JP2008165384A - 座標入力用システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の座標入力用システムは、可視領域で透明であり、所望の座標範囲における座標情報を提供可能な座標情報パターン3が透明基材2上に印刷されたシートをディスプレイの前に配置して、座標入力用のセンサと組み合わせて座標入力用透明シート4として用いる際に、シート4が提供する座標情報とディスプレイ上の座標情報を1対1で対応付ける補正を行う座標入力用システムである。
【選択図】図1
Description
ここで、通常は、各ディスプレイの大きさに合わせたパターンを印刷する必要がある。これは、ディスプレイ上の座標とシートが提供する座標を1対1対応にしないと、手書き入力が出来なくなるためであるが、例えば15インチのモニタ向けのシートであれば15インチのモニタの上下左右と対応が取れるパターンをシート上に印刷し、モニタサイズに合わせて切り出す又は打ち抜く必要がある。その場合、現実にはディスプレイのサイズは多岐にわたっているため、製造時には各サイズごとに印刷のための版を切り替える必要があり、生産性が著しく低下すると言う問題があった(図10参照)。
また、各サイズごとのパターンを切り出してシートにする場合、パターンが透明であるため、正確な位置合わせが難しく、シート歩留まりが低下してしまうという問題もあった。
本発明の座標入力用システムによれば、座標入力用透明シートとしては、適用するディスプレイのサイズが異なる座標入力用透明シートであっても用いることができる他、ユーザーが、適当なサイズのものを購入した後、必要に応じて任意の適切なサイズに切り出した又は打ち抜いた座標入力用透明シートも用いることができる。
特に、図1に示すように、座標入力用透明シート4(破線部)が、可視領域で透明であり、所望の座標範囲における座標情報を提供可能な座標情報パターン3が、繰り返しパターンとして透明基材2上に連続印刷されてなる座標入力用透明シートの連続印刷物1から、任意の形状又は大きさのシートとして切り出された又は打ち抜かれたものを用いることができ、これにより、座標入力用透明シートを製造する際に大幅なコストダウンを図ることができる。
また、任意の形状又は大きさのシートとして切り出す方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えばカッターやハサミ、ギロチン刃を使って切り出してもよく、その際に定規や型紙、金型を用いてもよく、また、決まった形状で繰り返し切り出す場合には、所定の形状に設計されたトムソン刃を用いて打ち抜いても良い。
切り出し形状は、矩形以外にも、ディスプレイに設置するための足がかりとなるタブや孔を持たせても良い。
また、シートの表裏や上下左右を間違えないように目印となるような形(例えば頂点の1つの角落とし)を含む形で切り出しても良い。
さらに、座標入力用透明シートの背後にあるディスプレイ装置の視認性を確保するために、シート表面又は内部に反射防止膜等を設けても良い。反射防止膜の材質としては、特に限定されず、通常のディスプレイ用透明シートやレンズの分野において用いられているものが使用できる。例えば、弗化マグネシウム、弗素系樹脂等の低屈折率物質の薄膜と、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム等の高屈折率物質の薄膜とを該低屈折率の薄膜が最表面になる様積層した誘電体多層膜等が代表的なものである。
この赤外線反射材料としては、可視領域で透明(波長380nm〜780nmに於いて平均透過率が60%以上、好ましくは80%程度以上)であり、かつ赤外線反射性能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、コレステリック構造を有する液晶材料、赤外線反射顔料が好ましい。
なお、本発明において、赤外線の波長は特に限定されないが、通常好ましく用いられるのは、特に800〜2500nmの近赤外領域の光である。
前記赤外線反射顔料とは、近赤外線領域で反射を示す(着色)顔料であり、JIS A5759で定義される建築用熱線遮蔽及びガラス飛散防止フィルムで規定されている分光反射率(Rλi)により算出される日射反射率で780〜2100nmの波長領域で積分反射率が50%以上の近赤外線反射着色顔料であり、無機系赤外線反射顔料と有機系赤外線反射顔料に大別される。
