(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、該表面に広がっており該表面上の複数の位置を符号化する位置符号化パターンとを備えた位置決定のための製品であって、
前記複数の位置の各々が、前記位置符号化パターンの特定の部分により符号化され、前記位置符号化パターンの特定の部分の各々が、また隣接位置の符号化にも寄与しており、
前記位置符号化パターンが、更に、第１の所定数のシンボルを含む第１のシンボル並びであって、該第１のシンボル並びから第２の所定数のシンボルが取られたときに、前記第１のシンボル並び内におけるそれらのシンボルの位置が確定するという特性を有するものに基づいており、
前記第１のシンボル並びが、前記表面上の第１の次元における位置を決定するために用いられ、
前記位置符号化パターンが、前記第１のシンボル並びに従って配列された少なくとも１つの第１のシンボルの行と、前記第１のシンボル並びと同じ特性を有し前記第１のシンボル並びの長さと異なる長さを有する第２のシンボル並びに従って配列された少なくとも１つの第２のシンボルの行とを含み、前記第１及び第２のシンボル並びが繰り返されるときに、前記第１及び第２の行に沿う前記第１及び第２のシンボル並びの間でずれが得られるという特徴を有する製品。
【請求項２】
前記第２のシンボル並びは、前記第１のシンボル並びの一部である請求項１に記載の製品。
【請求項３】
前記位置符号化パターンが、複数の第１の行及び複数の第２の行を含んでおり、前記第１及び第２のシンボル並びの間のずれが、異なる行の間で異なる大きさを有する請求項１又は２に記載の製品。
【請求項４】
隣り合う第１及び第２の行の各対における前記第１及び第２のシンボル並びの間のずれが、複数の所定の範囲の一つに収まる請求項３に記載の製品。
【請求項５】
前記位置符号化パターンが、更に、前記第１のシンボル並びと同じ特性を有する第３のシンボル並びに基づいており、前記第３のシンボル並びが、前記表面の第２の次元における位置を決定するために用いられるものである請求項３又は４に記載の製品。
【請求項６】
前記第３のシンボル並びが、前記ずれを表す複数の数字からなる数字列である請求項５に記載の製品。
【請求項７】
前記第１のシンボル並びが２進数の列であり、前記第３のシンボル並びが異なる基数の数字列である請求項５に記載の製品。
【請求項８】
前記第１及び第２の行が、前記第１及び第２のシンボル並びにおけるいろいろな位置から開始される請求項３〜７の何れか一つに記載の製品。
【請求項９】
前記シンボルが、同じ形状で異なる大きさの第１及び第２のタイプのものである請求項１〜８の何れか一つに記載の製品。
【請求項１０】
表面上の複数の位置を符号化するようデザインされた位置符号化パターンを生成する方法であって、
第１の所定数のシンボルを含む第１のシンボル並びであって、該第１のシンボル並びから第２の所定数のシンボルが取られたときに、前記第１のシンボル並び内におけるそれらのシンボルの位置が確定するという特性を有する前記第１のシンボル並びに従う少なくとも１つの第１のシンボルの行を配列するステップと、
前記第１のシンボル並びと同じ特性を有し前記第１のシンボル並びの長さと異なる長さを有する第２のシンボル並びに従う少なくとも１つの第２のシンボルの行を、前記第１及び第２のシンボル並びが繰り返されるときに、前記第１及び第２の行に沿う前記第１及び第２のシンボル並びの間でずれが得られるような方法で配列するステップと、
を備えた方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２のシンボル並びに従って配列されたシンボルで、複数の第１の行及び複数の第２の行を生成するステップを更に備えた請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
隣り合う第１及び第２の行の各対における前記第１及び第２のシンボル並びの間にずれを与えるステップであって、該ずれが、複数の所定の範囲の一つに収まるように与えられるものを更に備えた請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２のシンボル並びの間のずれが前記第１のシンボル並びと同じ特性を有する数字列上で再現できるような、前記第１及び第２のシンボル並び内における位置で、前記第１及び第２の行をそれぞれ開始するステップを更に備えた請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
コンピュータプログラムが格納されたコンピュータ用記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムが、請求項１０〜１３の何れか一つに記載の方法に従って、前記位置符号化パターンを生成する命令を備えるコンピュータ用記憶媒体。
【請求項１５】
複数のシンボルを含む位置符号化パターンを備えた表面上の部分表面の位置を、前記部分表面を表す入力信号に基づいて決定するためのコンピュータプログラムが格納されたコンピュータ用記憶媒体であって、
前記位置符号化パターンが、第１の所定数のシンボルを含む第１のシンボル並びであって、該第１のシンボル並びから第２の所定数のシンボルが取られたときに、前記第１のシンボル並び内におけるそれらのシンボルの位置が確定するという特性を有するものに基づいており、
更に、前記位置符号化パターンが、前記第１のシンボル並びに従って配列された少なくとも１つの第１のシンボルの行と、前記第１のシンボル並びと同じ特性を有し前記第１のシンボル並びの長さと異なる長さを有する第２のシンボル並びに従って配列された少なくとも１つの第２のシンボルの行とを含み、前記第１及び第２のシンボル並びが繰り返されるときに、前記第１及び第２の行に沿う前記第１及び第２のシンボル並びの間でずれが得られるものであり、
