(57)【要約】【課題】紙の設置位置が正しくない場合でも筆記座標位置を正しく取得することのできる安価な手書き入力装置及び手書き入力方法を提供する。【解決手段】専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、筆記媒体上に表示された図形を読み取る画像入力手段と、画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、読み取った図形に埋め込まれているデータ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶しているので、筆記座標位置を正しく取得することができる。【選択図】図１
2008102782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、
筆記媒体上に表示された図形を読み取る画像入力手段と、
前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、
前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段とを有することを特徴とする手書き入力装置。
【請求項２】
前記データ取得手段は、画像内の図形領域を検出する領域検出手段と、
前記領域検出手段により検出した図形内の情報を抽出する情報取得手段と、
前記情報取得手段により抽出した情報をデコードして前記図形に埋め込まれたデータを取得するデコード手段とを有することを特徴とする請求項１記載の手書き入力装置。
【請求項３】
前記図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の座標値と筆記媒体上の位置を表す第二の座標系の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルを有し、
前記領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値を座標変換テーブルを用いて第二の座標系の座標値に変換することを特徴とする請求項２記載の手書き入力装置。
【請求項４】
前記図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の一部の座標値と前記筆記媒体上の位置を表す第二の座標の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルと、
座標補間手段とを有し、
前記領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値が座標変換テーブルに存在しない場合、前記座標補間手段を用いて第二の座標系の座標値に変換することを特徴とする請求項２記載の手書き入力装置。
【請求項５】
前記専用ペンが筆記状態ではないと前記座標取得手段が判断した時点から時間を計測するカウント手段を有し、
前記計測手段による計測時間が所定の時間を超過した場合、前記画像入力手段、前記データ取得手段、及び前記図形位置特定手段の動作を許可することを特徴とする請求項１記載の手書き入力装置。
【請求項６】
前記記憶手段に保存されるデータは、筆記座標、筆記時刻、前記専用ペンの色情報、前記専用ペンの太さ情報、前記専用ペンのアップダウン、図形に埋め込まれているデータの取得可否、データ、図形位置とを含むことを特徴とする請求項１記載の手書き入力装置。
【請求項７】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、
前記筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、
前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信する手段とを有することを特徴とする手書き入力装置。
【請求項８】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、
前記筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、
前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信する手段とを有することを特徴とする手書き入力装置。
【請求項９】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、
筆記媒体上に表示された図形を読み取り、
読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、
前記画像内の図形の位置を特定し、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶することを特徴とする手書き入力方法。
【請求項１０】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、
前記筆記媒体上に表示された図形を入力し、
読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、
前記画像内の図形の位置を特定し、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶し、
前記記憶手段に記憶されたデータ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信することを特徴とする手書き入力方法。
【請求項１１】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、
前記筆記媒体上に表示された図形を入力し、
読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、
前記画像内の図形の位置を特定し、
前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信することを特徴とする手書き入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンで筆記した筆跡の位置を高精度に検出する手書き入力装置及び手書き入力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一対の超音波受信機を用紙上に配置し、筆記具から発信する超音波を超音波受信機によって受信し、その超音波の伝播時間から三角測量を用いて筆記具の位置を推定し、座標の入力を行うための座標入力装置が知られている。
【０００３】
ところが、その座標入力装置で検出する座標はペン先位置ではなく、超音波発信装置の位置である。したがって、人が筆記するとき、通常はペンを傾けて持つので装置が検出する座標(=超音波発信装置の位置)と真のペン先は異なるので正確な座標を得ることができない。
【０００４】
また、電子文書と紙文書とをリンクさせ、手書き情報を電子文書に挿入したり、電子文書を編集したり、手書き情報を元に所定の処理を行ったりする等の、電子と紙の融合、あるいは従来の慣れ親しんだ紙文化と電子文化との融合を図る動きがある。
そのための仕掛けとして、電子文書を紙に印刷するときに電子文書へのリンク情報をバーコードや２次元コードに埋め込み、座標検出装置の上でこの紙文書に手書きを行うことで手書き情報と電子文書とをリンクさせることが可能になる。
【０００５】
ところが、印刷時に紙送りの精度により印字位置がずれたり、あるいは座標入力装置への設置位置が正しくなかったりする場合、取得したペン先の座標情報は座標入力装置上では正しい情報を得られても、印刷された文書上の正しい位置を示していない。
これでは、本来の電子文書に手書き情報を正しい位置に挿入するという目的を達成することはできない。
【０００６】
