(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイライトを防ぎつつ、少ない光源で効率良くドットパターンを照射することができるドットパターンの読み取り技術を提供する。【解決手段】媒体面に形成されたドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成され、媒体面と当接するマウス本体と、を備え、前記マウス本体の媒体面と当接する底面には、マウス本体より延出する透明樹脂で構成された延出部４１ａが設けられており、前記延出部４１ａには、前記媒体面を視認可能な穴部４１ｂを形成し、この穴部４１ｂを介して媒体面のドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取る。【選択図】図２８
2007310894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、
前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、
前記ドットパターンからの反射光が入射するレンズと、
前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成され、媒体面と当接するマウス本体と、を備え、
前記マウス本体の媒体面と当接する底面には、マウス本体より延出する延出部が設けられており、
前記延出部には、前記媒体面を視認可能な穴部が形成され、この穴部を介して媒体面のドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることを特徴とするドットパターン読取ユニットを備えたマウス。
【請求項２】
前記照射光源の照射方向前方に配置され、内部が導光路として機能するライトガイドを備え、
前記照射光源からの照射光は、前記ライトガイドの内部を透過し、ドットパターンに対して照射されることを特徴とする請求項１に記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。
【請求項３】
前記マウス本体には、捺印可能なインクユニットが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。
【請求項４】
前記延出部にはドットパターンの読取位置を示すマークが設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。
【請求項５】
前記マークは前記延出部の表面にノンカーボンインクを塗布することにより設けられている請求項４記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、書籍等の印刷物等の媒体面に形成されたドットパターン情報を光学的に読み取る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光センサを用いて絵本やゲームカードに印刷されたバーコードを読み取り特定の音声を発音させる音声発生玩具が提案されている。これらの音声発生玩具では、読み込んだバーコードに対応した音声情報をメモリから読み出すことで多種の音声情報を再生できるようにしていた。
【０００３】
しかし、このようなバーコードを用いた技術は、紙面上にバーコード印刷用の紙面領域を設けなければならず、かつバーコードは情報処理システムが読み取るためのものであり、絵本や書籍の読者にとっては目視でそのコード内容を把握しかねるものであったため、限られた紙面上にバーコードが印刷されていることは読者にとって煩わしく絵本等書籍の価値を下げかねないものとなっていた。
【０００４】
さらに、上記のようにバーコード技術は、紙面上に限られた文字、図形、記号に重ねて印刷することができないために、これらの文字、図形、記号等に対して音声再生を行いたい場合に文字等の近傍にバーコードを印刷するしかなく、読者にとって直感的に文字等に別の音声情報が付加されにくい特性を有していた。
【０００５】
この点について特許文献１にはドットパターンで印刷されたコード情報を読み取って情報を再生させる方法が提案されている。この特許文献１に記載の技術は、ブロック領域内のドットパターンの配置の仕方によってデータを定義するとともに、データドットパターンではあり得ないドットパターン、たとえば目視可能な大径円のドットでマーカーを定義することにより、これを同期信号として機能させている。従って、この技術では、ドットを所定の法則で二次元方向に印刷したドットパターンを図３２に示すようなペン型のスキャナで読み取り、このスキャナの走査速度と走査方向を情報処理装置で解析して予め対応付けられた音声等の情報を再生させる。
【０００６】
このようなドットコード技術におけるドットコードの読み取りは、例えばドットコードが印刷された印刷面に光源を照射し、ドットコードが印刷された部分とドットコードが印刷されない部分の反射光の明暗や色の違いによりドットコードを読み取るものである。このようにドットコードを読み取る際は、照射面にハイライトが生じないように照射しなければならず、ハイライトが生じると、反射光の違いで正確にドットパターンを認識できず、その結果ドットパターンの意味するコードを解析できなくなるおそれがある。
【０００７】
例えば、前記特許文献１に記載のドットコードの読取装置１００は、１ドットコードを光照する光源１０１と、この光源１０１の前面つまり照射側に配置された第１の偏光フィルタ１０２と、レンズ１０３と、レンズ１０３の前面に配置された第２の偏光フィルタ１０４とを備え、第１の偏光フィルタ１０２と第２の偏光フィルタ１０４のパターン面が直交するように配置されている（図３２参照）。
【０００８】
この読取装置１００によれば、光源１０１から照射されたランダムな光は、第１の偏光フィルタ１０２で偏波面が制限され、例えばＰ波が照射される。そして、正反射成分はそのまま偏波面が保存されてＰ波としてドットコードが印刷された印刷面から返ってくる。しかし、第２の偏光フィルタ１０４の偏波面が第１の偏光フィルタ１０２と直交しているので、この正反射成分はこの第２の偏光フィルタ１０４で遮断される。一方、第１の偏光フィルタ１０２から出てきた光でドットコードにあたって輝度情報として戻ってきたものについては、偏光面がランダムになり、Ｐ波とＳ波の両方を持っている。そのうち、Ｐ波については、第２の偏光フィルタ１０４でカットされ、それと直交するＳ波については、第２の偏光フィルタ１０４を通過してレンズ１０３に入射する。これによりドットコードを解析することができる。
【０００９】
該読取装置１００によれば、光源１０１の前面に第１の偏光フィルタ１０２が配置されているため、光源１０１からの照射光は、直接ドットコードに照射されず間接光として照射される。そのため、光源１０１からの光は分散され、ハイライトを生じさせにくくすることができる。しかし、該読取装置１００では、第１の偏光フィルタ１０２と第２の偏向フィルタ１０４を用いているため、光源１０１からの光量が減衰してしまい、解析すべきドットコードに十分な光を照射できないおそれがある。また、十分な光量を得るためには、光源１０１を複数設けることが考えられるが、光源１０１の増大は消費電力及びコストの増大を招くこととなる。
【特許文献１】特開平１０−２６１０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ハイライトを防ぎつつ、少ない光源で効率良くドットパターンを照射することができるドットパターンの読み取り技術を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパターンをカメラで光学的に読み取るドットパターン読取ユニットであって、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する光源と、前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、中空部を有する筒状であり、その先端に光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成されたノーズ部と、を備え、前記光源とレンズとは、前記ノーズ部の開口部を臨むようにノーズ部の中空部に配置されており、前記ノーズ部の中空部を隔成する中空部面に鏡面処理が施されており、前記光源からの照射光は、ノーズ部の中空部面を反射して開口部からドットパターンに照射されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るドットパターン読取ユニットは、ノーズ部が筒状に形成されており、このノーズ部の中空部に光源とレンズとが配置されているため、光源からの照射光がノーズ部の内周面を周方向に反射しながら媒体面に照射される。この反射光は、間接光としてドットパターンに照射されるため、スポットや影を形成することなくほぼ均一になる。ドットパターンに均一に照射された光は、媒体面を反射し、レンズに入射する。例えば、レンズより後退した位置に、カメラユニットを配置することにより、反射光を撮像し、ドットパターンの解析を行うことができる。
