対話式印刷物およびセンサー装置
２つが多種多様の方法で対話する、好ましくはセンサーペン（２０）の形態であるセンサーユニット、および印刷物（２９）よりなる装置を記載する。特に、印刷物上の印刷は、異なる特性を有するように構成され、ここに、違いは、例えば、赤外吸収における違いといったもので、裸眼には認識できない。例えば、幼少期学習アクティビティにおける使用、および多項選択式問題用紙を用いるテストおよび復習アクティビティのための多様なアレンジが記載される。良質な設計工学を用いることによって、該センサーユニットが識別できる印刷物からの異なるタイプの反応の数は、数１０ほど、またはさらには１００以上であり得る。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、対話式印刷物およびセンサー装置に関する。
【０００２】
印刷物は、慣用的には、特に教育および娯楽目的を含めた広範囲の目的に使用される。印刷物の理解の通常モードは、単にそれを見て、網膜上に形成されたイメージを分析することによるものである。次いで、脳は、何を見ているかを理解する、例えば、イメージが単に絵的であるか、あるいは、例えば、表象よりなるかを理解し、もし後者であれば、それらが言葉であろうと数学的表現であろうと、それらの表象を判読し、理解しようとする。印刷物を使用することによって、情報の実質的な量を、無数の目的のために、目の見える人に、広範に流通させることができる。しかしながら、この情報転送メカニズムは、イメージに組み込むことができ、ヒトの目によって識別することができる情報に制限される。
【０００３】
最近何十年もの間、印刷物が、ヒトの目には明白ではない他の情報を伝えることができることが理解されてきた。識別するのにさらなる装置を要する情報を印刷するための数多くの提案がなされてきた。従って、例えば、偽造から商品を保護する（あるいは、少なくとも、それが起こった時に、偽造を検出することを可能にする）標準的方法は、例えば、紙幣のような適切な印刷された文書、例えば、商品が紫外線で照射された時に露呈されるにすぎない印刷に組み込むことである。異なるアプローチは、目に見えるが不明瞭であり、従って見る人にとって理解不能である何かを印刷することである。典型的な例は、印刷されたバーコードである：これは、黒および白の縞のパターンで、完全に目に見え、縞の大きさおよび並び（しばしば、アラビア数字が付いている）によって、ヒトの見る人は、それがバーコードであると分かるが、ヒトの見る人は、それ以上のことはできない。しかしながら、バーコードリーダーは、縞から信号を抽出し、適当なプラグラミングを用いて、信号を、例えば、バーコードを持つ特定の製品を同定する信号へと変換することができる。
【０００４】
このことから、印刷物は、見る人に明らかである以上のその物質の情報を提供するように、２つの方法で、設定することができることが分かる：それは目には見えない情報を含有し得る、あるいはそれは目には見えるが、ヒトの見る人によっては理解不能または不明瞭である情報を含有することができる。
【０００５】
教育および娯楽目的のための印刷物の分野において、これらの印刷技術は提案されており、いくつかのケースにおいては、特許文献の一部をなす多くの文書において、市場に出された商業的に成功した製品を生み出している。従って、例えば、ＷＯ９３／１７４０７、ＵＳ−Ａ−６０８９９４３およびＧＢ−Ａ−２３５９４０２は、全て、印刷されたものおよびユーザーによって使用されて、該印刷されたものと対話するバーコードリーダーよりなる教育システムを開示する。
【０００６】
提案されているもう１つのアプローチは、視覚的には無視できるが、適切なセンサーユニットによって捕捉することができる、いわゆる「グラフィカルインディケーター」を印刷することである。ＵＳ−Ａ−２００３／０１３３１６４は、そのようなシステムを開示する。
【０００７】
ヒトの目には明らかでない基材上に印刷することの１つの特性は、導電率である。ＵＳ−Ａ−３８１８６１０、ＵＳ−Ａ−４１８３１５２およびＵＳ−Ａ０４８６８３７４は、全て、ユーザーが持つ「センサーペン」および適切な基材、通常は紙上に選択的に導電性インクで印刷物の間の対話に依存する教育または娯楽デバイスを開示する。ＧＢ−Ａ−２３７０３４９およびその対応するＷＯ０２／５０８０２は、ユーザーがインク蛍光特性を識別することが可能なセンサーを含むペンを持つ、質疑応答ゲームの形態のさらなる変形を開示する。
【０００８】
導電性インクおよび／または特別な蛍光成分を含有するインクに依存するシステムは、あまり適応性がないが、いずれにしても、代わりに、特別な印刷技術を要する時もある特別なインクを必要とし、従って、不要に、印刷物を生産するコストを増加させる。
【０００９】
公開された特許明細書ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２は、目には見えないように印刷されているが、センサーによって検出することができる情報を使用する対話式印刷物／センサーシステムを開示する。特に、この明細書は、ヒトの目が赤外波長で作業することができないことを利用することによって、印刷を目には見えないように暗号化するシステムを開示する。明らかに同一の黒い印刷（または四色工程印刷）が、インク中に使用される「黒い物質」のタイプによって、赤外光を非常に異なる形で反射するという事実に基づき、視覚的に明確に同一の領域間の識別を達成することができる。
【００１０】
この技術をプラクティスにおいて使用して、通常、便宜には、ユーザーの手に持たれる「ペン」または「棒」の一種、および印刷されたシートまたは本として構成されたセンサーデバイスよりなる種々の教示および娯楽システムを提供することができる。可動性のカーソルまたは「マウス」のようなセンサーデバイスの他の配置も提案されている。センサーデバイスは、例えば、もし該センサーデバイスが細長い「ペン」であるなら、大抵１末端にて、赤外線エミッターおよび赤外線センサーの何らかの形態、ならびに例えば小さな電池の形態の適切なエレクトロニクスおよび電力供給を組込む。
【００１１】
通常、エレクトロニクスは、コストを下げ、スペースを節約するために、シングルチップとして配置され、ここに該チップは必要な機能、つまり（適当なセンサーヘッドと連動して）問題になっている印刷物の特性を感知し、通常聞こえるおよび／または目に見えるアウトプットの何らかの形態を生成し、例えば１以上のＬＥＤまたは音声トランスデューサーを駆動することを提供するように設計される。エレクトロニクスは、通常、電源、センサーおよびアウトプットデバイスに接続されたＡＳＩＣ−適用特異的集積回路（Application Specific Integrated Circuit）の形態である。加えて、センサーデバイスは、慣用的に、例えば、先端が表面に置かれた時、エレクトロニクスを活性化する「ペン」の先端周辺のリングといったある種のスイッチメカニズムを含む。感知される表面の領域は、印刷インクで印刷され、次いで、センサーデバイスのエレクトロニクスは、例えば、印刷されたインクの赤外吸収性特性によって、聞こえるまたは見える信号を発生させることによって、反応する。ＡＳＩＣ、センサーおよび電源の組立は、完全なセンサーデバイスを形成する適当なケーシングに組み込まれた「センサーモジュール」として考えることができる。
【００１２】
センサーデバイスが作業するように設計された印刷物に関して、これを表す１つの方法は、質疑応答シートの形態であり、ここで、ユーザーは、質問および１組の可能な解答（そのうちの１つが通常正解であり、他方が不正解である）に向き合う。印刷された解答の隣に、適切な赤外吸収性特性の印刷インクのパッチを印刷することによって、ユーザーは、センサーデバイスを印刷されたパッチに適用することによって、答えが正解か不正解か知ることができる。印刷されたパッチは、それらが相違して見え、かつ魅力的に見えるように、しばしば、例えば、赤、緑、黄および青といった異なる色で印刷されるが、（正しい解答に対応する）それらのうちの１つは、(パッチは四色印刷によって印刷されることが非常によくある)黒刷りインクで、何らかのカーボンブラックを含有する。他のパッチは、カーボンブラックを全く含有しないか、あるいは完全に異なるレベルのカーボンブラックを含有して、センサーモジュールが、正しい解答および間違った解答の間を識別できるようにしてもよい。
【００１３】
上記の変形は、容易に想像できる。例えば、早期学習本は、ユーザーに、どの描かれた果物が、アルファベットの所与の文字、例えば、「a」で始まるかを同定するように尋ねるだろう。例えば、付属する絵は、（所与の閾値を超える赤外線吸収のレベルを与えるインクで印刷された）リンゴ（apple）およびアプリコット（apricot）の絵の表示および全て所与の閾値未満の赤外線吸収の程度を有する印刷インクで印刷されたナツメヤシ（date）、バナナ（banana）、オレンジ（orange）、グリーンゲージ（greengage）およびレモン（lemon）のような他の果物の絵を示すであろう。代替のアプローチは、迷路またはマルチトラック描写の何らかの形態を提供することであり、そのうちの１つの選択されたトラックは閾値以上、他方のトラックは閾値以下の赤外線吸収を有するインクで印刷される。もしセンサーデバイスを、トラックに沿って滑らせれば、それは、例えば、緑色発光ダイオードを使用して、該センサーデバイスが「オントラック」であることを示し得るが、もしそれがトラックから離れれば、アウトプットは赤色の形態で、ユーザーが正しいトラックから外れていることを示し得る。
【００１４】
この明細書およびＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載の技術の開発を表したＷＯ−Ａ−８８／０５９５１は、何らかの商業的成功を達成したが、実際には、満足できる結果がいずれかのよく調製された印刷物を有するいずれかのセンサーペンを用いて得ることができるように、印刷物およびセンサーモジュール製造の質を維持することが困難であることが分かった。
【００１５】
ＷＯ−Ａ−８８／０５９５１は、プログラミングモードおよび小さなディスプレイスクリーンを有するセンサーデバイスを開示するが、そのようなデバイスで入手可能な活動の精巧化の程度は、まだ比較的制限された。
【００１６】
ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２およびＷＯ−Ａ−８８／０５９５１に記載されるように、取り扱うことができる赤外線の吸収の異なるレベルの数は比較的小さく、これは、作業の柔軟性を大幅に制限する。加えて、赤外吸収性インクパッチおよび裸眼には完全に見えない赤外反射性インクパッチの間を区別することは、最初思うほど容易ではない。この問題は、ＵＳ−Ａ−４６２７８１９において同定され、これは、完全に検出不能な赤外反射を区別しようと、印刷されたドット模様を用いることによって、問題を解決する方法を示唆する。この明細書が、ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載の印刷物およびペンまたはペン型のスキャナを含むそれに記載の発明の技術が、教育および娯楽システムだけでなく、いわゆる「目に見えないバーコード」にも適用できることを示唆する。
【００１７】
ＵＳ−Ａ−４６２７８１９は、スキャナが、複数レベルの感受性を有し得ることを示唆し、さらに、５つの異なる帯域の「ドット密度」を示唆するが、そのようなスキャナの正確な構築および操作に関して何の詳細も与えられておらず、ＵＳ−Ａ−４６２７８１９に記載の技術を用いて入手可能な精巧化度の程度は、未だ比較的小さい。
【００１８】
我々は、今、これらの特許明細書において同定された根底にあるアプローチを改善し、特に、非常に多種多様の教育および娯楽活動を、実質的なユーザーの満足をもって実施することができるような方法で、隠れたデータを有する印刷物との使用のための改良されたセンサーデバイスを提供することが、本質的に可能であることを発見した。
【００１９】
本発明に従い、基本的な印刷物およびセンサーデバイスは、種々の方法で強化してもよく、それらの強化は、無数の潜在的適用に合わせて、単独でまたは他の強化と併せてのいずれかで使用してもよい。
【００２０】
本発明に従って、上記定義の基礎となる技術の方法を強化し得る方法は:
少なくとも５つおよび好ましくは少なくとも１０の異なるレベルの赤外線の吸収の間を識別することができるように、センサーモジュールを構成する；
印刷物と併用する前に、またはそのような使用の間、センサーモジュールの自己較正を可能にする対話式手段でもって、センサーモジュールおよび印刷物を構成する；
印刷されたインクのパッチの２以上の特性を感知し、そのような感知の応答の各々を、別個のシグナルへと識別し、それにより複数の異なる状況を識別するように発出される該応答を組合せるための手段を供する；例えば、もし第１の特性が赤外線の吸収であるならば、第２の特性は、例えば、色、蛍光といった光学的、あるいは例えば伝導性といった非光学的であってもよい；
センサーモジュールによって感知される連続した状況の記録を、少なくとも一時的に維持し、従って、センサーモジュールの今後の動きを改変することが可能なセンサーモジュール内のメモリー手段を供する；
センサーデバイスにおけるプレススイッチ、およびそれに応答して、予め選択された−聞こえるまたは目に見える−アウトプットを生成するおよび／またはセンサーモジュールの操作モードを修飾するために、連続したスイッチ操作上に生成されるデータを保存し分析するためのセンサーモジュール内の手段を提供する；
スクリーンおよびアイコンの形態で、アウトプットディスプレイを有するセンサーデバイスを供し、ここに該スクリーンおよびアイコンは、少なくとも１つのすぐに分かる程度に感情を反映したアイコンを含み、一連の連続したインプットを分析するためのソフトウェアをセンサーモジュール内に供し、従ってスクリーンアイコンによって表される知覚される感情を調整する；
オーディオアウトプットトランスデューサーを有するセンサーデバイスを供し、センサーモジュールを、トランスデューサーを駆動して、センサーデバイスが置かれた印刷物の領域の特性によって、可能性の範囲から選択されたオーディオアウトプットを生成するようにプログラムしまたは構成する。該範囲は、認識できる単語またはフレーズまたは激励、泣き声または笑い声のような認識できる音を含んでもよい；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物の領域に、例えば正しい答えには緑および間違った答えには赤といった色のパッチを投影することが可能な手段をセンサーデバイス内に供する；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物上の領域を照射することが可能な手段をセンサーデバイス内に供し、ここに該印刷物は、そのような照明下で、通常の照明下で明白ではない、または実質的に明白ではない１以上の印刷された特徴を、ヒトの目に明白に顕わにする；
一端にセンサーチップを有し、他端の隣にまたは実質的に隣にスクリーンを有する細長いボディーの形態で、センサーデバイスを構成し、ここに該スクリーンは、細長いボディーの側面に沿って伸びて配置され、センサーモジュールは、センサーによって受け取られたインプットに従って、英数字の情報を表示するようにプログラムされ、ここに左から右へと読まれる英数字情報のラインまたは複数のラインの方向は、センサーデバイスの長軸を横切って走る；
例えば、赤外線エミッター／検出器構成要素といった、一端で、センサーを有する細長いヒトまたは動物の形として、センサーデバイスを構成し、ここに該センサーは、該センサーデバイスが使用されていない時、ヒトまたは動物の形の履き物を表すように構成されたカバーによって被覆される；
一端に置かれたセンサーを有する細長いユニットとして、センサーデバイスを構築し、ここに、該端部は、取り外し可能なキャップを有して、センサーを埃等から保護し、ここに該センサーデバイスの側面は、取り外し可能な端部キャップの中にはめ込まれるように形作られ、そのような大きさにされた凹所を有し、ここに該取り外し可能な端部キャップは、専属であり、所望により、凹所にはめ込まれるか、センサーをカバーするように置かれてもよい；
センサーモジュール内に、予めプログラム可能なマイクロプロセッサーまたは設定可能なＡＳＩＣまたは同等の構成要素、およびデータを、暗号化された赤外リンクを介して、マイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣから送られ、それから受け取ることができる、それに接続された手段を供し、ここに、該印刷物は、暗号化された赤外シグナルを用いて質問して、センサーモジュールによって解読でき、かつそれを用いてマイクロプロセッサーをプログラムまたは再プログラムし、またはＡＳＩＣをその中に構成または再構成することができる暗号化されたシグナルをアウトプットとして生じさせることができるデータ貯蔵デバイスをそれと会合している
を含む。
【００２１】
上記リストから個々にまたは組み合わせて選択および／または使用される特徴は、予想する特定の目的によって、広く変動し得る。言い換えれば、異なる特徴は、異なる方法で組み合わされて、異なる状況で有用な異なる対話式センサーデバイス／印刷物を提供するであろう。
【００２２】
従って、本発明の特定の領域に従って、ヒト観察者によって理解不能である基材に適用された印刷中に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せを供することができ、ここに該センサーデバイスを、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように調整し、ここに該センサーデバイスは、ディスプレイスクリーンおよびヒト観察者に対して、異なる状況を示す一組の様式化された顔をスクリーン上に表示するように適合された手段を含み、ならびにここに該センサーデバイスは、その顔の位置に対応するように置かれたスクリーンと、動物またはヒトの形が似るように構成され、ここに該センサーデバイスは、ヒトまたは動物の形の末端部に置かれたセンサーヘッドを含む。
【００２３】
そのような製品は、幼い子供達に非常に魅力的であり、もしペンまたはペン型スキャナの体裁が、例えば、キャラクターグッズの形といったよく知られた形のようであるなら、そしてもしスクリーンおよび内蔵プラグラミングを調製して、多種多様の異なるディスプレイを提供するなら、特にそうである。特に、スクリーン上の顔を活発にして、唇を音声出力と同調させ、目を無作為に動かすかまたは瞬きさせて、顔が「生きている」という幻想を提供してもよい。
【００２４】
対話式印刷物／センサーペンの組合せに対する標的市場に関して全く異なるレベルで、本発明による技術を、種々の組合せで適合させて、実質的により精巧化された教示または修正材料、あるいは例えば、自己記入クイズといったものを行うのに使用することができる多項選択式質疑応答材料を、学習および学習されたものの試験の観点から、または娯楽の観点から、提供してもよい。従って、もう１つの広い態様において、本発明は、ヒト観察者によって理解不能な、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイス組合せを提供し、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように調整され、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性の測定によって、領域を、少なくとも５つのカテゴリーに識別し、行われた特性の測定および／またはそのような測定の変化によって変動するヒトが感知できるほどのアウトプットを供することが必要である。
【００２５】
一般的に入手可能であり、上記で論議した先行技術に記載のように、教示または娯楽材料のための既知のフォーマットは、印刷物およびユーザーによって握られ、印刷物と接触して、ペンまたはペン型スキャナが、それが接触した印刷物の一部のパラメーターまたは特性を感知することを可能にするように設計されたセンサーペンまたはペン型スキャナのものであり、ここに該実際の感知プロセスは、印刷物およびペンまたはペン型スキャナの間の接触によって作動されたスイッチ手段によってトリガーされ、ここに該ペンまたはペン型スキャナは、目に見えるディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットのようなアウトプット手段を有し、ここに該ディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットは、センサーモジュールに予めプログラムされた規則に従って駆動される。
【００２６】
本発明の広範な態様に従い、ヴィジュアルディスプレイ上に表示されるまたはオーディオアウトプットに反映される応答のプログラムされた性質は、スイッチ手段のスイッチングの組合せに対応して、スイッチ手段の作動に続いて作動させた場合にセンサーによって感知されるパラメーターまたは特性の値、およびスイッチ手段のスイッチングのタイミングおよびパラメーターまたは特性の１つの感知された値からもう１つの感知された値への変化を改変する。タイムスイッチングおよび感知されたパラメーターまたは特性の値は、例えば、ペンまたはペン型スキャナでマイクロチップに貯蔵された複合プログラムへの３つのインプットと考えることができ、全ての３つは、リアルタイムに考慮されて、プログラミングに従い、例えば、それがビジュアルディスプレイに表示された具体例材料、適当なオーディオトランスデューサーによって発せられた具体的な単語、音楽または他の聞くことができるアウトプット、または２つの組合せであるかを問わず、問題とする特性のアウトプットを測定する。熟練したプログラミングによって、印刷物およびセンサーデバイスの間の非常に洗練された対話を達成することができ、それはデバイスに「知能」というオーラを与える。これは、印刷物が、システムのユーザーへの絵で表したおよび／または言葉による指示を含有して、センサーデバイスによって特定の作業を行う場合、特にそうである。もしユーザーが、絵で表したまたは言葉による指示を無視すれば、センサーデバイスは、例えば、適切な音声合成チップを介して、ユーザーに、「もう一度、取扱説明書を読みましょう！」、または「ノー！−ペンの先でトラックを辿りましょう」と促し得ることを示すアウトプットを生成してもよい。
【００２７】
この全ては、適当なプログラミングによって達成することができ、そこでは、センサーデバイス内部にプログラムされたマイクロチップは、主に、連続したインプット系列から意味を抽出すると見て、該抽出された意味に基づき、適切な様式で、センサーデバイスそのものを操作するようにユーザーを刺激することができる。非常に簡単に言えば、ペンまたはペン型スキャナを、印刷されたページに対して使用すると、次に何をすべきか教えるようにプログラムすることができる。