そこで、印刷時の情報をバーコード化して手書きを取得するときに同時に取得し、手書き情報を補正しようとすること（例えば、特許文献１参照。）、バーコードを印刷して電子文書と紙文書をリンクさせ、座標入力装置を用いて手書きした情報を電子文書に重畳するシステムにおいて、バーコードと並んで基準位置マークを印刷し、それらをラインセンサで読み取ることで印字位置の補正を行い、手書き情報の正しい位置を取得すること（例えば、特許文献２参照）が行われている。
【特許文献１】特開２００３−２７１５７７号公報
【特許文献２】特開２００５−２７５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１記載の技術では座標入力装置への紙の設置が正しくない場合の補正が出来ず、特許文献２記載の技術ではバーコードの読み取りと基準位置マークの読み取りとを行うための一次元のラインセンサを用いることにより、センサー部分が大きくなって装置全体が大型化し、その上センサーのコストが増大してしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、紙の設置位置が正しくない場合でも筆記座標位置を正しく取得することのできる安価な手書き入力装置及び手書き入力方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、筆記媒体上に表示された図形を読み取る画像入力手段と、前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、筆記媒体上に表示された図形を読み取る画像入力手段と、画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、読み取った図形に埋め込まれているデータ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶しているので、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データ取得手段は、画像内の図形領域を検出する領域検出手段と、前記領域検出手段により検出した図形内の情報を抽出する情報取得手段と、前記情報取得手段により抽出した情報をデコードして前記図形に埋め込まれたデータを取得するデコード手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、データ取得手段は、画像内の図形領域を検出する領域検出手段と、領域検出手段により検出した図形内の情報を抽出する情報取得手段と、情報取得手段により抽出した情報をデコードして図形に埋め込まれたデータを取得するデコード手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の座標値と筆記媒体上の位置を表す第二の座標系の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルを有し、前記領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値を座標変換テーブルを用いて第二の座標系の座標値に変換することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の座標値と筆記媒体上の位置を表す第二の座標系の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルを有し、領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値を座標変換テーブルを用いて第二の座標系の座標値に変換することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の一部の座標値と前記筆記媒体上の位置を表す第二の座標の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルと、座標補間手段とを有し、前記領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値が座標変換テーブルに存在しない場合、前記座標補間手段を用いて第二の座標系の座標値に変換することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、図形位置特定手段は、画像内の画素位置を表す第一の座標系の一部の座標値と筆記媒体上の位置を表す第二の座標の座標値とを関連付けて記憶する座標変換テーブルと、座標補間手段とを有し、領域検出手段により検出した図形の第一の座標系の座標値が座標変換テーブルに存在しない場合、座標補間手段を用いて第二の座標系の座標値に変換することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記専用ペンが筆記状態ではないと前記座標取得手段が判断した時点から時間を計測するカウント手段を有し、前記計測手段による計測時間が所定の時間を超過した場合、前記画像入力手段、前記データ取得手段、及び前記図形位置特定手段の動作を許可することを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、専用ペンが筆記状態ではないと座標取得手段が判断した時点から時間を計測するカウント手段を有し、計測手段による計測時間が所定の時間を超過した場合、画像入力手段、データ取得手段、及び図形位置特定手段の動作を許可することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記記憶手段に保存されるデータは、筆記座標、筆記時刻、前記専用ペンの色情報、前記専用ペンの太さ情報、前記専用ペンのアップダウン、図形に埋め込まれているデータの取得可否、データ、図形位置とを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、記憶手段に保存されるデータは、筆記座標、筆記時刻、専用ペンの色情報、前記専用ペンの太さ情報、専用ペンのアップダウン、図形に埋め込まれているデータの取得可否、データ、図形位置とを含むことにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、前記筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたデータ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信する手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、前記筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたデータ、図形の位置、及び筆記座標を外部に送信する手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、前記筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、前記画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信する手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、筆記媒体上に表示された図形を入力する画像入力手段と、画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、データ、図形の位置、及び筆記座標を外部に送信する手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００２５】
