(57)【要約】  この発明は前記の作業対象物(4、5)、特に一枚の紙の編集ためのペンタイプの、少なくとも1つのペン先(3)、軸(17)、光学センサー(2)で構成され、作業対象物(4、5)の認識エリア(13)と周辺エリア(20)の一方または両方を光学的に検知し、その作業位置に置いてはペン先(3)は作業対象物と接触しているハンドヘルドツール(1)についてです。ハンドヘルドツール以外に特別に処理された作業対象物やその他の補助なしに、ハンドヘルドツールのユーザーによる作業対象物変更の記録が可能であるハンドヘルドツールを提供するために、この発明では少なくとも1つの光学センサー(2)が少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α)を有することを提案しています。この発明には、手で形成された軌跡のデジタル化の関連する方法も含みます。
2016509291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのペン先(3)、軸(17)、少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)で構成され、前記の作業対象物(4、5、25)の少なくとも1つの認識エリア(13、26)と周辺エリア(20、31)の一方または両方を光学的に検知し、作業位置に置いては前記ペン先(3)は作業対象物と接触し、少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)が少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α、α’)を有することを特徴とする、作業対象物(4、5、24)、特に一枚の紙の編集ためのペンタイプのハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項２】
2つの光学センサー(21、22)が合わせて少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α’)を有し、各光学センサー(21、22)はそれぞれ部分的認識エリア(27、28)を検知することを特徴とする請求項１記載のハンドヘルドツール(1’)。
【請求項３】
さらに、前記ペン先(3)が前記の作業対象物(4、5、24)から直角で測定して最大3.0ｃｍにある認識位置で、少なくとも1つの光学センサーが検知する認識エリア(13、26)の面積が少なくとも25ｃｍ２であることを特徴とする請求項１、２記載のハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項４】
認識エリア(13、26)の面積が少なくとも50ｃｍ２、なるべくなら少なくとも100ｃｍ２、さらに可能ならば少なくとも200ｃｍ２であることを特徴とする請求項３記載のハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項５】
少なくとも3つの互いに垂直に配置した加速度センサー(7、8、9)でハンドヘルドツール(1、1’)の一部、できれば前記ペン先(3)の空間での加速度を継続して測定できることを特徴とする請求項１〜４のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項６】
少なくとも1つの光学センサーができれば前記ペン先(3)に設置され、ハンドヘルドツール(1、1’)が作業位置で有効となり、ペン先により形成される軌跡の幅の50〜1000倍、なるべくなら100〜750倍、さらに可能ならば200〜500倍の作業対象物(4、5、24)上の監視エリアを検知し、そしてその監視エリアができればペン先(3)が作業位置にあるときのペン先(3)の移動方向とは反対側に設置されていることを特徴とする請求項１〜５のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項７】
光学センサーが少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)または少なくとも1つ別の光学センサーによって構成されることを特徴とする請求項６記載のハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項８】
少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって検知されたデータをデータ記憶装置(10)に保存できることを特徴とする請求項１〜７のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項９】
光学センサー(2、21、22)によって検知されたデータまたはデータ記憶装置(10)に保存されたデータの1方または両方を受信装置、特にデータ処理装置に送信するための送信ユニット(12)を備えていることを特徴とする請求項１〜８のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項１０】
前記ペン先(3)に内蔵された圧力センサーによって前記ペン先(3)の前記の作業対象物(4、5、24)への接触を記録できることを特徴とする請求項１〜９のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項１１】
少なくとも1つの押しボタンスイッチができればハンドヘルドツールの前記の作業対象物(4、5、24)に向けられる側の端部に内蔵され、できればスイッチ操作によりハンドヘルドツール(1、1’)の記録機能を有効または無効にできることを特徴とする請求項１〜１０のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項１２】
ハンドヘルドツール(1、1’)に1本の軌跡(15、16、16’、16’’)を形成する少なくとも1つのペン先(3)、少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)を備え、それにより前記の作業対象物(4、5、24)の認識エリア(13、26)を光学的に検知し、光学センサー(2、21、22)が少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α、α’)を有することを特徴とするハンドヘルドツール(1、1’)を用いて手書きで作業対象物(4、5、24)上に形成された軌跡をデジタル化する方法。
【請求項１３】
少なくとも2つの光学センサーにより少なくとも90°、なるべくなら100°、さらに可能ならば110°の画角(α’)を検知し、各光学センサー(21、22)はそれぞれ画角(α’)の部分的画角(β)を検知することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ハンドヘルドツール(1、1’)の認識エリアが、少なくとも前記の作業対象物(4、5、24)の1辺(18、19、30)、なるべくなら作業対象物(4、5、24)の対向する2辺(18、19、30)が少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって検知されることを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
ハンドヘルドツール(1、1’)の認識エリアが、少なくとも前記作業対象物(4、5、24)の周辺エリア(20、31)の一部が少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって検知されることを特徴とする請求項１２〜１４のどれかに記載の方法。
【請求項１６】
次のステップを特徴とする請求項１２〜１５のどれかに記載された方法であって、
a)  少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)で収集されたデータは送信ユニット(12)またはデータ送信ケーブルまたはその両方で外部のデータ処理装置に送信されます。
b)  データ処理装置によって送信されたデータは分析され、ハンドヘルドツール(1、1’)によって形成された元の軌跡(15、16、16’、16’’)が再生されます。その際、少なくとも1つの光学センサー(4、5、21、22)によって検知された様々な作業対象物に関する情報が考慮に入れられます。
【請求項１７】
次のステップを特徴とする請求項１２〜１６のどれかに記載された方法であって、
c)  少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって収集されたデータはハンドヘルドツール(1、1’)に内蔵されたデータ記憶装置(10)に保存されます。
【請求項１８】
ハンドヘルドツール(1、1’)の作業位置において、ペン先(3)が作業対象物(4、5、24)に接触した状態で、少なくとも1つの光学センサーがペン先(3)によって形成された軌跡(15、16、16’、16’’)を検知できることを特徴とする請求項１２〜１７のどれかに記載された方法。
【請求項１９】
請求項１〜１１のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、1’)と作業対象物の周辺エリアで検知されたデータを分析できることを特徴とするデータ処理装置との組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
序文
この発明は作業対象物、特に一枚の紙の編集ためのペンタイプのハンドヘルドツールについてです。ハンドヘルドツールは少なくとも1つのペン先、軸、光学センサーで構成され、作業対象物の認識エリアと周辺エリアの一方または両方を光学的に検知します。作業位置においてはペン先は作業対象物と接触しています。
【０００２】
さらに、この発明はハンドヘルドツールを持った手の動きによって形成される作業対象物上の軌跡をデジタル化する技術についてです。ハンドヘルドツールは軌跡を形成できる少なくとも1つのペン先、軸、光学センサーで構成され、光学センサーは少なくとも作業対象物の認識エリアを光学的に検知できます。
【０００３】
ここに記述されるハンドヘルドツールは、市場で通常「スマートペン」と呼ばれるもの、特にコンピューター上で手の動きによる筆記を検知、保存できるものを意味します。
【０００４】
このハンドヘルドツールを用いて軌跡を形成する作業対象物、つまり文字を書いたり絵を描いたりする作業対象物としては、通常一枚の紙を使用します。ただし、この申請における「作業対象物」の意味としては、そのサイズにかかわらずいわゆる「ホワイトボード」やその他の使用可能な表面も含みます。
【０００５】
