読取装置
【課題】媒体上の画像を読み取る読取装置において、読取精度を高くすることのできる技術を提供する。
【解決手段】撮像ユニット７０は照射部６３と受光部６４１とを備え、回転軸７１によって回転自在に支持されている。照射部６３は媒体５０に対して光を照射する。受光部６４１は、照射部６３から照射された光の反射光を受光する。制御部６１は、受光部６４１によって受光された反射光に応じて生成された出力画像信号を用いて、媒体５０上に記録されたコードパターン画像に含まれる位置情報や識別情報を読み取る。ユーザによって筆記動作が開始されると、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて、撮像ユニット７０が回転軸７１を中心として回転する。この回転に伴って、撮像ユニット７０によって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置が変化する。
【解決手段】撮像ユニット７０は照射部６３と受光部６４１とを備え、回転軸７１によって回転自在に支持されている。照射部６３は媒体５０に対して光を照射する。受光部６４１は、照射部６３から照射された光の反射光を受光する。制御部６１は、受光部６４１によって受光された反射光に応じて生成された出力画像信号を用いて、媒体５０上に記録されたコードパターン画像に含まれる位置情報や識別情報を読み取る。ユーザによって筆記動作が開始されると、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて、撮像ユニット７０が回転軸７１を中心として回転する。この回転に伴って、撮像ユニット７０によって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置が変化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、用紙面に筆記された文字や図形等を電子データに変換し、これをパソコンや携帯電話等に転送して、筆記内容をそのまま保存したり、メールとして送信したりする技術が注目されている。かかる技術では、微細なドット画像が或る配置パターンで多数形成された用紙と、例えば撮像素子が内蔵されたペン型の読取装置とが用いられる。ユーザがこのペン型の読取装置を用い、この用紙面上の位置を連続的に指定することで筆記を行うと、指定された位置を連ねた軌跡上にあるドット画像が読取装置の撮像素子に読み込まれる。読取装置は、読み込んだ複数のドット画像の相互の位置関係に基づいて、軌跡の位置座標を特定する。これにより、筆記された文字や図形等からなる電子文書の生成や、所定の電子文書への文字や図形等の付加等が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９４９０７号公報（第１２−１４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、情報を表す画像を読み取る読取装置において、情報の欠落を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る読取装置は、情報を表す画像が形成された媒体上の位置を指示する指示部と、前記媒体に光を照射して該媒体からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段と、前記指示部に加えられる力に応じて前記撮像手段の位置又は姿勢を変化させ、該撮像手段によって光が照射される媒体上の位置、及び、該撮像手段が受光する反射光が媒体上で反射した位置を変更する変更手段とを具備する構成を有する。
【０００６】
本発明の請求項２に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記変更手段は、前記指示部に加えられる力が大きいほど前記撮像手段の位置又は姿勢の変化量を大きくする構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項３に係る読取装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記変更手段は、前記撮像手段を回転自在に支持する回転軸と、前記指示部に加えられる力を該撮像手段に加える部材とを備え、前記指示部に加えられる力が前記撮像手段に加わることによって該撮像手段が前記回転軸を中心として回転する構成を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、情報の欠落を軽減することができる。
本発明の請求項２によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、指示部に加えられる力の大きさによって撮像手段の位置又は姿勢の変化量を異ならせることができる。
本発明の請求項３によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、指示部に加えられる力に応じて撮像手段を回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜Ａ：構成＞
図１は、本実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。図において、電子ペン６０は、紙等の媒体５０に対して文字や図形を筆記する機能を備えるとともに、媒体５０に形成されたコードパターン画像（被読取画像）を読み取る機能を備えた読取装置の一例である。情報処理装置１０は、例えばパーソナルコンピュータであり、電子ペン６０から出力される信号に応じて筆記内容を表す筆記情報を生成する筆記情報生成装置の一例である。
【００１０】
媒体５０に形成されるコードパターン画像は、媒体５０を識別する識別情報や、媒体５０上の座標位置を表す位置情報を符号化して画像化したものである。ここで、媒体５０に形成されるコードパターン画像の一例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、媒体５０に形成されるコードパターン画像の一例を示す図である。コードパターン画像は、複数の点状のドット画像の相互の位置関係によって上述した識別情報及び位置情報を表したものであるが、これらのドット画像が配置され得る領域として、領域Ａ１〜Ａ９が予め定められている。図２に示す例では、黒色の領域Ａ１，Ａ２は点状のドット画像が配置された領域を示し、斜線の領域Ａ３乃至Ａ９はドット画像が配置されていない領域を示している。どの領域にドット画像が配置されるかによって識別情報及び位置情報が表現される。媒体５０には、例えばプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置（図示略）によって、このコードパターン画像が媒体５０の全体に形成されている。電子ペン６０によってコードパターン画像が読み取られ、そのコードパターン画像が解析されることによって、その電子ペン６０のペン先６９ａの位置が検出される。
【００１１】
媒体５０には、上記のコードパターン画像のほか、人間に対して情報を伝えることを目的とした文書や図形など画像が形成されていてもよい。以下では、この画像のことを「文書画像」というが、これには、テキストを含む文書を表す画像に限らず、例えば、絵、写真、図形等の画像や、その他の画像が含まれる。画像形成装置は、コードパターン画像を形成するときはＫ（黒）のトナーを用いて画像形成を行う一方、文書画像を形成するときはＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）のトナーを用いて画像形成を行う。媒体５０には、文書画像とコードパターン画像とが重畳されて形成される。このようにコードパターン画像と文書画像とでトナーを異ならせていることで、電子ペン６０はコードパターン画像のみを読み取る。なお、本実施形態における「媒体」は、いわゆる紙に限定されるものではなく、例えばＯＨＰシートなどのプラスチックや、その他の材質のシート等であってもよい。また、表示内容を電気的に書き換え可能ないわゆる電子ペーパーであってもよい。要は、媒体５０は、画像形成装置等によって少なくともコードパターン画像が形成されたものであればよい。
【００１２】
電子ペン６０は、媒体５０に文字や図形等を筆記する機能を有する筆記具であるとともに、媒体５０に形成されたコードパターン画像を読み取る読取装置である。電子ペン６０は、媒体５０から読み取ったコードパターン画像を示す情報を情報処理装置１０に送信する。
【００１３】
ここで、電子ペン６０の機能的構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図３は、電子ペン６０の機能的構成の一例を概略的に示したブロック図である。図において、制御部６１は、電子ペン６０の全体の動作を制御する制御手段である。圧力センサ６２は、電子ペン６０による筆記動作をペンチップ６９に加わる圧力によって検出する検出手段である。撮像ユニット７０は、媒体５０に光を照射して媒体５０からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段の一例である。撮像ユニット７０は、照射部６３と撮像部６４とを備える。照射部６３は、例えばＬＥＤであり、媒体５０上に赤外光を照射する照射手段の一例である。撮像部６４は、照射部６３から照射された赤外光の反射光に応じて、媒体５０上の画像を撮像する撮像手段の一例である。
【００１４】
