JP7308188B2 - 学習支援システム - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、小学校、中学校、高校、大学、学習塾、予備校、各種専門学校、その他の種々のセミナー等において行われる学習を支援するためのシステムに関する。
従来から、学校教育の現場では、授業において当該授業を受けている各生徒の進捗状況等を適切に把握したいとする要望があった。一般に、一人の教師が授業を受けている数十人の生徒のそれぞれの進捗状況等を適切に把握することは難しい。そこで、生徒一人ひとりと教師とをパーソナルコンピュータなどの端末装置を通じて接続するようにし、リアルタイムに情報の送受を行える環境下で授業を行うことが考えられている。
具体的には、生徒一人ひとりにパーソナルコンピュータを与え、問題や質問に対する解答を当該パーソナルコンピュータに入力させる。生徒が使用するパーソナルコンピュータに入力された情報は、教師用のパーソナルコンピュータに送信さる。これにより、教師は教師用パーソナルコンピュータを通じて、生徒一人ひとりの問題や質問に対する解答作成の進捗状況や解答の正誤、また、理解の状況をリアルタイムに把握できる。
より具体的なものとして、後に記す特許文献１には、ペン入力用パネルを備えたパーソナルコンピュータやスマートフォンやタブレット型コンピュータなどの電子機器を、解答に利用する学習支援プログラムおよび学習支援装置に関する発明が開示されている。ここで、ペン入力用パネルは、表示装置といわゆるタッチセンサとを組み合わせた電子部品であり、電子ペンを用いることにより、受験者が計算式や文章の筆記入力が可能である。これにより、生徒等は、ノートに解答を記録する感覚で電子機器に対して解答を入力し、教師はこれをリアルタイムに確認することができる。
特開２０１５－１０２５５６号公報
しかしながら、パーソナルコンピュータの操作は、キーボードやいわゆるマウスを用いて行われるが、慣れていないと入力が難しい場合がある。これに対して、ペン入力用パネルを備えた電子機器の場合には、入力操作自体は簡単であるものの、ペン入力パネル上で電子ペンが滑りやすかったり、入力画面が小さかったりするために、入力がし難い場合があると考えられる。また、解答が入力できる画面に至るまでに、操作メニューから複数の項目を選択しなければならないといった手間がかかる場合もある。
さらに、ペン入力用パネルを備えた電子機器を用いる場合でも、ノートなどの紙面上に思考過程をメモしたり、計算をしたりするといった自由度が足りない場合がある。このため、ペン入力用パネルを備えた電子機器を用いる場合でも、広い視野で熟慮・考察等を行うことが難しく、目的とする教育効果が十分に得られないといった場合が生じることが懸念される。特に、初等教育においては、パーソナルコンピュータの操作に気を取られて、本来の創作創造性を発揮させて、柔軟な解答を導き出せるようにするといった目的が十分に達成できない場合があると考えられる。
そこで、教室の比較的に広い机の上で、使い慣れている教科ごとに異なるフォーマットのノートと使い慣れている筆記具とを用いて、創作創造性を発揮させて柔軟に思考している生徒一人ひとりの学習状況を適切に把握できるようにする必要がある。このことは、初等教育以外の教育の場においても、重要なことである。
以上のことに鑑み、従来からの学習環境を大きく変えることなく、かつ、生徒などの学習者に大きな負荷を与えずに、児童などの学習者の学習状況を適切に把握できるようにし、学習効果の増大に寄与できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、
電子ペンと、筆記媒体位置指示具と、位置検出装置と、表示装置とからなる学習支援システムであって、
前記電子ペンは、
筆記媒体に対して筆跡を残すための筆跡形成部と、
前記位置検出装置に対して、位置指示信号を送信する位置指示信号送信部と、
を備え、
前記筆記媒体位置指示具は、
筆記媒体に装着され、前記位置検出装置に対して、前記筆記媒体の載置位置を指示する載置位置指示信号を送信する載置位置指示信号送信部を備え、
下挟持片と上挟持片とにより筆記媒体を挟み込むクリップ構造を備え、
前記下挟持片の長手方向の両端側のそれぞれに、前記載置位置指示信号送信部が設けられており、
前記位置検出装置は、
第１の方向と、前記第１の方向に交差する第２の方向とに、複数の電極を備えた位置検出センサ部と、
前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記筆記媒体の載置位置を検出する載置位置検出回路部と、
前記位置検出センサ部上に載置された前記筆記媒体に対して前記電子ペンにより記録が行われた場合に、前記位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記電子ペンによる指示位置を検出する指示位置検出回路部と、
前記載置位置検出回路部で検出された前記筆記媒体の前記載置位置に基づいて、前記指示位置検出回路部で検出された前記電子ペンによる前記指示位置を、前記表示装置の表示部に表示する場合の座標情報に変換する座標変換部と
前記座標変換部で変換された前記座標情報を、前記表示装置に送信する第１の送信部と
を備え、
前記表示装置は、
前記位置検出装置からの前記座標情報を受信する第１の受信部と、
前記第１の受信部を通じて受信した前記座標情報に基づいて、前記電子ペンによる筆跡を前記表示部に表示させる表示制御部と
を備えることを特徴とする学習支援システムを提供する。
この学習支援システムによれば、
電子ペンは、筆跡形成部を備えることによりノートや紙片などの筆記媒体に対して筆跡を残すことができると共に、位置指示信号送信部を通じて位置指示信号を送信できる。筆記媒体位置指示具は、例えばノードや紙片など筆記媒体に装着され、載置位置指示信号送信部を通じて、載置位置指示信号を送信できる。筆記媒体位置指示具は、下挟持片と上挟持片とにより筆記媒体を挟み込むクリップ構造を備え、下挟持片の長手方向の両端側のそれぞれに、載置位置指示信号送信部が設けられているものである。位置検出装置は、位置検出センサ部を備え、載置位置検出回路部が、位置検出センサ部上に載置された筆記媒体位置指示具からの載置位置指示信号に基づいて、筆記媒体の載置位置を検出する。また、指示位置検出回路部が、位置検出センサ部上に載置された筆記媒体上で筆記に用いられる電子ペンからの位置指示信号に基づいて、電子ペンによる筆跡に応じた指示位置を検出する。
位置検出装置においては、座標変換部が、載置位置検出回路部で検出された筆記媒体の載置位置に基づいて、指示位置検出回路部で検出された電子ペンによる指示位置を、表示装置の表示部に表示する場合の座標情報に変換する。変換された座標情報は、第１の送信部を通じて位置検出装置から表示装置に送信される。表示装置は、第１の受信部を通じて位置検出装置からの座標情報を受信し、表示制御部が、受信した座標情報に基づいて、電子ペンによる筆跡に応じた画像を表示部に表示させる。
これにより、筆記媒体位置指示具が装着された例えばノードや紙片などの筆記媒体が、位置検出センサ部上に斜めに載置されるなどしても、当該筆記媒体に記録された筆跡に応じた画像を、表示装置の表示部に適切に表示させることができる。従って、筆記媒体上に記録された筆跡を、表示装置の表示部に適切に表示して、これを観視したり、保存したりすることができるようにされる。
実施の形態の学習支援システムの構成例を説明するための図である。 実施の形態の学習支援システムの利用態様を説明するための図である。 位置検出装置と電子ペンの構成例を説明するためのブロック図である。 筆記媒体位置指示具としてのペーパークリップの構成例を説明するための図である。 電子ペンの具体的な構成例を説明するための図である。 表示装置及び教師端末の構成例を説明するためのブロック図である。 位置検出センサ上に載置された筆記媒体に記録された筆跡の座標を表示装置の表示部上の座標に変換する場合の処理について説明するための図である。 位置検出センサ上に載置された筆記媒体に対して指示した座標を、表示装置の表示部上の座標に変換する場合の具体例について説明するための図である。 位置検出センサ上に載置された筆記媒体に対して記録した筆跡を、表示装置の表示部上に表示する場合の例について説明するための図である。 教科ごとに異なるペーパークリップを用いる場合の各機器の連携について説明するための図である。 位置検出装置で行われる処理について説明するためのフローチャートである。
以下、図を参照しながら、この発明の学習支援システムの一実施の形態について説明する。この発明の学習支援システムは、例えば、小学校、中学校、高校、大学、学習塾、予備校、各種専門学校、その他の種々のセミナー等において広く利用可能なものである。しかし、以下においては説明を簡単にするため、小学校の低下学年の教室において、この発明の学習支援システムを用いる場合を例にして説明する。
［学習支援システムの構成例と利用態様］
＜学習支援システムの構成例＞
図１は、実施の形態の学習支援システムの構成例を説明するための図である。この実施の形態の学習支援システムは、位置検出装置１００と、ペーパークリップ２００と、電子ペン３００と、表示装置とから構成される。表示装置には、図１にも示すように、児童一人ひとりが使用する表示端末４００と、教師が使用する後述の教師端末５００とがある。
位置検出装置１００は、位置検出センサや例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の近距離無線通信機能やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格の無線通信機能を備えたものである。位置検出装置１００の位置検出センサは、児童が教室で使用する机ｄｋの例えば天板上面に設けられる。そして、位置検出装置１００は、位置検出センサ上の電子ペンによる指示位置などを検出し、検出した指示位置を座標情報として近距離無線通信機能などを用いて外部に送信できるものである。
ペーパークリップ２００は、筆記媒体である例えばノートを挟み込んで保持し、机ｄｋに設けられた位置検出装置１００の位置検出センサ上に載置して使用される。ペーパークリップ２００は、載置位置指示信号送信部を備え、挟み込んで保持している筆記媒体の位置検出センサ上の位置を位置検出装置１００が認識できるようにする。すなわち、ペーパークリップ２００は、筆記媒体位置指示具の機能を有する。
電子ペン３００は、筆跡形成部と位置指示信号送信部とを備える。そして、電子ペン３００は、筆跡をノートなどの筆記媒体に残すことができると共に、位置指示信号送信部からの位置指示信号により、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１に対して自機の指示位置を通知できるものである。電子ペン３００の筆跡形成部には、例えば、シャープペンシルユニットやボールペンユニットがある。この実施の形態において、電子ペン３００は、筆跡形成部としてシャープペンシルユニットを備えたものである。
表示端末４００は、児童が所持するスマートフォンなどと呼ばれる高機能携帯電話端末やタブレット型コンピュータ（タブレットＰＣ）などの比較的に大きな表示部を備えた端末装置である。表示端末４００は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の近距離無線通信機能を備え、位置検出装置１００の近距離無線通信機能を通じて出力された座標情報を受信して、当該座標情報に応じた筆跡を表示部に表示できる。また、表示端末４００は、表示した電子ペン３００による筆跡を自機の記憶装置に記録することもできる。
＜学習支援システムの利用態様＞
図２は、実施の形態の学習支援システムの利用態様を説明するための図である。図２に示すように、児童が教室で使用する机ｄｋの天板の上面には、その全面を覆うようにして位置検出装置１００の位置検出センサ１０１が設設けられる。また、机ｄｋの例えば天板の裏側には、位置検出装置１００の無線通信部１０３が設けられている。
