(57)【要約】【課題】筆記手段の筆先Ｐ０の位置の測定における測定誤差をより小さくした電子筆記システムを実現する。【解決手段】筆記手段の筆先Ｐ０の筆記面ＷＳ上における位置を測定する電子筆記システムにおいて、前記筆記手段に、少なくとも２つの測定対象部Ｐ１、Ｐ２を、筆先Ｐ０とこれら各測定対象部部Ｐ１、Ｐ２とが略一直線上にあるように設定しておき、測定手段が、各測定対象部部Ｐ１、Ｐ２の位置を測定し、計算手段が、前記測定手段により測定した各測定対象部部Ｐ１、Ｐ２の位置並びに前記筆先Ｐ０と各測定対象部部Ｐ１、Ｐ２との距離関係に基づき、筆先Ｐ０の筆記面ＷＳ上における位置を算出するように構成した。【選択図】図７
2004029915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記手段の筆先の筆記面上における位置を測定する電子筆記システムであって、
前記筆記手段に、少なくとも２つの測定対象部を、筆先とこれら各測定対象部とが略一直線上にあるように設定しておき、
測定手段が、各測定対象部の位置を測定し、
計算手段が、前記測定手段により測定した各測定対象部の位置並びに前記筆先と各測定対象部との距離関係に基づき、筆先の筆記面上における位置を算出することを特徴とする電子筆記システム。
【請求項２】
前記測定手段は、少なくとも２つの観測部を具備し、これら各観測部と前記測定対象部との距離を計測することにより該測定対象部の位置を決定するものである請求項１記載の電子筆記システム。
【請求項３】
前記測定手段が、前記観測部と前記測定対象部とのうち一方が計測信号を発信してから他方が該計測信号を受信するまでの時間を計測することで観測部と測定対象部との距離を計測する請求項２記載の電子筆記システム。
【請求項４】
前記計測信号が音波を信号媒体とするものである請求項３記載の電子筆記システム。
【請求項５】
前記測定手段と前記筆記手段とのうち一方が、計測信号の発信と略同時にタイミング信号をも発信し、他方が該タイミング信号をも受信する請求項３又は４記載の電子筆記システム。
【請求項６】
前記タイミング信号が電磁波を信号媒体とするものである請求項５記載の電子筆記システム。
【請求項７】
複数の測定対象部のうち１つの位置の測定と他の１つの位置の測定とを時分割で実行する請求項１、２、３、４、５又は６記載の電子筆記システム。
【請求項８】
筆記手段の筆先の筆記面上における位置を測定する方法であって、
前記筆記手段に、筆先とが略一直線上にあるように設定した少なくとも２つの測定対象部の位置を測定するステップと、
前記測定手段により測定した各測定対象部の位置並びに前記筆先と各測定対象部との距離関係に基づき、筆先の筆記面上における位置を算出するステップとを含むことを特徴とする筆先位置測定方法。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の電子筆記システムを構成するために用いられるものであって、少なくとも２つの測定対象部を具備する筆記用機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の共有を好適に支援し得る電子筆記システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、ノートやホワイトボード等に書いた文字、図形、イラストその他の筆記内容を記録しておくことを可能とする電子筆記システムが開発されている。このような電子筆記システムは、筆記行為に用いられる筆記手段の筆先の動きを追跡し、これをディジタルデータに変換するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人が筆記行為を行うとき、筆記手段が筆記面上を上下左右に移動するとともに、筆記手段が上下左右に傾く。特に、日本語の文字を書く場合、筆先を移動させる際の筆記手段の傾きの変化が英語等の筆記と比較して大きい。そして、筆記手段の筆先の位置を測定するとき、筆記手段の傾きが変化するとその測定に誤差が生じる。具体例を挙げて述べると、筆記手段に設定した所定の測定対象点の位置を反復的に測定してその座標データの時系列を獲得するようなシステムでは、筆記手段の傾きの変化に伴い筆先と測定対象点との位置関係が変化してしまう。即ち、筆先の座標が測定対象点の座標から一意に決定されず、なおかつ筆記手段の傾きの大きさ、方向に基づく筆先の座標の較正を行うこともできない。従って、筆記手段の傾きが変化することで筆先の位置の測定に誤差が発生する。結果として、筆先の動きの追跡の精度、ひいては筆記内容の記録の精度を低下させてしまっていた。
