(57)【要約】  電子表示システムの表示面と相互に作用するための入力装置が提供される。入力装置は、本体と、ニブと、検知システムと、キャップと、モード表示システムとを含み得る。本体は、入力装置に構造的な支持を与え得る。本体と通信しているニブは、表示面と直接的に相互作用するために用いられ得る。検知システムは、表示面に対する入力装置の姿勢の証印を検知して入力装置の動作を促進し得る。キャップはニブ上に固定可能であり、モード表示システムに組込まれ得る。キャップがニブ上に固定されると、入力装置は第１の動作モードで動作し得、キャップが取外されると、入力装置は第２の動作モードで動作し得る。
2011524575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子表示システムの表示面と相互に作用するための入力装置であって、
本体と、
前記本体に対する１つ以上の予め定められた位置で前記本体に固定可能なキャップとを備え、前記入力装置は、前記キャップが第１の位置で前記本体に固定されているときにポインタモードで動作し、前記キャップが前記第１の位置で前記本体に固定されていないときにマーキングモードで動作し、前記入力装置はさらに、
前記本体によって保持され、前記表示面に対する前記入力装置の姿勢を検知するための検知システムを備える、入力装置。
【請求項２】
前記検知システムは、前記表示面の一部を見るためのカメラを含む、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記検知システムはさらに、前記表示面に対する前記入力装置の姿勢を検出するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項４】
前記検知システムはさらに、前記表示面上の符号化パターンの一部を検出するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
ドットパターンの検出された前記一部に基づいて、前記表示面の座標系における前記入力装置の位置を特定するように構成された内部処理ユニットをさらに備える、請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記入力装置の動作モードは、前記キャップの状態に基づいて特定される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記入力装置は、前記キャップが前記第１の位置で前記本体に固定されていないときに前記表示面にデジタル式マーキングを生成するように適合される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
前記入力装置は、前記キャップが前記第１の位置で前記本体に固定されていないときにグラフィカルユーザインターフェイスを駆使するように適合される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記入力装置は、前記キャップが前記第１の位置で前記本体に固定されているときにカーソルを駆使するように適合される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１０】
前記表示面と相互に作用するためのニブをさらに備え、前記キャップは、前記キャップが前記ニブを覆うように前記本体に固定されているときに前記第１の位置で前記本体に固定される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１１】
前記表示面に物理的に印を付けるためのマーキングカートリッジをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１２】
前記検知システムはさらに、６度の動きを検出するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１３】
前記表示面の水平軸および鉛直軸の周りの前記入力装置の回転を検出するための傾き検出システムをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１４】
前記表示面の座標系における前記入力装置の回転を検出するための向き検出システムをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１５】
前記入力装置と前記表示面との距離を検出するための距離検出システムをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１６】
前記表示面に対する前記入力装置の姿勢を外部処理装置に通信するための通信装置をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１７】
電子表示システムの表示面と相互に作用するための入力装置であって、
本体と、
前記本体と通信しているニブと、
前記ニブを伸縮させるように適合された往復機構とを備え、前記入力装置は、前記ニブが伸びているときに第１の動作モードで動作し、前記ニブが引っ込んでいるときに第２の動作モードで動作し、前記入力装置はさらに、
前記本体によって保持され、前記表示面に対する前記ニブの位置を検知するための検知システムを備える、入力装置。
【請求項１８】
前記第１の動作モードはマーキングモードである、請求項１７に記載の入力装置。
【請求項１９】
前記第２の動作モードはポインティングモードである、請求項１７または１８に記載の入力装置。
【請求項２０】
前記検知システムは、前記表示面を見るように適合されたカメラを含む、請求項１７−１９のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２１】
前記検知システムが受信したデータに基づいて、前記表示面の座標系における前記入力装置の位置を特定するように適合された内部処理ユニットをさらに備える、請求項１７−２０のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２２】
前記検知システムは、前記入力装置のロール、ヨー、およびチルトの少なくとも１つを検知するように適合される、請求項１７−２１のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２３】
前記検知システムはさらに、前記入力装置の６度の動きを検出するように構成される、、請求項１７−２２のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２４】
