(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記盤（２）上のペン先の位置決定をする装置において、ペン（４）と盤（２）とは、筆記ディジタイジングシステムの一部であって、このシステムは、さらに、少なくとも２つの磁気双極子（６）を備え、各々の双極子は、盤（２）の平面に垂直な明瞭な磁場を作るために、電源に結合され、
前記ペン（４）は、各磁気双極子によって生成される磁場を測定するための第１センサ（８）と、垂直方向のペン軸（４）の傾き角θを測定するための第２センサ（１０）と、前記第１センサ（８）と前記第２センサ（１０）とによって与えられるデータを、測定された磁場の値とθの値とによって、筆記盤（２）の表面上のペン先（４）の位置を計算することのできる処理ユニットへと伝えるための伝送手段とを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ペン（４）は、さらに、ペン先と筆記盤（２）との接触を検出し、前記ペン先の前記盤（２）の上への接触力を測定するための第３センサを備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記処理ユニット（２０）には、前記双極子（６）に関して、ペン先（４）の位置を三角法で計算するソフトウェアが備わっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記磁気双極子は、同時に、周波数の異なる交流が与えられることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記磁場双極子（６）は、連続して、同じ電流が供給されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記双極子の供給電流は、直流であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記双極子の供給電流は、交流であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記計算のソフトウェアは、各双極子（６）のコイル供給電流の周波数によって、各双極子（６）によって起こる磁場を区別することができることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項９】
前記計算のソフトウェアは、各双極子（６）のコイル供給時間によって、各双極子（６）によって起こる磁場を区別することができることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項１０】
前記第１センサ（８）は、磁力計であり、第２センサ（１０）は、重力場を測定することのできる加速時計であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか一つによる、位置決定システムを含むことを特徴とする筆記ディジタイジングシステム。
【請求項１２】
少なくとも２つの磁気双極子（６）によって作られる磁場を測定するための第１センサ（８）と、垂直方向のペン（４）軸の傾き角を測定するための第２センサ（１０）と、ペン（４）の先と筆記盤（２）の接触を検出し、前記ペン先の前記盤（２）上への接触力を測定するための第３センサ（１２）とを含む筆記ディジタイジングシステムによって使用されるためのペン（４）。
【請求項１３】
筆記盤（２）上のペン（４）の先を位置決定する処理において、ペン（４）と盤（２）とは筆記ディジタイジングシステムの一部であって、前記処理は、
−少なくとも２つの双極子（６）によって、筆記盤（２）上で発生した少なくとも２つの磁場を測定する過程と、
−垂直方向でのペン（４）の傾きθを測定する過程と、
−磁場とペン（４）の傾きθの測定値によって、ペン（４）と各磁気双極子（６）の間の距離を計算する過程と
を備えることを特徴とする処理。
【請求項１４】
ペン先と支持部（２）との接触を検出し、ペン先の前記支持部（２）への接触力を測定する過程をさらに備えることを特徴とする請求項１３記載の処理。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筆記盤上のペン先の位置決定のための装置とシステムに関するものであり、ペンと筆記盤は、２つの明確な磁場を作り出すようにそれぞれが電源に結合される、少なくとも２つの磁気双極子をさらに備えた筆記ディジタイジングシステムの一部である。
【０００２】