前記コンピュータプログラムが、
前記入力信号から所定数のシンボルグループに配列されている複数のシンボルを識別する命令と、
所定のシンボル並びにおける各シンボルグループの位置を決定する命令と、
前記所定のシンボル並びにおけるシンボルグループの相対位置に基づいて差の数を決定する命令と、
所定の数字列における前記差の数の位置を決定する命令と、
前記所定の数字列における前記差の数に基づいて、前記表面上の前記部分表面の位置のための第１の座標を決定する命令と、
前記所定のシンボル並びにおける隣接する２つのシンボルグループの相対位置に基づいて、前記表面上の前記部分表面の位置のための第２の座標を決定する命令と、
を備えた記憶媒体。
【請求項１６】
前記位置符号化パターン内の前記シンボルが、各シンボルグループが１つの行から取られるように、複数行に配列され、
前記第２の座標を決定するための命令が、
隣接する行からの２つのシンボルグループに関し、前記シンボル並びが前記行で開始される位置を決定する命令と、
それらの２つの開始位置及び前記第１のシンボル並びにおける前記２つのシンボルグループの相対位置から開始することによって、前記第２の座標を決定する命令を備えた請求項１５に記載の記憶媒体。
【請求項１７】
前記第１の所定のシンボル並びにおける各シンボルグループの位置が、第１のテーブルから取得され、
前記所定の数字列における前記差の数の位置が、第２のテーブルから取得されるものである請求項１５又は１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記開始位置が、第３のテーブルから取得されるものである請求項１７に記載の記憶媒体。
【請求項１９】
表面上の複数の部分表面のうちの１つの部分表面を画像化するためのセンサと、請求項１〜９の何れか１つに記載の製品上の位置符号化パターンを復号化するよう適合された画像処理手段と、を備えた位置決めのための装置であって、
前記画像処理手段が、
前記センサの入力信号から所定数のシンボルグループに配列されている複数のシンボルを識別する手段と、
所定のシンボル並びにおける各シンボルグループの位置を決定する手段と、
前記所定のシンボル並びにおけるシンボルグループの相対位置に基づいて差の数を決定する手段と、
所定の数字列における前記差の数の位置を決定する手段と、
前記所定の数字列における前記差の数に基づいて、前記表面上の前記部分表面の位置のための第１の座標を決定する手段と、
前記所定のシンボル並びにおける隣接する２つのシンボルグループの相対位置に基づいて、前記表面上の前記部分表面の位置のための第２の座標を決定する手段と、
を備える装置。
【請求項２０】
前記表面上への書込みを可能とするペン先を更に備えた請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
位置情報の無線送信のための手段を更に備えた請求項１９又は２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は請求項１の前文にかかる位置決定製品に関する。また、本発明は位置符号化パターンの生成方法、位置符号化パターンの使用、位置決定装置、および位置符号化パターンの生成および復号化用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体に関する。
【０００２】
【発明の背景】
例えば、図面のディジタル化や手書き情報を電子化しようとする場合等、表面上の絶対位置が決定可能であることが望ましい場合が多い。
【０００３】
米国特許番号５、８５２，４３４に絶対位置の決定装置が記載されている。該装置は、Ｘ座標およびＹ座標の決定を可能とする位置コードが設けられた書き込み面と、位置コードの検出が可能な検出器と、検出された位置コードを基に書き込み面に対する検出器の位置決定が可能なプロセッサとから構成される。
【０００４】
上記米国特許番号５，８５２，４３４には、位置コードとして３例が挙げられている。第１の例はドットであり、各ドットは３つの同心円から構成されている。最外円はＸ座標を表し、中間円がＹ座標を表している。さらに外側の２つの円は１６分割されており、これらの埋まり具合により異なる数字が示される。つまり座標Ｘ，Ｙの各ペアは固有の外観を有するドットで符号化される。
【０００５】
第２の例では、バーコードを利用して座標が書き込み面の各点に示さてれおり、Ｘ座標のバーコードはＹ座標のバーコードの上に配置されている。
【０００６】
第３の例として、チェッカー盤パターンを用いてＸ座標とＹ座標が符号化可能であると記載されている。しかしながらチェッカー盤パターンの構成や座標への変換方法については説明されていない。
【０００７】
公知のパターンには、該パターンが複雑なシンボルから構成されるという問題がある。シンボルを小さくするとパターン化された書き込み面の製造が一層困難となり、位置決定を誤る危険性が高くなる。一方シンボルを大きくすると位置解像度が低下してしまう。
【０００８】
さらに解釈の対象であるシンボルが複雑であるので、画像処理がかなり複雑化するという問題もある。
【０００９】
また位置決定を行うためには、少なくとも１つのシンボルを完全に記録する必要があり、このためシンボルの記録に用いる装置のセンサ表面を４つのシンボルが同時に記録できるように十分大きくしなくてはならない。
【００１０】
