読取装置
【課題】被読取画像を読み取る読取装置において、被読取画像の読取精度を向上させることのできる技術を提供する。
【解決手段】照射部８０は、円筒状の筐体６３Ａに回転可能に取り付けられる環状部８０Ａと、この環状部８０Ａの径方向外側に向けて突出形成される脚部８０Ｂと、脚部８０Ｂの先端側に設けられる光源８０Ｃと、を有する。照射部８０の脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃは、環状部８０Ａの径方向外側に突出形成されているため、脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃの自重により、光源８０Ｃが下側に回転移動する。撮像部６４で正反射成分の反射光を受光することがなくなり、画像の読取精度を高める。
【解決手段】照射部８０は、円筒状の筐体６３Ａに回転可能に取り付けられる環状部８０Ａと、この環状部８０Ａの径方向外側に向けて突出形成される脚部８０Ｂと、脚部８０Ｂの先端側に設けられる光源８０Ｃと、を有する。照射部８０の脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃは、環状部８０Ａの径方向外側に突出形成されているため、脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃの自重により、光源８０Ｃが下側に回転移動する。撮像部６４で正反射成分の反射光を受光することがなくなり、画像の読取精度を高める。
【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、用紙上への筆記内容を瞬時に電子化した筆記情報データに変換し、このデータをパソコンや携帯電話等に転送して、筆記内容をモニタ上に表示したり、データとして転送・保存したりする技術が注目されている。かかる技術では、表面にそれぞれ異なるパターンで形成された微細なドットが印刷された特殊な用紙と、これらのドットを読み込むことで筆記内容を電子情報化する電子ペン（アノトペン（登録商標））とが用いられる。この電子ペンは、特殊用紙上に筆記が行われると、ペン先近傍のドットパターンを撮像素子で読み込み、読み込んだドットパターンからペン先の特殊用紙上における位置を特定する。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）。一方、特殊なパターンを読み取る技術としては、複数の撮像素子を備えたバーコードリーダ（特許文献２）等がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９４９０７号公報（第１２−１４頁）
【特許文献２】実開平２−１８３８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、被読取画像を読み取る読取装置において、被読取画像の読取精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の請求項１が採用する読取装置の構成は、読取対象となる被読取画像が形成された媒体に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって光が照射された前記媒体からの反射光を結像する結像手段と、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対して、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を前記照射手段の自重によって移動させる光軸移動手段と、を具備することを特徴とする。
【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、前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記照射手段が自重により回転する機構を備えている。
【０００７】
本発明の請求項３に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記照射手段は、光源と、前記光源から発せられた光を前記媒体の方向に導く導光部材と、を備え、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている。
【０００８】
本発明の請求項４に係る読取装置は、請求項２または３記載の読取装置において、前記回転の角度が、１８０度以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る読取装置は、請求項１ないし４のいずれか１に記載の読取装置において、前記照射手段には錘が設けられることが好ましい。
【００１０】
本発明の請求項６に係る読取装置は、請求項１ないし５のいずれか１に記載の読取装置において、前記結像手段によって結像された反射光に応じた、前記被読取画像を表す信号を生成する生成手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、結像手段が読み取り時に有害となる正反射光成分を結像する機会が低減するとともに、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸と媒体面とがなす角度が小さい場合であっても光量不足になる事態を抑制することができ、被読取画像の読み取り精度が向上する。
【００１２】
請求項２および３に係る発明によれば、結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして、照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を移動させることができる。
請求項４に係る発明によれば、結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対する、照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸の移動量として、一定量を確保することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、読取装置に傾きに応じて照射手段が移動しやすくなる。
請求項６に係る発明によれば、反射光に基づいた被読取画像を表す信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜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。
【００１５】
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（図示せず）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は、コードパターン画像を読み取り、その上で、コードパターン画像を解析して電子ペン６０のペン先６９ａの位置を検出する。
【００１６】
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分光反射特性の異なる材料を用いて形成することで、電子ペン６０は選択的にコードパターン画像のみを読み取るように設定することができる。
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シートや、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。
【００１７】
