WO2019220728A1 - 学習支援システム - Google Patents

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WO2019220728A1
WO2019220728A1 PCT/JP2019/006434 JP2019006434W WO2019220728A1 WO 2019220728 A1 WO2019220728 A1 WO 2019220728A1 JP 2019006434 W JP2019006434 W JP 2019006434W WO 2019220728 A1 WO2019220728 A1 WO 2019220728A1
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WO
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unit
position detection
support system
learning support
display
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PCT/JP2019/006434
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English (en)
French (fr)
Inventor
龍之介 飛田
利彦 堀江
Original Assignee
株式会社ワコム
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Priority to US17/501,942 priority patent/US11550405B2/en
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    • G09B5/12—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations different stations being capable of presenting different information simultaneously

Definitions

  • the present invention relates to a system for supporting learning performed in, for example, an elementary school, a junior high school, a high school, a university, a study school, a prep school, various technical schools, and other various seminars.
  • each student is given a personal computer and the answers to the questions and questions are input to the personal computer.
  • Information input to the personal computer used by the student is transmitted to the personal computer for teachers.
  • the teacher can grasp in real time through the personal computer for teachers the progress of the answer creation for each student's problem and question, whether the answer is correct or incorrect, and the situation of understanding.
  • Patent Document 1 there is an invention relating to a learning support program and a learning support device that use an electronic device such as a personal computer, a smartphone, or a tablet computer equipped with a pen input panel for an answer.
  • the pen input panel is an electronic component in which a display device and a so-called touch sensor are combined.
  • the examinee can input a calculation formula or a sentence by writing.
  • students and the like can input the answer to the electronic device in the sense of recording the answer in a notebook, and the teacher can check this in real time.
  • the personal computer is operated using a keyboard or a so-called mouse, it may be difficult to input unless used.
  • the input operation itself is simple, the electronic pen is slippery on the pen input panel or the input screen is small. It may be difficult to do so. Also, it may take time and effort to select a plurality of items from the operation menu before reaching the screen where the answer can be input.
  • a learning support system comprising an electronic pen, a writing medium position indicator, a position detection device, and a display device
  • the electronic pen is A handwriting forming unit for leaving handwriting on the writing medium;
  • a position indication signal transmitter for transmitting a position indication signal to the position detection device;
  • the writing medium position indicating tool is: A mounting position instruction signal transmission unit that is mounted on a writing medium and transmits a mounting position instruction signal that instructs the mounting position of the writing medium to the position detection device;
  • the position detection device includes: A position detection sensor unit including a plurality of electrodes in a first direction and a second direction intersecting the first direction;
  • a placement position detection circuit unit for detecting the placement position of the writing medium;
  • a coordinate conversion unit that converts the coordinate information to be converted into coordinate information, and a first transmission unit that transmits the coordinate information converted by the coordinate conversion unit to the display device
  • the display device A first receiving unit that receives the coordinate information from the position detection device;
  • a learning support system comprising: a display control unit that displays the handwriting by the electronic pen on the display unit based on the coordinate information received through the first reception unit.
  • the electronic pen Since the electronic pen includes a handwriting forming unit, it can leave a handwriting on a writing medium such as a notebook or a piece of paper, and can transmit a position instruction signal through a position instruction signal transmission unit.
  • the writing medium position indicating tool is mounted on a writing medium such as a node or a piece of paper, and can transmit a placement position instruction signal through the placement position instruction signal transmission unit.
  • the position detection device includes a position detection sensor unit, and the placement position detection circuit unit places a writing medium on the basis of a placement position instruction signal from a writing medium position indicator placed on the position detection sensor unit. Detect the position.
  • the indicated position detection circuit unit detects an indicated position corresponding to a handwriting by the electronic pen based on a position instruction signal from the electronic pen used for writing on the writing medium placed on the position detection sensor unit. .
  • the coordinate conversion unit displays the indication position by the electronic pen detected by the indication position detection circuit unit based on the placement position of the writing medium detected by the placement position detection circuit unit. Convert to coordinate information for display on the display.
  • the converted coordinate information is transmitted from the position detection device to the display device through the first transmission unit.
  • the display device receives coordinate information from the position detection device through the first receiving unit, and the display control unit displays an image corresponding to the handwriting by the electronic pen on the display unit based on the received coordinate information.
  • a writing medium such as a node or a piece of paper on which the writing medium position indicating tool is mounted
  • the image can be appropriately displayed on the display unit of the display device. Therefore, the handwriting recorded on the writing medium is appropriately displayed on the display unit of the display device so that it can be viewed or stored.
  • the learning support system of the present invention can be widely used in, for example, elementary schools, junior high schools, high schools, universities, cram schools, prep schools, various technical schools, and other various seminars.
  • elementary schools junior high schools, high schools, universities, cram schools, prep schools, various technical schools, and other various seminars.
  • a case where the learning support system of the present invention is used in a classroom of a lower grade in an elementary school will be described as an example.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a learning support system according to an embodiment.
  • the learning support system of this embodiment includes a position detection device 100, a paper clip 200, an electronic pen 300, and a display device.
  • the display device includes a display terminal 400 used by each child and a teacher terminal 500 (described later) used by the teacher.
  • the position detection device 100 includes a position detection sensor, for example, a Bluetooth (registered trademark) standard short-range wireless communication function and a Wi-Fi (registered trademark) standard wireless communication function.
  • the position detection sensor of the position detection device 100 is provided, for example, on the top surface of the desk dk used by the child in the classroom.
  • the position detection device 100 can detect the position indicated by the electronic pen on the position detection sensor and transmit the detected position to the outside as coordinate information using a short-range wireless communication function or the like.
  • the paper clip 200 is sandwiched and held, for example, a notebook which is a writing medium, and is used by being placed on the position detection sensor of the position detection device 100 provided on the desk dk.
  • the paper clip 200 includes a placement position instruction signal transmission unit so that the position detection device 100 can recognize the position on the position detection sensor of the writing medium sandwiched and held. That is, the paper clip 200 has a function of a writing medium position indicating tool.
  • the electronic pen 300 includes a handwriting forming unit and a position instruction signal transmitting unit. Then, the electronic pen 300 can leave the handwriting on a writing medium such as a notebook, and also indicates its own position with respect to the position detection sensor 101 of the position detection device 100 by a position instruction signal from the position instruction signal transmission unit. Can be notified.
  • Examples of the handwriting forming unit of the electronic pen 300 include a mechanical pencil unit and a ballpoint pen unit. In this embodiment, the electronic pen 300 includes a mechanical pencil unit as a handwriting forming unit.
  • the display terminal 400 is a terminal device having a relatively large display unit such as a high-function mobile phone terminal called a smartphone or a tablet computer (tablet PC) held by a child.
  • the display terminal 400 has, for example, a Bluetooth (registered trademark) standard short-range wireless communication function, receives coordinate information output through the short-range wireless communication function of the position detection device 100, and writes in accordance with the coordinate information. Can be displayed on the display.
  • the display terminal 400 can also record the displayed handwriting by the electronic pen 300 in its own storage device.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a usage mode of the learning support system according to the embodiment.
