JPH0379712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、教育訓練装置に関するものであつ
て、使用者の習字や製図技術を向上するように撮
像処理装置と音声合成装置とが結合されているも
のである。さらに詳細にはこの教育訓練装置は、
書き込み面を有していて、使用者がこの書き込み
面上に記号を描くことにより、電子的音声合成装
置により言葉で、または表示装置によつて可視的
に、または両者により与えられる選択された指令
を実行するようになつている。書き込まれた記号
は、撮像装置によつて撮像され、選択された指示
に基づいて照合用にメモリ内に蓄積されている特
性データ（data signatrue）と比較され、音声合
成装置および表示装置を介して、音声的にまたは
可視的に評価されるようになつているのである。
なお、本明細書で用いる「特性データ（data
signature）」の語は文字、数字、図形、記号等
（記号等という）の形態を判別するのに有用な情
報のことを意味するものとする。

〔従来の技術〕

従来、教育訓練用の装置には音声合成装置が設
けられていて、1978年４月28日に出願された米国
特許出願第901393号（米国特許第4209836号明細
書）に開示されている話す学習補助装置のような
教育訓練を行うのにことばや文章などを人間のこ
とばで音声化するようなものはあつた。

このような教育訓練装置は、音声合成が重要な
面を有する教育訓練に役立つように設計されてい
るが、種々様々な形式の教育目的を有し、非常に
限定された範囲から例外に及ぶ知能を有している
者の種々の目的のために役立つ教育訓練をさらに
強化するような教育訓練用のよりユニークな教育
訓練装置が絶えず求められている。

本発明は関連している他の面においては、光学
的文字識別装置を有していて、書類上の文字
（character）を光電的に読み取ることが行なわれ
ている。一般に光学的文字識別装置は、走査され
る文字のパターンに対応した量子化された２進の
電子信号を発生するように、ラインの矩形パター
ン内で文字を光電的に走査するようになつている
のである。量子化された文字のパターンはメモリ
内に著積され、走査された文字が最も近似する標
準の文字に対応するものとして決定できるよう
に、標準の文字の文字パターンとビツド毎に比較
されるのである。

光学的文字識別装置とこれに応答する音声発生
装置とを結合することにより、光学的に走査され
たメツセージを音声的に発生するものは一般に知
られているところである。例えば1972年２月８日
発行のSlavinの米国特許第3641496号を参照され
たい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が関連している上述のような点について
は、1980年５月27日に出願された米国特許出願第
153342号に開示され、クレームされている教育訓
練装置より前から知られていることであるけれど
も、光学的文字識別装置と見たところのものを理
解しそれを反映する音声装置との特徴を組み合わ
せたように有益な教育訓練装置はまだ開発されて
いない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、前述した1980年５月27日出願
の米国特許出願第153342号に示されているように
撮像処理装置と音声合成装置とが結合されていて
電子式音声合成装置またはデイスプレイを介した
音声指示または可視的指示が使用者に伝達される
ようになつていて、この指示により使用者は教育
訓練装置上に設けられた書き込み面上に記号を書
いたりまたは描くことにより応答するようになつ
ている。この書き込まれた記号の内容は撮像装置
により観察され、選択された指示に対する応答と
して確され、それによつて音声合成装置による音
声によつてその正確さについて評価されるのであ
る。この書き込まれた記号を評価する音声の内容
については選択された指示に適正に応答する正し
い記号をデイスプレイ上に表示することも行なわ
れているのである。

