(57)【要約】【課題】資料提示装置用のポインティング手段として安全に使用することができるとともに、簡素な構成で安価にポインタ機能の切り替えを可能とするライトペン１を提供する。【解決手段】複数のＬＥＤ２１〜２４が配列され、ツマミ１１により各ＬＥＤ２１〜２４の点灯／消灯の組み合わせが変更して発光パターンが切り替わるライトペン１により、資料提示装置３０の資料載置台４０またはモニタ６０に設定される仮想スクリーンＳに発光指示する。発光パターンが撮像部５０を介して制御部４２に取り込まれ、制御部４２は、予め記憶する発光パターンに応じたポインタ機能を、仮想スクリーンＳ上における先端のＬＥＤ（基準発光点）２１の座標に対応するスクリーンおよびモニタ６０の表示画像の座標に合成する。発光パターンを切り替えることにより、ポインタ機能が切り替わる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
資料が載置され、少なくともその載置面に仮想スクリーンが設定される資料載置台と、この資料載置台に支持部材を介して支持され、前記資料を撮影する撮像部と、この撮像部による撮影画像を表示装置に出力する画像出力部と、画像処理を行う制御部とを備えた資料提示装置における前記仮想スクリーンに対し、発光指示する状態が前記撮像部で撮影され、その撮影画像を取り込んだ前記制御部により、仮想スクリーン上での発光指示位置が座標として求められるとともに、該座標に対応する前記表示装置の画像の座標に所定のポインタ機能を反映させる資料提示装置用ライトペンであって、
複数の発光部と、
これら発光部の点灯／消灯状態の組み合わせによる発光パターンを切り替える発光パターン切替手段と、
前記発光部の点灯／消灯を切り替えるスイッチとを備え、
発光パターンを前記撮像部で撮影して取り込まれた撮影画像に基づいて、前記制御部が発光パターンに対応した前記ポインタ機能を実行させることを特徴とする資料提示装置用ライトペン。
【請求項２】
前記発光部のうちの少なくとも１つが、前記スイッチがＯＮの時に常時発光してその位置を前記制御部に認識させる基準発光点であり、前記仮想スクリーン上における該基準発光点の座標に対応する前記表示装置の画像の座標に、前記ポインタ機能が反映されることを特徴とする請求項１に記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項３】
前記スイッチは、端部を所定方向に押し当てることによりＯＮになる筆圧スイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項４】
前記発光部が先端部に配置され、前記発光パターン切替手段が後端部に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項５】
前記発光部が先端部と後端部とに配置され、これら端部に前記筆圧スイッチがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項６】
前記発光部は特定波長を含む光で発光し、前記撮像部には、その撮影光路に対し、該特定波長の光のみを撮影可能とする光学フィルタが挿脱自在に具備されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項７】
前記発光部が発光していることを可視光で知らせる可視光発光部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の資料提示装置用ライトペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想スクリーンに発光指示してポインティングを行い、ポインタ機能をモニタ等の表示装置の画像に反映させる仮想スクリーン用ライトペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、資料を撮影し、その撮影画像をスクリーン等の表示装置に表示するプレゼンテーション用の資料提示装置において、資料を置く資料載置台や、プレゼンター用のモニタに仮想スクリーンを生成し、この仮想スクリーンにライトペンで指示することにより、表示装置にポイント画像を表示してポインティングする技術を提案した（特願２００２−２１６４７０号、特願２００３−５２３８４号）。
【０００３】
