(57)【要約】  本発明は、取り外し可能にペンシル又は消し具に装着され、長手方向の軸を中心とする円筒内面（５０）と、磁性リングの全体の磁気モーメントの方向が長手方向の軸と平行となるように、長手方向の軸周りに層（４４）に分布する磁性材料と、リングの内径の第１の値に対応する休止位置とリングの内径の第２の値に対応する変形位置との間で弾性的に変形可能であり、かつ、磁性材料と分離された弾性材料（４６）とを有し、内径の第１及び第２の値の差は、１mm以上であり、この弾性材料は２５℃でのヤング率が１GPa以下である磁性リングに関する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペンシル又は消し具に取り外し可能に固定されるのに適した磁性リングであって、
前記リングの最小内径が１．５mmから３cmの間であり、
このリングは、
長手方向の軸を中心とした円筒内面（５０）及び前記内面の反対側の外面（３８）と、
前記磁性リングの全体の磁気モーメントの方向が長手方向の軸に平行となるよう長手方向の軸周りに、磁性層と呼ばれる層（４４、１１２）において分布した磁性材料と
を有し、
前記リングが前記磁性材料とは異なる弾性材料（４６、１１６）を含み、前記弾性材料は前記リングの内径の第１の値に対応する休止位置と前記リングの内径の第２の値に対応する変形位置との間で弾性的に変形可能であり、内径の前記第１及び前記第２の値の差は、１mm以上であり、この弾性材料は２５℃でのヤング率が１GPa以下を示す
ことを特徴とするリング。
【請求項２】
前記磁性層（４４）の内部で、前記磁性材料は、この長手方向の軸と直角であって頂点が前記長手方向に位置し厳密には１８０°又は２２０°よりも大きい角セグメントにわたって前記長手方向の軸の周りに連続的に延在し、
前記弾性材料は、前記長手方向の軸と直角な方向における厚さが１mmより大きい弾性層（４６）を形成するよう、前記磁性層と前記リングの前記内面との間に分布する
請求項１に記載のリング。
【請求項３】
前記磁性層（１１２）の内部で、前記磁性材料は互いに分離した複数のブロックに分布し、前記弾性材料は、これらのブロック間に収容されている
請求項１に記載のリング。
【請求項４】
前記リングは、２つの端部（１３４、１３６）を有し、前記リングが開くように前記リングの内径の前記第１の値よりも大きい距離だけ前記２つの端部が互いに離れる開位置と、前記リングを閉じるよう前記２つの端部が機械的に互いに結合する閉位置との間で、人により可逆的に前記リングは変形可能である
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリング。
【請求項５】
前記リングは、ロック機構を含み、
前記機構は、この機構が前記リングを閉位置に保つロック位置と、前記機構が開位置への前記リングの変位を可能にする非ロック位置との間を変位するのに適する
請求項４に記載のリング。
【請求項６】
前記ロック機構が自己把持ストリップを有する
請求項５に記載のリング。
【請求項７】
前記長手方向の軸に平行な前記リングの長さは、少なくともこのリングの前記内径の可能な最大値よりも大きい
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリング。
【請求項８】
前記磁性材料は、２５℃で２０GPaよりも大きいヤング率を示す
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリング。
【請求項９】
ペンシル又は消し具に対する付属品であって、
この付属品は、
長手方向の軸を中心とする円筒内面を有する磁性リング（１５２）と、
ハウジング（１６０）を備えた少なくとも一つの硬質の外殻（１５４、１５６）と、
第１及び第２のあご部（１６６、１６８）と
を有し、
前記ハウジングは、前記磁性リングを受け入れ、この外殻がこのペンシル又はこの消し具に自由度無しで固定された際、このハウジング内で、前記ペンシル又は前記消し具の長手方向の軸に平行に、前記磁性リングの長手方向の軸を受け入れた状態を保つよう構成され、
各あご部は、第１及び第２の部分（１６２、１６４、１７０、１７２）を備え、
前記第１及び第２の部分は、
前記第１及び第２の部分がこのペンシル又はこの消し具に前記外殻を固定するために前記ペンシル又は前記消し具を把持するのに適している閉位置と、
前記第１及び第２の部分が前記ペンシル又は前記消し具を解放する開位置と
の間で変移可能であり、
前記第１及び第２のあご部は、自由度無しで前記少なくとも一つの外殻に固定され、前記磁性リングの長手方向の軸に平行な方向に、少なくとも前記磁性リングの内径の可能な最大値より２倍大きい距離だけ互いに離れており、
前記磁性リングは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のものに従う
付属品。
【請求項１０】
筆記媒体上のペンシル又は消し具の軌跡をプロットするためのシステムであって、