【０００４】
以上の問題に鑑みて、本発明は、筆記手段の筆先の位置の測定における測定誤差をより小さくした電子筆記システムを実現することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決すべく、本発明では、筆記手段の筆先の筆記面上における位置を反復的に測定して筆先の座標データの時系列を得る電子筆記システムにおいて、前記筆記手段に、少なくとも２つの測定対象部を、筆先とこれら各測定対象部とが略一直線上にあるように設定しておき、測定手段が、各測定対象部の位置を測定し、計算手段が、前記測定手段により測定した各測定対象部の位置並びに前記筆先と各測定対象部との距離関係に基づき、筆先の筆記面上における位置を算出するものとした。
【０００６】
即ち、筆記手段に設定した複数の測定対象部の位置の測定を実行し、これら複数の測定値に基づいて筆先の位置を算定することにより、筆記手段の傾きの変化に伴う筆先の位置の測定誤差を抑制するようにしたのである。このようなものであれば、筆先の動きの追跡の精度をより高め、筆記内容の記録を確実に行うことが可能となる。特に、日本語により筆記を行う場合等においても有効に機能する電子筆記システムとなる。
【０００７】
なお、筆記面とは、筆記行為等を行うときに筆記手段の筆先を接触させる対象となるもの一般を言い、例えば、ノート、メモパッド等の筆記用紙や黒板、ホワイトボード、フリップチャート等の表面が該当する。筆記面は、通常、略平面であるが、その向きは特に限定されない。筆先と各測定対象部との距離関係とは、予め知得している情報であって、各測定対象部と筆先とのそれぞれの距離についての知識を導くことができるものを言う。
【０００８】
筆記手段に設定した測定対象部の位置を測定する方法として、測定手段に設けた少なくとも２つの観測部と測定対象部とそれぞれの距離を計測することにより、三角測量の方法を用いて測定対象部の位置を決定するものを挙げることができる。観測部と測定対象部との距離の計測は、前記測定手段が、前記観測部と前記測定対象部とのうち一方が計測信号を発信してから他方が該計測信号を受信するまでの時間を計測することによって可能である。このとき、計測信号は、音波を信号媒体とすることが好ましい。
【０００９】
前記測定手段と前記筆記手段とのうち一方が、計測信号の発信と略同時にタイミング信号をも発信し、他方が該タイミング信号をも受信するものであれば、計測信号が発信された時点を測定手段が知ることができる。このタイミング信号は、伝搬速度が十分に速いものであることが望ましいため、電磁波を信号媒体とすることが好適である。
【００１０】
また、複数の測定対象部の位置の測定は、時分割で実行することが簡便である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本発明に係る電子筆記システムは、筆記手段、測定手段並びに計算手段３２を共働させることによりその効用を発揮する。電子筆記システムの構成の一例を、図１に示す。本実施形態における電子筆記システムは、筆記面ＷＳ、例えばホワイトボードのボード面の周縁部に設置した測定用機器２と、該測定用機器２と接続した情報処理装置３とを用いて、筆記手段の筆先Ｐ０の筆記面ＷＳ上における位置を反復的に測定するものである。
【００１２】
筆記手段は、筆記行為等を行うユーザにより直接使用されるものであり、筆記用機器１を用いてなる。筆記用機器１は、筆記具としての機能を有するものとして、若しくは、既製の筆記具に取り付けられるオプション品として構成される。ここに言う筆記具には、種々のペン、鉛筆、万年筆、毛筆、チョークその他のものがおしなべて包含される。図示例では、マーカーペンに該マーカーペンを収容し得るホルダ形の筆記用機器１を取り付け、筆記手段としている。そして、筆記用機器１は、図２に示すように、筆記行為感知部１１と、少なくとも２つの測定対象部１２１、１２２と、タイミング信号発信部１３と、制御部１４とを具備している。
【００１３】
