JP2015075997A - ロールスクリーン一体型座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性が良好であり、かつ、電子黒板として使用しない場合における設置対象面の外観や機能への影響が少ない又は影響がない座標入力装置を提案する。
【解決手段】(1)ロールスクリーンと、(2)スクリーンの巻取り及び引出しが可能な状態でロールスクリーンを固定するベースプレートと、(3)位置検出装置と、(4)スクリーンのうち引き出し側である一辺に沿って固定され、複数の光源から射出された光を再帰反射する第１の再帰反射枠と、(5)一端がベースプレートの右端部を支点に回転自在に取り付けられ、複数の光源から射出された光を再帰反射する第２の再帰反射枠と、(6)一端がベースプレートの左端部を支点に回転自在に取り付けられ、複数の光源から射出された光を再帰反射する第３の再帰反射枠を有するロールスクリーン一体型座標入力装置を提案する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ロールスクリーンを一体化した座標入力装置に関する。

近年、電子黒板（IWB：Interactive White Board）の普及が進行している。電子黒板は、ＰＤＰ、ＬＣＤ、プロジェクタなどの表示装置を使用し、あたかも黒板にチョークで文字等を書く場合と同等の操作感を実現する。なお、電子黒板は、指や電子ペンなどを指示物体による操作入力の座標を位置検出装置で検出し、検出された座標をコンピュータ（ＰＣ）などの演算装置で処理し、処理結果を表示装置の表示内容に反映する。

位置検出装置を用いる座標入力装置には様々な方式が存在し、例えば位置検出装置として電磁誘導方式や超音波方式を使用するタブレットやタッチパネルなどが座標入力装置が普及し始めている。

この他、昨今では、イメージセンサとその近傍に配置される光源を含む位置検出装置（以下「イメージセンサ型位置検出装置」という）と、光源からの光を再帰反射する反射テープを操作入力面の周囲に配置する方式の座標入力装置が普及しつつある。イメージセンサ型位置検出装置は、描画応答性の良さ、赤外線、太陽光線、温度変化などの外部ノイズに対する耐性が高いという利点を有している。

イメージセンサ型位置検出装置の一例が特許文献１及び特許文献２に記載されている。イメージセンサ型位置検出装置は、座標入力装置の操作入力面に対する指示物体の入力位置を検出するために、２つ以上のイメージセンサと当該センサの取得画像を処理する制御基板を入力面の周囲に取り付けている。制御基板は、複数のイメージセンサで検出される画像（すなわち複数の視点から取得された画像）に対して三角測量の原理に基づく演算処理を実行し、操作入力面に対する指示物体の位置座標を計算する。

特許第３９３１０３０号 特許第３９８６７１０号

ところで、座標入力装置を壁面や黒板などの平坦面に設置して電子黒板として使用する場合、壁面や黒板の色が暗い色であると、プロジェクタから投影される操作画面の視認性が低下する問題がある。また、壁面や黒板を電子黒板として使用可能にするためには、例えば投影面（操作入力面）となる壁面等の周囲に、イメージセンサ型位置検出装置や再帰反射性を有する反射テープを予め設置する必要があり、電子黒板として使用しない場合における壁面等の外観や機能に影響が生じている。また、反射テープ（具体的には反射テープを取り付けた反射枠）が壁面を占有する面積も大きかった。

このため、本発明は、任意の平坦面を視認性の良好な電子黒板として使用できると共に、電子黒板として使用しない場合における設置対象面の外観や機能への影響が少ない又は影響がない座標入力装置を提案する。

上記課題を解決するため、本発明は、座標入力装置を以下の部材で構成する。
(1)巻取パイプに内蔵したスプリングの畜勢力によってスクリーンを巻取可能な白色系のロールスクリーンであって、スクリーンを引き出した状態で保持できるロック機構を有するロールスクリーン
(2)スクリーンの巻取り及び引出しが可能な状態でロールスクリーンを固定するベースプレート
(3)複数のイメージセンサと位置検出用の複数の光源と制御基板を含み、ベースプレートに固定される位置検出装置
(4)スクリーンのうち引き出し側である一辺に沿って固定され、複数の光源から射出された光を再帰反射する第１の再帰反射枠
(5)一端がベースプレートの右端部を支点に回転自在に取り付けられ、複数の光源から射出された光を再帰反射する第２の再帰反射枠
(6)一端がベースプレートの左端部を支点に回転自在に取り付けられ、複数の光源から射出された光を再帰反射する第３の再帰反射枠

