JPH10275049A - ペ ン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筆記具の端部による陰影によって隠れる筆跡
画像をできるだけ少なくし、筆記具の先端直下やその近
傍の筆記面の筆跡情報を精度良く且つ安価に得ることが
できるペンを提供する。 【解決手段】 筆記具により筆記すると共に、その筆跡
画像を撮像して画像として取り込むペンにおいて、筆跡
画像をＣＣＤ等の撮像手段に導くレンズ系３０の最前に
コーン型レンズ３１を配置し、コーン型レンズ３１の中
心にペン軸２を取付け、レンズ系３０及びコーン型レン
ズ３１の光軸とペン軸２の中心軸とを一致させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙面等に筆記具で
書いた筆跡情報（文字や図形等）を撮像して画像として
取り込むペンに関する。

【０００２】

【従来の技術】被記録媒体に筆記する筆記具（ボールペ
ン等）と、この筆記具の先端と共に被記録媒体の筆跡情
報を含む所定範囲を撮像する撮像手段（ＣＣＤ等の撮像
素子）と、被記録媒体の所定範囲の画像を撮像手段に導
くレンズ系（主に凸レンズで構成される）とを備えるペ
ンが知られている（特公平５−２７８３９０号、特願平
６−２０１６３２号、特願平６−１９０２２０号、特願
平６−１９６７９７号、特願平７−１７３３６６号等参
照）。又、このようなペンには、撮像手段で撮像された
画像情報を記憶できるように記憶手段（記憶素子）を備
えて記憶ペンとして構成したものや、撮像手段や記憶手
段等を駆動する電源部（電池）を備えるものもある。

【０００３】例えば、図４に示す記憶ペン１は、ペンシ
ル形のケース体１ａに、ボールペン等のペン軸２と、レ
ンズ系（通常の凸レンズ）３と、撮像素子としてのＣＣ
Ｄ４と、ＬＳＩ等を含む電子回路を搭載したプリント基
板２４と、記憶素子としてのメモリやバッテリを内蔵し
たユニット６とを備える。なお、図４では、レンズ系３
は図示のような形状に描かれているが、これは光路を模
型的に表現したものであり、レンズ自体の形状を表現し
たものではない。この記憶ペン１では、筆記しつつある
紙面（筆記面）２５の筆跡情報がレンズ系３でＣＣＤ４
に結像され、ＣＣＤ４で撮像された筆跡画像がメモリに
記憶される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す記憶ペン１
も含めて、一般に通常のレンズ系を有するこの種の記憶
ペンでは、筆記具の中心軸とレンズ系の光軸は一致して
いるが、その構造上、筆記面を光学的に撮像すると、撮
像された画像の中心部に筆記具の端部（実際にはレンズ
系に近い方の後端部）が円形の影となって現れ、円形の
影の領域の筆跡情報が隠れてしまう〔図１の（ｂ）参
照〕。この円形領域の存在により、筆記具の先端直下や
その近傍の筆記面の筆跡画像を撮像することが不可能と
なる。

【０００５】通常のレンズ系を用いた記憶ペンの場合、
或る程度の画角をもって画像を取り込むため、レンズ系
と被写体（筆記面）との間に遮蔽物（ペン軸）が存在す
ると、その遮蔽物がレンズ系に近いほど、遮蔽物によっ
て被写体が見えなくなる（マスクされる）部分が大きく
なる、というトレードオフが生じる。一方、一本のペン
軸で筆記できる量を増やすためにはペン軸を長くする必
要があるが、ペン軸を長くすると被写体の見えなくなる
部分が大きくなる。つまり、トレードオフがより顕著に
なる。

