(57)【要約】【課題】筆圧を検出可能な電子ペンの小型化を図った電子黒板システム、筆圧線形化方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】本発明は、電子ペンと、当該電子ペンにより描画された線を表示する表示部を有する電子黒板と、を備える電子黒板システムである。電子ペンは、当該電子ペンの筆圧を検出しかつ当該筆圧を表す電圧を筆圧データとして出力する圧力センサと、圧力センサから出力された筆圧データを電子黒板に送信する送信部と、を備える。電子黒板は、電子ペンから、筆圧データを受信する受信部と、受信した筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に変化する筆圧データに変換する変換部と、線形に変化する筆圧データに基づいて、表示部に表示する線の太さを変更する変更部と、を備える。【選択図】図１
2018156381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ペンと、当該電子ペンにより描画された線を表示する表示部を有する電子黒板と、を備える電子黒板システムであって、
前記電子ペンは、
当該電子ペンの筆圧を検出しかつ当該検出した筆圧を表す電圧を筆圧データとして出力する圧力センサと、
前記圧力センサから出力された筆圧データを前記電子黒板に送信する送信部と、を備え、
前記電子黒板は、
前記電子ペンから、前記筆圧データを受信する受信部と、
受信した前記筆圧データを、前記筆圧が上がるに従って線形に変化する前記筆圧データに変換する変換部と、
線形に変化する前記筆圧データに基づいて、前記表示部に表示する前記線の太さを変更する変更部と、
を備える電子黒板システム。
【請求項２】
アナログ値の前記筆圧データを第１ビット数のデジタル値の前記筆圧データにＡ／Ｄ変換し、かつ前記第１ビット数にＡ／Ｄ変換した前記筆圧データを、前記第１ビット数より少ない第２ビット数に変換する制御部をさらに備え、
前記送信部は、前記第２ビット数に変換した前記筆圧データを前記電子黒板に送信する請求項１に記載の電子黒板システム。
【請求項３】
電子ペンにより描画された線を表示し、
前記電子ペンから、圧力センサによる筆圧の検出結果を示す電圧を筆圧データとして受信し、
受信した前記筆圧データを、前記筆圧が上がるに従って線形に変化する前記筆圧データに変換し、
線形に変化する前記筆圧データに基づいて、前記表示部に表示する前記線の太さを変更する、
ことを含む筆圧線形化方法。
【請求項４】
コンピュータを、
電子ペンにより描画された線を表示部に表示させる表示制御部と、
前記電子ペンから、圧力センサによる筆圧の検出結果を示す電圧を筆圧データとして受信する受信部と、
受信した前記筆圧データを、前記筆圧が上がるに従って線形に変化する前記筆圧データに変換する変換部と、
線形に変化する前記筆圧データに基づいて、前記表示部に表示する前記線の太さを変更する変更部と、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子黒板システム、筆圧線形化方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペンと、当該電子ペンで描画された線等の画像を表示する電子黒板と、を有する電子黒板システムが普及してきている。電子黒板システムは、電子黒板に対してユーザが指を接触させた状態で動かすことで、電子黒板に表示される資料等の各種情報を拡大して表示したり、電子ペンによって、電子黒板に表示された資料等の各種情報に書き込みしたりすることが容易に行うことができるため、急速に普及し始めている。
【０００３】
電子ペンには、パッシブ方式とアクティブ方式とがある。パッシブ方式の電子ペンは、電池等は組み込まれておらず、単に、ユーザの指を代用するペンである。一方、アクティブ方式の電子ペンは、当該電子ペンの中に電池等が組み込まれており、電子ペンが電子黒板に接触したことまたは電子ペンが電子黒板に接触していないことを検出したり、圧力センサによって電子ペンの筆圧を検出したりすることが可能である。
【０００４】
ところで、電子黒板に対する電子ペンまたはユーザの指の接触を光学的に検出する電子黒板システムでは、電子黒板に対する電子ペンまたはユーザの指の接触を、パッシブ方式の電子ペンまたはユーザの指が電子黒板に接触する前に検知してしまうため、電子黒板に対して画像を描画し難い。しかし、アクティブ方式の電子ペンを用いて、電子黒板に対する電子ペンの接触の検出結果を、電子黒板に通知することで、電子黒板に対する画像の描画し難さを軽減できる。
【０００５】
また、電子黒板システムには、電子ペンに対して、筆圧を検出する圧力センサを組み込み、筆圧に応じて、電子ペンによって描画された線の太さを動的に変更可能とすることで、電子ペンによって文字を描画した際の「トメ」、「ハネ」、「ハライ」を電子黒板に対してより忠実に表示する技術も開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧力センサが組み込まれた電子ペンを有する電子黒板システムでは、筆圧が大きくなるに従って、電子黒板に表示される線が線形的に太くなるようにするためのハードウェア（回路基板）を電子ペンに実装することによって、電子ペンによって文字を描画した際の「トメ」等を電子黒板に再現可能としている。そのため、電子ペンに実装される部品の点数が増えてしまい、電子ペンに実装される回路基板のサイズが大きくなり、電子ペンを小型化することが難しい。