詳細には、この教育訓練装置は、音声合成装置
と組み合わせられた光学的撮像処理装置を有して
いて、光学的撮像装置の観察部と関連して書き込
み面が設けられているのである。この書き込み面
は、容易に消すことができる紙や“マジツクスレ
ート”のようなものでよく、使用者は、教育訓練
装置のキーボード上に設けられている押しボタン
スイツチを選択的に動作することによつて決めら
れるような指示をこの書き込み面の上に書き込む
ことを行うのである。さらに教育訓練装置は、上
記書き込み面の近くであつて、その筐体の上にデ
イスプレイを有しているのである。使用者がキー
ボード上のスイツチを操作すると、教育訓練装置
は、デイスプレイにより可視的にまたは音声合成
電子装置により音声的に使用者に上記書き込み面
上に何かを書くことを行なわせる。書き込み面上
への記号の書き込みが完了すると、使用者はキー
ボード上の他のスイツチを動作させて撮像処理装
置を作動させる。この撮像処理装置は撮像処理装
置と、この撮像処理装置からの信号データ出力を
二次元的な画像情報として蓄積するメモリと、対
象の照合識別用の比較器を有しているデータ処理
装置を有しているのである。このデータプロセツ
サは、マイクロプロセツサを使用しているもので
あつて、複数個の対象の形状の特性データを有し
ているフアームウエアを保持している蓄積メモリ
を有しているのである。マイクロプロセツサはプ
ログラムリードオンリメモリによる実行命令を有
していて、それにより撮像装置のデータ信号出力
と使用者に与えられた書き込み指示に対応するマ
イクロプロセツサ内の蓄積メモリに記憶されてい
る特定の対象の形態と比較するのである。撮像装
置の信号データ出力は、マイクロプロセツサのメ
モリによつて与えられる特定の特性データと分析
されるのである。この分析に基づいて、マイクロ
プロセツサによつて制御される音声合成装置は、
書き込み面上の使用者の書き込みを音声的に評価
するのであり、また選択された指示によつてはデ
イスプレイ上に正しい書き込みを表示することも
行うのである。音声合成装置は、音声合成電子回
路と、用語メモリと、スピーカとを有している。
音声合成電子回路はマイクロプロセツサの文字
（character）識別用比較器に作動的に接続されて
いて、マイクロプロセツサの文字識別用比較器か
らの分析出力信号の内容を反映した音声出力を発
生するのである。用語メモリはリードオンリメモ
リ形式のものであつて、多数のデジタルコード化
された語や、節や文章などを有していて、マイク
ロプロセツサの文字識別用比較器からの特定の分
析信号出力に応答して音声合成用電子回路により
選択的にアクセスすることができるようになつて
いるのである。スピーカーは、音声合成電子回路
に接続されていて、そこから受信する音声出力を
音声に変換するのである。この音声合成電子回路
は、1978年４月28日出願の米国特許出願第901393
号（米国特許第4209836号明細書）に開示されて
いる音声合成用集積回路の形式を使用しているも
のであつて、ここにおいて入力として受信された
コード化されたデジタル信号に応答して音声出力
信号が発生され、適当な電子回路とスピーカーに
よつて音声に変換されているのである。マイクロ
プロセツサ内のメモリ蓄積装置は、画像や位置や
識別とともに撮像装置のアナログ信号データ出力
をデジタル信号に変換するROMプログラムを含
んだマイクロプロセツサによつて制御されるラン
ダムアクセスメモリ形式のものである。本発明に
よれば、音声合成装置の用語メモリが習字や製図
技術の向上用の教育訓練装置の用途に適要されて
いるのである。このために、教育訓練装置に含ま
れている音声合成装置によつて達成される音声の
ことばには、アルフアベツトの文字やアラビア文
字を書いたり“円”、“矩形”、“星印”などを描く
ことを命じるような一連の命令が含まれているの
である。また、音声合成装置の用語メモリには、
教育訓練装置によつて要求された指示と比較し
て、書き込み面上に使用者によつて書き込まれた
記号の撮像装置の分析に基づく多数の評価用の応
答を有しているのである。このようにして、本発
明による教育訓練装置は使用者の習字や製図の技
術を向上する目的に使用することができるのであ
る。

最初に、本発明の教育訓練装置は、1980年５月
27日出願の米国特許出願第153342号に開示されク
レームされている広い概念のより特殊な用途を表
しているものである。この米国特許出願には、撮
像処理装置を介した光学的文字識別装置と、映像
装置によつて見たところのものを理解し包括的そ
れを反映する音声合成装置とを組み合わせた教育
訓練装置が説明されている。本発明の教育訓練装
置は、使用者の習字や製図技術の向上を目的とし
ているものであるが、特に就学前の子どもたちや
小学校の低学年の子どもたちにアルフアベツトの
文字やアラビア数字などの外形状を教えたりこの
ような文字や記号を適正な方法で書くことを教え
ることを促進することに特にその目的がおかれて
いるものである。

〔実施例〕

第１図は、本発明によつて構成される教育訓練
装置のブロツク図を示すものであり、使用者の習
字や製図技術を向上させるための教育訓練装置を
提供しているものである。第１図の教育訓練装置
は、光学的文字識別処理サブシステムが音声合成
サブシステムと結合された複合システムであり、
光学的文字識別処理サブシステムの光学的撮像装
置１１の形式の視覚検出装置の撮像視野内に書き
込み面１０が配設されている。書き込み面１０
は、例えばいわゆる“マジツクスレート”のよな
もので構成されているものであつて、“マジツク
スレート”は適当なワツクスで被した、例えば厚
紙のような、黒色または色のつけられた厚手の裏
張り層上に配設された半透明のプラスチツク材で
構成されている。このような“マジツクレート”
は、鉄筆のようなもので薄いプラスチツクの半透
明のシート状に記号などを書くことにより下側に
ある厚手のうら張り層の黒色または色付きの面が
薄い半透明のシートを通して現れるようになつて
いるものであつて反復して使用することができる
のである。この書き込まれた記号などは、薄い透
明のプラスチツクシートをワツクスコーテイング
された裏張り層の表面から持ち上げることにより
“マジツクスレート”上から消すことができるの
である。しかしながらこの書き込み面１０は、た
とえば一枚一枚はがすことができる一束の紙
（paper tablet）や供送できる巻紙のような紙、
“ライトペン”を使用して除去できるような記号
を作ることのできる電子式の書き込みスクリーン
のようなものであつてもよい。

