(57)【要約】  本発明は、少なくとも二つの独立して可動な超音波トランスデューサ（２０、２２）と、電子ブラシ超音波トランスデューサ（３２）を含む電子ブラシ（３０）と、コントローラ（４０）とを含む電子絵の具を活性化するシステムを提供する。コントローラ（４０）は前記二つの独立して可動な超音波トランスデューサ（２０、２２）および前記電子ブラシ超音波トランスデューサ（３２）に動作可能的に結合されている。前記独立して可動な超音波トランスデューサ（２０、２２）の位置に対する電子ブラシ位置は、超音波トランスデューサ（２０、２２）間で通信され、コントローラ（４０）によって受信される超音波信号から決定される。
2007528011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子絵の具を活性化するシステムであって：
少なくとも二つの独立して可動な超音波トランスデューサと、
電子ブラシ超音波トランスデューサを含む電子ブラシと、
前記二つの独立して可動な超音波トランスデューサおよび前記電子ブラシ超音波トランスデューサに動作可能的に結合されているコントローラとを有しており、前記独立して可動な超音波トランスデューサの位置に対する電子ブラシ位置が、前記超音波トランスデューサの間で通信され、前記コントローラによって受信される超音波信号から決定されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記独立して可動な超音波トランスデューサが当該電子絵の具を有する面に取り付け可能であることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記独立して可動な超音波トランスデューサが前記コントローラに有線または無線で接続されていることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記電子ブラシ超音波トランスデューサが前記コントローラに有線または無線で接続されていることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラが、前記電子ブラシまたは該電子ブラシに動作可能的に結合されているデジタルコンピューティング機器のうちの一つの中に位置することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記電子ブラシに取り付けられており、前記第一の電子ブラシ超音波トランスデューサからは間隔をおいた第二の超音波トランスデューサをさらに有する請求項１記載のシステムであって、前記第一および第二の電子ブラシ超音波トランスデューサと少なくとも一つの独立して可動な超音波トランスデューサとの間で通信される超音波信号によって電子ブラシ回転の決定が可能となることを特徴とするシステム。
【請求項７】
前記電子ブラシに取り付けられた傾斜センサーをさらに有する請求項１記載のシステムであって、電子ブラシ回転を決定するために該傾斜センサーからの傾斜信号が前記コントローラにおいて受信されることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
電子絵の具を活性化する方法であって：
当該電子絵の具を含む面上で第一の超音波トランスデューサを位置させ、
前記第一の超音波トランスデューサからは離れて置かれる第二の超音波トランスデューサを前記面上に位置させ、
第一の超音波信号を前記第一の超音波トランスデューサと電子ブラシに取り付けられた電子ブラシ超音波トランスデューサとの間で送り、
第二の超音波信号を前記第二の超音波トランスデューサと前記電子ブラシ超音波トランスデューサとの間で送り、
前記第一および第二の超音波トランスデューサに対する電子ブラシの位置を、前記第一および第二の超音波信号に基づいて決定する、ことを有することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記面上に位置されている前記第一の超音波トランスデューサから超音波信号を発射し、
前記面上に位置されている前記第二の超音波トランスデューサにて前記発射された超音波信号を受信し、
第一の超音波トランスデューサ位置と第二の超音波トランスデューサ位置との間の距離を前記発射された超音波信号および前記受信された超音波信号に基づいて決定する、ことをさらに有することを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記電子ブラシ超音波トランスデューサと、該第一の電子ブラシ超音波トランスデューサからは間隔をおいた第二の電子ブラシ超音波トランスデューサと、前記面上に位置されている前記第一および第二の超音波トランスデューサの少なくとも一つとの間で通信される超音波信号に基づいて電子ブラシ回転を決定することをさらに有することを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記電子ブラシに取り付けられた電子ブラシ傾斜センサーからの傾斜信号に基づいて電子ブラシ回転を決定することをさらに有することを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
電子絵の具を活性化するシステムであって：
複数の離れて置かれた電子絵の具面位置と電子ブラシとの間で超音波信号を送る手段と、
前記超音波信号に基づいて電子絵の具面位置に対する電子ブラシ位置を決定するための手段とを有することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
第一の電子絵の具面位置から超音波信号を発射する手段と、
第二の電子絵の具面位置にて前記超音波信号を受信する手段と、
前記第一の電子絵の具面位置と前記第二の電子絵の具面位置との間の距離を前記発射された超音波信号および前記受信された超音波信号に基づいて決定する手段、
とをさらに有することを特徴とする、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