前記赤外線反射顔料を用いたインキを印刷する際、透明基板の印刷面を易接着性向上処理すると、インキの印刷性もしくは接着性が向上することから好ましい。易接着性向上処理としては特に限定されず公知の方法によれば良く、例えば、ポリエチレンテレフタレ−トを主体とする樹脂からなるベースフィルムに対応して、易接着層としては、ポリエステル樹脂等が望ましい。
本発明における座標情報パターンは、特許文献1にも例示されており、例えばドットの形状を複数設定し、平面内に於いて、所定範囲内に配置されたこれら複数形状のドットの組み合わせをパターン化したもの、縦横に配置した罫線の太さを変えて、所定範囲内の前記罫線の重なり部分の大きさの組み合わせをパターン化したようなもの、x、y座標の値を直接ドットの縦横の大きさと結びつけたもの等が挙げられるが、特に簡素で好適なものとしては、縦横に等間隔に並ぶ基準点を設定して、この基準点に対して上下左右に変位したドットを配置し、これらドットの当該基準点からの相対的な位置関係を利用する方法が挙げられる。この方法はドットのサイズを小さく一定にできるため入力装置の高分解能化に有利である。
ドットパターンのドット形状は隣接するドットと容易に区別できれば特に制限はなく、通常は、平面視形状が、円、楕円、多角形などの形状が用いられる。またドットの立体形状についても特に制限はなく、通常は、ドットを印刷した基材を巻き取る際に、基材とドットの擦れによる損傷がおき難い点や、ペン型入力端末がこれと接触した際に、抵抗無く滑らかに摺動し、ドットと該端末とが相互に損傷し難い点から、略円盤状であることが好ましいが、半球状や凹面状、多角形状であっても良い。
また、赤外線反射材料として赤外線反射顔料を用いる場合、赤外線反射パターンの印刷厚みは0.1μm以上であれば良いが、通常は1〜20μm程度である。一般的に膜厚が厚いほど反射率は向上するが、着色も濃くなり透明性を損なうので適宜調整する必要がある。
本発明ではこの問題を解決するために、実際に透明シートをディスプレイの前に配置して、座標入力用のセンサと組み合わせて座標入力用透明シートとして用いる際に、該シートが提供する座標情報とディスプレイ上の座標情報を1対1で対応付ける補正を行う。 補正に用いるアルゴリズムとしては、公知の方法を用いれば良く特に限定されない。
以下、その補正方法の例を説明する。
同様に、ディスプレイ座標とはディスプレイを表示装置として用いるコンピュータ等が扱う座標であり、画面の解像度設定などに影響を受けるが,実際のディスプレイのピクセルやドットの数、実際のディスプレイの寸法を示すものではない。例えば同じディスプレイを使用していても、コンピュータが画面解像度を横1024×縦768ピクセルとしている場合と横640×縦480ピクセルとしている場合では、画面右上のディスプレイ座標はそれぞれ(1024,768)及び(640,480)となり異なる。
このときはシートが提供するシート座標が、そのままその下(又は後方)にあるディスプレイ座標になるため、入力センサはコンピュータに対して読み取ったシート座標をそのまま伝えるだけで良い。
しかし、これを厳密に守ると、あらゆるディスプレイに対して一致したサイズのシートを準備する必要があり品揃えやコストが非常にかさむことになる。また、シートを設置する位置や角度がずれたりすると、シート座標とディスプレイ座標がずれてしまい不都合が生じる。
これを解決するには、入力センサが読み取ったシート座標をリアルタイムで(あるいは若干のタイムラグで)その下(又は後方)のディスプレイ座標に変換し、コンピュータに対して入力センサがディスプレイ座標のどの位置を指しているかを伝えてやれば良い。
専用のアプリケーションでこの座標入力シートを利用する場合は、シート座標を必ずしもディスプレイ座標に変換する必要は無く、アプリケーションで利用する座標系に適宜変換も可能である。
ここでは仮に、左下を原点とし、右方向にx軸、上方向にy軸が伸びる座標系を考えるが、座標の数値についてはあくまで一例であり、限定されない。
また、切り出したシート形状もディスプレイ形状も矩形とする。
(1)シート座標パターンの繰り返しが(a0,b0)-(a1,b1)の繰り返しで構成されており、繰り返し部分境界を含まない一部分を横w、縦hの範囲で切り出して使用する場合の補正(図3(a)〜(c)参照)
