高さ情報読取システムおよび高さ情報読取方法
【課題】簡単な処理にて高さの情報を得ること。
【解決手段】印刷媒体（地図帳５０）上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体（地図帳５０）と、第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置（１０）と、を備え、印刷媒体（地図帳５０）に、Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を第一の画像に重畳し、読取手段は、第一の画像および第二の画像をそれぞれ読み取る。
【解決手段】印刷媒体（地図帳５０）上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体（地図帳５０）と、第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置（１０）と、を備え、印刷媒体（地図帳５０）に、Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を第一の画像に重畳し、読取手段は、第一の画像および第二の画像をそれぞれ読み取る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高さ情報読取システムおよび高さ情報読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置情報をドットパターンで記録した紙と、そのドットパターンを読み取ることで位置情報を取得し電子的に読み取り可能な位置情報に変換するペン型装置を備えた地図情報処理システムが研究されている。この地図情報処理システムは、ペン型装置により取得した紙の位置情報を電子地図上の座標値に変換できる。
【０００３】
上述のような地図情報処理システムを用いることにより、ペン型装置を使用して、ナビゲーション装置の目的地の入力を行う案がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上述のような地図情報処理システムによれば、紙の位置情報を電子地図上の座標値に変換できる。しかし、この座標値は２次元の座標値（Ｘ、Ｙ）であり、高さの座標値（Ｚ）は含まれない。この問題を解決するために、特許文献２では、３次元の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に変換可能なドットパターンを用いている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９４９４２号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献２】特開２００７−８０２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の３次元座標値に変換可能なドットパターンは、２次元座標値に変換可能なドットパターンに比べると複雑である。よって、印刷においては精密な印刷技術が要求される。また、ペン型装置においても高精細な読み取り能力が要求される。さらには、座標変換処理が複雑化する。また、２次元座標値に変換可能なドットパターンと３次元座標値に変換可能なドットパターンとでは全く種類の異なるドットパターンである。このため、既存の２次元座標値に変換可能なドットパターンが印刷されている印刷媒体の上に、３次元座標値に変換可能なドットパターンを追加して印刷することができない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、簡単な処理によって高さの情報を得ることができる高さ情報読取システムおよび高さ情報読取方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体と、第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置と、を備える情報読取システムにおいて、印刷媒体には、Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像が第一の画像に重畳され、読取手段は、第一の画像および第二の画像をそれぞれ読み取る複数画像読取手段を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
例えば、第一の画像は、特定の波長を有する光の照射により撮影可能となる複数のドットの配列に基づくドットパターンであり、第二の画像は、このドットパターンが印刷された部分の背景の色または色の濃淡である。
【００１０】
このときに、複数画像読取手段は、特定の波長を有する光を照射する光源と、白色光を照射する光源と、第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、を備えることができる。
【００１１】
あるいは、複数画像読取手段は、特定の波長を有する光を照射する光源と、白色光を照射する光源と、第一の画像を撮影する撮像装置と、白色光を照射する光源の照射光により背景の色または色の濃淡を検出するセンサ装置と、を備えることもできる。
【００１２】
あるいは、第一の画像は、第一の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像であり、第二の画像は、第一の波長とは波長が異なる第二の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像である、とすることもできる。
【００１３】
このとき、複数画像読取手段は、第一の波長を有する光を照射する光源と、第二の波長を有する光を照射する光源と、第一の画像および第二の画像を撮影する撮像装置と、を備えることができる。
【００１４】
また、印刷媒体には、地図が印刷され、Ｘ座標値およびＹ座標値は、この地図上の地点を示し、Ｚ座標値は、この地点に対応する高さを示すものとすることができる。
【００１５】
また、本発明を高さ情報読取方法としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明の高さ情報読取方法は、印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像をペン型装置が読み取る読取工程を有する高さ情報読取方法において、読取工程は、印刷媒体に設けられたＸ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を、第一の画像と共にそれぞれ読み取る複数画像読取工程を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な処理によって印刷媒体上に印刷された情報の高さに関する情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（本発明の第一の実施の形態に係るナビゲーションシステムの概要の説明）
図１は、第一の実施の形態に係る高さ情報読取システムとしてのナビゲーションシステム１全体の構成を示す図である。この例では、ナビゲーションシステム１は、ペン型装置１０、ナビゲーション装置３０および印刷媒体としての地図帳５０を主要な構成要素としている。
【００１８】
ペン型装置１０は、地図帳５０に書かれた特殊な配列のドットパターン（Ｘ、Ｙ座標）および背景色（Ｚ座標が埋め込まれている）を読み取る。ペン型装置１０は、地図帳５０の所定のページにおいて、地図帳５０に印刷されているそれぞれの地点のドットパターンおよびその背景色を読み取る読取部として機能する。ペン型装置１０は、ペン先１２が当接する部分のドットパターンおよびその背景色を読み取り、そのドットパターンおよびその背景色を座標値に変換する。また、得られた座標値を、取得データとしてナビゲーション装置３０に無線で送信する。
【００１９】
また、ペン型装置１０は、ナビゲーション装置３０が送信する通知用データを無線で受信し、その通知用データに基づき、ユーザに通知する通知部を有する。ユーザに通知する方法としては、視覚、聴覚、嗅覚あるいは触覚等によりユーザが認識できるような各種の方法により出力されることでユーザに通知できる。また、通知用データは、段階的な値とされている。本実施の形態において、ペン型装置１０の通知部は、光の色（赤、青および黄色などの表示色）により通知用データを段階的に出力できるものとしている。
【００２０】
ナビゲーション装置３０は、本実施の形態において、ペン型装置１０と双方向で通信を行う。具体的には、ナビゲーション装置３０は、読取部となるペン型装置１０より受信した取得情報としての座標値を、１次情報としての緯度、経度、標高に変換し、その緯度、経度、標高を、２次情報としての通知用データに変換する変換部を有する。また、変換された通知用データをペン型装置１０に送信する。さらに、ナビゲーション装置３０は、自動車等に設置されて、目的地あるいは所望の経路等を入力することで、現在地から目的地までの経路を画像および音声等でナビゲーション（案内）する装置として機能してもよい。
【００２１】
印刷媒体としての地図帳５０には、赤外線を透過させる通常のインクで地図情報が印刷されると共に、赤外線を吸収するインクによりドットパターンが印刷されている。ドットパターンをペン型装置１０が読み取ることにより、後述する方法で地図上における位置を座標値（Ｘ、Ｙ）として得ることができる。また、地図帳５０には、高さの座標値（Ｚ）を表す背景色も印刷されている。
【００２２】
（ペン型装置１０について）
図２は、ペン型装置１０の外観を示す図である。図３は、図２に示すペン型装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ペン型装置１０は、略円柱形状を有するハウジング１１を有している。なお、ペン型装置１０の形状は角柱形状など他の形状としてもよい。ハウジング１１の底部の一部には、ボールペン等の筆記部材によって構成されるペン先１２が設けられている。なお、このペン先１２としては、ボールペンの芯等の筆記部材ではなく、実際には筆記されることのない非筆記部材により構成されるペン先１２等を採用してもよい。なお、ペン先１２の一端はハウジング１１の内部で、後述する筆圧センサに接触されている。ハウジング１１の底部のペン先１２の近傍には、図２および図３に示すように、地図帳５０に印刷されたドットパターンおよびその背景色を読み取るための読取部の一部としての赤外線ＬＥＤ(Light Emitting Diode)１３および白色ＬＥＤ１８と、同じく読取部の一部としての撮像装置であるＣ−ＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)カメラ１４が設けられている。
【００２３】
ハウジング１１の側面部には、各色に発光できるものであって、文字情報または画像情報として各種情報を表示して確認できるＬＣＤ(Liquid Crystal Display)１５が設けられている。ＬＣＤ１５のバックライトは、各色（赤、青および黄色など）に点灯できるものとしている。ＬＣＤ１５の上部には、例えば、種々の音声により出力等するためのスピーカ１６が設けられている。また、ハウジング１１の底部側の側面部は、操作ボタン１７が配置されている。
【００２４】
なお、ユーザは、ハウジング１１を把持し、地図帳５０中の読み取りたい位置にペン先１２を接触させることで、その地図帳５０の所望の位置を読み取ることができる。このとき、赤外線ＬＥＤ１３とＣ−ＭＯＳカメラ１４によって読み取られたドットパターンに基づいて、２次元の座標値（Ｘ、Ｙ）が取得され、その座標値は、取得データとしてナビゲーション装置３０に送信される。また、白色ＬＥＤ１８とＣ−ＭＯＳカメラ１４によって読み取られた背景色に基づいて、高さの座標値（Ｚ）が取得され、その座標値は、取得データとしてナビゲーション装置３０に送信される。
【００２５】
図３に示すように、ペン型装置１０は、赤外線ＬＥＤ１３、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４、ＬＣＤ１５、スピーカ１６、操作ボタン１７、白色ＬＥＤ１８、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、筆圧センサ２２、画像処理部２３、メモリ２４、通信部２５、および、音源部２６を主要な構成要素としている。
【００２６】
ここで、赤外線ＬＥＤ１３は、ＣＰＵ２１の制御に基づいて、印刷媒体としての地図帳５０の所定のページに赤外線を照射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、地図帳５０から反射されてきた赤外線を受光し、ドットパターンを読み取る。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、地図帳５０から反射されてきた白色光を受光し、背景色を読み取る。
【００２７】
ＬＣＤ１５は、ペン型装置１０の通知部として機能すると共に、操作のための案内表示を行う。スピーカ１６は、ペン型装置１０の通知部として機能すると共に、音によって操作案内を可能としている。操作ボタン１７は、ペン型装置１０全体をオンオフさせるボタンである。白色ＬＥＤ１８は、ＣＰＵ２１の制御に基づいて、印刷媒体としての地図帳５０の所定のページに白色光を照射する。
