JP2000284895A - 座標入力ペン並びにそれを用いた電子ボード、座標入力システム及び電子ボードシステム - Google Patents

座標入力ペン並びにそれを用いた電子ボード、座標入力システム及び電子ボードシステム

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JP2000284895A
JP2000284895A JP9291899A JP9291899A JP2000284895A JP 2000284895 A JP2000284895 A JP 2000284895A JP 9291899 A JP9291899 A JP 9291899A JP 9291899 A JP9291899 A JP 9291899A JP 2000284895 A JP2000284895 A JP 2000284895A
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infrared
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Yutaka Usuda
裕 臼田
Ichiro Takeuchi
一郎 竹内
Sueo Amamiya
季男 雨宮
Jun Namiki
純 並木
Naoki Miyauchi
直城 宮内
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    • G06F3/03545—Pens or stylus

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示板の歪みや座標入力ペンの傾き等があって
も安定なペン位置の検出が可能な赤外線検出方式の座標
入力ペンを提供する。 【解決手段】軸部３３の先端に表面が粗面の透明な円錐
形状の光拡散部３１を配置し、光拡散部３１の内部に散
乱された赤外線を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの情
報入力装置として用いられる電子ボード、座標入力シス
テム及びそれらに用いられる赤外線検出方式の座標入力
ペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータの情報入力装置として用い
られるものの一つに電子ボードがある。電子ボードは、
コンピュータの表示画面出力を、プロジェクタによりボ
ード（スクリーン）の前面又は背面から投影し、ボード
上での座標入力ペンの指示位置あるいは、ボード上で座
標入力ペンがなぞった軌跡を、座標データとして取り込
む機能を有するものである。
【０００３】電子ボードには、電磁誘導方式、レーザ走
査方式、超音波方式、感圧方式などがある。電磁誘導方
式は、座標入力ペンから発生する交流磁界を、電子ボー
ドに布線した座標検出用のセンサーワイヤ網で受けて、
座標入力ペンの位置を検出する方式である。レーザ走査
方式には、ボードの表面に平行に走査する赤外線ビーム
によって座標入力ペンの位置を検出する方法や、二つの
レーザスキャナによって座標入力ペンの動いた軌跡を走
査する方式等がある。超音波方式は、座標入力ペンから
超音波パルスを発振し、発振された超音波パルスをボー
ドの周辺部に配置した超音波センサが検知するまでの時
間差に基づいて、座標入力ペンの位置を演算する方法で
ある。また、感圧方式は、ボード全面に配置した感圧素
子によって座標入力ペンによる押圧位置を検出する方法
である。
【０００４】これらの方式の中でレーザ走査方式以外で
は次のような問題がある。電磁誘導方式や感圧方式は電
子ボードを透明にできないこと、また、大きなサイズの
電子ボードの製作は実際上及びコスト上困難であるこ
と、感圧方式ではマウスのダブルクリックや右クリック
が利用できないということ、超音波方式は精度がでな
い、またノイズに弱いといったことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】左右に設けた二つのレ
ーザスキャナでスクリーン等の大型表示面を走査して、
座標入力ペンからの反射光によりペン位置を捕捉するレ
ーザ走査方式は、座標入力ペンの先端部についている反
射面で、左右のレーザビームを反射させ、その反射ビー