情報メモリ６５は、識別情報および位置情報を記憶する記憶手段である。通信部６６は、外部装置との通信を制御する通信手段である。バッテリ６７は、電子ペン６０を駆動するための電力を各部に供給する充電可能な電力供給手段である。ペンＩＤメモリ６８は、電子ペン６０の識別情報（ペンＩＤ）を記憶する記憶手段である。ペンチップ６９は、いわゆるペン軸であり、その先端部にペン先６９ａが設けられている。ペン先６９ａは、ユーザによって筆記動作がなされる際に、読取対象となるコードパターン画像（被読取画像）が形成された媒体５０上の位置を指示する指示部の一例である。照射部６３は、ユーザによって筆記動作がなされる際に、ペン先６０ａによって指示される媒体５０上の位置に対して予め定められた範囲に光を照射する。スイッチ７５は、各種設定を切り替える切替手段である。これら各部は、制御部６１に接続されている。
【００１５】
次に、ペンチップ６９と撮像ユニット７０の構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図４は、電子ペン６０の側断面図の一例である。図において、受光部６４１はレンズであり、照射部６３から照射された光の反射光を受光する受光手段の一例である。プリズム６４２は、受光部６４１によって受光された光を反射させて撮像素子６４３に供給する。撮像素子６４３は、プリズム６４２によって反射された反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す信号を出力する。ここでは、撮像素子６４３として、赤外領域に感度があるＣＭＯＳセンサであって、撮像した画像を同時に転送できるグローバルシャッタ方式のＣＭＯＳセンサが用いられる。撮像素子６４３は、７０ｆｐｓ〜１００ｆｐｓ（frame per second）程度の周期の画像取込信号（フレームレート）に従って画像を撮像する。それに伴い、照射部６３は、消費電力を抑制するために、撮像素子６４３への画像取込信号に同期してパルス点灯するように構成されている。なお、ここでは、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを用いるが、撮像素子はＣＭＯＳセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を使用してもよい。
【００１６】
ペンチップ６９は、ペン先６９ａに加えられる力によって矢印Ａ方向に移動可能に設けられている。回転軸７１は、撮像ユニット７０を回転自在に支持する。撮像ユニット７０には回転端７２が固定して設けられており、この回転端７２はペンチップ６９と圧力センサ６２の間の位置に設けられている。ペン先６９ａに力が加えられると、ペンチップ６９が矢印Ａ方向に移動し、この移動によってペン先６９ａに加えられた力が回転端７２に加えられる。ペンチップ６９によって回転端７２が押圧されることにより、回転端７２が回転軸７１を中心として回転し、この回転端７２の回転に伴って撮像ユニット７０全体が回転する。また、回転端７２が回転することにより圧力センサ６２が押圧され、これによりペン先６９ａへの圧力が圧力センサ６２によって検知される。
【００１７】
図５は、ペン先６９ａに力が加えられることによりペンチップ６９が矢印Ａ方向に移動した状態を示す図である。図示のように、ペン先６９ａに加えられた力がペンチップ６９によって撮像ユニット７０に加えられ、ペン先６９ａに加えられた力が撮像ユニット７０に加わることによって撮像ユニット７０が回転軸７１を中心軸として回転する。撮像ユニット７０が回転することにより、照射部６３によって光が照射される媒体５０上の位置と受光部６４１が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置（図４の位置ｐ１，図５の位置ｐ２参照）が変化する。すなわち、図４と図５に示すように、媒体５０において画像が形成されている面（以下、媒体面という）に対して照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸（図４、図５中、１点鎖線）が交差する角度は、ペン先６９ａに加えられる力に応じて変化する。このように、回転軸７１とペンチップ６９とは、ペン先６９ａに加えられる力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させ、撮像ユニットによって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置を変更する変更手段として機能する。
【００１８】
撮像ユニット７０回転角度はペン先６９ａに加えられる力に応じて図４に示す角度と図５に示す角度の間の範囲で変化する。図４及び図５に示すように、ペン先６９ａに加わえられる力が大きいほどペンチップ６９の移動量は大きくなり、撮像ユニット７０の回転量は大きくなる。すなわち、ペン先６９ａに加えられる力が大きいほど撮像ユニット７０の位置又は姿勢の変化量は大きくなる。
【００１９】
次に、制御部６１の機能的構成の一例について、図６を参照しつつ説明する。図６は、制御部６１の機能的構成の一例を示すブロック図である。図において、コード検出部６１２は、撮像部６４から出力される信号（撮像された画像を表す信号）からコードパターン画像を検出する。データ処理部６１３は、コード検出部６１２にて検出されたコードパターン画像から識別情報および位置情報を抽出する。照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯させるための照明制御信号を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。撮像制御部６１５は、照射部６３に送信するパルス点灯に同期した画像取込信号を撮像部６４に供給する。
【００２０】
次に、電子ペン６０における制御部６１の動作の概略を説明する。図７は、照射部６３のパルス点灯を制御する照明制御信号、撮像部６４における画像取込信号、および出力画像信号に関する出力タイミングチャートを示した図である。電子ペン６０による筆記が開始されると、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出する。それにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。まず、制御部６１の照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯させるための照明制御信号（図７（Ａ））を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。
【００２１】
撮像部６４は、画像取込信号（図７（Ｂ））に同期して媒体５０上の画像を撮像する。その際に、照射部６３は、撮像部６４への画像取込信号に同期してパルス点灯する。撮像部６４は、パルス点灯する照射部６３にて照明される媒体５０上の画像を撮像する。そのため、撮像部６４では、照射部６３にて照明された媒体５０上の画像に関する画像信号（出力画像信号：図７（Ｃ））が順に生成される。
【００２２】
撮像部６４にて順次生成された出力画像信号は、コード検出部６１２に送られる。出力画像信号を受け取ったコード検出部６１２は、出力画像信号を処理して、撮像部６４にて撮像された画像からコードパターン画像を検出する。コード検出部６１２により取得されたコードパターン画像はデータ処理部６１３に送られる。コードパターン画像を受け取ったデータ処理部６１３は、コードパターン画像を復号し、コードパターン画像に埋め込まれている識別情報および位置情報を取得する。
【００２３】
＜Ｂ：動作＞
次に、この実施形態の動作について説明する。電子ペン６０による筆記が開始されると、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出する。それにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。まず、照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯されるための照明制御信号を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。また、電子ペン６０の撮像制御部６１５は、照射部６３に送信するパルス点灯に同期した画像取込信号を、撮像部６４に供給する。撮像部６４は、撮像制御部６１５から供給される画像取込信号に応じて、受光部６４１で受光される反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す出力画像信号をコード検出部６１２へ出力する。
【００２４】
次に、コード検出部６１２及びデータ処理部６１３の動作について、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。コード検出部６１２には、撮像部６４から媒体５０上の画像を表す出力画像信号が入力される（ステップ６０１）。コード検出部６１２は、出力画像信号に含まれるノイズを除去するための処理を行う（ステップ６０２）。ここで、ノイズとしては、ＣＭＯＳ感度のばらつきや電子回路により発生するノイズ等がある。ノイズを除去するために如何なる処理を行うかは、電子ペン６０の撮像系の特性に応じて決定する。例えば、ぼかし処理やアンシャープマスキング等の先鋭化処理を適用することができる。次に、コード検出部６１２は、画像からドットパターン（ドット画像の位置）を検出する（ステップ６０３）。また、コード検出部６１２は、検出したドットパターンを２次元配列上のデジタルデータに変換する（ステップ６０４）。例えば、２次元配列上で、ドットがある位置を「１」、ドットがない位置を「０」というように変換する。そして、この２次元配列上のデジタルデータ（コードパターン画像）は、コード検出部６１２からデータ処理部６１３へと受け渡される。
【００２５】