本発明によれば、任意の平坦面（例えば壁面、黒板、机、床）を視認性の良い電子黒板として使用することができる。また、イメージセンサ型位置検出装置を用いた座標入力装置の構成部材がベースプレートを通じて一体化されているため、電子黒板として使用しない場合の投影面の外観や機能に影響を与えずに済む。

電子黒板システムの基本構成例を説明する図。 位置検出装置を構成するイメージセンサユニットの構成例を示す図。 イメージセンサの取り付け位置と撮像範囲の関係を説明する図。 位置検出装置の他の構成例を説明する図。 形態例に係るロールスクリーン一体型座標入力装置の外観構成を示す図。 形態例１の場合における各部品の取り付け関係を説明する正面図。 形態例１で使用するベースプレートの構造例を示す図。 ベースプレートに対するスクリーンの取り付け関係を示す図。 使用時の操作手順を説明する図。 形態例２で使用するベースプレートの構造例を示す図。 形態例２の場合における各部品の取り付け関係を説明する正面図。 形態例３の場合における各部品の取り付け関係を説明する側面図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、説明で使用する全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（電子黒板システム）
図１に、電子黒板システムの一形態例を示す。電子黒板システムは、座標入力装置１、演算装置２、プロジェクタ３で構成される。演算装置２は、コンピュータで構成され、指示物体４の検出座標を座標入力装置１から入力する。演算装置２は、検出座標に基づいて描画軌跡やコマンド入力を検出し、プロジェクタ３が投影する画面の内容に反映する。因みに、指示物体４は指や棒を想定する。

座標入力装置１は、位置検出装置１１によって指示物体４の操作位置を検出座標（ｘ、ｙ）として出力する。座標入力装置１は、制御基板１２、イメージセンサユニット１３、１４で構成される位置検出装置１１と、操作画面が投影されるスクリーン１５と、反射枠１６、１７、１８とで構成される。

図２に、イメージセンサユニット１３及び１４の一形態を示す。なお、図２に示す構成は、イメージセンサユニット１３及び１４が、スクリーン１５の上辺の左右両端付近に配置される場合に用いられる。この例の場合、イメージセンサユニット１３（１４）は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの受光素子が配置されるイメージセンサ受光面２０と、当該受光面の近傍に配置されるＬＥＤ２１などの光を照射する複数の光源とで構成される。なお、イメージセンサ受光面２０には、不図示の撮像レンズが配置されている。

図２の場合、右上隅に配置されるイメージセンサユニット１３に搭載されるＬＥＤ２１は、スクリーン１５に向かって左辺と下辺に配置される反射枠１７及び１８に取り付けられた再帰反射テープの反射面に向けて光を照射する。一方、左上隅に配置されるイメージセンサユニット１４に搭載されるＬＥＤ２１は、スクリーン１５に向かって右辺と下辺に配置される反射枠１６及び１８に取り付けられた反射テープの反射面に向けて光を照射する。

図３に、各イメージセンサの取り付け位置と画角（撮像範囲）の関係を示す。反射テープ２２、２３、２４の反射面には、入射光を入射経路と同一の経路を通るように反射するコーナーキューブリフレクタ等の微小構造が形成されている。このため、左上隅に位置するイメージセンサユニット１４は、右辺と下辺に位置する反射テープ２２及び２４で反射された光を受光し、右上隅に位置するイメージセンサユニット１３は、左辺と下辺の反射テープ２３及び２４で反射された光を受光する。

以上のように、イメージセンサ型位置検出装置は、投影面の１辺の両端にＬＥＤ２１を配置し、残る３辺に反射テープ２２、２３、２４を配置し、各反射テープによる反射光をＬＥＤの近傍に配置したイメージセンサで撮像する環境において、指示物体４が光を遮断することで生じる影の位置を各イメージセンサについて検出し、検出された位置を基に指示物体４の操作位置（座標）を算出する。

このイメージセンサ型位置検出装置の場合、指示物体４の座標読み取り精度を向上させるには、イメージセンサの光軸と光源からの光軸を一致させる又は近づける必要がある。そこで、前述の特許文献１はイメージセンサの上下左右近傍に光源を設置し、特許文献２はハーフミラーを設置してイメージセンサと光源の光軸を一致させている。