電子表示システムの表示面上の目的点で動作するための入力装置であって、
本体と、
前記本体によって保持され、前記表示面の一部を検出するための検知装置と、
前記表示面の検出された前記一部に基づいて前記表示面上の前記目的点の座標を識別するように構成された内部処理ユニットと、
前記入力装置のアクティブ動作モードを示すための、１つ以上の予め定められた位置で前記本体に固定可能なキャップとを備える、入力装置。
【請求項２５】
前記内部処理ユニットは、前記表示面上の符号化パターンを復号するように構成される、請求項２４に記載の入力装置。
【請求項２６】
前記表示面上の前記符号化パターンはドットパターンである、請求項２５に記載の入力装置。
【請求項２７】
前記アクティブ動作モードおよび前記目的点の前記座標を外部処理装置に通信するための通信装置をさらに備える、請求項２４−２６のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２８】
前記キャップが第１の予め定められた位置で前記本体に固定されているか否かを検出するためのキャップセンサをさらに備える、請求項２４−２７のいずれかに記載の入力装置。
【請求項２９】
前記キャップセンサはスイッチを含む、請求項２８に記載の入力装置。
【請求項３０】
前記キャップセンサはカメラを含む、請求項２８または２９に記載の入力装置。
【請求項３１】
前記カメラは、前記キャップが前記第１の予め定められた位置で固定されているときに前記キャップの少なくとも一部の画像を捕捉するように位置決めされる、請求項３０に記載の入力装置。
【請求項３２】
前記カメラは、前記表示面からの前記入力装置の距離を検出するように構成され、前記距離が予め定められた閾値を下回る場合は前記キャップは前記本体に固定されていないと見なされる、請求項３０または３１に記載の入力装置。
【請求項３３】
前記アクティブ動作モードは、前記キャップが前記本体の頭部に固定されているときはマーキングモードである、請求項２４−３２のいずれかに記載の入力装置。
【請求項３４】
前記アクティブ動作モードは、前記キャップが前記本体の頭部に固定されていないときはポインティングモードである、請求項２４−３３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項３５】
前記アクティブ動作モードは、前記表示面上の前記目的点で実行される動作を特定する、請求項２４−３４のいずれかに記載の入力装置。
【請求項３６】
前記入力装置が前記表示面に接触しているか否かを検出するための接触センサをさらに備える、請求項２４−３５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項３７】
電子表示システムであって、
変更可能な表示画像を含む表示面と、
前記表示面と相互に作用するように適合された入力装置とを備え、前記入力装置は、
本体と、
前記本体と通信しているニブと、
前記入力装置の姿勢を検知するように適合された検知システムと、
前記入力装置の状態に基づいて前記入力装置の動作モードを変更するように適合されたモード表示システムとを含む、電子表示システム。
【請求項３８】
前記表示面はホワイトボード面である、請求項３７に記載の電子表示システム。
【請求項３９】
前記入力装置と前記表示面との相互作用に基づいて前記表示画像を変更するように構成された処理装置をさらに備える、請求項３７または３８に記載の電子表示システム。
【請求項４０】
前記入力装置は、データを前記処理装置に送信するための通信装置をさらに含む、請求項３７−３９のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項４１】
前記表示画像を前記表示面にを投影するためのプロジェクタをさらに備える、請求項３７−４０のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項４２】
前記表示面は、前記表示面上の座標をエンコードするための符号化パターンを含む、請求項３７−４１のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項４３】
前記表示面上の前記符号化パターンはドットパターンである、請求項４２に記載の電子表示システム。
【請求項４４】
前記入力装置の前記検知システムは、前記符号化パターンの一部を検出するための検知装置を含む、請求項４２または４３に記載の電子表示システム。
【請求項４５】
前記入力装置は、前記符号化パターンの検出された前記一部に基づいて前記表示面上の自身の座標を識別する、請求項４４に記載の電子表示システム。
【請求項４６】
前記入力装置の前記検知装置はカメラである、請求項４４または４５に記載の電子表示システム。
【請求項４７】
前記検知システムは、前記表示面からの前記入力装置の距離を検出するように構成される、請求項３７−４６のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項４８】
前記検知システムは、前記表示面に対する前記入力装置の向きを検出するように構成される、請求項３７−４７のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項４９】
前記モード表示システムはキャップを含み、前記入力装置は、前記キャップが前記ニブ上に固定されているときに前記キャップが前記ニブ上に固定されていないときと異なる動作モードで動作する、請求項３７−４８のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項５０】
前記モード表示システムは前記ニブを伸縮させるための往復機構を含み、前記入力装置は、前記ニブが引っ込んでいるときに前記ニブが伸びているときと異なる動作モードで動作する、請求項３７−４９のいずれかに記載の電子表示システム。
【請求項５１】
前記動作モードはマーキングモードおよびポインティングモードを含む、請求項４９または５０に記載の電子表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本発明のさまざまな局面は電子表示システムに関し、特に、電子表示システムのための入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙などの表面上の筆跡を、ペンの動き方を特定することによってデジタル化することが公知である。座標点を符号化する位置符号化パターンが表面上に与えられ得る。ペンには、ペンが表面に接触すると位置符号化パターンを記録するセンサが、ペンの先端に局部的に設けられ得る。たとえば、ペンの内部に、またはペンから離れて配置され得る処理ユニットが、カメラが見たパターンの一部を分析することによって、記録された位置符号化パターンを復号し得る。この結果、表面を横切るペンの動きが一連の座標として特定され得る。