データ処理部６１３は、受け渡されたコードパターン画像から、図２に示した２つのドットの組み合わせからなるドットパターンを検出する（ステップ６０５）。例えば、ドットパターンに対応するブロックの境界位置を２次元配列上で動かし、ブロック内に含まれるドットの数が２つになる境界位置を検出することにより、ドットパターンを検出することができる。このようにしてドットパターンが検出されると、データ処理部６１３は、ドットパターンの種類に基づいて、識別符号および位置符号を検出する（ステップ６０６）。その後、データ処理部６１３は、識別符号を復号して識別情報を取得し、位置符号を復号して位置情報を取得する（ステップ６０７）。図８に示す処理において、受光部６４１が受光した光量が少なすぎる場合や、逆に受光した光量が多すぎる場合等には、撮像された画像からドットパターンが検出されず、電子ペン６０が識別情報及び位置情報を取得できない場合がある。このように識別情報及び位置情報が取得できなかった場合は、データ処理部６１３は、識別情報および位置情報に代えて、読取の失敗を示す情報を取得する。
【００２６】
電子ペン６０は、図８の処理により取得した識別情報および位置情報を情報処理装置１０に送信する。このとき、電子ペン６０は、識別情報および位置情報の読取に失敗した場合は、読取の失敗を示す情報を情報処理装置１０に送信する。情報処理装置１０は電子ペン６０から識別情報および位置情報を受信し、受信した位置情報に基づいて筆記情報を生成する。情報処理装置１０は、電子ペン６０から読取の失敗を示す情報を受信した場合には、その前後の識別情報および位置情報によって補間したりする等して筆記情報を生成する。
【００２７】
＜Ｃ：動作例１＞
次に、この実施形態の具体的な動作の一例について図面を参照しつつ説明する。この動作例では、ユーザが、電子ペン６０を用いて、図９に例示する点を媒体５０上に筆記した場合の動作例について説明する。ユーザは、媒体５０上の位置（ｘ１，ｙ１）を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付ける。これにより、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出し、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。このとき、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して撮像ユニット７０が回転する。そのため、図４及び図５に例示したように、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度及び交差位置は、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して徐々に変化する。
【００２８】
図１０は、撮像ユニット７０による撮像範囲の遷移の一例を示す図である。図１０は、図９に示す筆記動作に対応するものである。なお、図１０においては、図面が煩雑になるのを防ぐために、撮像ユニット７０による撮像範囲の数を、実際に撮像される数よりも少ない数で図示している。ユーザによって図９に示す位置（ｘ１，ｙ１）でペン先６９ａが押し込まれる動作に連動して、撮像ユニット７０が回転して撮像ユニット７０の撮像範囲が領域Ａ１から領域Ａ７まで徐々に変化する。
【００２９】
ところで、電子ペン６０で媒体５０に対して筆記が行われる際には、電子ペン６０と媒体５０との間の角度は、筆記動作に伴って逐次変化するが、このとき、図１３に示すように、従来の電子ペン１６０においては、電子ペンと媒体との間の角度が９０度に近い状態になることがある。電子ペンは、通常の筆記具であるペンのように細長い形状であることが求められるから、照射部１６３と受光部１６４１とを、電子ペンの長手方向と直交する方向において比較的近接した位置に配置せざるを得ない。このような配置の制約があるので、電子ペンと媒体との間の角度が９０度に近い状態では、図１３に示すように、照射部１６３から照射される光の反射光のうち主に正反射光成分が受光部１６４１によって受光されることになる。このときコードパターン画像を形作るトナーの種類によっては反射光の強度が強すぎて、受光部１６４１がカバーし得る受光強度の上限を超える反射光が受光部１６４１に到達し、コードパターン画像を正確によみとれない場合がある。
【００３０】
特に、従来の電子ペンにおいては、媒体５０上のある一点が指示される場合において受光部１６４１が正反射光成分を多く受光してしまうと、コードパターン画像が正確に読み取れず情報の読取に失敗してしまい、その結果、その筆記動作に対する情報が欠落してしまう。それに対し、本実施形態の電子ペン６０の撮像ユニット７０は、ペン先６９ａに加えられる力に応じて回転するから、ユーザが媒体５０上のある一点を指示した場合であっても、ペン先６９ａの押し込み開始から押し込み終了までの間の時間において複数の異なる撮像角度で撮像が行われる（図１０の領域Ａ１乃至Ａ７参照）。このとき、上述したように、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度は、領域Ａ１，Ａ２，…，Ａ７のそれぞれで異なるから、ペン先６９ａの押し込みの開始から押し込み完了までの間のいずれかのタイミングにおいて読取に失敗した場合であっても、その他のタイミングで画像の読取が行われる。具体的には、例えば、図１０に示す例において、領域Ａ７（斜線で示した領域）に対応する撮像角度において受光部６４１が正反射光成分を多く受光してしまいコードパターン画像の読取に失敗した場合であっても、それ以外の撮像角度においてコードパターン画像が読み取られる。このように、本実施形態では、ペン先６９ａのタッチ動作のみの筆記動作が行われた場合であっても、その筆記動作に対する情報の欠落を防ぐことができる。なお、この動作例では媒体５０上に図９に示す点を筆記する場合の動作例について説明したが、これに限らず、例えば、ソフトボタンを選択するなどの、表示面上の位置を単に指定する場合にも、本実施形態の電子ペン６０は有効である。
【００３１】
＜Ｄ：動作例２＞
次に、この実施形態の他の具体的な動作の一例について図面を参照しつつ説明する。この動作例では、ユーザが、電子ペン６０を用いて、図１１に例示する線を媒体５０上に筆記した場合の動作例について説明する。まず、ユーザは、媒体５０上の位置（ｘ１，ｙ１）を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付ける。これにより、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出し、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。このとき、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して撮像ユニット７０が回転する。そのため、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度及び交差位置は、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して徐々に変化する。
【００３２】
図１２は、撮像ユニット７０による撮像範囲の遷移の一例を示す図である。図１２は、図１１に示す筆記動作に対応するものである。なお、図１２においては、図面が煩雑になるのを防ぐために、撮像ユニット７０による撮像範囲の数を、実際に撮像される数よりも少ない数で図示している。図１１に示す位置（ｘ１，ｙ１）でユーザによってペン先６９ａが押し込まれる動作に連動して、撮像ユニット７０が回転して撮像ユニット７０の撮像範囲が領域Ａ１から領域Ａ７まで徐々に移動する。
【００３３】
次いで、ユーザは、ペン先６９ａを媒体５０に押し付けたままペン先６９ａを位置（ｘ１，ｙ１）から位置（ｘ２，ｙ２）まで移動させる（図１１参照）。このペン先６９ａの移動に伴って、図１２に示すように、撮像ユニット７０の撮像範囲は領域Ａ７から領域Ａ１５まで移動する。すなわち、ペン先６９ａの移動に伴って、領域Ａ７から領域Ａ１５のコードパターン画像が順番に撮像され、撮像されたコードパターン画像に応じて位置情報及び識別情報が読み取られる。ところで、ユーザがペン先６９ａを媒体５０の媒体面上で移動させる際には、ペン先６９ａに加わる圧力はその移動中において一定でない場合がある。そのため、撮像ユニット７０の撮像領域の位置は、図１２に例示するように、ペン先６９ａに加えられる力の大小に応じて図中上下方向の位置が変化する場合がある。
【００３４】
ペン先６９ａを位置（ｘ２，ｙ２）まで移動させると、ユーザは、ペン先６９ａを媒体５０から離す。この動作に伴って、ペン先６９ａに加わる圧力は徐々に減少する。ペン先６９ａに加わる圧力の減少に伴ってペンチップ６９が図４中の矢印Ａ方向と逆方向に移動し、この移動に伴って撮像ユニット７０が回転する。これにより、撮像ユニット７０の撮像範囲は徐々に移動する。図１２に示す例では、撮像ユニット７０の撮像範囲は、撮像ユニット７０の回転に伴って、領域Ａ１５から領域Ａ２１まで移動する。
【００３５】
この動作例においても、電子ペン６０と媒体５０との間の角度によっては、受光部６４１が正反射光成分を多く受光してしまい、コードパターン画像を正確に読み取れない場合がある。しかしながら、本実施形態の撮像ユニット７０はペン先６９ａに加わる圧力に応じて回転するから、いずれかの角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。具体的には、例えば、図１２に示す例において、領域Ａ７、Ａ８、Ａ１３及びＡ１５（斜線で示した領域）で読取に失敗した場合であっても、その他の領域において画像の読取が行われる。この場合は、読み取られた情報を適当な補間手法によって連ねることで、筆記の軌跡をおおよそ特定できる。