この申請における「軌跡」の意味としては、ペン先による筆跡、ナイフなどによって形成される切り口、またハンドヘルドツールによって形成することが可能なその他のタイプの軌跡も含まれます。この発明はすでに記述した筆記具の他、特に模型製作や布・紙の切断に使用される切断工具を対象にしています。
【０００６】
背景技術
以上に記述したハンドヘルドツールは、例えばDE 196 44 109 A1に示されている筆記具として存在します。そこでは筆記具の動作を保存するデータ処理システムについて記述しています。その筆記具の持つ認識システムは、空間での筆記具の動作を検知し、それを計算ユニットによって処理します。そこで得られたデータは保存され、任意に再生することができます。認識システムとしては、例えばDE 196 44 109 A1では空間での筆記具の移動を検知できる加速度センサーが提案されています。
【０００７】
さらに、文書ページ上の軌跡コード(「バイナリーコード」)を識別する光学センサーの使用も示されています。このようにして、前述された筆記具を使用すれば、データ処理システムがユーザーの筆記を認識し処理することが可能になります。作業対象物の変更の際には、ユーザーは光学センサーにそれぞれの軌跡コードを検知させます。こうして作業対象物変更の情報はデータ処理システムに伝達されます。
【０００８】
しかしこの方法では、ユーザーは作業対象物を自由に選択することはできず、データ処理システム用に調整されたコード付きの作業対象物を使用する必要があるという欠点があります。結果として、筆記具のユーザーは特殊な作業対象物を使用する必要があり、作業対象物の選択において制限され、またその作業対象物を備蓄しておく必要があります。
【０００９】
また他の該当するタイプのハンドヘルドツールとして、EP 0 507 269 B1に示されている筆記具があります。これは同様に手での描画を検知し保存できる筆記具です。しかし、この文書では種類の違う作業対象物に関する問題点は取り扱われていません。
【００１０】
さらに別の文献DE 692 04 336 T2においても、描画動作を光学的に認識する筆記装置について記述されています。この文献の4ページの第3段落目では、光学センサーによる筆記具が筆記位置にあるときの筆記動作の検知、および筆記具が作業対象物から離されているときの筆記具の場所(例えば1つの字から次に移る状態)の検知が記述されています。総じて光学センサーは、その使用状態にかかわらず筆記具の作業対象物に対する位置を検知するのに使用されます。
【００１１】
またGB 2 439 754 Aでは、作業対象物に印刷された文書IDおよび筆記されたデータを検知する光学センサーを備えたペンが紹介されています。データ記憶装置を有効にするためには、光学センサーによって検知される作業対象物に印刷された文書IDと、記憶メディアに保存された文書IDが一致する必要があります。
【００１２】
さらに、アンテナのキャップを外してペン代わりに使用できる携帯電話がEP 1 255 185 A1で紹介されています。このペンは、ユーザーが署名またはコードの入力による認証が必要な場合を主な用途としています。このために携帯電話の上部にカメラが取り付けられています。
【００１３】
課題
この発明の課題は、ハンドヘルドツール以外に特別に処理された作業対象物(例：コードが印刷された作業対象物)やその他の補助なしに、ハンドヘルドツールのユーザーによる作業対象物変更の記録が可能であるハンドヘルドツールを提供することにあります。
【００１４】
解決方法
上記の課題は当発明で記述されるペンタイプのハンドヘルドツールにより次のように解決できます。つまり、ハンドヘルドツールのセンサーが少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を検知することです。
【００１５】
この申請における「画角」とは、光学センサー画面の対向する両端部から光学センサーのレンズの屈折面の中央まで広がる理想光線に対応する角度を意味します。四角形の画面では2つの画角、つまり垂直方向の画角と水平方向の画角です。請求項1に基づく画角とは両方の画角の大きい方を指します。センサーの画面が正方形のときは、垂直方向と水平方向の画角は同じです。
【００１６】
垂直方向と水平方向の画角の他に、光学センサー画面の対向する頂点から光学センサーのレンズの屈折面の中央まで広がる理想光線に対応する「対角での画角」について記述があります。この対角での画角は請求項1の対象ではなく、すでに記述したように垂直方向または水平方向のどちらかの大きい方が対象となります。
【００１７】
例えばいわゆる「標準寄りの広角レンズ」においては、(対角での)画角は60°から75°の範囲になります。一方望遠レンズでは画角は20°よりも小さくなります。請求項1に記述した少なくとも90°の画角を持つ光学センサーは作業対象物の広範囲および作業対象物の周辺エリアをハンドヘルドツールから比較的短い距離で記録するのに特に適しています。
【００１８】
「少なくとも一つの光学センサーによる画角の検知」とは、記述した画角が少なくとも1つの光学センサーによりカバーされるというという意味であり、複数の光学センサーによるケースも含まれます。上記の画角が2つの光学センサーによりカバーされるということも考えられます。この場合は、各光学センサーが画角の半分45°をカバーし、その部分的な認識エリアが接しているか、または重なっています。3つまたはそれ以上の光学センサーの使用も考えられます。通常、複数の光学センサーの配置においては、各光学センサーの部分的認識エリアの重複エリアが設定されます。例えば、55°を検知できる2つの光学センサーにより100°の画角をカバーする場合、双方の光学センサーの部分的認識エリアに重複が発生し、1つの光学センサーで検知される部分的認識エリアは50°に減少します。これを下の実施例の図解により説明します。
【００１９】
この発明は、少なくとも一つの光学センサーを用いて一種の「大まかなパターン認識」により、作業対象物の広い範囲を光学的に検知することにより、ハンドヘルドツールによる、ある作業対象物の確実な識別を可能にします。つまり、作業対象物のエリアの検知はピントが完全に合っている必要はなく、検知される画像は少しボケていても構いません。大まかなパターンが認識されれば十分ということです。この際、光学センサーの被写体深度が深いほうが有利です。例えば、光学センサーが検知するエリアの中で距離が3ｃｍの部分も距離が10ｃｍの部分も十分ピントが合った状態で写されるべきです。代替の方式としては、光学センサーにオートフォーカス機能を搭載し、検知される画像が距離にかかわらず常にピントが合った状態にすることです。
【００２０】
検知エリアが、少なくとも作業対象物の1辺、なるべくなら対向する2辺が少なくとも1つの光学センサーによって検知されるように設定できれば、特に有利になります。少なくとも1つの光学センサーで収集された光学情報(作業対象物に筆記された字、作業対象物の隣にある物体、作業対象物の外辺部等)を元にハンドヘルドツールは確実にある特定の作業対象物を識別することができます。したがって収集されたデータは、ハンドヘルドツールがその時点でどの作業対象物で使用されているかの識別に適しています。さらに、すでに説明した「外辺部の監視」によって、ハンドヘルドツールが作業対象物のどの部分にあるかの識別にも適しています。ただし作業対象物の特定を確実にするためには、作業対象物の最低面積 ― またはその周辺エリア ― を分析する必要があります。つまり、ある最低限の「情報」の収集が必要です。その際、上に記述した光学センサーの画角は、ハンドヘルドツールが作業対象物の近くにあるときでさえも、作業対象物の広範囲さらには作業対象物外の周辺エリアを認識するのに役立ちます。ツールの1つの実施例としては、被写体深度への要求を緩和するために、光学センサーをペン軸に対してまっすぐでなく角度を付けて設置すると有利になります。例えば、筆記の際のペンの傾きや作業対象物の交換時の傾きなどを相殺し、光学センサーと作業対象物ができるだけ平行に向かい合うように設置します。また自動傾き補正装置、例えば(圧電)アクチュエータなどが考えられます。
【００２１】
したがって、発明でのハンドヘルドツールを使用すると、ハンドヘルドツールがどの作業対象物に使用されているか、また作業対象物同士の位置関係を「認識」させながら、継続して作業対象物を交換することができます。これらの情報を適切に考慮に入れることで、形成された軌跡を後にデジタル形式で正しく再生することができます。これにより、最新の技術である特殊作業対象物の使用は必要でなくなります。
【００２２】
さらにこのハンドヘルドツールでは、作業対象物の交換ごとに、ハンドヘルドツールの自然な動きでは発生しないような最低限の間隔で新しい作業対象物の専用の「認識位置」にあわせる必要もありません。むしろハンドヘルドツールを「普通」に動かすだけで十分です。つまり、いつもと同じ動作で、作業していた作業対象物から離れ、新しい作業対象物に移動します。その際、作業対象物の認識に注意する必要はありません。ハンドヘルドツールのユーザーがその動作を特別に調整する必要はありません。
【００２３】
以上の説明に基づき、少なくとも2つの光学センサーが少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を、そしてそれぞれの光学センサーが部分的認識エリアを受け持つようにすることが特に有利と言えます。例えば、ハンドヘルドツールの軸を挟んで反対側に部分的認識エリアを検知するそれぞれ1つの光学センサーを設置し、両方の光学センサーで画角全体を検知します。反対側に設置された光学センサーの認識エリアはそれぞれハンドヘルドツールの片側を検知するので、観察の「障害」 ― 例えはハンドヘルドツールのユーザーの手 ― を回避できるので有利と言えます。
【００２４】
さらに、ペン先が作業対象物から直角で測定して最大3ｃｍにある認識位置で、少なくとも1つの光学センサーが検知する面積が少なくとも25ｃｍ２であると特に有利になります。この際も前述したように、画角がそれぞれが部分的認識エリアを検知する複数の光学センサーの組み合わせにより形成されるケースも考えられます。複数の光学センサーの部分的認識エリアに重複部分ができることは、機能には何ら問題はありません。
【００２５】
