(57)【要約】ペン本体及び基準媒体の携帯用セットを備え、ペン本体及び基準媒体はそれぞれ、筆記タスク中、上記ペン本体と基準媒体との間で連続する位置識別信号を送受信可能な少なくとも１組のペン本体位置識別センサを備える。ペン本体及び基準媒体は、基準媒体に対するペン本体の位置座標、距離、及び角度の識別において超音波及び赤外線システムを支援する少なくとも１組の磁力計及び加速度計をさらに備える。１組の制御部及びメモリユニットは、位置識別センサの起動及び停止を制御及び調整して、筆記タスク中、ペン位置の場所及び座標を記録するためにさらに導入される。通信モジュールは、筆記情報をリアルタイムに表示できるように、外部装置への筆記データの無線送信を可能にするために任意選択的に取り付けられてもよい。【選択図】図１
2018533146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ペン本体であって、
−  筆記面上でのペン先の圧力を検出するための圧力センサと；
−  ペン本体変換モジュールであって、
−  ペン本体位置識別信号を送信または受信するための、かつ、前記筆記面上のペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも２つのペン本体センサと；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するためのペン本体磁力計と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置の変化または移動を識別、追跡、及び計算するためのペン本体加速度計と；
−  ペン本体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記ペン本体センサによる前記位置識別信号の送信または受信の制御；
−  前記ペン本体センサ、前記ペン本体磁力計、及び前記ペン本体加速器の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記ペン本体センサ、前記ペン本体磁力計、及び前記ペン本体加速器から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の前記移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するためのペン本体制御部及びメモリユニットと
を備えるペン本体変換モジュールと
を内部に備えるペン本体と、
（ｂ）基準媒体であって、
−  基準媒体変換モジュールであって、
−  前記位置識別信号を送信または受信するための、かつ、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも２つの基準媒体センサと；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するための基準媒体磁力計と；
−  基準媒体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記基準媒体センサによる前記位置識別信号の送信または受信の制御；
−  前記基準媒体センサ及び前記基準媒体磁力計の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記基準媒体センサ及び前記基準媒体磁力計から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するための基準媒体制御部及びメモリユニットと
を備える基準媒体変換モジュール
を内部に備える基準媒体とを備える
ことを特徴とするデジタル筆記器具。
【請求項２】
前記ペン本体が、前記ペン先に接続するペンインクカートリッジをさらに備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項３】
前記ペン本体変換モジュールの前記ペン本体センサが、少なくとも１組の赤外線送信機及び超音波受信機を備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項４】
前記ペン本体変換モジュールの前記ペン本体センサが、少なくとも１組の赤外線送信機及び超音波送信機を備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項５】
前記ペン本体変換モジュールの前記ペン本体センサが、１つの赤外線送信機と２つの超音波受信機とを備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項６】
前記ペン本体変換モジュールの前記ペン本体センサが、１つの赤外線送信機と２つの超音波送信機とを備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項７】
前記第１の超音波受信機または送信機が、前記ペン先及び前記第２の超音波受信機または送信機の非常に近くに配置され、
前記赤外線送信機が、前記ペン本体の反対側の端部すなわち上端の非常に近くに配置される
請求項５または６に記載のデジタル筆記器具。
【請求項８】
前記赤外線送信機が、任意のまたはすべての方向に赤外線を放射する赤外線ダイオードである
請求項３ないし７のいずれかに記載のデジタル筆記器具。
【請求項９】
前記ペン本体が、無線情報を外部装置との間で送受信するための通信モジュールをさらに備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１０】
前記通信モジュールが、前記記録されたペン本体位置情報を、コンピュータ、ラップトップ、デジタルタブレット、携帯電話、スマートフォン、または他のデジタル装置から選択される外部装置に送信するために使用される
請求項９に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１１】