【００３６】
特に、筆記の開始位置（ｘ１，ｙ１）においては領域Ａ１から領域Ａ７の複数の撮像角度で読取が行われるから、いずれかの角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。また、筆記の終了位置（ｘ２，ｙ２）においても領域Ａ１５から領域Ａ２１の複数の撮像角度で読取が行われるから、いずれかの読取角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。すなわち、筆記の開始位置（ｘ１，ｙ１）と筆記の終了位置（ｘ２，ｙ２）とにおいては位置情報が必ず読み取られる。従来の電子ペンでは、筆記の開始位置と筆記の終了位置とで読取に失敗する場合があり、その場合には筆記情報の精度が悪くなる場合があった。それに対し、本実施形態の電子ペン６０は、筆記の開始位置と筆記の終了位置では位置情報が必ず読み取られるから、従来と比較して、筆記情報の精度が高くなる。また、筆記の開始位置と筆記の終了位置との間の位置においても、ペン先６９ａに加えられる力に応じて撮像ユニット７０の撮像角度が変化するから、ユーザが電子ペン６０の角度を一定に保ったままペン先６９ａを移動させた場合であっても、情報の読取の失敗が連続して発生することが軽減され、筆記情報の精度が高くなる。
【００３７】
＜Ｅ：変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態では、媒体５０に文字や図形等を筆記する電子ペンについて説明したが、電子ペンはこれに限らず、例えば、ポインティングデバイス（マウス）機能や、媒体上の領域に対応して記録された情報（例えば、コマンド情報）を読み取るスタイラス機能を備えたものであってもよい。
【００３８】
（２）上述の実施形態では、電子ペン６０は、撮像ユニット７０を回転自在に支持する回転軸７１と、ペン先６９ａに加わる圧力を撮像ユニット７０に加えるペンチップ６９とを備え、ペン先６９ａに加わる圧力によって撮像ユニット７０が回転軸７１を中心として揺動する機構を用いた。撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させる機構はこれに限らず、例えば、撮像ユニット７０の位置又は姿勢をモータ等によって変化させる駆動機構を電子ペン６０が備える構成とし、制御部６１が、圧力センサ６２によって検出された圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させるように駆動機構を制御するようにしてもよい。また、他の例として、例えば、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０をペンチップ６９の軸方向に対して水平方向に揺動させる機構を電子ペン６０に設けるようにしてもよい。また、例えば、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０を振動させる機構を設けるようにしてもよい。要は、電子ペン６０が、ペン先６９ａに加えられる圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させ、撮像ユニット７０によって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置を変更する機構を備えるものであればよい。すなわち、電子ペン６０が、ペン先６９ａに加えられる力に応じて、媒体５０に対して照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸が交差する角度を変化させる機構を備えるものであればよい。
【００３９】
（３）上述の実施形態では、ペン先６９ａに加わる圧力が大きいほど撮像ユニット７０の回転量が大きくなる機構を用いたが、これに限らず、例えば、ペン先６９ａに圧力が加わったか否かを検出し、圧力が検出された場合に撮像ユニット７０の位置又は姿勢を予め定められた変更量だけ変更するようにしてもよい。要は、電子ペン６０は、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させる機構を備えるものであればよい。
【００４０】
（４）上述の実施形態では、照射部６３として、赤外光を照射するＬＥＤを用いたが、照射部６３はこれに限らず、違う特性を有するＬＥＤを用いるようにしてもよい。要は、照射部６３は、媒体５０に形成されたコードパターン画像をその反射光で読取可能な光を照射するものであればよい。
【００４１】
（５）上述の実施形態では、識別情報として、媒体を一意に識別する情報を用いたが、識別情報はこれに限らず、例えば、電子文書を一意に識別する情報を識別情報として用いるようにしてもよい。上述の第１実施形態に例示したように媒体を一意に識別する情報を用いる場合は、同じ電子文書を複数部数形成すると、異なる媒体には異なる識別情報が付与される。これに対し、電子文書を一意に識別する情報を識別情報として用いる場合は、同じ電子文書を形成すると、異なる媒体であっても同じ識別情報が付与される。
【００４２】
また、上述の実施形態では、位置情報及び識別情報を表すコードパターン画像を読み取ったが、コードパターン画像が表す情報は位置情報や識別情報に限らず、例えば、テキストデータやコマンドを表す情報であってもよい。また、位置情報のみを表す画像であってもよい。要は、何らかの情報を表す画像が媒体５０に形成されていればよい。
【００４３】
（６）上記した画像形成装置では、コードパターン画像をＫのトナーを用いて形成するようにした。これは、Ｋのトナーが、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーよりも赤外光の吸収量が多く、電子ペン６０でコードパターン画像を読み取ることができるからである。しかしながら、コードパターン画像は、特殊トナーを用いて形成することも可能である。ここで、特殊トナーとしては、可視光領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における最大吸収率が７％以下であり、近赤外領域（８００ｎｍ〜１０００ｎｍ）における吸収率が３０％以上の不可視トナーが例示される。ここで、「可視」および「不可視」は、目視により認識できるかどうかとは関係しない。形成された媒体に形成された画像が可視光領域における特定の波長の吸収に起因する発色性の有無により認識できるかどうかで「可視」と「不可視」とを区別している。また、可視光領域における特定の波長の吸収に起因する発色性が若干あるが、人間の目で認識し難いものも「不可視」に含める。また、この不可視トナーは、画像の機械読取りのために必要な近赤外光吸収能力を高めるために、平均分散径が１００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲のものが望ましい。
また、画像形成装置は、電子写真方式に限らず、インクジェット方式等のその他の如何なる方式を用いてもよい。
【００４４】
（７）上述の実施形態に係る電子ペン６０の制御部６１によって実行されるコンピュータプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータが読取可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、インターネット等のネットワーク経由で電子ペン６０にダウンロードさせることも可能である。なお、上述の制御を行う制御手段としてはＣＰＵ以外にも種々の装置を適用することができ、例えば、専用のプロセッサなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】筆記情報処理システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】コードパターン画像の内容一例を示す図である。
【図３】電子ペンの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【図５】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【図６】電子ペンの制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図７】照明制御信号、画像取込信号および出力画像信号に関する出力タイミングチャートを示した図である。
【図８】電子ペンのコード検出部およびデータ処理部での動作を示したフローチャートを示した図である。
【図９】電子ペンによる筆記内容の一例を示す図である。
【図１０】電子ペンの撮像ユニットによる撮像範囲の遷移の一例を示す図である。
【図１１】電子ペンによる筆記内容の一例を示す図である。
【図１２】電子ペンの撮像ユニットによる撮像範囲の遷移の一例を示す図である。
