電子ペン、電子黒板システム、およびプロジェクタシステム
【課題】超音波送信部から送信される超音波が反射物にあたって生ずる反射波の発生を抑制する。
【解決手段】電子ペンは、長軸を有する筐体と、筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部２１ａ〜２１ｄと、超音波送信部を制御する制御部２３とを有している。制御部２３は、超音波送信部２１ａ〜２１ｄから送信された超音波を受信する超音波受信部が筐体の長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制する。
【解決手段】電子ペンは、長軸を有する筐体と、筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部２１ａ〜２１ｄと、超音波送信部を制御する制御部２３とを有している。制御部２３は、超音波送信部２１ａ〜２１ｄから送信された超音波を受信する超音波受信部が筐体の長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ペン、電子黒板システム、およびプロジェクタシステムに関し、特に、電子ペンの超音波送信機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波と赤外線を利用した電子黒板システムが広く利用されている。図１０は、従来技術の電子黒板システムの概略構成図である。電子黒板システム１０１は、電子ペン１０２と、筆記面Ｓ（スクリーン、壁、ホワイトボード等）に取り付けられた超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂと、超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂに接続された座標検出部５とを有している。超音波受信部３ａ、赤外線受信部４ａは組になって筆記面Ｓのコーナー部６ａに隣接配置されている。超音波受信部３ｂ、赤外線受信部４ｂも同様に、コーナー部６ｂに隣接配置されている。
【０００３】
図１１は、従来技術の電子ペンの概略外形図である。電子ペン１０２は、一つの長軸Ｃを有する細長い筐体２０を備えた、ペン状の形状をした送信機器である。筐体２０の筆記側先端部１２４付近には、超音波送信部１２１と赤外線送信部１２２とが設けられ、同心円状に超音波と赤外線を送信する。このため、電子ペン１０２の長軸Ｃ周りの方位を気にすることなく、人間が通常ペンを使用する持ち方で、超音波および赤外線を超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂに到達させることができる。このような構造は特許文献１，２などに記載がある。また、複数の超音波送信部を電子ペンの長軸Ｃ周りに等間隔で複数個設ける技術も知られている（特許文献３参照）。なお、本明細書では、「方位」とは電子ペンの長軸周りの回転方向の角度をいう。
【０００４】
電子ペン１０２の先端部が筆記面Ｓに押し当てられると、超音波送信部１２１および赤外線送信部１２２から超音波および赤外線が同時に送信される。図１２は、図１１の１２−１２線に沿った断面図である。超音波および赤外線は、同図に示すように、電子ペン１０２の先端部から同心円を描いて伝播する（同図破線参照）。超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂは、伝播してきたこれらの超音波（図１０の破線）および赤外線（図１０の一点差線）を受信する。図１３は、赤外線と超音波の到達時間の差を説明する概念図である。光である赤外線は赤外線受信部４ａ（または４ｂ）に瞬時に到達する。音波である超音波は赤外線に比べて伝播が遅いため、赤外線よりも遅れて超音波受信部３ａ（または３ｂ）に到達する。座標検知部５は、赤外線を受信した時点から超音波を受信した時点までの時間ｔ１を測定し、到達時間差からコーナー部６ａと電子ペン１０２（の先端部）との距離Ｄ１（図１０参照）を算出する。赤外線受信部４ｂ、超音波受信部３ｂについても同様の処理をおこない、コーナー部６ｂと電子ペン１０２（の先端部）との距離Ｄ２（図１０参照）を算出する。座標検知部５は、算出された距離Ｄ１，Ｄ２から、三角測量の原理を用いて、電子ペン１０２の所定の基準点に対する座標を特定する。超音波および赤外線は、図１３に示すように、一定の時間間隔で間欠的に送信されるため、特定された座標をつないでいくことで、電子ペン１０２が筆記面に描いた文字図形情報を電子データとして再現することができる。
【０００５】
さらに近年では図１４に示すようなミラー光学系による超短焦点のプロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）も開発されている。同図（ａ）はスクリーンの正面から見た概要図を、同図（ｂ）はスクリーンの側面から見た概要図を各々示している。プロジェクタ６７は、赤外光受信部６５と、超音波受信部６６ａ，６６ｂとを有している。プロジェクタ６７は座標検出部（図示せず）を有し、座標検出部は、赤外光受信部６５が受光する電子ペン６２からの赤外光パルス６３と、超音波受信部６６ａ、６６ｂが受信する超音波パルス６４ａ，６４ｂとの時間差、並びに、プロジェクタ６７が計測するスクリーン６１までの距離情報とから、スクリーン６１上の電子ペン６２とプロジェクタ６７との三次元座標距離を演算する。赤外光受信部６５および超音波受信部６６ａ、６６ｂは、図１０の例と異なりプロジェクタ６７に集中して配置されているので、赤外線と超音波との到達時間差の基準時間を与える赤外光受信部６５は最低限１つあればよい。このような電子黒板システムでは、プロジェクタ本体に超音波受信部と赤外線受信部を有するので特別にスクリーンを用意する必要がなく、場合によっては部屋の壁等を利用することができ、また超音波受信部、赤外線受信部とパソコン等と接続する必要がないという利点がある。このような電子黒板システムの詳細については特許文献４を参照されたい。
【特許文献１】特開２００４−１９２１９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７９５０号公報
【特許文献３】特開平１１−２０３０４３号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、超音波送信部から送信される超音波は、図１２に示したように同心円状に広がるため（実際には３次元状に広がる。）、超音波受信部とは異なる方向に送信された超音波は、他の反射物にあたり、反射波となって超音波受信部に到達することがあり得る。電子黒板システムでは、超音波は超音波送信部から超音波受信部に直線ルートで直接到達することを前提としており、このような反射波が存在すると、座標を正確に検出することができない。例えば、反射して、遅れて超音波受信部に到達した超音波が、後から送信され超音波受信部に直線ルートで到達した超音波と重畳されると、本来検出されるべき超音波のパルスが正しく認識されない可能性がある。超音波のパルスが直線ルートで超音波受信部に到達した後、次のパルスが直線ルートで超音波受信部に到達する前に、反射した超音波が到達した場合は、反射波が次に到達するべき超音波のパルスであると誤認識され、同様の問題が生じる。図１０に示すような従来の電子黒板システムでは、超音波受信部はスクリーンと略同一平面に取り付けられており、超音波受信部にひさしを付ける等によって超音波受信部に指向性を持たせることにより、反射波の影響を軽減することが可能である。しかし、ひさし部分により超音波受信部が大きくなったり、ひさし部分のコストが余計にかかるという問題が生じる。一方、図１４に示すような超短焦点プロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）では、超音波受信部はスクリーン（投射面）と離れて設置されているために、ひさし等により指向性を持たせることは困難である。このような電子黒板システムではプロジェクタと投射面の距離は投射画面のサイズにより異なるため、特定の方向に対して超音波受信機に指向性を持たせることは極めて難しい。
