JPWO2016171166A1 - 座標検知装置、電子黒板、画像表示システム、座標検知方法 - Google Patents

座標検知装置、電子黒板、画像表示システム、座標検知方法 Download PDF

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Abstract

表示面２２における発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を検知する座標検知装置２４であって、前記表示面から所定範囲の前記発光指示体又は前記非発光指示体の少なくとも一方を撮像する撮像手段４１０と、前記発光指示体の発光による光量を前記所定範囲から検知して前記発光指示体の座標を検知すると共に、前記表示面に射出され前記非発光指示体により遮断された光の光量を前記所定範囲から検知して前記非発光指示体の座標を検知する検知手段３５０と、を有する。

Description

本発明は、座標検知装置、電子黒板、画像表示システム及び座標検知方法に関する。
液晶パネル等のディスプレイと、ユーザが電子ペンなどの指示体を用いて指示したディスプレイ上の座標を検知する座標検知装置と、座標検知装置から出力される座標データに基づいて各種画像を描画して表示させる制御装置と、を備えた電子黒板が広く使用されている。
このような電子黒板に使用される座標検知装置として、様々な座標の検知方法が提案されている。また、発光部を備えた発光指示体と指などの非発光指示体のどちらでも各種画像を描画したいという要請がある。
このような要請に対し、複数の指示体の座標を検知する座標検知装置が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、発光指示体が導光板の表面に接触することによって導光板にそれぞれ異なる波長の伝搬光を入射させ、フィルタでそれぞれの波長の伝搬光を取り出す座標検知装置が開示されている。また、特許文献１の座標検知装置は、導光板に沿って射出される光源の非発光指示体（指）による散乱光を検出して非発光指示体の座標を検知するので、発光指示体と非発光指示体の両方の座標を検知できる。
特開２０１３―１７５１４２公報
しかしながら、特許文献１に開示された座標検知装置は、ディスプレイの表面に導光板が必要であるという問題がある。ディスプレイの表面に導光板が必要であると導光板の厚みの分だけ、指示体の接触部分と画像表示装置の表示位置との間に視差（ユーザが指示した位置と画像の描画位置がずれる）が生じやすい。また、一般的なディスプレイに導光板を含む座標検知装置を装着することは加工費が増大しやすくコスト増となるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、発光指示体及び非発光指示体の座標を検知できる座標検知装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題に鑑み、表示面における発光指示体及び非発光指示体の座標を検知する座標検知装置であって、前記表示面から所定範囲の前記発光指示体又は前記非発光指示体の少なくとも一方を撮像する撮像手段と、前記発光指示体の発光による光量を前記所定範囲から検知して前記発光指示体の座標を検知すると共に、前記表示面に射出され前記非発光指示体により遮断された光の光量を前記所定範囲から検知して前記非発光指示体の座標を検知する検知手段と、を有する。
発光指示体及び非発光指示体の座標を検知できる座標検知装置を提供することができる。
発光指示体の座標または非発光指示体の座標の検知方法の概略を説明する図の一例である。 発光指示体の座標または非発光指示体の座標の検知方法の概略を説明する図の一例である。 電子黒板の外観例を示す斜視図の一例である。 電子黒板のハードウェア構成を示す構成図の一例である。 発光指示体のハードウェア構成図の一例である。 座標検知装置の構成を示す模式図の一例である。 受発光装置の斜視図の一例である。 電子黒板を含むシステム構成例を模式的に示す図の一例である。 電子黒板の制御系を示すブロック図の一例である。 電子黒板の座標検知装置のハードウェア構成を示すブロック図の一例である。 電子黒板が有するコントローラの機能ブロック図の一例である。 発光素子を搭載した発光指示体の位置の算出を説明する図の一例である。 受発光装置３００−１または３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。 受発光装置３００−１または３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。 受発光制御回路が発光指示体の座標を検知する手順を示すフローチャート図の一例である。 発光素子を搭載していない指などの非発光指示体の位置の検知を説明する図の一例である。 受発光装置３００−１または３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。 受発光装置３００−１または３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。 受発光制御回路が非発光指示体の座標を検知する手順を示すフローチャート図の一例である。 受発光装置の概略の斜視図の一例である（実施例２）。 受発光装置３００−１または３００−２が検知する光量を模式的に示す図の一例である。 受発光装置３００−１または３００−２が検知する光量を模式的に示す図の一例である。 受発光装置３００−１または３００−２が検知する光量を模式的に示す図の一例である。 受発光装置３００−１または３００−２が検知する光量を模式的に示す図の一例である。 座標検知装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。 受発光装置の受光センサから離れている発光指示体の一例を示す図である。 図２０に示した状態における受発光装置の受光センサが検知する光量を示す図の一例である。 図２０に示した状態における受発光装置の受光センサが検知する光量を示す図の一例である。 座標検知装置の受発光装置の一例を示す図である（実施例３）。 座標検知装置の受発光装置の一例を示す図である（実施例３）。 座標検知装置の受発光装置の一例を示す図である（実施例３）。 座標検知装置の動作手順を示すフローチャート図の一例である（実施例３）。 プロジェクタと座標検知装置を有する座標検知システムの概略構成図の一例である。 座標検知装置と一体の再帰性反射板が展開される様子を模式的に示す図である。 座標検知システムのシステム構成例を模式的に示す図の一例である。 発光指示体が発光した場合の座標検知システムの動作手順を示す概略構成図の一例である。 非発光指示体が赤外線を遮断した場合の座標検知システムの動作手順を示す概略構成図の一例である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図１Ａ、１Ｂは、発光指示体の座標と非発光指示体２００の座標の検知方法の概略を説明する図の一例である。図１Ａは非発光指示体２００の座標の検知方法を説明する図である。座標検知装置２４は原則的に常に発光体４２０を点灯しており発光体４２０が射出した赤外線は再帰性反射板で反射して受光センサ４１０により受光される。ユーザが非発光指示体２００（指など）の先端を画像表示装置２０の表示面２２に接近させると、左上コーナと右上コーナの受光センサ４１０はそれぞれ暗点として非発光指示体２００を検知する。受発光制御回路３５０は受光センサ４１０のそれぞれの暗点の位置から角度θ３（第三の位置），θ４（第四の位置）を求め、三角測量の原理で非発光指示体２００の座標（ｘ２，ｙ２）を算出する。
図１Ｂは発光指示体の座標の検知方法を説明する図である。発光指示体１００は座標検知装置２４と無線通信することができ、ユーザが発光指示体１００の先端を表示面２２に接近させ更に接触させると（又は押し当てると）筆圧が検知された旨の信号（以下、筆記検知信号という）を座標検知装置２４に送信する。座標検知装置２４は、発光指示体１００の先端が表示面２２から離れた旨の信号（以下、筆記終了信号という）を受信するまで、又は、筆記検知信号を受信中、例外的に発光体４２０を消灯する。また、ユーザが発光指示体１００の先端を画像表示装置２０に接触させると発光指示体１００の先端が発光する。左上コーナと右上コーナの受光センサ４１０はそれぞれ輝点として発光指示体１００を検知する。受発光制御回路３５０は受光センサ４１０のそれぞれの輝点の位置から角度θ１（第一の位置），θ２（第二の位置）を求め、三角測量の原理で発光指示体１００の座標（ｘ１，ｙ１）を算出する。
