(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、安価で、かつ修理も容易なライトペンを提供する。【解決手段】資料提示装置３０の資料載置台４０上に設定される仮想スクリーンＳに対し、ライトペン１のＬＥＤ２３により発光指示する。ＬＥＤ２３は撮像部５０で撮影され、その撮影画像が制御部４２に取り込まれる。制御部４２は仮想スクリーンＳにおけるＬＥＤ２３の座標を算出し、その座標に対応するスクリーンの表示画像の座標に、ポイント画像を合成する。ライトペン１は、電池Ｂが収納される円筒状の本体部１０の一端に、ＬＥＤ２３と押圧式のスイッチ２７とが内蔵された先端部２０を着脱自在にねじ結合して組み立てられる。ＬＥＤ２３あるいはスイッチ２７が故障した時には、先端部２０を交換する。【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、発光体によって指示し、該発光体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体の位置を示す座標が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、
棒状の本体部と、
前記発光体と該発光体を点灯／消灯させるスイッチとを内蔵し、前記本体部に着脱自在に取り付けられる先端部とを備え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】
前記発光体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に記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項３】
前記撮像部による撮影画像または他の画像が表示されるモニタを有し、このモニタに前記仮想スクリーンが設定されるとともに、前記撮像部は該モニタを撮影可能に設けられてい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】
前記先端部は、前記発光体を内蔵する発光部と、前記スイッチを内蔵するスイッチ部とに分解可能に構成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】
前記発光部は発光素子と電流制御素子とを備えることを特徴とする請求項４に記載の資料提示装置用ライトペン。
【請求項６】
前記スイッチは、前記先端部を所定方向に押し当てることによりＯＮにな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】
前記本体部内に前記発光体の電源が収納されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか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、資料提示装置に設定される仮想スクリーン上でポインティングするためのライトペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ライトペンとして、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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３２３２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、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が提案、供給されている。プレゼンテーションの際には、従来、レーザポインタによって表示画像に対しポインティングすることが一般的であったが、レーザ光の投射は危険性を有しているため、他のポインティング手段が要望されていた。そこで、このような資料提示装置に、上記特許文献１に記載のような入力装置（ペン型ポインティングデバイス）を適用することが考えられるが、該装置は、タブレットという面状体の中でペンとの接触点を座標として特定する手段と、ペンの発光の有無および発光点の座標を特定する手段を併せ持つ構成であることから、複雑な構成を要し、高価なものになるという欠点があった。また、タブレットとペンとの組み合わせを必須としているので、どちらかが故障すると使用できず、特にタブレットの修理は容易に行えるものではない。
【０００５】
よって本発明は、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、安価で、かつ修理も容易なライトペンを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、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仮想スクリーンに対し、発光体によって指示し、該発光体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発光体の位置を示す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資料提示装置用ライトペンであって、棒状の本体部と、発光体と該発光体を点灯／消灯させるスイッチとを内蔵し、本体部に着脱自在に取り付けられる先端部とを備えることを特徴としている。ここで言う仮想スクリーンとは、画像処理によってＸＹ座標が生成される二次元的空間のことで、資料提示装置が備える撮像部の画角内に設定される。
【０００７】
本発明のライトペンは、資料提示装置における資料が置かれる資料載置台等に重ねて設定される仮想スクリーンに対し、本体部を持ってスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることにより、発光体を点灯／消灯させて用いる。点灯時が発光指示の状態であり、点灯した発光体は撮像部で撮影され、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が反映される。ポインタ機能としては、例えばポイント画像を表示することによるポインティングが挙げられる。