【０００７】
本発明はこのような事情に基づいてなされ、超音波送信部から送信される超音波が反射物にあたって生ずる反射波の発生を抑制し、特に受信部に指向性を持たせることが困難な電子黒板システム等において座標の算出精度の改善を可能とする電子ペン、電子黒板システム、およびプロジェクタシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子ペンは、長軸を有する筐体と、筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部と、超音波送信部を制御する制御部とを有している。制御部は、超音波送信部から送信された超音波を受信する超音波受信部が筐体の長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制する。
【０００９】
超音波は超音波送信部を中心に全方位に伝播するため、超音波受信部の方位とは異なる方位に伝播する成分は、周囲の床壁や設置物等に反射して、超音波受信部に直接到達する成分よりも遅れて超音波受信部に到達することがある。しかし、本発明の電子ペンは、超音波受信部方位を検出し、その方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制するので、周囲の床壁や設置物等に反射して超音波受信部に到達する超音波成分を抑えることができる。
【００１０】
超音波送信部は、電子ペンの長軸の周りに互いに異なる方位を向いて複数個設けられ、制御部は、超音波受信部方位を検出する方位検出部と、方位検出部で検出された超音波受信部方位に近い方位を向いた一部の超音波送信部だけを選択作動させる超音波送信部選択部とを有していてもよい。
【００１１】
超音波送信部は、電子ペンの長軸を取り囲んで設けられ、制御部は、超音波受信部方位を検出する方位検出部と、超音波送信部の、方位検出部で検出された超音波受信部方位から離れた方位となる部位の作動を抑制する超音波抑制部とを有していてもよい。
【００１２】
超音波抑制部は、超音波送信部の周囲に互いに異なる方位で複数個設けられた押圧体と、方位検出部で検出された超音波受信部方位から遠い方位にある押圧体を選択する押圧体選択部と、押圧体選択部によって選択された押圧体を超音波送信部に押圧させる押圧体駆動部とを有していてもよい。
【００１３】
超音波送信部は、電子ペンの長軸を取り囲んで設けられ、制御部は、超音波送信部の周囲に異なる方位で複数個設けられた押圧体と、押圧体の各々を、鉛直方向下向きに移動自由に、かつ鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの押圧体が超音波送信部を押圧するように支持する押圧体支持部とを有していてもよい。
【００１４】
本発明の電子ペンは、超音波送信部の超音波送信と同期して赤外線を送信する赤外線送信部を有していることが望ましい。
【００１５】
本発明の電子黒板システムは、上記の電子ペンと、電子ペンによって筆記される筆記面に互いに離れて配置されるようにされた、少なくとも２つの超音波受信部と、筆記面に超音波受信部の各々と隣接配置されるようにされた、赤外線受信部で受信した赤外線と、隣接する超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を、赤外線受信部と超音波受信部の組毎に算出し、電子ペンの筆記面上での座標情報を計算する座標検出部とを有している。
【００１６】
本発明のプロジェクタシステムは、上記の電子ペンと、電子ペンによって筆記される筆記面に画像を投写するようにされたプロジェクタ装置とを有している。プロジェクタ装置は、少なくとも２つの超音波受信部と、超音波受信部の各々と隣接配置された、赤外線を受信する少なくとも１つの赤外線受信部と、赤外線受信部で受信した赤外線と、超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を超音波受信部毎に算出し、電子ペンのプロジェクタ装置に対する３次元座標情報を計算する座標検出部とを有している。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信が阻止または抑制されるので、座標の算出精度の改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態） 本発明の電子黒板システムは、電子ペンの構成を除いては従来の電子黒板システムと同じである。すなわち、図１０を参照すると、電子黒板システム１は、電子ペン２と、少なくとも２つの超音波受信部３ａ，３ｂと、赤外線受信部４ａ、４ｂと、座標検出部５とを有している。超音波受信部３ａ，３ｂは、電子ペン２によって筆記される筆記面Ｓの左側コーナー部６ａ，６ｂに、互いに離れて配置されている。赤外線受信部４ａ、４ｂは赤外線を受信し、筆記面Ｓに、対応する超音波受信部３ａ，３ｂと隣接して配置されている。座標検出部５は、超音波受信部３ａ，３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂと接続されている。座標検出部５は、赤外線受信部４ａで受信した赤外線と、超音波受信部３ａで受信した超音波の受信時間の差から、コーナー部６ａと電子ペン２との距離Ｄ１を計算する。同様に、座標検出部５は、赤外線受信部４ｂで受信した赤外線と、超音波受信部３ｂで受信した超音波の受信時間の差から、コーナー部６ｂと電子ペン２との距離Ｄ２を計算する。座標検出部５はさらに、距離Ｄ１，Ｄ２より、電子ペン２の筆記面Ｓ上での座標情報を計算する。作動方法の詳細については、背景技術の欄、および図１２，１３も併せて参照されたい。
【００１９】
図１は、電子ペン２の概略外形図である。電子ペン２は、長軸Ｃを有する細長い円筒形の筐体２０と、超音波を送信する超音波送信部２１ａ〜２１ｄ（図中には２１ａのみ表記）と、赤外線を送信する赤外線送信部２２とを有している。筐体２０の内部には制御部２３が、筐体２０の筆記側先端部２４には指示部２９が設けられている。超音波送信部２１ａ〜２１ｄは制御部２３と接続されている。
【００２０】
図２は、図１の２−２線に沿った電子ペンの先端部付近の断面図である。超音波送信部２１ａ〜２１ｄは、電子ペン２の筐体２０の筆記側先端部２４付近に、電子ペン２の長軸Ｃ周りに９０°間隔の方位２５ａ〜２５ｄを向いて設けられている。超音波送信部の個数はここでは４つとしたが任意である。超音波送信部の構成は、小型で超音波の発生が可能なものであれば特に限定されないが、一例では圧電素子からなる振動子２６の周りを振動板２７で囲んだものが挙げられる。赤外線送信部２２は電子ペン２の筆記側先端部２４付近に、超音波送信部２１ａ〜２１ｄと同軸に設けられ、超音波送信部２１ａ〜２１ｄの超音波送信と同期して赤外線を送信する。
【００２１】