そして、図２に示すように、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔが、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１上に載置されると共に、表示端末４００もまた位置検出センサ１０１上に載置されて利用される。ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔには、電子ペン３００を用いて、文字、記号、図形などの種々の筆跡が記録される。この場合、電子ペン３００から位置指示信号が送信され、これが位置検出装置１００の位置検出センサ１０１で認識され、座標情報として把握される。すなわち、ノートＮｔに記録された筆跡に応じた座標情報を、位置検出センサ１０１を通じて検出できる。
しかし、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔが位置検出センサ１０１上に例えば斜めに載置されたとする。この場合、ノートＮｔに対して筆跡が斜めになることなく適切に記録されたとしても、ノートＮｔが位置検出センサ１０１上に斜めに載置されているために、位置検出センサ１０１上では当該筆跡は斜めに記録されたものとして認識されてしまう。
このため、位置検出装置１００では、まず、ペーパークリップ２００の載置位置指示信号送信部からの載置位置指示信号に基づいて、位置検出センサ１０１上のペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔの載置位置を特定する。このノートＮｔの載置位置に基づいて、位置検出装置１００では、位置検出センサ１０１上の筆跡に応じた座標情報を、ノートＮｔに筆記された状態の筆跡を形成する座標情報に変換する。
そして、座標変換後の座標情報を、位置検出装置１００の無線通信部１０３を通じて、表示端末４００に送信する。表示端末４００では、位置検出装置１００からの座標情報に応じて画像を表示することにより、電子ペン３００によりノートＮｔに記載された筆跡に応じた画像を、斜めになることなく、ノートＮｔに記載した通りに表示することができるようにされる。
このように、この実施の形態の学習支援システムの場合、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔが、位置検出センサ１０１上にどのように載置された場合であっても、ノートＮｔに対して記録された通りの筆跡を表示端末４００の表示部に表示できる。そして、筆記に用いたノートＮｔを例えば先生に提出した場合であっても、ノートＮｔに記録した内容は、表示端末４００に記録し、いつでも確認することができるので、復習に支障を生じさせることもない。
更に、位置検出装置１００から表示端末４００に提供した座標変換後の座標情報を、位置検出装置１００の無線通信部１０３を通じて、教師端末５００にも送信する。この場合、位置検出装置１００は、座標情報と共に、自機の識別情報、あるいは、使用者である児童の識別情報を教師端末５００に送信する。教師端末５００は、例えば、タブレット型コンピュータなどの教師が使用する情報端末であり、教室に複数存在する児童の使用する机ｄｋに設置された位置検出装置からの座標情報や識別情報の提供を受ける。そして、教師端末５００では、図２に示したように、当該教室に存在する児童毎に、ノートＮｔへの電子ペン３００による筆記の状況をリアルタイムに表示する。
このため、教師端末５００には、児童のそれぞれが使用する位置検出装置１００からの識別情報と、各児童とを対応付けたテーブルを所定のメモリに保持している。これにより、図２に示したように、各児童の使用する位置検出装置からの情報に応じた筆跡の画像を、児童毎に表示して、見ることができるようにされる。
すなわち、教師端末５００を使用する教師は、教師端末５００の表示情報から児童毎にノートＮｔへの筆記の状況を把握することができる。従って、児童毎に学習の進捗状況をリアルタイムに把握できる。なお、教師端末５００の表示部の大きさは限られているので、教室にいる全ての児童のノートＮｔへの記録状況を表示できない場合もある。この場合には、表示部をスクロールさせたり、改頁させたりすることにより、その全部を教師が見ることができるようにされる。
次に、この実施の形態の学習支援システムを構成する、位置検出装置１００、ペーパークリップ２００、電子ペン３００、表示装置としての表示端末４００、教師端末５００のそれぞれの構成例について説明する。なお、表示端末４００、教師端末５００は、ほぼ同様の機能を有するものであるので、表示端末４００と教師端末５００との構成は、代表して表示端末４００の構成として説明する。
また、位置検出装置の方式には、電磁誘導方式（ＥＭＲ（Electro Magnetic Resonance technology）方式）、アクティブ静電結合方式（ＡＥＳ（Active Electrostatic）方式）、パッシブ静電結合方式などが存在する。この発明はいずれの方式の位置検出装置を用いても、図１、図２を用いて説明した態様で学習支援システムを構築することができる。そして、以下の説明においては、説明を簡単にするため、電磁誘導方式（ＥＭＲ方式）の位置検出装置及び電子ペンを用いる場合を例にして説明する。
［位置検出装置１００及び電子ペン３００の構成例］
図３は、電磁誘導方式が適用されて構成された、この実施の形態の位置検出装置１００と電子ペン３００の構成例を説明するためのブロック図である。図３の左上に示した電子ペン３００は、筆跡形成部を除く部分の構成例を示している。すなわち、電子ペン３００は、電子ペンとしての機能を実現する部分として、コイルＬと、筆圧検出部Ｃｖと、コンデンサＣｆとが並列に接続されることにより構成された共振回路を備える。コイルＬは、信号送受信用に用いられるものであり、筆圧検出部Ｃｖは、印加される筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサの構成とされたものである。そして、コンデンサＣｆはコイルＬと共に共振回路を構成する共振コンデンサである。なお、電子ペン３００のより具体的な構成については後述する。
位置検出装置１００は、大きく分けると、位置検出センサ１０１と、位置検出回路１０２と、無線通信部１０３とからなる。位置検出センサ１０１は、Ｘ軸方向ループコイル群１０１Ｘと、Ｙ軸方向ループコイル群１０１Ｙとが積層されて構成されたものである。そして、位置検出センサ１０１は、上述もしたように、児童が教室で使用する机の天板の例えば上面を覆うようにして設けられる。このため、図３では簡略化しているが、位置検出センサ１０１の四隅は、図１、図２に示したように、机ｄｋの天板の上面の形状に対応し、曲線となるように形成されている。
なお、位置検出センサ１０１の電極を構成するＸ軸方向ループコイル群１０１Ｘの各ループコイルＸ１～Ｘ４０と、Ｙ軸方向ループコイル群１０１Ｙの各ループコイルＹ１～Ｙ３０のそれぞれは、１ターンの場合もあれば、２ターン以上の複数ターンの場合もある。また、各ループコイル群１０１Ｘ、１０１Ｙのループコイルの数も位置検出センサ１０１のサイズに応じて適宜のものとすることができる。
位置検出回路１０２は、発振器１０４と、電流ドライバ１０５と、選択回路１０６と、切り替え接続回路１０７と、受信アンプ１０８と、位置検出用回路１０９と、筆圧検出用回路１１０と、制御部１１１とからなる。制御部１１１は、マイクロプロセッサにより構成されている。制御部１１１は、選択回路１０６におけるループコイルの選択、切り替え接続回路１０７の切り替えを制御すると共に、位置検出用回路１０９及び筆圧検出用回路１１０での処理タイミングを制御する。
そして、位置検出センサ１０１のＸ軸方向ループコイル群１０１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群１０１Ｙが選択回路１０６に接続されている。選択回路１０６は、２つのループコイル群１０１Ｘ，１０１Ｙのうちの一のループコイルを順次選択する。発振器１０４は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。発振器１０４は、発生した交流信号を、電流ドライバ１０５と筆圧検出用回路１１０に供給する。電流ドライバ１０５は、発振器１０４から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路１０７へ送出する。
切り替え接続回路１０７は、制御部１１１からの制御により、選択回路１０６によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ１０５が、受信側端子Ｒには受信アンプ１０８が、それぞれ接続されている。そして、位置検出センサ１０１から信号を送信する場合には、切り替え接続回路１０７は端子Ｔ側に切り替えられ、逆に、位置検出センサ１０１が外部からの信号を受信する場合には、切り替え接続回路１０７は端子Ｒ側に切り替えられる。
そして、切り替え接続回路１０７が、端子Ｔ側に切り替えられている場合には、選択回路１０６により選択されたループコイルに、電流ドライバ１０５からの電流が供給される。これにより、当該ループコイルにおいて磁界が発生し、これに対向する電子ペン３００の共振回路やペーパークリップ２００が備える共振回路に作用して信号（電波）を送信するようにできる。
一方、切り替え接続回路１０７が、端子Ｒ側に切り替えられている場合には、選択回路１０６により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路１０６及び切り替え接続回路１０７を介して受信アンプ１０８に送られる。受信アンプ１０８は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、位置検出用回路１０９及び筆圧検出用回路１１０へ送出する。
すなわち、Ｘ軸方向ループコイル群１０１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群１０１Ｙの各ループコイルには、電子ペン３００から送信される電波によって誘導電圧が発生する。位置検出用回路１０９は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、その検波出力信号をデジタル信号に変換し、制御部１１１に出力する。制御部１１１は、位置検出用回路１０９からのデジタル信号、すなわち、各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン３００のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。
一方、筆圧検出用回路１１０は、受信アンプ１０８の出力信号を発振器１０４からの交流信号で同期検波して、それらの間の位相差（周波数偏移）に応じたレベルの信号を得、その位相差（周波数偏移）に応じた信号をデジタル信号に変換して制御部１１１に出力する。制御部１１１は、筆圧検出用回路１１０からのデジタル信号、すなわち、送信した電波と受信した電波との位相差（周波数偏移）に応じた信号のレベルに基づいて、電子ペン３００に印加されている筆圧を検出する。
更に、上述した位置検出センサ１０１及び位置検出回路１０２は、共振回路を備えたペーパークリップ２００からの載置位置指示信号の供給を受けて、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔの位置検出センサ１０１上の載置位置を検出する。すなわち、ペーパークリップ２００からの載置位置指示信号に応じて、まず、ペーパークリップ２００の載置位置を特定する。この特定したペーパークリップ２００の載置位置から、これが装着されているノートＮｔの位置検出センサ１０１上の載置位置を特定することになる。載置位置指示信号に応じたペーパークリップ２００の載置位置の検出方法は、電子ペン３００による指示位置の検出と同様である。すなわち、位置検出用回路１０９は、載置位置検出回路部としても機能するものである。