図４に、イメージセンサ受光面２０に広角レンズを配置する方式のイメージセンサ型位置検出装置（以下「短縮版位置検出装置」という）を用いる座標入力装置の構成例を示す。図４に示すイメージセンサユニット１３及び１４は、操作面の右辺、左辺、下辺に位置する反射枠１６、１７、１８を同時に撮像することができる。このように撮像角の広いイメージセンサユニット１３及び１４を用いる場合、イメージセンサユニット１３及び１４の取り付け位置と操作入力面の大きさの関係は任意になる。この結果、図４に示すように、任意の壁面や黒板に、取り外し式の位置検出装置１１と反射枠１６、１７、１８を取り付けて電子黒板として使用することができる。

（形態例１）
図５に、ロールスクリーン一体型座標入力装置の構成例を示す。図５に示す座標入力装置は、座標入力装置を構成する部品の全てが収納ユニット１００（いわゆるカバー１０１と不図示のベースプレート１１０）に格納される組立型の装置である。詳細構成については後述するが、カバー１０１の一部はベースプレート１１０に固定されており、その内部空間には座標入力装置を構成する全ての部品を取り付けたベースプレート１１０が収容されている。

図５は、電子黒板として使用するために、スクリーン１２０、反射枠１３０及び１３１がカバー１０１から引き出された状態を表している。因みに、スクリーン１２０は、いわゆるロールスクリーンの構成部品である。また、引出側に当たるスクリーン１２０の一辺には反射枠１２１と取っ手１２２が固定されている。利用者は、取っ手１２２を握って下方に引っ張ることにより、カバー１０１に巻き取られて収容されているスクリーン１２０を引き出すことができる。また、ロールスクリーンは一般的な構造、すなわち引出位置でスクリーン１２０を保持するロック機能や、スプリングの蓄勢力によりロック状態が解除されたスクリーン１２０を巻き取る巻取機能を有している。

この他、カバー１０１の内側には、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１が、その一端部においてベースプレート１１０に対して回転可能に格納されている。なお、図５に示す左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１はいずれもスライド機構を有し、収容時には先端側の反射枠が根本側の反射枠の内部に格納され、使用時には根本側の反射枠から先端側の反射枠が引き出されて使用される。図５は、先端側の反射枠が引き出された状態を表している。勿論、反射枠１３０、１３１、１２１のうちスクリーン１２０を取り囲む面内には、再帰反射性を有する反射テープが各枠体の表面に沿うように張り付けられている。

図６〜図８に、形態例に係るロールスクリーン一体型座標入力装置の詳細構造を示す。図６は、カバー１０１を取り外してベースプレート１１０の正面から見た図を示す。ベースプレート１１０の上辺部にはロールスクリーン１４０が取り付けられている。ロールスクリーン１４０は、巻取パイプ１４１に内蔵したスプリングの蓄勢力によって白色系のスクリーン１２０を巻取可能であると共に、スクリーン１２０を引き出した状態を保持できるロック機構を有している。ロールスクリーン１４０は、巻取パイプ１４１の両端部において、不図示の取付具を通じてベースプレート１１０に固定されている。この取付構造により、スクリーン１２０は、巻取パイプ１４１から自由に引き出され又は巻き取られる。

なお、図７に示すように、ベースプレート１１０のうちロールスクリーン１４０の取り付け位置にはスクリーン用穴１１１が形成されている。このため、図８に示すように、スクリーン１２０は、このスクリーン用穴１１１を通じてベースプレート１１０の裏面側に引き出された後、ベースプレート１１０の裏面に沿って出し入れされる。すなわち、図８に示すように、スクリーン１２０は、ベースプレート１１０の裏面を通じて巻取パイプ１４１から出し入れされる。

ロールスクリーン１４０の下方には、位置検出装置１１が配置される。この形態例の場合、位置検出装置１１には短縮版位置検出装置（図４）を使用する。もっとも、図１〜図３に示す構成の位置検出装置を用いることもできる。位置検出装置１１をロールスクリーン１４０の下方に配置するのは、ＬＥＤ２１から照射される赤外線光を巻取パイプ１４１が遮らないようにするためである。もっとも、スクリーン１２０が引き出された状態で赤外線の照射を妨げずに済むのであれば、必ずしも位置検出装置１１とロールスクリーンの１４０の取り付け関係は本形態例の取り付け位置に限らない。