前記基準媒体変換モジュールの前記基準媒体センサが、少なくとも１組の赤外線受信機及び超音波受信機を備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１２】
前記基準媒体変換モジュールの前記基準媒体センサが、少なくとも１組の赤外線受信機及び超音波送信機を備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１３】
前記赤外線受信機が赤外線検出器アレイである
請求項１１または１２に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１４】
前記基準媒体が基準媒体加速度計をさらに備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１５】
前記ペン本体内に、接地電極及びデータ電極をさらに備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１６】
前記基準媒体内に、接地電極及びデータ電極をさらに備える
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１７】
前記基準媒体がペンキャップの形態である
請求項１に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１８】
前記基準媒体が、前記ペン先または前記ペン本体の前記反対側の端部に取り付け可能であり、かつ、前記ペン先または前記ペン本体の前記反対側の端部から取り外し可能であるペンキャップである
請求項１または１７に記載のデジタル筆記器具。
【請求項１９】
前記ペンキャップが、前記筆記面の一辺または一縁端への取付け、クリップ留め、または接着のための、外面上で拡張部分をさらに備える
請求項１７に記載のデジタル筆記器具。
【請求項２０】
請求項１に記載のデジタル筆記器具のための通信システムであって、
１）前記ペン本体及び前記基準媒体を別々に設置するステップであって、前記ペン本体が前記筆記面上に配置され、前記基準媒体が前記筆記面の前記縁または前記辺の近くに配置される、設置するステップと；
２）前記圧力センサならびに前記ペン本体制御部及びメモリユニットを起動するために前記筆記面上に前記ペン先を押しつけるステップと；
３）前記位置識別信号を前記基準媒体センサに送信するために少なくとも１つのペン本体センサを起動するステップと；
４）前記筆記面上の前記ペン本体位置を計算及び追跡するために前記ペン本体磁力計及び前記ペン本体加速度計を起動するステップと；
５）前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップであって、
−  前記ペン本体位置を計算するために、ステップ３の前記基準媒体センサで受信した前記信号を前記基準媒体磁力計に転送すること；
−  前記位置情報を前記基準媒体メモリユニットに記録すること；及び、
−  前記位置識別信号を前記ペン本体の少なくとも１つのペン本体センサに送信するために前記基準媒体センサを起動すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップと；
６）筆記タスク中、前記ペン本体位置または前記ペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号あるいはステップ５の外部信号を前記ペン本体制御部及びメモリユニットに送信する前記ペン本体センサを起動するステップと；
７）筆記タスク中、前記ステップ２〜６を繰り返すステップであって、無線で外部装置に前記情報を送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、前記ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、前記ペン本体及び前記基準媒体の前記メモリユニットの前記ペン本体位置情報を、前記外部デジタル装置上に表示できる、繰り返すステップとを含む
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２１】
デジタル筆記器具のための通信システムにおいて、
前記デジタル筆記器具が、
（ａ）ペン本体であって、
−  筆記面上でのペン先の圧力を検出するための圧力センサと；
−  ペン本体変換モジュールであって、
−  連続する位置識別赤外線信号を送信するための、かつ、前記筆記面上のペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも１つのペン本体赤外線送信機と；
−  連続する位置識別超音波信号を受信するための、または、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別または計算するための少なくとも１つのペン本体超音波受信機と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するためのペン本体磁力計と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置の変化または移動を識別、追跡、及び計算するためのペン本体加速度計と；
−  ペン本体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記ペン本体赤外線送信機及び前記超音波受信機による前記位置識別信号の送信及び受信の制御；
−  前記ペン本体赤外線送信機及び超音波受信機、前記ペン本体磁力計、ならびに前記ペン本体加速器の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記ペン本体赤外線送信機、前記ペン本体超音波受信機、または前記ペン本体磁力計、及び前記ペン本体加速器から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の前記移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するためのペン本体制御部及びメモリユニットと