このように、本実施形態の座標検知装置は、画像表示装置２０に導光板がなくても発光指示体１００と非発光指示体２００の座標を区別して検知できる。また、導光板が不要なのでコスト増を抑制でき、視差も生じないか又は少ない視差で画像を表示できる。なお、仮に画像表示装置２０に導光板があるとしても本実施形態の座標検知方法は有効に適用できる。
＜用語について＞
表示面に表示される情報は、視覚的に認識可能な情報であればよい。具体的には、文字、図形、静止画、動画等である。また、手書きされた情報でも予め保存されていた情報でもよい。
座標を検知するとは、座標を取得することをいう。座標の取得までにセンサによるセンシング（検出）、演算、変換などが必要でもプロセスは制限されない。
＜構成について＞
図２は本実施形態の電子黒板１０の外観例を示す斜視図である。電子黒板１０は、ディスプレイである画像表示装置２０と、この画像表示装置２０を適切な高さで保持するスタンドである保持部材４０と、画像表示装置２０を制御する機器などを収納する機器収納部５０とを有する。なお、この機器がベゼル部３６０などに収容可能な場合、機器収納部５０はなくてよい。
画像表示装置２０は、液晶パネル又はプラズマパネル等のパネル部材を有する。また、画像表示装置２０のうち画像が表示される面を表示面２２と称し、表示面２２の周囲にはタッチパネルとして機能する座標検知装置２４が配置されている。
更に、電子黒板１０に対し、ユーザは専用のペン型入力装置である発光指示体１００で画像表示装置２０の表示面２２に文字又は図形などを書き込むことができる。発光指示体１００は、ペン先１００Ａに後述する接触検知部１０２を備え、ペン先１００Ａが画像表示装置２０の表示面２２に接触すると発光指示体１００が発光し、それと同時に筆記検知信号を無線で送信する。これにより、座標検知装置２４は発光指示体１００の座標を検知し、画像表示装置２０は検知された座標に点を表示する。ペン先１００Ａが表示面２２に接触した状態で移動すると、電子黒板１０は複数の点を接続して描画することで文字や図形等の画像を表示する。
また、発光指示体１００のペン尻１００Ｂには後端スイッチ１０５が搭載されており、ペン尻１００Ｂが画像表示装置２０の表示面２２に接触すると発光指示体１００は消去検知信号を画像表示装置２０に送信する。画像表示装置２０は、発光指示体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に書き込まれた文字又は図形等の画像を画像表示装置２０の表示面２２から消去する。なお、この消去操作による表示処理としては、表示制御装置であるコントローラ６０（後述する）において、検知された座標位置を画像表示装置２０の表示面２２に表示された画像の背景と同じ色（例えば、白色）とする表示処理が行われる。
更に、発光指示体１００は、駆動用の電池と発光素子の間に昇圧回路が組み込まれておいり、発光素子の発光量を常時一定に制御する。また、電池残量が既定値以下になった場合には発光素子を発光させない。また、発光指示体１００の接触検知部１０２は、ペン先１００Ａが画像表示装置２０の表示面２２に接触した際に、表示面２２への接触力を検知する。例えば、接触検知部１０２は接触力の検出値に基づいて発光素子の光の強さを変化させることができる。コントローラ６０は、この発光指示体１００の発光素子から出力される光の強弱により、画像表示装置２０の表示面２２に書き込まれる文字又は図形等の線の太さを変化させる。あるいは、感圧センサの検出値は無線で座標検知装置２４に送信されてもよい。
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周辺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である入力装置３０が搭載されている。
図３は電子黒板１０のハードウェア構成を示す構成図である。電子黒板１０は、図３に示すように、上記した画像表示装置２０、座標検知装置２４、入力装置３０の他、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）５０４、ＨＤＣ(Hard Disk Controller)５０５、メディアドライブ５０７、インターフェース（I/F）５０８、マウス５０９、マイク５１０、スピーカ５１１、近距離無線通信部５１５、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)５１２、及び、これらをアドレスラインやデータラインで接続する拡張バスライン５２０、を有する。
ＣＰＵ５０１は、電子黒板１０の全体動作を制御する。Ｒ０Ｍ５０２は、ＩＰＬ（Initial Program Loader）等のＣＰＵ５０１の動作に用いられるプログラムを記憶している。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ５０４は、プログラム等の各種データを記憶している。ＨＤＣ５０５は、ＣＰＵ５０１の制御にしたがってＨＤＤ５０４に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。メディアドライブ５０７は、フラッシュメモリ等の記録メディア５０６に対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御する。インターフェース５０８は、通信ネットワークを介してデータの送信及びソフトウェアの不正使用防止のために用いられるドングルの接続を行う。ＧＰＵ５１２は、ＧＰＵ５１２の動作に用いられるプログラムを記憶したＲＯＭ５１３、ＧＰＵ５１２のワークエリアとして使用されるＲＡＭ５１４が接続されている。近距離無線通信部５１５は、主に発光指示体１００と無線で通信するための通信装置である。具体的にはBluetooth（登録商標）、Bluetooth（登録商標） Low Energy、ZigBee（登録商標）などの通信規格で通信する。拡張バスライン５２０は、上記各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバス又はデータバス等を備える。
図４は、発光指示体のハードウェア構成図の一例を示す。発光指示体１００は、ペン先１００AにＬＥＤなどで赤外線を発する発光素子１１０を有する。ペン先１００Ａは発光指示体１００の軸方向に稼動又は変形し、ペン先１００Ａが表示面２２に接触した際の筆圧が接触検知部１０２により検知される。
また、座標検知装置２４と無線により通信する無線通信部１０３を有し、無線通信部１０３は筆記検知信号を座標検知装置２４に送信する。また、発光指示体１００のペン尻１００Ｂは軸方向に稼動又は変形し、ペン尻１００Ｂが表示面２２に接触すると後端スイッチ１０５がそれを検出する。
また、発光指示体１００は、発光指示体１００の全体を制御するＣＰＵ１０６と、ＲＡＭ１０７と、ＲＯＭ１０８と、及び、Ａ／Ｄ変換部１０９を有する。ＲＯＭ１０８には発光指示体１００のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ１０６は電子ペン用プログラムを実行し、以下のような機能を提供する。なお、発光指示体１００は図示する以外にもマイコンなどの情報処理装置が有する一般的な構成を有している。また、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードウェアで実現されてもよい。
接触検知部１０２は高分子圧膜フィルムなどを有しており、接触検知部１０２が検知した筆圧はＡ／Ｄ変換部１０９に送信される。Ａ／Ｄ変換部１０９はアナログ信号の筆圧をデジタル信号の筆圧情報に変換する。ＣＰＵ１０６は筆圧を閾値と比較して、ペン先１００Aが表示面２２に接触したこと（ＣＰＵ１０６は筆記検知信号を生成する）及び表示面２２から離れたこと（この場合、ＣＰＵ１０６は筆記終了信号を生成する）を検知することができる。ＣＰＵ１０６はペン先１００Ａが表示面２２に接触した場合には発光素子１１０を発光させ、表示面２２から離れた場合には発光素子１１０を消灯させる。これにより消費電力を低減できる。なお、消灯には受光センサ４１０が検知できない程度に弱い光量とすることを含む。