間隔をおいた複数の電子ブラシ位置と前記電子絵の具面位置との間で通信される超音波信号に基づいて電子ブラシ回転を決定する手段をさらに有することを特徴とする、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
前記電子ブラシから送られる傾斜信号に基づいて電子ブラシ回転を決定する手段をさらに有することを特徴とする、請求項１２記載のシステム。
【請求項１６】
電子ブラシ外被と、
該電子ブラシ外被に取り付けられた少なくとも一つの超音波トランスデューサとを有しており、該電子ブラシ超音波トランスデューサとある面上に位置された少なくとも二つの超音波トランスデューサとの間で通信される超音波信号によって、前記面上に位置された超音波トランスデューサの位置に対する電子ブラシ位置の決定ができることを特徴とする電子ブラシ。
【請求項１７】
前記電子ブラシに取り付けられ、前記第一の電子ブラシ超音波トランスデューサからは間隔をおいた第二の超音波トランスデューサをさらに有しており、前記両電子ブラシ超音波トランスデューサと前記面上に位置された超音波トランスデューサの少なくとも一つとの間で通信される超音波信号によって、電子ブラシ回転の決定ができることを特徴とする請求項１６記載の電子ブラシ。
【請求項１８】
前記電子ブラシに取り付けられている傾斜センサーをさらに有しており、該傾斜センサーからの傾斜信号によって電子ブラシ回転の決定ができることを特徴とする、請求王１６記載の電子ブラシ。
【請求項１９】
前記超音波信号に基づいて前記電子ブラシ位置を決定するための前記電子ブラシ超音波トランスデューサに動作可能的に結合されているコントローラをさらに有することを特徴とする、請求項１６記載の電子ブラシ。
【請求項２０】
前記コントローラが、前記電子ブラシまたは該電子ブラシに動作可能的に結合されているデジタルコンピューティング機器の一つの中に位置されていることを特徴とする、請求項１９記載の電子ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電子絵の具（electronic  paint）の活性化に、より詳細には電子ブラシならびに付随する超音波位置決定システムならびに電子ブラシの位置および回転を決定するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホワイトボード、看板、ビルボードのような用途のための電子ディスプレイが近年の研究・開発の対象とされてきた。多くの場合、これらのディスプレイの更新頻度は高くなく、更新から更新までの期間は数日、さらには数週間、数か月になることもある。電気泳動に基づく新興の電子インク技術を使えば、こうした種類の大型ディスプレイに好適な紙のようなディスプレイをつくることができる。大型電気泳動ディスプレイのための電子インクシステムには通例、縦横ピクセルの格子にある固定座標のような本来的なアドレッシング方式はない。
【０００３】
電気泳動ディスプレイは双安定で、表示素子は色の明暗など少なくとも一つの光学的性質を異にする第一および第二の表示状態をもつ。最近の電気泳動ディスプレイでは、電子インク中の微小カプセルにはいった粒子が有限長の電子パルスによって一つの状態からもう一つの状態に移行させられることで表示状態が生じ、電圧が除去されたのちも移行後の状態が持続する。そのようなディスプレイは、液晶ディスプレイ（LCD:  liquid  crystal  display）と比べたとき、明るさとコントラストがよく、視野角が広く、安定した双安定性があり、電力消費が少ないという特徴をもちうる。
【０００４】
こうした用途のために提案されている一つの技術は、正電荷をもつ白色粒子と負電荷をもつ黒色粒子とが透明流体中に懸濁している微小カプセルを何百万も含む薄い電気泳動フィルムを使用する。ディスプレイに負の電場が加えられると、白色粒子が微小カプセルの上面に移動し、ユーザーに見えるようになる。これによりその微小カプセルの上面位置において表面が白く見える。同時に、電場によって黒色粒子は微小カプセルの底部に移動し、隠れる。逆の過程では、黒色粒子が微小カプセルの上面に現れて微小カプセルの上面位置において表面が黒っぽく見える。電圧が除去されると、固定画像がディスプレイ表面に残る。別の画像が書き込まれる前に、ディスプレイ材料のいわゆる電子インクは適切に定義された状態に移行させておく必要がある。インクのアドレッシングに先立ち、白色粒子が微小カプセルの上面に移動した全面白の表面などの状態にするのである。これはたとえば、ディスプレイ全体を照射したり、ディスプレイの端子および電極に比較的高い電圧を印加したりして電子インクを印加された電場を通じて一方の状態に強制的に移行させることによって達成される。
【０００５】
現在のところ、これらのカプセル式の電気泳動ディスプレイは、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、電子メール装置、電子読書端末といった用途のために開発され、設計されている。紙のような外観や手触りの、薄いデジタルインクまたは電子インクディスプレイの製作に研究の焦点が当てられ続けている。電子インクディスプレイの魅力は、反射性の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の６倍以上の明るさとなりえ、ＬＣＤと違ってどんな角度からでも同じコントラストで見ることができることである。そのような双安定電子アドレッシング可能ディスプレイを制御するアドレッシング方式については、ゲーツらによって「電気泳動ディスプレイをアドレッシングする方法」（ゲーツ、米国特許6,531,997、2003年3月11日発行）で記載されている。
【０００６】
