JP2014132435A - 座標検知装置及び電子情報ボードシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は座標検知装置の座標を検知するセンサユニットの位置ずれを調整することを課題とする。
【解決手段】センサ位置調整機構４００は、第１光センサユニット３６０のプリント基板３６２に固定された位置調整用ブラケット４１０と、位置調整用ブラケット４１０の先端側に突出するねじ挿通部４２０と、ねじ挿通部４２０に挿通される調整ねじ部材５２０とを有する。調整ねじ部材５２０が締付け方向に回動操作されると、位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０が前側（Ｚａ方向）に変位する。調整ねじ部材５２０の頭部５２２を緩める方向に回動操作されると、コイルバネ５３０の押圧力（ばね力）によりねじ挿通部４２０が後側（Ｚｂ方向）に変位する。位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０がＺａ、Ｚｂ方向に変位すると、第１光センサユニット３６０の受発光センサ３００の赤外線の出射方向のロール角度θが調整される。
【選択図】図６

Description

本発明は座標検知装置及び電子情報ボードシステムに関する。

近年、所謂電子黒板あるいはインタラクティブ・ホワイトボード（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅｂｏａｒｄ：ＩＷＢ）と呼ばれている電子情報ボードの開発が進められている。この種の電子情報ボードは、例えば、液晶パネルやプラズマパネルなどのフラットパネルを用いた大画面（例えば、対角方向の寸法が４０〜６０インチの画面）を有する画像表示装置と、当該画像表示装置の表示面に接触した位置の座標を検知するタッチパネル（座標検知装置）と、座標検知装置から出力された座標データに基づいて当該画像表示装置の表示面に書き込まれた各種画像（文字や数字、図形を含む画像）を表示させる制御装置とを組み合わせた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

また、電子情報ボードとパーソナルコンピュータとを接続することにより、パーソナルコンピュータ上のディスプレイに表示された画像を電子情報ボードに拡大して表示することが可能であり、会議におけるプレゼンテーションなどにも用いられる。

また、この電子情報ボードのシステムでは、ペン形入力装置（被検知対象）をタッチパネルに接触させることで、ペン形入力装置で書き込まれた手書き文字のグラフィックを表示面の画像に重畳させて表示させたり、パーソナルコンピュータの画面を取り込んでその上にペン形入力装置で書き込まれたグラフィックを重畳させて描く機能などを有している。

さらに、電子情報ボードシステムに設けられた座標検知装置としては、ディスプレイ部の四辺を囲むように形成されたフレームの一辺の両端角部に設けられた一対の光センサユニットと、フレームの残る三辺の表示面と直角な側壁に設けられた三つの光反射部材とを有する構成のものがある。この座標検知装置では、一対の光センサユニットから出射された光（赤外線）が夫々三辺に設けられ光反射部材のうち所定角度で対向する二つの光反射部材に照射され、各光反射部材からの反射光を一対の光センサユニットで受光するように各光センサユニットの取付位置及び取付角度が決められている。そして、表示面にペン形入力装置が接触されると、その接触位置を通過する光が遮断されて光センサユニットで受光できなくなり、そのときの光の角度から座標位置を三角測量方式で演算している。

ところが、電子情報ボードシステムを運搬する過程で振動が加えられると、各光センサユニットの取付位置及び取付角度がわずかにずれることがある。例えば、５５インチのディスプレイ部の場合、各光センサユニットと光反射部材との距離は、対角線上で約１４００ｍｍある。そのため、光センサユニットの取付角度が１°ずれると、対角線上の光反射部材に対して光の到達距離が２４ｍｍずれることになり、光センサユニットからの光の一部が光反射部材からはみだしてしまい、その領域での座標検知ができなくなる。このような、問題を解消するには、例えば、光反射部材の高さ寸法（垂直な表示面に対する前後方向の幅寸法）や光センサユニットを大型化することが考えられるが、ディスプレイ部の周りを囲むベゼル（カバー部材）も大きくなってしまう。

また、上記座標検知装置では、光センサユニットの取付精度が厳しいため、各部品の寸法精度が厳しくなると共に、輸送中に取付位置がずれないように別加工を施さなければならず、その分生産効率の低下や生産コストの増加に繋がるという問題が生じる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した座標検知装置及び電子情報ボードシステムの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、被検知対象が接触される表示面を有するディスプレイ部の一辺に配置された一対の光センサユニットと、前記ディスプレイ部の残る三辺に配置された光反射部材とを有し、前記被検知対象が前記表示面に接触したときの座標を前記一対の光センサユニットが受光する前記各光反射部材からの反射光に基づいて座標を検知する座標検知装置であって、
前記光反射部材に対する前記光センサユニットのロール方向を調整するセンサ位置調整手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、光反射部材に対する光センサユニットのロール方向を調整するセンサ位置調整手段を設けたため、例えば輸送中に光センサユニットの位置がずれた場合には、光センサユニットからの光が光反射部材に正しく照射されるように調整することが可能になる。