あるいは発光素子１１０が常時点灯していてもよい。この場合、ユーザの使用状態を推定するための加速度センサ等のセンサを搭載し、その出力によりＣＰＵ１０６が、ユーザが使用しているかどうかを判断し、使用していないときは消灯する。
また、ペン尻１００Ｂが表示面２２に接触すると後端スイッチ１０５がＯＮになり、ＣＰＵ１０６は後端ＯＮ信号を検出する。また、ペン尻１００Bが表示面２２から離れると後端スイッチ１０５がＯＦＦになり、ＣＰＵ１０６は後端ＯＦＦ信号を検出する。
また、発光指示体１００が固有のＩＤなどの属性情報をＲＯＭ１０８などに格納していることが好ましい。これにより、発光指示体１００が複数ある場合でも座標検知装置２４は発光指示体１００を識別して筆記検知信号と対応づけることができる。例えば、電子黒板１０は、発光指示体１００に応じて文字や図形等の色、太さ、線種などを変えることができる。
無線通信部１０３は例えばBluetooth（登録商標）、Bluetooth（登録商標） Low Energy、ZigBee（登録商標）などの通信規格で通信する。この他、赤外線、無線ＬＡＮ、超音波、可視光通信などで通信してもよい。無線通信部１０３は、筆記検知信号、筆記終了信号、後端ＯＮ信号、後端ＯＦＦ信号及びＩＤ等を座標検知装置２４に送信することができる。なお、発光指示体１００が座標検知装置２４に送信する情報はこれらに限られない。
図５は座標検知装置の構成を示す模式図の一例であり、図６は受発光装置３００の斜視図の一例である。タッチパネルである座標検知装置２４は、図５に示すように、画像表示装置２０の表示面２２の、例えば左上コーナ、右上コーナ、左下コーナ及び右下コーナに受発光装置３００（以下、区別する場合、３００−１、３００−２、３００−３、３００−４という）を備える。また、受発光装置３００は、赤外線を検知する受光センサ４１０と、画像表示装置２０の表示面２２に沿って赤外線を射出する発光体４２０とを有する。表示面２２に沿った赤外線とは表示面２２にほぼ平行に射出された赤外線を言うが、赤外線は表示面２２から所定範囲に射出されればよい。また、発光体４２０が射出する光は赤外線である必要はなく、例えば可視光や紫外線でもよい。しかし、可視光は点灯と消灯がユーザにより意識されやすく紫外線は化学的な作用があるため赤外線（近赤外線を含む）などが好ましい。
また、受発光装置３００は表示面２２の一辺を挟んで最低２台あればよい。２台あれば発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を検知できる。また、後述する実施例２では発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を同時に検知できる。なお、受発光装置３００が２台あれば同時に２台以上の発光指示体の座標を検知でき、同時に２台以上の非発光指示体２００の座標を検知できる。一方、３台以上の受発光装置３００を備えることで、同時に座標を検知できる発光指示体及び非発光指示体２００の数を増やすことができる。例えば、ある２台の受発光装置３００から発光指示体１００が陰にあるため座標を検知できなくても、別の２台の受発光装置３００から発光指示体１００を検知できるため、発光指示体１００の座標を検知できる。
また、画像表示装置２０の表示面２２の四辺には、再帰性反射板３２０（以下、区別する場合、３２０−１、３２０−２、３２０−３、３２０−４という）が配置されている。再帰性反射板３２０には、受発光装置３００から射出された光が入射し、再帰性反射板３２０は入射してきた方向に光を反射する。すなわち、再帰性反射板３２０は光を反射する板状の反射板である。画像表示装置２０の表示面２２の周縁の表面側には、再帰性反射板３２０を隠すベゼル部３６０が配置されている。すなわち、再帰性反射板３２０は、表示面２２に垂直な方向の表示面２２とベゼル部３６０の間にあり、ベゼル部の内枠３６０ａは再帰性反射板３２０よりも表示面２２の側にせり出している。画像表示装置２０がこのベゼル部３６０を備えるので、再帰性反射板３２０にユーザの指等が接触し、再帰性反射板３２０が汚染されるのを防止することができる。
受発光装置３００−１の発光体４２０は、右側方の再帰性反射板３２０−２及び下方の再帰性反射板３２０−３の全域に向けて、画像表示装置２０の表示面に沿って赤外線を射出する。
また、右上コーナに配置された受発光装置３００−２の発光体４２０は、画像表示装置２０の表示面２２に沿って赤外線を照射する。受発光装置３００−２の発光体４２０は、左側方の再帰性反射板３２０−４及び下方の再帰性反射板３２０−３の全域に向けて赤外線を射出する。
受発光装置３００−３，受発光装置３００−４についても同様である。受発光装置３００−３の発光体４２０は、左側方の再帰性反射板３２０−４及び上方の再帰性反射板３２０−１の全域に向けて赤外線を射出する。受発光装置３００−４の発光体４２０は、上方の再帰性反射板３２０−１及び右側方の再帰性反射板３２０−２の全域に向けて赤外線を射出する。
画像表示装置２０の表示面２２に何も接触していない場合、受発光装置３００−１から射出された赤外線は、再帰性反射板３２０−２、３２０−３で再帰反射され、受発光装置３００−２から射出された赤外線は、再帰性反射板３２０−３、３２０−４で再帰反射され、受発光装置３００−３から射出された赤外線は、再帰性反射板３２０−４、３２０−１で再帰反射され、受発光装置３００−４から射出された赤外線は、再帰性反射板３２０−１、３２０−２で再帰反射される。
それぞれの再帰性反射板３２０で反射した反射光は受発光装置３００のそれぞれの受光センサ４１０において検知される。
上記のように、発光指示体１００は発光素子であるとして発光素子１１０を有する。発光指示体１００のペン先１００Ａが画像表示装置２０の表示面２２に接触した場合、発光指示体１００のペン先１００Ａの発光素子１１０が赤外線を出力する。
受発光装置３００は、図６に示すように、受光センサ４１０と、発光体４２０とを有する。受光センサ４１０は、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子４１１と、結像レンズ４１２とを備える。また、発光体４２０は、赤外線ＬＥＤ（Light emitting diode）や赤外線レーザなどで赤外線を照射する。受発光装置３００は、受発光制御回路３５０に接続され、受発光制御回路３５０により受光センサ４１０及び発光体４２０の駆動が制御される。
この赤外線が受発光装置３００の受光センサ４１０に入射する。撮像素子４１１は表示面２２に対し水平方向に並んだ複数の画素（ピクセル）となる素子を有し、発光素子１１０が発光した赤外線は、撮像素子４１１の素子の１つ以上で検知される。すなわち、赤外線を受光した素子の光量が突出して大きくなる。この素子の位置が角度θ１、θ２に相当する。
座標検知装置２４は、受光した素子の位置から三角測量の数式を用いて座標に変換することで発光素子１１０が搭載された発光指示体１００の座標を検知する。三角測量の数式については後述する。
また、ユーザの指等の非発光指示体２００が画像表示装置２０の表示面２２に接触した場合、受発光装置３００の発光体４２０から射出された赤外線が非発光指示体２００と表示面２２との接触箇所で遮断される。そのため、撮像素子４１１で光量が突出して小さくなる１つ以上の素子が特定される。この素子の位置が角度θ３，θ４に相当する。
座標検知装置２４は、赤外線が遮断された素子の位置から三角測量の数式を用いて座標に変換することで非発光指示体２００の座標を検知する。三角測量の数式については後述する。
＜システム構成例＞
図７は電子黒板１０を含むシステム構成例を模式的に示す図であり、図８は電子黒板１０の制御系を示すブロック図の一例である。電子黒板１０はユーザＰＣ（Personal Computer）９０及びネットワーク２０４と接続される。画像表示装置２０は、コントローラ６０により制御される。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が接続される入力ソケット８２を備える。図７に示した例では、入力ソケット８２はＶＧＡケーブルに対応しているとしたが、入力ソケット８２は、ＨＤＭＩ(登録商標)（High-Definition Multimedia Interface）、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ等他の規格の入力ケーブルが接続するものとできる。