デジタルインクまたは電子インク技術はいわゆる電子壁紙、電子ポスターまたは壁面スクリーンといった大型電子壁面ディスプレイへと拡張される潜在性を有している。そのようなディスプレイは、電子的な壁紙や広告媒体といった半恒久的な画像が必要とされる分野では適切であろう。この電子的な低コストの描画用途はまた、たとえば、家庭で壁に買い物リスト、最近の旅行の写真、家族の写真を掲示するのに使うこともできる。また、動作中も待機モードでもかなりの電力を消費する、ポリマーベースの有機発光ダイオードディスプレイのような他のディスプレイのための待機中の代替ともなりうる。
【０００７】
残念ながら、今日の電気泳動ディスプレイはパッシブマトリクス駆動を使ってアドレッシングするのは難しく、よってマトリクス型のディスプレイについてはアクティブマトリクスが必要とされてきた。これは、更新頻度が低い、あるいはきわめて低い安価なビルボードのようなディスプレイのためには魅力的な選択肢ではない。
【０００８】
比較的小さな、特に普通の用紙大かそれよりも小さな電気泳動ディスプレイを電気的にアドレッシングして制御するためにはいくつかの方法や関連する入力装置が開発されてきた。ハンドヘルドパソコン、ＰＤＡまたはウェブ機能のある携帯電話においては、電子入力装置がデータを生成するのは通例、ユーザーが装置のタッチ感応画面上で、あるいはタブレット上でスタイラスその他のポインティングデバイスを用いて字や模様を書くことによって行う。現在のデジタルインク技術は、筆記面における手書きの筆圧、ベクトル、タイミング、座標、スタイラスの角度などから情報を引き出すことができる。追加的な線の太さ情報を与える一つの方法が「デジタルインクの太さ情報を生成する方法」（米国特許出願2002/0163510、ウィリアムズら、2002年11月7日）で記載されている。その方法および関連するシステムは、筆記面上でのペン先の弾道学的運動をデジタルインクデータの太さ情報に変換する。ペンは少なくとも一つの加速度計を含んでおり、それが弾道学的運動または弾道学的ペン傾斜情報を生成する。
【０００９】
導電性液体で湿らせた非導電性ブラシを用いた電気泳動ディスプレイのアドレッシングが「電気光学材料をアドレッシングする方法」（ゴエナガら、米国特許出願2003/0053189、2003年3月20日公開）で記載されている。この方法は湿らせた非導電性ブラシとディスプレイとの間の電位差を検出する。ペンからの帯電した流体が電荷をディスプレイの電気光学材料に運び、それにより微小カプセルの電気泳動流体中の黒色粒子を微小カプセルの上面に移動させ、その結果、微小カプセルがディスプレイ流体または白色粒子の明るい背景と対照的な黒い電子インクとして見えるのである。
【００１０】
筆記面上でのペンの動きを検出するために相対的な位置決定システムが考案されてきた。「ペンの動きを検出する電子モジュール」（米国特許出願2002/0181744、ヴァブレーら、2002年12月5日）に記載されているのがその例である。好ましくはインクカートリッジに相当するものの中にペンの動きを検出するための加速度計を含む電子モジュールが設けられる。該加速度計によって生成される弾道学的情報が無線送信機を通じてコンピュータに送信され、そこで手書き認識またはデジタルインク生成のために処理されることができる。
【００１１】
普通の紙から手書きの文字または模様を電子的に取り込むことのできる、位置検出システムをもつ手書きシステムが市販されている。そのシステムは、用紙束をクリップで留めるバッテリー駆動の動き検出装置、無線電子ペン装置、赤外線（IrDA）トランシーバを有している。クリップ装置が電子ペンの位置を監視して検出し、データを有線でＩｒＤＡトランシーバに転送し、それが今度はデータをさらにＩｒＤＡ対応のハンドヘルドパソコン、ノートパソコンまたはデスクトップパソコンに送信する。
【００１２】
より大型の電気泳動ディスプレイシステムの分野における研究の多くは、電気泳動面にデータを送り込むよりは、壁面の電気泳動面からデータをコンピュータに送信することに向けられてきた。普通のホワイトボード上に書かれた模様や文字を電子的に取り込み、それをコンピュータデータに変換するためのより大きなディスプレイシステムが設計されている。普通のホワイトボードに取り付けるある携帯型のインターネット装置は、赤外線および超音波技術を使ってマーカースタイラスおよびイレーザーのボード上での位置を追跡する。黒板、用紙束、ホワイトボードといった書いたものを消せる筆記具において電気泳動ディスプレイが用いられており、「筆記デバイス用途のための静電的にアドレッシングされる微小カプセル中電気泳動式メディア」（コミスキーら、米国特許6,473,072、2002年10月29日発行）に開示されているものがその例である。そのディスプレイはカプセル式の電気泳動表示媒体、背面電極および可動電極を含む。カプセル式表示媒体は複数のカプセルを有しており、各カプセルが流体中に分散した複数の粒子を有する。表示媒体の背面に隣接する背面電極を用いて表示媒体に電場が印加され、また可動電極に電場が印加される。可動電極はマーカーやイレーザーの形であってよく、前面に接して位置される。
【００１３】
電子インクを用いて電子的にアドレッシング可能なディスプレイを作る工程は、「印刷されたディスプレイを有するトランスデューサおよびインジケータ」（アルバートら、国際特許WO9910769および米国特許6,118,426、いずれも2000年9月12日発行）に記載されている。触れられている用途としてはフルーツ、牛乳、電池などの消費財のための小さなシール型ディスプレイが含まれており、一定期間がたつとディスプレイの状態を変えることで鮮度指標として使うことができる。他の用途としては、断続的な、あるいはディスプレイの位置で圧力、温度、放射能、湿度、音響、傾斜、ｐＨその他がある閾値を超えたときに更新できるようにすることが有用な場面を含む。このディスプレイシステムは、電源供給、アドレッシング、制御に電波を使ってもよく、一つまたは複数のアンテナ、受動充電回路、能動制御システム、表示部、エネルギー貯蔵部を含んでいてもよい。別個の送信機がそのディスプレイのためのリモート電源となる。大きな印刷可能面のためのモジュール式システムを可能にするタイルベースのディスプレイが、基板上に配置されているトレース（traces）を用いて提案されている。