を備えるペン本体変換モジュールと
を内部に備えるペン本体と、
（ｂ）基準媒体であって、
−  基準媒体変換モジュールであって、
−  前記位置識別赤外線信号を受信するための、かつ、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも１つの基準媒体赤外線受信機と；
−  前記位置識別超音波信号を送信するための、かつ、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別または計算するための少なくとも１つの基準媒体超音波送信機と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するための基準媒体磁力計と；
−  基準媒体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記基準媒体赤外線受信機及び前記超音波送信機による前記位置識別信号の送信及び受信の制御；
−  前記基準媒体赤外線受信機及び超音波送信機、または前記基準媒体磁力計の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記基準媒体赤外線受信機、前記基準媒体超音波送信機、及び前記基準媒体磁力計から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の前記移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するための基準媒体制御部及びメモリユニットと
を備える基準媒体変換モジュール
を内部に備える基準媒体とを備え、
前記通信システムが、
１）前記ペン本体及び前記基準媒体を別々に設置するステップであって、前記ペン本体が前記筆記面上に配置され、前記基準媒体が前記筆記面の前記縁または前記辺の近くに配置される、設置するステップと；
２）前記圧力センサならびに前記ペン本体制御部及びメモリユニットを起動するために前記筆記面上に前記ペン先を押しつけるステップと；
３）前記位置識別赤外線信号で前記基準媒体赤外線受信機に送信するために少なくとも１つのペン本体赤外線送信機を起動するステップと；
４）前記筆記面上の前記ペン本体位置を計算及び追跡するために前記ペン本体磁力計及び前記ペン本体加速度計を起動するステップと；
５）前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップであって、
−  前記ペン本体位置を計算するために、ステップ３の前記基準媒体赤外線受信機で受信した前記信号を前記基準媒体磁力計に転送すること；
−  前記位置情報を前記基準媒体メモリユニットに記録すること；及び、
−  前記位置識別超音波信号を前記ペン本体の少なくとも１つのペン本体超音波受信機に送信するために前記基準媒体超音波送信機を起動すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップと；
６）筆記タスク中、前記ペン本体位置または前記ペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号あるいはステップ５の外部超音波信号を前記ペン本体制御部及びメモリユニットに送信する前記ペン本体赤外線送信機を起動するステップと；
７）筆記タスク中、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、無線で外部装置に前記情報を送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、前記ペン本体及び前記基準媒体の前記メモリユニットの前記ペン本体位置情報を、前記外部デジタル装置上に表示できる、繰り返すステップとを含む
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２２】
デジタル筆記器具のための通信システムにおいて、
前記デジタル筆記器具が、
（ａ）ペン本体であって、
−  筆記面上でのペン先の圧力を検出するための圧力センサと；
−  ペン本体変換モジュールであって、
−  位置識別赤外線信号を送信するための、かつ、前記筆記面上のペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも１つのペン本体赤外線送信機と；
−  位置識別超音波信号を送信するための、かつ、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別または計算するための少なくとも１つのペン本体超音波送信機と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するためのペン本体磁力計と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置の変化または移動を識別、追跡、及び計算するためのペン本体加速度計と；
−  ペン本体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記ペン本体赤外線送信機及び前記超音波送信機による前記位置識別信号の送信の制御；
−  前記ペン本体赤外線送信機及び超音波送信機、前記ペン本体磁力計、ならびに前記ペン本体加速器の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記ペン本体赤外線送信機、前記ペン本体超音波送信機、前記ペン本体磁力計、及び前記ペン本体加速器から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の前記移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するためのペン本体制御部及びメモリユニットと