【００２８】
ＣＰＵ２１は、ペン型装置１０の各部を制御する。筆圧センサ２２は、印加される圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサによって構成され、ペン先１２が地図帳５０に接触されて所定の内容が書き込まれる際の筆圧を検出すると、ＯＮになる。また、ペン先１２に圧力が印加されないときには、ＯＦＦになる。なお、この筆圧センサ２２のＯＮ、ＯＦＦ動作は、操作ボタン１７によって図示をしない電源がＯＮされているときに行われる。
【００２９】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射された赤外線によって形成されたドットパターンに対応する反射した赤外線画像データを入力して画像処理を施すことにより、ドットパターンに含まれている情報（２次元座標値（Ｘ、Ｙ））を抽出し、ＣＰＵ２１に供給する。また、画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射された背景色に基づき情報（高さの座標値（Ｚ））を抽出し、ＣＰＵ２１に供給する。
【００３０】
メモリ２４は、フラッシュメモリまたは他の記憶媒体によって構成されており、ＣＰＵ２１が実行する基本的なプログラムおよび定数を格納している。また、メモリ２４は、ＣＰＵ２１が演算処理を実行する際に、演算途中のプログラムまたはデータを一時的に格納する、あるいは、ＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて通信部２５からの通信情報を一時的に記憶する。
【００３１】
通信部２５は、受信部および送信部の両方として機能する。通信部２５は、無線通信、例えば、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））等の規格に基づいて、ナビゲーション装置３０との間で、アンテナを介して情報を授受する。なお、無線通信の代わりに、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)等のケーブルを用いて、ナビゲーション装置３０とペン型装置１０とを有線接続し、情報を授受するようにしてもよい。しかし、無線で接続した場合には、よりペン型装置１０を使用しやすいものとすることができる。
【００３２】
音源部２６は、ＣＰＵ２１にて処理された音響データ（例えば、圧縮処理が施されているデータ）を、再生可能な音響信号に変換する。つまり、音源部２６は、デコーダとして機能する。音源部２６にて変換された再生可能な音響信号（アナログ信号）は、アンプ（不図示）にて増幅され、スピーカ１６から音響として出力される。
【００３３】
（ナビゲーション装置３０について）
図４は、ナビゲーション装置３０の構成を示すブロック図である。本実施の形態において、ナビゲーション装置３０は、入力部３１、通信部３２、記憶部３３、画像処理部３４、表示部３５および情報処理部３６等を主要な構成要素としている。
【００３４】
入力部３１は、ナビゲーション装置３０に指示を与えるためのデバイスである。この入力部３１は、ボタン、リモートコントローラおよびタッチパネル等のいずれかまたは複数の入力部材を用いて構成されることができる。
【００３５】
通信部３２は、ナビゲーション装置３０とペン型装置１０との間の通信を行う。そのため、ペン型装置１０の通信部２５と同じ規格に基づいて通信を行うことができるように構成されている。また、通信部３２は、外部と通信することにより、例えば、地図情報や渋滞情報等の各種の情報を得ることができる。
【００３６】
記憶部３３は、各種情報、データまたはプログラム等のいずれか１つあるいは複数を記憶しておく部分であり、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の中から１つあるいは複数を採用できる。記憶部３３は、情報処理部３６が各部を制御するための制御プログラムおよび各定数を記憶したり、各種デバイスとの通信情報を一時的に記憶したりできる。また、記憶部３３は、各地点における通知用データを作成するための変換テーブル３７を記憶できる。また、記憶部３３が追加データの書き込みが可能な追加記憶領域を有する場合には、変換テーブル３７等の情報を更新することができる。
【００３７】
画像処理部３４は、情報処理部３６から入力された画像データを、出力可能な画像信号に変換する。つまり、画像処理部３４は、デコーダとしての役割を有し、その画像信号は、表示部３５にて画像として出力される。
【００３８】
表示部３５は、液晶ディスプレイ等から好適に構成される。また、画像処理部３４にて変換された映像信号が表示部３５に入力されると、表示部３５にはその映像信号に基づく映像を表示出力できる。
【００３９】
情報処理部３６は、ナビゲーション装置３０の制御を行う制御部である。情報処理部３６は、記憶部３３に記憶されている制御プログラムを読み出して、実行することにより動作する。また、情報処理部３６は、通信部３２にて受信した取得データを取得し、記憶部３３にて記憶されている変換テーブル３７に基づき、取得データを緯度、経度、標高に変換し、緯度、経度、標高を通知用データに変換する。
【００４０】
変換テーブル３７は、ペン型装置１０から得られた、地図帳５０に印刷されているドットパターンおよび背景色に基づき生成された座標値を、緯度、経度、標高の情報に変換するため、および、地図帳５０に印刷されている所定の緯度、経度、標高の地点に対応する通知用データに変換するための変換テーブルである。変換テーブル３７は、たとえば、複数の条件に関連づけられた通知用データを有し、ユーザが複数の条件の中から所望の条件を選択できるようにすることができる。すなわち、「渋滞」に関する情報の例で言えば、ユーザが条件として「渋滞」を選択すると、ペン型装置１０のペン先１２が接触する地図上の位置において、「渋滞」が生じているか否かについての段階的な通知用データがペン型装置１０へ送信される。
【００４１】
通知用データは、各条件および緯度、経度、標高に対応付けられたデータである。したがって、条件が複数ある場合には、１つの緯度、経度、標高に複数の通知用データが存在する。例えば、ある所定の緯度、経度、標高に対応付けられた条件として、渋滞、道幅、天気、温度、および店舗の営業可否等のいずれか２つまたは３つ以上の条件がある。また、各条件は、段階的な通知用データとされている。例えば、渋滞の場合には、渋滞が何ｋｍあるかにより、「渋滞」、「混雑」および「通常」に分けられ、図５に示されるテーブルのように段階的な通知用データが記憶されている。
【００４２】
（地図帳５０について）
図６は、地図帳５０の所定のページに印刷されたドットパターンの詳細を説明する図である。この図に示すように、地図帳５０の各ページには、図６中の左に示す図６（Ａ）の一部を中央に拡大して示す図６（Ｂ）のように、例えば、０．３ｍｍ間隔で赤外線を吸収する直交する格子状の縦横線の中心点の上下左右のいずれか１箇所に配置されるドットが、地図情報とともに印刷されている。これらのドットは、図６の中の右にさらに拡大して示す図６（Ｃ）のように、格子の中心から上下左右のいずれかの方向に所定量だけずれて印刷されている。６×６＝３６ドットが集まって、１つのドットパターンを構成し、そのパターンによって、パターン中央の座標値（Ｘ、Ｙ）に変換できるようになっている。
【００４３】
すなわち、図６の例で示せば、３６ドットのドットパターンＤＰ１は、その中心の４つのドットで囲まれる領域ＰＣ１を表すものとなる。領域ＰＣ１の１つの左の領域ＰＣ２を表すドットパターンは、ドットパターンＤＰ１を１列分の格子を左にずらした３６ドットのパターンとなる。１ドットは４通りとなることから、１．８ｍｍ×１．８ｍｍサイズの１つのドットパターンには４の３６乗通りの組み合わせが存在する。１つのドットパターンは、地図帳５０の所定のページの所定の位置を示す座標値（Ｘ、Ｙ）に変換できる。
【００４４】
図７は、地図帳５０の所定のページに印刷された高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む画像の詳細を説明する図である。図７は、等高線を境にして色分けされた地図帳５０の一部分を示している。図７に示すように、地図帳５０上の地図を等高線を境にして色分けする。図７の例では、等高線は５００ｍ間隔で描かれている。図７では、♯１色が０〜５００ｍ、♯２色が５００〜１０００ｍ、♯３色が１０００〜１５００ｍ、♯４色が１５００〜２０００ｍ、♯５色が２０００〜２５００ｍを表す。この色をペン型装置１０が読み取ることにより、後述する方法で地図上における高さの座標値（Ｚ）を得ることができる。なお、この色の種類は、異なる複数の色を用いてもよいし、単色における濃淡を用いてもよい。特に、灰色の濃淡を用いれば、白黒印刷でも適用できる。好ましくは、地図帳５０において数字、記号、表記に使用する色とは異なる色を用いることがよい。
【００４５】
なお、複数のページのうち、どのページが指定されたかを知る方法としては、例えば、ドットパターンにページに関する情報を格納する方法がある。また、全てのページに対して同一の座標系の位置情報を格納する方法もある。すなわち、全てのページを平面上に並べて大きな用紙とした場合に、この大きな用紙の左上隅が原点となるように座標系を設定することができる。
【００４６】
（地図帳５０の断面構造と座標値の読取り）
図８および図９は、地図帳５０の所定のページの一部の断面構造を示す図である。この図に示すように、地図帳５０のベースとなる紙部５１の上には、赤外線を吸収するドットインク５２によって、図６に示すドットパターンが印刷されている。また、その上には、赤外線を透過する通常インク５３によって、地図情報が印刷されている。なお、この地図情報には、高さの座標値（Ｚ）を取得するための図７に示す背景色も含まれる。
【００４７】
図８に示すように、赤外線ＬＥＤ１３から射出された赤外線のうち、ドットインク５２に照射された部分は吸収されてＣ−ＭＯＳカメラ１４には入射されない。また、通常インク５３に照射された部分は透過する。その後、ドットインク５２以外の部分を通過する赤外線は、紙部５１により反射され、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。これにより、ドットパターンに応じた反転図形の赤外線画像がＣ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。また、図９に示すように、背景色に照射された白色光の反射光がＣ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。
【００４８】
次に、本実施の形態の動作について図１０から図１３を参照しながら説明する。本実施の形態では、ユーザは、ペン型装置１０で示す経路の道路状況等を調べる。例えば、本実施の形態では、ユーザが、図１０の地点６１から地点６５までの渋滞状況を調べるために、ナビゲーションシステム１を用いる。そこで、ユーザは、まずナビゲーション装置３０の入力部より、知りたい条件として、「渋滞」を選択する。
【００４９】
ペン型装置１０は、操作ボタン１７により動作可能となっている状態とする。その場合に、ペン型装置１０は、筆圧センサ２２がＯＮになっているか否かを判定する（図１１のステップＳ１）。ユーザがペン型装置１０のペン先１２を地図帳５０に接触させると、筆圧センサ２２がＯＮの状態になる（ステップＳ１のＹＥＳ）。本実施の形態では、ユーザが地点６１にペン先１２を当接させると、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１においてＹＥＳと判断する。
【００５０】
ステップＳ１においてＹＥＳの場合には、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３により紙面に赤外線を照射する（ステップＳ２）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。
【００５１】
画像処理部２３は、Ｃ―ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｘ、Ｙ）（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ３）。
【００５２】
次に、ＣＰＵ２１は、白色ＬＥＤ１８により紙面に白色光を照射する（ステップＳ４）。この白色光は、通常インク５３に反射してＣ−ＭＯＳカメラ１４は、背景色を撮影する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影された背景色を特定し、その特定した背景色に１対１に対応するＺ座標値、すなわちペン先１２が接触した接点のＺ座標値（読み取った背景色に１対１に対応するＺ座標値）を演算して読み取る（ステップＳ５）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ６）。このとき、ペン型装置１０が継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ２に戻る。