筆記行為感知部１１は、筆記行為が行われていることを感知する、言い換えるならば、筆記手段の筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触していることを感知するものであり、筆圧を検知するセンサ１１ａ等を含んで構成される。かつ、筆記行為感知部１１は、筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触しているか否かに関して、電気的な方法で制御部１４に通知する。
【００１４】
測定対象部１２１、１２２は、測定手段によってその位置が反復的に測定されるものである。本実施形態における筆記用機器１は、２つの測定対象部１２１、１２２を具備し、筆先Ｐ０とこれら測定対象部１２１、１２２とが略一直線上にあるように設定してある。筆先Ｐ０と各測定対象部１２１、１２２との距離関係は既知である。即ち、筆先Ｐ０と各測定対象部１２１、１２２との距離が既知の定数として与えられるか、筆先Ｐ０と各測定対象部１２１、１２２との距離を既知の定数より導くことができる。また、各測定対象部１２１、１２２には、計測信号Ｍ１、Ｍ２を発信する機能を付与してある。本実施形態では、計測信号Ｍ１、Ｍ２は音波、特に超音波を信号媒体とする。よって、各測定対象部１２１、１２２は、超音波発信器１２１ａ、１２２ａを内包する。測定対象部１２１、１２２が発信する計測信号Ｍ１、Ｍ２は、測定手段に設けた観測部により受信される。
【００１５】
タイミング信号発信部１３は、タイミング信号Ｔを発信する。本実施形態では、タイミング信号Ｔは電磁波、特に赤外線を信号媒体とする。よって、タイミング信号発信部１３は、赤外線信号発信装置１３ａを内包する。タイミング信号発信部１３が発信するタイミング信号Ｔは、測定手段に設けたタイミング信号受信部２３により受信される。
【００１６】
制御部１４は、各測定対象部１２１、１２２による計測信号Ｍ１、Ｍ２の発信のタイミング並びにタイミング信号発信部１３によるタイミング信号Ｔの発信のタイミングに関する制御を行う。制御部１４による測定対象部１２１、１２２、タイミング信号発信部１３の制御の一例に関して、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。図２に示す例の制御部１４は、２系統の制御信号Ｓ２、Ｓ３を送出する制御回路１４ａ、計測信号Ｍ１、Ｍ２の基となる信号を発生させる計測信号発生回路１４ｂ、等を有している。制御回路１４ａは、筆記手段の筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触していることを筆記行為感知部１１が感知している間、制御信号Ｓ２、Ｓ３を送出する。制御回路１４ａが送出する各制御信号Ｓ２、Ｓ３は、例えば、所要のパルス幅を有する周期パルスである。そして、一方の制御信号Ｓ２と他方の制御信号Ｓ３との間には時間差を設けてある。計測信号発生回路１４ｂは、各々の測定対象部１２１、１２２の超音波発信器１２１ａ、１２２ａを駆動する信号Ｓ１を供給するものであるが、該計測信号発生回路１４ｂと各超音波発信器１２１ａ、１２２ａとの間にはゲートを介在させており、前記制御信号Ｓ２、Ｓ３のパルスによりゲートが開かれている期間内にのみ信号Ｓ１を（信号Ｓ４、Ｓ５として）超音波発信器１２１ａ、１２２ａに供給可能となっている。また、制御回路１４ａは、タイミング信号発信部１３の赤外線信号発信装置１３ａに向けても制御信号Ｓ２、Ｓ３を送出する。赤外線信号発信装置１３ａは、これら制御信号Ｓ２、Ｓ３（を合わせた、信号Ｓ６）のパルスの立ち上がりと同期して、タイミング信号Ｔを発信する。結果として、筆記手段の筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触しているとき、一方の測定対象部１２１と他方の測定対象部１２２とが時分割で計測信号Ｍ１、Ｍ２を発信するとともに、タイミング信号発信部１３がこれら計測信号Ｍ１、Ｍ２の発信と略同時にタイミング信号Ｔを発信することとなる。計測信号Ｍ１、Ｍ２、タイミング信号Ｔの発信は、筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触している限り反復的に行われる。
【００１７】
因みに、単一の電子筆記システムにおいて、複数の筆記手段を併用することが可能である。例えば、インクの色や筆先Ｐ０の太さ等が相異なる複数の筆記手段を選択的に使用することができる。このような場合に、インクの色や筆先Ｐ０の太さ等を識別するための付加情報を、筆記手段から測定手段に向けて送信するようにすることが好ましい。該付加情報は、例えば、上記のタイミング信号Ｔとともに、あるいはタイミング信号Ｔとは別個に、赤外線信号発信装置１３ａより赤外線信号として送信することができる。
