JPH09128137A - 電子文書操作システム及び電子文書操作方法 - Google Patents

電子文書操作システム及び電子文書操作方法

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JPH09128137A
JPH09128137A JP19757396A JP19757396A JPH09128137A JP H09128137 A JPH09128137 A JP H09128137A JP 19757396 A JP19757396 A JP 19757396A JP 19757396 A JP19757396 A JP 19757396A JP H09128137 A JPH09128137 A JP H09128137A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単なシステムを用いて物理的文書と電子化
文書との間でのデータの変換を可能にする。 【解決手段】 物理的文書10上に筆記可能なペン先1
16を備え、筆記動作に伴う自らの動きを電気信号に変
換し生成するペン装置91を設ける。そして、このペン
装置91で生成された電気信号を通信チャンネルを介し
て親機処理ユニットに送信し、親機処理ユニットでペン
装置91の筆記内容を認識し記憶する。したがって、親
機処理ユニットに記憶された内容をアウトプットするこ
とで、ペン装置91による筆記された内容を容易に可視
化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同一文書のハード
コピーバージョンと電子バージョンとの双方と同時に対
話することをユーザに許容することにより行われるハー
ドコピー文書とこれに対応する電子バージョンとの取り
扱いの分野に関する。
【0002】
【従来の技術】文書を読んだり文書に注釈を付ける等の
ある種の作業には多くの人がハードコピー文書を好む一
方で、電子化文書は、保存、検索、通信等の作業に好ま
しいと思われる。そこで、両方の方法のユーザフレンド
リーな面を最大限に拡張する文書システムを提供するこ
とが望まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、ハードコ
ピー文書と電子化文書との間には大きな技術的障害が存
在している。例えば、電子的記号は紙面に容易に変換す
ることができるが、印刷した文書はコンパクトな電子記
号へ容易に変換されない。また、それぞれの媒体とのヒ
ューマン・インタフェースも根本的に異なり、紙面(ま
たは類似の表面)に書き込むことは子供にとっても自然
であるが、電子化文書を作成するには、一般に、アプリ
ケーション・ソフトウェア、キーボード、マウス、ディ
スプレイ等の使用を必要とする。
【0004】そこで、本発明は、 (a)小型かつ可搬型であること (b)ペンを使用するのと同様に自然であること (c)電子化文書および紙面の両方で機能すること (d)大型スキャナやデジタル・パッドのような装置が
持つ複雑さや不便さを回避可能なこと というような条件を満たすヒューマン・インタフェース
入出力装置としての電子文書操作システム及び電子文書
操作方法を提供することを目的とする。
【0005】結果的に、ユーザは、紙面文書の作成や取
り扱いを容易に行うことができ、一方では、作成され取
り扱われた紙面文書に対応する電子符号化画像を同時に
作成することができる。これは、紙面に書き込むことが
でき、同時に書き込み状態を検出することができ、そし
て、書き込まれたマーキングを解釈しこれを電子符号化
文書とすることができるような手持ちのペン様の装置に
よって達成される。また、画像の検出は、手書き変更を
受けさせる文書形式の識別をシステムに許容する。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
多次元空間内での人の手の動きを認識しデータ処理する
電子文書操作システムであって、(a)通信チャンネル
と、(b)多次元空間内での自分自身の動きを検出し、
自分の動きを表わす電気信号を生成する少くとも1つの
変換器と、通信チャンネル上に電気信号を送出するため
の通信インタフェースとを有する手動装置と、(c)中
央処理ユニットとメモリとを有し、通信チャンネルを介
して手動装置より送信された電気信号を通信インターフ
ェースにより受信し、中央処理ユニットの制御下でメモ
リに電気信号を記憶させ、手動装置の動きを再構成する
ためにメモリの記憶内容を取り出せるようにした親機処
理ユニットと、を備える。
【0007】したがって、手動装置を持って筆記動作を
すると、その筆記動作が手動装置の多次元空間内での動
きとして変換器により検出され、これが電気信号の形態
で生成される。そして、生成された電気信号は、通信イ
ンターフェースによって通信チャンネル上に送出され
る。一方の親機処理ユニット側では、手動装置より通信
チャンネル上に送出された電気信号を通信インターフェ
ースにより受信し、受信した電気信号をメモリに記憶す
る。このメモリの記憶内容は所望により取り出すことが
でき、これにより、手動装置の動きを再構成し、筆記内
容を電子化文書として再現することが可能となる。
【0008】このような請求項1記載の発明において、
親機処理ユニットは、手動装置に内蔵され、他の装置の
制御及びデータ通信のためにCPUを外部バスに接続す
るための第2の通信チャンネルインタフェースを備えて
いても良い。
【0009】また、自分自身の動きを検出する手動装置
の変換器は、多次元空間内の動き成分をそれぞれの信号
が表わす一組の電気信号を生成するようなもの、例え
ば、速度ジャイロスコープとして構成されたり、加速度
計として構成されたり、あるいは、少くとも1つの速度
ジャイロスコープと少くとも1つの加速度計との組み合
わせによって構成される。他の例として、手動装置が位
置する領域を走査する手動装置の外部の所定位置に配置
された少くとも2つの赤外線受信走査ステーションをシ
ステムが更に含み、手動装置の変換器は、三角法技術に
より手動装置の位置を決定する赤外線受信ステーション
で検出された赤外線信号を送信する赤外線送信器として
構成されていても良い。更に他の例として、手動装置を
照明するために手動装置の外部の所定の位置に配置され
た少くとも2つの赤外線放射走査供給源をシステムが更
