JP2004506994A - デジタル・ペン - Google Patents

Abstract

【課題】ペン本体上に、ペン先がストロークする紙の方に光を向けるレーザを含む、インク書きペン先を有するデジタル・ペンを提供すること。
【解決手段】回折格子は、基準ビームを反射して、基板からの散乱ビームを移動検出器に向けて通過させる。移動検出器は、その結果、光の干渉パターンを受け取る。プロセッサは、検出器から信号を受け取り、位置信号を生成して、その信号を蓄積する。バーコード読取器は、基板からバーコード・ビームを受け取り、三次元強さセンサは、ペンにかかる多方面からの力を表す信号を出力する。信号はホスト・プロセッサにアップロードされ、ホスト・プロセッサは、それらを結合して、回転が補正された相互位置（バーコード付き紙を使用しない場合）または回転が補正された絶対位置（バーコード付き紙を使用した場合）を生成する。これらを使って、英数字または図形表現を提供することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、手書きデータの入力に関し、より詳細にはペン入力デバイスを使った、データ入力を容易にするための方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクで書くかどうかにかかわらず本明細書では「デジタル・ペン」とも呼んでいるデジタル筆記用具を使って、紙の上のペン・ストロークをとらえ、それらをデジタル化することができる。それによって、そのペン・ストロークを、手書き認識ソフトウェアにより、手書きをデジタルに蓄積したレコードに変換することができる。このようにして、現代の文書通信における骨の折れる退屈なステップ、すなわち、手書きのものを手作業でコンピュータ化されたワード・プロセッサに移すステップが排除され、生産性が著しく向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、デジタル・ペン・システムは、あるやり方でペンの時間依存の位置を検知し、その位置をペン・ストロークに変換することによって、基板上のペン・ストロークをデジタル化して、ペン・ストロークのデジタル表現を手書き認識デバイスに入力することができる。本明細書で認識しているように、特別なペンが、そこにおいて用紙の上を移動しながら磁界を生成または変更する、磁気タイプのシステムを使用することができる。この場合、その上に用紙が置かれる特別なパッドが、その磁界を検知する。同様に、特別なペンが、そこにおいて用紙の上を移動しながら超音波信号を生成または変更する、超音波システムを使用することができる。この場合、その上に用紙が置かれる特別なパッドが、その信号を検知する。
【０００４】
別のタイプのペン入力デバイスが、イスラエルのＯＴＭ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＬｔｄ．によって「ＯＴＭ」という商標名の技術のもとに開発されている。この技術は、基板からのレーザ反射によって生成される干渉パターンを使って、ペンの相互位置を追跡するというものである。本明細書で認識しているように、ＯＴＭ技術は、ペンの絶対位置を追跡することを考えておらず、そのため、例えば「ｔ」の横線を引くために、あるいは「ｉ」の点を打つために、ペンを基板から持ち上げて、再び元に戻すと、ペンが、基板から持ち上げられた位置に対してどこに置かれたのかがわからない。これは、ユーザの立場から見ると望ましくない。
【０００５】
さらに、基板上に書くためにペン先を使わなければならないので、レーザを、正確にペン先の上にではなく、その近くにしか置くことができない。これによって、位置が要求されているペン先と、位置が実際に引き出される光の源の間に視差が生じる可能性がある。書き手が、ペン先を基板上のある場所に置いたままペンを回すと、この視差によって位置の誤差が生じる。
【０００６】
本発明は、上述の問題の両方を認識し、少なくともそのうちの１つを解決することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