【０００６】このため、記憶した筆跡情報を後で再現し
たりする場合に、筆記具の先端直下やその近傍の筆跡情
報は、それ以外の部分の筆跡情報を基にコンピュータ等
の画像処理装置を用いて類推する等の技術が必要とな
り、ソフト的にコスト高になる。従って、本発明は、そ
のような問題点に着目してなされたもので、トレードオ
フを解決するペン、即ち筆記具の端部による陰影によっ
て隠れる筆跡画像をできるだけ少なくし、筆記具の先端
直下やその近傍の筆記面の筆跡情報を精度良く且つ安価
に得ることができるペンを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１のペンは、被記録媒体に筆記する
筆記具と、この筆記具の先端と共に被記録媒体の筆跡情
報を含む所定範囲を撮像する撮像手段と、被記録媒体の
所定範囲の画像を撮像手段に導くレンズ系とを備えるも
のにおいて、前記レンズ系がその最前にコーン型レンズ
を有することを特徴とする。

【０００８】このペンでは、コーン型レンズにより、撮
像された筆跡画像の中心部に陰影となって現れる筆記具
の端部領域が小さくなり、影で隠れる筆跡画像が少なく
なり、取り込まれる筆跡情報量が増え、それだけ筆跡情
報の精度や筆跡の再現性等が低コストで向上する。これ
は、コーン型レンズにより、被写体（筆記面）からの光
線が屈折されて、筆記具の先端直下近傍の光線が撮像手
段に入射するようになるからである。

【０００９】なお、コーン型レンズを用いると、通常の
レンズ系に比べて、先端直下の近傍では筆跡画像は歪ん
だ画像として収録されるが、これを解消するには、撮像
手段により得られた画像情報における筆記具の端部（実
際にはコーン型レンズに近い方の後端部）による陰影近
傍の画像の歪みを補正する補正手段を備えること（請求
項２）とすればよい。

【００１０】即ち、取り込んだ筆跡情報をコンピュータ
等の画像処理装置を用いて再現する場合、コーン型レン
ズの特性は既知であるため、陰影となる部分が少ないこ
とと相まって、筆記具の先端直下の近傍の歪んだ画像
は、適切な補正処理を施すことにより正確に再現するこ
とが可能である。又、本発明において、コーン型レンズ
は、普通の円錐状のレンズの他に、後記のように円錐状
部分が凸状や凹状の曲線を有するものなども含み、全体
として円錐形状を呈するものであれば特定されない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。図１の（ａ）は、実施形態に係るコーン
型レンズを用いたペン（ここでは記憶機能を有するので
記憶ペンと称する）の先端部と、この記憶ペンにより撮
像される視野領域とを示す図で、図１の（ｂ）は、比較
のためにコーン型レンズを用いない場合に撮像される視
野領域を示す図である。図１からも明らかなように、コ
ーン型レンズ３１は、筆記面の筆跡画像をＣＣＤに導く
レンズ系３０の最前に配置され、ペン軸２はコーン型レ
ンズ３１の中心に取付けられている。又、コーン型レン
ズ３１の光軸、レンズ系３０の光軸及びペン軸２の中心
軸は一致しており、撮像される円形の視野領域４０の中
心にペン軸２の端部が円形の陰影４１となって現れる。

【００１２】なお、図１においては、コーン型レンズ３
１を用いた場合の視野領域４０は、コーン型レンズを用
いない場合の視野領域５０より幾分小さくなっている
が、これは、比較のために画角を同一にして示したため
で、画角を広げれば陰影領域４１の大きさのまま視野領
域４０を視野領域５０と同じ大きさにすることができ
る。それにより、視野領域４０の中心の陰影領域４１
は、視野領域５０の中心の陰影領域５１に比べて格段に
小さくなり、それだけ影で隠れる筆跡画像が少なくな
り、収録される筆跡情報量が増え、ペン軸２の先端直下
やその近傍の筆記面の筆跡情報を精度良く得ることがで
きる。しかも、構造的には主にコーン型レンズ３１を付
加するだけなので、コストを低く抑えることができる。

【００１３】ところで、撮像された視野領域４０の画像
は、図２に拡大図（方眼紙を撮像した画像）で示すよう
に、そのままではペン軸２の端部の存在により、先端直
下の近傍では筆跡画像は歪んだ画像として収録される。
これを解消するために、陰影領域４１近傍の画像の歪み
を補正手段により画像処理して補正すればよい。補正に
より、図３に示すように陰影領域４１付近で歪みの無い
正確な筆跡画像を再現することができる。