に含み、手動装置の変換器は、三角法技術により手動装
置の位置を決定するそれぞれの外部赤外線供給源により
照明を検出する赤外線検出器により構成されていても良
い。
【0010】また、請求項1記載の発明において、手動
装置は、筆記装置であっても良く、ポインタであっても
良い。
【0011】請求項2記載の発明は、人の手による筆記
内容を自動的に解釈し、解釈された筆記内容から対応す
る電子化文書を2進データとして符号化し作成する電子
文書操作システムであって、(a)筆記に適した表面を
有する物理的文書と、(b)通信チャンネルと、(c)
視認可能な書き込み媒体を使用して物理的文書のページ
上にデータを書き込むためのペン先を有し、書き込み時
の自分自身の物理的動作を表わす電気信号を生成する少
なくとも1つの変換器と、通信チャンネル上に電気信号
を送出するための通信インタフェースとを有する筆記装
置と、(d)通信チャンネルとインタフェースして筆記
装置からの電気信号を受信する通信インタフェースと、
電気信号を2進符号化したデータに変換する信号調整ユ
ニットと、2進符号化された電気信号を記憶するメモリ
を有して筆記装置から受信した電気信号に対応してメモ
リ内に記憶された文書の更新制御を行なう中央処理ユニ
ットとを有する親機処理ユニットと、を備える。
【0012】したがって、物理的文書に対して筆記装置
により筆記をすると、筆記内容が物理的文書に記録され
る。同時に、その際の筆記動作が筆記装置の動きとして
変換器により検出され、これが電気信号の形態で生成さ
れる。そして、生成された電気信号は、通信インターフ
ェースによって通信チャンネル上に送出される。一方の
親機処理ユニット側では、筆記装置より通信チャンネル
上に送出された電気信号を通信インターフェースにより
受信し、受信した電気信号が信号調整ユニットによって
2進符号化されたデータに変換され、このデータが中央
処理ユニットによってメモリに格納される。これによ
り、メモリに格納されたデータが更新される。そして、
メモリの記憶内容は所望により取り出すことができ、こ
れにより、筆記装置の動きを再構成し、筆記内容を電子
化文書として再現することが可能となる。
【0013】このような請求項2記載の発明において、
物理的文書のページは、物理的文書のページが意図する
用途を支持する予め印刷されたデータと、親機処理ユニ
ットに記憶された対応画像とを有するものであっても良
い。例えば、物理的文書のページがカレンダーページの
場合、このページには日付に関するデータ(物理的文書
のページが意図する用途を支持する予め印刷されたデー
タ)が予め印刷され、親機処理ユニットに記憶された罫
線(親機処理ユニットに記憶された対応画像)が対応画
像として記録されていても良い。この場合、物理的文書
のページは、用途を識別するための視覚的な2進符号化
された信号(例えば、バーコード)を有し、視覚的に2
進符号化された信号は筆記装置に配置した光学センサー
(例えば、バーコードリーダ)を用いて読み取るのに適
しているようなものであっも良い。この場合、物理的文
書のページはカレンダーページであって、視覚的に2進
符号化された信号は物理的文書のページで表わされるカ
レンダー部分としてカレンダー部分を識別するようなも
のであっても良い。この場合、文書ページは物理的文書
のページ上の所定の用途領域の位置を識別するために筆
記装置に配置した光学センサーを用いて読み取るのに適
している第2の視覚的に2進符号化された信号を有して
いても良い。更にこの場合、第2の視覚的に2進符号化
された信号は物理的文書のページにおけるカレンダー部
分の一部であるカレンダー部分として所定の用途の位置
を識別するものであっても良い。
【0014】また、物理的文書のページは、物理的文書
のページに関連するユーザを識別する視覚的に2進符号
化した信号を有していても良い。
【0015】また、筆記装置の視認できる書き込み媒体
としては、例えば、インク、鉛筆芯、チョーク等が用い
られる。
【0016】また、筆記装置は、物理的文書のページに
印刷された視覚的に2進符号化された信号を読み取る光
学検出装置を更に含んでいても良い。この場合、光学検
出装置は、例えば、電荷結合素子(CCD)である。
【0017】また、筆記装置の変換器の組としては、例
えば、一組の加速度計、一組の速度ジャイロスコープ、
少くとも1つの速度ジャイロスコープと少くとも1つの
加速度計とを含むものが用いられる。
【0018】また、筆記装置は、物理的文書のページ表
面に書き込む場合に筆記装置のペン先に印加される圧力
を表わす電気信号を生成するための圧力変換器を含んで
も良い。
【0019】また、圧力変換器は、物理的文書のページ
表面における2つの直交成分と表面に直交する第3の成
分からなる筆記装置ペン先に印加される圧力の3つの直
交する成分を表わす一組の電気信号を生成するように配
置された一組の歪みゲージであっても良い。
【0020】また、筆記装置は、筆記装置のペン先の付
近で局部的光学画像を読み取るため筆記装置のペン先近
くに配置された光学アレイセンサーを含んでいても良
い。この場合の光学アレイセンサーとしては、例えば、
電荷結合素子アレイが用いられる。
【0021】また、通信チャンネルとしては、例えば、
無線リンクや赤外線チャンネルが用いられる。
【0022】請求項3記載の発明は、物理的文書に筆記
するためのペン先を有する筆記装置を使用して筆記内容
を自動的に解釈し、筆記内容を取り込むことにより対応
する電子化文書を更新するシステムであって、物理的文
書は文書識別のためのバーコードを含む所定の印刷様式
を有し、物理的文書を記憶するメモリと、筆記装置に作
用する物理的な一組の力を検出して筆記内容を認識する
手段と、文書識別のためのバーコードを読み取る手段と
を含む電子文書操作システムを使用し、(a)筆記装置
を用いてバーコードを読み取るステップと、(b)バー
コードの位置から開始位置へ筆記装置を移動するのに必
要とした力から開始位置を計算するステップと、(c)
筆記中の筆記装置に作用する一組の力を検出するステッ
プと、(d)検出した一組の力から筆記内容のデータを
再構成するステップと、(e)物理的文書を記憶するメ
モリへ再構成した筆記内容のデータを重ね合せるステッ
プと、を備える。したがって、メモリの記憶内容を所望
により取り出し、これにより、筆記装置の動きを再構成
し、筆記内容を電子化文書として再現することが可能と