デジタル・ペンは、ペン先を定義する細長い本体、および、ペン先をそれに対して位置付けることができる基板の上に光を向けるように、本体上で方向付けられた１つのレーザを含む。本体上の回折格子は、基準ビームを反射し、基板からの散乱ビームを通過させる。これらのビームを、少なくとも１つ、好ましくは３つの移動検出器が光の干渉パターンとして受け取る。また、本体上のバーコード読取器は、基板からバーコード・ビームを受け取り、プロセッサは、検出器から信号を受け取って、後でホスト・プロセッサにアップロードするために、それらを蓄積する。
【０００８】
好ましい実施形態では、プロセッサは、ペンの位置を表す位置信号を出力するようにプログラムされている。光検出器に加えて、ペン本体は、ペンにかかる多方面からの力を表す信号を出力する強さセンサを支持することができる。デジタル・メモリが本体によって支持されており、それは、プロセッサからの位置および強さ信号を蓄積する。それによって、信号はこのメモリから検索され、それをホスト・プロセッサが処理することができる。好ましくは、フィルタ回路は、バーコード読取器からの信号へのスペックルの寄与を取り除く、フィルタ構造を含む。
【０００９】
好ましい実施形態では、基板は、ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを含む。この実施形態では、バーコード読取器は、光コードを検出したことに応答して信号を出力し、ホスト・プロセッサは、バーコード読取器が生成したデータを移動検出器が生成したデータと結合して、ペンの絶対位置を提供する。プロセッサは、さらに、強さセンサからのデータを使って、ペンの回転を補正する。一方、ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを基板が含んでいない場合は、ホスト・プロセッサは、強さセンサが生成したデータを移動検出器が生成したデータと結合して、回転が補正されたペンの相互位置を提供する。
【００１０】
別の態様では、デジタル・ペンは、ペン先を定義する細長い本体を含む。レーザが本体上で、ペン先をそれに対して位置付けることができる基板の上に光を向けるように方向付けられる。また、回折格子は、基準ビームを反射して、基板からの散乱ビームを少なくとも１つの移動検出器に向けて通過させる。また、強さセンサが静的、動的、および加速信号を含めて、ペンにかかる力を表す信号を出力するため本体によって支持されている。プロセッサは、移動検出器および強さセンサから信号を受け取る。
【００１１】
さらに別の態様では、デジタル・ペンのバーコード読取器のデータ、強さセンサのデータ、および移動検出器のデータを受け取るためのホスト・プロセッサを開示する。このホスト・プロセッサは、ペンが既知のバーコードを検知したかどうかを判定するための論理手段、および、ペンが既知のバーコードを検知した場合には、バーコード読取器のデータを、強さセンサのデータおよび移動検出器のデータと結合して、ペンの回転が補正された、ペンの絶対位置を提供するための論理手段を含む。また、ホスト・プロセッサは、ペンが既知のバーコードを検知しなかった場合には、強さセンサのデータと移動検出器のデータを結合して、ペンの回転が補正された、ペンの相互位置を提供するための論理手段も含む。
【００１２】
本発明の詳細は、その構造および動作の両方に関して、添付の図面を参照することにより最もよく理解することができよう。図面中、同じ参照番号は同じ部分を指す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
最初に図１を参照すると、全体を１０で表すペン入力デバイスを示してある。このデバイスは、無地またはより好ましくは、バーコード付き基板１２、および少なくとも１つの軽量の細長い、中空のプラスチック製または金属製のペン本体１４を含む。バーコード付き基板を使用する場合は、可視光線、紫外線、または赤外線を吸収し、極性を選択する、蛍光性または反射性のバーコードを表すラインを配列して、ページ番号、および書式の場合にはフィールドの場所とともに、例えば４分の１インチ平方の、基板上のデカルト座標における絶対位置を一意に識別することができる。さらに、本明細書で考えているように、連続するバーコード・グループを互いに直行させることができ、それによって、ある方位が、ペンが動く経路にほぼ平行であって、その結果うまく読み取れない場合にも、その後に続くパターンはそれよりも容易に読み取られる。