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のアプリケーションソフトウェアなどのプログラムが格納されている。そして、ユーザは、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、モニター９２に当該コンテンツを表示させる。
このため、コントローラ６０は、ユーザＰＣ９０のモニター９２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、画像表示装置２０のユーザＰＣ画面２８にモニター９２に表示された画像データと同じ画像を表示する。ユーザＰＣ画面２８は、ユーザＰＣ９０から電子黒板１０のインターフェース５０８を介して取り込まれる。
また、コントローラ６０は、光ファイバなどの通信回線２０１及び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。
また、コントローラ６０は画像表示装置２０にユーザが入力操作する際に押下する画面操作部２６を表示する。
図９は、電子黒板１０の座標検知装置のハードウェア構成を示すブロック図の一例である。座標検知装置２４は、タッチパネルドライバ部２５０、受発光制御回路３５０、ペン信号受信部２１０及び受発光装置３００を有する。
発光指示体１００のペン先１００Ａが表示面２２に接触すると、筆記検知信号がペン信号受信部２１０により受信される。発光指示体１００のペン尻１００Ｂが画像表示装置２０の表示面２２に接触すると、消去検知信号がペン信号受信部２１０により受信される。ペン信号受信部２１０は近距離無線通信部５１５とほぼ同じ物であり、ペン信号受信部２１０は近距離無線通信部５１５が発光指示体１００から信号を受信する際の機能名である。なお、ペン信号受信部２１０は信号を発光指示体１００に送信してもよい。
受発光制御回路３５０は、検知手段として、発光指示体１００の座標を検知すると共に、非発光指示体２００の座標を検知する。受発光制御回路３５０は、受発光装置３００の受光センサ４１０が検知した光量に基づいて発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を算出する他、発光体４２０の発光を制御する。受発光制御回路３５０が演算した座標は座標位置信号としてタッチパネルドライバ部２５０に入力される。
また、タッチパネルドライバ部２５０は、ペン信号受信部２１０及び受発光制御回路３５０から入力された座標位置信号、筆記検知信号、筆記終了信号、後端ＯＮ信号、後端ＯＦＦ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６０に伝送する。
＜コントローラ６０の機能について＞
コントローラ６０は、図３に示した電子黒板１０のハードウェア構成を備えた制御部である。コントローラ６０はこれらハードウェアを使ってソフト的に実現される機能を提供する。例えば、ＨＤＤ５０４からＲＡＭ５０３に展開されたプログラムをＣＰＵ５０１が実行して以下の各機能を実現する。
図１０は、電子黒板１０が有するコントローラ６０の機能ブロック図の一例である。電子黒板１０のコントローラ６０は、コントローラオペレーションシステム部２２０及びアプリケーション部２３０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。コントローラオペレーションシステム部２２０は、ＯＳやデバイスドライバなどにより実現され、座標検知装置２４、画像表示装置２０及びユーザＰＣ９０との通信や制御を行う。
アプリケーション部２３０は、画像表示装置２０の表示面２２に表示される画像を生成する処理、ユーザＰＣ画面２８に表示する処理等を行う。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。
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画像表示装置２０の表示面２２のユーザＰＣ画面２８に表示するための処理を行う。
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画像を生成する。また、画像描画処理部２３４は、既に表示された画像に手書き画像を重畳して画像表示装置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と同一の背景色で画像を生成し、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画像表示装置２０の表示面２２に表示する。
これにより、画像表示装置２０に表示された手書き画像に背景色の画像が重畳されて見かけ上は、画像表示装置２０の表示面２２から消去される。
画面操作処理部２３８は、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バイス信号に変換し、画像表示装置２０の表示面２２に表示される画面操作部２６のオン・オフ操作による処理を行う。
＜座標の演算＞
<<発光指示体１００の座標検知>>
続いて、図１１、１２Ａ、１２Ｂを用いて発光指示体１００の座標検知について説明する。図１１は発光素子を搭載した発光指示体の位置の算出を説明する図の一例である。図１２Ａ、１２Ｂは受発光装置３００−１と３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。
発光指示体１００のペン先１００Ａには発光素子１１０が配置されており、ペン先１００Ａが画像表示装置２０の表示面２２に接触した場合、発光素子１１０から赤外線を出力する。この赤外線は、再帰性反射板３２０で反射して受発光装置３００の受光センサ４１０に入射する。ただし、ペン先１００Ａが画像表示装置２０の表示面２２に接触した場合、受発光装置３００は赤外線を消灯する。消灯には受光センサ４１０が検知できない程度に弱い光量とすることを含む。そのため、発光指示体１００が画像表示装置２０の表示面２２に接触した位置において、赤外線の光量が大きくなる輝点があらわれる。
図１２Ａ、１２Ｂに示すように、発光指示体１００の発光素子１１０から赤外線が発せられた際、発光指示体１００が撮像された素子の光量が突出して大きくなる。具体的には撮像素子４１１が検知する輝度が、発光指示体１００が写った素子において大きくなる。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０（第一の撮像手段）が取得した画像において、閾値Th1以上の輝度が得られる素子を特定し、この素子の水平方向の位置を角度θ１に変換する（閾値Th1は第一閾値の一例）。例えば、受光センサ４１０で光量が閾値Th1以上（第一閾値以上）になる素子が受光センサ４１０の水平方向の端部から何番目かによって角度θ１を求めることができる。同様に角度θ２を受発光装置３００−２の受光センサ４１０（第二の撮像手段）において光量が突出して大きくなる素子の位置から求める。
なお、受発光制御回路３５０は光量が閾値Th1以上の素子を複数個、特定してもよい。ユーザが同時に複数の発光指示体１００を使用している場合は、複数の発光指示体１００の座標を検知する必要があるためである。
受発光制御回路３５０が受発光装置３００−１、３００−２から見た輝点に相当する素子の位置を角度θに変換することで、以下の数式で輝点の座標（ｘ１，ｙ１）を算出することができる。
輝点と受発光装置３００−１を結ぶ直線と、表示面２２の上辺とがなす角度をθ１とし、輝点と受発光装置３００−２を結ぶ直線と、表示面２２の上辺とがなす角度をθ２とする。また、受発光装置３００−１と受発光装置３００−２の間隔をＷとする。発光指示体１００の座標（x1,y1）は、
ｘ１ = w tanθ2 / ( tanθ1 + tanθ2)
ｙ１ = w tanθ1・tanθ2 / ( tanθ1 + tanθ2 )
により算出される。
このように、受発光装置３００の幾何学的配置を考慮することにより、発光指示体１００が指示した点の座標を算出することができる。
なお、複数の発光指示体１００をユーザが使用する場合、受発光制御回路３５０は受光センサ４１０の輝点に識別子（例えば１から始まる連番）を付与する。受発光装置３００−１と３００−２で同じ発光指示体１００には同じ識別子が付与されるため、受発光制御回路３５０は同じ識別子の輝点から求めた角度θを用いて複数の発光指示体１００の座標を検知できる。
また、各発光指示体１００に、異なる識別信号を発生する発信機をそれぞれ搭載することで、この識別信号を座標検知装置２４で受信して各発光指示体１００を識別することができる。