を備えるペン本体変換モジュールと
を内部に備えるペン本体と、
（ｂ）基準媒体であって、
−  基準媒体変換モジュールであって、
−  前記位置識別赤外線信号を受信するための、かつ、前記筆記面上の前記ペン本体位置を識別及び計算するための少なくとも１つの基準媒体赤外線受信機と；
−  前記位置識別超音波信号を受信し、前記筆記面上の前記ペン本体位置を計算するための少なくとも１つの基準媒体超音波受信機と；
−  前記筆記面上での前記ペン本体位置を識別及び計算するための基準媒体磁力計と；
−  基準媒体制御部及びメモリユニットであって、
−  前記基準媒体赤外線受信機及び前記超音波受信機による前記位置識別信号の受信の制御；
−  前記基準媒体赤外線受信機及び超音波受信機、ならびに前記基準媒体磁力計の起動及び停止の制御；ならびに、
−  前記基準媒体赤外線受信機、前記基準媒体超音波受信機、及び前記基準媒体磁力計から受信した前記ペン本体位置及び前記ペン本体位置の前記移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するための基準媒体制御部及びメモリユニットと
を備える基準媒体変換モジュール
を内部に備える基準媒体とを備え、
前記通信システムが、
１）前記ペン本体及び前記基準媒体を別々に設置するステップであって、前記ペン本体が前記筆記面上に配置され、前記基準媒体が前記筆記面の前記縁または前記辺の近くに配置される、設置するステップと；
２）前記圧力センサならびに前記ペン本体制御部及びメモリユニットを起動するために前記筆記面上に前記ペン先を押しつけるステップと；
３）前記位置識別赤外線信号を前記基準媒体赤外線受信機に送信する少なくとも１つのペン本体赤外線送信機と、前記位置識別超音波信号を前記超音波受信機に送信する少なくとも１つのペン本体超音波送信機とをそれぞれ起動するステップと；
４）前記筆記面上の前記ペン本体位置を計算及び追跡するために前記ペン本体磁力計及び前記ペン本体加速度計を起動するステップと；
５）前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップであって、
−  前記ペン本体位置を計算するために、ステップ３の前記基準媒体赤外線受信機または超音波受信機で受信した前記信号を前記基準媒体磁力計に転送すること；及び、
−  前記位置情報を前記基準媒体メモリユニットに記録すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために前記基準媒体の前記基準媒体制御部及びメモリユニットを起動するステップと；
６）筆記タスク中、前記ペン本体位置または前記ペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号を前記ペン本体制御部及びメモリユニットに送信する前記ペン本体赤外線送信機を起動するステップと；
７）筆記タスク中、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、無線で外部装置に前記情報を送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、前記ペン本体及び前記基準媒体の前記メモリユニットの前記ペン本体位置情報を、前記外部デジタル装置上に表示できる、繰り返すステップとを含む
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２３】
前記ペン本体が、前記ペン先に接続するペンインクカートリッジをさらに備える
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項２４】
前記ペン本体変換モジュールが、１つの赤外線送信機と２つの超音波受信機とを備える
請求項２０または２１に記載の通信システム。
【請求項２５】
前記ペン本体変換モジュールが、１つの赤外線送信機と２つの超音波送信機とを備える
請求項２０または２２に記載の通信システム。
【請求項２６】
前記第１の超音波受信機が、前記ペン先の非常に近くに配置され、
前記第２の超音波受信機及び前記赤外線送信機が、前記ペン本体の反対側の端部の非常に近くに配置される
請求項２０または２１に記載の通信システム。
【請求項２７】
前記第１の超音波送信機が、前記ペン先の非常に近くに配置され、
前記第２の超音波送信機及び前記赤外線送信機が、前記ペン本体の反対側の端部の非常に近くに配置される
請求項２０または２２に記載の通信システム。
【請求項２８】
前記ペン本体が、無線情報を外部装置との間で送受信するための通信モジュールをさらに備える
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項２９】
前記通信モジュールが、前記記録されたペン本体位置情報を、コンピュータ、ラップトップ、デジタルタブレット、携帯電話、スマートフォン、または他のデジタル装置から選択される外部装置に送信するために使用される
請求項２８に記載の通信システム。
【請求項３０】
前記基準媒体が基準媒体加速度計をさらに備える
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項３１】
前記ペン本体内に、接地電極及びデータ電極をさらに備える
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項３２】
前記基準媒体内に、接地電極及びデータ電極をさらに備える
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項３３】
前記基準媒体がペンキャップの形態である
請求項２０ないし２２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項３４】
前記ペンキャップが、前記ペン先または前記ペン本体の前記反対側の端部すなわち上端に取り付け可能であり、かつ、前記ペン先または前記ペン本体の前記反対側の端部すなわち上端から取り外し可能である