図３は、電子ペンの超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。制御部２３は、方位検出部２３ａと超音波送信部選択部２３ｂとを備えている。方位検出部２３ａは超音波受信部３ａ，３ｂの方位を検出する。超音波受信部３ａ，３ｂの方位とは、ユーザーが電子ペン２を手に持った状態で、超音波受信部３ａ，３ｂが筐体２０の長軸Ｃ周りのどの方位にあるかを示す指標である。方位検出部２３ａの構造としては、例えば筐体２０の内部に設けられた空間内（図示せず）を筐体２０の長軸Ｃと直交する面内で自由に動くボール（図示せず）と、ボールの接触を検知する複数のセンサ（図示せず）とを組み合わせた方式が挙げられるが、これに限定されない。方位検出部２３ａはさらに、後述する電子ペンの方位判定を行なうための演算部（図示せず）を備えているが、この演算は超音波送信部選択部２３ｂまたは座標検出部５がおこなうようにしてもよい。超音波送信部選択部２３ｂは、方位検出部２３ａで検出された超音波受信部３ａ，３ｂの方位に近い方位を向いた一部の超音波送信部だけを選択作動させる。
【００２２】
制御部２３の作動方法をさらに詳細に説明する。ここでは筆記面が略鉛直面となっている場合（スクリーン、壁など）を想定する。図４を参照すると、超音波受信部３ａ，３ｂは筆記面Ｓのコーナー部６ａ，６ｂに設置されている。説明の便宜上、鉛直方向上向きを０°とし、時計回りに角度θを定義する。超音波受信部３ａ，３ｂの方向は筆記面Ｓの左上および左下のコーナー部６ａ，６ｂであるが、超音波は超音波受信部３ａ，３ｂの両方で受信される必要があることから、超音波受信部の位置は、例えば２７０°で代表することができる。この超音波受信部の位置情報はあらかじめ電子ペン２に入力されている。ただし、超音波受信部３ａ，３ｂは上述のように左側に設けられているとは限らないため、超音波受信部の位置情報（０°、９０°、１８０°、２７０°など）をユーザーが設定できるようにしてもよい。
【００２３】
ユーザーが電子ペン２を任意の方位に固定して持ちながら筆記面に押圧すると、方位検出部２３ａが作動する。方位検出部２３ａは、例えば指示部２９が一定以上の圧力を検知したときに作動するようにしてもよい。方位検出部２３ａが上述の機構を備えている場合、方位検出部２３ａは以下のように作動する。ボールは１８０°側に動くので、その近くにあるセンサがどれだけ反応したかを解析することによって電子ペン２のどの方位が１８０°側を向いているのかが判定される。図４では、１８０°側を向いているのは超音波送信部２１ｂに近い方位であると判定される。方位検出部２３ａは次に、この電子ペン２の方位情報と上述した超音波受信部の位置情報とから、電子ペン２のどの方位が超音波受信部を向いているのかを判定する。図４では、超音波受信部３ａ，３ｂのある方位は、超音波送信部２１ｂ付近からさらに時計回りに９０°程度回った部分、すなわち超音波送信部２１ｃの付近であると判定される。このようにして、方位検出部２３ａはどの超音波送信部が超音波受信部に近い方位を向いているのかを検出する。
【００２４】
超音波送信部選択部２３ｂは、この結果を方位検出部２３ａから受け取り、超音波送信部２１ｃだけを作動させる。換言すれば、超音波送信部選択部２３ｂは、超音波受信部３ａ，３ｂの設置方位から相対的に離れた方位を向いた超音波送信部２１ａ，２１ｂ，２１ｄを作動させず、これらの超音波送信部から超音波が送信されないように超音波送信部２１ａ〜２１ｄを制御する。これによって、不要な方向への超音波の発生が抑えられ、壁などの反射による反射波の影響を低減することができる。
【００２５】
（第２の実施形態） 第２の実施形態は、電子ペンの超音波送信部および制御部の構造が異なる他は、第１の実施形態と同様である。図５は、電子ペンの筆記側先端部からみた先端部付近の断面図である。超音波送信部７１は、電子ペン７の筆記側先端部付近に、電子ペン７の長軸Ｃを取り囲んで一つだけ設けられている。図示の実施形態では、超音波送信部７１は、電子ペン７の長軸Ｃと同軸に設けられた振動子７６と、振動子７６を取り囲むように設けられた振動板７７とからなっている。
【００２６】
図６は、電子ペンの超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。制御部７３は、超音波受信部３ａ，３ｂの方位を検出する方位検出部７３ａと、超音波抑制部７３ｂとを有している。方位検出部７３ａの構成は第１の実施形態の方位検出部２３ａと同様である。超音波抑制部７３ｂは、押圧体７８ａ〜７８ｄと、押圧体選択部８１と、押圧体７８ａ〜７８ｄの各々と組み合わされた押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄとを有している。押圧体７８ａ〜７８ｄは、図５に示すように、超音波送信部７１の周囲に、９０°間隔の方位７５ａ〜７５ｄで設けられている。押圧体選択部８１は、方位検出部７３ａで検出された超音波受信部３ａ，３ｂの方位から遠い方位にある押圧体を選択する。押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄは選択された押圧体を駆動する。押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄは押圧体選択部８１に接続されている。押圧体および押圧体制御部はここでは４つとしたが、任意の個数でかまわない。
【００２７】
図７，８は図５のＡ部部分拡大図で、図７は押圧体が超音波送信部を押圧していないときの、図８は押圧体が超音波送信部を押圧しているときの状態を示す。以下、押圧体７８ａおよび押圧体駆動部７９ａを対象に説明するが、他の押圧体および押圧体制御部についても同様である。押圧体７８ａはスリット８２によって電子ペン７の半径方向に案内されている。押圧体駆動部７９ａは、一端を押圧体７８ａに、他端を永久磁石８４に連結され、支点８３で回転可能に支持された軸８６と、永久磁石８４を両側から挟むように設けられた電磁石８５ａ、８５ｂとを有している。押圧体選択部８１からの選択信号に応じて電磁石８５ａ、８５ｂに与えられる電流の向きが変えられ、永久磁石８４が動かされると、押圧体７８ａはスリット８２に沿って移動し、図７に示す解放状態と図８に示す押圧状態とをとる。このようにして、押圧体駆動部７９ａは超音波送信部７１の一部の振動を機械的に抑制することができる。図５の場合は、押圧体７８ａ，７８ｂ，７８ｄが超音波送信部７１の対応する部分を押圧して振動を抑えており、これらの方向から不要な超音波が発生することが抑制されている。
【００２８】
このように、本実施形態においては、超音波送信部７１の一部を機械的に押圧し、押圧された部位の振動を抑制することができる。これによって、押圧された部位で発生する超音波の大きさが低減し、反射波の影響を低減することができる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、電子ペンの制御部の構造が異なる他は、第２の実施形態と同様である。具体的には、押圧体を押圧するために重力を利用している点が第２の実施形態と異なる。図９は、超音波送信部周辺の構造を示す電子ペン先端部の側面図である。超音波送信部９１は、電子ペン９の筆記側先端部９４付近に、電子ペン９の長軸Ｃを取り囲んで設けられている。制御部は、超音波送信部９１の周囲に９０°間隔の方位で複数個設けられた押圧体９８ａ〜９８ｄと、押圧体９８ａ〜９８ｄの各々を支持する押圧体支持部９９ａ〜９９ｄとで構成されている（一部図示省略）。押圧体支持部９９ａ〜９９ｄは振り子構造となっており、押圧体９８ａ〜９８ｄは、重力によって鉛直方向下向きに自由に動くことができる。押圧体９８ａ〜９８ｄは９０°間隔で均等に４つ設けられているので、電子ペン９がどのような方位にあるときでも、鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの押圧体が超音波送信部を押圧する。