ムを左右の二つのレーザスキャナで感知し、演算処理し
て座標入力ペンの位置を決めている。あるいは、座標入
力ペンの先端部に設けた光センサで直接捕捉したビーム
信号を演算処理して座標入力ペンの位置を決めている。
このため、スクリーン又は表示板の歪み、変形、文字図
形を書く時の座標入力ペンの傾き等によりレーザビーム
が、座標入力ペンで正確に反射又は受光できず、座標入
力ペンの軌跡をスクリーン又は表示板上に確実に再現で
きないことがある。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、表示板の歪みや変形あるいは座標入力ペンの傾き
等があっても安定なペン位置の検出が可能な赤外線検出
方式の座標入力ペン及び座標入力システムを提供するこ
とを目的とするものである。本発明は、また、座標入力
ペンの軌跡を安定して表示することができる電子ボード
及び電子ボードシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、２本の赤外線走査ビームを座標入力ペンで
反射させて検出する方式や座標入力ペンのペン先に設け
た受光素子によって直接受光する方式ではなく、赤外線
走査ビームを座標入力ペン内で拡散させ、直角方向に拡
散した赤外線ビームを検知する方式を採用した。この
時、赤外線走査ビームを確実に感知できるように、座標
入力ペンの先端部に円錐形の赤外線拡散部材を設け、そ
の拡散部材でペン軸方向にほぼ直角に拡散したビームの
みを検知し、かつ座標入力ペンの検知部分を軸方向に長
くして、スクリーン等の表示板の歪み、あるいは座標入
力ペンの傾き等があっても確実に入力ビームを検知し、
座標入力ペンの動作軌跡を正確に再現できるようにし
た。また、赤外線走査ビームの検出信号を利用して軸部
の一部あるいは全体を発光させるようにし、使用者が座
標入力ペンによる赤外線ビームの検知状態を常に把握で
きるようにして、座標入力ペンの使い勝手の向上を図っ
た。
【０００８】すなわち、本発明による座標入力ペンは、
表示板の表面に平行に２個所から回転走査される２本の
赤外線ビームを検出してペンの位置座標を特定し座標入
力を行うための座標入力ペンにおいて、軸部と、軸部の
先端に配置された表面が粗面の透明な円錐形状の光拡散
部と、光拡散部の内部に散乱された赤外線を検出する受
光素子とを備えることを特徴とする。本発明による座標
入力ペンは、ペン先が電子ボードに触れていなくても、
光拡散部が２本の赤外線走査ビームを遮ることができる
程度にペン先を電子ボードの表面に接近させれば、座標
入力を行うことができる。
【０００９】また、軸部に赤外線ビームの受光状態を可
視表示する表示部を備えることが好ましい。この表示部
により、座標入力ペンが２本の赤外線走査ビームを交互
に受光している正常状態にあるか、又は２本の赤外線走
査ビームのうちの一方しか受光していない異常状態にあ
るかを可視表示させることも可能である。
【００１０】また、座標入力ペンに、パソコン用マウス
の左クリック、右クリック、ダブルクリック、または、
パソコン用キーボードの任意のキー入力（例えば、エン
ター器入力）に相当する信号を出力することのできる機
能を付することもできる。これは、例えば座標入力ペン
の軸部にマウスボタンに相当するボタンを設けることで
実現できる。
【００１１】さらに、座標入力ペンに筆記手段を内蔵
し、表示板上に筆記手段による軌跡を残すと同時に座標
入力を行うことができるように構成することも可能であ
る。筆記具としては、水性マーカ、チョーク、鉛筆、ク
レヨン等を使用することができる。
【００１２】本発明の座標入力ペンは赤外線検出方式の
電子ボードの座標入力デバイスとして用いることがで
き、その場合には、電子ボードの２ケ所に設けた回転ミ
ラーのビーム回転角度信号と、座標入力ペンからのビー
ム検出信号を、無線又は有線により電子ボードの信号制
御部に送り、信号制御部でこれらの信号を演算して座標
入力ペンの位置を特定し、スクリーン等の表示板上にペ
ン軌跡を表示するようにシステムが構成される。
【００１３】本発明による座標入力システムは、交互に
赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査
ビーム発生手段と、第１の赤外線走査ビーム発生手段に