【００１４】
「バーコード」という用語は、空間的にデジタル情報を符号化する、基板上の光学式マークの総称である。光学式マークは、検出器によって検出された光を変調させる。その変調によって、光の強度が電気信号に変換される。電気信号は、処理されてデジタル情報に復号される。好ましいバーコードは、一次元バーコードのマトリックスである。シンボル中のデジタル情報は、エレメントの厚みおよび間隔の中に含まれている。デジタル情報の一次元および二次元バーコードへの符号化はよく知られている。好ましい符号化はコード１２８である。他の実施形態は、ユニバーサル・プロダクト・コード（ＵＰＳ）、コード３９、コード９３を含む。
【００１５】
本明細書に記載の好ましい実施形態では、書き手が、基板１２上のストロークを電子的に記録しながら、紙などの基板１２の上に、インク、黒鉛またはその他の物質で書くように操作できる、ペン本体１４を考えている。しかし、本明細書で提案している原理は、必ずしもインクやその他の物質を基板上に落とす必要がない、また、細長くはなく、例えばマウスのような形をしたスタイラス・タイプのデバイスであるペン本体１４を用いて、使用することができることを理解されたい。
【００１６】
強さセンサ１６は、以下に開示する目的で、ペン本体１４の上に支持することができる。好ましい実施形態では、強さセンサ１６は、１９９６年１０月２３日に出願した、同時係属の米国特許出願第０８／７３５，４８２号で開示しているセンサである。強さセンサ１６は、ペン先にかかる力、ｘ、ｙ、ｚを測定するのに適したどのようなデバイスでもよく、また、強さセンサ１６、および本明細書で開示しているその他の電気コンポーネントは、直流電源１８、好ましくは、電圧設定電子回路を備えた、タイプＡＡＡのニッケル・金属水素化物蓄電池によって通電することができる。強さセンサ１６からの信号は、アナログ・デジタル変換機を含むことができる信号処理電子回路２０に送られる。あるいは、電源１８は、アルカリ電池またはその他の同等の電源であってもよい。電子回路２０からのデジタル化された信号は、デジタル・プロセッサ２２に送られ、デジタル・プロセッサ２２は、その信号を処理して、ペンの位置情報をデジタル・メモリ２４に蓄積する。メモリ２４に蓄積された信号は、光パッケージ３０からの光の放射に基づいて、ペン先２８（これは、例えばインク・カートリッジ２６に通じている）の位置を表す。それによって、信号を、矢印「Ａ」で示すように、信号をホスト・プロセッサ３１に転送し、手書き認識エンジンを使って、この位置信号を、図形表現または英数字あるいはその両方に相関させることができる。手書き認識エンジンは、米国特許第５，６４４，６５２号、第５，３４３，５３７号、または第５，５５０，９３１号に開示しているもののような、いずれかの適した手書き認識システムであってよい。電源１８、電子回路２０、プロセッサ２２、およびメモリ２４はすべて、図示するようにペン本体１４上に搭載される。
【００１７】
本発明によれば、電源１８は、光パッケージ３０中の本体１４上に搭載されているレーザも通電する。より詳細には、図２および３に示すように、レーザ３２、好ましくは、赤外線（ＩＲ）レーザを、ペン本体１４上に搭載する。第１のレーザ・ビーム３４をペン本体１４の末端ペン先２８の付近の方に向けるように、レーザ３２を本体１４上で方向付けることによって、コヒーレント・レーザ光が、多数のビームとなって基板１２のテクスチャから散乱することを理解されたい。例示のために第１および第２の反射ビーム３６、３８を示してある。ここで考えているように、反射されたレーザ光は、回折格子４０を通過して戻り、第１のビーム３６は、好ましい実施形態では同様に本体１４上に搭載されている、少なくとも１つ、好ましくは、ｘ／ｚ、ｙ／ｚ、およびｘ／ｙ／ｚ移動光検出器４２、４４、４６によって検出される。図２を参照すると最もよくわかるように、移動光検出器４２、４４、４６は、格子４０から回折する基準ビーム４８も受け取り、その結果、移動光検出器４２、４４、４６は干渉フリンジを受け取る。