なる。
【0023】このような請求項3記載の発明において、
再構成された筆記内容のデータは、例えば、筆記中に物
理的文書を横断したペン先の筆跡を表わす。また、再構
成された筆記内容のデータは、例えば、筆記内容の英数
字解釈である。
【0024】
【発明の実施の形態】
A.応用範囲 ペン様の装置やペン装置に基づく対話型文書システム
は、以下のようなシステムに限定されるわけではない
が、それらのシステムを含む多数の文書システムに応用
される。
【0025】〈カレンダーブック〉予定表の物理的なペ
ージに入力されたアポイントメントを検出し、解釈し、
電子予定表にも同様の内容を記録するようなシステムで
ある。
【0026】〈様式処理〉指定様式の書き込みによって
対応する電子様式を作成するシステムであり、必要に応
じて紙面を法的根拠又は安全のために保存する。このシ
ステムにより、コンピュータデータ入力における大幅な
コスト削減が得られる。
【0027】〈署名確認〉署名を特徴付けている空間的
位置、筆圧、時間の経過、方向性というパラメータに関
連付けて署名を記憶する。そして、実際の署名時の動作
と記憶内容とを参照し、署名の真偽を判別するシステム
である。このようなシステムにより、署名認識の信頼性
が向上する。特に、記憶内容のパラメータは署名を外部
から観察しただけでは判断できないので、署名の偽造が
困難となる。
【0028】〈双方向ファクシミリ〉ユーザがウェブフ
ァックスに類似の「リンク」を用いて文書を受信できる
ようにするファクシミリシステムである。このシステム
では、宛先が検出解釈されれば通信リンクが提供され
る。したがって、発信元のユーザが単に所望する宛先を
書き込むだけで、選択したユーザに書面が転送される。
また、ユーザは文書に注釈をつけ、ファクシミリスキャ
ナを使用せずにその注釈付きの文書を送信又は保存する
ことができる。
【0029】〈文書編集〉単語に×印をつけたり、他の
編集操作のために印刷上の記号表記を使用することによ
って、紙面文書を編集し、注釈を付け、他の場所へ送信
することができるようにしたシステムである。紙面の変
更は電子化文書に直ちに影響を及ぼすため、その文書へ
のアクセス又はその文書の通信が全ての編集又は注釈を
反映することになり、これによって電子化文書を真の元
文書として用いることができる。
【0030】〈情報管理〉参照文書の記述を走査するこ
とにより、複写をすることなく、指定されたファイルに
格納されたその文書(又はその参照)を得ることができ
るようにしたシステムである。
【0031】〈文書検索〉幾つかのキーワードや大まか
な説明を書き込むか又は○で囲むかすることにより、又
は図形を描くことにより、電子データベースを検索する
システムである。この場合、書込内容が解釈されるとデ
ータ位置が提供される。
【0032】〈ノートブック〉紙面にノートをとるため
の用途と、紙面にそれまでに書き込まれたノートを電子
的に取り込むための用途とを持つペン装置を使用し、順
番通りに(あるいは何らかの構成に従い)電子メモリフ
ァイルに記載事項を記憶するシステムである。
【0033】B.システムの詳細 B1.カレンダーブック A.の項で概略説明したように様々な文書システムが考
えられるので、当業者に他の応用例への拡張が容易に理
解されるような単一の応用例、ここでは物理的文書とし
てのカレンダーブックを例に挙げて本発明の詳細を説明
する。
【0034】ここで、カレンダーブックと称するもの
は、日、週、月、又は年等の通常の暦時の一部分を表わ
すページを有する通常のカレンダーに類似している。そ
れぞれの時間部分はさらに必要に応じて細分化され、一
年は月と週に、1月は週と日に、日は時間とその小区分
に分けられている。そして、デジタル的に符号化された
情報が各ページに印刷され、これにより、ペン装置は、
そのページの様式とそのページに展開された暦時の区分
とを識別する適切なデジタル符号を読み取ることができ
る。
【0035】図1は、1ページ1日の様式を用いるカレ
ンダーブックのページ20を示す。このバージョンで
は、それぞれの日毎に、選択可能な情報オプションを印
刷することができる。日付(年月日)とユーザIDとを
特定するためのバーコードであるバーコード識別子13
のための領域の脇には、ある領域21が設けられてい
る。この領域21には、日付(年号は任意)も印刷され
ている。各欄22,22’の長方形部分は、適切なマー
ク(例えばチェックマーク)を記入することにより、時
間を選択し識別するように利用することができる。それ
らの欄22、22’は、同一の意味を有し、半分の幅を
使用して分割線23で分割されるように示され、15分
毎に分けられた2つの記入事項がそれぞれに記入できる
ように設けられている。例えば、ベーカー氏とのアポイ
ントメントは午前10時に表示され、チャーリー氏との
アポイントメントは10時15分に示されている。換言
すると、この例では、1時間が15分の区画に分割され
ている。もちろん、その他の増分、例えば1時間30分
や10分というような時間を指定しても良い。ユーザの
選択は、供用しようとする用途と利用できる紙面の寸法
(ならびにその詳細)に制限されるのみである。1日の
時刻は、決められたカレンダーページの様式に対して書
き込まれた記入事項の位置でも示される。ペン装置は、
書き込みのためのペン先を備え、コンピュータに伝達し
て解釈、記憶、グラフィック表示するための光学的デー
タ、位置的データ、及び書き込み筆圧データを得る。
【0036】グラフィック表示は、陰極管(CRT)デ
ィスプレイを使用して即座にフィードバックを提供する
ことができる。つまり、ここでいうフィードバックとい
うのは、ペン装置の位置的ペン先筆圧データ又はそのデ
ータについての文字認識装置による書き込みメッセージ
の解釈に基づく書き込みメッセージの単純な再現を意味
する。後者の場合、正しく認識されなかった書き込みデ
ータは抹消又は上書きされる。
【0037】バーコードは、ペン装置の側面のバーコー
ドスキャナによって読み込まれる。バーコード認識装置
は、正規バーコードの検索において一定に走査するか、
あるいは、ペン装置がバーコードの読み取りに適した水
平位置に向いていることを位置センサが示している場合
に動作する。
【0038】B2.動作モード 図2は、特定のカレンダーブックの基本的動作モードを
説明するフローチャートである。動作はステップ500