よって発生された赤外線走査ビームを検出して第１の基
準信号を発生する第１の基準センサと、第２の赤外線走
査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビーム
を検出して第２の基準信号を発生する第２の基準センサ
と、第１の赤外線走査ビーム発生手段から発生された赤
外線走査ビームを検出したとき第１の検出信号を発生
し、第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生された赤
外線走査ビームを検出したとき第２の検出信号を発生す
る前述の座標入力ペンと、第１の基準センサから発生さ
れた第１の基準信号、第２の基準センサから発生された
第２の基準信号、及び座標入力ペンから発生された第１
及び第２の検出信号を受信し、座標入力ペンの座標位置
信号を出力する信号制御部とを備えることを特徴とす
る。
【００１４】信号制御部は、座標入力ペンからの検出信
号を有線によって受信してもよいし、無線によって受信
してもよい。また、信号制御部は、第１の基準信号と第
１の検出信号の検出時間差により、第１の赤外線走査ビ
ーム発生手段と第１の基準センサを結ぶ直線と、第１の
赤外線走査ビーム発生手段と座標入力ペンを結ぶ直線の
なす角度を求め、また、第２の基準信号と第２の検出信
号の検出時間差により、第２の赤外線走査ビーム発生手
段と第２の基準センサを結ぶ直線と、第２の赤外線走査
ビーム発生手段と座標入力ペンを結ぶ直線のなす角度を
求め、第１の赤外線走査ビーム発生手段と第２の赤外線
走査ビーム発生手段との間の距離と前記２つの角度に基
づいて座標入力ペンの座標位置を算出することができ
る。
【００１５】本発明による電子ボードは、表示板と、表
示板の縁部の２箇所に配置されて表示板の表面に平行に
回転する赤外線走査ビームを交互に発生する第１及び第
２の赤外線走査ビーム発生手段と、表示板の縁部に配置
され第１の赤外線走査ビーム発生手段によって発生され
た赤外線走査ビームを検出して第１の基準信号を発生す
る第１の基準センサと、表示板の縁部に配置され第２の
赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走
査ビームを検出して第２の基準信号を発生する第２の基
準センサと、第１の赤外線走査ビーム発生手段から発生
された赤外線走査ビームを検出したとき第１の検出信号
を発生し、第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生さ
れた赤外線走査ビームを検出したとき第２の検出信号を
発生する前述の座標入力ペンと、第１の基準センサから
発生された第１の基準信号、第２の基準センサから発生
された第２の基準信号、及び座標入力ペンから発生され
た第１及び第２の検出信号を受信し、表示板上における
座標入力ペンの座標位置信号を出力する信号制御部とを
備えることを特徴とする。
【００１６】この電子ボードと、電子ボードの信号制御
部から発生される座標位置信号が入力されるコンピュー
タと、コンピュータに接続され座標入力ペンの座標位置
信号で指示された表示板上の位置にマークを表示する表
示手段とを備えることで、あたかも座標入力ペンで直接
表示板上に書き込みをしたかのように表示板上に座標入
力ペンのなぞった軌跡を表示することのできる電子ボー
ドシステムが実現される。表示板としては、リアプロジ
ェクタ用スクリーン、フロントプロジェクタ用スクリー
ン、プラズマディスプレイ、フラットブラウン管、ディ
スプレー機能のない既存のホワイトボード、黒板等、任
意のものを用いることができる。表示板としてスクリー
ン、ホワイトボード、黒板などディスプレー機能のない
ものを用いる場合には、リアプロジェクタやフロントプ
ロジェクタなどのプロジェクタをマーク表示手段として
用い、表示板としてプラズマディスプレイやフラットブ
ラウン管などの表示機能を有するものを用いる場合に
は、その表示板自体を表示手段として利用すればよい。
【００１７】また、水性マーカやチョーク等の筆記具を
内蔵した座標入力ペンを使用する場合には、ホワイトボ
ードや黒板などの一つの側部に沿って、回転走査する赤
外線走査ビームを発生する一対の赤外線走査ビーム発生
装置と、各赤外線走査ビーム発生装置から発生される赤