請求項３３に記載の通信システム。
【請求項３５】
前記ペンキャップが、前記筆記面の一辺または一縁端への取付け、クリップ留め、または接着のための、外面上で拡張部分をさらに備える
請求項３３または３４に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル筆記器具及びその通信システムに関し、デジタル筆記器具は、筆記面上での筆記タスク中、ペン位置識別信号を送受信可能な組込式変換モジュールを有する、ペン本体及び基準媒体を備える。ペン本体及び基準媒体は、ペン位置及びペン移動追跡情報の識別または計算、ならびに、ペン本体または基準媒体のメモリユニットの記憶空間への上記情報の転送に関して変換モジュールを支援する磁力計及び加速度計をさらに備える。文字列または図形などの筆記情報は、同時にかつ無線で外部電子表示装置に送信してもよく、または、外部電子表示装置に後で表示するために記憶させてもよい。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル筆記器具（たとえば、デジタルペン、無線ペン、または入力ペン）は一般に、音響信号または電磁信号などの少なくとも１つの種類の無線信号を利用することによって、筆記タスク中、筆記面上でペン位置識別信号を互いに送受信可能である２つの主要構成要素として、ペン本体と、基準点または基準媒体とを備える。超音波センサまたは変換器が、一般に、デジタル筆記器具内で使用され、ペン本体の１つの超音波送信機から、筆記面の一辺または一縁端上にあるいは適切な信号距離内に配置される基準媒体の２つの超音波受信機に、連続する超音波信号を送信することによってペン位置を識別するために、変換器は三角測量法を利用する。三角形の２つの辺は、超音波送信機から第１の超音波受信機までの距離（ｄ１）及び超音波送信機から第２の超音波受信機までの距離（ｄ２）に等しく、そして、三角形の第３の辺は、２つの受信機の間の距離（ｄ３）に等しく、その複数の受信機は同じ基準媒体内に置かれるので、距離（ｄ３）は通常、固定される。３つの辺の距離の値がすべて識別されると、器具は次に、ペン位置の識別を可能にするために３つの角度を計算し、三角測量法を使用して、筆記面上のペン位置における任意の変化または移動を追跡することができる。文字列または図形などの手書き情報は、リアルタイムに表示するために、または、筆記タスク完了後の表示用に器具の独自のメモリユニット内に記録するために、外部装置に無線で送信してもよい。
【０００３】
ペン位置検出のための標準的な三角測量法は特許文献でも説明されており、それには、複数の入力平面における入力装置の位置を判定するために、２つの超音波受信機のみ利用したペンタイプ入力装置を説明する先行文献の１つと考えることができる特許文献１の発明が含まれる。特許文献２及び特許文献３などの他の、より最近の特許文献も、超音波送信機を有する類似の入力ペン装置、及び、少なくとも２つの超音波受信機を有する基準媒体または距離検出ユニットを説明しており、基準媒体がそれぞれ筆記面の縁または辺に配置されている。これらの文献はどちらも、位置識別信号を連続的に送信する超音波、ならびに、入力ペンで書かれた文字及び図形の手書きの軌跡を計算して、コンピュータまたは他の外部装置に入力する基準媒体の距離検出器または計算機の使用について説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６２８２７０号Ｂ２
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４００３２３９９号Ａ１
【特許文献３】米国特許第７３３６２６２号Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それでもやはり、上記の実施例は、２つの超音波信号受信機が筆記面領域に対して予め決定または固定された位置になければならないので、いくつかの欠点を示している。これらの発明は、使用するセンサの数を最小にするため、または、器具が１種類のセンサ、すなわち超音波センサのみ使用することを可能にするために、ペン本体またはペン先位置の識別には標準的な三角測量法を使用するだけであった。他の欠点は、筆記可能領域（たとえば、筆記可能範囲または信号範囲）及び明確に関連付けられる２つの受信機の間の距離に関連しており、そのため、筆記可能領域を拡大できるように、いくつかの基準媒体または検出ユニットはかなり細長くなり、または、筆記面または紙の辺と同じ長さにさえなる。したがって、基準媒体のサイズと筆記可能領域との間に妥協が常に存在し、それにより該筆記器具の使用者は、ペン本体と細長い基準媒体とを別々に持ち運ぶことが必要になる。このような特性のために、従来の器具は、使用者が２つの部分を別々に持ち運ばなければならないので、依然として、使い勝手が悪く、携帯性が悪く、シャツのポケットに入れて持ち運ぶのに好適ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のデジタル筆記器具は、基準媒体のサイズを小さくするように設計されており、それによって、基準媒体をペン本体の一端に取り付ける、または、ペン本体の一部として利用することが可能になる。位置識別センサ、好ましくは超音波センサも、ペン本体に組み込まれ、少なくとも１つのセンサはペン先の近くに配置され、第２のセンサはペン本体の反対側の端部（たとえば、上端）にあり、その結果、１つのセンサが筆記中のペンの移動または手の妨害によって妨げられる場合であっても、１つのセンサが、ペン本体と少なくとも１つの超音波センサを備える基準媒体との間で信号を効率的に送受信できる。さらに、異なる種類の位置識別センサ、好ましくは赤外線センサを、位置識別信号の送受信において超音波システムを支援するために、ならびに、超音波システムによるエネルギー消費量の低減を助けるために、ペン本体及び基準媒体の内部に組み込むことができる。デジタル筆記器具は、筆記面上のペン先を検出して、位置識別センサを起動する圧力センサと、筆記タスク中、ペン本体の位置座標の検出及び計算においてセンサシステムを支援する１組の磁力計及び加速度計と、タイミングよくセンサの起動及び筆記情報の記録を制御する制御部及びメモリユニットとをさらに備え、それによって、リアルタイム／同時または後の表示のために、ＷｉＦｉまたはｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号として上記情報を外部装置に送信するように通信モジュールを追加できる。