  • the position detection sensor 101 of the position detection device 100 is provided on the top surface of the top plate of the desk dk used by the child in the classroom so as to cover the entire surface. Further, on the back side of the desk dk, for example, the top plate, the wireless communication unit 103 of the position detection device 100 is provided.
  • the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted is placed on the position detection sensor 101 of the position detection device 100, and the display terminal 400 is also placed on the position detection sensor 101.
  • various handwriting such as characters, symbols, and figures are recorded using the electronic pen 300.
  • a position instruction signal is transmitted from the electronic pen 300, and this is recognized by the position detection sensor 101 of the position detection device 100 and is grasped as coordinate information. That is, coordinate information corresponding to the handwriting recorded in the note Nt can be detected through the position detection sensor 101.
  • the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted is placed on the position detection sensor 101 at an angle, for example.
  • the handwriting on the position detection sensor 101 is Will be recognized as recorded diagonally.
  • the position detection device 100 first, based on the placement position instruction signal from the placement position instruction signal transmission unit of the paper clip 200, the placement of the note Nt on which the paper clip 200 on the position detection sensor 101 is mounted. Specify the position. Based on the placement position of the note Nt, the position detection device 100 converts the coordinate information corresponding to the handwriting on the position detection sensor 101 into the coordinate information that forms the handwriting written in the note Nt.
  • the coordinate information after the coordinate conversion is transmitted to the display terminal 400 through the wireless communication unit 103 of the position detection device 100.
  • the display terminal 400 displays an image according to the coordinate information from the position detection device 100, so that the image corresponding to the handwriting described in the note Nt by the electronic pen 300 is written in the note Nt without being inclined. So that it can be displayed as you did.
  • the notebook Nt with the paper clip 200 is placed on the position detection sensor 101, the notebook Nt The handwriting as recorded can be displayed on the display unit of the display terminal 400. And even if the notebook Nt used for writing is submitted to the teacher, for example, the contents recorded in the notebook Nt can be recorded on the display terminal 400 and confirmed at any time, causing troubles in review. Nor.
  • the coordinate information after coordinate conversion provided from the position detection device 100 to the display terminal 400 is also transmitted to the teacher terminal 500 through the wireless communication unit 103 of the position detection device 100.
  • the position detection apparatus 100 transmits the identification information of the own device or the identification information of the child who is the user to the teacher terminal 500 together with the coordinate information.
  • the teacher terminal 500 is an information terminal used by a teacher such as a tablet computer, for example, and receives provision of coordinate information and identification information from a position detection device installed on a desk dk used by a plurality of children in the classroom. . Then, as shown in FIG. 2, the teacher terminal 500 displays, in real time, the state of writing with the electronic pen 300 on the notebook Nt for each child in the classroom.
  • the teacher terminal 500 holds a table in which the identification information from the position detection device 100 used by each child and the child are associated with each other in a predetermined memory. Thereby, as shown in FIG. 2, the image of the handwriting according to the information from the position detection device used by each child can be displayed and viewed for each child.
  • the teacher using the teacher terminal 500 can grasp the state of writing on the notebook Nt for each child from the display information of the teacher terminal 500. Therefore, the progress of learning can be grasped in real time for each child.
  • the size of the display unit of the teacher terminal 500 is limited, there are cases where the recording status of the notes Nt of all the children in the classroom cannot be displayed. In this case, the teacher can see all of them by scrolling the page or changing the page.
  • EMR Electro Magnetic Resonance technology
  • AES Active Electrostatic
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining a configuration example of the position detection device 100 and the electronic pen 300 according to this embodiment configured by applying the electromagnetic induction method.
  • the electronic pen 300 shown in the upper left of FIG. 3 shows a configuration example of a portion excluding the handwriting forming unit. That is, the electronic pen 300 includes a resonance circuit configured by connecting the coil L, the writing pressure detection unit Cv, and the capacitor Cf in parallel as a part that realizes the function as the electronic pen.
  • the coil L is used for signal transmission / reception, and the writing pressure detection unit Cv is configured as a variable capacitor whose capacitance changes according to the applied writing pressure.
  • the capacitor Cf is a resonance capacitor that forms a resonance circuit together with the coil L.
  • the position detection device 100 is roughly composed of a position detection sensor 101, a position detection circuit 102, and a wireless communication unit 103.
  • the position detection sensor 101 is configured by laminating an X-axis direction loop coil group 101X and a Y-axis direction loop coil group 101Y.
  • the position detection sensor 101 is provided so as to cover, for example, the upper surface of the top plate of the desk used by the child in the classroom. For this reason, although simplified in FIG. 3, the four corners of the position detection sensor 101 are formed so as to be curved corresponding to the shape of the top surface of the desk dk as shown in FIGS. Has been.
  • Each of the loop coils X 1 to X 40 of the X-axis direction loop coil group 101X constituting the electrode of the position detection sensor 101 and each of the loop coils Y 1 to Y 30 of the Y-axis direction loop coil group 101Y are each 1 It may be a turn, or it may be two or more turns. Also, the number of loop coils in each of the loop coil groups 101X and 101Y can be set appropriately according to the size of the position detection sensor 101.
  • the position detection circuit 102 includes an oscillator 104, a current driver 105, a selection circuit 106, a switching connection circuit 107, a reception amplifier 108, a position detection circuit 109, a writing pressure detection circuit 110, and a control unit 111. Consists of.
  • the control unit 111 is configured by a microprocessor. The control unit 111 controls the selection of the loop coil in the selection circuit 106 and the switching of the switching connection circuit 107, and also controls the processing timing in the position detection circuit 109 and the writing pressure detection circuit 110.
  • the X-axis direction loop coil group 101X and the Y-axis direction loop coil group 101Y of the position detection sensor 101 are connected to the selection circuit 106.
  • the selection circuit 106 sequentially selects one loop coil from the two loop coil groups 101X and 101Y.
  • the oscillator 104 generates an AC signal having a frequency f0.
  • the oscillator 104 supplies the generated AC signal to the current driver 105 and the writing pressure detection circuit 110.
  • the current driver 105 converts the AC signal supplied from the oscillator 104 into a current and sends it to the switching connection circuit 107.
  • the switching connection circuit 107 switches the connection destination (transmission side terminal T, reception side terminal R) to which the loop coil selected by the selection circuit 106 is connected under the control of the control unit 111.
  • the connection destinations the current driver 105 is connected to the transmission side terminal T, and the reception amplifier 108 is connected to the reception side terminal R.
  • the switching connection circuit 107 is switched to the terminal T side.
  • the switching connection circuit 107 is switched. Is switched to the terminal R side.
  • the switching connection circuit 107 When the switching connection circuit 107 is switched to the terminal T side, the current from the current driver 105 is supplied to the loop coil selected by the selection circuit 106. Thereby, a magnetic field is generated in the loop coil, and a signal (radio wave) can be transmitted by acting on the resonance circuit of the electronic pen 300 or the resonance circuit provided in the paper clip 200 facing the loop coil.
  • the switching connection circuit 107 when the switching connection circuit 107 is switched to the terminal R side, the induced voltage generated in the loop coil selected by the selection circuit 106 is received by the reception amplifier 108 via the selection circuit 106 and the switching connection circuit 107. Sent to.
  • the reception amplifier 108 amplifies the induced voltage supplied from the loop coil and sends it to the position detection circuit 109 and the writing pressure detection circuit 110.