【０００３】
たとえば、紙の上のドットマトリックス位置符号化パターン、またはドットパターンから座標を特定する方法がある。６×６ドットの各セットが単一座標を正確に規定する。カメラを有するペンがドットを見ることよって、ペンが位置決めされる座標を計算し得る。たとえば、国際特許公開番号ＷＯ０１／２６０３２（Pettersson）および米国特許第７，２４９，７１６号（Bryborn）にはそのようなドットパターンが記載されている。
【０００４】
従来の電子ホワイトボードシステムは、ホワイトボード面に印を付けるための電子ペンおよびスタイラスを提供する。スタイラスは描画、書込、またはポインティング装置として働き得、公知の画像などの位置符号化パターンを見るためのカメラを含み得る。しかし、従来の電子ホワイトボードシステムは、ドットマトリックス位置符号化パターンを実行しない。そのようなシステムのスタイラスはまた、スタイラスを保護するため、およびスタイラスを作動させたり作動しないようにするために用いられ得るキャップを含み得る。さらに、スタイラスのさまざまな機能を切換えるための機能ボタンも実行される。
【０００５】
米国特許出願公開番号２００７／０００３１６８（Oliver）は、キャップを用いて備付けカメラの焦点距離を切換えることを開示しており、スタイラスの先端にキャップを被せると、カメラはキャップを取外したときとは異なる焦点距離を有することになる。しかしOliverは、スタイラスをポインティング装置として用いること、またはドットマトリックス位置符号化パターンを見るためにカメラを用いることを開示していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
要約
電子ホワイトボードシステムなどの電子表示システムのためのスタイラスまたはペンなどの改良された入力装置が当該技術で求められている。例示的に、そのような改良された入力装置は、入力装置の状態に基づいて動作モードを切換え得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡単に述べると、本発明のさまざまな実施例は、複数の動作モードを有する入力装置、およびそのような入力装置を実行する電子表示システムを含む。本発明の例示的な実施例によると、入力装置は動作すべき表示面の領域を示し、動作モードを同時に示し得る。入力装置は、本体、ニブ（ペン先）、検知システム、およびモード表示システムを含み得る。
【０００８】
本体は入力装置に構造的な支持を与え、また入力装置の内部構成要素に対する収容および保護も与え得る。
【０００９】
ニブは本体と通信している。ニブは通常のペンの先端と同様である。したがって、ニブは表示面に接触して印を付けることによって従来のマーキング装置として働き得る。
【００１０】
１つの実施例では、モード表示システムは入力装置用のキャップを含み得る。入力装置は、キャップがニブ上に固定されているときに第１の動作モードで、キャップがニブ上に固定されていないときに第２の動作モードで動作し得る。第１の動作モードは、入力装置が表示面に印を付け得るマーキングモードを含み得る。第２の動作モードは、入力装置がグラフィカルユーザインターフェイスを駆使し得るポインティングモードを含み得る。
【００１１】
別の実施例では、モード表示システムは、ニブを交互に伸縮させる往復機関を含み得る。入力装置は、ニブが伸びているときに第１の動作モードで、ニブが引っ込んでいるときに第２の動作モードで動作し得る。
【００１２】
検知システムは、表示面に対する、入力装置の位置を含む入力装置の姿勢の証印（indicia）を検知するように適合される。例示的な実施例では、検知システムは、入力装置内に配置されて表示面を見るように適合されたカメラを含む。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、および利点が、添付の図面と組合された以下の明細書を読むとより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の例示的な実施例に係る電子表示システムを示す図である。
【図２Ａ】本発明の例示的な実施例に係る、キャップを有する入力装置の一部断面側面図である。
【図２Ｂ】本発明の例示的な実施例に係る、キャップが取外された入力装置の一部断面側面図である。
【図３】本発明の例示的な実施例に係る、入力装置の一部の拡大局部断面側面図である。
【図４Ａ】本発明の例示的な実施例に係る、キャップを有しない入力装置の一部断面側面図である。
【図４Ｂ】本発明の例示的な実施例に係る、キャップを有する入力装置の一部断面側面図である。
【図４Ｃ】本発明の例示的な実施例に係る、キャップを有する入力装置の一部断面側面図である。
【図５Ａ】本発明の例示的な実施例に係る、入力装置の検知装置によって捕捉されたドットパターンの画像を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的な実施例に係る、入力装置の検知装置によって捕捉されたドットパターンの画像を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の例示的な実施例に係る、入力装置の検知装置によって捕捉されたドットパターンの画像を示す図である。
【図６Ａ】本発明の例示的な実施例に係る、ニブが引っ込んだ状態の入力装置の一部断面側面図である。
【図６Ｂ】本発明の例示的な実施例に係る、ニブが伸びた状態の入力装置の一部断面側面図である。
【図７】本発明の例示的な実施例に係る入力装置の使用方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明
本発明の原理および特徴の理解を容易にするため、さまざまな例示的な実施例が以下に説明される。特に、本発明は電子表示システムのための電子入力装置の文脈で説明される。しかし、本発明の実施例は、電子表示システムでの使用に限定されない。むしろ、本発明の実施例は多くの電子システムで用いられ得る。
【００１６】
本発明のさまざまな要素を構成するとして以下に説明される構成要素は、限定的ではなく説明的であるように意図されている。本明細書中に記載の構成要素と同一または同様の機能を実行する多くの好適な構成要素が本発明の範囲内に入るように意図されている。本明細書中に記載されていないそのような他の構成要素は、たとえば本発明の開発以降に開発される同様の構成要素を含み得るが、これらに限定されない。