図６及び図７の説明に戻る。位置検出装置１１の取り付け位置よりも更に下方には、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１がそれぞれ配置される。この形態例の場合、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１の取り付け高さは同じである。なぜなら、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１はいずれもスライド式であり、先端側の反射枠を根本側の反射枠の内側に収容した状態では、図６に示すように、左右２つの反射枠１３０及び１３１は、互いに干渉しないように収容できるためである。

ここで、左右２つの反射枠１３０及び１３１は、取付具１１４及び１１５によって、ベースプレート１１０の反射枠用取付穴１１２及び１１３に回転可能に取り付けられる。なお、本実施例の場合、左右２つの反射枠１３０及び１３１はそれぞれ２つの部材で構成されるスライド機構を採用しているが、３つ以上の部材で構成されるスライド機構であっても良いし、２つ以上の独立した反射枠を長手方向に組み立て可能な構造を採用しても良い。

図９に、形態例に係るロールスクリーン一体型座標入力装置を任意の壁に取り付けて使用する場合の利用者の操作手順を示す。なお、ロールスクリーン一体型座標入力装置の壁への取り付け方法は任意である。例えばベースプレート１１０の裏面に固定された磁石による取付でも良いし、取付金具を用いた取付でも良い。また、ここでは壁に取り付ける場合について説明するが、机や床の上に広げて使用する場合にも、利用者の操作手順は基本的に同じである。

まず、利用者は、取っ手１２２を握って引き下げる。これにより、巻取パイプ１４１に巻き取られた状態で収容されているスクリーン１２０は収容ユニット１００から引き出される。巻取パイプ１４１にはロック機構が備えられているので、スクリーン１２０の引き出し位置でロックされる。次に、利用者は、左辺用の反射枠１３０を時計回りに９０度回転し、右辺用の反射枠１３１を反時計回りに９０度回転させる。この後、反射枠１３０及び１３１の先端（下端）を下辺用の反射枠１２１の反射面と密着させれば、使用可能な状態になる。勿論、反射枠１３０及び１３１のいずれを先に回転するかは任意である。

また、使用終了時には、以上の説明とは逆の順番に、すなわち反射枠１３０及び１３１を収納ユニット１００内に収納した後、ロールスクリーンのロック機構を解除する。スクリーン１２０のロック状態が解除されると、スクリーン１２０は、巻取パイプ１４１に内蔵されているスプリングの蓄勢力によって自動的に巻き取られ、収容ユニット１００に格納される。

以上のように、本形態例に係るロールスクリーン一体型座標入力装置を用いれば、白色系のスクリーン１２０にプロジェクタ３の画像を投影できるので、任意の平坦面（例えば壁面、黒板、机、床）を視認性の良い電子黒板として使用することができる。また、イメージセンサ型位置検出装置を用いた座標入力装置の構成部材がベースプレート１１０を通じて一体化されているため、電子黒板として使用しない場合の投影面の外観や機能に影響を与えずに済む。

（形態例２）
前述の形態例１においては、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１がいずれもスライド機構を有する場合について説明した。本形態例では、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１がいずれもスライド機構を有しない場合について説明する。ただし、スライド機構を有しない場合、形態例１の取り付け構造では、各反射枠の最大長は、ベースプレート１１０の水平長さの２分の１に制限されてしまう。

そこで、本形態例では、図１０及び図１１に示すように、ベースプレート１１０に形成する反射枠用取付穴１１２及び１１３を高さ方向にオフセットし、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１がスライド機構を有しない場合でも、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１を収容ユニット１００内に収容できる構造を採用する。この形態例の場合、スライド機構を有しないとしても、左辺用の反射枠１３０と右辺用の反射枠１３１の最大長を、ベースプレート１１０の水平方向の長さ近くまで拡張することができる。

（形態例３）
前述の形態例１の場合には、平板状のベースプレート１１０を使用しているが、本形態例では、側断面がＬ字形状のベースプレート１１０を用いる構造を説明する。図１２に、本形態例に係るロールスクリーン一体型座標入力装置の側面構成を示す。なお、ベースプレート１６０に取り付けられる部品は形態例１と同じである。また、本形態例の場合、ベースプレート１６０は、カバー１０１を兼用しても良い。