【００１８】
測定手段は、筆記手段に設定した各測定対象部１２１、１２２の位置を測定するものである。測定手段は、その構成要素として、少なくとも測定用機器２を含む。測定用機器２は、通常、筆記面ＷＳの周縁部に取り付けられる。図示例では、測定用機器２をホワイトボートの周縁部に取り付けてある。また、測定用機器２は、パーソナルコンピュータに代表される情報処理装置３と接続してデータの授受を行い得るように構成してある。そして、測定用機器２は、図４に示すように、少なくとも２つの観測部２１、２２と、タイミング信号受信部２３と、計測部２４とを具備している。
【００１９】
観測部２１、２２は、筆記手段に設定した測定対象部１２１、１２２の位置を測定するときの基準となるものである。本実施形態における測定用機器２は、２つの不動の観測部２１、２２を具備する。両観測部２１、２２の間の距離は、既知の定数として与えられるか、既知の定数より導かれる。従って、各観測部２１、２２と測定対象部１２１、１２２とのそれぞれの距離を計測することにより、該測定対象部１２１、１２２の位置を決定することができる。また、各観測部２１、２２には、測定対象部１２１、１２２より発信される計測信号Ｍ１、Ｍ２を受信する機能を付与してある。既に述べたように、本実施形態では、計測信号Ｍ１、Ｍ２は音波、特に超音波を信号媒体とする。よって、各観測部２１、２２は、超音波受信器２１ａ、２２ａを内包する。
【００２０】
タイミング信号受信部２３は、筆記用機器１より送信されるタイミング信号Ｔを受信する。既に述べたように、本実施形態では、タイミング信号Ｔは電磁波、特に赤外線を信号媒体とする。よって、タイミング信号受信部２３は、赤外線信号受信装置２３ａを内包する。
【００２１】
計測部２４は、各観測部２１、２２と測定対象部１２１、１２２とのそれぞれの距離を計測する。本実施形態では、測定対象部１２１、１２２が計測信号Ｍ１、Ｍ２を発信してから観測部２１、２２が該計測信号Ｍ１、Ｍ２を受信するまでの時間を計測することで、観測部２１、２２と測定対象部１２１、１２２との距離を計測する。計測部２４による計測信号Ｍ１、Ｍ２の伝搬時間の計測の一例に関して、図３のタイミングチャートを参照して説明する。図４に示す例の計測部２４は、観測部２１、２２と同数のタイマ２４ａ、２４ｂ、これらタイマ２４ａ、２４ｂにクロックパルスを供給するクロック発生回路２４ｃ、計測信号Ｍ１、Ｍ２の受信と同期してタイマ２４ａ、２４ｂに停止信号Ｓ７、Ｓ８を入力する検出回路２４ｄ、２４ｅ、タイマ２４ａ、２４ｂが計測した計測値を外部の情報処理装置３に送出するためのバッファ２４ｆ、タイマ２４ａ、２４ｂ及びバッファ２４ｆ等に各種制御信号を送出する制御回路２４ｇ、等を有している。タイマ２４ａ、２４ｂは、開始信号が入力されてから停止信号Ｓ７、Ｓ８が入力されるまでの時間ｔａ１、ｔｂ１、ｔａ２、ｔｂ２を計測する、より具体的には、開始信号が入力されてから停止信号Ｓ７、Ｓ８が入力されるまでのクロック数をカウントするものである。開始信号は、制御回路２４ｇにより入力され、停止信号Ｓ７、Ｓ８は、検出回路２４ｄ、２４ｅにより入力される。また、タイマ２４ａ、２４ｂにより計測された計測値は、バッファ２４ｆにもたらされる。検出回路２４ｄ、２４ｅは、観測部２１、２２の超音波受信器２１ａ、２２ａとタイマ２４ａ、２４ｂとの間に介在し、該超音波受信器２１ａ、２２ａが計測信号Ｍ１、Ｍ２を受信したときに停止信号Ｓ７、Ｓ８をタイマ２４ａ、２４ｂに向けて送出する。検出回路２４ｄ、２４ｅは、例えば、超音波受信器２１ａ、２２ａよりもたらされる受信信号を増幅、検波し、しかる後にシュミットトリガ回路を通して方形パルス状の停止信号Ｓ７、Ｓ８を生成し、これをタイマ２４ａ、２４ｂに送出するような構成とすることができる。加えて、各検出回路２４ｄ、２４ｅが出力する停止信号Ｓ７、Ｓ８は、制御回路２４ｇにももたらされる。制御回路２４ｇは、タイミング信号受信部２３の赤外線信号受信装置２３ａがタイミング信号Ｔを受信したときに開始信号を両タイマ２４ａ、２４ｂに向けて送出する。開始信号は、例えば、タイミング信号Ｔの立ち上がりの瞬間とタイマ２４ａ、２４ｂによる計測の開始とを略同期させるものである。
【００２２】