認識エリアが小さすぎると、少なくとも1つの光学センサーが1枚目の作業対象物と2枚目の作業対象物の両方で、他の場所にそれぞれ違う筆跡があるにもかかわらず、白紙のエリアしか検知できないことが発生する可能性があります。それらの筆跡の情報は検知されず、そして考慮されません。したがって、後にデータを分析するソフトウェアは「白紙」情報からは作業対象物を特定することはできません。ここで少なくとも1つの光学センサーに想定されている、非常に広い認識エリアを用いることによって、検知される情報は作業対象物の大部分、できれば作業対象物全体を考慮に入れ、作業対象物ごとの違いを検知することができるので、上記のような特定ミスは発生しません。さらに、作業対象物の周辺部エリアの監視にも有利となり、ハンドヘルドツールの認識エリアがさらに広がります。周辺エリアでは、作業対象物上の軌跡(例えば筆記された行)のみならず、三角定規やグラスといったハンドヘルドツール周辺の物体も認識に利用できるので、作業対象物の特定をさらに容易にします。周辺エリアは作業対象物のすべての外辺部に接し、作業対象物の周辺全体に位置しています。白紙の作業対象物の識別では、できるだけ多くの周辺エリアを検知することが有利です。
【００２６】
有利に構成されたこの発明のハンドヘルドツールでは、認識エリアの面積は作業対象物及び周辺エリアの少なくとも50ｃｍ２、なるべくなら少なくとも100ｃｍ２、さらに可能ならば少なくとも200ｃｍ２となります。認識エリアの拡大はより高い認識能力を可能にします。
【００２７】
さらに、ハンドヘルドツールに少なくとも3つの互いに垂直に配置された加速度センサーでハンドヘルドツールの一部(できればペン先)の空間での加速度を継続して測定できると特に有利です。この際、加速度センサーはなるべくハンドヘルドツールに設置したエネルギー貯蔵装置から電気エネルギーを供給できるようにします。加速度センサーを利用することにより、ペン先の動作を検知し、それによってペン先によって描かれたまたは形成された軌跡をデジタル化し保存することが容易に可能になります。
【００２８】
さらに、加速度センサーによってハンドヘルドツールの「動作タイプ」を識別することが可能になります。ハンドヘルドツールの通常の作業動作での加速度の値は、空間での動作(例えばハンドヘルドツールを他のユーザーに渡すとき)とは違います。そのような違いに関して得られたデータを分析することで、認識機能の有効化を制御するのに利用できます。なぜならば、ハンドヘルドツールの特定のタイプの動作を作業対象物の交換として検知することができるからです。さらに、加速度センサーによって、ユーザーによるハンドヘルドツールを手に取る動作(例えば引出しから)を記録することができます。この情報は、ハンドヘルドツールをすぐに認識モードに設定し、作業対象物の認識エリアの検知の準備をさせる命令として処理されることができます。また加速度センサーによってペン先の作業対象物への着地を認識させることができます。そのような着地の際には、高い負の加速度がかかり、その値から通常の他の加速度状態からは明らかに違うことがわかります。さらに、加速度センサーによってハンドヘルドツールの速度及び傾きを測定し、その情報をソフトウェアによって線の太さの違いやユーザーの違いの識別に利用することができます。
【００２９】
さらにこの発明のハンドヘルドツールの有利な構成としては、少なくとも1つの光学センサーをできればペン先に設置し、ハンドヘルドツールが作業位置で有効となり、ペン先により形成される軌跡の幅の50〜1000倍、なるべくなら100〜750倍、さらに可能ならば200〜500倍の作業対象物上の監視エリアを検知し、そしてその監視エリアができればペン先が作業位置にあるときの移動方向とは反対側に設置するものです。そのような光学センサーによって、ハンドヘルドツールによって形成された軌跡をさらに正確に検知することができます。光学センサーは「詳細なパターン認識」に適しています。
【００３０】
そのような光学センサーは、上に記述した加速度センサーの代替となるものです。なぜなら、光学センサーはペン先によって形成された軌跡を検知するので、少なくともその目的における加速度センサーの必要性は無いからです。そのような光学センサーにとっては、上記の監視エリアは通常、大まかなパターンの認識エリアに比べると比較的小さいので、用途によっては、光学センサーが監視エリアを詳細に検知でき、行われた筆記の検知に適していることは特に有利です。さらに、この光学センサーの作業位置での作業対象物への距離は最初に記述した作業中の作業対象物の認識のためのセンサーに比べてはるかに短くなっているので、この光学センサーの焦点距離は最初に記述した光学センサーのそれに比べて短くなります。
【００３１】
これと同様に、両方の認識オプション、つまり形成された軌跡の認識のための上記の説明に基づく「2つ目」の光学センサーと加速度センサーを組み合わせることも考えられます。これによる冗長性により、形成された軌跡の認識率とそれによる記録の品質を改善できます。
【００３２】
筆記された軌跡の認識に使用される光学センサーは、別の光学センサーであることも、作業対象物識別のための大まかなパターン認識に使用される光学センサーと同じ光学センサーであることも可能です。ただし、後者の構成では、少なくとも90°の画角を検知する少なくとも1つの光学センサーがハンドヘルドツールの作業位置において監視エリアを前述の説明に基づく検知に適していれば特に有利です。このようにして、ただ1つの光学センサーによって、違う作業対象物の特定作業、そしてペン先により形成された軌跡の検知を同時に行うことができます。前述した2つの違う光学センサーを使用した解決方法に比べ、1つのセンサーでの構成は用途に応じてその焦点範囲と認識または監視エリアを、例えばアクチュエータや(非球面)多焦点レンズによって調整する必要があるため、技術的にはさらに複雑になります。
【００３３】
この発明に関するハンドヘルドツールは基本的にデータがどのように処理または転送されるか、またはその両方がなされるかとは無関係です。そのようなハンドヘルドツールは、少なくとも1つの光学センサーによって検知されたデータをデータ記憶装置に保存できるので有利です。そのようなハンドヘルドツールは、別に設置されたデータ処理装置からは完全に独立して使用可能です。データ処理装置へのデータの送信は後の任意の時点において、例えばデータケーブルによって行うことができます。
【００３４】
送信ユニットを用いたデータのワイヤレス送信は特に有利です。また、センサーによって収集された情報を即時に送信ユニットを用いて外部装置に送信したり、あるいはデータ記憶装置に記憶されたデータを送信することも考えられます。いずれにせよ、ハンドヘルドツールの機能性という意味においては、少なくとも1つの光学センサー(または光学かどうかにかかわらず別のセンサー)がデータを確実に検知することが必要です。ハンドヘルドツールによって形成された軌跡を再生可能にする、データのソフトウェアによる分析は、例えばデータ処理装置と手書き認識ソフトウェアとの組み合わせを利用しながら、データ収集作業とは無関係に後で行うことができます。
【００３５】
また、ハンドヘルドツールが例えばマイクロプロセッサとして計算ユニットを内蔵し、少なくとも検知されたデータの一部を分析したりまたは保存装置の容量を節約するための圧縮作業をすることも考えられます。
【００３６】
ハンドヘルドツールにペン先の作業対象物への着地を検知する圧力センサーが内蔵されていると、ハンドヘルドツールが作業位置にあるかどうかをより確実に識別するときに特に有利です。圧力センサーがペン先の着地の際の圧力を記録すると、ハンドヘルドツールは作業位置にあることになります。さらに、圧力センサーを用いて作業の特徴も収集することができます。ハンドヘルドツールを筆記具として使用する場合は、例えば高いペン先の筆圧は比較的太い線幅を意味します。また、圧力信号はまた、形成された軌跡を検知するための光学センサーの有効化または無効化に使用することができます。状況に応じたセンサーの有効化と無効化は、エネルギー貯蔵装置を使用するときのデバイスの稼働時間を考慮すると重要な機能です。
【００３７】
そのようなハンドヘルドツールにおいて、ペン先とは反対側に例えばペン先によって形成された軌跡の消去などに使用できるもう1つ別のツールを内蔵することは特に有利です。シャープペンシルタイプの筆記具としてのハンドヘルドツールでは、ツールは消しゴムとして設置することが考えられます。特に有利な構成では、後部に設置されたツールは静電容量方式のタッチスクリーンの操作に適しています。このことから、ツールを交換できることは非常に有用であると言えます。
【００３８】
さらに別の有利なハンドヘルドツール構成では、少なくとも1つの押しボタンスイッチが、できればハンドヘルドツールの軸に付いており、軸のボディーの外側を押すことによりスイッチを操作します。できれば、押しボタンスイッチはハンドヘルドツールのユーザーがツールを握っているグリップ部に設置します。これにより、押しボタンスイッチはおおよそユーザーの親指と人差し指の間に位置します。そのような押しボタンスイッチは、例えば筆記具としてのハンドヘルドツールの場合は、仮想上での様々な筆記モード(筆記、マーカー)または色の変更に使用することができます。押しボタンの操作に関する情報は前述の方法と同様に、直接使用するかまたは一時データ記憶装置に保存しておくことができます。
【００３９】
前述の課題は、さらに当発明に関連して最初に記述した方法により次のように解決できます。つまり、少なくとも1つの光学センサーが少なくとも90、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を検知することです。前述のように、複数の光学センサーの使用による画角の検知も考えられます。
【００４０】
この発明に基づく方法は、発明に基づくハンドヘルドツールを使用することにより、非常に容易に実施することができます。この方法は、特別な作業対象物を必要とせず、ハンドヘルドツールによって作業されている作業対象物を識別するのに特に適しています。作業対象物の使用、またハンドヘルドツールの1枚の作業対象物から2枚目の作業対象物への移動では事前の確認(例：特定のコードの検知)等は不要です。さらに、この方法は、作業対象物のどこでハンドヘルドツールによる作業が行われているか、そして個々の作業対象物同士の位置関係を認識するのに適しています。これは、前述の画角の検知では、光学センサーが低い位置にあっても、各作業対象物の比較的広いエリアの検知が可能だからです。
【００４１】
発明の特に推奨される構成では、ペン先が作業対象物から距離を置き、ハンドヘルドツールの認識位置にあるときに、少なくとも作業対象物の1辺、なるべくなら対向する2辺が少なくとも1つの光学センサーによって検知されるように設定すると有利になります。これは、外辺部の検知により目印が提供されるため、作業対象物のどこでハンドヘルドツールによる作業が行われているかを認識することが容易になり、特に有利と言えます。
【００４２】