本発明による座標検知装置の実施態様１が適用された電子情報ボードシステムを示す斜視図である。 座標検知装置の構成を模式的に示す図である。 電子情報ボードシステムの主要部を模式的に示す図である。 電子情報ボードのコントローラの構成を示すブロック図である。 ディスプレイ部の角部に設けられたセンサ位置調整機構を示す図である。 センサ位置調整機構を下方からみた図である。 センサ位置調整機構を背面からみた斜視図である。 光センサユニットの構成を示す斜視図である。 光センサユニットの支持構造を示す斜視図である。 センサ位置調整機構を背面からみた図である。 センサ位置調整機構の調整ねじ回動角と検出された像の傾きとの関係を示すグラフである。 センサ位置調整機構を側方からみた縦断面図である。 センサ位置調整前とセンサ位置調整後の検出された照射パターンと制御窓との相対位置を示す図である。 実施形態２のセンサ位置調整機構を側方からみた縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

〔電子情報ボードシステムの構成〕
図１は本発明によるペン形入力装置の実施形態１が適用される電子情報ボードシステムを示す斜視図である。図１に示されるように、電子情報ボードシステム１０は、ディスプレイ部２０と、スタンド４０と、機器収納部５０とを有する。ディスプレイ部２０は、液晶パネル又はプラズマパネルなどのフラットパネルからなり、ディスプレイ部２０の筐体前面には画像を表示する表示面２２及び座標検知装置（タッチパネル）２４が形成されている。

さらに、電子情報ボードシステム１０は、専用のペン形入力装置（被検知対象）１００のペン先を接触させることにより表示面２２に文字や図形などを書き込むことができる。

ペン形入力装置１００は、ペン先が表示面２２に接触されると、筆記の検知信号を無線信号として送信する。そして、ディスプレイ部２０は、ペン形入力装置１００から送信された筆記検知信号を受信すると、座標検知装置２４により検知された座標位置に書き込まれた文字や図形等をグラフィックとして表示する。

また、ペン形入力装置１００は、ペン尻を表示面２２に接触させると、消去の検知信号を無線信号として送信する。そして、ディスプレイ部２０は、ペン形入力装置１００から送信された消去検知信号を受信すると、座標検知装置２４により検知された座標位置に書き込まれた文字や図形等を表示面２２から消去した画像を表示する。

機器収納部５０は、例えば、後述するコントローラ、プリンタ、ビデオディスク装置等の各種機器が収納されている。また、機器収納部５０の上面には、入力操作を行うキーボード３０が搭載されている。

〔座標検知装置２４の座標検知方法〕
図２は座標位置を検知する座標検知装置２４の構成を示す図である。図２に示されるように、座標検知装置２４は、ディスプレイ部２０の表示面２２の４辺を囲むように形成された四角形状のフレーム５１０（図２中、一点鎖線で示す）を有する。また、座標検知装置２４は、フレーム５１０の上側の一辺の両端に設けられた一対の第１、第２光センサユニット３６０、３７０と、フレーム５１０の残る三辺に設けられた反射板３２０、３３０、３４０とを有する。

第１、第２光センサユニット３６０、３７０は、表示面２２の一辺（上側）より前側の左右角部に配され、第１、第２受発光センサ３００、３１０を有する。尚、光センサユニット３６０、３７０は、後述するセンサ位置調整機構４００（図５参照）により受発光センサ３００、３１０のロール方向（Ｚａ，Ｚｂ方向：図６参照）が調整可能に設けられている。

反射板（光反射部材）３２０、３３０、３４０は、表示面２２の残る三辺（左右側方及び下方）に配置されている。また、反射板３２０、３３０、３４０は、夫々表示面２２の左右側方、下方の各縁部から前側に突出するように設けられており、表示面２２より前側に突出する幅寸法が７〜１０ｍｍで夫々Ｘ、Ｙ方向に直線状に形成されている。そのため、受発光センサ３００、３１０と反射板３２０、３３０、３４０との間の平面内（表示面２２上）にペン形入力装置１００などの被検知対象が存在すると、その座標位置の反射光が受光できなくなる。

左上角部に配置された第１受発光センサ３００は、表示面２２を平行な垂直面に対して赤外線を座標検知光として照射しており、赤外線の照射方向は右側方の反射板３３０及び下方の反射板３４０の全域である。また、右上角部に配置された第２受発光センサ３１０は、表示面２２を平行な垂直面に対して赤外線を照射しており、赤外線の照射方向は左側方の反射板３２０及び下方の反射板３４０の全域である。

表示面２２に何も接触していない場合、受発光センサ３００、３１０から照射された赤外線は、反射板３２０、３３０、３４０で全て反射され、その反射光が全て受発光センサ３００、３１０で受光される。

ここで、ペン形入力装置１０（被検知対象）のペン先１００Ａ又はペン尻１００Ｂが表示面２２に接触された場合、受発光センサ３００、３１０から照射された赤外線が接触箇所で赤外線が遮断される。そのため、受発光センサ回路（演算手段）３５０は、受発光センサ３００、３１０からの検知信号に基づいて赤外線を遮断された箇所の水平方向に対する傾斜角度を検知し、三角測量方式で座標位置を演算し、ＸＹ座標に変換する。そして、受発光センサ回路３５０で得られた座標位置の信号は、後述するコントローラ６０に伝送される。

