(57)【要約】本発明は、ユーザ相互作用を必要としない自動投影キャリブレーションを有するホワイトボード方法およびシステム（１００）である。該方法およびシステムは、センサ（３０２）をターゲット表面の下に配置することと、投影されるパターンを投影して、ターゲット表面と投影デバイスとの間のジオメトリの対応性を発見することによって、達成される。光学センサ（３２）は、好ましくはホワイトボード上に投影されるパターンの存在を感知するために使用される。入力データは、ホワイトボード座標をスクリーン座標に変換するためのマッピング関数または平行移動行列と共に使用され、次いで、これらは座標をカーソル位置にマッピングするために使用される。
2008538472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキングシステムのためのキャリブレーションプロセスであって、
プレゼンテーション表面および投影デバイスを含むトラッキングシステムを提供するステップと、
該プレゼンテーション表面の少なくとも一部に、投影されるパターンを表示するステップと、
該投影されるパターンの特徴を感知するステップと、
該投影されるパターンの該特徴に応答して、該投影デバイスから該プレゼンテーション表面まで表示画像をキャリブレーションするステップと
を包含する、プロセス。
【請求項２】
前記プレゼンテーション表面の少なくとも一部に、前記投影されるパターンを表示するステップは、前記投影デバイスによって行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記プレゼンテーション表面は、電子ホワイトボードを備えている、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記投影されるパターンは、一連の明るいパターンおよび暗いパターンを備え、前記特徴は光の強度である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記投影されるパターンの前記特徴を感知するステップは、前記プレゼンテーション表面で起こる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記投影されるパターンは、時間をかけて変化する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記ホワイトボードは、半透明のトップシートを備えている、請求項３に記載のプロセス。
【請求項８】
前記半透明のトップシートは、インジウムスズ酸化物を備えている、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記投影されるパターンの前記特徴を感知するステップは、前記プレゼンテーション表面の後ろに位置し、該投影されるパターンの該特徴を受信するように適合されているセンサアセンブリによって行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記センサアセンブリは、少なくとも４つの光ファイバを備えており、各ファイバは、前記特徴を受信する受信端部を有し、各ファイバは、終端端部を有する、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記光ファイバは、黒いインクで実質的に塗装される、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記光ファイバは、該ファイバの前記終端端部で、光センサと通じている、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記センサアセンブリは、単一の光ファイバを備え、該ファイバは光が該ファイバの端から端まで漏れることを可能にする、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記ファイバは、垂直方向および水平方向のランを備えている、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
干渉エネルギの周波数をサンプリングするステップをさらに包含する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記干渉エネルギをフィルタリングするステップをさらに包含する、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
トラッキングシステムのためのキャリブレーションプロセスであって、
（ｉ）プレゼンテーション表面を有するトラッキングシステムを提供するステップと、
（ｉｉ）プロセッサを提供するステップと、
（ｉｉｉ）該プロセッサと通信する投影デバイスを提供するステップと、
（ｉｖ）該キャリブレーションプロセスを開始するステップと、
（ｖ）該キャリブレーションプロセスが、プレゼンターの相互作用によって、開始から完了まで進行することを可能にするステップと、
（ｖｉ）該プレゼンテーション表面と該プロセッサとの間の位置のキャリブレーションを行うステップと
を包含する、トラッキングシステムのためのキャリブレーションプロセスにおいて、該キャリブレーションプロセスが、プレゼンターの相互作用なしに、開始から完了まで進行することを可能にするステップを包含する、改良。
【請求項１８】
前記キャリブレーションプロセスを開始するステップは、前記プロセッサから離れた位置で発生する、請求項１７に記載の改良されたキャリブレーションプロセス。
【請求項１９】
前記キャリブレーションプロセスが完了まで進行することを可能にするステップは、自動的に発生する、請求項１７に記載の改良されたキャリブレーションプロセス。
【請求項２０】
前記キャリブレーションプロセスが完了まで進行することを可能にするステップは、前記プレゼンターが前記プレゼンテーション表面に触れることなしに発生する、請求項１７に記載の改良されたキャリブレーションプロセス。
【請求項２１】
前記キャリブレーションプロセスが開始から完了まで進行することを可能にするステップは、
前記プレゼンテーション表面の少なくとも一部に投影されるパターンを表示するステップと、
該投影されるパターンの特徴を感知するステップと
を包含し、
該プレゼンテーション表面と前記プロセッサとの間の位置の該キャリブレーションを行うステップは、該投影パターンの該特徴を利用する、請求項１７に記載の改良されたキャリブレーションプロセス。
【請求項２２】
前記プレゼンテーション表面の少なくとも一部に前記投影されるパターンを表示するステップは、前記投影デバイスによって行われる、請求項２１に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２３】
前記投影されるパターンは、一連の明るいパターンと暗いパターンとを備え、前記特徴は光の強度である、請求項２１に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２４】
前記投影されるパターンは、時間をかけて変化する、請求項２１に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２５】
前記プレゼンテーション表面は、電子ホワイトボードを備えている、請求項２１に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２６】
前記特徴を感知するステップは、前記ホワイトボードで発生する、請求項２５に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２７】
前記ホワイトボードは、インジウムスズ酸化物を備えている、請求項２５に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２８】
前記投影されるパターンの前記特徴を感知するステップは、前記プレゼンテーション表面の後ろに位置し、該投影されるパターンの該特徴を受信するように適合されているセンサアセンブリによって行われる、請求項２１に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項２９】
前記センサアセンブリは、少なくとも４つの光ファイバを備えており、各ファイバは前記特徴を受信する受信端部を有する、請求項２８に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項３０】
前記光ファイバは、黒いインクで実質的に塗装される、請求項２９に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項３１】
前記センサアセンブリは、単一のファイバを備えており、該ファイバは、該ファイバの端から端まで光を漏らし得る、請求項２８に記載の改良されたキャリブレーション。
【請求項３２】
インジウムスズ酸化物を備えている、電子ホワイトボード。
【請求項３３】
インジウムスズ酸化物で被覆された半透明のトップシートをさらに備えている、請求項３２に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３４】
インジウムスズ酸化物で被覆された半透明のボトムシートをさらに備えている、請求項３３に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３５】
前記ボトムシートの後ろに配置される構造レイヤをさらに備えている、請求項３４に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３６】
前記構造レイヤは、前記トップシートおよび前記ボトムシートの後ろに配置されるオープンセルフォームを備えている、請求項３５に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３７】