【００２８】
両方のタイプの材料、より幼い観客に向けられた「アクティビティーブック」およびより本格的な試験または復習の補助の両方に関連して、上記の先行技術への個々の改良の範囲のなかでも、大多数の区別できるレベルの使用が主として重要であることが観察されるはずである。センサーデバイス／印刷物の組合せを用いる時、もしデバイスが、２、３のレベルを識別することしかできなければ、これは例えば、４つの組から正しい解答を選択するといった、テキストに対する「個々の作業」には十分であるかもしれない。しかしながら、意図される対話が、例えば、連続したごちゃ混ぜのアラビア数字を正しい順序で感知するといったより大きいタスクになると、より高いレベルを識別する必要性がずっと大きくなり、一貫して均一な実績を確証するための自己較正への必要性も大きくなる。
【００２９】
本発明の対話式システムの一部をなす印刷物または印刷されたものは、種々の方法で生産してもよいが、印刷物がセンサーモジュールに合わせて協調的に作用する必要性を考慮すると、使用される印刷プロセスに関して、しかるべき注意をはらうことが必要である。上記の開示の場合のように、印刷物を生産する印刷の好ましい方法は、四色印刷、つまり、物質が、四色のいわゆるプロセスカラーを用いて印刷され、印刷物の異なる部分の間の目に見えるまたは不明瞭な差が、使用される四色印刷において異なる成分を用いる、またはより具体的には、１つは高度に赤外吸収性のカーボンブラックを含有し、他方は含有しない２つのタイプの黒インクを用いることによって提供される。
【００３０】
標準的プロセスブラックインクは、実質的な量のカーボンブラックを含有し、赤外線に対して非常に吸収性である。しかしながら、可視スペクトルにおいて高度に吸収性であり、従って、裸眼には黒く見えるが、物質的には赤外線を吸収しない染料を組み込む他の「ブラック」材料を用いて、容易に印刷インクを確保することが可能である。別法として、色のついたパッチを、いくつかの場合においてはプロセスブラックを使用せず、他の場合においてはプロセスブラックを使用して、印刷してもよい。印刷のスクリーン密度を調整することによって、プロセスブラックインクを含有しない色のついたパッチは、それを含有するものと同じぐらい暗く見え得る。
【００３１】
例えば赤外吸収といった、単一のセンスパラメーターを用いて、印刷物上の印刷された領域は、センサーデバイスが、都合よく異なるレベルの赤外吸収と考えられる多くの異なる状況間を識別することを可能にするが、（さらに下記で説明される）印刷物上に提供される自己較正設備をもってしても、識別できる異なるレベルの数は、例えば最大で５および１０の間で、この範囲の高い方に近づきつつ、比較的小さく、それは、センサーモジュールの質制御および印刷のプロセス制御に関して、組合せが実際に使用される時、信頼性のあるエラーフリー操作がうまくいくことを確証することがさらにより困難になる。しかしながら、１０以上の異なる状況間を識別する能力が望ましい場合が多々存在し、本発明の特定の好ましい特徴に従って、これは、センサーデバイスが、印刷物の単一の特性だけでなく、その２またはさらに３つの特性を見るようにアレンジすることによって達成され得る。
【００３２】
これは、印刷に適した特性の選択および該特性を検出または測定するであろう何かのセンサーモジュールにおける提供によって達成され得る。本発明はそれほど制限されていないが、これの便宜な例は色である。
【００３３】
例えば、もし比較的白い紙または他の基材上に印刷された印刷パッチが、プロセスイエローを用いて印刷されたら、次いで、もしそのパッチが黄色い光で照射されれば、吸収の量は非常に小さい、一方で、もしその同じ黄色い光を使用して、プロセスシアンまたはプロセスマジェンタを含有するパッチを照射すれば、それらのインク中の物質は黄色い光を吸収し、そして反射される黄色い光の量は、実質的により小さいであろう。同じように、他のスペクトルの色を検出することができる。例えば、もしセンサーデバイスが、５つの異なる色を識別することができ、さらに６つのレベルの赤外吸収を識別することを可能にする手段を含有するなら、センサーデバイスを用いる印刷物のパッチの同時テスティングは、６ｘ５、つまり３０の異なる組合せの間を識別することができる。３０の異なるタイプの印刷パッチの間を識別することができれば、例えば、種々の方法で、２６のアルファベット文字を用いる洗練されたまたは「知的な」ゲームプレーが可能になる。
【００３４】
もしセンサーモジュールが、メモリーに保存された適当な予めプログラムされた材料と、適切なマイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣを含有すれば、例えば、「スペリングゲーム」で遊ぶためのセンサーデバイスおよび印刷物の組合せを作り出すことが可能である。１つの単純な形態において、センサーモジュールは、所与の単語を（音声合成チップおよびトランスデューサーを介して）話すように内部プログラムされ、ゲームの目的はその単語を正しく綴ることであってもよい。特性の組合せが各文字に対して異なる、印刷されたアルファベットから選択された連続した文字に、センサーデバイスを首尾良く適用することによって、センサーモジュールは、ユーザーが正しい文字を正しい順序で選択して、それが予め発音した単語を綴ったかを検出することができる。もし、文字の正しい順序がユーザーによって選択され、一旦配列が連続した検出から検出されれば、センサーデバイスは、「よくできました！さあ、スペリングにトライしましょう....」のような適当な祝辞を発光してもよく、ここに、用語は、センサーモジュール中の大多数の保存から無作為に選択されたもう１つの単語によって完了される。
【００３５】
今記載したシステムの比較的簡単な発展において、センサーデバイスを印刷されたアルファベット文字のうちの１つに適用する度に、オーディオトランスデューサーは、問題の文字に対応する話し「言葉」、例えば、「エー（eh）」、「ビー（bee）」、「シー（sea）」等を発光し得る。
【００３６】
このアプローチの多くの変形は、容易に考えられるが、これらは、例えば、センサーモジュールが識別でき、かつセンサーデバイスによって順次に感知された場合に、それに従って、センサーデバイスが認識し、センサーモジュール内のプログラム可能なエレクトロニクスが異なる「ゲーム」で作動されるのを可能とするプログラムされた「暗号」を構成することができる各ページの頂部において、例えば、連続したページに印刷パッチの組を備えた異なる「ゲーム」を供することによって、単一「ブック」において提供することができる。
【００３７】
すぐに理解されるように、この方法で作業することは、センサーモジュールが、選択される種々の操作モードを可能にする比較的洗練されたメモリー保存を有する必要がある。そのようなセンサーモジュールは、製造の間、全体的に、予めプログラムすることができるが、センサーデバイスの使用を、予めプログラムされたモードのうちの１つに従って作業する印刷物との使用に制限するため、これは好ましくない。センサーモジュールに保存されていない新しいモードに従って作業する予め印刷された物は、効果的に使用することができない。この理由のため、センサーモジュール内に、保存されたデータの予めプログラムされた領域を有し、センサーデバイスと使用される印刷物に従って再プログラミングを実施することが、非常に望ましい。例えば、該印刷物と、例えば、暗号化されたデータ流が送り込まれる赤外線発光器の形態で、両方の保存されたプログラム指示を含有し、何らかのアウトプットデバイスを組み込む単純なマイクロチップと会合することによって、達成できる。センサーモジュールの一部を形成する赤外センサーはそのデータを捕獲することができ、次いで、センサーモジュール内部のエレクトロニクスは、それを、適当な新たにプログラムされた操作モードに変換し、特定の印刷物が必要とするものにセンサーデバイスの挙動を調整する。
【００３８】
上記のように、本発明は、学習または復習システムの領域において特に価値がある。例えば、各解答に対して、色つきの印刷されたパッチが置かれる、言葉で印刷された質問および可能な解答の選択を示す適当なセンサーデバイスおよび印刷物よりなる復習テスト用紙が予想できる。ユーザーは、例えば、該パッチの特性を感知する印刷パッチに対するセンサーとして構成されたペンといったセンサーデバイスを押すことによって、彼または彼女の解答の選択を示す。結果によって、センサーデバイスは、例えば、押すことによって同定されたばかりの解答が「正解または不正解」であるかを示すことによって、何らかの適切な様式で反応してもよい。
【００３９】
個々の解答パッチが、実際、正常な眼に視覚的に識別可能であってもよく、例えば、それらは異なる色であってもよいが、重要であり得る差はあまり目に見えないであろう。しかしながら、１つの「正しい」解答がある場合でさえ、本発明のセンサーデバイス/印刷物の組合せの使用者に、単に彼らが正しく解答したかあるいは間違って解答したかよりも多くの情報を提供することが非常に有利である。
【００４０】
これは、所望により、センサーモジュールが、感知された印刷物のパッチに対応する大多数の異なる状態の間を識別すること可能であり、非常に有効な教示および／または娯楽材料の生産を可能にすることを確証することによって達成することができる。従って、例えば、多項式質問の単純な場合において、例えば、５つの異なる解答が、正解および不正解の間として暗号化されるだけでなく、加えて、不正解の解答は、センサーデバイスが、単にユーザーが不正解だったという事実に合わせた反応を供するだけでなく、より指導され的を絞った手引きを与えることができるように、異なって暗号化されてもよい。例えば、単純な暗算の質問の場合において、紛れもない正解があるかもしれないが、他は近い、あまり近くない、あるいは合理的な解答の可能性があるものとして一瞬でも考えることができたなんて驚くべきことであるほど、質問からかけ離れているかもしれない。
【００４１】
本発明に従い、そのような状況において、例えば、着色パッチを押すに際して、例えば、音声合成チップおよびセンサーデバイスの一部を形成するトランスデューサーから適切な声のメッセージが出現でき、具体的メッセージは広い範囲のメッセージから選択されるように、個々の可視色が目に見えないカーボンブラック/非-IR-吸収ブラックバランスと共に、非常に多数の識別可能な組合せを供するようにアレンジすることが可能である。
【００４２】
教育用機器、例えば、称号LeapPadおよびTomy Talking Books下で販売されるものを生産する多くの試みがなされており、ここに、本に知能が加えられ、ユーザーは、エレクトロニクスが、該当するページに適切なフィードバックを与えることができるように、どのページを開いて遊んでいるかをエレクトロニクスに伝えなければならない。通常、これは、各ページに独自に位置する適切な印刷されたスタート領域を押すことによって達成され、該領域は、各ページについにユニークに位置し、本に下線を施し、指で、またはエレクトロニックタブレットに連結された特殊なペンでユーザーによって適用された圧力の位置を告げることができる該タブレット中の回路を作動させる。しかしながら、これは、ページがめくられる度に行われる必要があり、さもなければ、ユーザーが認識して、印刷されたスタート領域を押すまで、印刷物は応答と対応しないであろう。
【００４３】
本発明を使用して、２つの異なる方法でこの問題を解決する教育本資料を生産することができる。１つのアプローチにおいて、センサーデバイスをプログラムして、全ての対応するページ／本と一般的に作用させる。全レベルを予め割当て、１つのページから次への変動は、純粋に、各ページのグラフ内容にて、かつ見掛けの反復を和らげるゲームプレイ技術を用いることによって達成される。ユーザーが、印刷されたページ上の指示に従う時、隠れた暗号によって、センサーデバイスを、その内部プログラミングに従って反応する様式を変動させてもよい。
【００４４】
より洗練されたアプローチにおいて、センサーデバイスを、応答が各新たなタスクと調整される必要があるゲームプレーによってプログラムする。これは、適切な印刷されたタスク／アクティビティと対応する数字または記号を表示するセンサーデバイスによって、自動的に達成することができる。各タスクが完了される時にだけ、新たな数字が表示される。この新たな数字は、次の一連のタスク、あるいは先の実行に応じて選択された新たな割当であり得る。このように、タスクの本は、ユーザーがそれを使用する度に異なり得る。ユーザーは、プログラムが許せば、表示されたタスク数をとばすことができる。
【００４５】
プログラムが作業する方法の再編成を可能にするこれらの２つのアプローチは、本発明の重要なさらなる特徴を構成する。
【００４６】
上記のように、センサーモジュールは、好ましくは、問題の特定の印刷物に対する自己チェックおよび再較正の方法で提供される。従って、所望により、赤外線反射率のような感知された特性の異なる値の間を識別するセンサーモジュールの能力を実質的に高める較正の方法によって使用され得る印刷されていない領域を含めた、一連の異なって印刷された領域またはパッチを、印刷物上で、同定することが可能である。
【００４７】
上記のように、センサーデバイスは、好ましくは、それを作動させる、つまり特性を測定するように感知手順をトリガーするスイッチを含む。センサーモジュールの内部プログラミングは、もしスイッチを所与の時間作動させないなら、スリープモードに入れ、本発明に従い製造される材料を使用することになった時、ユーザーが最初にすることが続いて感知される印刷物の特定の一片に対してセンサーデバイスを較正することであるように、起動時に較正モードに入れるといったようなものであってよい。ユーザーはそのような日常業務を無視しがちであるため、これは常に理想的ではないが、下記のように、つまりセンサーデバイスがゲームまたはテストタスクの一部として印刷物の一連のパッチ上で使用されているように、再較正が「オン・ザ・フライ」で生じ得る。
【００４８】
センサーモジュールによって見られた時、異なって反応する四色刷り印刷の領域が、印刷の質の不可避的変動、例えば、インク適用速度、スクリーン分離、物質が印刷される根底にある紙または他のストックの変動に悩むように、自己−較正が、本発明による安定したセンサーデバイス／印刷物の組合せを製造するのに重要である。これらの変動のため、いずれかの所与の印刷領域の正確な応答の変動に対して範囲がある。
【００４９】
センサーモジュールの較正を行う１つの方法は、多数の領域を印刷物上で同定することであり、そのうちの一つは、単にベースまたは基材の印刷されていない領域であり、他は、検出することを望む応答の異なるレベルの数に相当の数である。従って、例えば、もし、応答の６つのレベルの間を単一の特性に基づき識別することが望ましいなら、印刷物は、印刷されていない領域、および５つの印刷された領域を有し得る。
【００５０】
順次に、センサーデバイスを空白の領域、次いで、５つの印刷された領域に適用することによって、６つの領域の応答、例えば赤外線反射率を決定することができる。次いで、センサーモジュールによって問い合わされた印刷物の他の領域に対応する続くインプットデータの内部処理は、例えば較正プロセスの間、センサーモジュールによって読み取られた赤外線反射率または吸収の値に対して評価することができる。確かに、これは僅かに変動するであろうが、テストパッチがセンサーモジュールによって感知された時に決定された値からの予め設定された許容バンド内であるという条件下で、応答が特定のレベルに割り当てられるように内部アレンジすることは容易である。
【００５１】
例えば、もし任意のスケールで、センサーペンの一部を形成する赤外線コレクターによって受け取られた赤外放射の量が、空白および５つのレベルに対して、それぞれ、９６、８０、６３、４９、３８および２１であれば、センサーモジュールは、内部プログラミングされて、以下のバンド内の５つのレベルの応答のうちの所与の１つに対応すると認識してもよい:７８−８２、６１−６５、４７−５３、３８−４１、１６−２５。これらの範囲は、重複しないように、相互に間隔を設けるよう注意する。そのような範囲の間の間隔の程度は、一方で、センサーモジュールへと構築された精巧化の量および、他方で、使用された特定の印刷プロセスから生じる印刷物の変動の量によって、適切に選択され得る。ペンへと構築された電子精巧化の量が大きければ大きい程、応答バンドは、相互に対してより近くなり、従って、センサーパラメーターがギャップ内に入り、ペンが使用される時、「認識されていないレベル」を生起させる可能性を減少する。もしそれが起これば、センサーデバイスがユーザーの制御下にある印刷物に相対的に保持される正確な角度のため、感知の変動が生じ得るように、印刷領域内の変動が生じ得るため、センサーデバイスはユーザーに「もう一度トライする」ように促すようアレンジされてもよい。多くの場合、センサーデバイスの再適用は、問題のレベルのうちの１つに割り当て得る応答を生じるであろう。また、デバイスは、もしそのような「もう一度トライする」プロンプトの数またはその時期の近さがあるレベルを超えるかを検出し、もしそうであれば、例えば、センサーデバイスを上記のように一組の印刷パッチに対して連続して置くことによって、センサーモジュールを再較正するように、ユーザーを促すようにプログラムされてもよい。
【００５２】
上記のように、センサーデバイスが連続パッチ上で使用される時、センサーモジュールを自己較正させることも可能である（実際には好ましい）。これは、もしモジュールが、印刷パッチが７つのレベルに正確に対応する特性を有するように意図された所与の特性のいくつかの異なるレベルの間を識別するようにアレンジされるなら、特に重要である。もし、センサーモジュールが、一連のパッチに対してそれを発見するなら、検出された応答は、終始、標的理想的応答より高いか低いかであり、次いで、測定ベースラインは、センサーモジュール内のエレクトロニクスによって内部的にシフトされて、測定を正常化して、理論的に予測されるものに最も近いものに適合させることができる。
【００５３】
より一般的には、自己較正または再較正は、センサーデバイスの性能に影響を及ぼし得る多くの変動を補償することができる。センサーデバイスが対話するように設計された材料の印刷における変動は上記で言及されるが、これらは唯一の変数ではない。言及し得るなかでも、センサーヘッドそのものの性能特徴である。使用されるのが好ましいセンサーヘッドは、半導体系パッケージであり、近代の製造技術をもってすれば、変動は比較的小さくすることができるが、それらは不可避的であり、それらを補うことができることは、比較的安価な構成要素を使用することを可能にし；半導体搭載デバイスに対する性能許容性が厳しければ厳しいほど、コストは高くなる。もう１つの変数は、感知が起こる時の地点の印刷物の表面からのセンサーヘッドの距離である。これは、センサーヘッドおよび周りの構成要素の正確な幾何学によるであろう。再び、もしこれらが合理的な許容性に対してなされるだけでよいなら、センサーヘッドアセンブリの値段を低く保つことができる。最後に、近代蓄電池および電池技術をもってしても、電源特徴は、残りの貯蔵された電気エネルギーの量に依存してほとんど変化しないが、これはそのような電源が切れると、性能に避けられない僅かな変化が生じ、これは蓄電池または電池の消耗が近づくにつれ、速い変化に変わるだけである。
【００５４】
センサーモジュール内のエレクトロニクスが適切にプログラムされれば、デバイスは、変動が、例えば、上記のように、一連の異なるパッチを用いる意識的な再較正がユーザーによって実施されなければならないような時を、デバイスは検出し得、および／または、デバイスは、ユーザーに、例えば、再較正が十分な操作を維持するのに十分でない時、電池を交換するように促してもよい。
【００５５】
上記のように、本発明の装置は、実質的に、印刷物およびセンサーデバイスよりなる。センサーデバイス中のセンサーモジュールが、印刷物の領域の特性を感知する時、それは（常に直ぐにではないが）知覚できる反応を生成する必要がある。
【００５６】
感知が実際に起こる知覚できる反応を生じさせるためには、センサーデバイスは、それが印刷物の領域の特性を感知するように適用される度にそのような感知が起こったという表示が与えられるように構築されてもよい。好ましくは、センサーデバイスの印刷物への適用は、スイッチを作用させ、該スイッチは感知工程をトリガーし、それは、例えば、センサーデバイスの一部である発光ダイオードからのフラッシュのような目に見えるシグナルまたは例えばビーまたはカチッといった耳に聞こえるシグナルをトリガーし得る。この後者のアプローチは、予め印刷されたテストシートおよび関連したマーキングセンサーとして構築された本発明による装置と関連した特定の価値を有する。ユーザーは、例えば、各質問に対する１組の可能な解答からユーザーが正しいと思う解答を選択し、全テスト用紙を進んでいく必要があり得、ここに、テストのスコアは、全ての質問が答えられた後、表示されるだけである。特定の解答が選択された事実をユーザーにフィードバックするため、センサーデバイスが印刷された解答選択領域に対して押されるたびに、耳に聞こえるビーまたはカチッという音を発することができる。また、このフィードバックは、機械的オーバーセンターフォース（over-centre force）フィードバックならびに機械的な耳に聞こえるカチッという音を与えるチップに、「クリック」スイッチを組み込むことによって達成できる。
【００５７】
感知が起こったという自動表示は、使用中のセンサーデバイスによって提供される単純かつ自動的なアウトプットとして考えることができる。しかしながら、センサーデバイスは、他のアウトプットデバイスを含有し得、ここに特定のアウトプットは、感知される印刷の領域の特性による。従って、例えば、ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載のタイプの単純な娯楽または幼少期学習ゲームの場合、アウトプットは、例えば、上記のように、例えば、もし間違った解答が選択されれば下向きに曲がった口、およびもし正しい解答が選択されれば微笑んだ口で、感情を表現する顔の耳に聞こえるアウトプットおよび／または目に見えるアウトプットの形態をとってもよい。これは、耳に聞こえるアウトプットによって伴われてもよく、所望により、アウトプットは、顔を表すスクリーンディスプレイの口の形の変化と調整された音声の形態であってもよく、従って、そのようなセンサーデバイスは、話すように、実際にある程度の「知能」を示すように見えるであろう。これは、もしセンサーモジュールが、先の感知アクティビティからのデータを保存し、次いで、感知された印刷物の最近の領域だけでなく、さらにユーザーの先のアクティビティによるアウトプットを生成するように構成される。
【００５８】