請求項９記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、筆記媒体上に表示された図形を読み取り、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、前記画像内の図形の位置を特定し、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶することを特徴とする。
【００２６】
請求項９記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、筆記媒体上に表示された図形を読み取り、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、画像内の図形の位置を特定し、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、前記筆記媒体上に表示された図形を入力し、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、前記画像内の図形の位置を特定し、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を関連付けて記憶し、前記記憶手段に記憶されたデータ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信することを特徴とする。
【００２８】
請求項１０記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、筆記媒体上に表示された図形を入力し、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、画像内の図形の位置を特定し、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶し、記憶手段に記憶されたデータ、図形の位置、及び筆記座標を外部に送信することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、前記筆記媒体上に表示された図形を入力し、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、前記画像内の図形の位置を特定し、前記データ、前記図形の位置、及び前記筆記座標を外部に送信することを特徴とする。
【００３０】
請求項１１記載の発明によれば、専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得し、筆記媒体上に表示された図形を入力し、読み取った図形に埋め込まれているデータを取得し、画像内の図形の位置を特定し、データ、図形の位置、及び筆記座標を外部に送信することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【発明の効果】
【００３１】
専用ペンを用いた筆記媒体への筆記に基づいて筆記座標を取得する座標取得手段と、筆記媒体上に表示された図形を読み取る画像入力手段と、画像入力手段により読み取った図形に埋め込まれているデータを取得するデータ取得手段と、画像内の図形の位置を特定する図形位置特定手段と、データ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶する記憶手段とを有することにより、紙の設置位置が正しくない場合でも、読み取った図形に埋め込まれているデータ、図形の位置、及び筆記座標を関連付けて記憶しているので、筆記座標位置を正しく取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の好適な実施形態の構成を図１に示す。
図１は、本発明に係る手書き入力方法を適用した手書き入力装置の構成図である。
同図に示す手書き入力装置１００は、座標入力に必要な超音波ペン（以下「ペン」と称す。）１０１及び紙１１０を固定してペン１０１から超音波を受信して座標を検出する座標検出装置１０８とを有する。
ペン１０１は手に持って筆記するためのペン本体１０２と、筆記するためのペン先１０７と、超音波を発信するスピーカ１０５、１０６、赤外線を発信するためのLED１（１０３）、LED２（１０４）とを有する。１１７は２次元コードである。
【００３３】
ペン本体１０２の動作は次のとおりである。
まず、筆記のためにペン先１０７が紙１１０の上に押し付けられたとき、ペン１０１の芯の尻部に設けられた不図示の筆記スイッチが、ペン先１０７が受けた圧力によりオンになる。このオン動作と同時に不図示の赤外線発信回路と超音波発信回路とが動作し、LED１（１０３）とLED２（１０６）から赤外線パルスが周期Tで発光され、発光と同時に超音波スピーカ１（以下「スピーカ１」と称す）１０５から超音波のパルスが発信される。赤外線パルスが発光されたときから時間DTが経過した後、超音波発信回路は超音波スピーカ２（以下「スピーカ２」と称す）１０６から同一周波数の超音波パルスを発信させるよう動作する。
【００３４】
図６は、赤外線及び超音波の発信タイミングチャートである。
ペン先１０７（図１参照）が紙１１０（図１参照）の上で圧力を受けている間中、赤外線パルス及び超音波は一定の周期で発射される。その周期は典型的には６０〜１００Ｈｚである。また、時間DTは赤外線が発射される周期の概略1/2ではない時間が望ましい。これは、スピーカ１（１０５）、２（１０６）の位置を補間する際、時間DTを赤外線発射の周期の1/2に近い値よりもそれ以外の値にするほうがペン先１０７の位置を算出する精度が良いからである。時間DTは０またはＴに近い方が良いが、小さくしすぎるとスピーカ１（１０５）及びスピーカ２（１０６）の発信する超音波同士が干渉したり、座標検出装置１０８がスピーカ１（１０５）の超音波を検出するのに失敗したりする可能性があるので、座標検出装置１０８の処理速度などを鑑みて遅延時間を設定することが望ましい。
【００３５】
次に、ペン１０１から発射された赤外線と超音波とを受信して座標を検出する座標検出装置１０８について説明する。
座標検出装置本体１０９には筆記するための紙を固定するためのクリップ１１４が設けられている。また、ペン１０１から発射された赤外線を受信するためのフォトダイオード１１３、超音波を受信するためのマイク１（１１１）及びマイク２（１１５）が設けられている。フォトダイオード１１３、マイク１（１１１）、２（１１５）から入力された信号は制御器１２０において処理され、ペン先１０７の座標が算出される。
【００３６】
ペン先１０７の座標は制御器１２０内の記憶領域に保存したり、外部インタフェース１１２を用いて外部機器へ転送したりすることが可能である。
ペン本体１０２や座標検出装置本体１０９を動作させるための電源はもちろん必要であり、不図示のバッテリーあるいは外部電源を利用する。また、電子文書とのリンク情報を符号化したＩＤを有する紙文書の上に印刷された２次元コードを画像入力するためのカメラ１１８と、入力画像を処理してＩＤを検出する２次元コード読み取り器１１６がある。２次元コード読み取り器１１６は、制御器１２０からの信号を受けて画像入力、２次元コード１１７の読み取り及び２次元コード１１７の位置特定の動作を行う。
２次元コード読み取り器１１６は、読み取ったＩＤおよび２次元コード１１７の位置を制御器１２０に送信し、制御器１２０はＩＤ及び２次元コード１１７の位置を前記したペン先１０７の座標情報とともに保存したり、外部インタフェース１１２を用いて外部機器へ転送したりする。
【００３７】
図２は、図１に示した手書き入力装置に用いられる座標検出装置の構成図である。
ペン１０１（図１参照）から発射された赤外線はフォトダイオード１１３に入力され、電気信号に変換される。電気信号はアンプ３（２０１）で増幅され、比較器３（２０２）でその信号レベルを判定し、赤外線を受信したと判断した場合にクロックカウンタ２０３をリセットする信号とともに、トリガー発生器２０５へ赤外線を受信したことを知らせる信号を送出する。
