CN102566830A - 反射板及反射框 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反射板及反射框。课题是存在来自位置检测装置的照明光向反射面入射时的入射角变大的情况，这种情况下，就采用棱镜结构的反射面而言，循环反射率降低，成为误检测的原因。解决的方法是，在具有使从光学式的位置检测装置入射的照明光向入射方向循环反射的反射面的反射板上，配置在宽度方向具有相同的截面三角形状的凹凸图形在反射板的长度方向上连续地出现的表面结构、以及在上述凹凸图形的至少一方斜面上均匀地配置有反射玻璃珠的循环反射层。

Description

反射板及反射框

技术领域

本发明涉及与光学式位置检测装置一起使用的反射板及在反射面上具有该反射板的反射框。

背景技术

近年来，电子黑板(IWB：Interactive White Board)的采用得以推进。IWB能够将手指或电子笔等作为输入物体来使用，将与用粉笔在黑板上描画文字等同样的结果显示在画面上。另外，IWB还能够将根据输入物体的操作输入作为鼠标输入来进行检测。

IWB通过显示装置和坐标输入装置的组合而构成。输入物体使用例如手指、指示笔、电子笔等。显示装置使用PDP(Plasma Display Panel)、LCD(LiquidCrystal Display)、投影器等。坐标输入装置使用例如感应板式、触摸面板式、电磁感应式、超声波式、光学式等位置检测装置。还有，不论是在哪种坐标输入装置的情况，输入物体的坐标计算都使用计算机等的运算装置。

在本说明书中，着眼于采用通过图像传感器对输入物体的图像进行摄像的光学式的位置检测技术的坐标输入装置。采用图像传感器的坐标输入装置由于描绘应答性优良，对红外线、太阳光线、温度变化等的外部噪音的耐性强，因此采用数量逐年增加。

关于采用利用了图像传感器的坐标输入装置的电子黑板的专利有专利文献1及2。这种坐标输入装置由位置检测装置和循环性反射板的组合而构成。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第3931030号公报

专利文献2：日本专利第3986710号公报

这种位置检测装置由图像传感器、光源单元、控制基板(运算装置)构成。图像传感器安装在位置检测面的周围。通过设置两个以上图像传感器，从而能够利用多个视点位置对位置检测面上的输入物体进行摄像。控制基板从这些多个图像传感器输入摄像画像，利用三角测量的原理计算输入物体的位置。

光源单元作为LED等多个光源的集合体而构成，配置在各图像传感器的附近位置。各LED向以包围位置检测面的方式配置的循环性反射板照射光线。在此，循环性反射板一般使用在表面上配置了棱镜结构等具有循环反射性的微小结构体的反射带。从LED照射的光线利用具有循环性的反射带向与入射方向相同的方向反射。图像传感器接受该反射光。即、对反射带的全长进行摄像。此外，若输入物体接近位置检测面，则输入物体遮断照射光。该遮光会作为摄像画像上的阴影被检测出来。

控制基板(运算装置)以出现在多个摄像画像上的阴影的位置为基础，算出在位置检测面上的输入物体的位置。

另外，现有型的位置检测装置为了将反射带的全长容纳于图像传感器的摄像范围内，一般在受光面上设置透镜。这是由于，构成图像传感器的各个受光元件的摄像角只有数毫米至数十毫米角度程度的大小。此外，透镜也需要做成与之相称的大小。以前不存在小尺寸的广角透镜。因此，对于位置检测装置用的摄像透镜大多使用容易取得的、视角为90度左右的摄像透镜。

因此，需要在检测面的左右两端设置图像传感器。实际上，设置在左上角的图像传感器能够对设置在检测面的右边及下边的反射带面进行摄像，但左边的反射带面由于在视角外，因此不能进行摄像。同样，设置在右上角的图像传感器能够对设置在检测面的左边及下边的反射带面进行摄像，但右边的反射带面由于在视角外，因此不能进行摄像。