前記構造レイヤと通信して位置するセンサアセンブリをさらに備えている、請求項３５に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３８】
前記センサアセンブリは、少なくとも４つの光ファイバを備えている、請求項３７に記載の電子ホワイトボード。
【請求項３９】
前記光ファイバは、黒いインクで実質的に塗装される、請求項３８に記載の電子ホワイトボード。
【請求項４０】
前記光ファイバは、光センサと結合されている、請求項３８に記載の電子ホワイトボード。
【請求項４１】
前記ホワイトボードに安定性を加えるために前記構造レイヤの後ろに金属の裏地をさらに備えている、請求項３５に記載の電子ホワイトボード。
【請求項４２】
前記センサアセンブリは、単一の光ファイバを備え、該光ファイバは垂直方向のジョグと、水平方向のジョグとを有する、請求項３７に記載の電子ホワイトボード。
【請求項４３】
表示画像をキャリブレーションする方法であって、
該表示画像を投影するように適合されている投影デバイスを提供するステップと、
該表示画像の少なくとも一部を受信するように適合されているトップシートを有するホワイトボードを提供するステップと、
該ホワイトボードの該トップシートの後ろにセンサアセンブリを提供するステップと、
該ホワイトボードの少なくとも一部に投影されるパターンを表示するステップと、
該センサアセンブリを用いて、該投影されるパターンの特徴を感知するステップと、
該感知された特徴に応答して、該ホワイトボード上で該表示画像をキャリブレーションするステップと
を包含する、方法。
【請求項４４】
前記投影されるパターンは、明るい画像と暗い画像とである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記特徴は、前記投影デバイスのパラメータを決定するために使用される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記特徴は、光の強度である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記投影されるパターンは、時間をかけて変化する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記センサアセンブリは、６つの光ファイバを備えている、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記光ファイバは、黒いインクで実質的に塗装される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記黒いインクは、墨である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
光ファイバの受信端部の位置と、前記投影デバイスのピクセルとの間の特徴を確認することによって、前記表示画像内の変化を決定することをさらに包含する、請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】
前記ホワイトボードの少なくとも一部に、前記投影されるパターンを表示するステップは、前記投影デバイスによって行われる、請求項４３に記載の方法。
【請求項５３】
受動的な動作の検出の際に、前記キャリブレーション方法の開始をさらに備えている、請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
前記受動的な動作は、周辺の光の変化を備えている、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記受動的な動作は、前記ホワイトボードの表面の前を歩行する人物の検出を備えている、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記投影されるパターンの前記特徴を感知するステップは、前記ホワイトボードにおいて発生する、請求項４３に記載の方法。
【請求項５７】
前記ホワイトボードの近傍で、周辺の光の周波数をサンプリングするステップをさらに包含する、請求項４３に記載の方法。
【請求項５８】
前記周辺の光をフィルタするステップをさらに包含する、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
投影デバイスからの、プレゼンテーション表面上の位置と、表示画像のピクセルとの間の通信を決定するシステムであって、該システムは、
複数の既知の位置を備えているプレゼンテーション表面と、
該投影デバイスによって表示される投影パターンと、
該投影されるパターンに対して、該プレゼンテーション表面上の複数の既知の位置で光の強度を感知可能なセンサアセンブリと
を備え、該投影されるパターンの該光の強度は、該プレゼンテーション表面上で該表示画像をキャリブレーションする、システム。
【請求項６０】
各既知の位置は、光学センサに結合される、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記センサアセンブリは、少なくとも４つの光ファイバを備えている、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６２】
各光ファイバは、光学センサに結合される、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記プレゼンテーション表面は、インジウムスズ酸化物を有する電子ホワイトボードを備えている、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６４】
前記センサアセンブリは、表示面の後ろに位置する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６５】
前記投影されるパターンは明るいパターンと暗いパターンとを備えている、請求項５９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ホワイトボードキャリブレーションシステムに関し、より詳細には、投影されるパターンによって、該ホワイトボードの表面上の既知の位置をキャリブレーションすることによって、ホワイトボード上の表示画像を自動的に整列させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラッキングシステムは、プレゼンターが離れた位置からコンピュータを制御し得るように使用される。例えば、インタラクティブなホワイトボードシステムを使用する場合、プレゼンターは、ホワイトボードからコンピュータを制御し得る。適切にキャリブレーションされたトラッキングは、ボードの指令が適切にコンピュータによって解釈されることを確実にする。
【０００３】
電子ホワイトボードは、会議およびプレゼンテーションに対して主に使用される良く知られたドライイレース（ｄｒｙ  ｅｒａｓｅ）ホワイトボードを含み得、ドライイレースホワイトボードは、その表面に書かれたインディシアを、ホワイトボードに通信された、または組み込まれたコンピュータにセーブする。従来技術の形式において、ユーザはドライイレースマーカを用いて、電子ホワイトボード表面上に書く一方で、他の形式においては、ユーザはノンマーキングスタイラスを用いる。両方の形式で書き込む方法は、集合的に、「書く（ｗｒｉｔｅ）」または「書いている（ｗｒｉｔｉｎｇ）」と称する。表面上に書くために使用される機器のタイプに関わらず、電子ホワイトボードは、電子フォーマットでその表面上に書かれたインディシアを、ソフトウェアプログラムを介して、コンピュータにセーブする。次いで、ユーザは、ホワイトボード表面上に書かれた会議記録を、印刷し得、ファックスし得、電子メールで送信し得、そして編集し得る。電子ホワイトボードがホワイトボード表面上で書き込むことを検出し得るまさにそのときに、電子ホワイトボードはまた、ホワイトボード表面上のタッチの位置を感知し得る。
【０００４】
電子ホワイトボード表面は、典型的に、タッチセンシティブスクリーン（ｔｏｕｃｈ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｓｃｒｅｅｎ）を組み込む。タッチスクリーンは、直感的なポインティングインタフェースをユーザに提示するために広く使用される。タッチアプリケーションのわずかな例を挙げるとすれば、例えば、タッチスクリーンは、自動現金預け入れ支払い（ｔｅｌｌｅｒ）マシーン、科学的および産業的制御デバイス、公衆キオスク（ｋｉｏｓｋ）およびハンドヘルド計算デバイスにおいて使用される、動作するために、タッチスクリーンは、抵抗技術、容量技術、音響技術、赤外線技術などを含む様々な技術を使用し得る。多くのタッチスクリーンアプリケーションにおいて、タッチセンシティブ表面は、ディスプレイデバイス、例えば、ブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に永久的に据え付けられる。受信機は、タッチおよび現在のディスプレイされる画像に応答して、適切な動作を行い得るプロセスと結合される。
【０００５】
電子ホワイトボードは、会議およびプレゼンテーションの間に多くの利益をユーザに提供する。書かれたものが印刷され得るか、または他に電子メールで送信され得るようにホワイトボード上に書かれるインディシアをコンピュータにセーブすることによって、ホワイトボードは会議またはプレゼンテーションの正確な記録を提供する。ホワイトボードのこの特徴は、出席者がメモを取ることなく、会議に集中することを可能にする。さらに、電子ホワイトボードがタッチの位置を感知し得るので、通信されたコンピュータは、表示画像のグラフィカルユーザインタフェースに属するタッチングボタンによって制御され得る。このことは、ユーザが、部屋の前を離れることなしに、会議の流れを制御することを可能にする。
