JP5765173B2

JP5765173B2 - 電子筆記システム

Info

Publication number: JP5765173B2
Application number: JP2011215250A
Authority: JP
Inventors: 龍太山田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP2013077061A

Description

本発明は、電力供給時に表示させた画像を電力供給停止後においても保持可能なシート状の画像表示メディアである電子ペーパーと、該電子ペーパーをなぞることで描画および画像読取を行う電子ペンとを備える電子筆記システムに関する。

以下に、電子筆記システムの背景技術を説明する。
近年の技術として、紙のように薄くフレキシブルである電子ペーパーが知られている。電子ペーパーは、表示させる画像を何度も書き換えることができ、表示中に消費電力が不要であり、紙と同じように反射光を利用して表示を行うため視野角が広く、直射日光に当たっても見易く目に対する負担が少ない、という利点を有している。

この電子ペーパーには、例えば、iMPROV electronics社製の商品名：Boogie Boardのように、感圧式座標入力装置を重ねたディスプレイを備える電子筆記システムが製品化されている。例えば、図８（ａ）に示すように、この種の電子筆記システム８１０は、バッテリ８１１の電力により、電子回路８１２を駆動させて、スタイラス８１３でディスプレイ８１４をなぞった筆跡の座標データを感圧式座標入力装置により取得し、電子ペーパーで表示することができる。

また、例えば、ペンテル社製の商品名：airpenのように、超音波を利用した電子筆記システムも製品化されている。例えば、図８（ｂ）に示すように、この種の電子筆記システム８２０は、バッテリ８２１および超音波発信回路８２２を内蔵する電子ペン８２３と、バッテリ８２６および超音波受信回路８２７を内蔵するバインダー８２８と、で構成されており、バインダー８２８内における電子ペン８２３の相対位置を検出し、バインダー８２８上に置いた紙８２９に電子ペン８２３で書いた筆跡を電子化された画像情報として記録（記憶保持）することができる。

また、例えば、Anote社のAnote Degital Penのように、電子ペンに内蔵されたカメラで専用用紙に印刷された非周期なドットパターンを読み取ることで、その専用用紙における位置を判別可能にする電子筆記システムも製品化されている。図示することは省略するが、この種の電子筆記システムは、その専用用紙にインクで文字や図形を書き込んでいる電子ペンの位置をドットパターンにより検出して、電子ペンの移動経路を電子化された筆跡（画像情報）として記憶保持することができる（例えば、特許文献１を参照）。

特表２００３−５１１７６１号公報

しかしながら、図８（ａ）に示す電子筆記システム８１０にあっては、スタイラス８１３でディスプレイ８１４をなぞった軌跡を検出する感圧式座標入力装置を駆動させる、また、電子ペーパーの画像を書き換えるなどの処理を実行するために、電子回路８１２を駆動させるバッテリ８１１が必要である。このことから、文字や図形を書き込むだけの紙とペンの組み合わせのような筆記道具（システム）に近い使い勝手を実現することは難しい。

また、図８（ｂ）に示す電子筆記システム８２０にあっては、通常の紙８２９にインクで書き込むため、電子ペーパーのように一度書いた文字や図形を完全に消して繰り返し使用することが出来ない。また、電子ペン８２３以外にも、バッテリ８２６および超音波受信回路８２７を内蔵するバインダー８２８が必要であることから、紙とペンの組み合わせのような筆記道具に近い携帯性を備えることは難しい。

また、上記特許文献１に記載のような電子筆記システムにあっては、非周期なドットパターンが印刷された専用用紙にインクで文字や図形を書き込むため、電子ペーパーのように一度書いた文字や図形を完全に消して繰り返し使用することが出来ない。
そこで、本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子ペーパーのバッテリを不要とすることで、紙のような筆記媒体の使い勝手に近い薄さや軽さを実現するとともに、その電子ペーパーの特徴である、一度書いた文字や図形を完全に消して繰り返し使用することができる特徴を確保しつつ、書き込んだ文字や図形を電子化された画像情報として記録できる、電子筆記システムを提供することにある。