【００５３】
次に、ＣＰＵ２１は、得られた座標値を通信部２５に供給する。通信部２５は、その座標値をナビゲーション装置３０の通信部３２へ送信する（ステップＳ６）。
【００５４】
ナビゲーション装置３０の情報処理部３６は、ペン型装置１０から座標値を受信したか否かを判定する（図１２のステップＳ１０）。通信部３２で座標値を受信した場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、その座標値を情報処理部３６は、変換テーブル３７中の変換テーブルに基づき、緯度、経度、標高の情報に変換し（ステップＳ１１：変換ステップ）、その後または同時に、緯度、経度、標高の情報に関連づけられた通知用データに変換する（ステップＳ１２：変換ステップ）。そして、情報処理部３６は、その通知用データのうち、ユーザが選択した条件に適合する通知用データを、通信部３２からペン型装置１０へ送信する（ステップＳ１３）。例えば、本実施の形態では、ユーザの知りたい情報が渋滞情報であり、地点６１において渋滞が生じていないので、図５に示す変換テーブルに基づきペン型装置１０のＬＣＤ１５を青く表示させる、という通知用データを送信する。
【００５５】
ペン型装置１０のＣＰＵ２１は、通信部２５が通知用データを受信したか否かを判定する（図１３のステップＳ２０）。通信部２５を介して通知用データを受信した場合には、ＣＰＵ２１は、その通知用データを受け取った後、その通知用データに基づき、通知部としてのＬＣＤ１５を所望の色に点灯させる（ステップＳ２１：通知ステップ）。例えば、本実施の形態では、ナビゲーション装置３０から、ＬＣＤ１５を青く発光させるための通知用データを通信部２５が受信したので、ＣＰＵ２１は、ＬＣＤ１５を青く表示させる。
【００５６】
以上に説明したように、地図帳５０の所望の位置にペン型装置１０のペン先１２を当接させることで、その位置におけるユーザが知りたい条件の情報を、ペン型装置１０が受領することができる。そのため、ユーザは、画面のスクロールなどをすることなく、ペン先１２が接触している位置の状況を把握できる。
【００５７】
次に、第一の実施の形態に係る高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法について説明する。白色ＬＥＤ１８の照射光は、通常インク５３で反射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、通常インク５３からの反射光を受けてその色を識別する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が識別した色の種類を高さの座標値（Ｚ）に変換する。これにより、ナビゲーション装置３０は、２次元座標値（Ｘ、Ｙ）に加えて高さの座標値（Ｚ）をペン型装置１０から受け取ることができる。
【００５８】
図１４は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が撮影した画像の１例を示す図である。図１４の例では、ドットパターンと共に、♯Ａ色および♯Ｂ色が撮影されている。ドットパターンで示されるＸ座標、Ｙ座標は、６×６＝３６のドットパターンの中心位置Ｔの位置を示す座標である。このため、高さであるＺ座標は、位置Ｔの色を読み取ることで、高さの値を取得できる。しかし、図１４に示すように、異なる複数の色が同時に撮影された場合には、最も面積の大きな色を採用してもよい。図１４の例では、位置Ｔの色を読み取る方式、最も面積の大きな色によって決定する方式のいずれの場合も♯Ｂ色が採用され、高さが１００ｍ〜１２０ｍとして認識される。
【００５９】
本実施の形態による高さ座標値の読み取り方法では、図７に示すように、等高線を境として色を塗り分けることが好ましい。これによれば、地図帳５０を人が目で見た場合でも色分けにより高低が識別可能であり便利である。なお、地図上に建物や山などが表記されている場合には、それらの輪郭線を境として色を塗り分けてもよい。
【００６０】
（高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第二の実施の形態）
次に、高さの座標値（Ｚ）を読み取る第二の実施の形態について説明する。この第二の実施の形態で用いられるペン型装置１０ａと地図帳５０ａとは、第一の実施の形態で用いたペン型装置１０と地図帳５０とは僅かに異なる。一方、ナビゲーション装置３０は全く同一である。以下では、第一の実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部分について主として説明する。図１５は、座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターン（Ａ）と座標値（Ｚ）のドットパターン（Ｂ）とを示す図である。第二の実施の形態では、図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターンと、図１５（Ｂ）に示す座標値（Ｚ）のドットパターンとを用いる。図１５（Ａ）に示すドットパターンは、第一の実施の形態におけるドットパターンと同じものを採用している。
【００６１】
図１６および図１７は、第二の実施の形態に係る高さの座標値の読み取り方法を説明する図である。図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターンは、図８と同様に、赤外線を吸収するドットインク５２により印刷されている。一方、図１５（Ｂ）に示す座標値（Ｚ）のドットパターンは、波長λ１の光を反射するドットインク５４により印刷されている。波長λ１の光の例としては、通常インク５３ａの印刷で使用しない色の光が好ましい。座標値（Ｚ）のドットパターンは、ＸＹ座標値のドットパターンと同じ考え方が採用されている。ただし「３×３＝９」のドットパターンでＺ座標値を示す。計９個のドットパターンの各ドットは、既に示したＸＹ座標値の計３６個のドットパターンの各４個のドットで囲まれる部分に配置される。９個のドットで形成されるドットパターンの数は、４の９乗となり、２６２１４４種類を示すことができ、地球上の全ての地域をｍ単位で表すことができる。
【００６２】
波長λ１を照射するＬＥＤ（以下では「波長λ１ＬＥＤ」という）１８ａの照射光は、通常インク５３ａを透過してドットインク５４で反射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、ドットインク５４からの反射光を受け取る。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が受け取ったドットインク５４の反射光から所定位置を示す９個のドットパターンを解析して所定位置の高さの座標値（Ｚ）に変換する。これにより、ナビゲーション装置３０は、２次元座標値（Ｘ、Ｙ）に加えて高さの座標値（Ｚ）をペン型装置１０ａから受け取ることができる。
【００６３】
なお、座標値（Ｘ、Ｙ）は、地図帳５０ａの紙面の全域において分布する値でありその情報量は膨大である。一方、座標値（Ｚ）は、地球の最深部から最高部までを１ｍ単位の分解能としても高々２００００パターンほどでよい。よって、図１５（Ｂ）に示すように、座標値（Ｚ）を表すドット数は、図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）を表すドット数と比較して少なくてよい。すなわち、所定位置の高さを示すドットパターンを９個のドットで表すことができる。
【００６４】
図１８は、第二の実施の形態に係るＣＰＵ２１および画像処理部２３が行う座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１は、筆圧センサ２２の出力によって、ペン型装置１０ａが紙面と接触中であるか否かを監視する（ステップＳ３０）。監視の結果、ペン型装置１０ａが紙面と接触中であるとする（ステップＳ３０のＹＥＳ）。このとき、図１６に示すように、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３により紙面に赤外線を照射する（ステップＳ３１）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。
【００６５】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｘ、Ｙ）（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ３２）。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２１は、図１７に示すように、波長λ１ＬＥＤ１８ａにより紙面に波長λ１の光を照射する（ステップＳ３３）。この波長λ１の光は、ドットインク５４に反射してＣ−ＭＯＳカメラ１４は、座標（Ｚ）のドットパターンを撮影する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が撮影した座標（Ｚ）のドットパターンから特定の３×３のドットの像を特定し、Ｚ座標値、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｚ）（読み取ったＺ座標の座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｚ））を演算して読み取る（ステップＳ３４）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ３５）。このとき、ペン型装置１０ａが継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ３６のＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。
【００６７】
（高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第三の実施の形態）
次に、高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第三の実施の形態について説明する。この第三の実施の形態で用いられるペン型装置１０ｂは、第一の実施の形態で用いたペン型装置１０とは僅かに異なる。一方、ナビゲーション装置３０、地図帳５０は全く同一である。以下では、第一の実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部分について主として説明する。図１９は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４とカラーセンサ１４ａと白色ＬＥＤ１８とを備えたペン型装置１０ｂを示す図である。第三の実施の形態では、画像処理部２３ａには、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４の他に、カラーセンサ１４ａが接続される。図１９に示すように、カラーセンサ１４ａを用い、白色ＬＥＤ１８から通常インク５３に照射され反射されてくる光を捕捉する。カラーセンサ１４ａは、捕捉した反射光から通常インク５３の色を識別することができるものとする。これによれば、赤外線ＬＥＤ１３と白色ＬＥＤ１８とを交互に点灯させる必要がない。したがって、ＣＰＵ２１が行う座標値の読み取り手順を簡単化することができる。また、カラーセンサ１４ａを用い、通常インク５３の色の濃淡を識別する場合には、白色ＬＥＤ１８を用いず、赤外線ＬＥＤ１３のみを用いて色を識別することができる。
【００６８】
図２０は、第三の実施の形態に係るＣＰＵ２１が行う座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１は、筆圧センサ２２の出力によって、ペン型装置１０ｂが紙面と接触中であるか否かを監視する（ステップＳ４０）。監視の結果、ペン型装置１０ｂが紙面と接触中であるとする（ステップＳ４０のＹＥＳ）。このとき、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３と白色ＬＥＤ１８とにより紙面に赤外線と白色光とを照射する（ステップＳ４１）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。また、通常インク５３により背景色がカラーセンサ１４ａによって検出される。
【００６９】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点のＸ、Ｙ座標値（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ４２）。
【００７０】
また、画像処理部２３は、カラーセンサ１４ａが検出した背景色に１対１に対応する座標値（Ｚ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｚ）（読み取った背景色に１対１に対応する座標値（Ｚ））を演算して読み取る（ステップＳ４５）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ４３）。このとき、ペン型装置１０ｂが継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ４４のＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻る。