  • an induced voltage is generated in each loop coil of the X-axis direction loop coil group 101X and the Y-axis direction loop coil group 101Y by radio waves transmitted from the electronic pen 300.
  • the position detection circuit 109 detects an induced voltage generated in the loop coil, that is, a reception signal, converts the detection output signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the control unit 111.
  • the control unit 111 uses the digital signal from the position detection circuit 109, that is, the coordinate value of the indicated position of the electronic pen 300 in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the level of the voltage value of the induced voltage generated in each loop coil. Is calculated.
  • the writing pressure detection circuit 110 synchronously detects the output signal of the reception amplifier 108 with the AC signal from the oscillator 104, and obtains a signal having a level corresponding to the phase difference (frequency shift) between them.
  • a signal corresponding to the phase difference (frequency shift) is converted into a digital signal and output to the control unit 111.
  • the control unit 111 is applied to the electronic pen 300 based on a digital signal from the writing pressure detection circuit 110, that is, a signal level corresponding to a phase difference (frequency shift) between the transmitted radio wave and the received radio wave. Detect the writing pressure.
  • the position detection sensor 101 and the position detection circuit 102 described above receive supply of a placement position instruction signal from the paper clip 200 provided with the resonance circuit, and the position detection sensor 101 of the notebook Nt to which the paper clip 200 is attached.
  • the upper mounting position is detected. That is, according to the placement position instruction signal from the paper clip 200, first, the placement position of the paper clip 200 is specified. From the specified mounting position of the paper clip 200, the mounting position on the position detection sensor 101 of the notebook Nt to which the paper clip 200 is mounted is specified.
  • the method for detecting the placement position of the paper clip 200 according to the placement position instruction signal is the same as the detection of the instruction position by the electronic pen 300. That is, the position detection circuit 109 also functions as a placement position detection circuit unit.
  • the control unit 111 includes a coordinate conversion unit 111A as shown in FIG.
  • the coordinate conversion unit 111A converts the coordinate information of the position indicated by the electronic pen 300 on the position detection sensor 101 according to the placement position on the position detection sensor 101 of the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted.
  • the display terminal displays the image corresponding to the handwriting in the form recorded on the notebook Nt. 400 displays can be displayed.
  • control unit 111 is connected to a wireless communication unit 103 including a first wireless communication unit 103A and a second wireless communication unit 103B.
  • An antenna AT1 is connected to the first wireless communication unit 103A
  • an antenna AT2 is connected to the second wireless communication unit 103B, so that signals can be transmitted and received.
  • the first wireless communication unit 103A is a part that performs wireless communication using, for example, a Bluetooth (registered trademark) standard communication method.
  • the second wireless communication unit 103B is a part that performs wireless communication, for example, using a wireless communication system of the Wi-Fi (registered trademark) standard.
  • the control unit 111 also has a function of controlling the wireless communication unit 103 including the first wireless communication unit 103A and the second wireless communication unit 103B.
  • both the display terminal 400 and the teacher terminal 500 can perform wireless communication through the first wireless communication unit 103A or wireless communication through the second wireless communication unit 103B.
  • the display terminal 400 on the desk dk can perform wireless communication through the first wireless communication unit 103A
  • the teacher terminal 500 can perform wireless communication through the second wireless communication unit 103B. That is, the wireless communication units used in the display terminal 400 and the teacher terminal 500 can be made different depending on the distance where wireless communication is possible.
  • the position detection device 100 specifies the placement position on the position detection sensor 101 of the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted from the position of the paper clip 200 on the position detection sensor 101. To do. Then, when handwriting is recorded on the notebook Nt placed on the position detection sensor 101 using the electronic pen 300, the coordinate information indicating the indicated position by the electronic pen 300 is taken into account the placement position of the notebook Nt. The coordinate information is converted into information that can be appropriately displayed on the display unit of the display terminal 400. The coordinate information thus converted can be wirelessly transmitted to the display terminal 400 and the teacher terminal 500.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of a paper clip 200 as a writing medium position indicating tool.
  • 4A is an external view of the paper clip 200.
  • the paper clip 200 is connected so that the lower holding piece 210 and the upper holding piece 220 are not separated by the connecting portion 230.
  • intersects the longitudinal direction of the lower clamping piece 210 and the upper clamping piece 220 is movable up and down like a seesaw by using the connection part 230 as a fulcrum.
  • a leaf spring 240 is mounted in a U shape on the rear side of the connecting portion 230, and the lower holding piece 210 and the upper holding piece 220 are opposite to each other on the rear side of the connecting portion 230 by the leaf spring 240. It is energized. Thus, a force is applied to the front end portion 210a of the lower holding piece 210 and the front end portion 220a of the upper holding piece 220 so that they always come into contact with each other, and has a configuration like a horizontally long clothespin. Yes.
  • the paper clip 200 When the paper clip 200 is attached to the notebook Nt, the paper clip 200 functions not to close the notebook Nt, but also serves as a so-called paper weight that prevents the notebook Nt from moving on the position detection sensor 101. Function.
  • the left coil 211L is provided at the left end in the longitudinal direction inside the lower clamping piece 210 of the paper clip 200, and the right coil at the right end in the longitudinal direction.
  • a coil 211R is provided.
  • the left coil 211L and the right coil 211R are provided at positions that are symmetrical with respect to the center position of the lower holding piece 210 in the longitudinal direction. Accordingly, the distance Lg between the left coil 211L and the right coil 211R is also determined in advance.
  • a left capacitor 212L is connected to the left coil 211L
  • a right capacitor 212R is connected to the right coil 211R.
  • the left coil 211L and the left capacitor 212L constitute a left resonance circuit 213L
  • the right coil 211R and the right capacitor 212R constitute a right resonance circuit 213R.
  • the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted is placed on the position detection sensor 101 of the position detection device 100.
  • the resonance circuits 213L and 213R of the paper clip 200 resonate, and current is supplied to the coils 211L and 211R. Induces and generates a magnetic field. Therefore, when no current is supplied to the loop coil of the position detection sensor 101, the loop coil of the position detection sensor 101 receives the magnetic field from the resonance circuits 213L and 213R of the paper clip 200 and specifies the position of the paper clip 200. it can.
  • the length (width) in the longitudinal direction of the paper clip 200 and the width of the notebook Nt are set to be substantially the same.
  • the position of the note Nt with respect to the paper clip 200 is also determined. Since the size of the notebook Nt is also determined in advance, if the position of the paper clip 200 on the position detection sensor 101 can be specified, the position on the position detection sensor 101 of the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted can also be specified.
  • the paper clip 200 realizes a function as a writing medium position indicating tool that indicates the position of the note Nt on the position detection sensor 101.
  • the paper clip 200 has been described as being attached to the notebook Nt. However, it is not limited to this.
  • the paper clip 200 can be attached to various notes, various paper pieces, and the like by a simple action of sandwiching them.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of the electronic pen 300, and shows a state in which the casings 310 and 310B are cut in half in the longitudinal direction, the front casing is removed, and the inside is exposed. Yes. Further, FIG. 5 shows an enlarged portion on the pen tip side having a characteristic configuration.