国際特許出願番号ＷＯ９２／１７８５９は、所謂ウィンドウパターンと称されるパターンが設けられたコード面を具備する位置決定装置を開示している。これは、該パターンには、所定の大きさを有する該パターンにおける任意の部分表面各々に対し、該パターン中の夫々の位置が決定可能であるという特性があることを意味する。該パターンは、所謂ｍ並びから構成され、それは、長さｋを有する部分並びの各々が、このｍ並び中に一度しか出現しない特性を有している。
【００１１】
上記国際特許出願ＷＯ９２／１７８５９の添付Ａに、以下のパターン構成方法および位置復号化方法の例が示されている。
まず、ｓ＝（０，０，１，０，１，１，１）およびｔ＝（０，１，１）のｍ並びから始める。パターンの第１縦列を並びｓと同じにして位置符号化パターンを形成する。以降の列の形成にはｔ並びを参照する。ｔ並びの第１要素が０の場合、第２縦列はs並びから構成される。第１要素が代わりに１の場合は、第２縦列は１つ円シフトさせたs並びから構成される。以降の列はｔ並びの要素の値により同様に形成される。この結果、以下のパターンが得られる。
０  ０  １  １
０  ０  ０  １
１  １  ０  ０
０  ０  １  ０
１  １  ０  １
１  １  １  ０
１  １  １  １
【００１２】
ここでパターン内の以下の部分集合で示される部分表面の位置検出を行うとする。
１  ０  ０
０  １  ０
１  ０  １
【００１３】
部分集合の第１縦列は（１、０、１）である。該部分並びはs並び中の位置２に出現する。部分集合の円シフトは（１，１）である。該部分並びはt並び中の位置１に出現する。パターン内の累積シフトは（０、０、１、２）となるので、部分集合の垂直位置は、２＋０＝２となる。従って、部分表面上の部分集合の位置は（１，２）となる。
このパターンにより、複雑なシンボルを用いる必要性や、１つのシンボルを完全かつ明確に記録するには４つのシンボルの記録が必要である等の上述した問題は解決される。
【００１４】
しかしながら、この種の位置符号化パターンの興味深い特性は、多数の特異な位置で大きなパターンを符号化し、可能な限り大きな表面上での位置決定を可能とすることにある。上記の例では、s並び長により縦（垂直）方向の大きさが、またt並び長により横（水平）方向の大きさが限定されている。ところが、並びには、ｋビットの部分並びを取った場合、該部分並びが並び中１つの位置にしか出現しない特性を持たなければならないので、上記両並び長を無限に伸ばすことは出来ない。この様に並び長を伸ばすと部分並び長も伸ばさなくてはならないので、位置決定のために記録がされるべき部分表面が拡大してしまう。
【００１５】
【発明の概要】
本発明の目的は、上記問題を完全あるいは部分的に解決することにある。
【００１６】
上記目的は、請求項１にかかる製品、請求項１０にかかる位置符号化パターン生成方法、請求項１４、１５、および１６にかかる電子記憶媒体、請求項２０にかかる位置決定装置、および請求項２３にかかる位置符号化パターンの使用により達成される。
【００１７】
つまり、本発明は位置決定製品に関し、該位置決定製品は表面と、該表面全体に設けられ該表面上の複数の位置を符号化する位置符号化パターンとを具備しており、前記複数の位置の各々は位置符号化パターンの特定部分により符号化され、位置符号化パターンの特定部分の各々は隣接位置の符号化にも寄与し、前記位置符号化パターンはさらに、第１の所定数のシンボルを含む第１のシンボルの並びに基づき、第１のシンボルの並びは、第２の所定数のシンボルを第１のシンボルの並びから取った場合、該シンボルの第１のシンボルの並び中における位置が一義的に決定される特性を有しており、第１のシンボルの並びは表面上の第１の次元における位置決定に用いられる。また、位置符号化パターンは、第１のシンボルの並びにより配置される第１のシンボル行を少なくとも１つ含み、第１のシンボルの並びと同一特性を有する第２のシンボルの並びにより配置される第２のシンボル行を少なくとも１つ含み、第１および第２のシンボルの並びを列同士で繰り返すと、第１および第２の行に沿って第１と第２のシンボルの並び間のずれが得られる。
【００１８】
第１と第２のシンボルの並び間のずれを用いることで、第１および第２のシンボルの並びが符号化に用いられる方向においてより多くの位置の符号化が可能となる。第１のシンボルの並びの長さをｎ、第２のシンボルの並びの長さをｎ−１とすると、第１と第２のシンボルの並び間で得られる第１のシンボルの並びが用いられる方向での第１のずれ、すなわち干渉を利用すると、同じく第１のシンボルの並びが用いられる方向において、ｎ個ではなくｎ（ｎ−１）個の位置で符号化が可能となる。
【００１９】
該位置符号化パターンが前置きで説明したウィンドウパターンと同一タイプであること、つまり同一特性を有することは明らかである。
【００２０】
本願においては、「行」は広義に解釈され、水平方向の行に限られることはなく、水平面に対してあらゆる角度で配置された行を含む。
【００２１】
上述の特性を有するシンボルの並びの１例として、前置きで説明したｍ並びが挙げられる。
【００２２】
最良の形態では、第２のシンボルの並びは第１のシンボルの並びの部分集合である。これはパターンを復号化する際に必要となるメモリを小さくできるという点で有利である。
【００２３】
位置符号化パターンは２行のみで生成可能である。しかしながら、大方の適用では両次元において広がる表面上の位置決定が必要である。このため、より優れた形態では、位置符号化パターンを、複数の第１の行と複数の第２の行とから構成し、第１と第２のシンボルの並び間で生じるずれの大きさを行間毎に異ならせている。該行間毎に異なるずれが、第２の次元における位置決定に使用可能である。
【００２４】