図３は電子情報ボードの制御系を示すブロック図である。図３に示されるように、ディスプレイ部２０は、コントローラ６０により制御されており、パーソナルコンピュータ９０から取り込まれた画像を表示面２２に表示する。

また、コントローラ６０は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブル７０が接続されるＵＳＢソケット７２、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）ケーブル８０が接続されるＶＧＡ入力ソケット８２を有する。

ユーザＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）９０は、ＵＳＢソケット７２及びＶＧＡ入力ソケット８２を介してコントローラ６０と接続される。また、ユーザＰＣ９０は、磁気ディスク装置などからなるストレージ９４を有する。ストレージ９４には、各種コンテンツ及びコンテンツ表示用アプリケーションソフトウエアなどのプログラムが格納されている。そして、操作者は、ストレージ９４に格納されたコンテンツの中から所望のコンテンツを選択することで、ＰＣモニタに当該コンテンツを表示させる。

そのため、コントローラ６０は、ユーザＰＣ９０のモニタに表示された画像データがＵＳＢケーブル７０及びＶＧＡケーブル８０を介して転送されると、ディスプレイ部２０の表示面２２にＰＣモニタに表示された画像データと同じ画像を表示する。

コントローラ６０は、光ファイバなどの通信回線２００が接続されるネットワークソケット２０２を有しており、ネットワークソケット２０２を介してインターネット又はＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク２０４にも接続される。

さらに、電子情報ボードシステム１０は、ペン形入力装置１００から送信された検知信号を受信するペン信号受信部２１０を有する。このペン信号受信部２１０は、ペン形入力装置１００から送信された検知信号を受信すると、当該検知信号を座標検知装置２４に入力する。これにより、座標検知装置２４は、ペン形入力装置１００からの検知信号によりペン形入力装置１００による入力操作が行われていることを認識し、コントローラ６０に検知信号の受信を知らせる信号を出力する。

〔電子情報ボードの制御系〕
図４は電子情報ボードのコントローラ６０の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、電子情報ボードシステム１０のコントローラ６０は、ペン信号受信部２１０と、コントローラオペレーションシステム部２２０と、アプリケーション部２３０と、映像入力デバイス部２４０と、座標検知装置２４のドライバ部２５０とを有する。また、アプリケーション部２３０は、イベント信号判断部２３１と、映像入力処理部２３２と、画像描画処理部２３４と、画面消去処理部２３６と、画面操作処理部２３８とを有する。

コントローラオペレーションシステム部２２０は、コントローラ６０で行う制御処理を管理、実行するメイン制御部である。

アプリケーション部２３０は、ディスプレイ部２０の表示面２２に表示される画像全体を生成する制御処理、ユーザＰＣ９０から出力された画像を表示面２２に表示する制御処理を行う。また、アプリケーション部２３０は、ペン形入力装置１００をディスプレイ部２０の表示面２２に接触させて筆記検知信号が検知された場合に当該接触位置に筆記された図形や文字などを表示する制御処理を行う。

イベント信号判断部２３１は、コントローラオペレーションシステム部２２０から入力されるイベント信号を監視しており、入力されたイベント信号に応じた制御処理を行う。

映像入力処理部２３２は、ユーザＰＣ９０から入力された画像を表示面２２に表示するための制御処理を行う。

画像描画処理部２３４は、イベント信号判断部２３１を介して座標検知装置２４から入力される座標位置のデータに基づいて手書きのグラフィックを生成し、既に表示された画像に手書きのグラフィックを重畳してディスプレイ部２０の表示面２２に表示する。

画面消去処理部２３６は、イベント信号判断部２３１を介して座標検知装置２４から入力される座標位置の情報に基づいて現在表示されている画像の背景色でグラフィックを生成し、既に表示された画像に背景色のグラフィックを重畳して表示する。これにより、ディスプレイ部２０に表示された手書きグラフィックに背景色のグラフィックが重畳されて見かけ上は、手書きのグラフィックが表示面２２から消去される。

画面操作処理部２３８は、イベント信号判断部２３１を介して座標検知装置２４から入力される座標位置の情報（信号）をマウスイベントなどのポインティングディバイス信号に変換し、表示面２２に表示される画面操作部のオン・オフ操作による処理を行う。また、座標検知装置２４の受発光センサ３００、３１０により検知されたペン形入力装置１０が接触した座標位置の情報をマウスダウンイベントとして座標値と共にコントローラオペレーションシステム部２２０に伝送する。また、ペン形入力装置１０が座標検知装置２４の表示面２２に接触したまま移動させられた場合、マウスアップイベントとして座標値と共にコントローラオペレーションシステム部２２０に伝送する。

ドライバ部２５０は、ペン形入力装置１０及び座標検知装置２４から入力された座標位置信号及び筆記検知信号又は消去検知信号を所定のイベント信号に変換してコントローラオペレーションシステム部２２０に伝送する。また、ドライバ部２５０は、ペン信号受信部２１０でペン形入力装置１０からの筆記検知信号又は消去検知信号が受信されると、座標位置信号と共に筆記検知信号又は消去検知信号をコントローラオペレーションシステム部２２０に伝送する。