つまり、筆記手段より赤外線信号の形で送信されるタイミング信号Ｔを計測開始の合図として利用し、測定対象部１２１より超音波信号の形で送信される計測信号Ｍ１が観測部２１に到達するまでの時間ｔａ１をタイマ２４ａによって、観測部２２に到達するまでの時間ｔｂ１をタイマ２４ｂによって、それぞれ計測することができる。両タイマ２４ａ、２４ｂにおける計測が終了したとき、即ち、両検出回路２４ｄ、２４ｅから停止信号Ｓ７、Ｓ８がもたらされたとき、制御回路２４ｇは、バッファ２４ｆに向けて制御信号を送出する。該制御信号を受け取ったバッファ２４ｆは、インタフェース２５を介して外部の情報処理装置３に向けて計測値を送出する。計測値の送出の後、制御回路２４ｇが両タイマ２４ａ、２４ｂにリセット信号を入力してタイマ２４ａ、２４ｂのカウンタをリセットする。但し、リセット信号は、上記の開始信号とともにタイマ２４ａ、２４ｂに入力されてもよい。同様にして、筆記手段より送信されるタイミング信号Ｔを計測開始の合図として利用し、測定対象部１２２より送信される計測信号Ｍ２が観測部２１に到達するまでの時間ｔａ２をタイマ２４ａによって、観測部２２に到達するまでの時間ｔｂ２をタイマ２４ｂによって、それぞれ計測することができる。
【００２３】
さらに、本実施形態における測定手段は、上記の測定用機器２と接続した情報処理装置３をもその構成要素としている。情報処理装置３は、例えば、図５に示すように、プロセッサ３ａ、メインメモリ３ｂ、ハードディスクドライブに代表される補助記憶手段３ｃ、グラフィクスチップ、ビデオメモリ等を内包してなる表示制御手段３ｄ、外部とデータの授受を行うための通信インタフェース３ｅ、等が、制御装置、即ちシステムコントローラ３ｆ、Ｉ／Ｏコントローラ３Ｇによって制御され連携して動作するものである。システムコントローラ３ｆはプロセッサ３ａのプロセッサ３ａバス、メインメモリ３ｂのメモリバス等の間に介在するものであり、ＰＣＩブリッジやメモリコントローラを内包している。Ｉ／Ｏコントローラ３Ｇは、プロセッサ３ａと周辺機器との間のやりとりを制御する。通常、プロセッサ３ａによって実行されるべきプログラムが補助記憶手段３ｃに格納されており、プログラムの実行の際には補助記憶手段３ｃからメインメモリ３ｂに読み込まれ、プロセッサ３ａによって解読される。そして、該プログラムに従い上記のハードウェア資源を作動して、少なくとも、図６に示す位置決定部３１としての機能を発揮するようにしている。
【００２４】
位置決定部３１は、各観測部２１、２２と測定対象部１２１、１２２とのそれぞれの距離の計測値より、測定対象部１２１、１２２の位置を決定する。既に述べたように、２つの観測部２１、２２の間の距離が既知であるから、これら両観測部２１、２２を結ぶ線分を基線とした三角測量の方法を用いて測定対象部１２１、１２２の位置を決定することが可能である。位置決定部３１は、計測部２４のバッファ２４ｆよりインタフェース２５並びに通信インタフェース３ｅを介してもたらされる２つの計測値と、両観測部２１、２２の間の距離の値とを用いて、測定対象部１２１、１２２の観測部２１、２２に対する相対的な位置を計算しその座標データを得る。本実施形態における位置決定部３１は、ソフトウェアを主体として構成される。なお、筆記手段が複数の測定対象部１２１、１２２を具備していることから、測定手段はこれら各測定対象部１２１、１２２についてその位置の測定を行い、各測定対象部１２１、１２２の位置に関する座標データの組を取得する必要がある。本実施形態では、筆記手段の筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触している限りにおいて、一方の測定対象部１２１と２つの観測部２１、２２との各距離の計測と、他方の測定対象部１２２と２つの観測部２１、２２との各距離の測定とが、計測部２４によって交互にかつ反復的に行われる。従って、位置決定部３１では、連続して計測部２４よりもたらされる計測値より算出した２つの座標データを１つの組とし、これをメインメモリ３ｂ若しくは補助記憶手段３ｃの所要の記憶領域に格納する。
【００２５】
即ち、本実施形態における測定手段は、測定用機器２並びに情報処理装置３の機能を利用してなり、観測部２１、２２、タイミング信号受信部２３、計測部２４、座標決定部３１を具備する。
【００２６】