然而，在现有装置的情况下，若检测面的面积增大，则设置在左上角的图像传感器和设置在右上角的图像传感器之间的距离变大。因此，存在位置检测装置(两个图像传感器、两个光源单元、控制基板(运算装置))的箱体规格大型化的问题。而且，需要根据检测面的大小准备专用的位置检测装置。

发明内容

为了解决该技术方面的课题，本申请的申请人提出了不依赖于位置检测面的大小的位置检测装置(专利申请2010-125813号)。即、提出了位置检测装置的水平方向长度比位置检测面的水平方向尺寸短也可以的位置检测装置。

通过实现该位置检测装置，从而能够将一个位置检测装置使用于任意的检测面规格的坐标输入装置。然而，构成反射带面的棱镜结构(配置有三面体棱镜元件的结构)存在可循环反射的入射角条件比较严格之类的问题。尤其是朝向位置检测面，左右两侧的下端附近存在照明光的入射角超过可循环范围的范围的可能性。

努力研究该技术课题的结果，作为具有将从光学式的位置检测装置入射的照明光向入射方向循环反射的反射面的反射板，发明者发明了具有以下所示的结构的反射板。

(1)在宽度方向具有相同的截面三角形状的凹凸图形在反射板的长度方向上连续地出现的表面结构，

(2)在凹凸图形的至少一方斜面上均匀地配置有反射玻璃珠的循环反射层。

本发明的效果如下。

在本发明中，与现有结构相比较，能够实现价格低廉，并且可循环反射的设置条件宽松的反射板。

附图说明

图1是说明构成电子黑板系统的反射框和反射面的一部分的图。

图2是构成反射框的反射板的放大剖视图(凸形状型)。

图3是构成反射框的反射板的放大立体图。

图4是表示露出(开放)透镜型的循环反射带的结构例的图。

图5是表示封入(封闭)透镜型的循环反射带的结构例的图。

图6是表示密封透镜型的循环反射带的结构例的图。

图7是说明反射面的结构和入射角的关系的图。

图8是构成反射框的反射板的放大剖视图(凹形状型)。

图9是构成反射框的反射板的放大剖视图(其他形状)。

图10是构成反射框的反射板的放大剖视图(其他形状)。

图11是说明反射板的配置结构例的图。

图12是表示电子黑板系统的其他结构例的图。

图13是表示摄像单元的结构例的图。

图14是说明在图12所示的系统中使用的位置检测装置的位置检测方法的图。

图15是表示电子黑板系统的结构例的图。

图16是说明单元型反射板向壁面安装的安装例的图。

图17是表示单元型反射板的背面结构例的图。

图18是表示通过反射板单元的组合得到的位置检测面的构成例的图。

图19是表示具有反射面长度调整机构的单元型反射板的概略结构的图。

图中：

1-反射框，11-反射面，12-反射板(方式例)，13-基体层，14-凸图形，15-玻璃珠，23-凹图形，31-位置检测面，32-位置检测装置，33-反射板(棱镜结构)，100-电子黑板系统，101-坐标输入装置，102-指示物体，103-位置检测装置，104-反射框，105-运算装置，106-显示装置，111-控制装置，112-摄像单元，113-摄像单元，121-图像传感器，122-LED，131-壁面，141-单元型反射板，142-主体，143-磁石，145-单元型反射板，145A-外侧主体，145B-内侧主体。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的反射板及反射框的方式例进行说明。还有，以下说明的方式例仅用于说明发明，在实施发明时，可考虑组合众所周知或公知的技术及功能的各种方式。

<方式例1>

(反射面的结构)

图1表示电子黑板系统所使用的最佳反射框1及其反射面11的剖面结构例。在该方式例的情况下，将在框体上安装了后述的反射板的结构体称为反射框。图1表示从使用者侧观察到的图。另外，位置检测面与纸面平行。反射框1配置在位置检测面的左边、下边及右边。图1仅表示左边和下边的反射框1。未图示的位置检测装置(由照明光源、图像传感器及坐标运算装置构成。对于其详细结构将在后面叙述。)配置在位置检测面的上边。

