されている。

［２］スレート部（多くの場合、通常の紙）上の各微小領域（各技術によって解像度は異なるが、数ｍｍ平方〜０．３ｍｍ平方程度）に各領域の絶対座標をエンコードしたパターンを印刷し、スレート部をそのようなパターンで覆いつくし、ペン状の器具の先端に付装したカメラないし光学センサーによりパターンを検出し、パターンにエンコードされた絶対座標情報をデコードすることで、ペン状の器具の先端の座標を検出できるようにしたシステムは広く知られている。

［２−１］は、上記［２］の実現の一つであり、典型的な実装では、０．３ｍｍ平方を一単位とする格子状のラスター線の交点からカーボンブラックで印刷された黒点を上下左右の４方向に印刷することで、２ビットの情報を格子点ごとにエンコードするようにしたものである。解像度は格子単位の０．３ｍｍになるが、絶対座標情報は（典型的な実装においては）格子点６×６＝３６個にエンコードされる。ペンによる通常の書画の筆跡を取得するに十分な解像度を確保でき、絶対座標が付された仮想的な平面は十分広大であり、かつ位置情報を印刷するパターンが単純である（格子点ごとに２ビット）ことが特徴である。

［２−２］も、上記［２］の実現の一つであるが、各座標に印刷されるパターンのそれぞれに絶対座標を特定できるだけの情報をエンコードする方式で、そのため各座標位置の領域に印刷しなければならないパターンが複雑なものになる。その点で［２−１］ほどには洗練されていないということができる。

［２−３］も、上記［２］の実現の一つであり、考え方は［２−２］と大差ないが、パターンを表示する表面としてパターンを印刷した紙のようなものではなく、液晶ディスプレイなどの表示装置を想定している。本来表示装置で表示しなければならない表示内容とパターンとを交互に表示し、その表示の切り替えを十分に高速にすることで、表示機能と座標検出の機能とを両立させるようにしたものである。

特開２００６−１４１０６３号公報 特開平０７−１４１１０４号公報

しかしながら、上記の各方式の構成では、「製本された電子ペーパー」での利用、およびそれ以外の利用において、いくつかの問題がある。以下ではまず「製本された電子ペーパー」およびそこでの座標・筆跡検出の利用形態について説明し、その後で問題について述べる。

［製本された電子ペーパーの概念］
電子ペーパーは、ディスプレイ装置の一種であり、紙同様の薄さ、場合によっては紙同様の可撓性を備えながら、表示内容を電気的に書き換えることができるものであり、近年注目されているものである。

「図１ 製本された電子ペーパー」は、多数の電子ペーパーを綴じた電子ペーパーの利用形態を示す。このような電子ペーパーの利用形態は、市販品での実装はまだないが、概念としては既知のものである。

電子ペーパー１０１，１０２，１０３は、それぞれが図や文字といった情報を表示する能力を備えている。これらが製本されて１００に示す「製本された電子ペーパー」を構成している。製本されていることで、伝統的な本と同等の使い勝手を提供することができる。これらの電子ペーパーは、全体として単一のシステム（図には示されていない）に電子的にリンクされており、それぞれが表示能力を備えている。

「図２ 製本された電子ペーパーのノートブックとしての利用」は、図１のような製本形態の電子ペーパーにおいて、電子ペーパー２０２のページを開いた状態で、ペン状器具（スタイラス）２０３を利用している様子を示している。ここに、電子ペーパー２０２は、製本形態の電子ペーパー２０１における任意のページである。製本形態の電子ペーパー２０１（電子ペーパー２０２を含む）、ペン状器具２０３は単一のシステム（図には示されていない）に電子的にリンクされている。

ペン状器具２０３は、本当のペンではなく、電子ペーパー２０２の面に本当に染料や顔料、黒鉛を付着するわけではないが、あたかもペンであるかのようにして利用する。ペン状器具２０３は、電子ペーパー２０２の上でポインティングデバイスとして機能し、座標、軌跡情報をシステムに逐次送信する。特に、ペン状器具２０３の先端の軌跡をシステムがリアルタイムに電子ペーパー２０２に表示するようにした場合は、筆跡が（あたかもペン状器具２０３がペンであったかのように）表示される。

［問題点の説明］
このようなシステムを作成する場合には、当然、ペン状器具２０３が、電子ペーパー２０２の上でどのような絶対座標に位置するかをシステムが検出できるようにする必要があり、そのためには、上記［１］あるいは［２］の技術を使用することができる。しかし、これらの技術を利用した場合には、以下の問題を生じることとなる。