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共に、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に送信する機能を備える。
【００１８】
次に、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の機能を模式的に示した機能ブロック図である。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。光学系ユニット７０は、照射部８０、結像部６３および撮像部６４を具備する。照射部８０は、例えば近赤外ＬＥＤであり、媒体５０上に近赤外光を照射軸ａに沿って照射する照射手段の一例である。結像部６３は、媒体５０で反射した反射光を受光軸ｂに沿って集光して、この反射光に応じて媒体５０上の画像を撮像部６４上に結像する結像手段の一例である。撮像部６４は、結像部６３で結像された、反射光による媒体５０上の画像を電気信号に変換する生成手段の一例である。
【００１９】
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、その先端部がペン先６９ａとなる。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となる。照射部８０は、ユーザによって筆記動作がなされる際に、ペン先６９ａ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照射範囲に照射軸Ａに沿って光を照射する。図中では、便宜上、照射部８０から照射される光が平行に延びるように図示しているが、実際には拡散状態で照射される。
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。
【００２０】
次に、制御部６１の機能的構成について、図４を参照しつつ説明する。図４は、制御部６１の機能を示す機能ブロック図である。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８０をパルス点灯させるための照明制御信号を照射部８０に対して送信し、照射部８０をパルス点灯させる。撮像制御部６１５は、照射部８０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。
【００２１】
さらに、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５は、照射部８０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を示したタイミングチャートである。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。これにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理が開始される。
まず、制御部６１の照明制御部６１４は、照射部８０をパルス点灯させるための照明制御信号（図５（Ａ））を照射部８０に対して送信し、照射部８０をパルス点灯させる。
【００２２】
撮像部６４は、画像取込信号（図５（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８０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８０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８０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５（Ｃ））が順に生成される。
【００２３】
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。
【００２４】
以上が、電子ペン６０の概略である。
次に、ペンチップ６９と光学系ユニット７０の構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図７は、電子ペン６０の特徴部分を模式的に示す断面図、図８（ａ）は図７中の要部を拡大して示す拡大図、図８（ｂ）は図８（ａ）を左側面から見た側面図である。
ペンチップ６９は、電子ペン６０の筐体となるペン本体６０Ａ内に設けられ、用紙面への筆記を行うためのものである。電子ペン６０の先端部のペンチップ６９の近傍には可視光を遮断し近赤外光を透過する窓部６０Ｂが設けられており、その後方に光学系ユニット７０が設けられる。この光学系ユニット７０は、照射部８０、結像部６３および撮像部６４とを有する。ここで、便宜上、照射部８０から照射される光の光軸を照射軸ａ、結像部６３の結像光学系の中心軸を受光軸ｂと呼ぶ。ここでいう受光軸ｂの方向とは、要するに受光面の向きであり、典型的には、受光面と中心と、結像部６３によって結像されて撮像部６４によって撮像される媒体５０上の領域（以下、撮像範囲と呼ぶ）の中心とを結ぶ方向である。したがって、受光軸ｂの方向は、電子ペン６０の筐体の長手方向とほぼ平行となっている。
【００２５】
結像部６３は、円筒状の筐体６３Ａと、この筐体６３Ａの先端側に設けられた凸レンズ６３Ｂ（図８（ｂ）に図示）と、結像光の方向を撮像素子６４Ｂの撮像面に偏向させるプリズム６３Ｃとを有する。
撮像部６４は、電子部品が実装された基板６４Ａと、この基板６４Ａ上に実装された撮像素子６４Ｂとを備える。撮像素子６４Ｂは、結像部６３により結像された被読取面の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６４Ｂは、近赤外領域に感度があるＣＭＯＳイメージセンサであって、全画素において同一のタイミングで撮像した画像信号を生成できるグローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。撮像素子６４Ｂは、７０ｆｐｓ〜１００ｆｐｓ（frame per second）程度の画像取込周期（フレームレート）に従って画像を撮像する。ここで、照射部８０は、消費電力を抑制するために、撮像素子６４Ｂへの画像取込周期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イメージセンサを用いるが、撮像素子はＣＭＯＳイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤイメージセンサ等の他の撮像素子を使用してもよい。
【００２６】
照射部８０は、筐体６３Ａに回転可能に取り付けられる環状部８０Ａと、この環状部８０Ａの径方向外側に向けて突出形成される脚部８０Ｂと、脚部８０Ｂの先端側に設けられる光源８０Ｃと、を有する。環状部８０Ａの内周面とこの環状部８０Ａが回転可能に取り付けられる部位となる筐体６３Ａの外周面には、それぞれ環状電極が設けられ、いずれか一方の電極がブラシ構造となることで、所謂スリップリングを構成する。このスリップリングは、基板６４Ａから出力される照明制御信号を光源８０Ｃに供給する。
【００２７】
なお、基板６４Ａからの信号を光源８０Ｃに供給する手段は、スリップリングに限らず、リード線によって基板６４Ａと光源８０Ｃとを電気的に接続してもよく、要は照射部８０が回転する際に機械的抵抗にならない構造であればよい。また、光源８０Ｃが回転する範囲は、基板６４Ａに取り付けられる関係上、図８（ｂ）に示すように、角度α（例えば、α＝２００°）（α＞１８０°）となる。この結像部６３の筐体６３Ａおよび照射部８０の環状部８０Ａの構造によって、照射部８０の照射軸ａの向きを、受光軸ｂを回転中心として回転させる光軸移動手段の一例が構成される。そして、照射部８０の脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃは、環状部８０Ａの径方向外側に突出形成されているため、脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃが錘となる。このため、照射部８０の光源８０Ｃは、この脚部８０Ｂの自重により下側に回転移動することになる。
