(57)【要約】【課題】  入力ペンデバイスに備えられた赤外線発信機の個数を少なくしつつ、座標位置検出装置において安定的な赤外線の受信を可能とする入力ペンデバイスを提供する【解決手段】  入力ペンデバイス１３は、通常、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが左上の角度位置に配置されている（ａ）。これに対し、ユーザの入力ペンデバイス１３の持ち方によって、１８０度程度回転された角度位置となることがある（ｂ）。このような場合、重り３１の自重でボールベアリング３０が回動することにより赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの角度位置が変化し（ｃ）、最終的に赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが左上方向に向けられた通常の角度位置に保持される（ｄ）。  以上により、本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３では、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが常に一定の角度位置（座標位置検出装置の配設位置の方向）に保持されることとなる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ボードに備えられた座標位置検出装置に対して赤外線及び超音波の信号を発信する電子ボードシステム用の入力ペンデバイスであって、
前記入力ペンデバイスのペン先近傍に、当該ペン軸を中心軸として回動する回動機構と、当該回動機構を介して取付けられた赤外線発信機及び重りとを備え、
前記赤外線発信機を所定方向に集中させて配置するとともに、
前記赤外線発信機から出力される赤外線の出力範囲内に前記座標位置検出装置の配設位置が含まれるように、前記重りの自重により回動機構が回動して、前記赤外線発信機を所定の角度位置に保持することを特徴とする入力ペンデバイス。
【請求項２】
前記回動機構は、ボールベアリングから成ることを特徴とする請求項１に記載の入力ペンデバイス。
【請求項３】
前記回動機構は、スリーブから成ることを特徴とする請求項１に記載の入力ペンデバイス。
【請求項４】
前記赤外線の出力範囲内の略中間となる角度位置に対し、さらに赤外線を出力する赤外線発信機を追加配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の入力ペンデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンデバイスから発する赤外線及び超音波により座標検出を行う座標位置検出装置を備えた電子ボードシステム用の入力ペンデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータなどの情報処理装置における入出力装置として、電子ボードが用いられている。
電子ボードは、情報処理装置の表示画面出力をプロジェクタや表示装置によってボードやスクリーンや表示装置に表示し、表示装置上での入力ペンデバイスの指示位置あるいは表示装置上で入力ペンデバイスがなぞった軌跡の座標データを断続的に取り込む機能を有するものである。
このような、電子ボードの入力ペンデバイスとしては、電子ボードと入力ペンデバイスとが結線されていないコードレス方式のものが多く用いられている。この場合、コードレスの入力ペンデバイスを用いた座標位置検出方式としては、電磁誘導方式，レーザ走査方式，感圧方式，赤外線・超音波方式などがある。電磁誘導方式は、入力ペンから発生される交流磁界を電子ボードに布線した座標検出用のセンサワイヤ網で受けて入力ペンの位置を検出する方式である。レーザ走査方式は、ボードの表面に沿って平行に走査するレーザビームによって入力ペンデバイスの座標を検出する方式である。感圧方式は、ボード全面に配置した感圧素子によって入力ペンデバイスによる押圧位置を検出する方式である。また、赤外線・超音波方式は、入力ペンデバイスから超音波と赤外線信号が同時に発信され、座標位置検出装置における到達時刻の差に基づき、入力ペンデバイスのペン先の位置座標を検出する方式である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−０７８６８６号公報
【０００３】
図９は、従来の赤外線・超音波方式による座標位置検出方法の説明するためのイメージ図である。
この方式では、図９（ａ）に示すように、電子ボード上の所定位置（例えば、左上隅等）に配設された座標位置検出装置９０に、赤外線受信部９０ａと、２つの超音波受信部９０ｂとを備え、入力ペンデバイス９１から発信される赤外線９１ａ及び超音波９１ｂを受信する。
まず、図９（ｂ）に示すように、赤外線受信部９０ａが入力ペンデバイス９１からの出力と略同時に赤外線９１ａを受信する。
その後、図９（ｃ）に示すように、一定時間遅れて２つの超音波受信部９０ｂがそれぞれ超音波９１ｂを受信する。
座標位置検出装置９０は、赤外線９１ａを受信してから超音波９１ｂを受信するまでの時間差に基づき、入力ペンデバイスのペン先位置から各超音波受信部９０ｂ，９０ｂまでの距離ａ，ｂをそれぞれ算出する。
最後に、図９（ｄ）に示すように、算出した距離ａ，ｂを半径とする円の交点を求め、当該交点の内、電子ボード上に存在する交点Ｘを入力ペンデバイス９１のペン先の位置座標として検出する。
【０００４】