〔センサ位置調整機構の構成〕
図５はディスプレイ部２０の角部に設けられたセンサ位置調整機構を示す図である。図６はセンサ位置調整機構を下方からみた図である。図７はセンサ位置調整機構を背面からみた斜視図である。第１、第２光センサユニット３６０、３７０がディスプレイ部２０の背面角部に左右対称に配置されているため、以下では、第１光センサユニット３６０のセンサ位置調整機構４００について説明する。

図５〜図７に示されるように、ディスプレイ部２０の背面左側角部に配置された座標検知装置２４の第１光センサユニット３６０には、受発光センサ３００の赤外線のロール角度θ及び受光方向を調整するためのセンサ位置調整機構４００が設けられている。尚、センサ位置調整機構４００は、ディスプレイ部２０のハウジング５００の内側に配置されている。図５〜図７においては、説明の便宜上、ハウジング５００の角部に設けられる外装カバー（図１２参照）を外してセンサ位置調整機構４００を露出した状態で示している。

第１光センサユニット３６０は、組み付け段階で反射板３３０、３４０に対して受発光センサ３００の受発光面３０２の向き、受発光面３０２から照射される赤外線の照射方向が予め決められた角度となるように取り付けられている。センサ位置調整機構４００は、組み付け後の輸送中の振動等により受発光センサ３００の取付位置がずれた場合に受発光面３０２のロール方向の向き（Ｚａ，Ｚｂ方向）を微調整するための調整手段である。

センサ位置調整機構４００は、第１光センサユニット３６０のプリント基板３６２の先端側（Ｘａ方向の端部）の背面に固定された位置調整用ブラケット４１０とを有する。また、センサ位置調整機構４００は、位置調整用ブラケット４１０の先端側に突出するねじ挿通部４２０と、ねじ挿通部４２０に挿通される調整ねじ部材５２０とを有する。位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０は、側方からみるとクランク形状に曲げ加工されており、Ｚ方向の位置が受発光センサ３００のＺ方向中心と一致（図６参照）するように形成されている。さらに、位置調整用ブラケット４１０は、第１光センサユニット３６０のプリント基板３６２の背面に固定用ねじ部材３６４に螺合されたナット３６５により締結され、プリント基板３６２と一体化されている。

また、プリント基板３６２の基端側（Ｘｂ方向の端部）は、固定用ブラケット５４０に締結されており、固定用ブラケット５４０を介してディスプレイ部２０のフレーム５１０に固定される。従って、プリント基板３６２は、基端側（Ｘｂ方向の端部）が固定用ブラケット５４０に締結され、位置調整用ブラケット４１０が固定された先端側（Ｘａ方向の端部）が前後方向（Ｚａ、Ｚｂ方向）に変位可能な片持ち梁のように取り付けられている。

また、固定用ブラケット５４０は、先端側（Ｘａ方向の端部）が基板３６２より微小隙間を形成するための逃げ部５４２を有する。そして、プリント基板３６２は、位置調整用ブラケット４１０と固定用ブラケット５４０の逃げ部５４２との間には、金属製の位置調整用ブラケット４１０及び固定用ブラケット５４０に拘束されていない弾性変形領域Ｓ（図６参照）を有する。この弾性変形領域Ｓは、調整ねじ部材５２０の回動操作によりＺａ、Ｚｂ方向に撓むため、センサ位置調整を行う際のヒンジとして機能する。

調整ねじ部材５２０は、垂直方向に延在形成されたフレーム５１０に対して直交する水平方向（Ｚａ方向）から螺入される。また、調整ねじ部材５２０は、ディスプレイ部２０の背面側に頭部５２２を有し、ねじ挿通部４２０の前側（Ｚａ方向）に位置しているフレーム５１０のねじ孔５１２に螺入されるねじ部５２４を有する。ねじ回し等の工具により調整ねじ部材５２０の頭部５２２が締付け方向（時計方向）に回動操作されると、位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０が前側（Ｚａ方向）に変位してフレーム５１０との間隔（図１２参照）が小さくなる方向に調整される。

また、ねじ挿通部４２０とフレーム５１０との間には、コイルバネ（弾性部材）５３０が介在している。このコイルバネ５３０は、ねじ挿通部４２０をフレーム５１０から離間するＺｂ方向に押圧している。そのため、ねじ回し等の工具により調整ねじ部材５２０の頭部５２２を緩める方向（反時計方向）に回動操作されると、ねじ挿通部４２０をフレーム５１０側に押圧する力が緩和される。そのため、ねじ挿通部４２０は、コイルバネ５３０の押圧力（ばね力）により後側（Ｚｂ方向）に変位してフレーム５１０との間隔（図１２参照）が大きくなる方向に調整される。

このように調整ねじ部材５２０の頭部５２２を回動させることで、位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０がＺａ、Ｚｂ方向に変位し、位置調整用ブラケット４１０が固定された第１光センサユニット３６０の先端もＺａ、Ｚｂ方向に変位する。このとき、第１光センサユニット３６０の受発光センサ３００は、光の出射面及び入射面となる受発光面３０２が４５°の傾斜角で斜め下方に向いている。そして、図５において、受発光センサ３００の左斜め下方にねじ挿通部４２０及び調整ねじ部材５２０が配置され、受発光センサ３００の右斜め上方に位置調整用ブラケット４１０の右側端部が配置されている。そのため、図６に示されるように、位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０がＺａ、Ｚｂ方向に変位すると、第１光センサユニット３６０の受発光センサ３００の受発光面３０２の向き、つまり赤外線のロール角度θが調整されることになる。