で始まり、一定様式が指定されておりその内容がそのカ
レンダーブックについての構成情報とともに記憶されて
いると仮定している。構成データはカレンダーの種類、
時間間隔や部分と書き込み空間を定義する時刻レイアウ
トを含む。また、有効性の検査としてバーコードIDを
調べるユーザリストを記憶してある。
【0039】ステップ501では、ペン装置が水平方向
に移動し、カレンダーブック操作が領域13に配置され
たバーコードの読み取りで開始されたかをコンピュータ
が調べる。違う場合、システムは、ペン装置の動きを監
視する待機ループに進む。適当な水平方向の動きが検出
されると、ペン装置でバーコード領域13が走査される
ことによりバーコードIDが読み取られるステップ50
2に処理が進む。有効なバーコード信号が発生した場
合、ステップ503からステップ505に進み、それ以
外の場合にはステップ504へ進んでアクセスが拒否さ
れたことをユーザに通知するための聴覚的、視覚的警報
を設定し、システムがステップ501に復帰する。バー
コードは正規符号のリストと比較することもでき、一致
した場合にはカレンダーブックアクセス要求が有効とみ
なされて処理を505に進めることができる。この分岐
で、ペン装置のユーザは、バーコードの読み込みを再試
行したり、バーコードの読み込みに失敗した原因をシス
テムに問い合せることができる。
【0040】ステップ505では、カレンダーブックの
ページの電子紙面が画面(CRT又はLCD)に表示さ
れ、表示にはそのページの先行する全ての入力内容が含
まれる。書き込み筆圧信号が閾値を越えたかを調べるテ
ストステップ506を通り、処理は別の待機ループに入
る。閾値を越えた場合にはペン装置の操作が開始された
ことの指標と捉えて処理はステップ511へ進み、それ
までの待機ループインデックス(ステップ507)をク
リアする。それ以外の場合には、ループが横断したパス
(又は時間)の量をカウントするステップ507を含む
待機ループへ入る。ステップ508では予め設定してあ
る時間を超過したかを調べ、超過していない場合にはス
テップ506に戻る。それ以外の場合、ステップ507
のループカウントインデックスがステップ509でクリ
アされてステップ501に戻る前にステップ510で表
示が中断される。
【0041】ステップ512は、ジャイロスコープ速度
情報を用いることで書き込みエントリの位置を設定す
る。バーコードページ識別の位置を調べジャイロスコー
プ速度情報と組み合わせることにより、筆圧がかけられ
る位置をステップ506で知ることができる。この情報
は電子グラフィックディスプレイ上での対応する電子入
力を特定するために使用する。
【0042】ステップ512から、処理はステップ60
0に進み、カレンダーブックのページにペン装置で入力
したメッセージを解釈する。この処理は図3にさらに詳
細に図示してある。ペン装置からの複数センサ出力信号
は、電気的形状、好ましくは2進符号化データである。
この例では、4種類のデータを使用し処理している。プ
ロセッサステップ601でのペン装置圧力処理、プロセ
ッサステップ602でのジャイロスコープ復元力、プロ
セッサステップ603でのペン装置で書き込んだメッセ
ージを表わす光学データ、及びプロセッサステップ60
4での印刷済みカレンダーブックのページからのカレン
ダー及び位置データを識別するための特別なキューを表
わす補助データ信号の4種類である。それぞれのプロセ
ッサステップ601〜604は、関連するデータ供給源
から信号の特徴を抽出する。特定の書き込みデータ入力
は、例えば印刷済みカレンダーブックのページに由来す
る時間符号、名前と場所を含む書き込み部分等の多数の
独立したメッセージ単位を含むことがある。メッセージ
入力シーケンスは、ベクトルプロセッサステップ605
で各種処理したプロセッサステップ601〜604での
データを使用してメッセージ部分に解析される。つま
り、ペン先から紙面への筆圧が一定時間に渡り存在して
いることで、メッセージ部分の書き込みを表わす。圧力
間隔の間のギャップは、部分の間のギャップを表わすこ
とができる。ギャップは、単語を書き込んだ後、例え
ば、「t」の交差を記載したことや、「i」の点(・)
を打ったことも表わすことができる。後者の場合、ジャ
イロスコープデータがペン装置の後退移動とそれに続け
て固定位置の点打ち動作又は「t」の横棒の前方掃引に
結合したペン装置の加圧を確認できる。時間的に同期し
た複数センサデータを使用することにより、ペン装置で
書き込んだメッセージを使用して独立して解釈可能な動
作へと入力メッセージを解析できる。図示しないベクト
ル解析プロセッサは、プロセッサステップ601〜60
4で得られたデータを使用してベクトル解析処理をし
(605)、解析したベクトルに基づき得られた標本を
記憶し(606)、記憶された標本、つまり、解析した
ベクトルを図示しない標本記憶ユニットに予め記憶され
ている標本毎の組と比較器ステップ607で比較するこ
とにより識別されるそれぞれの書き込み部分を表わす一
組のベクトルを発生する。ステップ608では、それぞ
れの解析した部分が考えられる解析メッセージ部分に対
応する一組の候補ベクトルを生成し、これが生起確率の
降順に、すなわち正しいメッセージ部分となるように配
列されるのが好ましい。
【0043】メッセージ選択ステップ608からの生起
可能な候補メッセージ単位はシーケンスインデックス0
<k<K−1によって配列され、Kメッセージ部分の発
生順序を表わす。k番目のメッセージ単位は、0<lk
<Lk −1であるようなインデックスlk で表わされる
生起候補Lk を有し、lk はlk の値の増加で生起確率
の減少を表わす。
【0044】書き込みメッセージのファクシミリ再構成
を表示するための手段をシステムが提供すべきであるこ
とから、解析ベクトルプロセッサ605の出力はジャイ
ロスコープと筆圧データについて演算を行なって書き込
み中のペン先の筆跡を再構成する筆跡再構成ジェネレー
タ609の出力も提供する。デジタル化した筆跡は衝突
の解決のため図4の入力点Eに渡される。幾つかの用途
では、元の書き込みメッセージのファクシミリが好適で
あり、それ以外の用途では文字パターン認識技術に基づ
く英数字解釈した表現のバックアップを提供する。
【0045】ステップ700は、図4に図示したように
多ステップ処理である。ステップ701では、メッセー