【００１３】
ここで、光源からの直接光が開口部から照射され、紙面から直接反射光としてレンズに入射されると、紙面に照射された光源の光が反射光として直接レンズに入射されるため、光のハイライトになってしまいドットが消えた画像となり解析ができなくなる。
【００１４】
これを防ぐために、ノーズ部内で光源の位置を調整することも可能であるが、光源の位置調整だけではペン（読取装置）を傾けたときに、その角度によっては光源からの直接光が紙面から反射されて直接反射光として入射されてしまうことがあり、なおハイライトが生じる可能性がある。
【００１５】
そのために、開口部近傍に光源を配置することも考えられるが、光源と紙面の距離が近いために光のスポットが発生しやすく、また光源のオン・オフを制御するスイッチ機構を配置しにくいという問題があった。
また、先端部に光源が配置されることになるので振動の影響を受けやすく破損の要因となる。
さらに光源の取付け作業性も容易ではなかった。
さらに、ペン先の構造及び紙面との角度の関係で１つの光源では影を生じることがあり、それを補填するために当該影部分を照射する別の光源が必要となっていた。
【００１６】
そこで本願発明では、開口部から紙面に照射される光を全て間接光とし、円周方向に反射しながら光源の対向側からも照射できることにより、その間接光の紙面からの反射光をより均一な明るさになるようにした。尚、間接光で照射した反射光はハイライトを生じない特性を有している。
【００１７】
本発明のように光学的にドットパターンを読み取る技術においては、ドットパターン周辺とドットパターンの色の変化率によってドットパターンの有無を読み取るため、媒体面に照射される光のコントラストが問題となる。例えば、光が照射される媒体面において、暗い部分と明るい部分の立ち上がりエッジが急峻である場合や影が生じている場合、スポット的に一部分に光が照射された場合等には、ドットパターンの読み取りミスが生じやすくなる。従って、媒体面に照射する光は出来る限り均一であることが望ましいが、本ユニットに搭載されるドットパターンの解析プログラムは、照射光による媒体面の明暗の急峻な変化率を解析するため、完全に均一である必要はなく、穏やかに媒体面の照射光が変化するグラデーションであれば問題なくドットパターンを読み取ることができる。
【００１８】
前記光源とは、光を照射して、媒体面からの反射光をレンズに入射させてドットパターンを解析できるものであれば良く、例えば、赤外線を吸収するインクでドットパターンを形成した場合には、赤外線ＬＥＤを用いることができる。この構成によれば、媒体面に赤外線ＬＥＤを照射すると、ドットパターンが形成された部分は赤外線を吸収し、拡散反射をしない。一方、ドットパターンが印刷されていない部分は、赤外線を吸収せず、拡散反射する。この拡散反射した光は、レンズに入射され、反射光を発しないドットパターンだけが黒く写り、ドットパターンを読み取ることができる。また、光源として紫外線や特定の波長を有する光を用いても良い。
【００１９】
なお、前記ドットパターンは、赤外線域波長において発色しないインク、例えば、トナー等のカーボンインク、赤外線インク、透明インクで印刷することが望ましい。可視光域波長において視認でき、赤外線領域で赤外線を反射するインクを用いることによって他の情報を媒体面に印刷している場合であっても、この情報に影響されることなく、ドットパターンの読み取りが可能となる。前記カメラは、前記媒体面からの反射光を取り込むためのものであり、ＣＣＤ又はＣ−ＭＯＳ等の撮像素子を備えた構成が好適である。
【００２０】
ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等の撮像素子とは、カメラのレンズを通して入ってくる光の強弱を電気信号に変換、転送するためのものである。Ｃ−ＭＯＳは、構造がＣＣＤと比較して単純であるため、ＣＣＤに比べて消費電力が少なくすることができる。しかし、暗い場所ではＣＣＤの方がＣ−ＭＯＳに比べて、画像が優れている。従って、用途に応じて適宜なものを選択することが望ましい。
【００２１】
前記レンズは、媒体面からの反射光を適宜に入射させるものであれば良く、種々の構成とすることができるが、例えば、光源として前記赤外線波長の光を発光するＬＥＤを用いた場合には、レンズ前面にＩＲフィルタ（可視光線遮断フィルタ）を装着し、ドットパターンが形成されていない部分から発せられる可視光線を遮断し、赤外線のみをレンズに入射させる構成とすることが望ましい。
【００２２】
前記ドットパターン読取ユニットは、前記ノーズ部の中空部は、前記レンズから開口部に向かって次第に大径となるテーパ状に形成されており、前記光源は、前記レンズの周辺に少なくとも１つ設けられており、該光源の照射光が内周面を周方向に反射しながら前記開口部からドットパターンに照射されることが望ましい。
前記ノーズ部の中空部が先端の開口部に向かってテーパ状に形成されているため、中空部面を周方向に反射した照射光を拡散させて媒体面に照射させることができる。なお、光源の設置数は、少なくても１つであれば良く、必要な光量に応じて適宜に選択すべきであるが、レンズを挟んで対向する位置で対になるように複数配置すると、より均一に光が照射でき好適である。
【００２３】
また、本発明に係るドットパターン読取ユニットは、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する光源と、前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、中空部を有する筒状であり、その先端に前記媒体面からの反射光の入口となる開口部を形成され、その内部が導光路として機能するライトガイドと、を備え、前記レンズは、前記ライトガイドの開口部を臨むようにライトガイドの中空部に配置され、前記光源は、前記ライトガイド内の基端近傍に配置されており、前記光源からの照射光は、前記ライトガイドの内部を進行し前記開口部を隔成する端面よりドットパターンに照射されることを特徴としても良い。
【００２４】
前記ライトガイドとは、透明樹脂製であり、その内部に照射光を進行させて、前記開口部を隔成する端面に光源からの照射光を集光させる。前記構成の読取ユニットによれば、光源がライトガイド内の基端近傍に配置されているため、光源からの照射光はライトガイド内に照射され、ライトガイドの内面（中空部側の面）をたとえば平滑にしておくことによって、この内面で反射される。このようにライトガイドの内面（中空部側の面）を平滑面とすることにより、所定角度以下（臨界角以下）の入射光は中空部に放射されるが、所定角度以上（臨界角以上）の入射光はライトガイド内に全反射されて閉じこめられる。このように、ライトガイド内で反射した光は、周方向にさらに反射を繰り返して、先端に形成された開口部を隔成する端面より媒体面に照射される。すなわち、光源からの照射光は直接ドットパターンに照射されずに、ライトガイド内で反射した間接光として照射される。そのため、媒体面に拡散された光が照射され、ハイライトを防ぐことが可能となる。また、前記ライトガイドの形状を先端に向かって先細状に形成することにより、光源から種々の方向に照射される光を適切に前記開口部を隔成する端面に集光することができるため、さらに効率良くドットパターンの読み取りを行うことができる。
【００２５】
また、ライトガイド内の光をより効率的に端面から照射させるためには、ライトガイドの中空部側面にライトガイド内部に対して光を反射する鏡面処理を施しても良い。これによりライドガイド内部でどのような角度で光が入射したとしてもライトガイド内に光を閉じこめて端面から効率的に照射させることが可能となる。
【００２６】
なお、ライトガイドは透明体で構成した場合で説明したが、中空構造のものであっても良い。
【００２７】
さらに、前記ライトガイドの開口部を隔成する端面は、梨地面であり、前記ドットパターンへの照射光は該梨地面で拡散されることが望ましい。上述のように、光源からの照射光は、ライトガイドの開口部を隔成する端面より媒体面に照射されるが、媒体面に照射する照射光は、読取精度を高めるためには、ドットの部分は濃くなるようにし、それ以外の部分ではできるだけ濃淡が出ないようにすることが望ましい。前記ライトガイドの開口部を隔成する端面を梨地面として、梨地面で光を拡散させることにより、端面が平滑面である場合と比較して照射光が拡散し、より均一な光を媒体面に照射することができ、正確なドットパターンの読み取りが可能となる。
