JP2005174102A - ライトペン - Google Patents

Abstract

【課題】 発光部の電源を具備させる必要を無くして軽量化し、使いやすいライトペンを提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ（発光部）２２と、電磁誘導でエネルギーを受けることによって起電するコイル（起電部）２３と、このコイル２３からＬＥＤ２２に通電する回路（通電手段）２７と、この回路２７の導通をＯＮ／ＯＦＦする筆圧スイッチ２６とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ペン型の発光装置として用いられるライトペンに係り、さらに、プレゼンテーション用の資料提示装置に好適なライトペンに関する。

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）。

これらの出願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となって先端の発光部が発光し、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）。

特開２０００−１３２３２７号公報

上記のようにペン先のＬＥＤや電球といった発光部を発光させるためには、バッテリ等の電源を備える必要があるので、ペン自体が重くなり、使いにくいという不満が生じる。また、外部から電源を供給すれば電源は不要となるが、その場合には、操作性を著しく低下させる電源コードが必要となる。

よって本発明は、電源を搭載させたり電源コードを接続させたりする必要がなく、軽く、かつ小型であることから快適な使用感を味わうことができるライトペンを提供することを目的としている。

本発明のライトペンは、光を発する発光部と、電磁誘導でエネルギーを受けることによって起電する起電部と、この起電部から発光部に通電する通電手段と、この通電手段の導通をＯＮ／ＯＦＦするスイッチとを備えることを特徴としている。

本発明のライトペンによれば、電磁波の電磁誘導によって起電部が起電し、この状態からスイッチをＯＮにすると発光部に通電し、発光部が発光する。すなわち、発光のための電源供給手段としてバッテリ等の電源や外部電源に接続するための電源コードといったものが不要であり、このため、電池切れ、あるいは断線等の故障といった不具合が起こらず、しかも軽量小型に構成することができるので、快適に使用することができる。

また、本発明では、上記のライトペンを資料提示装置に好適に使用することができる。その発明としては、資料が載置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、資料載置台に載置された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を備えた資料提示装置に用いられ、資料に対して発光によってポインティングするライトペン資料提示装置用ライトペンであって、資料提示装置は、少なくとも資料載置台上に電磁波を発生させる電磁波発生手段を備えており、当該ライトペンは、電磁波発生手段が発生する電磁波の電磁誘導によって起電する起電部と、この起電部から発光部に通電する通電手段と、この通電手段の導通をＯＮ／ＯＦＦするスイッチとを備えることを特徴としている。

この発明によれば、例えば資料載置台上に置いた資料に発光する発光部を当てることにより、資料にポインティングする状態が撮像部で撮影され、表示装置に表示される。ポインティングのツールとしては、レーザポインタ等、スクリーンに光を直接投射する型式のものが一般的であるが、本発明では、資料または資料載置台にライトペンを当てて発光指示することができるので、安全であり、また、手ぶれも発生しない。また、ライトペンは、上述した理由により快適に使用することができる。

上記資料提示装置用ライトペンとしては、ポインティング方式の具体例として次の形態を含む。すなわち、資料提示装置は、撮像部による撮影画像または他の画像が表示され、その画像表示面上に電磁波発生手段によって電磁波が発生されるモニタを備えるとともに、撮像部が該モニタを撮影可能に設けられ、さらに、取り込んだ画像の画像処理を行う制御部を備えており、資料載置台上およびモニタの画像表示面に仮想スクリーンが設定され、ライトペンの発光部によって資料載置台上またはモニタの画像表示面上に設定された仮想スクリーンに対し発光指示することにより、発光点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点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が反映されることを特徴とする。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。また、ポインタ機能とは、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。

本発明のライトペンのスイッチは、ペンの一部を所定方向に押し付けるか、または所定の対象物に近接させることによりＯＮとなるスイッチ機構である形態を採用することができる。このスイッチ機構としては、ペン先を資料載置台等に押し当てるとＯＮになる筆圧スイッチ等が挙げられる。

本発明のライトペンによれば、発光のための電源供給手段としてバッテリ等の電源や外部電源に接続するための電源コードといったものが不要であり、このため、電池切れ、あるいは断線等の故障といった不具合が起こらず、しかも軽量小型に構成することができるので、快適に使用することができる。また、本発明の資料提示装置用ライトペンは同様の効果を奏することに加え、安全に使用することができるとともに、手ぶれの発生が抑えられる。

