JPH05505687A - 力および位置に基づく情報収集用手書き装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 力および位置に基づく情報収集用手書き装置発明の背景 この発明は、手動データ収集に関し、詳記すると開設者が誰であるかを識別し、 上記開設者が情報入力の形で何をしているかを識別し、および／または上記開設 者の神経筋の状態を決定するためのデータ収集装置に関するものである。この発 明は特に、針すなわちペン（ｓｔｙｌｕｓ）または類似の書込み器具を介する、 ＸＹ位置および圧力認識および情報入力の技術に関するものである。

過去に、若干の形式のデータ入力用の針を用いる２つの別の技術が発達した。一 方の技術では、一平面上の針のＸＹ位置を認識するために発達した。若干形式の 針と相互に作用する、デジタイザパッドがこの技術の部類に属し、上記パッドの 表面の２つの寸法で上記針の位置を感知するものである。

他方の技術においては、針がさらされる移動および／または力を追跡するために 技術が発達した。この後者の技術は、主として特性の検証と認識に用いられるが 、データ入力には用いられず、何故なら−ば針を介して収集した情報をＸ７位１ 情報に翻訳しようとすれば、キャラクタその地間種類のものを解読する必要があ り、データ入力が比較的不正確になるからである。さらに詳記すれば、一平面上 の針の眞の位置を、針の力情報からだけ引き出すことは事実上不可能なことが確 認された。何故ならばとりわけ上記針と書込み面との間の相互作用、上記書込み 面に対する針の方向法めが、横揺れ、縦揺れおよび片揺れ位置決め、および針内 感知器の位置決めを含むからである。ゆえに、純粋データ入力の装置として針を 使用することは多少評判が悪かった。

一方、針は特性検証のある部類に対して極めて有用である。

例えば、他の人々と共にこの発明の共同発明者の一人によって開発された３軸線 力怒知ペンを用いる自動特性検証装置は、特性検証にとって極めて有効な工具で あることが解った。［３軸線力感知ペンを用いる自動特性検証」　（“Ａｕｔｏ ｍａｔｉｃ　ＳｉｇｎａｔｕｒｅＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　ａ　 Ｔｈｒｅｅ−Ａｘｉｓ　Ｆｏｒｃｅ−５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｐｅｎ”）の表題で 、７〜　′　６　パスーム　゛　く　イハ′　−スに　Δ　ＳＭＥ−３Ｎｏ、３ 　ＰＰ、３　３７６　９　Ｂ　（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　 ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ＋Ｍａｎ　＆　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ、　Ｖｏｌｕｍｅ 　ＳＭＥ−１３，Ｎｏ、３．　ＰＰ、３２９−３３７　（Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ　１ ９８３））に発表された論文の技術内容は、参考までに本明細書に組み入れられ てその一部分をなしている。この論文は、本発明に関連して用いられる３軸線力 感知ペンについて説明している。この論文はまた上記力怒知ペンの変換器から抽 出された信号を処理する方法についても説明している。

特性検証に有用なものとして以前から認められていた、この従来形のペンの特徴 の一つは、書込み面上の針の先端において力を感知するその能力である。上記ペ ンの構成に固有のものとはいえ、このペンが１０年間以上も開発され技術上既知 であるが、この特徴の有用性が本明細書で論じる他の出願には認められていない 。例えば、データ入力に対し上記のようなペンを用いる試みがなされたが、先端 に対して不十分なことが解り、データ入力に上記のようなペンを用いる計画は放 棄された。ユ２ピユーマガジン（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｍａｇａｚｉｎｅ）　１９ ７７年３月発行ＰＰ。

４３−５０は、フレイン（Ｃｒａｎｅ）その他による「手動印字キャラクタ用オ ンラインデータ入力装置Ｊ　（Ａｎ　０ｎ−Ｌｉｎｅ　Ｄａｔａ　ＥｎｔｒｙＳ ｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｈａｎｄ−Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ）と題 する論文に言及している。この論文は本明細書に参考までに組み込まれてその一 部分をなしている。この論文は上記ペンの恩知機構の実際の物理学的性質、およ びキャラクタ認識に対するこのペンの使用における初期の試みについて説明して いる。この計画は実用性に乏しいのでその後に放棄された。上記計画が放棄され た理由の一つは、その使用が全使用者に横揺れ、縦揺れおよび片揺れに関して、 ただ１つの方式でペンを保持するように束縛を必要としたからである。

針の構造に基づく技術上周知の、その他の特性検証装置がある。上記技術の代表 として、ハーブスト（Ｈｅｒｂｓｔ）その他に発行された特許、米国特許第４， １２８，８２９号がありハーブストその他による初期の作品を挙げている。ハー ブストによる初期の作品は、動的特性の単一加速度パラメータに基づいていたの に対して、その後のハーブストの特許は、加速度計を通る軸線力および針の軸線 に沿うひずみゲージ測定力に関連する、多軸線加速度パラメータについて説明し ている。この先行発明の補え難いけれども重要な特徴は、上記書込み面と針との 接合点以外の点における加速度の力を、加速度計が測定することである。