【００１４】上記コーン型レンズを用いた記憶ペンは、
コーン型レンズ以外は従来のものと特に構造的な差異は
なく、例えば図４に示す形態のものでよい。図４の記憶
ペン１は、従来技術で概説したが、ここで詳細に説明す
る。記憶ペン１は、丸棒状のケース体１ａを有するペン
シル形であり、ケース体１ａの先端部１ｂは幾分大径に
拡張している。ケース体１ａの先端部１ｂには、光透過
性のペン軸保持板２１が取付けられ、このペン軸保持板
２１の中心からはペン軸２を保持するペン軸ホルダ２２
が突設されている。

【００１５】ペン軸保持板２１の内側には、通常のレン
ズ系（凸レンズ）３（光路を模型的に表現したもの）が
配置され、レンズ系３の内側端部にＣＣＤ４が隣接して
配置されている。レンズ系３の光軸は、ペン軸２及びペ
ン軸ホルダ２１の中心軸と一致し、光軸上にＣＣＤ４が
配置される。ペン軸保持板２１、ペン軸２、ペン軸ホル
ダ２２、レンズ系３及びＣＣＤ４は、内ケース２３に一
体的に固定されており、内ケース２３は筆記時の筆圧に
よりケース体１ａの内側に光軸方向に沿って若干スライ
ド可能になっている。この内ケース２３の光軸方向のス
ライドにより、筆記時の筆圧で内ケース２３がケース体
１ａの内部に移動すれば、圧力センサ１３が内ケース２
３で押圧されて筆記中であることを検出することができ
る。

【００１６】又、ケース体１ａ内には、ＬＳＩ等を含む
電子回路を搭載したプリント基板２４が配置され、この
電子回路にＣＣＤ４が接続され、検出された筆跡信号が
取り込まれるようになっている。ケース体１ａの後部１
ｃには、検出された筆跡情報を記憶する記憶装置やバッ
テリを内蔵したユニット６が設けられている。更に、ケ
ース体１ａの内壁と内ケース２３との間には、筆記中で
あることを検知するセンサ（圧力センサ）１３が設けら
れている。この圧力センサ１３は、前記したように筆記
中の筆圧で内ケース２３がケース体１ａの内側に若干移
動すると内ケース２３により押圧され、その押圧力で筆
記中であることを検知するものである。一方、圧力セン
サ１３の外側に位置するケース体１ａの部分には、スタ
ートスイッチ２６が設けられており、スタートスイッチ
２６を操作することで記憶ペン１の電源をＯＮ／ＯＦＦ
するようになっている。

【００１７】上記のような記憶ペン１にコーン型レンズ
を適用する場合には、図４には示していないが、図１に
示したようにペン軸保持板２１の代わりにコーン型レン
ズをレンズ系３の前に配置し、このコーン型レンズの中
心にペン軸２（即ちペン軸ホルダ２２）を取付け、更に
補正手段をソフト的に設ければよい。こうすれば、従来
の記憶ペン１をコーン型レンズを用いたものに改善する
ことができる。

【００１８】なお、上記実施形態に示したコーン型レン
ズ３１は一例であり、形状を幾分変更したコーン型レン
ズを使用してもよい。例えば、図５や図６に示すような
形状のコーン型レンズであってもよい。図５の（ａ）に
示すコーン型レンズ６０ａは、前記コーン型レンズ３１
と同様の形状を有するもので、円錐状部分が直線状の曲
面を有するものであり、中心にペン軸２を挿通する孔６
１が形成されている。図５の（ｂ）のコーン型レンズ６
０ｂは、円錐状部分が凸状の曲面を有するもので、図５
の（ｃ）のコーン型レンズ６０ｃは、円錐状部分が凹状
の曲面を有するものである。図５の（ｄ）、図６の
（ｅ）、（ｆ）のコーン型レンズ６０ｄ，６０ｅ，６０
ｆは、それぞれ図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）の変形例
である。

