(57)【要約】      （修正有）【課題】ペン先を表示面に接触・押圧する操作を行ったこと示す光信号を出力するペン型入力装置において、光源数を減らしてコストを抑制しつつ消費電力を抑えて電池を長寿命化したペン型入力装置及び電子情報ボードシステムを提供する。【解決手段】操作者が把持するペン型の本体と、本体の少なくとも一方の端部に設けられた凹部内に配置されてタッチパネルと接触することにより本体の軸方向に変位する可動部と、可動部の変位に伴って、操作中を示す操作中信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段によって生成された操作検知信号を光信号として出力する発光手段１４０と、発光手段１４０に連接し発光手段１４０から出力される光信号を任意の方向に導光する導光手段１５０と、を備えた。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標検知手段に対する座標入力操作に用いる入力装置であって、
前記座標検知手段に対する座標入力操作の有無を検知する操作検知手段と、
該操作検知手段により座標入力操作がされていることが検知された時に、操作中である旨を示す操作中信号を生成する信号生成手段と、
該信号生成手段が生成した前記操作中信号を出力する信号出力手段と、
信号出力手段が出力した前記操作中信号を任意の出射位置に伝送可能な伝送手段と、
を備えたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置において、
前記操作中信号は光信号であり、前記伝送手段における入力部とは反対側の出力部に、光を拡散させて出射する拡散手段を備えたことを特徴とした入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の入力装置において、
ペン型の本体と、該本体の少なくとも一方の端部に設けられ、前記座標検知手段と接触することにより前記本体の軸方向に変位する可動部と、を備え、
前記信号生成手段は、前記可動部の変位に伴って前記操作中信号を生成することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の入力装置において、
前記可動部は、前記本体の一方の端部に設けた前記座標検知手段に対する筆記入力操作に用いる第１の可動部と、前記本体の他方の端部に設けた前記座標検知手段に対する消去入力操作に用いる第２の可動部を備え、
前記信号生成手段は、前記第１可動部が変位した場合には筆記入力操作がされていることを示す操作中信号を生成し、前記第２可動部が変位した場合には消去入力操作がされていることを示す操作中信号を生成することを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の入力装置において、
前記伝送手段は、前記本体内部に螺旋状に配置されていることを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の入力装置と、
グラフィックを表示可能な表示手段と、
該表示手段の表示面における前記入力装置の座標位置を検知する座標検知手段と、
前記入力装置が備える前記伝送手段から出射された前記信号波を受信可能な信号受信手段と、
該信号受信手段によって前記信号波を受信したとき、前記表示面における前記座標検知手段により検知された座標位置に前記入力装置の操作に基づく画像を表示する制御を行う制御手段と、
を備えた電子情報ボードシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置とこの入力装置を適用可能な電子情報ボードシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、所謂電子黒板あるいはインタラクティブ・ホワイトボード（Interactive Whiteboard：ＩＷＢ）などと称される電子情報ボードの開発が進められている。
この種の装置は、例えば、液晶パネルやプラズマパネルなどのフラットパネルを用いた大画面（例えば、対角方向の寸法が４０〜６０インチの画面）を有する画像表示装置と、当該画像表示装置の表示面におけるペン型入力装置のペン先が接触した位置の座標を検知する座標検知装置（タッチパネル）と、座標検知装置から出力された座標データに基づいてペン型入力装置を用いて画像表示装置の表示面に書き込まれた各種画像（文字や数字、図形を含む画像）を表示させる制御装置とを組み合わせた構成となっている。
【０００３】
また、電子情報ボードにパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を接続することにより、ＰＣ上のディスプレイに表示された画像を電子情報ボードに拡大して表示することを可能としたものも存在し、会議におけるプレゼンテーションなどにも用いられる。
