JP2005208952A - 電子板書システム - Google Patents

Abstract

【課題】 聴講者に背を向けることなく板書ができ、しかも板書時に視線が下向きにならないような電子板書システムを提供する。
【解決手段】 ペン２２による手書き入力のための透明ボード２０を、講師５０から聴講者への視線上に配置する。透明ボード２０の表面にペン２２のペン先を押さえつけると、ペン２２の本体に内蔵された発信器から超音波信号及び赤外線信号が同時に発生する。ペン２２から各受信素子２８、３０までの超音波信号の到達時間と赤外線信号の到達時間との間の時間差と、超音波及び赤外線の伝達速度から、ペン２２と各受信素子２８、３０との間の距離を算出する。そして、この２個の距離値と、一対の受信素子２８、３０の間の距離から、透明ボード２０の表面におけるペン２２の２次元位置を算出する。この２次元位置に基づいて、仮想的な板書イメージ上にペン２２の軌跡を描画し、ＬＣＤ１２及びスクリーン２６に表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、講義や講演などにおいて板書を行うための電子板書システムに関する。

講義や講演において、黒板やホワイトボードといったボードを用いて板書を行うことがよくある。このとき、講師は、板書をするときには聴講者に背を向け、口述説明をするときには聴講者の方を向く。しかし、講師としては、ボード上に板書しながら聴講者に板書内容を説明したいのであって、板書してからその内容を伝達したいのではない。従って、可能であれば、聴講者の方を向いた状態で板書を行うことが望ましい。ところが、従来の黒板やホワイトボードを用いる場合、講師は、上述のように、板書の度に聴講者に背を向けざるを得ない。

一方、最近では、パーソナルコンピュータ、プロジェクタ、イメージスキャナといった情報機器を利用した板書システム（電子黒板など）も普及してきているが、上述のように講師が聴講者の方を向いたまま板書を行うことができるようにすることを目的としたものは知られていない。

また、従来より講義や講演で用いられている表示装置としてオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）がある。ＯＨＰは、使い方次第では、聴講者の方を向いた状態で板書を行うことが可能になると考えられる。しかし、ＯＨＰの使用には次のような問題がある。
・板書者自身がプロジェクタの投影光を妨げないように立ち位置に注意する必要がある。
・板書時にはプロジェクタの原稿台を目視しなければならず、視線が下向きになる。
・ペンでＯＨＰシートに書き込みを行う際、投影イメージの一部が板書者の手で隠れてしまう。

以上のような技術的背景に鑑みて成された本発明の課題は、聴講者に背を向けることなく板書ができ、しかも板書時に視線が下向きにならないような電子板書システムを提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る電子板書システムは、
講師から聴講者への視線上に配置される透明ボード、
前記透明ボード上の点を指示するためのペン、
前記透明ボードの表面における前記ペンの２次元位置を示す位置信号を発生する位置信号発生部、
前記位置信号に基づいて、前記透明ボードを表す仮想的な板書領域イメージにおける前記ペンの２次元位置座標を算出する座標算出部、
前記板書領域イメージにおいて前記座標に対応する点の値を所定の方法で変更することにより板書イメージを生成する板書イメージ生成部、
聴講者の方を向いた状態の講師から目視可能な位置であって、講師から聴講者への視線を遮らないように配置される講師用イメージ表示部、
聴講者から目視可能な位置に配置される聴講者用イメージ表示部、及び、
前記板書イメージを前記講師用イメージ表示部及び前記聴講者用イメージ表示部に出力する板書イメージ出力部
を備えることを特徴とする。

本発明に係る電子板書システムでは、ペンによる手書き入力のためのボードをアクリルなどの透明材料で作成し、そのボードを講師から聴講者への視線上に配置している。ただし、このボードは透明であるから、上記のように配置しても、講師が聴講者の様子を目視確認する上で何ら支障はない。透明ボードの表面にペンで文字や図形を書くと、位置信号発生部が、透明ボードの表面におけるペンの２次元位置を示す位置信号を発生する。この位置信号に基づいて、座標算出部は、仮想的な板書領域イメージにおけるペンの２次元位置座標を逐次算出する。この座標の値は板書イメージ生成部に送られる。板書イメージ生成部は、板書領域イメージにおいて前記座標に対応する点の値を所定の方法で変更することにより、前記文字や図形を含む板書イメージを生成する。この板書イメージは、講師用イメージ表示部及び聴講者用イメージ表示部の両方に表示される。

本発明に係る電子板書システムにおいて、前記位置信号発生部は、前記ペンに組み込まれた超音波発信器及び赤外線発信器、及び、前記透明ボードの表面を含む平面上に離間して配置された一対の受信素子を有する受信ユニットであって、各受信素子が超音波受信器及び赤外線受信器を有する受信ユニットを備えるようにしてもよい。