ゆえに、針と上記書込み面の交点における、絶対位置か相対位置のいずれかに関 するどんな情報も得ることは事実上不可能である。さらにもしも上記交点におい て加速度が測定できるならば、絶対位置を引き出すことは不可能であるとはいい ながら、上記書込み面上の点の相対位置に関する直接情報を得られよう。

上記点において測定された加速度は、針と書込み面との交点の眞の位置の表示と はならない。実際に構成されるようにこのペンのｖＦｆは、加速度の点および書 込み面上の針の交点の相互作用の特質に関する情報が乏しいために、上記点の推 定位置を安定させることは不可能である。これらの２位置の相互作用は、主体ま たは使用者によって異なる。

ｘＹ位置タブレレフトよびこれと同等のものは公知で、ＸＹ位置は絶対感知で感 知され、そして２位置は力を含み上記タブレフトの面上で感知されると言っても さしつかえない、ともかく、このように測定される力は、針とタブレットの相互 作用の下向きの力から引き出される。これらの構造は、針と書込み面との接触を 感知する以外に、どんな理由があろうとも、先端における力を利用することはな いと考えられる。

重要参考文献としては、エイチ・ディ・フレインおよびジェイ・ニス・オストレ ム（Ｈ，Ｄ、Ｃｒａｎｅ　ａｎｄ　Ｊ、Ｓ、Ｏｓｔｒｅｗ）による「３軸線力感 知ペンを用いる自動特性検証Ｊ　（’ＡｕｔｏｍａｔｉｃＳｉｇｎａｔｕｒｅ　 Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｌｌｓｉｎｇ　ａ　Ｔｈｒｅｅ−Ａｘｉｓ　Ｆｏｒ ｃｅ−３ｅｎｓｉｔｉｖｅＰｅｎ“）と題する、＝　＄　４１６７ｗ　／　Δの シスーム　・よびサイμ　・　スに　Δ　、巻ＳＭＣ４３，Ｎｏ、３．　５月／ ６月１９８３　、　ＰＰ、３２９−３３７．　（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　Ｔｒａｎｓａ ｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ。

Ｍａｎ　ａｎｄ　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　ＳＭＣ−１３，Ｎｏ、 ３．　Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ　１９８３゜ｐｐ、３２９−３３７．　）の論文である 。この文献はとりわけ、偽造として特性を認識する好適技術を説明している。し かし、そこに記載された技術は、固定基準位置に対する位置を感知できなかった ので、単に限定されたキャラクタ認識の可能性しかない。

下記の特許が、従来技術の資料調査において確認された：米国特許第３，７６７ ．９０７号ラドうリフ・ジュニア（Ｒａｄｃｌｉｆｆｅ、　Ｊｒ、）　、針のフ ィルムストリップと関連して針が使用される、数学的相互相関を達成するための 技術を開示。

米国特許第３，９０６，４４４４４号フレインｒａｎｅ）その他、Ｘ−７位置お よびクロック出力に関連する４位置出力を有する針を使用する特性検証システム を開示。

米国特許第３，９１５，０１５号りレイン（Ｃｒａｎｅ）その他、ひずみケージ を用い、かつ先端で力を感知できる書込み器具を開示。

本発明に関連して潜在的に有用な回路を開示。

米国特許第３，９３０．２２９２９号フレインｒａｎｅ）その他、Ｘ−７位１に 関連する４位１出力を有する針およびキャラクタを識別するため一組のデジタル 信号が作られる回路を記載。

米国特許第３，９８８，９３４号カンプヘフナ（Ｋａｗｐｈｏｅｆｎｅｒ）その 他、手書き解析用空間感知装置を記載。

米国特許第４．０４０，０１０１０号フレインｒａｎｅ）その他、χおよびＹお よび圧力入力を用いる手書きを識別する方法および装置を記載。

米国特許第４，０４０，０１１号りレイン（Ｃｒａｎｅ）その他、ＸおよびＹお よび圧力入力を用いる手書きを識別する他の装置を記載。

米国特許第４，０４０，０１２１２号フレインｒａｎｅ）その他、ＸおよびＹお よび圧力入力を用いる手書きを識別する、さらに他の装置を記載。

米国特許第４，０７８，２２６号エルニセ（ＥｅｒＮｉｓｓｅ）その他、書込み 圧力に応答する力の代表信号を生じる特性検証に用いる針に関して記載、書込み 面には上／下方向のみの力であるＺ力が与えられ、針から引き出される力に関連 して感知される。