ペン型入力装置による電子情報ボードへの入力操作の際には、意図的に入力操作が行われていることを示す操作中信号を電子情報ボードに通知する必要がある。操作者の手や指、その他の異物が電子情報ボードのタッチパネルが接触した場合、意図しない書き込みや消去が行われるおそれがある。また、ペン型入力装置に、筆記、消去（消しゴム）等複数の機能を持たせた場合、どの操作が行われているのかを、電子情報ボード側に通知する必要がある。
【０００４】
従来知られるペン型入力装置では、例えば、ゴム等の弾性部材によって形成されたペン先をタッチパネルに接触させながら移動させると、筆記操作を検知して筆記操作中信号を電子情報ボード（タッチパネル）側に出力する筆記ユニットが設けられている。
ペン先を電子情報ボードの表示面に接触させたまま、ペン型入力装置を表示面に沿うように移動させることで接触位置の座標が例えば光学センサ（タッチパネル）により検知され、通常の黒板やホワイトボードと同じように文字や図形などを書き込むことができる。筆記操作中信号を検出しない場合、電子情報ボードは入力を受け付けない。
換言すると、電子情報ボードは、その表示面に接触するペン型入力装置の接触位置情報と、当該ペン型入力装置から出力された操作を示す信号（筆記操作中信号）とに基づいて、表示面に書き込まれた文字や図形を表示している。
つまり、電子情報ボードに対する書き込みを行うためには、ペン型入力装置は、そのペン先が表示面に接触（押圧）されたことを、赤外線等を用いた無線通信により電子情報ボード側に通知しなければならない。
また、ペン型入力装置は手に持って操作を行うため、赤外線等の無線信号の出力はペン型入力装置の全周囲方向に行われなければならない。
【０００５】
図１１は従来技術に係るペン型入力装置の発光部を示す図であり、（ａ）は従来のペン型入力装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線における断面図である。
ペン型入力装置４００は、タッチパネルにタッチしたことを示す信号（筆記操作中であることを示す筆記操作中信号、消去操作中であることを示す消去操作中信号）を伝えるために無線通信（例えば赤外線通信）を行う。
あらゆる状況での記載操作について電子情報ボードと確実に無線（赤外線等）通信を行うためにペン軸方向の３６０°全方向に赤外線を照射して通信を行う必要がある。
【０００６】
また、ペン型入力装置は、その両端におけるペン先、ペン尻で、記入、消去の操作を行うためにペン型入力装置を上下逆に持つことが想定される。
そのため、ペン先側、ペン尻側の双方に赤外線通信のための発光部（光源）を備える必要がある。
そのため、図１１に示すように、本体内部に設ける基板の表、裏、側面の４方向、及びペン先、ペン尻の両側で８個のＬＥＤ４０１を実装し、全方向への赤外線照射４０２を行っている。そのため、ＬＥＤ４０１の発光に多大な電力消費が発生し、ペンの電池寿命を著しく短くしている。
【０００７】
このような全周方向への発光に対応するため、例えば特許文献１には凸状のミラーによって光源からの照射光を反射させることにより全周方向に発光させる方式が開示されている。このように、凸状ミラーを用いることで、３６０°全方向に光を照射するために必要な数を削減して消費電力の抑制を図ることが可能である。
凸状ミラーをペン先側、ペン尻側の双方に備えることで、ペン型入力装置の一端側（ペン先）に記入（筆記）機能、他端側（ペン尻）に消去（消しゴム）機能を持たせたような場合、消しゴム機能を使用する際にはペンを上下逆さに持つ態様にも対応可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の構成をもってしても、ペン先側、ペン尻側の双方に発光部（光源）を持たせなければならない、という問題は解消されていない。
ペン先とペン尻の両側で凸状のミラーにより全周方向へ発光させるためには、ＬＥＤなどの発光源、さらに凸状ミラーをペン先とペン尻の両側に複数（２個）持たせなければならない。
この場合、２個のＬＥＤを搭載するためコストが増加するとともに、発光の消費電力が２倍となり電池の寿命を著しく悪化させてしまう問題が依然として残る。
上記の問題点を鑑みて、本発明は、座標検知手段（タッチパネル）に対する入力操作中にその旨を示す操作中信号を無線で出力する入力装置において、信号出力手段の数を減らしてコストを抑制しつつ消費電力を抑えて電池を長寿命化した入力装置及び電子情報ボードシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、座標検知手段に対する座標入力操作に用いる入力装置であって、前記座標検知手段に対する座標入力操作の有無を検知する操作検知手段と、該操作検知手段により座標入力操作がされていることが検知された時に、操作中である旨を示す操作中信号を生成する信号生成手段と、該信号生成手段が生成した前記操作中信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段が出力した前記操作中信号を任意の出射位置に伝送可能な伝送手段と、を備えた入力装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成したので、本発明によれば、信号出力手段の数を抑えつつ広範な方向に操作信号を出力（出射）することが可能となるため、信号出力手段による消費電力を抑え、電池や入力装置を長寿命化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るペン型入力装置が適用される電子情報ボードシステムを示す斜視図。