【００３８】
トリガー発生器２０５は電源オンすると到着する信号であり、２次元コード読み取り器１１６（図１参照）を動作させるトリガー信号を送出する。また、トリガー発生器２０５は、赤外線受信信号を受信した後で図示しないカウンタをリセットし、クロックカウントを数える。また、トリガー発生器２０５は、図示しないトリガー信号送出ゲートを閉じる。
クロックカウンタ２０３では所定のカウント数（例えば１秒を示すカウント数）を越えた時トリガー信号送出ゲートを開き、次に赤外線受信信号を受信したときにトリガー信号を２次元コード読み取り器１１６（図１参照）へ送出する準備を整える。
また、トリガー信号は、レジスタ２（２０６）へ送出され、２次元コード読み取り開始時刻をレジスタ２（２０６）に書き込む。
【００３９】
クロックカウンタ２０３からの信号を受けて、ペンアップダウン判定器２１８は、ペン１０１（図１参照）のアップダウン（筆記している時をダウンとし、筆記していないときをアップとする。）を判定する。カウンタリセットから所定のカウント以上が経過した場合、ペン１０１（図１参照）はアップしたとしてペンアップ信号を送出する。
ペンアップ信号を送出している状態で、カウンタのリセットがあった場合は筆記が開始されたと判断してペンダウンの信号を送出する。また、所定のカウントの範囲内にカウントがリセットされる場合、つまり赤外線が周期的に検出される場合は、筆記中であるとしてペンダウン信号を送出する。
【００４０】
ペン１０１から発射された赤外線と同時に発射された超音波を、赤外線を受信した後でマイク１（１１１）とマイク２（１１５）とで少し遅れて受信する。マイク１（１１１）及びマイク２（１１５）で入力された信号はアンプ１（２０９）、アンプ２（２１２）でそれぞれ増幅され、比較器１（２１０）、比較器２（２１３）でその信号レベルを判定し、超音波を受信したと判断した場合に、受信したというステータス信号をスピーカ位置検出器２１１に出力する。尚、２０４は時刻発生器、２１５はペン先位置検出器、２１６は周期検出器である。
【００４１】
図３は、図２に示したスピーカ位置検出器２１１の変形例を示すブロック図である。
スピーカ位置検出器２１１は、図３に示すようにクロックカウンタ３０１、比較器３０２、及び比較器３０５からのステータス信号からマイク１（１１１）及びマイク２（１１５）と、スピーカ１０５との間の距離を距離算出器３０３及び距離算出器３０６で算出し、マイク１（１１１）、マイク２（１１５）、スピーカ１０５のそれぞれの距離から超音波スピーカ１０５の座標をスピーカ座標算出器３０４で決定することができる。
同様に、赤外線発射からDT時間だけ遅れてスピーカ１０６から発射された超音波をマイク１（１１１）、マイク２（１１５）で受信し、スピーカ１０６の座標を決定することができる。
【００４２】
図２に戻って、スピーカ位置検出器２１１で検出されたスピーカ座標をP[スピーカ番号][座標番号]という記号で表すと、P[1][1]、P[2][1]、P[1][2]、P[2][2]、P[1][3]、P[2][3]、P[1][4]、P[2][4]、…のような座標列でスピーカ位置補間器２１４に入力される。この座標列をそのまま利用してペン先１０７の位置を算出しようとしても同一座標番号を持つスピーカ位置は同一時刻で検出したものではないので不正確なペン先位置しか算出できず、スピーカを二つにした意味がない。
したがって、スピーカ位置補間器２１４ではスピーカ座標を同一時刻で検出されたものとするためにスピーカ座標の補間を行い、ペン先位置の算出精度を向上させる。
【００４３】
ところが、ペン先１０７の速度は一定ではなく、厳密には同時刻にあるとするスピーカ位置を補間して求めることができない。
超音波を発信する周期は１００Ｈｚ程度であって高速であるため、数点の連続した座標列ではペン先１０７は等速で移動しているものとすることができる。
【００４４】
以下のスピーカ座標の補間に関する記述はこの仮定に基づく。
スピーカ位置補間器２１４の動作を詳しく説明する。
スピーカ位置補間器２１４は図５に示すように補間時刻設定器５０１とスピーカ座標補正器５０２とで構成される。
図５は、スピーカ位置補間器のブロック図である。
【００４５】
ペン１０７（図１参照）が赤外線を発信する周期をTとし、赤外線の発射から超音波がスピーカ１０６（図１参照）から発射されるまでの遅延時間をDTとする。超音波がスピーカ１（１０５、図１参照）から発信される時間をそれぞれt1、t2、t3、…、とすると、それに対応するスピーカ１（１０５）の位置はP[1][1]、P[1][2]、P[1][3]、…、とすることができる。
同様に、超音波がスピーカ２（１０６）から発信される時間をt1+DT、t2+DT、t3+DT、…、とするとそれに対応するスピーカ２（１０６）の位置はP[2][1]、P[2][2]、P[2][3]となる。
【００４６】
補間時刻をスピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）とがそれぞれ超音波を発信した時刻の中間とすることで、ペン先１０７の座標推定の誤差を最小にすることができるので、補間時刻を次の数式（１）、（２）のように表すことができる。ただし、スピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）とが等速で移動していると仮定している。発信間隔が極短時間であるのでこの仮定は妥当である。
tci- = ti+DT/2                                                  …（１）
tci+ = ti+DT/2+T/2                                              …（２）
ただし、iは座標番号であり、tci-はtiとti+DTとの中間時刻であり、tci+はti+DTとt[i+1](=ti+T)との中間時刻である。この補間時刻は補間時刻設定器５０１で得られる。
【００４７】
次にこの補間時刻に対応するスピーカ座標をスピーカ座標補正器５０２で求める。
tci-の時、スピーカ１（１０５）及びスピーカ２（１０６）の補間座標をそれぞれP1(tci-)、P2(tci-)とすると、補間座標P1(tci-)は数式（３）で求められ、補間座標P2(tci-)は数式（４）で求められる。
P1(tci-) = (P[1][i]*(T-DT/2)/T + P[1][i+1]*DT/2/T)              …（３）
P2(tci-) = (P[2][i]*(T-DT/2)/T + P[2][i-1]*DT/2/T)              …（４）
【００４８】
tci+の時、スピーカ１（１０５）及びスピーカ２（１０６）の補間座標をそれぞれP1(tci+)、P2(tci+)とすると、補間座標P1(tci+)は数式（５）で求められ、補間座標P2(tci+)は数式（６）で求められる。
P1(tci+) = (P[1][i]*(T/2-DT/2)/T + P[1][i+1]*(T/2+DT/2)/T)      …（５）
P2(tci+) = (P[2][i]*(T/2+DT/2)/T + P[2][i+1]*(T/2-DT/2)/T)      …（６）
このようにして、ペン先位置を算出するためのP1()、P2()を図２のスピーカ位置補間器２１４で求める。
【００４９】
この後、図２のペン先位置算出器２１５では、スピーカ位置補間器２１４で算出したP1、P2を利用して図４に示すような計算でペン先座標を求める。
図４は、ペン先位置計算方法の説明図である。
すなわち、ペン先１０７の座標P0(x0,y0)は数式（７）で求められる。
ここで、h1は、ペン先１０７からスピーカ１（１０５）までの距離であり、h2は、スピーカ１（１０５）からスピーカ２（１０６）までの距離であり、h1=｜P0-P1｜，h2=｜P1-P2｜である。