【００１８】
一方、バーコード読取器５０は、好ましくは、第２の反射ビーム３８を検出するように光パッケージ３０の中央に搭載し、基板１２としてバーコード付き紙が使用されている場合にはバーコード・エレメントを表す信号を出力する。バーコード読取器５０は、好ましくは、バーコード信号への直流の寄与を最小限にするように基準ビーム４８の経路を外れるように置く。好ましい実施形態では、レーザ光を吸収するバーコード・エレメントが照明スポットの下を通過すると、第２のビーム３８の強度が弱まる。あるいは、バーコード・エレメントは、光を反射または蛍光を発し、この場合、バーコード・エレメントが照明スポットの下を通過すると、第２のビーム３８の強度が強まる。これよりも好ましさが劣る実施形態では、移動光検出器４２、４４、４６のうち１つをバーコード読取器として使うことができるが、このような実施形態では、信号中に、大きく、望ましくない直流成分が存在する。
【００１９】
好ましい実施形態では、光検出器が、図４に示すアナログ信号処理コンポーネントと同じダイ上に集積されたＣＭＯＳフォトダイオードである。光検出器４２、４４、４６からの信号は、電子回路２０中のＡＤＣ、または別個のＡＤＣ（図示せず）によって、デジタル化された干渉フリンジ信号とともにデジタル化され、次いでプロセッサ２２に送られる。
【００２０】
特に好ましい実施形態では、光検出器が電子回路２０と同じ基板上につくられ、メモリ２４が４メガバイトのフラッシュ・メモリ・チップであり、プロセッサ２２がＳｃｅｎｉｘ社の８ビットＲＩＳＣプロセッサ・チップであり、レーザ３２が赤外発光垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。
【００２１】
本発明によれば、プロセッサ２２は、図５に示すように、ソフトウェアまたはファームウェアの位置モジュール３３にアクセスして、電子回路２０からの信号を、ペン先２８の基板１２に対する位置を表す位置信号に相関させる。これらの信号は、次いで、位置信号を英数字および図形表現に還元するために、上記の手書き認識エンジンに送られる。あるいは、汎用の相互または絶対位置指示デバイスとして使用される場合には、これらの信号をカーソルを動かすために使用することができる。
【００２２】
本発明のプロセッサは、その目的とする機能に適した、また、本明細書に記載の正しい方法ステップを実施するようにプログラムされた、汎用コンピュータであってよいことを理解されたい。例えば、プロセッサ２２は、アナログ・デバイスＡＤＳＰ２１０４Ｌなどのデジタル信号プロセッサ、またはＸｉｌｉｎｘ　ＸＣ２Ｓ３９またはＡＳＩＣなどの現場でプログラム可能な論理列であってよい。あるいは、プロセッサ２２、ソフトウェア・モジュール３３、およびメモリ２４をペン本体１４の外側に配置し、電波、超音波、ＩＲリンク、またはその他のリモート手段によってそれらに離れてリンクすることもできる。プロセッサ２２およびメモリ２４を、デスクトップ・コンピュータ、ニューヨーク州アーマンクのインターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション（ＩＢＭ）が製造しているＴｈｉｎｋｐａｄ（登録商標）などのラップトップ・コンピュータ、３ＣＯＭ社のＰａｌｍ Ｐｉｌｏｔ（登録商標）などのパーソナル・デジタル・アシスタント、またはソニーのプレイステーションやセガのドリームキャスト（登録商標）などのビデオ・ゲームに含めることができる。
【００２３】
プロセッサ２２がアクセスするソフトウェア・モジュール３３などの制御コンポーネントは、例えばＡＳＩＣチップ上の論理回路で、または、適切な電子データ蓄積機構、例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、またはハードディスク・ドライブまたは光ディスク・ドライブあるいはその両方、またはＤＡＳＤ配列、磁気テープ、電子読取り専用メモリ、または、現在のロジックを実行するために、従来通りにプロセッサ２２と結合されたその他の適切なデータ蓄積装置中に含まれるソフトウェアで実施される、論理コンポーネントによって実行されることを理解されたい。例えば、制御コンポーネントを、フラッシュ・メモリまたはワンタイム・プログラマブル（ＯＴＰ）メモリで実施することができる。