［１］の技術を利用する場合、位置検出手段が大掛かりであるため、冊子全体（例えば、背表紙）に位置センサーを一つ設けることになると思われる。その場合、今どのページに書いているのか（ポイントしているのか）がわからない。これは、実は電子ペーパーの場合だけではなく、［１−２］の諸技術を使った既存の製品（かつて販売されていたＩＢＭ ＣｒｏｓｓＰａｄやぺんてるＡｉｒＰｅｎ）にも存在する問題で、これらの製品では、ページを切り替えた（紙のページをめくって、新しいページの上でペンによる筆記を始める）ときに、ユーザによる明示的な指定（例えば、タブレット装置に装備された改ページを指示するボタンの押下）を行う必要がある。しかしこれは、利用者にとって煩わしく、また切り替え操作を忘れていた場合は、システムに取り込まれる軌跡データが「重ね書き」されたものになってしまうという問題がある。

また、紙（あるいは電子ペーパー）にしわが入っていた場合には、実際の紙の上の座標系において筆記が行われた場所と、システムにデジタイザを通して取り込まれる座標との間にずれを生じることになる。電子ペーペーでは、実際のスタイラスの直下ではなく、離れた場所にペンの軌跡が表示されるという現象を起こすことになる（デジタイズされた軌跡を電子ペーパー上にリアルタイムに表示することで、手書きの書き込みを実現していた場合）。

また、製本された電子ペーパーでの利用においては、［１−２］のような紙の上での筆跡を電子的に取り込む装置の場合にはなかった問題も出てくる。紙の上での筆跡を電子的に取り込む装置の場合は、取り込まれた軌跡は紙の上に改めて表示されるわけではないので、一定量（例えば、数ｍｍ）ずれて取り込まれても構わないが、電子ペーパーの場合は取り込まれた軌跡データをリアルタイムに表示することになるので、ポイントした場所と表示される場所とを一致させるキャリブレーションが必要になる。これは製造コストの増加またはユーザにとっての負荷の増大につながる。［１−１］の形態の装置では一台につき一回キャリブレーションを行えばよかったが、多数の電子ペーパーを冊子状に綴じた形態では（すべてのページを開いてキャリブレーションを実行しなければならないので）問題は顕著になる。

また、これらの方式のいくつか（電磁誘導方式など）は、スレート部にセンサーを実装する必要があり、［２］の方式に比して重量が重くなる欠陥があった。

一方、［２］の方式を利用した場合、キャリブレーションやしわになっていたときのデジタイズずれの問題はない。ペン状装置の検出している絶対座標が、パターンの絶対座標と一致していることが保証されているためである。

また、特に［２−１］アノト（登録商標）技術の場合は、冊子様に綴じられた形態で利用されている場合でも、どのページを指している（開いている）のか、システムに明示的に知らせる必要がない。これはドットパターンがすべてのページでユニークであるようにできるためである。

しかし、特に電子ペーパーでの利用に関して、以下のような問題がある。

ドットパターンとフォーム（罫線）とを別の色のインクで印刷する必要があり（ドットパターンをカーボンブラックで印刷する）、特に単色のディスプレイ装置では、（グレースケール表示が可能であったとしても）印刷物と同様の機能を持ったものは実現しがたい。なお、［２−３］の技術ではこの問題はない。

また、ドットパターンの印刷には、高精度・高解像度が必要となる。電子ペーパーの解像度は通常の印刷物よりは低いので、［２−１］アノト（登録商標）技術のドットパターンを表示できない可能性がある。

また、［２−２］［２−３］の技術を利用する場合はパターンが複雑であるため、自然な手書きの筆跡情報を取り込むのに十分な分解能を実現できない。

また、［２−３］の場合、全ページが一つの座標系の上でユニークに符号化されているようにすれば、［１］の方式に存在したページ切り替えの問題はなくなるが、その場合、開いていないページの電子ペーパーも含めて全ページで画面の切り替えを実行する必要があり、問題となる。（閉じられたページはペンによってポイントされることがない）。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、表示装置が有する表示面上において読取装置によって読み取られた位置を高解像度に検出することが可能な技術を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明のある観点によれば、表示面を有するとともに表示面上に情報を表示することが可能である表示装置と、表示装置が表示面上に表示した情報を読み取ることが可能である読取装置と、制御装置と、を備える位置検出システムにおける制御装置であって、表示面上における位置を識別するための位置情報を１以上記憶するとともに第１輝度または第２輝度を示す輝度情報を先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報を位置情報のそれぞれに対応付けて記憶する記憶部と、記憶部が記憶する位置情報のそれぞれが示す各位置に、位置情報のそれぞれに対応付けられたパターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を表示装置に対して実行させる表示制御部と、表示面上に表示されたドットのうちで読取領域内に存在するドットを所定時間ごとに読み取る処理を読取装置に対して実行させるドット読取制御部と、読取装置によって所定時間ごとに読み取られたドットの読取データをもとにドットの輝度を示す輝度情報を取得し、取得した輝度情報をドットの読み取られた順に先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報に対応付けられた位置情報を記憶部から取得する位置情報取得部と、を有することを特徴とする、制御装置が提供される。