P0=P1+(P1-P2)h1/h2                                              …（７）
ただし、|P1-P2|<h2を満たす必要があるため、前記条件を満たさない場合は、P2の座標を補正してP1との距離を小さくして前記条件を満足した後、図４の計算を行う必要がある。
【００５０】
このようにして算出されたペン先１０７（図１参照）の座標は、補間時刻設定器５０１（図５参照）で設定された時刻とともに図２に示したメモリコントローラ２０７を通してメモリ２０８に蓄えられ、外部インタフェースを通じてコンピュータなどに送信することが可能である。
またメモリコントローラ２０７は、２次元コード読み取り器１１６（図１参照）で読み取りができた情報（ＩＤ）、２次元コードの位置、レジスタ２（２０６）にセットされた時刻Ｔ２（２次元コード読み取りを開始した時刻）とをメモリコントローラ２０７は受け取り、それらをメモリ２０８に蓄え、外部インタフェースを通じてペン先座標とともにコンピュータなどに送信する。
【００５１】
次に図９を用いて図２に示した周期検出器２１６について説明する。
比較器２（２１３：図２参照）より入力された超音波の半周期のパルスが入力されている間クロックカウンタ９０１でクロック数を数える。クロックカウンタ９０１で数えられたクロック数は、クロック周期ｘクロック数ｘ２（９０２：図９）で超音波周期へと変換することができる。超音波周期は、ペン色太さ判定器２１７（図２参照）において、予め定められたペンの色太さの情報に変換されてメモリコントローラ２０７（図２参照）へ送出され、ペン先１０７（図１参照）の座標とともにメモリ２０８（図２参照）に保存される。
【００５２】
次に、図１に示した２次元コード読み取り器１１６について詳述する。
図１の２次元コード読み取り器１１６が、印刷された２次元コードを読み取る動作を図１７を用いて説明する。
２次元コードは図１２、１４、１６のいずれを用いても構わないが、本実施形態では図１６の右図にあるような矩形のコードを射影変換して得られた台形形状を有するコードを利用する。
２次元コードは全データ７２ビットを有し、そのうちの５６ビットをデータビットとし、１６ビットを誤り訂正データビットとする。
トリガー発生器（２０５：図２参照）からトリガーを受けた２次元コード読み取り器はカメラに撮像の命令を送り、カメラから２次元コードを撮影したグレースケール画像１枚を入力する。カメラがこのコードを斜め上から撮影した画像はおよそ図１６の左図のような矩形形状になりコードのデコードに有利となる。カメラから入力された２次元コードが写っている画像は２値化器に入力される。２値化は、例えば特開２００２−３５４２４８公報「画像二値化装置、画像二値化方法および画像二値化プログラム」に記載された方法を用いて２値化する方法がある。この２値化方法は、画像内の局所的な明暗の差に応じて２値化の閾値を変更して画像を２値化するものでコードを適切に抽出するために有効である。
【００５３】
図１７において、２値化器１７０１で２値化された画像は、頂点候補検出器１７０２およびデータサンプリング器１７０５へ出力される。頂点候補検出器１７０２では、２次元コードの頂点候補を検出する。
ここで、頂点候補検出器１７０２の詳細を述べる。
まず、図２０に示すように画像の四隅から斜め走査を行い、黒画素を検出する。それをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
さらに図２１では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから矢印の方向、例えばＡなら右下４５度、Ｂなら左下４５度というように、その方向に数画素だけ画素を追跡してそれらがすべて黒画素か否かを判定する。黒画素を判定するには3画素追跡するのが適当である。それらがすべて黒画素であればＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点候補として検出し、コード枠検出器に通知する。
【００５４】
図１７に示すコード枠検出器１７０３では、図２２のように、頂点候補Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから追跡した終端同士を結ぶ４直線（黒枠判定ライン）を通過する画素に対する黒画素の割合が全ての直線において直線毎に所定の割合（９０％）以上存在すれば黒枠が存在するとする。
また、これとは逆に頂点候補Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから３画素ほど外側の点を結ぶ4直線（白枠判定ライン）を通過する画素に対する白画素の割合が全ての直線において直線ごとに所定の割合（９０％）以上存在すれば黒枠の周りに白領域が存在すると判定する。
【００５５】
このようにして黒枠を取り囲むようにして白領域が存在すればコードが孤立して存在することができるので、頂点候補Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを２次元コードの頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして確定する。このとき、同時に頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの座標も検出される。頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの座標は図１７に示すコード位置特定器１７０８へ入力される。
コード位置特定器１７０８は、画像内の座標を手書き入力装置の筆記面の座標と同じ次元に変換するための手段である。筆記面の座標とは、単位をｍｍとし、手書き入力装置１０８（図１参照）の紙１１０（図１参照）を設置する領域の左上を原点とした座標系の点の位置であり、Ａ４縦の紙の右下の座標は(210mm、297mm)となる。
【００５６】
図２４（ａ）では、画像内の各座標とそれに対応する筆記面の座標とのテーブルが設けられている。
座標変換テーブル２４０１は入力が画像の各座標（例えばカメラがＶＧＡサイズであれば座標は(0、0)から(639、479)まで）に対し、出力が２次元コードの印刷位置が図１のようであるならば筆記面の座標(170mm、15mm)から(180mm、25mm)に対応するようなテーブルである。座標変換テーブル２４０１にコード枠検出器で検出された頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを入力し、それぞれに対応する筆記面の座標を出力する。これは、２次元コードの読み取りが成功した場合に制御器へコードの読み取り結果の一部として出力される。
【００５７】
また、図２４（ｂ）はコード位置特定器の他の例を示す。
図２４（ｂ）は図２４（ａ）とは異なり、所定の周期、例えば１画素おき、２画素おきでサンプリングされた一部の座標に対応する座標変換テーブル２４０１しか持っていない。これは座標変換テーブルを構成するメモリを削減するためである。この削減された座標変換テーブル２４０１を用いて画像内の各座標から筆記面の座標へ変換するためには座標補間器２４０２が必要となる。座標補間器２４０２はコードの各頂点を入力し、各頂点から入力された座標に対して座標変換テーブル２４０１に記憶されている画像座標の中から最も近い４座標を選択して、それらに対応する筆記面の座標を座標変換テーブル２４０１から得る。座標変換テーブル２４０１から得られた４座標より線形補間を用いてコードの頂点に相当する筆記面の座標を計算し、出力する。これにより筆記面の座標に変換されたコードの頂点を得ることができる。
【００５８】