図１０は図９に示す赤外線・超音波方式の電子ボードシステムに用いられる入力ペンデバイスの概略構成を示す断面イメージ図であり、図１１は図１０に示す入力ペンデバイスの各赤外線出力装置からの赤外線出力方向を示すイメージ図であり、図１１は入力ペンデバイスの赤外線発信機の赤外線出力角度と出力強度との関係を示す図である。
入力ペンデバイス９１は、ペン先近傍において、図１０に示すように、赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄと、超音波発信機１０２とが設けられている。赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄは、ペン軸に対して上下左右の４方向に配設されている。
このように配設された赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄからは、図１１に示すように、３６０度全ての方向に対して座標位置検出装置で受信可能な赤外線１１０が出力されることとなる。従って、ユーザがボード上のどの位置において、どのように入力ペンデバイス９１を持って操作したかに関らず、座標位置検出装置９０の赤外線受信部９０ａは赤外線１１０を受信することが可能となっている。
図１２のグラフにおいて、縦軸１２１は入力ペンデバイス９１の各赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄから出力される赤外線の出力強度を示し、横軸１２２は入力ペンデバイス９１に対する角度を示している。本グラフにおいて、各出力曲線１２０Ａ〜１２０Ｄは、各赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄに対応しているものとする。
この場合、図１２の各出力曲線１２０Ａ〜１２０Ｄに示すように、赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄから出力される赤外線の出力強度は、それぞれの赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄの赤外線発信方向に対する角度との関係で決まるものである。なお、各出力曲線１２０Ａ〜１２０Ｄの交点は、赤外線出力のピーク値１２３（検出可能下限値）を示し、この値に基づきボードサイズが制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来の入力ペンデバイス９１の構成では、ボード上における入力ペンデバイス９１の位置及び入力ペンデバイス９１の向きの全てをカバーするとともに、全ての方向に対して所定の出力強度を得るように赤外線発信機１０１Ａ〜１０１Ｄを配設することが必要となっていた。
従って、座標位置検出装置９０の配設方向に対して赤外線の出力方向を集中させることができず、無駄な赤外線出力が発生するとともに、座標位置検出装置９０において必ずしも赤外線を安定的に受信することが出来ない恐れがあった。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するためのものであり、入力ペンデバイスに備えられた赤外線発信機を所定方向に集中させて保持可能とすることにより、赤外線発信機の配設個数を少なくしつつ、座標位置検出装置において安定的な赤外線の受信を可能とする入力ペンデバイス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】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明は、電子ボードに備えられた座標位置検出装置に対して赤外線及び超音波の信号を発信する電子ボードシステム用の入力ペンデバイスであって、前記入力ペンデバイスのペン先近傍に、当該ペン軸を中心軸として回動する回動機構と、当該回動機構を介して取付けられた赤外線発信機及び重りとを備え、前記赤外線発信機を所定方向に集中させて配置するとともに、前記赤外線発信機から出力される赤外線の出力範囲内に前記座標位置検出装置の配設位置が含まれるように、前記重りの自重により回動機構が回動して、前記赤外線発信機を所定の角度位置に保持することを特徴とする。
また、前記回動機構は、ボールベアリングから成ることを特徴とする。
また、前記回動機構として、スリーブから成ることを特徴とする。
また、前記赤外線の出力範囲内の略中間となる角度位置に対し、さらに赤外線を出力する赤外線発信機を追加配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により本発明では、赤外線発信機の数を減らすことが可能になるとともに、ボード上の座標位置検出装置の配置された方向にのみ赤外線出力を集中させることが可能となるため、赤外線出力のピーク値を向上させることが可能となる。従って、座標位置検出装置におけるより安定的な赤外線の受信が可能になるとともに、ボードサイズを拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスについて、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係る入力ペンデバイスを用いる電子ボードシステムの概略構成を示すイメージ図である。
電子ボードシステム１０は、表示部を構成するボード１１上の所定位置に座標位置検出装置１２が配設されている。座標位置検出装置１２は、ボード１１上の入力ペンデバイス１３から送信される赤外線及び超音波に基づき、ペンデバイス１３のペン先の位置座標を、予め定められた所定のタイミングで断続的に検出して、コンピュータ１４に送信する。