【０００８】
本発明のライトペンによれば、資料提示装置が備える撮像部を介して発光体の位置を制御部に認識させることにより、表示画像にポインティング等のポインタ機能を反映させることができる。よって、従来のタブレットを使用したペン型ポインティングデバイスよりも構成が簡素となり、安価に提供することができる。また、レーザ光を投射するレーザポインタのように危険性は全く無く、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、発光体とスイッチとが先端部に内蔵されているので、発光体やスイッチが故障した時には、先端部を新しいものに交換するだけで修理が完了するとともに、ライトペン全体を交換する必要が無いので修理を安価で行うことができる。また、発光体をＬＥＤとし、発光形状や色を変化できるようにする場合には、所望のＬＥＤが組み込まれた先端部を用意しておき、先端部を交換することにより可能である。
【０００９】
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、ライトペンの発光体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、撮像部は発光体のみを撮影するので、制御部に発光体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。
【００１０】
本発明では、撮像部による撮影画像または他の画像が表示されるモニタを有しているものを含む。そしてこの場合、モニタを撮像部によって撮影することができるようにするとともに、モニタに仮想スクリーンを設定することにより、モニタに対しても上記のようにライトペンで発光指示することができる。
【００１１】
本発明では、先端部が、発光体を内蔵する発光部と、スイッチを内蔵するスイッチ部とに分解可能に構成されている形態を含む。この形態によれば、発光体とスイッチのいずれかが故障した場合、発光部あるいはスイッチ部を新しいものに交換すればよいので、交換部品にかかる費用がより安価になる。また、発光部としては、上記ＬＥＤ（発光素子）と電流制御素子とを備えたものが挙げられる。
【００１２】
本発明のライトペンは、先端部を所定方向に押し当てることによりスイッチがＯＮになり、押し当てる動作を解除するとＯＦＦになる構造を採用することができる。また、本体部内には、電池等の電源を収納するように構成することができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
さて、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、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および図４（ａ）に示すように、細長い円筒状の本体部１０と、本体部１０の先端（図３および図４（ａ）で左端）に取り付けられる先端部２０とから構成されている。
【００１８】
本体部１０には、図４（ａ）に示すように複数（この場合２個）の電池（電源）Ｂが、開口側にプラス電極を向けて直列に接続する状態で収納される。本体部１０の底面には、電池Ｂのマイナス電極に対する接点１１が形成されており、開口縁の内周面には、マイナス側接点とされる雌ねじ部１２が形成されている。
【００１９】
先端部２０は、短い円筒状のハウジング（スイッチ部）２１と、このハウジング２１の先端側（図３および図４（ａ）で左側）に、ハウジング２１に対して軸方向に摺動自在に組み込まれた円錐状のキャップ（発光部）２２と、キャップ２２の先端に内蔵されたＬＥＤ（発光体）２３と、電流制御素子２３ａとを備えている。キャップ２２は、ハウジング２１内に設けられた図示せぬバネによって先端方向に常に付勢されている。キャップ２２は透明な樹脂等で形成されており、ＬＥＤ２３は赤外光を含む光を発する発光体であり、電流制御素子２３ａはそのＬＥＤ２３に流れる電流を適正値に制限する抵抗器であって、これらはキャップ２２内に樹脂モールドされている。キャップ２２が組み込まれた側とは反対側のハウジング２１の端部の外周面には、本体部１０の雌ねじ部１２にねじ込まれる雄ねじ部２４が形成されている。この雄ねじ部２４は、マイナス側接点とされる。また、図４に示すように、雄ねじ部２４が形成された側のハウジング２１の端面の中央には、プラス側接点２５が設けられている。
【００２０】
図４に示すように、ＬＥＤ２３にはプラス側およびマイナス側の通電線２６ａ，２６ｂが接続されており、プラス側の通電線２６ａは、ハウジング２１内に組み込まれた押圧式のスイッチ２７を介してプラス側接点２５に接続され、マイナス側の通電線２６ｂは雄ねじ部２４に接続されている。電流制御素子２３ａは、プラス側通電線２６ａのＬＥＤ２３とスイッチ２７との間に介在されている。スイッチ２７は、上記バネに抗してキャップ２２をハウジング２１側に押すと接続してＯＮになり、押す力を解除するとキャップ２２がバネによって元の位置に戻り、スイッチ２７は離れてＯＦＦになるよう構成されている。
【００２１】
本実施形態のライトペン１は、電池Ｂを収納した本体部１０の雌ねじ部１２に先端部２０の雄ねじ部２４をねじ込むことにより組み立てられる。この組立状態で、先端部２０のプラス側接点２５は先端側の電池Ｂのプラス電極に当接し、本体部１０のマイナス側接点１１に底部側の電池Ｂのマイナス電極が当接する。また、マイナス側接点である本体部１０の雌ねじ部１２と先端部２０の雄ねじ部２４が接触状態となる。これによって、図４（ｂ）に示す直列回路が構成される。なお、ＬＥＤとしては、上記電流制御素子２３ａを内蔵してパッケージされた発光ダイオードユニットを用いると、より好適である。
【００２２】