そして、制御部１１１は、図３に示すように座標変換部１１１Ａを備えている。座標変換部１１１Ａは、位置検出センサ１０１上の電子ペン３００による指示位置の座標情報を、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔの位置検出センサ１０１上における載置位置に応じて座標変換する。これにより、上述もしたように、位置検出センサ１０１上に斜めに載置されたノートＮｔに筆跡が記録された場合にも、当該筆跡に応じた画像をノートＮｔに記録された態様で表示端末４００の表示部に表示させることができる。
更に、制御部１１１には、第１無線通信部１０３Ａと第２無線通信部１０３Ｂとからなる無線通信部１０３が接続されている。第１無線通信部１０３ＡにはアンテナＡＴ１が接続され、第２無線通信部１０３ＢにはアンテナＡＴ２が接続されて、信号の送受を行うことができるようになっている。そして、第１無線通信部１０３Ａは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の通信方式で無線通信を行う部分である。また、第２無線通信部１０３Ｂは、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）規格の無線通信方式で無線通信を行う部分である。制御部１１１は、これら第１無線通信部１０３Ａ、第２無線通信部１０３Ｂからなる無線通信部１０３を制御する機能をも有する。
そして、表示端末４００及び教師端末５００の双方と、第１無線通信部１０３Ａを通じて無線通信を行ったり、あるいは、第２無線通信部１０３Ｂを通じて無線通信を行ったりすることもできる。もちろん、机ｄｋ上の表示端末４００とは、第１無線通信部１０３Ａを通じて無線通信を行い、教師端末５００とは、第２無線通信部１０３Ｂを通じて無線通信を行うといったこともできる。つまり、無線通信が可能な距離等に応じて、表示端末４００と教師端末５００とで用いる無線通信部を異ならせるようにすることも可能である。
このように、この実施の形態の位置検出装置１００は、位置検出センサ１０１上のペーパークリップ２００の位置から、ペーパークリップ２００が装着されているノートＮｔの位置検出センサ１０１上の載置位置を特定する。そして、位置検出センサ１０１上に載置されたノートＮｔに電子ペン３００を用いて筆跡を記録した場合に、電子ペン３００による指示位置を示す座標情報を、当該ノートＮｔの載置位置を考慮し、表示端末４００の表示部に適切に表示可能にする座標情報に変換する。このようにして変換した座標情報を、表示端末４００や教師端末５００に無線送信することができるようにしている。
［筆記媒体位置指示具の構成例］
図４は、筆記媒体位置指示具としてのペーパークリップ２００の構成例を説明するための図である。図４（Ａ）は、ペーパークリップ２００の外観図である。図４（Ａ）に示すように、ペーパークリップ２００は、下挟持片２１０と上挟持片２２０とが接続部２３０によって離れることがないように接続されている。そして、接続部２３０を支点にして下挟持片２１０と上挟持片２２０の長手方向に交差する方向の端部がシーソーのように上下に移動可能になっている。
そして、接続部２３０の後側には板バネ２４０がＵ字型に装着され、この板バネ２４０によって、接続部２３０の後側において、下挟持片２１０と上挟持片２２０とは互いに反対方向に付勢されている。これにより、下挟持片２１０の前端部２１０ａと上挟持片２２０の前端部２２０ａとは、常時接触するように力が掛けられるようになっており、横長の洗濯バサミのような構成を有している。ノートＮｔにペーパークリップ２００が装着された場合には、ペーパークリップ２００は、ノートＮｔが閉じないように機能すると共に、ノートＮｔが位置検出センサ１０１上で移動しないようにする、いわゆるペーパーウェイトとしても機能する。
そして、図４（Ｂ）に示すように、ペーパークリップ２００の下挟持片２１０の内部であって、長手方向の左側端部には左コイル２１１Ｌが設けられ、長手方向の右側端部には右コイル２１１Ｒが設けられる。左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒとは、例えば、下挟持片２１０の長手方向の中心位置を基準にして左右対称となる位置に設けられる。従って、左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒとの間の距離Ｌｇも予め決まる。
さらに、図４（Ｃ）に示すように、左コイル２１１Ｌには左コンデンサ２１２Ｌが接続され、右コイル２１１Ｒには右コンデンサ２１２Ｒが接続される。これにより、左コイル２１１Ｌと左コンデンサ２１２Ｌとで左共振回路２１３Ｌが構成され、右コイル２１１Ｒと右コンデンサ２１２Ｒとで右共振回路２１３Ｒが構成される。
そして、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔが、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１上に載置されたとする。この場合に、位置検出センサ１０１のループコイルに電流が供給されることにより磁界が発生するようにされると、ペーパークリップ２００の共振回路２１３Ｌ、２１３Ｒが共振して、コイル２１１Ｌ、２１１Ｒに電流が誘起し、磁界を発生させる。このため、位置検出センサ１０１のループコイルに電流が供給されなくなると、位置検出センサ１０１のループコイルは、ペーパークリップ２００の共振回路２１３Ｌ、２１３Ｒからの磁界を受信し、ペーパークリップ２００の位置を特定できる。
そして、ペーパークリップ２００の長手方向の長さ（横幅）と、ノートＮｔの横幅とがほぼ同じとなるようにしておく。これにより、ペーパークリップ２００の横幅とノートＮｔの横幅を揃えるようにして、ペーパークリップ２００をノートＮｔに装着すれば、ペーパークリップ２００に対するノートＮｔの位置も定まる。そして、ノートＮｔのサイズも予め決まっているので、位置検出センサ１０１上におけるペーパークリップ２００の位置が特定できれば、これが装着されているノートＮｔの位置検出センサ１０１上の位置も特定できる。
このように、ペーパークリップ２００は、位置検出センサ１０１上におけるノートＮｔの位置を指示する筆記媒体位置指示具としての機能を実現している。なお、ここでは、ペーパークリップ２００は、ノートＮｔに装着されるものとして説明した。しかし、これに限るものではない。ペーパークリップ２００は、種々のノートや種々の紙片などに対して、これらを挟み込むといった簡単な作用により装着可能なものである。
［電子ペン３００の構成例］
図５は、電子ペン３００の構成例を説明するための図であり、筐体３１０、３１０Ｂを長手方向に半分に切断し、手前側の筐体を取り除いて内部を露呈させた状態を示している。また、図５では、構成に特徴のあるペン先側の部分を拡大して示している。そして、図５（Ａ）は、筆跡形成部としてシャープペンシルユニットを備えた電子ペン３００を示し、図５（Ｂ）は、筆跡形成部としてボールペンユニットを備えた電子ペン３００Ｘを示している。
＜シャープペンシルユニットを備えた電子ペン３００の構成＞
図５（Ａ）に示すように、筐体３１０の内部には、シャープペンシルの芯の繰り出し機構を備えた前部ユニット３０１Ａｆとシャープペンシルの芯が装填される後部ユニット３０１Ａｂからなるシャープペンシルユニット３０１Ａを備える。
筐体３１０の内部に位置する前部ユニット３０１Ａｆの周囲には、筒状のフェライトコア３０２が設けられ、このフェライトコア３０２の側面には、信号送受信用のコイルＬが巻回されている。コイルＬの両端は、後部ユニット３０１Ａｂと平行に設けられた回路基板３０４に形成された電子回路に接続される。この電子回路が共振コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２等を備えたものである。
前部ユニット３０１Ａｆのペン先側とは反対の端部には、前部ユニット３０１Ａｆに固着されるリング状部３０３Ａと突起３０３Ｂとならなる筆圧伝達部３０３が設けられている。この筆圧伝達部３０３の突起３０３Ｂによって筆圧検出部Ｃｖが押圧される構成になっている。筆圧検出部Ｃｖからの信号線は、図示しないが筆圧検出部Ｃｖの後側に設けられている上述した回路基板３０４の電子回路に接続される。この回路基板３０４は、筐体３１０内に固定され、筆圧検出部Ｃｖを筐体３１０内の所定位置に固定する。
後部ユニット３０１Ａｂのペン先側とは反対側の端部には、使用者の指によってノックされるノックボタンが装着される。このノックボタンは、後部ユニット３０１Ａｂに対して着脱可能なものであり、取り外した場合には、後部ユニット３１０Ａｂの後端の開口からシャープペンシルの芯の装填ができる。また、後部ユニット３０１Ａｂに装着されたノックボタンをノック（押圧）することによって、シャープペンシルの芯を前部ユニット３０１Ａｆから送り出すことができる。
そして、筐体３１０の先端の開口から突出している前部ユニット３０１Ａｆのペン先から突出している芯ＬｄをノートＮｔに押し当てて、筆記を行うようにしたとする。この場合には、芯ＬｄによってノートＮｔに筆跡が記録されると共に、前部ユニット３０１Ａｆが軸心方向であって筐体３１０の後に向かって押し込まれ、筆圧伝達部３０３の突起３０３Ｂが筆圧検出部Ｃｖを押圧する。これにより、筆圧検出部Ｃｖにおいて筆圧が検出され、筆圧検出部Ｃｖからの検出出力が回路基板３０４の電子回路に供給される。
電子ペン３００の電子ペンとしての機能部分は、図３の左上に示したように、コイルＬと、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部Ｃｖと、共振コンデンサＣｆ１等とにより共振回路を構成している。このため、位置検出センサ１０１からの磁界（信号）を受信して共振し、筆圧情報をも含む信号を発生させ、これを位置検出センサ１０１に供給（送信）することにより、筆跡に応じた位置を指示することができる。
＜ボールペンユニットを備えた電子ペン３００Ｘの構成＞
図５（Ｂ）に示すように、筐体３１０Ｂの内部には、ボールペンユニット３０１Ｂを備える。ボールペンユニット３０１Ｂは、インク装填部３０１Ｂｉと、当該インク装填部３０１Ｂｉからインクの供給を受けて、インクによる筆跡を記録する先端にボールを備えたペン先部３０１Ｂｔからなる。
筐体３１０Ｂ内に位置するインク装填部３０１Ｂｉの周囲には、筒状のフェライトコア３０２Ｂが設けられ、このフェライトコア３０２Ｂの側面には、信号送受信用のコイルＬが巻回されている。コイルＬの両端は、後段に設けられた回路基板３０４Ｂに形成された電子回路に接続される。この電子回路が共振コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２等を備えたものである。
ボールペンユニット３０１Ｂのペン先側とは反対の端部には、筆圧検出部Ｃｖが設けられ、ボールペンユニット３０１Ｂの軸心方向への摺動移動に応じて押圧可能になっている。筆圧検出部Ｃｖからの信号線は、図示しないが筆圧検出部Ｃｖの後側に設けられている上述した回路基板３０４Ｂの電子回路に接続される。この回路基板３０４は、筐体３１０Ｂ内に固定され、筆圧検出部Ｃｖを筐体３１０Ｂ内の所定位置に固定する。
そして、ボールペンユニット３０１Ｂのペン先部３０１ＢｔをノートＮｔに押し当てて、筆記を行うと、ペン先部３０１Ｂｔの先端からインクが導出されてノートＮｔに筆跡が記録されると共に、ボールペンユニット３０１Ｂが軸心方向であって筐体３１０Ｂの後に向かって押し込まれて筆圧検出部Ｃｖを押圧する。これにより、筆圧検出部Ｃｖにおいて筆圧が検出され、筆圧検出部Ｃｖからの検出出力が回路基板３０４Ｂの電子回路に供給される。
ボールペンユニット３０１Ｂを備えたこの例の電子ペン３００Ｘの場合にも、電子ペンとしての機能部分は、上記のシャープペンシルユニット３０１Ａと同様に、位置検出センサ１０１からの磁界を受信して共振し、筆圧情報をも含む信号を発生させて、位置検出センサ１０１に供給（送信）することにより、筆跡に応じた位置を指示することができる。
