座標入力装置

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【発明の名称】	座標入力装置
【発明者】	【氏名】友松義継【氏名】金野由之
【要約】	【課題】ペンやイレーサ等の筆記具の属性を識別しつつ、位置座標読み取り用としてはＡＭ成分を含まない交番磁界を発生させて、座標読み取りボードにおける筆記具の位置の検出精度を向上する。【解決手段】ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、該センスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、該座標読み取りボードに押し当てることにより所定の周波数の交番磁界を発生させる発振コイルを備えている筆記具とを備えた座標入力装置において、前記筆記具は、ＣＲ発振回路６９ｂと、ＬＣ発振回路６９ａと、パワーオン検出回路６９ｃとから構成され、前記パワーオン検出回路６９ｃは、パワーオンを検出した直後の所定の期間だけＣＲ発振回路６９ｂによる発振を有効化する様に構成されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、該センスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、該座標読み取りボードに押し当てることにより所定の周波数の交番磁界を発生させる発振コイルを備えている筆記具とを備えた座標入力装置において、前記筆記具は、前記座標読み取りボードに押し当ててから所定の期間だけ当該筆記具の属性を示す筆記具識別信号を送出し、その後は筆記具識別信号のない信号を送出する様に構成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、前記座標読み取りボードに押し当てた直後の所定の期間だけ当該筆記具の属性を示すＦＳＫ変調信号を送出し、その後はＦＳＫ変調のない信号を送出する様に構成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、矩形波発生回路と、正弦波発生回路と、電源のオンオフ回路とから構成され、前記電源のオンオフ検出回路は、パワーオンを検出してから所定の期間だけ矩形波発生回路による発振を有効化する様に構成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、ＣＲ発振回路と、ＬＣ発振回路と、パワーオン検出回路とから構成され、前記パワーオン検出回路は、パワーオンを検出した直後の所定の期間だけＣＲ発振回路による発振を有効化する様に構成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、ＬＣ発振回路と、ＣＰＵとから構成され、前記ＣＰＵは、パワーオン直後の所定の期間だけＦＳＫ変調をかけた信号を送出するための変調周波数制御を行う様に構成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項６】ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、該センスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、該座標読み取りボードに押し当てることにより所定の周波数の交番磁界を発生させるコイルを備えている筆記具とを備えた座標入力装置において、前記座標読み取りボードは、前記筆記具によって押し当てられてから所定の期間だけＦＳＫの復調を行うことを特徴とする座標入力装置。
【請求項７】請求項６記載の座標入力装置において、前記所定の期間は、前記筆記具の属性判定が可能となる少なくともＦＳＫ変調周波数の１．５周期であるように構成されていることを特徴とする座標入力装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に係り、詳しくは、ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、このセンスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、この座標読み取りボードに押し当てることにより交番磁界を発生させる筆記具（ペン、イレーサ等）とを備えた座標入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子黒板などに利用される電磁誘導方式の座標入力装置では、例えば、位置指示器であるペンを備え、このペン内に、その位置を指示するための特定の発信周波数で交番磁界を発生する電磁コイルを内蔵したものがある。一方、受信側から交番磁界を発生させて、位置指示器には電源を有さないセンスコイルを備えて、その位置を指示するものもある。しかし、ペン側に電源と交番磁界を発生する電磁コイルを設けることにより、強い信号を出力して、ノイズに強く読み取り精度の高い電子黒板とすることができる。さらに、かかる電子黒板では、発生させる交番磁界の周波数を特定周波数で変調することにより、ペンの色や太さなどの属性を受信側に伝えることも可能である。