外線走査ビームを固定位置で検出する一対の基準センサ
を取り付け、座標入力ペンからの信号が入力されてその
座標位置信号を出力される信号制御部を付設することに
より、ホワイトボードに水性マーカで書いた文字や図形
あるいは黒板にチョークで書いた文字や図形等のデータ
を、筆記具の軌跡を表す連続する座標位置の情報として
コンピュータ等に簡便に取り込むことが可能になる。こ
の時、座標入力ペンは、筆記具の軌跡の座標位置の取り
込み開始と取り込み終了を信号制御部に知らせるための
ボタン等を備えるのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は赤外線検出電子ボードの構
成例を示すブロック図、図２は信号の流れを説明するた
めの信号系統図である。図示した赤外線検出電子ボード
は、キャラクタ及びグラフィツク画面を表示する表示板
１１、表示板１１の左右上部に設けられた赤外線走査ビ
ーム発生部１２ａ，１２ｂ、赤外線ビームを検出する座
標入力ペン１３、座標入力ペン１３の位置を決定する信
号制御部１４、座標入力ペンの軌跡を表示させるパーソ
ナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１５、画面
表示用プロジェクタ１６、及び基準位置を決める基準セ
ンサ１７ａ，１７ｂを備えている。表示板１１は、リア
プロジェクタ用スクリーン、フロントプロジェクタ用ス
クリーン、プラズマディスプレイ、フラットブラウン
管、ディスプレー機能のない既存のホワイトボード、黒
板等、任意のものとすることができる。
【００１９】赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂ
は、例えば図３に略示するように、赤外線レーザ２１
と、一定速度で回転する赤外線ビーム走査用のポリゴン
ミラー２２を含む構成とすることができる。赤外線走査
ビーム発生部１２ａ，１２ｂは、表示板１１の表面を一
定の角速度で走査する赤外線ビーム１８ａ，１８ｂを交
互に発生する。すなわち、一方の赤外線走査ビーム発生
部１２ａから発生された赤外線ビーム１８ａが表示板１
１の表面を走査しているとき、他方の赤外線走査ビーム
発生部１２ｂは赤外線ビームを発生せず、逆に赤外線走
査ビーム発生部１２ｂから発生された赤外線ビーム１８
ｂが表示板１１の表面を走査しているとき他方の赤外線
走査ビーム発生部１２ａは赤外線ビームを発生しない。
従って、座標入力ペン１３に２本の赤外線ビーム１８
ａ，１８ｂが同時に入射することはない。
【００２０】図４は、座標入力ペンの構成例を示す模式
図である。座標入力ペン１３は、表示板１１上を走査す
る赤外線ビーム１８を受ける光拡散部３１と、光拡散部
３１の先端に付設されたフェルト製のペン先３２と、軸
部３３とからなっている。光拡散部３１は、２ｃｍ程度
の長さを有することが望ましい。光拡散部３１の先端に
フェルト製のペン先３２を設けることは必ずしも必要で
はないが、ペン先が当たることでスクリーンなどの表示
板１１が破損するのを避けるためにはあった方がよい。
軸部３３には、光拡散部３１が赤外線ビーム１８を受光
しているとき発光して座標入力ペン１３の受光状態を表
示する受光状態表示部３４が設けられている。
【００２１】図５は、光拡散部の詳細図である。光拡散
部３１は赤外線に透明な材料例えばアクリル等のプラス
チックやガラス製のほぼ円錐形のブロックからなり、表
面は赤外線ビーム１８を光拡散部３１内で上方（軸方
向）に向けて散乱できるように粗面とされている。ま
た、円錐の底面に相当する平面３５には小穴３６が設け
られ、その小穴３６に受光面４２側を下方に向けてフォ
トダイオード４１が埋め込まれている。座標入力ペン１
３と交差した赤外線ビーム１８は、座標入力ペン先端部
の円錐形をした光拡散部３１の表面（粗面）にて散乱さ
れて、光拡散部３１の内部を全体として上方（軸方向）
に進行し、フォトダイオード４１の受光面４２で受光さ
れる。ここで、フォトダイオード４１の受光面４２の前
面に赤外線のみを透過し可視光線を遮断するフイルタを
設置することにより、室内の陽光の状態など座標入力ペ
ン１３を使用している環境の状態に依存せず赤外線ビー
ム１８を正確に検出することが可能とする。
【００２２】図６は、受光状態表示部３４が設けられて
