WO2005114546A1 - ドットパターン読取ユニット及びこれを備えたマウス - Google Patents

Abstract

　媒体面に形成されたドットパターンをカメラで光学的に読み取るドットパターン読取ユニットであって、媒体面に対して光を照射する光源と、ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、中空部を有する筒状であり、その先端に光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成されたノーズ部と、を備え、光源とレンズとは、開口部を臨むようにノーズ部の中空部に配置され、ノーズ部の中空部を隔成する中空部面に鏡面処理が施され、光源からの照射光はノーズ部の中空部面を反射して開口部からドットパターンに照射される。これにより、ハイライトを防ぎつつ、少ない光源で効率良くドットパターンを照射することができる。

Description

明 細 書

ドットパターン読取ユニット及びこれを備えたマウス

技術分野

[0001] 本発明は、書籍等の印刷物等の媒体面に形成されたドットパターン情報を光学的 に読み取る技術に関するものである。

背景技術

[0002] 従来より、光センサを用いて絵本やゲームカードに印刷されたバーコードを読み取 り特定の音声を発音させる音声発生玩具が提案されてレ、る。これらの音声発生玩具 では、読み込んだバーコードに対応した音声情報をメモリから読み出すことで多種の 音声情報を再生できるようにしてレ、た。

[0003] しかし、このようなバーコードを用いた技術は、紙面上にバーコード印刷用の紙面 領域を設けなければならず、かつバーコードは情報処理システムが読み取るための ものであり、絵本や書籍の読者にとっては目視でそのコード内容を把握しかねるもの であったため、限られた紙面上にバーコードが印刷されていることは読者にとって煩 わしく絵本等書籍の価値を下げかねないものとなっていた。

[0004] さらに、上記のようにバーコード技術は、紙面上に限られた文字、図形、記号に重 ねて印刷することができないために、これらの文字、図形、記号等に対して音声再生 を行いたい場合に文字等の近傍にバーコードを印刷するしかなぐ読者にとって直 感的に文字等に別の音声情報が付加されにくい特性を有していた。

[0005] この点について特許文献 1にはドットパターンで印刷されたコード情報を読み取つ て情報を再生させる方法が提案されている。この特許文献 1に記載の技術は、ブロッ ク領域内のドットパターンの配置の仕方によってデータを定義するとともに、データド ットパターンではあり得ないドットパターン、たとえば目視可能な大径円のドットでマー カーを定義することにより、これを同期信号をして機能させている。従って、この技術 では、ドットを所定の法則で二次元方向に印刷したドットパターンを図 32に示すよう なペン型のスキャナで読み取り、このスキャナの走査速度と走査方向を情報処理装 置で解析して予め対応付けられた音声等の情報を再生させる。 [0006] このようなドットコード技術におけるドットコードの読み取りは、例えばドットコードが 印刷された印刷面に光源を照射し、ドットコードが印刷された部分とドットコードが印 刷されない部分の反射光の明暗や色の違いによりドットコードを読み取るものである。 このようにドットコードを読み取る際は、照射面にハイライトが生じないように照射しな ければならず、ノ、イライトが生じると、反射光の違いで正確にドットパターンを認識で きず、その結果ドットパターンの意味するコードを解析できなくなるおそれがある。

[0007] 例えば、前記特許文献 1に記載のドットコードの読取装置 100は、 1ドットコードを光 照する光源 101と、この光源 101の前面つまり照射側に配置された第 1の偏光フィル タ 102と、レンズ 103と、レンズ 103の前面に配置された第 2の偏光フィルタ 104とを 備え、第 1の偏光フィルタ 102と第 2の偏光フィルタ 104のパターン面が直交するよう に配置されている（図 32参照）。

[0008] この読取装置 100によれば、光源 101から照射されたランダムな光は、第 1の偏光 フィルタ 102で偏波面が制限され、例えば P波が照射される。そして、正反射成分は そのまま偏波面が保存されて P波としてドットコードが印刷された印刷面から返ってく る。しかし、第 2の偏光フィルタ 104の偏波面が第 1の偏光フィルタ 102と直交してい るので、この正反射成分はこの第 2の偏光フィルタ 104で遮断される。一方、第 1の偏 光フィルタ 102から出てきた光でドットコードにあたって輝度情報として戻ってきたもの については、偏光面がランダムになり、 P波と S波の両方を持っている。そのうち、 P波 については、第 2の偏光フィルタ 104でカットされ、それと直交する S波については、 第 2の偏光フィルタ 104を通過してレンズ 103に入射する。これによりドットコードを解 析すること力 Sできる。

[0009] 該読取装置 100によれば、光源 101の前面に第 1の偏光フィルタ 102が配置され ているため、光源 101からの照射光は、直接ドットコードに照射されず間接光として照 射される。そのため、光源 101からの光は分散され、ノ、イライトを生じさせに《するこ とができる。しかし、該読取装置 100では、第 1の偏光フィルタ 102と第 2の偏向フィル タ 104を用いているため、光源 101からの光量が減衰してしまレ、、解析すべきドットコ ードに十分な光を照射できないおそれがある。また、十分な光量を得るためには、光 源 101を複数設けることが考えられるが、光源 101の増大は消費電力及びコストの増 大を招くこととなる。

特許文献 1 :特開平 10 - 261059号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ノ、イライトを防ぎつつ、少な い光源で効率良くドットパターンを照射することができるドットパターンの読み取り技 術を提供することを技術的課題とする。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、 該ドットパターンをカメラで光学的に読み取るドットパターン読取ユニットであって、前 記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する光源と、前記ドットパター ンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、中空部を有する筒状であり、そ の先端に光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成 されたノーズ部と、を備え、前記光源とレンズとは、前記ノーズ部の開口部を臨むよう にノーズ部の中空部に配置されており、前記ノーズ部の中空部を隔成する中空部面 に鏡面処理が施されており、前記光源からの照射光は、ノーズ部の中空部面を反射 して開口部からドットパターンに照射されることを特徴とする。

[0012] 本発明に係るドットパターン読取ユニットは、ノーズ部が筒状に形成されており、こ のノーズ部の中空部に光源とレンズとが配置されているため、光源からの照射光がノ ーズ部の内周面を周方向に反射しながら媒体面に照射される。この反射光は、間接 光としてドットパターンに照射されるため、スポットや影を形成することなくほぼ均一に なる。ドットパターンに均一に照射された光は、媒体面を反射し、レンズに入射する。 例えば、レンズより後退した位置に、カメラユニットを配置することにより、反射光を撮 像し、ドットパターンの解析を行うことができる。

[0013] ここで、光源からの直接光が開口部から照射され、紙面から直接反射光としてレン ズに入射されると、紙面に照射された光源の光が反射光として直接レンズに入射され るため、光のハイライトになってしまいドットが消えた画像となり解析ができなくなる。

[0014] これを防ぐために、ノーズ部内で光源の位置を調整することも可能であるが、光源 の位置調整だけではペン (読取装置）を傾けたときに、その角度によっては光源から の直接光が紙面から反射されて直接反射光として入射されてしまうことがあり、なおハ イライトが生じる可能性がある。

[0015] そのために、開口部近傍に光源を配置することも考えられるが、光源と紙面の距離 が近いために光のスポットが発生しやすぐまた光源のオン ·オフを制御するスィッチ 機構を配置しにくいとレ、う問題があった。

また、先端部に光源が配置されることになるので振動の影響を受けやすく破損の要 因となる。

さらに光源の取付け作業性も容易ではな力、つた。

さらに、ペン先の構造及び紙面との角度の関係で 1つの光源では影を生じることが あり、それを補填するために当該影部分を照射する別の光源が必要となっていた。

[0016] そこで本願発明では、開口部から紙面に照射される光を全て間接光とし、円周方向 に反射しながら光源の対向側からも照射できることにより、その間接光の紙面からの 反射光をより均一な明るさになるようにした。尚、間接光で照射した反射光はハイライ トを生じなレ、特性を有してレ、る。

[0017] 本発明のように光学的にドットパターンを読み取る技術においては、ドットパターン 周辺とドットパターンの色の変化率によってドットパターンの有無を読み取るため、媒 体面に照射される光のコントラストが問題となる。例えば、光が照射される媒体面にお いて、暗い部分と明るい部分の立ち上がりエッジが急峻である場合や影が生じている 場合、スポット的に一部分に光が照射された場合等には、ドットパターンの読み取りミ スが生じやすくなる。従って、媒体面に照射する光は出来る限り均一であることが望ま しいが、本ユニットに搭載されるドットパターンの解析プログラムは、照射光による媒 体面の明暗の急峻な変化率を解析するため、完全に均一である必要はなぐ穏やか に媒体面の照射光が変化するグラデーションであれば問題なくドットパターンを読み 取ること力 Sできる。