【０００３】この交番磁界を発生させるための発振回路６００として、例えば、図２４に示す回路が用いられている。この発振回路６００は、主に、ＬＣ発振回路６９０ｃと、ＦＳＫ回路６９０ｄと、ＣＲ発振回路６９０ｅとにより構成されている。ここで、ＣＲ発振回路６９０ｅは、ペンの色や太さなどを区別するために、その属性毎に異なる変調周波数を発生させる回路である。また、ＬＣ発振回路６９０ｃは、ＣＲ発振回路６９０ｅから発振された信号を搬送する搬送波Ｓ１００（図２６及び図２７参照）を発振するための回路である。また、ＦＳＫ回路６９０ｄは、ＬＣ発振回路６９０ｃの発信周波数をＣＲ発振回路６９０ｅの変調周波数によってＦＳＫ（ＦｒｅｋｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調するための回路である。
【０００４】具体的に、発振回路６００は、ＣＲ発振回路６９０ｅからロウ信号が出力される間は、ＦＳＫ回路６９０ｄのＮ－ＭＯＳ電界効果トランジスタＦＥＴ１００がオフされるので、図２５（ａ）に示す回路となり、周波数ｆｃ１００（＝１／［２π｛Ｌ１・Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）｝^１／２］）で発振する。一方、ＣＲ発振回路６９０ｅからハイ信号が出力される間は、ＦＳＫ回路６９０ｄは、図２５（ｂ）に示すように、ＦＳＫ回路６９０ｄのコンデンサＣ３００がコンデンサＣ２００と並列接続された回路となり、周波数ｆｃ２００（＝１／［２π｛Ｌ１・Ｃ１・（Ｃ２＋Ｃ３）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝^１／２］）で発振する。このように搬送波の周波数を変調することにより、交番磁界の周波数を変調させて、ペンの色や太さなどの属性を受信側に伝えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２６に示すように、発振回路６００から出力される搬送波Ｓ１００の振幅は、ＦＳＫ回路６９０ｄの電界効果トランジスタＦＥＴ１００がオンしている場合とオフしている場合とでは異なるという問題点がある。電界効果トランジスタＦＥＴ１００がオンしている場合の振幅ＶＨ１００と、オフしている場合の振幅ＶＬ１００とは、ＶＨ１００がＶＬ１００よりも大きいという関係を有するので、ＣＲ発振回路６９０ｅの発信周期Ｔ１００毎に、搬送波Ｓ１００の振幅は変化して、ＡＭ成分が発生する。図２７に示す様にかかる搬送波Ｓ１００にＡＭ成分が含まれていると、受信側の読み取り精度が低下して、電子黒板におけるペンの検出位置を誤ってしまうおそれがある。
【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ペンやイレーサ等の筆記具の属性を識別しつつ、位置座標読み取り用としてはＡＭ成分を含まない交番磁界を発生させて、座標読み取りボードにおける筆記具の位置の検出精度を向上することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するためになされた請求項１記載の座標入力装置は、ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、該センスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、該座標読み取りボードに押し当てることにより所定の周波数の交番磁界を発生させる発振コイルを備えている筆記具とを備えた座標入力装置において、前記筆記具は、前記座標読み取りボードに押し当ててから所定の期間だけ当該筆記具の属性を示す筆記具識別信号を送出し、その後は筆記具識別信号のない信号を送出する様に構成されていることを特徴とする。
【０００８】この請求項１記載の座標入力装置によれば、筆記具を座標読み取りボードに押し当ててから所定の期間だけ当該筆記具の属性を示す筆記具識別信号を送出し、その後は筆記具識別信号のない信号を送出する。座標読み取りボード側では、筆記具識別信号を送出している間に、筆記具の属性を識別する。この間は、筆記具から送出される信号にはＡＭ成分が存在する。しかし、その後、筆記具識別信号のない信号を送出する様になった後は、ＡＭ成分のない信号に基づいて、正確に筆記具の位置座標を読み取ることができる様になる。
【０００９】また、請求項２の座標入力装置は、請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、前記座標読み取りボードに押し当てた直後の所定の期間だけ当該筆記具の属性を示すＦＳＫ変調信号を送出し、その後はＦＳＫ変調のない信号を送出する様に構成されていることを特徴とする。
【００１０】この請求項２の座標入力装置によれば、筆記具は、座標読み取りボードに押し当てた直後の所定の期間だけ当該筆記具の属性を示すＦＳＫ変調信号を送出し、その後はＦＳＫ変調のない信号を送出する。従って、筆記具を座標読み取りボードに押し当てた直後の短い期間だけ送出されるＦＳＫ変調信号に基づいて、当該筆記具の属性を識別し、その後は、ＦＳＫ変調のない信号に基づいてＡＭ成分の影響を受けることなく正確に筆記具の位置座標を読み取ることができる様になる。
【００１１】また、請求項３の座標入力装置は、請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、矩形波発生回路と、正弦波発生回路と、電源のオンオフ回路とから構成され、前記電源のオンオフ検出回路は、パワーオンを検出してから所定の期間だけ矩形波発生回路による発振を有効化する様に構成されていることを特徴とする。