  • FIG. 5A shows an electronic pen 300 provided with a mechanical pencil unit as a handwriting forming unit
  • FIG. 5B shows an electronic pen 300X provided with a ballpoint pen unit as a handwriting forming unit.
  • a mechanical pencil unit 301A comprising a front unit 301Af provided with a mechanical pencil lead feeding mechanism and a rear unit 301Ab loaded with a mechanical pencil lead as shown in FIG. Is provided.
  • a cylindrical ferrite core 302 is provided around the front unit 301 ⁇ / b> Af located inside the housing 310, and a signal transmission / reception coil L is wound around a side surface of the ferrite core 302. Both ends of the coil L are connected to an electronic circuit formed on a circuit board 304 provided in parallel with the rear unit 301Ab.
  • This electronic circuit includes resonance capacitors Cf1, Cf2, and the like.
  • a pen pressure transmission portion 303 which is a ring-shaped portion 303A fixed to the front unit 301Af and a projection 303B.
  • the writing pressure detection unit Cv is pressed by the protrusion 303B of the writing pressure transmission unit 303.
  • a signal line from the writing pressure detection unit Cv is connected to an electronic circuit of the circuit board 304 provided on the rear side of the writing pressure detection unit Cv (not shown).
  • the circuit board 304 is fixed in the housing 310, and the writing pressure detection unit Cv is fixed at a predetermined position in the housing 310.
  • a knock button that is knocked by the user's finger is mounted.
  • This knock button can be attached to and detached from the rear unit 301Ab.
  • a mechanical pencil lead can be loaded from the opening at the rear end of the rear unit 310Ab. Further, by knocking (pressing) a knock button attached to the rear unit 301Ab, the lead pencil lead can be sent out from the front unit 301Af.
  • the functional part of the electronic pen 300 has a resonance circuit including a coil L, a writing pressure detection unit Cv configured as a variable capacitor, a resonance capacitor Cf1, and the like. It is composed. For this reason, the magnetic field (signal) from the position detection sensor 101 is received and resonated, a signal including writing pressure information is generated, and the signal is supplied (transmitted) to the position detection sensor 101. The position can be indicated.
  • a ballpoint pen unit 301B is provided inside the housing 310B.
  • the ball-point pen unit 301B includes an ink loading unit 301Bi and a pen tip portion 301Bt that is provided with a ball at the tip for receiving ink supplied from the ink loading unit 301Bi and recording handwriting by ink.
  • a cylindrical ferrite core 302B is provided around the ink loading portion 301Bi located in the housing 310B, and a signal transmission / reception coil L is wound around the side surface of the ferrite core 302B. Both ends of the coil L are connected to an electronic circuit formed on a circuit board 304B provided in the subsequent stage.
  • This electronic circuit includes resonance capacitors Cf1, Cf2, and the like.
  • a writing pressure detection unit Cv is provided so that it can be pressed according to the sliding movement of the ball-point pen unit 301B in the axial direction.
  • the signal line from the writing pressure detection unit Cv is connected to the electronic circuit of the circuit board 304B provided on the rear side of the writing pressure detection unit Cv.
  • the circuit board 304 is fixed in the housing 310B, and the writing pressure detection unit Cv is fixed at a predetermined position in the housing 310B.
  • the functional part as the electronic pen receives the magnetic field from the position detection sensor 101 and resonates in the same manner as the mechanical pencil unit 301A.
  • a position corresponding to the handwriting can be indicated.
  • an electronic pen provided with a handwriting forming unit such as a mechanical pencil unit or a ballpoint pen unit and a position indication signal transmitting unit configured as a resonance circuit
  • a handwriting forming unit various types capable of forming handwriting such as a fountain pen unit and a fluorescent pen unit can be used in addition to the mechanical pencil unit and the ballpoint pen unit.
  • a resonance circuit including a signal transmission / reception coil and a resonance capacitor may be provided as a position instruction signal transmission unit.
  • a writing pressure detection unit Cv configured as a variable capacitor may be connected in parallel to the resonance circuit.
  • FIG. 6 is a block diagram for explaining a configuration example of the display terminal 400 and the teacher terminal 500.
  • the display terminal 400 and the teacher terminal 500 have substantially the same configuration.
  • a configuration example of the teacher terminal 500 will also be described as a configuration example of the display terminal 400.
  • the display terminal 400 is realized by, for example, a smartphone or a tablet computer. Smartphones and tablet computers can make calls, send and receive electronic pens, and browse web pages over a wide-area communication network such as a telephone network or the Internet.
  • the display terminal 400 of this embodiment displays an image corresponding to the handwriting by the electronic pen 300 detected through the position detection sensor 101 of the position detection device 100, and stores and holds this as necessary. For this reason, in the following description, the description of the components related to the communication function through the wide-area communication network that the display terminal 400 originally has and the description thereof will be omitted, and the description will focus on the portion for cooperating with the position detection device 100.
  • the display terminal 400 includes a touch panel provided with a touch sensor 402 corresponding to a thin display unit such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an OEL (Organic Electro-Luminescence) display.
  • the touch panel is a user interface that realizes a display function and an input function.
  • the control unit 403 is a microprocessor configured by connecting a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory, and the like through a bus, and a display terminal 400 units are controlled.
  • the control unit 403 also functions as an application software execution unit that executes various application software. Therefore, by executing application software for cooperating with the position detection device 100 in the control unit 403, the display terminal 400 functions as a display device of the learning support system of this embodiment.
  • the storage device 404 includes a recording medium such as a semiconductor memory having a relatively large storage capacity and its driver, and performs writing, reading, changing, deleting, and the like of various data.
  • the storage device 404 stores, for example, programs such as various application software, data necessary for processing, data obtained by various processing, and the like.
  • the storage device 404 is also used as a work area for temporarily storing intermediate results of processing.
  • the operation unit 405 is provided with hardware keys operated by the user, such as a power on / off key and some function keys.
  • the first wireless communication unit 406 is a part that realizes a short-range wireless communication function of, for example, Bluetooth (registered trademark) standard
  • the second wireless communication unit 407 is, for example, a wireless communication of Wi-Fi (registered trademark) standard. This is the part that realizes the function.
  • the display terminal 400 displays an image corresponding to the coordinate information on the display unit of the display unit. Is something that can be done. Further, the image information displayed on the display unit of the display unit can be written into the storage device 404, read out as necessary, displayed on the display unit 401, and used. As described above, the display terminal 400 has a function of displaying the handwriting recorded on the notebook Nt placed on the position detection sensor 101 and a function of storing and holding the handwriting for use.
  • the display terminal 400 is realized by a smartphone or a tablet computer used by a child.
  • the teacher terminal 500 preferably has a large display screen, and is preferably realized by a tablet computer or a personal computer having a large display screen.
  • the display terminal 400 and the teacher terminal 500 dedicated to the learning support system may be configured and used.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining processing when the coordinates of the handwriting recorded on the writing medium are converted into the coordinates on the display unit of the display terminal 400 or the teacher terminal 500 that is a display device.
  • FIG. 7A shows a case where the notebook Nt with the paper clip 200 is tilted obliquely on the position detection sensor 101 of the position detection device 100. In FIG. 7A, the position of the paper clip 200 is not shown by its appearance, but by the positions of the left coil 211L and the right coil 211R recognized by the position detection sensor 101.