【００２８】
加えて、前記ライトガイドの外周には、ライトガイドを内包する外枠部材が設けられていることが望ましい。ライトガイドの外周に外枠部材を設けることにより、ライトガイド外周面から外に透過する照射光を全てライトガイド内に反射させることができるため、ライトガイド先端部から外に漏れた光源からの直接光による媒体表面からの直接反射光がレンズに入射されて生じるハイライトを防ぐことができるとともに、光量の減衰を防ぐことが可能となる。さらに、ライトガイドは外枠部材に内包されているため、ライトガイドを外枠部材によって保護し、ライトガイドの破損を防ぐことができる。
【００２９】
また、本発明に係るドットパターン読取ユニットの前記光源のレンズ側には、撮影方向に延出した遮光部を設けても良い。前述のように光源から媒体面に直接光が照射すると、ハイライトが生じドットパターンの正確な読み取りができなくなる。そのため、光源からの直接照射光は、全て前記ノーズ部又は前記ライトガイドに反射させ間接光とすることが望ましい。しかし、ノーズ部又はライトガイドの形状等によっては、光源からの照射光がノーズ部又はライトガイド先端部を透過し、媒体面に直接照射してしまうことがある。このような場合には、媒体面に直接照射される光源からの直接光を遮断するための遮光部を設けることにより、媒体面へ直接照射させる光を遮断して、ハイライトを防ぐことが可能となる。
【００３０】
前記遮光部は、光を透過させないものであれば良く、その材質及び形状は制限されない。例えば、臨界角よりも大きい角度の入射光は全反射するという特性を利用して遮光部を筒体、中空部を有する直方体で形成し、前記光源の外周を覆うように配置する構成が挙げられる。また、遮光部を用いた場合には、遮断された分の光量が減衰するため、光量を確保したい場合においては、媒体面に直接照射させる光の通路に、光を反射させるために鏡面処理を施した鏡面部材を設けても良い。該鏡面部材を併せて設けることにより、前記光源から直接媒体面に光が照射されることを防ぐことができるとともに、光量の減衰を防ぐことができるため少ない光源であっても効率良くドットパターンの読み取りを行うことができる。
【００３１】
さらに、本発明に係るドットパターン読取ユニットは、内部にインクが充填され、捺印可能なインクユニットを備えていても良い。インクユニットを併せて設けることにより、ドットパターンを読み取り、その結果を媒体面に記すことができる。このインクユニットは、媒体面に近接させて設けることが望ましく、例えば、ノーズ部の先端、又はライトガイドの先端が好適である。さらに、ドットパターンの解析結果と連動させることにより、解析結果に応じて自動的に捺印を行う構成とすることも可能である。
【００３２】
前記インクユニットに用いるインクとしては、例えば、赤外線波長を吸収するインク（カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射するインク（ノンカーボンインク等）のいずれも用いることができる。
【００３３】
加えて、本発明は、前記ドットパターン読取ユニットとペン型の読取装置本体を備えたことを特徴とするドットパターン読取装置であっても良い。ペン型の読取装置本体を備えることにより、筆記具のペンと同様の感覚で扱うことができ、操作が容易となる。また、前記インクユニットを併せて設けることにより、容易にドットパターンの読み取り結果を媒体面に記すことができる。
【００３４】
また、前記ドットパターン読取装置は、前記光源からの照射光の点灯・消灯及び／又は前記カメラの撮影を制御するスイッチ機構と、前記ノーズ部又はライトガイドと読取装置本体との間に配置された弾性部材と、を備え、前記ノーズ部又はライトガイドは、読取装置本体の軸方向において可動であり、弾性部材の弾性力に抗して可動することにより、前記スイッチが操作されることを特徴としても良い。前記スイッチを設けることにより、例えば、電池使用の場合、電力の消費を抑えるため待機時に微弱な電流を流しておき、スイッチが入った際に光源及びカメラに必要な電流が流れるような機構にしたり、スイッチのオン動作により光源と撮像素子の解析回路をアクティブ状態にし、カメラでの撮影後は光源をオフ状態に戻しつつ、撮像素子は一定時間はアクティブ状態を維持させても良い。撮像素子としてＣ−ＭＯＳを用いた場合、ＣＣＤに比較して起動時の立ち上がり時間を要するため、このような制御を行うことにより、Ｃ−ＭＯＳで短時間で断続的にドットパターンを読み込む場合に有利である。
【００３５】
また、本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成され、媒体面と当接するマウス本体と、を備え、前記マウス本体の媒体面と当接する底面には、マウス本体より延出する透明樹脂で構成された延出部が設けられており、前記延出部には、前記媒体面を視認可能な穴部を形成し、この穴部を介して媒体面のドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることを特徴としても良い。また、この延出部にノンカーボンインクで読取位置を示す十字状のマークを設けておいても良い。
【００３６】
前記構成のマウスによれば、照射光源からの照射光をドットパターンが記載された媒体面に照射させて、ドットパターンを読み取ることができる。また、マウス本体の底面に視認可能な穴部を形成することにより、この穴部から視認でドットパターンの位置を確認することができる。すなわち、読み取り可能なドットパターンの位置を正確に把握することができ、正確なマウスの操作が可能であるとともに、読み取りの精度を向上させることが可能となる。
【００３７】
さらに、本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、前記ドットパターンからの反射光が入射するレンズと、前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成されたマウス本体と、前記開口部からドットパターンが形成された媒体面の読取点の中心を照射するポインタ光源と、を備え、前記ポインタ光源からのポインタ光を媒体面に照射しつつ、前記照射光源の照射光を前記ドットパターンに照射し、その照射光の反射光により前記ドットパターンを読み取ることを特徴としても良い。
【００３８】
前記構成のマウスは、媒体面の読取点を照射するポインタ光源を備えているため、このマウスによっても読み取るドットパターンの位置を正確に把握しつつ操作することができる。なお、本発明に係るドットパターンの読取ユニットを備えたマウスは、前記構成に加えて、必要に応じライトガイド、遮光部を設ける構成、及びマウス本体に鏡面処理を施す構成としても良い。前述した読取ユニットと同様に、スポット光や影による不均一な媒体面への照射及び光量の減衰等により正確なドットパターンの読み取りができない場合には、前記ライトガイド等を適宜に設けることにより、効率良くかつ正確にドットパターンの読み取りを行うことが可能となる。
【００３９】
また、前記マウス本体には、捺印可能なインクユニットを設けることが望ましい。これにより、ドットパターンを読み取り、その結果を媒体面に記すことができる。このインクユニットは、媒体面に当設させて設けることが望ましく、マウス本体の底面が好適である。また、前記底面の延出部に設けることにより、マウスを操作する際においても視認可能であるため、捺印状態を確認しつつマウスを操作することができる。
なお、インクユニットに用いるインクとしては、例えば、赤外線波長を吸収するインク（カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射するインク（ノンカーボンインク等）のいずれも用いることができる。
【００４０】
以上のように本発明によれば、ハイライトを防ぎつつ、少ない光源で効率良く媒体面に均一に照射し、ドットパターンを光学的に読み取ることが可能である。また、必要に応じ、鏡面処理を施したり、ライトガイド、遮光部を設けることにより、適宜な位置に光を照射し、正確にドットパターンを読み取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４２】