【図２】図１に示す電子情報ボードシステムの主要部を模式的に示す図。
【図３】図１に示す電子情報ボードシステムの制御系を示すブロック図。
【図４】本実施形態に係る電子情報ボードのコントローラの機能構成を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係るペン型入力装置の一構成例を示す縦断面図。
【図６】本実施形態に係るペン型入力装置によって筆記又は消去を行う際の操作方法を示す図。
【図７】タッチパネルがペン型入力装置の座標位置を検知する構成の一例を示す図。
【図８】本実施形態に係るペン型入力装置の発光部を示す図。
【図９】本実施形態に係るペン型入力装置における導光部材の先端部を示す図。
【図１０】本実施形態に係るペン型入力装置における発光部と導光部との位置関係と光強度の関係を示す図。
【図１１】従来技術に係るペン型入力装置の発光部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
〔電子情報ボードシステムの構成〕
図１は本発明の一実施形態に係るペン型入力装置が適用される電子情報ボードシステムを示す概略斜視図である。
【００１３】
本実施形態の電子情報ボードシステム１０は、画像等の電子情報を表示可能なディスプレイ部２０と、不図示のコントローラ部を収容した機器収容部３０と、機器収容部３０を支持するスタンド４０と、を備えている。
コントローラ部は、後述するようにディスプレイ部２０に電子情報を表示する制御やペン型入力装置を用いた情報入力の制御を行う制御手段である。
なお、本実施形態の電子情報ボードシステムは図１に示す態様に限定されるものはでない。例えば、コントローラ部をディスプレイ部２０の筐体内に格納し、あるいは背面に設置することで機器収容部３０は不要となる。
また、電子情報ボードシステムを設置する会議室等の壁面に設置する（壁掛け）場合にはスタンド４０は不要である。
【００１４】
図１に示す態様の場合、機器収容部３０には、例えばコントローラ部に加え、プリンタ、ビデオディスク装置等の各種機器を収納することが可能である。また、機器収容部３０の上面等には、入力操作を行うためのキーボードを搭載することも出来る。
ディスプレイ部２０は、液晶パネル又はプラズマパネルなどのフラットパネルであり、その前面側には、画像が表示される表示面（表示部）２１と、接触する入力装置の表示面上の座標位置を検知するタッチパネル（座標検知手段）２２が配置されている。
なお、ディスプレイ部２０として表示面（液晶パネル）２１とタッチパネル２２を一体化したものを使用することが出来、その場合はペン型入力装置１０を表示部２１に接触させると見なすことも可能である。
【００１５】
図１に示す電子情報ボードシステム１０は、本実施形態に係るペン型入力装置（以下、単にペンと記載する）１００の先端に設けられた筆記ユニットをタッチパネル２２に接触させることにより表示部２１に文字や図形などを書き込むことができる。
詳細については後述するが、ペン１００は、一端側（筆記側）のペン先をタッチパネル２２に接触・押圧させると、筆記操作中であることを示す筆記操作中信号を無線信号（例えば赤外線等の光信号）として出力する。
【００１６】
電子情報ボードシステム１０のペン信号受信部が、出力された筆記操作中信号を受信すると、コントローラ部はタッチパネル２２で検知されたペン１００が接触した座標位置に書き込まれた文字や図形等を表示部２１に表示するようにディスプレイ部２０を制御する。
それに対して、ペン１００は、他端側（消去側）のペン尻を表示部２１（タッチパネル２２）に接触・押圧させると、消去操作中であることを示す消去操作中信号を無線信号として出力する。
そして、ディスプレイ部２０がペン１００から出力された消去操作中信号を受信すると、コントローラ部は、タッチパネル２２により検知された座標位置に書き込まれた文字や図形等を表示部２１から消去するようにディスプレイ部２０を制御する。
尚、この消去操作による表示処理としては、コントローラ６０において、検知された座標位置を背景と同じ色（例えば、白色）とする表示処理が行われる。
【００１７】
〔電子情報ボードシステム〕
図２は、図１に示す電子情報ボードシステムの主要部を模式的に示す図である。
図３は、図１に示す電子情報ボードシステムの制御系を示すブロック図である。
以下では電子情報ボードシステムの機能的な特徴を説明するため、機器収容部３０等については説明をしないものとする。