上記課題を解決する電子筆記システムの発明の第１の態様は、同一の基材上に配置された複数の画素において色表示をそれぞれ行う電子ペーパーと、該電子ペーパーをなぞることで描画する電子ペン、で構成された電子筆記システムであって、前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、前記各画素ユニットが、自己の画素ユニットに該当する色情報を受信する独立した画素ユニット側無線通信部と、前記色情報に対応した色表示をする独立した表示素子と、前記色情報に対応した色表示を前記表示素子に行わせる独立した画素駆動部と、を備え、さらに、前記電子ペンが、前記色情報を送信する電子ペン側無線通信部を備え、前記各画素ユニットにおいて、前記画素ユニット側無線通信部が、前記電子ペンから自己の画素ユニットに対して送信された前記色情報を受信し、前記画素駆動部が、前記画素ユニット側無線通信部が受信した前記色情報に対応した色表示を前記表示素子に行わせ、さらに、前記電子ペンにおいて、前記電子ペン側無線通信部が、前記各画素ユニットに前記色情報を送信する、ことを特徴とするものである。

上記課題を解決する電子筆記システムの発明の第２の態様は、同一の基材上に配置された複数の画素において色表示をそれぞれ行う電子ペーパーと、該電子ペーパーをなぞることで描画する電子ペン、で構成された電子筆記システムであって、前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、前記各画素ユニットが、自己の画素ユニットに割り当てられた独自の識別情報と、自己の画素ユニットに該当する色情報と、を送信する独立した画素ユニット側無線通信部を備え、さらに、前記電子ペンが、前記識別情報と前記色情報とを受信する電子ペン側無線通信部と、前記識別情報と前記色情報とを記憶保持するメモリと、を備え、前記各画素ユニットにおいて、前記画素ユニット側無線通信部が、前記電子ペンへ、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを送信し、さらに、前記電子ペンにおいて、前記電子ペン側無線通信部が、前記各画素ユニットから、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを受信し、前記メモリが、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを記憶保持する、ことを特徴とするものである。

上記課題を解決する電子筆記システムの発明の第３の態様は、上記第１または第２の態様の特定事項に加え、前記電子筆記システムにおいて、前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、前記各画素ユニットが、独立した無線電力受信部を備え、さらに、前記電子ペンが、電子ペン側無線通信部から画素ユニット側無線通信部へ色情報を送信する無線信号に電力信号を重畳する機能を備え、前記各画素ユニットにおいて、前記無線電力受信部が、前記電子ペン側無線通信部が送信する無線信号に重畳されている前記電力信号を受信し各部の電力とする、ことを特徴とするものである。

このように、本発明の第１の態様によれば、電子ペーパー側に二次元的に並べられた画素毎の画素ユニットのそれぞれが独立していることから、その電子ペーパーを任意の形状・面積に加工することができ、外部の電子ペンを電子ペーパーに近接させて無線通信により各画素に２値または多色の色情報を受信させて色表示させ描画などすることができる。
本発明の第２の態様によれば、電子ペーパー側から電子ペン側に各画素の識別情報と共に色情報を送信して記憶保持させることができ、電子ペンにより電子ペーパーに書き込まれた筆跡を読み取って電子化された画像情報として記録することができる。
本発明の第３の態様によれば、電子ペーパー側にバッテリを内蔵させることなく、適宜、電子ペン側から電力供給して駆動させることができ、電子ペーパーを薄く軽くすることができる。