[0018] 前記光源とは、光を照射して、媒体面からの反射光をレンズに入射させてドットバタ ーンを解析できるものであれば良ぐ例えば、赤外線を吸収するインクでドットパター ンを形成した場合には、赤外線 LEDを用いることができる。この構成によれば、媒体 面に赤外線 LEDを照射すると、ドットパターンが形成された部分は赤外線を吸収し、 拡散反射をしない。一方、ドットパターンが印刷されていない部分は、赤外線を吸収 せず、拡散反射する。この拡散反射した光は、レンズに入射され、反射光を発しない ドットパターンだけが黒く写り、ドットパターンを読み取ることができる。また、光源とし て紫外線や特定の波長を有する光を用いても良い。

[0019] なお、前記ドットパターンは、赤外線域波長において発色しなレ、インク、例えば、ト ナ一等のカーボンインク、赤外線インク、透明インクで印刷することが望ましい。可視 光域波長にぉレ、て視認でき、赤外線領域で赤外線を反射するインクを用いることに よって他の情報を媒体面に印刷してレ、る場合であっても、この情報に影響されること なぐドットパターンの読み取りが可能となる。前記カメラは、前記媒体面からの反射 光を取り込むためのものであり、 CCD又は C一 MOS等の撮像素子を備えた構成が好 適である。

[0020] CCD, C_M〇S等の撮像素子とは、カメラのレンズを通して入ってくる光の強弱を 電気信号に変換、転送するためのものである。 C-MOSは、構造が CCDと比較して 単純であるため、 CCDに比べて消費電力が少なくすることができる。しかし、暗い場 所では CCDの方が C一 MOSに比べて、画像が優れている。従って、用途に応じて適 宜なものを選択することが望ましい。

[0021] 前記レンズは、媒体面からの反射光を適宜に入射させるものであれば良ぐ種々の 構成とすることができるが、例えば、光源として前記赤外線波長の光を発光する LED を用いた場合には、レンズ前面に IRフィルタ（可視光線遮断フィルタ）を装着し、ドット パターンが形成されていない部分力ら発せられる可視光線を遮断し、赤外線のみを レンズに入射させる構成とすることが望ましレ、。

[0022] 前記ドットパターン読取ユニットは、前記ノーズ部の中空部は、前記レンズから開口 部に向かって次第に大径となるテーパ状に形成されており、前記光源は、前記レン ズの周辺に少なくとも 1つ設けられており、該光源の照射光が内周面を周方向に反 射しながら前記開口部からドットパターンに照射されることが望ましい。

前記ノーズ部の中空部が先端の開口部に向かってテーパ状に形成されているため 、中空部面を周方向に反射した照射光を拡散させて媒体面に照射させることができ る。なお、光源の設置数は、少なくても 1つであれば良ぐ必要な光量に応じて適宜 に選択すべきである力 レンズを挟んで対向する位置で対になるように複数配置する と、より均一に光が照射でき好適である。

[0023] また、本発明に係るドットパターン読取ユニットは、前記ドットパターンが形成された 媒体面に対して光を照射する光源と、前記ドットパターンからの反射光をカメラに入 射させるためのレンズと、中空部を有する筒状であり、その先端に前記媒体面からの 反射光の入口となる開口部を形成され、その内部が導光路として機能するライトガイ ドと、を備え、前記レンズは、前記ライトガイドの開口部を臨むようにライトガイドの中空 部に配置され、前記光源は、前記ライトガイド内の基端近傍に配置されており、前記 光源からの照射光は、前記ライトガイドの内部を進行し前記開口部を隔成する端面よ りドットパターンに照射されることを特徴としても良い。

[0024] 前記ライトガイドとは、透明樹脂製であり、その内部に照射光を進行させて、前記開 口部を隔成する端面に光源からの照射光を集光させる。前記構成の読取ユニットに よれば、光源がライトガイド内の基端近傍に配置されているため、光源からの照射光 はライトガイド内に照射され、ライトガイドの内面（中空部側の面）をたとえば平滑にし ておくことによって、この内面で反射される。このようにライトガイドの内面（中空部側 の面）を平滑面とすることいより、所定角度以下（臨界角以下）の入射光は中空部に 放射されるが、所定角度以上（臨界角以上）の入射光はライトガイド内に全反射され て閉じこめられる。このように、ライトガイド内で反射した光は、周方向にさらに反射を 繰り返して、先端に形成された開口部を隔成する端面より媒体面に照射される。すな わち、光源からの照射光は直接ドットパターンに照射されずに、ライトガイド内で反射 した間接光として照射される。そのため、媒体面に拡散された光が照射され、ノ、ィライ トを防ぐことが可能となる。また、前記ライトガイドの形状を先端に向かって先細状に 形成することにより、光源から種々の方向に照射される光を適切に前記開口部を隔 成する端面に集光することができるため、さらに効率良くドットパターンの読み取りを 行うことができる。

[0025] また、ライトガイド内の光をより効率的に端面から照射させるためには、ライトガイドの 中空部側面にライトガイド内部に対して光を反射する鏡面処理を施しても良レ、。これ によりライドガイド内部でどのような角度で光が入射したとしてもライトガイド内に光を 閉じこめて端面から効率的に照射させることが可能となる。

[0026] なお、ライトガイドは透明体で構成した場合で説明した力 S、中空構造のものであって も良い。

[0027] さらに、前記ライトガイドの開口部を隔成する端面は、梨地面であり、前記ドットバタ ーンへの照射光は該梨地面で拡散されることが望ましい。上述のように、光源からの 照射光は、ライトガイドの開口部を隔成する端面より媒体面に照射されるが、媒体面 に照射する照射光は、読取精度を高めるためには、ドットの部分は濃くなるようにし、 それ以外の部分ではできるだけ濃淡が出なレ、ようにすることが望ましレ、。前記ライトガ イドの開口部を隔成する端面を梨地面として、梨地面で光を拡散させることにより、端 面が平滑面である場合と比較して照射光が拡散し、より均一な光を媒体面に照射す ること力 Sでき、正確なドットパターンの読み取りが可能となる。

[0028] カロえて、前記ライトガイドの外周には、ライトガイドを内包する外枠部材が設けられて レ、ることが望ましい。ライトガイドの外周に外枠部材を設けることにより、ライトガイド外 周面から外に透過する照射光を全てライトガイド内に反射させることができるため、ラ イトガイド先端部から外に漏れた光源からの直接光による媒体表面からの直接反射 光がレンズに入射されて生じるハイライトを防ぐことができるとともに、光量の減衰を防 ぐことが可能となる。さらに、ライトガイドは外枠部材に内包されているため、ライトガイ ドを外枠部材によって保護し、ライトガイドの破損を防ぐことができる。

[0029] また、本発明に係るドットパターン読取ユニットの前記光源のレンズ側には、撮影方 向に延出した遮光部を設けても良い。前述のように光源から媒体面に直接光が照射 すると、ハイライトが生じドットパターンの正確な読み取りができなくなる。そのため、光 源からの直接照射光は、全て前記ノーズ部又は前記ライトガイドに反射させ間接光と することが望ましい。しかし、ノーズ部又はライトガイドの形状等によっては、光源から の照射光がノーズ部又はライトガイド先端部を透過し、媒体面に直接照射してしまうこ と力ある。このような場合には、媒体面に直接照射される光源からの直接光を遮断す るための遮光部を設けることにより、媒体面へ直接照射させる光を遮断して、ノ、ィライ トを防ぐことが可能となる。 [0030] 前記遮光部は、光を透過させないものであれば良ぐその材質及び形状は制限さ れない。例えば、臨界角よりも大きい角度の入射光は全反射するという特性を利用し て遮光部を筒体、中空部を有する直方体で形成し、前記光源の外周を覆うように配 置する構成が挙げられる。また、遮光部を用いた場合には、遮断された分の光量が 減衰するため、光量を確保したい場合においては、媒体面に直接照射させる光の通 路に、光を反射させるために鏡面処理を施した鏡面部材を設けても良い。該鏡面部 材を併せて設けることにより、前記光源から直接媒体面に光が照射されることを防ぐ ことができるとともに、光量の減衰を防ぐことができるため少ない光源であっても効率 良くドットパターンの読み取りを行うことができる。

[0031] さらに、本発明に係るドットパターン読取ユニットは、内部にインクが充填され、捺印 可能なインクユニットを備えていても良い。インクユニットを併せて設けることにより、ド ットパターンを読み取り、その結果を媒体面に記すことができる。このインクユニットは 、媒体面に近接させて設けることが望ましぐ例えば、ノーズ部の先端、又はライトガイ ドの先端が好適である。さらに、ドットパターンの解析結果と連動させることにより、解 析結果に応じて自動的に捺印を行う構成とすることも可能である。