【００１８】
図２、図３に示されるように、本実施形態の電子情報ボードシステム１０は、画像唐の情報を表示する表示部２１とタッチパネル２２とを備えるディスプレイ部２０と、ペン信号受信部５０と、コントローラ６０と、を備えている。
座標検知手段としてのタッチパネル２２は、ペン１００による操作入力を受け付け、ペン１００による入力操作が行われた座標を検知する。
【００１９】
コントローラ６０は、ディスプレイ部２０（表示部２１）に電子情報を表示する制御やペン１００を用いた情報入力の制御を行う制御手段である。
ペン信号受信部５０は、ディスプレイ部２０、コントローラ６０の適所に設けられ、ペン１００から無線信号、例えば光信号（赤外線）として出力された操作中信号（筆記操作中信号又は消去操作中信号）を受信する。
なお、コントローラ６０は、制御系としてＣＰＵ（Central Processing Unit）６１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３と、を主に備えている。
ＣＰＵ６１は、本実施形態の電子情報ボードシステムの機能を実現する制御を行う。
ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１によって実行される各種の制御プログラムを格納している。
ＲＡＭ６３は、ＣＰＵによる実行のために制御プログラムや各種の一時データが格納される作業領域である。
【００２０】
また、コントローラ６０は、入力操作される各種画面操作部２３やユーザＰＣ８０から取り込まれた画像を表示部２１に表示する制御を行う。
ペン信号受信部５０は、ペン１００から出力された操作中信号を受信すると、当該操作中信号をタッチパネル２２に入力する。これにより、タッチパネル２２の制御回路であるタッチパネルドライバ部２５は、ペン１００から出力された操作中信号によりペン１００による入力操作が行われていることを認識（検知）し、コントローラ６０に操作検知信号を出力する。
【００２１】
また、コントローラ６０は、外部接続端子として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル７１を接続可能なＵＳＢポート７０、ＶＧＡ（Video Graphics Array）ケーブル７３が接続されるＶＧＡ入力ポート７２を備えている。
これらのＵＳＢポート７０、ＶＧＡ入力ポート７２を介してユーザＰＣ（Personal Computer）９０を電子情報ボードシステム１０に接続可能である。
また、コントローラ６０は、イーサネット（登録商標）ケーブル７６を接続して電子情報ボードシステム１０をネットワーク７７に接続するためのネットワークＩ／Ｆ（インターフェイス）７５を備えても良い。
【００２２】
ユーザＰＣ８０は、画像を表示可能なモニタ８１と、各種コンテンツ及びコンテンツ表示用アプリケーションソフトウエアなどのプログラムが格納された磁気ディスク装置等からなるストレージ８３を備えている。そして、使用者の操作により、ストレージ８３に格納されたコンテンツの中から所望のコンテンツが選択されることにより、モニタ８１に当該コンテンツが表示される。
コントローラ６０は、ユーザＰＣ８０のモニタ８１に表示された画像データがＵＳＢポート７０、ＶＧＡ入力ポート７２を介してユーザＰＣ８０から転送されると、表示部２１のユーザＰＣ用画像表示領域２４にモニタ８１に表示された画像と同じ画像を表示する。
【００２３】
〔電子情報ボードシステムの制御系〕
図４は、本実施形態に係る電子情報ボードシステムのコントローラの機能構成を示すブロック図である。
図４に示されるように、電子情報ボードシステム１０のコントローラ６０は、ＣＰＵ６１によって実行される制御プログラムによって実現される、コントローラオペレーションシステム部ＯＳと、アプリケーション部ＡＰと、を有している。
また、アプリケーション部ＡＰは、後述するイベント信号判断部９０と、映像入力処理部９１と、画像描画処理部９２と、画面消去処理部９３と、画面操作処理部９４と、を含む。
コントローラオペレーションシステム部ＯＳは、コントローラ６０（ＣＰＵ６１）で行う制御処理を管理・実行するメイン制御部である。
アプリケーション部ＡＰは、ディスプレイ部２０の表示部２１に表示される画像全体を生成する制御処理、ユーザＰＣ用画像表示領域２４に表示する制御処理、ペン１００の筆記検知信号が検知された場合に筆記された図形や文字などを表示する制御処理を行う。
【００２４】
次に、アプリケーション部ＡＰに含まれる各処理部について説明する。
イベント信号判断部９０は、コントローラオペレーションシステム部ＯＳから入力されるイベント信号を監視し、入力されたイベント信号に応じた制御処理を行う。
映像入力処理部９１は、映像入力デバイス部（ＶＧＡポート７０、ＵＳＢポート７２）を介してユーザＰＣ８０から入力された画像を、ディスプレイ部２０の表示部２１のユーザＰＣ用画像表示領域２４に表示するための制御処理を行う。