【００１７】
本発明のさまざまな実施例は、入力装置および電子表示システムを含む。全体にわたって同様の参照番号は同様の部分を表わす図面を参照して、入力装置および電子表示システムの実施例が詳細に説明される。
【００１８】
図１は、入力装置１００を実行する、たとえば電子ホワイトボードシステムである電子表示システム５を示す。電子表示システム５は、表示面１５を有する表示ボードなどの電子表示装置１０を含み、さらに処理装置２０、および任意にプロジェクタ３０を含む。
【００１９】
表示装置１０は、処理装置２０に動作可能に接続される。処理装置２０は電子表示装置１０に統合された構成要素であり得るか、外部構成要素であり得る。好適な処理装置は、パーソナルコンピュータなどの計算装置２５を含む。
【００２０】
従来のプロジェクタなどの投影装置３０は、１つ以上の表示画像を表示面１５上に投影し得る。たとえば限定されないが、プロジェクタ３０は、グラフィカルユーザインターフェイスまたは入力装置１００を用いて生成されたマーキングを投影し得る。投影装置３０は処理装置２０と通信していてもよい。このような通信は、有線もしくは無線接続、Bluetoothによって、または２つの装置が通信可能な多くの他の手段によってなされ得る。処理装置２０と同様に、投影装置３０は表示装置１０に統合され得るが、これは必須ではない。代替的に、表示装置１０がその表面上にマーキングおよび他のオブジェクトを表示することが内部で可能であれば、投影装置３０は排除され得る。たとえば、表示装置１０は液晶ディスプレイを含むコンピュータモニタであり得る。
【００２１】
入力装置１００は、入力装置１００によって示されるように動作が表示面１５上で実行されるという信号を処理装置２０に送信し得る。入力装置１００は、スイッチもしくはボタンなどのアクチュエータによって、または入力装置１００を表示面１５に近接させるなどの多くの手段によって作動され得る。作動時、入力装置１００を表示面１５に接触または近接させるように配置または移動させることによって、表示面１５の示された点である動作が起こることが処理装置２０に示され得る。たとえば、入力装置１００が表示面１５に接触すると、入力装置１００は表示面１５上の自身の座標を処理装置２０に送信し得る。したがって、表示システム５は、入力装置１００の当該座標における表示面１５上で動作が行なわれることを可能にする。たとえば限定されないが、入力装置１００の経路にマーキングが生成され得るか、入力装置１００がカーソルを表示面１５を横切るように導き得る。
【００２２】
表示面１５との相互作用を通じて、入力装置１００は表示面１５上にマーキングを生成し得、このマーキングは物理的、デジタル式または両方であり得る。たとえば、入力装置１００が表示面１５を横切って動くと、入力装置１００は乾式消去インクなどの物理的マーキングを自身の経路に残し得る。表示面１５はこのような物理的マーキングを受けるように適合され得る。また、入力装置１００の動きを分析して、そのようなマーキングのデジタル版が作成され得る。デジタル式マーキングは、電子メール、印刷、または表示などのために後で呼出すために、表示システム５によって記憶され得る。表示面１５は、デジタル式マーキングが物理的マーキングと一部重複するように、デジタル式マーキングの生成時にデジタル式マーキングを表示することができるが、これは必須ではない。
【００２３】
表示面１５に表示される完全画像は、実際のインク３５および仮想インク４０の両方を含み得る。実際のインク３５は、入力装置１００および他のマーキング器具によって生成された物理的およびデジタル式マーキングを含む。仮想インク４０は、表示面１５に投影されるか他の方法で表示される他のオブジェクトを含む。これら他のオブジェクトは、グラフィカルユーザインターフェイス、または表示システム１５で実行されるアプリケーションのウインドウを含み得るが、これらに限定されない。実際のインク３５と仮想インク４０は一部重複し得、その結果、実際のインク３５を用いて仮想インク４０内のオブジェクトに注釈を付けることができる。
【００２４】
図２Ａ−図２Ｂは入力装置１００の一部断面側面図である。入力装置１００は本体１１０、ニブ１１８、検知システム１２０、通信システム１３０、およびキャップ１４０を含み得る。さらに、入力装置１００は２つ以上の状態を有し、各状態は入力装置１００の動作モードに対応する。
【００２５】
本体１１０は、入力装置１００に構造的な支持を与え得る。本体１１０は、示されるように、入力装置１００の内部機構を収容するためのケース１１１を含み得るか、代替的に入力装置１００の構成要素を保持するための主として固体の部材を含み得る。本体１１０は多くの材料で構成され得る。たとえば、本体１１０はプラスチック、金属、樹脂、またはそれらの組合せ、または入力装置１００の構成要素や全体構造を保護する多くの材料であり得る。本体１１０はさらに、装置のデリケートな電子構成部品のいくつかまたはすべてを電気的に遮蔽するための金属区分を含み得る。入力装置１００は、その使用と一致した多くの形状を有し得る。たとえば、入力装置１００は、ペンなどの従来の書込器具と同様の長細い形状、または乾式消去マーカなどのより厚みのある設計を有し得る。
【００２６】
本体１１０は、本体１１０の頭部１１４である第１の端部１１２、および本体１１０の尾部１１９である第２の端部１１６を含み得る。頭部１１４は、入力装置１００の動作時に表示面１５と相互に作用し得る。
【００２７】
ニブ１１８は入力装置１００の頭部１１４の先端に位置決めされ得、表示面１５上の点に近接、接触するように配置されるか、そうでなければ当該点を示すように適合され得る。たとえば、ユーザが入力装置１００を用いて表示面１５に書込む際、ニブ１１８は、ペンの先端が紙に接触するように表示面１５に接触し得る。表示面１５に接触することによって従来のペンおよび紙、またはホワイトボードおよび乾式消去マーカを用いた書込みとの心地よい類似性が与えられ得るが、ニブ１１８が表示面１５に接触することは入力装置１００の動作に必須ではない。たとえば、入力装置１００が作動されると、ユーザはレーザポインタのように、入力装置１００を表示面１５に近接させて空中で停止させたり、遠くから指すことができる。
【００２８】
ニブ１１８は、乾式消去マーカまたはペンの先端のようなマーキング先端を含み得る。したがって、ニブ１１８を表示面１５に接触または近接させると、表示面１５の物理的マーキングがもたらされ得る。
【００２９】