上記した表示装置が表示面として複数ページを有する場合に、ページ識別情報読取制御部と、状態識別情報更新部と、をさらに備え、記憶部は、複数ページのそれぞれを識別するためのページ識別情報をさらに記憶するとともに、開かれているページである旨を示す活性状態情報または閉じられているページである旨を示す不活性状態情報を状態識別情報としてページ識別情報のそれぞれに対応付けてさらに記憶し、表示制御部は、記憶部が活性状態情報に対応付けて記憶するページ識別情報によって識別されるページ上において、記憶部が記憶する位置情報のそれぞれが示す各位置に、位置情報のそれぞれに対応付けられたパターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を表示装置に対して実行させるとともに、記憶部が不活性状態情報に対応付けて記憶するページ識別情報によって識別されるページ上において、ページ識別情報を表示する処理を表示装置に対して実行させ、ページ識別情報読取制御部は、ページ上に表示されたページ識別情報を読み取る処理を読取装置に対して実行させ、状態識別情報更新部は、読取装置がページ識別情報を取得した場合には、記憶部が記憶する不活性状態情報を活性状態情報に変更するとともに、取得したページ識別情報に対応付けて記憶部が記憶する状態識別情報を活性状態情報に変更することとしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、表示装置が有する表示面上において読取装置によって読み取られた位置を高解像度に検出することが可能な技術を提供することができる。

製本された電子ペーパーの概略を示す図である。 製本された電子ペーパーのノートブックとしての利用の様子を示す図である。 位置検出システムの構成を示す図である。 ペン状装置の構成を示す図である。 各表示面における仮想格子とドットについて説明するための図である。 各ドットの点滅パターンについて説明するための図である。 第１実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 位置検出システムの動作を示すフローチャートである。 各ページ（電子ペーパー）の状態遷移の様子を示す図である。 第２実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。
［位置検出システムの概要］
図３は、第１実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。システムには、電子ペーパー（ページ）３０１が複数存在し、図１、図２のような形態で束ねられている。ペン状装置３０２は、図２で説明したように、電子ペーパーの上での位置・軌跡検出を行うための装置である。電子ペーパー３０１、ペン状装置３０２は、制御装置３０３に接続されている。これは、電子ペーパー３０１に対してどのような内容を表示するかを指示し、ペン状装置３０２からの情報をもとに位置情報を取得し、利用する装置である。なお、制御装置３０３は、必ずしも物理的に独立した装置である必要はなく、図２のような製本形態における表紙部分・バインダ部分や、ペン状装置３０２に内蔵されるような形態で実現されていてもよい。また、電子ペーパー３０１、ペン状装置３０２、制御装置３０３の間の接続は有線であっても無線であってもよい。

図４は、ペン状装置（図３のペン状装置３０２）の構成の一例を示す。装置全体は、軸胴部４０１の中におさめられており、これはペンのように手で持つことができる形態となっている。先端には、ペン先４０２があり、ペンのように図３の電子ペーパー３０１に接触させて利用することになる。ただし、ここから本当のペンのように染料・顔料等を含む物理的なインクが出てくるわけではなく、単なる尖筆として機能するものである。電子ペーパーを損傷せず、かつ通常の紙と筆記具の間にあるものと同程度の摩擦がある素材でできていることが望ましい。軸胴部４０１の内部には、カメラ４０３がある。これは、ペン先４０２の周辺に位置する（図３の）電子ペーパー３０１の表面に表示されているパターン等を検知するためのものであり、ケーブル４０４を介して、図３の制御装置３０３に撮像した内容を送り出す。なお、ここではケーブル４０４が有線であるものとして図示したが、無線であってもよい。
撮影領域４０６は（物理的な実体ではなくて）カメラ４０３によって撮影される平面領域であり、ペン先４０２の周辺に位置する。軸胴部４０１の先端には開口部４０５があり、カメラ４０３により撮影領域４０６の画像を撮影することが可能となっている。