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筆圧を検出可能な電子ペンの小型化を図った電子黒板システム、筆圧線形化方法、およびプログラ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電子ペンと、当該電子ペンにより描画された線を表示する表示部を有する電子黒板と、を備える電子黒板システムである。電子ペンは、当該電子ペンの筆圧を検出しかつ当該筆圧を表す電圧を筆圧データとして出力する圧力センサと、圧力センサから出力された筆圧データを電子黒板に送信する送信部と、を備える。電子黒板は、電子ペンから、筆圧データを受信する受信部と、受信した筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に変化する筆圧データに変換する変換部と、線形に変化する筆圧データに基づいて、表示部に表示する線の太さを変更する変更部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、筆圧を検出可能な電子ペンの小型化を図ることを可能とする、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる電子黒板システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子黒板の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンにおける筆圧の検出結果の一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンにおいて筆圧データに対して実行するＡ／Ｄ変換処理の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施の形態にかかる電子黒板システムの電子黒板による線形変換処理の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施の形態にかかる電子黒板システムの電子黒板による線形変換処理の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、電子黒板システム、筆圧線形化方法、およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかる電子黒板システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる電子黒板システムは、筆圧を検出する筆圧検出機能を備えた電子ペン１と、当該電子ペン１により描画される線等の画像を表示可能な電子黒板２と、を有する。
【００１３】
電子黒板２は、電子ペン１と通信可能な、所謂、インタラクティブホワイトボードである。本実施形態では、電子黒板２は、ディスプレイ部２０１と、ペン信号受信部２０２と、コントローラ２０３と、ネットワークＩ／Ｆ２０４と、を有する。ネットワークＩ／Ｆ２０４は、電子ペン１との無線通信を可能とするインタフェースである。ペン信号受信部２０２は、ネットワークＩ／Ｆ２０４を介して、電子ペン１から、電子ペン１の筆圧の検出結果を示す筆圧データを受信する。
【００１４】
ディスプレイ部２０１は、電子ペン１により描画された線を表示する表示部２０５と、当該表示部２０５に対する電子ペン１によるタッチ操作（接触）を検出可能なタッチパネル２０６と、を有する。タッチパネル２０６は、タッチパネルドライバ２０７と、タッチパネルコントローラ２０８と、赤外線ＬＥＤ２０９と、カメラ２１０と、を有する。タッチパネルドライバ２０７は、コントローラ２０３によるタッチパネル２０６の制御を可能とするドライバである。
【００１５】
赤外線ＬＥＤ２０９は、表示部２０５の周囲に設けられかつ表示部２０５の画面上に赤外線を発光する。カメラ２１０は、電子ペン１が表示部２０５に接触した際に、電子ペン１による赤外線の遮光を検出する。タッチパネルコントローラ２０８は、タッチパネル２０６全体を制御する。具体的には、タッチパネルコントローラ２０８は、カメラ２１０による赤外線の遮光の検出結果に基づいて、三角測量によって電子ペン１による表示部２０５に対するタッチ操作の位置（接触位置）を求める。
【００１６】
コントローラ２０３は、電子黒板２全体を制御するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２１１と、当該ＣＰＵ２１１により実行されるホワイトボードアプリケーションやテレビ会議アプリケーション等の各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）２１２と、ＣＰＵ２１１がＲＯＭ２１２に記憶された各種プログラムを実行する際の作業領域として機能するＲＡＭ（Random  Access  Memory）２１３と、を有する。
【００１７】
電子ペン１は、当該電子ペン１の筆圧を検出しかつ当該筆圧を表す電圧を筆圧データとして出力する圧力センサ１０１と、当該圧力センサ１０１から出力されるアナログ値の筆圧データをデジタル値の筆圧データに変換するＡ／Ｄ変換処理を実行するマイクロコンピュータ１０２（以下、マイコン１０２と言う。制御部の一例）と、筆圧データを無線通信等によって電子黒板２に送信する無線モジュール１０３（送信部の一例）と、を有する。本実施の形態では、マイコン１０２は、Ａ／Ｄ変換処理を実行した筆圧データを電子黒板２に送信しているが、圧力センサ１０１から出力される筆圧データをそのまま（すなわち、Ａ／Ｄ変換処理を実行せずに）、電子黒板２に送信しても良い。