因みに、音波の空気中における伝搬速度は、温度により変化する。よって、常に精度の高い測定を行うことができるように、測定手段を構成する要素である測定用機器２若しくは情報処理装置３に、図示しない温度センサ等を設けておき、該温度センサによる温度の計測値に基づき測定対象部１２１、１２２と観測部２１、２２との距離の計測を較正することが望ましい。
【００２７】
そして、計算手段３２は、測定手段により測定した各測定対象部１２１、１２２の位置並びに筆先Ｐ０と各測定対象部１２１、１２２との距離関係に基づいて、筆先Ｐ０の筆記面ＷＳ上における位置を算出する。本実施形態において、計算手段３２は、測定用機器２と接続した情報処理装置３を利用してなる。計算手段３２は、筆先座標計算部３２１、筆先座標格納部３２２を具備している。
【００２８】
筆先座標計算部３２１は、測定手段により測定された筆記手段の各測定対象部１２１、１２２の位置の座標データから筆先Ｐ０の位置を計算し、その座標データを得る。本実施形態における筆先座標計算部３２１は、ソフトウェアを主体として構成される。
【００２９】
筆先座標格納部３２２は、メインメモリ３ｂ若しくは補助記憶手段３ｃの所要の記憶領域を利用して構成され、筆先Ｐ０の座標データを格納する。筆記手段に設定した各測定対象部１２１、１２２の位置の測定並びに筆先Ｐ０の位置の算出は、筆先Ｐ０が筆記面ＷＳに接触している限り反復的に行われ、筆先座標格納部３２２はその結果得られる時系列の座標データを格納することとなる。筆先Ｐ０の座標データは、筆記手段を用いた筆記行為の１回のストローク（筆先Ｐ０が筆記面ＷＳと接触してから離間するまで）単位で区分され、格納されることが好ましい。
【００３０】
筆先座標格納部３２２に格納された時系列の座標データは、筆記手段を用いた筆記における筆記内容の保存や筆記行為の再現等に用いることができる。勿論、筆記面ＷＳに書かれた文字、図形、イラスト等を、情報処理装置３のディスプレイ上に表現するようなことも可能である。加えて、インクの色や筆先Ｐ０の太さ等を識別するための付加情報が筆記手段から送信されるような場合には、測定手段においてこれを受信し、筆先座標格納部３２２において該付加情報と筆先Ｐ０の座標データとを関連づけて格納しておくことができる。このようなものであれば、筆記面ＷＳに書かれた筆記内容とともに、インクの色や筆先Ｐ０の太さ等をも再現可能となる。
【００３１】
なお、位置決定部３１、筆先座標計算部３２１、筆先座標格納部３２２は、測定用機器２に内包されていてもよい。また、計測部２４は、情報処理装置３に内包されていてもよい。
【００３２】
以降、測定手段が具備する２つの観測部２１、２２と筆記手段に設定した２つの測定対象部１２１、１２２との距離をそれぞれ計測することによって、筆記手段の筆先Ｐ０の位置を一意に決定可能であることを示す。
【００３３】
図７に示すように、３次元ユークリッド空間における、筆記手段の筆先Ｐ０の座標をＰ０（ｘ０，ｙ０，０）、２つの測定対象部１２１、１２２の座標をそれぞれＰ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とおく。ここで、筆記面ＷＳ；ｚ＝０とし、筆記手段の３点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２はｚ＞０の領域に存在しているとする。また、筆先Ｐ０と各測定対象部Ｐ１、Ｐ２との距離関係が既知であり、Ｐ０とＰ１との距離をｋａ、Ｐ０とＰ２との距離をａ（但し、０＜ｋ＜１）とする。ａ、ｋは、それぞれ既知の定数である。
【００３４】
他方、測定手段が具備する２つの観測部２１、２２の座標をそれぞれＰ４（０，０，ｍ）、Ｐ５（０，ｌ，ｍ）とおく。ｌは２つの観測部Ｐ４、Ｐ５の間の距離、ｍは観測部Ｐ４、Ｐ５と筆記面ＷＳとの距離であり、それぞれ既知の定数である。但し、観測部Ｐ４から筆記面ＷＳまでの距離と、観測部Ｐ５から筆記面ＷＳまでの距離とが相違することを妨げない。
【００３５】
このとき、測定対象部Ｐ１と観測部Ｐ４との距離の測定値をｄ１１、測定対象部Ｐ１と観測部Ｐ５との距離の測定値をｄ１２とおくと、
ｄ１１２＝ｘ１２＋ｙ１２＋（ｚ１−ｍ）２
ｄ１２２＝ｘ１２＋（ｙ１−ｌ）２＋（ｚ１−ｍ）２
が成立する。同様に、測定対象部Ｐ２と観測部Ｐ４との距離の測定値をｄ２１、測定対象部Ｐ２と観測部Ｐ５との距離の測定値をｄ２２とおくと、
ｄ２１２＝ｘ２２＋ｙ２２＋（ｚ２−ｍ）２
ｄ２２２＝ｘ２２＋（ｙ２−ｌ）２＋（ｚ２−ｍ）２
が成立する。
【００３６】
また、２つの測定対象部Ｐ１、Ｐ２の間の距離について、