撮像装置１１は、いくかの適当な形式の１つを
とることができる。例えば、テレビカメラ、ビジ
コンのような電気的に走査するフオトセンサであ
つてもよいし、観察部を横切るセンサまたはミラ
ーが機械的手段により移動されているような機械
的に走査されるようなフオトセンサであつてもよ
いし、またチヤージカツプル素子のアレーや複数
個の個別の点を持つているマトリツクスアレーの
ような“凝視型（staring）”多重素子アレーのよ
うなものであつてもよい。好ましくは、撮像装置
１１は、マトリツクス状に32×32のアレーエレメ
ントを有する単一の撮像チツプ上のチヤージカツ
プル素子の撮像アレーであることがよい。さら
に、撮像処理サブシステムには、メモリ１２と、
内蔵された文字識別比較器を有するマイクロプロ
セツサ１３の形式のデータプロセツサを有してい
るのである。メモリ１２は、撮像装置１１からの
信号データ出力を受け入れることができる蓄積容
量を有したランダムアクセスタイプのものが好ま
しい。ランダムアクセスメモリ１２は、例えば撮
像セルのアレーに対応した32×32ビツトの小さな
蓄積容量のものであつてもよい。ランダムアクセ
スメモリ、すなわちRAM１２は、撮像装置１１
の出力に接続され、二進値の“０”からなる白い
ピクセルと二進値の“１”からなる黒いピクセル
を指定する行と列のビツトに配設されているので
ある。RAM１２の内容は書き込み面１０上に書
き込まれた記号や文字を示す視野内に配設された
対象に対応する撮像装置１１の観察面上に受け入
れた画像のデジタル像を形成しているのである。
マイクロプロセツサ１３は、光学的文字識別処理
サブシステムおよび音声合成サブシステム用の中
央処理装置として作動する。マイクロプロセツサ
１３は、RAM１２の内容をチエツクするマイク
ロコントローラを有する。さらに、マイクロプロ
セツサ１３は、マイクロプロセツサを制御するた
めの命令用のプログラムを有したリードオンリメ
モリ（ROM）を有している。このROMは、例
えば、何かがあればどこにあり、そのものがどの
くらいの大きさであるかという撮像装置１１の撮
像視野内の個々の対象の位置付けである画像の位
置付けと識別化を伴つた画像信号データ用のアナ
ログデジタル変換の機能を有しているのである。
さらに、マイクロプロセツサ１３は、その計算動
作の間データを蓄積するためのランダムアクセス
メモリRAMを有していて、例えば、“アルフア
ベツトの文字”や“アラビア数字”のような多数
の対象のデータ構造がフアームウエアの形で蓄積
されていて、RAM１２の中に蓄積されている画
像を構成しているデジタルデータと比較されるよ
うになつている。このために、マイクロプロセツ
サ１３はデータ処理機能の一部として文字識別比
較器の形式で分析手段を有していて、この文字識
別比較器は、RAM１２からのデジタル画像デー
タとマイクロプロセツサ１３のRAMに蓄積され
たフアームウエア間の比較分析の結果決定される
分析信号出力を発生するようになつているのであ
る。このマイクロプロセツサ１３は、テキサス州
ダラスのテキサスインストルメントインコーポレ
イテイドによつて製造されるTMS8080マイクロ
プロセツサやTMS9980マイクロプロセツサなど
であつたり、またこの教育訓練装置に望まれる複
雑さの度合いにより、適切な他のマイクロプロセ
ツサを使用することができるものである。この意
味において、比較的複雑でない光学的文字識別装
置が経済性の上から好ましいが、教育訓練装置の
画像処理装置として適切なものであればどんな光
学的文字識別装置を使用してもよい。しかしなが
ら1980年２月28日に出願された米国特許出願第
115986号（米国特許第4415880号明細書）に開示
され、クレームされているようなより複雑な光学
的文字識別装置を使用することができるものであ
る。

以上記述したように、光学的文字識別サブシス
テムは音声合成電子回路１４、用語メモリ１５お
よび上記音声合成回路１４の出力に接続された音
変換回路を有した音声合成サブシステムと結合さ
れていて、上記音変換回路は、上記音声合成電子
回路１４からの音声出力を音のエネルギーに変換
するのに適したローパスフイルター１６オーデイ
オアンプリフアイア１７およびスピーカー回路１
８を有しているのである。そして、例えば、この
音声合成電子回路１４は、例えばテキサス州ダラ
スのテキサスインストルメントインコーポレイテ
イドによつて製造されるTMC0280音声合成チツ
プのような音声合成用半導体チツプを有した線型
予測コーテイング技術を使用することができるの
である。このチツプは、デジタルに蓄積された音
声の内容の連続的に読み出された単一のフレーム
からなつていて、1978年４月28日に出願された米
国特許出願第901393号（米国特許第4209836号明
細書）に開示されているようなタイプのものであ
る。この特定の音声合成技術は、デジタル入力に
よつて構成される人間の音道の電気的可変モデル
を利用しているのである。デジタル構成の入力と
共に、ピツチや他の刺激のデジタル信号が印加さ
れ、リードオンリタイプである用語メモリ１５を
介して音声合成チツプ１４へのデジタル情報入力
により要求され識別される音声を表すアナログ信
号を発生するようになつている。前述したように
デジタルにコード化された音声（例えばことばや
節や文章）は用語メモリ１５の中に蓄積され、そ
れから、マイクロプロセツサ１３の文字識別比較
器からの分析出力信号によつて決定されるように
音声合成チツプ１４を介してアクセスに応答して
要求されるように音声合成チツプ１４に印加され
るのである。また、他の音声合成装置も本発明の
教育訓練装置に使用することができるものであ
る。