【００１８】
次に、図２を用いて、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子黒板２の機能構成の一例について説明する。図２は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子黒板の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００１９】
本実施の形態では、ＣＰＵ２１１等のプロセッサが、ＲＯＭ２１２等の記憶媒体に記憶されたホワイトボードアプリケーションを実行することにより、表示制御部２１１ａと、変換部２１１ｂと、変更部２１１ｃとを実現する。表示制御部２１１ａは、カメラ２１０による、電子ペン１により描画された線等の画像を表示部２０５に表示させる。本実施の形態では、表示制御部２１１ａは、赤外線の遮光の検出結果に基づいて、電子ペン１による表示部２０５に対する接触位置の移動軌跡を求め、当該求めた移動軌跡を、電子ペン１により描画された線として表示部２０５に表示させる。
【００２０】
変換部２１１ｂは、ペン信号受信部２０２により受信した筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に変化する筆圧データに変換する線形補正処理を実行する。本実施の形態では、ペン信号受信部２０２により受信した筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に大きくなる筆圧データに変換する。これにより、線形補正処理を電子ペン１において実行する必要が無くなり、電子ペン１に対して実装する部品の点数を減らすことができるので、電子ペンの小型化を図ることができる。変更部２１１ｃは、線形に変化する筆圧データに基づいて、表示部２０５に表示する線の太さを変更する。本実施の形態では、変更部２１１ｃは、線形に変化する筆圧データが大きくなるに従って、表示部２０５に表示する線の太さを太くする。
【００２１】
次に、図３および図４を用いて、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペン１における筆圧データの出力処理の一例を説明する。図３は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンの構成の一例を示す図である。図４は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンにおける筆圧の検出結果の一例を示す図である。図４において、縦軸は圧力センサ１０１から出力される電圧（筆圧データ）を表し、横軸は電子ペン１の筆圧を表す。
【００２２】
本実施の形態では、圧力センサ１０１は、図３に示すように、抵抗Ｒと直列接続されている。そして、圧力センサ１０１は、基本的には抵抗素子Ｒｘと同じような動作を行い、電子ペン１の筆圧が上がるに従って、その抵抗値が下がる。そして、マイコン１０２は、圧力センサ１０１（抵抗素子Ｒｘ）と抵抗Ｒとの間に接続され、抵抗Ｒに印加される電圧Ｖｘ（電圧Ｖ×（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｘ））を、電子ペン１の筆圧を表す筆圧データとして取得する。ここで、電圧Ｖは、電源とＧＮＤとの間の電圧である。この場合、図４に示すように、マイコン１０２により検出される電圧Ｖｘは、電子ペン１の筆圧が上がっていくと、次第にその変化量が少なくなり、非線形に変化する。
【００２３】
そのため、本実施の形態にかかる電子黒板システムでは、電子黒板２の変換部２１１ｂが、ペン信号受信部２０２により受信した筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に変化する筆圧データに変換することで、筆圧に応じた太さの線を表示部２０５に表示することを可能としている。
【００２４】
次に、図５を用いて、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンにおいて筆圧データに対して実行するＡ／Ｄ変換処理の一例について説明する。図５は、本実施の形態にかかる電子黒板システムが有する電子ペンにおいて筆圧データに対して実行するＡ／Ｄ変換処理の一例を説明するための図である。
【００２５】
圧力センサ１０１から出力されるアナログ値の電圧（筆圧データ）を、マイコン１０２においてデジタル値の電圧に変換する場合、その分解能は、マイコン１０２におけるＡ／Ｄ変換処理の分解能に依存する。例えば、マイコン１０２のＡ／Ｄ変換処理の分解能が１２ｂｉｔの場合、４０９６段階で筆圧を表すことができ、電子ペン１の無線モジュール１０３は、４０９６段階で筆圧を表す１２ｂｉｔの筆圧データを電子黒板２に送信する。
【００２６】
しかしながら、電子ペン１と電子黒板２との間での通信のビットレートとしては、１００ｐｐｓ以上であることが望ましく、その場合、１２ｂｉｔ×１００ｐｐｓ＝１５０バイト／ｓとなる。また、電子ペン１は、筆圧データの他にも、電子ペン１を区別するためのＩＤ情報、Bluetooth（登録商標）等の無線通信に必要な制御用データなども電子黒板２に対して送信する必要があり、電子ペン１により描画した線を表示する際の遅延に繋がる可能性がある。