次に図１７に示す射影変換係数算出器１７０４では、コード枠検出器１７０３で検出されたコード枠の各頂点の座標と、規格化されたコード枠の各頂点の規定座標とから、規格化された各セルの規定中心座標と読み取ったコード画像の各セルの中心とをマッピングする係数（射影変換係数）を求める（射影変換については後で詳述する）。規格化された座標とは、２次元コードを矩形で作成したとき、左上の頂点を原点とし、各セルの１辺の長さを１として定めた座標のことである。
【００５９】
次に図１７に示すデータサンプリング器１７０５には、２値化された画像、規格化された各セルの規定中心座標、射影変換係数を入力する。データサンプリング器１７０５は、射影変換係数算出器１７０４で求めた射影変換係数を用いて、規格化された各セルの規定中心座標を射影変換することにより、読み取った画像内のコード領域の各セルの中心座標を求め、それを画像データのサンプリング中心座標とし、その座標における画素が黒画素であれば‘１’、白画素ならば‘０’としてデータを読み出す。読み出した７２ビットのデータは誤り訂正器１７０６に入力、配列され、誤り訂正の判定が行われる。誤りがないか、あるいは誤り訂正が可能ならば、誤り訂正符号以外の整数型５６ビットのデータをフォーマット変換器１７０７へ出力する。
フォーマット変換器１７０７ではデータを数値文字列に変換して出力し、電子文書を識別するための情報（ID）としての数値文字列が復元される。このようにして復元されたIDを２次元コード読み取り器１１６（図１参照）は制御器１２０（図１参照）へ送信する。誤りが多く、データの取得ができない場合やコードが見つからない場合はIDとして”−１”を制御器１２０へ送信する。
【００６０】
コードの読み取りはCPUを用いたソフトウェア処理で行ってもよく、図１８にその方法のフローチャートを示す。各ステップＳ１〜Ｓ１４の動作は図１７の各ブロックと対応しているので詳細な説明は省略する。
【００６１】
最後に射影変換について説明する。
射影変換とは３次元空間内の図形・物体を２次元平面・スクリーンへと表示したときの変換である。３次元空間内の物体の座標を２次元平面上の座標へと変換するものであり、３次元画像処理の手法として広く知られたものである。このような射影変換を正確に行うためには、撮像系の位置、光学的特性などが明らかになる必要がある。しかし、さまざまな読取装置へ対応することを考えると、さまざまな読取装置すべての撮像系の位置などを特定し、正確に定めることは困難である。
一方、斜めから撮像する光学系で読み取りやすくなるという効果を発揮するためには、必ずしも正確な射影変換を施す必要はなく、従来の矩形、一様密度のセルで表現される2次元コードではなくて、台形や多様な密度のコードであればよい。
【００６２】
このような台形コードや多様なセルサイズを実現する簡単な例を図１９（ａ）、（ｂ）で説明する。
図１９（ａ）に示すような光学系において、撮像した画像は、射影変換によって、もともと長方形であった図形が図１９（ｂ）のような台形に変形する。このとき、台形の長辺（下底）と短辺（上底）との比率（X1/X3）は撮像素子からコードのそれぞれの領域への距離の比率の逆数（L3/L1）と等しくなる。
【００６３】
本発明においては、通常は矩形で各セルの大きさが均一である２次元コードの代わりに、上記の射影変換をキャンセルできるようなセルの形状や大きさを持つ２次元コードを作成する。セルの大きさの決定は、２次元コードの１行ごとに一定の倍率で行う。この変形の倍率は２次元コードの1行の間においても、撮像面からの距離が異なっているが、たとえば１行の中間の位置における倍率で、１行の上部から下部まで等しい倍率で変換する。この操作によって、階段状のセル境界を持つ形状の２次元コードが得られる（図１２、１４の２次元コード）。あるいは、厳密に射影変換演算を行って図１６のような２次元コードを作成してもよい。
【００６４】
厳密な射影変換を図２３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図２３（ａ）は読み取られたコード画像を模式的に示した図であり、図２３（ｂ）は電子的に生成されたコードを含む画像を模式的に示した図である。
コードの各頂点をＡｓ(xs1,ys1)、Ｂｓ(xs2,ys2)、Ｃｓ(xs3,ys3)、Ｄｓ(xs4,ys4)、Ａｒ(xr1,yr1)、Ｂｒ(xr2,yr2)、Ｃｒ(xr3,yr3)、Ｄｒ(xr4,yr4)とする。それぞれの関係は、図中ほどの二つの数式（８）、（９）で結ばれている。
ここで、i=1,2,3,4である。
xsi=(b1xri+b2yri+b3)/(b7xri+b8yri+1)                                …（８）
ysi=(b4xri+b5yri+b6)/(b7xri+b8yri+1)                                …（９）
数式（８）、（９）はコード座標から画像座標への変換式を表しており、Ａｒ〜ＤｒからＡｓ〜Ｄｓへの座標変換を規定する。
この数式（８）、（９）でｂ１〜ｂ８は変換パラメータで、これは未知数であるのでＡｒ〜Ｄｒ、Ａｓ〜Ｄｓの各座標値を式に代入して八元一次連立方程式を生成し、これを解くことにより求められる。ｂ１〜ｂ８が求められたので電子的に生成されたコードの各セルの中心座標Ｐｒｋを変換してコード画像のサンプリング中心座標Ｐｓｋ(k=0〜72)を求める。
すなわち、Ａｓ〜Ｄｓは頂点候補検出により算出され、Ｐｓｋは数式（８）、（９）により算出され、Ａｒ〜Ｄｒ、Ｐｒｋはコードの生成時に記憶される（以上２次元コード読み取り器の説明）。
【００６５】
次に取得したペン先座標やＩＤのメモリ内に保存するデータフォーマットについて説明する。
メモリコントローラは入力したペン先座標やＩＤを後述のデータフォーマットに整形して保存する。図１１にそのデータフォーマットの概要を示す。
まず、最初の４バイトに浮動小数点の形式でペン先座標（ｘ）を有し、４バイトの浮動小数点の形式でペン先座標（ｙ）を有する。
次にペン先座標を取得した時刻（４バイト整数型）を有し、ペンおよびＩＤの状態を示すステータス（ステータスは、ペンがダウンしているかあるいはペンがダウンからアップした状態に変化したかを示すペンアップダウン１ビット、ペンの色３ビット、ペンの太さ２ビット、２次元コードを読み取って取得したIDの値が直前に読み取りに成功したIDの値と変更があったか否かを示すID変更あり／なし１ビット、２次元コード読み取りに失敗してIDを取得できなかったことを示すID取得不可１ビットの計８ビットから成る）を有する。
次にID値（８バイト）を有し、２次元コードの筆記媒体上における4頂点座標（コード位置A、B、C、D）を有する。
【００６６】
IDの取得に成功して、IDの変更があった場合には、８バイトのID値とコード位置A、B、C、Dとに必ず値を保存する。
８バイトのＩＤデータと２次元コードの頂点座標とを追加して保存する。ペン先座標とIDの同期はペン先を補間した時刻(補間時刻設定器で設定された時刻)とT2とを比較して行う。
【００６７】
次に、手書き入力装置の他の実施形態について説明する。
ペンの構成は図１に記載した構成と同様であるが、赤外線の発信方法と超音波の発信方法とが異なっている。ペン本体の動作は次の通りである。
まず、筆記のためにペン先１０７（図１参照）が紙１１０（図１参照）の上に押し付けられたとき、ペン１０１（図１参照）の芯の尻部に設けられた不図示の筆記スイッチが、ペン先１０７が受けた圧力によりオンになる。これと同時に不図示の赤外線発信回路と超音波発信回路とが動作し、LED１（１０３：図１参照）とLED２（１０４：図１参照）から赤外線パルスが周期Tで発光され、同時にスピーカ１０５から超音波のパルスが発信される。赤外線パルスが発光されたときから、DTの時間が経過した後、LED１（１０３）及びLED２（１０４）から赤外線パルスが発射される。超音波発信回路はスピーカ１（１０５）から発信した超音波の周波数とスピーカ２（１０６）から発信した超音波の周波数とが異なるような周波数の超音波パルスを発信させるよう動作する。