従来、書き込み面１０の記述を除いて、本発明
による教育訓練装置の構成要素は1980年５月27日
出願の米国特許出願第153342号に開示されクレー
ムされているような教育訓練装置に相当するもの
である。本発明の教育訓練装置は、使用者の習字
や製図技術を改良するための特殊目的の教育訓練
装置として役立つものである。このために教育訓
練装置の構成要素は、筐体２０（第２，３，４
図）の内部または上に取り付けられていて、筐体
２０には命令手段が設けられて使用者が書き込み
命令を選択できるようになつており、教育訓練装
置用の適当な動作順序で撮像装置１１や音声合成
電子回路１４を作動できるようになつているもの
である。命令手段は、マイクロプロセツサ１３に
電気的に接続されたキーボード２１の形態にでき
る。キーボード２１は適切な形式を取ることがで
き、第２図および第３図の教育訓練装置の実施例
に示すように、複数個の手動動作スイツチ２２を
有し、これにより、習字や製図技術の訓練用とし
て動作の間教育訓練装置に指示の入力を与えるよ
うになつているのである。また、教育訓練装置は
好ましくは適当なデイスプレイ２３を有してい
て、第２，３および４図の実施例に示すように書
き込み面１０と隣接するように教育訓練装置の筐
体２０上の上表面上にデイスプレイ２３を配置し
得る。しかしながら、本発明の精神の範囲内にお
いて、以下の説明から明らかなように、デイスプ
レイ２３を教育訓練装置の構成から除去すること
も可能なものである。このデイスプレイ２３は、
例えば真空螢光表示管や、発光ダイオードのアレ
ーによつて形成されるデイスプレイや、液晶デイ
スプレイやエレクトロクロミイツクデイスプレイ
やプラズマ放電デイスプレイなどの種々の形式を
使用することができるものである。一例として、
このデイスプレイは1978年９月14日に出願された
米国特許出願第942226号（米国特許第4224615号
明細書）に開示されているような液晶デイスプレ
イであつて、ここにおいて、キーボードはデイス
プレイの中に組み込まれこのデイスプレイが、キ
ーボードを構成している１つ以上の容量型スイツ
チの作動によつて入力情報を受信するようになつ
ているものである。この種の液晶デイスプレイに
おいては、容量型のスイツチには、使用者の指の
押圧に応答して液晶デイスプレイのリアプレート
の方にたわむ前側のフレクシブルな基板があると
いう以外には作動部分が本質的にないものであ
る。使用者が指を押すことによるその選ばれた部
分の前側のフレクシブル基板の押圧は、前側の基
板と後側の壁との間の液晶材の厚さを減少させ、
これによつて前側のフレクシブル基板の押圧され
た部分に相当する部分の液晶デイスプレイの導電
片に関連するインピーダンスを変える。このよう
なデイスプレイ２３が本発明による教育訓練装置
の構成要素として含まれている場合には、複数個
の手動作動スイツチ２２を有したたキーボード２
１を、1978年９月14日に出願された米国特許出願
第942226号（米国特許第4224615号明細書）に記
載された方法でその中に組み込むことができる。

キーボード２１上の各スイツチ２２について
は、例えば、オンオフモードキー、指示モードキ
ー、相互作用モードキー、撮像作動モードキー、
評価分析モードキー、デイスプレイ作動モードキ
ーなどのようなモードキーとして多くくのキース
イツチポジシヨンが利用されているのである。

教育訓練装置は、バツテリから電源が供給され
たり、または120ボルトの交流電源のような外部
の電源から電源が供給されるようになつているの
である。筐体２０は例えば注入モールドプラスチ
ツクを使用した適切な材料のものである。例え
ば、第１図のブロツク図に示した構成要素を含む
教育訓練装置の３つの実施例が第２図、第３図お
よび第４図にそれぞれ示されている。第２図にお
いては、光学的文字識別サブシステムの光学的文
字撮像装置１１が、筐体２０の上表面に取り付け
られていて、そこに書き込み面１０およびデイス
プレイ２３が配設されているのである。このた
め、筐体２０の上表面に取り付けられ、そこから
上方に垂直に伸び出している真直ぐなチユーブラ
形の台ないし棒３０を有した光学撮像装置１１用
の取り付けブラケツトが設けられているのであ
る。撮像装置用のフードまたはケース３１が、直
立した棒３０の先端部に回転自在に取り付けられ
ている。光学的撮像装置１１をマトリツクス
RAM１２を介してマイクロプロセツサ１３に接
続する電気用の導線が、チユーブラ状の棒３０を
通過してマイクロプロセツサ１３が設けられてい
る筐体２０の内部に延長されているのである。さ
らに、回転自在に取り付けられているフードまた
はケース３１は好ましくは光学的撮像装置１１を
作動させるためのオンオフスイツチ（図示せず）
を有している。フード３１は、筐体２０の上表面
に配設されている書き込み面１０に対して光学的
撮像装置１１を位置合せできるように教育訓練装
置の使用者によつて取り扱われる。このように光
学的撮像装置１１は、観察部内に書き込み面１０
の全表面をその視野内に含み、これにより書き込
まれた記号などの形状を表示する信号出力データ
を発生するよう、書き込まれた記号や文字を見る
ことができるようになつているのである。