【００２８】
＜Ｂ：動作＞
次に、この実施形態による電子ペン６０の動作について説明する。ユーザが、電子ペン６０による筆記を開始すると、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。これにより、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８０をパルス点灯されるための照明制御信号を照射部８０に対して送信し、照射部８０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８０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、結像部６３で結像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。
【００２９】
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６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。
【００３０】
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６に示す処理において、撮像部６４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（つまり、読取エラー）が発生する。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、読取失敗を示す読取エラーの情報を取得する。
【００３１】
電子ペン６０は、図６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から読取エラー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。
【００３２】
＜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。ユーザが、媒体５０上を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付けることにより、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。
本実施形態による電子ペン６０では、結像部６３に対する照射部８０の取付構造から、電子ペン６０のペン先が地面に対して真下の垂直方向（重力方向）に向いている場合を除き、電子ペン６０をユーザが保持している角度に応じ、照射部８０の光源８０Ｃが、自重により受光軸ｂを回転中心として下側に移動する。ここで、一般的に媒体５０に対してペン等で筆記を行う場合、すなわち、媒体５０が机などの平面上に設置される場合には、媒体５０は地面に対し平行な面で保持されている。この媒体５０上に電子ペン６０でユーザが筆記動作を行う状態において、結像部６３に照射部８０から媒体５０に照射された光の正反射光が入ってしまう条件は、結像部６３の光軸ｂと照射部８０の照射軸ａが媒体５０の面の法線に対しほぼ対称な方向にある場合に限られる。したがって、ユーザが媒体５０の面の法線方向（地面と垂直な方向）から傾いた状態で電子ペン６０を保持した場合、照射部８０はその自重により下方、すなわち、媒体５０の面の法線方向に対し、結像部６３の光軸よりさらに倒れた角度方向から光を照射することになる。すなわち、照射部８０および結像部６３の位置関係が、結像部６３で結像される反射光に光源８０Ｃからの正反射光成分が入らなくなる状態となるため、撮像部６４における画像の読取精度を高めることができる。
【００３３】
より具体的に、本実施形態の特徴を図９および図１０を参照しつつ説明する。図９は紙などの媒体の表面における入射光に対する反射光の成分について説明した説明図、図１０（ａ）が受光部で正反射成分に反射光が受光される状態、１０（ｂ）が本実施形態による正反射成分による反射光の受光を回避した状態を示した図である。
図９に示すように、紙などの媒体の表面において、ある角度からの入射光に対しては、指向性が高い正反射光と、指向性が低い拡散反射光が発生し、正反射成分の反射光は、入射光の入射角度と等しい反射角度で反射した反射光となる。そして、入射光の照射軸ａ上に光源、正反射成分の軸線上に結像部８３が配置された場合、即ち図１０（ａ）に示すように、媒体５０に対する法線ｈと、光源８０Ｃの照射軸ａと結像部８３の受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を二分にした中心軸ｃとがほぼ一致した場合には、結像部８３では正反射成分（媒体表面の光沢成分）が結像されることになり、媒体上の画像（拡散反射成分）を正確に読み取ることができなくなる。
【００３４】
本実施形態による電子ペン６０では、図１０（ａ）の状態になることを避けるために、光源８０Ｃは受光軸ｂを回転中心として自重で回転し、図１０（ｂ）に示すように、照射軸ａ′に移動する。これにより、照射軸ａ′と受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を二分にした中心軸ｃ′は、媒体５０の法線ｈと異なる方向となるため、結像部８３で結像される反射光は拡散反射成分のみとなる。これにより、媒体５０上の画像情報を表す拡散反射成分の反射光を撮像部６４で読み取ることで、読取エラーを低減し、読取精度を向上させることができる。
【００３５】
光源８０Ｃが回転可能となる範囲を角度α＝２００°とした場合を例示したが、実際には１８０°以上であれば、照射軸ａを受光軸ｂよりも下側に移動させることができる。
【００３６】
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、ユーザの筆記動作に伴って逐次変化する。このとき、例えば、電子ペン６０と媒体５０との間の角度が、図１１に示す位置関係となった場合を例示する。ユーザが電子ペン６０を傾けた際には、本実施形態による電子ペン６０では、光源８０Ｃの自重によって受光部６３の下側の位置Ｄに回転移動する。このため、光源８０Ｃから媒体５０に照射される光量は、位置Ｕにある場合と比べて、媒体５０の面に距離的に近づいている分、多くなる。
【００３７】
一般的な電子ペンの読取装置では、照射部が固定されているため、電子ペンと媒体との角度によっては、照射部が媒体面から遠ざかり、撮像部６４で反射光の受光量不足で正確な撮像が行えないことがあるが、本発明による電子ペン６０では、ペン６０と媒体５０との傾きがどのような状態であっても、結像部６３の下側に光源８０Ｃが移動するから、媒体５０に向けて常に撮像に十分な光量を照射することができ、画像読み込み時のエラーを低減して、読取精度を向上させることができる。
【００３８】
＜Ｄ：動作例２＞
次に、実施形態による照射部８０の他の具体例について、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、電子ペン６０の特徴部分を模式的に示す断面図、図１３（ａ）は図１２中の要部を拡大して示す拡大図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）を左側面から見た側面図である。なお、この具体例では、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