  • the position detection surface of the position detection sensor 101 is a horizontal plane that intersects at right angles to the direction of gravity.
  • the horizontal direction H on the position detection surface (horizontal plane) of the position detection sensor 101 is described as a horizontal direction or a horizontal direction
  • a vertical direction V that intersects H at a right angle is described as a vertical direction or a vertical direction.
  • the range surrounded by the straight line Ln connecting the center of the left coil 211L and the center of the right coil 211R and the dotted line is the placement position on the position detection sensor 101 of the notebook Nt.
  • the notebook Nt is not placed straight on the desk but is placed diagonally and the notebook is written with the body tilted.
  • the handwriting itself is usually recorded straight according to the ruled line of the notebook Nt. Accordingly, although the handwriting is recorded straight on the notebook Nt, the notebook Nt is placed obliquely on the position detection sensor 101, so the coordinates of the handwriting detected by the position detection sensor 101 are: On the position detection sensor 101, it is detected as being written obliquely.
  • the handwriting displayed on the display unit of the display terminal 400 is tilted. It becomes.
  • the note Nt is written straight
  • the handwriting written on the note Nt is different from the handwriting displayed on the display unit of the display terminal 400
  • the display on the display terminal 400 is displayed. It becomes difficult to see the image corresponding to the handwriting displayed on the part. For this reason, if possible, it is desirable to display the handwriting written in the notebook Nt on the display unit of the display terminal 400 or the teacher terminal 500 while maintaining the state written in the notebook Nt.
  • the control unit 111 of the position detection apparatus 100 of this embodiment includes a coordinate conversion unit 111A.
  • the coordinate information of the handwriting detected by the position detection sensor 101 using the affine transformation is converted into the coordinate information for appropriately displaying the image of the handwriting on the display unit of the display terminal 400. It has been converted. A specific conversion method will be described.
  • the coordinate system of the note Nt is determined. As shown in FIG. 7A, the origin of the coordinate system of the note Nt is the center position of the left coil 211L of the paper clip 200. Next, a straight line Ln connecting the center position of the left coil 211L and the center position of the right coil 211R is determined as the X axis of the coordinate system of the note Nt.
  • (2) the coordinates for converting the coordinates on the position detection sensor 101 into the coordinates of the coordinate system of the note Nt are determined. That is, as shown in FIG. 7A, a straight line passing through the center position of the left coil 211L and parallel to the lateral direction (horizontal direction) H of the position detection sensor 101 is set as the reference line FL. Next, an angle ⁇ between the reference line FL and the straight line Ln is obtained. This angle ⁇ is the inclination on the position detection sensor 101 of the note Nt on which the paper clip 200 is mounted, becomes a rotation angle, and is determined by substituting it into the rotation formula of the affine transformation of FIG.
  • the coordinate conversion unit 111A uses the affine transformation rotation formula shown in FIG. 7B to convert to the coordinates on the coordinate system of the note Nt, and calculates the coordinates (xtp, ypt). .
  • the coordinate system (xtp, ytp) of the designated position of the electronic pen 300 and the coordinate system of the notebook Nt are displayed on the display terminal 400.
  • the center of the left coil 211L is the origin and the straight line Ln connecting the center position of the left coil 211L and the center position of the right coil 211R is defined as the X axis, it can be displayed on the display terminal 400 as it is. .
  • the coordinates (xtp, ytp) after conversion are positions Pt when the upper left end of the display terminal 400 is (0, 0) and the upper right end is (xmax, 0).
  • the coordinates corresponding to are indicated. Note that “xmax” indicates the maximum value in the X-axis direction.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example in the case where the coordinates designated for the notebook Nt placed on the position detection sensor 101 are converted into the coordinates on the display unit of the display terminal 400.
  • FIG. 8A shows the display portion 401 of the display terminal 400.
  • FIG. 8B shows a case where the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted is placed on the position detection sensor 101 while being slightly tilted to the right.
  • FIG. 8C shows a case where the notebook Nt on which the paper clip 200 is mounted is placed on the position detection sensor 101 while being slightly tilted to the left.
  • the placement position of the note Nt on the position detection sensor 101 is also different.
  • the position P1 designated by the electronic pen 300 in FIG. 8B and the position P2 designated by the electronic pen 300 in FIG. 8C are the same position on the notebook Nt.
  • the coordinates of the position P1 shown in FIG. 8B are (xp1, yp1), which is shown in FIG.
  • the coordinates of the position P2 are different such as (xp2, yp2).
  • the coordinate conversion unit 111 ⁇ / b> A grasps how much the notebook Nt is inclined on the position detection sensor 101 (how many times the rotation angle is). Then, using the affine transformation, the coordinate information of the position designated on the tilted notebook Nt is represented by the coordinates designated for the notebook Nt placed straight on the position detection sensor 101. Convert to information. The converted coordinate information is further converted into coordinate information that matches the coordinate system of the note Nt.
  • the coordinate system of the note Nt means a coordinate system in which the center of the left coil 211L is the origin and the axes orthogonal to the horizontal direction H and the vertical direction V at the origin are the X axis and the Y axis.
  • the display on the display terminal 400 is displayed even if the placement position and the inclination (rotation angle) on the position detection sensor 101 are different. Can be converted to the same coordinates on the part. That is, as described above, when the position P1 in FIG. 8B and the position P2 in FIG. 8C are the same position on the notebook Nt, the placement position and inclination on the position detection sensor 101 ( Even if the rotation angle is different, it can be converted to the same coordinates indicating the position Pt in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example in which the handwriting recorded for the notebook Nt placed on the position detection sensor 101 is displayed on the display unit 401 of the display terminal 400.
  • the horizontal direction H of the position detection surface (horizontal plane) of the position detection sensor 101 is parallel to the upper side and the lower side of the notebook Nt.
  • a notebook Nt is placed.
  • 9A it is assumed that the character “abcd” is written with the electronic pen 300 in the horizontal direction with respect to the notebook Nt.
  • the coordinate information on the position detection sensor 101 detected by the position detection circuit 109 is subjected to coordinate conversion by the function of the coordinate conversion unit 111A of the control unit 111.
  • this coordinate conversion includes a rotation angle correction process using a rotation formula of affine conversion and a conversion process from the coordinate system of the position detection sensor 101 to the coordinate system of the note Nt.
  • an image corresponding to the character “abcd” written on the notebook Nt placed diagonally is also displayed horizontally on the display unit 401 of the display terminal 400. It is displayed as being written straight in direction H.
  • the handwriting information displayed on the display unit of the display terminal 400 is stored in the storage device 404 of the display terminal 400, the handwriting information stored in the storage device 404 is stored even when the notebook Nt is submitted to the teacher. It can be used by being displayed on the display unit of the display terminal 400. Therefore, it is possible to review without the note Nt.
  • the handwriting information can be managed at two locations of the notebook Nt and the storage device 404 of the display terminal 400, there is no problem in confirming the learning content even if the notebook Nt is lost.
  • the position detection circuit 109 that also functions as a placement position detection circuit detects the frequency of the signal from the paper clip and notifies the control unit 111 of the detection result. Based on the detection result of the frequency of the signal from the paper clip from the position detection circuit 109, the control unit 111 determines which subject the notebook placed on the position detection sensor 101 is. For this reason, the control unit 111 includes a memory (not shown) that stores data in which the frequency of the signal from the paper clip is associated with the subject.