【０００６】
しかしながら、従来の電子ホワイトボードは、不利点を有する。通常、従来の電子ホワイトボードは使用することが複雑である。この不利点は、初心者のユーザが、このような技術が会議およびプレゼンテーションに対して提供する利益を経験することを妨げる。電子ホワイトボードを用いることにおいて存在する複雑さのうちの１つは、ホワイトボードのキャリブレーションである。
【０００７】
表示画像が、ホワイトボードの表面上で整列されるためにキャリブレーションが必要である。本質的に、キャリブレーションプロセスは、ホワイトボードにおける動作が連続的にトラックされ、コンピュータによって解釈されることを可能にする。コンピュータ、プロジェクタ、およびホワイトボードが同期することによって、コンピュータが、コンピュータモニタ上の位置に、ホワイトボード上のタッチ位置を適切に相関させ得、従って、電子ホワイトボードの表面で検出されたタッチ入力を表示画像の点と適切に相関させ得る。
【０００８】
典型的に、電子ホワイトボードをキャリブレーションすることは、キャリブレーションをまず開始するために、電子ホワイトボードにおけるユーザ動作というよりむしろ、コンピュータにおけるユーザ動作を伴う。ユーザは、プレゼンテーションおよび聴衆の集中から離れるように、歩行しなければならず、コンピュータに接近しなければならない。次いで、ユーザが、コンピュータにおいてキャリブレーションシーケンスを開始した後に、ユーザは、ホワイトボードにおいてキャリブレーション動作を行うために、ホワイトボードに歩いて戻り、キャリブレーションプロセスを可能にして、完了させる。初めにコンピュータにおける、次いでホワイトボードにおける、このような２地点キャリブレーションが、非常に気を散らし得て、プレゼンテーションの流れを奪い得ることが良く理解される。
【０００９】
従来のホワイトボードキャリブレーションは、システムを、コンピュータからの投影モードにして、次いでプレゼンターをボードに接近させ、通常は、ホワイトボード上の表示エリアの画像の４点（以上）にタッチさせることを含み得る。システムは、ユーザのタッチと、投影される画像とを相関させることにより、システムが、コンピュータと、プロジェクタおよびボードとの間に、適切に整列される。
【００１０】
この複雑な手順は、初心者の技術ユーザを恐れさせて、電子ホワイトボードから離し、ユーザがホワイトボードを使用するためのセットアッププロセスを過度に複雑にする。電子ホワイトボードを自動的にキャリブレーションすることが有利である。
【００１１】
自動キャリブレーションシステムは他の分野に存在する。例えば、複数の画像をスクリーン上に位置合わせする画像レジストレーションシステム（例えば、複数のＣＲＴ画像の色のオーバーレイを調整するシステム）が周知である。特許文献１は、概して、サイズの制御および投影される陰極線画像の位置を議論する。特許文献２は、ブラウン管の複数の画像を整列させる当時の問題に対する自動アラインメントスキームを開示し、各画像は、異なる色を有し、両方のＣＲＴ画像の色の組み合わせを有する単一の画像を形成する。
【００１２】
特許文献３は、タイミングに依存する自動アラインメントシステムを開示する。プロジェクタアラインメントにおける変化は、センサへのビーム到着時間をシフトする。プロセッサは、プロジェクタビームの、各センサへの到着時間を、ルックアップテーブルと比較して、この比較から、アラインメントを固定するために必要とされるビーム制御修正を決定する。特許文献４は、共有の光学素子を有するプロジェクタおよびカメラ配置を開示する。特許文献５、特許文献６および特許文献７は、投影テレビに対するキャリブレーション制御を開示する。
【００１３】
従って、様々な形式の自動キャリブレーションが、一部の分野に存在するように見える一方で、電子ホワイトボードシステムを自動的にキャリブレーションすることは公知ではない。コンピュータから離れた位置においてキャリブレーションを開始する（例えば、リモートコントロールによって、または部屋の照明をただオンにすることによって）ことと、ユーザ相互作用なしで（キャリブレーションプロセスを完了するために、ボードへのプレゼンターの接近および投影されるクロスヘアーにタッチすることを排除する）キャリブレーションプロセスを完了することが可能であることとの両方が有利である。
【特許文献１】米国特許第４，０８５，４２５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６８３，４６７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，６８４，９９６号明細書
【特許文献４】米国特許第６，７０７，４４４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００３／００３０７５７号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００３／００７６４５０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／０１５６２２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、ホワイトボードのための改良されたキャリブレーション方法に対するニーズがあることが理解され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
トラッキングシステムをキャリブレーションする方法およびシステムが本発明を簡単に記載する。該トラッキングシステムは、一般的に、コンピュータと、コンピュータから離れたプレゼンテーション表面とを含む。トラッキングシステムは、コンピュータを用いて、プレゼンテーション表面における動作と同期する。
【００１６】
本発明のトラッキングシステムは、プレゼンテーション表面であるタッチスクリーンと、コンピュータの表示画像をタッチスクリーンに投影可能な少なくとも１つの投影デバイスとを含む。本発明の好ましい実施形態は、タッチスクリーンとして電子ホワイトボードを備えている。この好ましい実施形態において、投影デバイスは、ホワイトボード上に表示画像を投影する。本発明の好ましい目的は、ホワイトボードにおける動作のトラッキング（典型的には、書き込みおよび消去動作）が、コンピュータによって、適切に解釈されるように、タッチスクリーン上に表示画像を自動的にキャリブレーションすることである。本発明は、好ましくは、ユーザ相互作用なしに、コンピュータから離れたキャリブレーションの開始およびキャリブレーションプロセスの完了の両方を可能にする。
【００１７】
従来技術のキャリブレーションシステムにおいて、ユーザは、通常はコンピュータにおいて、コンピュータキーを押すことによって、まずシステムにキャリブレーションを開始することを命じる。これらの従来のシステムにおいて、ユーザはまた、キャリブレーションプロセスの間に第二の時間に進むことが必要であり、キャリブレーションの間に、積極的に仲裁（ｉｎｔｅｒｃｅｄｅ）して、システムにキャリブレーションプロセスを完了させる。この第二の動作は、通常ユーザをボードに接近させることと、指令されるホワイトボードにタッチすることとを含む。
【００１８】
本キャリブレーションシステムは、２つのステップのキャリブレーションの手動的なアプローチを取り除き、従ってプロセスを自動的にする。本発明は、コンピュータから離れて開始され得る表示画像の自動キャリブレーションを有するホワイトボードシステムであり、プロセスを完了および妨げるために、ユーザの相互作用を必要としない。実際に、プレゼンターの受動的な動作を検出する際に、キャリブレーションの開始が自動的に生じ得る場合には、プレゼンターはシステムのキャリブレーションを意識的に開始する必要がない。例えば、プレゼンターはリモートコントロールでキャリブレーションを開始し得るが、本システムは、キャリブレーションプロセスを開始する指示としての、照明をオンにすること、またはボードへの人物の歩行のような受動的な動作を識別し得る。
【００１９】
本発明は、投影されるパターンまたはその階調度を利用してホワイトボード上の表示画像をキャリブレーションすることにより、適切なアラインメントを自動的に決定することに役立つ。既知の位置にある光学センサは、投影されるパターンの特徴を感知するためにホワイトボードにおいて使用され得、投影されるパターンが、ホワイトボード上で光のパターン、例えば、明るいパターンおよび暗いパターンの組み合わせである場合には、特徴は光の強度である。投影されるパターンに関するセンサからのデータは、ホワイトボードの座標をスクリーンの座標に変換するために、マッピング関数または平行移動行列と共に使用されて、次いで、これらはカーソル位置に座標をマッピングするために使用される。センサからのデータ、「感知されるデータ」は、センサ上に投影される光の強度または光の色の測定を含み得る。これは、さらなる複雑性をもたらす、表面から間接的に反射される光を測定するカメラベースのシステムと区別される。
【００２０】
センサは、好ましくは、ホワイトボードのタッチセンシティブ表面のシートの後ろに位置し、従って、プレゼンターおよび聴衆による視野から隠され、センサがタッチセンシティブ表面の周囲を超えて配置される場合に必要とされるように、投影されるパターンはホワイトボードのエッジに重なる必要がない。
【００２１】
個別のディスクリートセンサは、各位置において、直接的に投影されるパターンの強度を測定する。１つ以上のタイプの投影を使用すると、システムは、表示画像におけるどのピクセルがどのセンサ位置を照明するかを決定し得る。
【００２２】
ホワイトボードの表面のジオメトリが既知であり、このジオメトリ内の光学センサの位置が既知である場合には、どのプロジェクタのピクセルがどのセンサを照明するかについての情報は、ホワイトボード上で表示画像を適切にキャリブレーションするために、投影デバイスによって使用され得る。
