JP4583382B2 - 電子ペン用の光学システム、分析システムおよびモジュラユニット - Google Patents
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Description
図1aおよびbでは、電子ペン1のインクカートリッジ8が示されている。インクカートリッジ8は、ユーザが筆記するときに筆記面14に接触するペン先9を含む。筆記面14は、筆記面14上に情報を有するパターンを含む。パターンは表面14上の位置または筆記が関係する全体情報を符号化できる。このパターンを利用して、ペン先9の動きを計算しおよび/または、筆記がチェックボックスまたはカレンダーの日付など、紙の上の特定の範囲で行われる場合に記録する。筆記面のパターンを復号化するため、ペン1は表面14上の範囲を撮像するため撮像システム15(図4)を含む。撮像範囲を使用して、ペン1は表面14上のペン先9の位置を決定する。撮像システム15は撮像範囲の十分に鮮明な画像を取得するための合焦レンズを含む。さらに、撮像システム15が表面14上の範囲を正しく撮像するために、この範囲は放射源により照射される。
ペン1は、ペン1のすべての構成要素に対して、サイズおよび相対的な取付角および距離などの基準パラメータを用いて設計される。この設計は距離Dの基準値を提供する。しかし、ペン1の製造においては、基準パラメータに対する許容差は許容されなければならない。許容差チェーンを合計して、距離Dの許容される最大値に関する必要条件を設定する。この最大値は撮像システム15の被写界深度FDに必要条件を設定する。さらに、許容差チェーンを合計して、可能性のある必要な照射空間を定義する。
以下に、ペン1内の撮像および照射システムのいくつかの実施形態を説明し、上述の必要条件に適合するペン1の設計方法を示す。
Claims (36)
- 電子ペン用のモジュラユニットであって、
前記電子ペン用の筆記具を収容する収容部を有する保持体と、
プリント回路基板と、
前記プリント回路基板に取り付けられた二次元放射線センサと、
撮像面を画定する撮像ユニットと、
を備え、
前記保持体と前記プリント回路基板と前記撮像ユニットは、前記撮像ユニットが前記放射線センサに対向した状態で結合されて、前記撮像ユニットにより画定される撮像面を、前記放射線センサのある場所に定めるものであり、
前記保持体の収容部は、前記筆記具を前記撮像ユニットに対して位置決めするように設計されており、前記保持体と前記プリント回路基板と前記撮像ユニットとの結合により、前記筆記具の先端と前記撮像ユニットによる撮像範囲との関係が定められることを特徴とするモジュラユニット。 - 前記撮像ユニットが、前記放射線センサに達する放射線の空間起点を制御するように設計されていることを特徴とする請求項1に記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットによって画定される対物面を照射する放射源をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記放射源を保持するホルダーを備えていることを特徴とする請求項3に記載のモジュラユニット。
- 前記放射源と前記プリント回路基板との間の電気接続をさらに備えていることを特徴とする請求項3または4に記載のモジュラユニット。
- 前記電気接続が、前記撮像ユニットと前記プリント回路基板との間の締付け力により機能することを特徴とする請求項5に記載のモジュラユニット。
- 前記プリント回路基板が、前記保持体により支持されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記プリント回路基板が、前記保持体に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記プリント回路基板により支持されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記プリント回路基板に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記電子ペンの外側ケーシングの少なくとも一部に取り付けるための少なくとも1つのコネクタをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜10いずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記モジュラユニットの寸法が、前記モジュラユニットを前記電子ペンの内部に取り付け可能な寸法であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記モジュラユニットが、前記電子ペン内に取り付けられたときに前記電子ペンの縦方向に延びることになる細長い形状を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記保持体に取り付けられた接触センサをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記保持体に取り付けられた振動ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記保持体に取り付けられた波長フィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記放射線センサの方向に放射線の方向を変更するミラーを備えていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記放射線センサ上に画像を生成するレンズを備えていることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットが、前記放射線センサの方向に放射線を伝播する光学要素を備え、