[0032] 前記インクユニットに用いるインクとしては、例えば、赤外線波長を吸収するインク（ カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射するインク（ノンカーボン インク等）のレ、ずれも用いること力 Sできる。

[0033] 力 Qえて、本発明は、前記ドットパターン読取ユニットとペン型の読取装置本体を備え たことを特徴とするドットパターン読取装置であっても良レ、。ペン型の読取装置本体 を備えることにより、筆記具のペンと同様の感覚で扱うことができ、操作が容易となる。 また、前記インクユニットを併せて設けることにより、容易にドットパターンの読み取り 結果を媒体面に記すことができる。

[0034] また、前記ドットパターン読取装置は、前記光源からの照射光の点灯'消灯及び Z 又は前記カメラの撮影を制御するスィッチ機構と、前記ノーズ部又はライトガイドと読 取装置本体との間に配置された弾性部材と、を備え、前記ノーズ部又はライトガイド は、読取装置本体の軸方向において可動であり、弾性部材の弹性力に杭して可動 することにより、前記スィッチが操作されることを特徴としても良い。前記スィッチを設 けることにより、例えば、電池使用の場合、電力の消費を抑えるため待機時に微弱な 電流を流しておき、スィッチが入った際に光源及びカメラに必要な電流が流れるよう な機構にしたり、スィッチのオン動作により光源と撮像素子の解析回路をアクティブ状 態にし、カメラでの撮影後は光源をオフ状態に戻しつつ、撮像素子は一定時間はァ クティブ状態を維持させても良レ、。撮像素子として C一 M〇Sを用いた場合、 CCDに 比較して起動時の立ち上がり時間を要するため、このような制御を行うことにより、 C- MOSで短時間で断続的にドットパターンを読み込む場合に有利である。

[0035] また、本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するた めに、該ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウス であって、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、前 記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、前記ドットパ ターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、前記照射光源からの照射 光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成され、媒体面と当接するマ ウス本体と、を備え、前記マウス本体の媒体面と当接する底面には、マウス本体より延 出する透明樹脂で構成された延出部が設けられており、前記延出部には、前記媒体 面を視認可能な穴部を形成し、この穴部を介して媒体面のドットパターンに光を照射 し、該ドットパターンを読み取ることを特徴としても良い。また、この延出部にノンカー ボンインクで読取位置を示す十字状のマークを設けておいても良い。

[0036] 前記構成のマウスによれば、照射光源からの照射光をドットパターンが記載された 媒体面に照射させて、ドットパターンを読み取ることができる。また、マウス本体の底 面に視認可能な穴部を形成することにより、この穴部から視認でドットパターンの位置 を確認することができる。すなわち、読み取り可能なドットパターンの位置を正確に把 握することができ、正確なマウスの操作が可能であるとともに、読み取りの精度を向上 させることが可能となる。

[0037] さらに、本発明は、媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するた めに、該ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウス であって、前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と 、前記ドットパターンからの反射光が入射するレンズと、前記照射光源からの照射光 及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形成されたマウス本体と、前記開 口部からドットパターンが形成された媒体面の読取点の中心を照射するポインタ光源 と、を備え、前記ポインタ光源からのポインタ光を媒体面に照射しつつ、前記照射光 源の照射光を前記ドットパターンに照射し、その照射光の反射光により前記ドットパタ ーンを読み取ることを特徴としても良い。

[0038] 前記構成のマウスは、媒体面の読取点を照射するポインタ光源を備えているため、 このマウスによっても読み取るドットパターンの位置を正確に把握しつつ操作すること ができる。なお、本発明に係るドットパターンの読取ユニットを備えたマウスは、前記 構成に加えて、必要に応じライトガイド、遮光部を設ける構成、及びマウス本体に鏡 面処理を施す構成としても良レ、。前述した読取ユニットと同様に、スポット光や影によ る不均一な媒体面への照射及び光量の減衰等により正確なドットパターンの読み取 りができない場合には、前記ライトガイド等を適宜に設けることにより、効率良くかつ正 確にドットパターンの読み取りを行うことが可能となる。

[0039] また、前記マウス本体には、捺印可能なインクユニットを設けることが望ましレ、。これ により、ドットパターンを読み取り、その結果を媒体面に記すことができる。このインク ユニットは、媒体面に当設させて設けることが望ましぐマウス本体の底面が好適であ る。また、前記底面の延出部に設けることにより、マウスを操作する際においても視認 可能であるため、捺印状態を確認しつつマウスを操作することができる。

なお、インクユニットに用レ、るインクとしては、例えば、赤外線波長を吸収するインク (カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射するインク（ノンカーボン インク等）のレ、ずれも用いること力 Sできる。

[0040] 以上のように本発明によれば、ハイライトを防ぎつつ、少ない光源で効率良く媒体 面に均一に照射し、ドットパターンを光学的に読み取ることが可能である。また、必要 に応じ、鏡面処理を施したり、ライトガイド、遮光部を設けることにより、適宜な位置に 光を照射し、正確にドットパターンを読み取ることができる。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1]遮光部を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である (鉛 直設置時)。 園 2]媒体面 Xに対する照射光の反射状態を示す説明図である (傾斜設置時)。 園 3]ノーズ部の中空部をテーパ状に形成したドットパターン読取ユニットの内部構造 を示す説明図である。

園 4]スィッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（1) である。

園 5]スィッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（2) である。

園 6]ドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（3)である。

園 7]ドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図（4)である。

園 8]スィッチ機構を設けたドットパターン読取ュニッの内部構造を示す説明図（5)で ある。

園 9]スィッチ機構及びインクユニットを備えたドットパターン読取ユニットの内部構造 を示す説明図である。

園 10]ペンを装着したドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図である。 園 11]図 10のドットパターン読取ユニットにスィッチ機構を設けた図である。

園 12]ドットパターン読取ユニットの照射光経路の説明図である。

園 13]ライトガイドを備えたドットパターン読取ユニットの内部構造を示す説明図であ る。

園 14]図 13に示したドットパターン読取ユニットに用いられるライトガイドの斜視図で ある。

園 15]ドットパターン読取ユニット内での照射光の照射状態を示す説明図である。 園 16]遮光部 4の構造の一例を示す斜視図である（筒体)。

園 17]遮光部 4の構造の一例を示す斜視図である（直方体)。

園 18]ライトガイドに鏡面処理を施したドットパターン読取ユニットの照射光の反射状 態を示す説明図（1)である。

園 19]ライトガイドに鏡面処理を施したドットパターン読取ユニットの照射光の反射状 態を示す説明図（2)である。

園 20]外枠部材 6を備えたドットパターン読取ユニットの照射光の反射状態を示す説 明図である。

[図 21]ライトガイドの形状と照射光との関係を示した図である。

[図 22]スィッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットを示す説明図（1)である。

[図 23]スィッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットを示す説明図（2)である。

[図 24]回転止めを形成したライトガイドの斜視図である。

[図 25]レンズとライトガイドを一体形成したドットパターン読取ユニットを示す説明図で ある。

[図 26]ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（1)である。

[図 27]図 27のマウスの内部構造を説明するための A— A断面図である。

[図 28]ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（2)である。

[図 29]ドットパターン読取ユニットを備えたマウスの平面図（3)である

[図 30]ドットパターン読取ユニットを備えた他のマウスの内部構造を説明するための 断面図である。

[図 31]ドットパターン読取ユニットの変形例を示す図である。

[図 32]従来のドットパターン読取装置の構成図である

発明を実施するための最良の形態

[0042] 以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する 。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対 配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定 する趣旨のものではない。

[0043] 図 1は、ドットパターン読取ユニット 20Aの内部構造を示す説明図である。このドット パターン読取ユニット 20Aは、図示しなレ、ペン型ドットパターン読取装置本体に装着 されており、媒体面 Xに形成されたドットパターンを読み取る。ドットパターン読取ュニ ット 20Aは、内部に中空部が形成され、その先端に開口部 laを有するノーズ部 1と、 このノーズ部の開口部 laを臨む位置に配置されたレンズ 2と、このレンズ 2と同一面 状に配置され、ドットパターンが形成された媒体面 Xに光を照射する光源としての LE D3と、 LED3とレンズ 2との間から撮影方向に延出した遮光部 4と、レンズ 2から後退 した位置に配置された C一 MOSカメラ 5と、を備えている。 [0044] なお、開口部 laには同図に示すキャップ部材 17が装着され開口部 laを閉塞して いる。このキャップ部材 17はガラス又は合成樹脂の透光材料で構成されており、レン ズ 2による媒体面 Xの撮像には影響を与えないようにしつつ、内部空間への塵挨等の 侵入を防止している。