シートの四隅のパターンが提供する座標情報を、ディスプレイ上の四隅の座標と対応させるような座標変換を行う。
例えば、図3(b)においてシート座標(x,y)と読み取れる点Pを、図3(c)におけるディスプレイ上の座標上の点P'に変換するには、
x'=(x−a)/w×1024 及び y'=(y−b)/h×768
とすれば良く、このa,b,h,wの値は図3(c)の対角線上の頂点に対応する図3(b)の点のシート座標、例えば左下と右上の座標を読み取れば計算で求めることができる。
なお、座標算出はこの例に限らず、各種公知の方法で可能である。
また、必ずしも頂点を読み取る必要は無く、計算に便利なように設定されたディスプレイ上の任意の点の座標を読み取るようにしても良い。例えば、ディスプレイの4辺より数cm程度内側に設定された矩形領域の頂点を読み取るようにするのは公知の簡便な方法である。そのような、座標補正のための頂点の読取り位置の例(+印)を図4に示す。
例えば、図5(a)の様に、シートのパターンが示すシート座標軸と、シートの4辺の角度がθだけ傾いているような場合、図5(a)のシート座標(x,y)の点Pを図3cのディスプレイ座標上の点P'に変換するには、まず図5(b)の様に回転処理を行なってシート内の相対位置が点Pと同じ点P”を4辺と座標軸が傾いていないシート座標系で座標P"(x",y")として表し、その後(1)に記載したような図3(b)→図3(c)の手順で座標変換をすれば良い。
上記の例では、最初に図5(a)の4隅のシート座標を読み取ることで、a、b、w・cosθ、w・sinθ、h・sinθ、h・cosθの値が計算でき、そこからsinθ、cosθを求めることができる。
ここで、シート上の点Pの座標パターンから提供されるシート座標(x,y)と、既に求めたa,bより、図5(a)において
sin(θ+θ')=(y−b)/√((x−a)2+(y−b)2) 及び
cos(θ+θ')=(x−a)/√((x−a)2+(y−b)2)
であることから、sin(θ+θ')、cos(θ+θ')の値が求められる。さらに、加法定理よりsin(θ+θ')、cos(θ+θ')、sinθ、cosθの値からsinθ',cosθ'が求められる。
これより、図5(a)における点Pの、シートの4辺に対し傾いた座標系から得られるシート座標P(x,y)を、図5(b)の様に、シート内の相対位置がPと同じである点P"であって、シートの左下の点のシート座標が(a,b)で右上の点のシート座標が(a+w,b+h)であって、シートの4辺が座標軸に対して傾いていない新しいシート座標系で表した点P"の座標情報(x",y")は
x"=√((x−a)2+(y−b)2)×cosθ'
y"=√((x−a)2+(y−b)2)×sinθ'
で求めることができる。
これ以降は、(1)と同様にして図5(b)におけるP" (x",y")のシート座標を実際のディスプレイ上の座標と対応させる変換を行えば良い。
これらの変換方法はここに記載の方法に限らず、各種公知の方法によって良い。
また、印刷するシートの幅と実際に切り出すシートのサイズによっては、パターンの方向に対しわざと90°回転させて切り出した方がロスが少ない場合もある。そのような場合にも当然ながら本補正は適用可能である。
例えば、図6の様に、シートのパターンが示すシート座標軸と、ディスプレイの角度がθだけ傾いているような場合、これは実質上図5(a)と同様に考えることができる。
シート上の点P(x,y)のシート座標を上記(2)と同様の手法により一旦回転させることで、あとは(1)と同様にして図5(b)におけるP" (x",y")のシート座標を実際のディスプレイ上の座標と対応させるような変換を行えば良い。
これらの変換方法はここに記載の方法に限らず、各種公知の方法によって良い。
また、ディスプレイの4隅を読む代わりに、ディスプレイの4辺からある程度内側に存在する点を読み取って補正するような場合には(例えば、図4の右図)、シートの大きさがディスプレイと略同一で、ディスプレイの全面を覆っていないような場合でも、補正をかけることが可能である。ただしそのような場合には、シートが覆っていないディスプレイ上の点について座標を検知することは出来なくなるため、シートはなるべく回転させないよう配置するか、あるいは多少ゆとりを持って大きめにしておくと好ましい。