【００２４】
本明細書の流れ図は、本ロジックの構造を示す。当業者は、流れ図が、本発明に従って機能する、コンピュータ・プログラム・コード・エレメントや電子論理回路などの論理エレメントの構造を示すものであることを理解されよう。明らかに、本発明は、図示のステップに対応する一続きの機能ステップを実施するようにデジタル処理装置（すなわちコンピュータ）に命令する形で、論理エレメントを提供するマシン・コンポーネントによって、その基本的な実施形態で実施される。換言すれば、モジュール３３は、ソフトウェアまたはファームウェアで実施され、一連のコンピュータ実行可能命令としてプロセッサによって実行される、コンピュータ・プログラムであってよい。本発明の例示的一実施形態では、コンピュータ実行可能命令は、コンパイル済みＣ互換性コードからなる行であってよい。
【００２５】
次に図４を参照すると、電子回路２０の１つの好ましい信号処理回路を示してある。バーコード読取器５０からの信号は、増幅器５２によって増幅され、次いで、いわゆる「光スペックル」の寄与を信号から取り除くためにバンド・パス・フィルタ５４に送られる。フィルタにかけられた信号は、第２の反射ビーム３８の瞬間的な輝度を表す。この信号は、第２のビーム３８の平均強度を表す信号を生成する、ロー・パス・フィルタ５６にかけられる。コンパレータ５８は、両方のフィルタ５４、５６から信号を受け取り、瞬間的強度が平均輝度を超える場合には、光を反射または蛍光を発するバーコード・エレメントが照明スポットの下にあることを表すデジタル「高」状態を出力し、瞬間的強度が平均輝度よりも低い場合には、光吸収バーコード・エレメントが照明スポットの下にあることを表す「低」状態を出力する。
【００２６】
次に図５を参照すると、ペン・プロセッサ２２のロジックを示してある。ロジックはスリープ状態７８で開始し、ペン１０が基板１２にタッチしたことを強さセンサ１６が検出すると、ブロック８０に進む。ブロック８０で、インクリメンタル・モーション変数ｄｘおよびｄｙがゼロにリセットされ、タッチ・アクティビティの間隔をカウントする休止タイマ、およびバーコードの状態の間隔をカウントするバーコード・タイマがゼロにリセットされる。ロジックはメイン・ループに進み、そこでは、ブロック８０の干渉計検出器３０からインクリメンタル・モーションｄｘおよびｄｙが更新される。干渉計検出器３０からインクリメンタル・モーションを決定する方法は、以下の参考文献の１つまたは複数において教示されている。すなわち、「ＬａｓｅｒＦｏｃｕｓ Ｗｏｒｌｄ（レーザ・フォーカスの世界）」第３６巻（２０００年３月３日発行）中のＯｐｈｅｒおよびＵｒｉ Ｋｉｎｒｏｔ共著による「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ： Ｅｎｃｏｄｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ（インターフェロメトリ：エンコーダのインターフェロメトリによる動きの測定）」、米国特許第５，８０５，２８２号、欧州特許第ＥＰ００９４７８３３Ａ１号、第ＥＰ００９４２２８６ＡＩ号、第ＥＰ００９４２２８５Ａ１号、第ＥＰ００７３７８４３Ａ３号、第ＥＰ００７３７８４３Ａ２号。
【００２７】
ロジックは判断ボックス８２に進み、ペンが、最後のフレームの間に基板１２と接触していなかった場合には、強さセンサ１６からの信号が示すように、現在のフレームの間に基板１２にタッチしたばかりかどうかを判定する。接触していた場合には、新しいタッチが示され、ブロック８３で、ロジックは、「ペン・ダウン」メッセージをタイム・スタンプとともにオンボード・メモリ２４に保存する。
【００２８】
判断ボックス８２での検査結果がノーであるならば、ロジックは、判断ボックス８４に進み、その反対の検査、すなわち、ペンが、進行中のサイクルの間、基板１２に接触していた場合には、現在はもう接触していないかどうかを判定する。この検査の結果がイエスであるならば、ブロック８５で、ロジックは「ペン・アップ」メッセージをタイム・スタンプとともにオンボード・メモリ２４に保存する。もちろん、判断ボックス８４での検査結果がイエスの場合は、判断ボックス８６での検査は省略され、ブロック８５からの論理の流れは、判断ボックス８６を飛び越す。