図１は、ドットパターン読取ユニット２０Ａの内部構造を示す説明図である。このドットパターン読取ユニット２０Ａは、図示しないペン型ドットパターン読取装置本体に装着されており、媒体面Ｘに形成されたドットパターンを読み取る。ドットパターン読取ユニット２０Ａは、内部に中空部が形成され、その先端に開口部1ａを有するノーズ部１と、このノーズ部の開口部１ａを臨む位置に配置されたレンズ２と、このレンズ２と同一面状に配置され、ドットパターンが形成された媒体面Ｘに光を照射する光源としてのＬＥＤ３と、ＬＥＤ３とレンズ２との間から撮影方向に延出した遮光部４と、レンズ２から後退した位置に配置されたＣ−ＭＯＳカメラ５と、を備えている。
【００４３】
なお、開口部１ａには同図に示すキャップ部材１７が装着され開口部１ａを閉塞している。このキャップ部材１７はガラス又は合成樹脂の透光材料で構成されており、レンズ２による媒体面Ｘの撮像には影響を与えないようにしつつ、内部空間への塵挨等の侵入を防止している。
【００４４】
前記ＬＥＤ３とその側部から延出した遮光部４は、ＬＥＤ３からの照射光がノーズ部１の開口部１ａに直接照射しないように構成されており、ＬＥＤ３からの照射光は、ノーズ部１の中空部を隔成する中空部面１ｂ又は遮光部４に照射され、この反射光が開口部１ａから外部に間接光として照射する。そのため、解析すべきドットパターンが形成された媒体面Ｘに照射される照射光は、一回以上反射した間接光となるため拡散した状態となり、ノーズ部１の開口部１ａからほぼ均一にドットパターンに照射されハイライトを防ぐことができる。
【００４５】
また、前記ノーズ部１の中空部面１ｂには鏡面処理が施されている。鏡面処理を施すことにより、光を完全に反射させることができ、ＬＥＤ３の光量を減衰させることなく効率良く照射することができるとともに、照射された光を拡散及び減衰させることなく、中空部内で反射させることができる。さらに、ＬＥＤ３がレンズ２を中心にしてそれぞれ対向する位置に複数設けられているため、向かい合うＬＥＤ３が対向する中空部面１ｂからもＬＥＤ３からの照射光を反射して媒体面Ｘを照射することができる。すなわち、一方向からのみならず、種々の方向から媒体面Ｘに光を照射させることができるため、図２に示すように、ドットパターンが形成された媒体面Ｘに対して傾斜した状態であってもＬＥＤ３からの光を撮影面（読取面）に対して均一に照射させることが可能である。なお、同図では複数のＬＥＤ３を配置した場合で説明したが、１個のＬＥＤ３だけでもノーズ部１の中空部面１ｂを周方向に反射しながら媒体面Ｘに照射されるため、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
図３は、図１に示したドットパターン読取ユニット２０ＡのＬＥＤ３の配置とノーズ部１の中空部面１ｂの形状を異ならせたドットパターン読取ユニット２０Ｂである。このドットパターン読取ユニット２０Ｂは、ノーズ部１の中空部がレンズ２から開口部１ａに向かって次第に大径となるテーパ状に形成されており、ＬＥＤ３の先端がユニット中心軸に対して傾斜して配置されている。
【００４７】
このドットパターン読取ユニット２０Ｂは、図１に示したドットパターン読取ユニット２０Ａと異なり、遮光部４を備えていないが、ＬＥＤ３からの照射光がノーズ部１の中空部面１ｂに照射するように傾斜した状態に配置されている。ＬＥＤ３からの照射光は直接媒体面Ｘに照射されず、一度中空部面１ｂを反射して媒体面Ｘに照射されるため、光が拡散されハイライトを生じない。また、このドットパターン読取ユニット２０Ｂにおいても、ＬＥＤ３はレンズ２を挟んで対向する位置に複数設けられているため、ドットパターンをより均一に照射することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、ＬＥＤ３は複数個配置しているが、ＬＥＤ３は必ずしも複数配置する必要はなく、１個だけでも良い。本実施形態では、ドットパターン読取ユニット２０Ａによって前述のように照射光がユニット内を反射しながらそれぞれが対向する位置からも媒体面を照射する構造を有しているため、少ない数の照射光源、例えば１個のＬＥＤ３であってもハイライトの発生を防止でき、高い読取精度を得ることができる。
【００４９】
次いで、ＬＥＤ３からの照射光の点灯・消灯及びＣ−ＭＯＳカメラ５の撮影を制御するスイッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットの実施形態を示す。
図４及び図５は前記で説明した図１に示したようなドットパターン読取ユニットに対してスイッチ機構を設けた構造のものであり、図６及び図７は図３に示したようなドットパターン読取ユニットに対してスイッチ機構を設けた構造のものである。なお、このスイッチは、物理的に電気回路の接点の開閉を行うスイッチであってもよいし、電子的なセンサーやフォトスイッチであってもよい。
【００５０】
図４に示すドットパターン読取ユニット２０Ｃは、ノーズ部１の外周を覆う外枠部材６と、ノーズ部１に係合する弾性部材としてのスプリング７と、ＬＥＤ３の点灯・消灯とＣ−ＭＯＳカメラ５を制御するスイッチ８と、を備えており、ノーズ部１は外枠部材６に沿って読取装置の軸方向に可動である。尚、このスイッチ８は、物理的に電気回路の接点の開閉を行うスイッチであっても良いし、電子的なセンサやフォトスイッチであっても良い。
【００５１】
このドットパターン読取ユニット２０Ｃは、前記ノーズ部１がスプリング７の弾性力に抗して可動することによりスイッチ８が操作され、オン状態となる。最初のスイッチ８のオンにより、ＬＥＤ３と、Ｃ−ＭＯＳカメラ５と解析回路がオン状態になる。次にドットパターン読取ユニット２０Ｃを持ち上げるとスイッチ８がオフとなり、ＬＥＤ３もオフとなるが、Ｃ−ＭＯＳカメラ５はそのまま所定時間待機状態が維持される。解析回路は、ドットパターンの解析が終了すると自動的にオフ状態となる。また、スイッチ８を押したままの状態で、ドットパターン読取ユニット２０Ｃをドラッグすると、オン状態を維持したままで、所定サイクルのＣ−ＭＯＳカメラ５の読み取り及び解析処理を実行することができる。
【００５２】
図５に示すドットパターン読取ユニット２０Ｄは、弾性部材としてリングラバー（Ｏ−リング）９を用いている。前記スプリング７とリングラバー９を比較すると、リングラバー９は、装着時の高い弾性力を得るため、リングラバーの太さはある程度のものが適しており、装着時の安定性を得るためにスプリング７と比較して大きなリング直径を要する。一方、スプリング７は、リングラバー９より部材のスプリング直径を小さくすることができるが、弾性力を確保するため装着時に高さを要する。従って、図４のドットパターン読取ユニット２０Ｄは、スプリング７の高さを確保するため、ノーズ部１の中空部面１ｂの上方を長め（相当部分）に切り欠いている。すなわち、弾性部材は、読取ユニットの形状等に応じて、適宜に選択することが望ましい。
【００５３】
また、いずれのドットパターン読取ユニット２０Ｃ、２０Ｄにおいても外枠部材６に爪部６ａを突設するとともに、ノーズ部１の外周面に爪部６ａと噛み合う突部１ｃが設けられており、ノーズ部１と外枠部材６との係合が弾性部材の弾性力によって外れないように構成されている。
【００５４】
次いで、図３に示したドットパターン読取ユニット２０Ｂとほぼ同じ構造のものにスイッチ８を設けた構造の実施形態を図６及び図７に示す。
図６のドットパターン読取ユニット２０Ｇは、ＬＥＤ３、レンズ２の構造は、図３と同様である。しかし、ノーズ部１が本体には固定されておらず、ノーズ部１の外周に設けられた外枠部材６と、スイッチ８と、リングラバー９とを備えている。また、ノーズ部１は、弾性部材が係合し軸方向に可動する。
【００５５】
一方、図７のドットパターン読取ユニット２０Ｅも、ＬＥＤ３、レンズ２の構造は、図３と同様である。しかし、ノーズ部１の外周は、先細状ではなく同径に形成されており、ノーズ部１の外周に設けられた外枠部材６と、スイッチ８と、リングラバー９と、を備えている。また、ノーズ部１は、中空部を隔成する内ノーズ部１０ａと、外枠部材６と係合する外ノーズ部１０ｂに分割されており、外ノーズ部１０ｂのみ弾性部材が係合し軸方向に可動し、内ノーズ部１０ａは可動しない。すなわち、ＬＥＤ３の光が照射される中空部面１ｂは移動しないため、安定した状態で光を媒体面Ｘに照射することができる。
【００５６】
前記ドットパターン読取ユニット２０Ｅにはスイッチ８が埋設されており、このスイッチ８と外ノーズ部１０ｂとの間には、弾性部材としてのリングラバー９が装着されている。外ノーズ部１０ｂは、外枠部材６に沿って軸方向に可動であり、リングラバー９の弾性力に抗する方向に外ノーズ部１０ｂを押圧することにより、スイッチ８が操作される。また、この読取ユニット２０Ｅは、外ノーズ部１０ｂの外周が軸方向において同径に形成されているため、先端は大径になるが、その外形はスタンプ状である。そのため、ドットパターン読取ユニット２０Ｅを傾斜させず垂直方向にスタンプを捺印する感覚で、安定的にドットパターンの読み取りが可能となる。
