JP2023088242A - 筆記測定システム及び筆記測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】どのような筆記具を使用者が使用するとしても、使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データを得ることができる、筆記測定システム及び筆記測定方法を提供する。【解決手段】本発明の筆記測定システム９は、感圧センサ１３を配設した測定テーブル１と、複数のマーカ５と、筆記具４に取り付けられた複数のマーカ５の動きを撮影する複数の撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃと、複数の撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に得られた撮影情報に基づいて複数のマーカ５の三次元時系列位置情報を生成する画像処理手段６１と、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報、及び／又は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記する際に得られた三次元時系列位置情報に基づいて、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データを生成するデータ生成手段６２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、使用者による筆記具の使用状態を測定する筆記測定システム及び筆記測定方法に関する。

ボールペンやシャープペンシル、万年筆等の筆記具においては、多種多様な形状や機能、特性を持った商品が開発されているが、使用者の筆記具の持ち方はそれぞれ異なり、また使用者によって筆圧や筆記速度、筆記角度もバラバラである。すなわち、使用者によって筆記具の使用状態は異なるのが通常であり、それゆえに、新たな筆記具の開発においては、使用者による筆記具の使用状態を測定して得られた筆記測定データを活かしたいというニーズがある。

筆記具の使用状態を測定する手法として、例えば、特許文献１には、筆記動作中の筆記具に付与される摩擦状態及び振動状態を同時に計測して、当該筆記具の筆記時における筆記摩擦力や筆記のなめらかさ等の筆記特性を測定する方法が開示されている。また、特許文献２には、筆記時における筆圧、筆記角度、筆記具のねじれ角度を測定できる筆記測定装置が開示されている。当該筆記測定装置は、筆圧を測定するための感圧センサーを配設した測定テーブルと、少なくとも筆記角度を測定するための加速度センサーを配設した筆記具に装着可能な測定具とを備えており、所望の筆記具に測定具を装着し、測定テーブル上にて筆記することにより得られた感圧センサー及び加速度センサーからの出力データに基づいて、筆圧や筆記角度が算出されるようになっている。

特開平８－２６７９９１号公報 特開２００２－１８８９７１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された筆記特性測定方法では、筆記具そのものに固有の筆記特性をデータとして得ることができるに過ぎず、使用者がどのような状態で筆記具を使用しているのかを客観的に示すデータを取得することはできない、という問題があった。

上記の問題に関して、特許文献２に開示された筆記測定装置であれば、使用者がどのような状態で筆記具を使用しているのかを、筆圧や筆記角度といった数値化されたデータとして得ることができるようになっているものの、この筆記測定装置はキャップ形状の測定具を測定対象となる筆記具に装着する必要がある。すなわち、特許文献２の筆記測定装置は、当該測定具を取り付けることができる筆記具を使用して初めて筆記測定データを得ることができるものであり、そのような筆記具以外の筆記具を使用して筆記測定データを得ることはできない、という問題があった。また、この筆記測定装置の測定具からは加速度センサーに接続されたコードがセンサーアンプへと伸びており、測定時の筆記具の使用に制限がかかるという問題もあった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、どのような筆記具を使用者が使用するとしても、使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データを得ることができる、筆記測定システム及び筆記測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第一に本発明は、筆圧を測定するための感圧センサを配設した測定テーブルと、筆記具に取り付ける複数のマーカと、前記測定テーブルに対して角度の異なる位置に配置され、前記筆記具に取り付けられた前記複数のマーカの動きを撮影する複数の撮影装置と、前記複数の撮影装置によって時系列的に得られた撮影情報に基づいて前記複数のマーカの三次元時系列位置情報を生成する画像処理手段と、前記筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上にて筆記することにより得られた前記感圧センサからの出力情報、及び／又は、前記筆記具を用いて前記使用者が前記測定テーブル上にて筆記する際に得られた前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記使用者による前記筆記具の使用状態を示す筆記測定データを生成するデータ生成手段と、を備える筆記測定システムを提供する（発明１）。

かかる発明（発明１）によれば、測定対象となる筆記具に複数のマーカを取り付けさえすれば、マーカの三次元時系列位置情報を得ることができ、測定テーブルに配設された感圧センサによって当該筆記具を用いて使用者が筆記することにより得られた感圧センサからの出力情報と、マーカの三次元時系列位置情報とから使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データが生成されるので、どのような筆記具を使用者が使用するとしても、使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データを得ることができる。