作業対象物そしてその時点で筆記が行われている位置の識別に関しては、ハンドヘルドツールの認識位置において少なくとも1つの光学センサーが作業対象物の周辺エリアの少なくとも一部を検知するとさらに役に立ちます。特に作業対象物に全くまたは少ししか筆記がされていないケースでは、周辺エリアの検知と分析は適切な作業対象物の識別に役立ちます。ペン先の作業対象物から直角で図った距離が作業対象物の短辺の3分の1以下であるようなハンドヘルドツールの認識位置で、そして少なくとも1つの光学センサーの認識エリアが作業対象物の短辺、できれば周辺エリアの一部をカバーすると、各作業対象物の識別が特にうまく機能することが知られています。DIN A4サイズの作業対象物においては、ペン先と作業対象物の距離は約7ｃｍで、検知する幅は21ｃｍ以上となります。これは少なくとも112°の画角に相当します。センサーが作業対象物の中心から外れ、ペンが作業対象物に対して直角に保持されていない状態で、DIN A4サイズの短辺の両端を検知する場合でも、広い画角が必要になります。
【００４３】
この方法は、次に記述するステップを利用すると特に有利になります。
a)  少なくとも1つの光学センサーで収集されたデータは送信ユニットまたはデータ送信ケーブルまたはその両方で外部のデータ処理装置に送信されます。
b)  データ処理装置に送信されたデータは分析され、ハンドヘルドツールによって形成された元の軌跡が再生されます。その際、少なくとも1つの光学センサーによって検知された様々な作業対象物に関する情報が考慮に入れられます。
【００４４】
この方法ではハンドヘルドツールはそのセンサーでデータの収集のみに使用され、データの分析は後で行われます。このようにして、ハンドヘルドツールには独立した計算ユニットを内蔵する必要はありません(勿論、内蔵することも可能です)。
【００４５】
さらに、少なくとも1つの光学センサーによって収集されたデータを、ハンドヘルドツールに内蔵したデータ記憶装置に保存することは有利と言えます。こうすることにより、ハンドヘルドツールは周辺のインフラ、例えばワイヤレスネットワークの存在の有無に制限されることなく、いつでもどこでも使用可能です。
【００４６】
ハンドヘルドツールの少なくとも1つの光学センサーが、ペン先が作業対象物に接触した状態での作業位置においてペン先によって形成された軌跡の検知に使用される方法は特に有利と言えます。
【００４７】
最後に、発明に基づく有利な構成としては、前述したタイプのハンドヘルドツールと作業対象物の周辺エリアで収集されたデータを分析できるデータ処理装置の組み合わせが考えられます。
【００４８】
実施例
前述の発明を次に示される2つの実施例で図解と共に詳細に説明します。以下のものが示されます。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】1枚目の作業対象物から2枚目の作業対象物に移動する際の筆記具タイプの発明に基づく第1のハンドヘルドツール
【図２】発明に基づくハンドヘルドツールの図解
【図３】2つの光学センサーを利用した発明に基づくもう1つのハンドヘルドツール
【実施例】
【００５０】
図1、2に示された、発明に基づく筆記具タイプのハンドヘルドツール1の第1の実施例では、ハンドヘルドツール1はペン先3の近く、作業対象物4、5に向けられた端部に1つの光学センサー2を備えています。さらに、ハンドヘルドツール1には、ハンドヘルドツール1の空間での加速度を測定するための、軸17にセンサーユニット6として組み合された加速度センサー7、8、9を備えています。加速度センサー7、8、9および付属のデータ記憶装置10はエネルギー貯蔵装置11により電気エネルギーの供給を受けます。ハンドヘルドツールのペン先3とは反対側には、光学センサー2および加速度センサー7、8、9によって収集されたデータを外部の受信装置に送信するための送信ユニット12が設置されています。この際、センサー2、7、8、9によって収集されたデータを直接、つまりデータ記憶装置に保存することなく送信することも、収集されたデータを一時データ記憶装置に保存し、その後送信ユニット12で送信することも同様に可能です。
【００５１】
ここで示されたハンドヘルドツール1には、110°の(水平の)画角αを検知できる光学センサー2が１つのみ内蔵され、その画角αはこの申請の解決方法の項に定義された画角に対する対頂角を形成し、その角度は光学センサー2のレンズの屈折面の中央からそれによる画像域の端部まで広がる理想光線の角度を形成します。これにより、請求項1に基づいて定義される画角は、図1に示される画角αと同じであり、それにより前述のようにその対頂角が形成されます。
【００５２】
発明に関する画角αに基づき、想定される画像の幅と高さの比率が4対3である光学センサー2は、ハンドヘルドツール1の作業位置において、ペン先3が各作業対象物4、5から直角に測って10ｃｍの距離にあるとき、約600ｃｍ２の認識エリア13を検知するのに適しています。また、発明に基づく画角αの認識エリアの幅は、光学センサー2の各作業対象物4、5からの高さが比較的低い位置においても、各作業対象物4、5の幅と同じまたはより広くなるので、発明に基づく光学センサー2の画角αは作業対象物4、5の両端18、19および作業対象物4、5の外側にある周辺エリア20の検知に有利になります。これは、認識能力と形成された軌跡の特定を作業対象物4、5への割り当てる能力に関して、ハンドヘルドツール1の機能性に特に有利です。600ｃｍ２以上の認識エリアのサイズでは、光学センサー2が大量の画像情報を検知し、それをハンドヘルドツール1が使用した作業対象物4、5へ確実に割り当てることに利用できるため、特に有用です。その際、作業対象物4、5、外辺部18、19および周辺エリア20の認識はとても役に立ちます。筆記具の作業対象物への割り当てを行うための最新の技術に基づいて必要である特殊な作業対象物は、この発明によるハンドヘルドツール1では必要ありません。むしろあらゆるタイプの作業対象物が同様に使用可能です。
【００５３】
図1にハンドヘルドツール1の小さい作業対象物4から大きい作業対象物5への移動を示します。ハンドヘルドツール1のペン先3が作業対象物4を離れ矢印14によって示された空間のカーブに沿って移動すると、加速度センサー7、8、9が加速度を測定し、ハンドヘルドツール1がもはや作業対象物4での軌跡の形成に使用されておらず、作業対象物4から離れていることを意味します。ハンドヘルドツール1の加速の特徴の変化によって、光学センサー2は次に作業を行う作業対象物の認識モードに設定されます。光学センサー2は次に使用される作業対象物を検知するためのデータを収集します。
【００５４】
図1に、光学センサー2がどのように21ｃｍ以上の幅をカバーし、作業対象物5上にすでにある軌跡16、16’、16’’、作業対象物5の外辺部19そして周辺エリア20を検知するかを示します。ここで収集された情報は後にデータ処理装置による分析過程において、作業対象物5で次の筆記がなされたことを確実に認識するために利用することができます。さらに、この情報をもとにハンドヘルドツール1が作業対象物5のどの位置にあるかを再生することができます。光学センサー2による作業対象物5の継続的な監視と、できればそれに加えて加速度センサー7、8、9によるハンドヘルドツール1が辿った行程の継続的な検知により、ハンドヘルドツール1の正確な着地位置を算出することができます。この際、光学センサー2が継続して有効になっていることも可能です。
【００５５】
ここで特に強調するのは、発明に基づくハンドヘルドツール1は、そのツールのみで手書きをその原本に忠実に検知できることです。特殊な作業対象物またはそれに準ずるものの使用は必要ありません。
【００５６】
図3に示された実施例では、発明に基づくハンドヘルドツール1’は前述のハンドヘルドツール1とは違い、2つの光学センサー21、22が内蔵されています。これらの光学センサー21、22は合わせて100°の画角α’を検知し、光学センサー21、22は単独では部分的画角βとして55°の画角をカバーします。図3でわかるように、両方のセンサー21、22はハンドヘルドツール1’の軸17を挟んでそれぞれ反対側に内蔵されています。また両方のセンサーはハンドヘルドツールのペン先(3)側の端部(23)に内蔵されます。
【００５７】
ハンドヘルドツール1’はここでは筆記具として構成され、ここに示されたケースでは作業対象物24の筆記に使用されます。ハンドヘルドツール1’は作業対象物24に対して直角に測定した高さが6ｃｍの距離で、作業対象物24上に位置しています。ここではDIN A5サイズの作業対象物を使用しています。
【００５８】
図3で明らかなように、光学センサー21、22の理想光線はセンサー21、22のレンズから作業対象物24に向けて55°部分的画角βで広がります。これらの光線29は作業対象物24上で合わせた認識エリア26(網点で表示)のそれぞれ一部を検知しています。ハンドヘルドツールのペン先3の下に位置する重複エリア25では、双方の光学センサー21、22の認識エリアの一部27、28が重複し、実質合わせた画角α’が100°となっています。
【００５９】
ハンドヘルドツール1’は、作業対象物24の横方向の外辺部30が認識エリア26の中に入るように、作業対象物24上に位置しています。さらに、ハンドヘルドツール1’は作業対象物24の周辺部31の一部も検知します。全体的にみて、ハンドヘルドツール1’をこのように利用することにより、作業対象物24を確実に識別し、後の分析においてハンドヘルドツール1’によって形成された軌跡を確実に作業対象物に割り当てることができます。
【符号の説明】
【００６０】
1、1’  ハンドヘルドツール
2  光学センサー
3  ペン先
4  作業対象物
5  作業対象物
6  センサーユニット
7  速度センサー
8  加速度センサー
9  加速度センサー
10  データ記憶装置
11  エネルギー貯蔵装置
12  送信ユニット
13  認識エリア
14  矢印
15  軌跡
16、16’、16’’  軌跡
17  軸
18  外辺部
19  外辺部
20  周辺エリア
21  光学センサー
22  光学センサー
23  端部
24  作業対象物
25  重複エリア
26  認識エリア
27  部分的認識エリア
28  部分的認識エリア
29  光線
30  外辺部
31  周辺エリア
α、α’  画角
β  部分的画角
【図１】
2016509291.tif 000003
【図２】
2016509291.tif 000004
【図３】
2016509291.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月8日(2015.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルドツール(1、1’)は、1本の軌跡(15、16、16’、16’’)を形成する少なくとも1つのペン先(3)と、少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)とを備え、