いる箇所における軸部３３の構造の一例を示す断面模式
図である。受光状態表示部３４は、例えば表面が粗面に
なったリング状のアクリル樹脂で構成されており、内面
の一部に形成された凹部に発光ダイオード４５が固定さ
れている。発光ダイオード４５が発光するとき、リング
状の受光状態表示部３４は導光路のように作用して全体
が淡く輝いて見え、この受光状態表示部３４の発光によ
り座標入力ペン１３の光拡散部３１が確実に赤外線ビー
ム１８を捕捉していることを確認することができる。な
お、受光状態表示部３４は、そこからの発光が光拡散部
３１に入射してフォトダイオード４１に誤信号を生じさ
せることがなければ軸部３３のどこに設けてもよく、軸
部３３の全体を受光状態表示部とすることも可能であ
る。図７は、本発明の座標入力ペンによる赤外線ビーム
の受光状態を説明する図である。図７（ａ）は表示板の
表面にひずみがある場合の受光状態を示し、図７（ｂ）
は座標入力ペンが傾いたときの受光状態を示す。
【００２３】図７（ａ）に示すように、赤外線ビーム１
８は、表示板１１に対して座標入力ペン１３が予め定め
られた位置関係にあるとき検知されるように設計されて
いる。いま、表示板１１が実線で示す本来の位置から破
線１１ａで示すように変形したとする。この場合、座標
入力ペン１３ａは、赤外線ビーム１８の走査面に対して
位置ずれを起こすことになるが、光拡散部（矢印の三角
形の部分）を例えば２ｃｍ程度の長さにすることによ
り、通常生じる表示板の変形にも十分対応できる。ま
た、図７（ｂ）に示すように、手書き入力中に座標入力
ペン１３が表示板１１に垂直な状態から１３ｂ、１３ｃ
のように傾いた場合でも、光拡散部（矢印の三角形の部
分）を例えば２ｃｍ程度の長さにすることにより、座標
入力ペンの傾きが４５°程度となっても赤外線ビーム１
８を正常に受光、検出することができる。
【００２４】座標入力ペンを用いた文字や図形の手書き
入力時には、ある程度スクリーン等の表示板に歪みや変
形が生じたり、表示板に対して座標入力ペンが傾斜する
ことが避けられない。この点、本発明による座標入力ペ
ン１３は光拡散部３１、すなわち座標入力ペンの赤外線
ビーム検知部を軸方向に長くとることができるため、表
示板１１の歪みや変形あるいは座標入力ペン１３の傾き
等があっても赤外線ビーム１８を確実に検知でき、座標
入力ペン１３の軌跡を正確に再現することができる。
【００２５】図８は、座標入力ペンの内部に備えられて
いる信号検出回路の概略図である。図は、座標入力ペン
１３の出力を信号制御部１４に無線で送信する場合の回
路例を示す。フォトダイオード４１による検出信号は増
幅器４６で増幅され、変調器４７で変調された後、出力
増幅器４８で出力増幅され、アンテナ４９から送信され
る。座標入力ペン１３が有線で信号を伝達するタイプの
場合には、出力増幅器４８の出力はコードを介して信号
制御部１４に伝達される。
【００２６】一方、増幅器４６の出力は、タイマー５１
を動作させ、例えば持続時間０．５秒程度の直流又は交
流出力を発生させ、それを出力増幅器５２で増幅し発光
ダイオード４５を発光させる。発光ダイオード４５が発
光すると、例えば表面が粗面になったリング状のアクリ
ル樹脂からなる軸部３３の受光状態表示部３４が光を発
し、使用者は座標入力ペン１３によって赤外線走査ビー
ム１８が捕捉されていることを確認することができる。
このとき、発光ダイオード４５として、例えば赤色、緑
色の２色発光できる発光ダイオードを使用し、座標入力
ペン１３のフォトダイオード４１が左右の赤外線走査ビ
ーム発生部１２ａ，１２ｂから発生される赤外線走査ビ
ーム１８ａ，１８ｂを交互に受光しているときは、正常
状態として緑色に発光させ、一方の赤外線走査ビーム１
８ａ又は１８ｂのみを連続して受光しているときは異常
状態として赤色に発光させるようにすれば、一目で座標
入力ペン１３の状況が判る。
【００２７】次に、図１及び図９を参照して、本発明の
座標入力ペンを図１に示す赤外線検出電子ボードと共に
使用した場合の電子ボードシステム全体の信号処理の一
例について説明する。図９は、基準センサによる検出信
号と座標入力ペンによる検出信号の関係を説明するタイ
ムチャートであり、図９（ａ）〜（ｄ）は左側の赤外線
走査ビーム発生部１２ａのビーム発光状態、基準センサ
１７ａの出力、入力ペン１３の検出出力、検知時間をそ