【００７１】
（各実施の形態の効果）
各実施の形態では簡単な処理により高さの情報を得ることができる。このためナビゲーションシステムに適用すると、高さ情報も入った地図情報を得られ、運転上、より望ましいものとなる。また、各実施の形態では、３次元情報を１つのドットパターンに関連付ける必要が無く、対応付ける情報量が膨大にならない。第一、第二、第三の実施の形態では、従来のＸＹ座標が対応付けられたドットパターンに後から高さ情報を付加することができる。第一、第二、第三、また、第一、第三の実施の形態では、地形とドットパターンや背景の色・濃淡などを対応付けることができ、地図を見る人が視覚的にも地形を判別することができる。
【００７２】
（各実施の形態の補足）
以上、本発明の第一の実施の形態、第二の実施の形態および第三の実施の形態について述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、第一、第三の実施の形態の場合は、色を塗り分けるのではなく単一色の濃淡によってＺ座標と関連付けてもよい。また、高さ情報となるＺ座標を建物が位置する場所の高さに加え、または代わりに建物の高さを示すものとしてもよい。
【００７３】
また、各実施の形態において、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂは、ドットパターンまたは／および背景色から座標値を得て、その得られた座標値を送信し、通知用データを受信して出力するものとしているが、このような形態に限らない。例えば、ドットパターンまたは／および背景色の情報をペン型装置１０、１０ａ、１０ｂからナビゲーション装置３０に送信するものでもよい。また、座標値を１次情報となる緯度、経度、標高の情報に変換してペン型装置１０、１０ａ、１０ｂからナビゲーション装置３０に送信するものでもよい。なお、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが座標値を送信するようにすると、送信するデータの容量が小さくなるため好ましい。
【００７４】
また、各実施の形態に係るナビゲーションシステム１は、ナビゲーション装置３０がペン型装置１０、１０ａ、１０ｂと通信するものとしている。しかしこのような形態に限らず、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂの内部でドットパターンまたは／および背景色から通知用データに変換できる、すなわち、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂ内部で全ての処理が行われるナビゲーションシステム１としてもよい。
【００７５】
また、変換テーブル３７は、ナビゲーション装置３０の記憶部３３に記憶されているものとしたが、このようなものに限らない。例えば、通信部３２が変換テーブル３７のための情報をインターネットあるいはＶＩＣＳ等により外部から取得するようにしてもよい。あるいは、通知用データを自分で入力あるいは変更できるようにしてもよい。
【００７６】
また、各実施の形態に係る地図帳５０、５０ａは、図６のような赤外線を吸収する０．３ｍｍ間隔の格子上のドットが、赤外線を透過する情報とともに印刷されているものとしている。しかし、このようなものに限らず、座標値として得られるようなパターンであればよい。例えば、格子上の交点にもドットが位置するようなドットパターンとすることで、５の３６乗のパターン種類ができる。また、例えば、６×６ドットで表示するのではなく、８×８ドットとして表示するような形態でもよい。また、直交格子ではなく、菱形の格子としたり、あるいは、ドットの形状を変えてもよい。また、ドットで構成されていないパターンを用いてもよい。
【００７７】
また、各実施の形態では、通知する方法としてＬＣＤ１５の表示色およびスピーカ１６からの音響としているが、このような形態に限らない。たとえば、ＬＣＤ１５に文字および図等を表示するものとしてもよいし、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが振動などすることでユーザに通知するものでもよい。さらに、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂのハウジング１１部分の温度が変化するようなものでもよいし、あるいは、筆記できるペン先１２でなぞる場合に、そのペン先１２のインクの色が変化するようなものでもよい。また、ＬＣＤ１５の表示色、その表示色の点滅およびスピーカ１６からの音響の他にも、ランプ等を別に搭載し、そのランプ等から通知してもよい。また、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂによって通知するものではなく、ナビゲーション装置３０からも通知するようなシステムとしてもよい。
【００７８】
また、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが、赤、青および黄の光により所定の情報をユーザに段階的に通知するもの等としているが、色や通知方法を変化させるのではなく、その通知レベルを変化させるものとしてもよい。例えば、光で通知する場合に、光の強弱や点滅速度の違いにより段階的に通知してもよい。また別の例を挙げると、音で通知する場合には、音の音量あるいは、音の高さにより段階的に通知するものとしてもよい。このように、通知レベルを強弱および高さ等で変化させることで、より多くの段階について、わかりやすく通知できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、高さ情報が入手できると好ましい装置全てに適用できる。例えば、カーナビゲーションシステムなどのナビゲーションシステム、地図情報表示装置、建物の高さ確認装置などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るナビゲーションシステムの一例を示すシステム図である。
【図２】図１に示すナビゲーションシステムを構成するペン型装置の外観図である。
【図３】図２に示すペン型装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１に示すナビゲーションシステムを構成するナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４に示すナビゲーション装置が有する変換テーブルの中にあるひとつのテーブルの例を示す図である。
【図６】図１に示すナビゲーションシステムを構成する地図帳を説明するための説明図で、（Ａ）は、ユーザが見る地図帳の外観で、（Ｂ）は、（Ａ）の地図帳に付された光学パターンを説明する拡大図で、（Ｃ）は、（Ｂ）の一部を拡大して光学パターンをより詳細に説明する拡大図である。
【図７】図１に示すナビゲーションシステムを構成する地図帳を説明するための説明図で、地図帳の所定のページに印刷された高さを示す座標値（Ｚ）に変換可能な情報を含む画像を説明するための図であり、第一の実施の形態に係る等高線を境にして色分けされた地図帳の一部分を示す図である。
【図８】図２に示すペン型装置の読取原理を説明するための説明図であり、赤外線ＬＥＤが赤外線を照射している様子を示す図である。
【図９】図２に示すペン型装置の読取原理を説明するための説明図であり、白色ＬＥＤが白色光を照射している様子を示す図である。
【図１０】図１に示すナビゲーションシステムにおいて使用する地図帳の例で、ナビゲーション装置の動作を説明するための地図である。
【図１１】図１に示すナビゲーションシステムにおいてペン型装置が座標値を送信するまでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１に示すナビゲーションシステムにおいて、座標値を受信して通知用データを送信するまでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１に示すペン型装置が通知用データを受信してそのデータを出力するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１に示すナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り原理を説明するための図であり、ペン型装置が読み取った画像の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り原理を説明するための図であり、ペン型装置が読み取った画像の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図であり、赤外線ＬＥＤが赤外線を照射している様子を示す図である。
【図１７】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図であり、波長λ１ＬＥＤが波長λ１の光を照射している様子を示す図である。
【図１８】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第三の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図である。
【図２０】本発明の第三の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１ ナビゲーションシステム、１０、１０ａ、１０ｂ ペン型装置、１２ ペン先、１３ 赤外線ＬＥＤ（光源）、１４ Ｃ−ＭＯＳカメラ（読取手段、複数画像読取手段、撮像装置）、１４ａ カラーセンサ（センサ装置）、１５ ＬＣＤ、１６ スピーカ、１７ 操作ボタン、１８ 白色ＬＥＤ（光源）、１８ａ 波長λ１ＬＥＤ（光源）、２１ ＣＰＵ、２２ 筆圧センサ、２３、２３ａ、３４ 画像処理部、２４ メモリ、２５ 通信部、２６ 音源部、３０ ナビゲーション装置、３１ 入力部、３２ 通信部、３３ 記憶部、３６ 情報処理部、３７ 変換テーブル、５０、５０ａ 地図帳（印刷媒体）、５１ 紙、５２、５４ ドットインク、５３、５３ａ 通常インク、６１〜６５ 地点、ＤＰ１ ドットパターン、ＰＣ１、ＰＣ２ 領域、Ｔ 位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高さ情報読取システムおよび高さ情報読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置情報をドットパターンで記録した紙と、そのドットパターンを読み取ることで位置情報を取得し電子的に読み取り可能な位置情報に変換するペン型装置を備えた地図情報処理システムが研究されている。この地図情報処理システムは、ペン型装置により取得した紙の位置情報を電子地図上の座標値に変換できる。
【０００３】
上述のような地図情報処理システムを用いることにより、ペン型装置を使用して、ナビゲーション装置の目的地の入力を行う案がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上述のような地図情報処理システムによれば、紙の位置情報を電子地図上の座標値に変換できる。しかし、この座標値は２次元の座標値（Ｘ、Ｙ）であり、高さの座標値（Ｚ）は含まれない。この問題を解決するために、特許文献２では、３次元の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に変換可能なドットパターンを用いている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９４９４２号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献２】特開２００７−８０２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の３次元座標値に変換可能なドットパターンは、２次元座標値に変換可能なドットパターンに比べると複雑である。よって、印刷においては精密な印刷技術が要求される。また、ペン型装置においても高精細な読み取り能力が要求される。さらには、座標変換処理が複雑化する。また、２次元座標値に変換可能なドットパターンと３次元座標値に変換可能なドットパターンとでは全く種類の異なるドットパターンである。このため、既存の２次元座標値に変換可能なドットパターンが印刷されている印刷媒体の上に、３次元座標値に変換可能なドットパターンを追加して印刷することができない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、簡単な処理によって高さの情報を得ることができる高さ情報読取システムおよび高さ情報読取方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体と、第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置と、を備える情報読取システムにおいて、印刷媒体には、Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像が第一の画像に重畳され、読取手段は、第一の画像および第二の画像をそれぞれ読み取る複数画像読取手段を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