表面上の第２の次元における位置決定を効率的に実施するには、位置符号化パターンを、隣接する第１および第２の行のペアにおける第１と第２のシンボルの並び間のずれが、複数の所定範囲のうちの１つとなるよう配置することが好ましい。この様にすると２つの隣接する行のペア間のずれは、ペアの行に沿う方向で所定の範囲内でしか変化しない。従って、該範囲はペアの行に沿う方向で一定である。
【００２５】
より優れた形態では、位置符号化パターンはさらに、第１のシンボルの並びと同一特性を有する第３のシンボルの並びに基づいていても良く、第３のシンボルの並びは表面上の第２の次元における位置決定に用いられる。
【００２６】
従って第１の次元における符号化可能な位置数が増加しても、第２の次元における符号化が上述したタイプのシンボルの並びにより実施可能となる。これにより、容量が必要となるような計算をせずに、第２の次元における位置決定が可能となる。テーブルを一回検索すれば良いだけである。
【００２７】
第３のシンボルの並びは、各々が前記ずれとして作用する数字から構成される数字列とする事が出来る。従って、数字列中の数字がずれのサイズを示すことになる。
【００２８】
第１および第２の行は、第１および第２のシンボルの並び中の異なる位置から始めることが出来る。
【００２９】
現時点での最良の形態では、第１のシンボルの並びは２進数の列であり、第３のシンボルの並びは基数の異なる数字列であるので、第１と第２の行間に大きなずれが得られ、第１の次元における多数の位置の符号化が可能となる。
【００３０】
位置符号化パターンが適用される製品は、位置決定が望まれる表面を有していればいなかる製品でも良い。受動タイプの製品でも良い。従って、該製品は、製品自体が信号を送信する必要はなく、むしろ能動装置で読取れるパターンを有する。
【００３１】
位置符号化パターンは、上記の方法で位置の符号化が可能な限り、線、図形、面等いかなる構成でも良い。
【００３２】
パターン中のシンボルは適切なタイプであれば良い。該シンボルとしては位置決定に文字認識（ＯＣＲ）を必要としない図形が好ましいが、数字や文字で構成されていても良い。
【００３３】
パターンは、例えば、少なくとも第１のタイプの複数の離散シンボルから構成されていても良い。２進法により符号化しても良く、この場合、例えば、あるシンボルの存在により１が示され、該シンボルの不在により０が示される。しかしながら、この種の符号化は０のみあるいは主に０で符号化される位置で問題を生じる場合がある。
【００３４】
従って、最良の形態では、シンボルは単に同一形式で大きさの異なる第１および第２のタイプのシンボルとしている。
【００３５】
上記のパターンを２進数符号化に用いても良い。シンボルが、例えば直径の異なる２種類のドットから構成されるようなとても単純なものでよいので、表面への適用が非常に簡単である。従って、各シンボルの情報内容は小さいので、該パターンを設けた表面を有する製品は簡単に製造される。さらに、画像処理も容易となる。
【００３６】
位置符号化パターンは、位置符号化パターンが全体に設けられた表面の部分表面上の領域センサにより読取り可能ならば、いかなるパラメータを用いて実施しても良い。該パラメータは電気的、化学的、あるいはその他のタイプでも良い。例えば、パターンは表示通りに表面上のコンダクタンスが変化するように設計されても良い。しかしながら、表面への適用が容易であることから、光学的に読取り可能なパターンが好ましい。従って、パターンは光反射性を有していなくてはならないが、その光は可視領域の光線である必要はない。
【００３７】
位置をデカルト座標系あるいは極座標系の座標で示すことが好ましい。
【００３８】
所定サイズの任意の部分表面により位置が決定されるという特性を有する位置符号化パターンを、不明瞭さを伴わず無作為に生成することは困難であった。上記問題は、本発明にかかる位置符号化パターンの生成方法により解決され、該方法においては、位置符号化パターンは表面上の複数位置を符号化するように設計されており、該方法は、少なくとも１つの第１の行において第１のシンボルの並びによりシンボルを配置する工程を有し、該第１のシンボルの並びが、第１の所定数のシンボルを含み、第２の所定数のシンボルを第１のシンボルの並びから取った場合、該シンボルのシンボルの並び中の位置が一義的に決定されるという特性を有しており、該方法はさらに少なくとも１つの第２の行において第１のシンボルの並びと同一特性を有する第２のシンボルの並びによりシンボルを配置する工程を有し、第１および第２のシンボルの並びを列同士で繰り返すと、第１および第２の行に沿って、第１と第２のシンボルの並び間のずれが得られるものである。
【００３９】
該方法は、第１のシンボルの並びのみで符号化が可能な第１の次元において、より多くの位置の符号化が可能な一義的な位置符号化パターンをルールベース的に生成できるという点で有利である。
【００４０】
上述の製品上の位置符号化パターンに関する記述は、当然該方法に対しても適応される部分がある。
【００４１】
上記の位置符号化パターンをコンピュータプログラムで復号化するとさらに良い。
【００４２】
従って、本発明にかかるコンピュータ用の記憶媒体には、請求項１〜９のいずれかににかかる製品上の位置符号化パターンの復号化命令を伴ったコンピュータプログラムが記憶されている。
【００４３】
位置符号化パターンを、プリンタや他の印刷機器の制御が可能なコンピュータプログラムにより生成するとさらに良い。このため、本発明にかかる別のコンピュータ用の記憶媒体には、請求項１〜９のいずれかにかかる製品上の位置符号化パターンの生成命令を伴ったコンピュータプログラムが記憶されている。
【００４４】