【００６８】
図７は赤外線及び超音波の発信タイミングチャートである。
周期Tで赤外線パルスとスピーカ１（１０５）からの超音波とが発信される。また、DT時間遅延後、赤外線パルスとスピーカ２（１０６）からの超音波とが同時に発信される。ペン先１０７が紙１１０の上で圧力を受けている間中、赤外線パルス、超音波は一定の周期で発射される。その周期は典型的には６０〜１００Ｈｚである。
【００６９】
また、時間DTは赤外線が発射される周期の1/2ではない時間が望ましい。これは、スピーカ位置を補間する際、時間DTを赤外線発射の周期の1/2にした場合よりもそれ以外の値にするほうがペン先１０７の位置を算出する精度が良いからである。
時間DTは0に近い方が良いが、小さくしすぎるとスピーカ１（１０５）及びスピーカ２（１０６）の発信する超音波同士が干渉したり、座標取得装置が超音波を検出するのに失敗したりする可能性があるので、座標検出装置の処理速度などを鑑みて遅延時間を設定することが望ましい。
この赤外線、超音波発信の方式を採用したペン１０１に対応した座標検出装置の構成例は図１と同じなので省略する。
【００７０】
図８は、図１に示した座標検出装置に用いられる制御器の構成図である。
ペン１０１（図１参照）から発射された赤外線をフォトダイオード８０１で検知する。検知した信号はアンプ３（８０２）で増幅され、比較器３（８０３）でその信号レベルを判定し、赤外線を受信したと判断した場合にクロックカウンタ８０４をリセットする信号を出力し、さらに、トリガー発生器８０５へ赤外線を受信したという信号を送出する。
トリガー発生器８０５は電源オンや再起動後にはじめて到着する信号で、２次元コード読み取り器１１６（図１参照）を動作させるトリガー信号を送出する。
【００７１】
また、トリガー発生器８０５は、赤外線受信信号を受信した後で図示しないカウンタをリセットし、クロックカウント数を計測し、図示しないトリガー信号送出ゲートを閉じる。カウンタで所定のカウント数（例えば１秒を示すカウント数）を越えた時トリガー信号送出ゲートを開き、次に赤外線受信信号を受信したときにトリガー信号を２次元コード読み取り器１１６（図１参照）へ送出する準備を整える。
また、トリガー信号は、レジスタ２（８０６）へ送出され、２次元コード読み取り開始時刻をレジスタ２（８０６）に書き込む。
【００７２】
クロックカウンタ８０４からの信号を受けて、ペンアップダウン判定器８１６は、ペン１０１（図１参照）のアップダウンを判定する。カウンタリセットから所定のカウント時間が経過した場合、ペン１０１はアップしたとしてペンアップ信号を送出する。ペンアップ信号を送出している状態で、カウンタのリセットがあった場合は筆記の開始だとしてペンダウンの信号を送出する。また、所定のカウント時間の範囲内にカウントがリセットされる場合、つまり赤外線が周期的に検出される場合は、筆記中であることを示すペンダウン信号を送出する。
【００７３】
ペン１０１から発射された赤外線と同時に発射された超音波を、赤外線を受信した後でマイク１（８０８）とマイク２（８１２）で少し遅れて受信する。マイク１（８０８）及びマイク２（８１２）で入力された信号はアンプ１（８０９）、アンプ２（８１３）でそれぞれ増幅され、比較器１（８１０）、比較器２（８１４）でその信号レベルを判定し、超音波を受信したと判断した場合に、受信したというステータス信号をスピーカ位置検出器８１１に出力する。また、比較器２（８１４）は、その信号レベルを判定する機能を利用して受信した超音波信号の最初の山（半周期）のパルスを出力する。
スピーカ位置検出器８１１は、図３に示すようにクロックカウンタ３０１と比較器１（３０２）、および比較器２（３０５）からのステータス信号からマイク１（８０８）、マイク２（８１２）とスピーカ１（１０５：図１参照「」との距離を距離算出器１（３０３）、距離算出器２（３０６）で算出し、マイク１（８０８）、マイク２（８１２）、スピーカ１（１０５：図１参照）のそれぞれの距離からスピーカ１（１０５）の座標をスピーカ座標算出器で決定することができる。
同様に、赤外線発射からDT時間だけ遅れてスピーカ２（１０６：図１参照）から発射された超音波をマイク１（８０８）、マイク２（８１２）で受信し、スピーカ２（１０６）の座標を決定することができる。
【００７４】
スピーカ位置検出器８１１で検出されたスピーカ座標は、P[スピーカ番号][座標番号]という記号で表すと、P[1][1]、P[2][1]、P[1][2]、P[2][2]、P[1][3]、P[2][3]、P[1][4]、P[2][4]、というような座標列でスピーカ位置補間器８１９に入力される。この座標列をそのまま利用してペン先位置を算出しようとしても同一座標番号を持つスピーカ位置は同一時刻で検出したものではないので不正確なペン先位置しか算出できず、スピーカを二つにした意味がない。
したがって、スピーカ位置補間器８１９ではスピーカ座標を同一時刻で検出されたものとするためにスピーカ座標の補間を行い、ペン先位置の算出精度を向上させる。ところが、ペン先１０７（図１参照）の速度は一定ではなく厳密には同時刻にあるとするスピーカ位置を補間して求めることができない。
【００７５】
しかしながら、超音波を発信する周期は１００Ｈｚ程度であって高速であるため、数点の連続した座標列ではペン先１０７は等速で移動しているものとすることができる。以下のスピーカ座標の補間に関する記述はこの仮定に基づく。尚、８０７は時刻発生器、８１５は周期検出器を示す。
【００７６】
スピーカ位置補間器８１９の動作を詳しく説明する。
スピーカ位置補間器８１９は図１０に示すように補間時刻設定器１００１とスピーカ座標補正器１００２とで構成される。補間時刻設定器１００１にはスピーカ位置検出器８１１（図８参照）からの出力であるスピーカ位置と周期検出器の出力である超音波周期とが入力される。
図１０は、図８におけるスピーカ位置補間器のブロック図である。
超音波周期はこの超音波がスピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）のどちらのスピーカから出力されたものであるかを判定するために使われる。あらかじめ、その周期とスピーカ位置とが補間時刻設定器１００１内にテーブルが設定されていて、それを頼りにその超音波がどちらのスピーカから発信されたものかを特定できる。
【００７７】
ペン１０１が赤外線を発信する周期をT、赤外線の発射から超音波がスピーカ２（１０６）から発射されるまでの遅延時間をDTとする。超音波がスピーカ１（１０５）から発信される時間をそれぞれt1、t2、t3、…、とすると、それに対応するスピーカ１（１０５）の位置は、P[1][1]、P[1][2]、P[1][3]、…、とすることができる。
同様に、超音波がスピーカ２（１０６）から発信される時間をt1+DT、t2+DT、t3+DT、…、とするとそれに対応するスピーカ２（１０６）の位置はP[2][1]、P[2][2]、P[2][3]となる。
補間時刻をスピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）とがそれぞれ超音波を発信した時刻の中間とすることで、ペン先１０７の座標推定の誤差を最小にすることができるので、補間時刻tci-、tci+を次の数式（１０）、（１１）のように表すことができる。ただし、スピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）とが等速で移動していることを仮定している。発信間隔が極短時間であるのでこの仮定は妥当である。
【００７８】
tci- = ti+DT/2                                                …（１０）        tci+ = ti+DT/2+T/2                                            …（１１）