このように、この実施の形態の電子ペンとしては、シャープペンシルユニットやボールペンユニットなどの筆跡形成部と、共振回路の構成とされた位置指示信号送信部とを備えたものを用いることができる。従って、筆跡形成部としては、シャープペンシルユニットやボールペンユニットの他にも、万年筆ユニット、蛍光ペンユニットなど、筆跡を形成することができる種々のものを用いることができる。そして、種々の筆跡形成部に対して、位置指示信号送信部として、信号送受信用のコイルと共振コンデンサとからなる共振回路を備えればよい。更に筆圧の検出が必要であれは、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部Ｃｖを当該共振回路に対して並列に接続すればよい。
［表示端末４００、教師端末５００の構成例］
図６は、表示端末４００、教師端末５００の構成例を説明するためのブロック図である。上述もしたように、表示端末４００と教師端末５００とはほぼ同様の構成を有するものである。このため、ここでは説明を簡単にするため、教師端末５００の構成例についても、表示端末４００の構成例として説明する。上述したように、表示端末４００は、例えば、スマートフォンやタブレット型コンピュータによって実現される。スマートフォンやタブレット型コンピュータは、電話網やインターネットなどの広域通信網を通じて、通話を行ったり、電子ペンの送受信を行ったり、Ｗｅｂページを閲覧したりすることができるものである。
しかし、この実施の形態の表示端末４００は、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１を通じて検出する電子ペン３００による筆跡に応じた画像を表示し、必要に応じてこれを記憶保持するものである。このため、以下においては、表示端末４００が本来備えている広域通信網を通じた通信機能に関する構成部分とその説明については省略し、位置検出装置１００と連携するための部分を中心にして説明する。
表示端末４００は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＯＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイなどの薄型の表示部の表示部に対応して、タッチセンサ４０２が設けられて構成されたタッチパネルを備える。タッチパネルは、表示機能と入力機能とを実現するユーザインターフェースである。制御部４０３は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリなどがバスを通じて接続されて構成されたマイクロプロセッサであり、表示端末４００の各部を制御する。
また、制御部４０３は、種々のアプリケーションソフトウェアを実行するアプリケーションソフトウェアの実行部としても機能する。このため、制御部４０３において、位置検出装置１００と協働するためのアプリケーションソフトウェアを実行することにより、表示端末４００は、この実施の形態の学習支援システムの表示装置として機能する。
記憶装置４０４は、比較的に記憶容量の大きな例えば半導体メモリなどの記録媒体とそのドライバとからなり、種々のデータの書き込み、読み出し、変更、削除等を行う。記憶装置４０４には、例えば、種々のアプリケーションソフトウェアなどのプログラムや処理に必要になるデータ、また、種々の処理により得られたデータなどが記憶される。また、記憶装置４０４は、処理の途中結果を一時記憶する作業領域としても用いられる。
操作部４０５は、例えば、電源のオン／オフキーや幾つかのファンクションキー等、使用者によって操作されるハードウェアキーが設けられているものである。そして、第１無線通信部４０６は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の近距離無線通信機能を実現する部分であり、第２無線通信部４０７は、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格の無線通信機能を実現する部分である。
そして、表示端末４００は、例えば、第１無線通信部４０６を通じて受信する位置検出装置１００からの座標情報に基づいて、制御部４０３は、当該座標情報に応じた画像を表示部の表示部に表示することができるものである。また、表示部の表示部に表示した画像情報を、記憶装置４０４に書き込み、必要に応じて読み出して、表示部４０１に表示して利用するなどのこともできるようにされる。このように、表示端末４００は、位置検出センサ１０１上に載置されたノートＮｔに記録された筆跡を表示する機能と、その筆跡を記憶保持して利用可能にする機能を備える。
なお、上述もしたように、表示端末４００は、児童が使用するスマートフォンやタブレット型コンピュータにより実現される。教師端末５００は、大きな表示画面があった方がよいため、表示画面の大きなタブレット型コンピュータやパーソナルコンピュータなどにより実現するのが好ましい。もちろん、学習支援システム専用の表示端末４００、教師端末５００を構成して用いるようにしてもよい。
［ノートなどの筆記媒体に記録された筆跡の表示端末４００への表示処理］
図７は、筆記媒体に記録された筆跡の座標を、表示装置である表示端末４００や教師端末５００の表示部上の座標に変換する場合の処理について説明するための図である。図７（Ａ）は、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１上に、ペーパークリップ２００を装着したノートＮｔを斜めに傾けておいた場合を示している。なお、図７（Ａ）においては、ペーパークリップ２００の位置は、その外観によって示しているのではなく、位置検出センサ１０１が認識する左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒの位置によって示している。
位置検出センサ１０１の位置検出面は、重力方向に直角に交わる水平面となっている。なお、この明細書においては、図７（Ａ）に示したように、位置検出センサ１０１の位置検出面（水平面）における横方向Ｈを、横方向または水平方向と記載し、この横方向（水平方向）Ｈと直角に交差する縦方向Ｖを、縦方向または垂直方向と記載する。
そして、図７（Ａ）において、左コイル２１１Ｌの中心と右コイル２１１Ｒの中心とを結んだ直線Ｌｎと点線とで囲まれた範囲が、ノートＮｔの位置検出センサ１０１上の載置位置となる。小学生の低学年の場合には、ノートＮｔを机の上にまっすぐにおかず、斜めにおき、身体も斜めにしてノートを書くといったことはよくあることである。また、中学生以上の生徒、学生であっても、机上にテキストを広げるとともに、机上の空いたスペースにノートを斜めにおいて、ノートを取るといったことはよくあることである。
このような場合、ノートＮｔは机上で斜めにおかれても、筆跡自体はノートＮｔの罫線などに従ってまっすぐに記録されるのが通常である。従って、ノートＮｔ上では筆跡はまっすぐに記録されているのに、ノートＮｔが位置検出センサ１０１上で斜めに傾けて載置されているために、位置検出センサ１０１が検出する筆跡の座標は、位置検出センサ１０１上においては斜めに傾いて書かれたものとして検出されてしまう。
この場合、位置検出センサ１０１を通じて検出した筆跡の座標情報を用いて、表示端末４００の表示部に筆跡を表示するようにした場合、表示端末４００の表示部においても表示される筆跡は傾いたものとなる。これでは、ノートＮｔにはまっすぐに書かれているのに、ノートＮｔに書かれた筆跡と、表示端末４００の表示部に表示された筆跡が異なった態様になってしまい、表示端末４００の表示部に表示された筆跡に応じた画像が見難くなる。このため、できればノートＮｔに書かれた筆跡を、ノートＮｔに書かれた状態を維持して表示端末４００や教師端末５００の表示部に表示したい。
そこで、この実施の形態の位置検出装置１００の制御部１１１は、座標変換部１１１Ａを備えている。座標変換部１１１Ａの機能により、アフィン変換を用いて、位置検出センサ１０１で検出した筆跡の座標情報を、表示端末４００の表示部に適切に筆跡の画像を表示できるようにするための座標情報に変換している。具体的な変換方法について説明する。
まず、（１）ノートＮｔの座標系を定める。図７（Ａ）に示すように、ノートＮｔの座標系の原点として、ペーパークリップ２００の左コイル２１１Ｌの中心位置とする。次にノートＮｔの座標系のＸ軸として、左コイル２１１Ｌの中心位置と右コイル２１１Ｒの中心位置とを結ぶ直線Ｌｎを定める。
次に、（２）位置検出センサ１０１上の座標をノートＮｔの座標系の座標に変換するための座標を定める。すなわち、図７（Ａ）に示すように、左コイル２１１Ｌの中心位置を通る、位置検出センサ１０１の横方向（水平方向）Ｈに平行な直線を基準線ＦＬとして設定する。次に、基準線ＦＬと直線Ｌｎとのなす角の角度θを求める。この角度θが、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔの位置検出センサ１０１上における傾きであり、回転角となり、図７（Ｂ）のアフィン変換の回転公式に代入することで定められる。
次に、（３）位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、位置検出センサ１０１上の電子ペン３００による指示位置の座標（ｘｐ，ｙｐ）を特定する。そして、（４）座標変換部１１１Ａは、図７（Ｂ）に示した、アフィン変換の回転公式を用いて、ノートＮｔの座標系上の座標に変換し、座標（ｘｔｐ，ｙｔｐ）を算出する。
次に、（５）上記ノートＮｔの座標系と変換された電子ペン３００の指示位置の座標（ｘｔｐ，ｙｔｐ）を表示端末４００に表示する。この場合、左コイル２１１Ｌの中心を原点、左コイル２１１Ｌの中心位置と右コイル２１１Ｒの中心位置とを結ぶ直線ＬｎをＸ軸と定めているので、そのまま表示端末４００に表示することが可能である。
変換後の座標（ｘｔｐ，ｙｔｐ）が、図７（Ｃ）に示すように、表示端末４００の左上端部を（０，０）、右上端部を（ｘｍａｘ，０）とした場合の位置Ｐｔに対応する座標を示すことになる。なお、「ｘｍａｘ」は、Ｘ軸方向の最大値を示している。
図８は、位置検出センサ１０１上に載置されたノートＮｔに対して指示した座標を、表示端末４００の表示部上の座標に変換する場合の具体例について説明するための図である。図８（Ａ）は、表示端末４００の表示部４０１を示している。図８（Ｂ）は、位置検出センサ１０１上に、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔをやや右に傾けて載置した場合を示している。また、図８（Ｃ）は、位置検出センサ１０１上に、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔをやや左に傾けて載置した場合を示している。また、図８（Ｂ）と図８（Ｃ）に示したように、位置検出センサ１０１上のノートＮｔの載置位置も異なっている。
しかし、図８（Ｂ）において電子ペン３００により指示した位置Ｐ１と、図８（Ｃ）において電子ペン３００により指示した位置Ｐ２とは、ノートＮｔ上においては同じ位置であるとする。この場合、位置検出センサ１０１上におけるノートＮｔの載置位置が異なっているために、図８（Ｂ）に示した位置Ｐ１の座標は（ｘｐ１，ｙｐ１）であり、図８（Ｃ）に示した位置Ｐ２の座標は（ｘｐ２，ｙｐ２）であるというように異なっている。
そこで、座標変換部１１１Ａにおいては、図７を用いて説明したように、ノートＮｔが位置検出センサ１０１上において、どちらにどれだけ傾けられたか（回転角は何度か）を把握する。そして、アフィン変換を利用して、傾けられて載置されたノートＮｔ上で指示された位置の座標情報を、位置検出センサ１０１上にまっすぐに載置されたノートＮｔに対して指示された座標情報に変換する。この変換後の座標情報を、さらにノートＮｔの座標系に合致した座標情報に変換する。この場合、ノートＮｔの座標系は、左コイル２１１Ｌの中心を原点とし、原点において水平方向Ｈと垂直方向Ｖに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とする座標系を意味する。