図１３は、受発光制御回路３５０が発光指示体１００の座標を検知する手順を示すフローチャート図の一例である。図１３の処理は、周期的に繰り返し実行されているが、輝点が検知された場合に座標が検知される。
まず、発光素子１１０が発光したものとする（Ｓ１）。発光素子１１０が常時、発光するのでなく、表示面２２に接触している間だけ発光することで、発光指示体１００が表示面２２に接触する前に検知され、ユーザが意図しない位置に文字や図形等の画像が描画されることを抑制できる。
発光素子１１０の発光で受発光制御回路３５０は発光体４２０が赤外線を消灯する（Ｓ２）。赤外線を消灯することで発光指示体１００の発光素子１１０により生じる輝点を受発光制御回路３５０が検知しやすくなる。また、ユーザの身体の一部を暗点として検知してユーザが意図しない位置に文字や図形等の画像が描画されることを抑制できる。
受発光装置３００−１の受光センサ４１０は画像を取得する（Ｓ３）。つまり、表示面２２に沿って撮像する。受発光装置３００−２の受光センサ４１０も画像を取得する（Ｓ３）なお、表示面２２に沿って撮像するとは、表示面２２から所定範囲の画像を撮像することをいう。表示面２２は撮像されないことが好ましいが、受光センサ４１０が可視光を検知しなければ表示面２２を撮像してもよい。また、所定範囲は、受光センサ４１０の撮像範囲が最大の範囲である。トリミングなどにより撮像範囲よりも狭い範囲が所定範囲として使用されてよい。表示面２２の近くの発光指示体１００及び非発光指示体２００を撮像できればよいためである。具体的には、表示面２２から数ｃｍ〜１０ｃｍ程度までの範囲である。
次に、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した輝点位置を特定する（Ｓ４）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した輝点位置を特定する（Ｓ４）。
次に、受発光制御回路３５０は角度θ１を算出する（Ｓ５）。すなわち、輝点の素子の位置を角度θ１に変換する。受発光制御回路３５０は角度θ２を算出する（Ｓ５）。すなわち、輝点の素子の位置を角度θ２に変換する。
受発光制御回路３５０は角度θ１とθ２を用いて発光指示体１００の座標を算出する（Ｓ６）。
<<非発光指示体２００の座標検>>
続いて、図１４、１５Ａ、１５Ｂを用いて非発光指示体２００の座標検知について説明する。図１４は発光素子を搭載していない指などの非発光指示体２００の位置の検知を説明する図の一例である。図１５Ａ、１５Ｂは受発光装置３００−１と３００−２の受光センサが受光した光量を模式的に示す図である。
ユーザの指等の非発光指示体２００は、非発光指示体２００によって赤外線が遮断されることを利用して検知される。受発光装置３００−１、３００−２の発光体４２０から射出される赤外線が、非発光指示体２００によって遮断された状態で受発光装置３００−１、３００−２の受光センサ４１０に撮像される。受発光装置３００−１、３００−２の２台の発光体４２０からは赤外線が常時射出されており、画像表示装置２０の表示面２２の左右側方及び下方に配置された、再帰性反射板３２０−２、３２０−３、３２０−４により入射した赤外線が再帰反射して戻ってくる。この赤外線の経路を、ユーザの指等の非発光指示体２００が遮断すると、赤外線が遮断され、図１５Ａ、１５Ｂに示すように、その部分のみ光量が突出して減少する暗点があらわれる。
受発光制御回路３５０は撮像素子４１１において光量が閾値Th2以下（閾値Th2は第二閾値の一例）の素子の位置を特定する。表示面２２に対し水平方向のこの素子の位置を角度θ３に変換する。例えば、受光センサ４１０で光量が閾値Th2以下（第二閾値以下）になる素子が受光センサ４１０の水平方向の端部から何番目かによって角度θ３を求めることができる。同様に、角度θ４を受発光装置３００−２の撮像素子４１１において光量が閾値Th2以下になる素子の位置から求める。
なお、受発光制御回路３５０は光量が閾値Th2以下の水平方向の位置を複数個、特定してもよい。ユーザが２本の非発光指示体２００で表示面２２に接触した場合は、複数の非発光指示体２００の座標を検知する必要があるためである。また、３本以上の非発光指示体２００が同時に使用されたり、複数人が同時に非発光指示体２００で手書きしたりすることができる。
暗点と受発光装置３００−１を結ぶ直線と、水平線とがなす角度をθ３とし、暗点と受発光装置３００−２を結ぶ直線と、水平線とがなす角度をθ４とする。また、受発光装置３００−１と受発光装置３００−２の間隔をＷとする。非発光指示体２００の座標（x2,y2）は、
ｘ2 = w tanθ4 / ( tanθ3 + tanθ4)
ｙ2 = w tanθ3・tanθ4 / ( tanθ3 + tanθ4 )
により算出される。
図１６は、受発光制御回路３５０が非発光指示体２００の座標を検知する手順を示すフローチャート図の一例である。図１６の処理は、周期的に繰り返し実行されているが、暗点が検知された場合に座標が検知される。
発光体４２０が赤外線を射出する（Ｓ１）。
非発光指示体２００が赤外線を遮断する（Ｓ２）。
受発光装置３００−１の受光センサ４１０は画像を取得する（Ｓ３）。つまり、表示面２２に沿って撮像する。受発光装置３００−２の受光センサ４１０も画像を取得する（Ｓ３）。
次に、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ４）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ４）。
次に、受発光制御回路３５０は角度θ３を算出する（Ｓ５）。すなわち、暗点の素子の位置を角度θ３に変換する。受発光制御回路３５０は角度θ４を算出する（Ｓ４）。すなわち、暗点の素子の位置を角度θ４に変換する。
受発光制御回路３５０は角度θ３とθ４を用いて非発光指示体２００の座標を算出する（Ｓ６）。
以上のように、本実施例の座標検知装置２４又は座標検知装置２４が行う座標検知方法によれば、発光素子を備える発光指示体１００と、ユーザの指等の非発光指示体２００とを区別して検知できる。また、表示面２２に導光板を必ずしも必要としないので視差も生じないか又は生じにくい。また、画像表示装置２０の４隅のコーナに受発光装置３００が配置されるため、省スペース化が可能である。
なお、本実施形態では、発光指示体１００が表示面２２に接触すると、発光体４２０が消灯すると説明したが、発光指示体１００が表示面２２に接触していても発光体４２０が赤外線を射出していてよい。受発光制御回路３５０は光量が閾値以上なら発光指示体１００を、光量が閾値以下なら非発光指示体２００を検知できる。したがって、同時に発光指示体１００と非発光指示体２００の座標を検知できる。
しかし、発光体４２０が射出する赤外線の中で発光指示体１００が発光すると、発光指示体１００の赤外線が、発光体４２０が射出する赤外線に埋もれてしまうおそれがある。また、発光指示体１００が受発光装置３００に対し遠方にあると、受光センサ４１０が発光指示体１００を検知することが困難になるおそれがある。また、発光体４２０が射出する赤外線の中で発光指示体１００の赤外光を検知するための閾値をメーカの関係者などが適切に決定することが困難になるおそれもある。したがって、本実施例では発光指示体１００が表示面２２に接触すると、発光体４２０が消灯することが好ましい。これにより、発光指示体１００が受発光装置３００に対し遠方にあっても発光指示体１００の検知が容易になり、閾値の決定も容易になる。また、発光指示体１００でユーザが手書き中にユーザの身体の一部を暗点として検知してユーザが意図しない位置に文字や図形等の画像が描画されることを抑制できる。
（実施例２）
本実施例では、発光指示体１００の発光素子１１０からの赤外線と、受発光装置３００に搭載されている発光体４２０からの赤外線との波長が異なることで、受発光制御回路３５０が両者を区別して同時に検知できる電子黒板１０について説明する。
図１７は、本実施例における受発光装置３００の概略の斜視図である。本実施例では、受発光装置３００に搭載されている受光センサ４１０に、特定の波長領域の光を透過させる２種類のバンドパスフィルタが配置されている。