位置信号発生部を上記のように構成する場合、例えば次のような手順でペンの２次元位置座標を算出することができる。
・ペンから各受信素子までの超音波信号の到達時間と赤外線信号の到達時間との間の時間差を求める。
・前記時間差と超音波及び赤外線の伝達速度に基づいてペンから各受信素子までの距離を算出する。受信素子は２個あるため、距離値は２個得られる。
・前記２個の距離値と一対の受信素子間の距離に基づいて透明ボードの表面におけるペンの２次元位置を算出する。
・透明ボードを表す仮想的な板書領域イメージにおいて前記位置に対応する点の２次元位置座標を算出する。

上述のようなペン及び受信ユニットとしては、例えば、特許文献１に記載のものが利用可能である。
特開2003-288257号公報

本発明に係る電子板書システムでは、ペンを用いた手書き入力用の透明ボードが講師から聴講者への視線上に配置されている。これにより、講師は、視線を聴講者の方に向けた状態で、ペンを用いて透明ボードの表面に文字や図形を手書きすることができる。こうして手書きされた文字や図形を含む板書イメージは、講師用イメージ表示部に表示される。従って、講師は、聴講者の方を向いた状態でも板書イメージを目視確認することができる。以上のように、本発明に係る電子板書システムによれば、講師は、聴講者に背を向けることなく板書を行うことができる。

本発明の一実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は本実施形態の電子板書システムの概略構成図、図２は同システムに含まれる透明ボード、受信ユニット及びペンの概略構成図、図３は、同システムの機能を示すブロック図である。

本実施形態の電子板書システム１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１２、キーボード１４、マウス１５などを有するパーソナルコンピュータ（パソコン）１６、受信ユニット１８を有するアクリル製の透明ボード２０、透明ボード２０上で手書き操作を行うためのペン２２、及び、聴講者（図示せず）に板書イメージを見せるためのプロジェクタ２４及びスクリーン２６を含む。透明ボード２０は、講師５０から聴講者への視線５２上に配置されている。なお、図２には透明ボード２０を縦置きに配置した例を示しているが、もちろんこれを横置きとしてもよい。

受信ユニット１８は、透明ボード２０上に離間して配置された一対の受信素子２８、３０を含む。受信素子２８、３０は、いずれも超音波受信器と赤外線受信器を備えている。一方、ペン２２は、超音波発信器と赤外線発信器が内蔵された本体２２１と、その本体２２１に押し込み可能なペン先２２２を備えている。なお、図２では、超音波発信器と赤外線発信器をまとめて符号２２３で示している。

透明ボード２０上におけるペン２２の２次元位置の検出原理について説明する。透明ボード２０にペン２２のペン先２２２を当接させ、そのペン先２２２を本体２２１内に押し込むと、本体２２１に内蔵された超音波発信器及び赤外線発信器から超音波信号及び赤外線信号が同時に発生する。この超音波信号及び赤外線信号は、受信ユニット１８の受信素子２８、３０に備えられた超音波受信器及び赤外線受信器により受信される。赤外線は超音波よりも伝達速度が速いため、ペン２２から各受信素子２８、３０までの超音波信号の到達時間と赤外線信号の到達時間との間には差が生じる。この時間差と、超音波及び赤外線の伝達速度から、ペン２２と各受信素子２８、３０との間の距離を算出することができる。なお、２個の受信素子２８、３０が離間して配置されているため、距離値は２個得られることになる。この２個の距離値と、一対の受信素子２８、３０の間の距離から、透明ボード２０の表面におけるペン２２の２次元位置を算出することができる。

パソコン１６は、所定のプログラムを動作させることによりソフトウェア的に構成された機能部である座標算出部３２、板書イメージ生成部３４、板書イメージ出力部３６及び操作設定部４０を備えている。また、パソコン１６の記憶装置（メモリ、ハードディスクなど）には、講師５０が操作設定部４０を通じて行った操作設定を保存するための設定保存部４２が設けられている。操作設定には、例えば、ペン２２による描画モード（描画又は消去）、描画色、線の太さといった項目が含まれる。

本実施形態の電子板書システム１の動作について説明する。

講師５０が透明ボード２０にペン２２のペン先２２２を当接させて本体２２１内に押し込むと、本体２２１に内蔵された超音波発信器及び赤外線発信器から超音波信号と赤外線信号が同時に発生する。これらの信号を受けた受信ユニット１８は、上述した原理に基づいてペン２２の２次元位置を算出し、その位置を示す位置信号をパソコン１６に送る。この位置信号を受けたパソコン１６では、座標算出部３２が、前記位置信号の示す位置を仮想的な板書イメージ上における２次元位置座標に変換し、その座標値を板書イメージ生成部３４に送る。板書イメージ生成部３４は、設定保存部４２に保存された操作設定に従って、板書イメージ中で前記座標値に対応するピクセルの値を変更する。例えば、描画モードが「描画」、描画色が「黒」、線の太さが「３ピクセル」に設定されていたとすると、前記座標値を中心とする半径３ピクセル以内の各ピクセルの色が黒に変更される。