【００３０】
このように、本実施形態では、押圧体が振り子状の支持体で支持されているため、重力によって、超音波送信部の鉛直方向上側の部分に部分的に圧力がかけられ、その部分からの超音波の発生を抑制することができる。本実施形態は、図１４に示すような鉛直方向下向きで、投射面から離れた位置に超音波受信部を備えた電子黒板システムに有効であり、特に上方の天井からの不要な反射波の影響を低減することができる。
【００３１】
なお、以上の実施形態では超音波受信部および赤外線受信部がスクリーン上に設けられた場合について説明したが、背景技術で説明したように、これらをプロジェクタ装置に搭載し、スクリーン上の電子ペンとプロジェクタ装置との三次元座標距離を演算するよう構成することも可能である。この場合、超音波受信部および赤外線受信部をプロジェクタ装置の投写側となる外面に設け、また、三次元座標距離を計算する座標検出部はプロジェクタに内蔵することができる。その他の構成については上述したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子ペンの概略外形図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における電子ペンの、図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す電子ペンの、超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。
【図４】図１に示す電子ペンの作動方法を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における電子ペンの、筆記側先端部からみた先端部付近の断面図である。
【図６】図５に示す電子ペンの、超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。
【図７】押圧体が超音波送信部を押圧していない状態を示した、図５のＡ部の部分拡大図である。
【図８】押圧体が超音波送信部を押圧している状態を示した、図５のＡ部の部分拡大図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における電子ペンの、超音波送信部周辺の構造を示す先端部の側面図である。
【図１０】従来技術の電子黒板システムの概略構成図である。
【図１１】従来技術の電子ペンの概略外形図である。
【図１２】電子ペンから送信される超音波および赤外線の伝播を示す概念図である。
【図１３】赤外線と超音波の到達時間の差を説明する概念図である。
【図１４】超短焦点プロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 電子黒板システム
２ 電子ペン
２１ａ〜２１ｄ 超音波送信部
２２ 赤外線送信部
２３ 制御部
２３ａ 方位検出部
２３ｂ 超音波送信部選択部
３ａ，３ｂ 超音波受信部
４ａ、４ｂ 赤外線受信部
５ 座標検出部
６ プロジェクタシステム
６１ スクリーン（投射面）
６２ 電子ペン
６３ 赤外線パルス
６４ａ，６４ｂ 超音波パルス
６５ 赤外線受信部
６６ａ，６６ｂ 超音波受信部
６７ プロジェクタ
７ 電子ペン
７１ 超音波送信部
７３ａ 方位検出部
７３ｂ 超音波抑制部
７８ａ〜７８ｄ 押圧体
７９ａ〜７９ｄ 押圧体駆動部
８１ 押圧体選択部
９ 電子ペン
９１ 超音波送信部
９８ａ〜９８ｄ 押圧体
９９ａ〜９９ｄ 押圧体支持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ペン、電子黒板システム、およびプロジェクタシステムに関し、特に、電子ペンの超音波送信機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波と赤外線を利用した電子黒板システムが広く利用されている。図１０は、従来技術の電子黒板システムの概略構成図である。電子黒板システム１０１は、電子ペン１０２と、筆記面Ｓ（スクリーン、壁、ホワイトボード等）に取り付けられた超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂと、超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂに接続された座標検出部５とを有している。超音波受信部３ａ、赤外線受信部４ａは組になって筆記面Ｓのコーナー部６ａに隣接配置されている。超音波受信部３ｂ、赤外線受信部４ｂも同様に、コーナー部６ｂに隣接配置されている。
【０００３】
図１１は、従来技術の電子ペンの概略外形図である。電子ペン１０２は、一つの長軸Ｃを有する細長い筐体２０を備えた、ペン状の形状をした送信機器である。筐体２０の筆記側先端部１２４付近には、超音波送信部１２１と赤外線送信部１２２とが設けられ、同心円状に超音波と赤外線を送信する。このため、電子ペン１０２の長軸Ｃ周りの方位を気にすることなく、人間が通常ペンを使用する持ち方で、超音波および赤外線を超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂに到達させることができる。このような構造は特許文献１，２などに記載がある。また、複数の超音波送信部を電子ペンの長軸Ｃ周りに等間隔で複数個設ける技術も知られている（特許文献３参照）。なお、本明細書では、「方位」とは電子ペンの長軸周りの回転方向の角度をいう。
【０００４】
電子ペン１０２の先端部が筆記面Ｓに押し当てられると、超音波送信部１２１および赤外線送信部１２２から超音波および赤外線が同時に送信される。図１２は、図１１の１２−１２線に沿った断面図である。超音波および赤外線は、同図に示すように、電子ペン１０２の先端部から同心円を描いて伝播する（同図破線参照）。超音波受信部３ａ、３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂは、伝播してきたこれらの超音波（図１０の破線）および赤外線（図１０の一点差線）を受信する。図１３は、赤外線と超音波の到達時間の差を説明する概念図である。光である赤外線は赤外線受信部４ａ（または４ｂ）に瞬時に到達する。音波である超音波は赤外線に比べて伝播が遅いため、赤外線よりも遅れて超音波受信部３ａ（または３ｂ）に到達する。座標検知部５は、赤外線を受信した時点から超音波を受信した時点までの時間ｔ１を測定し、到達時間差からコーナー部６ａと電子ペン１０２（の先端部）との距離Ｄ１（図１０参照）を算出する。赤外線受信部４ｂ、超音波受信部３ｂについても同様の処理をおこない、コーナー部６ｂと電子ペン１０２（の先端部）との距離Ｄ２（図１０参照）を算出する。座標検知部５は、算出された距離Ｄ１，Ｄ２から、三角測量の原理を用いて、電子ペン１０２の所定の基準点に対する座標を特定する。超音波および赤外線は、図１３に示すように、一定の時間間隔で間欠的に送信されるため、特定された座標をつないでいくことで、電子ペン１０２が筆記面に描いた文字図形情報を電子データとして再現することができる。
【０００５】