米国特許第４，０８６，５６７６７号フレインｒａｎｅ）その他、ＸおよびＹお よび圧力入力を用いる手書きを識別する、さらに他の一装置に関して記載。

米国特許第４，１２２，４３５号グリーンアウェイ（Ｇｒｅｅｎａｗａｙ）、書 込み面と針との接触力を高々感知する位置センサに間して記載。

米国特許第４，１２８．８２９号ハーブスト（Ｈｅｒｂｓｔ）その他、前記説明 文にあり。

米国特許第４，１９０，８２０２０号フレインｒａｎｅ）その他、ＸおよびＹお よび圧力入力を用いる手書きを識別する、さらに別の装置を記載。

米国特許第４，２３４，８６８６８号ラブイスａｄｉｃｅ）　、書込み面に直交 する力に関連する情報の収集に用いる圧電−二次成形用樹脂のシートを含む、特 性検証装置または同様のパターン検証装置を記載。

米国特許第４．２４０，０６５号ハウプルツク（Ｈｏｗｂｒｏｏｋ）　、針に装 着したコイルが、面に対し針の接近信号を発するのに用いられる、面に関連する 位置感知装置を記載。

米国特許第４，２８１．３１３号ボールドリッジ・ジュニア（Ｂｏｌｄｒｉｄｇ ｅ、　Ｊｒ、）、表面に対する圧力から引き出した特性ｍｌのため、表面内に構 成した位置感知装置を記載。

米国特許第４，４７５，２３５号グラハム（Ｇｒａｈａｓ）　、タブレットに対 する、位！および下向きの力にたよる特性検証技術を記載。

米国特許第４，４７５，２４０号ブロガルド（Ｂｒｏｇａｒｄｈ）その他、表面 上に針によって作られるマーキングから引き出される正確な情報に従う、光学的 感知器の周りに構成された装置を記載。

米国特許第４．４９５，６４４号バークス（Ｐａｒｋｓ）その他、針の圧力が、 ＸおよびＹ座標の位置情報を感知するため２個の抵抗フィルムを接触させる、変 換器バッドを用いる実時間特性検証用装置に間して記載。この装置は、特性検証 およびキャラクタ認識の両方に有用なものとして記載されている。

ＵＫ特許出願ＧＢ２．０３９．１１８Ａスタンダードテレホン（Ｓｔａｎｄａｒ ｄ　Ｔｅ１ｅｐｈｏｎｅ）　、波形識別技術検証に基づく特性認識装置を記載。

カリフォルニア、メンロパーク（Ｍｅｎｌｏ　Ｐａｒｋ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉ ａ）のニス・アール・アイ・インターナショナル（Ｓ　ＲＩ　Ｉｎｔｅｒ−ｎａ ｔｉｏｎａｌ）における、共同発明者の１人およびその他の人々による研究は、 共同著者であるフレイン（Ｃｒａｎｅ）により、上記文書および他の人々と共に フレインに発行された特許の中で討議されている。

発明の要約 本発明によると、表面上の一点でその表面内の少なくとも一軸線に沿う力を感知 する装置のある針すなわちペン（Ｓｔｙｌｕｓ）、および問題にされている点の 表面の少なくとも一軸線に沿う真の位１を感知する装置のある位置感知パッド、 の組合わせからなる、−表面の一点で直接に情報を収集する装置が提供される。

本発明の方法によると、特性または書面による暗号形式のような他の情報の出現 は、針の先端で力を測定することにより暗号を作るのに関係する動的な力と同時 に登録され、一方で同時に、表面上の針の位置を感知し、この位置から固定基準 位置に対して引き出される。

この発明は、書面による暗号の開設に関連する空間パターンおよび力の同時登録 ができる。上記パターンは電子形式で登録することもでき、その後電子型板と比 較される。

全般に、本発明による装置を使用して収集される情報に３つの部類がある。情報 の第１部類は、書出しプログラムの同一性である。情報の第２部類は、書面資料 の情報量であり、そして情報の第３部類は、書出しプログラムの状態である。同 一基礎処理が、情報の３部類すべてに対して、情報の分析点まで用いられる。お のおのの場合、入力情報を標準と比較し、そして入手したいとめる情報を確証ま たは識別するため適当な距離を加える機構が必要である。

特性検証装置のために、特性の動力学がその開設に関連するダイナミックパター ンとの相関により確認される。

この装置は医学的適用において有用である。上記針の先端部の力に関する情報は 、使用者の神経筋装置の状態を解析するために、同一使用者により事前に作られ たパターンと比較される。

パーキンソン病のような状態の症状は、特にふるえその地間種類のものとして明 白であり、これは空間および力のパターンの電子的登録の解析によって診断され る。この装置はまた、顕微鏡写真および独特な手および腕の速度と加速度を含む 、他の症状を研究するのにも用いられる。