ジ単位インデックスkと生起候補インデックスlk がク
リアされる(k=0、lk =0)。ステップ702では
k番目のメッセージ単位のlk 候補がメモリから取り出
されステップ703でペン装置により実際のカレンダー
のページへ書き込まれたメッセージに対応する位置で、
適切なカレンダーブックのページに重ね合される試行メ
ッセージ単位としてグラフィック表示される。この時点
で、カレンダーブックユーザはテストステップ704に
おいて試行メッセージ単位を検証することができる。ス
テップ704からは3種類の分岐出力が提供される。テ
ストステップ704で候補試行メッセージ単位が正しい
かどうかが不明な場合、待機ループインデックスステッ
プ705と、図2の入力Bに戻るかステップ704に戻
るかすることで処理を中断すべきかを決定するための待
機ループインデックスを調べるテストステップ706と
からなる待機ループに入る。
【0046】候補試行メッセージ単位が正しいことを適
切なペン装置の動き(例えば正しい場合にはチェックマ
ーク、正しくなければ×印を書く真似をするか又は実際
に書き込むなど)でユーザがペン装置により示した場
合、処理はステップ710に進み、待機ループインデッ
クスをリセットし、さらにステップ711でインデック
スkをインクリメントし、lk を0に設定する。ステッ
プ712で全てのメッセージ単位が表示されたかを調べ
るテストを行ない、表示されていない場合にはステップ
702に戻る。
【0047】テストステップ704で候補試行メッセー
ジ単位が正しくないことをユーザが示した場合、処理は
ステップ707に進み、待機ループインデックスをクリ
アしてさらにステップ708に進み生起候補インデック
スlk をインクリメントする。ステップ709では、l
k を調べて全ての候補が終了したかを決定し、違う場合
には処理はステップ702に戻る。全ての候補が終了し
た場合、処理は図2の入力Bを経由して始めに戻る。
【0048】全てのメッセージ単位がステップ712で
分類されると(画面上のグラフィックメッセージが正し
いことを前提として)、処理は2つのイベントが同じ時
刻にスケジュールに組み込まれているため何らかの衝突
が存在するかを調べる。衝突が存在していない場合、ス
テップ714でカレンダーブック入力を記憶し処理は図
2の入力Bに進む。衝突が存在する場合、衝突警報を画
面表示に提供するか何らかの他の手段例えば聴覚的アラ
ーム(ステップ715)を提供し、待機ループでユーザ
に応答する時間を与える(ステップ717、718)。
時間内に応答がない場合、処理は図2の入力Bに戻って
中断する。新規メッセージを入力しないことをユーザが
示す場合には、ステップ716が図2の入力Bに戻り処
理を中断する。ステップ716で新規エントリを入力す
るとユーザが示した場合には、ステップ719でそれま
でのメッセージを消去するかを問い合せしてから新規エ
ントリを入力する。ペン装置からの適当な信号によりそ
れまでのメッセージを上書きするとユーザが示した場合
には、処理はステップ720に進み、それ以外は書き込
みメッセージの両方の態様がステップ721で保持され
る。
【0049】図4のステップ700は、ステップ704
の手書き文字認識装置からの正しく識別された候補を選
択するように設計されている。しかし、変形例として、
図3の処理ステップ601〜604の処理済みデータ出
力を任意の書き込みシミュレーションステップ609に
送信し、処理済みセンサデータを使用して手書き認識処
理ステップを使用することなくユーザの書き込みメッセ
ージの複製を生成し、文書への手書きメッセージの複製
として表示するステップを設けても良い。また、両方の
態様の書き込みメッセージ(メッセージのASCII符
号化した解釈ともとのメッセージの複製)を将来の参照
のために保持しておき、カレンダーブックディスプレイ
上に選択的に表示することもできる。このオプションを
提供することにより、手書き認識処理は100%正確で
ある必要がなくなる。
【0050】この方法において、電子的に記憶したバー
ジョンのカレンダーブックは、紙面と筆跡が極めて一致
している本物の元文書として用いることができる。紙面
が多数の変更で管理できなくなった時は、何もエントリ
がない新規ページ又は全ての最新エントリを有する新規
ページであるそのページの新規印刷出力を入手すること
ができる。
【0051】元文書が電子的態様で存在しているので、
電子的エージェントがこの情報を用いて例えばユーザに
アポイントメントを思い出させ、別のエージェントとス
ケジュールのグループ分けを実行し、一連のスケジュー
ルを検討し、任意のアポイントメントに関する支援情報
を提供することにより、ユーザを補助することができ
る。
【0052】B3.カレンダーブックシステム 図5に図示したカレンダーブックシステムは、次の4種
類の主要ハードウェア要素を含む。
【0053】(1)前述したようなカレンダーブックの
ページ10又は20 (2)ユーザにデータ入力手段(印刷したデジタルと手
書きの両方の)を提供する手動装置・筆記装置としての
ペン装置91 (3)ペン装置91から受信したデータを電子的に処理
記憶し、信号調整ユニット96と任意のグラフィック画
面ディスプレイ95とを含む親機処理ユニットとしての
親機92 (4)ペン装置91と親機92との間の通信チャンネル
93 B3.1 ペン装置91 ペン装置91は、「通常の」ペン、すなわち筆記装置と
して構成され、図6に図示するように、カレンダーブッ
クのページ10に書き込むために便利に保持し使用でき
るようにしてある。インク(又はその他の書き込み媒
体)を接触により紙面に提供するためのペン先を提供す
ることに加えて、ペン装置91は電池電源250と、ユ
ーザが書き込んだデータ又は印刷済みのデジタル情報を
カレンダーブックのページから解釈するための情報を提
供する変換器とを含み、変換器は以下を含む。
【0054】位置センサ210:回転部材が部材に力が
加えられ部材が加速されない限り固定された回転軸の周
囲を回転し続けるようなジャイロスコープ(ジャイロ)
で慣性基準系が構成される。ジャイロ方向変換器(フリ
ージャイロ)は、自由度2度でペン装置91の3つの方
向、ピッチ、ヨー、ロール(又はx、y、z軸)のうち
のそれぞれ2つについて出力を提供するために使用す
る。速度ジャイロは方向速度変換器で角速度(方向変化