第２図に示す教育訓練装置の実施例は書き込み
面１０の上方であつて、筐体２０の外部に光学的
撮像装置１１を有している。第３図および第４図
に示す実施図においては、光学的撮像装置１１
は、書き込み面１０の全面積部分を撮像視野内に
含むように、筐体２０の内部であつて、上表面の
下側に配設されている。第３図の実施例において
は、光学的撮像装置１１は、書き込み面１０と関
連するように、筐体２０の内部であつて、書き込
み面１０の下側に直接設けられている。第４図の
実施例においては、光学的撮像装置１１は、筐体
２０の内部であつて、書き込み面１０に対してオ
フセツトした関係の状態で配設されている。この
実施例においては、撮像装置１１の視野を書き込
み面１０と位置合せするように、書き込み面１０
と撮像装置１１との間に簡単な光学系がはさまれ
ているのである。このため、光学系を筐体２０の
中に離融した関係で配設されたレンズ３５と平面
反射鏡３６とで構成し、上記レンズ３５を反鏡鏡
３６と撮像装置１１との間に配設してもよい。反
射鏡３６は、書き込み面１０の全表面部分の画像
が反射鏡３６から反射されて、レンズ３５を通し
て撮像装置１１によつて観察できるように角度付
けて位置付けられているのである。さらに、書き
込み面１０にはプラスチツク材から成るフレーネ
ルレンズ３７を配してもよく、このフレーネルレ
ンズ３７は反射鏡３６に対向した裏面側に対称な
突出部から成るアレーを有している。フレーネル
レンズ３７は、書き込み面１０上に描かれた記号
などを以下に説明するような適当な分析を行うよ
うに適当な解像度を持つて反射鏡３６の反射面に
伝達するのに適した比較的安価なレンズ構造であ
る。

本発明の教育訓練装置を作動するには、使用者
は、押しボタンスイツチ２２を押すことによつて
教育訓練装置をターンオンないしは作動させる
か、あるいはキーボードスイツチ２１上のキース
イツチポジシヨンを作動させるようにすればよ
い。それから、使用者は、指示モードキー２２を
押すことにより、マイクロプロセツサ１３を介し
て音声合成装置１４、またはデイスプレイ２３、
または両者を作動させ、これにより、書き込み面
１０上に特定の文字やシンボルや対象やまたはし
るしなどを書き込む、旨ユーザーに対して音声的
な指示または可視的な指示を与えるようになつて
いる。使用者は、書き込み面１０上に書き込むこ
とにより指示モードキーの作動を介して決定され
る作業を完了すると、使用者はそれから撮像装置
作動用のモードキーを作動させる。するとこれに
より、教育訓練装置の光学的文字識別サブシステ
ムが起動される。このようにすると、使用者によ
つて書きこまれた書き込み面１０上の記号等は撮
像処理装置１１の視野上にあらわれるのである。
撮像装置１１は信号出力を発生し、それはRAM
１２によつて受け入れられる。RAM１２の内容
は、書き込み面１０上に書き込まれた記号などに
対処する撮像装置１１の撮像視野面上に受け入れ
られた画像のデジタル画像である。それから、マ
イクロプロセツサ１３は、指示モードキーの作動
によつて前に使用者に音声的または可視的に与え
られている特定の選択された指示に対する適正な
応答に関連して書き込み面１０上に現らわれた信
号などを分析し照合する。マイクロプロセツサ１
３の文字識別比較器によつて行なわれる書き込み
面１３上に書かれたないしは描かれた記廊などの
分析は、1980年５月27日出願の米国特許出願第
153342号に記載されている内容と同じようにして
行なわれるのである。本発明においては、書き込
み面１０上に使用者によつて書き込まれた記号な
どを、確認のために選ばれた特定の指示に従つ
て、マイクロプロセツサ１３のRAMフアームウ
エア内に含まれている特定の特性データと比較し
さえすればよい。それから使用者が、評価分析モ
ードキーを作動させると、音声合成サブシステム
を介して音声の評価が、またはデイスプレイ２３
を介して可視的な評価が出力され、使用者によつ
て与えられた書き込みの適性を特定の指示に応答
してコメントするようになつているのである。

例えば第５ａ図ないし第５ｂ図を参照すると、
使用者による指示モードキーの作動によつて音声
合成サブシステムまたはデイスプレイ２３または
両者によつて与えられた選択指示が、文字“Ｎ”
を印字することを要求することを仮定する。この
場合に、使用者がこの特定の指示を実行するのに
第５ａ図に示すような記号を書いたとすると、教
育訓練用の音声合成サブシステムによつて与えら
れる音声による評価は、たとえば「“Ｎ”の文字
が逆向きに書かれている。もう一度書きなおしな
さい。」である。この音声による評価は適正に書
かれたＮをデイスプレイ２３上に示すことによる
選択された指示に対する正しい応答をデイスプレ
イ２３上に示すという可視的な方法を伴うことも
できる。また、使用者が第５ｂ図に示すような
“Ｎ”を書いた場合には、教育訓練用の音声合成
サブシステムによる音声の評価は、たとえば“正
解です。正しくく“Ｎ”を書きましたね。”であ
る。同様にして、第５ｃ図および第５ｄ図に示す
ような場合にも同様のことが適要される。この場
合には音声合成装置によるユーザーへの選択され
た指令は、“数字の３を書きなさい。”というもの
である。