ＸＹタブレントだけで、手書き情報のある形式を認識するのに特に有用なことは 解っているが、暗号の開設に関連する登録または力の入力の付加的組合わせは、 個々のキャラクタを認識するのに有用である。特に、カーソルの先端の下向きア ナログの力は、キャラクタまたはストロークセグメンテーシゴンに関連して用い る時には、ペンアップ／ベンダウン状態をつくるため、ＸＹタブレットの従来の アップ／ダウンスイッチの代りをさせ、また増強させるのに用いることができる 。

本発明は、添付図面に関連して下記の特定実施例を参照することにより、さらに 良く理解されよう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って使用するのに通した入力装置の第１実施例を用いた、本 発明の第１実施例の斜視図および部分略示図である。

図２は、本発明に従って使用するのに適した入力装置の第２実施例の斜視図であ る。

図３は、本発明に従う方法の特定実施例の流れ図である。

特定実施例の説明 図１について説明すると、本発明による情報収集装置１０が示される。この情報 収集装置は、２つの基本怒知器構成である。

ＸＹタブレットすなわちデジタイザ１２と３軸線針すなわちペン１４を備えてい る。上記デジタイザ１２は適当な電子的接続を経て第１前処理装置１６に接続さ れ、そして上記針１４は適当な電子的接続を経て第２前処理装置１８に接続され る。これら前処理装置は、米国特許第３，９１５．０１５号に開示された回路の 形式にすることもできる。付加的な入力として、上記前処理装置のおのおのは、 タイマ２０から調時信号を受信できる。

タイマ２０は、上記第１前処理装置１６と上記第２前処理装置１８の出力間の時 間相関を与え、その時に機能は後述するが、出力２４．２６および２日はそれぞ れ処理装置３０に印加される。上記処理装置３０の出力は、最終使用者によって 利用される出力装置３２に供給される。

上記針１４．前処理装置１８およびこれらの間の相互接続の組み合わせは、１９ ７５年１０月２８日付クレイり（Ｃｒａｎｅ）その他に発行された、米国特許第 ３，９１５，０１５号に記載された形式にすることもでき、これは参考までに本 明細書に組み入れてその一部分をなしている。他の入力装置も使用できるが、上 記参照針は、針の先端から変位した位置のものではなく、針の先端に加えられた 力を検出できる利点があるので、針先端２２から変位したある点におけるもので はなく、針先端における動力学に関する正確な情報を収集することができる。上 記前処理装置１８の出力は、上記参照特許に対応し、Ｘ方向の力Ｆ工、上記Ｘ方 向にほぼ直交するＹ方向の力Ｆ７、および書込み面に直交する圧力Ｆ２である。

（シかし、３力の方向は、正確に相互に直交することが決定的なものではない、 、）上記デジタイザ１２および関連前処理装置１６は、サマグラフィクス（Ｓｕ ＊ｍａｇｒａｐｈｉｃｓ）タブレットまたはクロス（Ｔａｌｏｇ）タブレットの ような、両方とも容易に市場で入手できるデジタイザにすることもできる。デジ タイザの選択におけるＭｌｌ！パラメータは、タブレットの分解能とサンプル率 である。１インチ当り１００行、そして好適にはインチ当り２００行の分解能、 そして毎秒１００サンプルの抽出率が、一般に適用されるものと予期される０本 発明によると、力情報と同様に位置情報が、第１前処理装置１６および第２前処 理装置１８の両方から同期的に抽出されて、時間相関関係にある情報が得られる 。

図２は、図１に示されるような針とデジタイジングタブレットの別の組合わせを 示す０図２は５次元プラテン３４を示す。

上記５次元プラテン３４は、１平面のデジタイザを含み、この内に上面３６およ び第２平面上の力感知プラテン、第２平面内に底面３日を含む、上記底面３８は 、１９７６年１１月２日付カンプヘフナ（Ｋａｍｐｈｏｅｆｎｅｒ）その他に発 行された米国特許第３．９９８，９３４号に記載の手書き感知および解析装置の 設計から引き出されることもできる。基本的には、３個の変換器が設けられ、Ｆ ８力変換器４０．ＦＶ力変換器４２およびＦ２力変換器４４が、Ｘ方向つり線４ ６．Ｙ方向つり線４８およびＺ方向つり線５０のような適当なつり線に装着され る。

上記上面３６は、位１感知器をその内に埋め込んだ膜にすることもでき、それか らＸおよびＹ位置が適当な前処理装置への出力として引き出される。上記上面３ ６の膜上の通常の針または書込み器具からの圧力は、上記膜が下方に横たわる底 面３８と、その底面の作用面積全体にわたって接触するのを目的としているので 、上記圧力によって、位置情報と力情報の両方を発生させる。

図１および図２の実施例のおのおのには、特殊な利点がある。

図２の装置は、使用者に事実上任意の書込み器具を使えるようにしている。しか し、他の圧力、例えば書込み面に対する手のひらの圧力は、不要な人工ひずみ（ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を生じる。さらに、図１の装置は、同一の書込み器具が常 に用いられるので、一層不変の信号を作るようになる。