なお、リングラバー９の代わりに図４で示したようなスプリング７を用いても良いことはいうまでもない。
【００５７】
さらに、このドットパターン読取ユニット２０Ｅの安定性を生かして、インクユニットを設けても良い。図８及び図９に示すドットパターン読取ユニット２０Ｆは、図７のドットパターン読取ユニット２０Ｅにインクユニットを設けたものであり、当該インクユニットは、内ノーズ部１０ａに充填されたインク１１と、その先端に設けられた捺印部１２とで構成されている。
前記インクユニットを設けることにより、ドットパターンの読み取りに応じて、読み取り結果等を記す等種々の用途に用いることが可能となる。
【００５８】
例えば、ドットパターン読取ユニット２０Ｅを装着した読取装置を用いて、ドットパターンの印刷面を撮像したときに、撮像及び解析が完了すると図示しない電子音発生部から例えば「ピッ！！」というような電子音を発生させて操作者に読取が完了したことを通知できるようにしても良い。そして、この読取が完了とともにインクユニットからインクを充填して捺印部１２により媒体面に捺印を施しても良い。これにより当該ドットパターンを読取装置で読み取ったことを後から目視で確認できる。なお、撮像及び解析の完了は前述のような電子音の他、読取装置に設けられた確認用ＬＥＤを発光させたり、読取装置が液晶表示部やパーソナルコンピュータに接続されている場合には、当該液晶表示部に読取完了を示す文字、図形等の表示を行っても良い。
【００５９】
このとき、図９に示すように、外ノーズ部１０ｂの先端が媒体面により押圧されて外ノーズ部１０ｂの基端（図では上端）がリングラバー９を付勢してこのリングラバー９の反対方向（反外ノーズ部方向）への押圧力によりスイッチ８が操作される距離をＹとし、外ノーズ部１０ｂの先端が媒体面により押圧されて外ノーズ部１０ｂが押し上げられて捺印部１２が媒体面に当接されるまでの距離をＺとした場合、Ｙ＜Ｚとしておくことによりダブルスイッチ機構を実現できる。
【００６０】
すなわち、媒体面に対して当該ドットパターン読取ユニット２０Ｈを押し込むと、まず外ノーズ部１０ｂが押し上げられてＹの距離を上昇するとスイッチ８が操作される。次に、Ｚの距離に達すると捺印部１２が媒体面に当接された内部のインク１１による捺印が実行される。このようなダブルスイッチ機構により、まずスイッチ８の操作で電子音を発生させて操作者に読取を確認させた後に、操作者がさらに押圧し、媒体面に捺印を行うことにより目視でのドットパターンの認識完了を知ることができる。
【００６１】
さらに、本実施形態の読取ユニットを用いて読取装置を構成した場合、以下のような使用方法もある。
例えば解答用紙（媒体）に正解のエリアと不正解のエリアを設けておき、それぞれ異なるドットパターンを印刷しておく。そして、回答者が正解のエリアで読取装置を操作した場合には、当該正解のエリアのドットパターンがレンズを介して像影素子で撮像され、さらに当該ドットパターンに対応するコードが解析回路で解析されてその解析結果によって、インクユニットを制御し、充填されたインク１１が捺印部１２を介して媒体面に浸出するようにしておく。これにより、回答者が読取装置で正解のエリアを選択した場合にのみ、当該エリアに捺印を施すことも可能となる。
【００６２】
本実施形態において、前記インクユニットに用いるインクとしては、例えば、赤外線波長を吸収するインク（カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射するインク（ノンカーボンインク等）のいずれも用いることができる。
【００６３】
例えば、ドットパターンを読み取ったことを解析するコンピュータとインクユニットを制御することにより、ドットパターンを正確に読み取った場合には、インク１１が捺印部１２に補充され、捺印可能となり、正確に読み取れない場合には、インク１１が充填されず捺印不可能となる機構にすることもできる。  例えば、ドットパターンを読み取ったことを解析するコンピュータと複数のインクユニットを制御することにより、択一的な選択とマーキングを行う場合には、まず第１の選択枝（第１のドットパターン）を選択して捺印部１２によってスタンプを行った後、誤りに気が付いて第２の選択枝（第２のドットパターン）を選択しようとした場合、読取装置に修正ボタンを設けておき、修正ボタンを押しながら前記第１の選択枝（第１のドットパターン）を再度選択した場合には、コンピュータ側で第１の選択を取り消すとともに、捺印部１２には前記インク１１とは別のインクが充填されて、前記第１の選択枝（第１のドットパターン）上に重ねてスタンプ（取消スタンプ）が行われる。このとき、取消スタンプはインク１１の可視的な色素を透明にするインク消しのようなものであっても良いし、インク１１とは別の色のインクであっても良い。
【００６４】
この状態で、前記修正ボタンを解除して、正解である第２の選択枝（第２のドットパターン）を読取装置で選択することにより、再度第２のドットパターンが選択されてコンピュータに読み取られるとともに、インクユニットの捺印部１２には本来のインク１１が充填されて第１のインク１１でのスタンプが行われる。
【００６５】
さらに、例えば、２種類のインク１１を別々に充填し、テストの答えとして記載されたドットパターンを読み取り、自動的に正解なら一方のインクで捺印し、不正解なら他方のインクで捺印する機構とすることができる。加えて、外部から視認可能な外周にランプ等を設置し、ドットパターンを正確に読み取った場合にランプが点灯する、又は音が鳴る等の構成を付加することにより、ユーザーは、ランプや音により確認して捺印することも可能である。
【００６６】
前述したドットパターン読取ユニットは、インクユニットのみならず、筆記具としての機能を兼ね備えていても良い。図１０は、筆記具としてのペン１３を装着したドットパターン読取ユニット２０Ｉを示した図である。通常ペン等の筆記具で印字する際は、傾斜させた状態で用いるため、ドットパターン読取ユニット２０Ｉの外周は、４５度まで傾斜可能になるように形成されている。ドットパターン読取ユニット２０Ｉによれば、解析結果を捺印して記すだけでなく、必要に応じてペン１３により印字等をすることも可能となる。この場合、ペン１３の先端近傍の媒体面（ドットパターンが形成された媒体面）を撮像することにより、撮像中心から離れた位置のペン１３の印字の際の筆跡や移動距離等を正確に解析することも可能となる。
【００６７】
さらに、図１１に示すように、装着されるペン１３の端部にスイッチ８を設けて、ドットパターンの読取と印字機能を切り替えるように構成しても良いし、ドットパターンを正しく認識した際のみペン１３の印字が可能になるように構成することもできる。
【００６８】
なお、図１０に用いたドットパターン読取ユニット２０Ｉを用いた場合、ＸＹ座標やコードを登録したドットパターンの印刷面上でペン１３を用いて文字や記号を記入すると、ペン１３のスイッチ８がオン状態となったときのペン１３の軌跡に対応したドットパターンが読み取られるようにしても良い。
また、ドットパターンを読み込んで解析結果を表示あるいは音声で確認した後に、ペンで紙面上にチェック等を記入しても良い。
ドローイング軌跡を入力するときはドットパターンはＸＹ座標が登録されていることが望ましい。紙面にチェックボックスが印刷されており、ペン１３を用いて当該チェックボックスのチェックのみを行う場合には所定のコードが登録されていれば良い。
【００６９】
次いで、前記ノーズ部１に代えてライトガイド１４を用いたドットパターン読取ユニットの実施形態を説明する。図１２は、ライトガイドを備えたドットパターン読取ユニット３０Ａの内部構造を示す図である。なお、光源であるＬＥＤ３、レンズ２は、前述したノーズ部１を備えたドットパターン読取ユニットと同様であるため同符号を用いて説明を省略する。
【００７０】
ドットパターン読取ユニット３０Ａは、中空部を有する筒状で、その先端に開口部１４ａが形成され、内部が導光路として機能するライトガイド１４を備え、前記ライトガイド１４の開口部１４ａを臨むようにライトガイド１４の中空部にレンズ２が配置されている。また、開口部１４ａには透明ガラス板又は透明プラスチック板からなるキャップ部材１７が取り付けられており、開口部１４ａを閉塞することにより内部空間への塵挨等の侵入を防止している。
【００７１】
ＬＥＤ３は、ライトガイド１４の基端近傍に配置されており、ＬＥＤ３からの照射光は、ライトガイド１４の内部を進行し、開口部１４ａを隔成するライトガイド１４の端面１４ｂより媒体面Ｘに拡散した状態で照射される。