例えば、第一の画像は、特定の波長を有する光の照射により撮影可能となる複数のドットの配列に基づくドットパターンであり、第二の画像は、このドットパターンが印刷された部分の背景の色または色の濃淡である。
【００１０】
このときに、複数画像読取手段は、特定の波長を有する光を照射する光源と、白色光を照射する光源と、第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、を備えることができる。
【００１１】
あるいは、複数画像読取手段は、特定の波長を有する光を照射する光源と、白色光を照射する光源と、第一の画像を撮影する撮像装置と、白色光を照射する光源の照射光により背景の色または色の濃淡を検出するセンサ装置と、を備えることもできる。
【００１２】
あるいは、第一の画像は、第一の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像であり、第二の画像は、第一の波長とは波長が異なる第二の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像である、とすることもできる。
【００１３】
このとき、複数画像読取手段は、第一の波長を有する光を照射する光源と、第二の波長を有する光を照射する光源と、第一の画像および第二の画像を撮影する撮像装置と、を備えることができる。
【００１４】
また、印刷媒体には、地図が印刷され、Ｘ座標値およびＹ座標値は、この地図上の地点を示し、Ｚ座標値は、この地点に対応する高さを示すものとすることができる。
【００１５】
また、本発明を高さ情報読取方法としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明の高さ情報読取方法は、印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像をペン型装置が読み取る読取工程を有する高さ情報読取方法において、読取工程は、印刷媒体に設けられたＸ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を、第一の画像と共にそれぞれ読み取る複数画像読取工程を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な処理によって印刷媒体上に印刷された情報の高さに関する情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（本発明の第一の実施の形態に係るナビゲーションシステムの概要の説明）
図１は、第一の実施の形態に係る高さ情報読取システムとしてのナビゲーションシステム１全体の構成を示す図である。この例では、ナビゲーションシステム１は、ペン型装置１０、ナビゲーション装置３０および印刷媒体としての地図帳５０を主要な構成要素としている。
【００１８】
ペン型装置１０は、地図帳５０に書かれた特殊な配列のドットパターン（Ｘ、Ｙ座標）および背景色（Ｚ座標が埋め込まれている）を読み取る。ペン型装置１０は、地図帳５０の所定のページにおいて、地図帳５０に印刷されているそれぞれの地点のドットパターンおよびその背景色を読み取る読取部として機能する。ペン型装置１０は、ペン先１２が当接する部分のドットパターンおよびその背景色を読み取り、そのドットパターンおよびその背景色を座標値に変換する。また、得られた座標値を、取得データとしてナビゲーション装置３０に無線で送信する。
【００１９】
また、ペン型装置１０は、ナビゲーション装置３０が送信する通知用データを無線で受信し、その通知用データに基づき、ユーザに通知する通知部を有する。ユーザに通知する方法としては、視覚、聴覚、嗅覚あるいは触覚等によりユーザが認識できるような各種の方法により出力されることでユーザに通知できる。また、通知用データは、段階的な値とされている。本実施の形態において、ペン型装置１０の通知部は、光の色（赤、青および黄色などの表示色）により通知用データを段階的に出力できるものとしている。
【００２０】
ナビゲーション装置３０は、本実施の形態において、ペン型装置１０と双方向で通信を行う。具体的には、ナビゲーション装置３０は、読取部となるペン型装置１０より受信した取得情報としての座標値を、１次情報としての緯度、経度、標高に変換し、その緯度、経度、標高を、２次情報としての通知用データに変換する変換部を有する。また、変換された通知用データをペン型装置１０に送信する。さらに、ナビゲーション装置３０は、自動車等に設置されて、目的地あるいは所望の経路等を入力することで、現在地から目的地までの経路を画像および音声等でナビゲーション（案内）する装置として機能してもよい。
【００２１】
印刷媒体としての地図帳５０には、赤外線を透過させる通常のインクで地図情報が印刷されると共に、赤外線を吸収するインクによりドットパターンが印刷されている。ドットパターンをペン型装置１０が読み取ることにより、後述する方法で地図上における位置を座標値（Ｘ、Ｙ）として得ることができる。また、地図帳５０には、高さの座標値（Ｚ）を表す背景色も印刷されている。
【００２２】
（ペン型装置１０について）
図２は、ペン型装置１０の外観を示す図である。図３は、図２に示すペン型装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ペン型装置１０は、略円柱形状を有するハウジング１１を有している。なお、ペン型装置１０の形状は角柱形状など他の形状としてもよい。ハウジング１１の底部の一部には、ボールペン等の筆記部材によって構成されるペン先１２が設けられている。なお、このペン先１２としては、ボールペンの芯等の筆記部材ではなく、実際には筆記されることのない非筆記部材により構成されるペン先１２等を採用してもよい。なお、ペン先１２の一端はハウジング１１の内部で、後述する筆圧センサに接触されている。ハウジング１１の底部のペン先１２の近傍には、図２および図３に示すように、地図帳５０に印刷されたドットパターンおよびその背景色を読み取るための読取部の一部としての赤外線ＬＥＤ(Light Emitting Diode)１３および白色ＬＥＤ１８と、同じく読取部の一部としての撮像装置であるＣ−ＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)カメラ１４が設けられている。
【００２３】
ハウジング１１の側面部には、各色に発光できるものであって、文字情報または画像情報として各種情報を表示して確認できるＬＣＤ(Liquid Crystal Display)１５が設けられている。ＬＣＤ１５のバックライトは、各色（赤、青および黄色など）に点灯できるものとしている。ＬＣＤ１５の上部には、例えば、種々の音声により出力等するためのスピーカ１６が設けられている。また、ハウジング１１の底部側の側面部は、操作ボタン１７が配置されている。
【００２４】
なお、ユーザは、ハウジング１１を把持し、地図帳５０中の読み取りたい位置にペン先１２を接触させることで、その地図帳５０の所望の位置を読み取ることができる。このとき、赤外線ＬＥＤ１３とＣ−ＭＯＳカメラ１４によって読み取られたドットパターンに基づいて、２次元の座標値（Ｘ、Ｙ）が取得され、その座標値は、取得データとしてナビゲーション装置３０に送信される。また、白色ＬＥＤ１８とＣ−ＭＯＳカメラ１４によって読み取られた背景色に基づいて、高さの座標値（Ｚ）が取得され、その座標値は、取得データとしてナビゲーション装置３０に送信される。
【００２５】
図３に示すように、ペン型装置１０は、赤外線ＬＥＤ１３、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４、ＬＣＤ１５、スピーカ１６、操作ボタン１７、白色ＬＥＤ１８、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、筆圧センサ２２、画像処理部２３、メモリ２４、通信部２５、および、音源部２６を主要な構成要素としている。
【００２６】
ここで、赤外線ＬＥＤ１３は、ＣＰＵ２１の制御に基づいて、印刷媒体としての地図帳５０の所定のページに赤外線を照射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、地図帳５０から反射されてきた赤外線を受光し、ドットパターンを読み取る。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、地図帳５０から反射されてきた白色光を受光し、背景色を読み取る。
【００２７】
ＬＣＤ１５は、ペン型装置１０の通知部として機能すると共に、操作のための案内表示を行う。スピーカ１６は、ペン型装置１０の通知部として機能すると共に、音によって操作案内を可能としている。操作ボタン１７は、ペン型装置１０全体をオンオフさせるボタンである。白色ＬＥＤ１８は、ＣＰＵ２１の制御に基づいて、印刷媒体としての地図帳５０の所定のページに白色光を照射する。
【００２８】
ＣＰＵ２１は、ペン型装置１０の各部を制御する。筆圧センサ２２は、印加される圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサによって構成され、ペン先１２が地図帳５０に接触されて所定の内容が書き込まれる際の筆圧を検出すると、ＯＮになる。また、ペン先１２に圧力が印加されないときには、ＯＦＦになる。なお、この筆圧センサ２２のＯＮ、ＯＦＦ動作は、操作ボタン１７によって図示をしない電源がＯＮされているときに行われる。
【００２９】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射された赤外線によって形成されたドットパターンに対応する反射した赤外線画像データを入力して画像処理を施すことにより、ドットパターンに含まれている情報（２次元座標値（Ｘ、Ｙ））を抽出し、ＣＰＵ２１に供給する。また、画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射された背景色に基づき情報（高さの座標値（Ｚ））を抽出し、ＣＰＵ２１に供給する。
【００３０】
メモリ２４は、フラッシュメモリまたは他の記憶媒体によって構成されており、ＣＰＵ２１が実行する基本的なプログラムおよび定数を格納している。また、メモリ２４は、ＣＰＵ２１が演算処理を実行する際に、演算途中のプログラムまたはデータを一時的に格納する、あるいは、ＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて通信部２５からの通信情報を一時的に記憶する。
【００３１】
通信部２５は、受信部および送信部の両方として機能する。通信部２５は、無線通信、例えば、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））等の規格に基づいて、ナビゲーション装置３０との間で、アンテナを介して情報を授受する。なお、無線通信の代わりに、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)等のケーブルを用いて、ナビゲーション装置３０とペン型装置１０とを有線接続し、情報を授受するようにしてもよい。しかし、無線で接続した場合には、よりペン型装置１０を使用しやすいものとすることができる。
【００３２】
音源部２６は、ＣＰＵ２１にて処理された音響データ（例えば、圧縮処理が施されているデータ）を、再生可能な音響信号に変換する。つまり、音源部２６は、デコーダとして機能する。音源部２６にて変換された再生可能な音響信号（アナログ信号）は、アンプ（不図示）にて増幅され、スピーカ１６から音響として出力される。
【００３３】
（ナビゲーション装置３０について）
図４は、ナビゲーション装置３０の構成を示すブロック図である。本実施の形態において、ナビゲーション装置３０は、入力部３１、通信部３２、記憶部３３、画像処理部３４、表示部３５および情報処理部３６等を主要な構成要素としている。
【００３４】
入力部３１は、ナビゲーション装置３０に指示を与えるためのデバイスである。この入力部３１は、ボタン、リモートコントローラおよびタッチパネル等のいずれかまたは複数の入力部材を用いて構成されることができる。
【００３５】
通信部３２は、ナビゲーション装置３０とペン型装置１０との間の通信を行う。そのため、ペン型装置１０の通信部２５と同じ規格に基づいて通信を行うことができるように構成されている。また、通信部３２は、外部と通信することにより、例えば、地図情報や渋滞情報等の各種の情報を得ることができる。
【００３６】