【図１３】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…情報処理装置、５０…媒体、６０…電子ペン、６１…制御部、６２…圧力センサ、６３…照射部、６４…撮像部、６５…情報メモリ、６６…通信部、６７…バッテリ、６８…ペンＩＤメモリ、６９…ペンチップ、７０…撮像ユニット、７１…回転軸、７２…回転端、７５…スイッチ、６１２…コード検出部、６１３…データ処理部、６１４…照明制御部、６１５…撮像制御部、６４１，１６４１…受光部、６４２…プリズム、６４３…撮像素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、用紙面に筆記された文字や図形等を電子データに変換し、これをパソコンや携帯電話等に転送して、筆記内容をそのまま保存したり、メールとして送信したりする技術が注目されている。かかる技術では、微細なドット画像が或る配置パターンで多数形成された用紙と、例えば撮像素子が内蔵されたペン型の読取装置とが用いられる。ユーザがこのペン型の読取装置を用い、この用紙面上の位置を連続的に指定することで筆記を行うと、指定された位置を連ねた軌跡上にあるドット画像が読取装置の撮像素子に読み込まれる。読取装置は、読み込んだ複数のドット画像の相互の位置関係に基づいて、軌跡の位置座標を特定する。これにより、筆記された文字や図形等からなる電子文書の生成や、所定の電子文書への文字や図形等の付加等が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９４９０７号公報（第１２−１４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、情報を表す画像を読み取る読取装置において、情報の欠落を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る読取装置は、情報を表す画像が形成された媒体上の位置を指示する指示部と、前記媒体に光を照射して該媒体からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段と、前記指示部に加えられる力に応じて前記撮像手段の位置又は姿勢を変化させ、該撮像手段によって光が照射される媒体上の位置、及び、該撮像手段が受光する反射光が媒体上で反射した位置を変更する変更手段とを具備する構成を有する。
【０００６】
本発明の請求項２に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記変更手段は、前記指示部に加えられる力が大きいほど前記撮像手段の位置又は姿勢の変化量を大きくする構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項３に係る読取装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記変更手段は、前記撮像手段を回転自在に支持する回転軸と、前記指示部に加えられる力を該撮像手段に加える部材とを備え、前記指示部に加えられる力が前記撮像手段に加わることによって該撮像手段が前記回転軸を中心として回転する構成を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、情報の欠落を軽減することができる。
本発明の請求項２によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、指示部に加えられる力の大きさによって撮像手段の位置又は姿勢の変化量を異ならせることができる。
本発明の請求項３によれば、情報を表す画像を読み取る読取装置において、指示部に加えられる力に応じて撮像手段を回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜Ａ：構成＞
図１は、本実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。図において、電子ペン６０は、紙等の媒体５０に対して文字や図形を筆記する機能を備えるとともに、媒体５０に形成されたコードパターン画像（被読取画像）を読み取る機能を備えた読取装置の一例である。情報処理装置１０は、例えばパーソナルコンピュータであり、電子ペン６０から出力される信号に応じて筆記内容を表す筆記情報を生成する筆記情報生成装置の一例である。
【００１０】
媒体５０に形成されるコードパターン画像は、媒体５０を識別する識別情報や、媒体５０上の座標位置を表す位置情報を符号化して画像化したものである。ここで、媒体５０に形成されるコードパターン画像の一例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、媒体５０に形成されるコードパターン画像の一例を示す図である。コードパターン画像は、複数の点状のドット画像の相互の位置関係によって上述した識別情報及び位置情報を表したものであるが、これらのドット画像が配置され得る領域として、領域Ａ１〜Ａ９が予め定められている。図２に示す例では、黒色の領域Ａ１，Ａ２は点状のドット画像が配置された領域を示し、斜線の領域Ａ３乃至Ａ９はドット画像が配置されていない領域を示している。どの領域にドット画像が配置されるかによって識別情報及び位置情報が表現される。媒体５０には、例えばプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置（図示略）によって、このコードパターン画像が媒体５０の全体に形成されている。電子ペン６０によってコードパターン画像が読み取られ、そのコードパターン画像が解析されることによって、その電子ペン６０のペン先６９ａの位置が検出される。
【００１１】
媒体５０には、上記のコードパターン画像のほか、人間に対して情報を伝えることを目的とした文書や図形など画像が形成されていてもよい。以下では、この画像のことを「文書画像」というが、これには、テキストを含む文書を表す画像に限らず、例えば、絵、写真、図形等の画像や、その他の画像が含まれる。画像形成装置は、コードパターン画像を形成するときはＫ（黒）のトナーを用いて画像形成を行う一方、文書画像を形成するときはＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）のトナーを用いて画像形成を行う。媒体５０には、文書画像とコードパターン画像とが重畳されて形成される。このようにコードパターン画像と文書画像とでトナーを異ならせていることで、電子ペン６０はコードパターン画像のみを読み取る。なお、本実施形態における「媒体」は、いわゆる紙に限定されるものではなく、例えばＯＨＰシートなどのプラスチックや、その他の材質のシート等であってもよい。また、表示内容を電気的に書き換え可能ないわゆる電子ペーパーであってもよい。要は、媒体５０は、画像形成装置等によって少なくともコードパターン画像が形成されたものであればよい。
【００１２】
電子ペン６０は、媒体５０に文字や図形等を筆記する機能を有する筆記具であるとともに、媒体５０に形成されたコードパターン画像を読み取る読取装置である。電子ペン６０は、媒体５０から読み取ったコードパターン画像を示す情報を情報処理装置１０に送信する。
【００１３】
ここで、電子ペン６０の機能的構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図３は、電子ペン６０の機能的構成の一例を概略的に示したブロック図である。図において、制御部６１は、電子ペン６０の全体の動作を制御する制御手段である。圧力センサ６２は、電子ペン６０による筆記動作をペンチップ６９に加わる圧力によって検出する検出手段である。撮像ユニット７０は、媒体５０に光を照射して媒体５０からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段の一例である。撮像ユニット７０は、照射部６３と撮像部６４とを備える。照射部６３は、例えばＬＥＤであり、媒体５０上に赤外光を照射する照射手段の一例である。撮像部６４は、照射部６３から照射された赤外光の反射光に応じて、媒体５０上の画像を撮像する撮像手段の一例である。
【００１４】
情報メモリ６５は、識別情報および位置情報を記憶する記憶手段である。通信部６６は、外部装置との通信を制御する通信手段である。バッテリ６７は、電子ペン６０を駆動するための電力を各部に供給する充電可能な電力供給手段である。ペンＩＤメモリ６８は、電子ペン６０の識別情報（ペンＩＤ）を記憶する記憶手段である。ペンチップ６９は、いわゆるペン軸であり、その先端部にペン先６９ａが設けられている。ペン先６９ａは、ユーザによって筆記動作がなされる際に、読取対象となるコードパターン画像（被読取画像）が形成された媒体５０上の位置を指示する指示部の一例である。照射部６３は、ユーザによって筆記動作がなされる際に、ペン先６０ａによって指示される媒体５０上の位置に対して予め定められた範囲に光を照射する。スイッチ７５は、各種設定を切り替える切替手段である。これら各部は、制御部６１に接続されている。
【００１５】
次に、ペンチップ６９と撮像ユニット７０の構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図４は、電子ペン６０の側断面図の一例である。図において、受光部６４１はレンズであり、照射部６３から照射された光の反射光を受光する受光手段の一例である。プリズム６４２は、受光部６４１によって受光された光を反射させて撮像素子６４３に供給する。撮像素子６４３は、プリズム６４２によって反射された反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す信号を出力する。ここでは、撮像素子６４３として、赤外領域に感度があるＣＭＯＳセンサであって、撮像した画像を同時に転送できるグローバルシャッタ方式のＣＭＯＳセンサが用いられる。撮像素子６４３は、７０ｆｐｓ〜１００ｆｐｓ（frame per second）程度の周期の画像取込信号（フレームレート）に従って画像を撮像する。それに伴い、照射部６３は、消費電力を抑制するために、撮像素子６４３への画像取込信号に同期してパルス点灯するように構成されている。なお、ここでは、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを用いるが、撮像素子はＣＭＯＳセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を使用してもよい。
【００１６】