【００２７】
ところで、筆圧データに必要なビット数を考慮した場合、一般的なディスプレイのピッチ間隔が０．１〜１．０ｍｍであるとすると、２００段階ほどで筆圧を表すことができれば、０．１〜２０．００ｍｍまで線の太さを変更することができるので、約８ビットの筆圧データを電子黒板２に送信できれば十分である。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、マイコン１０２は、圧力センサ１０１から出力されるアナログ値の筆圧データを１２ｂｉｔ（第１ビット数の一例）のデジタル値の筆圧データにＡ／Ｄ変換処理する。その後、マイコン１０２は、１２ｂｉｔの筆圧データを、１２ｂｉｔより少ない８ｂｉｔ（第２ビット数の一例）に変換する。そして、無線モジュール１０３は、８ｂｉｔに変換された筆圧データを電子黒板２に送信する。これにより、電子ペン１から電子黒板２への筆圧データのデータ量を削減することができるので、電子ペン１により描画した線を表示する際の遅延に繋がる可能性を低減できる。
【００２９】
次に、図６および図７を用いて、本実施の形態にかかる電子黒板システムの電子黒板２の変換部２１１ｂによる線形補正処理の一例について説明する。図６および図７は、本実施の形態にかかる電子黒板システムの電子黒板による線形変換処理の一例を説明するための図である。図６において、縦軸は圧力センサ１０１から出力される電圧（筆圧データ）を表し、横軸は電子ペン１の筆圧を表す。
【００３０】
ペン信号受信部２０２により受信した筆圧データは、図６の実線で示すように非線形のデータとなっており、筆圧が上がるに従って変化量が少なくなる。また、図７に示すように、線形補正処理を実行していない筆圧データの変化に応じて表示部２０５に表示する線の太さを変更した場合、表示部２０５に表示される線の太さも、筆圧が上がるに従って、その変化量が小さくなる。よって、ある程度の筆圧を加えた後は、線の太さに変化を与え難くなる。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、変換部２１１ｂは、図６の破線で示すように、電子ペン１から受信した筆圧データを、最少二乗法等によって、予め設定された閾値以上であり、かつ筆圧が上がるに従って線形に大きくなる筆圧データに変換する線形補正処理を実行する。これにより、図７に示すように、筆圧データの変化に応じて表示部２０５に表示する線の太さを変更した場合、表示部２０５に表示される線の太さも、筆圧が上がるに従って、線形に変化させることができる。これにより、電子ペン１のユーザがある程度の筆圧を加えた後も、線の太さに変化を与えやすくなるので、電子ペン１のユーザが意図する太さの線を表示部２０５に表示させることができる。
【００３２】
このように、本実施の形態にかかる電子黒板システムによれば、圧力センサ１０１から出力される筆圧データを、筆圧が上がるに従って線形に変化する筆圧データに変換する線形補正処理を電子ペン１において実行する必要が無くなり、電子ペン１に対して実装する部品の点数を減らすことができるので、電子ペンの小型化を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態の電子黒板２で実行されるプログラムは、ＲＯＭ２１２等に予め組み込まれて提供されるが、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。
【００３４】
さらに、本実施の形態の電子黒板２で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の電子黒板２で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００３５】
本実施の形態の電子黒板２で実行されるプログラムは、上述した各部（表示制御部２１１ａ、変換部２１１ｂ、変更部２１１ｃ）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ２１１が上記ＲＯＭ２１２からプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、表示制御部２１１ａ、変換部２１１ｂ、変更部２１１ｃが主記憶装置上に生成されるようになっている。
【符号の説明】
【００３６】
１  電子ペン
２  電子黒板
１０１  圧力センサ
１０２  マイコン
１０３  無線モジュール
２０１  ディスプレイ部
２０２  ペン信号受信部
２０３  コントローラ
２０４  ネットワークＩ／Ｆ
２０５  表示部
２０６  タッチパネル
２０７  タッチパネルドライバ
２０８  タッチパネルコントローラ
２０９  赤外線ＬＥＤ
２１０  カメラ
２１１  ＣＰＵ
２１１ａ  表示制御部
２１１ｂ  変換部
２１１ｃ  変更部
２１２  ＲＯＭ
２１３  ＲＡＭ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開平０５−１１９１５号公報
【図１】
2018156381.tif 000003
【図２】
2018156381.tif 000004
【図３】
2018156381.tif 000005
【図４】
2018156381.tif 000006
【図５】
2018156381.tif 000007
【図６】
2018156381.tif 000008
【図７】
2018156381.tif 000009