【００２９】
ペンが基板１２にタッチしていると、判断ボックス８６の結果はイエスであり、ブロック８７で、アキュミュレータａｃｃｘ、ａｃｃｙにインクリメンタル移動ｄｘ、ｄｙを加算した合計として算出された累算位置が、オンボード・メモリ２４中に蓄積され、アキュミュレータａｃｃｘ、ａｃｃｙはゼロにリセットされる。また、ブロック８７では、休止タイマもゼロにリセットされ、ペンが使用中であることを示す。ペンが基板１２に接触していなかった場合には、判断ボックス８６の結果はノーであり、ブロック８８で、アキュミュレータａｃｃｘ、ａｃｃｙにインクリメンタル移動ｄｘ、ｄｙを加算することにより、移動が累算される。
【００３０】
ロジックは判断ボックス８９に進み、そこでバーコード・コンパレータ５８の状態がサンプリングされる。コンパレータ５８の状態が、前のサイクルから変化している場合は、ブロック９０で、そのコンパレータの状態およびバーコード・タイマがオンボード・メモリ２４に蓄積され、バーコード・タイマがゼロにリセットされる。ブロック９０に進むと、または判断ボックス８９の結果がノーの場合には、ブロック９１で、バーコード・タイマおよび間隔タイマが加算される。
【００３１】
判断ボックス９２で、休止タイマを調べて、ペン１０が基板１２にタッチしてからかなりの時間が経過しているかどうかを確かめる。イエスの場合は、レーザ・ペン・プロセッサ２２をスリープ状態にして、バッテリ１８を節約する。スリープ状態は、レーザ３２をオフにすることを含む。判断ボックス９２の結果がノーの場合は、ブロック８１でサイクルが反復する。
【００３２】
次に図６を参照すると、ホスト・プロセッサ３１のロジックを示してある。ブロック９８で開始し、ペン・メモリ２４の内容が定期的にホスト・プロセッサ３１にアップロードされる。図６に示すように、このメモリ・コンテンツには、バーコード・エレメント・データ、少なくともＸおよびＹ、および好ましくはＺの移動データ、およびＸ、Ｙ、Ｚの強さデータが含まれる。
【００３３】
判断ボックス１００に進むと、例えば既知のバーコードをルックアップして、それをペンのコンパレータ５８が生成したパターンと比較することによって、有効なバーコード・エレメントが検知されたかどうかを判定する。検知された場合には、ロジックはブロック１１０に進み、データからバーコード・シンボルを構成して、バーコード情報を蓄積する。このようにバーコードを構成することは、例えば、ともに参照により本明細書に組み込んでいる、米国特許第５，４１４，２５２号および第５，９２９，４２０号に記載の原理を使って行うことができる。次いで、ブロック１１２で、移動データを、バーコード絶対位置データ、および所望ならば強さセンサ・データに時間的にマッチさせ、かつ、空間的に記録する（それによってバーコードの中間地点間のペンの回転を補正する）。このデータの融合の結果は、状態１１４で、ペンの絶対位置の軌道の時刻歴を含む、ペンの絶対位置のファイルとして、ペン先の圧力（強さセンサ１６のＺ成分）およびページ番号とともに出力される。このファイルを使って、手書きページのデジタル・コピーを提供すること、手書き認識技術を用いてテキスト変換を行うこと、手書きのファクシミリを伝送すること、署名確認を行うことなどが可能である。圧力データを使って、レンダリングを施し、手書き認識および署名確認を支援することができる。
【００３４】
一方、判断ボックス１００で有効なバーコードが何も検知されなかった場合には、ロジックはブロック１１６に進んで、移動データを強さセンサ・データに空間的に記録して、ペンの回転を補正する。具体的には、強さセンサ１６によって測定されたｘ、ｙ、ｚの強さが強さベクトルを生成し、移動データから決定されたｘ、ｙの移動方向が、強さベクトルのｘ、ｙの成分と並ぶように回転される。このデータの融合の結果は、状態１１８で、ペンの相互位置ファイルとして、ペン先の圧力（強さセンサ１６からの信号のｚ成分）とともに出力される。同様に、絶対位置もペンの回転について補正されることを理解されたい。