上記発明（発明１）においては、前記データ生成手段が、前記感圧センサからの出力情報に基づいて、前記筆記測定データとして、前記使用者の筆圧に関する情報を生成する第一情報生成手段を有することが好ましい（発明２）。

上記発明（発明１、２）においては、前記データ生成手段が、前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記筆記測定データとして、前記筆記具を用いた前記使用者の筆記速度に関する情報、前記筆記具を用いた前記使用者の筆跡に関する情報、前記測定テーブルに対する前記筆記具の傾斜角度に関する情報、前記測定テーブル上の基準軸に対する前記筆記具の方位角度に関する情報、及び前記筆記具の所定の部位の三次元座標に関する情報のうち少なくとも１つを生成する第二情報生成手段を有することが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１－３）においては、前記データ生成手段が生成した前記筆記測定データを表示する表示手段を備えていてもよい（発明４）。

上記発明（発明１－４）においては、前記データ生成手段が生成した前記筆記測定データを記憶する記憶手段を備えていてもよい（発明５）。

上記発明（発明１－５）においては、前記複数のマーカが少なくとも第１マーカ及び第２マーカを含み、前記第１マーカが前記筆記具の先端部に、前記第２マーカが前記筆記具の基端部に取り付けられていることが好ましい（発明６）。

上記発明（発明１－６）においては、前記測定テーブルが、前記感圧センサによって圧力変化を検出することが可能な矩形状の感圧領域を有しており、前記感圧領域の大きさが変更可能に構成されていてもよいし、又は前記感圧領域の前記測定テーブルにおける位置が変更可能に構成されていてもよい（発明７）。

上記発明（発明１－６）においては、前記測定テーブルが、前記感圧センサによって圧力変化を検出することが可能な矩形状の感圧領域と、前記感圧領域の近傍において鉛直方向上向きに延設された突出部とを有しており、前記突出部が、前記使用者が前記筆記具を用いて前記測定テーブル上にて筆記する際に、前記使用者と前記感圧領域との間に位置するように配置されていてもよい（発明８）。

第二に本発明は、測定テーブルに配設された感圧センサが、複数のマーカが取り付けられた筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上で筆記することを検出して、出力情報を取得するステップと、前記測定テーブルに対して角度の異なる位置に配置された複数の撮影装置が、前記筆記具に取り付けられた前記複数のマーカの動きを撮影するステップと、画像処理手段が、前記複数の撮影装置によって時系列的に得られた撮影情報に基づいて前記複数のマーカの三次元時系列位置情報を生成するステップと、データ生成手段が、前記筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上にて筆記することにより得られた前記感圧センサからの出力情報、及び／又は、前記筆記具を用いて前記使用者が前記測定テーブル上にて筆記する際に得られた前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記使用者による前記筆記具の使用状態を示す筆記測定データを生成するステップと、を備える筆記測定方法を提供する（発明９）。

本発明の筆記測定システム及び筆記測定方法によれば、測定対象となる筆記具に複数のマーカを取り付けさえすれば、マーカの三次元時系列位置情報を得ることができ、測定テーブルに配設された感圧センサによって当該筆記具を用いて使用者が筆記することにより得られた感圧センサからの出力情報と、マーカの三次元時系列位置情報とから使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データが生成されるので、どのような筆記具を使用者が使用するとしても、使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データを得ることができる。

本発明の一実施形態に係る筆記測定システムの基本構成を概略的に示す説明図である。 同実施形態に係る筆記測定システムに含まれる測定テーブルの構造を示す説明図である。 同実施形態に係る筆記測定システムに含まれる端末装置の構成を示すブロック図である。 端末装置の果たす機能を説明するための機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態にのみ限定されるものではなく、実施形態はあくまでも本発明の技術的特徴を説明するために記載された例示にすぎない。また、各図面に示す形状や寸法はあくまでも本発明の内容の理解を容易にするために示したものであり、実際の形状や寸法を正しく反映したものではない。