【００１４】
電気泳動材料における技術的進歩によって、より大きく、より複雑なディスプレイが開発されるようになっている。たとえば、個々のディスプレイ要素をタイル状に組み合わせて複雑で、選択的に照明された、３次元ディスプレイ構造にできることが、「非発光性電子ディスプレイのための照明システム」（コミスキー、WO0020923、2000年4月13日公開）に記載されている。ディスプレイの更新は電磁放射によってできる。
【００１５】
比較的小さな電気泳動ディスプレイをアドレッシングするのに使われる技術は、ディスプレイのタイル状配列のようなより大きなディスプレイシステムに適用することもできるが、画像やテキストのようなデータを壁面などの大型で可変サイズのディスプレイ材料に転写するためには、整合（alignment）とアドレッシングの問題がある。隣接タイル間で一定の拡大率を保ちつつ、隙間や不感領域を避けるのである。光投影システムのような他の種類の壁面ディスプレイ技術では、大面積のデータを処理し、セクション分けして壁に転写する方法が開発されている。複数のディスプレイ装置、スクリーン、マルチレンズ組立体を用いた大型の投影式ディスプレイが、「つぎめのないタイル型ディスプレイシステム」（デュービンら、米国特許出願2002/0080302、2002年6月27日公開）に記載されている。大型化可能なつぎめのないタイル型ディスプレイは、複数のセクションに分割され、各セクションがセクション画像を表示するよう構成される。各ディスプレイ装置の各セクションにはレンズ組立体の一つが結合され、そのセクション上で表示されるセクション画像をスクリーンに投影する。
【００１６】
電気泳動材料のアドレッシングが特に壁面のような大面積においてうまくいくための一つの課題は、電圧およびアドレッシング光の印加中に不正なアドレッシングの要因となりうる環境光その他の外部の光をいかにして制御するかである。ディスプレイ材料の外側光伝導層は通例アドレッシングに必要とされる電圧を完全にブロックはせず、光伝導体およびその下の電子インクのキャパシタンス値によっては、インク上の電圧が残り、意図せずしてｅインクをアドレッシングしたり消去したりすることがありうる。基材の抵抗率を光伝導層の光電特性とうまく組み合わせて、ディスプレイが明るいアドレッシング光によってアドレッシング可能でありながら、弱い周辺光には反応しないようにする必要がある。
【００１７】
電子絵の具または電子インクの大型廉価壁面ディスプレイでの使用が現実的なものとなるには、電気泳動材料をアドレッシングするためのハンドヘルド機器が必要とされる。ブラシ、スタイラスその他の電子インクのためのアドレッシング機器は、電子絵の具に書き込む、すなわち電子絵の具を活性化することができる必要がある。一つのアプローチでは、電気泳動ディスプレイの表面に電圧が印加され、ハンドヘルドレーザースキャナが局所的に光伝導体の伝導率を変化させ、それによってカプセルにはいった電気泳動材料に所望の状態変化を起こさせる。アドレッシング機器には、ディスプレイに伝達されるべき画像やテキストを保存する何らかの種類のコンピュータメモリが備わっているか、あるいは接続されているべきである。該アドレッシング機器は該機器の位置および傾きを同定すなわち感知し、ディスプレイ面に対する該機器の位置を検出する仕掛けが備わっているべきである。
【００１８】
大きな写真や画像のようなデータを壁面上の受動電気泳動材料に転写することは、壁面を横切るのに数ストローク必要とされるような場合に該ハンドヘルド機器のストロークを整合させるという問題を呈する。たとえば、１メートル×１メートルのディスプレイは２０センチのアドレッシング機構のハンドヘルド機器では少なくとも５回ストロークを繰り返す必要がありうる。ペンキを塗ろうとしている壁がペンキローラーを数ストロークかけなければならないのと同様である。電子絵の具による描画は、入力機器の位置が精密に決定でき、電子絵の具の面上での複数回のストロークが機器の整合乱れ効果を生じないような工程を必要とする。
【００１９】
他の技術でもハンドヘルド機器を感知あるいは追跡するシステムを開発してきている。たとえば、ハンドヘルド型の３次元レーザースキャナは、対象の近くをなめらかに動かす、あるいはなぞることで３次元面を測定し、データをコンピュータに送ることができる。コンピュータのアプリケーションが測定データをコンピュータ生成画像に変換する。最終的なスキャンは重なり合う測定動作を組み合わせて非金属対象物の表面モデルを生成する。
【００２０】
他の追跡システムは一つまたは複数の受信機を同時に使っていかなる所与の主題または対象であってもその動きをリアルタイムで測定し、取り込むことができる。追跡システムはデジタルペーパー上に書かれた手書きの内容をデジタル式に取り込むデジタルペン機器を追跡するのに使われてきた。この特定の用途では、追跡される手書き機器はデジタルカメラもしくは光学センサー、手書きの単語や画像をデジタル化する画像処理ユニット、およびデジタル化したデータをＵＳＢクレイドルを通じてコンピュータに転送する通信ユニットを有する。別のハンドヘルド機器は小型の２軸ジャイロスコープを使うこともありうる。そのようなジャイロスコープはすでに、コンピュータマウスやリモコンといったさまざまなデジタルおよびアナログの応用回路に組み込まれており、コンピュータポインタ、ロボット制御、工場オートメーション、アンテナ安定化および自動ナビゲーション機器といった用途のために開発が続けられている。
【００２１】