さらに近年では図１４に示すようなミラー光学系による超短焦点のプロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）も開発されている。同図（ａ）はスクリーンの正面から見た概要図を、同図（ｂ）はスクリーンの側面から見た概要図を各々示している。プロジェクタ６７は、赤外光受信部６５と、超音波受信部６６ａ，６６ｂとを有している。プロジェクタ６７は座標検出部（図示せず）を有し、座標検出部は、赤外光受信部６５が受光する電子ペン６２からの赤外光パルス６３と、超音波受信部６６ａ、６６ｂが受信する超音波パルス６４ａ，６４ｂとの時間差、並びに、プロジェクタ６７が計測するスクリーン６１までの距離情報とから、スクリーン６１上の電子ペン６２とプロジェクタ６７との三次元座標距離を演算する。赤外光受信部６５および超音波受信部６６ａ、６６ｂは、図１０の例と異なりプロジェクタ６７に集中して配置されているので、赤外線と超音波との到達時間差の基準時間を与える赤外光受信部６５は最低限１つあればよい。このような電子黒板システムでは、プロジェクタ本体に超音波受信部と赤外線受信部を有するので特別にスクリーンを用意する必要がなく、場合によっては部屋の壁等を利用することができ、また超音波受信部、赤外線受信部とパソコン等と接続する必要がないという利点がある。このような電子黒板システムの詳細については特許文献４を参照されたい。
【特許文献１】特開２００４−１９２１９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７９５０号公報
【特許文献３】特開平１１−２０３０４３号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、超音波送信部から送信される超音波は、図１２に示したように同心円状に広がるため（実際には３次元状に広がる。）、超音波受信部とは異なる方向に送信された超音波は、他の反射物にあたり、反射波となって超音波受信部に到達することがあり得る。電子黒板システムでは、超音波は超音波送信部から超音波受信部に直線ルートで直接到達することを前提としており、このような反射波が存在すると、座標を正確に検出することができない。例えば、反射して、遅れて超音波受信部に到達した超音波が、後から送信され超音波受信部に直線ルートで到達した超音波と重畳されると、本来検出されるべき超音波のパルスが正しく認識されない可能性がある。超音波のパルスが直線ルートで超音波受信部に到達した後、次のパルスが直線ルートで超音波受信部に到達する前に、反射した超音波が到達した場合は、反射波が次に到達するべき超音波のパルスであると誤認識され、同様の問題が生じる。図１０に示すような従来の電子黒板システムでは、超音波受信部はスクリーンと略同一平面に取り付けられており、超音波受信部にひさしを付ける等によって超音波受信部に指向性を持たせることにより、反射波の影響を軽減することが可能である。しかし、ひさし部分により超音波受信部が大きくなったり、ひさし部分のコストが余計にかかるという問題が生じる。一方、図１４に示すような超短焦点プロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）では、超音波受信部はスクリーン（投射面）と離れて設置されているために、ひさし等により指向性を持たせることは困難である。このような電子黒板システムではプロジェクタと投射面の距離は投射画面のサイズにより異なるため、特定の方向に対して超音波受信機に指向性を持たせることは極めて難しい。
【０００７】
本発明はこのような事情に基づいてなされ、超音波送信部から送信される超音波が反射物にあたって生ずる反射波の発生を抑制し、特に受信部に指向性を持たせることが困難な電子黒板システム等において座標の算出精度の改善を可能とする電子ペン、電子黒板システム、およびプロジェクタシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子ペンは、長軸を有する筐体と、筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部と、超音波送信部を制御する制御部とを有している。制御部は、超音波送信部から送信された超音波を受信する超音波受信部が筐体の長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制する。
【０００９】
超音波は超音波送信部を中心に全方位に伝播するため、超音波受信部の方位とは異なる方位に伝播する成分は、周囲の床壁や設置物等に反射して、超音波受信部に直接到達する成分よりも遅れて超音波受信部に到達することがある。しかし、本発明の電子ペンは、超音波受信部方位を検出し、その方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制するので、周囲の床壁や設置物等に反射して超音波受信部に到達する超音波成分を抑えることができる。
【００１０】
超音波送信部は、電子ペンの長軸の周りに互いに異なる方位を向いて複数個設けられ、制御部は、超音波受信部方位を検出する方位検出部と、方位検出部で検出された超音波受信部方位に近い方位を向いた一部の超音波送信部だけを選択作動させる超音波送信部選択部とを有していてもよい。
【００１１】
超音波送信部は、電子ペンの長軸を取り囲んで設けられ、制御部は、超音波受信部方位を検出する方位検出部と、超音波送信部の、方位検出部で検出された超音波受信部方位から離れた方位となる部位の作動を抑制する超音波抑制部とを有していてもよい。
【００１２】
超音波抑制部は、超音波送信部の周囲に互いに異なる方位で複数個設けられた押圧体と、方位検出部で検出された超音波受信部方位から遠い方位にある押圧体を選択する押圧体選択部と、押圧体選択部によって選択された押圧体を超音波送信部に押圧させる押圧体駆動部とを有していてもよい。
【００１３】
超音波送信部は、電子ペンの長軸を取り囲んで設けられ、制御部は、超音波送信部の周囲に異なる方位で複数個設けられた押圧体と、押圧体の各々を、鉛直方向下向きに移動自由に、かつ鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの押圧体が超音波送信部を押圧するように支持する押圧体支持部とを有していてもよい。
【００１４】
本発明の電子ペンは、超音波送信部の超音波送信と同期して赤外線を送信する赤外線送信部を有していることが望ましい。
【００１５】
本発明の電子黒板システムは、上記の電子ペンと、電子ペンによって筆記される筆記面に互いに離れて配置されるようにされた、少なくとも２つの超音波受信部と、筆記面に超音波受信部の各々と隣接配置されるようにされた、赤外線受信部で受信した赤外線と、隣接する超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を、赤外線受信部と超音波受信部の組毎に算出し、電子ペンの筆記面上での座標情報を計算する座標検出部とを有している。
【００１６】
本発明のプロジェクタシステムは、上記の電子ペンと、電子ペンによって筆記される筆記面に画像を投写するようにされたプロジェクタ装置とを有している。プロジェクタ装置は、少なくとも２つの超音波受信部と、超音波受信部の各々と隣接配置された、赤外線を受信する少なくとも１つの赤外線受信部と、赤外線受信部で受信した赤外線と、超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を超音波受信部毎に算出し、電子ペンのプロジェクタ装置に対する３次元座標情報を計算する座標検出部とを有している。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信が阻止または抑制されるので、座標の算出精度の改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態） 本発明の電子黒板システムは、電子ペンの構成を除いては従来の電子黒板システムと同じである。すなわち、図１０を参照すると、電子黒板システム１は、電子ペン２と、少なくとも２つの超音波受信部３ａ，３ｂと、赤外線受信部４ａ、４ｂと、座標検出部５とを有している。超音波受信部３ａ，３ｂは、電子ペン２によって筆記される筆記面Ｓの左側コーナー部６ａ，６ｂに、互いに離れて配置されている。赤外線受信部４ａ、４ｂは赤外線を受信し、筆記面Ｓに、対応する超音波受信部３ａ，３ｂと隣接して配置されている。座標検出部５は、超音波受信部３ａ，３ｂおよび赤外線受信部４ａ、４ｂと接続されている。座標検出部５は、赤外線受信部４ａで受信した赤外線と、超音波受信部３ａで受信した超音波の受信時間の差から、コーナー部６ａと電子ペン２との距離Ｄ１を計算する。同様に、座標検出部５は、赤外線受信部４ｂで受信した赤外線と、超音波受信部３ｂで受信した超音波の受信時間の差から、コーナー部６ｂと電子ペン２との距離Ｄ２を計算する。座標検出部５はさらに、距離Ｄ１，Ｄ２より、電子ペン２の筆記面Ｓ上での座標情報を計算する。作動方法の詳細については、背景技術の欄、および図１２，１３も併せて参照されたい。