本発明にかかるさらなるコンピュータ用の記憶媒体には、複数のシンボルから構成される位置符号化パターンが設けられた表面上の部分表面の位置決定を、該部分表面を示す入力信号を基に行うコンピュータプログラムが記憶され、該コンピュータプログラムは、所定数のシンボルのグループに配置された入力信号中の複数のシンボルを識別する命令を有し、少なくとも１つの第１の所定のシンボルの並び中における各シンボルのグループの位置を決定し、前記少なくとも第１の所定のシンボルの並び中におけるシンボルのグループの相対位置に基づいた差の数を決定し、第２の所定の数字列における前記差の数の位置を決定し、第２の所定の数字列における前記差の数の位置に基づいて、表面上の部分表面の位置に対する第１の座標を決定し、前記少なくとも第１の所定のシンボルの並び中の隣接する２つのシンボルのグループの相対位置に基づいて、表面上の部分表面の位置に対する第２の座標を決定する。
【００４５】
位置符号化パターンを復号化する際には、パターンの部分表面が読取られる。該部分表面は行あるいは他の様式で配置される多数のシンボルのグループを含んでいる。１つの座標を決定する際には、１つのシンボルのグループだけでなく、２つの隣接シンボルのグループが用いられるので、上記のタイプの位置符号化パターンでの１つの次元における位置決定が可能となる。
【００４６】
入力信号を画像とするとさらに良い。
【００４７】
記憶媒体は、ディスケット、ディスク、コンピュータや他のプロセッサ系機器内のメモリ等、コンピュータプログラムが記憶できる媒体であればいかなるタイプの媒体でも良い。
【００４８】
パターン生成プログラムは、製品上にパターンの生成が可能なプリンタやその他の機器に接続されたコンピュータで使用されるのが好ましい。
【００４９】
パターンの復号化用プログラムは、パターン読取りに用いられるハンディタイプの機器や、読取り機器が接続されるコンピュータ等で使用されるように構成するのが好ましい。
【００５０】
本発明にかかる位置決定装置は、表面上の複数の部分表面から１つの部分表面を再生するセンサと、請求項１〜９のいずれかにかかる製品上の位置符号化パターンを復号化する際に適用される画像処理手段とから構成される。
【００５１】
該装置の画像処理手段は、上記で説明した位置符号化パターンに基づいたルールベース的な位置決定が可能なので、該装置は大きなメモリ容量を持つ必要はなく、この点において装置の製造コストやスタンド・アロン型のユニット製造の可能性を考慮すると有利である。
【００５２】
画像処理手段を適切にプログラムされたプロセッサで構成するとさらに良い。
【００５３】
本発明は、外部へ無線で位置情報を転送できるより優れた独立したユニットとして実施可能である。あるいは、センサを第１のケースに配置し、画像処理手段を、例えばセンサが記録したイメージが転送されるパーソナルコンピュータ等、別のケースに配置しても良い。
【００５４】
本発明にかかる位置決定用の位置符号化パターンの使用においては、前記位置符号化パターンは、第１の所定数のシンボルを含む第１のシンボルの並びを基にし、第２の所定数のシンボルを第１のシンボルの並びから取った場合、該シンボルのシンボルの並び中の位置が一義的に決定されるという特性を有し、前記位置符号化パターンは、第１のシンボルの並び中のシンボルから構成されており、シンボルは第１のシンボルの並びによる少なくとも１つの第１の行と、第１のシンボルの並びと同一特性を有する第２のシンボルの並びによる少なくとも１つの第２の行に配置されており、第１および第２のシンボルの並びを列同士で繰り返すと、第１および第２の行に沿って、第１と第２のシンボルの並び間のずれが得られるものである。
【００５５】
使用例としては、該パターンを電子的に記憶することが挙げられる。
【００５６】
本発明は多岐の分野に適用可能である。本発明を１枚の紙面やその他の書き込み面上で移動するペンの位置の連続記録に用いることも出来る。また、本発明は用具等の位置決定が必要な全ての状況で用いられる。さらに、本発明をマウスに用いるマウスパッドに使用しても良い。
【００５７】
【好適な実施形態の説明】
図１は１枚の紙１の一部を示す図であり、紙１の表面２には位置決定を可能にする光学的に読取り可能なパターン３が設けられている。この場合、位置決定は製品の全面にわたり実施可能である。あるいは、位置決定が可能な表面を製品のより小さな部分としても良い。
【００５８】
位置符号化パターン３は、第１および第２のタイプ４ａ，４ｂを含むシンボル４から構成されており、より詳しくは、サイズの異なる２種類のドットから構成され、直径の大きい方のドット４ａは１を表し、直径の小さい方のドット４ｂは０を表す。説明の便宜上これらのドットは拡大して図示されている。
【００５９】
位置符号化パターンは、装置が所定サイズの任意の部分表面上におけるドットを作像する際、装置内に設けられた画像処理手段により、部分表面上の位置符号化パターンから紙の表面上の部分表面位置が自動的に決定されるようになっている。一点鎖線は夫々第１および第２の部分表面５ａ，５ｂを示す。第１の部分表面５ａ上に位置する位置符号化パターンの一部は、位置符号化パターンの第１の特定部分６ａを形成している。該第１の特定部分は、部分表面の中央のシンボルと一致する第１の位置７ａを符号化する。同様に、第２の位置７ｂは、第２の部分表面５ｂ上に位置する位置符号化パターンの特定部分６bにより符号化される。従って、位置符号化パターンは隣接する位置７ａおよび７ｂとにより部分的に共有される。
【００６０】
以下に位置決定を可能とする位置符号化パターンの例を示す。該パターンは５×５個のシンボルを含む部分表面の作像による位置決定に適用される。上述したように、シンボルは２進数である。
【００６１】