第３のタイプのアウトプットは、かなりより精巧化され、例えば、スコアによるアウトプットは、例えば、センサーデバイスへと構築されたディスプレイスクリーンの何らかの形態上に、テストの終わりにのみ表示されてもよい多項選択問題における使用のための本発明による装置と関連して、実質的な価値がある。該ディスプレイスクリーンは、アルファベットや数値のまたは適切なアイコンの使用によってのいずれかで、他の情報も表示し得る。
【００５９】
これに関して、その中から、どの質問が次に答えられるべきかの数字の表示を供するのに望ましくは正解を選択しなければならない複数の回答を供する復習またはテスト用紙の場合、特に価値がある。これによって、ユーザーが混乱するのを防ぎ、特に、ユーザーが同じ質問に二度答えたり、あるいは答えを逃したりするのを防ぐ。
【００６０】
多項選択式解答のあるテストまたは復習用紙の場合、センサーデバイスに必要な識別の程度は、比較的小さくてもよいことに注意すべきである。実際、単に、２つのレベルの特性のみの間を識別するセンサーデバイスで、完全に十分に、操作することが可能である時もあるが、例えば、５つのレベルの特性を用いて、それらの間を識別することに、実質的な利益があり、それは、これによって、テストまたは復習練習が開始される前に、再プログラムする必要なしに、デバイスそのものによってスコアできる復習またはテスト用紙の本の生産が可能になるからである。
【００６１】
例えば、もし質問および解答用紙が、各々が複数の可能な解答、そのうちの１つが正解である２０の質問よりなるなら、不正解には、全て同一レベルの応答を与えるような設計、あるいは（好ましくは）各質問が、交互にレベルの一方または他方に対し、誤った解答の組の対応するパッチを有する２つのレベルのうち１つが供される場合を除き、正解パッチは、その各々が正解が与えられたことをデバイスに示す、例えば、赤外反射率の多数の異なるレベルで印刷することができる。これは、センサーデバイス内のマイクロプロセッサーの内部ロジックによって拾うことができ、一連の数個の質問が正しく答えられることを条件として、次いで、マイクロプロセッサーはペーパー中の質問の数および、例えば、質問の全てがその中で答えるべき標的時間を特定の配列から解読することができる。これは、例えば長さが３２変数の４つのレベルの非反復列を用いることによってかなり容易に数学的になすことができる。もし、ユーザーが不適切に調製する故に、センサーデバイスが検出されたレベルの列を感知できないならば、次いで、メッセージを表示することができるが、あるいは、事実、テストを再度試みる前に、元に戻り、ある訂正ワークをなすのが良い考えであろうと音で与えることができる。
【００６２】
部分的にいずれにせよ不可視である何かを解読する複雑性のため、ユーザーは、印刷パッチにおいて具体化された、基礎をなす一連の暗号化された値を、容易に決定することが不可能であり、従って、復習用紙、または復習用紙の本と併用される時、適切にプログラムされたセンサーデバイスは、実質的な知能を示すように見え得る。
【００６３】
上記のように、特定のインプット状況を検出する際、本発明のセンサーデバイスは、インプットの検出に際して、センサーデバイスのディテクターヘッドに隣接する領域を照明するのに適合した照明手段の形態のさらなるアウトプットデバイスを含むことができる。本発明に従った特に娯楽的かつ魅力ある開発において、印刷物は、複数の解答パッチに隣接して印刷された、通常の照射下では目に見えないインクで印刷されたが、近紫外光を照射すると目に見えるようにできる理解可能な材料を含む。このようにして、例えば、首尾よい回答が選択されると、センサーデバイス中の照射デバイスをトリガーすることができ、印刷物を見ているユーザーは、あたかも魔法によるように、新しい銘刻の出現を見る。別法として、非常によくは目で見えないマーキングを施して、もし、例えば、赤色光または緑色光で照射すれば強く目立つようにすることができる。
【００６４】
センサーデバイスのアウトプットのさらなる可能性は、耳に聞こえるアウトプット、特に、音楽アウトプットの提供を可能にする音質発生を供するように構築されたセンサーデバイスである。単純な具体例において、個々のレベルは、個々の音階に対応して、曲が一連の印刷パッチとして紙に記録され、代わりに印刷パッチとセンサーデバイスを接触することによって曲を再生することができる。別法として、曲はその長さに沿って変動するストリップ上で特性を有する印刷されたストリップの形態をとってもよく、次いでセンサーは、ストリップに沿って動かされて、進むにつれ印刷されたストリップの特性を感知し、印刷に対応する曲を奏でる。曲が奏でられる速度は、ユーザーによって変えることができるため、これは特に面白い。耳に聞こえるアウトプットに関して、センサーデバイスアウトプットは、比較的精巧化しなくてよく、例えば、かなり中性の音色の音調を単に生じさせ、あるいは勿論、それはかなり精巧化することができ、例えば、与えられた音高において高調を発するが、音色はピアノ、ハープシコード、ギター、トランペット、スーザフォーンその他もろもろに対応する。いずれのそのようなセンサーデバイスにおいても、例えば、まず順次に質問されたパッチ列に暗号化された情報を用いて楽器選択モードでまずセンサーデバイスが作業するようにアレンジすることによって、多数の異なる「楽器」から選択されるように適当な手段を供することができ、しかる後、デバイスは（楽器の音色を選択して）聞こえる音調を発して、演奏の準備ができていることを示す。
【００６５】
本発明のセンサーデバイスを使用する際、センサーデバイスによって測定された特性が音高に対応し、そのような対応が実質的に連続しているようにアレンジすることが、特におもしろい。センサーデバイスを、予め印刷されたトラックにわたって滑らすことによって、認識可能な曲を生成し得、センサーデバイスを、例えば織物または印刷された表面のような他の基材といった他の領域に適用することで、対応する、面白い応答を生成し得る。
【００６６】
センサーデバイスの全体的な構成に関して、これは非常に広範に変動し得るが、例えば、上記で言及される公開された明細書に示されるように、しばしば最も便利には、「センサーペン」または「ペン型スキャナ」と呼ばれる何らかの形態の細長いボディーの形態である。そのような細長いペンは、適当な電源、便宜には適当な区画に嵌合する１以上の蓄電池、何らかの形態のスイッチ、および一端における何らかの形態のセンサーを含むことができる。それは、センサーデバイスの端部を置くことができる印刷物から反射した放射の量を測定するのに適合した放射検出デバイスと会合させた、放射、例えば赤外線放射のバーストを発するように作動させた場合に適合する光電子デバイスの形態を採ることができる。前記したように、該端部は、便宜には、放射バーストおよび反射量の感知をトリガーする圧力スイッチの何らかの形態を含む。
【００６７】
また、センサーデバイスは、何らかのプロセッシングエレクトロニクスを含むであろう。これは単純な予めプログラムされた固定プログラム論理チップから精巧化された再プログラム可能なマイクロプロセッサーまたは再配置可能なＡＳＩＣまで変化し得る。第２の場合において、便宜な手段、例えば、インプット直接的電気的結合、および例えばＰＣおよびＰＤＡの間のコンピューター周辺機器の中枢ＰＣへの、またはアンロード／ダウンロードデータへの「ワイヤレス」結合で用いられるような誘導ループ結合または暗号化赤外インプット／アウトプットユニットによって、再プログラミングまたは再配置をアレンジして行うことができる。この最後のものは、ＰＤＡまたはＰＣのみならば、例えば、本のページに付着されて、またはそのカードカバーに埋め込まれて位置させた赤外連絡可能マイクロチップとセンサーチップが相互作用するのを可能とするので、特に好ましい。もし再プログラミングまたは再配置で少量のデータが必要なのに過ぎなければ、これは、センサーデバイスがそれに沿って走査してデータを「読み」、センサーモジュールの挙動を変化させる印刷物上の印刷されたストリップまたは複数ストリップとして供することができる。
【００６８】
プログラム可能なマイクロプロセッサーチップまたはＡＳＩＣの使用によって、例えば、特性測定、および／または当該作動が行われる時間の長さをトリガーするのに適合した近接スイッチの順次の作動のタイミングにセンサーデバイスがかなり注意を払うのが可能となる（これは、言わば、印刷物の可変特性トラックにわたってそのセンサーヘッドが移動しつつあることをセンサーデバイスに告げることができる）。
【００６９】
そのようなマイクロプロセッサーへのさらなる可能なインプットは、センサーヘッドに隣接する近接スイッチの適切な設計を用いることによって検出することができる印刷物に対してセンサーデバイスが保たれる角度かもしれない。
【００７０】
センサーデバイスの精巧化を増大させるための前記した種々の技術は、複雑で、ユーザーによって理解できないように反応し、かつ非常に複雑な教育または娯楽資料、特に、資料の１つのページまたはシートとセンサーデバイスとの間の相互作用のモードが同一印刷物の異なるシートまたはページの相互作用のモードから変化する場合のものの可能性を供する対話式センサーデバイス／印刷物組合せの可能性に導く。１つの意味において、センサーデバイスは印刷されたページまたはシートから知性をピックアップし、ユーザーにとって直ちに明らかではないが、印刷されたシートまたはページの各々で理解できる資料は、それを見て解釈することができる故に、ユーザーに何かを意味しているという事実に対応する様式で、それ自体の挙動を修飾するためにその知性を使用しているようである。見られ、解釈されるものは、言語、絵、またはその２つの組合せであり得、それは、印刷されたページ上の感知された理解できる資料の間の三方向対話、センサーデバイスおよび印刷されたページの間の僅かな対話、およびユーザーと上記で言及された明細書記載の種々の先行技術を用いて達成できない、あるいは非常に実質的な費用で少なくとも達成できるに過ぎない操作の豊富さを供するディスプレイ上に現れるイメージとの間の理解できる対話である。勿論、多くは、プログラミングの精巧化に依存し、過去数年にわたるいわゆるコンピューターゲームの利用性の上昇が伴い、教育および娯楽市場は、その領域で供される現在の製品に反映される精巧化および複雑性に、非常に慣れてきた。標準型のディスプレイスクリーンまたはモニター、およびキーボード、操作棒、マウス、または特別に適合された手動ユニット（商標PLAYSTATION（登録商標）下で販売されるようなもの）のようなある種のインプット／アウトプットデバイスを有するコンピューターを媒介して得られる学習またはゲーム経験は、非常に満足できるものであるが、明らかにそれは、精巧化された、従って高価な設備、およびしばしば、例えば通常の電源に挿し込まれた、家庭環境のPCといった固定された設備の使用を要する。対応する記録可能なデバイス、つまりラップトップコンピューターのコストは極めて大きく、パルムトップまたは適切なゲームソフトウェアでプログラムされたＰＤＡのような、より小さい、手の中に収まるデバイスの実際のコストでさえ大きい。対照的に、本発明に従って記載される技術を使用することによって、センサーデバイスのコストを低く抑えることができ、特にもし導電性の蛍光インクのような特別な印刷インクが必要ないなら、印刷物のコストも同様に小さい。
【００７１】
もし、センサーユニットのプログラミングが、感知された場の列および経時的変動を考慮するなら、本発明に従いデバイスをさらに精巧化させることができる。これが意味するものは、異なる方法で印刷物に対して物理的に、センサーデバイスを動かすことによって結果が得られるかどうかである。従って、センサーデバイスを接触させ、次いで、個々の感知の列として印刷物の特定の領域との接触から取り出してもよく、あるいは、例えば、デバイスを材料の上に置き、次いでその表面を滑らせてもよく、ここに、センサーヘッドからのシグナルは、デバイスの下の印刷として変動し、デバイス変化によって見られる。
【００７２】
適切なプログラミングと組み合わせれば、これを使用して、それらについての「知能」という魅惑的な質を持つように見える非常に多種多様な「特殊効果」を供することができ、これにより、娯楽または教育的材料を設計する無数の方法が生まれる。
【００７３】
本発明による２つの主なタイプのセンサーデバイスを図式の形態で示す添付の図面を参照し、本発明を例を挙げて説明する。
【００７４】
図面において、図１ないし４は、子供のアクティビティブックとの使用のために構成されたセンサーデバイスを示し、図５は、そのような本において、イラストを示すいくつかの方法を示し、図６ないし１４は、図１５の例によって示される復習補助またはテスト印刷物と有用なセンサーペンを示し、図１４ないし１７は、センサーペンの操作末端の構築の例を詳細に示す。
【００７５】
まず、これらの図面の図１ないし４を参照し、そこで示されたセンサーユニットは、実質的に円形の顔２によって特色付けられたヒトの形１として構成されることが分かる。顔は、実際には、取り囲むベゼル３の後ろに取り付けられたＬＣＤスクリーンによって、構成される。
【００７６】
図１で分かるように、２つの目、２つの鼻孔、笑う口よりなる顔は、非常に様式化される。体の下には、キャップ６が押し込まれる円形リング５がある。リング５内には、例えば、組み合わされた赤外線発光ＬＥＤおよび赤外線受領半導体検出器といった適当なセンサーを取り付ける。キャップ６は、体に配されると、一対の足に見えるように構成される。キャップは、無くさないように、ストラップ７の手段によって繋がれてもよい。
【００７７】
センサーデバイスの内部には、適切な電源、エレクトロニクスパッケージおよび他の構成要素を取り付け、その操作の詳細な構築は広く変動し得る。エレクトロニクスをプログラムして、例えば、実質的に照明がリング５内のセンサーに達しない、つまり、センサーユニットが使用されていない時、例えば、具体的には、８で同定される口を表すスクリーン２上のディスプレイの一部が下向きである図３に示されるように、スクリーン２上の顔の表情は、失望を示すものへと変わることができることを確証する。
【００７８】
デバイスが使用される時、キャップ６を端からずらし、入射光の検出を非常に単純にアレンジして、ディスプレイを図１および２に示されるものに戻すことができる。
【００７９】
使用中、ユニットは、図４に示されるように、ユーザーの手１０によって握られ、次いで、フィギュアは、例えば、子供のアクティビティブックの印刷された領域の上に「立つ」。
【００８０】
センサーユニットの感度および本の印刷によって、莫大な種類の対話が予想され得る。非常に簡単な絵によって、本は、例えば、１つのみが示された動物に対応する動物の絵およびその下に４つの印刷された名前を示す単純な複数の回答認識本であってもよい。各名前によって印刷パッチがあってもよく、ユーザーは正しい印刷された名前を同定しようと、つまり、それを読もうとする。もし名前が正しければ、顔は笑い続け、同時に、図４で示されるように、笑顔が周りの紙へと、センサーデバイスのボディーに設定された覆われたLEDから映されてもよい。これは図４の１２で示される。もし間違った解答が選択されれば、映された顔には表れず、スクリーン２上の表情は適切に変わっても良い。個々のパッチからのいくつかの異なる反応を識別し得る異なる印刷パッチおよびセンサーデバイスを用いることによって、種々の興味深い対話が供され得る。例えば、より洗練された独学システムにおいては、１０の解答および対応する印刷パッチを有する単一の質問があり得る。これらのうち、１または恐らくは２つが、スクリーンディスプレイ２を微笑ませ、イメージ１２を出現させる正解であり得る。次の組の１０の解答は近くてもよく、これはスクリーン２上の顔の訝しげなまたは困惑した表情を生じさせ、さらなる解答は紛れもない間違いで、図３で示されたように、ディスプレイへと繋がり得、最後に、解答のうちの１つは、閉じた口よりもむしろ開いた口を示すスクリーン２上のディスプレイを生じ得る完全な「大間違い」を表し得る。同時に、センサーデバイスは、適当な音、あるいは、もしデバイスが話合成チップを含むなら、お祝い、哀れみまたは激励の何か言葉を発するようにアレンジしてもよい。
【００８１】
図５は、絵が、図１ないし４に示されたセンサーデバイスとの使用のためのアクティビティブックの印刷されたページに表れるようアレンジできるいくつかの典型的な方法を示す。この特定の実施例において、絵は犬を示すハーフトーンプリント１４−白黒または大抵はカラーである。ユーザーの注目を、図１ないし４のデバイスが置かれ、押された場所に集めて、所望の効果を達成するために、絵は、多くの印刷された「ボタン」を組み込み、これは１５で示されるように絵そのものの上に、あるいは、１６と示された１側面に現れる。
【００８２】
図５は、アクティビティブックのページのタイプの一例であって、非常に多くの他のタイプのアクティビティブックのページを予想できる。上記のように、アクティビティブックのページは、例えば、それに沿ってペンを滑らせて適当な効果を生じさせるべき軌道を供するものであってよく、あるいは、それは、所望の効果を生じさせるためにはセンサーユニットの端部を接触させる必要がある、例えば、ごっちゃ数の列を有するものであってよい。アクティビティブックに取り込むことができるイラストのもう１つのタイプは、例えば、イラストに重ねた赤外スペクトルの吸収レベルを変える隠れた模様であってよい。ユーザーは、センサーの先端をその上に置き、それをジグザグに振動させ、または走り書きする動きにて前後に滑らせることによってそのイラストからの反応を確保することができるであろう。これを、例えば、イラスト入り物語の本で用いて、イラストキャラクターからのあいさつのメッセージを適当な声にて、または例えば、ディスプレイスクリーンに示したキャラクターのカリカチュアを生じさせることができる。さらなる可能性は、中央分割線の側に対して左手および右手欄に示した項目の多数の対を備えた、印刷されたイラスト入りシートである。該イラストは、ユーザーに、センサーユニットの端部を左手欄中の項目上に置き、次いで、該ページを横切って、および中央線を越えて該ユニットの端部を滑らせ、それを右手欄中のその「対」まで滑らせることを要求し得る。これは、イラスト、または印刷は単語で行うことができる。
【００８３】
概略図として、図６は、センサーユニットが、ある時間にわたりどのように使用され得るかを図式として示す。６つのタイプのゲームは、図６を形成する絵の６つの部分の各々の左側の端で確認され、対話の点在、追跡、合流、走り書き、ジャンピングおよびスライディングのタイプとして記載される。線の末端の黒い点は、センサーユニットの端が紙の上に置かれる時を示す（ここに、点から延びる線は、左ではなく右に延び、あるいは紙から離れ、ここに、点から延びる線は、右ではなく左に向かう）。従って、点在およびジャンピングゲームについて、センサーユニットは、印刷されたページと首尾良く接触し、次いで除去される。ユニットによって感知された特性のレベルが示される度、概略図６は、７つの異なるレベルを示す。図に示すように、それらの全てを、各タイプのゲームに関連して使用する必要はない。
【００８４】
上記のペア−拾い出しエクササイズの場合、図６は、第３セクションで、操作の「合流」モードを図示し、ここに、例えば、ページの真ん中の中心線の赤外吸収はレベル１００として指定され、図は、ペンが、２０の感知された値を有する左欄の何かの上に置かれ、次いで、中間の感知された１００の線の周りを動かされ、次いで、戻されて、同様に２０の感知された値を出す正しい対を上手く選択する。この特定のタイプのゲームの特定の利点は、それが印刷変化に非常に寛容であることである。首尾良く操作するのに必要なのは、例えば、ペンが最初置かれたインクのパッチと同じ値の感知された特性を有するインクのパッチに遭遇すると、緑の光を表示するまたは勝利のビープ音を発するまたは「よくできました」と言うことによって、適切に反応するように、ペンをプログラムすることだけである。特性の絶対値は重要ではなく、必要なのは、特性が、欄、背景紙そのものおよび中心の分割線のうちの１つにおける印刷されたイメージの各々につき異なっていると確証することだけである。
【００８５】
異なるアウトプットを供するインプットを操作する他の方法を予測することができ、図６中の材料は包括的であるように意図されていない。
【００８６】
さて、図７ないし１５を参照すると、これらは学生のための復習の補助として構成されるセンサーペンユニットの種類を示す。
【００８７】
図７ないし１０は、ペンのための４つの可能なボディー設計を示し、その各々は、一端にセンサーチップ２１および他端近くで、LCDディスプレイスクリーン２２を有する細長いケーシング２０よりなる。加えて、ユニットは、２つの押しボタン２３、２４を有し、１つはスクリーン２２のすぐ隣に、他方はチップ２１よりに置かれる。端のキャップ２５は、ユニットの端に嵌合され、図１０ａ、ｂおよびｃに示されるように、現実のセンサーの通り道から容易に引き出すことができ、実質的にスクリーンと反対側のケーシング２０の側面における補助的凹所２６の回りにねじり（それはタブ２７によって捕獲保持される）、そこに収められる。
【００８８】
そのようなペンを、例えば、その各ページが多数の質問を再生し、各質問には、同様に印刷された、可能な解答に隣接する印刷物の多数のパッチが伴った、復習用の本の形態を採ることができる印刷物２９と共に図１２での使用で示す。そのような本でのページの頂部がどのように見えるかの例を図１６に示し、これは、１ないし４の番号がふられた４つの質問を示す。代替質問が印刷された三角形フレーム２８に囲まれる。各印刷された質問の下には４つのカルトシュ３０の組があり、その各々は印刷された可能な解答を含み、センサー先端２１がそれに対して置かれる、その左端には色印刷３２のパッチを有する。ユーザーがセンサー先端を「誤った」解答に押すのと、「正しい」解答を押すのとをセンサーデバイスが識別するのを可能とするために、パッチ３２は色が異なっていてよく、また例えば赤外線反射率が異なっていてもよい。
【００８９】
図１３ａおよび１３ｂで分かるように、ケーシング２０は、図１３ａに示されるように、左手でまたは図１３ｂで示されるように右手で容易に持つことができるように構成される。どちらの場合においても、親指を使って、ボタン２４を押し、その押しボタンそのものは、スイッチとして作用し、例えば、ペンに、その時関わっている印刷物の一片の特性を感知させる。これは、復習の状況で有用であり、ここに、例えば、学生が各解答の記録にコントロールを持ち、つまり、記録は自動的に、恐らくは何かの事情では起こらず；むしろ、学生の解答の記録は、ボタン２４が、ユーザーの親指によって押し下げられた時に起こるだけである。
【００９０】