この場合も、シートの四隅の座標を、ディスプレイ上の四隅の座標と対応させる座標変換を行う。この際、繰り返しパターンの境界を含むため、上記図7(b)のパターン2の領域におけるx座標はパターン1部分のx座標よりも小さくなっている。
ここで、予めa0,a1の値が判っていれば、例えば図7(b)の左下と右上の座標を読み取ることでa、b、w、hの値を算出することができる。
また、図7(b)のシート上のシート座標P(x,y)から、対応する図7(c)のディスプレイ座標P'(x',y')へ変換するには、前述の(1)の場合とほぼ同じようにして
a≦x≦a1のとき
x’=(x−a)/w×1024 及び y'=(y−b)/h×768
上記以外のとき
x’=(x−a0+a1−a)/w×1024 及び y'=(y−b)/h×
768
とすれば良い。
なお、座標算出はこの例に限らず、各種公知の方法で可能である。
また、必ずしも頂点を読み取る必要は無く、計算に便利なように設定されたディスプレイ上の任意の点の座標を読み取るようにしても良い。
また、この場合にシートの座標軸が(2)や(3)の様に傾く場合は、(2)や(3)で行ったのと同様の処理を追加で行えば良い。
本発明における連続印刷物は、場合によっては、基材幅に対し複数のパターンの繰り返しで印刷することもあり、それを切り出すような場合も、各パターン領域のシート座標の境界部の値が判っていれば、(4)で行った処理を拡張して補正することができる。
図9(a)のような場合は特に問題は無いが、図9(b)のような場合にはパターン境界部で正しい座標を読み取ることが難しくなる。また、図9(c)の様に、パターンが干渉しなくなる程度の隙間を開けるといった対策をとる場合には、その境界部の座標情報の分解能が低下する。
このように、パターンの繰り返し境界部で干渉するような座標提供アルゴリズムを用いる場合には、パターン境界部で例外処理が必要となる。
読み取ったシート座標が異常かどうか(例外処理に該当するかどうか)の判断は、例えば、パターン境界部が示す異常な座標情報パターンについて、予め判定式やデータテーブルを作成しておいても良く、予想される座標範囲から急に外れた場合、あるいは連続して座標情報を読み取っている場合には、極端にはずれた座標情報が得られた場合や急に座標情報が読み取れなくなった場合などを例外としても良い。
例外処理としては、何らかの座標情報が得られる場合には、例えば、予め持っているデータテーブルや数式に基づいて座標変換を行っても良く、座標情報が得られない場合には、直前ないし直後に読み取ったシート座標の変化から推測しても良い。
これら例外処理において、座標情報が得られない境界領域が存在する場合には、その部分をセンサによりピンポイントで指し示した場合に座標情報が得られないため、少しセンサを動かす必要がある。
センサによるスムーズな座標読取を行うためには、座標情報の空白領域が無い様にすることが好ましく、そのためには、座標情報パターン境界部で座標の空白領域ができないようなパターンを用いることが好ましい。あるいは、シート切り出しの際に、境界部が含まれないか、あるいは含まれても実用上差し支えの無いように境界部がシートの端部に寄った形で切り出すことが好ましい。
本発明によれば、座標提供シートを任意の位置で切り出しても良いため、ディスプレイサイズごとに印刷する版を変更する必要が無くなり、連続生産ができる。それにより、シート製造時の生産性が大きく向上する。
シートを切り出す際の厳密な位置合わせが不要となるため、切り出し位置合わせのための位置検出マークなども不要となる。特に、本発明のシートは可視光線に対し透明であるため、従来は、位置検出を行うために赤外線を検知するセンサを用いるか、あるいは可視のインキを用いて位置検出マークを印刷する必要があったが、これが省略できる。同時に、切り出し位置のずれに伴う不良品発生も軽減される。
ユーザーが本シートを購入して、ディスプレイ前に配置して使用するといった場合、ユーザーが自分のディスプレイのサイズに合わせて本発明の透明シートをカットして使うことが可能であり、ユーザーの利便性が向上する。また、製品として細かいサイズ分けが不要となるため、梱包コストを下げることができる。なお、ユーザーとは、本シートを使用する者という意味であり、消費者以外にも、部材メーカーやディスプレイメーカー等を含む。