記憶部３３は、各種情報、データまたはプログラム等のいずれか１つあるいは複数を記憶しておく部分であり、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の中から１つあるいは複数を採用できる。記憶部３３は、情報処理部３６が各部を制御するための制御プログラムおよび各定数を記憶したり、各種デバイスとの通信情報を一時的に記憶したりできる。また、記憶部３３は、各地点における通知用データを作成するための変換テーブル３７を記憶できる。また、記憶部３３が追加データの書き込みが可能な追加記憶領域を有する場合には、変換テーブル３７等の情報を更新することができる。
【００３７】
画像処理部３４は、情報処理部３６から入力された画像データを、出力可能な画像信号に変換する。つまり、画像処理部３４は、デコーダとしての役割を有し、その画像信号は、表示部３５にて画像として出力される。
【００３８】
表示部３５は、液晶ディスプレイ等から好適に構成される。また、画像処理部３４にて変換された映像信号が表示部３５に入力されると、表示部３５にはその映像信号に基づく映像を表示出力できる。
【００３９】
情報処理部３６は、ナビゲーション装置３０の制御を行う制御部である。情報処理部３６は、記憶部３３に記憶されている制御プログラムを読み出して、実行することにより動作する。また、情報処理部３６は、通信部３２にて受信した取得データを取得し、記憶部３３にて記憶されている変換テーブル３７に基づき、取得データを緯度、経度、標高に変換し、緯度、経度、標高を通知用データに変換する。
【００４０】
変換テーブル３７は、ペン型装置１０から得られた、地図帳５０に印刷されているドットパターンおよび背景色に基づき生成された座標値を、緯度、経度、標高の情報に変換するため、および、地図帳５０に印刷されている所定の緯度、経度、標高の地点に対応する通知用データに変換するための変換テーブルである。変換テーブル３７は、たとえば、複数の条件に関連づけられた通知用データを有し、ユーザが複数の条件の中から所望の条件を選択できるようにすることができる。すなわち、「渋滞」に関する情報の例で言えば、ユーザが条件として「渋滞」を選択すると、ペン型装置１０のペン先１２が接触する地図上の位置において、「渋滞」が生じているか否かについての段階的な通知用データがペン型装置１０へ送信される。
【００４１】
通知用データは、各条件および緯度、経度、標高に対応付けられたデータである。したがって、条件が複数ある場合には、１つの緯度、経度、標高に複数の通知用データが存在する。例えば、ある所定の緯度、経度、標高に対応付けられた条件として、渋滞、道幅、天気、温度、および店舗の営業可否等のいずれか２つまたは３つ以上の条件がある。また、各条件は、段階的な通知用データとされている。例えば、渋滞の場合には、渋滞が何ｋｍあるかにより、「渋滞」、「混雑」および「通常」に分けられ、図５に示されるテーブルのように段階的な通知用データが記憶されている。
【００４２】
（地図帳５０について）
図６は、地図帳５０の所定のページに印刷されたドットパターンの詳細を説明する図である。この図に示すように、地図帳５０の各ページには、図６中の左に示す図６（Ａ）の一部を中央に拡大して示す図６（Ｂ）のように、例えば、０．３ｍｍ間隔で赤外線を吸収する直交する格子状の縦横線の中心点の上下左右のいずれか１箇所に配置されるドットが、地図情報とともに印刷されている。これらのドットは、図６の中の右にさらに拡大して示す図６（Ｃ）のように、格子の中心から上下左右のいずれかの方向に所定量だけずれて印刷されている。６×６＝３６ドットが集まって、１つのドットパターンを構成し、そのパターンによって、パターン中央の座標値（Ｘ、Ｙ）に変換できるようになっている。
【００４３】
すなわち、図６の例で示せば、３６ドットのドットパターンＤＰ１は、その中心の４つのドットで囲まれる領域ＰＣ１を表すものとなる。領域ＰＣ１の１つの左の領域ＰＣ２を表すドットパターンは、ドットパターンＤＰ１を１列分の格子を左にずらした３６ドットのパターンとなる。１ドットは４通りとなることから、１．８ｍｍ×１．８ｍｍサイズの１つのドットパターンには４の３６乗通りの組み合わせが存在する。１つのドットパターンは、地図帳５０の所定のページの所定の位置を示す座標値（Ｘ、Ｙ）に変換できる。
【００４４】
図７は、地図帳５０の所定のページに印刷された高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む画像の詳細を説明する図である。図７は、等高線を境にして色分けされた地図帳５０の一部分を示している。図７に示すように、地図帳５０上の地図を等高線を境にして色分けする。図７の例では、等高線は５００ｍ間隔で描かれている。図７では、♯１色が０〜５００ｍ、♯２色が５００〜１０００ｍ、♯３色が１０００〜１５００ｍ、♯４色が１５００〜２０００ｍ、♯５色が２０００〜２５００ｍを表す。この色をペン型装置１０が読み取ることにより、後述する方法で地図上における高さの座標値（Ｚ）を得ることができる。なお、この色の種類は、異なる複数の色を用いてもよいし、単色における濃淡を用いてもよい。特に、灰色の濃淡を用いれば、白黒印刷でも適用できる。好ましくは、地図帳５０において数字、記号、表記に使用する色とは異なる色を用いることがよい。
【００４５】
なお、複数のページのうち、どのページが指定されたかを知る方法としては、例えば、ドットパターンにページに関する情報を格納する方法がある。また、全てのページに対して同一の座標系の位置情報を格納する方法もある。すなわち、全てのページを平面上に並べて大きな用紙とした場合に、この大きな用紙の左上隅が原点となるように座標系を設定することができる。
【００４６】
（地図帳５０の断面構造と座標値の読取り）
図８および図９は、地図帳５０の所定のページの一部の断面構造を示す図である。この図に示すように、地図帳５０のベースとなる紙部５１の上には、赤外線を吸収するドットインク５２によって、図６に示すドットパターンが印刷されている。また、その上には、赤外線を透過する通常インク５３によって、地図情報が印刷されている。なお、この地図情報には、高さの座標値（Ｚ）を取得するための図７に示す背景色も含まれる。
【００４７】
図８に示すように、赤外線ＬＥＤ１３から射出された赤外線のうち、ドットインク５２に照射された部分は吸収されてＣ−ＭＯＳカメラ１４には入射されない。また、通常インク５３に照射された部分は透過する。その後、ドットインク５２以外の部分を通過する赤外線は、紙部５１により反射され、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。これにより、ドットパターンに応じた反転図形の赤外線画像がＣ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。また、図９に示すように、背景色に照射された白色光の反射光がＣ−ＭＯＳカメラ１４に入射される。
【００４８】
次に、本実施の形態の動作について図１０から図１３を参照しながら説明する。本実施の形態では、ユーザは、ペン型装置１０で示す経路の道路状況等を調べる。例えば、本実施の形態では、ユーザが、図１０の地点６１から地点６５までの渋滞状況を調べるために、ナビゲーションシステム１を用いる。そこで、ユーザは、まずナビゲーション装置３０の入力部より、知りたい条件として、「渋滞」を選択する。
【００４９】
ペン型装置１０は、操作ボタン１７により動作可能となっている状態とする。その場合に、ペン型装置１０は、筆圧センサ２２がＯＮになっているか否かを判定する（図１１のステップＳ１）。ユーザがペン型装置１０のペン先１２を地図帳５０に接触させると、筆圧センサ２２がＯＮの状態になる（ステップＳ１のＹＥＳ）。本実施の形態では、ユーザが地点６１にペン先１２を当接させると、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１においてＹＥＳと判断する。
【００５０】
ステップＳ１においてＹＥＳの場合には、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３により紙面に赤外線を照射する（ステップＳ２）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。
【００５１】
画像処理部２３は、Ｃ―ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｘ、Ｙ）（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ３）。
【００５２】
次に、ＣＰＵ２１は、白色ＬＥＤ１８により紙面に白色光を照射する（ステップＳ４）。この白色光は、通常インク５３に反射してＣ−ＭＯＳカメラ１４は、背景色を撮影する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影された背景色を特定し、その特定した背景色に１対１に対応するＺ座標値、すなわちペン先１２が接触した接点のＺ座標値（読み取った背景色に１対１に対応するＺ座標値）を演算して読み取る（ステップＳ５）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ６）。このとき、ペン型装置１０が継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ２に戻る。
【００５３】
次に、ＣＰＵ２１は、得られた座標値を通信部２５に供給する。通信部２５は、その座標値をナビゲーション装置３０の通信部３２へ送信する（ステップＳ６）。
【００５４】
ナビゲーション装置３０の情報処理部３６は、ペン型装置１０から座標値を受信したか否かを判定する（図１２のステップＳ１０）。通信部３２で座標値を受信した場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、その座標値を情報処理部３６は、変換テーブル３７中の変換テーブルに基づき、緯度、経度、標高の情報に変換し（ステップＳ１１：変換ステップ）、その後または同時に、緯度、経度、標高の情報に関連づけられた通知用データに変換する（ステップＳ１２：変換ステップ）。そして、情報処理部３６は、その通知用データのうち、ユーザが選択した条件に適合する通知用データを、通信部３２からペン型装置１０へ送信する（ステップＳ１３）。例えば、本実施の形態では、ユーザの知りたい情報が渋滞情報であり、地点６１において渋滞が生じていないので、図５に示す変換テーブルに基づきペン型装置１０のＬＣＤ１５を青く表示させる、という通知用データを送信する。
【００５５】
ペン型装置１０のＣＰＵ２１は、通信部２５が通知用データを受信したか否かを判定する（図１３のステップＳ２０）。通信部２５を介して通知用データを受信した場合には、ＣＰＵ２１は、その通知用データを受け取った後、その通知用データに基づき、通知部としてのＬＣＤ１５を所望の色に点灯させる（ステップＳ２１：通知ステップ）。例えば、本実施の形態では、ナビゲーション装置３０から、ＬＣＤ１５を青く発光させるための通知用データを通信部２５が受信したので、ＣＰＵ２１は、ＬＣＤ１５を青く表示させる。
【００５６】
以上に説明したように、地図帳５０の所望の位置にペン型装置１０のペン先１２を当接させることで、その位置におけるユーザが知りたい条件の情報を、ペン型装置１０が受領することができる。そのため、ユーザは、画面のスクロールなどをすることなく、ペン先１２が接触している位置の状況を把握できる。
【００５７】
次に、第一の実施の形態に係る高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法について説明する。白色ＬＥＤ１８の照射光は、通常インク５３で反射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、通常インク５３からの反射光を受けてその色を識別する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が識別した色の種類を高さの座標値（Ｚ）に変換する。これにより、ナビゲーション装置３０は、２次元座標値（Ｘ、Ｙ）に加えて高さの座標値（Ｚ）をペン型装置１０から受け取ることができる。
【００５８】
図１４は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が撮影した画像の１例を示す図である。図１４の例では、ドットパターンと共に、♯Ａ色および♯Ｂ色が撮影されている。ドットパターンで示されるＸ座標、Ｙ座標は、６×６＝３６のドットパターンの中心位置Ｔの位置を示す座標である。このため、高さであるＺ座標は、位置Ｔの色を読み取ることで、高さの値を取得できる。しかし、図１４に示すように、異なる複数の色が同時に撮影された場合には、最も面積の大きな色を採用してもよい。図１４の例では、位置Ｔの色を読み取る方式、最も面積の大きな色によって決定する方式のいずれの場合も♯Ｂ色が採用され、高さが１００ｍ〜１２０ｍとして認識される。
【００５９】
本実施の形態による高さ座標値の読み取り方法では、図７に示すように、等高線を境として色を塗り分けることが好ましい。これによれば、地図帳５０を人が目で見た場合でも色分けにより高低が識別可能であり便利である。なお、地図上に建物や山などが表記されている場合には、それらの輪郭線を境として色を塗り分けてもよい。