図１は本発明の一実施形態に係る筆記測定システム９の基本構成を概略的に示す説明図である。筆記測定システム９は、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データを得るためのシステムであり、筆圧を測定するための感圧センサ１３を配設した測定テーブル１と、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃと、端末装置３と、筆記具４に取り付ける複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）とを備える。

図２は筆記測定システム９に含まれる測定テーブル１の構造を示す説明図であり、（ａ）は測定テーブル１の表面を、（ｂ）は測定テーブル１の裏面を示している。測定テーブル１は、図２（ａ）に示すように、その中央に矩形状の測定部１１が設けられており、測定部１１の裏面には、図２（ｂ）に示すように、円形孔１２を形成して、測定部１１の裏面に感圧センサ１３が配設されている。感圧センサ１３は、円盤１３１の中央の円形部１３２から四方に延設された延設部１３３に、市販されている一般的なひずみゲージ１３４を貼り付けて構成してある。ひずみゲージ１３４は、測定テーブル１の裏側に付設した基板１４に形成したホイストーン回路（図示せず）に接続されている。測定部１１は、このような感圧センサ１３によって圧力変化を検出することが可能な感圧領域である。

感圧センサ１３から出たケーブル１５は基板１４を経てセンサアンプ１６へと接続されている。センサアンプ１６は、感圧センサ１３から出力される出力電圧を増幅するとともに、感圧センサ１３へと電源を供給するためのデバイスである。センサアンプ１６で増幅された出力電圧のアナログ信号は、ＡＤ変換器（不図示）へと伝送されてデジタル信号に変換され、当該デジタル信号が端末装置３へと伝送される。ＡＤ変換器から端末装置３へのデジタル信号の伝送は通信ケーブルを介して行われてもよいし、公知の無線通信技術、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＵＷＢ、光無線通信（例えば、赤外線）等の無線通信方式を用いて伝送してもよい。

撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃは、測定テーブル１に対して角度の異なる位置に配置され、筆記具４に取り付けられた複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の動きを時系列的に撮影するものである。撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ、複数の発光素子をリング状の基板に実装してなるリング状の光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃから照射された光がマーカ５に反射した反射光を受光する撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、マーカ５から反射してきた反射光を撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃへと導く撮影レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを有する。

撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃは、測定テーブル１上で使用者が筆記具４を用いて筆記する際、筆記具４に取り付けられたマーカ５の動きを撮影できるよう（すなわち、その筆記具４の可動範囲を取り囲むよう）に、測定テーブル１の周囲に配置されている。

筆記具４には、複数のマーカ５が取り付けられており、第１マーカ５ａは筆記具４の先端部に、第２マーカ５ｂは筆記具４の基端部に、第３マーカ５ｃは筆記具４の先端部と基端部との間に、それぞれ取り付けられている。マーカ５は、光源２１ａ、２１ｂ、２１ｃから照射された光を光源方向に向かって反射するものであれば特に限定されるものではなく、例えば発泡スチロールを球状に形成したものやガラス、プリズム等の再帰性反射材で形成されていてもよいし、反射テープで形成されていてもよい。

撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に撮影された複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の動きのデータである撮影情報は、端末装置３へと伝送される。撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃから端末装置３への撮影情報の伝送は通信ケーブルを介して行われてもよいし、公知の無線通信技術、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＵＷＢ、光無線通信（例えば、赤外線）等の無線通信方式を用いて撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃから端末装置３へと撮影情報を伝送してもよい。

端末装置３は当該撮影情報に基づいて複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の三次元時系列位置情報を生成する。撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによってマーカ５の動きを時系列的に撮影して撮影情報を取得し、その撮影情報に基づいてマーカ５の三次元時系列位置情報を生成する技術は、いわゆるモーションキャプチャと呼ばれるものである。なお、本実施形態においては、三つの撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃがスタンドやクランプ等の治具によって撮影装置間の位置関係を保持し続けられるように固定されており、この状態でマーカ５の動きを撮影するものとしているが、これに限られるものではなく、少なくとも２台の撮影装置を備えていれば、マーカ５の動きを時系列的に撮影して撮影情報から三次元時系列位置情報を生成することができる。なお、撮影装置の数を増やせば増やすほど、死角を作らずにマーカ５の動きを時系列的に撮影することができる。本実施形態においては、測定テーブル１の測定部１１と、三つの撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれとを結ぶ線の間の角度が１５度以上の角度になるように、また三つの撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃからの視野中心がほぼ同一となるように、三つの撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれ配置されている。