ここで挙げたライトペンは、先端に、赤外光を含む光を発するＬＥＤ等の発光部が取り付けられ、仮想スクリーンが生成されている資料載置台上の資料やモニタに押し当てることにより、スイッチがＯＮとなって発光部が発光するものである。ライトペンの発光は、赤外光を透過する光学フィルタを挿入した撮像部で撮影され、その撮影画像を取り込んだ制御部により仮想スクリーン上での座標が求められるとともに、該座標に対応する表示装置の画像の座標に所定のポイント画像として表示される。このような発光指示する装置としては、ペン型で、先端を押し当てるとスイッチがＯＮとなって先端の電球が発光し、その発光と先端の接触とをタブレットで検知し、コンピュータにマウス信号等を送信する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１３２３２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ライトペンは、表示画像に対して単にポインティングするためのものであるが、資料提示装置を用いたプレゼンテーションでは、ポインティングの他に、例えば、下線を引いたり任意の線を描く描画や、描いた線を消す消しゴムといった機能を、表示画像に反映させたい場合がある。このような機能を実現させるには、例えば、資料提示装置側に機能切替のスイッチを設けたり、ライトペンの発光部からの赤外線に変調をかけて赤外光による信号の種類を区別し、その信号を受けることによって機能を実行させるなどといった手段が考えられる。ところがこのような手段では、実体を伴ったハードウェアを必要とするものであるから、部品点数の増大と構成の複雑化を招き、これに伴ってコストも上昇するといった問題が想定される。
【０００６】
よって本発明は、簡素な構成で安価にポインタ機能の切り替えが可能となる仮想スクリーン用ライトペンを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、仮想スクリーンに対して発光指示する状態が撮像部で撮影され、その撮影画像を取り込んだ制御部により、仮想スクリーン上での座標が求められるとともに、該座標に対応する表示装置の画像の座標に所定のポインタ機能を反映させる仮想スクリーン用ライトペンであって、複数の発光部と、これら発光部の点灯／消灯状態の組み合わせによる発光パターンを切り替える発光パターン切替手段と、発光部の点灯／消灯を切り替えるスイッチとを備え、発光パターンを前記撮像部で撮影して取り込まれた撮影画像に基づいて、制御部が発光パターンに対応したポインタ機能を実行させることを特徴としている。
【０００８】
本発明のライトペンによれば、仮想スクリーン上でスイッチをＯＮにして発光させた発光部を撮像部で撮影して、その撮影画像を取り込んだ制御部が、発光部の発光パターンを認識し、予め記憶された発光パターンに関連付けられたポインタ機能が、表示装置の画像に反映される。そして、発光パターン切替手段で発光パターンを切り替えることにより、様々なポインタ機能を実行させることができる。したがって、電気回路や通信手段等のハードウェアを要さず、簡素かつ安価な構成でポインタ機能を切り替えることができる。
【０００９】
ポインタ機能は、発光している発光部に応じた座標で実行されるが、そのためには、発光部のうちの少なくとも１つを、スイッチがＯＮの時に常時発光してその位置を制御部に認識させる基準発光点とし、仮想スクリーン上における該基準発光点の座標に対応する表示装置の画像の座標にポインタ機能を反映させるようにすると、ポインタ機能が実行される位置を的確に指示することができるとともに、動作が安定したものとなる。
【００１０】
上記スイッチとしては、端部を所定方向に押し当てることによりＯＮになる筆圧スイッチが挙げられる。また、発光部が先端部に配置され、発光パターン切替手段が後端部に配置されている形態や、発光部が先端部と後端部とに配置され、これら端部に筆圧スイッチがそれぞれ設けられている形態を採用することができる。
【００１１】