この具体例による光学系ユニット７０は、撮像部６４、結像部６３および照射部８１とを有する。
ここで、照射部８１は、基板６４Ａに実装された光源８１Ａと、この光源８１Ａからの光を導光して媒体に向けて照射軸ａに沿って照射させるための導光部材８１Ｂと、光源８１Ａからの光が周辺に漏れないようにするための遮光カバー（図示せず）とを有する。導光部材８１Ｂは「Ｌ」字状に形成され、図１３（ａ）に示すような光路を形成し、先端が光照射部８１Ｂ１となる。
そして、導光部材８１Ｂの起端側は、断面三角形状の固定部８１Ｃに固定され、この固定部８１Ｃは基板６４Ａに固定されるフランジ８１Ｄに軸部８１Ｅによって回転可能に支持される。この軸８１Ｅは、受光軸ｂの延長線上に配置される。この固定部８１Ｃ、フランジ８１Ｄおよび軸部８１Ｅは、光軸移動手段の一例である。
【００３９】
このように構成される照射部８１にあっては、導光部材８１Ｂが軸部８１Ｅによって受光軸ｂを中心に回転可能となっており、導光部材８１Ｂの自重により当該導光部材８１Ｂは、自重により下側に回転移動することになる。そして、導光部材８１Ｂが回転する範囲は、図１３（ｂ）に示すように、角度α（例えば、α＝２００°）（α≧１８０°）となる。この導光部材８１Ｂおよび導光部材８１Ｂの取付構造によって、照射部８１の照射軸ａの向きを、受光軸ｂを回転中心として回転変更する光軸移動手段の一例を構成する。
【００４０】
このように構成される照射部８１においても、前述した照射部８０と同様に動作することになり、撮像部６４で拡散反射成分のみの反射光を受光して、読取エラーを低減し、読取精度を向上させることができる。しかも、光源８１Ａを移動させないので、当該光源８１Ａの信頼性を向上させることができる。
【００４１】
＜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）上述した実施形態では、照射軸ａを受光軸ｂを回転中心として回転移動させる構成としたが、本発明はこれに限らず、照射軸ａと受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を変更する構成であればよい。
【００４２】
（２）また、光軸移動手段は、前記実施形態に記載した例に限るものではなく、例えば、結像部６３を中心に当該結像部６３から離間した位置に円弧状のレールを設け、このレールに沿って自重で光源が移動するように構成してもよく、要は、照射手段から発生する光の光軸が、当該照射手段の自重によって移動させる構成であればよい。
【００４３】
（３）上述した実施形態では、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、本発明はこれに限らず、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。
なお、実施形態の動作例では媒体５０上に文字など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、媒体５０上に設けられた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。
【００４４】
（４）上述した実施形態では、照射部８０として、近赤外光を照射する近赤外ＬＥＤを用いたが、照射部８０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８０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。
【００４５】
（５）上述した実施形態では、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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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高いコントラストで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。
【００４８】
（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】
【００４９】
【図１】筆記情報処理システムの全体構成を示す図である。
【図２】コードパターン画像の内容を示す図である。
【図３】電子ペンの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】電子ペンの制御部を示す機能ブロック図である。
【図５】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６】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流れ図である。
【図７】電子ペンの構成を示す横断面図である。
【図８】図７中の要部を拡大して示す図である。
【図９】入射光に対する反射光の特性を示す図である。
【図１０】電子ペンによる筆記状況の一例を示す図である。
【図１１】実施形態による反射部の移動を示す図である。
【図１２】動作例２による電子ペンの構成を示す横断面図である。
【図１３】図１１中の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
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…結像部、６３Ａ…筐体、６３Ｂ…凸レンズ、６４…撮像部（生成手段）、６４Ａ…基板、６４Ｂ…撮像素子、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、６９Ａ…ペン先、７０…光学系ユニット、７５…スイッチ、８０，８１…照射部、８０Ａ…環状部、８０Ｂ…脚部、８０Ｃ，８１Ａ…光源、８１Ｂ…導光部材、８１Ｃ…固定部、８１Ｄ…フランジ、８１Ｅ…軸部、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、ａ…照射軸、ｂ…受光軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、用紙上への筆記内容を瞬時に電子化した筆記情報データに変換し、このデータをパソコンや携帯電話等に転送して、筆記内容をモニタ上に表示したり、データとして転送・保存したりする技術が注目されている。かかる技術では、表面にそれぞれ異なるパターンで形成された微細なドットが印刷された特殊な用紙と、これらのドットを読み込むことで筆記内容を電子情報化する電子ペン（アノトペン（登録商標））とが用いられる。この電子ペンは、特殊用紙上に筆記が行われると、ペン先近傍のドットパターンを撮像素子で読み込み、読み込んだドットパターンからペン先の特殊用紙上における位置を特定する。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）。一方、特殊なパターンを読み取る技術としては、複数の撮像素子を備えたバーコードリーダ（特許文献２）等がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９４９０７号公報（第１２−１４頁）