【００１９】
図１は、電子ペン２の概略外形図である。電子ペン２は、長軸Ｃを有する細長い円筒形の筐体２０と、超音波を送信する超音波送信部２１ａ〜２１ｄ（図中には２１ａのみ表記）と、赤外線を送信する赤外線送信部２２とを有している。筐体２０の内部には制御部２３が、筐体２０の筆記側先端部２４には指示部２９が設けられている。超音波送信部２１ａ〜２１ｄは制御部２３と接続されている。
【００２０】
図２は、図１の２−２線に沿った電子ペンの先端部付近の断面図である。超音波送信部２１ａ〜２１ｄは、電子ペン２の筐体２０の筆記側先端部２４付近に、電子ペン２の長軸Ｃ周りに９０°間隔の方位２５ａ〜２５ｄを向いて設けられている。超音波送信部の個数はここでは４つとしたが任意である。超音波送信部の構成は、小型で超音波の発生が可能なものであれば特に限定されないが、一例では圧電素子からなる振動子２６の周りを振動板２７で囲んだものが挙げられる。赤外線送信部２２は電子ペン２の筆記側先端部２４付近に、超音波送信部２１ａ〜２１ｄと同軸に設けられ、超音波送信部２１ａ〜２１ｄの超音波送信と同期して赤外線を送信する。
【００２１】
図３は、電子ペンの超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。制御部２３は、方位検出部２３ａと超音波送信部選択部２３ｂとを備えている。方位検出部２３ａは超音波受信部３ａ，３ｂの方位を検出する。超音波受信部３ａ，３ｂの方位とは、ユーザーが電子ペン２を手に持った状態で、超音波受信部３ａ，３ｂが筐体２０の長軸Ｃ周りのどの方位にあるかを示す指標である。方位検出部２３ａの構造としては、例えば筐体２０の内部に設けられた空間内（図示せず）を筐体２０の長軸Ｃと直交する面内で自由に動くボール（図示せず）と、ボールの接触を検知する複数のセンサ（図示せず）とを組み合わせた方式が挙げられるが、これに限定されない。方位検出部２３ａはさらに、後述する電子ペンの方位判定を行なうための演算部（図示せず）を備えているが、この演算は超音波送信部選択部２３ｂまたは座標検出部５がおこなうようにしてもよい。超音波送信部選択部２３ｂは、方位検出部２３ａで検出された超音波受信部３ａ，３ｂの方位に近い方位を向いた一部の超音波送信部だけを選択作動させる。
【００２２】
制御部２３の作動方法をさらに詳細に説明する。ここでは筆記面が略鉛直面となっている場合（スクリーン、壁など）を想定する。図４を参照すると、超音波受信部３ａ，３ｂは筆記面Ｓのコーナー部６ａ，６ｂに設置されている。説明の便宜上、鉛直方向上向きを０°とし、時計回りに角度θを定義する。超音波受信部３ａ，３ｂの方向は筆記面Ｓの左上および左下のコーナー部６ａ，６ｂであるが、超音波は超音波受信部３ａ，３ｂの両方で受信される必要があることから、超音波受信部の位置は、例えば２７０°で代表することができる。この超音波受信部の位置情報はあらかじめ電子ペン２に入力されている。ただし、超音波受信部３ａ，３ｂは上述のように左側に設けられているとは限らないため、超音波受信部の位置情報（０°、９０°、１８０°、２７０°など）をユーザーが設定できるようにしてもよい。
【００２３】
ユーザーが電子ペン２を任意の方位に固定して持ちながら筆記面に押圧すると、方位検出部２３ａが作動する。方位検出部２３ａは、例えば指示部２９が一定以上の圧力を検知したときに作動するようにしてもよい。方位検出部２３ａが上述の機構を備えている場合、方位検出部２３ａは以下のように作動する。ボールは１８０°側に動くので、その近くにあるセンサがどれだけ反応したかを解析することによって電子ペン２のどの方位が１８０°側を向いているのかが判定される。図４では、１８０°側を向いているのは超音波送信部２１ｂに近い方位であると判定される。方位検出部２３ａは次に、この電子ペン２の方位情報と上述した超音波受信部の位置情報とから、電子ペン２のどの方位が超音波受信部を向いているのかを判定する。図４では、超音波受信部３ａ，３ｂのある方位は、超音波送信部２１ｂ付近からさらに時計回りに９０°程度回った部分、すなわち超音波送信部２１ｃの付近であると判定される。このようにして、方位検出部２３ａはどの超音波送信部が超音波受信部に近い方位を向いているのかを検出する。
【００２４】
超音波送信部選択部２３ｂは、この結果を方位検出部２３ａから受け取り、超音波送信部２１ｃだけを作動させる。換言すれば、超音波送信部選択部２３ｂは、超音波受信部３ａ，３ｂの設置方位から相対的に離れた方位を向いた超音波送信部２１ａ，２１ｂ，２１ｄを作動させず、これらの超音波送信部から超音波が送信されないように超音波送信部２１ａ〜２１ｄを制御する。これによって、不要な方向への超音波の発生が抑えられ、壁などの反射による反射波の影響を低減することができる。
【００２５】
（第２の実施形態） 第２の実施形態は、電子ペンの超音波送信部および制御部の構造が異なる他は、第１の実施形態と同様である。図５は、電子ペンの筆記側先端部からみた先端部付近の断面図である。超音波送信部７１は、電子ペン７の筆記側先端部付近に、電子ペン７の長軸Ｃを取り囲んで一つだけ設けられている。図示の実施形態では、超音波送信部７１は、電子ペン７の長軸Ｃと同軸に設けられた振動子７６と、振動子７６を取り囲むように設けられた振動板７７とからなっている。
【００２６】
図６は、電子ペンの超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。制御部７３は、超音波受信部３ａ，３ｂの方位を検出する方位検出部７３ａと、超音波抑制部７３ｂとを有している。方位検出部７３ａの構成は第１の実施形態の方位検出部２３ａと同様である。超音波抑制部７３ｂは、押圧体７８ａ〜７８ｄと、押圧体選択部８１と、押圧体７８ａ〜７８ｄの各々と組み合わされた押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄとを有している。押圧体７８ａ〜７８ｄは、図５に示すように、超音波送信部７１の周囲に、９０°間隔の方位７５ａ〜７５ｄで設けられている。押圧体選択部８１は、方位検出部７３ａで検出された超音波受信部３ａ，３ｂの方位から遠い方位にある押圧体を選択する。押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄは選択された押圧体を駆動する。押圧体駆動部７９ａ〜７９ｄは押圧体選択部８１に接続されている。押圧体および押圧体制御部はここでは４つとしたが、任意の個数でかまわない。
【００２７】