上記出力信号は、アナログ電圧の形式で、または上記変換器の特性に依存し、時 間相関関係にある直接デジタル信号となることを理解すべきである。

図３は、図１の処理装置３０の基本的処理動作を示す流れ図である。上記のよう に得られた情報は、実時間処理され、または後の解析のために記憶される。

第１段は、全情報が時間相関関係にあるように、信号の値Ｆｘ　、Ｆｙ　、Ｆｚ 　、Ｘ、Ｙ、およびｔ、ここでｔは時間である、を読み取ることである（ステッ プＡ）、その後、Ｚ方向における力ベクトルが、予め決められたまたは動力学的 しきい値よりも大きいかを決定するためにテストされる（ステップＢ）、上記し きい値は、上記針とタブレットとの間に接触が生じたことを示し、しかもパラメ トリックな情報の収集を開始しなければならないことを示す、もしもＺの力がし きい値を越えなければ、第１段はしきい値を越えるまで繰り返される。−たん、 しきい値を越えると、上記データは標本抽出法により時間によるインデックスを 付けられ、適当な一時的ストレージレジスタまたは記憶装置に収集される（ステ ップＣ）、（別法として、情報は、終了信号を受けるまで入力データの累積解析 を行なう処理装置へ直接に加えられる。しかし、ここに説明した処理は、解析が 行なわれる以前に、少なくとも範囲が限定できる値のセグメントが収集されると 仮定してのことである。実際、時間インデックスにより記憶されるステップの中 の１つは、針がアップか、またはタブレットに接触しているかを示す信号に基づ き情報をセグメントにすることであり、上記接触によりストロークで情報を区分 するのである。）ステップＣは、「ベン７・ノブ」後の時間切れ、前もって設定 したしきい値以下でＦ２の最後の発生のような終了信号が受信された時に完結す る。

ストロークにより情報をセグメントに分けると同時に、各書込みストロークは個 々に解析され、または複数のセグメントがグループとして解析される。２形式の 処理が、以後本発明に従い適用される。処理の第１形式は５次元特徴抽出処理で ある。

別法として、５次元相関関係処理が適用される。最後に、簡単なイエス／ノー決 定が適当であるとする解析形式の応用処理から、イエス／ノー決定が引き出され る。さらに゛、両方の処理は平行して行なうことができ、もしも一方または他方 が所期の目的の満足な情報を提供しないことが解れば、おのおのからの出力は適 当に混合される。

パラメトリック処理と、ここで呼ばれる第１処理は、フレイン（Ｃｒａｎｅ）そ の他の米国特許第４，０４０，０１０号、１９７７年８月２日発行、に記載され た３次元処理の拡張であり、その内容は本明細書に組み込まれて、その一部分を なしている。処理過程Ａによると、アナログ信号はデジタル化されて、ここで「 特徴Ｊ　（ｆｅａｔｕｒｅ）と呼ぶ一組の記述子（ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒｓ）を 、５つの信号から抽出処理を行なう、これらの特徴は、作動の合計時間、３つの 力ベクトルのおのおのにおける平均力、針アップおよび針ダウンおよびこれと同 種類のものの回数、のようなタイミングパラメータを含む、さらに詳しく説明す ると、処理過程Ａは、Ｘの開始点（Ｘ、ステップＤ）およびＸの終了点（Ｘ、１ ステツプＥ）、Ｙの開始点（Ｙ、ステップＦ）およびＹの終了点（ＹＮステップ Ｇ）を確立する。この情報は、以前に収集したセグメント情報から引き出される 。

パラメトリックな計算のために、ＦＸおよびＦアに底線を確立することがしばし ば役に立つ、しかし、「平均」カパラメータ、すなわちストローク期間を通じて 、Ｘ方向の平均力が最も適している。底線の関数ｇ（Ｘ、ｔ）は、処理時間の長 さを通じてＸの平均に等しいものが確立される（ステップＨ）。同様にして平均 値がＦｖに対して計算される。

Ｘの値およびＹの値に対する底線を確立したならば、力および位１の５つの軸の おのおのに対して、上記処理は特徴のすべてをログすなわち記録するＩＩＦＸお よびＦＹの両方に対して示唆される特徴は次のとおりである：測定平均寸法、標 準偏差。

最小、最大、平均絶対値、平均正価、正標本数、平均負値、負標本数、ゼロ交差 数、最大マイナス測定平均寸法、最大値マイナス最小値、および測定平均寸法マ イナス最小値。さらに下記特徴を記録することもできる：全時間数、セグメント 数、アップ時間数およびダウン時間数、これらのすべての特徴が解析に必ずしも 必要ではないが、特性検証に有用なことが解ったことに注意すべきである。