【０００７】
本発明において説明されるデジタル筆記器具は、ペン本体と基準媒体とを備え、ペン本体及び基準媒体はそれぞれ、ペン本体位置識別センサ、好ましくは、筆記タスク中、上記ペン本体と基準媒体との間で連続する位置識別超音波及び赤外線信号を送受信可能な超音波及び赤外線センサを有する少なくとも１組の変換モジュールを備える。ペン本体及び基準媒体の変換モジュールは、筆記面の平面及び向きに対するペン本体の位置座標、距離、及び角度の識別において超音波及び赤外線センサを支援する少なくとも１組の磁力計及び加速度計と、位置識別センサの起動及び停止を制御して、筆記タスク中、ペン位置の場所及び座標を記録する少なくとも１組の制御部及びメモリユニットとをさらに備える。任意の無線信号方式、好ましくはＷｉＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈシステムを使用する、外部装置への筆記データのリアルタイムでのまたはその後の送信のために、通信モジュールがペン本体及び基準媒体に任意選択的に取り付けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ペン本体及び基準媒体と、ペン本体及び基準媒体内部の詳細な構成要素とを備えるデジタル筆記器具の１つの構成を示す。
【図２】筆記面上でデジタル筆記器具を利用する１つの方法を図示し、筆記情報またはデータは、筆記情報の同時表示またはその後の表示のために、ペン本体または基準媒体から、コンピュータ、ラップトップ、及びスマートフォンなどの外部装置に、ＷｉＦｉまたはｂｌｕｅｔｏｏｔｈシステムを介して送信することができる。
【図３】基準媒体センサ（Ａ）、ペン先センサ（Ｂ）、及び、筆記面上の他のペンセンサの突出部（Ｃ）、ペン先位置座標（ｘ，ｙ）及びアルファ及びベータ角（α、β）を示すＸ−Ｙ軸上の器具の三角測量図である。
【図４】基準媒体センサからペン上端センサまでの距離（ｄ2m）、２つのペンセンサの間の距離（Ｐ）、及びペン傾きシータ角（θ）を示す器具の三角測量図である。
【図５】Ｘ−Ｙ軸上のペン本体と基準媒体磁力計との間に作られる基準によって計算されるカイ（χ）角及びβ角を示す。
【図６】ペン本体加速度計によるシータ（θ）角及びガンマ（γ）角の計算をさらに図示するＸ−Ｚ軸を示す。
【図７】ペン本体の１つのアルゴリズムを図示し、ペン本体は少なくとも１つの超音波受信機を備える。
【図８】基準媒体の１つのアルゴリズムを図示し、基準媒体は少なくとも１つの超音波送信機を備える。
【図９】ペン本体の１つのアルゴリズムを図示し、ペン本体は少なくとも１つの超音波送信機を備える。
【図１０】基準媒体の１つのアルゴリズムを図示し、基準媒体は少なくとも１つの超音波受信機を備える。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に図示されるデジタル筆記器具は一般に、
（ａ）ペン本体（１）であって、
−  筆記中、筆記面（２０）上にインクをもたらすためにペン先に接続するペンインクカートリッジ（５）と；
−  筆記面（２０）上でのペン先の圧力を検出するための圧力センサ（６）と；
−  図３〜６に図示される三角測量法に基づき、ペン本体位置を識別、追跡、及び記録するためのペン本体変換モジュール（３０）であって、
−  位置識別信号を１組の基準媒体センサ（１３、１４）に送信するまたは位置識別信号を１組の基準媒体センサ（１３、１４）から受信するための、かつ、ペン先（２）の近くの１つの超音波センサと基準媒体（１２）の１つの超音波センサ（１３）との間の（すなわち、２つのセンサの間の信号の伝搬時間による）信号距離１（ｄ1）と、ペン本体の上端の１つまたは複数のセンサ（２、３）と基準媒体（１２）の１つまたは複数のセンサ（１３、１４）との間の信号距離２ｍ（ｄ2m）とを計算することによって筆記面（２０）上のペン本体位置（ペン先を含む）を識別するための、少なくとも２つのペン本体センサ、好ましくは超音波（２）センサ及び赤外線（３）センサと；
−  基準媒体磁力計（１６またはＭ０）とともに、（χ角及びβ角を求めるために）図５に図示される筆記面へのペンの突出部の相対方向を識別するためのペン本体磁力計（７またはＭ１）と；
−  ペン移動を追跡して、図６に図示されるペン傾斜角（θ）を識別するためのペン本体加速度計（８）と；
−  ペン本体制御部及びメモリユニット（４）であって、
−  ペン本体センサ（２、３）による位置識別信号の送信または受信の制御；
−  ペン本体センサ（２、３）、ペン本体磁力計（７）、及びペン本体加速器（８）の起動及び停止の制御；
−  ペン本体センサ（２、３）、ペン本体磁力計（７）、及びペン本体加速器（８）から受信したペン本体位置及びペン本体位置の移動（すなわち、距離、角度、及び座標）に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するためのペン本体制御部及びメモリユニット（４）と
を備えるペン本体変換モジュール（３０）と
を内部に備えるペン本体（１）と、
（上記のセンサ（２、３）、磁力計（７）、及び加速度計（８）によって計算される距離及び角度値は、ペン本体制御部及びメモリユニット（４）によって連続的に記録され、それに応じた、図４に図示される距離２（ｄ2）、図３に図示されるアルファ（α）角ならびにｘ座標及びｙ座標のさらなる計算及び記録に使用される）