れぞれ表し、図９（ｅ）〜（ｈ）は左側の赤外線走査ビ
ーム発生部１２ｂのビーム発光状態、基準センサ１７ｂ
の出力、入力ペン１３の検出出力、検知時間をそれぞれ
表す。
【００２８】左側の赤外線走査ビーム発生部１２ａは期
間６１に赤外線走査ビーム１８ａを発生し、期間６２で
は赤外線走査を休止する。右側の赤外線走査ビーム発生
部１２ｂは、期間７１に赤外線走査を休止し、期間７２
に赤外線走査ビーム１８ｂを発生する。このようにし
て、左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂは交
互に走査ビームを発生する。
【００２９】左側の赤外線走査ビーム発生部１２ａから
発生された赤外線ビーム１８ａが基準センサ１７ａに入
射すると、基準センサ１７ａは信号制御部１４に信号６
３を出力する。その後、表示板１１の表面を走査する赤
外線ビーム１８ａが座標入力ペン１３と交差するとき、
座標入力ペン１３は受光信号６４を発生する。座標入力
ペン１３から発生された受光信号６４は有線又は無線で
信号制御部１４に送られる。信号制御部１４では、基準
センサ１７ａからの検出信号と座標入力ペン１３からの
検出信号６４との間の時間差６５をクロックで計数する
ことで、図１に示す角度αを知る。同様に、右側の赤外
線走査ビーム発生部１２ｂから発生された赤外線ビーム
１８ｂが基準センサ１７ｂに入射すると、基準センサ１
７ｂは信号制御部１４に信号７３を出力する。その後、
表示板１１の表面を走査する赤外線ビーム１８ｂが座標
入力ペン１３と交差するとき、座標入力ペン１３は受光
信号７４を発生し、その受光信号７４は有線又は無線で
信号制御部１４に送られる。信号制御部１４では、２つ
の検出信号７３，７４の間の時間差７５をクロックで計
数することで、図１に示す角度βを知る。
【００３０】信号制御部１４は、角度αと角度βから、
表示板１１の左下隅を原点とする座標入力ペン１３の
（ｘ，ｙ）座標位置を演算処理して、正確なペンの位置
情報をＰＣ１５に出力し、ＰＣ１５はその位置情報に基
づいてプロジェクタ１６により座標入力ペン１３の位置
あるいは軌跡を表示板１１上に表示する。座標入力ペン
１３の（ｘ，ｙ）座標位置は、例えば左右の赤外線ビー
ム発生部１２ａ，１２ｂの間の距離をａ、表示板１１の
左下隅から左側の赤外線走査ビーム発生部１２ａまでの
距離をｂとするとき、次式で計算される。
【００３１】ｘ＝ａtanβ／（tanα＋tanβ） ｙ＝ｂ−ｘtanα 図１０は、マウスボタン付き座標入力ペンの構成例を示
す摸式図である。図１０において図４と同じ機能部分に
は図４と同じ符号を付し、重複する説明を省略する。こ
の座標入力ペン１１３は、軸部３３に２個のボタン６
１，６２を設けたものである。この２個のボタン６１，
６２を操作することにより、パソコン用マウスの左クリ
ック、右クリック、ダブルクリックと同様の動作を行な
うことができる。また、これらのボタンに、パソコン用
キーボードのエンターキーなどの任意のキーの機能を割
り付けることも可能である。
【００３２】図１１は、マウスボタンの信号系統図であ
る。この図は、座標入力ペン１１３と信号制御部１４と
が有線で接続される場合の信号系統図である。右マウス
ボタン６１からの信号及び左マウスボタン６２からの信
号は、増幅器４６で増幅された光検出信号と並列的に信
号制御部１４に入力される。座標入力ペン１１３と信号
制御部１４とが無線（電波）で接続されている場合に
は、マウスボタン６１，６２からの出力信号は、フォト
ダイオード４１からの光検出信号と共に図８に示す変調
器４７に入力され、信号制御部１４で光検出信号とマウ
スボタン信号とが分離される。
【００３３】図１２は、筆記具を内蔵した座標入力ペン
の構成例を示す摸式図である。図１２（ａ）は座標入力
ペンの全体図であり、図１２（ｂ）はペン先の部分を拡
大した断面模式図である。図１２において図４と同じ機
能部分には図４と同じ符号を付し、重複する説明を省略
する。この筆記具内蔵座標入力ペン２１３は、内部に筆
記具７１を備える。筆記具７１としては、例えば水性マ
ーカ、チョーク、鉛筆、クレヨン等を用いることができ
る。図１２の例は、筆記具７１として水性マーカを使用
しており、水性マーカのインクを含浸したフェルト性の