これにより、受発光装置３００は発光指示体１００の発光素子１１０が出力する赤外線と、受発光装置３００に搭載されている発光体４２０が射出する赤外線とを区別して検知することができる。例えば、発光指示体１００から出力される赤外線の波長を８００ｎｍ、受発光装置３００の発光体４２０から射出される赤外線の波長を９００ｎｍとする。受発光装置３００の受光センサ４１０は撮像素子４１１と結像レンズ４１２で構成されるため、結像レンズ４１２に異なるバンドパスフィルタを配置することができる。例えば、結像レンズ４１２に８５０ｎｍ以上の赤外線を遮断させ８５０ｎｍ未満の赤外線を透過させる第１のバンドパスフィルタ４２１と（第一のフィルタ）、８５０ｎｍ以上の赤外線を透過させ８５０ｎｍ未満の赤外線を遮断させる第２のバンドパスフィルタ４２２（第二のフィルタ）とが配置される。このような構成とすることで、第１のバンドパスフィルタ４２１を透過した８５０ｎｍ未満の赤外線が撮像素子４１１の第１領域４３１に入射し、第２のバンドパスフィルタ４２２を透過した８５０ｎｍ以上の赤外線が撮像素子４１１の第２領域４３２に入射する。
すなわち、第１のバンドパスフィルタ４２１を透過した発光指示体１００からの赤外線の光が第１領域４３１に入射し、受発光装置３００は発光指示体１００だけを検知することができる。同様に、受発光装置３００の発光体４２０から射出される赤外線が再帰性反射板３２０で反射され第２のバンドパスフィルタ４２２を透過し、第２領域４３２に入射することで、受発光装置３００はユーザの指等の非発光指示体２００だけを検知することができる。このような構成とすることで、受発光装置３００は発光指示体１００と非発光指示体２００とを区別して検知できる。
したがって、第１領域４３１では発光指示体１００からの赤外線のみが検知され、発光体４２０から射出される赤外線は検知されない。このため本実施例では、発光指示体１００が表示面２２に接触した場合に、受発光制御回路３５０が受発光装置３００の発光体４２０を消灯しなくてよい。発光体４２０を消灯しないことで、受発光制御回路３５０が発光指示体１００と非発光指示体２００を同時に検知できる。
図１８Ａ−１８Ｄは、受発光装置３００−１、３００−２が検知する光量を模式的に示す図の一例である。図１８Ａは受発光装置３００−１が第１領域４３１で検知した発光指示体１００の角度θ１を示し、図１８Ｂは受発光装置３００−２が第１領域４３１で検知した発光指示体１００の角度θ２を示す。図１８Ｃは受発光装置３００−１が第２領域４３２で検知した非発光指示体２００の角度θ３を示し、図１８Ｄは受発光装置３００−２が第２領域４３２で検知した非発光指示体２００の角度θ４を示す。
このように、受発光装置３００−１は第１領域４３１と第２領域４３２で同時に発光指示体１００と非発光指示体２００を検知でき、受発光装置３００−２は第１領域４３１と第２領域４３２で同時に発光指示体１００と非発光指示体２００を検知できる。
図１９は、座標検知装置２４の動作手順を示すフローチャート図の一例である。
発光体４２０が赤外線を射出する（Ｓ１）。非発光指示体２００が赤外線を遮断する（Ｓ２）。また、発光素子１１０が発光したものとする（Ｓ３）。ステップＳ１〜Ｓ３は順不同である。
受発光装置３００−１の受光センサ４１０は画像を取得する（Ｓ４）。つまり、表示面２２に沿って撮像する。受発光装置３００−２の受光センサ４１０も画像を取得する（Ｓ４）。
次に、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した輝点位置を特定する（Ｓ５）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した輝点位置を特定する（Ｓ５）。
また、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ６）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ６）。ステップＳ５，Ｓ６は順不同である。
次に、受発光制御回路３５０は角度θ１を算出する（Ｓ７）。受発光制御回路３５０は角度θ２を算出する（Ｓ７）。
また、受発光制御回路３５０は角度θ３を算出する（Ｓ８）。受発光制御回路３５０は角度θ４を算出する（Ｓ８）。ステップＳ７，Ｓ８は順不同である。
受発光制御回路３５０は角度θ１とθ２を用いて発光指示体１００の座標を算出し、角度θ３とθ４を用いて非発光指示体２００の座標を算出する（Ｓ９）。
このように、受発光制御回路３５０は発光指示体１００と非発光指示体２００の座標を同時に検知できる。また、このような効果の他、本実施例によれば、発光指示体１００と画像表示装置２０の表示面２２の接触位置が、受発光装置３００と極端に離れていたり、極端に近かったりした場合でも受発光装置３００が発光指示体１００を検知しやすくなる。
図２０は、受発光装置の受光センサから離れている発光指示体の一例を示す図であり、図２１Ａ、２１Ｂは図２０に示した状態における受発光装置の受光センサが検知する光量を示す図の一例である。
発光指示体１００の位置が受発光装置３００から遠い場合、受発光装置３００−１の受光センサ４１０が検知する光量は図２１Ａに示すように非常に小さくなる。一方、発光指示体１００の位置は受発光装置３００−２と近いので、図２１Ｂに示されるように検知される光量が非常に大きくなる。
しかし、受発光装置３００−１と発光指示体１００との距離が遠く図２１Ｂに示すように発光指示体１００からの赤外線がわずかしか検知されない状態でも、発光指示体１００以外の赤外線を受発光装置３００−１が遮断することができるため、発光指示体１００を検知しやすくなる。したがって、発光指示体１００が図２０のような表示面２２の端にあっても、発光指示体１００を検知しやすくなる。
（実施例３）
本実施例では、複数の発光指示体１００を同時に検知できる電子黒板１０について説明する。
図２２Ａ−２２Ｃは本実施例における座標検知装置の受発光装置の一例を示し、図２２Ａは受発光装置３００の斜視図、図２２Ｂは撮像素子の受光状態を示す模式図、図２２Ｃは受光センサ４１０が検知する光量を説明する図である。
本実施例の複数の発光指示体１００について説明する。各発光指示体１００はそれぞれ異なる周波数領域の赤外線を出力することができる。例えば、３台の発光指示体１００（以下、区別するため１００−１、１００−２、１００−３という）が出力する赤外線の波長をそれぞれλ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）、λ３（ｎｍ）とする。また、発光体４２０が出力する赤外線の波長をλ４（ｎｍ）とする。λ１〜λ４は異なっている。
一方、受発光装置３００における受光センサ４１０の結像レンズ４１２には、λ１（ｎｍ）、λ２（ｎｍ）、λ３（ｎｍ）、λ４（ｎｍ）の波長領域だけを透過する４種類のバンドパスフィルタ４４１、４４２、４４３、４４４が配置されている。したがって、撮像素子４１１には、このバンドパスフィルタ４４１、４４２、４４３、４４４に対応する４つの領域４５１、４５２、４５３、４５４が形成される。
領域４５１には波長λ１の赤外線だけが入射し、領域４５２には波長λ２の赤外線だけが入射し、領域４５３には波長λ３の赤外線だけが入射し、領域４５４には波長λ４の赤外線だけが入射する。
これにより、図２２Ｃに示すように、受発光制御回路３５０は各発光指示体１００−１〜１００−３、及び非発光指示体２００の各赤外線を分離して検知することができる。また、受発光制御回路３５０は、領域４５１で検知されたθα１，θβ１、領域４５２で検知されたθα２，θβ２、領域４５３で検知されたθα３，θβ３、領域４５４で検知されたθα４，θβ４、を用いて三角測量の数式を用いて各発光指示体１００−１〜１００−３、及び非発光指示体２００の座標を測定することができる。したがって、本実施例の電子黒板１０は、３台の発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を同時に検知できる。
図２３は、座標検知装置２４の動作手順を示すフローチャート図の一例である。図２３の説明では主に図１９との相違を説明する。まず、ステップＳ１，Ｓ２は図１９と同様である。
ステップＳ３において、３台の発光素子１１０がそれぞれ発光したものとする。ステップＳ４で受光センサ４１０が画像を取得する。
ステップＳ５で、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した３つの輝点位置を特定する（Ｓ５）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した３つ輝点位置を特定する（Ｓ５）。すなわち、領域４５１〜４５３のそれぞれから輝点位置を特定する。