このロール角度θの調整方向は、前述した座標検知装置２４の反射板３２０、３３０、３４０（図２参照）の延在方向と直交する幅方向（Ｚａ、Ｚｂ方向）である。そのため、ロール角度θによって受発光センサ３００からの赤外線が反射板３２０、３３０、３４０の内側（Ｚａ方向）に照射されたり、受発光センサ３００からの赤外線が反射板３２０、３３０、３４０から外れた外側（Ｚｂ方向）に照射されることになる。

〔第１光センサユニット３６０の構成〕
図８は光センサユニット３６０の構成を示す斜視図である。図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、光センサユニット３６０は、プリント基板３６２と、プリント基板３６２の先端側の下面３６２ｂに実装された受発光センサ３００とから構成されている。プリント基板３６２には、その表面に各配線パターンや受発光センサ３００に対し赤外線の出射するための制御信号の生成及び反射光を受光したときの検知信号の処理などを行う複数の各種電子部品も実装されている。

また、プリント基板３６２は、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁材により形成されている。そのため、調整ねじ部材５２０の頭部５２２が工具により回動されてＺａ、Ｚｂ方向の押圧力が作用した場合、金属製の位置調整用ブラケット４１０及び固定用ブラケット５４０に拘束されていない弾性変形領域Ｓが弾性変位する。

プリント基板３６２の上面３６２ａには、先端側に３本のブラケット用ボルト３６４が起立し、基端側に２本のブラケット用ボルト３６６が起立している。また、プリント基板３６２の下面３６２ｂには、２本のセンサ用ボルト３６８が起立している。

また、受発光センサ３００は、両側の固定部３０４がプリント基板３６２のセンサ用ボルト３６８に螺合されたナット３０６の締付けにより締結され、且つ接着剤によりナット３０６が緩まないように固定されている。すなわち、受発光センサ３００は、プリント基板３６２と一体化されており、且つプリント基板３６２に対する光のロール方向も規定の方向になるように位置決めされている。

図９は光センサユニット３６０の支持構造を示す斜視図である。図９（Ａ）（Ｂ）に示されるように、光センサユニット３６０は、プリント基板３６２の上面３６２ａの先端側のブラケット用ボルト３６４に、位置調整用ブラケット４１０を締結するナット３６５が螺入される。そのため、位置調整用ブラケット４１０は、下面全体がプリント基板３６２の上面に当接した状態に固定されるため、プリント基板３６２の先端部を補強するサポート部材としても機能する。

位置調整用ブラケット４１０の先端より側方（Ｙａ方向）に突出するねじ挿通部４２０は、調整ねじ部材５２０が挿通されるＵ字状溝４２２が形成されている。調整ねじ部材５２０は、Ｕ字状溝４２２より大径な頭部５２２がねじ挿通部４２０に当接され、Ｕ字状溝４２２より小径なねじ部５２４がＵ字状溝４２２を貫通されてフレーム５１０のねじ孔５１２に螺入される。ねじ挿通部４２０の下側には、コイルバネ５３０が当接する。

そのため、調整ねじ部材５２０の頭部５２２を軸回りに回動操作すると、ねじ挿通部４２０がＺａ、Ｚｂ方向に変位して受発光センサ３００の受発光面３０２の向きが調整される。

また、センサ位置調整時に弾性変形する弾性変形領域Ｓは、プリント基板３６２に締結された金属製の位置調整用ブラケット４１０と、固定用ブラケット５４０との間に位置し、調整ねじ部材５２０の調整位置から離間している。そのため、位置調整時、弾性変形領域Ｓは緩やかな変形となり、負荷が比較的小さくなるように構成されている。また、弾性変形領域Ｓは、背面側からは隠れてみえないように固定用ブラケット５４０の逃げ部５４２と対向しており、逃げ部５４２により外力が作用しないように保護されている。

〔センサ位置調整方法の原理〕
図１０はセンサ位置調整機構４００を背面からみた図である。図１０に示されるように、受発光センサ３００の受発光面３０２は、受発光センサ３００の中心線Ｄと直交する。また、受発光センサ３００の受発光面３０２は、センサ位置調整を行う調整ねじ部材５２０の調整位置Ｂと光センサユニット３６０の弾性変形領域Ｓに想定される支点Ｃとを結ぶ直線Ｅに沿うように取り付けられる。尚、光センサユニット３６０の支点Ｃは、前述したプリント基板３６２の弾性変形領域Ｓに位置している。また、この構成では、光センサユニット３６０の弾性変形領域Ｓに想定される支点Ｃと、受発光センサ３００の中心線Ｄとの離間距離よりも離れた位置に調整ねじ部材５２０が位置する。このため、調整ねじ部材５２０の回動角度に対する変位量よりも受発光センサ３００の変位量が小さくなるため、受発光センサ３００のロール角度θの微調整がやりやすい。