図５ 各表面における仮想格子とドット」は、図３の電子ペーパー３０１表面の表示面におけるドットの概念を説明するものである。仮想格子５０１は、実際には表示されない。各格子の間隔としては０．３ｍｍ程度を想定している。この間隔が、位置情報取り込みの際の空間解像度を規定する。各格子点にはドット（５０２、５０３等）が存在する。このドット領域に表示されるべき内容については後述する。
これらのドットは画素にして数ピクセルであり、ドットが占める領域は電子ペーパーの表面積の１割を超えないようにすることが望ましい。また、ドットが占有しない領域は、フォームを静止画像として表示したり、あるいは筆跡のデータを表示したりすることができる（リアルタイムに表示される筆跡データは厳密には動画であるが、変化するのはペンが新しく通過した箇所だけであり、他の部分は静止画であるとみなすことができる）。
なお、撮影領域５０４は、図４に示した撮影領域４０６の一例を示したものである。ペン先４０２、電子ペーパー上のこの領域のうちの一点の上に位置しているときに、撮影される領域を示している。これは電子ペーパー３０１表面に表示されるものではない。

［位置情報のエンコードについて］
図３に示した電子ペーパー３０１のそれぞれに、図５の内容を表示する。その際、各ドットは、以下に説明するように、白黒２値を時間の推移に伴って切り替えて（点滅させて）表示するものとする。

図６に示した各ドットの点滅パターンは、図５における各ドットをどのように点滅させるかを説明したものである。実線部分が点灯（黒を表示する）時間であり、破線部分が消灯（白を表示する）時間である。パターンの周期が一巡すると、またはじめから同じパターンを繰り返し表示し続ける。ここでは、パターンの周期は４点滅単位時間となっている。各ページのすべてのドットは点滅単位時間の始まりが来ればその都度、一斉に点灯または消灯しなければならない。

各ドットは、パターン１〜パターン４のいずれかの方法で点滅する。点滅パターンはドットごとに固定である。あるパターンで点滅していたドットが、ある時刻を境に他のパターンで点滅するようになるといった変化は起こらない。この例では、パターンは４通りであり、各ドットに、２ビットの情報をエンコードする。上掲［２−１］のアノト（登録商標）技術と同様の手法を併用すれば、エンコードには例えば、６×６のドットを使うことになり、格子点ごとに２^{（２×６×６）}の座標情報を持たせることができ、効率化等のための制限を加味しても十分広大な面積における（解像度０．３ｍｍ角の）絶対座標を表現できることが知られている。したがって、通常のノートブック上の冊子のすべてのページのすべての格子点にユニークに位置情報をエンコードすることができる。

なお、［２−１］のアノト（登録商標）技術を使わないで、［２−２］［２−３］のようにすべての格子点に、絶対座標を特定できるだけの情報をエンコードする方法も考えられる。それには、図６における周期を十分長くし、パターンの数を増やせばよい。例えば、Ａ４（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）５０ページ（各電子ペーパーの片面だけを利用）の冊子において、０．３ｍｍの格子点をすべて識別できるだけのパターン数は、概算すると、（２１０ｍｍ÷０．３ｍｍ）×（２９７ｍｍ÷０．３ｍｍ）×５０＝３４６５００００である。

これだけのパターンを図６のような方法で表現できる周期（点滅単位時間で数えたもの）は、ｌｏｇ_２３４６５００００≒２５．０４６となり、少なくとも２６点滅単位時間である。実際には、読み取り、デコードの際に周期を取る必要があるため、もう少し長い形式で符号化することになるであろう。ただし、あまり周期が長くなると、時間軸方向の分解能が低くなるという問題が出てくる。

［制御装置の構成］
図７を参照して、本実施形態に係る制御装置の構成について説明する。なお、上記した電子ペーパー３０１は表示装置の一例として機能し、表示面を有するとともに表示面上に情報を表示することが可能である。また、上記したペン状装置３０２は読取装置の一例として機能し、表示装置が表示面上に表示した情報を読み取ることが可能である。

記憶部３０４は、表示面上における位置を識別するための位置情報を１以上記憶するとともに第１輝度または第２輝度を示す輝度情報を先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報を位置情報のそれぞれに対応付けて記憶するものである。記憶部３０４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等によって構成される。

表示制御部３０５は、記憶部３０４が記憶する位置情報のそれぞれが示す各位置に、位置情報のそれぞれに対応付けられたパターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を表示装置に対して実行させるものである。表示制御部３０５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、そのＣＰＵが、例えば、記憶部３０４に格納されたプログラムを実行することによって、表示制御部３０５の機能が実現される。

ドット読取制御部３０７は、表示面上に表示されたドットのうちで読取領域内に存在するドットを所定時間ごとに読み取る処理を読取装置に対して実行させるものである。ドット読取制御部３０７は、例えば、ＣＰＵ等によって構成され、そのＣＰＵが、例えば、記憶部３０４に格納されたプログラムを実行することによって、ドット読取制御部３０７の機能が実現される。