本発明による一切の意志決定の適用に先だって、形板をつくることが必要である （ステップＫ）。形板は上記の記録した特徴を収集することにより作られて、こ の形板を特定標準と見分けるのに役立つ。もしも上記標準が使用者の特徴であれ ば、その時には上記標準は、使用者と識別される。もしも、標準が、正常状態を 示す使用者の書込み標本であれば、この標本は正常状態として識別される。もし も上記形板がキャラクタ認識に使用されるならば、この形板は、特定キャラクタ またはキャラクタのセグメントまたはキャラクタの組と識別する必要がある。

上記形板の作成ステップに次いで、この形板が適当であるか否かを決定するテス トを行なう（ステップし）、このステップは主観的なファクタの累積に基づくの で、ノン・リアル・タイムすなわちオフ・ラインで行なわれる。形板は支配下に あるので、この形板はその信鯨性向上のためその取替えまたは付加により変更す ることもできる。

最後に、状態、特性または情報のユニットを識別するステップは、ステップＪか らの特徴記録をステップにの形板と比較することを含んでいる（ステップＭ）。

この目的のために、適当に加重したユークリッドの距離を当てはめることにより 、各軸線の各特徴に関して二乗平均解析のような計算が行なわれる。

累積距離は、すべての累積距離にわたる特徴を合計することにより計算できる。

例えば、特定テスト特性が真の特性か、または試みの偽造であるか、を断定する のに用いる基本的判定基準は下記のとおりである二 Ｓはテスト特性を代表する特徴ベクトルとする。Ｓの成分は、前記方法により決 定された「最良」の特徴の組の値である。Ｌは計算機−記憶杉板すなわち基準ベ クトルであり、そしてＴはこれに関連する標準偏差ベクトルである。ｔまたはγ の決定は、既知の真の特性の登録組、およびテスト特性と形板との間の類似程度 に基礎を置き、そして上記形板は、例えば、次式で与えられる加重したユークリ ッドの距離により決定される：ｄ　（ｓ、ｔ）　＝　（１／ｆ　（（ｓ　ｉ−ｔ 　ｉ）／ｒ　ｉ）”）＞ｉ＝１ ここでｆは特性の数、ｓｉはｉｔｈ成分すなわち特徴ベクトルＳ内の特徴の値で あり、ｔｉは形板ベクトルのｉｔｈ成分であり、そしてｒｉは登録特性の組から 計算時の１ｔｈｅ徹の標準偏差である。ｄ　（ｓ、ｔ）、の計算値が小さくなれ ばなるほど、Ｓとｔとの間、従ってＳによって表わされるテスト特性と計算機− 記憶杉板ｔとの間の類似程度がますます増大する。

特定テスト特性が検証基準を満足しているかを決定するための決定規則は下記の とおりである： もしも、ｄ　（ｓ、ｔ）＼ｄ　ｔｈｒｓｓならば、この特性は真の特性であると 判定される。

もしも、ｄ　（ｓ、ｔ）＞ｄ“′６１ならば、この特性は試みの偽造であると判 定される。

量ｄ　ｔｈｒｓｓは、利権の特定の申込みに対する誤りの間で最適条件の取決め を得るように選定された、前もって割当てた値である０例えば、高い安全性の申 込みに対しては、詐欺師引受は率を最小限にするため、ｄ　ｔｈｒ＠Ｉは比較的 小さい値におそらく設定されよう、一方比較的小さい金額を含む銀行取引申込み は、営業が通常使用者の不便を最小限にするため、ｄ　ｔｈｒ＠ｌのためには、 より大きい値が適当である。これらのテストに関する詳しい情報は、エイチ・デ ィ・フレインおよびジェイ・ニス・オストレム（Ｈ，Ｄ、　Ｃｒａｎｅ　ａｎｄ 　Ｊ、Ｓ、　０ｓｔｒｅｓ）による「３軸線力感知ペンを用いる自動特性検証」 （”Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ＳｉｇｎａｔｕｒｅＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｌｌ ｓｉｎｇ　ａ　Ｔｈｒｅｅ−Ａｘｉｓ　Ｆｏｒｃｅ−５ｅｎｓｉｔｉｖｅ、　Ｐ ｅｎ″）と題する、＄　ＩＩｆｐ＃　Ｉ　Δのシスーム　゛　びサイバ・　スに 　るム　、巻ＳＭＣ−１３，Ｎｏ、３．　５月／６月１９８３゜ＰＰ、３２９− ３３７．　（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ＳｙｓｔｅＩ ｍｓ、　Ｍａｎ　ａｎｄＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ、　Ｖａｔ、　ＳＭＣ−１３， Ｎｏ、３．　Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ　１９８３．　ＰＰ、３２９−３３７、）の論文 に示されている。