シートは、Ｘ方向とＹ方向を持っている。位置をＸ方向に符号化するため、最初のステップで、１と０の３２ビット数字列が生成される。第２のステップで、３２ビット数字列の最後のビットを削除して、１と０の３１ビット数字列が生成される。これらの数字列（以下、Ｘ数字列と呼ぶ。）は共に、数字列内の任意の場所から５つの連続する数字が選択された場合に、この数字列内の他の何れの場所にも存在しない５ビットの一意なグループが得られるという特性を持たなければならない。また、これらの数字列は、数字列の終わりを数字列の先頭に「結合」した場合にも、この特性を持たなければならない。このように、５ビットのグループは、数字列内の場所の確実な符号化を提供する。
【００６２】
上記の特性を持つ３２ビット数字列の例が、「００００１０００１１００１０１００１１１０１０１１０１１１１１０」である。この数字列から最後の０を削除すると、同じ特性を持つ３１ビット数字列が得られる。
【００６３】
上記の数字列の最初の５ビット、すなわち、「００００１」が、数字列内の位置０の符号になり、次の５ビット、すなわち、「０００１０」が、数字列内の位置１の符号になり、以下同様である。Ｘ数字列内の各位置は、５ビットのグループの関数として、第１のテーブルに格納される。当然、位置３１は３２ビット数字列にだけ存在する。以下のテーブル１は、上述した例の位置符号化を示している。
【００６４】
テーブル１
位置            ５ビットのグループ
０                   ００００１
１                   ０００１０
２                   ００１００
３                   ０１０００
４                   １０００１
５                   ０００１１
６                   ００１１０
７                   ０１１００
８                   １１００１
９                   １００１０
１０                 ００１０１
１１                 ０１０１０
１２                 １０１００
１３                 ０１００１
１４                 １００１１
１５                 ００１１１
１６                 ０１１１０
１７                 １１１０１
１８                 １１０１０
１９                 １０１０１
２０                 ０１０１１
２１                 １０１１０
２２                 ０１１０１
２３                 １１０１１
２４                 １０１１１
２５                 ０１１１１
２６                 １１１１１
２７                 １１１１０
２８                 １１１００
２９                 １１０００
３０                 １００００
３１                 ０００００
【００６５】
３２ビット数字列を使用した場合にだけ、３２個の位置、すなわち、位置０〜３１の符号化が可能になる。しかし、３１ビット数字列を３２回連続して第１の行に書き、３２ビット数字列を３１回連続して第１の行の下の第２の行に書いた場合、この数字列は、互いの関係においてずらされており、このようにして、上下に書かれた２つの５ビットのグループは、行方向における３１×３２＝９９２個の位置を符号化するために使用できる。
【００６６】
例えば、次のコードがシート上に書き込まれているとする。
000...11111000001000110010100111010110111110...
000...11111000010001100101001110101101111100...
【００６７】
これらの５ビットのグループをテーブル１に従って位置に変換した場合、次の３２と３１ビットの数字列による位置がシート上で表される。
0  1  2 ...30  31  0  1  2 ...29  30  31  0  1  2
0  1  2 ...30   0  1  2  3 ...30   0   1  2  3  4
【００６８】
従って、Ｘ方向の符号化は、ｎビットで構成される数字列であって、このｎビットが、ｍ個の連続した数字がこの数字列から選ばれた場合に、これらのｍ個の数字が一意にその数字列内の位置を符号化するといった方法で作成されるもの、の使用に基づいている。符号化可能な位置の数は、第２の数字列を使用することにより増加する。この第２の数字列は、第１の数字列の一部であり、従って、第１の数字列とは異なる長さのものである。このようにして、行の縦方向における数字列間のずれが得られる。
【００６９】
Ｙ方向の符号化は同じ原理に基づいている。ｐ個の数字から構成される数字列（以下、Ｙ数字列と呼ぶ）が生成され、その数字列は、ｒ個の連続する数字がその数字列の中から選ばれた場合に、これらのｒ個の数字が一意にその数字列内の位置、すなわちＹ方向における位置を符号化するといった方法で作成されている。Ｙ数字列内の数字は、特別な方法で計算される２つの行におけるＸ方向の位置の間の差として、シート上のパターン内に符号化される。
【００７０】
具体的には、３１ビット数字列と３２ビット数字列の交互の行が、次のように書き込まれる。
行1:  (31)  (31)  (31)  (31)..
行2:  (32)  (32)  (32)  (32)..
行3:  (31)  (31)  (31)  (31)..
行4:  (32)  (32)  (32)  (32)..
行5:  (31)  (31)  (31)  (31)..
.
.