前記ペンシル又は前記消し具に取り外し可能に固定されるのに適した磁性リング（１４、１１０、１３０、１５２）と、
前記筆記媒体を形成し又は前記筆記媒体を支持する、タブレット（２０）の支持面と、
前記タブレット（２０）の前記支持面に自由度無しで固定された、前記磁性リングにより生成された磁界を計測するのに適した磁力計のネットワークと、
前記磁力計のネットワークの測定から前記ペンシル又は前記消し具の先端の前記支持面に関する位置を推定するために、前記磁性リングの位置及び向きを決定するのに適したコンピュータ（３２）と
を有し、
前記磁性リングは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のものに従う
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンシル又は消し具に取り外し可能に固定されるのに適した磁性リング及びそのようなペンシルに対する付属品に関する。本発明の別の主題は、この磁性リングを装備したペンシル又は消し具の軌跡をプロットするためのシステムである。
【背景技術】
【０００２】
発明者は、筆記媒体上のペンシル又は消し具の軌跡をプロットするためのシステムであって、ペンシル又は消し具に取り外し可能に固定されるのに適した磁性リングと、筆記媒体を形成し又は筆記媒体を支持する支持面であるタブレットの支持面に自由度無しで固定された、磁性リングにより生成された磁界を計測するのに適した磁力計のネットワークと、磁力計のネットワークの測定からペンシル又は消し具の先端又は突端の支持面に対する位置を推定するために、磁性リングの位置及び向きを決定するのに適したコンピュータと、を有するシステムに精通している。
【０００３】
そのようなシステムは、２０１２年３月２９日に出願されたフランス特許出願１２５２８８１号及びフランス特許出願１２５２８８０号に記載されている。
【０００４】
このシステムは、機能するために、ペンシル又は消し具がマグネットの装着のみを必要とするいう、他の既知のシステムと比較して顕著な利点を提供する。
【０００５】
用語「ペンシル」は、例えばペンやブラシなどのように、物理的な筆記媒体上に軌跡を描くために人間の手によって直接操作されうる任意の道具を説明するために、ここでは使用される。一般的に、軌跡は、物理的な媒体上又は表示画面上に肉眼で直接見える。媒体上に直接目に見える軌跡を残すために、ペンシルは、人間が直接見ることができる軌跡を形成するよう、着色した液体又は固体を筆記媒体上に付着させる。着色された液体は、典型的には、インク又は塗料である。着色された固体は、例えば、グラファイトである。
【０００６】
用語「消し具」は、ペンシルによって残された軌跡に遭遇した場合にこのペンシルにより残された軌跡を消す、物理的な筆記媒体上に軌跡を描くために人間の手によって直接操作されうる任意の道具を説明するために、ここでは使用される。消去は、媒体上の軌跡の物理的な消去であってもよいし、ペンシルを用いて記録された軌跡のデータのデジタル消去であってもよい。例えば、媒体上の軌跡の物理的な消去は、摩耗などの機械的な影響及び／又は科学反応によって引き起こされうる。ペンシルと違って、消し具で描かれた軌跡は、一般的に肉眼では見えない。
【０００７】
用語「描く」は、書くため又は消すために、筆記媒体上で点を走らせる行為を含むために、ここでは使用される。
【０００８】
筆記媒体は、用紙、キャンバス、又は描画することが可能である任意の他の媒体である。
【０００９】
ペンシル又は消し具の軌跡のプロットにおいて良好な精度を得るためには、強力な磁場を呈する磁性リングが装着されなければならない。これは、一般に、非常に高い硬度を呈する特定の磁性材料の使用を要求する。したがって、このような磁性材料で製造された磁性リングは、異なる外径を有する異なるペンシルや消し具に適用できない予め定められた内径を有する。従って、これは、磁性リングの内径に対応する外径を有する特定のペンシル又は消し具の生産を要求する。
【００１０】
しかし、ユーザが、ユーザのいつものペンシル又は消し具で軌跡プロットシステムを使用することを可能にすることが望ましい。これらいつものペンシル又は消し具は、ペンシル又は消し具の形状、特に、本体の外形の幅広い多様性を示す。外形のこの多様性は、プロットシステムにおいて使用されるべき磁性マグネットの硬さとは、両立しない。したがって、現在のプロットシステムは、異なる外形のペンシル又は消し具を使用することが可能ではない。
【００１１】
先行技術は、また、欧州特許出願公開０１５９４９８号明細書、国際公開第２００８／０７０１４７、米国特許出願公開第２０１１／０８６３３５号明細書、国際公開第２００５／０２４６２０、フランス特許公開公報２５８６３０２、フランス特許公開公報２９５２４５０から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】フランス特許出願１２５２８８１号