ディスプレイ上の画像やテキストデータの位置を表すのにはスキャン機器によって提供されるデカルト座標、極座標その他の座標が使われてきた。たとえば、ソナー測位を使って画面上にデータを表示するための座標を得る方法が「レーダー、ソナー装置等の広方位スキャンによって極座標で提供されるデジタルデータをデカルト座標をもつ画面枠上に表示する方法」（ツィーゼ、欧州特許EP0118125、1984年9月12日発行）で開示されている。角座標の増分が決定され、それが広方位画像の解像度を維持するのを助けるのに使われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記の議論に照らしても、データを制御し、当該機器の複数回ストロークや当該機器の回転に関わる整合などの問題なしに大型電気泳動壁面ディスプレイのパッシブマトリクス面に転写するための効果的で比較的安価な電子出力機器がいまだ必要とされている。したがって、デジタルデータを制御して大型電気泳動壁面ディスプレイに転写する電子入力機器であって、該機器の整合乱れ効果なしに絵を電子的に描画し、それにより上述した課題および障害を克服するような機器を付随するシステムおよび方法とともに提供することが本発明の意図である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一つの側面は、電子絵の具を活性化するシステムである。該システムは、少なくとも二つの独立して可動な超音波トランスデューサと、少なくとも一つの電子ブラシ超音波トランスデューサを含む電子ブラシと、コントローラとを含む。前記コントローラは前記二つの独立して可動な超音波トランスデューサおよび前記電子ブラシ超音波トランスデューサに動作可能的に結合されている。前記独立して可動な超音波トランスデューサの位置に対する電子ブラシ位置は、超音波トランスデューサ間で通信され、コントローラによって受信される超音波信号から決定される。
【００２４】
本発明のもう一つの側面は、電子絵の具を活性化する方法である。該方法は、当該電子絵の具を含む面上で第一の超音波トランスデューサを位置させるステップを含む。前記第一の超音波トランスデューサからは離れて置かれる第二の超音波トランスデューサが前記面上に位置される。第一の超音波信号が前記第一の超音波トランスデューサと電子ブラシに取り付けられた電子ブラシ超音波トランスデューサとの間で送られる。第二の超音波信号が前記第二の超音波トランスデューサと電子ブラシ超音波トランスデューサとの間で送られる。前記第一および第二の超音波トランスデューサに対する電子ブラシの位置が、前記第一および第二の超音波信号に基づいて決定される。
【００２５】
本発明のもう一つの側面は、電子絵の具を活性化するシステムである。該電子活性化システムは複数の離れて置かれた電子絵の具面位置と電子ブラシとの間で超音波信号を送る手段、および前記超音波信号に基づいて電子ブラシ面位置に対する電子ブラシ位置を決定するための手段を含む。
【００２６】
本発明のもう一つの側面は、外被および該外被に取り付けられた少なくとも一つの超音波トランスデューサを含む電子ブラシである。電子ブラシ超音波トランスデューサと面上に置かれた少なくとも二つの超音波トランスデューサとの間で通信される超音波信号によって、面上に置かれた超音波トランスデューサの位置に対する電子ブラシ位置の決定をすることができるようになる。
【００２７】
前述のことを含む本発明のさまざまな特徴および利点は、現在のところ好ましい実施形態の以下の詳細な記述を、付属の図面とともに読むことからさらに明らかとなることであろう。詳細な記述および図面は単に本発明を例示するものであって限定するものではない。本発明の範囲は付属の請求項およびその等価物によって定義される。
【００２８】
本発明のさまざまな実施形態は付属の図面によって示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化するシステムの図解である。電子絵の具活性化システム１０は少なくとも二つの独立して可動な超音波トランスデューサ２０および２２を含んでおり、それらは面５２上で間隔をおいた面位置に置かれている。電子ブラシ３０は電子ブラシ超音波トランスデューサ３２ならびに超音波トランスデューサ２０および２２に動作可能的に結合されたコントローラ４０を含んでいる。超音波トランスデューサ２０、２２、３２の間で通信される超音波信号に基づいて、独立して可動な超音波トランスデューサ２０および２２の位置に対する電子ブラシの位置が決定される。コントローラ４０は超音波トランスデューサ２０、２２、３２の間で通信される信号を受信する。超音波トランスデューサ２０、２２とコントローラ４０との接続は有線でも無線でもよい。同様に、超音波トランスデューサ３２とコントローラ４０との接続は有線でも無線でもよい。コントローラ４０はたとえば電子ブラシ３０内にあるか、あるいは電子ブラシ３０に動作可能的に結合されているデジタルコンピューティング機器内にある。超音波トランスデューサ２０および２２をコントローラ４０に相互接続するのには８０２．１１ａ、８０２．１１ｂまたは８０２．１１ｇのような無線通信プロトコルを使うことができる。同様に、電子ブラシ３０を外部コントローラ４０に無線で接続することができる。
【００３０】
超音波トランスデューサ２０および２２は超音波信号あるいは超音波波束を送受信して互いの間の距離を決定する。三角法を使って、超音波トランスデューサ２０、２２と電子ブラシ３０に取り付けられた電子ブラシ超音波トランスデューサ３２との間の距離が判定でき、それから超音波トランスデューサ２０、２２の位置に対する電子ブラシ３０の位置を決定することができる。超音波トランスデューサ２０、２２は電子絵の具５０を含む面５２に吸盤や取付金具、フックその他好適な取り付け具などを使って取り付け可能である。面５２には超音波トランスデューサ２０、２２および電子絵の具５０が取り付け可能で、面５２はさまざまな電子絵の具サイズや画像寸法に対応して容易に適応できる。超音波トランスデューサ２０、２２は面５２の裾板、蛇腹、鴨居その他好適な部分に位置し、固定することができる。あるいはまた、超音波トランスデューサ２０、２２は電子絵の具５０をなすパネルまたはボードに直接取り付けてもよい。自由に間隔を変えられる超音波トランスデューサ２０、２２の場合より柔軟性に劣る構成になるが、超音波トランスデューサ２０、２２は既知の距離離して壁や面に取り付け可能な棒などの構造に固着することもできる。加えられた電気信号から高周波音波を生成し、音波が入射すると電圧を発生させる圧電素子を有する市販の超音波トランスデューサ２０、２２、３２は超音波信号を送受信することができる。ある超音波トランスデューサから別の超音波トランスデューサに発射された音波の飛行時間測定によって超音波トランスデューサ２０、２２、３２の間の距離の指標が得られる。