位置情報取得部３０６は、読取装置によって所定時間ごとに読み取られたドットの読取データをもとにドットの輝度を示す輝度情報を取得し、取得した輝度情報をドットの読み取られた順に先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報に対応付けられた位置情報を記憶部３０４から取得するものである。位置情報取得部３０６は、例えば、ＣＰＵ等によって構成され、そのＣＰＵが、例えば、記憶部３０４に格納されたプログラムを実行することによって、位置情報取得部３０６の機能が実現される。なお、ここでは、位置情報取得部３０６は、パターン情報に対応付けられた位置情報を記憶部３０４から取得することとしたが、パターン情報から所定のアルゴリズムにより計算で位置情報を求めることも可能である。この場合には、制御装置３０３は、パターン情報と位置情報とが対応付けられてなる情報を記憶するための記憶部３０４を有さない構成としてもよい。

［座標検出・位置情報のデコードについて］
上記のようにして冊子の全ページの電子ペーパーに絶対位置情報がエンコードされているものとする。そのとき、図２、図３のような様態で利用されているペン状装置のペン先４０２（図４参照）が、電子ペーパーのいずれかの適当なページの上に位置しているものとする。そのとき、ペン状装置（のペン先４０２）の位置検出、位置情報のデコードは、以下のような手順で行われることになる。

図８は、処理の手順を示すものである。ペン状装置のカメラは、図５に示した撮影領域５０４のデータを撮影する（ステップＳ７０１）。ペン状装置は、撮影したデータを、図３に示した制御装置３０３に送出する。ステップＳ７０１は、図６に示したパターン周期の時間だけ繰り返す。ループを一回回るのに要する時間（サンプリング周期）は、図６に示した点滅周期と同じか、望ましくはその半分程度とするのが望ましい。繰り返しは、パターン周期÷サンプリング周期で算出できる回数となる。なお、パターン周期は、ペンの動きに比して十分短いものとする必要がある。

制御装置３０３は、ステップＳ７０１で取り込んだ画像のそれぞれを比較することで格子点を検出する（ステップＳ７０２）。各ドットが点滅しているため、ドット以外の部分が何らかの静止画像を表示しているとしても、画像を比較することで検出可能である。

さらに、制御装置３０３は、ステップＳ７０２で検出した各格子点の上にある各ドットがどのようなパターン（図６の例で言うと、パターン１〜４）で点滅しているかを判断する（ステップＳ７０３）。

制御装置３０３は、特定したパターン（絶対座標をエンコードしている）から絶対座標を割り出す（ステップＳ７０４）。演算方法は、上掲のデコードの逆演算を行うことによることになる。

これに引き続いて再びペン状装置のペン先の座標を求める場合は、上記の処理を繰り返す。このようにすれば、ペン状装置を動かしている場合（字を書いている場合など）に筆跡を取得することができる。

なお、アノト（登録商標）方式を併用しているならば、取り込みにおいて例えば６×６の格子点を撮影する必要があり（図５の撮影領域５０４参照）、取り込んだすべての格子点において点滅パターンの識別を行い、パターンから絶対座標の算出において６×６の各ドットのパターンすべてを使って座標情報をデコードする必要がある。

なお、取得した筆跡データを、リアルタイムにあたかもインクのように電子ペーパー上に表示していく場合、筆跡表示のうちのペン近傍の箇所は一種の動画であり、したがって、上記したステップＳ７０２で工夫が必要になる。具体的には他の格子点の情報から補完することで、格子点でありえない箇所の変化を無視することができる。また、筆跡が通過した領域の表示は、ある時点を境として、それ以前はずっと白であったが、それ以降はずっと黒である、という変化の仕方をするので、格子点上のドットの点滅パターンと表示変化の仕方が異なることから判別できる。

以上のようにして、通常の印刷ほどの高解像度を実現できないような電子ペーパーにおいても（表示の切り替え速度が十分であれば）アノト（登録商標）技術と同様の手法で座標検出・軌跡の取得を行うことができる。

また、ドット以外のフォームは通常静止した画像として表示されるので、通常の印刷のように２色以上の表示ができなくても、位置情報をエンコードした格子点をシステムが判別することが可能になる。

また、［１］の技術に対する［２］の技術のメリットと同様のメリットを享受することができる。具体的には、ページの切り替えに伴う特別な操作を必要としない。これは全ページの全格子点ごとにユニークな絶対座標が付与されているためである。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について説明する。
［位置検出システムの概要］
第２実施形態は、第１実施形態と大部分は同じであるが、各電子ペーパーに表示されるパターンに、第１実施形態とは別の手法を併用する。具体的には、各ページに、電子透かしあるいはその他の方法で、ページ番号を識別できるだけの情報を付与する。この電子透かしは静的な画像として、各ページの本来の表示内容に重ね合わせるような形で埋め込まれる。