【特許文献２】フランス特許出願１２５２８８０号
【特許文献３】欧州特許出願公開０１５９４９８号明細書
【特許文献４】国際公開第２００８／０７０１４７
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１１／０８６３３５号明細書
【特許文献６】国際公開第２００５／０２４６２０
【特許文献７】フランス特許公開公報２５８６３０２
【特許文献８】フランス特許公開公報２９５２４５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、この欠点を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、その主題は、請求項1に記載の磁性リングである。
【００１５】
上記磁性リングにおいて、リングにおける弾性材料の存在は、非常に硬質の磁性材料の使用を可能にしつつ、ペンシル又は消し具の異なる外径に同じリングを適用することを可能にする。
【００１６】
このリングの実施形態は、従属請求項の特徴の一つ以上を含むことができる。
【００１７】
磁性リングのこれらの実施形態は、以下の利点がある。
−磁性層とリングの内面との間、又は異なる別個の磁性ブロック間の弾性材料の存在は、ペンシルの種々の外径に適用できる内径を有する磁性リングを簡単に生産することを可能にする。
−リングの内径よりも少なくとも大きい長さのリングの使用により、ペンシルの長手方向の軸とリングの長手方向の軸との間の良好な平行配列を得ることができる。
【００１８】
本発明の別の主題は、請求項９に記載のペンシル又は消し具に対する付属品である。
【００１９】
上記付属品により、リングの長手方向の軸と、付属品が装着されるペンシルの長手方向の軸との良好な平行配列を保証しつつ、長さが内径よりも小さい磁性リングの使用が可能となる。
【００２０】
最後に、本発明の別の主題は、請求項１０に記載のペンシル又は消し具の筆記媒体上の軌跡をプロットするためのシステムである。
【００２１】
本発明は、単に非限定的な例として与えられた以下の説明及び図面を参照して、より理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ペンシルの軌跡をプロットするためのシステムの概略図である。
【図２】図１のシステムで使用される磁力計のネットワークの概略図である。
【図３】図１のシステムで使用される磁性リングの第１の実施形態の側面概略図である。
【図４】図３のリングの横断面概略図である。
【図５】図１のシステムを用いてペンシルの軌跡をプロットするための方法のフロー図である。
【図６】図１のシステムで使用することができる磁性リングの第２の実施形態の概略図である。
【図７】図１のシステムで使用することができる磁性リングの第２の実施形態の概略図である。
【図８】図１のシステムで使用することができる磁性リングの第３の実施形態の概略図である。
【図９】図１のシステムで使用することができる磁性リングの第３の実施形態の概略図である。
【図１０】図１のシステムで使用することができるペンシル用の付属品の長手断面概略図である。
【図１１】図１０の付属品のあご部の側面概略図である。
【図１２】ペンシルを伴う図１のシステムの種々の校正位置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
これらの図において、同じ参照番号は同じ要素を示すために使用される。
【００２４】
以下、本明細書では、当業者によく知られている特徴や機能を詳細に説明しない。
【００２５】
図１は、筆記媒体６上でのペンシル４の先端又は突端の軌跡をプロットするためのシステム２を表す。
【００２６】
ペンシル４は、システム２に自由度無しで固定されたＸＹＺ参照フレームの範囲内で、人間の手によって直接、自由に、移動させられる。ここで、この参照フレームの方向Ｘ及びＹは水平であり、方向Ｚは垂直である。この後、用語“上に”、“下に”、“上の方の”、“下の方の”は、垂直方向Ｚに関する。
【００２７】
ペンシル４は典型的には１kgよりも、好ましくは、２００g又は１００gよりも重くない。このペンシルの寸法はまた十分に小さく、人により片手を用いて保持される。ペンシル４は、横長の形状を有している。それは長手方向の軸７に沿って伸びる。
【００２８】
例えば、このペンシル４は、非磁性物質、すなわち、システム２により計測できる何かしらの磁気特性を示さない物質で完全にできている。
【００２９】
ペンシル４は自由に市場で購入することができる従来のペンシルである。ペンシル４の本体の外径は、したがって一般的に１．５mmから３cmの間である。ここでは、ペンシル４は、ボールペン、インクペン、万年筆、フェルトペン、木製鉛筆、マーカー、蛍光ペン、羽ペン、羽、毛筆で構成されるグループから選ばれる。実施の形態では、図示のために、ペンシル４はボールペンである。
【００３０】