コンピュータ１４は、座標位置検出装置１２から送信されたペンデバイス１３の座標列データに基づいて、ボード１１上でのペンデバイス１２の軌跡を作成し、プロジェクタ等によって電子ボード１１上に投射する。従って、ペンデバイス１２を用いてボード１１に表示されている画像上に書き込みを行うと、あたかもボード１１に実際に書き込みが行われているかのように、ペンデバイス１２のなぞった通りの軌跡が表示される。
本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３は、図１に示すように、座標位置検出装置１２がボード１１の左上隅に配設された電子ボードシステム１０に用いられることを前提とする。
【００１０】
図２は本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３の概略構成を示すイメージ図であり、図３，４は入力ペンデバイス１３の要部断面を示すイメージ図である。
図２に示すように、入力ペンデバイス１３はペン先近傍に超音波発信機２１と、複数の赤外線発信機２２とを備えている。超音波発信機２１及び赤外線発信機２２は、入力ペンデバイス１３のスイッチがオンになると（入力ペンデバイス１３の座標検出機構が働き出すと）それぞれ超音波信号及び赤外線信号を出力する。
入力ペンデバイス１３は、図３に示すように、赤外線発信機２２を所定方向にのみ集中して配置するとともに、ペン軸を回転軸とした回動機構上に各赤外線発信機２２を設けている。
本実施の形態では、回動機構としてのボールベアリング３０上に、２つの赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂを略直角位置となるように配置している。さらに、ボールベアリング３０に重り３１を設けることにより、重り３１の自重でボールベアリング３０が回動し、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂが所定の角度位置（左上）に保持される。なお、超音波発信機２１はフィルム状に形成されており、ペン軸を中心として３６０度覆うように設けられている。
図４は、図３に示す入力ペンデバイス１３に備えた２つの赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂの間の略中間位置に、さらに赤外線発信機２２Ｃを追加配置したものである。
【００１１】
図５は、本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３における赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの角度位置の保持方法を説明する図である。
図５（ａ）は、図４に示す入力ペンデバイス１３の通常の向きとして、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが左上の角度位置に保持された状態を示す。
これに対し、ユーザの入力ペンデバイス１３の持ち方によっては、例えば、図５（ｂ）のように１８０度程度回転された角度位置となることがある。
このような場合、図５（ｃ）に示すように、重り３１の自重でボールベアリング３０が回動することにより赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの角度位置が変化し、図５（ｄ）に示すように、最終的に赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが左上方向に向けられた通常の角度位置に保持される。
以上により、本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３では、ボールベアリング３０の回動動作により、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが常に一定の角度位置（座標位置検出装置の配設位置の方向）に保持されることとなる。
【００１２】
図６は本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３のボード１１上の位置と、赤外線発信機の保持位置との関係を示すイメージ図であり、図７は入力ペンデバイス１３の各赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが発信する赤外線の出力方向を示すイメージ図である。
図６に示すように、ボード１１上の左上位置に座標位置検出装置１２を配設した場合においては、入力ペンデバイス１３Ａ〜１３Ｃの全ての位置において、左上方向を中心とした所定範囲（略９０度程度）に赤外線を出力をすればよいこととなり、右下方向への赤外線出力は不要となる。
これに対し、本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３の構成では、図７に示すように、各赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃからは、左上方向を中心として略１８０度程度の範囲に座標位置検出装置で検出可能な赤外線７０が出力されることとなる。
従って、図６に示すボード１１上のどの位置で入力ペンデバイス１３が操作された場合であっても、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃからの赤外線の出力範囲内（出力角度内）に座標位置検出装置１２の配置位置が含まれることとなり、座標位置検出装置１２において赤外線を受信することが可能となる。
【００１３】
図８は、図４に示す入力ペンデバイス１３からの赤外線の出力方向（角度）と、赤外線の出力強度との関係を示すグラフである。