また、本発明は、ライトペンの発光体が特定波長を含む光で発光するものとし、一方、撮像部の撮影光路に対し、該特定波長の光のみを撮影可能とする光学フィルタを挿脱自在に具備した形態を含む。この形態では、ライトペンの発光部で発光指示する時に、光学フィルタを撮像部の撮影光路中に挿入した状態とする。すると、撮像部は発光部のみを撮影するので、制御部に発光部を確実に識別させることができ、安定した動作が得られる。この場合、特定波長が例えば不可視光である赤外光等であると、発光部の発光が視認できないので、発光部が点灯しているか否かが判然としない。そこで、発光部が発光していることを可視光で知らせる可視光発光部を設け、この可視光発光部の点灯により発光部が発光していることが確認できるように構成すると好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係るライトペン１およびプレゼンテーション用の資料提示装置３０を示しており、図２は資料提示装置３０の構成ならびに機能を系統的に表したブロック図である。図１に示すように、資料提示装置３０は、上面に資料Ｄが置かれる資料載置台４０と、この資料載置台４０にアーム（支持部材）４１を介して支持された撮像部５０と、プレゼンター用のモニタ６０とを備えている。アーム４１は、資料載置台４０の左奥端部に立設された支柱部４１ａの上端に、手前側に延びるＬ字状の水平部４１ｂが固定されたもので、水平部４１ｂの先端は資料載置台４０のほぼ中央上方に位置しており、その先端に、資料Ｄを撮影する撮像部５０が取り付けられている。
【００１３】
モニタ６０は、ヒンジ６１を介して資料載置台４０の奥端部に開閉自在に取り付けられており、図１に示す開いた状態で、画面が手前側を向き、使用者（プレゼンター）がその画面を視認する。モニタ６０の開き角度は手動で適宜に調整できるようになっている。
【００１４】
撮像部５０は、図２に示すように、カメラ５１と光学フィルタ５２とを備えている。カメラ５１は、ズーム機能およびオートフォーカス機能を備えている。光学フィルタ５２は赤外光のみを撮影可能とするもので、カメラ５１の撮影光路に対して挿脱自在にセットされている。この場合、光学フィルタ５２の挿脱は手動で行うようになされている。図２に示すように、撮像部５０による撮影画像は制御部４２に取り込まれて処理され、画像出力部４３から、モニタ６０および液晶プロジェクタ７０に出力される。液晶プロジェクタ７０からは、撮影画像が図示せぬスクリーンに投影される。制御部４２は、例えば資料載置台４０に内蔵されている。なお、撮像部５０は、モニタ６０も撮影できるように、アーム４１に回転自在に取り付けられていてもよい。
【００１５】
制御部４２は、一般的な画像処理の方式により、撮像部５０で撮影している資料載置台４０の表面に、仮想スクリーンＳのＸＹ座標を生成する。仮想スクリーンＳの生成法としては、資料載置台４０の四隅で赤外光を発光させ、これら４点の発光点を、光学フィルタ５２をカメラ５１の撮影光路に挿入した状態の撮像部５０で撮影し、その画像データから各発光点の位置を認識するといった方法が挙げられる。
【００１６】
ライトペン１は、モニタ６０およびスクリーンに表示される画像に対し、例えばレーザポインタのようにポインティングするためのツールとして使用される。ライトペン１は、図３に示すように、細長い円筒状の本体部１０を備えており、この本体部の先端（図３で左端）に、複数（この場合４つ）のＬＥＤ２１〜２４が配列された円錐状のキャップ２５が取り付けられている。ＬＥＤ２１〜２４は、撮像部２０の光学フィルタ５２を透過する不可視光の赤外光を発する発光体で、透明な樹脂製のキャップ２５内に、互いにほぼ等間隔をおいて長手方向に沿った状態で配列され、樹脂モールドされている。これらＬＥＤ２１〜２４において、先端側から３つのＬＥＤ２１〜２３は単純な点状の発光点であり、最後端のＬＥＤ２４が環状に発光する。ＬＥＤ２１〜２４は、キャップ２５と本体部１０との間に介在された筆圧スイッチ２６がＯＮになると、点灯するか、あるいは消灯状態が保持され、これによって複数の発光パターンを発生する。筆圧スイッチ２６は、キャップ２５を本体部１０方向に押すとＯＮ、離すと通常のＯＦＦとなるもので、本体部１０を持ってペン先すなわちキャップ２５の先端をある程度硬いもの（例えば資料載置台）に押し当ててＯＮにするように使用される。
【００１７】
４つのＬＥＤ２１〜２４の点灯／消灯状態の組み合わせである発光パターンは、本体部１０の後端に取り付けられた回転式のツマミ１１を操作することによって、次の４パターンが発生するようになっている（図４参照）。
（ａ）発光パターン１
ＬＥＤ２１，２４が点灯
（ｂ）発光パターン２
ＬＥＤ２１，２２，２４が点灯
（ｃ）発光パターン３
ＬＥＤ２１，２３，２４が点灯
（ｄ）発光パターン４
ＬＥＤ２１，２２，２３，２４（全て）が点灯