  • the control unit 111 notifies the display terminal 400 and the teacher terminal 500 through the wireless communication unit 103 of the determination result of which subject the notebook placed on the position detection sensor 101 is.
  • the display terminal 400 or the teacher terminal 500 that has received the determination result displays an image of a ruled line or a square corresponding to the subject notebook indicated by the determination result on the display unit, and displays an image corresponding to the handwriting on the display unit.
  • the image displayed on the display terminal 400 or the teacher terminal 500 can also be made appropriate.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the cooperation with the display terminal 400 when using different paper clips for each subject.
  • FIG. 10A shows a case where a paper clip 200M for arithmetic is attached to the arithmetic note Nt1.
  • a signal having the first frequency f1 is transmitted from the coils 211LM and 211RM constituting the resonance circuit.
  • the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100 cooperate to make the paper clip
  • the frequency of the signal from 200M is f1
  • the determination result is notified from the position detection device 100 to the display terminal 400 by wireless communication.
  • the display terminal 400 displays the image of the arithmetic rule format of the horizontal ruled line on the display unit 401, and can superimpose and display the image corresponding to the handwriting.
  • FIG. 10B shows a case where a paper clip 200J for Japanese is attached to the Japanese language note Nt2.
  • a signal having the second frequency f2 is transmitted from the coils 211LJ and 211RJ constituting the resonance circuit. Therefore, when the Japanese language note Nt2 to which the paper clip 200J is mounted is placed on the position detection sensor 101, the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100 cooperate to make the paper clip.
  • the frequency of the signal from 200J is f2, and according to this, it can be determined that the national language note Nt2 is placed.
  • the determination result is notified from the position detection device 100 to the display terminal 400 by wireless communication.
  • the display terminal 400 displays an image in the Japanese note format of the vertical ruled line on the display unit 401, and an image corresponding to the handwriting can be displayed superimposed on the image.
  • FIG. 10C shows a case where a paper clip 200P for drawing paper is attached to drawing paper Nt3.
  • a signal having the third frequency f3 is transmitted from the coils 211LP and 211RP constituting the resonance circuit.
  • the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100 cooperate and the paper clip 200P. Therefore, it can be determined that the drawing paper Nt3 is placed.
  • the determination result is notified from the position detection device 100 to the display terminal 400 by wireless communication.
  • the display terminal 400 displays an image in the drawing paper note format in which the scroll range is expanded on the display unit 401, and an image corresponding to the handwriting can be displayed superimposed on the image.
  • a color palette PL for selecting a color to be used is displayed on the display unit 401, and a color to be used can be selected according to a user's touch operation such as a finger or a passive pen. Like that. Then, coloring can be performed by tracing a necessary portion with a finger or a passive pen. That is, a sketch can be performed on the drawing paper Nt3 and coloring can be performed on the display terminal 400. Note that an image that has been colored can be submitted by transmitting it from the display terminal 400 to the teacher terminal 500.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a part of the processing performed by the position detection device 100 from the type determination processing of the paper clip 200 to the handwriting coordinate conversion processing.
  • a process for detecting the placement position of the paper clip 200 and the designated position of the electronic pen 300 is performed by performing a so-called scanning process under the control of the control unit 111.
  • the scanning process while switching the loop coil of the position detection sensor 101, a transmission period in which a current is supplied to the loop coil and a signal is transmitted and a reception period in which the current supply is stopped and an external signal is received are alternately performed. Is a process for detecting the indicated position and the like.
  • the frequency of the placement position instruction signal from the paper clip 200 is different from the frequency of the position instruction signal from the electronic pen 300.
  • the paper clip 200 is used as a general term for various paper clips by subject. For this reason, it is assumed that the placement position instruction signal of various paper clips for each subject and the frequency of the position instruction signal of the electronic pen 300 are different without overlapping.
  • the position detection device 100 of this embodiment just after the power is turned on or when the placement of the paper clip 200 is not detected, only the placement processing of the paper clip 200 is performed. If the paper clip 200 is not placed on the position detection sensor 101, the notebook Nt to which the paper clip 200 is attached is not placed, and writing by the electronic pen 300 is not performed. This is because it is not necessary yet.
  • control unit 111 detects that the paper clip 200 is placed on the position detection sensor 101 based on the detection output from the position detection circuit 109. In this case, the control unit 111 executes the process shown in FIG. 11 so that the placement position detection process of the paper clip 200 and the instruction position detection process of the electronic pen 300 are performed at different times. That is, the detection processing of the placement position of the paper clip 200 and the detection processing of the indication position of the electronic pen 300 are performed in a time-sharing manner.
  • the control unit 111 when the placement of the paper clip 200 on the position detection sensor 101 is not detected, the control unit 111 only detects the placement position of the paper clip 200. Next, the control unit 111 receives signals from the left coil 211L and the right coil 211R of the paper clip 200 based on the detection output from the position detection circuit 109, and detects that the paper clip 200 is placed. Then, the process shown in FIG. 11 is executed.
  • control unit 111 identifies the frequency of a signal from, for example, the left coil 211L of the paper clip 200 based on the detection output from the position detection circuit 109. And the control part 111 discriminate
  • the control unit 111 can transmit to the display terminal 400 through the first wireless communication unit 103A, and transmit to the teacher terminal 500 through the second wireless communication unit 103B.
  • the display terminal 400 and the teacher terminal 500 can display on the display unit a format corresponding to the notebook Nt placed on the position detection sensor 101 from the position detection device 100.
  • the coordinate conversion unit 111A identifies the position of the left coil 211L and the position of the right coil 211R of the paper clip 200 based on the detection output from the position detection circuit 109, and the position of the left coil (the center of the left coil). Position) is set to the axial position (step S102). Next, as described with reference to FIG. 7A, the coordinate conversion unit 111A passes through the axial position and is a reference parallel to the horizontal direction H of the sensor surface of the position detection device 100 (the horizontal surface of the position detection sensor 101). A line FL is set (step S103).
  • the coordinate conversion unit 111A makes an angle (rotation) between the reference line FL, a straight line Ln connecting the center position of the left coil 211L and the center position of the right coil 211R. (Angle) is obtained (step S104).
  • the control unit 111 detects the position indicated by the electronic pen 300 based on the detection output from the position detection circuit 109 (step S105).
  • the coordinate conversion unit 111A functions to rotate the coordinates of the position indicated by the electronic pen 300 from the position detection circuit 109 using the angle ⁇ obtained in step S104 (FIG. 7B). ) To perform coordinate conversion of the indicated position (step S106).
  • step S106 as described with reference to FIG. 7C, the coordinate information obtained by the rotation process is converted into coordinate information corresponding to the coordinate system of the note Nt on which the paper clip 200 is mounted. Also do. Then, the coordinate information after the coordinate conversion is transmitted to the display terminal 400 and the teacher terminal 500 together with the pen pressure information from the pen pressure detection circuit 110 (step S107).
  • the transmission process of step S107 can be transmitted to the display terminal 400 through the first wireless communication unit 103A and transmitted to the teacher terminal 500 through the second wireless communication unit 103B.