【００７２】
前記ライトガイド１４は、透明樹脂製であり、その内部が導光路として機能し、ＬＥＤ３からの照射光は、開口部１４ａを隔成する端面１４ｂに集光される。このライトガイド１４は、臨界角αより大きな入射角で光が内側から外側に向かうと外へ透過せずに内側に反射する（図１２、矢印Ａ）。しかし、臨界角αよ小さい入射角で光が内側から外側に向かうと外へ透過してしまう（図１２、矢印Ｂ）。従って、ライトガイドの形状は、ＬＥＤ３からの照射光が透過しないように形成することが望ましく、図１２に示すライトガイド１４の形状は、照射光の入射角をより大きくするために先端先細状、すなわち中空部の径が先端にいくにしたがって小径となるように形成されている。
【００７３】
また、同図のドットパターン読取ユニット３０Ａにおいて、ライトガイド１４が中空部を有する筒状に形成されているため、ＬＥＤ３からの照射光はライトガイド内部を周方向に進行し、中空部を隔てて反対側となる端面１４ｂまで到達する。従って、ＬＥＤ３の直下に位置する端面１４ｂのみならず、対向する端面１４ｂからも媒体面Ｘに照射することができる。なお、ＬＥＤ３の照射効率を高めるために、図１３に示すようにＬＥＤ３の照射先端をライトガイド１４内に突出させた構造としても良い。
【００７４】
図１４は、図１３で示したドットパターン読取ユニット３０Ｂで用いられるライトガイド１４を示したもので、同図に示すように、その側面が緩やかなテーパ状に形成され、その基端面（図では上面）には円周方向に溝１４ｅが形成されている。この溝１４ｅに前記ＬＥＤ３の先端が入り込むようにしてドットパターン読取ユニット３０Ｂが組み立てられるようになっている。
【００７５】
図１３で示したライトガイド１４の開口部に臨む端面１４ｂは、下方（媒体面）に向かって拡開するように傾斜しており、この端面１４ｂの傾きは、ライトガイド１４の開口部１４ａとレンズ２を結ぶ線と同一の傾き、すなわち、ライトガイド１４の端面１４ｂから軸方向に延長した線上（図１２および図１３では破線で表示）にレンズ２が配置される位置関係となっている。ライトガイド１４の端面１４ｂをこのように傾斜させて形成することにより、ライトガイド１４の端面１４ｂからの照射光が直接レンズ２に入射すること、及び媒体面Ｘに直接反射することを防ぐことができ、媒体面Ｘをほぼ均一に照射することが可能となる。
【００７６】
なお、ドットパターン読取ユニットを媒体面Ｘから離した状態でドットパターンの読み取りを行うと、ＬＥＤ３からの照射光が直接ライトガイド１４の先端部分を透過し、媒体面Ｘで反射した直接反射光が入射することによりハイライトを生じることがある。
【００７７】
このようなハイライトを防ぐ方法として、ＬＥＤ３の照射光を一部遮断する方法が挙げられる。例えば、ＬＥＤ３の照射光が直接ライトガイド１４の先端部から外部に漏れると、この照射光はライトガイド１４内で一度も反射されていないいわゆる直接照射光として媒体面を照射することになるため、この媒体面からの反射光がレンズ２に入射されたときに一部にハイライトが生じる。このようなライトガイド１４の先端部から媒体面に照射された直接照射光が原因となるハイライトを防止するために、図１５に示すドットパターン読取ユニット３０Ｃでは、ＬＥＤ３の側部のライトガイド１４内に遮光部４として空隙（遮光穴）を設けている。このような穴状の遮光部４を設けることにより、この遮光部４の側面に対して臨界角よりも大きな入射角で入射する光はその側面で遮光部４の空隙内に反射するようになり、その結果、ＬＥＤ３から照射された直接照射光がライトガイド１４の内部を進行してライトガイド１４の先端部分から媒体面を照射することを防止できる。
前記遮光部４は、ＬＥＤ３の直接照射光のライトガイド１４の先端部からの照射を抑制できる構成であればその長さ、形状を変更しても良い。
【００７８】
このように、遮光部４としての空隙を設けることにより、ライトガイド１４の端面１４ｂ及びその先端部から媒体面Ｘに照射される照射光は全てライトガイド内で少なくとも一度は反射された間接光となり、ライトガイド１４内で拡散反射された光をドットパターンに照射させることができる。また、ノーズ部１の中空部側に位置する遮光部４を隔成する面に鏡面処理を施して、光源からの照射光を無駄なく反射させるようにしても良い。
【００７９】
さらに、遮光部４を構成する遮光穴内に、図１６左図に示すように、光を遮断する部材からなる遮光板４ａを挿入しても良い。また、遮光板４ａの代わりに図１６右図に示すように、遮光穴自体の内面に鏡面処理１５ａを施しても良い。
【００８０】
また、遮光部４の穴形状として図１６ではその空間が円柱形状のものを図示したが、図１７に示すようにその空間が立方体形状となるものであっても良い。同図左図は立方体形状の穴の一側面に遮光板４ａを挿入した構造、同図右図は立方体形状の穴の４側面に鏡面処理１５ａを施したものを示している。
【００８１】
なお、前記遮光部４を備えたドットパターン読取ユニット３０Ｃは、遮光部４によって遮断された分の光量が減衰するため、十分な光量を得られないおそれがある。このような場合には、ＬＥＤ３からの照射光を遮断せず十分に活用するために、ＬＥＤ３の照射方向を調整し、出来るだけ遮光部４に照射させる光を少なくすることが望ましい。例えば、ＬＥＤ３を外周方向に向けて照射させることにより、遮光部４に照射される光量を少なくできるとともに、ライトガイド１４内部を周方向に進行させて中空部を挟んだ反対側のライトガイド先端部まで透過させることができる。従って、ライトガイドの端面１４ｂからの照射光の光量を増やすことができ、少ない光量であっても効率良くドットパターンを照射することが可能となる。
【００８２】
次に、ハイライトを防ぐ方法としては、ライトガイド１４自体に鏡面処理を施す方法が挙げられる。図１８は、ライトガイド１４の外周面１４ｄに鏡面処理を施したドットパターン読取ユニット３０Ｄであり、図１９は、ライトガイド１４の外周面１４ｄと中空部面１４ｃにおいて、ライトガイド内方に向かって鏡面処理を施したドットパターン読取ユニット３０Ｅである。ライトガイド１４の外周面１４ｄに鏡面処理を施すことにより、ＬＥＤ３から照射された光はライトガイド１４の外周面１４ｄから外に透過しない。そのため、ＬＥＤ３からの直接照射光がライトガイド先端部を透過して媒体面Ｘに照射されないため、前記直接照射光の媒体面での反射光がレンズに入射されることにより生じるハイライトを防ぐことができる。
【００８３】
なお、鏡面処理を施す箇所は、撮影箇所となるライトガイド１４の先端部分のみでも良いが、精度上どの部分まで鏡面処理を施すかの判断が困難である。また、一部に鏡面処理を施すことと全体に鏡面処理を施すことの作業の手間は若干の差異であり、コストも殆ど変わらないため、全体に施すことが望ましい。さらに、ライトガイド１４の外周面１４ｄ全体に鏡面処理を施すことにより、ＬＥＤ３からの光の照射角が臨界角に対して小さい場合においても完全反射できるため、多量の光をライトガイド１４の端面１４ｂから照射させることができ、媒体面Ｘに照射する光量の増やすことができる。
【００８４】
また、ライトガイドの中空部面１４ｃにもライトガイド内方に向かって鏡面処理を施すことにより、ライトガイド１４の中空部に透過する光も遮断することができ、ライトガイド１４内部の大部分の光を端面１４ｂに集光し、媒体面Ｘに照射することが可能となる。このようにライトガイド１４の外周面１４ｄと中空部面１４ｃに鏡面処理を施す際は、ライトガイド１４の端面１４ｂを残して外周面１４ｄと中空部面１４ｃに鏡面処理を施しても良いが、施工効率等を考慮し、ライトガイド１４全体に鏡面処理を施した後、端面１４ｂとＬＥＤ３の埋め込み部分を加工する方法が効率も良く好適である。
【００８５】
加えて、ハイライトを防ぐ方法としては、ライトガイド１４の外周１４ｄを覆う外枠部材を設ける方法が挙げられる。図２０は、ライトガイド１４の外周面１４ｄに外枠部材６（カバー）を設けたドットパターン読取ユニット３０Ｆである。外枠部材６を設けることにより、ライトガイド１４の外周面１４ｄに鏡面処理を施した場合と同様にライトガイド１４の外周面１４ｄから外に光が透過することを防止することができる。さらに、外枠部材６を設けることにより、ライトガイド１４自体を保護することができる。加えて、例えば、読取装置本体と同一の材質を用いることにより、読取装置全体として一体感が生じ、意匠的にも優れた読取装置となる。
【００８６】
上述のように、ハイライトを防ぐ方法としては、種々の方法があり、実施形態を例示して説明したが、本発明は、これら実施形態に限られるものではなく、可能な限りこれらの組み合わせをも含むものである。
【００８７】