【特許文献２】実開平２−１８３８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、被読取画像を読み取る読取装置において、被読取画像の読取精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の請求項１が採用する読取装置の構成は、読取対象となる被読取画像が形成された媒体に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって光が照射された前記媒体からの反射光を結像する結像手段と、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対して、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を前記照射手段の自重によって移動させる光軸移動手段と、を具備することを特徴とする。
【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、前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記照射手段が自重により回転する機構を備えている。
【０００７】
本発明の請求項３に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記照射手段は、光源と、前記光源から発せられた光を前記媒体の方向に導く導光部材と、を備え、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている。
【０００８】
本発明の請求項４に係る読取装置は、請求項２または３記載の読取装置において、前記回転の角度が、１８０度以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る読取装置は、請求項１ないし４のいずれか１に記載の読取装置において、前記照射手段には錘が設けられることが好ましい。
【００１０】
本発明の請求項６に係る読取装置は、請求項１ないし５のいずれか１に記載の読取装置において、前記結像手段によって結像された反射光に応じた、前記被読取画像を表す信号を生成する生成手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、結像手段が読み取り時に有害となる正反射光成分を結像する機会が低減するとともに、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸と媒体面とがなす角度が小さい場合であっても光量不足になる事態を抑制することができ、被読取画像の読み取り精度が向上する。
【００１２】
請求項２および３に係る発明によれば、結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして、照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を移動させることができる。
請求項４に係る発明によれば、結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対する、照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸の移動量として、一定量を確保することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、読取装置に傾きに応じて照射手段が移動しやすくなる。
請求項６に係る発明によれば、反射光に基づいた被読取画像を表す信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜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。
【００１５】
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（図示せず）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は、コードパターン画像を読み取り、その上で、コードパターン画像を解析して電子ペン６０のペン先６９ａの位置を検出する。
【００１６】
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分光反射特性の異なる材料を用いて形成することで、電子ペン６０は選択的にコードパターン画像のみを読み取るように設定することができる。
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シートや、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。
【００１７】
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共に、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に送信する機能を備える。
【００１８】
次に、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の機能を模式的に示した機能ブロック図である。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。光学系ユニット７０は、照射部８０、結像部６３および撮像部６４を具備する。照射部８０は、例えば近赤外ＬＥＤであり、媒体５０上に近赤外光を照射軸ａに沿って照射する照射手段の一例である。結像部６３は、媒体５０で反射した反射光を受光軸ｂに沿って集光して、この反射光に応じて媒体５０上の画像を撮像部６４上に結像する結像手段の一例である。撮像部６４は、結像部６３で結像された、反射光による媒体５０上の画像を電気信号に変換する生成手段の一例である。
【００１９】
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、その先端部がペン先６９ａとなる。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となる。照射部８０は、ユーザによって筆記動作がなされる際に、ペン先６９ａ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照射範囲に照射軸Ａに沿って光を照射する。図中では、便宜上、照射部８０から照射される光が平行に延びるように図示しているが、実際には拡散状態で照射される。
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。
【００２０】
次に、制御部６１の機能的構成について、図４を参照しつつ説明する。図４は、制御部６１の機能を示す機能ブロック図である。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８０をパルス点灯させるための照明制御信号を照射部８０に対して送信し、照射部８０をパルス点灯させる。撮像制御部６１５は、照射部８０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。
【００２１】
さらに、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５は、照射部８０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を示したタイミングチャートである。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。これにより、制御部６１は、識別情報及び位置情報の読取処理が開始される。