そのような電子透かしの構成方法は既知である。例えば、「電子透かし」［ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｐｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｈｉｒｙｏｕ／ｓ＿ｓｏｎｏｔａ／ｈｙｏｕｊｕｎ＿ｇｉｊｕｔｓｕ／ｄｅｎｓｈｉ＿ｓｕｋａｓｈｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ］の１−Ａ−２における記述などを参照できる。また、電子透かしでは視覚的な影響をなくすことが重要であったが、模様として肉眼で見えるような情報付与方法であっても（用途によっては）問題ない（例えば、薄い半透明のバーコードを本来の表示内容に重ねて表示するなど）。以下では説明の都合上、電子透かしであるとする。

各ページには、図４のようなペン状装置を操作することで、当の電子ペーパーの上の任意の箇所が撮影領域４０６に入ったときに、撮影領域４０６に含まれる情報だけでその電子ペーパーのページ番号が検出できるような方法でページ番号情報が（電子透かしのような方法で）埋め込まれているものとする。

また、後述の通り、図５、図６と同様の点滅するドットを併用するが、全ページにわたって全格子点に対してユニークな絶対座標を割り当てる必要はなく、各ページの中でユニークであれば十分である。

第２実施形態では、第１実施形態にて説明した内容を以下のように変更する。冊子の中のすべてのページは、図９の状態遷移図に示すような状態をそれぞれが持っている。初期状態である「不活性状態」にあるとき、そのページ（電子ペーパー）上の各格子点は点滅させない。その代わりに、そのページ（電子ペーパー）には上述したように、静的な画像としてページ番号の情報を含む電子透かしが表示されている。

図４に示したペン状装置が「不活性状態」にあるページ（電子ペーパー）の上を撮像したときには、その電子ペーパーのページは「活性化」され、状態は「活性状態」に移行する。すなわち、図５、図６と同様の点滅するドットを表示する。その際、他に「活性状態」にあるページが存在していた場合には、今まで活性化状態にあったページは「不活性化」され、「不活性状態」に戻る。

「不活性状態」にある各ページにはページ番号の情報を含む電子透かしが表示されており、ペン状装置（に接続された制御装置３０３）は、どのページが活性化したかを判別することができるので、このような制御が可能になる。なお、一つの冊子の中に、活性状態にあるページは、常に高々１つである。

第１実施形態では、閉じられたページにおいてもドットパターンの点滅を行わなければならず、点滅に伴う電力が無駄に消費され、また、電子ペーパーの寿命にも悪影響を与えることになる。それに対して、第２実施形態では、電力消費の削減、駆動回路の小規模化、電子ペーパーの劣化防止を図ることができる。

また、一度に活性化されるのは一ページだけであり、そのため、全ページに渡ってすべてのドットにユニークな絶対座標を付与する必要がなくなる。そのため、アノト（登録商標）方式を併用しない場合において、図６のパターンの周期を短くすることができる。

［制御装置の構成］
図１０を参照して、本実施形態に係る制御装置の構成について説明する。本実施形態では、表示装置が表示面として複数ページを有している。また、本実施形態では、制御装置３０３が、状態識別情報更新部３０８と、ページ識別情報読取制御部３０９とをさらに備えている。

記憶部３０４は、複数ページのそれぞれを識別するためのページ識別情報をさらに記憶するとともに、開かれているページである旨を示す活性状態情報または閉じられているページである旨を示す不活性状態情報を状態識別情報としてページ識別情報のそれぞれに対応付けてさらに記憶する。

表示制御部３０５は、記憶部３０４が活性状態情報に対応付けて記憶するページ識別情報によって識別されるページ上において、記憶部３０４が記憶する位置情報のそれぞれが示す各位置に、位置情報のそれぞれに対応付けられたパターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を表示装置に対して実行させる。それとともに、表示制御部３０５は、記憶部３０４が不活性状態情報に対応付けて記憶するページ識別情報によって識別されるページ上において、ページ識別情報を表示する処理を表示装置に対して実行させる。

ページ識別情報読取制御部３０９は、ページ上に表示されたページ識別情報を読み取る処理を読取装置に対して実行させる。ページ識別情報読取制御部３０９は、例えば、ＣＰＵ等によって構成され、そのＣＰＵが、例えば、記憶部３０４に格納されたプログラムを実行することによって、ページ識別情報読取制御部３０９の機能が実現される。