【００３５】
本明細書に示し、詳細に説明している特定の「ペンの相互および絶対位置にインターフェロメトリを使ったデジタル・ペン」は、本発明の上記目的を完全に達成することができるが、それは、本発明の現在における好ましい実施形態であり、したがって、本発明によって広く考えられる内容を表すものであること、本発明の範囲は、当業者には明らかになり得る他の実施形態も完全に包含すること、したがって、本発明の範囲は頭記の特許請求の範囲以外の何によっても制限されるものではなく、また、特許請求の範囲において、エレメントを単数で言及している場合、それは別途記載している場合を除き「少なくとも１つ」を意味するものであることを理解されたい。上記の好ましい実施形態のエレメントと構造上および機能上等しく、当業者にとって既知のものはすべて、明白に参照により本明細書に組み込まれるものであり、頭記の特許請求の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるペン入力システムの側面立面図である。
【図２】
図１を直線２−２で切った場合の、本発明の光パッケージの概略立面図である。
【図３】
図１を直線３−３で切った場合の、本発明の光パッケージの概略平面図である。
【図４】
バーコード読取器用のペンの信号処理回路の構成図である。
【図５】
ペンのロジックの流れ図である。
【図６】
ペンからのダウンロード・データを受け取るホスト・プロセッサが実行する、データ処理の流れ図である。

Claims (23)

1. 本体と、
   前記本体をそれに対して位置付けることができる基板の上に光を向けるように、前記本体上で方向付けられた少なくとも１つのレーザと、
   少なくとも１つの基準ビームを反射し、前記基板からの少なくとも１つの反射ビームを通過させる、少なくとも１つの回折格子と、
   前記反射ビームと前記基準ビームとの結合によって生成される光の干渉パターンを受け取る、少なくとも１つの移動検出器と、
   前記基板からバーコード・ビームを受け取る、少なくとも１つのバーコード読取器と、
   前記検出器から信号を受け取るプロセッサとを含むハンドヘルド入力デバイス。
2. 前記プロセッサが、前記デバイスの位置を表す位置信号を出力するようにプログラムされている、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記本体によって支持されている少なくとも１つの強さセンサをさらに含み、前記強さセンサが、前記デバイスにかかる多方面からの力を表す信号を出力する、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記本体によって支持され、前記プロセッサからの位置信号を蓄積するデジタル・メモリをさらに含み、前記位置信号が前記メモリから検索され、ホスト・プロセッサによって処理されることが可能な、請求項１、２または３に記載のデバイス。
5. 前記基板が、前記ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを含み、前記コードが少なくとも位置を表し、前記バーコード読取器が、光コードの検出に応答して少なくとも１つのコード信号を出力する、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記ホスト・プロセッサが、前記バーコード読取器によって生成されたデータを、前記少なくとも１つの移動検出器によって生成されたデータと結合して、デバイスの絶対位置を提供する、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記プロセッサが、さらに前記強さセンサからのデータを使ってデバイスの回転を補正する、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記基板が前記ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを含まず、前記ホスト・プロセッサが、前記強さセンサによって生成されたデータを、前記少なくとも１つの移動検出器によって生成されたデータと結合して、デバイスの相互位置を提供する、請求項４に記載のデバイス。