【００６０】
（高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第二の実施の形態）
次に、高さの座標値（Ｚ）を読み取る第二の実施の形態について説明する。この第二の実施の形態で用いられるペン型装置１０ａと地図帳５０ａとは、第一の実施の形態で用いたペン型装置１０と地図帳５０とは僅かに異なる。一方、ナビゲーション装置３０は全く同一である。以下では、第一の実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部分について主として説明する。図１５は、座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターン（Ａ）と座標値（Ｚ）のドットパターン（Ｂ）とを示す図である。第二の実施の形態では、図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターンと、図１５（Ｂ）に示す座標値（Ｚ）のドットパターンとを用いる。図１５（Ａ）に示すドットパターンは、第一の実施の形態におけるドットパターンと同じものを採用している。
【００６１】
図１６および図１７は、第二の実施の形態に係る高さの座標値の読み取り方法を説明する図である。図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）のドットパターンは、図８と同様に、赤外線を吸収するドットインク５２により印刷されている。一方、図１５（Ｂ）に示す座標値（Ｚ）のドットパターンは、波長λ１の光を反射するドットインク５４により印刷されている。波長λ１の光の例としては、通常インク５３ａの印刷で使用しない色の光が好ましい。座標値（Ｚ）のドットパターンは、ＸＹ座標値のドットパターンと同じ考え方が採用されている。ただし「３×３＝９」のドットパターンでＺ座標値を示す。計９個のドットパターンの各ドットは、既に示したＸＹ座標値の計３６個のドットパターンの各４個のドットで囲まれる部分に配置される。９個のドットで形成されるドットパターンの数は、４の９乗となり、２６２１４４種類を示すことができ、地球上の全ての地域をｍ単位で表すことができる。
【００６２】
波長λ１を照射するＬＥＤ（以下では「波長λ１ＬＥＤ」という）１８ａの照射光は、通常インク５３ａを透過してドットインク５４で反射する。Ｃ−ＭＯＳカメラ１４は、ドットインク５４からの反射光を受け取る。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が受け取ったドットインク５４の反射光から所定位置を示す９個のドットパターンを解析して所定位置の高さの座標値（Ｚ）に変換する。これにより、ナビゲーション装置３０は、２次元座標値（Ｘ、Ｙ）に加えて高さの座標値（Ｚ）をペン型装置１０ａから受け取ることができる。
【００６３】
なお、座標値（Ｘ、Ｙ）は、地図帳５０ａの紙面の全域において分布する値でありその情報量は膨大である。一方、座標値（Ｚ）は、地球の最深部から最高部までを１ｍ単位の分解能としても高々２００００パターンほどでよい。よって、図１５（Ｂ）に示すように、座標値（Ｚ）を表すドット数は、図１５（Ａ）に示す座標値（Ｘ、Ｙ）を表すドット数と比較して少なくてよい。すなわち、所定位置の高さを示すドットパターンを９個のドットで表すことができる。
【００６４】
図１８は、第二の実施の形態に係るＣＰＵ２１および画像処理部２３が行う座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１は、筆圧センサ２２の出力によって、ペン型装置１０ａが紙面と接触中であるか否かを監視する（ステップＳ３０）。監視の結果、ペン型装置１０ａが紙面と接触中であるとする（ステップＳ３０のＹＥＳ）。このとき、図１６に示すように、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３により紙面に赤外線を照射する（ステップＳ３１）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。
【００６５】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｘ、Ｙ）（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ３２）。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２１は、図１７に示すように、波長λ１ＬＥＤ１８ａにより紙面に波長λ１の光を照射する（ステップＳ３３）。この波長λ１の光は、ドットインク５４に反射してＣ−ＭＯＳカメラ１４は、座標（Ｚ）のドットパターンを撮影する。画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４が撮影した座標（Ｚ）のドットパターンから特定の３×３のドットの像を特定し、Ｚ座標値、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｚ）（読み取ったＺ座標の座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｚ））を演算して読み取る（ステップＳ３４）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ３５）。このとき、ペン型装置１０ａが継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ３６のＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。
【００６７】
（高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第三の実施の形態）
次に、高さの座標値（Ｚ）を読み取る方法の第三の実施の形態について説明する。この第三の実施の形態で用いられるペン型装置１０ｂは、第一の実施の形態で用いたペン型装置１０とは僅かに異なる。一方、ナビゲーション装置３０、地図帳５０は全く同一である。以下では、第一の実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部分について主として説明する。図１９は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４とカラーセンサ１４ａと白色ＬＥＤ１８とを備えたペン型装置１０ｂを示す図である。第三の実施の形態では、画像処理部２３ａには、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４の他に、カラーセンサ１４ａが接続される。図１９に示すように、カラーセンサ１４ａを用い、白色ＬＥＤ１８から通常インク５３に照射され反射されてくる光を捕捉する。カラーセンサ１４ａは、捕捉した反射光から通常インク５３の色を識別することができるものとする。これによれば、赤外線ＬＥＤ１３と白色ＬＥＤ１８とを交互に点灯させる必要がない。したがって、ＣＰＵ２１が行う座標値の読み取り手順を簡単化することができる。また、カラーセンサ１４ａを用い、通常インク５３の色の濃淡を識別する場合には、白色ＬＥＤ１８を用いず、赤外線ＬＥＤ１３のみを用いて色を識別することができる。
【００６８】
図２０は、第三の実施の形態に係るＣＰＵ２１が行う座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１は、筆圧センサ２２の出力によって、ペン型装置１０ｂが紙面と接触中であるか否かを監視する（ステップＳ４０）。監視の結果、ペン型装置１０ｂが紙面と接触中であるとする（ステップＳ４０のＹＥＳ）。このとき、ＣＰＵ２１は、赤外線ＬＥＤ１３と白色ＬＥＤ１８とにより紙面に赤外線と白色光とを照射する（ステップＳ４１）。これにより、ドットインク５２によるドットパターンがＣ−ＭＯＳカメラ１４によって撮影される。また、通常インク５３により背景色がカラーセンサ１４ａによって検出される。
【００６９】
画像処理部２３は、Ｃ−ＭＯＳカメラ１４により撮影されたドットパターンに含まれる６×６のドットの像を特定し、その特定した６×６のドットの組合せに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ）、すなわちペン先１２が接触した接点のＸ、Ｙ座標値（読み取った座標パターンに１対１に対応する座標値（Ｘ、Ｙ））を演算して読み取る（ステップＳ４２）。
【００７０】
また、画像処理部２３は、カラーセンサ１４ａが検出した背景色に１対１に対応する座標値（Ｚ）、すなわちペン先１２が接触した接点の座標値（Ｚ）（読み取った背景色に１対１に対応する座標値（Ｚ））を演算して読み取る（ステップＳ４５）。これにより、ＣＰＵ２１は、座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を通信部２５を介してナビゲーション装置３０に送信する（ステップＳ４３）。このとき、ペン型装置１０ｂが継続して紙面と接触中であれば（ステップＳ４４のＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻る。
【００７１】
（各実施の形態の効果）
各実施の形態では簡単な処理により高さの情報を得ることができる。このためナビゲーションシステムに適用すると、高さ情報も入った地図情報を得られ、運転上、より望ましいものとなる。また、各実施の形態では、３次元情報を１つのドットパターンに関連付ける必要が無く、対応付ける情報量が膨大にならない。第一、第二、第三の実施の形態では、従来のＸＹ座標が対応付けられたドットパターンに後から高さ情報を付加することができる。第一、第二、第三、また、第一、第三の実施の形態では、地形とドットパターンや背景の色・濃淡などを対応付けることができ、地図を見る人が視覚的にも地形を判別することができる。
【００７２】
（各実施の形態の補足）
以上、本発明の第一の実施の形態、第二の実施の形態および第三の実施の形態について述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、第一、第三の実施の形態の場合は、色を塗り分けるのではなく単一色の濃淡によってＺ座標と関連付けてもよい。また、高さ情報となるＺ座標を建物が位置する場所の高さに加え、または代わりに建物の高さを示すものとしてもよい。
【００７３】
また、各実施の形態において、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂは、ドットパターンまたは／および背景色から座標値を得て、その得られた座標値を送信し、通知用データを受信して出力するものとしているが、このような形態に限らない。例えば、ドットパターンまたは／および背景色の情報をペン型装置１０、１０ａ、１０ｂからナビゲーション装置３０に送信するものでもよい。また、座標値を１次情報となる緯度、経度、標高の情報に変換してペン型装置１０、１０ａ、１０ｂからナビゲーション装置３０に送信するものでもよい。なお、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが座標値を送信するようにすると、送信するデータの容量が小さくなるため好ましい。
【００７４】
また、各実施の形態に係るナビゲーションシステム１は、ナビゲーション装置３０がペン型装置１０、１０ａ、１０ｂと通信するものとしている。しかしこのような形態に限らず、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂの内部でドットパターンまたは／および背景色から通知用データに変換できる、すなわち、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂ内部で全ての処理が行われるナビゲーションシステム１としてもよい。
【００７５】
また、変換テーブル３７は、ナビゲーション装置３０の記憶部３３に記憶されているものとしたが、このようなものに限らない。例えば、通信部３２が変換テーブル３７のための情報をインターネットあるいはＶＩＣＳ等により外部から取得するようにしてもよい。あるいは、通知用データを自分で入力あるいは変更できるようにしてもよい。
【００７６】
また、各実施の形態に係る地図帳５０、５０ａは、図６のような赤外線を吸収する０．３ｍｍ間隔の格子上のドットが、赤外線を透過する情報とともに印刷されているものとしている。しかし、このようなものに限らず、座標値として得られるようなパターンであればよい。例えば、格子上の交点にもドットが位置するようなドットパターンとすることで、５の３６乗のパターン種類ができる。また、例えば、６×６ドットで表示するのではなく、８×８ドットとして表示するような形態でもよい。また、直交格子ではなく、菱形の格子としたり、あるいは、ドットの形状を変えてもよい。また、ドットで構成されていないパターンを用いてもよい。
【００７７】