検知システム１２０は、入力装置１００の姿勢の証印を検知するように適合される。入力装置１００は、６度の潜在的な動きを有する。表示面１５の二次元の座標系では、入力装置１００は水平方向および鉛直方向に動き得る。入力装置１００は表示面１５に対して垂直にも動き得、水平軸、、鉛直軸、および垂直軸の周りを回転し得る。これらの回転は一般に、それぞれ入力装置１００のロール、ヨー、およびチルトと称される。検知システム１２０は、これら６度の動きのすべてまたは多くの組合せを検知し得る。
【００３０】
本明細書中で用いられる「傾ける」という用語は、入力装置１００を表示面１５に対する垂直の状態から離れるように角度を付けることを指し、したがって、水平軸および鉛直軸の周りの回転、すなわち入力装置１００のロールおよびヨーを含む。一方、本明細書中で用いられる「向き」は表示面１５の平面に平行な回転を指し、したがって、垂直軸の周りの回転、すなわち入力装置１００のチルトを含む。
【００３１】
検知システム１２０は本体１１０に結合され、本体１１０と通信していてもよい。検知システム１２０は、表示面１５に対する入力装置１００の姿勢の証印を検知するように適合された多くの実装例を有し得る。たとえば、検知システム１２０は、表示面１５からの入力装置１００の距離を示すデータ、および表示面１５に対する入力装置１００の位置、向き、傾きまたはそれらの組合せを検知し得る。
【００３２】
示されるように、検知システムは第１の検知装置１２２および第２の検知装置１２４を含み得る。各検知装置１２２および１２４は、入力装置１００の姿勢の証印を検知するように適合され得る。さらに、各検知装置１２２および１２４は、入力装置１００の姿勢を特定するためのデータを独立して検出し得るか、代替的に、別の検知装置などの他の構成要素とともにそのようなデータを検出し得る。
【００３３】
第１の検知装置１２２は、表示面１５の特性に基づいて入力装置１００の姿勢を検知するための表面検知装置であり得る。表面検知装置１２２はカメラであり得るか、カメラを含み得る。表面検知装置１２２は、ドットパターンまたはドットマトリックス位置符号化パターンなどの表示面１５上のパターン２００（図５Ａ−図５Ｃ参照）を検出し得る。表面検知装置１２２による検出は、パターン２００の一部の画像を見ること、または捕捉することを含み得る。
【００３４】
付加的にまたは代替的に、検知システム１２０は、光学式マウスで従来用いられるようなセンサなどの光学式センサを含み得る。その場合、検知システム１２０は、表示面１５に対する動きを検出するための発光ダイオードおよび光ダイオード、またはＣＭＯＳカメラを含み得る。
【００３５】
表面検知装置１２２は入力装置１００の本体１１０と通信していてもよく、本体１１０に対する多くの位置および向きを有し得る。たとえば、表面検知装置１２２は、示されるように頭部１１４に収容され得る。付加的にまたは代替的に、表面検知装置１２２は本体１４０の多くの他の部分に位置決めまたは収容され得る。
【００３６】
第２の検知装置１２４は接触センサであり得る。接触センサ１２４は、入力装置１００が表示面１５などの表面に接触するときを検知し得る。接触センサ１２４は本体１１０と、および付加的にニブ１１８とも通信していてもよい。接触センサ１２４は、たとえば限定されないが、ニブ１１８などの入力装置１００の一部が予め定められた圧力で表面に接触すると回路を閉じるスイッチを含み得る。したがって、入力装置１００が表示面１５に接触すると、表示システム５は動作が指示されていることを特定することができる。
【００３７】
検知システム１２０が検知したデータの分析を容易にするため、入力装置１００はさらに、処理装置２０に情報を送信し、処理装置２０から情報を受信するように適合された通信システム１３０を含み得る。たとえば、検知データの処理が処理装置２０によって行なわれる場合、通信システム１３０はそのような処理のために検知データを処理装置２０に転送し得る。通信システム１３０は、たとえば送信機、受信機、または送受信機を含み得る。多くの有線または無線技術が通信システム１３０によって実行され得る。たとえば、通信システム１３０は、Bluetoothまたは８０２．１１ｂ技術を実行し得る。
【００３８】
キャップ１４０は、本体１１０に対する１つ以上の予め定められた位置で、本体１１０に取外し可能に固定され得る。たとえば限定されないが、キャップは、ニブ１１８を覆うように本体１１０の頭部１１４に固定可能である。キャップ１４０は、ニブ１１８や、表面検知装置１２２などの頭部１１４に近接した入力装置１００の構成要素を保護するように適合され得る。キャップ１４０は、ニブ１１８が表示面１５と相互に作用する間にキャップ１４０を仕舞っておくために、本体の尾部１１９にも固定可能である。
【００３９】
キャップ１４０の使用によって、入力装置１００の少なくとも２つの状態がもたらされ得る。たとえば、入力装置１００は、キャップ１４０が頭部１１４に固定されているキャップ装着状態と、キャップ１４０が頭部１１４に固定されていないキャップ非装着状態を有し得る。いくつかの実施例では、キャップ１４０が入力装置１００の尾部１１９に固定されると、キャップが仕舞われた状態がもたらされ得る。代替的に、キャップが仕舞われた状態はなくてもよく、キャップ１４０を尾部１１９に固定するとキャップ非装着状態がもたらされ得る。
【００４０】
入力装置１００は、予め定められた位置にあるキャップ１４０の存在を多くの方法で検出し得る。たとえば、キャップ１４０は、本体１１０上の対応するコンタクトとインターフェース連結する電気コンタクトを有し得るか、本体１１０の戻り止め付きスイッチに係合する形状特徴を有し得る。さらに、キャップ１４０の存在は手動で示されるか、キャップセンサ１４２（図３参照）によって、表示面１５からのニブ１１８の距離によって、または表面検知装置１２２によって検出され得る。
【００４１】
ユーザは、入力装置１００がキャップ装着状態であることをホワイトボードシステムに手動で示すことができる。たとえば、入力装置は、ユーザが作動させてキャップ１４０に対する入力装置１００の状態を示すことができるように、ボタンまたはスイッチなどのアクチュエータ１０５を含み得る。
【００４２】
図３は、入力装置１００の頭部１１４の拡大断面側面図である。図３に示されるように、入力装置１００はキャップセンサ１４２を含み得る。キャップセンサ１４２はたとえば、キャップ１４０がニブ１１８上に固定されると回路を閉じ、それによってキャップ１４０が固定されていることを示すような圧力スイッチを含み得る。さらに、キャップセンサ１４２は圧力センサであり得、キャップが装着されて表示面１５などの表面に接触しているときを検知し得る。キャップセンサ１４２における第１の圧力程度は、ニブ１１８上のキャップ１４０の存在を示し得るのに対して、より高い圧力程度は、キャップが装着されて表面に接触しているか表面を圧迫していることを示し得る。キャップセンサ１４２は、示されるように本体１１０内に、またはキャップ１４０内に位置決めされ得る。