図８のグラフにおいて、縦軸８１は赤外線出力の強度を示し、横軸８２は入力ペンデバイス１３からの赤外線の出力方向（角度）を示す図である。
本グラフの各出力曲線８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃは、各赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの赤外線出力にそれぞれ対応している。
本グラフに示すように、従来の入力ペンデバイスと比較して、赤外線が出力される角度が限定されているが、本実施の形態では、赤外線出力が一定程度以上となる範囲に座標位置検出装置１２が含まれるように、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを保持している。従って、図６に示すボード１１上のどの位置で入力ペンデバイス１３が操作された場合であっても、赤外線の受信が可能となる。
また、追加配置した赤外線発信機２２Ｃに対応した出力曲線８０Ｃと、他の出力曲線８０Ａ，８０Ｂとがそれぞれ交差する点の示すピーク値８３が、従来の入力ペンデバイスのピーク値１２３よりも向上している。
従って、ボードサイズを大きくすることが可能になるとともに、座標位置検出装置１２において、より安定的な赤外線の受信を行うことが可能となる。
【００１４】
以上のように、本実施の形態に係る入力ペンデバイス１３は、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを所定方向に集中させて配置するとともに、重り３１の自重でボールベアリング３０が回動することにより、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃから出力される赤外線の出力角度内に座標位置検出装置１２の配設位置が含まれるように、前記赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを所定の角度位置に保持することとしたので、赤外線発信機の配設個数を少なくしつつ、座標位置検出装置において確実に赤外線を受信させることが可能となる。この場合、赤外線発信機を所定方向に集中して配置する事により赤外線の出力のピーク値（下限値）が向上するため、座標位置検出装置において安定的な受信が可能になるとともに、赤外線の出力のピーク値（下限値）に依存するキャプチャエリアの拡大を図る事が可能となる。
【００１５】
なお、本発明の適用される電子ボードシステムとしては、前記実施の形態に示すものに限らず、例えば、座標位置検出装置の配設位置を異なるものとしてもよい。この場合、ボールベアリングに備えられた重りの配設位置を所定の位置に変更することにより、赤外線発信機２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃからの赤外線の出力範囲内に座標位置検出装置１２の配設位置を含めることが可能となる。
また、前記特許文献１に示すように、座標位置検出装置をボード上の２箇所に配置したものとしてもよい。
また、入力ペンデバイスに備える回動機構としては、ボールベアリングに限らず、ペン軸を中心軸として赤外線発信機を回動可能とするものであれば、回転軸にグリスによる油膜を使って回動させるスリーブ等の他の構成を用いてもよい。
また、入力ペンデバイスに備える赤外線発信機についても、所定方向に集中して配置していればよく、その個数は何個でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスを用いる電子ボードシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの概略構成を示すイメージ図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの要部断面を示すイメージ図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの要部断面を示すイメージ図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスにおける回動機構動作の説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの赤外線発信機の保持位置と、座標位置検出装置との関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの赤外線発信機の赤外線発信方向を示すイメージ図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る入力ペンデバイスの赤外線発信機の赤外線出力方向と強度との関係を示す図である。
【図９】赤外線及び超音波による座標検出方法の説明図である。
【図１０】従来の入力ペンデバイスの断面を示すイメージ図である。
【図１１】従来の入力ペンデバイスの赤外線発信機の赤外線発信方向を示すイメージ図である。
【図１２】従来の入力ペンデバイスの赤外線発信機の赤外線出力方向と強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  電子ボードシステム、１１  ボード、１２  座標位置検出装置、１３  入力ペンデバイス、１４  コンピュータ、２１  超音波発信機、２２，２２Ａ〜Ｃ  赤外線発信機、３０  ボールベアリング、３１  重り。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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