の時間率)に比例した出力信号を提供する。カレンダー
ブックのページの平面を表わす2軸の変化速度は、ペン
装置91の使用に関連する動きと相対的位置を解釈する
ために使用する。加速度計は加速度信号の2重積分によ
り位置センサでも使用する。
【0055】ペン装置91に赤外線(IR)検出器を装
備した場合、所定位置に配置してある2つ又はそれ以上
の外部IR放射走査供給源を使用して、それぞれのIR
走査供給源がペン装置91を照明する角度を測定する三
角法技術によりペン装置91の位置を追跡することがで
きる。これ以外にも赤外線送信機をペン装置91に装備
し所定位置に配置した2つ又はそれ以上の外部走査受信
機を用いて三角法でペン装置91の位置を追跡するため
に用いることもできる。図7は、それぞれ501、51
1、521と表記してある3つの外部位置を用いるIR
追跡システムの配置を示す。それぞれの位置は、位置5
01、511、521にそれぞれ関連した指向性走査ビ
ーム(受信又は送信)502、512、522を有す
る。530で表わしてある斜線の領域はビームの交差を
表わし予測されるペン装置91の位置に対応する。
【0056】圧力センサ100:ペン装置91のペン先
の軸に接続してある歪みゲージ(又はピエゾ電気又は復
元力変換器)を使用して、ペン軸が接続されたペン装置
91の内壁に取り付けてある可撓性ダイアフラムに取り
付けられダイアフラム112の中心を直角に通過する4
対の直交する歪みゲージにかかる力を測定することによ
りペン先へ印加される力を記録する。図8は、圧力セン
サをペン装置91に取り付ける方法を示す。このような
構造の動作は、クレインら(Crane et al.)の米国特許
第29765号に説明されている。
【0057】図8は、インクタンクを含むペン軸114
の下端にペン先としてのボールペン先116を内蔵する
ペン装置91の円筒状の下端部110を示す。円筒状の
下端部110の内壁に取り付けてある非伝導性可撓性ダ
イアフラム112で支持された軸は、ボールペン先11
6に力がかかった時にダイアフラム112を変形させ
る。その結果、ダイアフラム112に固定してある歪み
ゲージ121〜128がペン先116にかかる力に応じ
てダイアフラム112の変形に従い曲げられ(又は圧縮
され)る。このようにして、ペン先116にかかる力が
歪みゲージ121〜128の抵抗変化に変換される。
【0058】歪みゲージは対にしてダイアフラム112
の対向する側面に取り付けられているので、それぞれの
対(121、122)、(123、124)、(12
5、16)、(127、128)には上下の歪みゲージ
に対向する力(張力対圧縮力)がかかるようになる。x
−y面(カレンダーブックのページの紙面)でペン先1
16に力がかかる場合、対角線方向に対向する対に対向
する張力と圧縮力がかかる。しかしx−y平面に対して
直角に力がかかる場合、全ての対が同様の歪みを受け
る。このような特性によって、XとYをx−y平面また
Zをx−y平面に直角とする3つの直交成分(X,Y,
Z)にペン先の力の分離が可能となる。つまり、図9に
図示してあるように歪みゲージ121〜128を接続し
て歪みゲージ接続を図10に図示する複数ブリッジ回路
に印加することにより、ペン先圧力がそれぞれX,Y,
Z成分として出力端子152、174、160で分解さ
れる。
【0059】図10の歪みゲージブリッジ回路は対雑音
性を大きくするためペン装置ユニット内部に取り付ける
のが好ましい。
【0060】図8では、ペン軸114がz´軸に平行で
x´−y´平面に直角に図示してあるが、カレンダーブ
ックのページの書き込み表面(x−y面)は、「自然
に」保持したペン装置がペン軸114とカレンダーブッ
クのページ表面の間に90度以下の内角を形成するた
め、一般にz´軸に直角にはならない。共通の原点(ペ
ン先)を共有する2つの座標系(x,y,z)と(x
´,y´,z´)の変換は以下のベクトル比例式にした
がって簡単に実現できる。
【0061】
【数1】
【0062】ここで、[λn 、μn 、γn ]は1≦n≦
3で(x,y,z)単位ベクトルの(x´,y´,z
´)単位ベクトルに対する方向コサインベクトルを表わ
す(例えば、「科学技術のための数学ハンドブック」、
コーン&コーン著、マグロウヒルブック社、1961
年、3.1節〜3.12節「直交デカルト座標系の変換
と回転」を参照のこと)。
【0063】カレンダーブックのページ(x−y面)に
対するペン軸114の角度方向と力の(x´,y´,z
´)成分を知ることで、(x,y,z)系での水平と垂
直の力が容易に得られる。また、慣性系(ジャイロ)に
対するペン装置91座標の回転も上記変換の使用で対応
することができる。
【0064】ペン軸114の角度回転はペン装置91が
任意のユーザにより使用されるたびに同じになる。これ
によってシステムは、任意のユーザがページにそれぞれ
垂直方向の力を加え、横方向に線を引き、長手方向に線
を引く場合のそれぞれで、方向コサイン値の正しい値又
は等価に回転方向の正しい値を、垂直方向の力(z)、
横方向に垂直方向を加えた力(x、z)、及び長手方向
と垂直方向の合力(y、z)のサンプルを取り出すこと
により、「学習」することができる。
【0065】ペン先応力の座標変換はベクトルの情報内
容が直線座標変換で変化しないことから重要ではない。
しかし、力の正規化を行なってペン装置がどのように保
持されたかとは関係しないようにするためには有用であ
ろう。もっとも、非正規化応力はどのようにペン装置を
保持し使用したかに関係するパラメータが付加されるこ
とで署名の検証に有用である。
【0066】圧力センサ情報はカレンダーブックのペー
ジへの手書き入力を行なう時の認識のためと容易にメッ
セージ認識をするためエントリーをメッセージ単位に解
析するために有用である。また署名の検証にも有用であ
る。
【0067】光学センサ220,240,260:電荷
結合素子(CCD)光学走査変換器はCCDアレイで包
含されるカレンダーブックのページの走査部分からの反
射光の変化を読み取るために使用する。変換器を使用し
て識別するカレンダーブックのページのバーコードを走
査する。CCDアレイはペン装置91の幾つかの異なる
領域に配置されている。
【0068】(a)ペン装置91の長さに沿って直線的
な側面に取り付けたCCDアレイ220はページの大き
い部分を走査するために有用である。