図１２ないし１４において分かるように、液晶ディスプレイスクリーン２２は、多くのアイコンによって構成される。これらは、図１５に、より明白に（そして恐らくは対照的な領域のフルセットとして）示される。その図から分かるように、２つのボタン２３および２４は、それぞれモードボタンおよびスタートボタンとして指定され、（デバイス起動後の）スタートボタンの最初のプレスは、例えば、ディスプレイの上のラインに示される時計を開始する役目を担ってもよい。
【００９１】
本２９の印刷されたページは、センサーペンに、印刷領域および押し下げられたボタン２４に適用された時に、上のラインにパーセンテージスコアを表示させる、例えば「終了したテスト」領域を、右下の隅に含んでもよい。
【００９２】
図１５に示されるように、ディスプレイの次のラインは、選択的に活性化されて、もし不正解が示されたら、×印を、もし正解ならチェックマークを示すことができる４つの領域よりなる。これは、例えば、（右下の学習モードから離れて）もしセンサーユニットが学習モードで使用されたら、活性化されるディスプレイのほんの一部分であってもよい。従って、復習またはテストモードよりむしろ学習モードにおいて、学生は、可能な解答を選択し、その上にペンを置き、ボタン２４を押し、直ぐに、正解が選択されたか不正解かと学ぶことができる。
【００９３】
図１４に示されるように、ペンには、また、図１４において３１と同定された領域に円錐状放射を映すようにアレンジされたプロジェクションデバイスを設けてもよい。もし照射光が、適当なＬＥＤからの紫外線であるなら、およびもし照射された領域３１が、本２９の印刷されたページ上に、蛍光（であるが、通常は見えない）インクで印刷された説明文を含むなら、ボタン２４が押された時、ＵＶインクは蛍光を発し、ユーザーはさらなる理解可能なメッセージを見ることができる。
【００９４】
図１７ないし２０は、ユニットの構築の詳細を示し、特に、全体的なケーシング２０が、交換可能なヘッド３２が適合された一端に、円形開口３３を有することを示す。図１７は、感知の結果を分析し、液晶ディスプレイ２２を駆動するのに使用されるメインエレクトロニクスを有する印刷された回路基板３５の一端と一緒に、ヘッド３２の個々の構成要素を示す。図１７に示されるように、センサーヘッド３２は、外方金属ケーシング３６、その一端から延びる４つのバネタグ３８を有する内方円筒状金属スリーブ３７、部分−球状表面３９を有する環状部、截頭円錐状の外に向けて開いた端部４５を備えた取付チューブ４０、および光電気デバイス４２、例えば、半導体エミッター／レセプター構成要素よりなる。デバイス４２から延びるのは４つの連結リード４１であり、これは、当該製品が一緒に組み立てられると、プリント配線基板３５上の適当な軌道に連結される。截頭円錐状の外に向けて開いた端部はリード４１を備えたデバイス４２の磨かれた発光および受領面を囲い、バネタブ３８と一緒に作用して、部分−球状環状物３９を捕らえて保持する。また、図１９で分かるように、示された位置において、特に、タブ３８は、ケーシング３６の下方周辺にてギャップ３４で位置合わせされているので、バネタブ３８と金属ケーシング３６の下方端との間には接触がない。
【００９５】
センサーペンの端が、図２０において５０と示された印刷された本またはテスト用紙の表面に近づくと、環状部分−球状リング３９は、まず、さる環で回転して、図２０に示すように、たとえセンサーペンが印刷物５０の表面に対して正確に垂直に位置していなくても、印刷物５０の表面に対して平らとなる。これは、入ってくる迷光に対して保護するようにも働き、かくして、オプトエレクトロニクスデバイス４２がその下に存在する印刷されたイメージの特性を正確に感知するのを助ける。これは、図２０の右側半分に示される位置である。現実の感知は、センサーペンを印刷物５０の表面に向けてさらに下に押し、バネタブ３８を離すように広げ、金属ケーシング３６の下方端をリング３９と接触させることによってトリガーされる。同時に、チューブ４０は下方に移動し、リング３９がペーパー５０によって固定して保持されるにつれ、端部４５はリング３９との接触を止める。この構成要素３６および３９との間を接触させること、および構成要素３９および４５の間の接触を解除することは、プリント配線基板３５に取付けられたエレクトロニクスをトリガーして、オプトエレクトロニクスデバイス４２を励磁し、例えば、赤外光で印刷物５０の領域を照射して、それから反射され／それにより吸収された赤外光の量を見積もるのを可能とする。そのようなトリガリングは、センサーペンがペーパー５０から取り除かれると直ぐに止まる。
【００９６】
モードボタン２３を操作することによって、学習モードは、エレクトロニクスによりエンターでき、例えば、この目的では、例えば、暗号化赤外シグナルに対して受領センサーとして作用することができるオプトエレクトロニクス構成要素４２を介して、それが、複雑な再プログラミングを受け取ることを可能とする。暗号化赤外シグナルを発するための種々のデバイスが知られており、特に、暗号化赤外シグナル流の源として赤外発光技術および適当なプログラムを適切に備えたPC、パームトップまたはラップトップを用いることが可能である。
【００９７】
上記の特異的な記載およびその前の一般的記載から、注意深い設計によって、非常に多種多様のセンサーユニットを、本発明に従って対話式システムを生産するための多様な印刷物と併せて開発することができることが明白であろう。印刷物そのものに関して、これは、最も好ましくは、四色刷り印刷によって生産され、目に見えない領域を識別する主な方法は、上記で言及される先行技術に記載のように、使用されるインクに、異なるレベルの赤外吸収性「黒」材料を使用することである。しかしながら、所望により、異なる印刷方法を使用してもよい。
【００９８】
前記したように、印刷物の検出されたパラメーターは、図面を参照して先の記載で説明した単純な赤外吸収レベルを超えるものとできる。例えば、より精巧化されたオプトエレクトロニクスヘッドを用いることによって、印刷されたパッチの目に見える色の評価は、それ自体によって、または不変ＩＲ吸収「黒色」成分系のようなより目に見えない弁別と組み合わせて、同様に識別因子として用いることができるデバイスによってなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、本発明に従って使用するためのセンサーユニットの斜視図である。
【図２】図２は、端のキャップと合わせた、図１のセンサーユニットの図である。
【図３】図３は、端のキャップを付けた図１のセンサーユニットの図である。
【図４】図４は、図１のセンサーユニットが、使用されている時、どのように持つことができるかを示す図である。
【図５】図５は、アクティビティブックのページに印刷され得るような１組の絵である。
【図６】図６は、図１ないし４のセンサーユニットが、異なる印刷物で使用され得る異なる方法を示す図である。
【図７】図７は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図８】図８は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図９】図９は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図１０】図１０は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図１１】図１１は、センサーペンユニットの端のキャップがどのように収容され得るかを示す。
【図１２】図１２は、印刷物で用いられる復習補助センサーペンを示す。
【図１３】図１３は、どのようにペンがどちらかの手で持つことができるかを示す。
【図１４】図１４は、使用中のペンを拡大したスケールで示す。
【図１５】図１５は、図７ないし１４のいずれかのセンサーペンが含み得るディスプレイのタイプの図式表示である。
【図１６】図１６は、復習テスト用紙の最初の部分の線図である。
【図１７】図１７は、図１１に示されるセンサーペンの部分分解図である。
【図１８】図１８は、センサー先端構築の分解図である。
【図１９】図１９は、先端構築の図表の断面図である。
【図２０】図２０は、該先端構築が、印刷物の隣に置かれた時、どのように作業するかを示す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、対話式印刷物およびセンサー装置に関する。
【０００２】
印刷物は、慣用的には、特に教育および娯楽目的を含めた広範囲の目的に使用される。印刷物の理解の通常モードは、単にそれを見て、網膜上に形成されたイメージを分析することによるものである。次いで、脳は、何を見ているかを理解する、例えば、イメージが単に絵的であるか、あるいは、例えば、表象よりなるかを理解し、もし後者であれば、それらが言葉であろうと数学的表現であろうと、それらの表象を判読し、理解しようとする。印刷物を使用することによって、情報の実質的な量を、無数の目的のために、目の見える人に、広範に流通させることができる。しかしながら、この情報転送メカニズムは、イメージに組み込むことができ、ヒトの目によって識別することができる情報に制限される。
【０００３】
最近何十年もの間、印刷物が、ヒトの目には明白ではない他の情報を伝えることができることが理解されてきた。識別するのにさらなる装置を要する情報を印刷するための数多くの提案がなされてきた。従って、例えば、偽造から商品を保護する（あるいは、少なくとも、それが起こった時に、偽造を検出することを可能にする）標準的方法は、例えば、紙幣のような適切な印刷された文書、例えば、商品が紫外線で照射された時に露呈されるにすぎない印刷に組み込むことである。異なるアプローチは、目に見えるが不明瞭であり、従って見る人にとって理解不能である何かを印刷することである。典型的な例は、印刷されたバーコードである：これは、黒および白の縞のパターンで、完全に目に見え、縞の大きさおよび並び（しばしば、アラビア数字が付いている）によって、ヒトの見る人は、それがバーコードであると分かるが、ヒトの見る人は、それ以上のことはできない。しかしながら、バーコードリーダーは、縞から信号を抽出し、適当なプラグラミングを用いて、信号を、例えば、バーコードを持つ特定の製品を同定する信号へと変換することができる。
【０００４】
このことから、印刷物は、見る人に明らかである以上のその物質の情報を提供するように、２つの方法で、設定することができることが分かる：それは目には見えない情報を含有し得る、あるいはそれは目には見えるが、ヒトの見る人によっては理解不能または不明瞭である情報を含有することができる。
【０００５】
教育および娯楽目的のための印刷物の分野において、これらの印刷技術は提案されており、いくつかのケースにおいては、特許文献の一部をなす多くの文書において、市場に出された商業的に成功した製品を生み出している。従って、例えば、ＷＯ９３／１７４０７、ＵＳ−Ａ−６０８９９４３およびＧＢ−Ａ−２３５９４０２は、全て、印刷されたものおよびユーザーによって使用されて、該印刷されたものと対話するバーコードリーダーよりなる教育システムを開示する。
【０００６】
提案されているもう１つのアプローチは、視覚的には無視できるが、適切なセンサーユニットによって捕捉することができる、いわゆる「グラフィカルインディケーター」を印刷することである。ＵＳ−Ａ−２００３／０１３３１６４は、そのようなシステムを開示する。
【０００７】
ヒトの目には明らかでない基材上に印刷することの１つの特性は、導電率である。ＵＳ−Ａ−３８１８６１０、ＵＳ−Ａ−４１８３１５２およびＵＳ−Ａ０４８６８３７４は、全て、ユーザーが持つ「センサーペン」および適切な基材、通常は紙上に選択的に導電性インクで印刷物の間の対話に依存する教育または娯楽デバイスを開示する。ＧＢ−Ａ−２３７０３４９およびその対応するＷＯ０２／５０８０２は、ユーザーがインク蛍光特性を識別することが可能なセンサーを含むペンを持つ、質疑応答ゲームの形態のさらなる変形を開示する。
【０００８】
導電性インクおよび／または特別な蛍光成分を含有するインクに依存するシステムは、あまり適応性がないが、いずれにしても、代わりに、特別な印刷技術を要する時もある特別なインクを必要とし、従って、不要に、印刷物を生産するコストを増加させる。
【０００９】
公開された特許明細書ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２は、目には見えないように印刷されているが、センサーによって検出することができる情報を使用する対話式印刷物／センサーシステムを開示する。特に、この明細書は、ヒトの目が赤外波長で作業することができないことを利用することによって、印刷を目には見えないように暗号化するシステムを開示する。明らかに同一の黒い印刷（または四色工程印刷）が、インク中に使用される「黒い物質」のタイプによって、赤外光を非常に異なる形で反射するという事実に基づき、視覚的に明確に同一の領域間の識別を達成することができる。
【００１０】
この技術をプラクティスにおいて使用して、通常、便宜には、ユーザーの手に持たれる「ペン」または「棒」の一種、および印刷されたシートまたは本として構成されたセンサーデバイスよりなる種々の教示および娯楽システムを提供することができる。可動性のカーソルまたは「マウス」のようなセンサーデバイスの他の配置も提案されている。センサーデバイスは、例えば、もし該センサーデバイスが細長い「ペン」であるなら、大抵１末端にて、赤外線エミッターおよび赤外線センサーの何らかの形態、ならびに例えば小さな電池の形態の適切なエレクトロニクスおよび電力供給を組込む。
【００１１】
通常、エレクトロニクスは、コストを下げ、スペースを節約するために、シングルチップとして配置され、ここに該チップは必要な機能、つまり（適当なセンサーヘッドと連動して）問題になっている印刷物の特性を感知し、通常聞こえるおよび／または目に見えるアウトプットの何らかの形態を生成し、例えば１以上のＬＥＤまたは音声トランスデューサーを駆動することを提供するように設計される。エレクトロニクスは、通常、電源、センサーおよびアウトプットデバイスに接続されたＡＳＩＣ−適用特異的集積回路（Application Specific Integrated Circuit）の形態である。加えて、センサーデバイスは、慣用的に、例えば、先端が表面に置かれた時、エレクトロニクスを活性化する「ペン」の先端周辺のリングといったある種のスイッチメカニズムを含む。感知される表面の領域は、印刷インクで印刷され、次いで、センサーデバイスのエレクトロニクスは、例えば、印刷されたインクの赤外吸収性特性によって、聞こえるまたは見える信号を発生させることによって、反応する。ＡＳＩＣ、センサーおよび電源の組立は、完全なセンサーデバイスを形成する適当なケーシングに組み込まれた「センサーモジュール」として考えることができる。
【００１２】
センサーデバイスが作業するように設計された印刷物に関して、これを表す１つの方法は、質疑応答シートの形態であり、ここで、ユーザーは、質問および１組の可能な解答（そのうちの１つが通常正解であり、他方が不正解である）に向き合う。印刷された解答の隣に、適切な赤外吸収性特性の印刷インクのパッチを印刷することによって、ユーザーは、センサーデバイスを印刷されたパッチに適用することによって、答えが正解か不正解か知ることができる。印刷されたパッチは、それらが相違して見え、かつ魅力的に見えるように、しばしば、例えば、赤、緑、黄および青といった異なる色で印刷されるが、（正しい解答に対応する）それらのうちの１つは、(パッチは四色印刷によって印刷されることが非常によくある)黒刷りインクで、何らかのカーボンブラックを含有する。他のパッチは、カーボンブラックを全く含有しないか、あるいは完全に異なるレベルのカーボンブラックを含有して、センサーモジュールが、正しい解答および間違った解答の間を識別できるようにしてもよい。
【００１３】
上記の変形は、容易に想像できる。例えば、早期学習本は、ユーザーに、どの描かれた果物が、アルファベットの所与の文字、例えば、「a」で始まるかを同定するように尋ねるだろう。例えば、付属する絵は、（所与の閾値を超える赤外線吸収のレベルを与えるインクで印刷された）リンゴ（apple）およびアプリコット（apricot）の絵の表示および全て所与の閾値未満の赤外線吸収の程度を有する印刷インクで印刷されたナツメヤシ（date）、バナナ（banana）、オレンジ（orange）、グリーンゲージ（greengage）およびレモン（lemon）のような他の果物の絵を示すであろう。代替のアプローチは、迷路またはマルチトラック描写の何らかの形態を提供することであり、そのうちの１つの選択されたトラックは閾値以上、他方のトラックは閾値以下の赤外線吸収を有するインクで印刷される。もしセンサーデバイスを、トラックに沿って滑らせれば、それは、例えば、緑色発光ダイオードを使用して、該センサーデバイスが「オントラック」であることを示し得るが、もしそれがトラックから離れれば、アウトプットは赤色の形態で、ユーザーが正しいトラックから外れていることを示し得る。
【００１４】
この明細書およびＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載の技術の開発を表したＷＯ−Ａ−８８／０５９５１は、何らかの商業的成功を達成したが、実際には、満足できる結果がいずれかのよく調製された印刷物を有するいずれかのセンサーペンを用いて得ることができるように、印刷物およびセンサーモジュール製造の質を維持することが困難であることが分かった。
【００１５】
ＷＯ−Ａ−８８／０５９５１は、プログラミングモードおよび小さなディスプレイスクリーンを有するセンサーデバイスを開示するが、そのようなデバイスで入手可能な活動の精巧化の程度は、まだ比較的制限された。
【００１６】
ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２およびＷＯ−Ａ−８８／０５９５１に記載されるように、取り扱うことができる赤外線の吸収の異なるレベルの数は比較的小さく、これは、作業の柔軟性を大幅に制限する。加えて、赤外吸収性インクパッチおよび裸眼には完全に見えない赤外反射性インクパッチの間を区別することは、最初思うほど容易ではない。この問題は、ＵＳ−Ａ−４６２７８１９において同定され、これは、完全に検出不能な赤外反射を区別しようと、印刷されたドット模様を用いることによって、問題を解決する方法を示唆する。この明細書が、ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載の印刷物およびペンまたはペン型のスキャナを含むそれに記載の発明の技術が、教育および娯楽システムだけでなく、いわゆる「目に見えないバーコード」にも適用できることを示唆する。
【００１７】
ＵＳ−Ａ−４６２７８１９は、スキャナが、複数レベルの感受性を有し得ることを示唆し、さらに、５つの異なる帯域の「ドット密度」を示唆するが、そのようなスキャナの正確な構築および操作に関して何の詳細も与えられておらず、ＵＳ−Ａ−４６２７８１９に記載の技術を用いて入手可能な精巧化度の程度は、未だ比較的小さい。
【００１８】
我々は、今、これらの特許明細書において同定された根底にあるアプローチを改善し、特に、非常に多種多様の教育および娯楽活動を、実質的なユーザーの満足をもって実施することができるような方法で、隠れたデータを有する印刷物との使用のための改良されたセンサーデバイスを提供することが、本質的に可能であることを発見した。
【００１９】
本発明に従い、基本的な印刷物およびセンサーデバイスは、種々の方法で強化してもよく、それらの強化は、無数の潜在的適用に合わせて、単独でまたは他の強化と併せてのいずれかで使用してもよい。
【００２０】
本発明に従って、上記定義の基礎となる技術の方法を強化し得る方法は:
少なくとも５つおよび好ましくは少なくとも１０の異なるレベルの赤外線の吸収の間を識別することができるように、センサーモジュールを構成する；
印刷物と併用する前に、またはそのような使用の間、センサーモジュールの自己較正を可能にする対話式手段でもって、センサーモジュールおよび印刷物を構成する；
印刷されたインクのパッチの２以上の特性を感知し、そのような感知の応答の各々を、別個のシグナルへと識別し、それにより複数の異なる状況を識別するように発出される該応答を組合せるための手段を供する；例えば、もし第１の特性が赤外線の吸収であるならば、第２の特性は、例えば、色、蛍光といった光学的、あるいは例えば伝導性といった非光学的であってもよい；
センサーモジュールによって感知される連続した状況の記録を、少なくとも一時的に維持し、従って、センサーモジュールの今後の動きを改変することが可能なセンサーモジュール内のメモリー手段を供する；
センサーデバイスにおけるプレススイッチ、およびそれに応答して、予め選択された−聞こえるまたは目に見える−アウトプットを生成するおよび／またはセンサーモジュールの操作モードを修飾するために、連続したスイッチ操作上に生成されるデータを保存し分析するためのセンサーモジュール内の手段を提供する；
スクリーンおよびアイコンの形態で、アウトプットディスプレイを有するセンサーデバイスを供し、ここに該スクリーンおよびアイコンは、少なくとも１つのすぐに分かる程度に感情を反映したアイコンを含み、一連の連続したインプットを分析するためのソフトウェアをセンサーモジュール内に供し、従ってスクリーンアイコンによって表される知覚される感情を調整する；
オーディオアウトプットトランスデューサーを有するセンサーデバイスを供し、センサーモジュールを、トランスデューサーを駆動して、センサーデバイスが置かれた印刷物の領域の特性によって、可能性の範囲から選択されたオーディオアウトプットを生成するようにプログラムしまたは構成する。該範囲は、認識できる単語またはフレーズまたは激励、泣き声または笑い声のような認識できる音を含んでもよい；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物の領域に、例えば正しい答えには緑および間違った答えには赤といった色のパッチを投影することが可能な手段をセンサーデバイス内に供する；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物上の領域を照射することが可能な手段をセンサーデバイス内に供し、ここに該印刷物は、そのような照明下で、通常の照明下で明白ではない、または実質的に明白ではない１以上の印刷された特徴を、ヒトの目に明白に顕わにする；
一端にセンサーチップを有し、他端の隣にまたは実質的に隣にスクリーンを有する細長いボディーの形態で、センサーデバイスを構成し、ここに該スクリーンは、細長いボディーの側面に沿って伸びて配置され、センサーモジュールは、センサーによって受け取られたインプットに従って、英数字の情報を表示するようにプログラムされ、ここに左から右へと読まれる英数字情報のラインまたは複数のラインの方向は、センサーデバイスの長軸を横切って走る；