もしも、上記距離が、上記の前もって決められたしきい値よりも小さいかまたは 等しいと決定されると、特性、情報または状態は、正常または真であると判定さ れる。もしも、上記距離が、上記の前もって決められたしきい値よりも大きけれ ば、特性、情報または状態は、異常と判定される。しきい値の量は、このしきい 値が厳しすぎて生じる受け入れられない不当排除をなくすように、安全性のレベ ルを示す、経験的に収集した情報を用いて選定した、前もって割当てたしきい値 であり得るか、または上記しきい値は、特定の「取扱い」の重要性に依存して、 各「取扱い」に対して異なる値であり得る。

処理過程Ｂは、フレイン（Ｃｒａｎｅ）その他、１９７７年８月２日発行の米国 特許第４．０４０，０１２号に記載されたものと類似の抜取りデータ技術を用い る、相関関係処理であり、本明細書に参考までに組み込まれてその一部をなして いる。

この相関関係処理における第１段は、試験される全人力の波形の標本を記録する ことである（ステップＮ）、上記波形は、おのおのが時間と相関関係にある入力 データのすべての５次元の独立成分を表わすものである０次に適当な杉板がある かを決定するテストが行なわれる（ステップＯ）、もしも、適当な杉板がなけれ ば、杉板を必要とするので、ストローク情報の波形パターン（すなわち、各軸線 に対する波形パターン）の組、または寸法または特徴の組の代わりに上記記載の ような各波形から引き出された数個の波形の平均、からなる杉板の組が作られる 。従って、入力データの数個の標本が、信顛性のある杉板の組を得るために、ひ ろく経験的に試験されることが理解される（ステップＰ）。

上記杉板の組は、この杉板の組が適当であるか否かを決定するためにテストされ る（ステップＱ）、このテストは、例えば、杉板が合格範囲にあることを立証す るために、後述する「弾性的相関関係」方法で、記録した標本を、上記記憶波形 杉板に通用することにより、得られた標準偏差値をテストすることを含むことも できる（ステップＲ）。

−たん杉板を確立するための十分な情報が収集されると、この杉板が特性検証用 、キャラクタ認識用または書出しプログラムの状態のためか、その杉板の組が記 録した標本と比較される（ステップＮから）。相関関係ステップが実施されると 、これにより「弾性的相関関係Ｊが５次元のおのおのに対する各時間標本に通用 される（ステップＳ）。１次元の弾性的相関関係が、上記の参考として引用した 米国特許第４，０４０，０１２号からの計算に関連して詳細に説明されている０ 弾性的相関関係は技術であり、これにより標準の数学的相関関係が、上記杉板に 対する、入力情報のセグメント寸法のダイナミックタイムワーピングおよび／ま たはスケーリングと共に、各時間標本多重時間に適用される。この明細書の差は 、上記弾性的相関関係処理が、直交する５つの次元に通用されることにある。信 号の特質、すなわち圧力信号と空間情報信号は事実上置なるキャラクタである。

しかし、情報の組合わせは、５次元形板の組の使用により、特性の動力学、キャ ラクタ作成または英字の形状および動力学、の検証を可能とし、または使用者が 神経筋の機能障害に悩んでいるかなど、使用者の状態を識別することを可能とし ている。

検出できる神経筋の機能障害の複数の例として、パーキンソン病、または催眠性 または興奮性またはその地間種のものの理由による筋肉応答の損傷がある。後者 のテストに対し本発明を用いることは、装置の操作員の神経病学的審査用として 特に有用である。

−たん弾性的相関関係ステップが完結すると、５つの独立値が得られ、各独立値 は各５次元の長所の数字を表わすものである。上記５つの値は、長所の単一数字 を得るために、５つの数値を組合わせる数値処理装置まで通され、継続／中止（ ｇｏ／ｎｏ−ｇｏ）すなわちイエス／ノー出力を得るために比較される（ステッ プＳ）。従って、長所の１数字のための極めて複雑な計算が減じて、上記数字は 出力装置へ通される（ステップＴ）。

純粋に客観的なテストが、タブレット上の針で生じる動力学的かつ空間的情報を 解析するために用いられるのである。

主観的評価もまた、本発明に従う装置により収集された情報に適用可能なことを 認識されるべきである０例えば、上記最初の処理のもとで、各次元に対して記録 される特徴は、経験と判断に基づいて熟練した解析者によって個々に検査され、 ほかでは解析されそうにない特徴を決定する。このことは、あるキャラクタの構 成に関連する独特の特性が検査される、医学的設定値または特性検証文脈におい て特に有用である。

本発明は特定実施例について現に説明した０通常技術の当業者には、他の実施例 も明白であろう、従って、添付された請求項に示されるもの以外は、この発明に 限定されるものではない。