（ａ−ｋａ）２＝（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２＋（ｚ２−ｚ１）２
が成立する。
【００３７】
加えて、筆先Ｐ０と各測定対象点Ｐ１、Ｐ２とは略一直線上に並んでいる、あるいは、筆先Ｐ０の位置の測定において筆先Ｐ０と各測定対象点Ｐ１、Ｐ２とは一直線上に並んでいると見なすことができる。さらに、筆記行為が行われているとき、筆記手段の筆先Ｐ０は筆記面ＷＳｚ＝０と接触しているから、
ｚ１＝ｋｚ２
が成立する。
【００３８】
上述のように、６つの未知数ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２に対して６つの方程式が成立しているため、ｄ１１、ｄ１１、ｄ２１、ｄ２２を測定することによりこれらの未知数ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２を決定可能であることがわかる。因みに、Ｐ１、Ｐ２の座標を決定するとき、必ずしも上記の連立方程式の解析解を利用する必要はなく、許容される範囲内で近似した解を求めることとしてもよい。
【００３９】
そして、２つの測定対象部Ｐ１、Ｐ２の座標を決定すれば、筆記手段の筆先Ｐ０の座標を算出可能である。即ち、
ｘ０＝（ｘ１−ｋｘ２）／（１−ｋ）
ｙ０＝（ｙ１−ｋｙ２）／（１−ｋ）
となる。勿論、Ｐ０の座標を決定するときにも、許容される範囲内で近似した解を求めることとしてもよい。
【００４０】
従って本実施形態によれば、筆記手段に、少なくとも２つの測定対象部１２１、１２２を、筆先Ｐ０とこれら各測定対象部１２１、１２２とが略一直線上にあるように設定しておき、測定手段が、各測定対象部１２１、１２２の位置を測定し、計算手段３２が、前記測定手段により測定した各測定対象部１２１、１２２の位置並びに前記筆先Ｐ０と各測定対象部１２１、１２２との距離関係に基づき、筆先Ｐ０の筆記面ＷＳ上における位置を算出するように構成したため、筆記手段の傾きの変化に伴う筆先Ｐ０の位置の測定誤差を抑制することができ、筆先Ｐ０の動きの追跡の精度をより高め、筆記内容の記録を確実に行うことが可能となる。特に、日本語により筆記を行う場合等においても有効に機能する電子筆記システムとなる。また、測定対象部１２１、１２２を必ずしも筆先Ｐ０の近傍に設定する必要がないため、筆記用機器１、測定用機器２の設計の自由度も高まる。
【００４１】
前記測定手段は、少なくとも２つの観測部２１、２２を具備し、これら各観測部２１、２２と前記測定対象部１２１、１２２との距離を計測することにより該測定対象部１２１、１２２の位置を決定するものであるため、既存の距離計測装置を利用して構成することができる。
【００４２】
前記測定手段が、前記観測部２１、２２と前記測定対象部１２１、１２２とのうち一方が計測信号Ｍ１、Ｍ２を発信してから他方が該計測信号Ｍ１、Ｍ２を受信するまでの時間を計測することで観測部２１、２２と測定対象部１２１、１２２との距離を計測するものであるため、測定用機器２の構成を簡単なものとでき、システムを大がかりなものにする必要がない。
【００４３】
前記計測信号Ｍ１、Ｍ２が音波を信号媒体とするものであるため、既存の超音波発信、受信装置を利用でき、安価に構成できる。かつ、マイクロ波等を信号媒体とする場合と比較して電子機器や金属類に与える影響、あるいはこれらより受ける影響が小さく、安定的に筆先Ｐ０の位置の測定を実行できる。
【００４４】
前記測定手段と前記筆記手段とのうち一方が、計測信号Ｍ１、Ｍ２の発信と略同時にタイミング信号Ｔをも発信し、他方が該タイミング信号Ｔをも受信するものであれば、タイミング信号Ｔの受信と計測信号Ｍ１、Ｍ２の受信との時間差を計測信号Ｍ１、Ｍ２の到達時間とすることができ、計測信号Ｍ１、Ｍ２を発信する側は信号の発信のみを、計測信号Ｍ１、Ｍ２を受信する側は信号の受信処理のみを行えばよい。即ち、筆記用機器１と測定用機器２との間で複雑な通信を行う必要がなく、筆記用機器１、測定用機器２の内部構成の簡略化や処理の高速化につながる。
【００４５】
前記タイミング信号Ｔが電磁波を信号媒体とするものであれば、その伝搬速度が十分に速いものであるため、距離の計測を適切に実行できる。そして、筆記手段と測定手段との間をワイヤレス化できる。また、タイミング信号Ｔを搬送波として付加情報等の情報の送受信を実行することも可能である。