図３は筆記測定システム９に含まれる端末装置３の構成を示すブロック図である。端末装置３は、図３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、記憶装置３４と、表示処理部３５と、表示部３６と、入力部３７と、を備えており、各部間の制御信号又はデータ信号を伝送するためのバス３０が設けられている。

ＣＰＵ３１は、電源が端末装置３に投入されると、ＲＯＭ３２又は記憶装置３４に記憶された各種のプログラムをＲＡＭ３３にロードして実行する。本実施形態では、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２又は記憶装置３４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、後述する画像処理手段６１、データ生成手段６２（第一情報生成手段６３、第二情報生成手段６４）、表示手段６５、記憶手段６６（図３に示す）の機能を実現する。

記憶装置３４は、例えば、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶装置、光ディスク等の不揮発性の記憶装置であってもよいし、ＲＡＭ等の揮発性の記憶装置であってもよく、ＣＰＵ３１が実行するプログラムやＣＰＵ３１が参照するデータを格納する。また、記憶装置３４には、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報（前述の通り、ＡＤ変換器から端末装置３へと伝送されたデジタル信号）、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に撮影された複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の動きのデータである撮影情報、複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の三次元時系列位置情報、さらには、後述する使用者の筆圧に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報、測定テーブル１に対する筆記具４の傾斜角度に関する情報、測定テーブル１上の基準軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報、及び筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報等が記憶される。

表示処理部３５は、ＣＰＵ３１から与えられる表示用データを表示部３６に表示する。表示部３６は、例えば、マトリクス状に画素単位で配置された薄膜トランジスタを含むＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）モニタであり、表示用データに基づいて薄膜トランジスタを駆動することで、表示されるデータを表示画面に表示する。

端末装置３が釦入力方式の装置である場合には、入力部３７は、ユーザの操作入力を受け入れるための方向指示釦及び決定釦等の複数の指示入力釦を含む釦群と、テンキー等の複数の指示入力釦を含む釦群とを備え、各釦の押下（操作）入力を認識してＣＰＵ３１へ出力するためのインタフェース回路を含む。端末装置３がタッチパネル入力方式の装置である場合には、入力部３７は、主として表示画面に指先又はペンで触れることによるタッチパネル方式の入力を受け付ける。タッチパネル入力方式は、静電容量方式等の公知の方式であってもよい。また、端末装置３が音声入力可能な装置である場合には、入力部３７は、音声入力用のマイクを含むように構成されてもよいし、外付けのマイクを介して入力された音声データをＣＰＵ３１へ出力するためのインタフェース回路を備えてもよい。

端末装置３で実現される機能について、図４を参照して説明する。図４は端末装置３の果たす機能を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図では、画像処理手段６１及びデータ生成手段６２が本発明の筆記測定システムの主要な構成に対応しており、第一情報生成手段６３、第二情報生成手段６４、表示手段６５、記憶手段６６は必ずしも必須の構成ではないが、本発明をさらに好ましくするための構成要素である。

画像処理手段６１は、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に得られた撮影情報に基づいて複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の三次元時系列位置情報を生成する機能を備える。画像処理手段６１の機能は、例えば以下のように実現される。

まず、端末装置３は、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に撮影された複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の動きのデータである撮影情報を、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ受信する。例えば、撮影装置２ａから受信した第１マーカ５ａの撮影情報（画像データ）について、端末装置３のＣＰＵ３１はフレーム単位で二値化処理を行い、第１マーカ５ａの二次元位置情報（具体的には、二値化処理で白とした部分の重心の位置座標）を算出して記憶装置３４に記憶する。これを全ての撮影装置から受信した全てのマーカの撮影情報について行い、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれから見た第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃそれぞれについての二次元位置情報を記憶装置３４に記憶する。各撮影装置で得た各マーカの二次元位置情報と、あらかじめ算出しておいた各撮影装置の位置関係の情報（キャリブレーション結果）を組み合わせることで、第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃそれぞれについての三次元時系列位置情報が生成され、ＣＰＵ３１は当該三次元時系列位置情報を記憶装置３４に記憶する。このようにして、画像処理手段６１は、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に得られた撮影情報に基づいて複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の三次元時系列位置情報を生成することができる。