まず、制御部６１の照明制御部６１４は、照射部８０をパルス点灯させるための照明制御信号（図５（Ａ））を照射部８０に対して送信し、照射部８０をパルス点灯させる。
【００２２】
撮像部６４は、画像取込信号（図５（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８０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８０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８０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５（Ｃ））が順に生成される。
【００２３】
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。
【００２４】
以上が、電子ペン６０の概略である。
次に、ペンチップ６９と光学系ユニット７０の構成の一例について、図面を参照しつつ説明する。図７は、電子ペン６０の特徴部分を模式的に示す断面図、図８（ａ）は図７中の要部を拡大して示す拡大図、図８（ｂ）は図８（ａ）を左側面から見た側面図である。
ペンチップ６９は、電子ペン６０の筐体となるペン本体６０Ａ内に設けられ、用紙面への筆記を行うためのものである。電子ペン６０の先端部のペンチップ６９の近傍には可視光を遮断し近赤外光を透過する窓部６０Ｂが設けられており、その後方に光学系ユニット７０が設けられる。この光学系ユニット７０は、照射部８０、結像部６３および撮像部６４とを有する。ここで、便宜上、照射部８０から照射される光の光軸を照射軸ａ、結像部６３の結像光学系の中心軸を受光軸ｂと呼ぶ。ここでいう受光軸ｂの方向とは、要するに受光面の向きであり、典型的には、受光面と中心と、結像部６３によって結像されて撮像部６４によって撮像される媒体５０上の領域（以下、撮像範囲と呼ぶ）の中心とを結ぶ方向である。したがって、受光軸ｂの方向は、電子ペン６０の筐体の長手方向とほぼ平行となっている。
【００２５】
結像部６３は、円筒状の筐体６３Ａと、この筐体６３Ａの先端側に設けられた凸レンズ６３Ｂ（図８（ｂ）に図示）と、結像光の方向を撮像素子６４Ｂの撮像面に偏向させるプリズム６３Ｃとを有する。
撮像部６４は、電子部品が実装された基板６４Ａと、この基板６４Ａ上に実装された撮像素子６４Ｂとを備える。撮像素子６４Ｂは、結像部６３により結像された被読取面の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６４Ｂは、近赤外領域に感度があるＣＭＯＳイメージセンサであって、全画素において同一のタイミングで撮像した画像信号を生成できるグローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。撮像素子６４Ｂは、７０ｆｐｓ〜１００ｆｐｓ（frame per second）程度の画像取込周期（フレームレート）に従って画像を撮像する。ここで、照射部８０は、消費電力を抑制するために、撮像素子６４Ｂへの画像取込周期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イメージセンサを用いるが、撮像素子はＣＭＯＳイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤイメージセンサ等の他の撮像素子を使用してもよい。
【００２６】
照射部８０は、筐体６３Ａに回転可能に取り付けられる環状部８０Ａと、この環状部８０Ａの径方向外側に向けて突出形成される脚部８０Ｂと、脚部８０Ｂの先端側に設けられる光源８０Ｃと、を有する。環状部８０Ａの内周面とこの環状部８０Ａが回転可能に取り付けられる部位となる筐体６３Ａの外周面には、それぞれ環状電極が設けられ、いずれか一方の電極がブラシ構造となることで、所謂スリップリングを構成する。このスリップリングは、基板６４Ａから出力される照明制御信号を光源８０Ｃに供給する。
【００２７】
なお、基板６４Ａからの信号を光源８０Ｃに供給する手段は、スリップリングに限らず、リード線によって基板６４Ａと光源８０Ｃとを電気的に接続してもよく、要は照射部８０が回転する際に機械的抵抗にならない構造であればよい。また、光源８０Ｃが回転する範囲は、基板６４Ａに取り付けられる関係上、図８（ｂ）に示すように、角度α（例えば、α＝２００°）（α＞１８０°）となる。この結像部６３の筐体６３Ａおよび照射部８０の環状部８０Ａの構造によって、照射部８０の照射軸ａの向きを、受光軸ｂを回転中心として回転させる光軸移動手段の一例が構成される。そして、照射部８０の脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃは、環状部８０Ａの径方向外側に突出形成されているため、脚部８０Ｂおよび光源８０Ｃが錘となる。このため、照射部８０の光源８０Ｃは、この脚部８０Ｂの自重により下側に回転移動することになる。
【００２８】
＜Ｂ：動作＞
次に、この実施形態による電子ペン６０の動作について説明する。ユーザが、電子ペン６０による筆記を開始すると、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。これにより、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８０をパルス点灯されるための照明制御信号を照射部８０に対して送信し、照射部８０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８０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、結像部６３で結像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。
【００２９】
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６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。
【００３０】
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６に示す処理において、撮像部６４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（つまり、読取エラー）が発生する。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、読取失敗を示す読取エラーの情報を取得する。
【００３１】
電子ペン６０は、図６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から読取エラー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。
【００３２】
＜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。ユーザが、媒体５０上を電子ペン６０で指示し、ペン先６９ａを媒体５０に押し付けることにより、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。