本発明は、また、筆記ディジタイジングシステムと、このシステムで使用されることになるペンとに関する。
本発明は、手書きの文書が、インターネットのような種類のネットワークを介して通信をしている幾人かにリアルタイムで送られなくてはならないときに、ラップトップ型や電子備忘録やテレビ会議のような分野で応用される。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ペン先の位置決定を行う機能を持つ装置が存在し、その装置は、ペンの位置をディジタルデータに変換し、その後そのデータが、台の中にあるメモリに記憶されるか、あるいは、ディジタルデータを復号するための処理ソフトウェアを使用して、対応する英数字の符号を生み出すコンピュータへ無線リンクによって送られるかするような手段が与えられたディジタル盤を備えた、筆記ディジタイジングシステムの一部である。
【０００４】
このシステムでは、ペンの位置決定機能は、ディジタル盤の表面を覆う、予め定められた座標システムのおかげで得られている。
【０００５】
この装置の欠点は、ペンの位置が、この目的のために特別に設計された台の上でのみ得られるということである。
【０００６】
国際公開第９９／３９３０２号の文書に記載される他の装置には、ペンに搭載されるカメラと、ペンの動きを追跡するアルゴリズムとが含まれる。この装置は、高価であり、含まれているアルゴリズムは複雑である。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の欠点を、筆記盤上で動作し、少なくとも２つの双極子によって作られる磁場におかれる、ペン先位置決定装置によって克服することをねらったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、ペンは、磁気双極子の各々によって作られる磁場を測定するための第１センサと、垂直方向のペン軸の傾き角θを測定するための第２センサと、前記第１センサと前記第２センサとによって与えられるデータを、測定された磁場の値と測定された角度値θとによって、筆記盤の表面上のペン先の位置を計算するための処理ユニットへと伝えるための伝送手段とを含んでいる。
【０００９】
本発明によると、処理ユニットには、各磁気双極子の位置に関して、ペン先の位置を三角法で計算するソフトウェアが備わっている。
【００１０】
本発明によると、磁気双極子は、同時に、周波数の異なる交流が与えられる。
【００１１】
本発明によると、磁場双極子は、連続して、直流もしくは交流であってよい同じ電流が供給される。
【００１２】
本発明によると、ソフトウェアは、各双極子に電源が与えられる時間によって、双極子によって起こる磁場を区別することができる。
【００１３】
本発明によると、第１センサは、磁力計であり、第２センサは、重力場を測定することのできる加速時計である。
【００１４】
本発明によると、ペンは、さらに、ペン先と筆記盤との接触を検出し、前記盤上の前記ペン先の接触力を測定するための第３センサを備えている。
【００１５】
本発明による処理には、以下の過程がある。
−少なくとも２つの双極子によって、筆記盤上で発生した少なくとも２つの磁場を測定する過程と、
−垂直方向でのペンの傾きを測定する過程と、
−磁場とペンの傾きの測定値によって、ペンの位置と各磁気双極子の位置との間の距離を計算する処理ユニットへ、測定値を伝送する過程。
【００１６】
さらに、本処理は、ペン先とディジタイジング盤との接触を検知し、ペン先の盤上への接触力を測定するための過程を含んでいる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特性と利点とは、添付する図面で図解される、本発明の限定的でない実施形態の例である、以下の記載で詳細に説明されるであろう。
【００１８】
図１のディジタイジングシステムは、水平なあるいは垂直な、あるいは垂直方向の色々な値の角度で傾けられる筆記盤２を含んでおり、その上でペン４を用いて文書を書くことができる。この筆記盤２は、筆記盤に対して垂直な角度の、２つの磁気双極子６1と６2とを含んでおり、それぞれは、ペン４の方向に沿って磁場を発生させるようになっている。
【００１９】
図２で示されるように、ペン４には、双極子６1と６2によって発生させられる磁場を測定するための磁力計８と、垂直方向でのペン４の軸の傾斜角を測定するための傾斜計１０と、ペンの筆記盤２への接触力を測定するための力センサ１２と、磁場の値と傾き角θの値と測定された接触力とを符号化するための電子処理回路１４とが付けられている。電子回路１４は、回路１４が発した符号化済みデータを、筆記盤２の表面上のペン４の位置を計算することができる処理ユニット２０（図３）へ伝送するアンテナ１６に接続されている。