【００２３】
本発明の一実施形態において、センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）または光ダイオードであり、本質的に、キャリブレーションのプロセスが逆行することを可能にする。すなわち、１つのモードにおいては、センサが投影されるパターンの特徴を受信するように設計され、投影されるパターンは測定され、適切なアラインメントデータを提供する一方で、別のモードにおいては、プロセスは本質的に逆行され得ることにより、ＬＥＤが光を発し得、他の場合には電子ホワイトボードにおいて視野から隠されるセンサ位置が容易に見られ得る。このことは、センサの位置が、素早くかつ容易に知られることを可能にする。
【００２４】
別の実施形態において、ホワイトボードのジオメトリおよびシートの後ろに位置するセンサに提供されるスペースは、センサメカニズムの設計を導き、センサメカニズムの設計は、せん断された光ファイバケーブルであり、せん断された光ファイバケーブルは、本質的には、有益な収集ジオメトリを有する、光ファイバの受信（センサ）端部を有し、例えば、法線曲面を提供して、投影されるパターンから放射強度を収集するせん断角を有する。ファイバのもう一方の端部は、光ダイオードまたは光検出器と通信されて、ファイバの端部の光の強度を検出する。光ファイバは、それゆえ、せん断される必要はないが、受信端部において単純に切断される。
【００２５】
あるいは光ファイバの受信端部は、他の収集アセンブリを有し得、例えば、それはプリズムまたは他の光学ターニングデバイスと光学的に通信し得、投影されるパターンの強度は、プリズムから光ファイバまで伝送される。ファイバのもう一方の端部は、光ダイオードまたは光検出器に通信されて、ファイバの端部上の光の強度を検出する。
【００２６】
本発明は、好ましくは、プロジェクタ位置および回転、画像サイズ、糸巻き歪み（ｐｉｎｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇ）および台形歪み（ｋｅｙｓｔｏｎｅ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を含む、多くのキャリブレーションおよびアラインメントの問題を自動的に修正し得、好ましくはユーザ相互作用を必要とするステップを用いない。
【００２７】
前述のおよび関係する端部の完成に対して、以下の記載および添付の図面は、本発明の詳細な特定の例示的な局面およびインプリメンテーションを記載する。これらは本発明の原理が使用され得る様々な方法のうちのほんの数例を示す。本発明の他の局面、利点および新規な特徴は、図面と関連して考慮されるときに、以下の本発明の詳細な記載から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、システムのユーザが、キャリブレーションのシーケンスの間に、キャリブレーションプロセスを完了するために歩くことを必要としないトラッキングシステムキャリブレーションを自動的にキャリブレーションする方法およびシステムである。トラッキングシステムは、タッチスクリーンと少なくとも１つの投影デバイスとを備えている。好ましくは、タッチスクリーンは、電子ホワイトボードである。本詳細な記載は、タッチスクリーンとしての電子ホワイトボードを開示するが、当業者は、電子ホワイトボードが様々なタイプのプレゼンテーション表面を含み得ることを認識する。キャリブレーションプロセスを完遂するために、ホワイトボード内またはホワイトボード上の多くのセンサのインプリメンテーションは、ホワイトボードをキャリブレーションするために、ユーザがボードに接近し、次いで指令されるクロスヘアーまたは他の投影される特徴においてボードにタッチする必要性を排除する。本明細書で使用される場合、キャリブレーション、アラインメントおよび配向の技術は集合的に「キャリブレーション」と称される。
【００２９】
図面を参照して、類似の参照番号が、いくつかの図面全体にわたって、類似のエレメントを示し、より詳細には本出願を参照して、図１は、本発明の例示的な環境を図示する簡略化されたシステム図として提供される。例示的な環境はパーソナルコンピュータおよび電子ホワイトボード内に具体化されるように示されるが、当業者は、本発明が、プロセッサを伴い、必ずしも、コンピュータ、位置センシティブ表面、特に、キャリブレーションを必要とする位置センシティブ表面上のディスプレイの投影を伴わない、ディスプレイ配置において具体化され得ることを認識する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態に従って許容可能な電子ホワイトボード１００は、特に、ＳＭＡＲＴ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ、ＥＧＡＮ  ＶＩＳＵＡＬＳ、Ｐｒｏｍｅｔｈｅｏｎ、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ、Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｉｎｋ、ｅＢＥＡＭおよび３Ｍのようなベンダからの製品を含む。電子ホワイトボード１００はまた、レーザ三角測量タッチ抵抗または容量性フィルム、無線センシティブ表面、赤外線アレイ、あるいは超音波周波数センシティブデバイスを含み得るが、これらに限定はされない。
【００３１】
図１に描かれるように、電子ホワイトボード１００は、処理デバイス１５０と通信し、これはパーソナルコンピュータ１５０であり得る。一部の実施形態における処理デバイス１５０は、本発明のスタンドアローンエレメントである必要はないが、本システムの他のエレメントの一部であり得る。例えば、処理デバイス１５０は、電子ホワイトボード１００の統合されたコンポーネントであり得るか、または処理デバイス１５０は、コンピュータのような外部コンポーネントであり得る。
【００３２】
処理デバイス１５０と電子ホワイトボード１００との間の通信のリンケージは、ハードワイヤリンクとして描かれ、すなわちこの接続は有線接続を介して使用され得る。それにもかかわらず、この通信は金属製または光ファイバ有線プロトコルに限定されないことが理解される。リンケージは、無線データプロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ通信など）を経由し得る。さらに、該接続は、電子ホワイトボード１００、パーソナルコンピュータ１５０と接続するネットワークを経由してなされ得る。さらに、１つ以上の周辺機器１５５（例えば、プリンタ、スキャナ）もまた接続され得るが、ホワイトボード１００は、いかなる周辺機器１５５をも含む必要はない。
【００３３】
例示的な実施形態において、本発明を動作するためのパーソナルコンピュータ１５０に対するシステム要件は、投影デバイス２００にビデオデータまたは表示画像を出力する能力を含む。さらに、パーソナルコンピュータ１５０のソフトウェア要件は、電子ホワイトボードの座標をスクリーン座標に変換するためのソフトウェア、例えば、Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ、ＳＭＡＲＴ  ＮｏｔｅｂｏｏｋおよびＷａｌｋ−ａｎｄ−Ｔａｌｋを含む。
【００３４】
さらに、本発明に対する例示的な実施形態において、周辺機器１５５は、プリンタであり得、プリンタはパーソナルコンピュータ１５０と通信し、電子ホワイトボード１００上で検出される画像をプリントするために使用され得る。さらに別の実施形態において、周辺機器１５５は、スキャナであり得、スキャナはパーソナルコンピュータ１５０と通信し、パーソナルコンピュータ１５０に送信され、電子ホワイトボード上に表示される画像をスキャンするために使用され得る。
【００３５】
電子ホワイトボード１００は、ユーザからの入力を種々の方法で受信し得る。例えば、本発明の電子ホワイトボード１００は、キャパシタンス技術を組み込み得、ユーザからの入力を、導電性スタイラスを経由して受信し得る。スタイラスは、指を含むライティングインプリメントであり得る。例示的なスタイラスは、電子ホワイトボード１００に、電子ホワイトボード１００の表面に対するスタイラスの位置を示す、信号を送信し得る。上記スタイラスはまた、電子ホワイトボード１００に、ペンの色、描画または消去モード、線幅、フォントまたは他のフォーマット情報を含むがこれらに限定はされない他の情報を送信し得る。
【００３６】
別の実施形態において、電子ホワイトボード１００は、タッチセンシティブまたは圧力センシティブであり得る。本明細書で使用される場合には、タッチセンシティブまたは圧力センシティブは、物理的な接触を電気信号または入力に変換する能力を有することを意味する。タッチセンシティブ電子ホワイトボードは、抵抗性膜技術を組み込み得る。例えば、抵抗性膜電子ホワイトボードを記載するＧｅａｇｈａｎ他に対する米国特許第５，７９０，１１４号を参照されたい。この特許は本明細書において、その全体が援用される。
【００３７】
一実施形態において、電子ホワイトボード１００は、２枚の導電性シートを有する。２枚のシート、トップシートおよびボトムシートは、タッチまたは物理的圧力に応答して、２枚のシートが互いに接触するように、例えば、張力によって、互いから物理的に離れている。シートは、導電性材料で作成されるか、または導電性フィルムのような導電性材料で被覆され得、変形可能であり得る。導電性シートの表面上へのタッチ、書き込み、または他の圧力の適用は、圧力または抵抗における検出可能な変化を生じる２枚の導電性シートの間に接触を生じさせる。シートは、抵抗ディバイダとして作用し得、電圧勾配は、シートのエッジに様々な電圧を印加することによって生成され得る。次いで、電圧または抵抗における変化は、位置の値、例えば、直交座標のセットに関連付けられ得る。座標データ、例えば、（ｘ，ｙ）の組またはそれらの同等物は、処理、操作、編集または格納のために、互換性のあるデータパケットで、パーソナルコンピュータ１５０まで送信され得る。