ペンシル４は、筆記媒体６の上面１０上に、着色された液体又は固体を置く先端又は突端８を有する。この目的のために、例えば、ペンシル４はカートリッジのような着色された液体のタンクが備えられる。着色された液体はインクであってもよい。先端８は、ペンシル４の下端部で軸７に位置される。この実施の形態では、先端８は軸７に関して回転対称を示す。このように、軸７に関して先端８の角度位置は、媒体６上にこの先端８により残される軌跡の幅又は形を変更しない。
【００３１】
例えば、媒体６は、方向Ｚにおいて０以外の厚さｅを有する従来の筆記媒体である。ここでは、厚さｅは面１０の全体に渡って一定であると仮定される。厚さｅは任意の厚さであって良い。特に、この厚さｅは、用紙又はキャンバスの場合に、とても小さくても、すなわち、１mmよりも、又は０．５mmよりも小さくても良い。厚さｅは、また、本又はメモ帳の場合に、とても大きくても、すなわち、５mmよりも大きくても良い。
【００３２】
媒体６は、曲がらなくても、又は、曲がりやすくても良い。例えば、曲がらない媒体は、磁気的に感受性のないガラスシート又は金属シートである。曲がりやすい媒体は、用紙である。
【００３３】
面１０の表面は十分に大きく、書くこと又は描くことを可能にする。この目的のために、それは典型的には６又は２０よりも、又は１００cm2よりも大きい。
【００３４】
媒体６はまた、面１０の反対側に下面１２を有する。
【００３５】
システム２は、磁性リング１４と、リング１４の計測された位置及び計測された向きから、ＸＹＺ参照フレームにおける先端８の位置を特定するための装置１６とを有する。図１では、垂直な波線は、装置１６の一部が示されなかったことを示す。
【００３６】
リング１４は、ペンシル４の本体の外周に固定されている。典型的には、ペンシル４の非磁性材料からなる剛性の本体を取り巻いている。リング１４は、図３を参照してより詳細に説明される。
【００３７】
先端８をリング１４の重心の正投影から隔てる最短距離は、ここでは“ａ”で示される。
【００３８】
装置１６は支持前面２２及び後面２４を備えるタブレット２０を有する。このタブレットは典型的には、電気の、又は、電子の回路を有さない。それは例えば物質の単一の塊から製造される。
【００３９】
面２２は水平方向に広がる。媒体６の下面１２は面２２上に直接置かれる。面２２の表面は十分に大きく、書くこと又は描くことを可能にする。典型的には、それは２０又は１００cm2よりも大きい。
【００４０】
タブレット２０は非磁性の物質から生産される。例えば、タブレット２０のヤング率は２５℃で２又は１０又は５０GPaよりも大きい。その上、その厚さは、媒体６上でペンシル４を用いて書くときに、ユーザの手により掛かる圧力で曲がらないために、十分である。例えば、タブレット２０は厚さが１mm又は４mmよりも大きいガラス板である。
【００４１】
装置１６はＮ個の３軸磁力計Mijのネットワークを有する。このネットワークはＸＹＺ参照フレームにおいてリング１４の位置を特定することを可能にする。位置を特定することは、ＸＹＺ参照フレームでのリング１４のｘ，ｙ，ｚ位置を決定すること、及び、またＸＹＺ参照フレームの方向Ｘ，Ｙ及びＺに関してリング１４の向きを決定すること、を意味するとここでは理解されるべきである。例えば、リング１４の向きは、参照フレームの軸Ｘ，Ｙ及びＺに関してそれぞれリング１４の磁気モーメントの角度θx，θy及びθzにより表される。
【００４２】
典型的には、Ｎは５よりも大きく、好ましくは、１６又は３２よりも大きい。ここでは、Ｎは６４以上である。
【００４３】
この実施の形態では、磁力計Mijは行及び列に整列されてマトリックスを形成する。ここでは、このマトリックスは８行８列を有する。指数ｉ及びｊは、磁力計Mijが位置する、このマトリックスの行及び列をそれぞれ特定する。図１では、行ｉの磁力計Mi1、Mi2、Mi3、Mi4及びMi8だけが見られ得る。磁力計Mijの相互に関する位置は、図２を参照してより詳細に記述される。
【００４４】
各磁力計Mijは、他の磁力計に対して自由度無しで固定される。この目的のために、磁力計Mijは、タブレット２０の後面２２に自由度無しで固定される。
【００４５】
各磁力計Mijはリング１４により生成された磁界の向き及び強度を計測する。したがって、各磁力計Mijは、この磁力計の３つの計測軸上のこの磁力計Mijの水準でリング１４により生成される磁界の正投影のノルムを計測する。ここでは、これらの３つの計測軸は相互に直交する。例えば、磁力計Mijのそれぞれの計測軸は、参照フレームの方向Ｘ，Ｙ及びＺとそれぞれ平行である。磁力計Mijの感度は、例えば、１０−6T又は１０−7Tよりも小さい。
【００４６】
各磁力計Mijは、情報伝達バス２８を介して処理装置３０に接続されている。
【００４７】