如图1所示，本方式例的反射框1的反射面11形成于沿着长度方向连续的凹凸图形的表面上。图2及图3表示构成反射面11的反射板12的局部放大图。图2表示从与位置检测面垂直的方向(在图1的场合为垂直于纸面的方向)观察反射面11的场合的剖面结构。图3是从斜上方观察反射面11的图。

如图2及图3所示，反射板12具有在平坦的基体层(面)13的表面上配置了一列剖面正三角形状的三角柱(凸图形14)的结构。在本说明书的情况下，将形成有反射面11(或“循环反射层”)的基底形状称为反射板12的表面结构。在该方式例的场合，正三角形的高度为大约1mm。顺便说明，该场合，一边大约为1.15mm。当然，正三角形的尺寸为一个例子，如果高度为1mm左右，一般能得到良好的循环反射特性。

在凸图形14的各斜边(以下将凸图形14中与基体层13相接的边称为底边。)均匀地配置有微小的玻璃珠15。即、作为反射珠起作用的玻璃珠15配置在凸图形14的整个斜面上。玻璃珠15与棱镜结构同样，作为循环反射材料而广为所知，其结构与棱镜结构相比，较为简单。因此，本方式例的反射板12与使用在一面配置了微小的棱镜结构的反射面的场合相比，结构简单，能够廉价地进行制造。

该方式例的场合，玻璃珠15的直径为大约70μm。当然，玻璃珠15的直径并不限于此，既可以更小、也可以更大。例如，直径可以为60μm至80μm。此外，直径的测定使用例如离心沉淀法、激光解析法、电探测体法等。

虽然图2的场合表现为在凸图形14的表面上直接配置玻璃珠15，而实际上还可以采用将均匀地配置有玻璃珠15的循环反射带粘贴在凸图形14的斜面上的结构。除此以外，还可以采用通过粘结性树脂将玻璃珠15涂敷或附着在凸图形14的表面上的结构。此外，玻璃珠15具有相对于作为基底的平面直到47°入射角，循环强度几乎不变化的特性。另一方面，棱镜结构的场合，其可循环反射的入射角(相对于棱镜结构的排列面的入射角)比玻璃珠15小。

图4～图6例示了将玻璃珠15使用于循环反射层的循环反射带的结构例。图4与称为露出型或开放型的循环反射带对应。该场合，在合成树脂层17的表面配置有在其下面配置了半球面状的反射膜16的玻璃珠15。

图5与称为封入型或封闭型的循环反射带对应。该场合，玻璃珠15的表面由称为顶膜的保护膜18覆盖。该结构具有附着了污物或水滴的场合的反射性能降低方面比露出型小的特性。此外，图5中还表示了作为合成树脂层17的下层的粘结层19、和作为其保护膜的剥离纸20。

图6与称为密封透镜型的循环反射带对应。该结构为封入型的改良形。具体地说，其特征在于，在玻璃珠15与保护膜18之间设置有空气层21。此外，用于支撑保护膜18的支柱22以适当的间隔配置。该结构的情况下，反射光的亮度比封入型高。

(反射面的角度与入射角的关系)

接着，对反射面的角度与入射角的关系进行说明。此外，一般地，在入射光量相同的情况下，循环反射光量具有入射角度越小就变得越大的倾向。

图7(A)表示现有系统中采用的反射面的基底结构。该场合，相对于基底面的入射角为θ1。本图所示的入射关系在电子黑板系统的左右两侧的下端附近容易体现出来。这样，在入射角θ1较大的情况下，棱镜结构的循环反射面不会以非常大的亮度反射入射光。

图7(B)表示本方式例中的照明光的入射角θ2。即、表示成为反射面的基底的凸图形14的截面为正三角形的场合的入射角θ2。此外，来自光源的照明光的射出角在图7(A)和(B)中相同。如图7(B)所示，在将反射面11的基底加工成正三角形的情况下，即使照明光以相同的角度射出的情况下，相对于反射面11的入射角也变得非常小。其理由是反射面在照明光的入射方向上立起。