【００４３】
入力装置１００がキャップ装着モードにあるか否かは、ニブ１１８の表示面１５までの距離からも特定され得る。キャップ１４０が取外されると、ニブは表示面１５に接触できるが、キャップ１４０が所定の位置にあるときは、キャップ１４０が接触を妨害するためニブ１１８は表示面１５に到達できない。したがって、ニブ１１８が表示面１５に接触すれば、キャップ１４０が取外されていると分かる。また、予め定められた閾値距離Ｄを設けて、ニブ１１８が表示面から閾値距離Ｄ内にあれば入力装置１００がキャップ非装着状態であると特定することもできる。一方、ニブ１１８が閾値距離Ｄの範囲外であれば、キャップはニブ１１８上に固定されている可能性がある。
【００４４】
付加的にまたは代替的に、表面検知装置１２２は、ニブ１１８上のキャップ１４０の有無を検出し得る。ニブ１１８上に固定されている場合、キャップ１４０は表面検知装置１２２の範囲内、または視野ＦＯＶ内にあり得る。したがって、表面検知装置は、キャップ１４０がニブ１１８上にあるときにキャップ１４０を検知し得、表示システム５はそれに応じて応答し得る。
【００４５】
キャップ装着状態およびキャップ非装着状態などの入力装置１００の１つ以上の状態は、入力装置１００の１つ以上の動作モードに対応し得る。ニブ１１８上にキャップ１４０を固定すると、動作モードが変更されたことが表示システム５に示され得る。入力装置１００は、マーキングモードおよびポインティングモードなどを含むがこれらに限定されない多くの動作モードを有し得る。
【００４６】
マーキングモードでは、入力装置１００はデジタル式に、物理的に、または両方で表示面１５に印を付け得る。たとえば、入力装置１００を用いて表示面１５に書込んだり描画したりすることができる。ポインティングモードでは、入力装置１００はコンピュータマウスと同様の態様で働き得る。入力装置１００はたとえば、グラフィカルユーザインターフェイスを駆使したり表示面１５上にカーソルを導いたりして、表示された要素を動作のために移動させたり選択することができる。したがって、入力装置１００は、キャップ１４０を組込んだモード表示システム１８０を含む。
【００４７】
再び図２Ａ−図２Ｂを参照して、表面検知装置１２２が頭部１１４内に収容されているか頭部１１４に近接している場合、キャップ１４０は、キャップ１４０がニブ１１８上に固定されているときに検知を妨害しないことが望ましい。キャップ１４０がニブ１１８上に固定されているときの入力装置１００の姿勢の証印の検知を促進するため、キャップ１４０は半透明または透明の部分１４５を含み得る。
【００４８】
代替的に、表面検知装置１２２は、キャップ１４０がニブ１１８上に固定されているか否かにかかわらず表示面１５が表面検知装置１２２に見えるように位置決めされ得る。たとえば、表面検知装置１２２は、位置１２８などのキャップ１４０によって被覆不可能な位置で、本体１１０によって保持され得る。
【００４９】
図４Ａ−図４Ｃは入力装置の別の実施例を示す。図４Ａに示されるように、上記の特徴に加えて、入力装置はさらにマーキングカートリッジ１５０、内部処理ユニット１６０、メモリ１６５、電源１７０、またはそれらの組合せを含み得る。さまざまな構成要素が必要に応じて電気的に結合され得る。
【００５０】
マーキングカートリッジ１５０は、入力装置１００が表示面１５に物理的に印を付けることができるように提供され得る。マーキングカートリッジ１５０、またはインクカートリッジもしくはインク壷は、従来の乾式消去インクなどの消去可能インクを含み得る。マーキングカートリッジ１５０は、入力装置１００の動きによってデジタル式マーキングが生成される間、表示面１５上に手描きのストロークを生成するための心地よい馴染みのある媒体を提供し得る。
【００５１】
内部処理ユニット１６０は、検知システム１２０が受信したデータから入力装置１００の姿勢を計算するように適合され得、これは、表示面１５の座標系における入力装置１００の相対または絶対位置の特定を含む。内部処理ユニット１６０は、入力装置１００の指示も実行し得る。内部処理ユニット１６０は、本発明のさまざまな局面に関連付けられる機能を実行可能な多くのプロセッサを含み得る。
【００５２】
内部処理ユニット１６０は、検知システム１２０が検出したデータを処理し得る。そのような処理によって、たとえば、表示面１５からの入力装置１００の距離、表示面１５の座標系における入力装置１００の位置、表示面１５に対する入力装置１００のロール、チルトおよびヨー、ならびにしたがって入力装置１００の傾きおよび向きが特定され得る。
【００５３】
メモリ１６５は、入力装置１００を制御するため、またはデータを処理するためのデータまたはソフトウェアを記憶するように適合されたＲＡＭ、ＲＯＭ、または多くの種類のメモリ装置を含み得る。
【００５４】
電源１７０は入力装置１００に電力を与え得る。電源１７０は、さまざまな場所で入力装置１００に組込まれ得る。電源１７０が１つ以上の電池などのように交換可能である場合、電源１７０は好ましくは、電源１７０の取外しおよび交換を容易にするようにアクセスが簡単なように位置決めされる。代替的に、入力装置１００は、入力装置１００を自動車バッテリーに電気的に結合するアダプタ、壁コンセント、コンピュータ、または多くの他の電源などの他の電源に結合され得る。
【００５５】
キャップ１４０は、図４Ｂに示されるような曲線形状または図４Ｃの切子面形状などの多くの形状を含み得る。しかし、キャップ１４０の形状は好ましくは、入力装置１００のニブ１１８を保護するように適合される。
【００５６】
キャップ１４０は、スタイラス先端１４８をさらに含み得る。キャップ１４０のスタイラス先端１４８は、表示面１５と相互に作用し得る。スタイラス先端１４８が表示面１５に接触するか近接すると、入力装置は、たとえばカーソルを表示面１５を横切るように導くことによって表示面１５上で動作し得る。
【００５７】
複数のキャップ１４０が提供され得、各キャップ１４０をニブ１１８上に固定することによって入力装置１００の異なる状態がもたらされ得る。また、入力装置１００の動作モードの変更を示すのに加えて、キャップ１４０は入力装置１００にさらなる機能を提供し得る。たとえば、キャップ１４０は、表面検知装置１２２の焦点距離を変更可能な１つ以上のレンズを提供し得る。別の例では、入力装置１００をタッチセンサー式装置とともに用いることができるように、抵抗検知を容易にするためのスタイラス先端１４８などの金属先端がキャップ１４０に備付けられ得る。