【００３８】
電子ホワイトボード１００に対する他の実施形態は、レーザトラッキング、電磁気、赤外線、カメラベースのシステムなどを含む。これらのシステムは、２次元表面にわたって、インクのマーキングあるいはポインタまたはスタイラスデバイスを検出し、これらはドライイレースマーカを用いてなされたマークの消去を可能にし得るが、可能である必要はない。
【００３９】
従来のドライイレースマーカは、典型的には、電子ホワイトボード１００の表面１１０上に書き込むラメに使用されるが、任意の消去可能または除去可能なインク、顔料、または着色が、電子ホワイトボード１００の表面に物理的にマークするために使用され得る。電子ホワイトボード１００上の物理的なマーキングは、イレーザー、タオル、ティッシュ、手、または電子ホワイトボード１００の表面から物理的にマーキングを除去する他の物体を含む従来の方法を用いて、除去され得る。
【００４０】
ホワイトボードシステムは、特に、ＩＮＦＯＣＵＳ  ＳＹＳＴＥＭＳ、３Ｍ、ＴＯＳＨＩＢＡおよびＥＰＳＯＮから入手可能な投影デバイス２００をさらに備え、該デバイス２００は、パーソナルコンピュータ１５０と通信する。コンピュータ１５０からの画像は、投影デバイス２００に送信され得、表示画像２５０としてホワイトボード上に投影する。投影デバイス２００は、表示画像２５０を、電子ホワイトボード１００の表面１１０上に投影する。
【００４１】
投影デバイス２００は、パーソナルコンピュータ１５０、ホワイトボード１００またはこれら両方に動作するように接続され得る。投影デバイス２００は、グラフィカルユーザインタフェースを電子ホワイトボード１００の表面１１０に投影する従来のプロジェクタであり得る。投影デバイス２００は、台形歪みおよび他の光学的問題を含む画像歪みを調節し得、他の光学的問題とは、例えば、表面１１０上の表示画像２５０のアラインメントから生じる光学的問題を含む光学的問題である。あるいは、パーソナルコンピュータ１５０は、画像またはアラインメントの問題を調節し得る。プレゼンターはまた、システムを調節して、台形歪みを含む画像の問題を補償し得る。
【００４２】
少なくとも一部の実施形態において、パーソナルコンピュータ１５０は、表示画像２５０を投影デバイス２００に提供するために使用され得る。例えば、パーソナルコンピュータ１５０のモニタ上に表示され得る、特に、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）、表計算シート（ｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔ）画像、またはモーションピクチャは、投影デバイス２００によってホワイトボード１００の表面１１０上に表示され得る。
【００４３】
本発明の別の実施形態は、座標検出システム、例えば、タッチセンシティブ表面、容量性、カメラベース、レーザトラッキング、電磁気または他のシステムと共に、プラズマディスプレイまたは背面投影システムの使用を含み、これにより、スタイラスは表面上でトラックされ得、ビデオソースはパーソナルコンピュータ１５０によって提供される。
【００４４】
電子ホワイトボード１００はまた、電子ホワイトボード１００と通信するリモートコントロールデバイス（図示されず）、または本発明を作動させるそのコンポーネントを含み得る。例えば、上記リモートコントロールデバイスは、電子ホワイトボード１００、パーソナルコンピュータ１５０、投影デバイス２００またはこれらの組み合わせと通信し得る。上記リモートコントロールデバイスとホワイトボード１００の別のコンポーネントとの間の通信は、赤外線またはレーザ技術を含むがこれらに限定されない電磁気技術によってなされ得る。さらに、リモートコントロールデバイスと電子ホワイトボード１００との間の通信は、従来のワイヤレス（ｗｉｒｅｌｅｓｓ）、無線（ｒａｄｉｏ）または衛星技術によってなされ得る。
【００４５】
例示的な実施形態において、電子ホワイトボード１００は、一般的に、垂直な壁の支持表面に取り付けられる。投影デバイス２００は、表示画像２５０が投影デバイス２００によって投影され、ホワイトボード表面１１０に向けられるようにホワイトボード表面１１０に対して配置される。投影デバイス２００は、ホワイトボード１００を含む部屋内の天井面に取り付けられ得る。代替案において、投影デバイス２００は、ホワイトボード表面１１０の前のテーブルまたはカート上に配置され得る。図示されないが、一部の実施形態においては、投影デバイス２００は、ホワイトボード１１０の背後に配置されて、表示画像２５０をホワイトボード表面１１０の後部に反映させ得る。このことは、光を、該表面を介して透過させ、表面１１０の前から視認可能にさせる。パーソナルコンピュータ１５０および周辺機器１５５は、一般的に、ホワイトボード１００と同じ部屋に位置することにより、または少なくともホワイトボード１００の近くに位置することにより、これらのコンポーネントのそれぞれが、ホワイトボード１００の使用の間に容易に用いられ、ホワイトボード１００の使用をさらに簡単にする。一部の実施形態においては、コンピュータ１５０および周辺機器１５５は、ホワイトボード１００の近くにある必要がないことにも注意されるべきである。
【００４６】
図２は、本発明の実施形態を図示し、該実施形態は、自動キャリブレーションを有する本システムを提供する。キャリブレーションの開始の際に、投影デバイス２００は、投影されるパターン３５０を、ホワイトボード１００の表面１１０のセンサアセンブリ３００に投影する。ホワイトボード１００の既知の位置に位置するセンサアセンブリ３００のセンサは、投影されるパターン３５０の特徴を受信する。投影されるパターン３５０に関するセンサからのデータは、表示画像２５０をホワイトボード１００に対してキャリブレーションするために、マッピング関数または平行移動行列と共に使用される。
【００４７】
例えば、投影されるパターン３５０は、赤外線パターン、明るい光のパターンおよび暗い光のパターン、音響パターンまたはそれらの階調度を含み得る。センサアセンブリ３００によって得られた投影されるパターン３５０に関する情報に基づいて、キャリブレーションが達成され得、表示画像２５０は、ホワイトボード上に適切にキャリブレーションされる。
【００４８】
キャリブレーションを自動的に開始するために、本発明のセンサアセンブリ３００は、投影デバイス２００がオンであるかどうかを検出し得る。投影デバイス２００がオンであるかを検出する際に、センサアセンブリ３００は、上記システムと通信して、キャリブレーションプロセスを開始し得る。センサアセンブリ３００は、部屋の中の人々（例えば、ホワイトボードの表面のそばで歩行する人物）を検出する能力または周辺の光（例えば、オン／オフにされている部屋の照明）の変化を検出する能力、およびキャリブレーションを開始するために、このような検出方法を使用する能力を有して設計され得る。一旦センサアセンブリ３００がこれらのうちの１つまたは類似の出来事を検出すると、キャリブレーションシーケンスが開始され得る。
【００４９】
図２は、表示画像２５０の円錐内の投影されるパターン３５０を示すが、これは例示のみの目的であることが理解される。投影されるパターン３５０および表示画像２５０は、一部の例においては、関連のない投影角を有し得、同時に表示され得、またはより一般的には、投影されるパターン３５０は、センサアセンブリ３００上に、まず表示され、表示画像２５０がホワイトボード１００上に表示される前にキャリブレーションが完了される。さらに、表示画像２５０および投影されるパターン３５０は、同一であり得、ここで、表示画像２５０についての十分な情報が、表示画像２５０がシステムをキャリブレーションために使用され得るシステムによって知られる。あるいは、表示画像２５０および投影されるパターン３５０が異なるデバイスによって投影されるが、デバイス間の空間的なオフセットが、システムを適切にキャリブレーションするために知られるように、第二の投影デバイス２００が、投影されるパターン３５０を投影するために含まれ得る。
【００５０】
センサアセンブリ３００は、電子ホワイトボード１００内または電子ホワイトボード１００上に収納され得る。このような場合、投影されるパターン３５０は、ホワイトボード１００のホワイトボード表面１１０上に直接的に投影されて、感知され得る。あるいは、センサアセンブリ３００は、ホワイトボード１００から離れ得る。
【００５１】
図３Ａおよび図３Ｂに図示されるように、電子ホワイトボード１００は、多層ホワイトボードを備えている。上記電子ホワイトボード１００は、位置センシティブ表面１１０と、トップシート１１２と、ボトムシート１１６とを備えている。代替的な実施形態において、表面１１０は、トップシート１１２であり得る。ボトムシート１１６は、フォームクッション１２０と通信し得、金属の裏地１２２、剛性のフォーム層１２５と、最後に第二の金属の裏地１２６が続く。従来の位置センシティブ表面１１０の例は、カメラベースシステム、レーザビーム検出方法ならびに赤外線および超音波位置決定デバイスを含むがこれらに限定はされない。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態において、表面１１０は、滑らかで、白い、半透明のホワイトボード表面である。上記白い表面は、親しみのある白色のホワイトボードを消費者に提供する。さらに、他の色も使用され得るが、白い表面は、一般的に表示画像を受信するための最良の色と考えられる。同様に、白い表面は、ホワイトボード上に書き込む（すなわち、マーカまたはスタイラスによって）ため、または表示画像を表示するために理想的である。当業者が認識するように、光のスペクトルの多くの色が、表面１１０をインプリメントするために使用され得る。さらに記載されるように、表面１１０は、半透明であり得る。表面１１０の上記半透明な特徴は、光が表面１１０を通ってトップシート１１２まで到達することを可能にする。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態において、上記トップシート１１２および上記ボトムシート１１６は、柔軟なポリマフィルムからなり、これらの上にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の層が塗布され得る。ＩＴＯ被覆された基板は典型的に、タッチパネル接触、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイのための電極および静電気防止のウィンドウコーティングに含まれる。通常ＩＴＯは、半透明な導電性コーティングを作成するために使用される。この実施形態において、トップシート１１２およびボトムシート１１６は、ＩＴＯで被覆され得、さらに、半透明であり得る。この実施形態に従うと、シート１１２および１１６は、ＩＴＯコーティングを含む。あるいは、上記トップシート１１２および上記ボトムシート１１６は、カーボンで被覆され得る。当業者が認識するように、他の半透明な層が、トップシート１１２およびボトムシート１１６を用いてインプリメントされて、追加の望ましい特性、例えば、向上された耐用年数などを提供し得る。