ペンチップ６９は、ペン先６９ａに加えられる力によって矢印Ａ方向に移動可能に設けられている。回転軸７１は、撮像ユニット７０を回転自在に支持する。撮像ユニット７０には回転端７２が固定して設けられており、この回転端７２はペンチップ６９と圧力センサ６２の間の位置に設けられている。ペン先６９ａに力が加えられると、ペンチップ６９が矢印Ａ方向に移動し、この移動によってペン先６９ａに加えられた力が回転端７２に加えられる。ペンチップ６９によって回転端７２が押圧されることにより、回転端７２が回転軸７１を中心として回転し、この回転端７２の回転に伴って撮像ユニット７０全体が回転する。また、回転端７２が回転することにより圧力センサ６２が押圧され、これによりペン先６９ａへの圧力が圧力センサ６２によって検知される。
【００１７】
図５は、ペン先６９ａに力が加えられることによりペンチップ６９が矢印Ａ方向に移動した状態を示す図である。図示のように、ペン先６９ａに加えられた力がペンチップ６９によって撮像ユニット７０に加えられ、ペン先６９ａに加えられた力が撮像ユニット７０に加わることによって撮像ユニット７０が回転軸７１を中心軸として回転する。撮像ユニット７０が回転することにより、照射部６３によって光が照射される媒体５０上の位置と受光部６４１が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置（図４の位置ｐ１，図５の位置ｐ２参照）が変化する。すなわち、図４と図５に示すように、媒体５０において画像が形成されている面（以下、媒体面という）に対して照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸（図４、図５中、１点鎖線）が交差する角度は、ペン先６９ａに加えられる力に応じて変化する。このように、回転軸７１とペンチップ６９とは、ペン先６９ａに加えられる力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させ、撮像ユニットによって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置を変更する変更手段として機能する。
【００１８】
撮像ユニット７０回転角度はペン先６９ａに加えられる力に応じて図４に示す角度と図５に示す角度の間の範囲で変化する。図４及び図５に示すように、ペン先６９ａに加わえられる力が大きいほどペンチップ６９の移動量は大きくなり、撮像ユニット７０の回転量は大きくなる。すなわち、ペン先６９ａに加えられる力が大きいほど撮像ユニット７０の位置又は姿勢の変化量は大きくなる。
【００１９】
次に、制御部６１の機能的構成の一例について、図６を参照しつつ説明する。図６は、制御部６１の機能的構成の一例を示すブロック図である。図において、コード検出部６１２は、撮像部６４から出力される信号（撮像された画像を表す信号）からコードパターン画像を検出する。データ処理部６１３は、コード検出部６１２にて検出されたコードパターン画像から識別情報および位置情報を抽出する。照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯させるための照明制御信号を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。撮像制御部６１５は、照射部６３に送信するパルス点灯に同期した画像取込信号を撮像部６４に供給する。
【００２０】
次に、電子ペン６０における制御部６１の動作の概略を説明する。図７は、照射部６３のパルス点灯を制御する照明制御信号、撮像部６４における画像取込信号、および出力画像信号に関する出力タイミングチャートを示した図である。電子ペン６０による筆記が開始されると、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出する。それにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。まず、制御部６１の照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯させるための照明制御信号（図７（Ａ））を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。
【００２１】
撮像部６４は、画像取込信号（図７（Ｂ））に同期して媒体５０上の画像を撮像する。その際に、照射部６３は、撮像部６４への画像取込信号に同期してパルス点灯する。撮像部６４は、パルス点灯する照射部６３にて照明される媒体５０上の画像を撮像する。そのため、撮像部６４では、照射部６３にて照明された媒体５０上の画像に関する画像信号（出力画像信号：図７（Ｃ））が順に生成される。
【００２２】
撮像部６４にて順次生成された出力画像信号は、コード検出部６１２に送られる。出力画像信号を受け取ったコード検出部６１２は、出力画像信号を処理して、撮像部６４にて撮像された画像からコードパターン画像を検出する。コード検出部６１２により取得されたコードパターン画像はデータ処理部６１３に送られる。コードパターン画像を受け取ったデータ処理部６１３は、コードパターン画像を復号し、コードパターン画像に埋め込まれている識別情報および位置情報を取得する。
【００２３】
＜Ｂ：動作＞
次に、この実施形態の動作について説明する。電子ペン６０による筆記が開始されると、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出する。それにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。まず、照明制御部６１４は、照射部６３をパルス点灯されるための照明制御信号を照射部６３に対して送信し、照射部６３をパルス点灯させる。また、電子ペン６０の撮像制御部６１５は、照射部６３に送信するパルス点灯に同期した画像取込信号を、撮像部６４に供給する。撮像部６４は、撮像制御部６１５から供給される画像取込信号に応じて、受光部６４１で受光される反射光に基づいてコードパターン画像を撮像し、撮像したコードパターン画像を表す出力画像信号をコード検出部６１２へ出力する。
【００２４】
次に、コード検出部６１２及びデータ処理部６１３の動作について、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。コード検出部６１２には、撮像部６４から媒体５０上の画像を表す出力画像信号が入力される（ステップ６０１）。コード検出部６１２は、出力画像信号に含まれるノイズを除去するための処理を行う（ステップ６０２）。ここで、ノイズとしては、ＣＭＯＳ感度のばらつきや電子回路により発生するノイズ等がある。ノイズを除去するために如何なる処理を行うかは、電子ペン６０の撮像系の特性に応じて決定する。例えば、ぼかし処理やアンシャープマスキング等の先鋭化処理を適用することができる。次に、コード検出部６１２は、画像からドットパターン（ドット画像の位置）を検出する（ステップ６０３）。また、コード検出部６１２は、検出したドットパターンを２次元配列上のデジタルデータに変換する（ステップ６０４）。例えば、２次元配列上で、ドットがある位置を「１」、ドットがない位置を「０」というように変換する。そして、この２次元配列上のデジタルデータ（コードパターン画像）は、コード検出部６１２からデータ処理部６１３へと受け渡される。
【００２５】
データ処理部６１３は、受け渡されたコードパターン画像から、図２に示した２つのドットの組み合わせからなるドットパターンを検出する（ステップ６０５）。例えば、ドットパターンに対応するブロックの境界位置を２次元配列上で動かし、ブロック内に含まれるドットの数が２つになる境界位置を検出することにより、ドットパターンを検出することができる。このようにしてドットパターンが検出されると、データ処理部６１３は、ドットパターンの種類に基づいて、識別符号および位置符号を検出する（ステップ６０６）。その後、データ処理部６１３は、識別符号を復号して識別情報を取得し、位置符号を復号して位置情報を取得する（ステップ６０７）。図８に示す処理において、受光部６４１が受光した光量が少なすぎる場合や、逆に受光した光量が多すぎる場合等には、撮像された画像からドットパターンが検出されず、電子ペン６０が識別情報及び位置情報を取得できない場合がある。このように識別情報及び位置情報が取得できなかった場合は、データ処理部６１３は、識別情報および位置情報に代えて、読取の失敗を示す情報を取得する。
【００２６】
電子ペン６０は、図８の処理により取得した識別情報および位置情報を情報処理装置１０に送信する。このとき、電子ペン６０は、識別情報および位置情報の読取に失敗した場合は、読取の失敗を示す情報を情報処理装置１０に送信する。情報処理装置１０は電子ペン６０から識別情報および位置情報を受信し、受信した位置情報に基づいて筆記情報を生成する。情報処理装置１０は、電子ペン６０から読取の失敗を示す情報を受信した場合には、その前後の識別情報および位置情報によって補間したりする等して筆記情報を生成する。
【００２７】
＜Ｃ：動作例１＞
次に、この実施形態の具体的な動作の一例について図面を参照しつつ説明する。この動作例では、ユーザが、電子ペン６０を用いて、図９に例示する点を媒体５０上に筆記した場合の動作例について説明する。ユーザは、媒体５０上の位置（ｘ１，ｙ１）を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付ける。これにより、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出し、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。このとき、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して撮像ユニット７０が回転する。そのため、図４及び図５に例示したように、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度及び交差位置は、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して徐々に変化する。