【００２０】
磁場双極子６1と６2は、断面積がＳであり、直径が約１ｃｍであり、長さが約１ｃｍであるような円筒コイルであるのが望ましい。各コイルは、ｎ個の円錐から成り、ｎは、典型的には１００に等しく、強さがｉの電流が循環している。
【００２１】
図３は、ペン４の位置で２つの明確な磁場を発生するための、双極子６1と６2の制御回路を図示したものである。この制御回路は、発振器３０と、スイッチ３２と、受信回路３４と、復号回路３６とを含んでいる。
【００２２】
代わりに、コイル６1と６2には、スイッチ３２を経由して周波数ｆ0が１００ｋＨｚの交流によって、順次供給され、スイッチ３２は１０ミリ秒毎に切り替わる。
【００２３】
代わりに、コイル６1と６2には、周波数の異なる２つの電流が供給される。
【００２４】
図４では、Ｍ1とＭ2がそれぞれ盤２上の双極子６1と６2であり、Ｐは盤２上のペン先の位置であり、Ｈiは双極子６iによってペン先に沿って、点Ｐで作られた磁場を示している。
【００２５】
盤２が水平で、ペン４が垂直線に対して角度θで傾いているという特殊な場合には、点Ｐにおいて双極子６iが誘導して作った磁場の値は、次の式に等しい。Ｈmi＝Ｈiｃｏｓθ＝Ｍi／ｒ3ｃｏｓθ
ここで、Ｍiは、双極子６iの双極子モーメントであり、その値は、断面がＳであるｎ個の円錐のコイルに対して、Ｍi＝ｎ×Ｉ×Ｓであり、循環電流の強さはＩである。
【００２６】
測定した値、Ｍi，Ｈmi，ｃｏｓθ及び２つの双極子６1と６2の場の識別された値とから、点にＭ1とＭ2に関して点Ｐの距離ｒ1とｒ2とが得られ、それから三角法によってペン先の位置が得られる。
【００２７】
筆記盤２が垂直であるという特殊な場合には、
Ｈmi＝Ｈiｓｉｎθ＝Ｍ／ｒ3ｓｉｎθである。
【００２８】
同様の計算から距離ｒ1とｒ2が、そして点Ｍ1とＭ2に関してペン先の位置が得られる。
【００２９】
盤２が水平に対して、何らかの角度で傾いている特殊な場合には、
Ｈmi＝Ｈiｓｉｎδ＝Ｍ／ｒ3ｓｉｎδであり、ここで、デルタ＝θ−αであり、αは、水平に対して盤の傾いている角度である。
【００３０】
測定された磁場の値とペン軸の傾きと接触力とが、無線によって、あるいはリンクワイア（link wire）を経由して処理ユニット２０へ送信され、処理ユニット２０では、スイッチ３２の同期信号を用いて磁力計によって測定された磁場Ｈm1とＨm2に比例するディジタル信号を受信する。
【００３１】
双極子６1と６2は、盤２に対して固定した位置に置かれる。
【００３２】
本発明の実施形態に続いて、磁力計８は、ペン本体内に置かれ、１００もの円錐を備える。傾斜計１０は、ペン軸に沿った重力場の発生を測定することのできる速度計であり、センサ１２は圧電計である。
【００３３】
盤２上のペン先の位置の計算は、圧電計１２によって測定された接触力が予め定めた閾値よりも大きいときにのみ完了する。その上、盤上２へのペン先の接触力の解析によって、手書きに関する筆記体（calligraphic）情報（下におろす一筆と軽い一筆（lightstroke））が作られる。署名認識の場合には、この情報は認識の確度を向上させる。
【００３４】
本発明の他の実施形態によると、処理ユニットは、ペン本体の中に作り込まれ、さらに、ペン先の位置の計算した結果を記憶するメモリを備える。ペンには、後に、記憶した値をマイクロコンピュータに送信するためのインターフェイスが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による位置決定システムを含む、本発明に従った筆記ディジタイジング装置を示す図である。
【図２】  図１で表されるシステムで使用されるペンを示した図である。
【図３】  本発明の実施形態による、磁場発生システムを示した図である。
【図４】  図３で記した装置によって発生した磁場を図解した図である。
【符号の説明】
２…筆記盤
４…ペン
６1，６2…双極子
８…磁力計
１０…傾斜計
１４…処理電子回路
１６…アンテナ
２０…処理ユニット
３０…発振器
３２…スイッチ
３４…受信回路
３６…復号回路Ｓ
【図１】
0003934485.tif 000002
【図２】
0003934485.tif 000003
【図３】
0003934485.tif 000004
【図４】
0003934485.tif 000005