また、受発光制御回路３５０は受発光装置３００−１の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ６）。受発光制御回路３５０は受発光装置３００−２の受光センサ４１０が撮像した暗点位置を特定する（Ｓ６）。すなわち、領域４５４から暗点位置を特定する。
次に、受発光制御回路３５０は角度θα１〜θα３を算出する（Ｓ７）。受発光制御回路３５０は角度θβ１〜θβ３を算出する（Ｓ７）。
また、受発光制御回路３５０は角度θα４を算出する（Ｓ８）。受発光制御回路３５０は角度θβ４を算出する（Ｓ８）。
受発光制御回路３５０は３台の発光指示体１００の座標を算出し、１台の非発光指示体２００の座標を算出する（Ｓ９）。
本実施例においても実施例２と同様に、発光指示体１００が表示面２２に接触しても受発光制御回路３５０は発光体４２０を消灯しない。このため、受発光制御回路３５０は、３台の発光指示体１００−１〜１００−３、及び非発光指示体２００の座標を同時に測定することができる。
なお、発光指示体１００の数（図２２Ａ−２２Ｃでは３）及びバンドパスフィルタの数（図２２Ａ−２２Ｃでは４）は、領域４５１〜４５４の広さや撮像素子４１１の感度などに応じて変更可能であり、図示した例には限られない。
（実施例４）
本実施例ではプロジェクタの投影面における発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を検知可能な座標検知装置２４について説明する。
図２４は、プロジェクタ５００と座標検知装置２４を有する画像表示システム４００の概略構成図を示す。プロジェクタ５００はスクリーン６６に画像６７を投影する。投影されることで画像６７が表示されるので投影面が本実施例の表示面２２に相当する。投影された画像６７の上辺には座標検知装置２４が設置される。座標検知装置２４の左右の端部には受発光装置３００が配置されている。
座標検知装置２４はスクリーン６６又は壁に取り付けられるが、取り付け方法はスクリーン６６又は壁に適した方法で取り付けられればよい。例えば、金属の壁にはマグネットの磁力で取り付けられ、表面が平らな壁には吸盤で取り付けられる。また、ユーザがマジックテープ（登録商標）を壁に貼付して、マジックテープで座標検知装置２４が取り付けられてもよい。また、スクリーン６６に対してはバインダーなどでスクリーン６６を挟むようにして座標検知装置２４が取り付けられる。
同様に、画像６７の左側方、右側方及び下辺には再帰性反射板３２０が取り付けられる。再帰性反射板３２０の取り付け方法も座標検知装置２４と同様でよい。また、座標検知装置２４と再帰性反射板３２０が一体の装置として提供されてもよい。
図２５は、座標検知装置２４と一体の再帰性反射板３２０が展開される様子を模式的に示す図である。座標検知装置２４の上方に１つの再帰性反射板３２０−２、下方に２つの再帰性反射板３２０−３，３２０−４が折りたたまれた状態で壁などに取り付けられる。図２５（ｂ）に示すように、回動部６０１は下方の２つの再帰性反射板３２０−３，３２０−４を回転可能に支持しており、ユーザは２つの再帰性反射板３２０−３，３２０−４を時計方向に９０度回転させることができる。
次に、図２５（ｃ）に示すように、ユーザは２つの再帰性反射板３２０−３、３２０−４のうち再帰性反射板３２０−３を時計方向に９０度回転させる。次に、図２５（ｄ）に示すように、ユーザは再帰性反射板３２０−２を時計方向に２７０度回転させる。こうすることで、受発光装置３００―１、３００−２が射出する赤外線を再帰反射させることができる。
このように、座標検知装置２４と再帰性反射板３２０が適切に取り付けられることで、実施例１〜３と同様に座標検知装置２４は発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を検知できる。
なお、３つの再帰性反射板３２０（又は再帰性反射板３２０の１つ以上）は独立して提供されてもよい。この場合、ユーザは画像６７を取り囲むように３つの再帰性反射板３２０を取り付ける。
図２４に戻って説明する。座標検知装置２４にはユーザＰＣ９０が接続されており、ユーザＰＣ９０はプロジェクタ５００とＶＧＡケーブルなどで接続されている。また、ユーザＰＣ９０は座標検知装置２４と接続されている。座標検知装置２４とユーザＰＣ９０は無線で接続されていてもよいし、ユーザＰＣ９０とプロジェクタ５００は無線で接続されていてもよい。
ユーザＰＣ９０では所定のアプリケーションソフトウェアが動作しており、座標検知装置２４に対しＡＰＩ（Application Program Interface）を提供する。すなわち、座標検知装置２４はこのＡＰＩに対し座標位置信号を出力するので、アプリケーションソフトウェアは発光指示体１００及び非発光指示体２００の座標を取得できる。このため、座標の軌跡から文字や図形等の画像を描画できる。
アプリケーションソフトはユーザＰＣ９０のモニター９２に文字や図形等の画像を表示する。この画像はＶＧＡケーブルなどでプロジェクタ５００に送信されるのでプロジェクタ５００は文字や図形等の画像をスクリーン６６や壁に投影できる。なお、アプリケーションソフトウェアは会議の資料となる電子データなどを表示する機能を有していてもよく、アプリケーションソフトウェアは会議の資料に文字や図形等の画像を重畳してモニター９２に表示できる。したがって、プロジェクタ５００もこれらが重畳された画像を投影できる。なお、このようなアプリケーションソフトウェアとしてパワーポイント（登録商標）が知られているが、アプリケーションソフトウェアは上記のＡＰＩを有していればよい。
図２６は本実施例の画像表示システムのシステム構成例を模式的に示す図である。図２６では主に図９との相違を説明する。図２６では図９のコントローラ６０がユーザＰＣ９０に置き換わっている。また、ユーザＰＣ９０は画像表示装置２０でなくプロジェクタ５００に画像を出力する。
図２６の座標検知装置２４は図９の構成に加え通信装置２７０を有している。同様にユーザＰＣ９０も通信装置５６を有しており、座標検知装置２４は座標位置信号をユーザＰＣ９０に送信できる。通信装置２７０は、例えば、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）又は無線ＬＡＮなどの無線で通信する装置であるが、優先接続できるようにＵＳＢホストなどが通信装置でもよい。なお、ユーザＰＣ９０は情報処理装置として一般的な構成であるＣＰＵ５１，ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３、ＨＤＤ５４、及び、ＶＧＡ Ｉ／Ｆ５５等を有している。ユーザＰＣ９０はＣＰＵ５１がＨＤＤ５４に記憶されたプログラムを実行することで図１０に示したコントローラ６０と同等の機能を提供する。
図２７は、発光指示体１００が発光した場合の画像表示システムの動作手順を示す概略構成図の一例である。
S1：まず、受発光制御回路３５０は、筆記検知信号を受信するまで、及び、筆記終了信号を受信した後、発光体４２０を点灯している。
S2：ユーザが発光指示体１００を表示面２２に接触させることで発光指示体１００の発光素子１１０が発光する。
S3：発光指示体１００は接触検知部１０２により表示面２２との接触を検知することで、筆記検知信号を座標検知装置に送信する。
S4：座標検知装置２４のペン信号受信部２１０は筆記検知信号を受信し、受発光制御回路３５０が発光体４２０による赤外線の射出を停止させる（消灯する）。
S5：受発光装置３００の受光センサ４１０は画像を取得する。受発光装置３００の受光センサ４１０は周期的に撮像しているが、赤外等を消灯後の画像を取得する。
S6：受発光制御回路３５０は実施例１で説明したように、発光指示体１００の座標を算出する。
S7：座標検知装置２４の通信装置２７０は座標位置信号をユーザＰＣ９０に送信する。
S8：ユーザＰＣ９０の通信装置５６は座標位置信号を受信し、アプリケーションソフトウェアが座標位置信号を用いて文字や図形等の画像を描画する。また、会議の資料となる電子データに文字や図形等の画像を重畳させる処理を行う。
S9：ユーザＰＣ９０は電子データに文字や図形等の画像を重畳した画像をプロジェクタ５００に送信する。
S10：これにより、プロジェクタ５００は画像を投影する。