次に、ライトガイド１４を用いた技術において、ライトガイド１４の内側面１４ｃをどのように形成すべきかについて、図２１を用いて説明する。
１５同図において、Ｑとは、鉛直方向においてレンズ２の焦点距離の合う限界面であり、鉛直方向におけるＱ面とライトガイド１４との距離は鉛直方向撮影可能範囲ｈである。Ｑ面上でレンズ２の中心Ｋ１とＬＥＤ３の中心Ｋ２との中間点をＱｃとして、ＱｃとＬＥＤ３の中心Ｋ２を結んだ直線とライトガイド１４の中空部面１４ｃとの交差点をＰとする。このようにして、点Ｐを求め、ライトガイド１４の中空部面１４ｃをＰから鉛直方向に立ち上がる形状にする。
【００８８】
このようにライトガイド１４の中空部面１４ｃを形成することにより、鉛直方向撮影可能範囲ｈ内の最大値において媒体面Ｘで直接反射する場合であっても、その反射光がレンズ２に入射することによるハイライトは、撮影すべきドットパターンの周辺に発生しているだけであるため、ドットパターンの読取りが可能となる。すなわち、前記構成により、レンズ２の焦点が合うｈ未満の距離でドットパターンを読み取る場合には、撮影すべき媒体面Ｘの内側で直接反射する光は無くなり、ハイライトが生じなくなる。
【００８９】
次に、スイッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの実施形態を説明する。
図２２に示すドットパターン読取ユニット３０Ｈは、レンズ２と同一面上であり、ライトガイド１４と当接部分に配置されたスイッチ８と、ライトガイド１４の中空部に嵌合する弾性部材としてのスプリング７と、ライトガイド１４をスプリング７の弾性力に抗して支持する外枠部材６と、を有している。スイッチ機構等は、前述したノーズ部を備えた読取ユニットと同様であるため説明は省略する。ライトガイド１４が媒体面Ｘと接触し、後退することによりスイッチ８が操作され、ＬＥＤ３が点灯、消灯し、撮像・解析が行われる。なお、ＬＥＤ３からの照射光をより効率的にライトガイド１４内に導くために、図２３に示すように、ＬＥＤ３の照射先端部をライトガイド１４内に突出させた構成としても良い。同図に示した構造とすることにより、ＬＥＤ３の照射光がより多くライトガイド１４内に導かれるため、開口部からの照射効率を高めることができる。
【００９０】
図２４は、このようなドットパターン読取ユニット３０Ｇに用いられるライトガイドの構造を示した斜視図である。
同図に示すようにライトガイド１４は、ライトガイド１４の基端面（図で上端面）に凹凸が設けられている（図２４参照）。この凹部に前記ＬＥＤ３の照射先端部が入り込む構造となっている。
【００９１】
また、前記スイッチ８を設けたドットパターン読取ユニットにおいて、弾性部材としてリングラバーを用いた場合には、ＬＥＤ３の配置がリングラバーの内側となり、ライトガイド１４内に入射せずライトガイド１４の外に漏れる照射光が多くなるおそれがある。そのため、リングラバーを用いる場合には、ＬＥＤ３からの照射光をライトガイド１４の外周面１４ｄで反射させるために鏡面処理を施したり、外に透過する光を遮断するための外枠部材６を設けることが望ましい。
【００９２】
加えて、前記ライトガイド１４は透明樹脂製であり、レンズ２と同一の材質を用いることによりレンズ２と一体化させて形成することができる。図２５は、ライトガイド１４とレンズ２を一体化させて形成したドットパターン読取ユニット３０Ｉである。レンズ２とライトガイド１４を一体化して形成することにより、作業の効率が向上するとともに、レンズ２とライトガイド１４の位置関係を正確に保つことが可能となり、組立時の誤差による焦点のずれを防止することが可能となる。ちなみに、図２５において、ライトガイド１４内には遮光部４（遮光溝）が設けられているが、このような遮光部４を設けた構造も前記一体成形で得ることができる。
【００９３】
以上、本実施形態で説明したドットパターン読取ユニットは、単体で構成しても良いし、ペン型読取装置の先端に取り付けても良い。また、ドットパターン読取ユニットは携帯電話端末に外部接続端子に装着できるようにしても良い。さらに、ドットパターン読取ユニットは携帯電話端末に内蔵しても良い。
【００９４】
次いで、ドットパターンに対応した情報を再生するために該ドットパターンをカメラ５で光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスの実施形態を説明する。
図２６及び２７に示したマウス４０Ａは、ドットパターンが形成された媒体面Ｘに対して光を照射する照射光源としてのＬＥＤ３と、ドットパターンからの反射光を入射させるためのレンズ２と、ＬＥＤ３からの照射光及び媒体面Ｘからの反射光の出入口となる開口部４１ｃが形成されたマウス本体４１と、開口部４１ｃからドットパターンが形成された媒体面Ｘの読取点４２Ａを照射するポインタ光源４２と、ＬＥＤ３の照射方向前方に配置され、内部が導光路として機能するライトガイド１４と、ＣＣＤカメラ１６（ＣＭＯＳカメラでも良い）と、を備え、ポインタ光源４２からのポインタ光を媒体面Ｘに照射しつつ、ＬＥＤ３の照射光をドットパターンに照射し、その照射光の反射光によりドットパターンを読み取る。なお、ＬＥＤ３、レンズ２、ライトガイド１４及びドットパターンを読み取る機構については、前述のドットパターン読取ユニットと同様であるため同符号を用いて説明を省略する。また、開口部４１ｃにはガラス板又は透明樹脂板からなるキャップ部材１７を取り付けてマウス内部への塵挨の侵入を防止するようにしても良い。
【００９５】
前記ポインタ光源４２によって媒体面Ｘの読取点４２Ａが照射されるため、読取可能なドットパターンの位置を正確に認識することができ、読み取るべきドットパターンに対して適切にマウス４０Ａを操作することが可能となる。なお、マウス４０Ａは、マウス本体４１の外周面に読取機能を作動させるスイッチ４３を備えおき、必要なときのみ読取機能を作動させることができる。このとき、前記スイッチ４３の操作により通常のマウス機能を停止させることができ、左右のマウスボタン４０１ａ，４０１ｂのいずれかを撮影ボタンとして読取機能を作動させても良い。
また、読取機能を作動させるスイッチ４３を特に設けなくても、例えば左右のマウスボタン（４０１ａ，４０１ｂ）を同時に押した場合に読取機能が作動するようにしても良い。
【００９６】
次に、図２８に示した変形例のマウス４０Ｂを説明する。
このマウス４０Ｂは、前記ＬＥＤ３からの照射光及び媒体面Ｘからの反射光の出入口となる開口部４１ｃが形成され、媒体面Ｘと当接するマウス本体４１を備え、マウス本体４１の媒体面と当接する底面には、マウス本体４１より延出する延出部４１ａが設けられており、この延出部４１ａには、媒体面Ｘを視認可能な穴部４１ｂが形成され、この穴部４１ｂを介して媒体面Ｘのドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることができる。
【００９７】
このマウス４０Ｂは、詳細な構造の説明は省略するが、前記ＬＥＤ３からの照射光をガイドするライトガイド１４の延出部４１ａが設けられており、この延出部４１ａには、媒体面Ｘを視認可能な穴部４１ｂが形成され、この穴部４１ｂを介して媒体面Ｘのドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることができる。
【００９８】
このマウス４０Ｂによれば、前記延出部４１ａの穴部４１ｂから視認可能な箇所以外のドットパターンを読み込むおそれがないため、必要な箇所のドットパターンを正確に読み取ることができる。なお、前記延出部４１ａは、種々の材質を用いることができるが、例えば、透明の材質とすることにより、延出部４１ａを通して媒体面Ｘを視認しやすいとともに、穴部４１ｂ周辺からも照射光が媒体面Ｘに照射されるため多くの照射光が照射され、光量を確保することできる。更に、延出部４１ａとライトガイドを一体化させることにより、光量を多くし、より均一に媒体面Ｘを照射できる。また、前記延出部４１ａに、インクユニットを設けることにより、ドットパターンの読取だけでなく、ドットパターンの解析結果やコンピュータ情報を記すことができる。
【００９９】
また、この延出部４１ａには、前記穴部４１ｂの代わりに、図２９に示すような読取位置を示す十字状のマーク４１ｄを設けても良い。このマークは赤外線を透過するインク（ノーカーボンインク）を用いて十字形状に塗布することにより形成されている。そして、このマークは延出部４１ａの上面側又は下面側に設けられている。このように形成することにより、該マークは撮像時の焦点距離からずれた位置となるため、撮像に影響を与えることがなく、目視可能なマークを設けることが可能となる。
【０１００】
図３０は、図２７で説明したマウス４０Ａの内部構造の変形例を示したものである。