本形態例の場合、ベースプレート１６０は、利用者側の側面を形成する第１の板と上面を形成する第２の板とで構成される。この形態例の場合も、壁面に対して平行である第１の板に位置検出装置１１が取り付けられる。なお、ロールスクリーン１４０は、第１の板及び第２の板のいずれに取り付けても良い。この形態例に特有の構成部分は、壁面に対して垂直方向に延びる第２の板により、ロールスクリーン一体型座標入力装置が壁面に取り付けられる点である。ただし、第２の板だけで壁面に取り付けると、第１の板が壁面に対して傾き易い。

そこで、望ましい形態例では、第１の板のうち位置検出装置１１の取り付け端側に、その一端が第１の板に固定される一方、他端は壁面と当たって止まる不図示の傾き調整具を配置する。なお、傾き調整具は、第１の板を壁面に対して平行に調整できるのであれば、どのような部材又は構造であっても良い。図１２に示す取付構造の場合、ベースプレート１６０にスクリーン用穴１１１を設ける必要がなく、スクリーン１２０は、壁面に沿って引き出され又は巻き取られる。この場合、スクリーン１２０がベースプレート１６０に接触することがないので、長期の使用によるスクリーン１２０の破損等を軽減することができる。

（他の形態例）
本発明は、上述した形態例の構成に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば上述した形態例は、本発明を分かりやすく説明するために、一部の形態例について詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要は無い。また、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、ある形態例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成に他の構成を追加し、又は、各形態例の一部構成を他の構成で置換し、又は各形態例の一部構成を削除することも可能である。

１…座標入力装置
２…演算装置
３…プロジェクタ
４…指示物体
１１…位置検出装置
１２…制御基板
１３…イメージセンサユニット
１４…イメージセンサユニット
１５…スクリーン
１６…反射枠
１７…反射枠
１８…反射枠
２０…イメージセンサ受光面
２１…ＬＥＤ
２２…反射テープ
２３…反射テープ
２４…反射テープ
１００…収容ユニット
１０１…カバー
１１０…ベースプレート
１１１…スクリーン用穴
１１２…反射枠用取付穴
１１３…反射枠用取付穴
１１４…取付具
１１５…取付具
１２０…スクリーン
１２１…反射枠
１２２…取っ手
１３０…反射枠
１３１…反射枠
１４０…ロールスクリーン
１４１…巻取パイプ
１５０…ベースプレート
１６０…ベースプレート

Claims (4)

1. 巻取パイプに内蔵したスプリングの蓄勢力によってスクリーンを巻取可能な白色系のロールスクリーンであって、前記スクリーンを引き出した状態で保持できるロック機構を有するロールスクリーンと、
   前記スクリーンの巻取り及び引出しが可能な状態で前記ロールスクリーンを固定するベースプレートと、
   複数のイメージセンサと位置検出用の複数の光源と制御基板を含み、前記ベースプレートに固定される位置検出装置と、
   前記スクリーンのうち引き出し側である一辺に沿って固定され、前記複数の光源から射出された光を再帰反射する第１の再帰反射枠と、
   一端がベースプレートの右端部を支点に回転自在に取り付けられ、前記複数の光源から射出された光を再帰反射する第２の再帰反射枠と、
   一端がベースプレートの左端部を支点に回転自在に取り付けられ、複数の光源から射出された光を再帰反射する第３の再帰反射枠と
   を有するロールスクリーン一体型座標入力装置。
2. 請求項１に記載のロールスクリーン一体型座標入力装置において、
   前記第２及び第３の再帰反射枠はそれぞれ複数の部材によって構成され、長さの調整が可能である
   ことを特徴とするロールスクリーン一体型座標入力装置。
3. 請求項１に記載のロールスクリーン一体型座標入力装置において、
   前記第２及び第３の再帰反射枠は、前記ベースプレートの高さ方向にオフセットした状態で取り付けられる
   ことを特徴とするロールスクリーン一体型座標入力装置。
4. 請求項１に記載のロールスクリーン一体型座標入力装置において、
   前記ベースプレートには前記スクリーンを出し入れするための穴が形成されており、前記スクリーンは前記ベースプレートの表面側から前記スクリーン用の穴を通じて前記ベースプレートの裏面側へと導かれ、前記ベースプレートの裏面側を通じて引き出され又は巻き戻される
   ことを特徴とするロールスクリーン一体型座標入力装置。

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