（ｂ）基準媒体（１２）であって、
−  図３〜６に図示される三角測量法に基づき、ペン本体位置の識別、追跡、及び記録においてペン本体変換モジュール（３０）を支援する基準媒体変換モジュール（４０）であって、
−  位置識別信号をペン本体センサ（２、３）から受信するまたは位置識別信号をペン本体センサ（２、３）に送信するための、かつ、（ｄ1）及び（ｄ2m）値の計算においてペン本体センサ（２、３）を支援することによって筆記面（２０）上のペン本体位置を識別するための、少なくとも２つの基準媒体センサ、好ましくは超音波（１３）センサ及び赤外線（１４）センサと；
−  （χ角及びβ角を求めるために）図５に図示される筆記面上へのペンの突出部の相対方向の識別においてペン本体磁力計（７またはＭ１）を支援するための基準媒体磁力計（１６またはＭ0）と；
−  基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）であって、
−  基準媒体センサ（１３、１４）による位置識別信号の送信または受信の制御；
−  基準媒体センサ（１３、１４）及び基準媒体磁力計（１６）の起動及び停止の制御；
−  基準センサ（１３、１４）及び基準媒体磁力計（１６）から受信したペン本体位置及びペン本体位置の移動に関する情報の記録
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するための基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）と
を備える基準媒体変換モジュール（４０）
を内部に備える基準媒体（１２）と
（上記のセンサ（１３、１４）及び磁力計（１６）によって計算される距離及び角度値は、基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）によって記録され、それに応じた、図４に図示される距離２（ｄ2）、ならびに、図３に図示されるアルファ（α）角ならびにｘ座標及びｙ座標のさらなる計算及び記録のために使用される）
を備える。
【００１０】
上記の説デジタル筆記器具は、通信モジュール（９）をさらに備えてもよく、通信モジュール（９）は、記録されたペン本体位置情報を、無線で、好ましくはＷｉＦｉまたはｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号で、ＷｉＦｉまたはｂｌｕｅｔｏｏｔｈ受信機を有する、コンピュータ、ラップトップ、デジタルタブレット、携帯電話、スマートフォン、または他のデジタル表示装置などの外部装置（２１）に送信するために使用される。
【００１１】
ペン本体変換モジュール（３０）のペン本体センサ（２、３）のより好ましい構成において、第１の超音波センサ（２）は、ペン先の非常に近くに配置され、第２の超音波センサ（２）及び赤外線センサ（３）、より好ましくは、全方向に赤外線信号を出すことができる赤外線ダイオード（３）は、ペン本体の反対側の端部すなわち上端の非常に近くに配置されて、１つの超音波センサが手または移動または他の障害物によって妨げられる場合に、超音波システムの信号の送受信を支援する。
【００１２】
ペン本体（１）及び基準媒体（１２）は、接地電極（すなわち、接地パッド）（１０、１８）及びデータ電極（すなわち、データパッド）（１１、１９）をさらに備えてもよく、それにより、筆記タスクが完了すると、２つの部分（１、１２）を接続または再接続して、基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）からペン本体（１）のペン本体制御部及びメモリユニット（４）へのデータまたは位置情報または筆記情報（すなわち、同じデータ及び順序）の送信を可能にできる。
【００１３】
図１及び図２に図示される器具の１つの実施形態において、基準媒体（１２）はペンキャップの形態であり、ペンキャップはペン本体（１）に取り付け可能、かつ、ペン本体（１）から取り外し可能である。ペンキャップは、筆記タスク中、筆記面（２０）の一辺または一縁端への取付け、接着、またはクリップ留めのための、外面上の拡張部分をさらに備えてもよい。さらに、基準媒体は、筆記面に対するペン移動の追跡、及び、図６に図示される筆記面に対するペン傾斜角（θ）の識別においてペン本体加速度計（８）を支援する基準媒体加速度計（１７）を備えてもよい。
【００１４】
上記の構成によるデジタル筆記器具のための一般的な通信システムまたはアルゴリズムは、
１．ペン本体（１）及び基準媒体（１２）を別々に設置するステップであって、ペン本体（１）が筆記面（２０）上に配置され、基準媒体（１２）が筆記面（２０）の縁または辺の近くに配置される、設置するステップと；
２．圧力センサ（６）ならびにペン本体制御部及びメモリユニット（４）を起動するために筆記面上にペン先を押しつけるステップと；
３．位置識別信号を基準媒体センサ（１３、１４）に送信するために少なくとも１つのペン本体センサ（２、３）を起動するステップと；
４．筆記面（２０）上のペン本体位置を計算及び追跡するためにペン本体磁力計（７）及びペン本体加速度計（８）を起動するステップと；
５．基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップであって、
−  ペン本体位置を計算するために、ステップ３の基準媒体センサ（１３、１４）で受信した信号を基準媒体磁力計（１６）に転送すること；
−  基準媒体メモリユニット（１５）で上記位置情報を記録または刻印すること；及び、
−  位置識別信号をペン本体（１）の少なくとも１つのペン本体センサ（２、３）に送信するために基準媒体センサ（１３、１４）を起動すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップと；
６．筆記タスク中、ペン本体位置またはペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号あるいはステップ５の外部信号をペン本体制御部及びメモリユニット（４）に送信するペン本体センサ（２、３）を起動するステップと；