【００１９】一方、筆記具としてはボールペンを例にし
ているが、筆記具は、ボールペン等のように実際に筆跡
を目視可能なものの他に、筆跡は目視できなくてもパソ
コン等の入力デバイスとして使用されるライトペンのよ
うなものや、感圧により筆跡を入力するプローブ状のよ
うなものなどを含む。例えば、図７はライトペン状の筆
記具７０を示し、この筆記具７０をコーン型レンズの中
心に取付けてもよい。但し、この場合は、実際に筆記す
ることはできないが、筆記具７０の先端部付近を撮像し
た画像により観察することができる。又、この場合、筆
記具７０は例えば装置本体（パソコン等）と接続線７１
で接続し、撮像された画像が接続線７１を介して装置本
体に取り込まれる。

【００２０】又、電源は必ずしも内蔵する必要はなく、
外部電源から接続線で供給してもよく、或いは記憶ペン
が図７に示すライトペンのようなものの場合には、装置
本体から接続線７１で供給してもよい。更に、記憶手段
は、ペンには備えずにペン外部に備え付けてもよい。こ
の場合、撮像された画像は接続線を介して、或いは無線
送信により外部で記憶される。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、コーン型レンズにより、撮像された筆跡画像の中心
部に陰影となって現れる筆記具の端部領域が小さくな
り、影で隠れる筆跡画像が少なくなり、取り込まれる筆
跡情報量が増え、それだけ筆跡情報の精度や筆跡の再現
性等が低コストで向上する。

【００２２】請求項２によれば、補正手段により、画像
情報における筆記具の端部による陰影近傍の画像の歪み
が補正されるので、筆跡情報をより正確に再現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るコーン型レンズを用いた記憶ペ
ンの先端部と、この記憶ペンにより撮像される視野領域
を示す図（ａ）、及び比較のためにコーン型レンズを用
いない場合に撮像される視野領域を示す図（ｂ）であ
る。

【図２】実施形態の記憶ペンで撮像された画像を示す図
である。

【図３】実施形態の記憶ペンで撮像された画像の歪みを
補正した画像を示す図である。

【図４】従来例に係る記憶ペンの断面図である。

【図５】コーン型レンズの各種形態例を示す図である。

【図６】コーン型レンズの各種形態例を示す図である。

【図７】筆記具の別の形態を示す図である。

【符号の説明】

１ 記憶ペン １ａ ケース体 ２ ペン軸（筆記具） ３ レンズ系（凸レンズ） ４ ＣＣＤ（撮像手段） ２５ 筆記面（被記録媒体） ３０ レンズ系 ３１ コーン型レンズ ４０ 視野領域 ４１ 陰影領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被記録媒体に筆記する筆記具と、この筆記
   具の先端と共に被記録媒体の筆跡情報を含む所定範囲を
   撮像する撮像手段と、被記録媒体の所定範囲の画像を撮
   像手段に導くレンズ系とを備えるペンにおいて、 前記レンズ系は、その最前にコーン型レンズを有するこ
   とを特徴とするペン。
2. 【請求項２】前記撮像手段により得られた画像情報にお
   ける筆記具の端部による陰影近傍の画像の歪みを補正す
   る補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載のペ
   ン。
3. 【請求項３】前記コーン型レンズの光軸とレンズ系の光
   軸は、一致していることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載のペン。
4. 【請求項４】前記コーン型レンズの光軸、レンズ系の光
   軸、及び筆記具の中心軸は、一致していることを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載のペン。
5. 【請求項５】前記筆記具は、コーン型レンズの中心に取
   付けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、
   請求項３又は請求項４記載のペン。
6. 【請求項６】前記撮像手段で撮像された画像情報を記憶
   する記憶手段と、前記撮像手段及び記憶手段を駆動する
   電源部とを備えることを特徴とする請求項１、請求項
   ２、請求項３、請求項４又は請求項５記載のペン。