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。

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。

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。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（表示装置）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る。

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。

資料提示装置３０のアーム４１には、電磁波を発生する電磁波発生装置（電磁波発生手段）３１が設けられている。この電磁波発生装置３１は、支柱部４１ａの前面の適宜箇所に配置されており、この電磁波発生装置３１が作動すると、資料載置台４０の上方、かつ開いたモニタ６０の前方に、所定周波数の電磁波層が形成される。

ライトペン１は、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に示すように、持ち手部分となる細長い円筒状の本体部１０を備えており、この本体部１０の先端（図３で左端）に、先端部１１が取り付けられている。先端部１１は、本体部１０に取り付けられる短い円筒状のスイッチハウジング２０と、このスイッチハウジング２０の先端側に設けられた透明な樹脂製の円錐状キャップ２１と、このキャップ２１の先端に内蔵されたＬＥＤ２２とを備えている。

キャップ２１は、スイッチハウジング２０に対して、軸方向に摺動し、かつ、該スイッチハウジング２０内に収納された図示せぬバネによって先端方向に常に付勢されるように組み込まれている。スイッチケースは、例えば自身の外周面に形成された雄ねじを、本体部１０の先端開口部の内周面に形成された雌ねじに螺合するなどの手段により、着脱可能に本体部１０に取り付けられる。

キャップ２１の先端に内蔵されたＬＥＤ２２は、赤外光を含む光を発する発光体であり、該ＬＥＤ２２に流れる電流を適正値に制限する電流制御素子（抵抗器）がパッケージされた発光ダイオードユニットが好適に用いられる。このＬＥＤ２２は、図４に示すように、起電部であるコイル２３、ダイオード２４、コンデンサ２５および筆圧スイッチ２６を備えた回路（通電手段）２７に組み込まれている。この回路２７は、筆圧スイッチ２６を除いた要素がキャップ２１内に樹脂モールドされており、筆圧スイッチ２６はスイッチハウジング２０内に配されている。

コイル２３は、上記電磁波発生装置３１によって発生する電磁波を受けると電磁誘導によって起電する。筆圧スイッチ２６は、通常はＯＦＦとなっており、上記バネに抗してキャップ２１をスイッチハウジング２０側に押して僅かにスライドさせると接続させられてＯＮになり、押す力を解除するとキャップ２１がバネによって元の位置に戻り、通常の状態すなわちＯＦＦになるよう構成されている。コイル２３が起電した状態で筆圧スイッチ２６がＯＮになると、コイル２３からＬＥＤ２２に導通し、ＬＥＤ２２が発光する。

このライトペン１を使用するには、中空の本体部１０を持ち、ペン先（キャップ２１の先端）をある程度以上硬いものに押し当てる。この状態で、コイル２３が電磁波を受けて起電している状況の場合に、ＬＥＤ２２が発光する。すなわち、ペン先が押し当てられると、本体部１０およびスイッチハウジング２０が先端側にスライドして筆圧スイッチ２６がＯＮになり、ＬＥＤ２２が発光する。そして、押す力を緩めるとバネの弾性で本体部１０およびスイッチハウジング２０が元の位置に戻り、スイッチ２７がＯＦＦになってＬＥＤ２２は消光する。筆圧スイッチ２６がＯＮの状態であっても、コイル２３が電磁波を受けずに起電していない状況では、ＬＥＤ２２は発光しない。

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Ｄ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、電磁波発生装置３１を作動させた状態として、資料Ｄ中の指示したい部分にライトペン１の先端を押し当てる。電磁波発生装置３１によって発生している電磁波層内にライトペン１が入っているので、コイル２３は起電しており、このため、上記の作用でＬＥＤ２２が発光する。

発光状態のＬＥＤ２２の画像は、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ＬＥＤ２２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。ライトペン１の先端を押し付ける力を緩めるか解除すると、筆圧スイッチ２６はＯＦＦとなってＬＥＤ２２が消光し、ポイント画像は消える。