【００２８】
図１０は、撮像ユニット７０による撮像範囲の遷移の一例を示す図である。図１０は、図９に示す筆記動作に対応するものである。なお、図１０においては、図面が煩雑になるのを防ぐために、撮像ユニット７０による撮像範囲の数を、実際に撮像される数よりも少ない数で図示している。ユーザによって図９に示す位置（ｘ１，ｙ１）でペン先６９ａが押し込まれる動作に連動して、撮像ユニット７０が回転して撮像ユニット７０の撮像範囲が領域Ａ１から領域Ａ７まで徐々に変化する。
【００２９】
ところで、電子ペン６０で媒体５０に対して筆記が行われる際には、電子ペン６０と媒体５０との間の角度は、筆記動作に伴って逐次変化するが、このとき、図１３に示すように、従来の電子ペン１６０においては、電子ペンと媒体との間の角度が９０度に近い状態になることがある。電子ペンは、通常の筆記具であるペンのように細長い形状であることが求められるから、照射部１６３と受光部１６４１とを、電子ペンの長手方向と直交する方向において比較的近接した位置に配置せざるを得ない。このような配置の制約があるので、電子ペンと媒体との間の角度が９０度に近い状態では、図１３に示すように、照射部１６３から照射される光の反射光のうち主に正反射光成分が受光部１６４１によって受光されることになる。このときコードパターン画像を形作るトナーの種類によっては反射光の強度が強すぎて、受光部１６４１がカバーし得る受光強度の上限を超える反射光が受光部１６４１に到達し、コードパターン画像を正確によみとれない場合がある。
【００３０】
特に、従来の電子ペンにおいては、媒体５０上のある一点が指示される場合において受光部１６４１が正反射光成分を多く受光してしまうと、コードパターン画像が正確に読み取れず情報の読取に失敗してしまい、その結果、その筆記動作に対する情報が欠落してしまう。それに対し、本実施形態の電子ペン６０の撮像ユニット７０は、ペン先６９ａに加えられる力に応じて回転するから、ユーザが媒体５０上のある一点を指示した場合であっても、ペン先６９ａの押し込み開始から押し込み終了までの間の時間において複数の異なる撮像角度で撮像が行われる（図１０の領域Ａ１乃至Ａ７参照）。このとき、上述したように、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度は、領域Ａ１，Ａ２，…，Ａ７のそれぞれで異なるから、ペン先６９ａの押し込みの開始から押し込み完了までの間のいずれかのタイミングにおいて読取に失敗した場合であっても、その他のタイミングで画像の読取が行われる。具体的には、例えば、図１０に示す例において、領域Ａ７（斜線で示した領域）に対応する撮像角度において受光部６４１が正反射光成分を多く受光してしまいコードパターン画像の読取に失敗した場合であっても、それ以外の撮像角度においてコードパターン画像が読み取られる。このように、本実施形態では、ペン先６９ａのタッチ動作のみの筆記動作が行われた場合であっても、その筆記動作に対する情報の欠落を防ぐことができる。なお、この動作例では媒体５０上に図９に示す点を筆記する場合の動作例について説明したが、これに限らず、例えば、ソフトボタンを選択するなどの、表示面上の位置を単に指定する場合にも、本実施形態の電子ペン６０は有効である。
【００３１】
＜Ｄ：動作例２＞
次に、この実施形態の他の具体的な動作の一例について図面を参照しつつ説明する。この動作例では、ユーザが、電子ペン６０を用いて、図１１に例示する線を媒体５０上に筆記した場合の動作例について説明する。まず、ユーザは、媒体５０上の位置（ｘ１，ｙ１）を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付ける。これにより、ペンチップ６９に接続された圧力センサ６２が筆記動作を検出し、識別情報及び位置情報の読取処理を開始する。このとき、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して撮像ユニット７０が回転する。そのため、媒体５０に対する照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸の交差角度及び交差位置は、ユーザによるペン先６９ａの押し込み動作に連動して徐々に変化する。
【００３２】
図１２は、撮像ユニット７０による撮像範囲の遷移の一例を示す図である。図１２は、図１１に示す筆記動作に対応するものである。なお、図１２においては、図面が煩雑になるのを防ぐために、撮像ユニット７０による撮像範囲の数を、実際に撮像される数よりも少ない数で図示している。図１１に示す位置（ｘ１，ｙ１）でユーザによってペン先６９ａが押し込まれる動作に連動して、撮像ユニット７０が回転して撮像ユニット７０の撮像範囲が領域Ａ１から領域Ａ７まで徐々に移動する。
【００３３】
次いで、ユーザは、ペン先６９ａを媒体５０に押し付けたままペン先６９ａを位置（ｘ１，ｙ１）から位置（ｘ２，ｙ２）まで移動させる（図１１参照）。このペン先６９ａの移動に伴って、図１２に示すように、撮像ユニット７０の撮像範囲は領域Ａ７から領域Ａ１５まで移動する。すなわち、ペン先６９ａの移動に伴って、領域Ａ７から領域Ａ１５のコードパターン画像が順番に撮像され、撮像されたコードパターン画像に応じて位置情報及び識別情報が読み取られる。ところで、ユーザがペン先６９ａを媒体５０の媒体面上で移動させる際には、ペン先６９ａに加わる圧力はその移動中において一定でない場合がある。そのため、撮像ユニット７０の撮像領域の位置は、図１２に例示するように、ペン先６９ａに加えられる力の大小に応じて図中上下方向の位置が変化する場合がある。
【００３４】
ペン先６９ａを位置（ｘ２，ｙ２）まで移動させると、ユーザは、ペン先６９ａを媒体５０から離す。この動作に伴って、ペン先６９ａに加わる圧力は徐々に減少する。ペン先６９ａに加わる圧力の減少に伴ってペンチップ６９が図４中の矢印Ａ方向と逆方向に移動し、この移動に伴って撮像ユニット７０が回転する。これにより、撮像ユニット７０の撮像範囲は徐々に移動する。図１２に示す例では、撮像ユニット７０の撮像範囲は、撮像ユニット７０の回転に伴って、領域Ａ１５から領域Ａ２１まで移動する。
【００３５】
この動作例においても、電子ペン６０と媒体５０との間の角度によっては、受光部６４１が正反射光成分を多く受光してしまい、コードパターン画像を正確に読み取れない場合がある。しかしながら、本実施形態の撮像ユニット７０はペン先６９ａに加わる圧力に応じて回転するから、いずれかの角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。具体的には、例えば、図１２に示す例において、領域Ａ７、Ａ８、Ａ１３及びＡ１５（斜線で示した領域）で読取に失敗した場合であっても、その他の領域において画像の読取が行われる。この場合は、読み取られた情報を適当な補間手法によって連ねることで、筆記の軌跡をおおよそ特定できる。
【００３６】
特に、筆記の開始位置（ｘ１，ｙ１）においては領域Ａ１から領域Ａ７の複数の撮像角度で読取が行われるから、いずれかの角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。また、筆記の終了位置（ｘ２，ｙ２）においても領域Ａ１５から領域Ａ２１の複数の撮像角度で読取が行われるから、いずれかの読取角度で読取に失敗したとしても、他の撮像角度で読取が行われる。すなわち、筆記の開始位置（ｘ１，ｙ１）と筆記の終了位置（ｘ２，ｙ２）とにおいては位置情報が必ず読み取られる。従来の電子ペンでは、筆記の開始位置と筆記の終了位置とで読取に失敗する場合があり、その場合には筆記情報の精度が悪くなる場合があった。それに対し、本実施形態の電子ペン６０は、筆記の開始位置と筆記の終了位置では位置情報が必ず読み取られるから、従来と比較して、筆記情報の精度が高くなる。また、筆記の開始位置と筆記の終了位置との間の位置においても、ペン先６９ａに加えられる力に応じて撮像ユニット７０の撮像角度が変化するから、ユーザが電子ペン６０の角度を一定に保ったままペン先６９ａを移動させた場合であっても、情報の読取の失敗が連続して発生することが軽減され、筆記情報の精度が高くなる。
【００３７】
＜Ｅ：変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態では、媒体５０に文字や図形等を筆記する電子ペンについて説明したが、電子ペンはこれに限らず、例えば、ポインティングデバイス（マウス）機能や、媒体上の領域に対応して記録された情報（例えば、コマンド情報）を読み取るスタイラス機能を備えたものであってもよい。
【００３８】