【0069】(b)ペン装置91ペン先又はペン先の一
側面に取り付けたCCDアレイ260は予め印刷してあ
るマークを認識することにより文書の局部的内容とペン
装置91のペン先の正確な位置を識別するために有用で
ある。
【0070】(c)ペン装置91の後方(すなわち「消
しゴム」側)端部に取り付けたCCDアレイ240は側
面に取り付けたアレイより直感的に受け入れ易い。
【0071】位置とは関係なく、CCDセンサはデジタ
ル的に符号化され予め印刷された情報を読み取り少くと
も初歩的な光学文字認識(OCR)を支持できなければ
ならない。CCDの特定の選択によって関連する照明条
件が設定される。
【0072】通信チャンネル93は、ペン装置91とペ
ン装置センサの信号処理の大半を行なう親機92を連結
するために必要である。ペン装置91を親機92に接続
する細いリード線を使用する有線通信リンクを用いるこ
ともできるが、赤外線又は無線技術のどちらかを使用す
る無線接続が好適である。この目的で送信機・受信機ユ
ニット230がペン装置91に内蔵されている。
【0073】図11は、ペン装置91の電子システムの
ブロック図で、動きに関連した力、書き込みによるペン
先の応力、光学的読み取りのための反射光を含むシステ
ムへの物理的入力を左側に示してある。これらの物理的
入力は位置センサ210、圧力センサ100、光学セン
サ220、240、260にそれぞれ印加される。セン
サ出力はマルチプレクサ(MUX)275により図示し
ない通信インタフェースを備えた送信機230の変調器
へ多重化される。MUX275は時分割又は周波数分割
マルチプレクサのどちらでも良い。ペン装置91のシス
テム全体の制御は制御装置270によって提供される。
【0074】B3.2 親機92 図12に図示する親機92は、制御処理ユニット94と
信号処理ユニット96とから構成されている。信号処理
ユニット96は、ペン装置91と通信し、センサ信号を
受信し、センサ信号を処理してグラフィック画面ディス
プレイ95等のフィードバック装置を駆動する。制御処
理ユニット94は、CPU940、キーボード943、
メモリ942を含み、グラフィック画面ディスプレイ9
5と接続するノートブック型キーボードコンピュータと
類似している。さらに、信号調整ユニット96は、通信
リンク93及びデマルチプレクサ962との通信インタ
フェースである通信チャンネルインタフェース961の
一部としての送受信機と、インタフェース961とアナ
ログ−デジタル変換器からのセンサ信号を予備調整して
デジタル化したセンサ関連信号をマルチプレクサ967
経由でCPU940へ供給して処理するための信号調整
電子回路(963〜966)とを含む。親機92は、I
/Oインタフェース944経由で広帯域ネットワーク
(WAN)とも接続でき、ユーザの文書の電子化文書を
取り込み変更することができる。任意の補助プロセッサ
941(破線で図示してある)を使用して通常CPUで
行なわれるよりも集中的なデジタル信号処理を要求する
手書きメッセージ認識アルゴリズムを実行させることが
できる。
【0075】マイクロ電子技術の進歩によって親機の機
能の大半をペン装置91のユニットに組み込むことがで
きるようになる。特に、センサ信号の調整、2進符号化
した信号生成、及びバッファリングと一時記憶のための
キャッシュメモリを組み込むことができる。
【0076】C.その他の用途と変形 ペン装置と親機システムを使用するカレンダーブックシ
ステムの上記の説明は手書き入力対話型紙面及び電子化
文書取り扱い処理システムの動作を説明するための利便
な手段として用いた。
【0077】詳細な説明のA項に列挙したようなその他
の用途のいずれも有することに注意すべきであり、基本
的システム設定は同一である。
【0078】(a)書き込み表面と予め印刷してある情
報を有する物理的文書と、(b)予め印刷してある情報
(バーコード)を読み取り、筆圧を検出し、ペン装置の
動きを検出し、手書き文字を検出し、及び情報を親機に
送信するペン装置と、(c)ペン装置が生成した情報を
受信し、情報を解釈して物理的文書の電子化し記憶して
ある文書を変更し、解釈した結果をユーザに表示して訂
正を受け入れる親機と、を含む。
【0079】したがって、カレンダーブックシステムの
説明は一般的に手書き入力対話型紙面及び電子化文書取
り扱い処理システムを支持するために充分な媒介物とし
て用いた。特化したアプリケーション・プログラム・パ
ッケージでそれぞれ別個の用途と文書形式について前述
したシステムをカスタマイズすることになろう。
【0080】ペン装置91とこれの使用についての前述
の説明では文書表面の光学的読み取りとメッセージ書き
込みを強調したが、ペン装置91はこれのジャイロスコ
ープ及び/又は加速度計から文書への物理的書き込みに
関連しない非接触動作を表わすための情報も提供でき
る。システムへの入力のこの態様の例を2つ列挙する
と、肯定(正しい)を表わす「チェック」信号と否定
(間違い)を表わす「×」信号がある。その他の動作も
任意の状況において特殊なメッセージ(例えば、編集に
おいて、横方向への揺れる動きがそれまでに書き込まれ
ているメッセージの上で実行された場合には抹消を表わ
し、書き込まれたメッセージの上ではなくメッセージの
下で行なわれた場合には「下線」を表わすことができる
等)を表わすように指定することもできる。
【0081】色の選択的使用も認証されたそれぞれのユ
ーザのペン装置91について書き込み開始時にID符号
を生成することにより複数ユーザから識別するために使
用することもできる。カラーディスプレイはそれぞれの
ユーザについて異なる色符号化を用いることでエントリ
の供給源を容易に識別できよう。
【0082】1つ又はそれ以上のボタンを設けてバーコ
ードを読み取ることを表わす等の幾つかの動作を開始す
ることができる。
【0083】ペン装置91は書き込み以外の目的にも使
用することができる。例えば、ペン装置91はポインタ
として、又はグラフィックディスプレイ上のスレーブマ
ウス・カーソルを駆動する「マスターマウス」として、
又は3次元仮想現実ディスプレイを移動するために使用
することができる。ボタンはマウスボタンとして使用で
きる。
【0084】ペン装置91のさらに別の変形は、三角法
技術を使用する位置特定のため複数の(赤外線)送信機
の出力を受信するための受信機を有することができる。