これにより、図８に示すように、ノートＮｔ上において同じ位置を指示した場合には、例え位置検出センサ１０１上における載置位置や傾き（回転角）が異なっていても、表示端末４００の表示部上の同じ座標に変換できる。すなわち、上述もしたように、図８（Ｂ）の位置Ｐ１と図８（Ｃ）の位置Ｐ２とが、ノートＮｔ上において同じ位置である場合、位置検出センサ１０１上における載置位置や傾き（回転角）が異なっていても、図８（Ａ）の位置Ｐｔを示す同じ座標に変換できる。
図９は、位置検出センサ１０１上に載置されたノートＮｔに対して記録した筆跡を、表示端末４００の表示部４０１上に表示する場合の例について説明するための図である。図９（Ａ）に示すように、位置検出センサ１０１上に対して、位置検出センサ１０１の位置検出面（水平面）の水平方向Ｈと、ノートＮｔの上辺及び下辺とが平行になるように、ノートＮｔを載置したとする。そして、図９（Ａ）の下側に示したように、ノートＮｔに対して水平方向にまっすぐに文字「ａｂｃｄ」を電子ペン３００で筆記したとする。
この場合、位置検出センサ１０１の座標系のＸ軸、Ｙ軸の方向と、ノートＮｔの座標系のＸ軸、Ｙ軸の方向とは一致しているので、座標変換は行われない。これにより、図９（Ａ）の上側の示したように、ノートＮｔ上に記載した文字「ａｂｃｄ」の筆跡に応じた座標を用いて表示する筆跡の画像は、表示端末４００の表示部４０１上においても、水平方向にまっすぐに表示される。
一方、図９（Ｂ）に示すように、位置検出センサ１０１上に傾けて、ノートＮｔを載置したとする。そして、図９（Ｂ）の下側に示したように、ノートＮｔの上辺及び下辺に対して平行に文字「ａｂｃｄ」を電子ペン３００で筆記したとする。
この場合、位置検出センサ１０１の座標系のＸ軸、Ｙ軸の方向と、ノートＮｔの座標系のＸ軸、Ｙ軸の方向とは一致していないので、位置検出センサ１０１に対するノートＮｔの回転角θは「０（ゼロ）」ではなくなる。すなわち、ノートＮｔ上に記載した文字「ａｂｃｄ」の筆跡の座標は、図９（Ｂ）の下側に示したように、ノートＮｔ上ではまっすぐ記載されていても、位置検出センサ１０１上では傾いて記載されたものとして検知される。
しかし、上述したように、位置検出装置１００においては、制御部１１１の座標変換部１１１Ａの機能により、位置検出用回路１０９で検出される位置検出センサ１０１上の座標情報については座標変換が行われる。この座標変換は、上述もしたように、アフィン変換の回転公式を利用した回転角の補正処理と位置検出センサ１０１の座標系からノートＮｔの座標系への変換処理である。これにより、図９（Ｂ）の上側に示したように、斜めに載置されたノートＮｔ上に記載した文字「ａｂｃｄ」に応じた画像は、表示端末４００の表示部４０１上においても、水平方向Ｈにまっすぐに記載されたものとして表示される。
このように、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔが、位置検出センサ１０１上にどのように載置されても、ノートＮｔに記録された筆跡に応じた画像を、ノートＮｔに記録された態様で表示端末４００の表示部に表示できる。これにより、ノートＮｔに記録した情報を、表示端末４００を通じてもノートＮｔに記録した態様で確認できる。また、教師端末５００が用意されている場合には、教師は教師端末５００の表示画像により、児童一人ひとりの学習の状況をリアルタイムに、簡単かつ正確に把握することができる。
また、表示端末４００の表示部に表示された筆跡情報を、表示端末４００の記憶装置４０４に記憶しておけば、ノートＮｔを教師に提出した場合にも、記憶装置４０４に記憶した筆跡情報を表示端末４００の表示部に表示して利用することができる。従って、ノートＮｔが無くても、復習することができる。また、筆跡情報をノートＮｔと表示端末４００の記憶装置４０４との２箇所で管理できるので、ノートＮｔが紛失した場合であっても、学習内容を確認する場合に困ることもない。
［ノート種別の判別と表示装置との連携］
例えば、算数には算数用のノートが、国語には国語用のノートが存在する。このように、学習に用いるノートは、教科ごとに異なる場合が多い。そして、教科ごとに用いられるノートは、ノートに付されている罫線やマス目なども異なっている。そこで、周波数の異なる載置位置指示信号を送出する共振回路を備えた複数のペーパークリップを用意し、教科ごとに異なるペーパークリップを割り当てる。すなわち、教科ごとに異なる周波数の載置位置指示信号を送出するペーパークリップを割り当てる。
そして、位置検出装置１００においては、載置位置検出回路としても機能する位置検出用回路１０９において、ペーパークリップからの信号の周波数を検知し、検知結果を制御部１１１に通知する。制御部１１１は、位置検出用回路１０９からのペーパークリップからの信号の周波数の検知結果に基づいて、位置検出センサ１０１上に載置されたノートが、どの教科のノートかを判別する。このため、制御部１１１は、図示しないが、ペーパークリップからの信号の周波数と教科とを対応付けたデータを記憶するメモリを備えている。
そして、制御部１１１は、位置検出センサ１０１上に配置されたノートがどの教科のノートなのかの判別結果を、無線通信部１０３を通じて表示端末４００や教師端末５００に通知する。当該判別結果を受信した表示端末４００や教師端末５００は、その判別結果が示す教科のノートに対応した罫線やマス目の画像を表示部に表示し、これに筆跡に応じた画像を表示するようにする。これにより、各教科に対応するノートに応じて、表示端末４００や教師端末５００に表示する画像も適切なものとすることができる。
図１０は、教科ごとに異なるペーパークリップを用いる場合の表示端末４００との連携について説明するための図である。図１０（Ａ）は、算数ノートＮｔ１に対して、算数用のペーパークリップ２００Ｍが装着された場合を示している。この場合、共振回路を構成するコイル２１１ＬＭ、２１１ＲＭからは、第１の周波数ｆ１の信号を送信する。
このため、ペーパークリップ２００Ｍが装着された算数ノートＮｔ１が位置検出センサ１０１上に載置された場合には、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１が協働して、ペーパークリップ２００Ｍからの信号の周波数がｆ１であり、これに応じて算数ノートＮｔ１が載置されたと判別できることになる。この判別結果は、上述もしたように、位置検出装置１００から表示端末４００に無線通信により通知される。これに応じて、表示端末４００では表示部４０１に横罫線の算数ノートフォーマットの画像を表示し、これに筆跡に応じた画像を重畳表示することができるようにされる。
また、図１０（Ｂ）は、国語ノートＮｔ２に対して、国語用のペーパークリップ２００Ｊが装着された場合を示している。この場合、共振回路を構成するコイル２１１ＬＪ、２１１ＲＪからは、第２の周波数ｆ２の信号を送信する。このため、ペーパークリップ２００Ｊが装着された国語ノートＮｔ２が位置検出センサ１０１上に載置された場合には、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１が協働して、ペーパークリップ２００Ｊからの信号の周波数がｆ２であり、これに応じて国語ノートＮｔ２が載置されたと判別できることになる。この判別結果は、位置検出装置１００から表示端末４００に無線通信により通知される。これに応じて、表示端末４００では表示部４０１に縦罫線の国語ノートフォーマットの画像を表示し、これに筆跡に応じた画像を重畳表示することができるようにされる。
また、図１０（Ｃ）は、画用紙Ｎｔ３に対して、画用紙用のペーパークリップ２００Ｐが装着された場合を示している。この場合、共振回路を構成するコイル２１１ＬＰ、２１１ＲＰからは、第３の周波数ｆ３の信号を送信する。このため、ペーパークリップ２００Ｐが装着された画用紙Ｎｔ３が位置検出センサ１０１上に載置された場合には、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１が協働して、ペーパークリップ２００Ｐからの信号の周波数がｆ３であり、これに応じて画用紙Ｎｔ３が載置されたと判別できることになる。この判別結果は、位置検出装置１００から表示端末４００に無線通信により通知される。これに応じて、表示端末４００では表示部４０１にスクロール範囲を拡大した画用紙ノートフォーマットの画像を表示し、これに筆跡に応じた画像を重畳表示することができるようにされる。
なお、画用紙フォーマットを表示する場合においては、例えば用いる色の選択を行うカラーパレットＰＬを表示部４０１に表示し、使用者の例えば指やパッシブペンなどによるタッチ操作に応じて使用する色を選択できるようにする。そして、必要な箇所を指やパッシブペンでなぞることにより色付けを行うといったことも可能になる。すなわち、画用紙Ｎｔ３上でスケッチを行い、色付けは表示端末４００上で行うといったことが可能になる。なお、色付けが完成した画像は、表示端末４００から教師端末５００に送信することにより、提出することも可能である。
［位置検出装置１００で行われる処理のまとめ］
図１１は、位置検出装置１００で行われる処理のうち、ペーパークリップ２００の種別判別処理から筆跡の座標変換処理に関する部分について説明するためのフローチャートである。位置検出装置１００では、制御部１１１の制御により、いわゆるスキャニング処理を行うようにして、ペーパークリップ２００の載置位置や電子ペン３００の指示位置を検出する処理を行う。スキャニング処理は、位置検出センサ１０１のループコイルを切り替えながら、ループコイルに電流を供給して信号を送信する送信期間と、電流の供給を停止して外部からの信号を受信する受信期間とを交互に設けて、指示位置等の検出を行う処理である。
そして、ペーパークリップ２００の載置位置と電子ペン３００の指示位置とは区別して検出する必要がある。この実施の形態においては、ペーパークリップ２００からの載置位置指示信号の周波数と、電子ペン３００からの位置指示信号の周波数とは異なるようにしている。ここでペーパークリップ２００は、教科別の種々のペーパークリップの総称として用いている。このため、教科ごとの種々のペーパークリップの載置位置指示信号と、電子ペン３００の位置指示信号の周波数は、重複することなく異なったものになっているものとする。
この実施の形態の位置検出装置１００では、電源の投入直後やペーパークリップ２００の載置が検出されていない状態のときには、ペーパークリップ２００の載置位置の検出処理だけを行う。ペーパークリップ２００が位置検出センサ１０１上に載置されていなければ、これが装着されたノートＮｔは載置されておらず、電子ペン３００による筆記は行われないので電子ペン３００による指示位置の検出はまだ必要ないためである。
そして、制御部１１１が、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、ペーパークリップ２００が位置検出センサ１０１上に載置されたことを検出したとする。この場合、制御部１１１は、図１１に示した処理を実行し、ペーパークリップ２００の載置位置の検出処理と電子ペン３００の指示位置の検出処理とを異なる時間で行うようにする。つまり、ペーパークリップ２００の載置位置の検出処理と電子ペン３００の指示位置の検出処理とを時分割で行う。
すなわち、上述したように、ペーパークリップ２００の位置検出センサ１０１上への載置が検出されていない状態にあるときに、制御部１１１は、ペーパークリップ２００の載置位置の検出のみを行う。次に、制御部１１１は、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、ペーパークリップ２００の左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒからの信号を受信し、ペーパークリップ２００が載置されたことを検知すると、図１１に示す処理を実行する。
まず、制御部１１１は、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、ペーパークリップ２００の例えば左コイル２１１Ｌからの信号の周波数を特定する。そして、制御部１１１は、特定した周波数から、載置されたペーパークリップ２００が装着されているノートＮｔの種別を判別し、これを表示端末４００と、教師端末５００に送信する（ステップＳ１０１）。