本発明の一実施形態に係る電子筆記システムの構成要素である電子ペーパーを示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す透視平面概念図、（ｂ）はその透視側面概念図である。その電子筆記システムの構成要素である電子ペンを示す透視平面概念図である。その電子筆記システムの描画動作に関わる構成を説明する機能ブロック図である。その電子筆記システムの画像読取動作に関わる構成を説明する機能ブロック図である。その電子筆記システムの描画動作を説明する説明図である。その電子筆記システムの画像読取動作を説明する説明図である。その電子筆記システムの応用例を示す図であり、（ａ）はシステム手帳を示す説明図、（ｂ）は電子黒板を示す説明図である。その電子筆記システムの関連技術を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は異なるタイプの電子筆記システムを説明する説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図７は本発明に係る電子筆記システムの一実施形態を示す図である。
図１において、電子ペーパー１０１は、画素ユニット１０２が二次元的に格子状に並べられ、透明樹脂シート１１１と基材１１２の間に封入されており、この画素ユニット１０２は、ＩＣチップ（電子回路）１１３にアンテナ１０３となる配線が接続されているとともに、電子ペーパー画素（表示素子）１０７が接続され、個々の画素毎に独立するように構成されている。この構成により、電子ペーパー１０１は、任意のサイズ・形状に切断しても、後述するように、独立する画素ユニット１０２が個々に駆動することができる。

図２において、電子ペン２０１は、ＩＣチップ２１３に２種のアンテナ２０３、２０４となるケーブルがそれぞれ接続され、ペン形状に形成されている外装ケース２１５内に収納されており、このＩＣチップ２１３は、外装ケース２１５内に同様に内蔵されているバッテリ２０６から電力供給を受けて、無線通信部２０５として駆動するようになっている。

そして、図３に示す電子ペーパー１０１への描画動作時には、電子ペン２０１は、無線通信部２０５が描画動作用のアンテナ２０３を介して、近接する電子ペーパー１０１の画素ユニット１０２の構成要素である無線通信部１０５と無線通信を行い、予め設定されている色情報２２１を無線信号によりその電子ペーパー１０１の画素ユニット１０２に送信する。この無線信号には、電子ペーパー１０１の各画素ユニット１０２を構成するＩＣチップ１１３に電力を供給するための電力信号２２２を重畳するようになっており、この無線通信部２０５を構成するＩＣチップ２１３の電子回路には、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification Tag）の規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３準拠のＲＦＩＤリーダライタと同様の仕組みを利用することが出来る。

これに対して、電子ペーパー１０１は、ＩＣチップ１１３内に、無線電力受信部１０４、無線通信部１０５、電子ペーパー駆動部１０６が集積化されている。図３に示す電子ペン２０１による描画動作時には、無線通信部１０５は、電子ペン２０１の描画動作用アンテナ２０３に近接するアンテナ１０３を介してその電子ペン２０１と無線通信を行い、電子ペン２０１から色情報２２１を受信する。無線電力受信部１０４は、電子ペン２０１からアンテナ１０３を介して受信した無線信号から色情報２２１の送信信号を分離した後の電力信号２２２を整流し回路全体のＤＣ電力を生成する。これらアンテナ１０３、無線電力受信部１０４、および、無線通信部１０５を構成するＩＣチップ１１３の電子回路にも、電子ペン２０１と同様に、例えばＲＦＩＤの規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３準拠のＲＦＩＤタグと同様の仕組みを利用することが出来る。
電子ペーパー駆動部１０６は、無線電力受信部１０４が生成したＤＣ電力を昇圧して電子ペーパー１０１を駆動するのに十分な電圧を生成し、無線通信部１０５から受け取った色情報２２１に基づき電子ペーパー画素１０７を発色駆動させる。

また、図４に示す電子ペーパー１０１からの画像読取動作時には、電子ペン２０１は、無線通信部２０５が画像読取動作用のアンテナ２０４を介して電子ペーパー１０１の画素ユニット１０２の構成要素である無線通信部１０５と無線通信を行い、画素毎（画素ユニット１０２毎）に異なる識別情報１２０と色情報１２１を受信する。この無線通信部２０５は、電子ペーパー１０１上の画素（画素ユニット１０２）の識別情報１２０と色情報１２１とを関連づけた画像情報データテーブル２１１をＩＣチップ２１３内のメモリ（図示せず）に記憶している。この無線信号にも、描画時と同様に、電子ペーパー１０１の各画素ユニット１０２を構成するＩＣチップ１１３に電力を供給するための電力信号２２２を重畳するようになっている。このとき、画像読取動作用のアンテナ２０４は、描画動作用のアンテナ２０３より大きいため、一度に電力信号２２２を供給できる各画素ユニット１０２の数（面積）が多い。