例えば、赤外線エミッター／検出器構成要素といった、一端で、センサーを有する細長いヒトまたは動物の形として、センサーデバイスを構成し、ここに該センサーは、該センサーデバイスが使用されていない時、ヒトまたは動物の形の履き物を表すように構成されたカバーによって被覆される；
一端に置かれたセンサーを有する細長いユニットとして、センサーデバイスを構築し、ここに、該端部は、取り外し可能なキャップを有して、センサーを埃等から保護し、ここに該センサーデバイスの側面は、取り外し可能な端部キャップの中にはめ込まれるように形作られ、そのような大きさにされた凹所を有し、ここに該取り外し可能な端部キャップは、専属であり、所望により、凹所にはめ込まれるか、センサーをカバーするように置かれてもよい；
センサーモジュール内に、予めプログラム可能なマイクロプロセッサーまたは設定可能なＡＳＩＣまたは同等の構成要素、およびデータを、暗号化された赤外リンクを介して、マイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣから送られ、それから受け取ることができる、それに接続された手段を供し、ここに、該印刷物は、暗号化された赤外シグナルを用いて質問して、センサーモジュールによって解読でき、かつそれを用いてマイクロプロセッサーをプログラムまたは再プログラムし、またはＡＳＩＣをその中に構成または再構成することができる暗号化されたシグナルをアウトプットとして生じさせることができるデータ貯蔵デバイスをそれと会合している
を含む。
【００２１】
上記リストから個々にまたは組み合わせて選択および／または使用される特徴は、予想する特定の目的によって、広く変動し得る。言い換えれば、異なる特徴は、異なる方法で組み合わされて、異なる状況で有用な異なる対話式センサーデバイス／印刷物を提供するであろう。
【００２２】
従って、本発明の特定の領域に従って、ヒト観察者によって理解不能である基材に適用された印刷中に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せを供することができ、ここに該センサーデバイスを、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように調整し、ここに該センサーデバイスは、ディスプレイスクリーンおよびヒト観察者に対して、異なる状況を示す一組の様式化された顔をスクリーン上に表示するように適合された手段を含み、ならびにここに該センサーデバイスは、その顔の位置に対応するように置かれたスクリーンと、動物またはヒトの形が似るように構成され、ここに該センサーデバイスは、ヒトまたは動物の形の末端部に置かれたセンサーヘッドを含む。
【００２３】
そのような製品は、幼い子供達に非常に魅力的であり、もしペンまたはペン型スキャナの体裁が、例えば、キャラクターグッズの形といったよく知られた形のようであるなら、そしてもしスクリーンおよび内蔵プラグラミングを調製して、多種多様の異なるディスプレイを提供するなら、特にそうである。特に、スクリーン上の顔を活発にして、唇を音声出力と同調させ、目を無作為に動かすかまたは瞬きさせて、顔が「生きている」という幻想を提供してもよい。
【００２４】
対話式印刷物／センサーペンの組合せに対する標的市場に関して全く異なるレベルで、本発明による技術を、種々の組合せで適合させて、実質的により精巧化された教示または修正材料、あるいは例えば、自己記入クイズといったものを行うのに使用することができる多項選択式質疑応答材料を、学習および学習されたものの試験の観点から、または娯楽の観点から、提供してもよい。従って、もう１つの広い態様において、本発明は、ヒト観察者によって理解不能な、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイス組合せを提供し、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように調整され、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性の測定によって、領域を、少なくとも５つのカテゴリーに識別し、行われた特性の測定および／またはそのような測定の変化によって変動するヒトが感知できるほどのアウトプットを供することが必要である。
【００２５】
一般的に入手可能であり、上記で論議した先行技術に記載のように、教示または娯楽材料のための既知のフォーマットは、印刷物およびユーザーによって握られ、印刷物と接触して、ペンまたはペン型スキャナが、それが接触した印刷物の一部のパラメーターまたは特性を感知することを可能にするように設計されたセンサーペンまたはペン型スキャナのものであり、ここに該実際の感知プロセスは、印刷物およびペンまたはペン型スキャナの間の接触によって作動されたスイッチ手段によってトリガーされ、ここに該ペンまたはペン型スキャナは、目に見えるディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットのようなアウトプット手段を有し、ここに該ディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットは、センサーモジュールに予めプログラムされた規則に従って駆動される。
【００２６】
本発明の広範な態様に従い、ヴィジュアルディスプレイ上に表示されるまたはオーディオアウトプットに反映される応答のプログラムされた性質は、スイッチ手段のスイッチングの組合せに対応して、スイッチ手段の作動に続いて作動させた場合にセンサーによって感知されるパラメーターまたは特性の値、およびスイッチ手段のスイッチングのタイミングおよびパラメーターまたは特性の１つの感知された値からもう１つの感知された値への変化を改変する。タイムスイッチングおよび感知されたパラメーターまたは特性の値は、例えば、ペンまたはペン型スキャナでマイクロチップに貯蔵された複合プログラムへの３つのインプットと考えることができ、全ての３つは、リアルタイムに考慮されて、プログラミングに従い、例えば、それがビジュアルディスプレイに表示された具体例材料、適当なオーディオトランスデューサーによって発せられた具体的な単語、音楽または他の聞くことができるアウトプット、または２つの組合せであるかを問わず、問題とする特性のアウトプットを測定する。熟練したプログラミングによって、印刷物およびセンサーデバイスの間の非常に洗練された対話を達成することができ、それはデバイスに「知能」というオーラを与える。これは、印刷物が、システムのユーザーへの絵で表したおよび／または言葉による指示を含有して、センサーデバイスによって特定の作業を行う場合、特にそうである。もしユーザーが、絵で表したまたは言葉による指示を無視すれば、センサーデバイスは、例えば、適切な音声合成チップを介して、ユーザーに、「もう一度、取扱説明書を読みましょう！」、または「ノー！−ペンの先でトラックを辿りましょう」と促し得ることを示すアウトプットを生成してもよい。
【００２７】
この全ては、適当なプログラミングによって達成することができ、そこでは、センサーデバイス内部にプログラムされたマイクロチップは、主に、連続したインプット系列から意味を抽出すると見て、該抽出された意味に基づき、適切な様式で、センサーデバイスそのものを操作するようにユーザーを刺激することができる。非常に簡単に言えば、ペンまたはペン型スキャナを、印刷されたページに対して使用すると、次に何をすべきか教えるようにプログラムすることができる。
【００２８】
両方のタイプの材料、より幼い観客に向けられた「アクティビティーブック」およびより本格的な試験または復習の補助の両方に関連して、上記の先行技術への個々の改良の範囲のなかでも、大多数の区別できるレベルの使用が主として重要であることが観察されるはずである。センサーデバイス／印刷物の組合せを用いる時、もしデバイスが、２、３のレベルを識別することしかできなければ、これは例えば、４つの組から正しい解答を選択するといった、テキストに対する「個々の作業」には十分であるかもしれない。しかしながら、意図される対話が、例えば、連続したごちゃ混ぜのアラビア数字を正しい順序で感知するといったより大きいタスクになると、より高いレベルを識別する必要性がずっと大きくなり、一貫して均一な実績を確証するための自己較正への必要性も大きくなる。
【００２９】
本発明の対話式システムの一部をなす印刷物または印刷されたものは、種々の方法で生産してもよいが、印刷物がセンサーモジュールに合わせて協調的に作用する必要性を考慮すると、使用される印刷プロセスに関して、しかるべき注意をはらうことが必要である。上記の開示の場合のように、印刷物を生産する印刷の好ましい方法は、四色印刷、つまり、物質が、四色のいわゆるプロセスカラーを用いて印刷され、印刷物の異なる部分の間の目に見えるまたは不明瞭な差が、使用される四色印刷において異なる成分を用いる、またはより具体的には、１つは高度に赤外吸収性のカーボンブラックを含有し、他方は含有しない２つのタイプの黒インクを用いることによって提供される。
【００３０】
標準的プロセスブラックインクは、実質的な量のカーボンブラックを含有し、赤外線に対して非常に吸収性である。しかしながら、可視スペクトルにおいて高度に吸収性であり、従って、裸眼には黒く見えるが、物質的には赤外線を吸収しない染料を組み込む他の「ブラック」材料を用いて、容易に印刷インクを確保することが可能である。別法として、色のついたパッチを、いくつかの場合においてはプロセスブラックを使用せず、他の場合においてはプロセスブラックを使用して、印刷してもよい。印刷のスクリーン密度を調整することによって、プロセスブラックインクを含有しない色のついたパッチは、それを含有するものと同じぐらい暗く見え得る。
【００３１】
例えば赤外吸収といった、単一のセンスパラメーターを用いて、印刷物上の印刷された領域は、センサーデバイスが、都合よく異なるレベルの赤外吸収と考えられる多くの異なる状況間を識別することを可能にするが、（さらに下記で説明される）印刷物上に提供される自己較正設備をもってしても、識別できる異なるレベルの数は、例えば最大で５および１０の間で、この範囲の高い方に近づきつつ、比較的小さく、それは、センサーモジュールの質制御および印刷のプロセス制御に関して、組合せが実際に使用される時、信頼性のあるエラーフリー操作がうまくいくことを確証することがさらにより困難になる。しかしながら、１０以上の異なる状況間を識別する能力が望ましい場合が多々存在し、本発明の特定の好ましい特徴に従って、これは、センサーデバイスが、印刷物の単一の特性だけでなく、その２またはさらに３つの特性を見るようにアレンジすることによって達成され得る。
【００３２】
これは、印刷に適した特性の選択および該特性を検出または測定するであろう何かのセンサーモジュールにおける提供によって達成され得る。本発明はそれほど制限されていないが、これの便宜な例は色である。
【００３３】
例えば、もし比較的白い紙または他の基材上に印刷された印刷パッチが、プロセスイエローを用いて印刷されたら、次いで、もしそのパッチが黄色い光で照射されれば、吸収の量は非常に小さい、一方で、もしその同じ黄色い光を使用して、プロセスシアンまたはプロセスマジェンタを含有するパッチを照射すれば、それらのインク中の物質は黄色い光を吸収し、そして反射される黄色い光の量は、実質的により小さいであろう。同じように、他のスペクトルの色を検出することができる。例えば、もしセンサーデバイスが、５つの異なる色を識別することができ、さらに６つのレベルの赤外吸収を識別することを可能にする手段を含有するなら、センサーデバイスを用いる印刷物のパッチの同時テスティングは、６ｘ５、つまり３０の異なる組合せの間を識別することができる。３０の異なるタイプの印刷パッチの間を識別することができれば、例えば、種々の方法で、２６のアルファベット文字を用いる洗練されたまたは「知的な」ゲームプレーが可能になる。
【００３４】
もしセンサーモジュールが、メモリーに保存された適当な予めプログラムされた材料と、適切なマイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣを含有すれば、例えば、「スペリングゲーム」で遊ぶためのセンサーデバイスおよび印刷物の組合せを作り出すことが可能である。１つの単純な形態において、センサーモジュールは、所与の単語を（音声合成チップおよびトランスデューサーを介して）話すように内部プログラムされ、ゲームの目的はその単語を正しく綴ることであってもよい。特性の組合せが各文字に対して異なる、印刷されたアルファベットから選択された連続した文字に、センサーデバイスを首尾良く適用することによって、センサーモジュールは、ユーザーが正しい文字を正しい順序で選択して、それが予め発音した単語を綴ったかを検出することができる。もし、文字の正しい順序がユーザーによって選択され、一旦配列が連続した検出から検出されれば、センサーデバイスは、「よくできました！さあ、スペリングにトライしましょう....」のような適当な祝辞を発光してもよく、ここに、用語は、センサーモジュール中の大多数の保存から無作為に選択されたもう１つの単語によって完了される。
【００３５】
今記載したシステムの比較的簡単な発展において、センサーデバイスを印刷されたアルファベット文字のうちの１つに適用する度に、オーディオトランスデューサーは、問題の文字に対応する話し「言葉」、例えば、「エー（eh）」、「ビー（bee）」、「シー（sea）」等を発光し得る。
【００３６】
このアプローチの多くの変形は、容易に考えられるが、これらは、例えば、センサーモジュールが識別でき、かつセンサーデバイスによって順次に感知された場合に、それに従って、センサーデバイスが認識し、センサーモジュール内のプログラム可能なエレクトロニクスが異なる「ゲーム」で作動されるのを可能とするプログラムされた「暗号」を構成することができる各ページの頂部において、例えば、連続したページに印刷パッチの組を備えた異なる「ゲーム」を供することによって、単一「ブック」において提供することができる。
【００３７】
すぐに理解されるように、この方法で作業することは、センサーモジュールが、選択される種々の操作モードを可能にする比較的洗練されたメモリー保存を有する必要がある。そのようなセンサーモジュールは、製造の間、全体的に、予めプログラムすることができるが、センサーデバイスの使用を、予めプログラムされたモードのうちの１つに従って作業する印刷物との使用に制限するため、これは好ましくない。センサーモジュールに保存されていない新しいモードに従って作業する予め印刷された物は、効果的に使用することができない。この理由のため、センサーモジュール内に、保存されたデータの予めプログラムされた領域を有し、センサーデバイスと使用される印刷物に従って再プログラミングを実施することが、非常に望ましい。例えば、該印刷物と、例えば、暗号化されたデータ流が送り込まれる赤外線発光器の形態で、両方の保存されたプログラム指示を含有し、何らかのアウトプットデバイスを組み込む単純なマイクロチップと会合することによって、達成できる。センサーモジュールの一部を形成する赤外センサーはそのデータを捕獲することができ、次いで、センサーモジュール内部のエレクトロニクスは、それを、適当な新たにプログラムされた操作モードに変換し、特定の印刷物が必要とするものにセンサーデバイスの挙動を調整する。
【００３８】
上記のように、本発明は、学習または復習システムの領域において特に価値がある。例えば、各解答に対して、色つきの印刷されたパッチが置かれる、言葉で印刷された質問および可能な解答の選択を示す適当なセンサーデバイスおよび印刷物よりなる復習テスト用紙が予想できる。ユーザーは、例えば、該パッチの特性を感知する印刷パッチに対するセンサーとして構成されたペンといったセンサーデバイスを押すことによって、彼または彼女の解答の選択を示す。結果によって、センサーデバイスは、例えば、押すことによって同定されたばかりの解答が「正解または不正解」であるかを示すことによって、何らかの適切な様式で反応してもよい。
【００３９】
個々の解答パッチが、実際、正常な眼に視覚的に識別可能であってもよく、例えば、それらは異なる色であってもよいが、重要であり得る差はあまり目に見えないであろう。しかしながら、１つの「正しい」解答がある場合でさえ、本発明のセンサーデバイス/印刷物の組合せの使用者に、単に彼らが正しく解答したかあるいは間違って解答したかよりも多くの情報を提供することが非常に有利である。
【００４０】
これは、所望により、センサーモジュールが、感知された印刷物のパッチに対応する大多数の異なる状態の間を識別すること可能であり、非常に有効な教示および／または娯楽材料の生産を可能にすることを確証することによって達成することができる。従って、例えば、多項式質問の単純な場合において、例えば、５つの異なる解答が、正解および不正解の間として暗号化されるだけでなく、加えて、不正解の解答は、センサーデバイスが、単にユーザーが不正解だったという事実に合わせた反応を供するだけでなく、より指導され的を絞った手引きを与えることができるように、異なって暗号化されてもよい。例えば、単純な暗算の質問の場合において、紛れもない正解があるかもしれないが、他は近い、あまり近くない、あるいは合理的な解答の可能性があるものとして一瞬でも考えることができたなんて驚くべきことであるほど、質問からかけ離れているかもしれない。
【００４１】
本発明に従い、そのような状況において、例えば、着色パッチを押すに際して、例えば、音声合成チップおよびセンサーデバイスの一部を形成するトランスデューサーから適切な声のメッセージが出現でき、具体的メッセージは広い範囲のメッセージから選択されるように、個々の可視色が目に見えないカーボンブラック/非-IR-吸収ブラックバランスと共に、非常に多数の識別可能な組合せを供するようにアレンジすることが可能である。
【００４２】
教育用機器、例えば、称号LeapPadおよびTomy Talking Books下で販売されるものを生産する多くの試みがなされており、ここに、本に知能が加えられ、ユーザーは、エレクトロニクスが、該当するページに適切なフィードバックを与えることができるように、どのページを開いて遊んでいるかをエレクトロニクスに伝えなければならない。通常、これは、各ページに独自に位置する適切な印刷されたスタート領域を押すことによって達成され、該領域は、各ページについにユニークに位置し、本に下線を施し、指で、またはエレクトロニックタブレットに連結された特殊なペンでユーザーによって適用された圧力の位置を告げることができる該タブレット中の回路を作動させる。しかしながら、これは、ページがめくられる度に行われる必要があり、さもなければ、ユーザーが認識して、印刷されたスタート領域を押すまで、印刷物は応答と対応しないであろう。
【００４３】
本発明を使用して、２つの異なる方法でこの問題を解決する教育本資料を生産することができる。１つのアプローチにおいて、センサーデバイスをプログラムして、全ての対応するページ／本と一般的に作用させる。全レベルを予め割当て、１つのページから次への変動は、純粋に、各ページのグラフ内容にて、かつ見掛けの反復を和らげるゲームプレイ技術を用いることによって達成される。ユーザーが、印刷されたページ上の指示に従う時、隠れた暗号によって、センサーデバイスを、その内部プログラミングに従って反応する様式を変動させてもよい。
【００４４】
より洗練されたアプローチにおいて、センサーデバイスを、応答が各新たなタスクと調整される必要があるゲームプレーによってプログラムする。これは、適切な印刷されたタスク／アクティビティと対応する数字または記号を表示するセンサーデバイスによって、自動的に達成することができる。各タスクが完了される時にだけ、新たな数字が表示される。この新たな数字は、次の一連のタスク、あるいは先の実行に応じて選択された新たな割当であり得る。このように、タスクの本は、ユーザーがそれを使用する度に異なり得る。ユーザーは、プログラムが許せば、表示されたタスク数をとばすことができる。
【００４５】
プログラムが作業する方法の再編成を可能にするこれらの２つのアプローチは、本発明の重要なさらなる特徴を構成する。
【００４６】
上記のように、センサーモジュールは、好ましくは、問題の特定の印刷物に対する自己チェックおよび再較正の方法で提供される。従って、所望により、赤外線反射率のような感知された特性の異なる値の間を識別するセンサーモジュールの能力を実質的に高める較正の方法によって使用され得る印刷されていない領域を含めた、一連の異なって印刷された領域またはパッチを、印刷物上で、同定することが可能である。
【００４７】
上記のように、センサーデバイスは、好ましくは、それを作動させる、つまり特性を測定するように感知手順をトリガーするスイッチを含む。センサーモジュールの内部プログラミングは、もしスイッチを所与の時間作動させないなら、スリープモードに入れ、本発明に従い製造される材料を使用することになった時、ユーザーが最初にすることが続いて感知される印刷物の特定の一片に対してセンサーデバイスを較正することであるように、起動時に較正モードに入れるといったようなものであってよい。ユーザーはそのような日常業務を無視しがちであるため、これは常に理想的ではないが、下記のように、つまりセンサーデバイスがゲームまたはテストタスクの一部として印刷物の一連のパッチ上で使用されているように、再較正が「オン・ザ・フライ」で生じ得る。
【００４８】
センサーモジュールによって見られた時、異なって反応する四色刷り印刷の領域が、印刷の質の不可避的変動、例えば、インク適用速度、スクリーン分離、物質が印刷される根底にある紙または他のストックの変動に悩むように、自己−較正が、本発明による安定したセンサーデバイス／印刷物の組合せを製造するのに重要である。これらの変動のため、いずれかの所与の印刷領域の正確な応答の変動に対して範囲がある。
【００４９】
センサーモジュールの較正を行う１つの方法は、多数の領域を印刷物上で同定することであり、そのうちの一つは、単にベースまたは基材の印刷されていない領域であり、他は、検出することを望む応答の異なるレベルの数に相当の数である。従って、例えば、もし、応答の６つのレベルの間を単一の特性に基づき識別することが望ましいなら、印刷物は、印刷されていない領域、および５つの印刷された領域を有し得る。
【００５０】
順次に、センサーデバイスを空白の領域、次いで、５つの印刷された領域に適用することによって、６つの領域の応答、例えば赤外線反射率を決定することができる。次いで、センサーモジュールによって問い合わされた印刷物の他の領域に対応する続くインプットデータの内部処理は、例えば較正プロセスの間、センサーモジュールによって読み取られた赤外線反射率または吸収の値に対して評価することができる。確かに、これは僅かに変動するであろうが、テストパッチがセンサーモジュールによって感知された時に決定された値からの予め設定された許容バンド内であるという条件下で、応答が特定のレベルに割り当てられるように内部アレンジすることは容易である。