前記ペン先が作業対象物から離れている認識位置から、前記の作業対象物(4、5、24)の一部に加えて、少なくとも前記作業対象物の1辺、または前記作業対象物(4、5、24)の外辺部と隣接する周辺部の少なくとも一部、またはその両方を含む少なくとも1つの認識エリア(13、26)において、少なくとも大まかなパターンを検知できるペンタイプのハンドヘルドツール(1、1’)を作業対象物に割り当てること、または作業対象物の変更を検知すること、またはその両方を行う方法。
【請求項２】
少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)が少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α、α’)をカバーすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも2つの光学センサーの画角(α’)をカバーし、各光学センサー(21、22)はそれぞれ画角(α’)の部分的画角(β)をカバーすることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
a)  少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)で取得されたデータは送信ユニット(12)またはデータ送信ケーブルまたはその両方で外部のデータ処理装置に送信されるステップと、
b)  データ処理装置によって送信されたデータが分析され、ハンドヘルドツール(1、1’)によって形成された元の軌跡(15、16、16’、16’’)が再生されるステップであって、その際、少なくとも1つの光学センサー(4、5、21、22)によって検知された様々な作業対象物に関する情報が考慮に入れられるステップと、
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項５】
a)  少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって取得されたデータがハンドヘルドツール(1、1’)に内蔵されたデータ記憶装置(10)に保存されるステップと、
b)  少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)によって取得されたデータがハンドヘルドツール(1、1’)に内蔵された計算ユニットによって少なくとも部分的に分析、または圧縮、またはその両方が行われるステップと、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項６】
前記ペン先(3)が前記の作業対象物(4、5、24)に接触した、ハンドヘルドツール(1、1’)の作業位置において、少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)またはもう1つの光学センサーまたは少なくとも3つの互いに垂直に配置された、ハンドヘルドツールの一部(できればペン先)の空間での加速度を継続して測定できる加速度センサー(7、8、9)のどれかまたはその組み合わせを用いて、ペン先(3)によって形成された軌跡(15、16、16’、16’’)を検知できることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項７】
その作業位置においては作業対象物(4、5、24)と接触している少なくとも1つのペン先(3)、軸(17)、ハンドヘルドツール(1)の前記の作業対象物(4、5、24)を向いた側の端部の前記ペン先(3)の近くに搭載された少なくとも1つの光学センサー(2、21、22)で構成され、前記光学センサー(2、21、22)が少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角(α、α’)を有し、前記ペン先が前記の作業対象物から離れている認識位置から、前記の作業対象物(4、5、24)の一部に加えて、前記の作業対象物(4、5、24)の少なくとも1辺、または前記の作業対象物の外辺部のすべてと隣接する周辺部の少なくとも一部、またはその両方を含む認識エリア(13、26)を検知でき、3つのそれぞれ互いに垂直に配置された加速度センサー(7、8、9)が、前記ハンドヘルドツール(1、1’)の少なくとも一部(できれば前記ペン先(3))の空間での加速度を継続して測定できることを特徴とする、作業対象物(4、5、24)、特に一枚の紙の編集ためのペンタイプのハンドヘルドツール(1、1’)。
【請求項８】
加速度センサー(7、8、9)によって検知された加速度値のデータを動作の違い(例えば作業動作とハンドヘルドツール(1、1’)の空間での移動)を分析し、それを認識機能の有効化の制御に利用することを特徴とする請求項７記載のハンドヘルドツール。
【請求項９】
加速度センサー(7、8、9)によって検知された加速度値のデータによってペン先(3)の作業対象物(4、5、24)への着地を認識できることを特徴とする請求項７または８のどれかに記載されたハンドヘルドツール。
【請求項１０】
ペン先(3)に内蔵された圧力センサーによってペン先(3)の作業対象物(4、5、24)への接触を検知できることを特徴とする請求項１〜９のどれかに記載されたハンドヘルドツール(1、7’)。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
序文
この発明は、ペンタイプのハンドヘルドツールの作業対象物への割り当て、または作業対象物及びペンタイプのハンドヘルドツールの変更の検知、またはその両方を行う方法に関してです。そしてそのハンドヘルドツールは軌跡を形成できる少なくとも1つのペン先、軸、少なくとも1つの光学センサーで構成されます。
【０００２】
さらにこの発明は、少なくとも1つのその作業位置においては作業対象物と接触しているペン先、軸、ハンドヘルドツールの作業対象物に向けられた側の端部のペン先の近くに搭載された少なくとも1つの光学センサーで構成され、少なくとも1つの光学センサーが少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を有し、ペン先が作業対象物から離れている認識位置から、作業対象物の一部に加えて、少なくとも作業対象物の1辺、または作業対象物の外辺部と隣接する周辺部の一部、またはその両方を検知することができる、作業対象物特に一枚の紙の編集ためのペンタイプのハンドヘルドツールに関してです。
【０００３】
ここに記述されるハンドヘルドツールおよび発明に基づく方法は、市場で通常「スマートペン」と呼ばれるもの、特にコンピューター上で手の動きによる筆記を検知、保存できるものに関するものです。
【０００４】
このハンドヘルドツールを用いて軌跡を形成する作業対象物、つまり文字を書いたり絵を描いたりする作業対象物としては、通常一枚の紙を使用します。ただし、この申請における「作業対象物」の意味としては、そのサイズにかかわらずいわゆる「ホワイトボード」やその他の使用可能な表面も含みます。
【０００５】
本出願における「軌跡」の意味としては、ペン先による筆跡、ナイフなどによって形成される切り口、またハンドヘルドツールによって形成することが可能なその他のタイプの軌跡も含まれます。この発明はすでに記述した筆記具の他、特に模型製作や布・紙の切断に使用される切断工具を対象にしています。
【０００６】
背景技術
以上に記述したハンドヘルドツールは、例えばDE 196 44 109 A1に示されている筆記具として存在します。そこでは筆記具の動作を保存するデータ処理システムについて記述しています。その筆記具の持つ認識システムは、空間での筆記具の動作を検知し、それを計算ユニットによって処理します。そこで得られたデータは保存され、任意に再生することができます。認識システムとしては、例えばDE 196 44 109 A1では空間での筆記具の移動を検知できる加速度センサーが提案されています。
【０００７】
さらに、文書ページ上の軌跡コード(「バイナリーコード」)を識別する光学センサーの使用も示されています。このようにして、前述された筆記具を使用すれば、データ処理システムがユーザーの筆記を認識し処理することが可能になります。作業対象物の変更の際には、ユーザーは光学センサーにそれぞれの軌跡コードを検知させます。こうして作業対象物変更の情報はデータ処理システムに伝達されます。
【０００８】
しかしこの方法では、ユーザーは作業対象物を自由に選択することはできず、データ処理システム用に調整されたコード付きの作業対象物を使用する必要があるという欠点があります。結果として、筆記具のユーザーは特殊な作業対象物を使用する必要があり、作業対象物の選択において制限され、またその作業対象物を備蓄しておく必要があります。
【０００９】
US 20020163511 A1においては、光学センサーによって作業対象物またはその周辺部、またはその両方の特徴点を検知する、ペンスタイルのハンドヘルドツールが紹介されています。このツールの特徴は、ツールが作業位置にある間、ペン先の作業対象物に対する相対位置を測定する点です。この文書では、違う作業対象物の特定や作業対象物の変更、またはその両方に関する問題点は取り扱われていません。ペン先の特徴点に対する相対位置を検知する、類似したツールと方法はUS 7203384とUS 7474809で知られています。
【００１０】
また他の該当するタイプのハンドヘルドツールとして、EP 0 507 269 B1に示されている筆記具があります。これは同様に手の動作を検知し保存できる筆記具です。しかし、この文書では種類の違う作業対象物に関する問題点は取り扱われていません。
【００１１】
このことは、EP 0 669 594 A2で知られている、作業位置においてそれにより形成される軌跡を光学センサーで検知する筆記ツールにも当てはまります。さらに別の文献DE 692 04 336 T2においても、筆記動作を光学的に認識する筆記装置について記述されています。この文献の４ページの第３段落目では、光学センサーによる筆記具が筆記位置にあるときの筆記動作、および筆記具が作業対象物から離されているときの筆記具の場所(例えば１つの字から次に移る状態)の検知が記述されています。総じて光学センサーは、その使用状態にかかわらず筆記具の作業対象物に対する位置を検知するのに使用されます。
【００１２】
DE 60119393 T2においては、筆記対象物作業対象物の巨視的要素を検知する光学センサーを搭載した筆記ツールが提案されています。適切なナビゲーションソフトによって、筆記具の筆記対象物作業対象物に対する相対的な動作が検知されます。