同図において、 撮像素子であるＣＣＤカメラ（ＣＭＯＳカメラでも良い）はマウス本体を構成する底板上に設けられており、上部に設けられた鏡面反射板４０２に対してその撮影光軸を立設した状態で配置されている。
前記鏡面反射板４０２の側部にはＬＥＤ３とポインタ光源４２とが配置されている。このような構造は、読取ユニットが装着されるマウスの高さ（厚さ）を低く（薄く）したい場合に有効である。また、レンズから撮影面までの距離を長くすることにより焦点の合う奥行きを深くすることにより、平滑でない凹凸のある媒体面を撮像する際でも焦点が合うようにしたい場合に有効である。
【０１０１】
なお、以上の説明においては、通常の印刷に用いるインクと、ドットパターンの印刷に用いるインク（黒色）の特性を変更して、ドットパターンについては赤外線を吸収・反射するいずれかの特性をもったインクで印刷し、赤外線フィルターを用いてドットパターンのみを読み取ることを前提に説明したが、かならずしもこのような印刷手法を用いなくてもよい。
たとえば、通常の印刷はシアン（青系）、マゼンダ（赤系）、イエロー（黄系）のインクで行い、印刷としての黒色はこの３色を合成して黒の近似色で印刷する。そして、ドットパターンのみブラック（黒色：墨色）を用いて印刷する。
【０１０２】
このように、黒色のインクをドットパターンの印刷のみに使用することとすれば、ドットパターンの印刷時のみに特性の異なるインクに変更する必要がなくなり、ドットパターンに対して通常の可視光線を照射しても、色分解処理を行うことによりドットパターンの黒色のみを検出することが可能となる。
【０１０３】
この場合、本発明で説明したドットパターン読取ユニットについても、さらに簡易な構造で実現することができる。これを示したものが図３１である。
同図に示したドットパターン読取ユニット３０Ｊは、その先端に透光性材料で構成された外枠部材６が取り付けられている簡易な構造であり、ＬＥＤも偏光フィルタも有していない。
このような構造において、外枠部材６は透光性材料であるため、外光が内部空間に入り込み、開口部から媒体の読取面を照射する。レンズ２は、このように外光に照射された媒体面を読み取り、図示しない内部回路により色分解処理を行いブラック（黒色）の印刷、すなわちドットパターンのみを読み取る。
このとき、この実施例では媒体面（印刷面）上において、黒色はドットパターンにしか用いられていないため、外光等の自然光または屋内照明等で照射された媒体面からの反射光のうち黒色のみを検出すればドットパターンの読み取りが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上説明したように、本発明は、ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取技術であって、ドットパターンを形成した書籍、絵本等の出版分野、写真シール、入力用にドットパターンを形成したシール、ゲーム用のボード、フィギュア、ぬいぐるみ等のキャラクタ商品等の玩具コンピュータ分野、パーソナルコンピュータ、セットトップボックス、テレビ等のモニタ画面のタッチパネル、偽造防止やトレースのためのセキュリティ分野、単体スキャナとしての電子機器、ボイスレコーダ、携帯端末等のコンピュータ分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】遮光部を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である（鉛直設置時）。
【図２】媒体面Ｘに対する照射光の反射状態を示す説明図である（傾斜設置時）。
【図３】ノーズ部の中空部をテーパ状に形成したドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である。
【図４】スイッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（１）である。
【図５】スイッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（２）である。
【図６】ドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（３）である。
【図７】ドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（４）である。
【図８】スイッチ機構を設けたドットパターン読取ユニッの内部構造を示す説明図（５）である。
【図９】スイッチ機構及びインクユニットを備えたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である。
【図１０】ペンを装着したドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である。
【図１１】図１０のドットパターン読取ユニットにスイッチ機構を設けた図である。
【図１２】ドットパターン読取ユニットの照射光経路の説明図である。
【図１３】ライトガイドを備えたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である。
【図１４】図１３に示したドットパターン読取ユニットに用いられるライトガイドの斜視図である。
【図１５】ドットパターン読取ユニット内での照射光の照射状態を示す説明図である。
【図１６】遮光部４の構造の一例を示す斜視図である（筒体）。
【図１７】遮光部４の構造の一例を示す斜視図である（直方体）。
【図１８】ライトガイドに鏡面処理を施したドットパターン読取ユニットの照射光の反射状態を示す説明図（１）である。
【図１９】ライトガイドに鏡面処理を施したドットパターン読取ユニットの照射光の反射状態を示す説明図（２）である。
【図２０】外枠部材６を備えたドットパターン読取ユニットの照射光の反射状態を示す説明図である。
【図２１】ライトガイドの形状と照射光との関係を示した図である。
【図２２】スイッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットを示す説明図（１）である。
【図２３】スイッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットを示す説明図（２）である。
【図２４】回転止めを形成したライトガイドの斜視図である。
【図２５】レンズとライトガイドを一体形成したドットパターン読取ユニットを示す説明図である。
【図２６】ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（１）である。
【図２７】図２７のマウスの内部構造を説明するためのＡ−Ａ断面図である。
【図２８】ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（２）である。
【図２９】ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（３）である
【図３０】ドットパターン読取ユニットを備えた他のマウスの内部構造を説明するための断面図である。
【図３１】ドットパターン読取ユニットの変形例を示す図である。
【図３２】従来のドットパターン読取装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ノーズ部
１ａ，１４ａ，４１ｃ  開口部
２，１０３  レンズ
３  ＬＥＤ
４  遮光部
５  Ｃ−ＭＯＳカメラ
６  外枠部材
７  スプリング
８  スイッチ
９  リングラバー
１０ａ  内ノーズ部
１０ｂ  外ノーズ部
１１  インク
１２  捺印部
１３  ペン
１４  ライトガイド
１４ｂ  端面
１４ｃ  中空部面
１５ａ  鏡面処理
１６  ＣＣＤカメラ
１７  キャップ部材
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ  ドットパターン読取ユニット
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ  マウス
４１  マウス本体
４１ａ  延出部
４１ｂ  穴部
４１ｄ  マーク
４２  ポインタ光源
４２Ａ  読取点
４３  スイッチ
１００  読取装置
１０１  光源
１０２  第１の偏光フィルタ
１０４  第２の偏光フィルタ
４０１ａ，４０１ｂ  マウスボタン
４０２  鏡面反射板
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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