データ生成手段６２は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報、及び／又は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記する際に得られた三次元時系列位置情報に基づいて、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データを生成する機能を備える。すなわち、データ生成手段６２は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報のみに基づいて筆記測定データを生成することもあるし、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記する際に得られた三次元時系列位置情報のみに基づいて筆記測定データを生成することもあるし、感圧センサ１３からの出力情報及び画像処理手段６１が生成した三次元時系列位置情報の両方に基づいて筆記測定データを生成することもあるということになる。

データ生成手段６２は、具体的には第一情報生成手段６３と、第二情報生成手段６４とを備える。第一情報生成手段６３は、感圧センサ１３からの出力情報に基づいて、上述の筆記測定データとして、使用者の筆圧に関する情報を生成する機能を備える。また、第二情報生成手段６４は、画像処理手段６１が生成した三次元時系列位置情報に基づいて、上述の筆記測定データとして、筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報、測定テーブル１に対する筆記具の傾斜角度に関する情報、測定テーブル１上の基準軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報、及び筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報のうち少なくとも１つを生成する機能を備える。

第一情報生成手段６３の機能は、例えば以下のように実現される。まず、端末装置３は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報を、センサアンプ１６及びＡＤ変換器（不図示）を経て、デジタル信号として受信する。端末装置３のＣＰＵ３１は、受信した感圧センサ１３からの出力情報を時系列で並べ、使用者の筆圧に関する情報、例えば所定の時点における筆圧であったり、所定の期間における筆圧の変化量であったりを算出する。このようにして、第一情報生成手段６３は、感圧センサ１３からの出力情報に基づいて、使用者の筆圧に関する情報を生成する。

第二情報生成手段６４の機能は、例えば以下のように実現される。まず、端末装置３は、画像処理手段６１によって生成された複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）それぞれの三次元時系列位置情報を記憶装置３４から読み出す。第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃの三次元時系列位置情報には各マーカの三次元座標が含まれているため、端末装置３のＣＰＵ３１は、筆記具４の所定の時点における姿勢であったり、所定の期間における筆記具４の所定の部位の動きであったりを把握することができる。具体的には、次のようにして、端末装置３のＣＰＵ３１が、筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報、測定テーブル１に対する筆記具の傾斜角度に関する情報、測定テーブル１上の基準軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報、及び筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報をそれぞれ生成する。

筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報は、筆記具４の先端部に取り付けられた第１マーカ５ａの三次元座標を時系列で並べ、単位時間内の第１マーカ５ａの移動量を計算し、その移動量を単位時間で割り戻すことにより算出することができる。また、筆記具４の先端部に取り付けられた第１マーカ５ａの三次元座標を時系列で並べることにより、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報を得ることができる。

測定テーブル１に対する筆記具の傾斜角度に関する情報は、筆記具４の先端部に取り付けられた第１マーカ５ａの三次元座標と、筆記具４の基端部に取り付けられた第２マーカ５ｂの三次元座標とから、所定の時点における筆記具４と測定テーブル１の表面とのなす角度を計算することにより算出することができる。また、測定テーブル１上の基準軸、例えばＹ軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報は、筆記具４の先端部に取り付けられた第１マーカ５ａの三次元座標と、筆記具４の基端部に取り付けられた第２マーカ５ｂの三次元座標とから、所定の時点における筆記具４と測定テーブル１上のＹ軸を基点にした筆記具４の角度を計算することにより算出することができる。さらに、筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報は、第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃの三次元座標と、あらかじめ算出しておいた筆記具４における所定の部位と第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃとの位置関係を組み合わせることで、所定の部位の三次元座標を算出することができる。

表示手段６５は、データ生成手段６２が生成した筆記測定データを表示する機能を備える。表示手段６５の機能は、例えば端末装置３のＣＰＵ３１が、データ生成手段６２（第一情報生成手段６３及び第二情報生成手段６４）が生成した筆記測定データ、すなわち、使用者の筆圧に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報、測定テーブル１に対する筆記具の傾斜角度に関する情報、測定テーブル１上の基準軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報、及び筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報を、表示用データとして表示処理部３５に与えて表示部３６に表示させることによって実現される。