状態識別情報更新部３０８は、読取装置がページ識別情報を取得した場合には、記憶部３０４が記憶する活性状態情報を不活性状態情報に変更するとともに、取得したページ識別情報に対応付けて記憶部３０４が記憶する状態識別情報を活性状態情報に変更するものである。状態識別情報更新部３０８は、例えば、ＣＰＵ等によって構成され、そのＣＰＵが、例えば、記憶部３０４に格納されたプログラムを実行することによって、状態識別情報更新部３０８の機能が実現される。

［変形例］
上記では、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記の［製本された電子ペーパーの概念］で説明したような利用形態において利用できる。これは、様々な業務や教育用途に利用可能である。なお、電子ペーパーに限定されるものではなく、多数の表示面を備えた電子ディスプレイ装置一般に適用可能である。第２実施形態については、製本形態の電子ペーパーに限定されるものではなく、一度にペンが接触する表示面が一単位に限定されるようなもの全般において適用可能である。

また、カメラ内蔵のポインティングデバイスは必ずしもペン状の形態になっている必要はなく、マウス状の形態であったり、あるいは遠隔からパターンを撮影するようなデバイスであったりしてもよい。遠隔から撮像する場合は、カーソルを表示デバイスに表示したり、撮像デバイスにレーザーポインタを装備して、位置が取得される領域を遠隔から指し示したりするような使い方が考えられる。

１０１ 電子ペーパー
２０１ 電子ペーパー
２０２ 電子ペーパー
２０３ ペン状器具
３０１ 電子ペーパー
３０２ ペン状装置
３０３ 制御装置
３０４ 記憶部
３０５ 表示制御部
３０７ ドット読取制御部
３０６ 位置情報取得部
３０８ 状態識別情報更新部
３０９ ページ識別情報読取制御部
４０１ 軸胴部
４０２ ペン先
４０３ カメラ
４０４ ケーブル
４０５ 開口部
４０６ 撮影領域
５０１ 仮想格子
５０４ 撮影領域

Claims (3)