如本方式例那样，在截面形状为正三角形的情况下，即使入射角θ1为大致90°的情况下，入射角θ2也只到30°。另一方面，即使入射角θ1为大致0°的情况下，入射角θ2也只到30°。这样，凸图形14的截面形状为正三角形的情况下，入射角θ2的最大值为30°。通过采用本方式例的反射面结构，能够大致消除可安装反射板12的范围的限制。

但是，若入射角θ1变大，则靠近光源的凸图形14会遮住照明光对比光源远的一侧的凸图形14的入射。即、会产生阴影。因此，优选凸图形14的高度较低。但是，当然，若高度变低，则正三角形的一边长度也会变短。即、凸图形14的规格会变小。另一方面，若凸图形14的规格变小，则不能忽视凸图形14的加工精度、循环反射带的膜厚的影响、带强度的降低。因此，在本方式例中，使凸图形14的高度为大约1mm。此外，凸图形14的高度优选为0.5mm～1.2mm，例如可以是0.8mm、0.9mm。

(适合用于反射面的其他形状)

图7(B)所示的入射角θ2即使用凸图形14以外的形状也能够实现。在图7(C)中对在具有正三角形的截面结构(槽结构)的凹图形23的表面上形成反射面11的情况进行说明。该场合，照明光除了向距光源远的一侧的斜面入射以外，可得到与图7(B)所示的结构相同的入射角θ3(＝θ2)。从以上的关系可知，反射面的基底结构并不限于凸图形，也可以是凹图形。因此，如图8所示，也可以使用在基体层13的表面上连续地形成凹图形23的反射板12。

除此以外，反射面11的表面形状如图9所示，也可以是其截面为等腰直角三角形状。该形状与截面为正三角形的情况相比，能够降低凸图形14的高度，因此能够减少阴影的发生。另外，等腰直角三角形是与上述的正三角形相同的左右对称形状。因此，即使在照明光的光源位于图中的左右任意的位置的情况下，也能够实现对于左右两边相同的循环反射性能。在形成有反射面11的基底的截面形状为左右对称型的情况下，由于可不管对反射框1的安装方向，因此能够降低制造成本。

与此相反，在光源位置相对于反射面11事前确定了的情况下，如图10(A)及(B)所示，即使与光源相面对的一侧的斜面长度比相反侧的斜面长度长也可以。顺便说明，图10(A)是凸图形式的例子，图10(B)是凹图形式的例子。该场合，能够使图形的高度(深度)变低(浅)，能够减小阴影的影响。不言而喻，与上述的结构例同样，在反射面11上均匀地配置微小的玻璃珠15。此外，如本例那样，在预先知道了照明光的入射方向的情况下，还可以做成仅在照明光入射的斜面侧配置玻璃珠15的结构。即使在其他结构例的情况下也同样。

(总结)

如以上说明的那样，就方式例的反射板12而言，将其表面做成在宽度方向具有同一形状的凹凸图形的重复形状，并且其循环反射材料采用玻璃珠15。通过采用该结构，即使在入射角θ1相对于反射板12的设置面变大的情况下，与以往相比，也能够维持良好的循环反射性能。

<方式例2>

这里，对在方式例1中所说明的反射板12应用到电子黑板系统的例子进行说明。

图11(A)表示在位置检测面31的上边中央附近配置了位置检测装置32的情况下的反射板12的安装例。图11(A)的场合，在位置检测面31的左边、右边、下边这三边安装有反射板12。此外，反射板12如图1所示，配置成截面三角形状的凹凸图形在各边的延长方向上连续地出现。该场合，在棱镜结构中，能够提高存在位置检测精度降低的左右两侧的下部附近的位置检测精度。

如图11(A)所示，一般地，在左右两侧的下部，入射角θ1变大，会产生位置检测误差。另一方面，相对于位置检测面31下边的入射角θ1不会大到发生位置检测误差。因此，如图11(B)所示，仅在左右两边使用反射板12，该反射板12在加工成截面三角形状的凹凸图形面上配置有玻璃珠15，关于下边，也可以使用棱镜结构的反射板33。

<方式例3>

以下，对使用了上述的反射板12的电子黑板系统的结构例进行说明。

(电子黑板系统1)