調整ねじ部材５２０の頭部５２２を軸回りに回動操作すると、調整位置Ｂであるねじ挿通部４２０がＺａ、Ｚｂ方向に変位すると共に、位置調整用ブラケット４１０が支点Ｃを中心に傾く。そのため、調整位置Ｂと支点Ｃとを結ぶ直線Ｅ上に位置する受発光センサ３００の受発光面３０２は、支点Ｃを中心とするＺａ、Ｚｂ方向に変位する。そして、受発光センサ３００は、直線Ｅ上に位置する受発光面３０２がＺａ、Ｚｂ方向に変位する際、受発光センサ３００の中心線Ｄに対して直交するＺａ、Ｚｂ方向に変位する。これにより、受発光センサ３００は、中心線Ｄ上を支点とするように受発光面３０２の向きが変更されることになり、ロール角度θ（図６参照）が調整される。

受発光センサ３００の位置調整を行う場合、以下の条件が重要になる。
（条件１）座標検知装置２４の座標検知範囲全体において、受発光センサ３００が赤外線を受発光できるように受発光面３０２の向き（ロール角度θ）を調整する。この場合、受発光センサ３００からの赤外線が反射板３３０、３４０の輪郭より内側の範囲に照射できるようにする（受発光センサ３１０の場合は、反射板３２０、３４０の輪郭より内側の範囲に赤外線を照射する）。
（条件２）受発光センサ３００の受発光面３０２がＺａ、Ｚｂ方向に変位すると、赤外線の照射範囲が反射板３３０、３４０から外側に外れてしまうおそれがあるため、受発光面３０２のロール角度θの向きを微調整することが望ましい。
（条件３）受発光面３０２のロール角度θの向きを微調整する場合の調整方法の条件について
（３．１）受発光センサ３００のＺ方向中心と、位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０のＺ方向の位置が一致することが望ましい。
（３．２）図１０において、力点となるセンサ位置調整を行う調整ねじ部材５２０の調整位置Ｂと光センサユニット３６０の弾性変形領域Ｓに想定される支点Ｃとを結ぶ直線Ｅが受発光センサ３００の中心線Ｄと直交することが望ましい。
（３．３）光センサユニット３６０の弾性変形領域Ｓに想定される支点Ｃと、受発光センサ３００のＺ方向中心との離間距離が小さいことが望ましい。

図１１はセンサ位置調整機構４００の調整ねじ回動角と検出された像の傾きとの関係を示すグラフである。図１１に示されるように、このグラフは、調整ねじ部材５２０の回動角を９０°毎に変化させたときの受発光センサ３００の傾きを示している。尚、図１１において、調整ねじ部材５２０の回動角が３６０°〜５４０°までの範囲は、調整ねじ部材５２０の頭部５２２と位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０とが接触していなかったからである。

また、調整ねじ部材５２０の頭部５２２と位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０とが接触し始めた５４０°以降は、調整ねじ部材５２０の回動角を９０°毎に受発光センサ３００の傾きが０．２５°ずつ変化することがわかる。尚、図１１に示すグラフは、一例を示しており、調整ねじ部材５２０のねじのリード角を変更することで調整ねじ部材５２０の回動角に対する受発光センサ３００の傾きを所望の値に調整することが可能である。

また、調整ねじ部材５２０の回動角を９０°以下に小さくすれば、受発光センサ３００の傾きの分解能をさらに上げることが可能になる。

図１２はセンサ位置調整機構４００を側方からみた縦断面図である。図１２に示されるように、センサ位置調整機構４００は、ディスプレイ部２０のハウジング５００を構成する前側ハウジング５５０と、後側ハウジングの外装カバー部材５６０との間に形成された空間５７０に収納されている。調整ねじ部材５２０によるＺ方向の調整範囲は、空間５７０を形成する前側ハウジング５５０の内壁５５２と、外装カバー部材５６０の内壁５６２によって規制される。つまり、前側ハウジング５５０の内壁５５２及び、外装カバー部材５６０の内壁５６２は、センサ位置調整機構４００の調整範囲を規定するストッパとして機能する。

調整ねじ部材５２０は、ねじ部５２４がフレーム５１０のねじ孔５１２に螺入されており、フレーム５１０を貫通したねじ部５２４の端部と前側ハウジング５５０の内壁５５２との間に形成される隙間ＬａがＺａ方向の調整範囲である。また、調整ねじ部材５２０の頭部５２２が当接するねじ挿通部４２０は、位置調整用ブラケット４１０の背面と外装カバー部材５６０の内壁５６２との隙間ＬｂがＺｂ方向の調整範囲である。

従って、調整ねじ部材５２０を工具で回動させる際の調整範囲は、上記隙間Ｌａ，Ｌｂによって制限される。また、上記隙間Ｌａ，Ｌｂは、光センサユニット３６０の弾性変形領域Ｓの弾性変形可能量に応じて設定されているため、調整ねじ部材５２０の回動角度が最大となる位置までセンサ位置調整操作を行ってもプリント基板３６２に何ら支障はない。

また、外装カバー部材５６０は、調整ねじ部材５２０の頭部５２２と対向する位置に工具挿入孔５６４が設けられている。そのため、センサ位置調整操作を行う際は、外装カバー部材５６０を装着したまま外側（背面側）から工具を工具挿入孔５６４に挿入して調整ねじ部材５２０の頭部５２２を時計方向または反時計方向に回動させることができる。