ペン先７２をホワイトボードなどの面に接触させること
で文字や図形を描くことができる。
【００３４】光拡散部１３１は、中心部分に円錐形の空
洞を有し、その空洞部分にペン先７２を有する水性マー
カ７１が挿入され、ペン先７２を外部に露出させた状態
で固定される。この光拡散部１３１の構造では、中心部
分が筆記具に占有される。そのため、光検出用のフォト
ダイオードは光拡散部１３１の中心軸上に設置すること
ができず、中心から偏った非対称な位置に設置されるこ
とになり、１個のフォトダイオードで光拡散部１３１内
に拡散された赤外線ビームを検出しようとすると、赤外
線走査ビームに対する座標入力ペン２１３の姿勢等に依
存して検出状態が不安定になることがある。また、光拡
散部１３１の内部に散乱された赤外線ビームの検出効率
も低下する。
【００３５】この例では、２個のフォトダイオード４１
ａ，４１ｂを、円錐形光拡散部１３１の底面に相当する
面に、中心軸に対して対称な位置に設置し、２個のフォ
トダイオード４１ａ，４１ｂの出力を加算して増幅する
ことで、フォトダイオードによる受光量の低下、座標入
力ペンの姿勢にや向きによる感度の不安定の問題を解決
している。フォトダイオードは３個以上設置しても良
い。また、この座標入力ペンはキャップを備え、ペンを
使用しないときはペン先をキャップで覆って水性マーカ
溶液の蒸発を防ぐ。
【００３６】
【発明の効果】本発明によると、表示板の歪みや変形、
座標入力ペンの傾き等があっても座標入力ペンの位置検
出を正確に行うことができる赤外線検出方式の座標入力
ペン及び座標入力システムが得られる。また、本発明に
よると、座標入力ペンの軌跡を安定して表示することが
できる電子ボード及び電子ボードシステムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】赤外線検出電子ボードの構成例を示すブロック
図。
【図２】信号の流れを説明するための信号系統図。
【図３】赤外線走査ビーム発生部の一例の説明図。
【図４】座標入力ペンの構成例を示す模式図。
【図５】光拡散部の詳細図。
【図６】受光状態表示部の箇所における軸部の構造の一
例示す断面模式図。
【図７】本発明の座標入力ペンによる赤外線ビームの受
光状態を説明する図。
【図８】座標入力ペンの内部に備えられている信号検出
回路の概略図。
【図９】基準センサによる検出信号と座標入力ペンによ
る検出信号の関係を説明するタイムチャート。
【図１０】マウスボタン付き座標入力ペンの構成例を示
す摸式図。
【図１１】マウスボタンの信号系統図。
【図１２】筆記具付き座標入力ペンの構成例を示す摸式
図。
【符号の説明】
１１…表示板、１２ａ，１２ｂ…赤外線走査ビーム発生
部、１３…座標入力ペン、１４…信号制御部、１５…パ
ーソナルコンピュータ、１６…画面表示用プロジェク
タ、１７ａ，１７ｂ…基準センサ、１８，１８ａ，１８
ｂ…赤外線ビーム、３１…光拡散部、３２…ペン先、３
３…軸部、３４…受光状態表示部、３５…平面、３６…
小穴、４１，４１ａ，４１ｂ…フォトダイオード、４２
…受光面、４５…発光ダイオード、４６…増幅器、４７
…変調器、４８…出力増幅器、４９…アンテナ、５１…
タイマー、５２…出力増幅器、６１，６２…マウスボタ
ン、７１…筆記具、７２…ペン先、１３１…光拡散部、
１１３…マウスボタン付き座標入力ペン、２１３…筆記
具内蔵座標入力ペン
フロントページの続き (72)発明者 雨宮 季男 東京都西多摩郡瑞穂町箱根ヶ崎西松原13− 24 (72)発明者 並木 純 東京都東村山市栄町３−１−28 (72)発明者 宮内 直城 東京都調布市染地２−８−３ Ｂ−112 Ｆターム(参考） 5B068 AA04 AA15 AA36 BB20 BC05 BD02 BD09 BD21

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示板の表面に平行に２個所から回転走
    査される２本の赤外線ビームを検出してペンの位置座標
    を特定し座標入力を行うための座標入力ペンにおいて、 軸部と、前記軸部の先端に配置された表面が粗面の透明
    な円錐形状の光拡散部と、前記光拡散部の内部に散乱さ
    れた赤外線を検出する受光素子とを備えることを特徴と