キーボード２１については、キースイツチポジ
シヨンに対して多くの変型が可能であり、また使
用者が教育訓練装置によつてことばで要求された
手続きをとり、選択された指示に応答して、ある
特定の記号を書くやり方についても多くの変型が
可能である。このように、教育訓練装置の完全な
操作手順をステツプ毎にやりとげるようにデイス
プレイ２３上に現われる可視的学習援助装置とい
つたものを構成することができる。さらに、パネ
ルは、“待て”や“次のステツプへ行け”などの
表示された部分を照明して、これによりキーボー
ド２１上に設けられた各モードキーの連続的な動
作を助けるようにしてもよい。例えば、撮像装置
作動用のモードキーを作動した後には、パネル上
の“待て”の表示が明るくなるようになつてい
る。撮像装置１１が書き込み面１０を観察し、マ
イクロプロセツサ１３が記号情報を抽出した時、
パネル上の“待て”は消え、それから、“次のス
テツプへ行け”という表示が明るくなる。

マイクロプロセツサ１３のRAMの内容の程度
は、たとえば“文字”や“アラビア数字”などに
加えて簡単な図形を、それぞれの記号等に対応し
た輪郭データ構造としてRAM内のフアームウエ
アの中に含むようなものである。例えば、前述し
た1980年５月27日出願の米国特許出願第153342号
の図面に示されているような対象が、マイクロプ
ロセツサ１３のRAMの中のフアームウエアとし
て蓄積される“特性データ”として含まれていて
もよいのである。従つて、音声による指示は、例
えば、“円”、“矩形”、“星印”などのような簡単
な対象を抽くように使用者に指示するものを含む
ように拡張することもでき、また前述したよう
に、特定の絵の指示に対して書き込み面１０上に
ユーザーによつて抽き込まれた絵の分析や確認に
基いて適当な評価コメントを含むようにすること
もできるのである。

マイクロプロセツサ１３と音声合成用電子回路
１４とに別々のROMを有するように説明した
が、この教育訓練装置は、マイクロプロセツサ１
３と音声合成用電子回路１４との両方に利用でき
る単一のROMのみを有するように構成すること
もできる。後者の場合には、輪郭の“特性デー
タ”を有するフアームウエアは、マイクロプロセ
ツサ１３がそれに従つて作動するROMプログラ
ムや音声合成用電子回路１４用の用語と共に
ROMの中に蓄積される。さらに、この点に関し
ては、1979年５月８日に発行されたポーランドの
米国特許第4153937号に開示され、クレムされて
いるようなプラグイン式のパツケージモジユール
をROMとして使用することもできる。複数個の
このようなプラグイン式のモジユールは、習字や
製図技術を向上させる種々様々の教育訓練を行な
うことができ、本発明の教育訓練装置に設けるこ
とができ、そしてこのようなROMモジユールの
１つをマイクロプロセツサ１３に選択的にプラグ
インすることができる。

最後に、音声合成装置は、最も簡単な形におい
ては、教育訓練装置から取り除くことができ、こ
の場合には使用者に対する書き込み指示は、デイ
スプレイ２３によつて可視的に表示されたり、ま
たは個別のフラツシユカードによつて可視的に表
示される。この場合には、使用者は選択された指
示に従つて、書き込み面１０上に“文字”や“ア
ラビア数字”やまたは“絵”などをコピーし、コ
ピーした記号の評価がデイスプレイ２３上に可視
的に表示することができる。

図示され、説明された本発明の実施例における
種々の変更は、特許請求の範囲に記載された本発
明の範囲や原理から逸脱することなく当業者に容
易にできるものであることは自明である。

〔発明の効果〕

この発明による教育訓練装置の実施例は以上の
とうりであり、光学的な撮像処理と、この結果を
識別する識別処理とさらにこの結果を反映させる
音声合成処理によつて、使用者の習字や製図技術
の向上、特に文字や数字などの外形状を教えたり
このような文字や記号を適正な方法で書くことを
教えることを有効に促進することができる。

以上の説明に関連して更に以下の事項を開示す
る。

(1) 教育訓練や娯楽のための教育訓練装置であつ
て、上記教育訓練装置は、 使用者が書き込み作業を行うように、使用者
に指示を与える命令手段と、 使用者が上記命令手段によつて与えられた指
示を実行するために、記号等を書き込むための
書き込み面と、 上記書き込み面の面積に相当する撮像視野を
有し、書き込まれた記号等を撮像し、上記記号
等の外観を表わす信号データ出力を提供する撮
像手段と、 上記撮像手段の出力に接続されていて、そこ
からの信号データ出力を受信し、この信号デー
タ出力を二次元的な画像情報として記憶する第
１メモリ手段と、 少なくとも複数個の記号等のデータ構造を提
供する内蔵フアームウエアを持つた第２メモリ
手段を有し、上記第１メモリ手段の出力に接続
されていて、上記撮像手段の上記記号データ出
力で与えられる上記二次元的な画像情報の信号
と上記第２メモリ手段のフアームウエア内の上
記信号データ出力と最も近似しているデータ構
造との比較分析により決定される分析信号出力
を与えるように、上記撮像手段の上記信号デー
タ出力で与えられる二次元的な画像情報の信号
と上記第２メモリ手段のフアームウエアで与え
られるデータ構造とを比較するための実行命令
を有しているデータ処理装置と、 上記データ処理装置の出力に接続されてい
て、その分析信号出力を受信し、上記データ処
理装置からの分析信号出力の内容に対応した音
響信号出力を発生して、上記命令手段によつて
与えられた特定の命令に関連して上記書き込ま
れた記号等の正誤を評価する音声合成手段と、 上記音声合成手段に接続されていて、そこか
ら受信した音響信号出力を可聴音響に変換し
て、上記命令手段で与えられた指示に関係して
使用者の書き込み応答を批評するスピーカー手
段と、 上記データ処理装置に動作可能に接続され、
使用者に関連する情報を表示するための表示手
段と、 を有する教育訓練装置。