1. 表示面を有するとともに前記表示面上に情報を表示することが可能である表示装置と、前記表示装置が前記表示面上に表示した情報を読み取ることが可能である読取装置と、制御装置と、を備える位置検出システムにおける制御装置であって、
   前記表示面上における位置を識別するための位置情報を１以上記憶するとともに第１輝度または第２輝度を示す輝度情報を先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報を前記位置情報のそれぞれに対応付けて記憶する記憶部と、
   前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させる表示制御部と、
   前記表示面上に表示された前記ドットのうちで読取領域内に存在するドットを前記所定時間ごとに読み取る処理を前記読取装置に対して実行させるドット読取制御部と、
   前記読取装置によって前記所定時間ごとに読み取られた前記ドットの読取データをもとに前記ドットの輝度を示す輝度情報を取得し、取得した前記輝度情報を前記ドットの読み取られた順に先頭から末尾まで前記所定数並べてなるパターン情報に対応付けられた前記位置情報を前記記憶部から取得する位置情報取得部と、
   を有し、
   前記表示装置が前記表示面として複数ページを有する場合に、
   ページ識別情報読取制御部と、状態識別情報更新部と、をさらに備え、
   前記記憶部は、
   前記複数ページのそれぞれを識別するためのページ識別情報をさらに記憶するとともに、位置検出機能が有効なページである旨を示す活性状態情報または位置検出機能が無効なページである旨を示す不活性状態情報を状態識別情報として前記ページ識別情報のそれぞれに対応付けてさらに記憶し、
   前記表示制御部は、
   前記記憶部が前記活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って前記所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させるとともに、前記記憶部が前記不活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記ページ識別情報を表示する処理を前記表示装置に対して実行させ、
   前記ページ識別情報読取制御部は、
   前記ページ上に表示された前記ページ識別情報を読み取る処理を前記読取装置に対して実行させ、
   前記状態識別情報更新部は、
   前記読取装置が前記ページ識別情報を取得した場合には、前記記憶部が記憶する前記活性状態情報を前記不活性状態情報に変更するとともに、取得した前記ページ識別情報に対応付けて前記記憶部が記憶する前記状態識別情報を前記活性状態情報に変更する、
   ことを特徴とする、制御装置。
2. 表示面を有するとともに前記表示面上に情報を表示することが可能である表示装置と、前記表示装置が前記表示面上に表示した情報を読み取ることが可能である読取装置と、前記表示面上における位置を識別するための位置情報を１以上記憶するとともに第１輝度または第２輝度を示す輝度情報を先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報を前記位置情報のそれぞれに対応付けて記憶する記憶部と表示制御部とドット読取制御部と位置情報取得部と、ページ識別情報読取制御部と、状態識別情報更新部とを有する制御装置と、を備える位置検出システムにおける制御装置による制御方法であって、
   前記表示装置が前記表示面として複数ページを有する場合に、
   前記記憶部は、
   前記複数ページのそれぞれを識別するためのページ識別情報をさらに記憶するとともに、位置検出機能が有効なページである旨を示す活性状態情報または位置検出機能が無効なページである旨を示す不活性状態情報を状態識別情報として前記ページ識別情報のそれぞれに対応付けてさらに記憶し、
   前記表示制御部によって、前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させるステップと、
   前記ドット読取制御部によって、前記表示面上に表示された前記ドットのうちで読取領域内に存在するドットを前記所定時間ごとに読み取る処理を前記読取装置に対して実行させるステップと、
   前記位置情報取得部によって、前記読取装置によって前記所定時間ごとに読み取られた前記ドットの読取データをもとに前記ドットの輝度を示す輝度情報を取得し、取得した前記輝度情報を前記ドットの読み取られた順に先頭から末尾まで前記所定数並べてなるパターン情報に対応付けられた前記位置情報を前記記憶部から取得するステップと、
   前記表示制御部によって、前記記憶部が前記活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って前記所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させるとともに、前記記憶部が前記不活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記ページ識別情報を表示する処理を前記表示装置に対して実行させるステップと、
   前記ページ識別情報読取制御部によって、前記ページ上に表示された前記ページ識別情報を読み取る処理を前記読取装置に対して実行させるステップと、
   前記状態識別情報更新部によって、前記読取装置が前記ページ識別情報を取得した場合には、前記記憶部が記憶する前記活性状態情報を前記不活性状態情報に変更するとともに、取得した前記ページ識別情報に対応付けて前記記憶部が記憶する前記状態識別情報を前記活性状態情報に変更するステップと、
   を含むことを特徴とする、制御方法。
3. 表示面を有するとともに前記表示面上に情報を表示することが可能である表示装置と、前記表示装置が前記表示面上に表示した情報を読み取ることが可能である読取装置と、制御装置と、を備える位置検出システムであって、
   前記制御装置は、
   前記表示面上における位置を識別するための位置情報を１以上記憶するとともに第１輝度または第２輝度を示す輝度情報を先頭から末尾まで所定数並べてなるパターン情報を前記位置情報のそれぞれに対応付けて記憶する記憶部と、
   前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させる表示制御部と、
   前記表示面上に表示された前記ドットのうちで読取領域内に存在するドットを前記所定時間ごとに読み取る処理を前記読取装置に対して実行させるドット読取制御部と、
   前記読取装置によって前記所定時間ごとに読み取られた前記ドットの読取データをもとに前記ドットの輝度を示す輝度情報を取得し、取得した前記輝度情報を前記ドットの読み取られた順に先頭から末尾まで前記所定数並べてなるパターン情報に対応付けられた前記位置情報を前記記憶部から取得する位置情報取得部と、
   を有し、
   前記表示装置が前記表示面として複数ページを有する場合に、
   ページ識別情報読取制御部と、状態識別情報更新部と、をさらに備え、
   前記記憶部は、
   前記複数ページのそれぞれを識別するためのページ識別情報をさらに記憶するとともに、
   位置検出機能が有効なページである旨を示す活性状態情報または位置検出機能が無効なページである旨を示す不活性状態情報を状態識別情報として前記ページ識別情報のそれぞれに対応付けてさらに記憶し、
   前記表示制御部は、
   前記記憶部が前記活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記記憶部が記憶する前記位置情報のそれぞれが示す各位置に、前記位置情報のそれぞれに対応付けられた前記パターン情報に従って前記所定時間を周期として先頭から末尾までの前記輝度情報が示す輝度によってドットを順次に表示する処理を前記表示装置に対して実行させるとともに、前記記憶部が前記不活性状態情報に対応付けて記憶する前記ページ識別情報によって識別されるページ上において、前記ページ識別情報を表示する処理を前記表示装置に対して実行させ、
   前記ページ識別情報読取制御部は、
   前記ページ上に表示された前記ページ識別情報を読み取る処理を前記読取装置に対して実行させ、
   前記状態識別情報更新部は、
   前記読取装置が前記ページ識別情報を取得した場合には、前記記憶部が記憶する前記活性状態情報を前記不活性状態情報に変更するとともに、取得した前記ページ識別情報に対応付けて前記記憶部が記憶する前記状態識別情報を前記活性状態情報に変更する、
   ことを特徴とする、位置検出システム。
   

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