処理装置３０は、磁力計Mijにより計測されるＸＹＺ参照フレームにおけるリング１４の位置及び向きから、媒体６上の先端８の位置を決定することができる。この目的のため、装置３０は、情報記録媒体に記録された指令の実行に適したプログラム可能な電子コンピュータ３２を有する。装置３０は、それゆえまた、図５の方法のコンピュータ３２による実行のために必要な指令を含むメモリ３４を有する。特に、装置３０は、磁力計Mijの各測定値と、ＸＹＺ参照フレームにおけるリング１４の位置及び向きとを関連付ける数学的モデルを実装する。このモデルは、拡張カルマンフィルタの形式で実装される。このモデルは典型的には電磁気学の物理的な方程式に基づいて作成される。このモデルを作成するために、リング１４は磁気双極子により近似される。この近似は、もしもリング１４と磁力計Mijとの間の距離が２Ｌよりも大きい、好ましくは３Ｌよりも大きいならば、ほとんど誤りを導かない。ここで、Ｌはリング１４の最大寸法である。典型的には、Ｌは７cmよりも小さく、好ましくは、４又は２cmよりも小さい。
【００４８】
装置３０はまた、先端に対して定まるさまざまな位置に基づいて、媒体６上に先端８により残される軌跡を取得し、記憶することができる。
【００４９】
図２は、装置１６の磁力計Mijの一部を示す。これらの磁力計Mijは方向Ｘに平行な行ｉに整列される。これらの磁力計はまた、方向Ｙに平行な列ｊに整列され、マトリックスを形成する。行ｉ及び列ｊは、昇順のインデックス順に配置される。
【００５０】
磁力計Mijの中心は、行ｉと列ｊとの交点に位置される。磁力計の中心は、この磁力計により磁界が計測される箇所に対応する。ここでは、指数ｉ及びｊは区間［１；８］に属する。
【００５１】
行ｉに沿って直に連続する２つの磁力計Mij及びMi,j+1の中心は、距離di,j,j+1だけ離れている。同様に、まったく同一の列ｊに沿って直に連続する２つの磁力計Mij及びMi+1,jの中心は、距離dj,i,i+1だけ離れている。
【００５２】
ここでは、行ｉがどれであっても、距離di,j,j+1は同じである。この距離はそのためにdjと表される。同様に、列ｊがどれであっても、２つの磁力計の間の距離dj,i,i+1は同じである。この距離はそのためdiと表される。
【００５３】
この特別な実施の形態では、距離di及びdjはどちらもdに等しい。
【００５４】
−永久磁石の強さが０．５A.m2である、
−磁力計の感度が４×１０−７Tである、そして、
−磁力計Mijの数が６４である
ときに、典型的には、距離dは１及び４cmの間にある。
【００５５】
図３は、より詳細にリング１４を表す。リング１４は、軸７に平行な全体の磁気モーメントを示す。この実施形態では、リング１４の磁気モーメントは、軸７に併合され、または同軸である。このリング１４は、円形断面の円筒外面３８を有している。この円筒外面の母線は軸７と併合される。リング１４の端は、それぞれ軸７に対して直角に端面４０、４１において終わる。従って、リング１４の長さＬは、本実施形態では、面４０と４１との間の最短距離である。この長さＬは、リング１４の内径Φintより大きく、好ましくは、Φintより２倍大きい。好ましくは、このリングの長さＬは、１５cmよりも小さく、又は１０cmよりも小さく、７cm又は5cmより小さくてもよい。
【００５６】
図４は、リング１４の断面を表している。このリング１４は、磁性材料の外側層４４と弾性材料の内側層４６を備えている。層４４及び４６は、リング１４の全長Ｌにわたって延在している。
【００５７】
層４４は、軸７について一様に分布する磁性材料により、単独で生成される。この磁性材料は、磁気モーメントの方向が軸７と併合された環状永久磁石を形成する。層４４の外面は、外面３８に対応している。この層４４は、また、軸７側に向いた内面４８を構成する。層４４の厚さe４４は、面３８と４８との間の最短距離として定義される。例えば、厚さe４４は、０．５又は１mmより大きく、一般的に、１cm又は5mm未満である。ここで、厚みe４４は一定である。
【００５８】
この層４４を構成する磁性材料は、強磁性又はフェリ磁性の材料である。この材料はさらに、外部磁界が存在しない場合でさえ、非ゼロの磁気モーメントを示す。例えば、この材料は、１００A.m-1 又は５００A.m-1よりも大きい保磁力を示す。この永久磁石の力は、典型的には、０．０１A.m2又は０．１A.m2よりも大きい。
【００５９】
この目的のために、層４４は硬質の磁性材料から形成されている。ここで、「硬質」は、２５℃でのヤング率が１５又は３０又は５０GPaより大きい材料を意味すると理解される。これらの条件では、層４４は、種々のペンシルの直径に適合させることができない。
【００６０】
この実施形態では、この欠点を改善するために、層４６は、内面４８を覆っている。この層４６は、母線が軸７と併合される円筒内面５０を有している。この面５０は、ペンシル４の本体に直接位置するに至ることが意図される。面５０の断面は円形である。この層４６は、図４に実線で示す休止位置と図４に破線で示される変形位置との間で、ペンシル４のリング１４への挿入の際に弾性的に変形可能である。休止位置は、１．５mm及び３cmの間の、好ましくは、５mm及び１．５cmの間の内径Φintの値に対応する。変形位置は、ペンシル４の本体の外径に等しく、内径Φintよりも大きな値に対応している。これら2つの値の差は、ΔΦで示され、典型的には１mm又は２mmより大きい。