  • the display terminal 400 and the teacher terminal 500 are provided with coordinate information and writing pressure information corresponding to the handwriting by the electronic pen 300 from the position detection device 100, and an image corresponding to the handwriting is displayed on the display terminal 400.
  • the display unit of the teacher terminal 500 is provided with coordinate information and writing pressure information corresponding to the handwriting by the electronic pen 300 from the position detection device 100, and an image corresponding to the handwriting is displayed on the display terminal 400.
  • control unit 111 detects the placement position of the paper clip 200 based on the detection output from the position detection circuit 109 (step S108), and determines whether or not it has been changed from the previous placement position. (Step S109). If it is determined in step S109 that the placement position of the paper clip 200 has not been changed, the processing from step S105 is repeated. That is, the detection of the designated position by the electronic pen 300, the coordinate conversion, and the transmission process to the display terminal 400 and the teacher terminal 500 are continuously performed.
  • step S109 when it is determined in step S109 that the placement position of the paper clip 200 has been changed (shifted), the processing from step S101 is repeated. As a result, the angle ⁇ of the rotation angle is obtained again, and the state in which coordinate conversion can be performed appropriately is maintained. Further, it is assumed that it is determined in the determination process in step S109 that the placement position of the paper clip 200 cannot be detected. In this case, since the paper clip 200 is not on the position detection sensor 101, the processing shown in FIG. 11 is terminated, and only the mounting position detection processing of the paper clip 200 is performed as described above. Like that. When it is detected that the paper clip 200 is placed on the position detection sensor 101, the process described with reference to FIG. 11 is performed again.
  • the learner's device configuration only needs to include the position detection device 100, the paper clip 200, and the electronic pen 300 provided on the desk, so that the learning environment is not greatly changed.
  • the teacher side can appropriately understand the learner's situation by providing the teacher terminal 500.
  • the handwriting recorded in the notebook can be confirmed through the display terminal 400, or the handwriting information can be stored and used as necessary. Therefore, even if the notebook in which the handwriting is recorded is submitted to the teacher, it can be reviewed using the handwriting information of the display terminal 400.
  • the handwriting information displayed on the teacher terminal 500 and the display terminal 400 is described in the notebook even when the notebook is placed on the position detection sensor 101 provided on the table top. Can be displayed as handwriting.
  • the paper clip 200 that sends a different placement position instruction signal for each subject, the type of the note placed on the position detection sensor 101 is appropriately grasped, and processing corresponding to the placed note is performed. It becomes possible to do.
  • the learning support system is configured by the position detection device 100, the paper clip 200, the electronic pen 300, the display terminal 400, and the teacher terminal 500, but is not limited thereto.
  • the display terminal 400 is not provided, and the learning support system may be configured by the position detection device 100, the paper clip 200, the electronic pen 300, and the teacher terminal 500.
  • the note type such as a subject is indicated by the frequency of the placement position instruction signal transmitted from the left coil 211L and the right coil 211R of the paper clip 200.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the left resonance circuit 213L and the right resonance circuit 213R are provided with an on / off switch and a control unit that controls the on / off switch. You may do it.
  • the position detection circuit 109 detects the on / off pattern of the placement position instruction signal and notifies the control unit 111 of this. If the control unit 111 is provided with a memory that stores a table in which on / off patterns and types of subjects are associated with each other, the control unit 111 can determine the type of the paper clip 200.
  • the paper clip for arithmetic and national language notes and the paper clip for drawing paper have different widths in the longitudinal direction. For this reason, for example, a paper clip with different distances (intervals) between the left coil 211L and the right coil 211R is formed for each subject. Then, in the position detection circuit 109 of the position detection device 100, the distance between the left coil 211L and the right coil 211R is detected, and the control unit 111 determines the type of the note on which the paper clip is attached according to this distance. You may make it discriminate
  • the detection of the indication position of the electronic pen 300 and the detection of the placement position of the paper clip 200 are alternately performed, but the detection frequency may be varied. That is, the frequency with which the paper clip 200 is moved on the position detection sensor 101 is considered to be significantly less than the frequency with which the position indicated by the electronic pen 300 is returned. Therefore, for example, the detection of the placement position of the paper clip 200 is performed at a rate of once for detection of the electronic pen 10 times, and the detection position of the paper clip 200 is detected by the electronic pen 300. It is also possible to perform it in a complete time division, such as always performing when detection is not performed.
  • the control can be performed by the control unit 111.
  • the paper clip 200 is not placed on the position detection sensor 101, the indication position is not detected by the electronic pen 300.
  • the present invention is not limited to this. If the paper clip 200 is not placed, the entire position detection sensor 101 may be displayed on the display terminal 400. That is, the handwriting written on the desk may be displayed as it is in the positional relationship on the desk.
  • the embodiment is a single paper clip 200, but a plurality of notes with the paper clip 200 may be placed on a desk.
  • a display on the display terminal 400 a notebook with handwriting left behind may be displayed with the electronic pen 300, or a display area may be divided and displayed corresponding to a plurality of paper clips.
  • an electronic pen equipped with an eraser can be prepared instead of the mechanical pencil unit or the ballpoint pen unit.
  • a position indication signal having a frequency different from that of an electronic pen provided with a mechanical pencil unit or a ballpoint pen unit is transmitted. Accordingly, it is assumed that the electronic pen 300 including the mechanical pencil unit and the electronic pen 300X including the ball pen unit loaded with the disappearing ink leave a handwriting on the notebook and erase it using the electronic pen including the eraser.
  • the type of electronic pen can be determined by the frequency of the position indication signal. Further, the position indicated by the electronic pen provided with the eraser is known by the position detection circuit 109, and the indicated position is an erase position based on the eraser. For this reason, the control unit 111 of the position detection apparatus 100 informs the display terminal 400 and the teacher terminal 500 that the electronic pen including the eraser is used and the coordinate information of the designated position of the electronic pen including the eraser. Send.
  • the coordinate information in this case is coordinate-transformed in the same manner as the handwriting coordinates described above.
  • the control part 403 can recognize an erasure position and can erase the erased portion of the displayed handwriting using the eraser. That is, it is possible to display an image corresponding to the handwriting and erase the handwriting erased by the eraser.
  • the position detection sensor 101 is described as being provided on the entire upper surface of the table top, but the present invention is not limited to this.
  • the position detection sensor 101 may be provided on the entire lower surface of the top plate of the desk, or when the top plate is configured by stacking a plurality of plates, the position detection sensor 101 is stacked. It may be provided so as to be sandwiched between any of the plates.
  • the top plate may be made of various materials that do not adversely affect signal transmission / reception. Further, a sensor may be incorporated in a desk mat placed on the desk.
  • the display unit 401 of the display terminal 400 used by a learner such as a child preferably has a smaller area than the sensor surface of the position detection sensor 101. This is for use on a desk.
  • a display unit such as a projector or a large-screen display uses a large-screen display device so that all learners can see the recorded information (handwriting information) in the notes of learners such as children. It is also possible to share the contents.
  • a specific on / off pattern of the position indication signal is transmitted as identification information from the electronic pen, and position detection is performed based on this identification information.
  • the apparatus 100 may be made to recognize what kind of electronic pen it is. Such recognition of identification information can also be performed through the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100.