この変形は黒板への書き込み又はその他の大きな表面へ
の書き込みならびに盤面表示に使用できる。
【0085】以上、実施の形態として本発明を説明した
が、各種の変更や前述したような変形は、特許請求の範
囲に記載されている本発明の広範な趣旨と範囲から逸脱
することなく本発明に含まれることが明らかであろう。
したがって、明細書及び図面中に記載された実施の形態
は、本発明の範囲を制限するものではない。
【0086】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成したので、
手動装置・筆記装置の多次元空間内での動き、つまり筆
記動作を電気信号として記憶するメモリの記憶内容を所
望により取り出すことで、手動装置・筆記装置の動きを
再構成し、筆記内容を電子化文書として再現することが
できる。したがって、 (a)小型かつ可搬型であること (b)ペンを使用するのと同様に自然であること (c)電子化文書および紙面の両方で機能すること (d)大型スキャナやデジタル・パッドのような装置が
持つ複雑さや不便さを回避可能なこと というような条件を満たすヒューマン・インタフェース
入出力装置としての電子文書操作システム及び電子文書
操作方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カレンダーブックのページの様式を示す平面図
である。
【図2】カレンダーブックシステムの基本的動作の流れ
を示すフローチャートである。
【図3】ペン装置の入力データを解釈するためのステッ
プ600のフローチャートである。
【図4】入力選択ステップ700のフローチャートであ
る。
【図5】カレンダーブックシステムの概略構成を示す模
式図である。
【図6】ペン装置の構造を示す斜視図である。
【図7】赤外線ペン装置方位測定システムのジオメトリ
を示す模式図である。
【図8】ペン装置の歪みゲージトランスデューサの構成
を示す斜視図である。
【図9】可撓性ダイアフラムの歪みゲージの相互接続を
示す回路図である。
【図10】歪みゲージトランスデューサデータを処理
し、x,y,z軸応力成分を発生するために用いられる
3重ブリッジ回路を示す回路図である。
【図11】ペン装置のブロック図である。
【図12】親機処理ユニットのブロック図である。
【符号の説明】
10,20 物理的文書 13 バーコード 91 手動装置,筆記装置 92 親機処理ユニット 93 通信チャンネル 96 通信調整ユニット 100,210 変換器 116 ペン先 230,961 通信インタフェース 942 メモリ
フロントページの続き (72)発明者 デイビッド ジー ストーク アメリカ合衆国 カリフォルニア州 メン ロー パークスイート 115 サンド ヒ ル ロード 2882 リコー コーポレーシ ョン カリフォルニア リサーチ センタ 内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多次元空間内での人の手の動きを認識し
    データ処理する電子文書操作システムであって、(a)
    通信チャンネルと、(b)多次元空間内での自分自身の
    動きを検出し、自分の動きを表わす電気信号を生成する
    少くとも1つの変換器と、前記通信チャンネル上に前記
    電気信号を送出するための通信インタフェースとを有す
    る手動装置と、(c)中央処理ユニットとメモリとを有
    し、前記通信チャンネルを介して前記手動装置より送信
    された前記電気信号を通信インターフェースにより受信
    し、前記中央処理ユニットの制御下で前記メモリに前記
    電気信号を記憶させ、前記手動装置の動きを再構成する
    ために前記メモリの記憶内容を取り出せるようにした親
    機処理ユニットと、 を備えることを特徴とする電子文書操作システム。
  2. 【請求項2】 人の手による筆記内容を自動的に解釈
    し、解釈された筆記内容から対応する電子化文書を2進
    データとして符号化し作成する電子文書操作システムで
    あって、(a)筆記に適した表面を有する物理的文書
    と、(b)通信チャンネルと、(c)視認可能な書き込
    み媒体を使用して前記物理的文書のページ上にデータを
    書き込むためのペン先を有し、書き込み時の自分自身の
    物理的動作を表わす電気信号を生成する少なくとも1つ
    の変換器と、前記通信チャンネル上に前記電気信号を送
    出するための通信インタフェースとを有する筆記装置
    と、(d)前記通信チャンネルとインタフェースして前
    記筆記装置からの電気信号を受信する通信インタフェー
    スと、前記電気信号を2進符号化したデータに変換する
    信号調整ユニットと、2進符号化された前記電気信号を
    記憶するメモリを有して前記筆記装置から受信した前記
    電気信号に対応して前記メモリ内に記憶された文書の更
    新制御を行なう中央処理ユニットとを有する親機処理ユ
    ニットと、 を備えることを特徴とする電子文書操作システム。
  3. 【請求項3】 物理的文書に筆記するためのペン先を有
    する筆記装置を使用して筆記内容を自動的に解釈し、筆
    記内容を取り込むことにより対応する電子化文書を更新
    するシステムであって、前記物理的文書は文書識別のた
    めのバーコードを含む所定の印刷様式を有し、前記物理
    的文書を記憶するメモリと、前記筆記装置に作用する物
    理的な一組の力を検出して筆記内容を認識する手段と、
    前記文書識別のためのバーコードを読み取る手段とを含
    む電子文書操作システムを使用し、(a)前記筆記装置
    を用いて前記バーコードを読み取るステップと、(b)
    前記バーコードの位置から開始位置へ前記筆記装置を移
    動するのに必要とした力から前記開始位置を計算するス
    テップと、(c)筆記中の前記筆記装置に作用する一組
    の力を検出するステップと、(d)前記検出した一組の
    力から筆記内容を再構成するステップと、(e)前記物
    理的文書を記憶するメモリへ前記再構成した書き込みデ
    ータを重ね合せるステップと、 を備えることを特徴とする電子文書操作方法。
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