前記光学要素が、前記放射線センサの方向に放射線の方向を変更するミラーと、前記放射線センサ上に画像を生成するレンズとを備えていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のモジュラユニット。 - 前記撮像ユニットがさらに、前記光学要素の前に配置された開口絞りを備えていることを特徴とする請求項19に記載のモジュラユニット。
- 前記光学要素が外側面を備え、前記外側面の少なくとも一部が内部反射を低減するための材料により覆われていることを特徴とする請求項19または20に記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットは、前記放射線センサの方向に放射線を伝播するように配置される内部チャネルを有するハウジングを備え、
前記ハウジング内には、前記放射線センサに向かって放射線の方向を変えるミラーと、前記放射線センサ上に画像を生成するレンズとが取り付けられていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のモジュラユニット。 - 前記撮像ユニットがさらに、前記ハウジング内に配置された開口絞りを備えていることを特徴とする請求項22に記載のモジュラユニット。
- 前記ハウジングが内側面を有し、前記内側面の少なくとも一部が放射線の鏡面反射を低減するように構成されていることを特徴とする請求項22または23に記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットは、物体から前記放射線センサに放射線を伝播するセンサ照準ユニットを含み、
前記センサ照準ユニットは、
内部の曲がり部分で方向を変更する内部チャネルと、前記チャネルの放射線入口端および放射線出口端と、を有するハウジングと、
前記内部チャネル内の前記ハウジングの前記放射線入口端に取り付けられたレンズと、
前記ハウジング内の前記内部チャネルの前記曲がり部分に取り付けられ、前記内部チャネルの方向の変化に沿って放射線の方向を変更するミラーと、を備えていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のモジュラユニット。 - 前記センサ照準ユニットが、前記物体を照射する放射源用のホルダーをさらに備えていることを特徴とする請求項25に記載のモジュラユニット。
- 前記レンズが、前記放射線出口端に前記撮像面を画定し、
前記ハウジングが、前記チャネル内に、前記放射線入口端から前記撮像面を遮蔽する遮蔽体を画定していることを特徴とする請求項25または26に記載のモジュラユニット。 - 前記ハウジングが、前記遮蔽体と前記放射線入口端との間のチャネル画定壁内に、少なくとも一つの放射線トラップを画定していることを特徴とする請求項27に記載のモジュラユニット。
- 前記ハウジングが、前記チャネル内に開口絞りを画定していることを特徴とする請求項25〜28のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記撮像ユニットは、物体から前記放射線センサに放射線を伝播する光学要素を含み、
前記光学要素は、内部に放射線経路を画定している固体本体を含み、
前記固体本体が、
前記放射線経路内に放射線を受け入れるための、レンズ素子を含む放射線入口面と、
放射線出口面と、
前記放射線経路内を管状部分の縦軸に沿って放射線を伝播する管状部分と、
前記入口面の反対側の前記管状部分の端部にミラー面と、
を備え、
前記ミラー面の法線が、前記管状部分の縦軸に対して傾斜しており、前記放射線経路が、前記固体本体の前記放射線出口面の方向に前記ミラー面で方向変更されることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のモジュラユニット。 - 前記光学要素が、前記物体を照射する放射源用のホルダーをさらに備えていることを特徴とする請求項30に記載のモジュラユニット。
- 前記レンズが、前記放射線出口面に前記撮像面を画定し、
前記固体本体が、前記管状部分内に、前記放射線入口面から前記撮像面を遮蔽する遮蔽体を画定していることを特徴とする請求項30または31に記載のモジュラユニット。 - 前記放射線入口面上に開口絞りを画定する部材をさらに備えていることを特徴とする請求項30〜32のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 前記放射線センサから受け取る画像情報を分析する画像プロセッサが、前記プリント回路基板に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜33のいずれかに記載のモジュラユニット。
- 請求項1〜33のいずれかに記載のモジュラユニットと、
前記保持体の収容部に収容された筆記具と、
前記放射線センサから受け取る画像情報を処理する処理ユニットと、
を備え、筆記面上で操作されるための電子ペン装置であって、
前記撮像ユニットは、前記筆記面の画像として、前記筆記具の部分を含む画像が、前記放射線センサ上に生成されるように設計されており、
前記処理ユニットは、前記画像内の位置符号化パターンと前記画像内の前記筆記具の部分の場所とに基づいて、位置を示すデータを導き出すように設計されていることを特徴とする電子ペン装置。 - 前記部分が、前記筆記具と前記筆記面との間の接触点を表わしていることを特徴とする請求項35に記載の電子ペン装置。
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