記憶手段６６は、データ生成手段６２が生成した筆記測定データを記憶する機能を備える。記憶手段６６の機能は、例えば端末装置３のＣＰＵ３１が、データ生成手段６２（第一情報生成手段６３及び第二情報生成手段６４）が生成した筆記測定データ、すなわち、使用者の筆圧に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆記速度に関する情報、筆記具４を用いた使用者の筆跡に関する情報、測定テーブル１に対する筆記具の傾斜角度に関する情報、測定テーブル１上の基準軸に対する筆記具４の方位角度に関する情報、及び筆記具４の所定の部位の三次元座標に関する情報を、記憶装置３４に記憶させることによって実現される。

次に、本実施形態の筆記測定システム９により行われる主要な処理のフローの一例について説明する。まず、測定テーブル１に配設された感圧センサ１３が、複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）が取り付けられた筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上で筆記することを検出して、出力情報を取得する（ステップＳ１０１）。

同時に、測定テーブル１に対して角度の異なる位置に配置された撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃが、筆記具４に取り付けられた複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の動きを撮影する（ステップＳ１０２）。

続いて、端末装置３（画像処理手段６１）が、撮影装置２ａ、２ｂ、２ｃによって時系列的に得られた撮影情報に基づいて複数のマーカ５（第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃ）の三次元時系列位置情報を生成する（ステップＳ１０３）。

端末装置３（データ生成手段６２）が、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報、及び／又は、筆記具４を用いて使用者が測定テーブル１上にて筆記する際に得られた三次元時系列位置情報に基づいて、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データを生成する（ステップＳ１０４）。具体的な筆記測定データの生成の流れは前述の通りである。

筆記測定システム９による筆記測定データの取得時に、使用者の利き手と反対の手が測定テーブル１の測定部１１に干渉してしまい、そのために筆記測定データがうまく取得できないという問題が生じることがある。具体的には、例えば使用者が右利きの場合、右手に筆記具を持って測定テーブル１上にて筆記するが、そのとき、左手は筆記スペースの左側に添えることが多い。この添えた左手が測定部１１に触れてしまうと、感圧センサ１３が右手に持った筆記具を検出せずに左手を検出してしまったり、あるいは検出対象が二つになってしまったことによって感圧センサ１３がうまく作動しなかったりする。このような問題が生じることを回避すべく、本実施形態に係る筆記測定システム９には、使用者の利き手と反対の手による測定部１１への干渉を防止する仕組みが採用されている。

測定テーブル１の測定部１１の左側端辺１１ａの近傍には、図２（ａ）に示すように、測定部１１の一部を覆うことが可能な板状部材１１１が着脱自在に取り付けられている。測定テーブル１の表面において、測定部１１の左側端辺１１ａの上下には、左側端辺１１ａを挟んで対向するように平行に設けられた２本のレール部材１１２ａ、１１２ｂが固定されている。２本のレール部材１１２ａ、１１２ｂはそれぞれ断面コの字形状を呈し、板状部材１１１の上側端辺１１１ａ及び下側端辺１１１ｂが、２本のレール部材１１２ａ、１１２ｂのコの字の溝にそれぞれ摺動可能に嵌合している。

板状部材１１１をレール部材１１２ａ、１１２ｂの左端に寄せると、板状部材１１１は測定部１１を覆うことがなく、板状部材１１１をレール部材１１２ａ、１１２ｂの右端に寄せると、板状部材１１１は測定部１１の一部（測定部１１の左側端部）を覆うことができる。このような板状部材１１１の移動によって、感圧領域である測定部１１の大きさが変更可能に構成されていることにより、例えば使用者が右利きの場合であれば、測定部１１の左側に添えた左手が測定部１１に触れることを、板状部材１１１によって測定部１１の一部（測定部１１の左側端部）を覆うことで防止することができる。使用者が左利きの場合は、測定テーブル１自体を回転させて板状部材１１１が測定部１１の右側端部を覆うようにすることにより、同様の効果が奏される。