【００５４】
ホワイトボード１００内で、ボトムシート１１６は、フォームクッション１２０または構造層と、次いで金属の裏地１２２、剛性のフォーム層１２５、そして最後に第二の金属の裏地１２６と通信し得る。フォームクッション１２０は、好ましくは、オープンセルフォームを用いてインプリメントされ得る。オープンセルフォームは、セル壁が破壊され、空気が材料の空間の全てを満たすフォームである。当業者が認識するように、上記フォームクッション１２０は、多くの類似のフォーム状パッドを用いてインプリメントされ得る。特に、金属の裏地１２２は、剛性のフォームパッド１２５および第二の金属の裏地１２６と一緒に、ホワイトボード１００に安定性を追加し得る。あるいは、フォームクッション１２０は、１つの層、または層の組み合わせであり得、これらの層は剛性である。
【００５５】
図３Ｂは、本発明の特定の層状の実施形態の側面図を描く。ここで上記表面１１０は、外側に、すなわち上記表示画像２５０が投影される位置に配置される。表面１１０の後ろにはトップシート１１２がある。上記表面１１０および上記トップシート１１２は、表面１１０上に所望の特性を有する単一のフィルムから構成され得る。上記表面１１０はまた、ラミネートまたは複数のフィルムの積層であることによって、所望の特性の組み合わせを達成し得る。上記トップシート１１２の後ろにはボトムシート１１６がある。最終的に、上記ボトムシート１１６の後ろには、フォームクッション１２０、金属の裏地１２２、剛性のフォームパッド１２５および第二の金属の裏地１２６がそれぞれある。上記積層は、可能性としては、所望の特性に依存して、さらなる層を有する、または一部の層を取り除かれた別の類似の配置において存在し得ることを、当業者は認識する。
【００５６】
本システムの投影デバイス２００が図４に示される。先に参照されたように、投影デバイス２００は、パーソナルコンピュータと通信し得る。投影デバイス２００は、位置センシティブ表面１１０と、偶然に整列する。この偶然のアラインメントによって、表示ビデオまたは画像２５０と表面１１０との間の関係は、知られ得ない。それゆえ、画像２５０をキャリブレーションすることが必要である。
【００５７】
電子ホワイトボード１００は、好ましくは、既知の座標を有する多くの位置２３０を含み、既知の座標の点にセンサ３０２が位置する。例示的な実施形態において、４つの位置２３０が利用される。追加の位置２３０は、ホワイトボード１００のサイズおよび形状に依存して使用され得る。一旦既知の位置２３０が決定されると、断線回路、機能しないセンサまたは１００万分の１のエラーを有する取り付けられたデバイスがある場合には、上記座標が、例えば、コンピュータ１５０に格納され得る。
【００５８】
各位置２３０において、センサアセンブリ３００のセンサ３０２が、投影されるパターン３５０の特徴を測定するために使用される。好ましくは、センサ３０２が光学センサであり、上記特徴は、既知の位置２３０における投影デバイス２００から、直接的には、光学エネルギの強度の測定である。これは、上記画像が表示表面によって反射された後に、投影される画像を間接的に測定するカメラベースのシステムとは対照的である。あるいは、上記センサは音または音響を受信し得る。
【００５９】
光の強度または他の特徴の「直接的な」測定は、「間接的な」システムに対する多くの利点を有する。例えば、カメラベースのプロジェクタキャリブレーションとは異なり、本システムは、反射光に基づいて強度測定値を処理する必要はなく、これはより複雑なジオメトリを有する。
【００６０】
図５に図示されるホワイトボードにおいて、上記センサアセンブリ３００は、複数のセンサ３０２を備えている。特定の実施形態において、上記センサ３０２は、光センサであり得る。上記光センサは、ホワイトボード１００の上記ボトムシート１１６の後ろに据え付けられた、光ダイオード、フォトトランジスタまたは他の光学検出デバイスであり得る。
【００６１】
上記センサアセンブリ３００の好ましい実施形態において、複数のセンサ３０２は、上記シート、トップシート１１２およびボトムシート１１６の後ろに配置される。各センサ３０２は、フォームクッション１２０にわずかに押下される。センサ３０２を上記フォームクッション１２０に押下させることによって、上記表面１１０およびトップシート１１２は、平坦である、すなわちバンプ、リッジまたはしわがないままである。上記フォームクッション１２０が、上記ボトムシート１１６、トップシート１１２および表示表面１１０と接触するので、表示表面１１０上に書き込むことを邪魔する可能性がない方法で上記センサ３０２をインプリメントすることが重要である。当業者が認識するように、センサ３０２およびオープンセルフォームへのそれらのそれぞれの接続を徐々に押す方法は、滑らかな外部表面を保証する唯一の方法ではない。別の実施形態において、上記センサ３０２は、ボトムシート１１６の裏側に配置され得る；この実施形態において、上記フォームクッション１２０は、オプションであり、上記センサ３０２周囲で上記ボトムシートを支持する１つ以上のスペーサによって交換され得る。
【００６２】
あるいは、光センサは、光ファイバによって上記位置に結合され得る。トップシート１１２と表面１１０とを含むトップ表面が、光学経路またはエネルギをセンサに当てるためのルートを提供するためにスルーホールを含み得るが、好ましくは上記トップシート１１２と上記ボトムシート１１６とは、半透明であり、このようなホールは必ずしも必要ではない。
【００６３】
スルーホールが必要である場合には、各ホールは偶然の見物人によって知覚されないために十分に小さくあるべきである。例えば、上記スルーホールは、直径において１ミリメートル以下であり得る。どのように非常に薄い光ファイバを作成するかは、周知である。このことは、感知される位置のサイズをプロジェクタピクセルのサイズ以下まで減少させることを促進する。本発明の目的のために、各感知される位置は、出力画像内の投影されるピクセルに実質的に対応する。さらに、１枚または複数の不透明なシートの半透明なエリアがあり得る；このエリアは光学的なホールを含み得る。
【００６４】
上記センサ３０２は、多くの方法で配置され得る。図６は、センサ３０２を配置する１つの方法を描く。特定の実施形態において、上記センサアセンブリ３００は、典型的に、少なくとも４つのセンサ３０２を、上記ボードの角の領域に含む。好ましくは、合計で６つ以上のセンサ３０２が使用され、この数は台形歪み補正を支援し得る。当業者が認識するように、より多くのインプリメントされたセンサが、上記キャリブレーションをより正確にし得る。センサ３０２は、上記ボードに対して様々な位置に配置され得る。
【００６５】
好ましい実施形態において、上記センサ３０２は、光ファイバ３７５の受信端部があり、このファイバは受信データを光センサに運ぶ（例えば、光ファイバは光センサに結合される）。光ファイバ３７５は、滑らかな層を保証するために、上記フォームパッド１２０を徐々に押下され得る。さらに、上記ファイバ３７５は、光をブロックするコーティング、好ましくは黒い墨でコーティングされ、漏れの量を減少させ得る。例えば、上記黒い墨は、光ファイバ３７５のチャンバを通って進み、ファイバの端から端まで入射する光を妨げ、ファイバ３７５への漏れを妨げる。
【００６６】
本発明の一実施形態において、上記センサ３０２は、ファイバの切断端部ではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）または光ダイオードであり、キャリブレーションのプロセスが逆に進むことを可能にする。すなわち、１つのモードにおいて、センサ３０２は、投影されるパターン３５０の放射を受信するように設計されているが、放射は測定され、適切なアラインメントデータを提供する。別のモードにおいて、該プロセスは逆に進むので、上記ＬＥＤは放射を、好ましくは光の形態で放出し、電子ホワイトボード１００の抵抗性トップ層の下の該センサ位置２３０は、必要である場合には、容易に視認され得、マッピングされ得、これは環境を製造するために特に有用である。さらに、既知の位置２３０の座標は、ホワイトボード１００またはホワイトボードの回路に発生する損傷から保護するために、メモリデバイスに格納され得る。それぞれの位置は正確に知られているが、上記センサ３０２は、ホワイトボード１００にランダムに配置され得る。上記センサ３０２のランダムな配置を決定するように、または最適なセンサ数を提供するために他のセンサ位置を決定するように、例えば、ホワイトボードジオメトリに依存する光学配置を用いて、アルゴリズムがインプリメントされ得る。このアルゴリズムの動作の際に、該ランダムに配置されたセンサが決定され得る。