【００６１】
このため、層４６は、２５℃でのヤング率が１GPa以下、好ましくは、０．１又は０．０１GPa以下の弾性材料で一様に製造される。例えば、弾性材料は、エラストマー材料又はラテックス又は形状記憶を有する材料である。
【００６２】
半径方向の層４６の厚さは、厳密にいえばΔΦより大きい。例えば、この厚さは、２又は４mmより大きい。
【００６３】
システム２の動作について、図４の方法を参照して説明する。
【００６４】
ステップ６０では、装置１６は、前面２２に自由度無しで結合されたＸＹＺ参照フレームにおけるリング１４の位置及び向きを永久に計測する。単純化するために、この参照フレームの方向Ｘ及びＹは前面２２の平面に含まれると仮定する。この後、面２２に関するリング１４の、ｈ０で示される、高さは、ＸＹＺ参照フレームにおけるリング１４のｚ座標の値と等しい。
【００６５】
並行して、ステップ６２で、ユーザは、ペンシル４にリング１４を固定する。例えば、このために、彼または彼女は、先端８をリング１４の中心に挿入し、そして、ペンシル４をリング１４の内側にスライドする。この行動の結果により、ペンシル４は、弾性層４６を押し込み、そして、その変形位置に押し戻す。これは、磁性材料を変形させることなく、リング１４の内径を増大させる。リング１４がペンシル４の先端８に近い本体の端に位置すると、弾性層は、ペンシル４が使用されている間、リング１４を保持するペンシル４の本体上で復帰力を発揮する。
【００６６】
リング１４がペンシル４に位置した後、ユーザは、校正段階６４を開始する。
【００６７】
この段階の最初に、ステップ６６で、ユーザは、ペンシル４の先端８を面１０と接触させておき、つぎに、ペンシル４の反対端を移動させて、媒体６上の先端８の位置を変更することなく、媒体６に関してペンシルの傾きを変更する。図１２は、ステップ６６で得られたペン４の２つの位置を示す。この図では、軸７はペンシル４の第１の傾きに対応し、軸７ａは第２の傾きに対応する。図１２を簡単にするために、第２の傾きに関して、軸７ａだけが示されている。
【００６８】
並行して、ステップ６８で、コンピュータ３２は、磁力計のネットワークにより計測されたリング１４の位置及び向きをプロットする。このように、コンピュータ１４は、先端８と媒体６の面１０との接触点全てを指し示す、一連の向きをプロットする。図１２では、この接触点は参照記号Ｉｔと記載する。
【００６９】
以下、この明細書では、接触の閾値Ｓｃｐ及び距離“ａ”の計算は、図１２で示された第１及び第２の傾きの場合で示される。しかしながら、以下で記述されるものは、必要に応じて、ペンシル４の２よりも多い傾きの場合に一般化され得る。
【００７０】
閾値Ｓｃｐは、媒体６と先端８の接触を検出することを可能にする。実際に、面２２に関する先端８の高さｈｐが閾値Ｓｃｐ以下であるならば、先端８と媒体６との接触点が存在するとみなされる。この閾値Ｓｃｐは媒体６の厚さに依存する。
【００７１】
ステップ７０では、装置３０は軸７及び７ａの交点Ｉｔを計算する。好ましくは、このため、装置３０は軸７と７ａとの間の差を最小にするＸＹＺ参照フレームの点の座標を計算する。面２２に関する交点Ｉｔの高さは、媒体６の厚さｅの推定値を得ることを可能にする。
【００７２】
その後、ステップ７２で、閾値Ｓｃｐが厚さｅのこの推定値に基づいて計算される。例えば、閾値Ｓｃｐは、この推定値に許容誤差εを加えたものと等しくなるように選択される。許容誤差εは、実験的に決定される。例えば、εは１mm又は０．５mm又は０．１mm又は０．０５mm又は０．００２５mm以下にここでは選択される。
【００７３】
最後に、ステップ７４で距離“ａ”が計算される。例えば、装置３０は距離“ａ”をステップ６８でプロットされた位置及び向きに応じて計算する。実際に、先端８は面１０と接触しているので、距離“ａ”は磁気モーメントの向きにおいてリング１４を面１０と隔てる距離に対応する。例えば、距離“ａ”は次の関係式を用いて計算される。 
h0 = a×cos θ + e
ここで、
−h0は面２２に関するリング１４の高さであり、
−θはリング１４の磁気モーメントと垂直方向Ｚとの角度であり、
−“ｅ”はステップ７０で得られた媒体６の厚さの推定値である。
【００７４】
角度θと高さｈ０の値とは、ステップ６８で行われたプロットから推測される。ひとたび距離“ａ”が計算されると、それは“既知”と呼ばれる。それはメモリ３４に格納される。
【００７５】
ひとたび、閾値Ｓｃｐ及び距離“ａ”が設定されると、装置３０は媒体６の面１０上にペンシル４により残された軌跡をプロットする段階９０に進む。
【００７６】