シートをディスプレイ前に配置して使用する場合に、画面に対して水平、垂直を完全に合わせて配置する必要が無く、多少斜めになっているような場合でも、補正をかけることにより問題なく使用でき、ユーザーの利便性が向上する。
得られた透明シートに対して補正をかけることにより、シートの提供する座標情報の解像度(分解能)とディスプレイの解像度(あるいはディスプレイに表示されているPC画面の解像度)を厳密に一致させる必要が無くなるため、透明シートの座標情報パターンの解像度をディスプレイごとに用意する必要が無く、製造コストを下げることができる。同時に、PC側での表示解像度変更にも対応可能である。
実施例1
(1)グラビア版の作製
ドットの配列により座標情報を提供可能な、座標情報パターンの印刷用データを17インチモニタサイズ(縦277mm×横344mm)で用意し、周長344mm(版径109.5mm)、幅300mmのグラビアロール表面に、パターンが横方向に連続印刷されるようなグラビア版を作成した。このときの座標情報パターンは、17インチモニタの解像度に合わせた座標系とした。
(2)座標入力用透明シートの製造
インキとして赤外線のみを選択的に反射するように設定された、紫外線硬化型コレステリック液晶を含むインキを用い、透明基材として幅300mmのTACフィルムを用い、この基材上に該インキを連続印刷、乾燥、硬化させ、座標提供可能であって透明な、赤外線反射パターンを連続的に形成した。さらにこの上に紫外線硬化樹脂を塗布、乾燥、硬化させ、透明なハードコート層を形成した。
(3)座標入力用透明シートの切り出し
得られたシートのパターン部分の任意の位置から、カッターを用いて15インチモニタサイズで数枚切り出した。切り出したシートには印刷時のパターン境界部が含まれないものと含まれるものがあった。
(4)ソフトウエアによる初期設定
座標の初期設定機能を有し、赤外線センサによる座標読取ソフトが動作しているコンピュータに接続された15インチディスプレイの表面に、前述のシートを透明なテープで貼り付けた。座標校正用ソフトウエアを起動し、画面上に表示される複数の点をセンサで指し示すことで、そのディスプレイ座標に対応するシート座標を読み取り、座標補正条件を設定した。
(5)座標読取
ソフトウエアによる初期設定後は、座標読取センサの示す位置とディスプレイ上のカーソル位置の1対1対応が取れるようになった。また、シートを貼り替えた場合や、シートの位置を少しずらした場合には、その都度初期設定を行うことで、問題なく使用することができた。
実施例1で、座標の初期設定機能の無いコンピュータを使用したところ、座標読取センサの示す位置とディスプレイ上のカーソル位置の1対1対応が取れず、座標入力用シートとして正常に使用することができなかった。
比較例2
比較例1において、シートを切り出す際に17インチの座標パターンのサイズで正確に切り出したものを用い、ディスプレイとして17インチサイズのものを用いたところ、座標入力用シートとして正常に使用することができた。しかし、透明なシートから透明パターンを正確に切り出すことは難しく、切り出し時の歩留まりが低下した。
また、シートをディスプレイ前面に設置する際に少しでもずれると、座標読取センサ位置とカーソル位置のずれが生じた。このため、再度、座標入力用シートの位置を正確に合わせて設置しなおす必要があった。
2:透明基板
3:座標情報パターン
4:座標入力用透明シート(透明シート)
Claims (3)
- 可視領域で透明であり、所望の座標範囲における座標情報を提供可能な座標情報パターンが透明基材上に印刷されたシートをディスプレイの前に配置して、座標入力用のセンサと組み合わせて座標入力用透明シートとして用いる際に、該シートが提供する座標情報とディスプレイ上の座標情報を1対1で対応付ける補正を行う座標入力用システム。
- 前記座標入力用透明シートが、可視領域で透明であり、所望の座標範囲における座標情報を提供可能な座標情報パターンが、繰り返しパターンとして透明基材上に連続印刷されてなる座標入力用透明シートの連続印刷物から、任意の形状又は大きさのシートとして切り出された又は打ち抜かれたものである請求項1に記載の座標入力用システム。
- 前記座標情報パターンを構成するインキが、赤外線を選択的に反射する材料を含むものである請求項1に記載の座標入力システム。
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