【００５８】
示されるように、表面検知装置１２２はキャップ１４０によって被覆可能である必要はない。表面検知装置１２２をキャップ１４０の範囲外に配置することによって、表示面１５をより正確に検出することができる。さらに、表面検知装置１２２をそのように配置することによって、キャップ１４０がニブ１１８上に固定されたときにキャップ１４０の表面検知装置１２２に対する妨害が少なくなる。
【００５９】
再び検知システム１２０を参照して、接触センサ１２４は、設けられた場合、ニブ１１８などの入力装置１００の特定の部分が表示面１５などの表面に接触するときを検出し得る。接触センサ１２４は、ニブ１１８が表示面１５に接触すると回路が閉じて入力装置１００が表示面１５に接触していることを示すような接触スイッチであり得る。接触センサ１２４はまた、入力装置１００が表示面１５を弱い力で圧迫しているか強い力で圧迫しているかを検出し得る力センサでもあり得る。表示システム５は、用いられる力の程度に基づいて異なるように反応し得る。力がある閾値を下回る場合、表示システム５は、たとえば入力装置がカーソルを駆使することを認識し得る。一方、ユーザが入力装置１００をボードに押付けているときに発生し得る状況である、力がある閾値を上回る場合、表示システム５はマウスクリックと同様に選択を登録し得る。また、表示システム５は、入力装置１００が表示面１５に接触する力の程度に基づいて入力装置１００が生成する印の幅を変更し得る。
【００６０】
また、表面検知装置１２２は、たとえば相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ、または画像情報を受信するための多くの他の種類のセンサを含み得る。表面検知装置１２２は、たとえば１２８×１００、１２８×１２８、またはそれ以上のサイズを有するＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサアレイであり得る。検知システム１２０は、表示面１５に対するペンの姿勢および動きを検出することによって入力装置１００がデジタル式マーキングを生成することを可能にする。たとえば限定されないが、表面検知装置１２２はペンが動く際に表示面１５の画像を捕捉し得、画像分析を通じて、表示システム５は入力装置１００の姿勢および動きを検出し得る。
【００６１】
表示面１５は、表示面１５の座標系における入力装置１００の相対または絶対位置を示す多くの種類の画像データを含み得る。たとえば、表示面１５は、英数字、符号化パターン、または相対もしくは絶対位置を示し得る画像データの多くの識別可能パターンを含み得る、公知の画像を含み得る。実行されるパターンは、以前の位置に対する入力装置１００の位置を示し得るか、表示面１５の座標系における入力装置１００の絶対位置を示し得る。
【００６２】
入力装置１００によって示される表示面１５上の点の特定には、入力装置１００の全体姿勢の特定が必要となり得る。入力装置１００の姿勢は、表示面１５に対する入力装置１００の位置、向き、傾き、またはそれらの組合わせを含み得る。マーキングモードでは、表示面１５の座標系における入力装置１００の位置を特定するだけで十分であり得る。しかし、ポインタモード時などのようにポインティングが必要である場合は、表示面１５上の示された点を特定するには入力装置１００の向きおよび傾きが必要であり得る。
【００６３】
したがって、入力装置１００の姿勢を検出するためのさまざまな検出システムが入力装置１００に設けられ得る。たとえば、入力装置１００が表示面１５に対して傾いている角度および方向を検出するために、傾き検出システム１９０が入力装置１００に設けられ得る。表示面１５の座標系における入力装置１００の回転を検出するために、向き検出システム１９２が実装され得る。また、表示面１５からの入力装置１００の距離を検出するために、距離検出システム１９４が設けられ得る。
【００６４】
これらの検出システム１９０、１９２、および１９４は検知システム１２０に組込まれ得る。たとえば、表示面１５に対する入力装置１００の位置、傾き、向き、および距離は、表面検知装置１２２が見る、表示面１５上のパターン２００の外観の位置、歪曲、回転、およびサイズによってそれぞれ特定され得る。たとえば、図５Ａ−図５Ｃは、表示面１５上の例示的なドットパターン２００のさまざまな図を示す。ドットパターン２００は、表示システム５の位置符号化パターンとして作用する。
【００６５】
図５Ａは、ドットパターンであると見なされるパターン２００の画像を示す。ある一定のドットパターンは、表示面１５の座標系における絶対位置を表示可能であることが公知である。図５Ａの画像では、ドットパターン２００は表示面１５に対して垂直な角度から見られている。表面検知装置１２２が表示面１５に対して垂直に向けられている場合、ドットパターン２００は表面検知装置１２２からこのように現われることになる。この画像では、ドットパターン２００は直立の向きに現れており、表面検知装置１２２から離れるように角度を付けられていない。したがって、表面検知装置１２２がこのような画像を捕捉すると、表示システム５は、入力装置１００が表示面１５に対して垂直であり、したがって表示面１５の方をほぼ一直線に指していることを特定できる。
【００６６】
入力装置１００が表示面１５から離れるように動くにつれて、捕捉画像のドットのサイズ、およびドット同士の間の距離は小さくなる。同様に、入力装置１００が表示面１５に向かって動くにつれて、ドットのサイズはドット同士の間の距離とともに大きくなるように見える。したがって、入力装置１００の傾きおよび向きの検知に加えて、表面検知装置１２２は、表示面１５からの入力装置１００の距離も検知し得る。
【００６７】
図５Ｂはドットパターン２００の回転画像を示す。回転ドットパターン２００は、入力装置１００が表示面１５の垂直軸の周りを回転したことを示す。たとえば、捕捉画像が、時計回りに３０度回転したドットパターン２００を示す場合、入力装置１００が反時計回りに３０度方向付けられていることがわかる。図５Ａの画像と同様に、この画像は、表示面１５に対して垂直に方向付けられた表面検知装置１２２で捕捉されたため、入力装置１００が回転したとしても、入力装置１００は依然として表示面１５の方をほぼ一直線に指している。
【００６８】