また、各実施の形態では、通知する方法としてＬＣＤ１５の表示色およびスピーカ１６からの音響としているが、このような形態に限らない。たとえば、ＬＣＤ１５に文字および図等を表示するものとしてもよいし、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが振動などすることでユーザに通知するものでもよい。さらに、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂのハウジング１１部分の温度が変化するようなものでもよいし、あるいは、筆記できるペン先１２でなぞる場合に、そのペン先１２のインクの色が変化するようなものでもよい。また、ＬＣＤ１５の表示色、その表示色の点滅およびスピーカ１６からの音響の他にも、ランプ等を別に搭載し、そのランプ等から通知してもよい。また、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂによって通知するものではなく、ナビゲーション装置３０からも通知するようなシステムとしてもよい。
【００７８】
また、ペン型装置１０、１０ａ、１０ｂが、赤、青および黄の光により所定の情報をユーザに段階的に通知するもの等としているが、色や通知方法を変化させるのではなく、その通知レベルを変化させるものとしてもよい。例えば、光で通知する場合に、光の強弱や点滅速度の違いにより段階的に通知してもよい。また別の例を挙げると、音で通知する場合には、音の音量あるいは、音の高さにより段階的に通知するものとしてもよい。このように、通知レベルを強弱および高さ等で変化させることで、より多くの段階について、わかりやすく通知できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、高さ情報が入手できると好ましい装置全てに適用できる。例えば、カーナビゲーションシステムなどのナビゲーションシステム、地図情報表示装置、建物の高さ確認装置などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るナビゲーションシステムの一例を示すシステム図である。
【図２】図１に示すナビゲーションシステムを構成するペン型装置の外観図である。
【図３】図２に示すペン型装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１に示すナビゲーションシステムを構成するナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４に示すナビゲーション装置が有する変換テーブルの中にあるひとつのテーブルの例を示す図である。
【図６】図１に示すナビゲーションシステムを構成する地図帳を説明するための説明図で、（Ａ）は、ユーザが見る地図帳の外観で、（Ｂ）は、（Ａ）の地図帳に付された光学パターンを説明する拡大図で、（Ｃ）は、（Ｂ）の一部を拡大して光学パターンをより詳細に説明する拡大図である。
【図７】図１に示すナビゲーションシステムを構成する地図帳を説明するための説明図で、地図帳の所定のページに印刷された高さを示す座標値（Ｚ）に変換可能な情報を含む画像を説明するための図であり、第一の実施の形態に係る等高線を境にして色分けされた地図帳の一部分を示す図である。
【図８】図２に示すペン型装置の読取原理を説明するための説明図であり、赤外線ＬＥＤが赤外線を照射している様子を示す図である。
【図９】図２に示すペン型装置の読取原理を説明するための説明図であり、白色ＬＥＤが白色光を照射している様子を示す図である。
【図１０】図１に示すナビゲーションシステムにおいて使用する地図帳の例で、ナビゲーション装置の動作を説明するための地図である。
【図１１】図１に示すナビゲーションシステムにおいてペン型装置が座標値を送信するまでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１に示すナビゲーションシステムにおいて、座標値を受信して通知用データを送信するまでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１に示すペン型装置が通知用データを受信してそのデータを出力するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１に示すナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り原理を説明するための図であり、ペン型装置が読み取った画像の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り原理を説明するための図であり、ペン型装置が読み取った画像の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図であり、赤外線ＬＥＤが赤外線を照射している様子を示す図である。
【図１７】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図であり、波長λ１ＬＥＤが波長λ１の光を照射している様子を示す図である。
【図１８】本発明の第二の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第三の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおけるペン型装置の読取原理を説明するための図である。
【図２０】本発明の第三の実施の形態に係るナビゲーションシステムにおける座標値の読み取り手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１ ナビゲーションシステム、１０、１０ａ、１０ｂ ペン型装置、１２ ペン先、１３ 赤外線ＬＥＤ（光源）、１４ Ｃ−ＭＯＳカメラ（読取手段、複数画像読取手段、撮像装置）、１４ａ カラーセンサ（センサ装置）、１５ ＬＣＤ、１６ スピーカ、１７ 操作ボタン、１８ 白色ＬＥＤ（光源）、１８ａ 波長λ１ＬＥＤ（光源）、２１ ＣＰＵ、２２ 筆圧センサ、２３、２３ａ、３４ 画像処理部、２４ メモリ、２５ 通信部、２６ 音源部、３０ ナビゲーション装置、３１ 入力部、３２ 通信部、３３ 記憶部、３６ 情報処理部、３７ 変換テーブル、５０、５０ａ 地図帳（印刷媒体）、５１ 紙、５２、５４ ドットインク、５３、５３ａ 通常インク、６１〜６５ 地点、ＤＰ１ ドットパターン、ＰＣ１、ＰＣ２ 領域、Ｔ 位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体と、
上記第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置と、
を備える情報読取システムにおいて、
上記印刷媒体には、上記Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像が上記第一の画像に重畳され、
上記読取手段は、上記第一の画像および上記第二の画像をそれぞれ読み取る複数画像読取手段を備える、
ことを特徴とする高さ情報読取システム。
【請求項２】
前記第一の画像は、特定の波長を有する光の照射により撮影可能となる複数のドットの配列に基づくドットパターンであり、前記第二の画像は、このドットパターンが印刷された部分の背景の色または色の濃淡である、
ことを特徴とする請求項１記載の高さ情報読取システム。
【請求項３】
前記複数画像読取手段は、
前記特定の波長を有する光を照射する光源と、
白色光を照射する光源と、
前記第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２記載の高さ情報読取システム。
【請求項４】
前記複数画像読取手段は、
前記特定の波長を有する光を照射する光源と、
白色光を照射する光源と、
前記第一の画像を撮影する撮像装置と、
上記白色光を照射する光源の照射光により前記背景の色または色の濃淡を検出するセンサ装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２記載の高さ情報読取システム。
【請求項５】
前記第一の画像は、第一の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像であり、前記第二の画像は、上記第一の波長とは波長が異なる第二の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像である、
ことを特徴とする請求項１記載の高さ情報読取システム。
【請求項６】
前記複数画像読取手段は、
前記第一の波長を有する光を照射する光源と、
前記第二の波長を有する光を照射する光源と、
前記第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項５記載の高さ情報読取システム。
【請求項７】
前記印刷媒体には、地図が印刷され、
前記Ｘ座標値およびＹ座標値は、この地図上の地点を示し、
前記Ｚ座標値は、この地点に対応する高さを示す、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の高さ情報読取システム。
【請求項８】
印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像をペン型装置が読み取る読取工程を有する高さ情報読取方法において、
上記読取工程は、上記印刷媒体に設けられた上記Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を、上記第一の画像と共にそれぞれ読み取る複数画像読取工程を有する、
ことを特徴とする高さ情報読取方法。
【請求項１】
印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像が設けられた印刷媒体と、
上記第一の画像を読み取る読取手段を備えたペン型装置と、
を備える情報読取システムにおいて、
上記印刷媒体には、上記Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像が上記第一の画像に重畳され、
上記読取手段は、上記第一の画像および上記第二の画像をそれぞれ読み取る複数画像読取手段を備える、
ことを特徴とする高さ情報読取システム。
【請求項２】
前記第一の画像は、特定の波長を有する光の照射により撮影可能となる複数のドットの配列に基づくドットパターンであり、前記第二の画像は、このドットパターンが印刷された部分の背景の色または色の濃淡である、
ことを特徴とする請求項１記載の高さ情報読取システム。
【請求項３】
前記複数画像読取手段は、
前記特定の波長を有する光を照射する光源と、
白色光を照射する光源と、
前記第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２記載の高さ情報読取システム。
【請求項４】
前記複数画像読取手段は、
前記特定の波長を有する光を照射する光源と、
白色光を照射する光源と、
前記第一の画像を撮影する撮像装置と、
上記白色光を照射する光源の照射光により前記背景の色または色の濃淡を検出するセンサ装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２記載の高さ情報読取システム。
【請求項５】
前記第一の画像は、第一の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像であり、前記第二の画像は、上記第一の波長とは波長が異なる第二の波長を有する光の照射により撮影可能となる画像である、
ことを特徴とする請求項１記載の高さ情報読取システム。
【請求項６】
前記複数画像読取手段は、
前記第一の波長を有する光を照射する光源と、
前記第二の波長を有する光を照射する光源と、
前記第一の画像および前記第二の画像を撮影する撮像装置と、
を備える、
ことを特徴とする請求項５記載の高さ情報読取システム。
【請求項７】
前記印刷媒体には、地図が印刷され、
前記Ｘ座標値およびＹ座標値は、この地図上の地点を示し、
前記Ｚ座標値は、この地点に対応する高さを示す、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の高さ情報読取システム。
【請求項８】
印刷媒体上の２次元位置を示すＸ座標値およびＹ座標値に変換可能な情報を含む第一の画像をペン型装置が読み取る読取工程を有する高さ情報読取方法において、
上記読取工程は、上記印刷媒体に設けられた上記Ｘ座標値およびＹ座標値に対応する高さを示すＺ座標値に変換可能な情報を含む第二の画像を、上記第一の画像と共にそれぞれ読み取る複数画像読取工程を有する、
ことを特徴とする高さ情報読取方法。
【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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２７７１５３（Ｐ２００９−２７７１５３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３００５６（Ｐ２００８−１３００５６）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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