制御部１１１は、表示端末４００には第１無線通信部１０３Ａを通じて送信し、教師端末５００には第２無線通信部１０３Ｂを通じて送信するといったことができる。もちろん、第１無線通信部１０３Ａと第２無線通信部１０３Ｂのいずれか一方を用いて、表示端末４００と教師端末５００との両方に送信することもできる。これにより、表示端末４００や教師端末５００では、位置検出装置１００からの位置検出センサ１０１上に載置されたノートＮｔに応じたフォーマットの表示を表示部に行うことができる。
そして、座標変換部１１１Ａは、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、ペーパークリップ２００の左コイル２１１Ｌの位置と右コイル２１１Ｒの位置とを特定し、左コイルの位置（左コイルの中心位置）を軸位置に設定する（ステップＳ１０２）。次に、座標変換部１１１Ａは、図７（Ａ）を用いて説明したように、軸位置を通り、位置検出装置１００のセンサ面（位置検出センサ１０１の水平面）の水平方向Ｈに平行な基準線ＦＬを設定する（ステップＳ１０３）。
この後、座標変換部１１１Ａは、図７（Ａ）を用いて説明したように、基準線ＦＬと左コイル２１１Ｌの中心位置と右コイル２１１Ｒの中心位置を結んだ直線Ｌｎとのなす角（回転角）の角度θを求める（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１１は、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、電子ペン３００による指示位置を検出する（ステップＳ１０５）。そして、座標変換部１１１Ａが機能して、位置検出用回路１０９からの電子ペン３００による指示位置の座標を、ステップＳ１０４で求めた角度θを用いて、アフィン変換の回転処理（図７（Ｂ））を行い、指示位置の座標変換を行う（ステップＳ１０６）。
なお、ステップＳ１０６では、図７（Ｃ）を用いて説明したように、回転処理して求めた座標情報を、ペーパークリップ２００が装着されたノートＮｔの座標系に応じた座標情報に変換する処理も行う。そして、座標変換後の座標情報を、筆圧検出用回路１１０からの筆圧情報と共に、表示端末４００と教師端末５００とに送信する（ステップＳ１０７）。
ステップＳ１０７の送信処理もまた、ステップＳ１０１の送信処理と同様に、表示端末４００には第１無線通信部１０３Ａを通じて送信し、教師端末５００には第２無線通信部１０３Ｂを通じて送信するといったことができる。もちろん、第１無線通信部１０３Ａと第２無線通信部１０３Ｂのいずれか一方を用いて、表示端末４００と教師端末５００との両方に送信することもできる。これにより、表示端末４００や教師端末５００では、位置検出装置１００からの電子ペン３００による筆跡に応じた座標情報及び筆圧情報が提供されることになり、当該筆跡に応じた画像を表示端末４００の表示部や教師端末５００の表示部に表示できる。
この後、制御部１１１は、位置検出用回路１０９からの検出出力に基づいて、ペーパークリップ２００の載置位置を検出し（ステップＳ１０８）、前回の載置位置から変更されたか否かを判別する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９の判別処理において、ペーパークリップ２００の載置位置は変更されていないと判別したときには、ステップＳ１０５からの処理を繰り返す。すなわち、継続して電子ペン３００による指示位置の検出と、座標変換と、表示端末４００や教師端末５００への送信処理とを行う。
また、ステップＳ１０９の判別処理において、ペーパークリップ２００の載置位置が変更された（ずれた）と判別したときには、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。これにより、再度、回転角の角度θが求め直され、適切に座標変換を行える状態が維持される。また、ステップＳ１０９の判別処理において、ペーパークリップ２００の載置位置が検出できなかったと判別したとする。この場合には、ペーパークリップ２００は、位置検出センサ１０１上にはない状態なので、この図１１に示す処理を終了し、上述もしたように、ペーパークリップ２００の載置位置の検出処理のみを行うようにする。そして、ペーパークリップ２００が位置検出センサ１０１上に載置されたことが検出された場合には、再度、図１１を用いて説明した処理が行われる。
［実施の形態の効果］
上述した実施の形態の学習支援システムによれば、児童などの学習者が、パーソナルコンピュータやタブレット型コンピュータなどに対して情報の入力を行うといったことは必要がない。学習者はノートに筆跡を記録するといった従来からの方法を用いて、授業等を受けることができる。そして、ノートに記録した筆跡に応じた画像を教師端末５００で把握することができるので、学習者の学習状況を適切に把握することができる。
この場合、学習者側の機器構成は、机上に設けられる位置検出装置１００と、ペーパークリップ２００と、電子ペン３００とがあればよいので、学習環境を大きく変化させることもない。また、教師側は教師端末５００が設けられることにより、学習者の状況を適切に把握することが可能になる。
また、学習者が表示端末４００を用いることによって、ノートに記録した筆跡を、表示端末４００を通じて確認したり、また、筆跡情報を記憶して必要に応じて利用したりすることもできる。従って、筆跡を記録したノートを教師に提出しても、表示端末４００の筆跡情報を用いて復習をすることもできる。
また、教師端末５００や表示端末４００に表示される筆跡情報は、ノートが机の天板に設けられた位置検出センサ１０１上において、斜めに載置されるなどしても、ノートに記載された筆跡の通りに表示することができる。
また、教科ごとに異なる載置位置指示信号を送出するペーパークリップ２００を用いることにより、位置検出センサ１０１上に載置されたノートの種別を適切に把握し、載置されたノートに応じた処理を行うことが可能になる。
［変形例］
＜システム構成の変更＞
上述した実施の形態では、位置検出装置１００、ペーパークリップ２００、電子ペン３００、表示端末４００、教師端末５００により学習支援システムを構成したが、これに限るものではない。例えば、表示端末４００は設けないようにし、位置検出装置１００、ペーパークリップ２００、電子ペン３００、教師端末５００で学習支援システムを構成することもできる。
＜ペーパークリップ２００からの識別情報の送信＞
また、上述した実施の形態では、ペーパークリップ２００の左コイル２１１Ｌ、右コイル２１１Ｒから送信する載置位置指示信号の周波数により、教科などのノート種別を示すイようにしたが、これに限るものではない。例えば、左共振回路２１３Ｌや右共振回路２１３Ｒにオン／オフスイッチとこれを制御する制御部とを設け、送信される載置位置指示信号のオン／オフのパターンによって、教科などのノート種別を示すようにしてもよい。
この場合、位置検出装置１００では、位置検出用回路１０９において、載置位置指示信号のオン／オフパターンを検出し、これを制御部１１１に通知する。制御部１１１は、オン／オフパターンと教科などの種別とを対応付けたテーブルを記憶するメモリを備えるようにしておけば、制御部１１１において、ペーパークリップ２００の種別の判別が可能となる。
また、図１０を用いて説明したように、算数や国語のノート用のペーパークリップと、画用紙用のペーパークリップとはその長手方向の幅が異なったものとなる。このため、例えば、教科ごとに、左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒとの間の距離（間隔）を異ならせたペーパークリップを構成する。そして、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９において、左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒとの間の距離を検出し、この距離に応じて制御部１１１が、ペーパークリップが装着されたノートの種別を判別するようにしてもよい。この場合には、制御部１１１がアクセス可能なメモリに、左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒとの間の距離とノート種別とを対応付けたテーブルを用意しておけばよい。
＜ペーパークリップ２００の載置位置の検出と電子ペンの指示位置の検出＞
また、上述した実施の形態では、電子ペン３００の指示位置の検出とペーパークリップ２００の載置位置の検出とは交互に行うようにしたが、検出頻度を異ならせることもできる。つまり、ペーパークリップ２００が、位置検出センサ１０１上において動かされる頻度は、電子ペン３００による指示位置が返られる頻度よりも大幅に少ないと考えられる。そこで、ペーパークリップ２００の載置位置の検出は、例えば、１０回の電子ペンの検出に対して、１回の割合で行い、電子ペン３００による指示位置の検出は、ペーパークリップ２００の載置位置の検出を行っていないときに常時行うというように、完全な時分割で行うことも可能である。当該制御は、制御部１１１が行うことができる。
＜ペーパークリップ２００が載置されていない場合の電子ペン３００の検出＞
上記実施形態においては、ペーパークリップ２００が位置検出センサ１０１上に載置されていなければ、電子ペン３００による指示位置の検出は行わないとしたが、これに限るものではない。ペーパークリップ２００が載置されていなければ、位置検出センサ１０１全面が表示端末４００に表示されるようにしても良い。すなわち、机の上で書いた筆跡が机の上での位置関係そのままの状態で表示されてもよい。
＜複数のペーパークリップ２００の載置＞
上記では、単体のペーパークリップ２００の実施形態であったが、机の上にペーパークリップ２００のついた複数のノートが載置されていても良い。表示端末４００への表示としては、電子ペン３００で筆跡を残しているノートが表示されても良いし、複数のペーパークリップに対応して表示領域が分割されて、表示されても良い。
＜消しゴム対応電子ペン＞
また、シャープペンシルユニットやボールペンユニットに替えて、消しゴムを備えた電子ペンを用意することもできる。この場合、消しゴムを備えた電子ペンの場合には、例えば、シャープペンシルユニットやボールペンユニットを備えた電子ペンとは異なる周波数の位置指示信号を送信するものとする。これにより、シャープペンシルユニットを備えた電子ペン３００や消えるインクが装填されたボールペンユニットを備えた電子ペン３００Ｘでノートに筆跡を残し、これを消しゴムを備えた電子ペンを用いて消去したとする。
この場合、位置指示信号の周波数によりで電子ペンの種別が分かる。また、消しゴムを備えた電子ペンによる指示位置は、位置検出用回路１０９で分かり、当該指示位置は、消しゴムによる消去位置である。このため、位置検出装置１００の制御部１１１は、消しゴムを備えた電子ペンが用いられたことと、その消しゴムを備えた電子ペンの指示位置の座標情報とを、表示端末４００や教師端末５００に送信する。この場合の座標情報は、上述した筆跡の座標と同様に座標変換されたものである。これにより、表示端末４００や教師端末５００においても、制御部４０３が消去位置を認識し、表示した筆跡について、消しゴムが用いられて消去された部分を消去するようにできる。すなわち、筆跡に応じた画像の表示と、消しゴムにより消去された筆跡の消去を行うことができる。
＜位置検出センサ１０１を設ける場所＞
また、上述した実施の形態では、位置検出センサ１０１は、机の天板の上面の全面に設けられるものとして説明したが、これに限るものではない。位置検出センサ１０１は、机の天板の下面の全面に設けてもよいし、天板が複数枚の板を積層して構成されるものである場合には、位置検出センサ１０１を積層される板のいずれかの間に挟み込むようにして設けてもよい。もちろん、天板の材質は、信号の送受信に悪影響を及ぼさない種々の材質の材料を用いることができる。また、机に載せるデスクマットにセンサが組み込まれていてもよい。