【００６７】
ホワイトボード１００の長さに水平である、実質的に水平なセンサ３１５は、全体の検出器として作用し得、表示画像２５０がホワイトボード１００上に投影されるかどうかを決定する。一般的に、上記センサ３１５は、ホワイトボードの近くの光のレベルが変化したかどうかを決定するために使用され得る。表示画像２５０がホワイトボード１００の全体の長さおよび幅に適合し得ないので、水平な長さセンサ３１５は、広範囲の画像サイズおよび向きに存在している表示画像２５０の検出を最大化するように作用し得る。特定の実施形態において、水平な長さセンサ３１５は、光ファイバである。さらに、該ファイバが運ぶ信号が、該ファイバの横壁を介する光エネルギの漏れである場合に、上記水平な長さセンサ３１５は、コーティングされたり、そうでなければ保護されたりしない。
【００６８】
図７は、１つのファイバを有する本発明の実施形態を図示し、該ファイバはセンサアセンブリの全体を提供する。光ファイバ３７９は、示されるようにホワイトボード１００内または該ボード１００上に配置され得るか、または類似の配置であり得る。１つのファイバの実施形態は、光がファイバ３７９に漏れることを可能にする。なぜなら、ファイバ３７９全体は、光に対する感度が高いからである。ファイバ３７９のこのレイアウトは、投影されるパターン３５０を光学的に捕獲するように配置される。示されるように、該ファイバ３７９の垂直部分は、ジョグを有する。これらのジョグは、垂直なランから垂直なランまでに異なり得る。この配置は、ファイバ３７９がどちらの垂直なランがその上に光の強度を有するかを解決することを可能にする。他方、水平なジョグは、特に該配置の中心の水平なジョグは、垂直なジョグに対する感知点であり得る。このことは、電子的な台形補正能力を有する投影デバイス２００を支援する。この配置の利益は、複数のファイバ／センサ解決策に対して、この配置が１つのみのファイバ３７９をインプリメントするので、低コスト解決策を提供することである。
【００６９】
図８は、上記センサ３０２の各々からセンサデータを獲得し得るキャリブレーションモジュール（プロセッサ）を図示する。好ましい実施形態において、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換後のセンサデータは、各センサに存在する光の量のデジタル表現において、０および１ビットに量子化される。上記投影される光の強度は、このことを可能にするための、既知の周囲の光のレベルに対する閾値であり得る。利点として、これらのバイナリ強度の読み取りは、周囲のバックグラウンド照明に対してわずかな感度しかない。しかし、上記強度は連続的なスケールで測定され得ることが理解されるべきである。本明細書に記載される様々なコンポーネント間のリンクは、有線または無線であり得る。キャリブレーションモジュールは、パーソナルコンピュータまたはラップトップコンピュータ１５０の形式であり得るか、またはホワイトボード１００内に組み込まれ得る。
【００７０】
キャリブレーションモジュールはまた、投影されるパターン３５０を生成および供給し得る。実施形態において、上記投影されるパターン３５０は、投影デバイス２００に対するキャリブレーションパターン４０２および４０４のセットであり得る。上記パターンは、いかにさらに詳細に記載される。上記キャリブレーション４０２および４０４は、上記表示表面１１０上およびホワイトボード１００の既知の位置２３０に投影される。
【００７１】
キャリブレーションパターン４０２および４０４のセットが、続いて投影され得る。これらのパターンは、感知される位置２３０に光学エネルギの独特なシーケンスを供給する。上記センサ３０２は、表示画像２５０に対する上記位置２３０の座標データを決定するためにデコードされるセンサデータを獲得する。上記パターンは明るいパターンおよび暗いパターンであり得る。
【００７２】
好ましいキャリブレーションパターン４０２および４０４は、１９５３年３月にＧｒａｙに発行された米国特許第２，６３２，０５８号に記載される一連のバイナリコーディングマスクに基づく。これらは、現在「Ｇｒａｙコード」として公知である。Ｇｒａｙコードは、機械的な位置エンコーダにおいてしばしば使用される。利点として、Ｇｒａｙコードは、位置におけるわずかな変化を検出し、これは１ビットにのみ影響する。従来のバイナリコードを用いることは、ｎビットまでが変化し得、センサエレメント間のわずかなミスアラインメントは、大幅に不正確な読み取りを生じさせ得る。Ｇｒａｙコードは、この問題を有さない。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとラベルされた最初の５つのレベルは、各引き続くパターンと前のパターンとの間の関係性を、垂直のスペースがより詳細に分割されるように示す。上記５つのレベルは、右側の画像の上記の５対のそれぞれ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとラベルされる）と関連させる。画像の各組は、コード化スキームが画面の水平軸および垂直軸を分割するために使用され得る。この再分プロセスは、各ビットのサイズが、プロジェクタのピクセルの解像度未満になるまで続く。他のパターンもまた使用され得る、例えば、パターンがＧｒａｙ正弦曲線の形態であり得ることが注意されるべきである。
【００７３】
所定のシーケンスで投影される場合に、上記のキャリブレーションパターン４０２および４０４は、各位置２３０に対する独特の光学エネルギのパターンを供給する。上記パターンは、位置２３０のピクセル内配置を区別する一方で、［ｌｏｇ２（ｎ）］パターンのみが要求され、ここでｎは、投影される画像の多くのピクセルにおける表示画像２５０の幅または高さである。
【００７４】
未加工の強度の値は、パターンのセットに対する各位置において、光［０，１］が存在するかまたはしないかに対応するバイナリデジットのシーケンスに変換される。次いで、上記ビットシーケンスは、各位置の座標に対応する出力画像内のピクセルの水平座標および垂直座標に適切にデコードされる。
【００７５】
キャリブレーションパターンの数は、上記位置の数およびそれらの座標に依存しない。上記ホワイトボード１００は、感知される位置の任意の数を含み得る。感知された位置は、上記表面に固定されるので、計算は非常に簡略化される。実際には、キャリブレーション全体が、数秒以下で行われ得る。
【００７６】
あるいは、上記キャリブレーションパターンは、画像の対であり得、人間の目に効率的に視認可能にするステガノグラフィのように、画像に、その相補的な否定または逆数がすぐに続く。このことはまた、光の強度測定が周辺のバックグラウンド光の寄与を少なくするために異なり得る。
【００７７】
図９は、プリント回路基板３８０であるセンサアセンブリ３００のターミナルの好ましい実施形態を描く。この実施形態における回路基板３８０は、センサアセンブリ３００／ホワイトボード１００およびコンピュータ１５０の後ろの接続点である。
【００７８】
好ましい実施形態において、ホワイトボード１００は、多くのせん断された光ファイバを含み、せん断の位置は、既知の位置２３０における特定のセンサ３０２である。従って、上記ファイバは、既知の位置２３０におけるファイバの受信端部で始まり、プリント回路基板３８０で終わる。
【００７９】
光ファイバ３７５のいずれかの端部は、それがどのように光エネルギを光センサ３８５に通信するかに影響するように扱われ得る。上記ファイバ３７５の上記端部を扱うための好ましいアプローチは、上記ファイバの長さに垂直な該ファイバ３７５の端部を単純に切断することである。しかしながら、当業者が認識するように、上記ファイバ３７５の端部が終端され得るほかの方法がある。ほかの方法は、とりわけ、一点に端部を尖らせる（鉛筆を尖らせることと類似する）ステップと、プリズムを該端部に取り付けて、該ファイバの特定のエントリポイントに光を反射させるステップと、該端部をある角度（すなわち約４５°）で削り取るステップと、物質を該端部に追加して、該端部を拡大するステップ（例えば、透明なポリマ）とを含む。これらの方法は、上記ファイバ３７５の端部から光を送信する方法を向上させ得る。
【００８０】
当然、上記ファイバは２つの端部を有する。第一の端部３７６は、既知の位置２３０で終端し、第二の端部３７７は、プリント回路基板３８０で終端する。特定の実施形態において、上記ファイバ３７５は、ホワイトボード１００内に配置され得る。この実施形態において、ファイバの第一の端部３７６は、上記シート１１２および１１６の後ろの既知の位置２３０である。ファイバの第二の端部３７７は、上記プリント回路基板３８０に接続される。ホワイトボード１００内の第一の端部３７６は、表示表面１１０上に配置される放射、すなわち光を受信し得る。上記光は、表示表面１１０を介して進行する。次いで、光は上記トップシート１１２および上記ボトムシート１１６を介して進行する。次に光はファイバの第一の端部３７６とぶつかり、ファイバ３７５内に反射される。該ファイバ３７５は、さらなる光が、該ファイバ３７５の長さに沿って、漏れることを可能にし得るので、該ファイバ３７５をコーティングすることは、この経路に入射する光の量を最小化し得る。ファイバ３７５をコーティングする好ましい実施形態は、実質的に黒い墨または同様の光をブロックする物質で覆うことを含む。上記ファイバ３７５の第一の端部３７６および第二の端部３７７は、それらが光を送受信するので、明らかにコーティングされない。光は該ファイバ３７５の長さにわたって反射されるので、該光はプリント基板回路３８０または該ファイバ３７５の第二の端部３７７で結局終端する。
【００８１】