ここで、調整ねじ部材５２０の回動操作によるセンサ位置調整方法について説明する。センサ位置調整操作を行う場合、コントローラ６０またはコントローラ６０に接続されるパーソナルコンピュータにインストールされているセンサ位置調整用のソフトウエアを起動させる。このセンサ位置調整用のソフトウエアによりコントローラ６０は、反射板３３０、３４０からの反射光を受光したときに出力される受発光センサ３００の検知信号を監視している。また、コントローラ６０は、検知信号から得られる照射パターンの像が規定の制御窓に入るか否かを判定する判定手段を有する。

図１３はセンサ位置調整前とセンサ位置調整後の検出された照射パターンの像と制御窓との相対位置を示す図である。図１３（Ａ）に示されるように、受光検知信号から得られる照射パターンＪの像は、反射板３３０の照射パターンＪ１と、反射板３４０の照射パターンＪ２とを組み合わせたものである。また、照射パターンＪは、受発光センサ３００からみた傾きを有するため、照射パターンＪ１の傾きαと、照射パターンＪ２の傾きβとが異なる。この場合、照射パターンＪ１の縦軸方向の幅Ｍは、制御窓Ｋの幅より大きい。

そのため、照射パターンＪ１は、横長長方形状に形成された制御窓Ｋに対して照射パターンＪ１の左端部分がはみ出していることが検知され、エラーと判定される。制御窓Ｋは、ソフトウエアにより形成された反射板３４０の検知可能領域を表す仮想スケールである。この場合、受発光センサ３００の照射パターンＪ１から、座標検知装置２４の左下角部付近における赤外線の照射位置が制御窓Ｋから外れていることが検知される。

そこで、センサ位置調整機構４００の調整ねじ部材５２０を軸回りに回動させて受発光センサ３００のロール角度θ（図６参照）を微調整する。この調整方法としては、受発光センサ３００が実装されたプリント基板３６２及び、プリント基板３６２に締結された位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０をＺａ、Ｚｂ方向に変位させて受発光センサ３００からの赤外線のロール角度θを微調整する。

図１３（Ｂ）に示されるように、このセンサ位置調整操作により、照射パターンＪ１は横軸に対する傾きαがα１（α＞α１）に小さくなり、その分縦軸方向の幅Ｍ１（Ｍ＞Ｍ１）が小さくなるため、制御窓Ｋの内側に入ることが可能になる。尚、調整ねじ部材５２０を逆方向に回動させた場合は、照射パターンＪ１の横軸に対する傾きα、βが大きくなり、制御窓Ｋから大きくはみ出すことになる。従って、操作者は、パーソナルコンピュータのモニタ又はディスプレイ部に表示された照射パターンＪ１の傾きの変化を確認しながら調整ねじ部材５２０の回動方向及び回動角を微調整する。

コントローラ６０は、照射パターンＪ１の位置が縦軸方向に移動している場合、制御窓Ｋを縦軸方向に移動させて、照射パターンＪ１の像全体が制御窓Ｋの内側に入るか否かを判定する制御プログラム（判定手段）が入力されている。照射パターンＪ１の位置に応じて制御窓Ｋを縦軸方向に移動させる制御は、制御プログラム（判定手段）により自動的に行われる。

〔実施形態２〕
図１４は実施形態２のセンサ位置調整機構を側方からみた縦断面図である。図１４に示されるように、実施形態２のセンサ位置調整機構（センサ位置調整手段）６００は、調整ねじ部材６１０と、減速ギヤ６２０と、駆動ギヤ６３０と、小型モータ６４０とを有する。小型モータ６４０は、フレーム５１０に固定されたブラケット６５０に締結されている。また、小型モータ６４０は、例えば、ステッピングモータなどからなり、入力された駆動パル数に応じてモータ軸６４２に結合された駆動ギヤ６３０の回動角度を所定の角度ずつ駆動する。

調整ねじ部材６１０は、頭部外周に形成された被駆動ギヤ６１２と、フレーム５１０のねじ孔５１２に螺入されるねじ部６１４とを有する。被駆動ギヤ６１２は、減速ギヤ６２０に噛合しており、減速ギヤ６２０を介して駆動ギヤ６３０の回転を伝達される。従って、小型モータ６４０は、駆動ギヤ６３０、減速ギヤ６２０、被駆動ギヤ６１２を介してねじ部６１４を駆動して、調整ねじ部材６１０を軸回りに回動させる。

尚、駆動ギヤ６３０の回動角に対するねじ部６１４の回動角は、駆動ギヤ６３０、減速ギヤ６２０、被駆動ギヤ６１２のギヤ比によって適宜設定される。そのため、小型モータ６４０の駆動力により調整ねじ部材６１０を０．２５°ずつ回動させることも可能である。

そして、コントローラ６０は、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すような照射パターンＪの像と制御窓Ｋとの相対位置を監視すると共に、照射パターンＪの像が制御窓Ｋに入っているか否かを判定する。また、コントローラ６０は、判定結果に基づいて小型モータ６４０の回動角を制御する制御手段を有する。そのため、調整ねじ部材６１０は、軸回りに回動され、プリント基板３６２に締結された位置調整用ブラケット４１０のねじ挿通部４２０をＺａ、Ｚｂ方向に変位させて受発光センサ３００からの赤外線のロール方向（ロール角度θ）を自動調整する。