【００１３】
またGB 2 439 754 Aでは、作業対象物に印刷された文書IDおよび筆記されたデータを検知する光学センサーを備えたペンが紹介されています。データ記憶装置を有効にするためには、光学センサーによって検知される作業対象物に印刷された文書IDと、記憶メディアに保存された文書IDが一致する必要があります。
【００１４】
EP 1 154 377 A1では、ツールが作業位置にあるとき、ペン先のすぐそばにある情報を記録するカメラを搭載したペンタイプのツールが紹介されています。しかしそのようなツールは、ツールを作業対象物に割り当てるに十分な広い作業エリアまたは周辺エリア、またはその両方を検知できるようには設計されていません。
【００１５】
US5774602では、光学センサーを有し、カメラとして使用可能なペンタイプのハンドヘルドツールが紹介されています。この発明に基づくと、このツールは作業対象物から離れた位置にから作業対象物上の内容の撮影に適しています。しかしこのツールでは、作業面に対し手でハンドヘルドツールの位置合わせをする必要があり、ユーザーの自然は動作によりページの変更を検知するのには適していません。
【００１６】
またUS6603464には、ペン先のすぐ近くの周辺部の撮影と、カメラとしての撮影が可能な筆記具として類似のツールが紹介されています。ハンドヘルドツールの作業対象物への割り当ては、作業対象物が接続されたデータ処理装置に既知の書式であるときのみ可能です。
【００１７】
筆記具の作業対象物への割り当ての最新技術に関しては、専門文献にも記述されています。Steimle(2012年)の2.1.2項および2.1.4項の要約によれば、最新の技術においては、作業対象物上の特殊な目印、またはその場所に設置されたカメラによって作業面におけるユーザーによるペン及び作業対象物の動きを検知・分析することが必要であるとされています。そのような技術の例は、Kimおよびその他(2004)に記述されています。ここでは、外部の補助に頼らず作業対象物(特にデータ処理装置に検知されない作業対象物)の変更を検知することに関しては取り扱われていません。
【００１８】
さらに、アンテナのキャップを外してペン代わりに使用できる携帯電話がEP 1 255 185 A1で紹介されています。このペンは、ユーザーが署名またはコードの入力による認証が必要な場合を主な用途としています。このために携帯電話の上部にカメラが取り付けられています。
【００１９】
US5900943Aでは、その色によって様々な作業対象物を識別する方法が紹介されています。作業対象物の色は、作業対象物での作業を行う筆記具に搭載された光学センサーにより検知されます。色の検知、及び検知された色と接続されたデータ処理装置に保存された色との比較による方法では、確実な作業対象物の特定が可能です。この方法はまた、色を検知するハンドヘルドツールによって、事前に選択された色の違う作業対象物セット(例えば書式作業対象物)での作業対象物の変更を検知することに適しています。さらに、システムが新しい色を学習し、それによって未知の(色の違う)作業対象物を識別することも可能です。
【００２０】
課題
この発明の課題は、ハンドヘルドツール以外に特別に処理された作業対象物(例：コードが印刷された作業対象物)やその他の補助なしに、ペンタイプのハンドヘルドツールの作業対象物への割り当て、またはハンドヘルドツールのユーザーによる作業対象物変更の検知、またはその両方を可能にするペンタイプのハンドヘルドツールおよびその方法を提案することにあります。
【００２１】
解決方法
上記の課題は、少なくとも1つの軌跡を形成するペン先、軸、ハンドヘルドツールの作業対象物側の端部のペン先の近くに搭載された少なくとも1つの光学センサーで構成され、ペン先が作業対象物から離れている認識位置から、作業対象物の一部に加えて、少なくとも作業対象物の1辺、または作業対象物の外辺部と隣接する周辺部の一部、またはその両方を含む認識エリアにおいて、少なくとも大まかなパターンを検知することができるペンタイプのハンドヘルドツールを作業対象物に割り当てること、および作業対象物の変更を検知することによる発明に基づく方法によって解決できます。
【００２２】
本発明は、少なくとも一つの光学センサーを用いて一種の「大まかなパターン認識」により、作業対象物の広い範囲を光学的に検知することにより、ハンドヘルドツールの作業対象物への割り当て、または作業対象物変更の検知、またはその両方を可能にします。 つまり、作業対象物のエリア検知はピントが完全に合っている必要はなく、検知される画像は少しボケていても構いません。大まかなパターンが認識されれば十分ということです。この際、光学センサーの被写体深度が深いほうが有利です。例えば、光学センサーが検知するエリアの中で距離が3ｃｍの部分も距離が10ｃｍの部分も十分ピントが合った状態で写されるべきです。代替の方式としては、光学センサーにオートフォーカス機能を搭載し、検知される画像が距離にかかわらず常にピントが合った状態にすることです。
【００２３】
検知されるエリアが、少なくとも作業対象物の1辺、なるべくなら対向する2辺が少なくとも1つの光学センサーによって検知されるように設定できれば、特に有利になります。少なくとも1つの光学センサーで収集された光学情報(作業対象物に筆記された字、作業対象物の隣にある物体、作業対象物の外辺部等)を元にハンドヘルドツールは確実にある特定の作業対象物を識別すること、または作業対象物の変更を検知すること、またはその両方を行うことができます。したがって検知されたデータは、ハンドヘルドツールがその時点でどの作業対象物で使用されているかの識別に適しています。さらに、すでに説明した「外辺部の監視」によって、ハンドヘルドツールが作業対象物のどの部分にあるかの識別にも適しています。ただし作業対象物の特定を確実にするためには、作業対象物の最低面積 ― またはその周辺エリア ― を分析する必要があります。つまり、ある最低限の「情報」の収集が必要です。このさらに後で記述する光学センサーの画角は、ハンドヘルドツールが作業対象物の近くにあるときでさえも、作業対象物の広範囲さらには作業対象物外の周辺エリアを検知するのに役立ちます。ツールの1つの実施例としては、被写体深度への要求を緩和するために、光学センサーをペン軸に対してまっすぐでなく角度を付けて設置すると有利になります。例えば、筆記の際のペンの傾きや作業対象物の交換時の傾きなどを相殺し、光学センサーと作業対象物ができるだけ平行に向かい合うように設置します。また自動傾き補正装置、例えば(圧電)アクチュエータなどが考えられます。
【００２４】
したがって、本発明に係るハンドヘルドツールを使用すると、ハンドヘルドツールがどの作業対象物に使用されているか、また作業対象物同士の位置関係を「認識」させながら、継続して作業対象物を交換することができます。これらの情報を適切に考慮に入れることで、形成された軌跡を後にデジタル形式で正しく再生することができます。これにより、最新の技術である特殊な作業対象物の使用は必要でなくなります。
【００２５】
さらにこのハンドヘルドツールでは、作業対象物の交換ごとに、ハンドヘルドツールの自然な動きでは発生しないような最低限の間隔で新しい作業対象物の専用の「認識位置」にあわせる必要もありません。むしろハンドヘルドツールを「普通」に動かすだけで十分です。つまり、いつもと同じ動作で、作業していた作業対象物から離れ、新しい作業対象物に移動します。その際、作業対象物の認識に注意する必要はありません。ハンドヘルドツールのユーザーがその動作を特別に調整する必要はありません。
【００２６】
その際、光学センサーのが少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を有するならば特に有利です。
【００２７】
この申請における「画角」とは、光学センサー画面の対向する両端部から光学センサーのレンズの屈折面の中央まで広がる理想光線に対応する角度を意味します。四角形の画面では2つの画角、つまり垂直方向の画角と水平方向の画角です。画角とは両方の画角の大きい方を指します。センサーの画面が正方形のときは、垂直方向と水平方向の画角は同じです。
【００２８】
垂直方向と水平方向の画角の他に、光学センサー画面の対向する頂点から光学センサーのレンズの屈折面の中央まで広がる理想光線に対応する「対角での画角」について記述があります。この対角での画角は請求項1の対象ではなく、すでに記述したように垂直方向または水平方向のどちらかの大きい方が対象となります。
【００２９】
例えばいわゆる「標準寄りの広角レンズ」においては、(対角での)画角は60°から75°の範囲になります。一方望遠レンズでは画角は20°よりも小さくなります。少なくとも90°の画角を持つ光学センサーは作業対象物の広範囲および作業対象物の周辺エリアをハンドヘルドツールから比較的短い距離で撮影するのに特に適しています。
【００３０】
「少なくとも一つの光学センサーによる画角の検知」とは、記述した画角が少なくとも1つの光学センサーによりカバーされるというという意味であり、複数の光学センサーによるケースも含まれます。上記の画角が2つの光学センサーによりカバーされるということも考えられます。この場合は、各光学センサーが画角の半分45°をカバーし、その部分的な認識エリアが接しているか、または重なっています。3つまたはそれ以上の光学センサーの使用も考えられます。通常、複数の光学センサーの配置においては、各光学センサーの部分的認識エリアの重複エリアが設定されます。例えば、55°をカバーできる2つの光学センサーにより100°の画角をカバーする場合、双方の光学センサーの部分的認識エリアに重複が発生し、1つの光学センサーでカバーされる部分的検知エリアは50°に減少します。これを下の実施例の図解により説明します。
【００３１】
以上の説明に基づき、少なくとも2つの光学センサーが少なくとも90°、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を、そしてそれぞれの光学センサーが部分的認識エリアを検知するようにすることが特に有利と言えます。例えば、ハンドヘルドツールの軸を挟んで反対側に部分的認識エリアを検知するそれぞれ1つの光学センサーを設置し、両方の光学センサーで画角全体を検知します。反対側に設置された光学センサーの認識エリアはそれぞれハンドヘルドツールの片側をカバーするので、認識の「障害」 ― 例えはハンドヘルドツールのユーザーの手 ― を回避できるので有利と言えます。
【００３２】