【００４６】
複数の測定対象部１２１、１２２のうち１つの位置の測定と他の１つの位置の測定とを時分割で実行するものであれば、各測定対象部１２１、１２２と観測部２１、２２との間で送受信されるそれぞれの計測信号Ｍ１、Ｍ２を相異なる周波数に設定したり、それぞれの計測信号Ｍ１、Ｍ２を識別するための識別子を該計測信号Ｍ１、Ｍ２に乗せたりする必要がないため、計測信号Ｍ１、Ｍ２の送信器、受信器等を簡単な構成のものとでき、かつ計測信号Ｍ１、Ｍ２の送受信において周波数の変復調その他の煩雑な処理を行う必要がなく、そのためのハードウェア資源、ソフトウェア資源も不要である。しかも、本実施形態では、計測信号Ｍ１、Ｍ２として超音波信号を用いているため、複数の測定対象部１２１、１２２の位置の測定を周波数分割方式で行う、即ち各測定対象部１２１、１２２と観測部２１、２２との間で送受信されるそれぞれの計測信号Ｍ１、Ｍ２を相異なる周波数に設定するものとすれば、共振周波数の相異なる超音波受信器２１ａ、２２ａを用いる必要が生じる。本実施形態の例で言えば、測定用機器２に設けるべき超音波受信器２１ａ、２２ａ、言い換えるならば観測部２１、２２の数が４つに倍増し、製造コストの増大を招く。しかし、本実施形態のごとく、複数の測定対象部１２１、１２２の位置の測定を時分割で行うものとすれば、観測部２１、２２は２つでよく、各測定対象部１２１、１２２の位置の測定において観測部２１、２２を共用できる。
【００４７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、計測信号、タイミング信号の送受信は、上記実施形態以外の態様をとり得る。例えば、測定用機器２よりタイミング信号を発信し、これを受信した筆記用機器１が測定対象部より計測信号を発信する態様とすれば、測定用機器２においてタイミング信号を発信してから計測信号を受信するまでの時間を計測できる。計測信号を測定用機器２側が発信し、これを筆記用機器１に設定した測定対象部が受信するまでの時間を計測するものとしてもよい。また、筆記用機器１を測定用機器２とを有線接続してもよい。この場合には、タイミング信号等の送受信を有線で行うことができる。
【００４８】
加えて、複数の測定対象部の位置の測定を時分割以外の方式で行うことを妨げない。
【００４９】
さらには、筆記手段に設定した測定対象部の位置の測定を、必ずしも三角測量の方法を用いて行うとは限られない。例えば、測定手段が、複数方向から測定対象部を光学的に観測し、その位置を直接的に測定するようなものであってもよい。
【００５０】
本発明の電子筆記システムは、パーソナルコンピュータ等の表示画面を投影するプロジェクタと組み合わせて用いることができる。より具体的には、プロジェクタの投影スクリーンを筆記面ＷＳとし、この筆記面ＷＳ上で筆記手段を上下左右に移動させて、測定手段、計算手段を介して筆先Ｐ０の座標データを前記パーソナルコンピュータ等にフィードバックすることで、筆記手段をポインティングデバイスとして使用可能である。このような場合における筆記手段は、必ずしも筆記面ＷＳ上にインク、炭素粉等を残さない。
【００５１】
その他各部の具体的構成は上記実施形態には限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、筆記手段の筆先の位置の測定における測定誤差をより小さくした電子筆記システムを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電子筆記システムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態における筆記手段のブロック図。
【図３】同実施形態における電子筆記システムのタイミングチャート。
【図４】同実施形態における測定用機器のブロック図。
【図５】同実施形態における情報処理装置のハードウェア資源構成を示す図。
【図６】同情報処理装置の機能ブロック図。
【図７】電子筆記システムによる筆先の位置の測定について説明する図。
【符号の説明】
１…筆記用機器
１２１、１２２…測定対象部
２…測定用機器
２１、２２…観測部
Ｐ０…筆先
ＷＳ…筆記面
【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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