[0045] 前記 LED3とその側部カも延出した遮光部 4は、 LED3からの照射光がノーズ部 1 の開口部 laに直接照射しないように構成されており、 LED3からの照射光は、ノーズ 部 1の中空部を隔成する中空部面 lb又は遮光部 4に照射され、この反射光が開口 部 laから外部に間接光として照射する。そのため、解析すべきドットパターンが形成 された媒体面 Xに照射される照射光は、一回以上反射した間接光となるため拡散し た状態となり、ノーズ部 1の開口部 laからほぼ均一にドットパターンに照射されハイラ イトを防ぐことができる。

[0046] また、前記ノーズ部 1の中空部面 lbには鏡面処理が施されている。鏡面処理を施 すことにより、光を完全に反射させることができ、 LED3の光量を減衰させることなく効 率良く照射することができるとともに、照射された光を拡散及び減衰させることなぐ中 空部内で反射させることができる。さらに、 LED3がレンズ 2を中心にしてそれぞれ対 向する位置に複数設けられているため、向かい合う LED3が対向する中空部面 lbか らも LED3からの照射光を反射して媒体面 Xを照射することができる。すなわち、一方 向からのみならず、種々の方向から媒体面 Xに光を照射させることができるため、図 2 に示すように、ドットパターンが形成された媒体面 Xに対して傾斜した状態であっても LED3からの光を撮影面（読取面）に対して均一に照射させることが可能である。な お、同図では複数の LED3を配置した場合で説明した力 1個の LED3だけでもノー ズ部 1の中空部面 lbを周方向に反射しながら媒体面 Xに照射されるため、同様の効 果を得ること力 Sできる。

[0047] 図 3は、図 1に示したドットパターン読取ユニット 20Aの LED3の配置とノーズ部 1の 中空部面 lbの形状を異ならせたドットパターン読取ユニット 20Bである。このドットパ ターン読取ユニット 20Bは、ノーズ部 1の中空部がレンズ 2から開口部 laに向かって 次第に大径となるテーパ状に形成されており、 LED3の先端がユニット中心軸に対し て傾斜して配置されている。 [0048] このドットパターン読取ユニット 20Bは、図 1に示したドットパターン読取ユニット 20A と異なり、遮光部 4を備えていなレ、が、 LED3からの照射光がノーズ部 1の中空部面 1 bに照射するように傾斜した状態に配置されている。 LED3からの照射光は直接媒体 面 Xに照射されず、一度中空部面 lbを反射して媒体面 Xに照射されるため、光が拡 散されノヽイライトを生じなレ、。また、このドットパターン読取ユニット 20Bにおいても、 L ED3はレンズ 2を挟んで対向する位置に複数設けられているため、ドットパターンをよ り均一に照射することができる。

[0049] なお、本実施形態では、 LED3は複数個配置している力 LED3は必ずしも複数 配置する必要はなぐ 1個だけでも良い。本実施形態では、ドットパターン読取ュニッ ト 20Aによって前述のように照射光がユニット内を反射しながらそれぞれが対向する 位置からも媒体面を照射する構造を有しているため、少ない数の照射光源、例えば 1 個の LED3であってもハイライトの発生を防止でき、高レ、読取精度を得ることができる

[0050] 次いで、 LED3からの照射光の点灯 ·消灯及び C MOSカメラ 5の撮影を制御する スィッチ機構を備えたドットパターン読取ユニットの実施形態を示す。

図 4及び図 5は前記で説明した図 1に示したようなドットパターン読取ユニットに対し てスィッチ機構を設けた構造のものであり、図 6及び図 7は図 3に示したようなドットパ ターン読取ユニットに対してスィッチ機構を設けた構造のものである。

[0051] 図 4に示すドットパターン読取ユニット 20Cは、ノーズ部 1の外周を覆う外枠部材 6と 、ノーズ部 1に係合する弾性部材としてのスプリング 7と、 LED3の点灯'消灯と C M OSカメラ 5を制御するスィッチ 8と、を備えており、ノーズ部 1は外枠部材 6に沿って読 取装置の軸方向に可動である。尚、このスィッチ 8は、物理的に電気回路の接点の開 閉を行うスィッチであっても良いし、電子的なセンサやフォトスィッチであっても良い。

[0052] このドットパターン読取ユニット 20Cは、前記ノーズ部 1がスプリング 7の弾性力に抗 して可動することによりスィッチ 8が操作され、オン状態となる。最初のスィッチ 8のォ ンにより、 LED3と、 C-MOSカメラ 5と解析回路がオン状態になる。次にドットパター ン読取ユニット 20Cを持ち上げるとスィッチ 8がオフとなり、 LED3もオフとなる力 C— MOSカメラ 5はそのまま所定時間待機状態が維持される。解析回路は、ドットパター ンの解析が終了すると自動的にオフ状態となる。また、スィッチ 8を押したままの状態 で、ドットパターン読取ユニット 20Cをドラッグすると、オン状態を維持したままで、所 定サイクルの C一 MOSカメラ 5の読み取り及び解析処理を実行することができる。

[0053] 図 5に示すドットパターン読取ユニット 20Dは、弾性部材としてリングラバー（0—リン グ） 9を用いている。前記スプリング 7とリングラバー 9を比較すると、リングラバー 9は、 装着時の高い弾性力を得るため、リングラバーの太さはある程度のものが適しており 、装着時の安定性を得るためにスプリング 7と比較して大きなリング直径を要する。一 方、スプリング 7は、リングラバー 9より部材のスプリング直径を小さくすることができる が、弾性力を確保するため装着時に高さを要する。従って、図 4のドットパターン読取 ユニット 20Dは、スプリング 7の高さを確保するため、ノーズ部 1の中空部面 lbの上方 を長め（相当部分）に切り欠いている。すなわち、弾性部材は、読取ユニットの形状等 に応じて、適宜に選択することが望ましい。

[0054] また、いずれのドットパターン読取ユニット 20C、 20Dにおいても外枠部材 6に爪部 6aを突設するとともに、ノーズ部 1の外周面に爪部 6aと嚙み合う突部 lcが設けられて おり、ノーズ部 1と外枠部材 6との係合が弾性部材の弹性力によって外れないように 構成されている。

[0055] 次いで、図 3に示したドットパターン読取ユニット 20Bとほぼ同じ構造のものにスイツ チ 8を設けた構造の実施形態を図 6及び図 7に示す。

図 6のドットパターン読取ユニット 20Gは、 LED3、レンズ 2の構造は、図 3と同様で ある。し力し、ノーズ部 1が本体には固定されておらず、ノーズ部 1の外周に設けられ た外枠部材 6と、スィッチ 8と、リングラバー 9とを備えている。また、ノーズ部 1は、弾性 部材が係合し軸方向に可動する。

[0056] 一方、図 7のドットパターン読取ユニット 20Eも、 LED3、レンズ 2の構造は、図 3と同 様である。しかし、ノーズ部 1の外周は、先細状ではなく同径に形成されており、ノー ズ部 1の外周に設けられた外枠部材 6と、スィッチ 8と、リングラバー 9と、を備えている 。また、ノーズ部 1は、中空部を隔成する内ノーズ部 10aと、外枠部材 6と係合する外 ノーズ部 10bに分割されており、外ノーズ部 10bのみ弾性部材が係合し軸方向に可 動し、内ノーズ 10a部は可動しなレ、。すなわち、 LED3の光が照射される中空部面 lb は移動しないため、安定した状態で光を媒体面 Xに照射することができる。

[0057] 前記ドットパターン読取ユニット 20Eにはスィッチ 8が埋設されており、このスィッチ 8 と外ノーズ部 10bとの間には、弾性部材としてのリングラバー 9が装着されている。外 ノーズ部 10bは、外枠部材 6に沿って軸方向に可動であり、リングラバー 9の弾性力 に抗する方向に外ノーズ部 10bを押圧することにより、スィッチ 8が操作される。また、 この読取ユニット 20Eは、外ノーズ部 10bの外周が軸方向において同径に形成され ているため、先端は大径になる力 その外形はスタンプ状である。そのため、ドットパ ターン読取ユニット 20Eを傾斜させず垂直方向にスタンプを捺印する感覚で、安定 的にドットパターンの読み取りが可能となる。