(2) 第１項記載の教育訓練装置において、上記表
示手段は上記音声合成手段に動作可能に関連し
ていて、書き込み作業を実行するための上記命
令手段からの特定の指示に応答して適正な記号
等の表示を使用者に与える教育訓練装置。

(3) 第２項記載の教育訓練装置であつて、上記表
示手段上に表わされた適正な記号等の表示は、
使用者によつて書き込み面上に書き込まれた記
号等と上記表示手段上に表われた記号等との比
較を反映して、上記音声合成手段からの音響信
号出力に応答したスピーカー手段から音声コメ
ントを伴うようになつている教育訓練装置。

(4) 教育訓練装置であつて、上記教育訓練装置
は、 使用者が書き込み作業を行うように、使用者
に指示を与える命令手段と、 使用者が上記命令手段によつて与えられた指
示を実行するために、記号等を書き込むための
書き込み面と、 上記書き込み面の面積に相当する撮像視野を
有し、書き込まれた記号等を撮像し、上記記号
等の外観を表わす信号データ出力を提供する撮
像手段と、 上記撮像手段の出力に接続されていて、そこ
からの信号データ出力を受信し、この信号デー
タ出力を二次元的な画像情報として記憶する第
１メモリ手段と、 少なくとも複数個の記号等のデータ構造を提
供する内臓フアームウエアを持つた第２メモリ
手段を有し、上記第１メモリ手段の出力に接続
されていて、上記撮像手段の上記信号データ出
力で与えられる上記二次元的な画像情報の信号
と上記第２メモリ手段のフアームウエア内の上
記信号データ出力と最も近似しているデータ構
造との比較分析により決定される分析信号出力
を与えるように、上記撮像手段の上記信号デー
タ出力で与えられる二次元的な画像情報の信号
と上記第２メモリ手段のフアームウエアで与え
られるデータ構造とを比較するための実行命令
を有しているデータ処理装置と、 上記データ処理装置の出力に接続されてい
て、その分析信号出力を受信し、上記データ処
理装置からの分析信号出力の内容に対応した音
響信号出力を発生して、上記命令手段によつて
与えられた特定の命令に関連して上記書き込ま
れた記号等の正誤を評価する音声合成手段と、 上記音声合成手段に接続されていて、そこか
ら受信した音響信号出力を可聴音響に変換し
て、上記命令手段で与えられた指示に関係して
使用者の書き込み応答を批評するスピーカー手
段とを有し、 上記書き込み面は、紙で形成されている教育
訓練装置。

(5) 教育訓練装置であつて、この教育訓練装置
は、 筐体と、 この筐体の表面に配設されていて、作動時に
それぞれが異る指示を構成するように設けられ
た複数個の手動作動スイツチを有するキーボー
ドと、 上記筐体の表面に設けられていて、使用者が
記号等を書き込むことにより上記キーボード上
の選択されたスイツチ動作によつて決定される
指示を実行するうになつている書き込み面と、 上記筐体と作動可能に関連していて、上記書
き込み面の面積に相当する撮像視野を有し、書
き込まれた記号等を観察するとともに、この記
号等の外観を示す信号データ出力を提供する撮
像手段と、 上記撮像手段の出力に接続され、そこからの
信号データ出力を受信し、上記信号データ出力
を二次元的な画像情報として記憶する第１メモ
リ手段と、 上記筐体内に設けられていて、少なくとも複
数個の記号等の形状のデータ構造を有する内蔵
フアームウエアを有している第２メモリ手段を
有していて、上記第１メモリ手段の出力に接続
され、上記撮像手段の上記信号データ出力によ
つて与えられる上記二次元的な画像情報の信号
と上記信号データ出力に最も近似する上記第２
メモリ手段のフアームウエア内のデータ構造と
の比較分析により決定される分析信号出力を提
供すするように、上記撮像手段の信号データ出
力によつて与えられる二次元的な画像情報の信
号と上記第２メモリ手段のフアームウエアによ
つて与えられるデータ構造とを比較するための
実行命令を有しているデータ処理装置と、 上記筐体内に設けられていて、上記データ処
理装置の出力に接続され、その分析信号出力を
受信し、上記データ処理装置からの分析信号出
力の内容を反映した音響信号出力を発生し、上
記キーボード上の作動スイツチによつて決定さ
れる特定の指示に関連して書き込まれた記号等
の正誤を評価する音声合成手段と、 上記筐体内に設けられていて、上記音声合成
手段に接続され、そこから受信した音響信号出
力を音声に変換して、上記キーボード上の作動
スイツチによつて決定される指示に関連して使
用者の書き込み応答を評価する音声信号を出力
するスピーカー手段と を有している教育訓練装置。

(6) 第５項記載の教育訓練装置であつて、上記キ
ーボードと上記書き込み面とは、上記筐体の上
表面上に配設されている上記訓練装置。

(7) 第６項記載の教育訓練装置であつて、上記撮
像手段を上記筐体上に配設する取り付け手段を
有していて、上記書き込み面と関連して上記筐
体の上表面の上部に上記撮像手段を配設する上
記教育訓練装置。