このため、ステップ９２で、装置３０は、ステップ６０で計測されたリング１４の位置及び向き、及び、既知の距離“ａ”から、ＸＹＺ参照フレームにおける先端８の位置を計算する。さらに、面１０と接触しているときの先端の位置は、接触点の位置と等しい。
例えば、先端８の位置は、リング１４の磁気モーメントの方向に距離“ａ”ずれたリング１４の位置と等しい。従って、高さｈｐは次の関係式を用いて計算される。
hp = h0 − a×cos θ
ここで、θは、リング１４の磁気モーメントと垂直方向Ｚとの間の角度である。角度θ及び高さｈ０の値はステップ６０で計測される。ＸＹＺ参照フレームにおける先端８の位置座標は、ここではｘｐ，ｙｐ及びｚｐで表される。ここでは、座標ｚｐは高さｈｐに等しい。
【００７７】
ステップ９４で、装置３０は先端８と面１０との接触点を検出する。このため、装置３０は高さｈｐと閾値Ｓｃｐとを比較する。接触点は、高さｈｐが閾値Ｓｃｐよりも小さいときに限り検出される。
【００７８】
その後、接触点が検出される度に、ステップ９６で、装置３０はこの接触点が現れたときの座標ｘｐ及びｙｐをプロットする。
【００７９】
ステップ９８で、装置３０は、媒体６と接触しているときの先端８に関する計算された位置を、例えばメモリ３４に記録する。
【００８０】
ステップ９２から９８はループで繰り返される。
【００８１】
面１０における先端８の位置の連続的な記録は、媒体６上に先端８により残された軌跡のプロットを構成する。例えば、ここでは、媒体６と接触しているときの先端８の各位置は発生順に記憶される。逆に、媒体６と接触していないときの先端８の位置は、媒体６上に残された軌跡の一部を形成しないように記録される。
【００８２】
図６及び７は、リング１４の代わりにシステム２において用いることができるリング１１０を表す。このリング１１０は、層４４が磁性層１１２により置き換えられることを除いて、リング１４と同一である。この層１１２は、磁性材料が連続的に軸７の周りに分布されていないことを除いて、層４４と同一である。ここでは、層１１２は、弾性材料のセグメント１１６により互いに分離された、機械的に硬質の磁性材料であるN個のブロック１１４を含む。ここで、Ｎは、厳密にいえば、２より大きい整数である。図６及び７を簡単にするために、Ｎは、２に等しいとする。この実施の形態では、ブロック１１４は、互いに全て同一であり、層４６の周囲に一様に分布している。
【００８３】
例えば、ブロック１１４の磁性材料は、層４４を製造するために使用されるものと同じである。セグメント１１６を生成するために使用される弾性材料は、例えば、層４６のために用いたものと同じである。
【００８４】
また、この実施の形態では、層１１２は、弾性材料の層１２０で覆われている。層１２０の材料は、例えば、層４６の材料と同じである。
【００８５】
図６は、休止位置における、セグメント１１６の弾性材料と、層４６及び１２０の弾性材料とを表し、図７は、変形位置における、セグメント１１６の弾性材料と、層４６及び１２０の弾性材料とを表す。
【００８６】
リング１１０がペンシル４に挿入されると、セグメント１１６は、異なるブロック１１４が互いに離間されることを可能にするよう伸びる。これにより、磁性材料のブロック１１４を変形させることなく、種々の直径のペンシルにリング１１０を固定することができる。
【００８７】
図８及び９は、システム２で使用することができるリング１３０を表す。具体的には、リング１３０は、層４４及び１２０が省略され、図８に示される開位置と図９に示される閉位置との間で、リング１３０がユーザの手によって直接、可逆的に動かされうる点を除いて、リング１１０と同じである。図８及び９において、ブロック１１４の数Ｎは７に等しいとする。
【００８８】
開位置において、リング１３０は、実質的に平面Ｘ’Ｙ’において広がるバンド１３２を形成する。ここで、Ｘ’及びＹ’は直交する方向であり、方向Ｙ’は軸７に平行である。閉位置において、バンド１３２は、閉じた磁性リングを形成するため、ペンシル４の本体の周囲に巻かれている。
【００８９】
バンド１３２は、方向Ｘ’に、２つの対向する端部１３４及び１３６を有する。開位置では、これらの端部は、ペンシル４の本体の外径よりも厳密には大きい距離だけ互いに離間している。閉位置では、これらの端部１３４、１３６は、一方が他方の上に重ねられる。
【００９０】
ここでは、端部１３４及び１３６は、閉位置においてリング１３０をロックするのに適した、あるいはリング１３０が開位置に変位することを可能にするのに適したロック機構が装備されている。例えば、このロック機構は、端部１３４及び１３６にそれぞれ固定された自己把持ストリップのそれぞれの部分からなる。この自己把持ストリップはまた、「ベルクロ（登録商標）」又は「ベルクロストリップ（登録商標）」という名前により良く知られている。
【００９１】
ペンシル４の直径に応じて、セグメント１１６は伸び、閉位置において端部１３４及び１３６が合うようにバンド１３２がペンシル４の本体の周りに巻かれたときにバンド１３２を伸長することを可能にする。
【００９２】