なお、リングラバー 9の代わりに図 4で示したようなスプリング 7を用いても良いことは レ、うまでもない。

[0058] さらに、このドットパターン読取ユニット 20Eの安定性を生かして、インクユニットを設 けても良い。図 8及び図 9に示すドットパターン読取ユニット 20Fは、図 7のドットパタ 一ン読取ユニット 20Eにインクユニットを設けたものであり、当該インクユニットは、内ノ ーズ部 10aに充填されたインク 11と、その先端に設けられた捺印部 12とで構成され ている。

前記インクユニットを設けることにより、ドットパターンの読み取りに応じて、読み取り 結果等を記す等種々の用途に用いることが可能となる。

[0059] 例えば、ドットパターン読取ユニット 20Eを装着した読取装置を用いて、ドットパター ンの印刷面を撮像したときに、撮像及び解析が完了すると図示しない電子音発生部 力 例えば「ピッ！ ！」というような電子音を発生させて操作者に読取が完了したこと を通知できるようにしても良レ、。そして、この読取が完了とともにインクユニットからイン クを充填して捺印部 12により媒体面に捺印を施しても良い。これにより当該ドットパタ 一ンを読取装置で読み取つたことを後から目視で確認できる。なお、撮像及び解析 の完了は前述のような電子音の他、読取装置に設けられた確認用 LEDを発光させ たり、読取装置が液晶表示部やパーソナルコンピュータに接続されている場合には、 当該液晶表示部に読取完了を示す文字、図形等の表示を行っても良い。

[0060] このとき、図 9に示すように、外ノーズ部 10bの先端が媒体面により押圧されて外ノ ーズ部 10bの基端（図では上端）がリングラバー 9を付勢してこのリングラバー 9の反 対方向（反外ノーズ部方向）への押圧力によりスィッチ 8が操作される距離を Yとし、 外ノーズ部 1 Obの先端が媒体面により押圧されて外ノーズ部 1 Obが押し上げられて 捺印部 12が媒体面に当接されるまでの距離を Zとした場合、 Y< Zとしておくことによ りダブルスィッチ機構を実現できる。

[0061] すなわち、媒体面に対して当該ドットパターン読取ユニット 20Ηを押し込むと、まず 外ノーズ部 10bが押し上げられて Υの距離を上昇するとスィッチ 8が操作される。次に 、Zの距離に達すると捺印部 12が媒体面に当接された内部のインク 11による捺印が 実行される。このようなダブルスィッチ機構により、まずスィッチ 8の操作で電子音を発 生させて操作者に読取を確認させた後に、操作者がさらに押圧し、媒体面に捺印を 行うことにより目視でのドットパターンの認識完了を知ることができる。

[0062] さらに、本実施形態の読取ユニットを用いて読取装置を構成した場合、以下のよう な使用方法もある。

例えば解答用紙 (媒体）に正解のエリアと不正解のエリアを設けておき、それぞれ 異なるドットパターンを印刷しておく。そして、回答者が正解のエリアで読取装置を操 作した場合には、当該正解のエリアのドットパターンがレンズを介して像影素子で撮 像され、さらに当該ドットパターンに対応するコードが解析回路で解析されてその解 析結果によって、インクユニットを制御し、充填されたインク 11が捺印部 12を介して 媒体面に浸出するようにしておく。これにより、回答者が読取装置で正解のエリアを 選択した場合にのみ、当該エリアに捺印を施すことも可能となる。

[0063] 本実施形態において、前記インクユニットに用レ、るインクとしては、例えば、赤外線 波長を吸収するインク（カーボンインク、赤外線インク、透明インク）や赤外線を反射 するインク（ノンカーボンインク等）のレ、ずれも用レ、ることができる。

[0064] 例えば、ドットパターンを読み取つたことを解析するコンピュータとインクユニットを制 御することにより、ドットパターンを正確に読み取った場合には、インク 11が捺印部 12 に補充され、捺印可能となり、正確に読み取れない場合には、インク 11が充填されず 捺印不可能となる機構にすることもできる。 例えば、ドットパターンを読み取つたこと を解析するコンピュータと複数のインクユニットを制御することにより、択一的な選択と マーキングを行う場合には、まず第 1の選択枝 (第 1のドットパターン)を選択して捺印 部 12によってスタンプを行った後、誤りに気が付いて第 2の選択枝（第 2のドットパタ ーン）を選択しょうとした場合、読取装置に修正ボタンを設けておき、修正ボタンを押 しながら前記第 1の選択枝 (第 1のドットパターン）を再度選択した場合には、コンビュ ータ側で第 1の選択を取り消すとともに、捺印部 12には前記インク 11とは別のインク が充填されて、前記第 1の選択枝 (第 1のドットパターン）上に重ねてスタンプ（取消ス タンプ）が行われる。このとき、取消スタンプはインク 11の可視的な色素を透明にする インク消しのようなものであっても良いし、インク 11とは別の色のインクであっても良い

[0065] この状態で、前記修正ボタンを解除して、正解である第 2の選択枝 (第 2のドットバタ ーン）を読取装置で選択することにより、再度第 2のドットパターンが選択されてコンビ ユータに読み取られるとともに、インクユニットの捺印部 12には本来のインク 11が充 填されて第 1のインク 11でのスタンプが行われる。

[0066] さらに、例えば、 2種類のインク 11を別々に充填し、テストの答えとして記載されたド ットパターンを読み取り、自動的に正解なら一方のインクで捺印し、不正解なら他方 のインクで捺印する機構とすることができる。カロえて、外部から視認可能な外周にラン プ等を設置し、ドットパターンを正確に読み取った場合にランプが点灯する、又は音 が鳴る等の構成を付加することにより、ユーザーは、ランプや音により確認して捺印 することも可能である。

[0067] 前述したドットパターン読取ユニットは、インクユニットのみならず、筆記具としての 機能を兼ね備えていても良い。図 10は、筆記具としてのペン 13を装着したドットパタ 一ン読取ユニット 201を示した図である。通常ペン等の筆記具で印字する際は、傾斜 させた状態で用いるため、ドットパターン読取ユニット 201の外周は、 45度まで傾斜可 能になるように形成されている。ドットパターン読取ユニット 201によれば、解析結果を 捺印して記すだけでなぐ必要に応じてペン 13により印字等をすることも可能となる。 この場合、ペン 13の先端近傍の媒体面 (ドットパターンが形成された媒体面)を撮像 することにより、撮像中心から離れた位置のペン 13の印字の際の筆跡や移動距離等 を正確に解析することも可能となる。 [0068] さらに、図 11に示すように、装着されるペン 13の端部にスィッチ 8を設けて、ドットパ ターンの読取と印字機能を切り替えるように構成しても良いし、ドットパターンを正しく 認識した際のみペン 13の印字が可能になるように構成することもできる。

[0069] なお、図 10に用いたドットパターン読取ユニット 201を用いた場合、 XY座標ゃコー ドを登録したドットパターンの印刷面上でペン 13を用いて文字や記号を記入すると、 ペン 13のスィッチ 8がオン状態となったときのペン 13の軌跡に対応したドットパターン が読み取られるようにしても良い。

また、ドットパターンを読み込んで解析結果を表示あるいは音声で確認した後に、 ペンで紙面上にチェック等を記入しても良い。

ドローイング軌跡を入力するときはドットパターンは χγ座標が登録されていることが 望ましい。紙面にチェックボックスが印刷されており、ペン 13を用いて当該チェックボ ッタスのチヱックのみを行う場合には所定のコードが登録されていれば良い。

[0070] 次いで、前記ノーズ部 1に代えてライトガイド 14を用いたドットパターン読取ユニット の実施形態を説明する。図 12は、ライトガイドを備えたドットパターン読取ユニット 30 Aの内部構造を示す図である。なお、光源である LED3、レンズ 2は、前述したノーズ 部 1を備えたドットパターン読取ユニットと同様であるため同符号を用いて説明を省略 する。

[0071] ドットパターン読取ユニット 30Aは、中空部を有する筒状で、その先端に開口部 14 aが形成され、内部が導光路として機能するライトガイド 14を備え、前記ライトガイド 1 4の開口部 14aを臨むようにライトガイド 14の中空部にレンズ 2が配置されている。ま た、開口部 14aには透明ガラス板又は透明プラスチック板からなるキャップ部材 17が 取り付けられており、開口部 14aを閉塞することにより内部空間への塵挨等の侵入を 防止している。

[0072] LED3は、ライトガイド 14の基端近傍に配置されており、 LED3からの照射光は、ラ イトガイド 14の内部を進行し、開口部 14aを隔成するライトガイド 14の端面 14bより媒 体面 Xに拡散した状態で照射される。