(8) 第６項記載の教育訓練装置であつて、上記撮
像手段は上記筐体内に設けられていて、筐体の
上表面の下側に配設されている上記教育訓練装
置。

(9) 第６項記載の訓練装置であつて、上記筐体の
上表面に配設され、上記データ処理装置に動作
可能に接続されていて、使用者に関連する情報
を表示するための表示手段を有している上記教
育訓練装置。

(10) 教育訓練装置であつて、この教育訓練装置
は、 使用者が書き込み作業を実行するように、使
用者に指示をするための命令手段と、 使用者が上記書き込み手段によつて与えられ
た指示を実行するように、記号等を書き込む書
き込み面と、 上記書き込み面の面積に相当する撮像視野を
有し、書き込まれた記号等を観察し、その記号
等を表わす記号データ出力を提供する撮像手段
と、 上記撮像手段の出力に接続され、そこからの
信号データ出力を受信し、この信号データ出力
を二次元的な画像情報として記憶する第１メモ
リ手段と、 少なくとも複数個の記号等の形状を示すデー
タ構造を有する内蔵されたフアームウエアを持
つた第２メモリ手段を有していて、上記第１メ
モリ手段の出力に接続され、上記撮像手段の上
記信号データ信号によつて与えられる上記二次
元的な画像情報の信号と上記信号データ出力と
最も近似する第２メモリ手段のフアームウエア
内のデータ構造との比較分析の結果決定される
分析信号出力を提供するように、上記撮像手段
の信号データ出力によつて与えられる二次元的
な画像情報の信号と上記第２メモリ手段のフア
ームウエアによつて与えられるデータ構造とを
比較するための実行命令を有しているデータ処
理装置と、 上記データ処理装置の出力に動作可能に接続
され、その分析信号出力を受信し、上記命令手
段によつて与えられた指示に関連して使用者の
書き込み応答を評価する評価手段と、 を有している教育訓練装置。

(11) 第10項記載の教育訓練装置であつて、上記評
価手段は、使用者の書き込み応答の評価を表示
する教育訓練装置。

(12) 第10項記載の教育訓練装置であつて、上記評
価手段は、使用者の書き込み応答の評価を音声
的に行う教育訓練装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による使用者の習字や製図技
術を向上させるための教育訓練装置のブロツク
図、第２図は第１図のブロツク図で示した教育訓
練装置の一実施例を示す斜視図、第３図は第１図
に示すブロツク図の教育訓練装置の他の実施例を
示す斜視図、第４図は本発明の教育訓練装置の他
の実施例の断面図、第５ａ図ないし第５ｄ図は与
えられた指示に応答して、第１図の教育訓練装置
の使用者によつて描かれた記号を示している図で
ある。 １０…書き込み面、１１…撮像装置、１２…ラ
ンダムアクセスメモリ、１３…マイクロプロセツ
サ、１４…音声合成装置、１５…リードオンリメ
モリ、１６…フイルタ、２１…キーボード、２３
…デイスプレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用者が書き込み訓練を実行するように、使
   用者に指示をするための命令手段と、 使用者が上記命令手段によつて与えられた書き
   込み指示を実行するように、記号等を書き込む書
   き込み面と、 上記書き込み面の面積に相当する視野を有し、
   上記書き込み面に書き込まれた記号等を光学的に
   読み取り、その読み取つた記号等を表す信号デー
   タを出力する撮像手段と、 上記撮像手段の出力に接続され、そこからの信
   号データを受信し、この信号データを二次元的な
   画像情報として記憶する第１メモリ手段と、 少なくとも複数個の記号等の形状に関するデー
   タを内蔵する第２メモリ手段を有し、上記第１メ
   モリ手段からの上記二次元的な画像情報と上記第
   ２メモリ手段のデータとを比較し、上記命令手段
   によつて与えられた特定の命令に関連して書き込
   まれた記号等の正誤を評価するための分析信号出
   力を提供するデータ処理装置と、 上記データ処理装置の出力に接続されていて、
   上記データ処理装置からの分析信号出力の内容に
   対応した音響信号出力を発生する音声合成手段
   と、 上記音声合成手段に接続されていて、当該音声
   合成手段から受信した音響信号を可聴音響に変換
   するスピーカ手段と、 を有する教育訓練装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の教育訓練装置で
   あつて、上記命令手段は上記音声合成手段に動作
   可能に接続され、上記音声合成手段は上記命令手
   段からの選ばれた指示信号に応答し、上記スピー
   カー手段が上記命令手段からの選ばれた指示信号
   に応答して使用者に音声指示を与えるように、上
   記選ばれた指示信号の内容に対応した音響出力を
   発生するようになつている教育訓練装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の教育訓練装置で
   あつて、上記命令手段は、作動に応じてそれぞれ
   が異なる指示を構成出来るように設けられた複数
   個の手動スイツチを有するキーボードを有してい
   て、このキーボードは、使用者によつて上記複数
   個のスイツチの１つが選択されることにより書き
   込み作業の実行に関連した特定の指示が使用者に
   伝達されるように、上記データ処理装置に動作可
   能に接続されている教育訓練装置。