この場合、最も先端のＬＥＤ２１はペン先の位置を示す光点、最も後端の環状のＬＥＤ２４は他の３つのＬＥＤ２１〜２３と判別されて光による信号情報の終端を示す光点であり、筆圧スイッチ２６がＯＮになると、これらＬＥＤ２１，２４はいずれの発光パターンでも点灯する。
【００１８】
撮像部２０の光学フィルタ５２をカメラ５１の撮影光路中に挿入した状態で、資料Ｄ中の指示したい部分にライトペン１のペン先を押し当てて筆圧スイッチ２６をＯＮにし、上記４つのうちの１つの発光パターンを発生させて撮像部５０に撮影させると、その発光パターンの画像が撮像部５０を介して制御部４２に取り込まれる。図５は発光パターン４で発光している状態の撮像部５０による撮影画像であり、（ａ）はカメラ５１の撮影光路中に光学フィルタ５２が挿入されていない状態、（ｂ）は光学フィルタ５２が挿入されている状態での撮影画像である。
【００１９】
制御部４２は、仮想スクリーンＳ上でライトペン１による上記の発光指示があった時、発光するＬＥＤ２１の座標と、他の発光するＬＥＤ（２２〜２４）の座標を算出し、モニタ３０およびスクリーンに表示されている画像におけるＬＥＤ２１の座標に対応する座標に、所定のポインタ機能を実行させる。なお、発光指示時には光学フィルタ５２を挿入するため資料Ｄは撮影されないので、資料画像に発光指示する際には、光学フィルタ５２を外して取り込んだ資料画像を一旦静止画像に処理して表示し、この後、光学フィルタ５２を挿入して発光指示することになる。
【００２０】
制御部４２は、上記４つの発光パターン１〜４のそれぞれに対し、ある１つのポインタ機能が、それぞれ関連付けて記憶される。ポインタ機能としては、ポインティングとして好適な矢印画像の表示、直線や描画等の画像の記載、記載した画像を消す消しゴム等が挙げられる。そして、仮想スクリーンＳ上にライトペン１で発光指示があった時、発光パターンに関連付けられたポインタ機能が、ＬＥＤ２１の座標に応じた位置で実行される。
【００２１】
制御部４２がライトペン１の発光指示を認識するプロセスは、図６の如くである。すなわち、まずプレゼンターが光学フィルタ５２をカメラ５１の撮影光路中に挿入し（ステップＳ１０１）、所望のポインタ機能が実行される発光パターンをツマミ１１で設定してから、仮想スクリーンが生成されている資料Ｄ上にライトペン１で発光指示する（ステップＳ１０２）。撮像部５０により発光するＬＥＤが撮影され（ステップＳ１０３）、撮影画像を制御部４２が取り込む（ステップＳ１０４）。続いて、点灯している全てのＬＥＤの発光点を検出し（ステップＳ１０５）、最も先端のＬＥＤ１の座標を算出し（ステップＳ１０６）、発光する全てのＬＥＤの座標を算出する（ステップＳ１０７）。次に、算出した各ＬＥＤの座標から発光パターンを認識し（ステップＳ１０８）、発光パターンに応じたポインタ機能を実行させる（ステップＳ１０９）。他のポインタ機能を続けて使用したい場合には、ツマミ１１によりそのポイント機能を選び、再びライトペン１で資料Ｄに発光指示する（ステップＳ１０２に戻り、以下同じ）。
【００２２】
上記実施形態では、ライトペン１のＬＥＤの発光パターンを撮像部５０により撮影させ、その発光パターンに応じたポインタ機能を制御部４２に認識させ、かつ実行させるものである。これは、資料提示装置にポインタ機能を切り替えるスイッチを設けたり、ライトペンからの発光に変調をかけて信号の種類を区別してポインタ機能を切り替えるなどといった多くのハードウェアを必要とする手段と比べると、部品点数が少なく、構成が簡素である。その結果、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、レーザ光の投射といった危険性の伴うレーザポインタを使用することなく、表示画像に対し安全にポインティングすることができる。さらに、資料Ｄにライトペン１で発光指示する時には、光学フィルタ５２をカメラ５１の撮影光路中に挿入するので、その時、撮像部５０は発光するＬＥＤのみを撮影することになり、このため、制御部４２に発光するＬＥＤを確実に識別させることができ、安定した動作が得られる。
【００２４】
上記ＬＥＤ２１〜２４は円錐状のキャップ２５に一列に配し、発光パターンをツマミ１１によって切り替える構成であるが、キャップを発光パターンの数に応じて例えば多角錐状のものとして各面に異なる発光パターンで発光するＬＥＤを配列し、ライトペン１を軸回りに回転させてキャップの１つの面すなわち１つの発光パターンを撮像部５０に撮影させるようにすれば、ツマミ１１を省略させることができる。