【００５１】
例えば、もし任意のスケールで、センサーペンの一部を形成する赤外線コレクターによって受け取られた赤外放射の量が、空白および５つのレベルに対して、それぞれ、９６、８０、６３、４９、３８および２１であれば、センサーモジュールは、内部プログラミングされて、以下のバンド内の５つのレベルの応答のうちの所与の１つに対応すると認識してもよい:７８−８２、６１−６５、４７−５３、３８−４１、１６−２５。これらの範囲は、重複しないように、相互に間隔を設けるよう注意する。そのような範囲の間の間隔の程度は、一方で、センサーモジュールへと構築された精巧化の量および、他方で、使用された特定の印刷プロセスから生じる印刷物の変動の量によって、適切に選択され得る。ペンへと構築された電子精巧化の量が大きければ大きい程、応答バンドは、相互に対してより近くなり、従って、センサーパラメーターがギャップ内に入り、ペンが使用される時、「認識されていないレベル」を生起させる可能性を減少する。もしそれが起これば、センサーデバイスがユーザーの制御下にある印刷物に相対的に保持される正確な角度のため、感知の変動が生じ得るように、印刷領域内の変動が生じ得るため、センサーデバイスはユーザーに「もう一度トライする」ように促すようアレンジされてもよい。多くの場合、センサーデバイスの再適用は、問題のレベルのうちの１つに割り当て得る応答を生じるであろう。また、デバイスは、もしそのような「もう一度トライする」プロンプトの数またはその時期の近さがあるレベルを超えるかを検出し、もしそうであれば、例えば、センサーデバイスを上記のように一組の印刷パッチに対して連続して置くことによって、センサーモジュールを再較正するように、ユーザーを促すようにプログラムされてもよい。
【００５２】
上記のように、センサーデバイスが連続パッチ上で使用される時、センサーモジュールを自己較正させることも可能である（実際には好ましい）。これは、もしモジュールが、印刷パッチが７つのレベルに正確に対応する特性を有するように意図された所与の特性のいくつかの異なるレベルの間を識別するようにアレンジされるなら、特に重要である。もし、センサーモジュールが、一連のパッチに対してそれを発見するなら、検出された応答は、終始、標的理想的応答より高いか低いかであり、次いで、測定ベースラインは、センサーモジュール内のエレクトロニクスによって内部的にシフトされて、測定を正常化して、理論的に予測されるものに最も近いものに適合させることができる。
【００５３】
より一般的には、自己較正または再較正は、センサーデバイスの性能に影響を及ぼし得る多くの変動を補償することができる。センサーデバイスが対話するように設計された材料の印刷における変動は上記で言及されるが、これらは唯一の変数ではない。言及し得るなかでも、センサーヘッドそのものの性能特徴である。使用されるのが好ましいセンサーヘッドは、半導体系パッケージであり、近代の製造技術をもってすれば、変動は比較的小さくすることができるが、それらは不可避的であり、それらを補うことができることは、比較的安価な構成要素を使用することを可能にし；半導体搭載デバイスに対する性能許容性が厳しければ厳しいほど、コストは高くなる。もう１つの変数は、感知が起こる時の地点の印刷物の表面からのセンサーヘッドの距離である。これは、センサーヘッドおよび周りの構成要素の正確な幾何学によるであろう。再び、もしこれらが合理的な許容性に対してなされるだけでよいなら、センサーヘッドアセンブリの値段を低く保つことができる。最後に、近代蓄電池および電池技術をもってしても、電源特徴は、残りの貯蔵された電気エネルギーの量に依存してほとんど変化しないが、これはそのような電源が切れると、性能に避けられない僅かな変化が生じ、これは蓄電池または電池の消耗が近づくにつれ、速い変化に変わるだけである。
【００５４】
センサーモジュール内のエレクトロニクスが適切にプログラムされれば、デバイスは、変動が、例えば、上記のように、一連の異なるパッチを用いる意識的な再較正がユーザーによって実施されなければならないような時を、デバイスは検出し得、および／または、デバイスは、ユーザーに、例えば、再較正が十分な操作を維持するのに十分でない時、電池を交換するように促してもよい。
【００５５】
上記のように、本発明の装置は、実質的に、印刷物およびセンサーデバイスよりなる。センサーデバイス中のセンサーモジュールが、印刷物の領域の特性を感知する時、それは（常に直ぐにではないが）知覚できる反応を生成する必要がある。
【００５６】
感知が実際に起こる知覚できる反応を生じさせるためには、センサーデバイスは、それが印刷物の領域の特性を感知するように適用される度にそのような感知が起こったという表示が与えられるように構築されてもよい。好ましくは、センサーデバイスの印刷物への適用は、スイッチを作用させ、該スイッチは感知工程をトリガーし、それは、例えば、センサーデバイスの一部である発光ダイオードからのフラッシュのような目に見えるシグナルまたは例えばビーまたはカチッといった耳に聞こえるシグナルをトリガーし得る。この後者のアプローチは、予め印刷されたテストシートおよび関連したマーキングセンサーとして構築された本発明による装置と関連した特定の価値を有する。ユーザーは、例えば、各質問に対する１組の可能な解答からユーザーが正しいと思う解答を選択し、全テスト用紙を進んでいく必要があり得、ここに、テストのスコアは、全ての質問が答えられた後、表示されるだけである。特定の解答が選択された事実をユーザーにフィードバックするため、センサーデバイスが印刷された解答選択領域に対して押されるたびに、耳に聞こえるビーまたはカチッという音を発することができる。また、このフィードバックは、機械的オーバーセンターフォース（over-centre force）フィードバックならびに機械的な耳に聞こえるカチッという音を与えるチップに、「クリック」スイッチを組み込むことによって達成できる。
【００５７】
感知が起こったという自動表示は、使用中のセンサーデバイスによって提供される単純かつ自動的なアウトプットとして考えることができる。しかしながら、センサーデバイスは、他のアウトプットデバイスを含有し得、ここに特定のアウトプットは、感知される印刷の領域の特性による。従って、例えば、ＷＯ−Ａ−８３／０２８４２に記載のタイプの単純な娯楽または幼少期学習ゲームの場合、アウトプットは、例えば、上記のように、例えば、もし間違った解答が選択されれば下向きに曲がった口、およびもし正しい解答が選択されれば微笑んだ口で、感情を表現する顔の耳に聞こえるアウトプットおよび／または目に見えるアウトプットの形態をとってもよい。これは、耳に聞こえるアウトプットによって伴われてもよく、所望により、アウトプットは、顔を表すスクリーンディスプレイの口の形の変化と調整された音声の形態であってもよく、従って、そのようなセンサーデバイスは、話すように、実際にある程度の「知能」を示すように見えるであろう。これは、もしセンサーモジュールが、先の感知アクティビティからのデータを保存し、次いで、感知された印刷物の最近の領域だけでなく、さらにユーザーの先のアクティビティによるアウトプットを生成するように構成される。
【００５８】
第３のタイプのアウトプットは、かなりより精巧化され、例えば、スコアによるアウトプットは、例えば、センサーデバイスへと構築されたディスプレイスクリーンの何らかの形態上に、テストの終わりにのみ表示されてもよい多項選択問題における使用のための本発明による装置と関連して、実質的な価値がある。該ディスプレイスクリーンは、アルファベットや数値のまたは適切なアイコンの使用によってのいずれかで、他の情報も表示し得る。
【００５９】
これに関して、その中から、どの質問が次に答えられるべきかの数字の表示を供するのに望ましくは正解を選択しなければならない複数の回答を供する復習またはテスト用紙の場合、特に価値がある。これによって、ユーザーが混乱するのを防ぎ、特に、ユーザーが同じ質問に二度答えたり、あるいは答えを逃したりするのを防ぐ。
【００６０】
多項選択式解答のあるテストまたは復習用紙の場合、センサーデバイスに必要な識別の程度は、比較的小さくてもよいことに注意すべきである。実際、単に、２つのレベルの特性のみの間を識別するセンサーデバイスで、完全に十分に、操作することが可能である時もあるが、例えば、５つのレベルの特性を用いて、それらの間を識別することに、実質的な利益があり、それは、これによって、テストまたは復習練習が開始される前に、再プログラムする必要なしに、デバイスそのものによってスコアできる復習またはテスト用紙の本の生産が可能になるからである。
【００６１】
例えば、もし質問および解答用紙が、各々が複数の可能な解答、そのうちの１つが正解である２０の質問よりなるなら、不正解には、全て同一レベルの応答を与えるような設計、あるいは（好ましくは）各質問が、交互にレベルの一方または他方に対し、誤った解答の組の対応するパッチを有する２つのレベルのうち１つが供される場合を除き、正解パッチは、その各々が正解が与えられたことをデバイスに示す、例えば、赤外反射率の多数の異なるレベルで印刷することができる。これは、センサーデバイス内のマイクロプロセッサーの内部ロジックによって拾うことができ、一連の数個の質問が正しく答えられることを条件として、次いで、マイクロプロセッサーはペーパー中の質問の数および、例えば、質問の全てがその中で答えるべき標的時間を特定の配列から解読することができる。これは、例えば長さが３２変数の４つのレベルの非反復列を用いることによってかなり容易に数学的になすことができる。もし、ユーザーが不適切に調製する故に、センサーデバイスが検出されたレベルの列を感知できないならば、次いで、メッセージを表示することができるが、あるいは、事実、テストを再度試みる前に、元に戻り、ある訂正ワークをなすのが良い考えであろうと音で与えることができる。
【００６２】
部分的にいずれにせよ不可視である何かを解読する複雑性のため、ユーザーは、印刷パッチにおいて具体化された、基礎をなす一連の暗号化された値を、容易に決定することが不可能であり、従って、復習用紙、または復習用紙の本と併用される時、適切にプログラムされたセンサーデバイスは、実質的な知能を示すように見え得る。
【００６３】
上記のように、特定のインプット状況を検出する際、本発明のセンサーデバイスは、インプットの検出に際して、センサーデバイスのディテクターヘッドに隣接する領域を照明するのに適合した照明手段の形態のさらなるアウトプットデバイスを含むことができる。本発明に従った特に娯楽的かつ魅力ある開発において、印刷物は、複数の解答パッチに隣接して印刷された、通常の照射下では目に見えないインクで印刷されたが、近紫外光を照射すると目に見えるようにできる理解可能な材料を含む。このようにして、例えば、首尾よい回答が選択されると、センサーデバイス中の照射デバイスをトリガーすることができ、印刷物を見ているユーザーは、あたかも魔法によるように、新しい銘刻の出現を見る。別法として、非常によくは目で見えないマーキングを施して、もし、例えば、赤色光または緑色光で照射すれば強く目立つようにすることができる。
【００６４】
センサーデバイスのアウトプットのさらなる可能性は、耳に聞こえるアウトプット、特に、音楽アウトプットの提供を可能にする音質発生を供するように構築されたセンサーデバイスである。単純な具体例において、個々のレベルは、個々の音階に対応して、曲が一連の印刷パッチとして紙に記録され、代わりに印刷パッチとセンサーデバイスを接触することによって曲を再生することができる。別法として、曲はその長さに沿って変動するストリップ上で特性を有する印刷されたストリップの形態をとってもよく、次いでセンサーは、ストリップに沿って動かされて、進むにつれ印刷されたストリップの特性を感知し、印刷に対応する曲を奏でる。曲が奏でられる速度は、ユーザーによって変えることができるため、これは特に面白い。耳に聞こえるアウトプットに関して、センサーデバイスアウトプットは、比較的精巧化しなくてよく、例えば、かなり中性の音色の音調を単に生じさせ、あるいは勿論、それはかなり精巧化することができ、例えば、与えられた音高において高調を発するが、音色はピアノ、ハープシコード、ギター、トランペット、スーザフォーンその他もろもろに対応する。いずれのそのようなセンサーデバイスにおいても、例えば、まず順次に質問されたパッチ列に暗号化された情報を用いて楽器選択モードでまずセンサーデバイスが作業するようにアレンジすることによって、多数の異なる「楽器」から選択されるように適当な手段を供することができ、しかる後、デバイスは（楽器の音色を選択して）聞こえる音調を発して、演奏の準備ができていることを示す。
【００６５】
本発明のセンサーデバイスを使用する際、センサーデバイスによって測定された特性が音高に対応し、そのような対応が実質的に連続しているようにアレンジすることが、特におもしろい。センサーデバイスを、予め印刷されたトラックにわたって滑らすことによって、認識可能な曲を生成し得、センサーデバイスを、例えば織物または印刷された表面のような他の基材といった他の領域に適用することで、対応する、面白い応答を生成し得る。
【００６６】
センサーデバイスの全体的な構成に関して、これは非常に広範に変動し得るが、例えば、上記で言及される公開された明細書に示されるように、しばしば最も便利には、「センサーペン」または「ペン型スキャナ」と呼ばれる何らかの形態の細長いボディーの形態である。そのような細長いペンは、適当な電源、便宜には適当な区画に嵌合する１以上の蓄電池、何らかの形態のスイッチ、および一端における何らかの形態のセンサーを含むことができる。それは、センサーデバイスの端部を置くことができる印刷物から反射した放射の量を測定するのに適合した放射検出デバイスと会合させた、放射、例えば赤外線放射のバーストを発するように作動させた場合に適合する光電子デバイスの形態を採ることができる。前記したように、該端部は、便宜には、放射バーストおよび反射量の感知をトリガーする圧力スイッチの何らかの形態を含む。
【００６７】
また、センサーデバイスは、何らかのプロセッシングエレクトロニクスを含むであろう。これは単純な予めプログラムされた固定プログラム論理チップから精巧化された再プログラム可能なマイクロプロセッサーまたは再配置可能なＡＳＩＣまで変化し得る。第２の場合において、便宜な手段、例えば、インプット直接的電気的結合、および例えばＰＣおよびＰＤＡの間のコンピューター周辺機器の中枢ＰＣへの、またはアンロード／ダウンロードデータへの「ワイヤレス」結合で用いられるような誘導ループ結合または暗号化赤外インプット／アウトプットユニットによって、再プログラミングまたは再配置をアレンジして行うことができる。この最後のものは、ＰＤＡまたはＰＣのみならば、例えば、本のページに付着されて、またはそのカードカバーに埋め込まれて位置させた赤外連絡可能マイクロチップとセンサーチップが相互作用するのを可能とするので、特に好ましい。もし再プログラミングまたは再配置で少量のデータが必要なのに過ぎなければ、これは、センサーデバイスがそれに沿って走査してデータを「読み」、センサーモジュールの挙動を変化させる印刷物上の印刷されたストリップまたは複数ストリップとして供することができる。
【００６８】
プログラム可能なマイクロプロセッサーチップまたはＡＳＩＣの使用によって、例えば、特性測定、および／または当該作動が行われる時間の長さをトリガーするのに適合した近接スイッチの順次の作動のタイミングにセンサーデバイスがかなり注意を払うのが可能となる（これは、言わば、印刷物の可変特性トラックにわたってそのセンサーヘッドが移動しつつあることをセンサーデバイスに告げることができる）。
【００６９】
そのようなマイクロプロセッサーへのさらなる可能なインプットは、センサーヘッドに隣接する近接スイッチの適切な設計を用いることによって検出することができる印刷物に対してセンサーデバイスが保たれる角度かもしれない。
【００７０】
センサーデバイスの精巧化を増大させるための前記した種々の技術は、複雑で、ユーザーによって理解できないように反応し、かつ非常に複雑な教育または娯楽資料、特に、資料の１つのページまたはシートとセンサーデバイスとの間の相互作用のモードが同一印刷物の異なるシートまたはページの相互作用のモードから変化する場合のものの可能性を供する対話式センサーデバイス／印刷物組合せの可能性に導く。１つの意味において、センサーデバイスは印刷されたページまたはシートから知性をピックアップし、ユーザーにとって直ちに明らかではないが、印刷されたシートまたはページの各々で理解できる資料は、それを見て解釈することができる故に、ユーザーに何かを意味しているという事実に対応する様式で、それ自体の挙動を修飾するためにその知性を使用しているようである。見られ、解釈されるものは、言語、絵、またはその２つの組合せであり得、それは、印刷されたページ上の感知された理解できる資料の間の三方向対話、センサーデバイスおよび印刷されたページの間の僅かな対話、およびユーザーと上記で言及された明細書記載の種々の先行技術を用いて達成できない、あるいは非常に実質的な費用で少なくとも達成できるに過ぎない操作の豊富さを供するディスプレイ上に現れるイメージとの間の理解できる対話である。勿論、多くは、プログラミングの精巧化に依存し、過去数年にわたるいわゆるコンピューターゲームの利用性の上昇が伴い、教育および娯楽市場は、その領域で供される現在の製品に反映される精巧化および複雑性に、非常に慣れてきた。標準型のディスプレイスクリーンまたはモニター、およびキーボード、操作棒、マウス、または特別に適合された手動ユニット（商標PLAYSTATION（登録商標）下で販売されるようなもの）のようなある種のインプット／アウトプットデバイスを有するコンピューターを媒介して得られる学習またはゲーム経験は、非常に満足できるものであるが、明らかにそれは、精巧化された、従って高価な設備、およびしばしば、例えば通常の電源に挿し込まれた、家庭環境のPCといった固定された設備の使用を要する。対応する記録可能なデバイス、つまりラップトップコンピューターのコストは極めて大きく、パルムトップまたは適切なゲームソフトウェアでプログラムされたＰＤＡのような、より小さい、手の中に収まるデバイスの実際のコストでさえ大きい。対照的に、本発明に従って記載される技術を使用することによって、センサーデバイスのコストを低く抑えることができ、特にもし導電性の蛍光インクのような特別な印刷インクが必要ないなら、印刷物のコストも同様に小さい。
【００７１】
もし、センサーユニットのプログラミングが、感知された場の列および経時的変動を考慮するなら、本発明に従いデバイスをさらに精巧化させることができる。これが意味するものは、異なる方法で印刷物に対して物理的に、センサーデバイスを動かすことによって結果が得られるかどうかである。従って、センサーデバイスを接触させ、次いで、個々の感知の列として印刷物の特定の領域との接触から取り出してもよく、あるいは、例えば、デバイスを材料の上に置き、次いでその表面を滑らせてもよく、ここに、センサーヘッドからのシグナルは、デバイスの下の印刷として変動し、デバイス変化によって見られる。
【００７２】
適切なプログラミングと組み合わせれば、これを使用して、それらについての「知能」という魅惑的な質を持つように見える非常に多種多様な「特殊効果」を供することができ、これにより、娯楽または教育的材料を設計する無数の方法が生まれる。
【００７３】
本発明による２つの主なタイプのセンサーデバイスを図式の形態で示す添付の図面を参照し、本発明を例を挙げて説明する。
【００７４】
図面において、図１ないし４は、子供のアクティビティブックとの使用のために構成されたセンサーデバイスを示し、図５は、そのような本において、イラストを示すいくつかの方法を示し、図６ないし１４は、図１５の例によって示される復習補助またはテスト印刷物と有用なセンサーペンを示し、図１４ないし１７は、センサーペンの操作末端の構築の例を詳細に示す。
【００７５】
まず、これらの図面の図１ないし４を参照し、そこで示されたセンサーユニットは、実質的に円形の顔２によって特色付けられたヒトの形１として構成されることが分かる。顔は、実際には、取り囲むベゼル３の後ろに取り付けられたＬＣＤスクリーンによって、構成される。
【００７６】
図１で分かるように、２つの目、２つの鼻孔、笑う口よりなる顔は、非常に様式化される。体の下には、キャップ６が押し込まれる円形リング５がある。リング５内には、例えば、組み合わされた赤外線発光ＬＥＤおよび赤外線受領半導体検出器といった適当なセンサーを取り付ける。キャップ６は、体に配されると、一対の足に見えるように構成される。キャップは、無くさないように、ストラップ７の手段によって繋がれてもよい。
【００７７】
センサーデバイスの内部には、適切な電源、エレクトロニクスパッケージおよび他の構成要素を取り付け、その操作の詳細な構築は広く変動し得る。エレクトロニクスをプログラムして、例えば、実質的に照明がリング５内のセンサーに達しない、つまり、センサーユニットが使用されていない時、例えば、具体的には、８で同定される口を表すスクリーン２上のディスプレイの一部が下向きである図３に示されるように、スクリーン２上の顔の表情は、失望を示すものへと変わることができることを確証する。
【００７８】
デバイスが使用される時、キャップ６を端からずらし、入射光の検出を非常に単純にアレンジして、ディスプレイを図１および２に示されるものに戻すことができる。
【００７９】
使用中、ユニットは、図４に示されるように、ユーザーの手１０によって握られ、次いで、フィギュアは、例えば、子供のアクティビティブックの印刷された領域の上に「立つ」。
【００８０】
センサーユニットの感度および本の印刷によって、莫大な種類の対話が予想され得る。非常に簡単な絵によって、本は、例えば、１つのみが示された動物に対応する動物の絵およびその下に４つの印刷された名前を示す単純な複数の回答認識本であってもよい。各名前によって印刷パッチがあってもよく、ユーザーは正しい印刷された名前を同定しようと、つまり、それを読もうとする。もし名前が正しければ、顔は笑い続け、同時に、図４で示されるように、笑顔が周りの紙へと、センサーデバイスのボディーに設定された覆われたLEDから映されてもよい。これは図４の１２で示される。もし間違った解答が選択されれば、映された顔には表れず、スクリーン２上の表情は適切に変わっても良い。個々のパッチからのいくつかの異なる反応を識別し得る異なる印刷パッチおよびセンサーデバイスを用いることによって、種々の興味深い対話が供され得る。例えば、より洗練された独学システムにおいては、１０の解答および対応する印刷パッチを有する単一の質問があり得る。これらのうち、１または恐らくは２つが、スクリーンディスプレイ２を微笑ませ、イメージ１２を出現させる正解であり得る。次の組の１０の解答は近くてもよく、これはスクリーン２上の顔の訝しげなまたは困惑した表情を生じさせ、さらなる解答は紛れもない間違いで、図３で示されたように、ディスプレイへと繋がり得、最後に、解答のうちの１つは、閉じた口よりもむしろ開いた口を示すスクリーン２上のディスプレイを生じ得る完全な「大間違い」を表し得る。同時に、センサーデバイスは、適当な音、あるいは、もしデバイスが話合成チップを含むなら、お祝い、哀れみまたは激励の何か言葉を発するようにアレンジしてもよい。