（２）上述の実施形態では、電子ペン６０は、撮像ユニット７０を回転自在に支持する回転軸７１と、ペン先６９ａに加わる圧力を撮像ユニット７０に加えるペンチップ６９とを備え、ペン先６９ａに加わる圧力によって撮像ユニット７０が回転軸７１を中心として揺動する機構を用いた。撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させる機構はこれに限らず、例えば、撮像ユニット７０の位置又は姿勢をモータ等によって変化させる駆動機構を電子ペン６０が備える構成とし、制御部６１が、圧力センサ６２によって検出された圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させるように駆動機構を制御するようにしてもよい。また、他の例として、例えば、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０をペンチップ６９の軸方向に対して水平方向に揺動させる機構を電子ペン６０に設けるようにしてもよい。また、例えば、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０を振動させる機構を設けるようにしてもよい。要は、電子ペン６０が、ペン先６９ａに加えられる圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させ、撮像ユニット７０によって光が照射される媒体５０上の位置、及び、撮像ユニット７０が受光する反射光が媒体５０上で反射した位置を変更する機構を備えるものであればよい。すなわち、電子ペン６０が、ペン先６９ａに加えられる力に応じて、媒体５０に対して照射部６３の光軸と受光部６４１の光軸が交差する角度を変化させる機構を備えるものであればよい。
【００３９】
（３）上述の実施形態では、ペン先６９ａに加わる圧力が大きいほど撮像ユニット７０の回転量が大きくなる機構を用いたが、これに限らず、例えば、ペン先６９ａに圧力が加わったか否かを検出し、圧力が検出された場合に撮像ユニット７０の位置又は姿勢を予め定められた変更量だけ変更するようにしてもよい。要は、電子ペン６０は、ペン先６９ａに加わる圧力に応じて撮像ユニット７０の位置又は姿勢を変化させる機構を備えるものであればよい。
【００４０】
（４）上述の実施形態では、照射部６３として、赤外光を照射するＬＥＤを用いたが、照射部６３はこれに限らず、違う特性を有するＬＥＤを用いるようにしてもよい。要は、照射部６３は、媒体５０に形成されたコードパターン画像をその反射光で読取可能な光を照射するものであればよい。
【００４１】
（５）上述の実施形態では、識別情報として、媒体を一意に識別する情報を用いたが、識別情報はこれに限らず、例えば、電子文書を一意に識別する情報を識別情報として用いるようにしてもよい。上述の第１実施形態に例示したように媒体を一意に識別する情報を用いる場合は、同じ電子文書を複数部数形成すると、異なる媒体には異なる識別情報が付与される。これに対し、電子文書を一意に識別する情報を識別情報として用いる場合は、同じ電子文書を形成すると、異なる媒体であっても同じ識別情報が付与される。
【００４２】
また、上述の実施形態では、位置情報及び識別情報を表すコードパターン画像を読み取ったが、コードパターン画像が表す情報は位置情報や識別情報に限らず、例えば、テキストデータやコマンドを表す情報であってもよい。また、位置情報のみを表す画像であってもよい。要は、何らかの情報を表す画像が媒体５０に形成されていればよい。
【００４３】
（６）上記した画像形成装置では、コードパターン画像をＫのトナーを用いて形成するようにした。これは、Ｋのトナーが、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーよりも赤外光の吸収量が多く、電子ペン６０でコードパターン画像を読み取ることができるからである。しかしながら、コードパターン画像は、特殊トナーを用いて形成することも可能である。ここで、特殊トナーとしては、可視光領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における最大吸収率が７％以下であり、近赤外領域（８００ｎｍ〜１０００ｎｍ）における吸収率が３０％以上の不可視トナーが例示される。ここで、「可視」および「不可視」は、目視により認識できるかどうかとは関係しない。形成された媒体に形成された画像が可視光領域における特定の波長の吸収に起因する発色性の有無により認識できるかどうかで「可視」と「不可視」とを区別している。また、可視光領域における特定の波長の吸収に起因する発色性が若干あるが、人間の目で認識し難いものも「不可視」に含める。また、この不可視トナーは、画像の機械読取りのために必要な近赤外光吸収能力を高めるために、平均分散径が１００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲のものが望ましい。
また、画像形成装置は、電子写真方式に限らず、インクジェット方式等のその他の如何なる方式を用いてもよい。
【００４４】
（７）上述の実施形態に係る電子ペン６０の制御部６１によって実行されるコンピュータプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータが読取可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、インターネット等のネットワーク経由で電子ペン６０にダウンロードさせることも可能である。なお、上述の制御を行う制御手段としてはＣＰＵ以外にも種々の装置を適用することができ、例えば、専用のプロセッサなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】筆記情報処理システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】コードパターン画像の内容一例を示す図である。
【図３】電子ペンの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【図５】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【図６】電子ペンの制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図７】照明制御信号、画像取込信号および出力画像信号に関する出力タイミングチャートを示した図である。
【図８】電子ペンのコード検出部およびデータ処理部での動作を示したフローチャートを示した図である。
【図９】電子ペンによる筆記内容の一例を示す図である。
【図１０】電子ペンの撮像ユニットによる撮像範囲の遷移の一例を示す図である。
【図１１】電子ペンによる筆記内容の一例を示す図である。
【図１２】電子ペンの撮像ユニットによる撮像範囲の遷移の一例を示す図である。
【図１３】電子ペンの構成の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…情報処理装置、５０…媒体、６０…電子ペン、６１…制御部、６２…圧力センサ、６３…照射部、６４…撮像部、６５…情報メモリ、６６…通信部、６７…バッテリ、６８…ペンＩＤメモリ、６９…ペンチップ、７０…撮像ユニット、７１…回転軸、７２…回転端、７５…スイッチ、６１２…コード検出部、６１３…データ処理部、６１４…照明制御部、６１５…撮像制御部、６４１，１６４１…受光部、６４２…プリズム、６４３…撮像素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を表す画像が形成された媒体上の位置を指示する指示部と、
前記媒体に光を照射して該媒体からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段と、
前記指示部に加えられる力に応じて前記撮像手段の位置又は姿勢を変化させ、該撮像手段によって光が照射される媒体上の位置、及び、該撮像手段が受光する反射光が媒体上で反射した位置を変更する変更手段と
を具備することを特徴とする読取装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記指示部に加えられる力が大きいほど前記撮像手段の位置又は姿勢の変化量を大きくする
ことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記撮像手段を回転自在に支持する回転軸と、前記指示部に加えられる力を該撮像手段に加える部材とを備え、
前記指示部に加えられる力が前記撮像手段に加わることによって該撮像手段が前記回転軸を中心として回転する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の読取装置。
【請求項１】
情報を表す画像が形成された媒体上の位置を指示する指示部と、
前記媒体に光を照射して該媒体からの反射光を受光し、受光した反射光に応じて該媒体上の前記画像を撮像する撮像手段と、
前記指示部に加えられる力に応じて前記撮像手段の位置又は姿勢を変化させ、該撮像手段によって光が照射される媒体上の位置、及び、該撮像手段が受光する反射光が媒体上で反射した位置を変更する変更手段と
を具備することを特徴とする読取装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記指示部に加えられる力が大きいほど前記撮像手段の位置又は姿勢の変化量を大きくする
ことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記撮像手段を回転自在に支持する回転軸と、前記指示部に加えられる力を該撮像手段に加える部材とを備え、
前記指示部に加えられる力が前記撮像手段に加わることによって該撮像手段が前記回転軸を中心として回転する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１４１５２５（Ｐ２０１０−１４１５２５Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４８４０（Ｐ２００８−３１４８４０）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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