  • the position detection device 100 is described as being provided for a desk for one person.
  • the present invention is not limited to this.
  • a so-called round table where a large number of participants sit around a large desk and discuss while taking notes. For this reason, you may make it provide the position detection apparatus which has a position detection sensor with a large sensor surface with respect to a big desk like a round table.
  • the participant can respond according to the frequency of the placement position instruction signal from the paper clip used by each participant.
  • Each can be identified. This identification process can also be performed through the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection apparatus 100.
  • Each participant displays an image corresponding to the handwriting recorded on a writing medium such as a notebook equipped with a paper clip that he / she owns on a display device on a large screen, and the information is shared with all the participants. While being able to discuss.
  • the width of the paper clip 200 has been described as being the same as the width when the notebook Nt is opened, but this is not a limitation.
  • the width of the paper clip 200 can be various lengths regardless of the width of the notebook. In this case, if the position where the paper clip 200 is attached to a writing medium such as a notebook or a piece of paper is determined, the loading on the position detection sensor 101 of the writing medium from the mounting position on the position detection sensor 101 of the paper clip 200 is determined. The position can be specified. Further, the lateral width of the paper clip 200 may be variable. When drawing a picture, it is considered that the size of the drawing paper and the like may be different, so a paper clip that can be extended in width according to the size may be used.
  • the paper clip 200 is described as an embodiment of the writing medium position indicating tool.
  • the present invention is not limited to this.
  • the writing medium position indicating tool for example, a seal-like configuration in which a resonance circuit composed of a coil and a capacitor is pasted, and this may be pasted on a notebook or a piece of paper.
  • the sheets may be attached one by one to the corners of the front cover and back cover of the notebook.
  • the writing medium position indicating tool for example, a paper weight structure including a resonance circuit composed of a coil and a capacitor is used, and this is used at, for example, the upper end of a notebook or paper piece placed on the position detection sensor 101. It may be.
  • the learning support system of the present invention can also be configured using an active electrostatic coupling (AES (Active Electrostatic)) position detection device, an electronic pen, and a paper clip.
  • AES Active Electrostatic
  • the electronic pen transmits a signal from an oscillation circuit mounted on the electronic pen and receives it by a position detection device to detect the indicated position and writing pressure. It is.
  • a transmission conductor is provided in the vicinity of the transmission circuit and the pen tip, and a position indication signal including information for notifying the writing pressure is transmitted from the transmission electrode. What is necessary is just to provide the structure to do.
  • a position detection sensor is configured by laminating a linear conductor electrode arranged in a horizontal direction and a linear conductor electrode arranged in a vertical direction. Then, the electrodes of the position detection sensor are sequentially switched to detect the electrode receiving the signal, and the pointing position is detected according to the position of the electrode receiving the position pointing signal from the electronic pen. Further, the pen pressure is detected from information included in the received signal.
  • the paper clip is not provided with a resonance circuit, but instead of the signal oscillation circuit, the left coil 211L and the right coil 211R, a left transmission conductor and a right transmission conductor are provided, and these transmission conductors are connected to the oscillation circuit.
  • the mounting position instruction signal is transmitted. Then, in the position detection device, the placement position of the paper clip and the placement position of the writing medium on which the paper clip is mounted may be detected in the same manner as in the case of detecting the instruction with the AES electronic pen. .
  • the conversion processing of the coordinate information of the indicated position by the electronic pen is the same as in the above-described embodiment. Just do it. That is, the coordinate information conversion process is the same as in the case of a learning support system configured using an EMS position detection device, an electronic pen, and a paper clip.
  • the electronic pen 300 pencil unit 301A and the ballpoint pen unit 301B of the electronic pen 300X are realized as the function of the electronic pen handwriting forming unit.
  • the function of the electronic pen position indication signal transmitter is realized by a resonance circuit including a coil L and a resonance capacitor Cf.
  • the function of the placement position instruction signal transmission unit of the writing medium position indicating tool in the claims is that the left resonance circuit 213L including the left coil 211L and the left capacitor 212L of the paper clip 200, the right coil 211R, and the right including the right capacitor 212R.
  • a resonance circuit 213R is realized.
  • the position detection sensor unit of the position detection device 100 realizes the function of the position detection sensor unit of the claim position detection device, and the placement position detection circuit unit and the indicated position detection circuit unit of the position detection device of the claim
  • the function is realized mainly by the position detection circuit 102 of the position detection apparatus 100.
  • the function of the coordinate conversion unit of the position detection device in the claims is realized by the coordinate conversion unit 111A of the position detection device 100.
  • the functions of the first transmission unit, the second transmission unit, the recognition result transmission unit, the third transmission unit, and the fourth transmission unit of the position detection device according to the claims are the wireless communication unit 103 of the position detection device 100. Is realized.
  • the function of the identification information detection unit of the position detection device according to the claims is realized by the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100. Further, the function of the detection control unit of the position detection device according to the claims is realized by the control unit 111 of the position detection device 100. Further, the function of the erasure instruction position detection circuit unit of the claim position detection device is realized by the position detection circuit 109 and the control unit 111 of the position detection device 100, and the second coordinate conversion unit of the claim position detection device. This function is realized by the coordinate conversion unit 111A of the position detection apparatus 100.
  • the functions of the first receiving unit, the second receiving unit, the recognition result receiving unit, the third receiving unit, and the fourth receiving unit of the display device according to the claims are the first and second functions of the display terminal 400 and the teacher terminal 500.
  • the wireless communication unit 406 and the antenna 406A, the second wireless communication unit 407, and the antenna 407A are realized.
  • the function of the display control part of the display apparatus of a claim is implement
  • the functions of the first determination unit and the second determination unit of the claimed display device are realized by the display terminal 400 and the control unit 403 of the teacher terminal 500.
  • the function of the erasure control unit of the display device is realized by the control unit 403 of the display terminal 400 and the teacher terminal 500.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Position detection apparatus, 101 ... Position detection sensor, 101X ... X-axis direction loop coil group, 101Y ... Y-axis direction loop coil group, 102 ... Position detection circuit, 103 ... Wireless communication part, 103A ... 1st wireless communication part, 103B ... second wireless communication unit, AT1, AT2 ... antenna, 104 ... oscillator, 105 ... current driver, 106 ... selection circuit, 107 ... switching connection circuit, 108 ... reception amplifier, 109 ... position detection circuit, 110 ... writing pressure Detection circuit, 111 ... control unit, 111A ... coordinate conversion unit, 200, 200M, 200J, 200P ... paper clip, 210 ...

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Abstract

児童などの学習者の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。ペーパークリップ（２００）は、載置位置指示信号を送信する。電子ペン（３００）は、筆跡が記録でき、かつ、位置指示信号を送信する。位置検出装置（１００）は、ペーパークリップ（２００）からの載置位置指示信号に基づき、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）上の位置を把握し、ノート（Ｎｔ）に電子ペン（３００）により記録された筆跡に応じた座標情報を座標変換して、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）、教師端末（５００）に表示する。

Description

学習支援システム
　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、
　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。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、
    　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、
    　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いることを特徴とする学習支援システム。
  7. 　請求項６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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
  13. 　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。
  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。
  15. 　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。
  16. 　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。
     
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