【００３１】
超音波トランスデューサ２０、２２はたとえば、電子絵の具５０の上端付近に取り付けられ、一つは左上隅近くに、もう一つは右上隅近くにして互いに間隔をとる。超音波トランスデューサ２４、２６のような追加的な超音波トランスデューサを面５２に取り付けてもよい。それにより電子絵の具５０の境界およびそこに転写されるべき写真や画像の縁がさらに規定されることになる。壁面上で電子壁紙として使う場合を描いているが、電子絵の具５０を有する面５２は代替的に机、テーブル、床、天井、ビルボード、ホワイトボードその他好適な面上でもよい。電子絵の具５０はたとえば電気泳動ディスプレイまたは光学的にアドレッシングされる電子インクである。
【００３２】
比較的平らで帯または棒の形の細長い表面をもつ代表例としての電子ブラシ３０が面５２の一部の上を通過して電子絵の具５０をアドレッシングして活性化する。電子ブラシ３０を電子絵の具５０の上で動かしたりなぞったりすると、文字、線画、絵またはその組み合わせを含む画像が電子絵の具５０に転写される、すなわち書き込まれる。電子絵の具５０は、電子ブラシ位置を決定し、意図された画像をしかるべく書き込むことによってアドレッシングされる。画像はたとえば、電子絵の具または電子インク上から活性化電圧を取り去ることで定着されるようにできる。
【００３３】
電子ブラシ３０を電子絵の具５０上で動かす間に該電子ブラシ３０に小さな回転が起こると、面５２上に転写される意図された画像に過度の震えやぼけが生じる結果になりうる。電子ブラシ回転の補償は、たとえば、電子ブラシ３０に取り付けられている第二の超音波トランスデューサ３４を使って行うことができる。電子ブラシ３０が電子絵の具５０の上を通過する際に電子ブラシ回転の決定を行うことができ、意図された画像を書き込む際に電子ブラシ回転についての補償をするのに使うことができる。電子ブラシ超音波トランスデューサ３４は電子ブラシ超音波トランスデューサ３２からは間隔をおいてあり、電子ブラシ回転は、電子ブラシ超音波トランスデューサ３２と、電子ブラシ超音波トランスデューサ３４と、前記独立して可動な超音波トランスデューサ２０、２２、２４、２６のうちの一つまたは複数との間で通信される超音波信号から決定されうる。
【００３４】
電子ブラシ回転は代替的に、電子ブラシ３０に取り付けられている傾斜センサー３６を用いて決定することもできる。たとえば市販の傾斜計、加速度計または泡式傾斜計を有する傾斜センサー３６は、重力に関して上の方向を決定することができ、電子ブラシ３０を面５２上で動かす間に電子絵の具５０に書き込まれるデータはそれに従って補償される。傾斜センサー３６からの傾斜信号は電子ブラシ回転を決定するためにコントローラ４０で受信されるようにしてもよい。
【００３５】
電子絵の具５０に書き込まれるべきデータ、ピクセル、アドレス情報は電子ブラシ３０に転送され、該電子ブラシ３０内に保存され、内蔵コントローラ４０の制御のもとで電子絵の具５０上に書き込まれてもよい。あるいはまた、パソコン、ノートパソコン、ＰＤＡ、高機能携帯電話、無線装置またはデジタルコンピューティング機器といったコントローラ４０を、電子絵の具５０に関係するピクセルおよびアドレス情報を保存するのに使うこともできる。コントローラ４０と電子ブラシ３０との接続は有線でも無線でもよい。コントローラ４０は意図された画像をもつメモリスティックのようなデータベースまたはメモリ４２を含んでいてもよい。電子絵の具５０への書き込みに先立って、たとえばコンピュータソフトウェアならびにディスプレイ４４およびキーボードもしくはマウスのような入力装置４６といったハードウェアを援用して、意図された画像の選択および操作がなされてもよい。コントローラ４０は、画像情報を生成、選択または受信するためにインターネットまたはウェブ接続４８を有していてもよい。
【００３６】
図２は、本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化する方法のフローチャートを示している。電子絵の具活性化方法は、電子ブラシを使って壁面のような面上の電子絵の具を活性化するための諸ステップを含んでいる。
【００３７】
面上に二つ以上の超音波トランスデューサが位置される（ステップ８０）。第一の超音波トランスデューサが電子絵の具を含む面上に位置され、第二の超音波トランスデューサが同じ電子絵の具面上に前記第一の超音波トランスデューサからは離して位置される。意図される画像のサイズおよび位置は部分的にはこれらの超音波トランスデューサの置き方によって決められる。これらの超音波トランスデューサは、吸盤や取り付け穴その他好適な取り付け具を使って、前記面上で、電子絵の具面の上端に沿った位置などに位置される。これらの超音波トランスデューサは、ブラシ内蔵または外部のコントローラに無線または有線で接続されており、超音波信号を生成・受信することができる。それによりこれらの超音波トランスデューサと電子ブラシに取り付けられている別の超音波トランスデューサとの間の距離を決定することができる。
【００３８】
前記面上に位置され、送信機の役割をする超音波トランスデューサの一つから超音波信号が発射される（ステップ８２）。その超音波信号は、所定の時刻に所定の周波数で、コントローラと通信している前記超音波トランスデューサに加えられた電子信号に従って放出される。ひとたび発射されると、放出された音波は空中を、あるいは電子絵の具面を通って伝わり、前記面上に位置されている別の超音波トランスデューサによって検出される。
【００３９】
前記面上に位置され、受信機の役割をする第二の超音波トランスデューサによって前記超音波信号が受信される（ステップ８４）。受信された超音波信号は音波の周波数、発射時刻、トランスデューサ間の距離、関連媒質中の音速に基づいて出力電圧を生成する。出力電圧が解析のためにコントローラに送られる。