【００２５】
なお、ＬＥＤ２１〜２４は不可視光であり、使用者にとって発光しているか否かが判別できないので、筆圧スイッチ２６がＯＮになっている場合に可視光が点灯する表示ランプを本体部１０に設けると好ましい。また、上記使用例では、仮想スクリーンＳを資料載置台４０に重ねて生成しているが、撮像部５０でモニタ６０を撮影できるように構成し、このモニタ６０に仮想スクリーンを生成してモニタ６０に対し同様にライトペン１でポインティングすることも可能である。
【００２６】
上記仮想スクリーンは、空中に任意に生成することもでき、その空中仮想スクリーンに対して発光指示することも可能である。そのためには、上記筆圧スイッチ２６ではスイッチＯＮとならないので、図７に示すライトペン１のように、空中でもＯＮにできる押ボタン式スイッチ２７を、例えば本体部１０に設ければよい。
【００２７】
図８は、他の実施形態のライトペン２を示している。このライトペン２は、先端のキャップ２５には１つのＬＥＤ２１が配され、このＬＥＤ２１は筆圧スイッチ２６によって点灯する。また、本体部１０の後端には上記ツマミ１１の代わりにボタン１２が取り付けられてており、このボタン１２と本体部１０の後端に１つずつＬＥＤ２２，２３が取り付けられている。ボタン１２には筆圧スイッチが内蔵されており、ボタン１２を資料載置台４０等に押し当てるとその筆圧スイッチがＯＮとなって後端側の２つのＬＥＤ２２，２３が点灯する。すなわちこのライトペン２は、先端側の１つのＬＥＤ２１と、後端側の２つのＬＥＤ２２，２３が、それぞれ筆圧スイッチで点灯し、先端側と後端側とで、発光点が１つと２つというように発光パターンが異なる。
【００２８】
このライトペン２によれば、先端側の１つのＬＥＤ２１の点発光により１つのポインタ機能が実行され、後端側の２つのＬＥＤ２２，２３の発光によりもう１つのポインタ機能が実行されるように使用される。例えば、上記制御部４２に、１つの発光を認識した時には描画機能、２つの発光を認識した時には消しゴム機能を実行すると記憶させておけば、先端側のＬＥＤ２１で発光指示した時に描画が行われ、次いで、ライトペン２を逆さに持ち替えてボタン１２を押し当て、後端側の２つのＬＥＤ２２，２３で発光指示すると、消しゴムの機能により描画を消去することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のライトペンによれば、発光部の発光パターンを撮像部により撮影させ、その発光パターンに応じたポインタ機能を制御部に認識させ、かつ実行させるものであるから、簡素な構成で安価にポインタ機能の切り替えが可能となるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るライトペンおよびプレゼンテーション用資料提示装置の斜視図である。
【図２】図１に示した資料提示装置の構成ならびに機能を系統的に表したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るライトペンの斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はライトペンの異なる発光パターンを示す図である。
【図５】ライトペンによる発光指示の状態の撮影画像であって、（ａ）は光学フィルタ無しの時、（ｂ）は光学フィルタが挿入された時を示す。
【図６】一実施形態の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図７】一実施形態のライトペンの変形例であって、空中仮想スクリーンに発光指示するのに好適なライトペンの斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態のライトペンの斜視図である。
【符号の説明】
１，２…ライトペン、１１…ツマミ（発光パターン切替手段）
２１〜２４…ＬＥＤ（発光部）、２６…筆圧スイッチ、
２７…押ボタン式スイッチ、３０…資料提示装置、４０…資料載置台、
４１…アーム（支持部材）、４２…制御部、５０…撮像部、
５２…光学フィルタ、６０…モニタ（表示装置）、
７０…液晶プロジェクタ（表示装置）、Ｄ…資料、Ｓ…仮想スクリーン。
【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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