上記実施形態のライトペン１によれば、電磁波の発生領域である資料提示装置３０の資料載置台４０上に近付けると、コイル２３が起電し、その状態で筆圧スイッチ２６をＯＮにすると、コイル２３からＬＥＤ２２に通電し、ＬＥＤ２２が発光する。このような構成により、ライトペン１には、バッテリ等の電源を搭載させたり、外部電源に接続するための電源コードといった電源供給手段が不要となる。その結果、電池切れ、あるいは断線等の故障といった不具合が起こらず、しかも軽量小型に構成することができるので、快適に使用することができる。また、資料Ｄにライトペン１で発光指示するので、安全であり、また、手ぶれも発生しない。

また、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ＬＥＤ２２のみを撮影することができ、このため、制御部４２にＬＥＤ２２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。さらに、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といった利点もある。

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、モニタ６０にも仮想スクリーンを生成してモニタ６０を撮像部５０で撮影し、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。

上記実施形態のライトペン１は、本発明を鉛筆型の発光指示デバイスとした例であるが、本発明はこのような形態に限られず、例えば図５に示すタイプに応用することができる。図５（ａ）は、指サック２ａにＬＥＤ２２を取り付けた指サック型の発光指示デバイス２、図５（ｂ）は、指に填めるリング３ａにＬＥＤ２２を取り付けた指輪型の発光指示デバイス３、図５（ｃ）は、付け爪４ａにＬＥＤ２２を取り付けた付け爪型の発光指示デバイス４をそれぞれ示している。これらのデバイス２〜４は、電磁波を受けると電磁誘導により起電してＬＥＤ２２に電力を供給するコイルを備えており、ＬＥＤ２２を発光／消光させるスイッチは特に備えていない。したがって、電磁波が発生している領域内に存在させるだけでＬＥＤ２２が発光し、その領域外では、ＬＥＤ２２は消光する。

本発明の実施形態に係るライトペンおよび資料提示装置の斜視図である。 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。 本発明の実施形態に係るライトペンの斜視図である。 ライトペンの先端部に内蔵される回路を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１…ライトペン、１０…本体部、２２…ＬＥＤ（発光部）、２３…コイル（起電部）、 ２６…筆圧スイッチ、２７…回路（通電手段）、３０…資料提示装置、
３１…電磁波発生装置（電磁波発生手段）、４０…資料載置台、
４１…アーム（支持部材）、４２…制御部、４３…画像出力部、５０…撮像部、
５２…光学フィルタ、６０…モニタ、７０…液晶プロジェクタ（表示装置）、
Ｄ…資料、Ｓ…仮想スクリーン。

Claims (4)

1. 光を発する発光部と、電磁誘導でエネルギーを受けることによって起電する起電部と、この起電部から前記発光部に通電する通電手段と、この通電手段の導通をＯＮ／ＯＦＦするスイッチとを備えることを特徴とするライトペン。
2. 資料が載置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、前記資料載置台に載置された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を備えた資料提示装置に用いられ、前記資料に対して発光によってポインティングするライトペン資料提示装置用ライトペンであって、
   前記資料提示装置は、少なくとも前記資料載置台上に電磁波を発生させる電磁波発生手段を備えており、
   当該ライトペンは、前記電磁波発生手段が発生する電磁波の電磁誘導によって起電する起電部と、この起電部から前記発光部に通電する通電手段と、この通電手段の導通をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ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。
3. 前記資料提示装置は、前記撮像部による撮影画像または他の画像が表示され、その画像表示面上に前記電磁波発生手段によって電磁波が発生されるモニタを備えるとともに、前記撮像部が該モニタを撮影可能に設けられ、さらに、取り込んだ画像の画像処理を行う制御部を備えており、
   前記資料載置台上および前記モニタの画像表示面に仮想スクリーンが設定され、
   前記ライトペンの発光部によって前記資料載置台上または前記モニタの画像表示面上に設定された前記仮想スクリーンに対し発光指示することにより、発光点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前記発光点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が反映されることを特徴とする請求項２に記載の資料提示装置用ライトペン。
4. 前記スイッチは、ペンの一部を所定方向に押し付けるか、または所定の対象物に近接させることによりＯＮとなるスイッチ機構であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のライトペン。
   
   

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