＜表示端末４００の大きさ等＞
また、児童などの学習者が用いる表示端末４００の表示部４０１は、位置検出センサ１０１のセンサ面よりも、その面積が小さいものが好ましい。机上において使用するためである。もちろん、例えば、プロジェクタや大画面ディスプレイなどの表示部が大画面の表示装置を用いるようにし、児童などの学習者のノートへの記録情報（筆跡情報）を、学習者の全員が見られるようにして、内容を共有することも可能である。
＜複数の電子ペンの利用＞
また、色の異なるシャープペンシルの芯が装填されたシャープペンシルユニットを備えた複数の電子ペンや色の異なるインクが装填されたボールペンユニットを備えた複数の電子ペンを用意し、これらの全てが異なる周波数の位置指示信号を送信するようにする。そして、位置指示信号の周波数に応じて、何色の筆跡が残せる電子ペンなのかを位置検出装置１００の例えば位置検出用回路１０９及び制御部１１１が機能して認識し、これを無線通信部１０３を通じて表示端末４００や教師端末５００に送信する。これにより、表示端末４００や教師端末５００では、筆跡だけでなく、その筆跡の色についても、ノートに記載された通りに表示することができる。
なお、位置指示信号の周波数の違いで各電子ペンを認識させるのではなく、位置指示信号の特定のオン／オフパターンを識別情報として、電子ペンより送信し、この識別情報に基づいて、位置検出装置１００において、どのような電子ペンなのかを認識させるようにしてもよい。このような識別情報の認識も、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１を通じて行うことができる。
＜１つの机の複数人での利用＞
また、上述した実施の形態では、位置検出装置１００は、１人用の机に対して設けるものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、いわゆるラウンドテーブルなど、大きな机を囲んで複数の参加者が着席し、メモを取りながら議論を行うといったことも行われている。このため、ラウンドテーブルのような大きな机に対して、センサ面の大きな位置検出センサを有する位置検出装置を設けるようにしてもよい。
この場合には、各参加者が用いるペーパークリップが異なる周波数の載置位置指示信号を出力するものであれば、各参加者が用いるペーパークリップからの載置位置指示信号の周波数に応じて参加者のそれぞれを特定することができる。この特定処理も位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１を通じて行うことができる。そして、各参加者が、自己が所持するペーパークリップを装着したノートなどの筆記媒体に記録した筆跡に応じた画像を、大画面の表示装置に表示して、その情報を参加者全員で共有しながら、議論を行うことができる。
＜ペーパークリップのバリエーション＞
上述した実施の形態では、ペーパークリップ２００の横幅は、ノートＮｔの開いた時の横幅と同じになるものとして説明したが、これに限るものではない。ペーパークリップ２００の横幅は、ノートの横幅とは無関係に種々の長さとすることができる。この場合、ノートや紙片などの筆記媒体に対して、ペーパークリップ２００を付ける位置を定めておけば、ペーパークリップ２００の位置検出センサ１０１上の載置位置から筆記媒体の位置検出センサ１０１上の載置位置を特定可能である。また、ペーパークリップ２００の横幅は可変であっても良い。絵を描く場合、画用紙等大きさが異なる場合があると考えられるので、大きさに合わせて横幅の伸ばすことができるペーパークリップであってもよい。
＜筆記媒体位置指示具の他の例＞
なお、上述した実施の形態では、筆記媒体位置指示具の一実施の形態として、ペーパークリップ２００があることを説明したが、これに限るものではない。筆記媒体位置指示具としては、例えば、コイルとコンデンサとからなる共振回路を貼り付けたシール状の構成とし、これをノートや紙片に貼り付けて用いるようにしてもよい。具体的には、ノートの表表紙、裏表紙の隅に１枚ずつ貼り付けても良い。また、筆記媒体位置指示具としては、例えば、コイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたペーパーウェイトの構成とし、これを位置検出センサ１０１上に載置されたノートや紙片の例えば上端において用いるようにしてもよい。要は、ノートや紙片などの筆記媒体に装着され、載置位置指示信号を送信する機能を備えた種々の態様の筆記媒体一指示具を構成することができる。
＜アクティブ静電結合方式の位置検出装置、電子ペン、ペーパークリップ＞
また、上述もしたように、この発明の学習支援システムは、アクティブ静電結合方式（ＡＥＳ（Active Electrostatic）方式）の位置検出装置、電子ペン、ペーパークリップを用いて構成することもできる。アクティブ静電結合方式の場合には、電子ペンは、電子ペンに搭載された発振回路からの信号を送信し、これを位置検出装置で受信して、指示位置と筆圧の検出とを行うものである。
このため、ＡＥＳ方式の電子ペンの場合には、発信回路とペン先近傍に送信導体を設け、指示位置を指示すると共に、筆圧を通知する情報を含む位置指示信号を、当該送信電極から送信する構成を備えればよい。また、ＡＥＳ方式の位置検出装置の場合には、線状導体の電極を横方向並べたものと線状導体の電極を縦方向に並べたものとを積層して位置検出センサを構成する。そして、位置検出センサの電極を順次に切り替えて信号を受信している電極を検出し、電子ペンからの位置指示信号を受信している電極の位置に応じて、指示位置を検出する。また、受信した信号に含まれる情報から筆圧を検出する。
また、ペーパークリップについても、共振回路を設けるのではなく、信号の発振回路と左コイル２１１Ｌと右コイル２１１Ｒの代わりに、左送信導体と右送信導体とを設け、これらの送信導体から発振回路からの載置位置指示信号を送信する。そして、位置検出装置において、ＡＥＳ方式の電子ペンによる指示を検出する場合と同様にして、ペーパークリップの載置位置及びペーパークリップが装着された筆記媒体の載置位置を検出するようにすればよい。
そして、ＡＥＳ方式の位置検出装置、電子ペン、ペーパークリップを用いて構成した学習支援システムの場合にも、電子ペンによる指示位置の座標情報の変換処理は、上述した実施の形態の場合と同様に行えばよい。つまり、ＥＭＳ方式の位置検出装置、電子ペン、ペーパークリップを用いて構成した学習支援システムの場合と座標情報の変換処理は同様である。
［その他］
上述した実施の形態の説明からも分かるように、請求項の電子ペンの筆跡形成部の機能は、電子ペン３００シャープペンシルユニット３０１Ａや電子ペン３００Ｘのボールペンユニット３０１Ｂが実現している。また、請求項の電子ペンの位置指示信号送信部の機能は、コイルＬ及び共振コンデンサＣｆ等からなる共振回路が実現している。また、請求項の筆記媒体位置指示具の載置位置指示信号送信部の機能は、ペーパークリップ２００の左コイル２１１Ｌ及び左コンデンサ２１２Ｌからなる左共振回路２１３Ｌ、右コイル２１１Ｒ及び右コンデンサ２１２Ｒからなる右共振回路２１３Ｒが実現している。
また、請求項の位置検出装置の位置検出センサ部の機能は、位置検出装置１００の位置検出センサ１０１が実現し、請求項の位置検出装置の載置位置検出回路部と指示位置検出回路部の機能は、位置検出装置１００の主に位置検出回路１０２が実現している。また、請求項の位置検出装置の座標変換部の機能は、位置検出装置１００の座標変換部１１１Ａが実現している。また、請求項の位置検出装置の第１の送信部、第２の送信部、認識結果送信部、第３の送信部、第４の送信部の機能は、位置検出装置１００の無線通信部１０３が実現している。
また、請求項の位置検出装置の識別情報検出部の機能は、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１が実現している。また、請求項の位置検出装置の検出制御部の機能は、位置検出装置１００の制御部１１１が実現している。また、請求項の位置検出装置の消去指示位置検出回路部の機能は、位置検出装置１００の位置検出用回路１０９及び制御部１１１が実現し、請求項の位置検出装置の第２の座標変換部の機能は、位置検出装置１００の座標変換部１１１Ａが実現している。
また、請求項の表示装置の第１の受信部、第２の受信部、認識結果受信部、第３の受信部、第４の受信部の機能は、表示端末４００、教師端末５００の第１無線通信部４０６及びアンテナ４０６Ａ、第２無線通信部４０７及びアンテナ４０７Ａが実現している。また、請求項の表示装置の表示制御部の機能は、表示端末４００、教師端末５００の制御部４０３が実現している。また、請求項の表示装置の第１の決定部、第２の決定部の機能は、表示端末４００、教師端末５００の制御部４０３が実現している。また、表示装置の消去制御部の機能は、表示端末４００、教師端末５００の制御部４０３が実現している。
１００…位置検出装置、１０１…位置検出センサ、１０１Ｘ…Ｘ軸方向ループコイル群、１０１Ｙ…Ｙ軸方向ループコイル群、１０２…位置検出回路、１０３…無線通信部、１０３Ａ…第１無線通信部、１０３Ｂ…第２無線通信部、ＡＴ１、ＡＴ２…アンテナ、１０４…発振器、１０５…電流ドライバ、１０６…選択回路、１０７…切り替え接続回路、１０８…受信アンプ、１０９…位置検出用回路、１１０…筆圧検出用回路、１１１…制御部、１１１Ａ…座標変換部、２００、２００Ｍ、２００Ｊ、２００Ｐ…ペーパークリップ、２１０…下挟持片、２１０ａ…前端部、２２０…上挟持片、２２０ａ…前端部、２３０…接続部、２４０…板バネ、２１１Ｌ、２１１ＬＭ、２１１ＬＪ、２１１ＬＰ…左コイル、２１２Ｌ…左コンデンサ、２１３Ｌ…左共振回路、２１１Ｒ、２１１ＲＭ、２１１ＲＪ、２１１ＲＰ…右コイル、２１２Ｒ…右コンデンサ、２１３Ｒ…右共振回路、３００…電子ペン、３０１Ａ…シャープペンシルユニット、３０１Ａｆ…前部ユニット、３０１Ａｂ…後部ユニット、３０２、３０２Ｂ…フェライトコア、３０３…筆圧伝達部、３０３Ａ…リング状部、３０３Ｂ…突起、３０４、３０４Ｂ…回路基板、Ｌ…コイル、Ｃｆ、Ｃｆ１、Ｃｆ２…共振コンデンサ、Ｃｖ…筆圧検出部、３１０、３１０Ｂ…筐体、３００Ｘ…電子ペン、３０１Ｂ…ボールペンユニット、３０１Ｂｔ…ペン先部、３０１Ｂｉ…インク装填部、４００…表示端末、４０１…表示部、４０２…タッチセンサ、４０３…制御部、４０４…記憶装置、４０５…操作部、４０６…第１無線通信部、４０６Ａ…アンテナ、４０７…第２無線通信部、４０７Ａ…アンテナ、５００…教師端末、ｄｋ…机、Ｎｔ…ノート、Ｎｔ１…算数ノート、Ｎｔ２…国語ノート、Ｎｔ３…画用紙

Claims (16)

  1. 電子ペンと、筆記媒体位置指示具と、位置検出装置と、表示装置とからなる学習支援システムであって、
    前記電子ペンは、
    筆記媒体に対して筆跡を残すための筆跡形成部と、
    前記位置検出装置に対して、位置指示信号を送信する位置指示信号送信部と、
    を備え、
    前記筆記媒体位置指示具は、
    筆記媒体に装着され、前記位置検出装置に対して、前記筆記媒体の載置位置を指示する載置位置指示信号を送信する載置位置指示信号送信部を備え、
    下挟持片と上挟持片とにより筆記媒体を挟み込むクリップ構造を備え、
    前記下挟持片の長手方向の両端側のそれぞれに、前記載置位置指示信号送信部が設けられており、
    前記位置検出装置は、
    第１の方向と、前記第１の方向に交差する第２の方向とに、複数の電極を備えた位置検出センサ部と、
    前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記筆記媒体の載置位置を検出する載置位置検出回路部と、
    前記位置検出センサ部上に載置された前記筆記媒体に対して前記電子ペンにより記録が行われた場合に、前記位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記電子ペンによる指示位置を検出する指示位置検出回路部と、