[0073] 前記ライトガイド 14は、透明樹脂製であり、その内部が導光路として機能し、 LED3 からの照射光は、開口部 14aを隔成する端面 14bに集光される。このライトガイド 14 は、臨界角 Ctより大きな入射角で光が内側から外側に向かうと外へ透過せずに内側 に反射する（図 12、矢印 A)。しかし、臨界角 αよ小さい入射角で光が内側から外側 に向力 と外へ透過してしまう（図 12、矢印 Β)。従って、ライトガイドの形状は、 LED3 力 の照射光が透過しないように形成することが望ましぐ図 12に示すライトガイド 14 の形状は、照射光の入射角をより大きくするために先端先細状、すなわち中空部の 径が先端にレ、くにしたがって小径となるように形成されてレ、る。

[0074] また、同図のドットパターン読取ユニット 30Αにおいて、ライトガイド 14が中空部を有 する筒状に形成されているため、 LED3からの照射光はライトガイド内部を周方向に 進行し、中空部を隔てて反対側となる端面 14bまで到達する。従って、 LED3の直下 に位置する端面 14bのみならず、対向する端面 14bからも媒体面 Xに照射することが できる。なお、 LED3の照射効率を高めるために、図 13に示すように LED3の照射先 端をライトガイド 14内に突出させた構造としても良い。

[0075] 図 14は、図 13で示したドットパターン読取ユニット 30Bで用いられるライトガイド 14 を示したもので、同図に示すように、その側面が緩やかなテーパ状に形成され、その 基端面（図では上面）には円周方向に溝 14eが形成されている。この溝 14eに前記 L ED3の先端が入り込むようにしてドットパターン読取ユニット 30Bが組み立てられるよ うになつている。

[0076] 図 13で示したライトガイド 14の開口部に臨む端面 14bは、下方 (媒体面）に向かつ て拡開するように傾斜しており、この端面 14bの傾きは、ライトガイド 14の開口部 14a とレンズ 2を結ぶ線と同一の傾き、すなわち、ライトガイド 14の端面 14bから軸方向に 延長した線上（図 12および図 13では破線で表示）にレンズ 2が配置される位置関係 となっている。ライトガイド 14の端面 14bをこのように傾斜させて形成することにより、ラ イトガイド 14の端面 14bからの照射光が直接レンズ 2に入射すること、及び媒体面 X に直接反射することを防ぐことができ、媒体面 Xをほぼ均一に照射することが可能とな る。

[0077] なお、ドットパターン読取ユニットを媒体面 Xから離した状態でドットパターンの読み 取りを行うと、 LED3からの照射光が直接ライトガイド 14の先端部分を透過し、媒体面 Xで反射した直接反射光が入射することによりハイライトを生じることがある。 [0078] このようなハイライトを防ぐ方法として、 LED3の照射光を一部遮断する方法が挙げ られる。例えば、 LED3の照射光が直接ライトガイド 14の先端部から外部に漏れると 、この照射光はライトガイド 14内で一度も反射されていないいわゆる直接照射光とし て媒体面を照射することになるため、この媒体面からの反射光がレンズ 2に入射され たときに一部にハイライトが生じる。このようなライトガイド 14の先端部から媒体面に照 射された直接照射光が原因となるハイライトを防止するために、図 15に示すドットパ ターン読取ユニット 30Cでは、 LED3の側部のライトガイド 14内に遮光部 4として空隙 (遮光穴）を設けている。このような穴状の遮光部 4を設けることにより、この遮光部 4 の側面に対して臨界角よりも大きな入射角で入射する光はその側面で遮光部 4の空 隙内に反射するようになり、その結果、 LED3から照射された直接照射光がライトガイ ド 14の内部を進行してライトガイド 14の先端部分力 媒体面を照射することを防止で きる。

前記遮光部 4は、 LED3の直接照射光のライトガイド 14の先端部からの照射を抑制 できる構成であればその長さ、形状を変更しても良い。

[0079] このように、遮光部 4としての空隙を設けることにより、ライトガイド 14の端面 14b及び その先端部から媒体面 Xに照射される照射光は全てライトガイド内で少なくとも一度 は反射された間接光となり、ライトガイド 14内で拡散反射された光をドットパターンに 照射させることができる。また、ノーズ部 1の中空部側に位置する中空部 4を隔成する 面に鏡面処理を施して、光源からの照射光を無駄なく反射させるようにしても良い。

[0080] さらに、遮光部 4を構成する遮光穴内に、図 16左図に示すように、光を遮断する部 材からなる遮光板 4aを挿入しても良レ、。また、遮光板 4aの代わりに図 16右図に示す ように、遮光穴自体の内面に鏡面処理 15aを施しても良い。

[0081] また、遮光部 4の穴形状として図 16ではその空間が円柱形状のものを図示したが、 図 17に示すようにその空間が立方体形状となるものであっても良い。同図左図は立 方体形状の穴の一側面に遮光板 4aを挿入した構造、同図右図は立方体形状の穴 の 4側面に鏡面処理 15aを施したものを示している。

[0082] なお、前記遮光部 4を備えたドットパターン読取ユニット 30Cは、遮光部 4によって 遮断された分の光量が減衰するため、十分な光量を得られないおそれがある。このよ うな場合には、 LED3からの照射光を遮断せず十分に活用するために、 LED3の照 射方向を調整し、出来るだけ遮光部 4に照射させる光を少なくすることが望ましい。例 えば、 LED3を外周方向に向けて照射させることにより、遮光部 4に照射される光量 を少なくできるとともに、ライトガイド 14内部を周方向に進行させて中空部を挟んだ反 対側のライトガイド先端部まで透過させることができる。従って、ライトガイドの端面 14 bからの照射光の光量を増やすことができ、少ない光量であっても効率良くドットパタ ーンを照射することが可能となる。

[0083] 次に、ノ、イライトを防ぐ方法としては、ライトガイド 14自体に鏡面処理を施す方法が 挙げられる。図 18は、ライトガイド 14の外周面 14dに鏡面処理を施したドットパターン 読取ユニット 30Dであり、図 19は、ライトガイド 14の外周面 14dと中空部面 14cにお いて、ライトガイド内方に向かって鏡面処理を施したドットパターン読取ユニット 30E である。ライトガイド 14の外周面 14dに鏡面処理を施すことにより、 LED3から照射さ れた光はライトガイド 14の外周面 14dから外に透過しなレ、。そのため、 LED3からの 直接照射光がライトガイド先端部を透過して媒体面 Xに照射されないため、前記直接 照射光の媒体面での反射光がレンズに入射されることにより生じるハイライトを防ぐこ とができる。

[0084] なお、鏡面処理を施す箇所は、撮影箇所となるライトガイド 14の先端部分のみでも 良いが、精度上どの部分まで鏡面処理を施すかの判断が困難である。また、一部に 鏡面処理を施すことと全体に鏡面処理を施すことの作業の手間は若干の差異であり 、コストも殆ど変わらないため、全体に施すことが望ましい。さらに、ライトガイド 14の 外周面 14d全体に鏡面処理を施すことにより、 LED3からの光の照射角が臨界角に 対して小さい場合においても完全反射できるため、多量の光をライトガイド 14の端面 14bから照射させることができ、媒体面 Xに照射する光量の増やすことができる。

[0085] また、ライトガイドの中空部面 14cにもライトガイド内方に向かって鏡面処理を施すこ とにより、ライトガイド 14の中空部に透過する光も遮断することができ、ライトガイド 14 内部の大部分の光を端面 14bに集光し、媒体面 Xに照射することが可能となる。この ようにライトガイド 14の外周面 14dと中空部面 14cに鏡面処理を施す際は、ライトガイ ド 14の端面 14bを残して外周面 14dと中空部面 14cに鏡面処理を施しても良いが、 施工効率等を考慮し、ライトガイド 14全体に鏡面処理を施した後、端面 14bと LED3 の埋め込み部分をカ卩ェする方法が効率も良く好適である。

[0086] カロえて、ハイライトを防ぐ方法としては、ライトガイド 14の外周 14dを覆う外枠部材を 設ける方法が挙げられる。図 20は、ライトガイド 14の外周面 14dに外枠部材 6 (カバ 一）を設けたドットパターン読取ユニット 30Fである。外枠部材 6を設けることにより、ラ イトガイド 14の外周面 14dに鏡面処理を施した場合と同様にライトガイド 14の外周面 14dから外に光が透過することを防止することができる。さらに、外枠部材 6を設ける ことにより、ライトガイド 14自体を保護することができる。カロえて、例えば、読取装置本 体と同一の材質を用いることにより、読取装置全体として一体感が生じ、意匠的にも 優れた読取装置となる。

[0087] 上述のように、ノ、イライトを防ぐ方法としては、種々の方法があり、実施形態を例示し て説明したが、本発明は、これら実施形態に限られるものではなぐ可能な限りこれら の組み合わせをも含むものである。