ただし、iは座標番号であって、tci-はtiとti+DTの中間時刻であって、tci+はti+DTとt[i+1](=ti+T)の中間時刻である。この補間時刻は補間時刻設定器で得られる。
【００７９】
次にこの補間時刻に対応するスピーカ座標をスピーカ座標補正器１００２（図１０参照）で求める。
tci-の時、スピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）との補間座標をそれぞれP1(tci-)、P2(tci-)とすると、補間座標P1(tci-)、P2(tci-)は、数式（１２）、（１３）で表される。
P1(tci-) = (P[1][i]*(T-DT/2)/T + P[1][i+1]*DT/2/T)            …（１２）
P2(tci-) = (P[2][i]*(T-DT/2)/T + P[2][i-1]*DT/2/T)            …（１３）
また、tci+の時、スピーカ１（１０５）とスピーカ２（１０６）との補間座標をそれぞれP1(tci+)、P2(tci+)とすると、補間座標P1(tci+)、P2(tci+)は、数式（１４）、（１５）で表される。
P1(tci+) = (P[1][i]*(T/2-DT/2)/T + P[1][i+1]*(T/2+DT/2)/T)    …（１４）
P2(tci+) = (P[2][i]*(T/2+DT/2)/T + P[2][i+1]*(T/2-DT/2)/T)    …（１５）
【００８０】
このようにして、ペン先位置を算出するためのP1()、P2()をスピーカ位置補間器８１９（図８参照）で求める。
【００８１】
この後、ペン先位置算出器８２１では、スピーカ位置補間器８１９で算出したP1、P2を元に図４に示すような計算でペン先座標を求める。ただし、|P1-P2|<h2を満たす必要があるため、前記条件を満たさない場合は、P2の座標を補正してP1との距離を小さくして前記条件を満足した後、図４の計算を行う必要がある。
【００８２】
このようにして算出されたペン先座標は、補間時刻設定器１００１（図１０参照）で設定された時刻とともにメモリコントローラ８１８（図８参照）を通してメモリ８１７（図８参照）に蓄えられ、図示しない外部インタフェースを通じてコンピュータなどに送信することが可能である。
【００８３】
また、２次元コード読み取り器１１６（図１参照）で読み取りができた情報、２次元コードの位置、レジスタ２（８０６：図８参照）にセットされた時刻Ｔ２（２次元コード読み取りを開始した時刻）とをメモリコントローラ８１８は受け取り、メモリ８１７に蓄え、外部インタフェースを通じてペン先座標とともにコンピュータなどに送信する。
【００８４】
次に図９を用いて図８に示した周期検出器８１５について説明する。
図９は、図８に示した周期検出器の説明図である。
比較器２（８１４）より入力された超音波の半周期のパルスが入力されている間クロックカウンタでクロック数を数える。クロックカウンタで数えられたクロック数は、クロック周期ｘクロック数ｘ２（９０２）で超音波周期へと変換することができる。
超音波周期は、図８に示したペン色太さ判定器８２０において、予め定められたペンの色、太さの情報に変換されてメモリコントローラ８１８へ送出される。また、この超音波周期を用いてペン１０１に搭載されている二つのスピーカ１（１０５）、２（１０６：図１参照）のうち、どちらのスピーカから発信されたものか特定することができるので、超音波周期はスピーカ位置補間器８１９へ出力され、ペン先座標とともにメモリ８１７に保存される。
また、ペン先座標、ＩＤ、２次元コード位置などの情報を一旦メモリ８１７に蓄えると説明したが、メモリ８１７に保存することなく、メモリコントローラ８１８が直接データを通信インタフェースに送出するならば、筆記を行いながらリアルタイムで外部の機器と通信が可能になる。また、ペン先座標、ID、２次元コード位置などの情報をメモリに保存しながら、メモリコントローラ８１８がデータを通信インタフェースに送出することも可能である。この場合に、何らかのトラブルで外部機器との通信ができなくなっても筆記されたデータは手書き入力装置本体内のメモリに保存されているので通信が回復した後にデータの転送を行うことが可能になる。
【００８５】
最後に、ペン先座標の補正方法について述べる。
外部のコンピュータでは、手書き入力装置からペン先座標、ID、コードの位置などを受信する。
次に、IDと電子文書とを管理するデータベースへアクセスし、IDより電子文書を特定する。電子文書には２次元コードの位置情報が記録されており、その位置情報と、手書き入力装置から受信した２次元コードの位置情報とを比較する。その比較により、紙の水平方向へのずれ量、垂直方法へのずれ量、あるいはスキューが計算できるので、受信したペン先座標を補正でき、紙へ筆記した位置を高精度に取得することが可能になる。
【００８６】
（作用効果）
コストをかけずに手書き入力装置を構成でき、紙の設置位置が正しくない場合でもペン先座標位置を正しく取得することを可能にする。
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
紙文書にペンで手書きを行い、その筆跡の位置を検出し、コンピュータに入力するための座標入力装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る手書き入力方法を適用した手書き入力装置の構成図である。
【図２】図１に示した手書き入力装置に用いられる座標検出装置の構成図である。
【図３】図１に示したスピーカ位置検出器の変形例を示すブロック図である。
【図４】ペン先位置計算方法の説明図である。
【図５】スピーカ位置補間器のブロック図である。
【図６】赤外線及び超音波の発信タイミングチャートである。
【図７】赤外線及び超音波の発信タイミングチャートである。
【図８】図１に示した制御器の構成図である。
【図９】図８に示した周期検出器の説明図である。
【図１０】図８におけるスピーカ位置補間器のブロック図である。
【図１１】データフォーマットの概要図である。
【図１２】２次元コードの一例を示す図である。
【図１３】データの配置位置を示す図である。
【図１４】２次元コードの一例を示す図である。
【図１５】データの配置位置を示す図である。
【図１６】２次元コードの一例を示す図である。
【図１７】２次元コード読み取り器の一例を示すブロック図である。
【図１８】３次元コード読み取り方法を示すフローチャートである。
【図１９】斜め読み取りの説明図である。
【図２０】黒画素検出の説明図である。
【図２１】頂点候補検出の説明図である。
【図２２】コード枠検出の説明図である。
【図２３】（ａ）は、読み取られたコード画像であり、（ｂ）は、電子的に生成されたコード画像である。
【図２４】（ａ）は、コード位置特定器の一例を示す図であり、（ｂ）は、コード位置特定器の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００    手書き入力装置
１０１    超音波ペン（ペン）
１０２    超音波ペン本体
１０３    ＬＥＤ１
１０４    ＬＥＤ２
１０５    スピーカ１
１０６    スピーカ２
１０７    ペン先
１０８    座標検出装置
１０９    座標検出装置本体
１１０    紙
１１１    マイク１
１１２    外部インタフェース
１１３    フォトダイオード
１１４    クリップ
１１５    マイク２
１１６    ２次元コード読み取り器
１１７    ２次元コード
１１８    カメラ
１２０    制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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