これに対して、電子ペーパー１０１は、無線通信部１０５が電子ペン２０１の画像読取動作用アンテナ２０４に近接するアンテナ１０３を介してその電子ペン２０１と無線通信を行い、画素毎（画素ユニット１０２毎）に異なる独自の識別情報１２０と、画素毎の色情報１２１をその電子ペン２０１に送信する。また、描画時と同様に、無線電力受信部１０４は、電子ペン２０１からアンテナ１０３を介して受信した無線信号から電力信号２２２を分離・整流し、回路全体のＤＣ電力を生成する。

次に、図５を用いて、電子ペン２０１により電子ペーパー１０１に描画する手順を説明する。
まずは、電子ペーパー１０１の表面を任意の場所から任意の方向へ、電子ペン２０１の描画動作用のアンテナ２０３が配置された側にてなぞる。電子ペン２０１は、描画命令や色情報２２１などを含む送信信号に重畳して送信する電力信号２２２により、電子ペン２０１でなぞった電子ペーパー１０１の画素ユニット１０２へ電力を伝送して画素ユニット１０２のＩＣチップ１１３を起動させる。

すると、電子ペーパー１０１側では、画素ユニット１０２の電子ペーパー駆動部１０６が無線通信部１０５により受信した電子ペン２０１指定の色情報２２１に基づき、電子ペーパー画素１０７の色を変更する。なお、図５中には、電子ペン２０１がなぞって色を変更させた後の画素を、画素ユニット１０２Ａの符号を付して図示し、また、その電子ペン２０１でなぞる前（色を変更させる前）の画素を、画素ユニット１０２Ｂの符号を付して図示し、さらに、電子ペン２０１が画素ユニット１０２をなぞった軌跡を引用符号５０３で示している。

次に、図６を用いて、電子ペン２０１により電子ペーパー１０１から画像を読み取る手順を説明する。
まずは、電子ペーパー１０１の表面を任意の場所から任意の方向へ、電子ペン２０１の画像読取動作用のアンテナ２０４が配置された側にてなぞる。電子ペン２０１は、画像読取命令などを含む送信信号に重畳して送信する電力信号２２２により、電子ペン２０１でなぞった電子ペーパー１０１の画素ユニット１０２へ電力を伝送して画素ユニット１０２のＩＣチップ１１３を起動させる。

すると、電子ペーパー１０１側では、画素ユニット１０２の無線通信部１０５が画素毎（画素ユニット１０２毎）に異なる識別情報１２０と色情報１２１を、電子ペン２０１へ送信する。このとき、電子ペン２０１の描画動作用アンテナ２０３と比較して画像読取動作用アンテナ２０４は大きいため、描画動作時に電子ペン２０１が電子ペーパー１０１を直線でなぞることにより色を変更できる画素ユニット１０２の領域と比較して、画像読取動作時に電子ペン２０１が電子ペーパー１０１を直線でなぞって色を読み取れる画素ユニット１０２の領域の方が大きい。このとき、電子ペン２０１がなぞった画素ユニット１０２はすでに情報が読み込まれていることを示すために、例えば、画素ユニットの色を白色にかえるなどの処理をしてもよい。なお、図６中には、図５と同様に、色の変更の有無を画素ユニット１０２Ａ、１２０Ｂの符号で図示し、さらに、電子ペン２０１が画素ユニット１０２をなぞった軌跡を引用符号６０１で示している。

次に、図７を用いて、本実施形態に係る電子筆記システムの応用例を説明する。
電子ペーパー１０１がバッテリを不要として紙の使い勝手に近い薄さや軽さを備えた特徴を利用し、例えば、図７（ａ）に示すように、従来の紙のリーフ７１１とペンにて構成されたシステム手帳７１０へ、新たに電子ペーパー１０１のリーフを追加して利用することもできる。また、図示することは省略するが、従来の紙とペンによるノートと同様に、複数枚の電子ペーパー１０１を束ねて一冊のノートとして利用することもできる。