尚、このセンサ位置の自動調整処理は、例えば、電源スイッチがオンに操作されたときに行っても良いし、あるいは、予め設定された所定時間毎に自動的に行うようにしても良い。そのため、電子情報ボードシステム１０がユーザ側に設置された後も、自動的に受発光センサ３００の位置を調整して赤外線のロール角度θを最適値に維持することが可能になる。例えば、移動時の振動や、気温の変化に伴う熱膨張による影響で受発光センサ３００の位置が僅かにずれた場合でも、上記センサ位置の自動調整処理により照射パターンＪ１の像全体が制御窓Ｋの内側に入るように調整することができる。

尚、上記実施形態では、ペン形入力装置が表示面に接触した場合の座標を検知する電子情報ボードシステム１０を例に挙げて説明したが、これに限らず、本発明はペン形入力装置が使用しない方式の座標検知装置を有するディスプレイ装置や端末装置にも適用できる。

１０ 電子情報ボードシステム
２０ ディスプレイ部
２２ 表示面
２４ 座標検知装置
６０ コントローラ
９０ ユーザＰＣ
１００ ペン形入力装置
２１０ ペン信号受信部
２２０ コントローラオペレーションシステム部
２３０ アプリケーション部
２３１ イベント信号判断部
２３２ 映像入力処理部
２３４ 画像描画処理部
２３６ 画面消去処理部
２３８ 画面操作処理部
２４０ 映像入力デバイス部
２５０ ドライバ部
３００、３１０ 受発光センサ
３０２ 受発光面
３２０、３３０、３４０ 反射板
３５０ 受発光センサ回路
３６０ 第１光センサユニット
３６２ プリント基板
３７０ 第２光センサユニット
４００、６００ センサ位置調整機構
４１０ 位置調整用ブラケット
４２０ ねじ挿通部
５１０ フレーム
５２０、６１０ 調整ねじ部材
５３０ コイルバネ
５４０ 固定用ブラケット
５４２ 逃げ部
５５０ 前側ハウジング
５６０ 外装カバー部材
５６４ 工具挿入孔
５７０ 空間
６２０ 減速ギヤ
６３０ 駆動ギヤ
６４０ 小型モータ
Ｓ 弾性変形領域
Ｊ 照射パターン
Ｋ 制御窓

特許第４３４０３０２号公報

Claims (8)

1. 被検知対象が接触される表示面を有するディスプレイ部の一辺に配置された一対の光センサユニットと、前記ディスプレイ部の残る三辺に配置された光反射部材とを有し、前記被検知対象が前記表示面に接触したときの座標を前記一対の光センサユニットが受光する前記各光反射部材からの反射光に基づいて座標を検知する座標検知装置であって、
   前記光反射部材に対する前記光センサユニットのロール方向を調整するセンサ位置調整手段を設けたことを特徴とする座標検知装置。
2. 前記光センサユニットは、基端が前記ディスプレイ部のフレームに締結され、先端が前記フレームに対して変位可能に設けられ、
   前記センサ位置調整手段は、前記光センサユニットの先端と前記フレームとの間の離間距離を調整する調整ねじ部材を備えており、
   前記光センサユニットは、前記調整ねじ部材のねじ込み量に応じて前記光反射部材に対するロール方向が調整されることを特徴とする請求項１記載の座標検知装置。
3. 前記センサ位置調整手段は、
   前記調整ねじ部材と前記光センサユニットとの間に前記調整ねじ部材の頭部を軸方向に押圧する弾性部材を設けられ、前記弾性部材により前記調整ねじ部材を緩めた場合に前記光センサユニットを前記フレームから離間する方向に変位させることを特徴とする請求項２に記載の座標検知装置。
4. 前記センサ位置調整手段は、
   前記調整ねじ部材を覆う外装カバー部材に前記調整ねじ部材の頭部に対向する工具挿入孔を設けられ、前記工具挿入孔に外側から工具を挿入されて前記調整ねじ部材のねじ込み量を調整されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の座標検知装置。
5. 前記光センサユニットは、
   前記光反射部材に対して光を照射し、前記光反射部材からの反射光を受光する受発光センサと、
   前記受発光センサを支持するブラケットと、を有し、
   前記調整ねじ部材は、前記ブラケットに挿通され、前記ブラケットと前記フレームとの間隔を調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の座標検知装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の座標検知装置と、
   被検知対象が接触される表示面を有するディスプレイ部と、
   前記ディスプレイ部の表示面の４辺を側方から囲むように形成されたフレームと、
   前記フレームの一辺の両端に配置された一対の光センサユニットが前記被検知対象の存在により前記フレームの残る三辺に設けられた光反射部材からの反射光を受光できなかった座標位置を三角測量方式により演算する演算手段と、
   を備えた電子情報ボードシステム。
7. 前記座標検知装置により前記光センサユニットから照射された光の像が前記光反射部材の制御窓に入っているか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項６に記載の電子情報ボードシステム。
8. 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記光センサユニットのロール方向を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項７に記載の電子情報ボードシステム。

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