【００７１】
当然、シート上で、それらの数字列は、２つの異なったサイズのドットを使用して書き込まれる。それらの行は、Ｘ数字列内の異なった位置から始まる。具体的には、上下に配置された２つの位置の数字間の３２を法とする差を求め、この差を５ビットの２進数で表し、前記５ビットの２進数の最上位ビットの２桁を取った場合、この数字は、これがこの列のどこのものであろうとも同じになるように、２つの連続する行を始める。言い換えると、２つの連続する行における数字列間のずれが、行全域に渡って特定の間隔内にあるように、数字列を開始する。この例の場合、最大ずれは３１の位置、すなわちビットであり、最小のずれは０の位置、すなわち０のビットである。従って、行の各組み間のずれは、０〜７、８〜１５、１６〜２３または２４〜３１の位置／ビットの間隔の１つになる。
【００７２】
例えば、以下の数字列が書き込まれているとする（位置の数字で表されている）。
行1:  0  1  2  3  4  5  6  7....30  0  1  2  3
行2:  0  1  2  3  4  5  6  7....30 31  0  1  2
行3: 25 26 27 28 29 30  0  1....24 25 26 27 28
行4: 17 18 19 20 21 22 23 24....15 16 17 18 19
行5: 24 25 26 27 28 29 30  0....23 24 25 26 27
【００７３】
差が上記の方法で決定される場合、差は行１と行２の間では０、行２と行３の間では０、行３と行４の間では１、そして行４と行５の間では３になる。例えば、行３と行４の間の２６−１８を取ると、その差は８になり、２進数では０１０００になる。最上位２桁の数字は０１である。代わりに、同じ行間の０−２３を取ると、その差の３２を法とする剰余は９になり、最上位２桁の数字は、前の例と同じ０１になる。この例では、４個の異なる数字０と０と１と３が得られ、これらは、差の数０，０，１，３を形成する。次に、Ｘ方向と同じ方法で、４個の連続する数字を数字列から取った場合に、数字列内の位置が一意に決定される特性を持ったＹ数字列を数字０、１、２および３から作成すれば、テーブル２で数字００１３をアドレスとして探すことによって、Ｙ方向の位置を一意に決定できる。このようにして、Ｙ方向の２５６個の一意な位置を決定することが可能となる。
【００７４】
以下は、数字０〜３を含んでいるＹ数字列の始まりと終わりの部分の例である。
【００７５】
テーブル２
０          ００００
１          ０００１
２          ００１０
３          ０１００
４          １０００
５          ０００２
６          ００２０
７          ０２００
８          ２０００
９          ０００３
１０        ００３０
.
.
２５１      ２３３３
２５２      ３３３３
２５３      ３３３０
２５４      ３３００
２５５      ３０００
【００７６】
以下は、位置決定を行う方法の説明である。上述したシート、すなわち、１を表す第１のシンボルと０を表す第２のシンボルで構成されたパターンを持っているものを考える。シンボルは、行と列に、更に、上述したような３２ビット数字列と３１ビット数字列で配置されている。次に、５×５のシンボルを含む画像を記録するセンサーを装備した装置を置いたシート上の位置を決定する場合を考える。
【００７７】
センサーが記録した画像を、次のようなものとする。
１ １ １ １ １
１ １ １ １ １
０ １ ０ １ ０
０ ０ １ ０ １
０ ０ １ ０ １
【００７８】
まず最初に、装置がこれらの５ビットグループを、テーブル１を使用して位置に変換する。次の位置が得られる。
２６（１１０１０）
２６（１１０１０）
１１（０１０１１）
１０（０１０１０）
１０（０１０１０）
【００７９】
続けて、異なる行の位置の数字間のずれの大きさが、３２を法とする差を取ることによって決定される。この方法で決定された差の最上位２桁の数字を、５ビットの２進数で表すと、Ｙ数字列で用いられる基数４において差の数０，１，０，０が生じる。テーブル２に従うと、この差の数字は、Ｙ方向の位置３に等しい。このように、シート上の第２の次元の座標は、３になる。
【００８０】
第３のテーブルは、各行の開始位置、すなわち、各行が始まるＸ数字列内の位置を格納する。この例では、Ｙ座標３を使用して、記録された５ビットのグループが取られた行の開始位置を探すことが可能となる。最上位の２つの５ビットのグループが取られた行の開始位置と、これらの２つの５ビットのグループが対応するＸ方向の位置、すなわち位置２６と位置２６を知ることによって、記録された画像のＸ座標、すなわち第１の次元の位置を決定することが可能となる。例えば、２つの最上位の行の開始位置を、それぞれ２０と２１とする。従って、この場合、記録された画像の最上位の２つの５ビットのグループを取った２つの行が、次のようになる。
行3: 20 21 22....28 29 30 0 1 2...25 26 27..
行4: 21 22 23....29 30 31 0 1 2...25 26 27..
【００８１】
Ｙ座標が３であることから判断すると、２つの最初の５ビットのグループが行３と４から取られたことになる。奇数行が３１ビット数字列から構成され、偶数行が３２ビット数字列が構成されていることから判断すると、行３は３１ビット数字列から構成され、一方、行４が３２ビット数字列から構成されることになる。
【００８２】
この情報に基づいて、Ｘ座標を３７と決定できる。これは、上記の手順を記録された画像の５ビットのグループの残りの組み合わせに対して繰り返すことによって確認できる。従って、ある量の許容誤差が存在する。
【００８３】
位置決定の精度は、画像の中央との関係で、５×５のグループの中央の点の場所を決定することによって、更に向上できる。位置の解像度は、２つのシンボル間の距離よりも良くなる。
【００８４】
当然、上記の手順は位置決定装置内のソフトウェアによって実行され、この例では、ソフトウェアは、その出力信号として、座標３と３７を与える。
【００８５】