認識エリアが小さすぎると、少なくとも1つの光学センサーが1枚目の作業対象物と2枚目の作業対象物の両方で、他の場所にそれぞれ違う筆跡があるにもかかわらず、白紙のエリアしか検知できないことが発生する可能性があります。それらの筆跡の情報は検知されず、そして考慮されません。したがって、後にデータを分析するソフトウェアは「白紙」情報からは作業対象物を特定することはできません。ここで少なくとも1つの光学センサーに想定されている、非常に広い認識エリアを用いることによって、検知される情報は作業対象物の大部分、できれば作業対象物全体を考慮に入れ、作業対象物ごとの違いを検知することができるので、上記のような特定ミスは発生しません。さらに、作業対象物の周辺部エリアの監視にも有利となり、ハンドヘルドツールの認識エリアがさらに広がります。周辺エリアの認識では、作業対象物上の軌跡(例えば筆記された行)のみならず、三角定規やグラスといったハンドヘルドツール周辺の物体も認識に利用できるので、作業対象物の特定をさらに容易にします。周辺エリアは作業対象物のすべての外辺部に接し、作業対象物の周辺全体に位置しています。白紙の作業対象物の識別では、できるだけ多くの周辺エリアを検知することが有利です。
【００３３】
有利に構成されたこの発明のハンドヘルドツールでは、認識エリアの面積は作業対象物及び周辺エリアの少なくとも50ｃｍ２、なるべくなら少なくとも100ｃｍ２、さらに可能ならば少なくとも200ｃｍ２となります。認識エリアの拡大はより高い認識能力を可能にします。
【００３４】
さらに、ここでの課題は最初に説明したタイプの発明に基づくハンドヘルドツールで、請求項7にある特徴によって解決されます。そして、ハンドヘルドツールは、ハンドヘルドツールの一部(できればペン先)の空間での加速度を継続して測定できる、少なくとも3つの互いに垂直に配置された加速度センサーを装備します。この際、加速度センサーはなるべくハンドヘルドツールに設置したエネルギー貯蔵装置から電気エネルギーを供給できるようにします。加速度センサーを利用することにより、ペン先の動作を測定し、それによってペン先によって描かれたまたは形成された軌跡をデジタル化し保存することが容易に可能になります。
【００３５】
さらに、加速度センサーによってハンドヘルドツールの「動作タイプ」を識別することが可能になります。ハンドヘルドツールの通常の作業動作での加速度の値は、空間での動作(例えばハンドヘルドツールを他のユーザーに渡すとき)とは違います。そのような違いに関して検知されたデータを分析することで、認識機能の有効化を制御するのに利用できます。なぜならば、ハンドヘルドツールの特定のタイプの動作を作業対象物の交換として認識することができるからです。さらに、加速度センサーによって、ユーザーによるハンドヘルドツールを手に取る動作(例えば引出しから)を検知することができます。この情報は、ハンドヘルドツールをすぐに認識モードに設定し、作業対象物の認識エリアの検知の準備をさせる命令として処理されることができます。また加速度センサーによってペン先の作業対象物への着地を認識させることができます。そのような着地の際には、高い負の加速度がかかり、その値から通常の他の加速度状態からは明らかに違うことがわかります。さらに、加速度センサーによってハンドヘルドツールの速度及び傾きを測定し、その情報をソフトウェアによって線の太さの違いやユーザーの違いの検知に利用することができます。
【００３６】
別の有利な構成としては、できればペン先に内蔵され、ハンドヘルドツールの作業位置で有効化され、作業対象物の監視エリアを検知し、できればペン先が作業位置にあるときの移動方向とは反対側の側面に設置された、少なくとも1つの光学センサーを有している、この発明に基づいたハンドヘルドツールが考えられます。そのような光学センサーによって、ハンドヘルドツールによって形成された軌跡をさらに正確に検知することができます。光学センサーは「詳細なパターン認識」に適しています。
【００３７】
そのような光学センサーは、上に記述した加速度センサーの代替となるものです。なぜなら、光学センサーはペン先によって形成された軌跡を検知するので、少なくともその目的における加速度センサーの必要性は無いからです。そのような光学センサーにとっては、上記の監視エリアは通常、大まかなパターンの認識エリアに比べると比較的小さいので、用途によっては、光学センサーが監視エリアを詳細に検知でき、行われた筆記の検知に適していることは特に有利です。さらに、この光学センサーの作業位置での作業対象物への距離は最初に記述した作業中の作業対象物の認識のためのセンサーに比べてはるかに短くなっているので、この光学センサーの焦点距離は最初に記述した光学センサーのそれに比べて短くなります。
【００３８】
これと同様に、両方の認識オプション、つまり形成された軌跡の認識のための上記の説明に基づく「2つ目」の光学センサーと加速度センサーを組み合わせることも考えられます。これによる冗長性により、形成された軌跡の認識率とそれによる記録の品質を改善できます。
【００３９】
筆記された軌跡の認識に使用される光学センサーは、別の光学センサーであることも、作業対象物識別のための大まかなパターン認識に使用される光学センサーと同じ光学センサーであることも可能です。ただし、後者の構成では、少なくとも90°の画角を検知する少なくとも1つの光学センサーがハンドヘルドツールの作業位置において監視エリアの前述の説明に基づく検知に適していれば特に有利です。このようにして、ただ1つの光学センサーによって、違う作業対象物の特定作業、そしてペン先により形成された軌跡の検知を同時に行うことができます。前述した2つの違う光学センサーを使用した解決方法に比べ、1つのセンサーでの構成は用途に応じてその焦点範囲と認識または監視エリアを、例えばアクチュエータや(非球面)多焦点レンズによって調整する必要があるため、技術的にはさらに複雑になります。
【００４０】
この発明に関するハンドヘルドツールは基本的に検知されたデータがどのように処理または転送されるか、またはその両方がなされるかとは無関係です。そのようなハンドヘルドツールは、少なくとも1つの光学センサーによって検知されたデータをデータ記憶装置に保存できるので有利です。そのようなハンドヘルドツールは、別に設置されたデータ処理装置からは完全に独立して使用可能です。データ処理装置へのデータの送信は後の任意の時点において、例えばデータケーブルによって行うことができます。
【００４１】
送信ユニットを用いたデータのワイヤレス送信は特に有利です。また、センサーによって検知された情報を即時に送信ユニットを用いて外部装置に送信したり、あるいはデータ記憶装置に記憶されたデータを送信することも考えられます。いずれにせよ、ハンドヘルドツールの機能性という意味においては、少なくとも1つの光学センサー(または光学かどうかにかかわらず別のセンサー)がデータを確実に検知することが必要です。ハンドヘルドツールによって形成された軌跡を再生可能にする、データのソフトウェアによる分析は、例えばデータ処理装置と手書き認識ソフトウェアとの組み合わせを利用しながら、データ検知作業とは無関係に後で行うことができます。
【００４２】
また、ハンドヘルドツールが例えばマイクロプロセッサとして計算ユニットを内蔵し、少なくとも検知されたデータの一部を分析したりまたは保存装置の容量を節約するための圧縮作業をすることも考えられます。
【００４３】
ハンドヘルドツールにペン先の作業対象物への着地を認識する圧力センサーが内蔵されていると、ハンドヘルドツールが作業位置にあるかどうかをより確実に識別するときに特に有利です。圧力センサーがペン先の着地の際の圧力を検知すると、ハンドヘルドツールは作業位置にあることになります。さらに、圧力センサーを用いて作業の特徴も認識することができます。ハンドヘルドツールを筆記具として使用する場合は、例えば高いペン先の筆圧は比較的太い線幅を意味します。また、圧力信号はまた、形成された軌跡を検知するための光学センサーの有効化または無効化に使用することができます。状況に応じたセンサーの有効化と無効化は、エネルギー貯蔵装置を使用するときのデバイスの稼働時間を考慮すると重要な機能です。
【００４４】
そのようなハンドヘルドツールにおいて、ペン先とは反対側に例えばペン先によって形成された軌跡の消去などに使用できるもう1つ別のツールを内蔵することは特に有利です。シャープペンシルタイプの筆記具としてのハンドヘルドツールでは、ツールは消しゴムとして設置することが考えられます。特に有利な構成では、後部に設置されたツールは静電容量方式のタッチスクリーンの操作に適しています。このことから、ツールを交換できることは非常に有用であると言えます。
【００４５】
さらに別の有利なハンドヘルドツール構成では、少なくとも1つの押しボタンスイッチが、できればハンドヘルドツールの軸に付いており、軸のボディーの外側を押すことによりスイッチを操作します。できれば、押しボタンスイッチはハンドヘルドツールのユーザーがツールを握っているグリップ部に設置します。これにより、押しボタンスイッチはおおよそユーザーの親指と人差し指の間に位置します。そのような押しボタンスイッチは、例えば筆記具としてのハンドヘルドツールの場合は、仮想上での様々な筆記モード(筆記、マーカー)または色の変更に使用することができます。押しボタンの操作に関する情報は前述の方法と同様に、直接使用するかまたは一時データ記憶装置に保存しておくことができます。
【００４６】
前述の課題は、さらに当発明に関連して最初に記述した方法により次のように解決できます。つまり、少なくとも1つの光学センサーが少なくとも90、なるべくなら少なくとも100°、さらに可能ならば少なくとも110°の画角を検知することです。前述のように、複数の光学センサーの使用による画角の検知も考えられます。
【００４７】
この発明に基づく方法は、発明に基づくハンドヘルドツールを使用することにより、非常に容易に実施することができます。この方法は、特別な作業対象物を必要とせず、ハンドヘルドツールによって作業されている作業対象物を識別するのに特に適しています。作業対象物の使用、またハンドヘルドツールの1枚の作業対象物から2枚目の作業対象物への移動では事前の確認(例：特定のコードの検知)等は不要です。さらに、この方法は、作業対象物のどこでハンドヘルドツールによる作業が行われているか、そして個々の作業対象物同士の位置関係を認識するのに適しています。これは、前述の画角の検知では、光学センサーが低い位置にあっても、各作業対象物の比較的広いエリアの検知が可能だからです。
【００４８】
発明の特に推奨される構成では、ペン先が作業対象物から距離を置き、ハンドヘルドツールの認識位置にあるときに、少なくとも作業対象物の1辺、なるべくなら対向する2辺が少なくとも1つの光学センサーによって検知されるように設定すると有利になります。これは、外辺部の検知により目印が提供されるため、作業対象物のどこでハンドヘルドツールによる作業が行われているかを認識することが容易になり、特に有利と言えます。