図７，８は図５のＡ部部分拡大図で、図７は押圧体が超音波送信部を押圧していないときの、図８は押圧体が超音波送信部を押圧しているときの状態を示す。以下、押圧体７８ａおよび押圧体駆動部７９ａを対象に説明するが、他の押圧体および押圧体制御部についても同様である。押圧体７８ａはスリット８２によって電子ペン７の半径方向に案内されている。押圧体駆動部７９ａは、一端を押圧体７８ａに、他端を永久磁石８４に連結され、支点８３で回転可能に支持された軸８６と、永久磁石８４を両側から挟むように設けられた電磁石８５ａ、８５ｂとを有している。押圧体選択部８１からの選択信号に応じて電磁石８５ａ、８５ｂに与えられる電流の向きが変えられ、永久磁石８４が動かされると、押圧体７８ａはスリット８２に沿って移動し、図７に示す解放状態と図８に示す押圧状態とをとる。このようにして、押圧体駆動部７９ａは超音波送信部７１の一部の振動を機械的に抑制することができる。図５の場合は、押圧体７８ａ，７８ｂ，７８ｄが超音波送信部７１の対応する部分を押圧して振動を抑えており、これらの方向から不要な超音波が発生することが抑制されている。
【００２８】
このように、本実施形態においては、超音波送信部７１の一部を機械的に押圧し、押圧された部位の振動を抑制することができる。これによって、押圧された部位で発生する超音波の大きさが低減し、反射波の影響を低減することができる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、電子ペンの制御部の構造が異なる他は、第２の実施形態と同様である。具体的には、押圧体を押圧するために重力を利用している点が第２の実施形態と異なる。図９は、超音波送信部周辺の構造を示す電子ペン先端部の側面図である。超音波送信部９１は、電子ペン９の筆記側先端部９４付近に、電子ペン９の長軸Ｃを取り囲んで設けられている。制御部は、超音波送信部９１の周囲に９０°間隔の方位で複数個設けられた押圧体９８ａ〜９８ｄと、押圧体９８ａ〜９８ｄの各々を支持する押圧体支持部９９ａ〜９９ｄとで構成されている（一部図示省略）。押圧体支持部９９ａ〜９９ｄは振り子構造となっており、押圧体９８ａ〜９８ｄは、重力によって鉛直方向下向きに自由に動くことができる。押圧体９８ａ〜９８ｄは９０°間隔で均等に４つ設けられているので、電子ペン９がどのような方位にあるときでも、鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの押圧体が超音波送信部を押圧する。
【００３０】
このように、本実施形態では、押圧体が振り子状の支持体で支持されているため、重力によって、超音波送信部の鉛直方向上側の部分に部分的に圧力がかけられ、その部分からの超音波の発生を抑制することができる。本実施形態は、図１４に示すような鉛直方向下向きで、投射面から離れた位置に超音波受信部を備えた電子黒板システムに有効であり、特に上方の天井からの不要な反射波の影響を低減することができる。
【００３１】
なお、以上の実施形態では超音波受信部および赤外線受信部がスクリーン上に設けられた場合について説明したが、背景技術で説明したように、これらをプロジェクタ装置に搭載し、スクリーン上の電子ペンとプロジェクタ装置との三次元座標距離を演算するよう構成することも可能である。この場合、超音波受信部および赤外線受信部をプロジェクタ装置の投写側となる外面に設け、また、三次元座標距離を計算する座標検出部はプロジェクタに内蔵することができる。その他の構成については上述したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子ペンの概略外形図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における電子ペンの、図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す電子ペンの、超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。
【図４】図１に示す電子ペンの作動方法を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における電子ペンの、筆記側先端部からみた先端部付近の断面図である。
【図６】図５に示す電子ペンの、超音波送信に関連する主要構成要素のブロック図である。
【図７】押圧体が超音波送信部を押圧していない状態を示した、図５のＡ部の部分拡大図である。
【図８】押圧体が超音波送信部を押圧している状態を示した、図５のＡ部の部分拡大図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における電子ペンの、超音波送信部周辺の構造を示す先端部の側面図である。
【図１０】従来技術の電子黒板システムの概略構成図である。
【図１１】従来技術の電子ペンの概略外形図である。
【図１２】電子ペンから送信される超音波および赤外線の伝播を示す概念図である。
【図１３】赤外線と超音波の到達時間の差を説明する概念図である。
【図１４】超短焦点プロジェクタを利用した電子黒板システム（プロジェクタシステム）の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 電子黒板システム
２ 電子ペン
２１ａ〜２１ｄ 超音波送信部
２２ 赤外線送信部
２３ 制御部
２３ａ 方位検出部
２３ｂ 超音波送信部選択部
３ａ，３ｂ 超音波受信部
４ａ、４ｂ 赤外線受信部
５ 座標検出部
６ プロジェクタシステム
６１ スクリーン（投射面）
６２ 電子ペン
６３ 赤外線パルス
６４ａ，６４ｂ 超音波パルス
６５ 赤外線受信部
６６ａ，６６ｂ 超音波受信部
６７ プロジェクタ
７ 電子ペン
７１ 超音波送信部
７３ａ 方位検出部
７３ｂ 超音波抑制部
７８ａ〜７８ｄ 押圧体
７９ａ〜７９ｄ 押圧体駆動部
８１ 押圧体選択部
９ 電子ペン
９１ 超音波送信部
９８ａ〜９８ｄ 押圧体
９９ａ〜９９ｄ 押圧体支持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長軸を有する筐体と、
前記筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部と、
前記超音波送信部から送信された超音波を受信する超音波受信部が前記筐体の前記長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、該超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制するように前記超音波送信部を制御する制御部と、
を有する電子ペン。
【請求項２】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸の周りに互いに異なる方位を向いて複数個設けられ、
前記制御部は、
前記超音波受信部方位を検出する方位検出部と、
前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位に近い方位を向いた一部の前記超音波送信部だけを選択作動させる超音波送信部選択部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項３】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸を取り囲んで設けられ、
前記制御部は、
前記超音波受信部方位を検出する方位検出部と、
前記超音波送信部の、前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位から離れた方位となる部位の作動を抑制する超音波抑制部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項４】