本実施形態による電子ペン６０では、結像部６３に対する照射部８０の取付構造から、電子ペン６０のペン先が地面に対して真下の垂直方向（重力方向）に向いている場合を除き、電子ペン６０をユーザが保持している角度に応じ、照射部８０の光源８０Ｃが、自重により受光軸ｂを回転中心として下側に移動する。ここで、一般的に媒体５０に対してペン等で筆記を行う場合、すなわち、媒体５０が机などの平面上に設置される場合には、媒体５０は地面に対し平行な面で保持されている。この媒体５０上に電子ペン６０でユーザが筆記動作を行う状態において、結像部６３に照射部８０から媒体５０に照射された光の正反射光が入ってしまう条件は、結像部６３の光軸ｂと照射部８０の照射軸ａが媒体５０の面の法線に対しほぼ対称な方向にある場合に限られる。したがって、ユーザが媒体５０の面の法線方向（地面と垂直な方向）から傾いた状態で電子ペン６０を保持した場合、照射部８０はその自重により下方、すなわち、媒体５０の面の法線方向に対し、結像部６３の光軸よりさらに倒れた角度方向から光を照射することになる。すなわち、照射部８０および結像部６３の位置関係が、結像部６３で結像される反射光に光源８０Ｃからの正反射光成分が入らなくなる状態となるため、撮像部６４における画像の読取精度を高めることができる。
【００３３】
より具体的に、本実施形態の特徴を図９および図１０を参照しつつ説明する。図９は紙などの媒体の表面における入射光に対する反射光の成分について説明した説明図、図１０（ａ）が受光部で正反射成分に反射光が受光される状態、１０（ｂ）が本実施形態による正反射成分による反射光の受光を回避した状態を示した図である。
図９に示すように、紙などの媒体の表面において、ある角度からの入射光に対しては、指向性が高い正反射光と、指向性が低い拡散反射光が発生し、正反射成分の反射光は、入射光の入射角度と等しい反射角度で反射した反射光となる。そして、入射光の照射軸ａ上に光源、正反射成分の軸線上に結像部８３が配置された場合、即ち図１０（ａ）に示すように、媒体５０に対する法線ｈと、光源８０Ｃの照射軸ａと結像部８３の受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を二分にした中心軸ｃとがほぼ一致した場合には、結像部８３では正反射成分（媒体表面の光沢成分）が結像されることになり、媒体上の画像（拡散反射成分）を正確に読み取ることができなくなる。
【００３４】
本実施形態による電子ペン６０では、図１０（ａ）の状態になることを避けるために、光源８０Ｃは受光軸ｂを回転中心として自重で回転し、図１０（ｂ）に示すように、照射軸ａ′に移動する。これにより、照射軸ａ′と受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を二分にした中心軸ｃ′は、媒体５０の法線ｈと異なる方向となるため、結像部８３で結像される反射光は拡散反射成分のみとなる。これにより、媒体５０上の画像情報を表す拡散反射成分の反射光を撮像部６４で読み取ることで、読取エラーを低減し、読取精度を向上させることができる。
【００３５】
光源８０Ｃが回転可能となる範囲を角度α＝２００°とした場合を例示したが、実際には１８０°以上であれば、照射軸ａを受光軸ｂよりも下側に移動させることができる。
【００３６】
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、ユーザの筆記動作に伴って逐次変化する。このとき、例えば、電子ペン６０と媒体５０との間の角度が、図１１に示す位置関係となった場合を例示する。ユーザが電子ペン６０を傾けた際には、本実施形態による電子ペン６０では、光源８０Ｃの自重によって受光部６３の下側の位置Ｄに回転移動する。このため、光源８０Ｃから媒体５０に照射される光量は、位置Ｕにある場合と比べて、媒体５０の面に距離的に近づいている分、多くなる。
【００３７】
一般的な電子ペンの読取装置では、照射部が固定されているため、電子ペンと媒体との角度によっては、照射部が媒体面から遠ざかり、撮像部６４で反射光の受光量不足で正確な撮像が行えないことがあるが、本発明による電子ペン６０では、ペン６０と媒体５０との傾きがどのような状態であっても、結像部６３の下側に光源８０Ｃが移動するから、媒体５０に向けて常に撮像に十分な光量を照射することができ、画像読み込み時のエラーを低減して、読取精度を向上させることができる。
【００３８】
＜Ｄ：動作例２＞
次に、実施形態による照射部８０の他の具体例について、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、電子ペン６０の特徴部分を模式的に示す断面図、図１３（ａ）は図１２中の要部を拡大して示す拡大図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）を左側面から見た側面図である。なお、この具体例では、前述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
この具体例による光学系ユニット７０は、撮像部６４、結像部６３および照射部８１とを有する。
ここで、照射部８１は、基板６４Ａに実装された光源８１Ａと、この光源８１Ａからの光を導光して媒体に向けて照射軸ａに沿って照射させるための導光部材８１Ｂと、光源８１Ａからの光が周辺に漏れないようにするための遮光カバー（図示せず）とを有する。導光部材８１Ｂは「Ｌ」字状に形成され、図１３（ａ）に示すような光路を形成し、先端が光照射部８１Ｂ１となる。
そして、導光部材８１Ｂの起端側は、断面三角形状の固定部８１Ｃに固定され、この固定部８１Ｃは基板６４Ａに固定されるフランジ８１Ｄに軸部８１Ｅによって回転可能に支持される。この軸８１Ｅは、受光軸ｂの延長線上に配置される。この固定部８１Ｃ、フランジ８１Ｄおよび軸部８１Ｅは、光軸移動手段の一例である。
【００３９】
このように構成される照射部８１にあっては、導光部材８１Ｂが軸部８１Ｅによって受光軸ｂを中心に回転可能となっており、導光部材８１Ｂの自重により当該導光部材８１Ｂは、自重により下側に回転移動することになる。そして、導光部材８１Ｂが回転する範囲は、図１３（ｂ）に示すように、角度α（例えば、α＝２００°）（α≧１８０°）となる。この導光部材８１Ｂおよび導光部材８１Ｂの取付構造によって、照射部８１の照射軸ａの向きを、受光軸ｂを回転中心として回転変更する光軸移動手段の一例を構成する。
【００４０】
このように構成される照射部８１においても、前述した照射部８０と同様に動作することになり、撮像部６４で拡散反射成分のみの反射光を受光して、読取エラーを低減し、読取精度を向上させることができる。しかも、光源８１Ａを移動させないので、当該光源８１Ａの信頼性を向上させることができる。
【００４１】
＜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）上述した実施形態では、照射軸ａを受光軸ｂを回転中心として回転移動させる構成としたが、本発明はこれに限らず、照射軸ａと受光軸ｂとが交わる点において、各軸のなす角度を変更する構成であればよい。
【００４２】
（２）また、光軸移動手段は、前記実施形態に記載した例に限るものではなく、例えば、結像部６３を中心に当該結像部６３から離間した位置に円弧状のレールを設け、このレールに沿って自重で光源が移動するように構成してもよく、要は、照射手段から発生する光の光軸が、当該照射手段の自重によって移動させる構成であればよい。
【００４３】
（３）上述した実施形態では、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、本発明はこれに限らず、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。