【００８１】
図５は、絵が、図１ないし４に示されたセンサーデバイスとの使用のためのアクティビティブックの印刷されたページに表れるようアレンジできるいくつかの典型的な方法を示す。この特定の実施例において、絵は犬を示すハーフトーンプリント１４−白黒または大抵はカラーである。ユーザーの注目を、図１ないし４のデバイスが置かれ、押された場所に集めて、所望の効果を達成するために、絵は、多くの印刷された「ボタン」を組み込み、これは１５で示されるように絵そのものの上に、あるいは、１６と示された１側面に現れる。
【００８２】
図５は、アクティビティブックのページのタイプの一例であって、非常に多くの他のタイプのアクティビティブックのページを予想できる。上記のように、アクティビティブックのページは、例えば、それに沿ってペンを滑らせて適当な効果を生じさせるべき軌道を供するものであってよく、あるいは、それは、所望の効果を生じさせるためにはセンサーユニットの端部を接触させる必要がある、例えば、ごっちゃ数の列を有するものであってよい。アクティビティブックに取り込むことができるイラストのもう１つのタイプは、例えば、イラストに重ねた赤外スペクトルの吸収レベルを変える隠れた模様であってよい。ユーザーは、センサーの先端をその上に置き、それをジグザグに振動させ、または走り書きする動きにて前後に滑らせることによってそのイラストからの反応を確保することができるであろう。これを、例えば、イラスト入り物語の本で用いて、イラストキャラクターからのあいさつのメッセージを適当な声にて、または例えば、ディスプレイスクリーンに示したキャラクターのカリカチュアを生じさせることができる。さらなる可能性は、中央分割線の側に対して左手および右手欄に示した項目の多数の対を備えた、印刷されたイラスト入りシートである。該イラストは、ユーザーに、センサーユニットの端部を左手欄中の項目上に置き、次いで、該ページを横切って、および中央線を越えて該ユニットの端部を滑らせ、それを右手欄中のその「対」まで滑らせることを要求し得る。これは、イラスト、または印刷は単語で行うことができる。
【００８３】
概略図として、図６は、センサーユニットが、ある時間にわたりどのように使用され得るかを図式として示す。６つのタイプのゲームは、図６を形成する絵の６つの部分の各々の左側の端で確認され、対話の点在、追跡、合流、走り書き、ジャンピングおよびスライディングのタイプとして記載される。線の末端の黒い点は、センサーユニットの端が紙の上に置かれる時を示す（ここに、点から延びる線は、左ではなく右に延び、あるいは紙から離れ、ここに、点から延びる線は、右ではなく左に向かう）。従って、点在およびジャンピングゲームについて、センサーユニットは、印刷されたページと首尾良く接触し、次いで除去される。ユニットによって感知された特性のレベルが示される度、概略図６は、７つの異なるレベルを示す。図に示すように、それらの全てを、各タイプのゲームに関連して使用する必要はない。
【００８４】
上記のペア−拾い出しエクササイズの場合、図６は、第３セクションで、操作の「合流」モードを図示し、ここに、例えば、ページの真ん中の中心線の赤外吸収はレベル１００として指定され、図は、ペンが、２０の感知された値を有する左欄の何かの上に置かれ、次いで、中間の感知された１００の線の周りを動かされ、次いで、戻されて、同様に２０の感知された値を出す正しい対を上手く選択する。この特定のタイプのゲームの特定の利点は、それが印刷変化に非常に寛容であることである。首尾良く操作するのに必要なのは、例えば、ペンが最初置かれたインクのパッチと同じ値の感知された特性を有するインクのパッチに遭遇すると、緑の光を表示するまたは勝利のビープ音を発するまたは「よくできました」と言うことによって、適切に反応するように、ペンをプログラムすることだけである。特性の絶対値は重要ではなく、必要なのは、特性が、欄、背景紙そのものおよび中心の分割線のうちの１つにおける印刷されたイメージの各々につき異なっていると確証することだけである。
【００８５】
異なるアウトプットを供するインプットを操作する他の方法を予測することができ、図６中の材料は包括的であるように意図されていない。
【００８６】
さて、図７ないし１５を参照すると、これらは学生のための復習の補助として構成されるセンサーペンユニットの種類を示す。
【００８７】
図７ないし１０は、ペンのための４つの可能なボディー設計を示し、その各々は、一端にセンサーチップ２１および他端近くで、LCDディスプレイスクリーン２２を有する細長いケーシング２０よりなる。加えて、ユニットは、２つの押しボタン２３、２４を有し、１つはスクリーン２２のすぐ隣に、他方はチップ２１よりに置かれる。端のキャップ２５は、ユニットの端に嵌合され、図１０ａ、ｂおよびｃに示されるように、現実のセンサーの通り道から容易に引き出すことができ、実質的にスクリーンと反対側のケーシング２０の側面における補助的凹所２６の回りにねじり（それはタブ２７によって捕獲保持される）、そこに収められる。
【００８８】
そのようなペンを、例えば、その各ページが多数の質問を再生し、各質問には、同様に印刷された、可能な解答に隣接する印刷物の多数のパッチが伴った、復習用の本の形態を採ることができる印刷物２９と共に図１２での使用で示す。そのような本でのページの頂部がどのように見えるかの例を図１６に示し、これは、１ないし４の番号がふられた４つの質問を示す。代替質問が印刷された三角形フレーム２８に囲まれる。各印刷された質問の下には４つのカルトシュ３０の組があり、その各々は印刷された可能な解答を含み、センサー先端２１がそれに対して置かれる、その左端には色印刷３２のパッチを有する。ユーザーがセンサー先端を「誤った」解答に押すのと、「正しい」解答を押すのとをセンサーデバイスが識別するのを可能とするために、パッチ３２は色が異なっていてよく、また例えば赤外線反射率が異なっていてもよい。
【００８９】
図１３ａおよび１３ｂで分かるように、ケーシング２０は、図１３ａに示されるように、左手でまたは図１３ｂで示されるように右手で容易に持つことができるように構成される。どちらの場合においても、親指を使って、ボタン２４を押し、その押しボタンそのものは、スイッチとして作用し、例えば、ペンに、その時関わっている印刷物の一片の特性を感知させる。これは、復習の状況で有用であり、ここに、例えば、学生が各解答の記録にコントロールを持ち、つまり、記録は自動的に、恐らくは何かの事情では起こらず；むしろ、学生の解答の記録は、ボタン２４が、ユーザーの親指によって押し下げられた時に起こるだけである。
【００９０】
図１２ないし１４において分かるように、液晶ディスプレイスクリーン２２は、多くのアイコンによって構成される。これらは、図１５に、より明白に（そして恐らくは対照的な領域のフルセットとして）示される。その図から分かるように、２つのボタン２３および２４は、それぞれモードボタンおよびスタートボタンとして指定され、（デバイス起動後の）スタートボタンの最初のプレスは、例えば、ディスプレイの上のラインに示される時計を開始する役目を担ってもよい。
【００９１】
本２９の印刷されたページは、センサーペンに、印刷領域および押し下げられたボタン２４に適用された時に、上のラインにパーセンテージスコアを表示させる、例えば「終了したテスト」領域を、右下の隅に含んでもよい。
【００９２】
図１５に示されるように、ディスプレイの次のラインは、選択的に活性化されて、もし不正解が示されたら、×印を、もし正解ならチェックマークを示すことができる４つの領域よりなる。これは、例えば、（右下の学習モードから離れて）もしセンサーユニットが学習モードで使用されたら、活性化されるディスプレイのほんの一部分であってもよい。従って、復習またはテストモードよりむしろ学習モードにおいて、学生は、可能な解答を選択し、その上にペンを置き、ボタン２４を押し、直ぐに、正解が選択されたか不正解かと学ぶことができる。
【００９３】
図１４に示されるように、ペンには、また、図１４において３１と同定された領域に円錐状放射を映すようにアレンジされたプロジェクションデバイスを設けてもよい。もし照射光が、適当なＬＥＤからの紫外線であるなら、およびもし照射された領域３１が、本２９の印刷されたページ上に、蛍光（であるが、通常は見えない）インクで印刷された説明文を含むなら、ボタン２４が押された時、ＵＶインクは蛍光を発し、ユーザーはさらなる理解可能なメッセージを見ることができる。
【００９４】
図１７ないし２０は、ユニットの構築の詳細を示し、特に、全体的なケーシング２０が、交換可能なヘッド３２が適合された一端に、円形開口３３を有することを示す。図１７は、感知の結果を分析し、液晶ディスプレイ２２を駆動するのに使用されるメインエレクトロニクスを有する印刷された回路基板３５の一端と一緒に、ヘッド３２の個々の構成要素を示す。図１７に示されるように、センサーヘッド３２は、外方金属ケーシング３６、その一端から延びる４つのバネタグ３８を有する内方円筒状金属スリーブ３７、部分−球状表面３９を有する環状部、截頭円錐状の外に向けて開いた端部４５を備えた取付チューブ４０、および光電気デバイス４２、例えば、半導体エミッター／レセプター構成要素よりなる。デバイス４２から延びるのは４つの連結リード４１であり、これは、当該製品が一緒に組み立てられると、プリント配線基板３５上の適当な軌道に連結される。截頭円錐状の外に向けて開いた端部はリード４１を備えたデバイス４２の磨かれた発光および受領面を囲い、バネタブ３８と一緒に作用して、部分−球状環状物３９を捕らえて保持する。また、図１９で分かるように、示された位置において、特に、タブ３８は、ケーシング３６の下方周辺にてギャップ３４で位置合わせされているので、バネタブ３８と金属ケーシング３６の下方端との間には接触がない。
【００９５】
センサーペンの端が、図２０において５０と示された印刷された本またはテスト用紙の表面に近づくと、環状部分−球状リング３９は、まず、さる環で回転して、図２０に示すように、たとえセンサーペンが印刷物５０の表面に対して正確に垂直に位置していなくても、印刷物５０の表面に対して平らとなる。これは、入ってくる迷光に対して保護するようにも働き、かくして、オプトエレクトロニクスデバイス４２がその下に存在する印刷されたイメージの特性を正確に感知するのを助ける。これは、図２０の右側半分に示される位置である。現実の感知は、センサーペンを印刷物５０の表面に向けてさらに下に押し、バネタブ３８を離すように広げ、金属ケーシング３６の下方端をリング３９と接触させることによってトリガーされる。同時に、チューブ４０は下方に移動し、リング３９がペーパー５０によって固定して保持されるにつれ、端部４５はリング３９との接触を止める。この構成要素３６および３９との間を接触させること、および構成要素３９および４５の間の接触を解除することは、プリント配線基板３５に取付けられたエレクトロニクスをトリガーして、オプトエレクトロニクスデバイス４２を励磁し、例えば、赤外光で印刷物５０の領域を照射して、それから反射され／それにより吸収された赤外光の量を見積もるのを可能とする。そのようなトリガリングは、センサーペンがペーパー５０から取り除かれると直ぐに止まる。
【００９６】
モードボタン２３を操作することによって、学習モードは、エレクトロニクスによりエンターでき、例えば、この目的では、例えば、暗号化赤外シグナルに対して受領センサーとして作用することができるオプトエレクトロニクス構成要素４２を介して、それが、複雑な再プログラミングを受け取ることを可能とする。暗号化赤外シグナルを発するための種々のデバイスが知られており、特に、暗号化赤外シグナル流の源として赤外発光技術および適当なプログラムを適切に備えたPC、パームトップまたはラップトップを用いることが可能である。
【００９７】
上記の特異的な記載およびその前の一般的記載から、注意深い設計によって、非常に多種多様のセンサーユニットを、本発明に従って対話式システムを生産するための多様な印刷物と併せて開発することができることが明白であろう。印刷物そのものに関して、これは、最も好ましくは、四色刷り印刷によって生産され、目に見えない領域を識別する主な方法は、上記で言及される先行技術に記載のように、使用されるインクに、異なるレベルの赤外吸収性「黒」材料を使用することである。しかしながら、所望により、異なる印刷方法を使用してもよい。
【００９８】
前記したように、印刷物の検出されたパラメーターは、図面を参照して先の記載で説明した単純な赤外吸収レベルを超えるものとできる。例えば、より精巧化されたオプトエレクトロニクスヘッドを用いることによって、印刷されたパッチの目に見える色の評価は、それ自体によって、または不変ＩＲ吸収「黒色」成分系のようなより目に見えない弁別と組み合わせて、同様に識別因子として用いることができるデバイスによってなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、本発明に従って使用するためのセンサーユニットの斜視図である。
【図２】図２は、端のキャップと合わせた、図１のセンサーユニットの図である。
【図３】図３は、端のキャップを付けた図１のセンサーユニットの図である。
【図４】図４は、図１のセンサーユニットが、使用されている時、どのように持つことができるかを示す図である。
【図５】図５は、アクティビティブックのページに印刷され得るような１組の絵である。
【図６】図６は、図１ないし４のセンサーユニットが、異なる印刷物で使用され得る異なる方法を示す図である。
【図７】図７は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図８】図８は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図９】図９は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図１０】図１０は、テスト用紙または復習補助で用いられる、センサーユニットの代替の設計の４つの改良型を示す。
【図１１】図１１は、センサーペンユニットの端のキャップがどのように収容され得るかを示す。
【図１２】図１２は、印刷物で用いられる復習補助センサーペンを示す。
【図１３】図１３は、どのようにペンがどちらかの手で持つことができるかを示す。
【図１４】図１４は、使用中のペンを拡大したスケールで示す。
【図１５】図１５は、図７ないし１４のいずれかのセンサーペンが含み得るディスプレイのタイプの図式表示である。
【図１６】図１６は、復習テスト用紙の最初の部分の線図である。
【図１７】図１７は、図１１に示されるセンサーペンの部分分解図である。
【図１８】図１８は、センサー先端構築の分解図である。
【図１９】図１９は、先端構築の図表の断面図である。
【図２０】図２０は、該先端構築が、印刷物の隣に置かれた時、どのように作業するかを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒト観察者によって理解不能である、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せであって、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように適合され、ここに、該センサーデバイスは、ディスプレイスクリーン、およびヒト観察者に対して、異なる状況を表示する１組の様式化した顔をスクリーン上に表示するように適合された手段を含み、ここに、該センサーデバイスは、動物または人間の形に似るように構成され、該スクリーンはその顔の位置に対応して位置決定され、ここに該センサーデバイスは、ヒトまたは動物の形の端に位置するセンサーヘッドを含むことを特徴とする該組合せ。
【請求項２】
基材上の該印刷が、そのような印刷をするのに使用されるインク中の赤外吸収物質の量によって認識される情報を含有する請求項１記載の組合せ。
【請求項３】
様式化された顔を表示するための手段が、目、鼻および口を表すスクリーン領域を表示するように構成され、ここに少なくとも目および口を表す領域が、異なる感情を反映するために、異なる組合せで、その異なる様式化を表示することが可能である請求項１または２記載の組合せ。
【請求項４】
該センサーデバイスが、様式化された人間または動物の引き延ばした形として構成されたケーシングを有し、ここに、該ケーシングが、その一端の隣に置かれたセンサーヘッドを備えたセンサーモジュールを含む請求項１ないし３のいずれか１記載の組合せ。
【請求項５】
該形がその表面上に立ち、センサーヘッドの隣の端部下の印刷物の領域にある時、印刷物の特性の感知をトリガーするように適合された、圧力作動されるスイッチがセンサーヘッドの隣にある請求項４記載の組合せ。
【請求項６】
音を発生させる回路および音響変換器を含む請求項１ないし５のいずれか１記載の組合せ。
【請求項７】
該回路が、明瞭なスピーチアウトプットを供するように適合された請求項６記載の組合せ。
【請求項８】
該センサーデバイスが、スピーチアウトプットに対応し、それと同調された、スクリーン上の口の少なくとも描写を変化させる手段を含む請求項７記載の組合せ。
【請求項９】
センサーデバイスが印刷物に対して押される位置に隣接した印刷物の領域を照射するための手段をセンサーデバイス内に含む請求項１ないし８のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１０】
照射のための手段が、センサーデバイスによって感知された印刷物の特性の特定値に応答して、およびセンサーデバイスの内部に予め設定された条件に従い、作動する請求項９記載の組合せ。
【請求項１１】
センサーデバイスが押される印刷物の領域の少なくとも２つの特性の値を感知するための手段をセンサーデバイス内に含む請求項１ないし１０のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１２】
該センサーデバイスが、感知された印刷物の２以上の特性の組合せに応答して変化するアウトプットを生成するように適合されたセンサーモジュールを含む請求項１１記載の組合せ。
【請求項１３】
該感知された特性が、印刷物の赤外線吸収およびその色である請求項１１または１２記載の組合せ。
【請求項１４】
該センサーデバイスが、印刷物に対して実行される感知操作の列に関するデータを保存し、そのようなデータならびに感知されている印刷物の特性または複数の特性によってアウトプットを生成するように適合されたマイクロプロセッサーまたはASICを組み込むセンサーモジュール内の手段を含む請求項１ないし１３記載の組合せ。
【請求項１５】
ヒト観察者によって理解不能である、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せであって、ここに、該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域の間を識別するように適合され、ここに、該センサーデバイスは、印刷物の特性の測定によって、領域を、少なくとも５つのカテゴリーに識別し、作成された特性の測定および／またはそのような測定の列によって変動するヒトが理解可能なアウトプットを供するように構成されたことを特徴とする該組合せ。
【請求項１６】
印刷物が、その各々がそれに対して間隔を調整された位置に印刷された解答の組を有する読むことができる質問の組を備えた、多項選択式質疑応答用紙として構成され、ここに印刷された解答が、各々、その特性がセンサーデバイスによって感知され得る、印刷インクでの印刷の領域を含む請求項１５記載の組合せ。
【請求項１７】
印刷物が、センサーデバイスによって測定された領域の特性を割り当てることができる５以上のカテゴリーに対応して異なって印刷された５以上の印刷された領域の組を含み、ここに、該センサーデバイスが、印刷された領域の組に対して測定の列を実施した後に、問題の特性の測定を調整するための手段を含む請求項１５または１６記載の組合せ。
【請求項１８】
該センサーデバイスが、その一端に位置するセンサーヘッドおよび他端のまたはその近くのディスプレイスクリーンを組み込んだ細長いケーシングの形態であり、該スクリーンは、ケーシングの伸長の方向を実質的に横切る検出で見られるように位置した請求項１５ないし１７のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１９】
ケーシングの端部が基材の表面に適用された時、印刷物の特性の感知をトリガーするように適合された圧力スイッチが、センサーヘッドと会合している請求項１８記載の組合せ。
【請求項２０】
該センサーデバイスが、印刷物の２以上の異なる特性を感知し、それらの特性の測定によって、２以上の測定の組合せに基づいて、複数のカテゴリーのうちの１つに領域を割り当てるように適合された請求項１５ないし１９のうちのいずれか１記載の組合せ。
【請求項２１】
ヒトが感知できるアウトプットが、センサーデバイスのスクリーンを形成する部分に表示された理解できる情報の形態をとる請求項１５ないし２０のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２２】
該情報が、センサーデバイスによって行われた特性の各測定に続いて表示される請求項２１記載の組合せ。
【請求項２３】
該情報が、そのユーザーによって、センサーデバイスの一部に順次近づけた領域の列の特性の測定後のみに表示され、ここに、表示された情報は、測定の列の結果から由来する請求項２１記載の組合せ。
【請求項２４】
表示される情報が、さらに、列を完了するのに要する全時間によって決まる請求項２３記載の組合せ。
【請求項２５】
該センサーデバイスが、測定の列を保存するメモリー手段、および認知できる感覚のアウトプットを、測定の列の論理的分析の結果発生させるロジック手段を含有する請求項１５ないし２４のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２６】
該センサーデバイスが、印刷物の特性の少なくとも５レベルの間を識別することができる請求項１ないし２５のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２７】
該センサーデバイスが、印刷物の特性の少なくとも１０レベルまたは印刷物の２つの特性の少なくとも２０の組合せの間を識別することができる請求項２６記載の組合せ。
【請求項２８】