このライトペン１を使用するには、本体部１０を持ち、ペン先（先端部２０の先端）をある程度以上硬いものに押し当てる。すると、本体部１０およびハウジング２１が先端側に移動してスイッチ２７がＯＮになり、ＬＥＤ２３が点灯する。そして、押す力を緩めるとバネの弾性で本体部１０およびハウジング２１が元の位置に戻り、スイッチ２７がＯＦＦになってＬＥＤ２３は消灯する。
【００２３】
次に、ライトペン１と資料提示装置３０の使用例と、その作用を説明する。
まず、光学フィルタ５２をカメラ５１の撮影光路中から外して資料を撮影し、その撮影画像を静止画像に処理し、その静止画像をモニタ６０およびスクリーンに表示させる。静止画像への処理は、制御部４２へその旨のコマンドを発することによりなされる。次に、光学フィルタ５２を撮影光路中に挿入し、使用者は資料Ｄ中の指示したい部分にライトペン１の先端を押し当ててＬＥＤ２３を発光させる。すると、ＬＥＤ２３の画像が撮像部５０を介して制御部４２に取り込まれる。そして、制御部４２は、仮想スクリーンＳ上でのＬＥＤ２３の位置すなわち座標を算出し、その座標に対応するモニタ６０およびスクリーンに表示されている画像の座標に、所定のポイント画像を合成する。これによって、資料画像にポインティングすることができる。
【００２４】
上記使用例は、ライトペン１を資料Ｄに押し当てて発光指示することによりモニタ６０やスクリーンの表示画像にポインティングするものであり、従来のタブレットを使用したペン型ポインティングデバイスよりも構成が簡素となり、安価に提供することができる。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。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を撮影光路中に挿入するので、その時、撮像部５０はＬＥＤ２３のみを撮影することができ、このため、制御部４２にＬＥＤ２３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。
【００２５】
上記実施形態のライトペン１によれば、ＬＥＤ２３とスイッチ２７とが先端部２０に内蔵されているので、ＬＥＤ２３やスイッチ２７、あるいは配線（通電線２６ａ，２６ｂ）が故障した時には、先端部２０を新しいものに交換するだけで修理が完了する。また、ＬＥＤ２３の発光形状や色を変化させたい場合には、所望のＬＥＤが組み込まれた先端部に交換すればよい。
【００２６】
なお、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。
【００２７】
図５および図６は、上記先端部２０の他の実施形態を示している。この先端部２０Ａは、ＬＥＤ２３と電流制御素子２３ａを内蔵するキャップ２２がハウジング２１に対して分解可能とされている。この場合、図６に示すように、ハウジング２１の先端側の端面に形成された凸部２８に、キャップ２２の開口縁の内面に形成された凹部２９が着脱可能に嵌合するようになっている。そして、ハウジング２１に対するキャップ２２の嵌合と同時に、ＬＥＤ２３側の各通電線２６ａ，２６ｂが、凸部２８の端面に露出しハウジング２１側の各通電線２６ａ，２６ｂに接続されている端子２７ａ，２７ｂに挿入、接続される。この実施形態による先端部２０Ａでは、ＬＥＤ２３とスイッチ２７のいずれかが故障した場合、故障した方を新しいものに交換すればよいので、交換部品にかかる費用がより安価になる。
【００２８】
なお、上記ライトペン１のスイッチ２７は、ペン先を押し当ててＯＮになる押圧式であるが、本発明のスイッチはこの形態に限定はされず、回転式や押しボタン式等、様々な形態のスイッチを適用することができる。また、発光体としてＬＥＤ２３を組み込んでいるが、発光体はＬＥＤに限定されず、単なる電球等を採用することができる。本発明では、これら発光体とスイッチとが先端部に内蔵されており、そのような先端部が本体部に着脱自在に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の資料提示装置用ライトペンによれば、資料提示装置が備える撮像部を介して発光体の位置を制御部に認識させることにより、表示画像にポインティング等のポインタ機能を反映させることができるので、従来のタブレットを使用したペン型ポインティングデバイスよりも構成が簡素となり、安価に提供することができる。また、レーザ光を投射するレーザポインタのように危険性は全く無く、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、発光体と該発光体を点灯／消灯させるスイッチとを内蔵した先端部を本体部に着脱自在に取り付けた構成であるから、発光体やスイッチの修理は、先端部を新しいものに交換するだけでよいので容易であるとともに、ライトペン全体を交換する必要が無いので修理を安価で行うことができる。また、発光体の種類を変えたい場合には、所望の発光体が組み込まれた先端部に交換すればよいので、発光体の変更が容易である。
【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分解斜視図である。
【図４】（ａ）は図３に示したライトペンの断面図、（ｂ）は回路図である。
【図５】ライトペンの先端部の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示した先端部の断面図である。
【符号の説明】
１…ライトペン、１０…本体部、２０…先端部、
２１…ハウジング（スイッチ部）、２２…キャップ（発光部）、
２３…ＬＥＤ（発光体）、２３ａ…電流制御素子、２７…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、
７０…液晶プロジェクタ、Ｂ…電池（電源）、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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