図５Ｃは、表面検知装置１２２が見たドットパターン２００の第３の画像を示す。表面検知装置１２２から離れるように角度を付けられたドットを示すこの平坦化画像は、表面検知装置１２２が表示面１５に対して垂直でないことを示す。さらに、ドットパターン２００の回転は、入力装置１００も表示面１５の垂直軸の周りを回転することを示す。この画像を分析して、傾き角度および方向および向き角度を特定することができる。たとえば、入力装置１００は下向きに４５度傾けられ、次に２５度回転したことが特定され得る。これらの角度によって、表示面１５のどの点に入力装置１００が向けられているかが特定される。
【００６９】
したがって、表面検知装置１２２が受信した画像が捕捉された角度を特定することによって、表示システム５は、入力装置１００によって示される点を特定することができる。
【００７０】
図６Ａ−図６Ｂは、引込式ニブ３１８を実行する引込式入力装置３００である、入力装置１００の実施例の一部断面側面図である。図６Ａはニブ３１８が引っ込んだ状態の引込式入力装置３００を示し、図６Ｂはニブ３１８が伸びた状態の引込式入力装置３００を示す。
【００７１】
上述の入力装置１００の実施例と同様に、引込式入力装置３００は、本体３１０、ニブ３１８、検知システム３２０、および通信システム３３０を含み、さらにすべて上述したようなマーキングカートリッジ３５０、内部処理ユニット３６０、メモリ３６５、電源３７０、傾き検出システム３９０、向き検出システム３９２、距離検出システム３９４、およびこれらの組合せを含み得る。
【００７２】
さらに示されるように、引込式入力装置３００は往復機関３４０を含み得る。往復機関３４０は、ニブ３１８を伸縮させるように適合されたボタンなどのアクチュエータ３４２を含み得る。ボタン３４２を交互に押すと、ニブ３１８の交互の位置がもたらされる。たとえば、ボタン３４２を初めて押すと、図６Ｂに示されるようにニブ３１８が伸び、ボタン３４２を２回目に押すと、図６Ａに示されるようにニブ３１８が引っ込む。
【００７３】
キャップ１４０と同様に、往復機関３４０はモード表示システム３８０に組込まれ得る。往復機関３４０は引込式入力装置３４０の状態を規定し得る。たとえば、引込式入力装置３００は、それぞれニブ３１８が引っ込んでいるか伸びているかに基づいて引込状態または延長状態にあり得る。各状態は動作モードに対応し得る。たとえば限定されないが、引込式入力装置３００が引込状態にある場合、引込式入力装置３００はポインティングモードで動作し得る。逆に、引込式入力装置３００が延長状態にある場合、引込式入力装置３００はマーキングモードで動作し得る。マーキングモードでは、ニブ３１８はマーカとして用いられ得、デジタル式および物理的マーキングの両方を生成し得る。
【００７４】
図７は、表示システム５における入力装置１００の使用方法を示す。ある時点で、表示面１５は、処理装置２０から通信された画像を表示し得る。プロジェクタ３０が設けられる場合、そのような画像の一部が処理装置２０からプロジェクタ３０に通信され得、次にプロジェクタ３０によって表示面１５に投影され得る。表示画像は、入力装置１００が生成する物理的またはデジタル式マーキングなどの実際のインク３５、および仮想インク４０を含み得る。
【００７５】
例示的な実施例では、ユーザ９０は、入力装置１００の一部を表示面１５に十分近接させることによって、または入力装置１００の一部を表示面１５に接触させることによってさらなるマーキングを開始し得る。マーキングモードで表示面１５に印を付けるためには、ユーザ９０は入力装置１００を表示面１５に沿って動かし得る。この動きによって、表示面１５上にデジタル式にまたは物理的に表わされ得る実際のインク３５がもたらされ得る。代替的に、ポインティングモードでは、入力装置１００を面１５に沿って動かすことによって、たとえばカーソルの動きがもたらされる。このような動きは、パーソナルコンピュータのグラフィカルユーザインターフェイスを横切るマウスカーソルの動きと同様であり得る。
【００７６】
入力装置１００が表示面１５に沿って移動すると、検知システム１２０は、表示面１５に対する入力装置１００の変化する姿勢を示すデータを周期的に検知する。このデータは、次に表示システム５によって処理される。１つの実施例では、入力装置１００の内部処理ユニット１６０がデータを処理する。別の実施例では、データは入力装置１００の通信システム１３０によって処理装置２０に転送され、データは次に処理装置２０によって処理される。このようなデータを処理することによって入力装置１００の姿勢を特定することができ、したがって、動作すべき表示面１５の領域を特定することができる。入力装置１００の内部処理ユニット１６０で処理が発生する場合、結果が通信システム１３０によって処理装置２０に転送される。
【００７７】
関係変数の特定に基づいて、処理装置２０は表示面１５に表示すべき修正画像を生成する。マーキングモードでは、修正画像は、以前に表示されなかったが入力装置１００の使用よって新たに生成されたマーキングのセットを組込み得る。代替的に、修正画像は以前の画像と同じであり得るが、物理的マーキングが追加されたことによって異なるように見え得る。このような物理的マーキングは、表示面１５に投影されるとは限らないが、処理装置２０によって記録される。
【００７８】
ポインティングモードでは、修正画像は、たとえばカーソルの更新された配置を組込み得る。表示面１５は次にリフレッシュされ、これは、処理装置２０が修正画像を光学プロジェクタ３０に通信することを含み得る。したがって、入力装置１００によって示される動作およびデジタルマーキングは、電子表示システム５を通じて表示され得る。１つの実施例では、これはリアルタイムで発生する。
【００７９】
本発明を例示的な形式で開示したが、以下の請求項に記載されるような本発明の思想および範囲ならびにその均等物から逸脱することなく多くの修正、追加および削除がなされ得る。
【図１】
2011524575.tif 000003
【図２Ａ】
2011524575.tif 000004
【図２Ｂ】
2011524575.tif 000005
【図３】
2011524575.tif 000006
【図４Ａ】
2011524575.tif 000007
【図４Ｂ】
2011524575.tif 000008
【図４Ｃ】
2011524575.tif 000009
【図５Ａ】
2011524575.tif 000010
【図５Ｂ】
2011524575.tif 000011
【図５Ｃ】
2011524575.tif 000012
【図６Ａ】
2011524575.tif 000013
【図６Ｂ】
2011524575.tif 000014
【図７】
2011524575.tif 000015
【国際調査報告】
2011524575.tif 000016
2011524575.tif 000017
2011524575.tif 000018