ＦＩＧ、Ｊ。

ＦＩＧ、−２゜ 要約書 表面上の一点でその表面内の少なくとも一軸線に沿う力を感知する装置のある針 、及び問題にされている点の表面の少なくとも一軸線に沿う真の位置を感知する 装置のある位置感知プラテン又はパッドの組合せからなる、−表面上の一点で直 接に情報を収集する装置。収集された情報は長所の特性を得るために処理される 。５つの次元内の特徴の抽出又は弾性的相関関係は、目的の数値に通した長所の 特性を得るために使用される。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．書込み器具の力および位置に基づく手書き情報を収集する装置であって： デカルト座標系の第１軸線に沿い第１位置成分を感知し、かつ上記第１軸線を横 切る、上記デカルト座標系の第２軸線に沿い第２位置成分を感知するタブレット 装置；上記第１軸線と第２軸線との交点の周りの力を感知する力感知装置；該力 感知装置が： 第３軸線内の第１力成分を感知する装置、上記第３軸線を横切る第４軸線内の第 ２力成分を感知する装置、および 上記第３軸線と上記第４軸線を横切る第５軸線内の第３力成分を感知する装置、 を含み、 記録された位置および力の情報をつくるため、時間，上記第１位置成分，上記第 ２位置成分，上記第１力成分，上記第２力成分および第３力成分に閲する記録装 置；および出力情報をつくるため、上記記録位置と力情報に応答して、上記記録 された位置と力情報とを組合わせる装置；の組合わせからなる装置。
2. ２．上記組合わせる装置が、上記記録された位置と力情報を受信する特徴記録、 特徴形板をつくる装置、上記特徴形板を記憶する装置、および上記特徴記録およ び上記特徴形板記憶装置に結合され、長所の特性をつくるため、上記特徴形板を 上記特徴記録と比較する装置を含む、請求項１に記載の装置。
3. ３．上記特徴形板記憶装置の形板の組が、記録した標本と共に、上記位置情報と 力情報の各時間セグメントに対する、平均値と標準偏差値、および上記各位置お よび力に対する長所の特徴をつくるため、上記形板の組を記録した標本と相関さ せる装置を含む、請求項１に記載の装置。
4. ４．単一数値内に、上記位置と力の長所の特徴を組合わせ、標準と比較する装置 をさらに含む、請求項３に記載の装置。
5. ５．力と位置に基づく情報を収集する方法であって：ａ）時間に関してデカルト 座標系の第１軸線に沿い、針先端の第１位置成分を感知すること； ｂ）時間に関して上記第１軸線を横切る、上記デカルト座標系の第２軸線に沿い 、上記針先端の第２位置成分を感知すること； ｃ）時間に関して上記第１軸線と、第３軸線内の上記第２軸線との交点における 上記針先端の第１力成分を感知すること；ｄ）時間に関して上記第１軸線と、上 記第３軸線を横切る第４軸線内の上記第２軸線との交点における、上記針先端の 第２力成分を感知すること； ｅ）時間に関して上記第１軸線と、上記第３軸線および第４軸線を横切る第５軸 線内の上記第２軸線との交点における上記針先端の第３力成分を感知すること； ｆ）時間相関関係にある共通の針先端に関して力および位置の情報を得るため、 共通時間基準、上記第１位置成分、上記第２位置成分、上記第１力成分、上記第 ２力成分および上記第３力成分に関して記録すること； ｇ）出力情報をつくるため、上記第１および第２位置成分、および上記第１，第 ２および第３力成分を組合わせること；および ｈ）上記出力情報を出力装置に供給すること；のステップの含まれる方法。
6. ６．上記組合わせステップが、基準に関して長所の特徴を得るため、記録した位 置情報と入力の力情報を形板の組と比較するステップを含む、請求項５に記載の 方法。
7. ７．さらに、上記出力情報として、長所の１数字を得ることを含む、請求項６に 記載の方法。
8. ８．上記比較ステップが、長所の５数字を得るため、上記第１，第２，第３，第 ４および第５軸線に対応する５つの次元内に、弾性的相関関係処理を適用するこ とを含む、請求項６に記載の方法。
9. ９．上記比較ステップが、上記第１，第２，第３，第４および第５軸線に対応す る５つの次元内に抽出特徴を含み、該特徴が、活動の全時間、上記第３，第４お よび第５軸線に沿う平均力、および上記第１および第２軸線に沿う平均距離を含 む、請求項６に記載の方法。
10. １０．さらに、形板の組の形式の基準を確立するため、制御された状態のもとで 複数回、上記ステップａ）からｇ）まで繰り返すステップを含む、請求項５に記 載の方法。
11. １１．上記比較ステップが、上記記録された情報と上記形板の組の情報との間に 二乗平均解析を適用することを含む、請求項６に記載の方法。
12. １２．上記比較ステップが、上記記録された情報と上記形板の組の情報との間に 二乗平均解析を適用することを含む、請求項９に記載の方法。