    前記載置位置検出回路部で検出された前記筆記媒体の前記載置位置に基づいて、前記指示位置検出回路部で検出された前記電子ペンによる前記指示位置を、前記表示装置の表示部に表示する場合の座標情報に変換する座標変換部と
    前記座標変換部で変換された前記座標情報を、前記表示装置に送信する第１の送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記座標情報を受信する第１の受信部と、
    前記第１の受信部を通じて受信した前記座標情報に基づいて、前記電子ペンによる筆跡を前記表示部に表示させる表示制御部と
    を備えることを特徴とする学習支援システム。
  2. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記載置位置検出回路部と前記指示位置検出回路部とは、同一の回路部であることを特徴とする学習支援システム。
  3. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記筆記媒体位置指示具の前記載置位置指示信号送信部から送信される前記載置位置指示信号は所定の識別情報を含むものであり、
    前記位置検出装置は、
    前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記所定の識別情報を検出する識別情報検出部と、
    前記識別情報検出部で検出された前記所定の識別情報を、前記表示装置に送信する第２の送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記所定の識別情報を受信する第２の受信部と、
    前記第２の受信部を通じて受信した前記所定の識別情報に応じて、表示フォーマットを決定する第１の決定部と
    を備え、
    前記表示制御部は、前記第１の決定部で決定された表示フォーマット上に前記電子ペンによる筆跡を形成して表示部に表示させる
    ことを特徴とする学習支援システム。
  4. 請求項３に記載の学習支援システムであって、
    前記載置位置指示信号に含まれる前記所定の識別情報は、当該載置位置指示信号の周波数によって示されるものであり、
    前記位置検出装置の前記識別情報検出部は、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力の周波数に基づいて、前記所定の識別情報を検出する
    ことを特徴とする学習支援システム。
  5. 請求項３に記載の学習支援システムであって、
    前記載置位置指示信号に含まれる前記所定の識別情報は、当該載置位置指示信号のオン／オフの変化状態によって示されるものであり、
    前記位置検出装置の前記識別情報検出部は、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力のオン／オフの変化状態に基づいて、前記所定の識別情報を検出する
    ことを特徴とする学習支援システム。
  6. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記下挟持片の長手方向の両端側のそれぞれに設けられる前記載置位置指示信号送信部の両者の間隔が異なる複数の前記筆記媒体位置指示具を備え、
    前記位置検出装置は、
    前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記下挟持片の長手方向の両端側のそれぞれに設けられる前記載置位置指示信号送信部の間隔に基づいて、複数の前記筆記媒体位置指示具のそれぞれを認識する認識部を備え、
    前記認識部で認識された認識結果を、前記表示装置に送信する認識結果送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記認識結果を受信する認識結果受信部と、
    前記認識結果受信部を通じて受信した前記認識結果に応じて、表示フォーマットを決定する第２の決定部と
    を備え、
    前記表示制御部は、前記第２の決定部で決定された表示フォーマット上に前記電子ペンによる筆跡を形成して、表示部に表示させる
    ことを特徴とする学習支援システム。
  7. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記載置位置検出回路部と前記指示位置検出回路部とを時分割で動作させるようにする検出制御部を備えることを特徴とする学習支援システム。
  8. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記位置検出装置の前記位置検出センサ部は、前記複数の電極として複数のループコイルを用い、前記ループコイルを通じて信号の送信と受信とを行う交互に行う電磁誘導方式のものであり、
    前記筆記媒体位置指示具の前記載置位置指示信号送信部は、コイルとコンデンサとを備えた共振回路の構成とされたものであり、
    前記電子ペンの前記位置指示信号送信部は、コイルとコンデンサとを備えた共振回路の構成とされたものである
    ことを特徴とする学習支援システム。
  9. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記電子ペンの前記筆跡形成部は、ボールペンユニットまたはシャープペンシルユニットであることを特徴とする学習支援システム。
  10. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記筆記媒体に対して記録された筆跡を消去する消しゴムユニット部と、
    前記位置検出装置に対して、消去位置指示信号を送信する消去位置指示信号送信部と
    を備える消しゴム機能電子ペンを備え、
    前記位置検出装置は、
    前記位置検出センサ部上に載置された前記筆記媒体に対して前記消しゴム機能電子ペンによる操作が行われた場合に、前記消去位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記消しゴム機能電子ペンによる指示位置を検出する消去指示位置検出回路部と、
    前記載置位置検出回路部で検出された前記筆記媒体の前記載置位置に基づいて、前記消去指示位置検出回路部で検出された前記消しゴム機能電子ペンによる前記指示位置を、前記表示装置の表示部における消去座標情報に変換する第２の座標変換部と、
    前記第２の座標変換部で変換された前記消去座標情報と消去指示とを、前記表示装置に送信する第３の送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記消去座標情報と前記消去指示とを受信する第３の受信部と、
    前記第３の受信部を通じて前記消去座標情報と前記消去指示とを受信した場合には、前記表示部上の前記消去座標情報に応じた位置の筆跡を消去するように処理する消去制御部と
    を備えることを特徴とする学習支援システム。
  11. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記位置検出装置の前記位置検出センサ部は、机の天板の全面に設けられることを特徴とする学習支援システム。
  12. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記表示装置の前記表示部は、前記位置検出装置の前記位置検出センサ部のセンサ面よりも小さいことを特徴とする学習支援システム。
  13. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    互いに異なる載置位置指示信号を送信する載置位置指示信号送信部を備えた複数の筆記媒体位置指示具が存在する場合に、
    前記位置検出装置の前記載置位置検出回路部は、異なる筆記媒体位置指示具が装着された筆記媒体のそれぞれの位置を、区別して検出することを特徴とする学習支援システム。
  14. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    互いに異なる位置指示信号を送信する位置指示信号送信部を備えた複数の電子ペンが存在する場合に、
    前記位置検出装置の前記指示位置検出回路部は、複数の前記電子ペンのそれぞれを区別して検出することを特徴とする学習支援システム。
  15. 請求項１に記載の学習支援システムであって、
    前記位置検出装置は、
    前記座標変換部で変換された前記座標情報と、使用者の識別を可能にする使用者識別情報とを送信する第４の送信部を備え、
    前記表示装置は、使用者ごとに前記座標情報に応じた入力情報を識別可能にする端末装置であることを特徴とする学習支援システム。
  16. 電子ペンと、筆記媒体位置指示具と、位置検出装置と、表示装置とからなる学習支援システムであって、
    前記電子ペンは、
    筆記媒体に対して筆跡を残すための筆跡形成部と、
    前記位置検出装置に対して、位置指示信号を送信する位置指示信号送信部と、
    を備え、
    前記筆記媒体位置指示具は、
    筆記媒体に装着され、前記位置検出装置に対して、前記筆記媒体の載置位置を指示する載置位置指示信号を送信する載置位置指示信号送信部
    を備え、
    前記位置検出装置は、
    第１の方向と、前記第１の方向に交差する第２の方向とに、複数の電極を備えた位置検出センサ部と、
    前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記筆記媒体の載置位置を検出する載置位置検出回路部と、
    前記位置検出センサ部上に載置された前記筆記媒体に対して前記電子ペンにより記録が行われた場合に、前記位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記電子ペンによる指示位置を検出する指示位置検出回路部と、
    前記載置位置検出回路部で検出された前記筆記媒体の前記載置位置に基づいて、前記指示位置検出回路部で検出された前記電子ペンによる前記指示位置を、前記表示装置の表示部に表示する場合の座標情報に変換する座標変換部と
    前記座標変換部で変換された前記座標情報を、前記表示装置に送信する第１の送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記座標情報を受信する第１の受信部と、
    前記第１の受信部を通じて受信した前記座標情報に基づいて、前記電子ペンによる筆跡を前記表示部に表示させる表示制御部と
    を備え、
    前記筆記媒体位置指示具の前記載置位置指示信号送信部から送信される前記載置位置指示信号は所定の識別情報を含むものであり、
    前記位置検出装置は、
    前記筆記媒体位置指示具が装着された前記筆記媒体が前記位置検出センサ部上に載置された場合に、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力に基づいて、前記所定の識別情報を検出する識別情報検出部と、
    前記識別情報検出部で検出された前記所定の識別情報を、前記表示装置に送信する第２の送信部と
    を備え、
    前記表示装置は、
    前記位置検出装置からの前記所定の識別情報を受信する第２の受信部と、
    前記第２の受信部を通じて受信した前記所定の識別情報に応じて、表示フォーマットを決定する第１の決定部と
    を備え、
    前記表示制御部は、前記第１の決定部で決定された表示フォーマット上に前記電子ペンによる筆跡を形成して表示部に表示させ、
    前記載置位置指示信号に含まれる前記所定の識別情報は、当該載置位置指示信号のオン／オフの変化状態によって示されるものであり、
    前記位置検出装置の前記識別情報検出部は、前記載置位置指示信号に応じた前記位置検出センサ部からの検出出力のオン／オフの変化状態に基づいて、前記所定の識別情報を検出する
    ことを特徴とする学習支援システム。
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