位置符号化パターンは、表面に対する第３の次元、つまりＺ方向の位置決定にも使用可能である。実施の際には、記録画像中のシンボルサイズを決定し、位置符号化パターンが設けられた表面と隣接して保持される位置決定装置により作像された場合のシンボルサイズである基準値と、該決定されたシンボルサイズとを比較する。このように、該装置はそれが、表面の近くに位置するのか（この場合、位置決定を実行すべきである）、表面から離れて位置するのか（この場合は、位置決定を実行すべきでない）を自動的に決定し、この決定により画像記録を開始する。
【００８６】
上記の説明は、一般化可能な１つの例について説明している。最初のＸ数字列は、３２個の数字である必要はない。その数字は、位置決定に関連してＸ方向に記録されるシンボルの数との組み合わせにおいて、パターン内でどれだけの数のシンボルが使用されることになるかに依存する。例えば、異なるシンボルの数が３で、記録されたシンボルの数が３の場合、Ｘ数字列の数字の最大値は３２ではなく、３×３×３＝２７となる。同じ種類の論法がＹ数字列に適用される。従って、これらの数字列の基数は異なっており、位置を符号化するシンボルの数と、従って結果的に、数字列によって符号化される位置の数は変更できる。更に、この列は数字に基づく必要がなく、他のシンボルに基づくこともでき、従って、シンボルの並びとして説明できる。
【００８７】
上述したように、シンボルは、多数の異なる種類のものとすることが可能である。また、シンボルを数字とすることが可能であるが、その場合には、ＯＣＲソフトウェアが位置の決定に必要となるので、位置決定のための装置が高価で複雑なものとなる。また、これは誤りに対する感度を高める必要性を招く。
【００８８】
表面上の位置を符号化し、該表面上の位置決定を実行する上記の方法は極く少量のメモリとプロセッサ能力だけしか必要としないので、有利である。上記の例では、３２行のテーブル１、２５６行のテーブル２、及び２５６行のテーブル３を格納するだけでよい。位置決定が、３種類のテーブルの参照と簡単な計算で実行できる。上記第２のＸ数字列、つまり３１ビット列が第１のＸ数字列の部分集合でない場合は、テーブル１に対応する第２のＸ数字列用のテーブルがもう一つ必要となる。
【００８９】
さらに、表面上の位置符号化方法は、位置決定の基となる画像が、位置決定がなされる表面に対していかなる回転でも取り込める点において有利である。まず、画像は水平方向であるべき多数の行を有している。これは考慮すべき４つの向きだけがあることを意味する。全例の９８％において、４つのうちいずれかの向きだけで位置が定まる。疑わしい場合は、２つの隣接する画像を記録して、該２つの画像におけるシンボルに対して可能な全ての向きから該２つの画像を基に位置を決定する。そして、該位置決定により２つの隣接位置が得られたか否かを判断基準として疑いが解消される。
【００９０】
上記のコードを基に、上述以外の方法でも位置決定が可能である。
【００９１】
位置符号化パターンの部分表面の記録画像と、位置符号化パターン全体の画像とを一致させることが出来る。しかしながら、これにはかなり大きなプロセッサ容量が必要となる。
【００９２】
あるいは、画像におけるシンボルを座標が記憶されたテーブルのアドレスに変換することも可能である。しかしながら、これにはかなり大きなメモリ容量が必要となる。
【００９３】
上記位置決定パターンにより、ｋをＸ方向およびＹ方向で読取られるシンボル数、ｍをずれの範囲数とすると、Ｘ方向においては２K（２K−１）／ｍ個の位置が符号化可能である。Ｙ方向においては、ｍk-1個の位置が符号化可能である。上記の例で、ｋ＝５、ｍ＝４とした場合、符号化可能な位置は６３４８８個となる。前置きとして説明した公知のパターンでは、同じ読み出しシンボル数で符号化可能な位置は２k×２k-1＝５１２個である。
【００９４】
位置決定のための装置の実施態様を図２に概略的に示す。装置は、ペンと同じ形状を有するケース１１を備える。ケースの一方の短い側には開口１２がある。短い側は、位置決定を行なおうとする表面から短距離で当接または位置づけられるように意図されている。
【００９５】
ケース１は、光学部品、電子回路部品および電源を基本的に含んでいる。
【００９６】
光学部品は、少なくとも、画像化されることになる表面を照明する１個の発光ダイオード１３、及び、二次元イメージを記録するＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの光電性エリアセンサ１４を備える。また、装置はレンズ系を備えてよい。
【００９７】
装置の電源は、ケースの独立した区画に取り付けられた電池１５から供給される。
電子回路部品は、記録された画像に基づいて位置を決定する画像処理手段１６、具体的には、センサーから画像を読み取り、これらの画像に基づいて位置の決定を実行するようプログラムされたプロセッサを備える。
【００９８】
更に、装置は、また、ペンポイント１７を備えており、これによって、位置決定を実行しようとする表面への普通の顔料系による筆記を行うことができる。ペンポイント１７は、使用者がそれを使用するかどうかを制御できるように、出し入れ可能である。
【００９９】
更に、装置は、ユーザーがこの装置を稼動させ制御する手段としてのボタン１８を備える。また、装置は、情報を無線、例えば、赤外線や無線信号で送受信するためのトランシーバ１９を備える。装置はまた、位置を表示するためのディスプレイ２０を備えることもできる。
【０１００】
本願出願人のスウェーデン特許番号第９６０４００８−４号には文字の記録装置が記載されている。該装置を適切にプログラムすれば、位置決定に使用可能である。顔料による書き込みに対して使用する場合は、ペン先を設けることは言うまでもない。
【０１０１】
以上のように、該装置は物理的に異なるケースに分解され、第１のケースは位置符号化パターンの画像取り込みに必要な部品と、１つあるいは１つ以上の記録画像を基に位置決定を行う第２のケースに配置された構成要素へ読取り画像を転送するのに必要な部品とを含む。
【０１０２】
上記の実施形態では、パターンは光学的に読取り可能であるので、光学センサが用いられる。上述のように、パターンは光学パラメータ以外のパラメータを基にしていても良い。その場合、使用するパラメータの読取りが可能なセンサを用いることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は製品の一部を示す図であり、この場合、位置決定を可能にするパターンが表面に設けられた１枚の紙である。
【図２】図２は表面上の製品の位置決定を可能とする装置を示す図である。
【図１】
0004778651.tif 000002
【図２】
0004778651.tif 000003