また、図７（ｂ）に示すように、壁や移動式のボード等の平板表面７２１に貼るなどして、電子黒板７２０として利用することもできる。なお、図７（ｂ）中の引用符号７０２は、電子ペン２０１の描画動作用アンテナ２０３側で画素ユニット１０２をなぞった軌跡を示している。
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

また、本明細書では、図５で説明する描画動作は描画動作用アンテナ２０３が行い、また、図６で説明する画像読取動作は画像読取動作用のアンテナ２０４が行うという一例を、本発明の実施形態として説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。描画動作と画像読取動作は、同一のアンテナを利用しても、本発明を実施できる。
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

すなわち、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１０１…電子ペーパー
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ…画素ユニット
１０３…アンテナ
１０４…無線電力受信部
１０５…無線通信部
１０６…電子ペーパー駆動部
１０７…電子ペーパー画素
１１１…透明樹脂シート
１１２…基材
１１３、２１３…ＩＣチップ
１２０…識別情報
１２１、２２１…色情報
２０１…電子ペン
２０３…描画動作用アンテナ
２０４…画像読取動作用アンテナ
２０５…無線通信部
２０６…バッテリ
２２２…電力信号
２１１…画像情報データテーブル
５０３、６０１、７０２…電子ペンでなぞった軌跡
７１０…システム手帳
７２０…電子黒板

Claims

同一の基材上に配置された複数の画素において色表示をそれぞれ行う電子ペーパーと、該電子ペーパーをなぞることで描画する電子ペン、で構成された電子筆記システムであって、
前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、
前記各画素ユニットが、自己の画素ユニットに該当する色情報を受信する独立した画素ユニット側無線通信部と、前記色情報に対応した色表示をする独立した表示素子と、前記色情報に対応した色表示を前記表示素子に行わせる独立した画素駆動部と、を備え、
さらに、前記電子ペンが、前記色情報を送信する電子ペン側無線通信部を備え、
前記各画素ユニットにおいて、前記画素ユニット側無線通信部が、前記電子ペンから自己の画素ユニットに対して送信された前記色情報を受信し、前記画素駆動部が、前記画素ユニット側無線通信部が受信した前記色情報に対応した色表示を前記表示素子に行わせ、
さらに、前記電子ペンにおいて、前記電子ペン側無線通信部が、前記各画素ユニットに前記色情報を送信する、
ことを特徴とする、電子筆記システム。
同一の基材上に配置された複数の画素において色表示をそれぞれ行う電子ペーパーと、該電子ペーパーをなぞることで描画する電子ペン、で構成された電子筆記システムであって、
前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、
前記各画素ユニットが、自己の画素ユニットに割り当てられた独自の識別情報と、自己の画素ユニットに該当する色情報と、を送信する独立した画素ユニット側無線通信部を備え、
さらに、前記電子ペンが、前記識別情報と前記色情報とを受信する電子ペン側無線通信部と、前記識別情報と前記色情報とを記憶保持するメモリと、を備え、
前記各画素ユニットにおいて、前記画素ユニット側無線通信部が、前記電子ペンへ、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを送信し、
さらに、前記電子ペンにおいて、前記電子ペン側無線通信部が、前記各画素ユニットから、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを受信し、前記メモリが、前記各画素ユニットの前記識別情報と前記色情報とを記憶保持する、
ことを特徴とする、電子筆記システム。
前記電子筆記システムにおいて、
前記各画素が、電気配線上独立した画素ユニットをそれぞれ有しており、
前記各画素ユニットが、独立した無線電力受信部を備え、
さらに、前記電子ペンが、電子ペン側無線通信部から画素ユニット側無線通信部へ色情報を送信する無線信号に電力信号を重畳する機能を備え、
前記各画素ユニットにおいて、前記無線電力受信部が、前記電子ペン側無線通信部が送信する無線信号に重畳されている前記電力信号を受信し各部の電力とする、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の電子筆記システム。