なお、実施形態の動作例では媒体５０上に文字など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、媒体５０上に設けられた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。
【００４４】
（４）上述した実施形態では、照射部８０として、近赤外光を照射する近赤外ＬＥＤを用いたが、照射部８０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８０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。
【００４５】
（５）上述した実施形態では、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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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高いコントラストで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。
【００４８】
（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】
【００４９】
【図１】筆記情報処理システムの全体構成を示す図である。
【図２】コードパターン画像の内容を示す図である。
【図３】電子ペンの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】電子ペンの制御部を示す機能ブロック図である。
【図５】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６】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流れ図である。
【図７】電子ペンの構成を示す横断面図である。
【図８】図７中の要部を拡大して示す図である。
【図９】入射光に対する反射光の特性を示す図である。
【図１０】電子ペンによる筆記状況の一例を示す図である。
【図１１】実施形態による反射部の移動を示す図である。
【図１２】動作例２による電子ペンの構成を示す横断面図である。
【図１３】図１１中の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
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…結像部、６３Ａ…筐体、６３Ｂ…凸レンズ、６４…撮像部（生成手段）、６４Ａ…基板、６４Ｂ…撮像素子、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、６９Ａ…ペン先、７０…光学系ユニット、７５…スイッチ、８０，８１…照射部、８０Ａ…環状部、８０Ｂ…脚部、８０Ｃ，８１Ａ…光源、８１Ｂ…導光部材、８１Ｃ…固定部、８１Ｄ…フランジ、８１Ｅ…軸部、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、ａ…照射軸、ｂ…受光軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取対象となる被読取画像が形成された媒体に光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって光が照射された前記媒体からの反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対して、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を前記照射手段の自重によって移動させる光軸移動手段と、を具備する
ことを特徴とする読取装置。
【請求項２】
請求項１記載の読取装置において、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記照射手段が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。
【請求項３】
請求項１記載の読取装置において、
前記照射手段は、光源と、前記光源から発せられた光を前記媒体の方向に導く導光部材と、を備え、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の読取装置において、
前記回転の角度は、１８０度以上である
ことを特徴とする読取装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の読取装置において、
前記照射手段には錘が設けられる
ことを特徴とする読取装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載の読取装置において、
前記結像手段によって結像された反射光に応じた、前記被読取画像を表す信号を生成する生成手段を備える
ことを特徴とする読取装置。
【請求項１】
読取対象となる被読取画像が形成された媒体に光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって光が照射された前記媒体からの反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸に対して、前記照射手段によって光が照射されるときの当該光の光軸を前記照射手段の自重によって移動させる光軸移動手段と、を具備する
ことを特徴とする読取装置。
【請求項２】
請求項１記載の読取装置において、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記照射手段が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。
【請求項３】
請求項１記載の読取装置において、
前記照射手段は、光源と、前記光源から発せられた光を前記媒体の方向に導く導光部材と、を備え、
前記光軸移動手段は、前記結像手段が反射光を結像するときの当該反射光の光軸を中心にして前記導光部材が自重により回転する機構を備えている
ことを特徴とする読取装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の読取装置において、
前記回転の角度は、１８０度以上である
ことを特徴とする読取装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の読取装置において、
前記照射手段には錘が設けられる
ことを特徴とする読取装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載の読取装置において、
前記結像手段によって結像された反射光に応じた、前記被読取画像を表す信号を生成する生成手段を備える
ことを特徴とする読取装置。
【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２０１０−１５２４７６（Ｐ２０１０−１５２４７６Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７４０６（Ｐ２００８−３２７４０６）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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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