【００４０】
二つの超音波トランスデューサの間の距離が決定される（ステップ８６）。第一の超音波トランスデューサと第二の超音波トランスデューサとの間の距離は、放出された超音波信号および受信された超音波信号に基づいて決定される。波束の飛行時間測定から、前記面に取り付けられた一つまたは複数の超音波トランスデューサの間の距離が計算される。距離測定は、たとえば第一の超音波トランスデューサによる超音波信号の発射と第二の超音波トランスデューサによる超音波信号の受信との間の時間を空中あるいは電子絵の具面での音速と計算することによって決定される。前記二つの超音波トランスデューサの間の距離は、たとえば１０ｃｍから２ｍあるいはそれ以上といった範囲にわたる。超音波トランスデューサ位置が較正され、第一および第二の超音波トランスデューサの間の距離が決定されたのち、三角法を使って電子ブラシに取り付けられている超音波トランスデューサの位置を決定することができる。
【００４１】
第一の超音波トランスデューサと前記電子ブラシに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で第一の超音波信号が送られる（ステップ８８）。この超音波信号は、前記独立して可動な超音波トランスデューサまたは前記電子ブラシ超音波トランスデューサのどちらから発射されてもよい。超音波トランスデューサの間の飛行時間はどちらの方向でも同じであり、超音波トランスデューサはしばしば送信機としても受信機としても使用できるからである。
【００４２】
三角法によって電子ブラシ位置を決定するため、電子絵の具面上に位置されている前記第二の超音波トランスデューサと前記電子ブラシ超音波トランスデューサとの間で第二の超音波信号が送られる（ステップ９０）。測定された飛行時間を使って、第二の超音波トランスデューサと電子ブラシ超音波トランスデューサとの間の距離が決定できる。前記第二の波束は、たとえば時間的に前記第一の波束に続いて、あるいは異なる周波数で送ってもよい。代替的に、電子ブラシ超音波トランスデューサが送信機の役割をして前記第一の超音波信号および前記第二の超音波信号を同時に面上に取り付けられた両超音波トランスデューサが受信するように送って電子ブラシ位置検出に供してもよい。
【００４３】
次いで電子ブラシの位置が決定される（ステップ９２）。第一および第二の超音波トランスデューサに対する電子ブラシの位置は、前記第一の超音波信号および前記第二の超音波信号に基づいて決定される。三角法計算を使って電子ブラシ位置が決定される。前記独立して可動な超音波トランスデューサの間の距離が４０ｃｍで、前記独立して可動な超音波トランスデューサと電子ブラシ超音波トランスデューサとの間の距離が、それぞれ第一の超音波トランスデューサから３０ｃｍ、第二の超音波トランスデューサから５０ｃｍであるとすると、電子ブラシの位置は、第一の超音波トランスデューサの真上または真下で３０ｃｍの距離のところである。
【００４４】
なめらかでゆがみのない像を電子絵の具に書き込むためには、電子絵の具面上で電子ブラシを動かす際の電子絵の具面に対する電子ブラシの回転を補償する必要がある。電子ブラシ回転は超音波信号に基づいて決定されうる（ステップ９４）。電子ブラシ回転は、第一の電子ブラシ超音波トランスデューサと、該第一の電子ブラシ超音波トランスデューサから離して置かれた第二の電子ブラシ超音波トランスデューサと、前記面上に位置された第一または第二の超音波トランスデューサの少なくとも一つとの間で通信される超音波信号に基づいて決定されうる。たとえば、電子ブラシ回転は、それぞれの電子ブラシ超音波トランスデューサと壁面取り付け超音波トランスデューサの一つとの間の距離を測定し、次いで測定された距離および電子ブラシ位置から電子ブラシ回転を計算することによって決定できる。
【００４５】
電子ブラシ回転は代替的に、電子ブラシに取り付けられた傾斜センサーによって決定することもできる（ステップ９６）。電子ブラシ回転は、電子ブラシに取り付けられた電子ブラシ傾斜センサーからの傾斜信号に基づいて決定される。傾斜センサーからの信号は重力ベクトルに対するブラシ角度を指示し、コントローラによって処理されて電子ブラシ回転を決定し、それに従って画像データを補償するのに供することができる。
【００４６】
電子ブラシを電子絵の具上で動かす際、画像情報が電子絵の具上に適切にアドレッシングされ、書き込まれるよう、電子ブラシの位置および角度が監視され、更新される。ブロック８８以下で示されている諸ステップが電子絵の具上に画像全体が書き込まれるまで繰り返される。大きな画像ほど、完全な絵を構築するために電子ブラシを電子絵の具上で何度も動かすことになりうる。電子ブラシの位置および回転を精確に決定することで、ブラシの複数回ストロークによって引き起こされうる整合乱れ効果が軽減される。画像の描画が終われば、超音波トランスデューサは壁面または面上から取り外してもよい。
【００４７】
図３は、本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化するシステムのブロック図を示している。電子絵の具活性化システム１０は、第一の独立して可動な超音波トランスデューサ２０および第二の独立して可動な超音波トランスデューサ２２の位置のような離して置かれた複数の電子絵の具面位置と、超音波トランスデューサ３２が取り付けられている電子ブラシ３０とを含んでいる。電子ブラシ３０の内部または外部に取り付けられているコントローラ４０が前記電子ブラシ面位置に対する電子ブラシ位置を超音波信号に基づいて決定する。たとえば、超音波トランスデューサ２０と電子ブラシ超音波トランスデューサ３２との間の飛行時間測定を超音波トランスデューサ２２と電子ブラシ超音波トランスデューサ３２との間の飛行時間測定と組み合わせることによって、超音波トランスデューサ２０および超音波トランスデューサ２２の位置に対する電子ブラシ位置を決定する。
【００４８】