板状部材１１１は、必ずしもレール部材１１２ａ、１１２ｂを用いて測定テーブル１に取り付けられていなくてもよく、独立した部材として板状部材１１１を用意しておき、必要に応じて測定部１１の一部を覆うように使用者が測定テーブル１上に配置するだけでもよい。この場合、使用者が右利きであっても左利きであっても、測定テーブル１の向きを変える必要はない。また、測定部１１の右側端辺の上下に別のレール部材を設けておき、そちらにも板状部材１１１を嵌合させられるように構成しておいてもよい。

また、使用者の利き手と反対の手による測定部１１への干渉を防止するために、感圧領域である測定部１１の測定テーブル１における位置が変更可能に構成されていてもよい。このような構成であれば、例えば使用者が右利きの場合、測定部１１の測定テーブル１における位置を右側にずらし、例えば使用者が左利きの場合、測定部１１の測定テーブル１における位置を左側にずらすことができるので、測定部１１の近くに添えた手が測定部１１に触れることを防止することができる。測定部１１の測定テーブル１における位置が変更可能な構成とは、具体的には、上述のレール部材を測定テーブル１の左端から右端まで、すなわち測定部１１の全長をカバーするように配置し、板状部材１１１で測定部１１の左端部と右端部とを選択的に覆うことができるような構成が考えられる。また、測定テーブル１に測定部１１よりも大きな開口を設け、当該開口内を測定部１１が移動可能とした構成であってもよい。

あるいは、感圧領域である測定部１１の近傍において、鉛直方向上向きに延設された突出部を、使用者が筆記具を用いて測定テーブル１上にて筆記する際に、使用者と設定部との間に位置するように配置しておいてもよい。例えば使用者が右利きの場合、測定部１１の手前左側（すなわち、図２においてレール部材１１２ｂが設置されているあたり）に突出部を設けることにより、使用者は突出部が邪魔になって左手を測定テーブル１付近に添えることができなくなるので、使用者の利き手と反対の手による測定部１１への干渉が防止される。

突出部の形状は特に限定されるものではないが、例えば平板状の突出部を鉛直方向上向きに立設していてもよいし、複数の棒状の突出部を鉛直方向上向きに立設していてもよいし、鉛直方向上向きに厚みを有する塊状の突出部を測定部１１の近傍に配設していてもよい。また、突出部は使用者が右利きであっても左利きであっても機能するように、測定テーブル１の表面に着脱自在に構成されていることが望ましい。例えば、測定部１１の手前左側と手前右側にそれぞれ取付孔を穿設しておき、当該取付孔に突出部の一部を嵌合させることで測定テーブル１に突出部を固定する構成としてもよいし、単に突出部を測定テーブル１の表面に載置するだけであってもよい。

以上説明してきた筆記測定システム９によれば、測定対象となる筆記具４に複数のマーカ５を取り付けさえすれば、マーカ５の三次元時系列位置情報を得ることができ、測定テーブル１に配設された感圧センサ１３によって筆記具４を用いて使用者が筆記することにより得られた感圧センサ１３からの出力情報と、マーカ５の三次元時系列位置情報とから使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データが生成されるので、どのような筆記具を使用者が使用するとしても、使用者による当該筆記具の使用状態を示す筆記測定データを得ることができる。

なお、本実施形態においては、筆記具４に取り付けるマーカ５は第１マーカ５ａ、第２マーカ５ｂ、第３マーカ５ｃとしたが、少なくとも第１マーカ５ａ及び第２マーカ５ｂを含み、第１マーカ５ａが筆記具４の先端部に、第２マーカ５ｂが筆記具４の基端部に取り付けられていれば、筆記具４の先端部に取り付けられた第１マーカ５ａの三次元座標と、筆記具４の基端部に取り付けられた第２マーカ５ｂの三次元座標とから、筆記具４の位置や姿勢を把握することができるため、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データを精度良く得ることが可能である。本実施形態のようにマーカ５を筆記具４に三つ以上取り付け、それら三つ以上のマーカ５が一直線に並ばないように配置すれば、筆記具４の軸に沿った回転方向の動きも把握することができるため、使用者による筆記具４の使用状態を示す筆記測定データをより細かく得ることが可能になる。