画像描画処理部９２は、イベント信号判断部９０を介して入力されるタッチパネル２２上のペン１００の座標位置情報に基づいて手書きグラフィックを生成して表示部２１に表示する制御を行う。
既に表示部２１に表示されている画像がある場合、画像描画処理部９２は、この画像に手書きグラフィックを重畳して表示部２１に表示する。
【００２５】
画面消去処理部９３は、イベント信号判断部９０を介して入力されるタッチパネル２２上の座標位置情報に基づいて、現在表示されている画像の背景色でグラフィックを生成し、既に表示されている画像に背景色のグラフィックを重畳して表示部２１に表示する。この制御により、表示部２１に表示された手書きグラフィックに背景色のグラフィックが重畳されて、見かけ上手書きグラフィックが消去される。
画面操作処理部９４は、タッチパネル２２から入力される座標位置情報（信号）をマウスイベントなどのポインティングディバイス信号に変換し、表示部２１に表示される画面操作部２３のオン・オフ操作による処理を行う。
【００２６】
また、タッチパネル２２の受発光センサ２００Ａ、２００Ｂにより検知されたペン１００の接触位置座標の情報をマウスダウンイベントとして、座標値と共にコントローラオペレーションシステム部ＯＳに伝送する。
また、ペン１００がタッチパネル２２の表示部２１に接触したまま移動させられた場合、マウスアップイベントとして座標値と共にコントローラオペレーションシステム部ＯＳに伝送する。
【００２７】
タッチパネルドライバ２５は、ペン１００及びタッチパネル２２から入力された座標位置信号及び筆記検知信号又は消去検知信号を所定のイベント信号に変換してコントローラオペレーションシステム部ＯＳに伝送する。
また、タッチパネルドライバ２５は、ペン信号受信部５０でペン１００より筆記検知信号又は消去検知信号が受信されると、座標位置信号と共に筆記検知信号又は消去操作検知信号をコントローラオペレーションシステム部ＯＳに伝送する。
【００２８】
〔ペン型入力装置の構成〕
ここで、ペン型入力装置の構成の一例を説明する。
図５は、本実施形態に係るペン型入力装置の一構成例を示す縦断面図である。
図５に示すように、ペン１００は、円筒形状の本体１１０の一端に、タッチパネル２２への筆記操作時に用いる筆記ユニット１００Ａを備え、本体１１０の他端には、消去操作時に用いる消去ユニット１００Ｂを備えている。
筆記ユニット１００Ａは、本体１１０の筆記操作側の先端に設けた先端凹部１１２の内部に、ペン先側可動部（第１可動部）１２０と、操作の有無を検知する操作検知手段としてのペン先検知スイッチ１２１とを備えている。
なお、図５に示す例では、ペン先側可動部１２０は、ペン先部材１２２と、ペン先部材１２２を保持するペン先保持部材１２４から構成される。
【００２９】
また、消去ユニット１００Ｂは、本体１１０の後端（消去操作側）凹部１１４に、ペン尻側可動部（第２可動部）１３０と、操作の有無を検知する操作検知手段としてのペン尻側検知スイッチ１３１とを備えている。
ペン先検知スイッチ１２１及びペン尻側検知スイッチ１３１は、一端が先端凹部１１２、後端凹部１１４の奥部（底部）に形成された隔壁１１３、１１５に固定されている。
ペン先検知スイッチ１２１及びペン尻側検知スイッチ１３１は、プッシュスイッチであり、それぞれ本体１１０の軸方向に突出するペン先側可動切片１２１ａ、ペン尻側可動片１３１ａを備えている。
ペン先側可動切片１２１ａ、ペン尻側可動片１３１ａは、ペン先側可動部１２０、ペン尻側可動部１３０と夫々微小な隙間を介して離間している。
【００３０】
また、ペン先検知スイッチ１２１及びペン尻側検知スイッチ１３１は、他端より突出する可動切片１２１ａ、１３１ａをオフの位置に押圧するバネ部材を内蔵している。
ペン先側可動切片１２１ａ、ペン尻側可動片１３１ａは、ペン先側可動部１２０、ペン尻側可動部１３０が本体１１０の軸方向に所定距離以上（上記微小隙間以上）移動したとき（タッチパネル２２に対して押圧されて軸方向内側に押し込まれたとき）に押圧される。
その結果、ペン先検知スイッチ１２１又はペン尻側検知スイッチ１３１がオフからオンに切り替わる可動範囲（軸方向距離）を移動することで、操作中信号（筆記操作中信号、消去操作中信号）が出力される。
さらに、ペン１００は、本体１１０の内部空間１１６内に出力回路ユニット１８０を備えている。この出力回路ユニット１８０は、信号入力部１８２と、信号処理部１８４と、信号出力部１８６とを備えている。
【００３１】
信号入力部１８２は、ペン先検知スイッチ１２１又はペン尻側検知スイッチ１３１からの操作中信号（筆記操作中信号、消去操作中信号）が入力される。信号処理部１８４（信号生成手段）は信号入力部１８２を介して入力された操作中信号を無線信号に変換する。
信号出力部（信号出力手段）１８６は信号処理部１８４で生成された無線信号（赤外線）を出力する。尚、本実施形態では、無線信号として赤外線を用いているが、これに限らず、電波、光、音波などの信号を用いても良い。
【００３２】