図１０は、ペンシル４に対する付属品１５０を表す。この付属品１５０は、磁性リング１５２と、２つの硬質の外殻１５４及び１５６とを含む。外殻１５４及び１５６は、リング１５２の磁気モーメントの向きを軸７に対して平行に維持することを意図している。
【００９３】
ここで、リング１５２は、例えば、その長さＬが休止位置における直径Φintの値よりも小さい点を除いてリング１４と同じである。
【００９４】
外殻１５４は、リング１５２の一部を自由度無しで挟むのに適したハウジング１６０を含む。このハウジングをより見やすくするために、図１０では、このハウジング１６０とリング１５２の間にギャップが表されている。実際には、このギャップは存在しないか、又は厳密に言えば１００又は１０又は５μm未満である。
【００９５】
軸７と平行な方向において対向する外殻１５４の端部はそれぞれ、あご部１６６、１６８の第１の部分１６２、１６４をそれぞれ備えている。
【００９６】
例えば、外殻１５４及び１５６は、軸７を含む対称平面に対して互いに対称である。したがって、外殻１５６は、外殻１５４の対称性によって推定される。しかし、外殻１５６において、参照番号１６２及び１６４は、参照番号１７０及び１７２に置き換えられる。
【００９７】
外殻１５６は、ヒンジ１７４により機械的に外殻１５４に接続され、回転軸は軸７に平行である。
【００９８】
あご部１６６及び１６８は、軸７と平行な方向に、厳密にいえば休止位置における直径Φintの値よりも大きく、好ましくは、この値の２又は３倍の値の距離LCだけ互いに離間している。距離LCは、例えば、リング１４の長さＬに等しい。
【００９９】
あご部１６６は、実線で図１１に示される開位置と、破線で図１１に示される閉位置との間で移動することができる。
【０１００】
閉位置において、あご部１６６は、ペンシル４の本体をつかむ。開位置において、あご部１６６は、ペンシル４の本体を解放し、ペンシル４をあご部１６６及び１６８から取り外すことができる。あご部１６６は、ヒンジ１７４の軸を中心に旋回することにより、可逆的に、閉位置と開位置との間を渡る。
【０１０１】
例えば、あご部１６８は、外殻の反対側に位置していることを除いて、あご部１６６と同じである。
【０１０２】
外殻はまた、閉位置におけるあご部１６６及び１６８をロックするための手段を備えている。
【０１０３】
外殻１５４及び１５６は、したがって、あご部１６６及び１６８が閉位置にあるときに磁気モーメントの方向が軸７に併合される位置にリング１５２を安定させることを可能にする。
【０１０４】
好ましくは、外殻１５４及び１５６の外側面は、リング１５２を覆い、ユーザーがこのペンシル４で書いている間、ペンシル４を把持するための手段を形成する。
【０１０５】
多数の他の実施形態が可能である。例えば、磁性材料は、永久磁石ではなく、常磁性、反磁性材料又は軟強磁性材料で生成される。
【０１０６】
リングの断面は必ずしも円形断面ではない。ここで、「内径」とは、内部の水力直径を表す。実際には、リングの断面は、長手方向の軸に位置する軸７に対して直角な平面に中心を有する任意のものであってもよい。例えば、内面の断面は、正方形、楕円形又は長方形であってもよい。
【０１０７】
変形例として、リングの全体の磁気モーメントは、軸７に平行であるが、この軸と併合されていない。例えば、磁性材料の量が一様に軸７の周りに分布していない。例えば、軸７を含む平面の一方の側に位置するブロック１１４は、これと同じ平面の反対側に位置するそれらよりも強い磁気モーメントを示す。別の変形例では、層４４における磁性材料の分布は、軸７と平行であるがこの軸と併合されない磁気モーメントを有するリングを得るように変更される。
【０１０８】
層４６の厚さは、面４８の表面に沿って必ずしも一定ではない。例えば、内面５０は、ペンシル４とリング１４との間の摩擦係数を増加させるために、休止位置において０．５mm以上の高さのくぼみや突起を有する。
【０１０９】
リング１３０をロックするための機構の他の実施形態が可能である。例えば、自己把持ストリップは、「ポストイット」という用語で良く知られた粘着性の紙片を生成するために用いられるような弱い粘着性を示す接着剤で置き換えることができる。
【０１１０】
リングは必ずしも閉じていない。例えば、リング１４は、軸７に平行なリング１４の側面の１箇所だけが切り取られている。
【０１１１】
先に述べたペンシルの特定の場合における全ての事項が、消し具の場合にも適用される。
【０１１２】
付属品１５０は、リングの内径の第１の値に対応する休止位置とリングの内径の第２の値に対応する変形位置との間で弾性的に変形可能な材料なしに、磁性リングとともに用いられうる。内径の第１及び第２の値の差は、１mm以上である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【国際調査報告】
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