图12表示电子黑板系统的基本结构。图12所示的基本结构即使在后述的其他电子黑板系统中也通用。电子黑板系统100由坐标输入装置101、指示物体102、运算装置105、显示装置106构成。

坐标输入装置101由位置检测装置103和反射框104构成。反射框104与图1的反射框1对应，其反射面由上述的反射板12形成。该方式例的场合，位置检测装置103固定在未图示的框体上。反射框104规定位置检测面的右边、左边、下边的外缘。

位置检测装置103具有控制装置111、摄像单元(左)112、摄像单元(右)113。图13表示摄像单元112及113的内部结构例。如图13所示，摄像单元由图像传感器121和多个LED122构成。LED122以照射方向成为广角的方式配置有多个。该方式例的场合，LED122是红外线光源。图像传感器121使用CCD传感器、CMOS传感器及其他摄像元件。图像传感器121接受由反射板12的反射面循环反射的红外光，对与反射面对应的画像进行摄像。

此外，摄像单元112及113的视角如图14的上图所示大约为180度。因此，摄像单元(左)112能够对规定位置检测面的左边、下边及右边的反射框104的各反射面进行摄像。一方的摄像单元(右)113的视角也大约为180度。因此，摄像单元(右)113也能够对规定位置检测面的右边、下边、左边的反射框104的各反射面进行摄像。将摄像单元的安装位置与摄像画面的关系表示在图14的下图中。如图14所示，在摄像画面上，遮住红外线的指示物体102(该场合是前端为圆锥形状的笔)作为阴影被摄像。此外，指示物体102也可以是手指或棒。

该方式例的场合，作为视角的一例列举了180度，但既可以是例如160度以上，也可以是除此以外的视角。不管是哪种视角，摄像单元112及113都相对于各自的安装位置而将左右两方向包含在摄像范围内，将两个摄像范围重复的区域部分作为位置检测面来使用。而且，如果能够进行三角测量，即使是具有例如超过180度的视角也可以。

返回图12的说明。控制装置111基于出现在摄像单元112及113的摄像画像中的阴影的位置，计算指示物体102的位置坐标(X、Y)。在此，控制装置111基于三角测量的原理计算位置坐标。此外，坐标原点为位置检测面的左上角。计算出的位置坐标(X、Y)作为坐标信息发送到计算机及其他运算装置105。

运算装置105基于接受到的坐标信息，生成描画信息(文字、线、图形等)，并向显示装置106输出。显示装置106可以如图12所示使用投影器，也可以使用PDP或LCD等平板显示器。

(电子黑板系统2)

在上述的方式例中，设想了位置检测装置103的水平方向的长度比位置检测面的水平方向的一边长度短的情况。即、对摄像单元112及113位于比位置检测面的左右两端靠内侧的情况进行了说明。但也可以如图15所示，摄像单元112及113位于位置检测面的左右两端。

在该配置的情况下，摄像单元112及113的摄像范围均为大约90度为宜。因此，摄像单元(左)112对规定位置检测面的下边及右边的反射框104的各反射面进行摄像。另一方面，摄像单元(右)113对规定位置检测面的左边及下边的反射框104的各反射面进行摄像。

(电子黑板系统3)

上述的两个电子黑板系统设想了反射框104均相对于位置检测面固定设置的情况。在此，对通过将反射板12单元化，使用者自身能够自由地变更位置检测面的规格的类型的电子黑板系统进行说明。这里，反射面12的长度例如为30cm的固定长度。

图16表示单元型反射板141的使用例。图16所示的单元型反射板141具有在截面L字形状的主体142上粘贴有反射板12(在本说明书中提出的反射板)的结构。此外，反射板12粘贴在相对于壁面131垂直地配置的箱体面上。再有，图16的场合，在壁面侧上配置反射板12。单元型反射板141的背面是平坦的。

图17表示作为安装对象的壁面131适合于包含铁及其他磁性体的场合的单元型反射板141的背面结构。该场合，将磁石143配置在单元型反射板141的背面。此外，安装器具包含将箱体主体勾挂在配置于壁面侧上的卡定器具上的类型的构件、或使用螺钉或钉子安装在壁面上的构件。