[0088] 次に、ライトガイド 14を用いた技術において、ライトガイド 14の内側面 14cをどのよう に形成すべきかについて、図 21を用いて説明する。

15同図において、 Qとは、鉛直方向においてレンズ 2の焦点距離の合う限界面であり 、鉛直方向における Q面とライトガイド 14との距離は鉛直方向撮影可能範囲 hである 。 Q面上でレンズ 2の中心 K1と LED3の中心 K2との中間点を Qcとして、 Qcと LED3 の中心 K2を結んだ直線とライトガイド 14の中空部面 14cとの交差点を Pとする。この ようにして、点 Pを求め、ライトガイド 14の中空部面 14cを Pから鉛直方向に立ち上が る形状にする。

[0089] このようにライトガイド 14の中空部面 14cを形成することにより、鉛直方向撮影可能 範囲 h内の最大値において媒体面 Xで直接反射する場合であっても、その反射光が レンズ 2に入射することによるハイライトは、撮影すべきドットパターンの周辺に発生し ているだけであるため、ドットパターンの読取りが可能となる。すなわち、前記構成に より、レンズ 2の焦点が合う h未満の距離でドットパターンを読み取る場合には、撮影 すべき媒体面 Xの内側で直接反射する光は無くなり、ハイライトが生じなくなる。

[0090] 次に、スィッチ機構を設けたドットパターン読取ユニットの実施形態を説明する。 図 22に示すドットパターン読取ユニット 30Hは、レンズ 2と同一面上であり、ライトガ イド 14と当接部分に配置されたスィッチ 8と、ライトガイド 14の中空部に嵌合する弾性 部材としてのスプリング 7と、ライトガイド 14をスプリング 7の弾性力に抗して支持する 外枠部材 6と、を有している。スィッチ機構等は、前述したノーズ部を備えた読取ュニ ットと同様であるため説明は省略する。ライトガイド 14が媒体面 Xと接触し、後退する ことによりスィッチ 8が操作され、 LED3が点灯、消灯し、撮像'解析が行われる。 な お、 LED3からの照射光をより効率的にライトガイド 14内に導くために、図 23に示す ように、 LED3の照射先端部をライトガイド 14内に突出させた構成としても良レ、。同図 に示した構造とすることにより、 LED3の照射光がより多くライトガイド 14内に導かれる ため、開口部からの照射効率を高めることができる。

[0091] 図 24は、このようなドットパターン読取ユニット 30Gに用いられるライトガイドの構造 を示した斜視図である。

同図に示すようにライトガイド 14は、ライトガイド 14の基端面（図で上端面）に凹凸が 設けられている（図 24参照）。この凹部に前記 LED3の照射先端部が入り込む構造と なっている。

[0092] また、前記スィッチ 8を設けたドットパターン読取ユニットにおいて、弾性部材としてリ ングラバーを用いた場合には、 LED3の配置がリングラバーの内側となり、ライトガイ ド 14内に入射せずライトガイド 14の外に漏れる照射光が多くなるおそれがある。その ため、リングラバーを用いる場合には、 LED3からの照射光をライトガイド 14の外周面 14dで反射させるために鏡面処理を施したり、外に透過する光を遮断するための外 枠部材 6を設けることが望ましレ、。

[0093] カロえて、前記ライトガイド 14は透明樹脂製であり、レンズ 2と同一の材質を用いること によりレンズ 2と一体化させて形成することができる。図 25は、ライトガイド 14とレンズ 2 を一体化させて形成したドットパターン読取ユニット 301である。レンズ 2とライトガイド 14を一体化して形成することにより、作業の効率が向上するとともに、レンズ 2とライト ガイド 14の位置関係を正確に保つことが可能となり、組立時の誤差による焦点のず れを防止することが可能となる。ちなみに、図 25において、ライトガイド 14内には遮光 部 4 (遮光溝）が設けられてレ、るが、このような遮光部 4を設けた構造も前記一体成形 で得ること力 Sできる。

[0094] 以上、本実施形態で説明したドットパターン読取ユニットは、単体で構成しても良い し、ペン型読取装置の先端に取り付けても良い。また、ドットパターン読取ユニットは 携帯電話端末に外部接続端子に装着できるようにしても良い。さらに、ドットパターン 読取ユニットは携帯電話端末に内蔵しても良い。

[0095] 次レ、で、ドットパターンに対応した情報を再生するために該ドットパターンをカメラ 5 で光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスの実施形態を説明す る。

図 26及び 27に示したマウス 40Aは、ドットパターンが形成された媒体面 Xに対して 光を照射する照射光源としての LED3と、ドットパターンからの反射光を入射させるた めのレンズ 2と、 LED3からの照射光及び媒体面 Xからの反射光の出入口となる開口 部 41cが形成されたマウス本体 41と、開口部 41cからドットパターンが形成された媒 体面 Xの読取点 42Aを照射するポインタ光源 42と、 LED3の照射方向前方に配置さ れ、内部が導光路として機能するライトガイド 14と、 CCDカメラ 16 (CMOSカメラでも 良レ、）と、を備え、ポインタ光源 42からのポインタ光を媒体面 Xに照射しつつ、 LED3 の照射光をドットパターンに照射し、その照射光の反射光によりドットパターンを読み 取る。なお、 LED3、レンズ 2、ライトガイド 14及びドットパターンを読み取る機構につ いては、前述のドットパターン読取ユニットと同様であるため同符号を用いて説明を 省略する。また、開口部 41cにはガラス板又は透明樹脂板からなるキャップ部材 17を 取り付けてマウス内部への塵挨の侵入を防止するようにしても良い。

[0096] 前記ポインタ光源 42によって媒体面 Xの読取点 42Aが照射されるため、読取可能 なドットパターンの位置を正確に認識することができ、読み取るべきドットパターンに 対して適切にマウス 40Aを操作することが可能となる。なお、マウス 40Aは、マウス本 体 41の外周面に読取機能を作動させるスィッチ 43を備えおき、必要なときのみ読取 機能を作動させることができる。このとき、前記スィッチ 43の操作により通常のマウス 機能を停止させることができ、左右のマウスボタン 401a, 401bのいずれかを撮影ボ タンとして読取機能を作動させても良い。

また、読取機能を作動させるスィッチ 43を特に設けなくても、例えば左右のマウスボ タン (401a, 401b)を同時に押した場合に読取機能が作動するようにしても良い。

[0097] 次に、図 28に示した変形例のマウス 40Bを説明する。

このマウス 40Bは、前記 LED3からの照射光及び媒体面 Xからの反射光の出入口 となる開口部 41cが形成され、媒体面 Xと当接するマウス本体 41を備え、マウス本体 41の媒体面と当接する底面には、マウス本体 41より延出する延出部 41aが設けられ ており、この延出部 41aには、媒体面 Xを視認可能な穴部 41bが形成され、この穴部 41bを介して媒体面 Xのドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ること ができる。

[0098] このマウス 40Bは、詳細な構造の説明は省略する力 前記 LED3からの照射光を ガイドするライトガイド 14の延出部 41aが設けられており、この延出部 41aには、媒体 面 Xを視認可能な穴部 41bが形成され、この穴部 41bを介して媒体面 Xのドットパタ 一ンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることができる。

[0099] このマウス 40Bによれば、前記延出部 41aの穴部 41bから視認可能な箇所以外の ドットパターンを読み込むおそれがないため、必要な箇所のドットパターンを正確に 読み取ることができる。なお、前記底面 41aは、種々の材質を用いることができるが、 例えば、透明の材質とすることにより、底面 41aを通して媒体面 Xを視認しゃすいとと もに、穴部 41b周辺からも照射光が媒体面 Xに照射されるため多くの照射光が照射 され、光量を確保することできる。更に、底面 41aとライトガイドを一体化させることによ り、光量を多くし、より均一に媒体面 Xを照射できる。また、前記延出部 41aに、インク ユニットを設けることにより、ドットパターンの読取だけでなぐドットパターンの解析結 果ゃコンピュータ情報を記すことができる。

[0100] また、この延出部 41aには、前記穴部 41bの代わりに、図 29に示すような読取位置 を示す十字状のマーク 41dを設けても良レ、。このマークは赤外線を透過するインク（ノ 一カーボンインク）を用いて十字形状に塗布することにより形成されている。そして、こ のマークは延出部 41aの上面側又は下面側に設けられている。このように形成するこ とにより、該マークは撮像時の焦点距離力 ずれた位置となるため、撮像に影響を与 えることがなぐ 目視可能なマークを設けることが可能となる。