9. 前記バーコード読取器からの前記信号へのスペックルの寄与を取り除く、フィルタ構造を含むフィルタ回路をさらに含む、請求項１ないし８のいずれかに記載のデバイス。
10. ペン先を定義する細長い本体と、
    前記ペン先をそれに対して位置付けることができる基板の上に光を向けるように、前記本体上で方向付けられた少なくとも１つのレーザと、
    少なくとも１つの基準ビームを反射し、前記基板からの少なくとも１つの反射ビームを通過させる、少なくとも１つの回折格子と、
    前記反射ビームと前記基準ビームとの結合によって生成される光の干渉パターンを受け取る、少なくとも１つの移動検出器と、
    前記本体によって支持され、前記ペン上に作用する力を表す信号を出力する少なくとも１つの強さセンサと、
    前記移動検出器および強さセンサからの信号を受け取るプロセッサとを含むデジタル・ペン。
11. 前記プロセッサが、前記ペンの位置を表す位置信号を出力するようにプログラムされている、請求項１０に記載のペン。
12. 前記基板からバーコード・ビームを受け取る、少なくとも１つのバーコード読取器をさらに含む、請求項１０または１１に記載のペン。
13. 前記本体によって支持され、前記プロセッサからの位置信号を蓄積するデジタル・メモリをさらに含み、前記位置信号が前記メモリから検索されて、ホスト・プロセッサによって処理されることが可能な、請求項１２に記載のペン。
14. 前記基板が、前記ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを含み、前記コードが少なくとも位置を表し、前記バーコード読取器が、光コードの検出に応答して少なくとも１つのコード信号を出力する、請求項１３に記載のペン。
15. 前記ホスト・プロセッサが、前記バーコード読取器によって生成されたデータを、前記少なくとも１つの移動検出器によって生成されたデータと結合して、ペンの絶対位置を提供する、請求項１４に記載のペン。
16. 前記プロセッサが、前記強さセンサからのデータをさらに使ってペンの回転を補正する、請求項１３ないし１５のいずれかに記載のペン。
17. 前記基板が前記ホスト・プロセッサにとって既知の光コードを含まず、前記ホスト・プロセッサが、前記強さセンサによって生成されたデータを、前記少なくとも１つの移動検出器によって生成されたデータと結合して、ペンの相互位置を提供する、請求項１３ないし１６のいずれかに記載のペン。
18. 前記バーコード読取器からの前記信号へのスペックルの寄与を取り除く、フィルタ構造を含むフィルタ回路をさらに含む、請求項１２ないし１７のいずれかに記載のペン。
19. 少なくとも３つの移動検出器を含む、請求項１０ないし１８のいずれかに記載のペン。
20. デジタル・ペン・バーコード読取器のデータと、強さセンサのデータと、移動検出器のデータとを受け取るホスト・プロセッサであって、
    前記ペンが既知のバーコードを検知したかどうかを判定する論理手段と、
    前記ペンが既知のバーコードを検知した場合に、バーコード読取器のデータを、前記強さセンサのデータおよび移動検出器のデータと結合して、ペンの回転が補正された、ペンの絶対位置を提供するための論理手段と、
    前記ペンが既知のバーコードを検知しなかった場合に、強さセンサのデータと移動検出器のデータとを結合して、ペンの回転が補正された、ペンの相互位置を提供するための論理手段と、を含むロジックを含むホスト・プロセッサ。
21. バーコード読取器のデータを、前記強さセンサのデータおよび移動検出器のデータと時間的に調和させる論理手段をさらに含む、請求項２０に記載のプロセッサ。
22. 前記バーコード読取器と少なくとも１つの移動検出器とが、同じ光検出器を共用する、請求項１ないし９のいずれかに記載のデバイス。
23. 前記バーコード読取器と少なくとも１つの移動検出器とが、同じ光検出器を共用する、請求項１０ないし１９のいずれかに記載のデバイス。

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