該センサーデバイスが、特性のレベルまたは組合せの間を識別するのに役立つ較正または再較正を行うように適合された請求項２６または２７記載の組合せ。
【請求項２９】
該センサーデバイスが、印刷物の一部を形成するまたはそれに付着したチップまたは他のデバイスに保存されたデータで、プログラムまたは再プログラムすることができるセンサーモジュールを含む請求項１ないし２８のいずれか１記載の組合せ。
【請求項３０】
該センサーモジュールが、保存されたデータに対応する赤外線の暗号化された流れを解読する手段を含む請求項２９記載の組合せ。
【請求項３１】
その上に印刷されたインクの複数のパッチを有する印刷物の１以上のシート、印刷されたインクのパッチの特性を識別するセンサーモジュールカプセル、およびパッチおよびセンサーモジュールの間の対話に依存する、耳に聞こえるまたは目に見えるアウトプットを生成することが可能なアウトプット手段を含むセンサーデバイスを含み、１以上の以下の改良された特徴によって特徴付けられる対話式印刷物およびセンサー装置：
少なくとも５つおよび好ましくは少なくとも１０の異なるレベルの赤外線の吸収の間を識別することができるように、センサーモジュールを構成する；
印刷物と併用する前に、またはそのような使用の間、センサーモジュールの自己較正を可能にする対話式手段でもって、センサーモジュールおよび印刷物を構成する；
印刷されたインクのパッチの２以上の特性を感知し、各そのような感知の応答を、別個のシグナルへと識別し、それにより複数の異なる状況を識別するように発出される該応答を組合せるための手段を供する；例えば、もし第１の特性が赤外線の吸収であるならば、第２の特性は、例えば、色、蛍光といった光学的、あるいは例えば伝導性といった非光学的であってもよい；
センサーモジュールによって感知される連続した状況の記録を、少なくとも一時的に維持し、従って、センサーモジュールの今後の動きを改変することが可能なセンサーモジュール内のメモリー手段を供する；
センサーデバイスにおけるプレススイッチ、およびそれに応答して、予め選択された−耳に聞こえるまたは目に見える−アウトプットを生成するおよび／またはセンサーモジュールの操作モードを修飾するために、連続したスイッチ操作上に生成されるデータを保存し分析するためのセンサーモジュール内の手段を提供する；
スクリーンおよびアイコンの形態で、アウトプットディスプレイを有するセンサーデバイスを供し、ここに該スクリーンおよびアイコンは、少なくとも１つのすぐに分かる程度に感情を反映したアイコンを含み、一連の連続したインプットを分析するためのソフトウェアをセンサーモジュール内に供し、従ってスクリーンアイコンによって表される知覚される感情を調整する；
オーディオアウトプットトランスデューサーを有するセンサーデバイスを供し、センサーモジュールを、トランスデューサーを駆動して、センサーデバイスが置かれた印刷物の領域の特性によって、可能性の範囲から選択されたオーディオアウトプットを生成するようにプログラムしまたは構成する。該範囲は、認識できる単語またはフレーズまたは激励、泣き声または笑い声のような認識できる音を含んでもよい；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物の領域に、例えば正しい答えには緑および間違った答えには赤といった色のパッチを投影することが可能な手段をセンサーデバイス内に供する；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物上の領域を照射することが可能な手段をセンサーデバイス内に供し、ここに該印刷物は、そのような照明下で、通常の照明下で明白ではない、または実質的に明白ではない１以上の印刷された特徴を、ヒトの目に明白に顕わにする；
一端にセンサーチップを有し、他端の隣にまたは実質的に隣にスクリーンを有する細長いボディーの形態で、センサーデバイスを構成し、ここに該スクリーンは、細長いボディーの側面に沿って伸びて配置され、センサーモジュールは、センサーによって受け取られたインプットに従って、英数字の情報を表示するようにプログラムされ、ここに左から右へと読まれる英数字情報のラインまたは複数のラインの方向は、センサーデバイスの長軸を横切って走る；
例えば、赤外線エミッター／検出器構成要素といった、一端で、センサーを有する細長いヒトまたは動物の形として、センサーデバイスを構成し、ここに該センサーは、該センサーデバイスが使用されていない時、ヒトまたは動物の形の履き物を表すように構成されたカバーによって被覆される；
一端に置かれたセンサーを有する細長いユニットとして、センサーデバイスを構築し、ここに、該端部は、取り外し可能なキャップを有して、センサーを埃等から保護し、ここに該センサーデバイスの側面は、取り外し可能な端部キャップの中にはめ込まれるように形作られ、そのような大きさにされた凹所を有し、ここに該取り外し可能な端部キャップは、専属であり、所望により、凹所にはめ込まれるか、センサーをカバーするように置かれてもよい；
センサーモジュール内に、予めプログラム可能なマイクロプロセッサーまたは設定可能なＡＳＩＣまたは同等の構成要素、およびデータを、暗号化された赤外リンクを介して、マイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣから送られ、それから受け取ることができる、それに接続された手段を供し、ここに、該印刷物は、暗号化された赤外シグナルを用いて質問して、センサーモジュールによって解読でき、かつそれを用いてマイクロプロセッサーをプログラムまたは再プログラムし、またはＡＳＩＣをその中に構成または再構成することができる暗号化されたシグナルをアウトプットとして生じさせることができるデータ貯蔵デバイスをそれと会合している。
【請求項３２】
ユーザーによって握られ、ペンまたはペン型スキャナがパラメーターまたはそれが接触する印刷物の一部の特性を感知できるように、印刷物を接触させるように設計された印刷物およびセンサーペンまたはペン型スキャナを含む教示または娯楽装置であって、ここに、実際の感知プロセスは、印刷物およびペンまたはペン型スキャナの間の接触によって作動するスイッチ手段によって起こり、ここに該ペンまたはペン型スキャナは、目に見えるディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットのようなアウトプット手段を含有し、ここにディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットは、センサーモジュールに予めプログラムされた規則に従って駆動され、目に見えるディスプレイに表示されたまたは耳に聞こえるアウトプットに反映された応答のプログラムされた性質が、スイッチ手段、スイッチ手段の作動に続いて動く時に、センサーによって感知されるパラメーターの値または特性、およびスイッチ手段のスイッチのタイミングおよびパラメーターまたは特性のある感知された値からもう一方への変化の組合せに応答して改変することを特徴とする該教示または娯楽装置。
【請求項１】
ヒト観察者によって理解不能である、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せであって、ここに該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域間を識別するように適合され、ここに、該センサーデバイスは、ディスプレイスクリーン、およびヒト観察者に対して、異なる状況を表示する１組の様式化した顔をスクリーン上に表示するように適合された手段を含み、ここに、該センサーデバイスは、動物または人間の形に似るように構成され、該スクリーンはその顔の位置に対応して位置決定され、ここに該センサーデバイスは、ヒトまたは動物の形の端に位置するセンサーヘッドを含むことを特徴とする該組合せ。
【請求項２】
基材上の該印刷が、そのような印刷をするのに使用されるインク中の赤外吸収物質の量によって認識される情報を含有する請求項１記載の組合せ。
【請求項３】
様式化された顔を表示するための手段が、目、鼻および口を表すスクリーン領域を表示するように構成され、ここに少なくとも目および口を表す領域が、異なる感情を反映するために、異なる組合せで、その異なる様式化を表示することが可能である請求項１または２記載の組合せ。
【請求項４】
該センサーデバイスが、様式化された人間または動物の引き延ばした形として構成されたケーシングを有し、ここに、該ケーシングが、その一端の隣に置かれたセンサーヘッドを備えたセンサーモジュールを含む請求項１ないし３のいずれか１記載の組合せ。
【請求項５】
該形がその表面上に立ち、センサーヘッドの隣の端部下の印刷物の領域にある時、印刷物の特性の感知をトリガーするように適合された、圧力作動されるスイッチがセンサーヘッドの隣にある請求項４記載の組合せ。
【請求項６】
音を発生させる回路および音響変換器を含む請求項１ないし５のいずれか１記載の組合せ。
【請求項７】
該回路が、明瞭なスピーチアウトプットを供するように適合された請求項６記載の組合せ。
【請求項８】
該センサーデバイスが、スピーチアウトプットに対応し、それと同調された、スクリーン上の口の少なくとも描写を変化させる手段を含む請求項７記載の組合せ。
【請求項９】
センサーデバイスが印刷物に対して押される位置に隣接した印刷物の領域を照射するための手段をセンサーデバイス内に含む請求項１ないし８のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１０】
照射のための手段が、センサーデバイスによって感知された印刷物の特性の特定値に応答して、およびセンサーデバイスの内部に予め設定された条件に従い、作動する請求項９記載の組合せ。
【請求項１１】
センサーデバイスが押される印刷物の領域の少なくとも２つの特性の値を感知するための手段をセンサーデバイス内に含む請求項１ないし１０のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１２】
該センサーデバイスが、感知された印刷物の２以上の特性の組合せに応答して変化するアウトプットを生成するように適合されたセンサーモジュールを含む請求項１１記載の組合せ。
【請求項１３】
該感知された特性が、印刷物の赤外線吸収およびその色である請求項１１または１２記載の組合せ。
【請求項１４】
該センサーデバイスが、印刷物に対して実行される感知操作の列に関するデータを保存し、そのようなデータならびに感知されている印刷物の特性または複数の特性によってアウトプットを生成するように適合されたマイクロプロセッサーまたはASICを組み込むセンサーモジュール内の手段を含む請求項１ないし１３記載の組合せ。
【請求項１５】
ヒト観察者によって理解不能である、基材に適用された印刷に組み込まれた情報を有する印刷物を含む対話式印刷物およびセンサーデバイスの組合せであって、ここに、該センサーデバイスは、印刷物の特性を感知し、その印刷の領域の間を識別するように適合され、ここに、該センサーデバイスは、印刷物の特性の測定によって、領域を、少なくとも５つのカテゴリーに識別し、作成された特性の測定および／またはそのような測定の列によって変動するヒトが理解可能なアウトプットを供するように構成されたことを特徴とする該組合せ。
【請求項１６】
印刷物が、その各々がそれに対して間隔を調整された位置に印刷された解答の組を有する読むことができる質問の組を備えた、多項選択式質疑応答用紙として構成され、ここに印刷された解答が、各々、その特性がセンサーデバイスによって感知され得る、印刷インクでの印刷の領域を含む請求項１５記載の組合せ。
【請求項１７】
印刷物が、センサーデバイスによって測定された領域の特性を割り当てることができる５以上のカテゴリーに対応して異なって印刷された５以上の印刷された領域の組を含み、ここに、該センサーデバイスが、印刷された領域の組に対して測定の列を実施した後に、問題の特性の測定を調整するための手段を含む請求項１５または１６記載の組合せ。
【請求項１８】
該センサーデバイスが、その一端に位置するセンサーヘッドおよび他端のまたはその近くのディスプレイスクリーンを組み込んだ細長いケーシングの形態であり、該スクリーンは、ケーシングの伸長の方向を実質的に横切る検出で見られるように位置した請求項１５ないし１７のいずれか１記載の組合せ。
【請求項１９】
ケーシングの端部が基材の表面に適用された時、印刷物の特性の感知をトリガーするように適合された圧力スイッチが、センサーヘッドと会合している請求項１８記載の組合せ。
【請求項２０】
該センサーデバイスが、印刷物の２以上の異なる特性を感知し、それらの特性の測定によって、２以上の測定の組合せに基づいて、複数のカテゴリーのうちの１つに領域を割り当てるように適合された請求項１５ないし１９のうちのいずれか１記載の組合せ。
【請求項２１】
ヒトが感知できるアウトプットが、センサーデバイスのスクリーンを形成する部分に表示された理解できる情報の形態をとる請求項１５ないし２０のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２２】
該情報が、センサーデバイスによって行われた特性の各測定に続いて表示される請求項２１記載の組合せ。
【請求項２３】
該情報が、そのユーザーによって、センサーデバイスの一部に順次近づけた領域の列の特性の測定後のみに表示され、ここに、表示された情報は、測定の列の結果から由来する請求項２１記載の組合せ。
【請求項２４】
表示される情報が、さらに、列を完了するのに要する全時間によって決まる請求項２３記載の組合せ。
【請求項２５】
該センサーデバイスが、測定の列を保存するメモリー手段、および認知できる感覚のアウトプットを、測定の列の論理的分析の結果発生させるロジック手段を含有する請求項１５ないし２４のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２６】
該センサーデバイスが、印刷物の特性の少なくとも５レベルの間を識別することができる請求項１ないし２５のいずれか１記載の組合せ。
【請求項２７】
該センサーデバイスが、印刷物の特性の少なくとも１０レベルまたは印刷物の２つの特性の少なくとも２０の組合せの間を識別することができる請求項２６記載の組合せ。
【請求項２８】
該センサーデバイスが、特性のレベルまたは組合せの間を識別するのに役立つ較正または再較正を行うように適合された請求項２６または２７記載の組合せ。
【請求項２９】
該センサーデバイスが、印刷物の一部を形成するまたはそれに付着したチップまたは他のデバイスに保存されたデータで、プログラムまたは再プログラムすることができるセンサーモジュールを含む請求項１ないし２８のいずれか１記載の組合せ。
【請求項３０】
該センサーモジュールが、保存されたデータに対応する赤外線の暗号化された流れを解読する手段を含む請求項２９記載の組合せ。
【請求項３１】
その上に印刷されたインクの複数のパッチを有する印刷物の１以上のシート、印刷されたインクのパッチの特性を識別するセンサーモジュールカプセル、およびパッチおよびセンサーモジュールの間の対話に依存する、耳に聞こえるまたは目に見えるアウトプットを生成することが可能なアウトプット手段を含むセンサーデバイスを含み、１以上の以下の改良された特徴によって特徴付けられる対話式印刷物およびセンサー装置：
少なくとも５つおよび好ましくは少なくとも１０の異なるレベルの赤外線の吸収の間を識別することができるように、センサーモジュールを構成する；
印刷物と併用する前に、またはそのような使用の間、センサーモジュールの自己較正を可能にする対話式手段でもって、センサーモジュールおよび印刷物を構成する；
印刷されたインクのパッチの２以上の特性を感知し、各そのような感知の応答を、別個のシグナルへと識別し、それにより複数の異なる状況を識別するように発出される該応答を組合せるための手段を供する；例えば、もし第１の特性が赤外線の吸収であるならば、第２の特性は、例えば、色、蛍光といった光学的、あるいは例えば伝導性といった非光学的であってもよい；
センサーモジュールによって感知される連続した状況の記録を、少なくとも一時的に維持し、従って、センサーモジュールの今後の動きを改変することが可能なセンサーモジュール内のメモリー手段を供する；
センサーデバイスにおけるプレススイッチ、およびそれに応答して、予め選択された−耳に聞こえるまたは目に見える−アウトプットを生成するおよび／またはセンサーモジュールの操作モードを修飾するために、連続したスイッチ操作上に生成されるデータを保存し分析するためのセンサーモジュール内の手段を提供する；
スクリーンおよびアイコンの形態で、アウトプットディスプレイを有するセンサーデバイスを供し、ここに該スクリーンおよびアイコンは、少なくとも１つのすぐに分かる程度に感情を反映したアイコンを含み、一連の連続したインプットを分析するためのソフトウェアをセンサーモジュール内に供し、従ってスクリーンアイコンによって表される知覚される感情を調整する；
オーディオアウトプットトランスデューサーを有するセンサーデバイスを供し、センサーモジュールを、トランスデューサーを駆動して、センサーデバイスが置かれた印刷物の領域の特性によって、可能性の範囲から選択されたオーディオアウトプットを生成するようにプログラムしまたは構成する。該範囲は、認識できる単語またはフレーズまたは激励、泣き声または笑い声のような認識できる音を含んでもよい；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物の領域に、例えば正しい答えには緑および間違った答えには赤といった色のパッチを投影することが可能な手段をセンサーデバイス内に供する；
センサーヘッドがプレスされた領域に隣接した印刷物上の領域を照射することが可能な手段をセンサーデバイス内に供し、ここに該印刷物は、そのような照明下で、通常の照明下で明白ではない、または実質的に明白ではない１以上の印刷された特徴を、ヒトの目に明白に顕わにする；
一端にセンサーチップを有し、他端の隣にまたは実質的に隣にスクリーンを有する細長いボディーの形態で、センサーデバイスを構成し、ここに該スクリーンは、細長いボディーの側面に沿って伸びて配置され、センサーモジュールは、センサーによって受け取られたインプットに従って、英数字の情報を表示するようにプログラムされ、ここに左から右へと読まれる英数字情報のラインまたは複数のラインの方向は、センサーデバイスの長軸を横切って走る；
例えば、赤外線エミッター／検出器構成要素といった、一端で、センサーを有する細長いヒトまたは動物の形として、センサーデバイスを構成し、ここに該センサーは、該センサーデバイスが使用されていない時、ヒトまたは動物の形の履き物を表すように構成されたカバーによって被覆される；
一端に置かれたセンサーを有する細長いユニットとして、センサーデバイスを構築し、ここに、該端部は、取り外し可能なキャップを有して、センサーを埃等から保護し、ここに該センサーデバイスの側面は、取り外し可能な端部キャップの中にはめ込まれるように形作られ、そのような大きさにされた凹所を有し、ここに該取り外し可能な端部キャップは、専属であり、所望により、凹所にはめ込まれるか、センサーをカバーするように置かれてもよい；
センサーモジュール内に、予めプログラム可能なマイクロプロセッサーまたは設定可能なＡＳＩＣまたは同等の構成要素、およびデータを、暗号化された赤外リンクを介して、マイクロプロセッサーまたはＡＳＩＣから送られ、それから受け取ることができる、それに接続された手段を供し、ここに、該印刷物は、暗号化された赤外シグナルを用いて質問して、センサーモジュールによって解読でき、かつそれを用いてマイクロプロセッサーをプログラムまたは再プログラムし、またはＡＳＩＣをその中に構成または再構成することができる暗号化されたシグナルをアウトプットとして生じさせることができるデータ貯蔵デバイスをそれと会合している。
【請求項３２】
ユーザーによって握られ、ペンまたはペン型スキャナがパラメーターまたはそれが接触する印刷物の一部の特性を感知できるように、印刷物を接触させるように設計された印刷物およびセンサーペンまたはペン型スキャナを含む教示または娯楽装置であって、ここに、実際の感知プロセスは、印刷物およびペンまたはペン型スキャナの間の接触によって作動するスイッチ手段によって起こり、ここに該ペンまたはペン型スキャナは、目に見えるディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットのようなアウトプット手段を含有し、ここにディスプレイまたは耳に聞こえるアウトプットは、センサーモジュールに予めプログラムされた規則に従って駆動され、目に見えるディスプレイに表示されたまたは耳に聞こえるアウトプットに反映された応答のプログラムされた性質が、スイッチ手段、スイッチ手段の作動に続いて動く時に、センサーによって感知されるパラメーターの値または特性、およびスイッチ手段のスイッチのタイミングおよびパラメーターまたは特性のある感知された値からもう一方への変化の組合せに応答して改変することを特徴とする該教示または娯楽装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公表番号】特表２００７−５０２４３７（Ｐ２００７−５０２４３７Ａ）
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２１６５４（Ｐ２００６−５２１６５４）
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００３２２８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１３２３７
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０６０２７７２３）ノーバス・コンセプツ・リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＵＳ ＣＯＮＣＥＰＴＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００３２２８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１３２３７
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０６０２７７２３）ノーバス・コンセプツ・リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＵＳ ＣＯＮＣＥＰＴＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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