〔ペン型入力装置の操作方法〕
図６は、本実施形態に係るペン型入力装置によって筆記又は消去を行う際の操作方法を示す図である。
図６に示すように、ペン１００の操作を行う際に操作者の手Ｈが本体１１０の軸方向の中間部分の外周を把持しているとする。
この場合、ペン１００のペン先側可動部１２０のペン先部材１２２の先端部１２２ａをディスプレイ部２０のタッチパネル２２（表示部２１）に接触させ、本体１１０を表示部２１側（タッチパネル２２側）に押圧する。
これにより、ペン先側可動部１２０が本体１１０の凹部１１２内をＸ２方向に摺動し、ペン先保持部材１２４の押圧部１２４ａがペン先検知スイッチ１２１の可動切片１２１ａをオンの位置まで押圧する。
これにより、ペン先検知スイッチ１２１はオンとなり筆記操作中信号を送信する。そして、この筆記操作中信号は、出力回路ユニット１８０により無線信号に変換されて出力される。
【００３３】
このようにペン先検知スイッチ１２１をオンにしたまま、ペン１００を移動させると、コントローラ６０の制御により、ペン先側可動部１２０の接触位置が移動して手書きの文字又は図形などを表示部２１に表示される。この場合、ペン１００の本体１１０の先端側に突出するペン先部材１２２の先端部１２２ａが接触圧を受けて弾性変形しながら表示部２１を摺動する。
なお、消去動作を行う場合には、図６に示す場合は逆に、ペン尻側可動部１３０をタッチパネル２２に接触させ、本体１１０のタッチパネル２２（表示部２１）側に押圧する。
これにより、ペン尻側検知スイッチ１３１がオンとなり消去操作中信号を送信する。この消去検知信号は、出力回路ユニット１８０により無線信号に変換されて出力される。
【００３４】
〔ペン型入力装置の座標検知方法〕
図７は、タッチパネルがペン型入力装置の座標位置を検知する構成の一例を示す図である。
図７を用いて、本実施形態にかかる電子情報ボードにおけるペン型入力装置の座標検知方法の一例を説明する。
図７に示されるように、タッチパネル２２は、正面視にて表示部２１上側の左右角部に配置された一対の受発光センサ２００Ａ、２００Ｂを備えている。また、タッチパネル２２は、受発光センサ２００Ａ、２００による検知結果を入力されてペン１００が接触している位置座標を演算する受発光センサ回路２１０を備えている。
さらに、タッチパネル２２は、正面視にて表示部２１の左右側方及び下方に配置された反射板２２０、２３０、２４０を備えている。左上角部に配置された受発光センサ２００Ａは、表示部２１と平行な面に対して赤外線（プローブ光）を照射しており、その赤外線の照射方向は右側方の反射板２３０及び下方の反射板２４０の全域である。
【００３５】
また、右上角部に配置された受発光センサ２００Ｂは、表示部２１と平行な面に対して赤外線（プローブ光）を照射しており、その赤外線の照射方向は左側方の反射板２２０及び下方の反射板２４０の全域である。
タッチパネル２２（表示部２１）に何も接触していない場合、受発光センサ２００Ａ、２００Ｂから夫々照射される赤外線は、反射板２２０、２３０、２４０で反射され、その反射光が受発光センサ２００Ａ、２００Ｂで受光される。
【００３６】
しかし、ペン１００のペン先側可動部１２０又はペン尻側可動部１３０がタッチパネル２２（表示部２１）と接触した場合、受発光センサ２００Ａ、２００Ｂから照射された赤外線はペン１００との接触箇所で遮断される。
そのため、受発光センサ回路２１０は、受発光センサ２００Ａ、２００Ｂからの検知信号に基づいて赤外線を遮断された箇所の水平方向に対する傾斜角度を検知し、三角測量の数式で座標位置を演算しＸＹ座標に変換する。
【００３７】
受発光センサ回路２１０がペン１００の接触箇所の位置座標（Ｘ，Ｙ）を算出する処理の一例を詳しく説明する。
図７に示したように、ペン１００によって遮られた受発光センサ２００Ａからのプローブ光の出射／入射角θｎＬ（受発光センサ２００Ｂからのプローブ光ではθｎＲ）を、以下の式を用いて算出することができる。
θｎＬ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ）・・・（１）
θｎＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ）・・・（２）
ただし、ＤｎＬはピーク検出器で検出された受発光センサ２００Ａにおける受光素子上の暗点の位置、ＤｎＲはピーク検出器で検出された受発光センサ２００Ｂにおける受光素子上の暗点の位置である。
ｆは、各受発光センサが備えるシリンドリカルレンズまたは集光レンズと、受光素子の間の距離であり、それぞれのレンズの焦点距離に相当する。
【００３８】
また、（１）式で得たθｎＬを用いることにより、ペン１００と受発光センサ２００Ａとの角度θＬを以下の式で算出することができる。
θＬ＝ｇ（θｎＬ）・・・・・（３）
ただし、ｇはペン１００と受発光センサ２００Ａとの幾何学的な相対位置関係の変換係数である。
さらに、（２）式で得たθｎＲを用いることにより、ペン１００と受発光センサ２００Ｂとの角度θＲを以下の式で算出することができる。