なお、描画モード、描画色及び線の太さ等は、キーボード１４やマウス１５とは別に切換スイッチを設けて、該スイッチを操作することにより変更するようにしてもよい。この切換スイッチをペン先２２２でタッチすることにより操作できるようにすれば、ペン２２を手に持ったまま該変更操作を行うことができる。また、ペン２２を色及び太さ毎に用意してそれを交換することにより描画色や線の太さを変更したり、ペン２２と同様に超音波発信器及び赤外線発信器を内蔵した黒板消しを用意して、黒板消しが透明ボード２０に当接した領域の文字を消去するようにしてもよい。この場合、ペン毎の色や太さ、及びペンと黒板消しの区別は、例えば超音波信号の周波数により行えばよい。これにより、通常のホワイトボードを用いる場合と同じ感覚でペンの色・太さの変更や文字の記入・消去を行うことができる。

ペン先２２２を本体２２１に押し込んた状態でペン２２を透明ボード２０上で移動させると、仮想的な板書イメージにおいてペン２２の軌跡を構成する各ピクセルの値が上述の手順で順次変更される。その結果、仮想的な板書イメージ上にペン２２の軌跡を示す連続線が描かれる。ペン２２のペン先２２１を透明ボード２０から離すと、超音波発信器及び赤外線発信器が停止する。これにより、描画動作が終了する。

なお、上述のようにペン２２の軌跡が連続線として描画されるようにするためには、受信ユニット１８には十分に高い解像度を有するものを使用し、ペン２２の超音波発信器及び赤外線発信器には十分に高い発信周期を有するものを使用する。

以上のようにして生成される板書イメージのデータは、板書イメージ作成部３６に逐次送られる。板書イメージ作成部３６は、受け取ったデータからＬＣＤ１２用の映像信号及びプロジェクタ２４用の映像信号を生成し、ＬＣＤ１２及びプロジェクタ２４に送る。こうして、ＬＣＤ１２及びスクリーン２６に板書イメージが出力される。ボード２０は透明であるため、講師５０は、符号５４で示したように視線を僅かに下に向けるだけで、ＬＣＤ１２上の板書イメージを目視確認することができる。

以上、本発明に係る電子板書システムの一実施形態について説明したが、実施形態は上記に限られるものではない。例えば、上記実施形態では超音波信号と赤外線信号を利用してペンの２次元位置を算出する入力装置を利用したが、これとは異なる方法でペンの２次元位置を検出する入力装置を利用することも可能である。また、上記実施形態ではプロジェクタとスクリーンを用いて聴講者に板書イメージを見せるようにしたが、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなど、大画面を有する他の表示装置を利用することも可能である。この他にも、本発明の精神及び範囲内で様々な実施形態を考えることができる。

本発明の一実施形態である電子板書システムの概略構成図。 図１の電子板書システムに含まれる透明ボード、受信ユニット及びペンの概略構成図。 図１の電子板書システムの機能を示すブロック図。

符号の説明

１…電子板書システム
１２…液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
１６…パソコン
１８…受信ユニット
２０…透明ボード
２２…ペン
２４…プロジェクタ
２８、３０…受信素子
２６…スクリーン
５０…講師

Claims (2)

1. 講師から聴講者への視線上に配置される透明ボード、
   前記透明ボード上の点を指示するためのペン、
   前記透明ボードの表面における前記ペンの２次元位置を示す位置信号を発生する位置信号発生部、
   前記位置信号に基づいて、前記透明ボードを表す仮想的な板書領域イメージにおける前記ペンの２次元位置座標を算出する座標算出部、
   前記板書領域イメージにおいて前記座標に対応する点の値を所定の方法で変更することにより板書イメージを生成する板書イメージ生成部、
   聴講者の方を向いた状態の講師から目視可能な位置であって、講師から聴講者への視線を遮らないように配置される講師用イメージ表示部、
   聴講者から目視可能な位置に配置される聴講者用イメージ表示部、及び、
   前記板書イメージを前記講師用イメージ表示部及び前記聴講者用イメージ表示部に出力する板書イメージ出力部
   を備えることを特徴とする電子板書システム。
2. 前記位置信号発生部は、前記ペンに組み込まれた超音波発信器及び赤外線発信器、及び、前記透明ボードの表面を含む平面上に離間して配置された一対の受信素子を有する受信ユニットであって、各受信素子が超音波受信器及び赤外線受信器を有する受信ユニットを備える請求項１記載の電子板書システム。

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