图18表示使用了上述的单元型反射板141的位置检测面的结构例。此外，位置检测装置103也相对于壁面131装卸自如，在背面配置有作为安装器具的磁石。

图18的上段是将位置检测面的下面由三个单元型反射板141构成、将位置检测面的右边和左边各由两个单元型反射板141构成的例子。图18的中段是将位置检测面的下面由四个单元型反射板141构成、将位置检测面的右边和左边各由三个单元型反射板141构成的例子。图18的下段是将位置检测面的下面由八个单元型反射板141构成、将位置检测面的右边和左边各由五个单元型反射板141构成的例子。

这样，如果使用单元型反射板141，则不必对位置检测面的每种规格准备框体，能够根据使用者的需要自由地变更位置检测面的规格。另外，通过在单元型反射板141及位置检测装置103的背面配置安装器具，从而能够将任意的壁面作为电子黑板来使用。当然，由于单元型反射板141的各反射面使用具有在上述的方式中所说明的表面结构的反射板12，因此即使位置检测面的规格变更，也能够在其全区域内将位置检测精度维持在高的状态。

此外，在上述的说明中，对按照单元型反射板141的设置张数调整位置检测面的规格的情况进行了说明，但也可以如图19所示，使用长度可变型的单元型反射板145。图19所示的单元型反射板145由在长度方向截面コ字状(U形状)的外侧主体145A、和收放在其内侧且根据需要而可出入的内侧主体145B构成。

不言而喻，在外侧主体145A和内侧主体145B中的作为反射面使用的表面上沿长度方向粘贴有反射板12。另外，在外侧主体145A和内侧主体145B的安装面上分别配置有安装器具。

例如在外侧主体145A的长度为30cm的情况下，内侧主体145B最长可拉出25cm。即、单元型反射板145能够在30cm～55cm的范围调整反射板12的长度。因此，可以灵活地应对设置场所的制约。

<其他方式例>

此外，本发明并不限定于上述的实施例，可包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解并说明本发明而详细地说明的实施例，并不限定于具备所说明的全部结构的方式。另外，也可以将某些实施例的一部分置换为其他实施例的结构，而且也可以在某些实施例的结构上增加其他实施例的结构。另外，也可以对各实施例的结构的一部分追加、删除或置换其他结构。

另外，上述的各结构、功能、处理部、处理机构等也可以通过将它们的一部分或全部作为例如集成电路及其他硬件来实现。另外，上述的各结构、功能等也可以通过信息处理器解释实现各自的功能的程序并执行来实现。即、也可以作为软件来实现。实现各功能的程序、目录、文件等信息能够保存在存储器或硬盘、SSD(Solid State Drive)等存储装置、IC卡、SD卡、DVD等存储媒体中。

另外，控制线及信息线是表示认为在说明上需要的线，并非表示制品上需要的全部的控制线及信息线。可以认为实际上几乎全部结构相互连接。

Claims (8)

1.一种反射板，具有使从光学式的位置检测装置入射的照明光向入射方向循环反射的反射面，其特征在于，具有：

在宽度方向具有相同的截面三角形状的凹凸图形在反射板的长度方向上连续地出现的表面结构；以及

在上述凹凸图形的至少一方斜面上均匀地配置有反射玻璃珠的循环反射层。

2.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

上述反射面形成于相对于上述反射板的基体面呈凸形状的图形面上。

3.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

上述反射面形成于相对于上述反射板的基体面呈凹形状的图形面上。

4.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

上述三角形的高度在1.2mm以下。

5.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

上述三角形为等腰三角形。

6.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

上述三角形为左右非对称。

7.根据权利要求1所述的反射板，其特征在于，

是自由组合的单元型的反射板。

8.一种反射框，沿位置检测面的左边、下边、右边这三边配置有反射面，该反射面将从光学式的位置检测装置入射的照明光向入射方向循环反射，上述反射框的特征在于，

至少在位置检测面的左边及右边的框体上配置有权利要求1所述的反射板。

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