θＲ＝ｈ（θｎＲ）・・・（４）
ただし、ｈはペン１００と受発光センサ２００Ｂとの幾何学的な相対位置関係の変換係数である。
【００３９】
一方、ペン１００の位置座標（Ｘ，Ｙ）は、三角測量の原理により、以下の式を用いて算出される。
Ｘ＝ＷｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）・・・（５）
Ｙ＝ＷｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）・・・（６）
ただし、Ｗは受発光センサ２００Ａおよび２００Ｂ間の距離である。
【００４０】
上記（１）乃至（６）式により、ペン１００の位置座標（Ｘ，Ｙ）は、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として算出される。
すなわち、受発光センサ２００Ａにおける受光素子上の暗点の位置ＤｎＬ，受発光センサ２００Ｂにおける受光素子上の暗点の位置ＤｎＲを検出すれば、ペン１００の接触位置の位置座標（Ｘ，Ｙ）が検出されることになる。
【００４１】
受発光センサ回路２１０で得られた座標位置信号は、タッチパネルドライバ２５を介してコントローラ６０に入力される。
そして、コントローラオペレーションシステム部ＯＳの処理によって、上記した画像描画処理部９２、画面消去処理部９３、画面操作処理部９４に伝送される。
なお上記にはタッチパネルの方式として赤外線方式を示したが、本実施形態に適用可能であるのは、この方式に制限されないことは言うまでもない。マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、電磁誘導方式、さらに静電容量方式などの各方式から適宜選択可能である。
【００４２】
〔ペンの発光部〕
上記したように、
図８は、本実施形態に係るペン型入力装置の発光部を示す図であり、（ａ）はペン型入力装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線における断面の一例を示す図である。
図８（ａ）に示すように、ペン型入力装置の内部に設けられた基板１１１には１個のＬＥＤ１４０が実装されている。
ＬＥＤ１４０は、図５、図６に示した信号出力部１８６に該当する。
【００４３】
また、ペン型入力装置１００は、ＬＥＤ１４０から照射される赤外線を導光するための複数本のケーブル状の伝送手段として光ファイバ１５０が実装され、発光（出射）させたい部位まで光を導光（伝送）している。
さらに、光ファイバ１５０は、ＬＥＤ１４０により照射された赤外線をペン先側の３６０度方向に照射する光ファイバ１５０ａと、ペン尻側の３６０度方向に照射する光ファイバ１５０ｂとを含む。
【００４４】
図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１４０から出射した赤外線は、複数本（図では８本）の光ファイバ１５０によって導光された結果、ペン先側（Ｂ−Ｂ断面）、ペン尻側（Ａ−Ａ断面）の３６０度方向に照射光１４１として照射されている。
なお、光ファイバは許容曲率半径以上に曲げると、曲げ部から漏れ光を生じ、導光効率が著しく悪化する問題がある。このような漏れ光を防ぐため、図８（ｂ）に示すように光ファイバ１５０をペン内部で螺旋状に実装することにより曲率をできる限り小さくすることができる。
光ファイバ１５０を用いて赤外線を導光させることにより、単一のＬＥＤからの光を任意の場所へ導光し照射することができ、ペン先、ペン尻側の全方位に赤外線を照射することができる。これにより、操作者がペン１００をどのような体勢で把持して操作しても、筆記操作中信号、消去操作中信号を確実に電子情報ボードシステム１０に伝達することが可能となる。
また、単一のＬＥＤの発光で光通信を行えるため消費電力を抑えることができ、ペンの電池寿命を著しく長くすることが可能となる。
【００４５】
〔ペン導光部先端〕
図９は、本実施形態に係るペン型入力装置における導光部材の先端部を示す図である。
ＬＥＤの発光を導光する光ファイバ１５０の先端（照射端）からの光照射は、図９（ａ）に示すように広範囲への照射とすることができない場合がある。
このような場合、図９（ｂ）に示すように光ファイバ１５０の先端に光拡散部材１５０ｃを実装することにより光を拡散させ広範囲に照射することが可能となる。
このような光拡散部材１５０ｃとしては、凸レンズやセルフォック（登録商標）レンズを用いることができる。
【００４６】
〔発光部と導光部の関係〕
またＬＥＤの発光は垂直方向からの角度によって急激に発光強度が落ちてしまうため角度やペンの位置、距離によっては通信に必要な光量を確保することが出来ず、ペンによる記載や消去が出来ない不具合が生じる恐れがある。
図１０は、本実施形態に係るペン型入力装置における発光部と導光部との位置関係と光強度の関係を示す図である。