【００４９】
作業対象物そしてその時点で筆記が行われている位置の識別に関しては、ハンドヘルドツールの認識位置において少なくとも1つの光学センサーが作業対象物の周辺エリアの少なくとも一部を検知するとさらに役に立ちます。特に作業対象物に全くまたは少ししか筆記がされていないケースでは、周辺エリアの検知と分析は適切な作業対象物の識別に役立ちます。ペン先の作業対象物から直角で図った距離が作業対象物の短辺の3分の1以下であるようなハンドヘルドツールの認識位置で、そして少なくとも1つの光学センサーの認識エリアが作業対象物の短辺、できれば周辺エリアの一部を検知すると、各作業対象物の識別が特にうまく機能することが知られています。DIN A4サイズの作業対象物においては、ペン先と作業対象物の距離は約7ｃｍで、検知する幅は21ｃｍ以上となります。これは少なくとも112°の画角に相当します。センサーが作業対象物の中心から外れ、ペンが作業対象物に対して直角に保持されていない状態で、DIN A4サイズの短辺の両端を検知する場合でも、広い画角が必要になります。
【００５０】
この方法は、次に記述するステップを利用すると特に有利になります。
a)  少なくとも1つの光学センサーで検知されたデータは送信ユニットまたはデータ送信ケーブルまたはその両方で外部のデータ処理装置に送信されます。
b)  データ処理装置に送信されたデータは分析され、ハンドヘルドツールによって形成された元の軌跡が再生されます。その際、少なくとも1つの光学センサーによって検知された様々な作業対象物に関する情報が考慮に入れられます。
【００５１】
この方法ではハンドヘルドツールはそのセンサーでデータの検知のみに使用され、データの分析は後で行われます。このようにして、ハンドヘルドツールには独立した計算ユニットを内蔵する必要はありません(勿論、内蔵することも可能です)。
【００５２】
さらに、少なくとも1つの光学センサーによって検知されたデータを、ハンドヘルドツールに内蔵したデータ記憶装置に保存することは有利と言えます。こうすることにより、ハンドヘルドツールは周辺のインフラ、例えばワイヤレスネットワークの存在の有無に制限されることなく、いつでもどこでも使用可能です。
【００５３】
ハンドヘルドツールの少なくとも1つの光学センサーが、ペン先が作業対象物に接触した状態での作業位置においてペン先によって形成された軌跡の検知に使用される方法は特に有利と言えます。
【００５４】
最後に、発明に基づく有利な構成としては、前述したタイプのハンドヘルドツールと作業対象物の周辺エリアで検知されたデータを分析できるデータ処理装置の組み合わせが考えられます。
【００５５】
実施例
前述の発明を次に示される2つの実施例で図解と共に詳細に説明します。以下のものが示されます。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】1枚目の作業対象物から2枚目の作業対象物に移動する際の筆記具タイプの発明に基づく第1のハンドヘルドツール
【図２】発明に基づくハンドヘルドツールの図解
【図３】2つの光学センサーを利用した発明に基づくもう1つのハンドヘルドツール
【実施例】
【００５７】
図1、2に示された、発明に基づく筆記具タイプのハンドヘルドツール1の第1の実施例では、ハンドヘルドツール1はペン先3の近く、作業対象物4、5に向けられた端部に1つの光学センサー2を備えています。さらに、ハンドヘルドツール1には、ハンドヘルドツール1の空間での加速度を測定するための、軸17にセンサーユニット6として組み合された加速度センサー7、8、9を備えています。加速度センサー7、8、9および付属のデータ記憶装置10はエネルギー貯蔵装置11により電気エネルギーの供給を受けます。ハンドヘルドツールのペン先3とは反対側には、光学センサー2および加速度センサー7、8、9によって測定されたデータを外部の受信装置に送信するための送信ユニット12が設置されています。この際、センサー2、7、8、9によって測定されたデータを直接、つまりデータ記憶装置に保存することなく送信することも、測定されたデータを一時データ記憶装置に保存し、その後送信ユニット12で送信することも同様に可能です。
【００５８】
ここで示されたハンドヘルドツール1には、110°の(水平の)画角αを検知できる光学センサー2が１つのみ内蔵され、その画角αはこの申請の解決方法の項に定義された画角に対する対頂角を形成し、その角度は光学センサー2のレンズの屈折面の中央からそれによる画像域の端部まで広がる理想光線の角度を形成します。これにより、請求項1に基づいて定義される画角は、図1に示される画角αと同じであり、それにより前述のようにその対頂角が形成されます。
【００５９】
発明に関する画角αに基づき、想定される画像の幅と高さの比率が4対3である光学センサー2は、ハンドヘルドツール1の作業位置において、ペン先3が各作業対象物4、5から直角に測って10ｃｍの距離にあるとき、約600ｃｍ２の認識エリア13を検知するのに適しています。また、発明に基づく画角αの認識エリアの幅は、光学センサー2の各作業対象物4、5からの高さが比較的低い位置においても、各作業対象物4、5の幅と同じまたはより広くなるので、発明に基づく光学センサー2の画角αは作業対象物4、5の両端18、19および作業対象物4、5の外側にある周辺エリア20の検知に有利になります。これは、認識能力と形成された軌跡の特定を作業対象物4、5への割り当てる能力に関して、ハンドヘルドツール1の機能性に特に有利です。600ｃｍ２以上の認識エリアのサイズでは、光学センサー2が大量の画像情報を検知し、それをハンドヘルドツール1が使用した作業対象物4、5へ確実に割り当てることに利用できるため、特に有用です。その際、作業対象物4、5、外辺部18、19および周辺エリア20の認識はとても役に立ちます。筆記具の作業対象物への割り当てを行うための最新の技術に基づいて必要である特殊な作業対象物は、この発明によるハンドヘルドツール1では必要ありません。むしろあらゆるタイプの作業対象物が同様に使用可能です。
【００６０】
図1にハンドヘルドツール1の小さい作業対象物4から大きい作業対象物5への移動を示します。ハンドヘルドツール1のペン先3が作業対象物4を離れ矢印14によって示された空間のカーブに沿って移動すると、加速度センサー7、8、9が加速度を測定し、ハンドヘルドツール1がもはや作業対象物4での軌跡の形成に使用されておらず、作業対象物4から離れていることを認識します。ハンドヘルドツール1の加速の特徴の変化によって、光学センサー2は次に作業を行う作業対象物の認識モードに設定されます。光学センサー2は次に使用される作業対象物を識別するためのデータを収集します。
【００６１】
図1に、光学センサー2がどのように21ｃｍ以上の幅をカバーし、作業対象物5上にすでにある軌跡16、16’、16’’、作業対象物5の外辺部19そして周辺エリア20を検知するかを示します。ここで得られた情報は後にデータ処理装置による分析過程において、作業対象物5で次の筆記がなされたことを確実に認識するために利用することができます。さらに、この情報をもとにハンドヘルドツール1が作業対象物5のどの位置にあるかを再生することができます。光学センサー2による作業対象物5の継続的な監視と、できればそれに加えて加速度センサー7、8、9によるハンドヘルドツール1が辿った行程の継続的な検知により、ハンドヘルドツール1の正確な着地位置を算出することができます。この際、光学センサー2が継続して有効になっていることも可能です。
【００６２】
ここで特に強調するのは、発明に基づくハンドヘルドツール1は、そのツールのみで手書きをその原本に忠実に検知できることです。特殊な作業対象物またはそれに準ずるものの使用は必要ありません。
【００６３】
図3に示された実施例では、発明に基づくハンドヘルドツール1’は前述のハンドヘルドツール1とは違い、2つの光学センサー21、22が内蔵されています。これらの光学センサー21、22は合わせて100°の画角α’を検知し、光学センサー21、22は単独では部分的画角βとして55°の画角をカバーします。図3でわかるように、両方のセンサー21、22はハンドヘルドツール1’の軸17を挟んでそれぞれ反対側に内蔵されています。また両方のセンサーはハンドヘルドツールのペン先(3)側の端部(23)に内蔵されます。
【００６４】
ハンドヘルドツール1’はここでは筆記具として構成され、ここに示されたケースでは作業対象物24の筆記に使用されます。ハンドヘルドツール1’は作業対象物24に対して直角に測定した高さが6ｃｍの距離で、作業対象物24上に位置しています。ここではDIN A5サイズの作業対象物を使用しています。
【００６５】
図3で明らかなように、光学センサー21、22の理想光線はセンサー21、22のレンズから作業対象物24に向けて55°部分的画角βで広がります。これらの光線29は作業対象物24上で合わせた認識エリア26(網点で表示)のそれぞれ一部をカバーしています。ハンドヘルドツールのペン先3の下に位置する重複エリア25では、双方の光学センサー21、22の認識エリアの一部27、28が重複し、実質合わせた画角α’が100°となっています。
【００６６】
ハンドヘルドツール1’は、作業対象物24の横方向の外辺部30が認識エリア26の中に入るように、作業対象物24上に位置しています。さらに、ハンドヘルドツール1’は作業対象物24の周辺部31の一部も検知します。全体的にみて、ハンドヘルドツール1’をこのように利用することにより、作業対象物24を確実に識別し、後の分析においてハンドヘルドツール1’によって形成された軌跡を確実に作業対象物に割り当てることができます。
【符号の説明】
【００６７】
1、1’  ハンドヘルドツール
2  光学センサー
3  ペン先
4  作業対象物
5  作業対象物
6  センサーユニット
7  加速度センサー
8  加速度センサー
9  加速度センサー
10  データ記憶装置
11  エネルギー貯蔵装置
12  送信ユニット
13  認識エリア
14  空間内のカーブ
15  軌跡
16、16’、16’’  軌跡
17  軸
18  外辺部
19  外辺部
20  周辺エリア
21  光学センサー
22  光学センサー
23  端部
24  作業対象物
25  重複エリア
26  認識エリア
27  部分的認識エリア
28  部分的認識エリア
29  光線
30  外辺部
31  周辺エリア
α、α’  画角
β  部分的画角
【国際調査報告】
2016509291.tif 000006
2016509291.tif 000007
2016509291.tif 000008
2016509291.tif 000009
2016509291.tif 000010
2016509291.tif 000011