    する座標入力ペン。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の座標入力ペンにおいて、
    前記軸部に赤外線ビームの受光状態を可視表示する表示
    部を備えることを特徴とする座標入力ペン。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の座標入力ペンにお
    いて、パソコン用マウスの左クリック、右クリック、ダ
    ブルクリック、または、パソコン用キーボードの任意の
    キー入力に相当する信号を出力することのできる機能を
    有することを特徴とする座標入力ペン。
  4. 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の座標入力ペン
    において、筆記手段を内蔵し、前記表示板上に前記筆記
    手段による軌跡を残すと同時に座標入力を行うことがで
    きることを特徴とする座標入力ペン。
  5. 【請求項５】 交互に赤外線走査ビームを発生する第１
    及び第２の赤外線走査ビーム発生手段と、 前記第１の赤外線走査ビーム発生手段によって発生され
    た赤外線走査ビームを検出して第１の基準信号を発生す
    る第１の基準センサと、 前記第２の赤外線走査ビーム発生手段によって発生され
    た赤外線走査ビームを検出して第２の基準信号を発生す
    る第２の基準センサと、 前記第１の赤外線走査ビーム発生手段から発生された赤
    外線走査ビームを検出したとき第１の検出信号を発生
    し、前記第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生され
    た赤外線走査ビームを検出したとき第２の検出信号を発
    生する請求項１，２又は３記載の座標入力ペンと、 前
    記第１の基準センサから発生された第１の基準信号、前
    記第２の基準センサから発生された第２の基準信号、及
    び前記座標入力ペンから発生された第１及び第２の検出
    信号を受信し、前記座標入力ペンの座標位置信号を出力
    する信号制御部と、 を備えることを特徴とする座標入力システム。
  6. 【請求項６】 表示板と、 前記表示板の縁部の２箇所に配置されて前記表示板の表
    面に平行に回転する赤外線走査ビームを交互に発生する
    第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段と、 前記表示板の縁部に配置され前記第１の赤外線走査ビー
    ム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出
    して第１の基準信号を発生する第１の基準センサと、 前記表示板の縁部に配置され前記第２の赤外線走査ビー
    ム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出
    して第２の基準信号を発生する第２の基準センサと、 前記第１の赤外線走査ビーム発生手段から発生された赤
    外線走査ビームを検出したとき第１の検出信号を発生
    し、前記第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生され
    た赤外線走査ビームを検出したとき第２の検出信号を発
    生する請求項１，２又は３記載の座標入力ペンと、 前
    記第１の基準センサから発生された第１の基準信号、前
    記第２の基準センサから発生された第２の基準信号、及
    び前記座標入力ペンから発生された第１及び第２の検出
    信号を受信し、前記表示板上における前記座標入力ペン
    の座標位置信号を出力する信号制御部と、 を備えることを特徴とする電子ボード。
  7. 【請求項７】請求項６記載の電子ボードと、前記電子ボ
    ードの信号制御部から発生される座標位置信号が入力さ
    れるコンピュータと、前記コンピュータに接続され前記
    座標入力ペンの座標位置信号で指示された前記表示板上
    の位置にマークを表示する表示手段とを備えることを特
    徴とする電子ボードシステム。
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