超音波信号は、たとえば、電子絵の具面上に位置する第一の超音波トランスデューサ２０と電子ブラシ３０に取り付けられた電子ブラシ超音波トランスデューサ３２との間で送られうる。第二の超音波信号が、電子ブラシ超音波トランスデューサ３２と、第一の超音波トランスデューサ２０から離して置かれた第二の超音波トランスデューサ２２との間で送られる。コントローラ４０が、電子絵の具面上に位置する超音波トランスデューサの間で送られた超音波信号に鑑みて電子ブラシ位置を決定する。
【００４９】
第一の電子絵の具面位置と第二の電子絵の具面位置との間の距離は、第一の電子絵の具面位置および第二の電子絵の具面位置から発射される超音波信号から決定できる。たとえば、面上に位置する超音波トランスデューサ２０から超音波信号が発射され、該超音波信号は面上に位置する超音波トランスデューサ２２で受信される。飛行時間測定から、コントローラ４０は第一の超音波トランスデューサ２０と第二の超音波トランスデューサ２２との間の距離を、前記発射された超音波信号および受信された超音波信号に基づいて決定する。
【００５０】
電子ブラシ３０の回転は、間隔をあけた複数の電子ブラシ位置と電子絵の具面上の位置との間で通信される超音波信号に基づいて決定できる。たとえば、電子ブラシの傾斜または回転を補償するために、第一の超音波トランスデューサ３２から間隔をおいた第二の電子ブラシ超音波トランスデューサ３４が電子ブラシ３０に取り付けられる。電子ブラシ超音波トランスデューサ３２および３４は、面上に位置する超音波トランスデューサ２０、２２の一つまたは複数と通信し、電子ブラシ３０の回転がその超音波信号から決定される。別の例では、電子ブラシ３０に取り付けられた傾斜センサー３６が傾斜信号を提供し、それからコントローラ４０が電子ブラシ回転を決定する。
【００５１】
図４は、本発明のある実施形態に基づく、電子ブラシの図解である。電子ブラシ３０は電子ブラシ外被２８および該電子ブラシ外被２８に取り付けられた少なくとも一つの超音波トランスデューサ３２を含んでいる。電子絵の具活性化装置３８は、たとえば電子絵の具内の光伝導体をアドレッシングするレーザースキャナを使って電子絵の具を活性化し、前記光伝導体の伝導率を局所的に変化させることによって電子絵の具または電子インクの状態の切り換えを行うことができる。電子ブラシ３０は扱い・操作が容易にできるよう握り部５４を含んでいてもよい。ある例では、電子ブラシ超音波トランスデューサ３２と電子絵の具をなす面上に位置する少なくとも二つの超音波トランスデューサとの間で通信される超音波信号によって、面上に位置する超音波トランスデューサの位置に対する電子ブラシ位置の決定ができる。電子ブラシ３０の回転が電子ブラシ超音波トランスデューサ３２、３４と電子絵の具の面上に位置する少なくとも一つの超音波トランスデューサとの間で通信される超音波信号から決定できるよう、超音波トランスデューサ３２とは間隔をおいてある第二の超音波トランスデューサ３４が当該電子ブラシに取り付けられていてもよい。
【００５２】
別の実施例では、電子ブラシ３０は傾斜センサー３６を含んでいる。電子ブラシ３０に取り付けられている傾斜センサー３６からの傾斜信号によって電子ブラシ回転が決定できる。
【００５３】
電子ブラシ３０は、電子ブラシ位置および電子ブラシ回転を決定するために、超音波トランスデューサ３２、３４に動作可能的に結合されたコントローラを含みうる。コントローラ４０は電子ブラシ３０内にあってもよいし、電子ブラシ３０に動作可能的に結合されたアプリケーションソフトウェアおよびハードウェアをもつデジタルコンピューティング機器にあってもよいが、電子ブラシ３０の位置および回転を決定し、対応する画像を電子絵の具に書き込むためのものである。コントローラが電子ブラシ３０から離れて位置する場合、電子ブラシ３０は、電子ブラシ３０をコントローラ４０に結合させる有線または無線の接続を通じて画像情報を受信しうる。受信した画像情報は、たとえば電子ブラシ３０のメモリスティックまたはその他好適な記憶装置内に保存されうる。
【００５４】
ここに開示された本発明の諸実施形態は現在のところ好ましいと考えられるものの、本発明の精神および範囲から外れることなくさまざまな変更および修正をすることができる。本発明の範囲は付属の請求項において示されるものであり、等価物の意味と範囲内にはいるあらゆる変更はそこに包含されるものと意図されている。利用されるシステムのそれぞれはさらなるシステムと一緒に利用してもよい。したがって、明細および図面は解説用と見なされるものであり、付属の請求項の範囲を限定することを意図したものではない。
【００５５】
付属の請求項を解釈するにあたり：
ａ）「有する」の語は所与の請求項において挙げられている以外の要素または作業の存在を排除するものではない、
ｂ）要素の単数形の表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない、
ｃ）請求項に参照符号があったとしてもそれは説明目的のためのみであって、保護範囲を限定するものではない、
ｄ）いくつかの「手段」が同一の項目またはハードウェアもしくはソフトウェア実装の構造もしくは機能によって表現されてもよく、
ｅ）開示される要素のそれぞれはハードウェア部分（たとえばデジタル電子回路）、ソフトウェア部分（たとえばコンピュータプログラム）またはそのいかなる組み合わせによっても構成することができる、
ことを理解しておくべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化するシステムの図解である。
【図２】本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化する方法のフローチャートである。
【図３】本発明のある実施形態に基づく、電子絵の具を活性化するシステムのブロック図である。
【図４】本発明のある実施形態に基づく、電子ブラシの図解である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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