図１０（ａ）は、光の照射方向における発光部（ＬＥＤ１４０）と導光部（光ファイバ１５０）との関係を示し、図１０（ｂ）は、平面視における発光部と導光部の関係を示した図、（ｃ）は発光部における発光角度と光強度との関係を示す図である。
図１０（ｃ）に示ようにＬＥＤ１４０などの発光部は広角に発光（光照射）を行うことができるが、発光面に対する垂直方向（光軸方向）からの角度が大きくなるに従って光強度が極端に弱くなるという傾向を有する。
そのため、発光部の垂直方向（光軸方向）から角度の大きい領域では光強度が弱くなり、通信の信頼性が低い（各操作中信号を電子情報ボードのコントローラに通知出来ない）という問題がある。
【００４７】
そのような問題に対して、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように発光部（ＬＥＤ）に対して導光部（光ファイバ）開口部を配置したことにより、発光部における光軸方向からの角度が小さい（光強度が強い）光を集光することが出来る。
その後、光ファイバなどの導光部により光を任意の位置に導光し照射させることにより、光強度の強い光だけを用いて通信を行うことができ、信頼性の高い通信とすることが可能となる。
従って、常に十分な光強度を有する信号を出力することが出来るため、正確に筆記操作、消去操作中であることを電子情報ボードのコントローラに通知することが可能である。
尚、上記実施形態では、電子情報ボードシステム１０で使用される場合のペン型入力装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、本発明は他のタッチパネルを有するディスプレイ装置や端末装置の入力装置、ペンタブレット等にも適用できる。
【００４８】
また、上記実施形態では、ペン型入力装置の一端に筆記ユニットが設けられ、他端に消去ユニットが設けられた構成を一例として挙げたが、これに限らず、消去ユニットの代わりに他端に複数色を選択できる筆記ユニットを設けるものでも適用できる。
特にペン型入力装置の先端を発光させ、電子情報ボードにてペン先の発光を検知し、ペン先位置検出を行う方式についても本発明を適用することができる。
また、電子情報ボードに対する入力装置の形状は、ペン型の入力装置に限定されるものではなく、また座標入力手段に対する操作中信号を本体システム出力（出力）する必要がある入力装置に対して、本発明は様々な態様にて適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  電子情報ボードシステム、２０  ディスプレイ部、２１  表示部、２２  タッチパネル、２３  画面操作部、２４  ユーザＰＣ用画像表示領域、２５  タッチパネルドライバ、３０  機器収容部、４０  スタンド、５０  ペン信号受信部、６０  コントローラ、６１  ＣＰＵ、６３  ＲＡＭ、７０  ＵＳＢポート、７１  ＵＳＢケーブル、７２  ＶＧＡ入力ポート、７３  ＶＧＡケーブル、７５  ネットワークインターフェイス、７６  イーサネット（登録商標）ケーブル、７７  ネットワーク、８０  ユーザＰＣ、８１  モニタ、８３  ストレージ、９０  イベント信号判断部、９１  映像入力処理部、９２  画像描画処理部、９３  画面消去処理部、９４  画面操作処理部、１００  ペン１００Ａ  筆記ユニット、１００Ｂ  消去ユニット、１１０  本体、１１２  先端凹部、１１３  隔壁、１１４  後端凹部、１１６  内部空間、１２０  ペン先側可動部、１２１  ペン先検知スイッチ、１２１ａ  ペン先側可動切片、１２２  ペン先部材、１２２ａ  先端部、１２４  ペン先保持部材、１２４ａ  押圧部、１３０  ペン尻側可動部、１３１  ペン尻側検知スイッチ、１３１ａ  ペン尻側可動片、１４０  ＬＥＤ、１４１  照射光、１５０  光ファイバ、１５０ａ  光ファイバ、１５０ｂ  光ファイバ、１５０ｃ  光拡散部材、１８０  出力回路ユニット、１８２  信号入力部、１８４  信号処理部、１８６  信号出力部、２００Ａ  受発光センサ、２００Ｂ  受発光センサ、２１０  受発光センサ回路、２２０  反射板、２３０  反射板、２４０  反射板、４０１  ＬＥＤ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００５−７８４３３公報
【図１】
2014232425.tif 000003
【図２】
2014232425.tif 000004
【図３】
2014232425.tif 000005
【図４】
2014232425.tif 000006
【図５】
2014232425.tif 000007
【図６】
2014232425.tif 000008
【図７】
2014232425.tif 000009
【図８】
2014232425.tif 000010
【図９】
2014232425.tif 000011
【図１０】
2014232425.tif 000012
【図１１】
2014232425.tif 000013