７．筆記タスク中、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、図２に図示されるように、通信モジュール（９）によって無線で外部装置（２１）に情報を送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、ペン本体（４）及び基準媒体（１５）のメモリユニットのペン本体位置情報を、筆記情報として外部デジタル装置（２１）上に表示できる、繰り返すステップと
を含む。
【００１５】
図７及び図８に示される、デジタル筆記器具のための通信システムまたはアルゴリズムの１つの好ましい実施形態は、
１．ペン本体（１）及び基準媒体（１２）を別々に設置するステップであって、ペン本体（１）が筆記面（２０）上に配置され、基準媒体（１２）が筆記面（２０）の縁または辺の近くに配置される、設置するステップと；
２．圧力センサ（６）ならびにペン本体制御部及びメモリユニット（４）を起動するために筆記面上にペン先を押しつけるステップと；
３．位置識別赤外線信号を基準媒体赤外線受信機（１４）に送信するために少なくとも１つのペン本体赤外線送信機（３）を起動するステップと；
４．筆記面（２０）上のペン本体位置を計算及び追跡するためにペン本体磁力計（７）及びペン本体加速度計（８）を起動するステップと；
５．基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップであって、
−  ペン本体位置を計算するために、ステップ３の基準媒体赤外線受信機（１４）で受信した信号を基準媒体磁力計（１６）に転送すること；
−  上記位置情報を基準媒体メモリユニット（１５）に記録すること；及び、
−  位置識別超音波信号をペン本体（１）の少なくとも１つのペン本体超音波受信機（２）に送信するために基準媒体超音波送信機（１３）を起動すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップと；
６．筆記タスク中、ペン本体位置またはペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号あるいはステップ５の外部超音波信号をペン本体制御部及びメモリユニット（４）に送信するペン本体赤外線送信機（３）を起動するステップと；
７．筆記タスク中、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、図２に図示されるように、情報が通信モジュール（９）によって無線で外部装置（２１）に送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、ペン本体（４）及び基準媒体（１５）のメモリユニットのペン本体位置情報を、筆記情報として外部デジタル装置（２１）上に表示できる、繰り返すステップと
を含む。
【００１６】
図９及び図１０に示される、デジタル筆記器具のための通信システムまたはアルゴリズムの別の好ましい実施形態は、
１．ペン本体（１）及び基準媒体（１２）を別々に設置するステップであって、ペン本体（１）が筆記面（２０）上に配置され、基準媒体（１２）が筆記面（２０）の縁または辺の近くに配置される、設置するステップと、
２．圧力センサ（６）ならびにペン本体制御部及びメモリユニット（４）を起動するために筆記面（２０）上にペン先を押しつけるステップと；
３．位置識別赤外線信号を基準媒体赤外線受信機（１４）に送信する少なくとも１つのペン本体赤外線送信機（３）と、位置識別超音波信号を超音波受信機（１３）に送信する少なくとも１つのペン本体超音波送信機（２）とをそれぞれ起動するステップと；
４．筆記面（２０）上のペン本体位置を計算及び追跡するためにペン本体磁力計（７）及びペン本体加速度計（８）を起動するステップと；
５．基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップであって、
−  ペン本体位置を計算するために、ステップ３の基準媒体赤外線受信機（１４）または超音波受信機（１３）で受信した信号を基準媒体磁力計（１６）に転送すること；及び、
−  上記位置情報を基準媒体メモリユニット（１５）に記録すること；
のうちの少なくとも１つのタスクを実行するために基準媒体（１２）の基準媒体制御部及びメモリユニット（１５）を起動するステップと；
６．筆記タスク中、ペン本体位置またはペン本体位置の変化を連続的に記録するために、ステップ３または４の内部信号をペン本体制御部及びメモリユニット（４）に送信するペン本体赤外線送信機（３）を起動するステップと；
７．筆記タスク中、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、図２に図示されるように、情報が通信モジュール（９）によって無線で外部装置（２１）に送信できる、繰り返すステップ、
または、
筆記タスクが完了するまで、ステップ２〜６を繰り返すステップであって、その後、ペン本体（４）及び基準媒体（１５）のメモリユニットのペン本体位置情報を、筆記情報として外部デジタル装置（２１）上に表示できる、繰り返すステップと
を含む。
【図１】
2018533146.tif 000003
【図２】
2018533146.tif 000004
【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】
2018533146.tif 000009
【図８】
2018533146.tif 000010
【図９】
2018533146.tif 000011
【図１０】
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【国際調査報告】
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