以上、本発明に係る筆記測定システムについて図面に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、種々の変更実施が可能である。例えば、本実施形態においては、一の端末装置３が画像処理手段６１及びデータ生成手段６２を実現するものとしたが、これに限られるものではなく、画像処理手段を実現する装置と、データ生成手段を実現する装置とが別々であってもよい。また、端末装置３は、例えば汎用のパーソナルコンピュータやサーバコンピュータ等であってもよいし、本筆記測定システム専用の装置であってもよい。

９ 筆記測定システム
１ 測定テーブル
２ａ、２ｂ、２ｃ 撮影装置
３ 端末装置
４ 筆記具
５ マーカ
５ａ 第１マーカ
５ｂ 第２マーカ
５ｃ 第３マーカ

Claims (9)

1. 筆圧を測定するための感圧センサを配設した測定テーブルと、
   筆記具に取り付ける複数のマーカと、
   前記測定テーブルに対して角度の異なる位置に配置され、前記筆記具に取り付けられた前記複数のマーカの動きを撮影する複数の撮影装置と、
   前記複数の撮影装置によって時系列的に得られた撮影情報に基づいて前記複数のマーカの三次元時系列位置情報を生成する画像処理手段と、
   前記筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上にて筆記することにより得られた前記感圧センサからの出力情報、及び／又は、前記筆記具を用いて前記使用者が前記測定テーブル上にて筆記する際に得られた前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記使用者による前記筆記具の使用状態を示す筆記測定データを生成するデータ生成手段と、を備える筆記測定システム。
2. 前記データ生成手段が、前記感圧センサからの出力情報に基づいて、前記筆記測定データとして、前記使用者の筆圧に関する情報を生成する第一情報生成手段を有する、請求項１に記載の筆記測定システム。
3. 前記データ生成手段が、前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記筆記測定データとして、前記筆記具を用いた前記使用者の筆記速度に関する情報、前記筆記具を用いた前記使用者の筆跡に関する情報、前記測定テーブルに対する前記筆記具の傾斜角度に関する情報、前記測定テーブル上の基準軸に対する前記筆記具の方位角度に関する情報、及び前記筆記具の所定の部位の三次元座標に関する情報のうち少なくとも１つを生成する第二情報生成手段を有する、請求項１に記載の筆記測定システム。
4. 前記データ生成手段が生成した前記筆記測定データを表示する表示手段を備える、請求項１に記載の筆記測定システム。
5. 前記データ生成手段が生成した前記筆記測定データを記憶する記憶手段を備える、請求項１に記載の筆記測定システム。
6. 前記複数のマーカが少なくとも第１マーカ及び第２マーカを含み、
   前記第１マーカが前記筆記具の先端部に、前記第２マーカが前記筆記具の後端部に取り付けられている、請求項１に記載の筆記測定システム。
7. 前記測定テーブルが、前記感圧センサによって圧力変化を検出することが可能な矩形状の感圧領域を有しており、前記感圧領域の大きさが変更可能に構成されているか、又は前記感圧領域の前記測定テーブルにおける位置が変更可能に構成されている、請求項１に記載の筆記測定システム。
8. 前記測定テーブルが、前記感圧センサによって圧力変化を検出することが可能な矩形状の感圧領域と、前記感圧領域の近傍において鉛直方向上向きに延設された突出部とを有しており、
   前記突出部が、前記使用者が前記筆記具を用いて前記測定テーブル上にて筆記する際に、前記使用者と前記感圧領域との間に位置するように配置されている、請求項１に記載の筆記測定システム。
9. 測定テーブルに配設された感圧センサが、複数のマーカが取り付けられた筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上で筆記することを検出して、出力情報を取得するステップと、
   前記測定テーブルに対して角度の異なる位置に配置された複数の撮影装置が、前記筆記具に取り付けられた前記複数のマーカの動きを撮影するステップと、
   画像処理手段が、前記複数の撮影装置によって時系列的に得られた撮影情報に基づいて前記複数のマーカの三次元時系列位置情報を生成するステップと、
   データ生成手段が、前記筆記具を用いて使用者が前記測定テーブル上にて筆記することにより得られた前記感圧センサからの出力情報、及び／又は、前記筆記具を用いて前記使用者が前記測定テーブル上にて筆記する際に得られた前記三次元時系列位置情報に基づいて、前記使用者による前記筆記具の使用状態を示す筆記測定データを生成するステップと、を備える筆記測定方法。

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