前記超音波抑制部は、
前記超音波送信部の周囲に異なる方位で複数個設けられた押圧体と、
前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位から遠い方位にある前記押圧体を選択する押圧体選択部と、
前記押圧体選択部によって選択された前記押圧体を前記超音波送信部に押圧させる押圧体駆動部と、
を有している、請求項３に記載の電子ペン。
【請求項５】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸を取り囲んで設けられ、
前記制御部は、
前記超音波送信部の周囲に互いに異なる方位で複数個設けられた押圧体と、
前記押圧体の各々を、鉛直方向下向きに移動自由に、かつ鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの該押圧体が前記超音波送信部を押圧するように支持する押圧体支持部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項６】
前記超音波送信部の超音波送信と同期して赤外線を送信する赤外線送信部を有している、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子ペン。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ペンと、
前記電子ペンによって筆記される筆記面に互いに離れて配置されるようにされた、少なくとも２つの前記超音波受信部と、
前記筆記面に前記超音波受信部の各々と隣接配置されるようにされた、赤外線を受信する赤外線受信部と、
前記赤外線受信部で受信した赤外線と、隣接する前記超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を、該赤外線受信部と該超音波受信部の組毎に算出し、該電子ペンの該筆記面上での座標情報を計算する座標検出部と、
を有する、電子黒板システム。
【請求項８】
請求項６に記載の電子ペンと、
前記電子ペンによって筆記される筆記面に画像を投写するようにされたプロジェクタ装置と、
を有し、
前記プロジェクタ装置は、
少なくとも２つの前記超音波受信部と、
前記超音波受信部の各々と隣接配置された、赤外線を受信する少なくとも１つの赤外線受信部と、
前記赤外線受信部で受信した赤外線と、前記超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を該超音波受信部毎に算出し、該電子ペンの前記プロジェクタ装置に対する３次元座標情報を計算する座標検出部と、
を有する、プロジェクタシステム。
【請求項１】
長軸を有する筐体と、
前記筐体の筆記側先端部付近に設けられ、超音波を送信する超音波送信部と、
前記超音波送信部から送信された超音波を受信する超音波受信部が前記筐体の前記長軸周りのどの方位にあるかを示す超音波受信部方位を検出し、該超音波受信部方位から離れた方位への超音波の送信を阻止または抑制するように前記超音波送信部を制御する制御部と、
を有する電子ペン。
【請求項２】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸の周りに互いに異なる方位を向いて複数個設けられ、
前記制御部は、
前記超音波受信部方位を検出する方位検出部と、
前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位に近い方位を向いた一部の前記超音波送信部だけを選択作動させる超音波送信部選択部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項３】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸を取り囲んで設けられ、
前記制御部は、
前記超音波受信部方位を検出する方位検出部と、
前記超音波送信部の、前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位から離れた方位となる部位の作動を抑制する超音波抑制部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項４】
前記超音波抑制部は、
前記超音波送信部の周囲に異なる方位で複数個設けられた押圧体と、
前記方位検出部で検出された前記超音波受信部方位から遠い方位にある前記押圧体を選択する押圧体選択部と、
前記押圧体選択部によって選択された前記押圧体を前記超音波送信部に押圧させる押圧体駆動部と、
を有している、請求項３に記載の電子ペン。
【請求項５】
前記超音波送信部は、前記電子ペンの前記長軸を取り囲んで設けられ、
前記制御部は、
前記超音波送信部の周囲に互いに異なる方位で複数個設けられた押圧体と、
前記押圧体の各々を、鉛直方向下向きに移動自由に、かつ鉛直方向上向きの方位に近い方位にある少なくとも一つの該押圧体が前記超音波送信部を押圧するように支持する押圧体支持部と、
を有している、請求項１に記載の電子ペン。
【請求項６】
前記超音波送信部の超音波送信と同期して赤外線を送信する赤外線送信部を有している、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子ペン。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ペンと、
前記電子ペンによって筆記される筆記面に互いに離れて配置されるようにされた、少なくとも２つの前記超音波受信部と、
前記筆記面に前記超音波受信部の各々と隣接配置されるようにされた、赤外線を受信する赤外線受信部と、
前記赤外線受信部で受信した赤外線と、隣接する前記超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を、該赤外線受信部と該超音波受信部の組毎に算出し、該電子ペンの該筆記面上での座標情報を計算する座標検出部と、
を有する、電子黒板システム。
【請求項８】
請求項６に記載の電子ペンと、
前記電子ペンによって筆記される筆記面に画像を投写するようにされたプロジェクタ装置と、
を有し、
前記プロジェクタ装置は、
少なくとも２つの前記超音波受信部と、
前記超音波受信部の各々と隣接配置された、赤外線を受信する少なくとも１つの赤外線受信部と、
前記赤外線受信部で受信した赤外線と、前記超音波受信部で受信した超音波の受信時間との差を該超音波受信部毎に算出し、該電子ペンの前記プロジェクタ装置に対する３次元座標情報を計算する座標検出部と、
を有する、プロジェクタシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−５８４２５（Ｐ２００７−５８４２５Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４１２９７（Ｐ２００５−２４１２９７）
【出願日】平成１７年８月２３日（２００５．８．２３）
【出願人】（３０００１６７６５）ＮＥＣビューテクノロジー株式会社 (289)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２３日（２００５．８．２３）
【出願人】（３０００１６７６５）ＮＥＣビューテクノロジー株式会社 (289)
【Ｆターム（参考）】
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