上記プリント基板回路３８０は、光センサ３８５、光検出器、または他の光感知デバイスを有し得る。該プリント基板回路３８０はまた、電子ホワイトボード１００を実行するために必要な回路網を含み得る。あるいは、該回路網は、光センサ３８５に接続されるプリント回路基板３８０から離れて存在し得る。該ファイバ３７５の終端部は、光センサ３８５に接続される。光センサ３８５は、フォトトランジスタ、光ダイオードまたは他の光感知デバイスを備え得る。光センサ３８５は、該ファイバ３７５を通過する光の特徴を決定し得る。次いで、プロセッサに接続され得る光センサ３８５は、読み出しの特徴を処理し得、該ファイバ３７５の遠位端部に存在する光の強度のデジタル読み出しを提供し得る。
【００８２】
さらに、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示されず）は、２つ以上の機能を行うために使用され得る。例えば、同一のＡ／Ｄ変換器は、ファイバアナログ電圧検出およびホワイトボード上のタッチ位置決めを行なうために使用され得る。
【００８３】
図１０は、ホワイトボード１００をキャリブレーションするためのルーティン９００を示す論理フロー図を描く。上記ルーティン９００は、９０５で開始し、ここで投影されるパターン３５０が提供される。該投影されるパターン３５０は、赤外線光線を投影するステップと、明るいパターンおよび暗いパターンを表示するステップと、音または放射されるエネルギの他の形式でノイズを作成するステップとを含み得る。
【００８４】
投影デバイス２００は、投影されるパターン３５０を提供し得る。投影されるパターン３５０は、一般的にセンサアセンブリ３００に向かって投影される。該センサアセンブリ３００は、ディスプレイから得られるか、または受信される情報を感知する。センサアセンブリによって得られたデータまたは情報に基づいて、投影デバイス２００から投影される表示画像２５０がキャリブレーションされる。
【００８５】
一実施形態において、該センサアセンブリ３００は、一部のセンサ３０２が無視され得るような方法でインプリメントされ得る。例えば、光がセンサ３０２によって受信されていない場合には、センサ３０２は無視され得、センサアセンブリ３００の残りが評価され得る。
【００８６】
特定の実施形態において、センサアセンブリ３００は、ホワイトボード１００内またはホワイトボード１００上に収納され得る。この実施形態において、表示画像２５０は、ホワイトボード１００のホワイトボード表面１１０上に直接投影されて、感知され得る。
【００８７】
特定の実施形態において、該センサアセンブリ３００は、ホワイトボード１００内に収納され、表示画像２５０は投影デバイス２００によって投影される。結果として、上記投影デバイス２００は、投影されるパターン３５０を、ホワイトボード１００のホワイトボード表面１１０に向けて投影する。該センサアセンブリ３００は、該パターンから得られた情報を感知する。上記情報は、計算され、その特徴が解析される。次いで、該表示画像２５０は、ホワイトボード表面上で適切にキャリブレーションされる。
【００８８】
一実施形態において、上記投影デバイス２００とプロセッシングデバイス１５０から送信された信号との間の時間遅延があり得る。例えば、これは無線接続に存在し得る。このことは、表示画像１５０のピクセルを捕獲することによって、緩和され得る。ピクセルの強度を、表示画像が送信される時間における点と関連させて、評価することによって、該強度はタイムラグが存在するかどうかが見積もられ得る。
【００８９】
次に９１０において、得られるか集められた情報は、投影デバイス２００から感知される。センサアセンブリ３００は、この機能を扱う。好ましい実施形態において、光センサを備えているセンサ３０２は、投影されるパターン３５０を感知する。
【００９０】
光センサは、検出される光の量に基づいて、電流の出力レベルを自動的に調節する。Ｇｒａｙパターンまたは投影されるパターンは、ホワイトボード１００の表面１１０に投影され得る。ホワイトボード１００の上記ボトムシート１１６の後ろに位置し得るセンサ３７６の第一の受信端部は、該投影されるパターン３７６の強度を受信する。該投影されるパターンの強度は、ファイバ３７５の第一の端部３７６からファイバ３７５を介してファイバ３７５の第二の端部３７７まで送信される。該投影されるパターンは、光学エネルギの独特のシーケンスを既知の位置２３０に供給する。
【００９１】
上記ファイバ３７５の第二の端部３７７が、プリント基板回路３８０およびマイクロコントローラ３９０に接続される光センサ３８５において終端するので、ファイバ３７５から得られるパターンまたはセンサデータの特徴は、デコードされ得る。該センサデータは、既知の位置２３０の座標データを決定するようにデコードされる。該座標データは、表示画像２５０の位置をホワイトボード１００上でキャリブレーションし、従って、キャリブレーションされる表示画像２５０を生成するために使用され得る。該座標データはまた、ワーピング関数を計算するために使用され得、次いで、該ワーピング関数は、画像をワーピングして、キャリブレーションされる表示画像２５０を生成するために使用される。
【００９２】
最終的に、９１５において、上記ディスプレイは、ホワイトボード１００上でキャリブレーションされる。該キャリブレーションされた表示画像２５０は、ホワイトボード１００の表面１１０上の表示エリアと整列される。
【００９３】
図１１は、ホワイトボード１００をキャリブレーションするためのルーティン１０００を図示する論理フロー図を描く。ルーティン１０００は、１００５で開始し、ここにおいてターゲット表面が提供される。該ターゲット表面はホワイトボード１００であり得、該ホワイトボード１００は、表面１１０を有し得る。該ターゲット表面は、感度の高いターゲット表面を有し得る。例えば、ホワイトボード１００を該ターゲット表面として得ると、上記トップシート１１２および表面１１０は、感度の高いトップ表面として作用する一方で、上記ボトムシート１１６はボトム表面として作用する。
【００９４】
１０１０において、複数のセンサ３０２が提供され得る。該センサ３０２は、光学センサ、光センサ、フォトトランジスタ、光ダイオードなどであり得る。さらに、該センサアセンブリは、ホワイトボード１００内または該ホワイトボード１００上に配置され得る。好ましい実施形態において、該センサ３０２は、上記トップシート１１２およびボトムシート１１６の後ろに配置される。該センサ３０２は、視野から隠され得る。
【００９５】
さらに、該センサ３０２は、部屋の光の周波数または他の可能性として干渉するエネルギの周波数をサンプリングし得る。干渉信号は、干渉期間の倍数である期間に対して、より効率よくフィルタされ得る。フィルタは、干渉信号を拒否するために組み込まれ得、このことは統合期間を変化させるために達成され得る。このサンプリングは、ホワイトボード１００の表面１１０上に感知される光の強度および部屋中で感知される光の強度における周波数の差を決定することに役立ち得る。
【００９６】
１０１５において、投影されるパターン３５０は、投影デバイス２００から投影される。投影されるパターン３５０は、既知のパターンであり得る。該既知のパターンは、Ｇｒａｙコードパターンに含まれる。該パターンは、キャリブレーションの開始に必須要件を提供する。
【００９７】
１０２０において、該センサ３０２は、投影されるパターン３５０に対する放射の強度を感知する。投影されるパターン３５０は周期化するので、該センサ３００は、光のパターンを認識し、接続されたマイクロコントローラ３９０は画像をキャリブレーションする方法を計算し始める。
【００９８】
１０２５において、センサ３０２における強度は、キャリブレーションするために必要とされる対応性を決定するために相関される。該強度、明るいまたは暗い、あるいは黒または白は、バイナリ数に対応する。例えば、黒い光がある場合には、「０」が登録される。反対に、白い光がある場合には、「１」が登録される。バイナリ数字を計算することによって、該画像はキャリブレーションされる。なぜならセンサの位置が既知であり、受信するべき強度の量がまた既知であるからである。画像をキャリブレーションした際、該プロセスが終了する。該キャリブレーションの終了が、音響トーンによって示され得る。
【００９９】
本発明がその好ましい形式で開示されてきたが、以下の特許請求の範囲において述べられる本発明の精神および範囲そしてその均等物から逸脱することなしに、多くの改変、追加および消去が本明細書においてなされ得ることが、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態を図示するシステム概略図を描く。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施形態を図示するシステム概略図を描く。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態に従う、電子ホワイトボードの層状の図を描く。
【図３Ｂ】図３Ｂは、電子ホワイトボードの層状の側面図を描く。
【図４】図４は、平面の表示面に対する投影デバイスをキャリブレーションするシステムの図示である。
【図５】図５は、本発明のホワイトボード内に配置されるセンサアセンブリのレイアウトを描く。
【図６】図６は、電子ホワイトボード内に配置されるセンサアセンブリのレイアウトの好ましい実施形態を描く。
【図７】図７は、単一のセンサソリューションを有する本発明の実施形態を図示する。
【図８】図８は、本発明に従う、キャリブレーションパターンの好ましいセットを図示する。
【図９】図９は、投影デバイスに戻るセンサからの好ましい通信を描く。
【図１０】図１０は、電子ホワイトボードをキャリブレーションする方法を図示するフロー図である。
【図１１】図１１は、フロー図に描かれる電子ホワイトボードをキャリブレーションする方法の実施形態である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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