図２８は、非発光指示体２００が赤外線を遮断した場合の画像表示システムの動作手順を示す概略構成図の一例である。なお、図２８では主に図２７との相違を説明する。まず、ステップＳ１の処理は図２７と同様である。
S2：図２８では、ユーザが非発光指示体２００で赤外線を遮断する。赤外線を遮断したことは特に座標検知装置に通知されない。以降のステップＳ５〜Ｓ１０の処理は図２７と同様でよい。
このように、本実施例の座標検知装置２４や再帰性反射板３２０はユーザが持ち運びして適当な壁やスクリーンに取り付けることができる。したがって、電子黒板１０がオフィスなどの場所を占有しないという利点がある。また、ユーザ同士が打ち合わせを行う場所に座標検知装置２４を設置できる。
また、図２４，２５では２台の受発光装置３００が一体の構成例を説明したが、受発光装置３００−１、３００−２は独立に取り付けられてもよい。すなわち、ユーザは受発光装置３００−１と３００−２を別々に壁などに取り付ける。このことは受発光装置３００−１と３００−２の間隔を任意にユーザが決定できることを意味するので、プロジェクタ５００が投影する画像６７のサイズに合わせて座標検知装置２４を設置できる。
＜その他の適用例＞
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、再帰性反射板３２０は光を反射する物でなく発光体でもよい。例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ、蛍光灯などで均一に発光する板状の発光体でよい。また、再帰性反射板３２０は導光板で構成されてもよく、この場合、受発光装置３００が発光した赤外線が導光板により表示面２２の周囲に導かれる。
また、以上の実施例で示した図９，１０などの構成例は、電子黒板１０の処理の理解を容易にするために、主な機能に応じて分割したものである。しかし、各処理単位の分割の仕方や名称によって本願発明が制限されることはない。電子黒板１０の処理は、処理内容に応じて更に多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位が更に多くの処理を含むように分割することもできる。
なお、受光センサ４１０は撮像手段の一例であり、受発光制御回路３５０は検知手段の一例であり、ペン信号受信部２１０は信号受信手段の一例であり、発光体４２０は光射出手段の一例であり、コントローラ６０は表示制御手段の一例である。
本国際特許出願は２０１５年４月２０日に出願した日本国特許出願第２０１５−０８５９５４号および２０１６年４月１９日に出願した日本国特許出願第２０１６−０８３９０６号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５−０８５９５４号および日本国特許出願第２０１６−０８３９０６号の全内容を本願に援用する。
１０ 電子黒板
２０ 画像表示装置
２２ 表示面
２４ 座標検知装置
１００ 発光指示体
１１０ 発光素子
２００ 非発光指示体
２１０ ペン信号受信部
３００ 受発光装置
３２０ 再帰反射板
３５０ 受発光制御回路
３６０ ベゼル部
４００ 画像表示システム
４１０ 受光センサ

Claims (11)

  1. 表示面における発光指示体及び非発光指示体の座標を検知する座標検知装置であって、
    前記表示面から所定範囲の前記発光指示体又は前記非発光指示体の少なくとも一方を撮像する撮像手段と、
    前記発光指示体の発光による光量を前記所定範囲から検知して前記発光指示体の座標を検知すると共に、
    前記表示面に射出され前記非発光指示体により遮断された光の光量を前記所定範囲から検知して前記非発光指示体の座標を検知する検知手段と、
    を有する座標検知装置。
  2. 前記検知手段は、前記撮像手段が撮像した前記所定範囲の画像において第一閾値以上の前記光量が検知された撮像素子の位置に基づき前記発光指示体の前記座標を検知し、第二閾値以下の前記光量が検知された撮像素子の位置に基づき前記非発光指示体の前記座標を検知する請求項１に記載の座標検知装置。
  3. 前記発光指示体が前記表示面に接触したことを示す信号を受信する信号受信手段と、
    前記表示面から前記所定範囲を含む範囲に光を射出する光射出手段と、を有し、
    前記検知手段は、前記信号受信手段が前記信号を受信した場合、前記光射出手段に対し前記光を消灯させ、前記光が消灯させられた状態で前記撮像手段が取得した前記所定範囲の画像から前記発光指示体の発光による光量を検知する請求項２に記載の座標検知装置。
  4. 前記信号受信手段が前記信号を受信しないか、又は、前記発光指示体が前記表示面から離れたことを示す信号を受信した場合、前記検知手段は、前記光射出手段に対し前記光を射出させ、
    前記光が射出された状態で前記撮像手段が取得した前記所定範囲の画像から前記非発光指示体により遮断された光の光量を検知する請求項３に記載の座標検知装置。
  5. 前記表示面の一辺を挟む２箇所に前記撮像手段が配置され、
    前記検知手段は、第一の撮像手段が撮像した前記所定範囲の画像において前記光量が前記第一閾値以上となる撮像素子の第一の位置と、第二の撮像手段が撮像した前記所定範囲の画像において前記光量が前記第一閾値以上となる撮像素子の第二の位置に三角測量を適用して前記発光指示体の座標を検知し、
    第一の撮像手段が撮像した前記所定範囲の画像において前記光量が前記第二閾値以下となる撮像素子の第三の位置と、第二の撮像手段が撮像した前記所定範囲の画像において前記光量が前記第二閾値以下となる撮像素子の第四の位置に三角測量を適用して前記非発光指示体の座標を検知する請求項２〜４のいずれか１項に記載の座標検知装置。
  6. 前記発光指示体とは異なる波長の光を前記表示面から所定範囲に射出する光射出手段を有し、
    前記撮像手段は、前記発光指示体が出力する波長の光を透過させる第一のフィルタと、前記光射出手段が射出する波長の光を透過させる第二のフィルタとを有し、
    前記検知手段は、前記第一のフィルタを透過して前記撮像手段が取得した光量に基づき前記発光指示体の座標を検知し、
    前記第二のフィルタを透過して前記撮像手段が取得した光量に基づき前記非発光指示体の座標を検知する請求項１又は２に記載の座標検知装置。
  7. 前記第一のフィルタは、更に波長の異なる複数の光をそれぞれ透過させる複数の領域を有する請求項６に記載の座標検知装置。
  8. 前記表示面は周囲をベゼル部により囲まれており、
    前記表示面に垂直な方向の前記表示面と前記ベゼル部の間に光の反射板又は発光体を有し、前記ベゼル部の内枠は光の反射板又は発光体よりも前記表示面の側にせり出している請求項１〜７のいずれか１項に記載の座標検知装置。
  9. 請求項１〜８いずれか１項に記載の座標検知装置と、
    前記座標検知装置から出力された座標に基づいて、前記表示面に画像を表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする電子黒板。
  10. 表示面における発光指示体及び非発光指示体の座標を検知し、座標に応じた画像を表示する画像表示システムであって、
    前記表示面から所定範囲の前記発光指示体又は前記非発光指示体の少なくとも一方を撮像する撮像手段と、
    前記表示面から所定範囲に光を射出する光射出手段と、
    前記光射出手段が射出した光を反射させる反射板と、
    前記発光指示体の発光による光量を前記所定範囲から検知して前記発光指示体の座標を検知すると共に、
    前記表示面に射出され前記非発光指示体により遮断された光の光量を前記所定範囲から検知して前記非発光指示体の座標を検知する検知手段と、
    前記検知手段から出力された座標に基づいて、前記表示面に画像を表示させる表示制御手段と、を有する画像表示システム。
  11. 表示面における発光指示体及び非発光指示体の座標を検知する座標検知装置の座標検知方法であって、
    撮像手段が、前記表示面から所定範囲の前記発光指示体又は前記非発光指示体の少なくとも一方を撮像するステップと、
    検知手段が、前記発光指示体の発光による光量を前記所定範囲から検知して前記発光指示体の座標を検知するステップと、
    前記表示面に射出され前記非発光指示体により遮断された光の光量を前記所定範囲から検知して前記非発光指示体の座標を検知するステップと、
    を有する座標検知方法。
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