[0101] 図 30は、図 27で説明したマウス 40Aの内部構造の変形例を示したものである。 同図において、

撮像素子である CCDカメラ（CMOSカメラでも良レ、）はマウス本体を構成する底板上 に設けられており、上部に設けられた鏡面反射板 402に対してその撮影光軸を立設 した状態で配置されてレ、る。

前記鏡面反射板 402の側部には LED3とポインタ光源 42とが配置されている。この ような構造は、読取ユニットが装着されるマウスの高さ（厚さ）を低く（薄く）したレ、場合 に有効である。また、レンズから撮影面までの距離を長くすることにより焦点の合う奥 行きを深くすることにより、平滑でない凹凸のある媒体面を撮像する際でも焦点が合う ようにしたレ、場合に有効である。

[0102] なお、以上の説明においては、通常の印刷に用いるインクと、ドットパターンの印刷 に用いるインク（黒色）の特性を変更して、ドットパターンにつレ、ては赤外線を吸収 · 反射するいずれかの特性をもったインクで印刷し、赤外線フィルターを用いてドットパ ターンのみを読み取ることを前提に説明したが、力ならずしもこのような印刷手法を用 いなくてもよい。

たとえば、通常の印刷はシアン (青系）、マゼンダ（赤系）、イェロー（黄系）のインク で行い、印刷としての黒色はこの 3色を合成して黒の近似色で印刷する。そして、ドッ トパターンのみブラック（黒色：墨色）を用いて印刷する。

[0103] このように、黒色のインクをドットパターンの印刷のみに使用することとすれば、ドット パターンの印刷時のみに特性の異なるインクに変更する必要がなくなり、ドットパター ンに対して通常の可視光線を照射しても、色分解処理を行うことによりドットパターン の黒色のみを検出することが可能となる。

[0104] この場合、本発明で説明したドットパターン読取ユニットについても、さらに簡易な 構造で実現することができる。これを示したものが図 31である。

同図に示したドットパターン読取ユニット 30Jは、その先端に透光性材料で構成され た外枠部材 6が取り付けられている簡易な構造であり、 LEDも偏光フィルタも有して いない。

このような構造において、外枠部材 6は透光性材料であるため、外光が内部空間に 入り込み、開口部から媒体の読取面を照射する。レンズ 2は、このように外光に照射さ れた媒体面を読み取り、図示しない内部回路により色分解処理を行いブラック（黒色 )の印刷、すなわちドットパターンのみを読み取る。

このとき、この実施例では媒体面（印刷面）上において、黒色はドットパターンにしか 用いられていないため、外光等の自然光または屋内照明等で照射された媒体面から の反射光のうち黒色のみを検出すればドットパターンの読み取りが可能となる。 産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明は、ドットパターンを光学的に読み取るドットパターン読 取技術であって、ドットパターンを形成した書籍、絵本等の出版分野、写真シール、 入力用にドットパターンを形成したシール、ゲーム用のボード、フィギュア、ぬいぐる み等のキャラクタ商品等の玩具コンピュータ分野、パーソナルコンピュータ、セットトツ プボックス、テレビ等のモニタ画面のタツチパネル、偽造防止やトレースのためのセキ ユリティ分野、単体スキャナとしての電子機器、ボイスレコーダ、携帯端末等のコンビ ユータ分野に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパタ ーンをカメラで光学的に読み取るドットパターン読取ユニットであって、

前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する光源と、

前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、

中空部を有する筒状であり、その先端に光源からの照射光及び媒体面からの反射 光の出入口となる開口部が形成されたノーズ部と、を備え、

前記光源とレンズとは、前記ノーズ部の開口部を臨むようにノーズ部の中空部に配 置されており、

前記ノーズ部の中空部を隔成する中空部面に鏡面処理が施されており、前記光源 からの照射光は、ノーズ部の中空部面を反射して開口部からドットパターンに照射さ れることを特徴とするドットパターン読取ユニット。

[2] 前記ノーズ部の中空部は、前記レンズから開口部に向かって次第に大径となるテ ーパ状に形成されており、

前記光源は、前記レンズの周辺に少なくとも 1つ設けられており、該光源の照射光 が前記中空部面を反射しながら前記開口部からドットパターンに照射されることを特 徴とする請求項 1に記載のドットパターン読取ユニット。

[3] 媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために該ドットパター ンをカメラで光学的に読み取るドットパターン読取ユニットであって、

前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する光源と、

前記ドットパターンからの反射光をカメラに入射させるためのレンズと、

中空部を有する筒状であり、その先端に前記媒体面からの反射光の入口となる開 口部が形成されその内部が導光路として機能するライトガイドと、を備え、

前記レンズは、前記ライトガイドの開口部を臨むようにライトガイドの中空部に配置さ れ、前記光源は、前記ライトガイドの基端近傍に配置されており、

前記光源からの照射光は、前記ライトガイドの内部を進行し前記開口部を隔成する 端面よりドットパターンに対して照射されることを特徴とするドットパターン読取ユニット

[4] 前記ライトガイドの開口部を隔成する端面は、梨地面であり、前記ドットパターンへ の照射光は該梨地面で拡散されることを特徴とする請求項 3に記載のドットパターン 読取ユニット。

[5] 前記ライトガイドの外周には、ライトガイド内の照射光を反射する鏡面処理、又はラ イトガイドを内包する外枠部材が設けられていることを特徴とする請求項 3又は請求 項 4に記載のドットパターン読取ユニット。

[6] 前記光源のレンズ側には、照射方向に延出した遮光部が設けられており、光源から の直接照射光が前記開口部から直接照射されることを抑止していることを特徴とする 請求項 1から請求項 5のいずれかに記載のドットパターン読取ユニット。

[7] 筆記具としてのペンが設けられており、媒体面上の該ペンの先端近傍を照射可能 な請求項 1から請求項 6のいずれかに記載のドットパターン読取ユニット。

[8] 内部にインクが充填され、捺印可能なインクユニットを備えていることを特徴とする 請求項 1から請求項 7のいずれかに記載のドットパターン読取ユニット。

[9] 前記請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の読取ユニットと、ペン型の読取装置 本体と、を備えたことを特徴とするドットパターン読取装置。

[10] 前記光源からの照射光の点灯 ·消灯及び/又は前記カメラの撮影を制御するスィ ツチ部と、

前記ノーズ部又はライトガイドと読取装置本体との間に配置された弾性部材と、を備 え、

前記ノーズ部又はライトガイドは、読取装置本体の軸方向において可動であり、弾 性部材の弾性力に杭して可動することにより、前記スィッチが操作されることを特徴と する請求項 9に記載のドットパターン読取装置。

[11] 媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパタ ーンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、 前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、 前記ドットパターンからの反射光が入射するレンズと、

前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形 成され、媒体面と当接するマウス本体と、を備え、 前記マウス本体の媒体面と当接する底面には、マウス本体より延出する延出部が設 けられており、

前記延出部には、前記媒体面を視認可能な穴部が形成され、この穴部を介して媒 体面のドットパターンに光を照射し、該ドットパターンを読み取ることを特徴とするドッ トパターン読取ユニットを備えたマウス。

[12] 媒体面に形成されたドットパターンに対応した情報を再生するために、該ドットパタ ーンを光学的に読み取るドットパターン読取ユニットを備えたマウスであって、 前記ドットパターンが形成された媒体面に対して光を照射する照射光源と、 前記ドットパターンからの反射光が入射するレンズと、

前記照射光源からの照射光及び媒体面からの反射光の出入口となる開口部が形 成されたマウス本体と、

前記開口部からドットパターンが形成された媒体面の読取点を照射するポインタ光 源と、を備え、

前記ポインタ光源からのポインタ光を媒体面に照射しつつ、前記照射光源の照射 光を前記ドットパターンに照射し、その照射光の反射光により前記ドットパターンを読 み取ることを特徴とするドットパターン読取ユニットを備えたマウス。

[13] 前記照射光源の照射方向前方に配置され、内部が導光路として機能するライトガイ ドを備え、

前記照射光源からの照射光は、前記ライトガイドの内部を透過し、ドットパターンに 対して照射されることを特徴とする請求項 11又は請求項 12に記載のドットパターン 読取ユニットを備えたマウス。

[14] 前記マウス本体には、捺印可能なインクユニットが設けられていることを特徴とする 請求項 10から請求項 13のいずれかに記載のドットパターン読取ユニットを備えたマ ウス。

[15] 前記延出部にはドットパターンの読取位置を示すマークが設けられている請求項 1 0力、ら請求項 14のいずれかに記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。

[16] 前記マークは前記延出部の表面にノンカーボンインクを塗布することにより設けられ ている請求項 15記載のドットパターン読取ユニットを備えたマウス。