【００１２】この請求項３の座標入力装置によれば、筆記具が座標読み取りボードに押し当てられて電源オンが検出されてから所定の期間だけ矩形波発生回路による発振を有効化し、その後は矩形波発生回路による発振を無効化する。この結果、筆記具を座標読み取りボードに押し当てた直後の矩形波発生回路による発振が有効化されている間に筆記具の属性を識別し、矩形波発生回路による発振が無効化された後は、ＡＭ成分のない正弦波に基づいて、精度よく筆記具の位置座標を読み取ることができる様になる。
【００１３】また、請求項４の座標入力装置は、請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、ＣＲ発振回路と、ＬＣ発振回路と、パワーオン検出回路とから構成され、前記パワーオン検出回路は、パワーオンを検出した直後の所定の期間だけＣＲ発振回路による発振を有効化する様に構成されていることを特徴とする。
【００１４】この請求項４の座標入力装置によれば、パワーオン検出回路がパワーオンを検出した直後の所定の期間だけＣＲ発振回路による発振を有効化することにより、変調のかかった信号に基づいて筆記具の属性を識別し、その後はＣＲ発振回路による発振を無効化し、ＬＣ発振回路による発振だけを有効なものとするので、ＡＭ成分のない信号に基づいて、精度良く筆記具の位置座標を読み取ることができる様になる。
【００１５】また、請求項５の座標入力装置は、請求項１記載の座標入力装置において、前記筆記具は、ＬＣ発振回路と、ＣＰＵとから構成され、前記ＣＰＵは、パワーオン直後の所定の期間だけＦＳＫ変調をかけた信号を送出させる様に変調周波数制御を行う様に構成されていることを特徴とする。
【００１６】この請求項５の座標入力装置によれば、ＣＰＵは、パワーオン直後の所定の期間だけＦＳＫ変調をかけた信号を送出させる様に変調周波数制御を行い、その後はＦＳＫ変調のかかっていないＬＣ発振回路からの発振信号のみを送出する状態とする。この結果、パワーオン直後のＦＳＫ変調のかかった信号に基づいて筆記具の属性を識別することができ、その後はＦＳＫ変調のない信号に基づいて精度良く筆記具の位置座標を識別することができる様になる。
【００１７】また、請求項６の座標入力装置は、ＸＹ方向に複数のセンスコイルが敷設され、該センスコイルが交番磁界と磁気結合することにより座標を読み取る座標読み取りボードと、該座標読み取りボードに押し当てることにより所定の周波数の交番磁界を発生させるコイルを備えている筆記具とを備えた座標入力装置において、前記座標読み取りボードは、前記筆記具によって押し当てられてから所定の期間だけＦＳＫの復調を行うことを特徴とする。
【００１８】この請求項６の座標入力装置によれば、座標読み取りボードによるＦＳＫ復調は、筆記具によって押し当てられてから所定の期間だけしか行わないので、処理の負荷が軽減されるという効果がある。
【００１９】また、請求項７の座標入力装置は、請求項６記載の座標入力装置において、前記所定の期間は、前記筆記具の属性判定が可能となる少なくともＦＳＫ変調周波数の１．５周期であるように構成されていることを特徴とする。
【００２０】この請求項７の座標入力装置によれば、筆記具の属性判定が可能となる少なくともＦＳＫ変調周波数の１．５周期を属性判定に用いることで、確実に筆記具の属性を判定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の座標入力装置を、好ましい実施の形態である電子黒板１により説明する。この説明で、電子黒板１とは、筆記具であるペン６０により座標読み取りボードである筆記パネル１０の筆記面２１ａ上に手書き文字や図形などを描くと、ペン６０の筆記面２１ａ上の位置を、筆記パネル１０の内部に敷設した複数のセンスコイル２３により磁気結合して、その座標を読み取るものをいう。
【００２２】図１は、電子黒板１の主要構成を示す外観斜視図である。図１に示す様に、電子黒板１には、筆記パネル１０と、筆記面２１ａに筆記を行うためのペン６０と、筆記された軌跡及びその軌跡を示すデータを消去するためのイレーサ４０とが備えられている。筆記パネル１０には、枠状のフレーム１１が設けられている。そして、このフレーム１１に、筆記パネル本体２０が組み込まれている。フレーム１１の前面下端には、その下端に沿って板状の台１２が組み込まれている。台１２の上面には、ペン６０を差して収容するための複数の凹部１２ａが形成されている。そして、この凹部１２ａの右側には、イレーサ４０などを置くための平面部１２ｂが形成されている。
【００２３】フレーム１１の前面右側には、操作部３０が設けられている。この操作部３０には、操作音や警告音等の音を再生するスピーカ３１と、筆記面２１ａに筆記された内容を示すデータ（以下、「筆記データ」という。）を記憶したページ数を７セグメントのＬＥＤによって表示するページ表示ＬＥＤ３２と、押す毎に１ページずつ戻るページ戻りボタン３３と、押す毎に１ページずつ送るページ送りボタン３４と、押す毎に記憶されている筆記データを１ページずつ消去する消去ボタン３５と、記憶されている筆記データをプリンタ２００（図２参照）へ出力するために押すプリンタ出力ボタン３６と、記憶されている筆記データをパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１００（図２参照）へ出力するために押すＰＣ出力ボタン３７と、ペン６０の電池切れを報知する電池切れ報知用ＬＥＤ３９と、この電子黒板１を起動するために押す電源ボタン３８とが設けられている。
【００２４】フレーム１１の前面下部には、この電子黒板１の電源となる単２乾電池１４ａを４本収容するバッテリーケース１４が設けられている。そして、このバッテリーケース１４の前面には、蓋１４ｂが開閉可能に取り付けられている。バッテリーケース１４の右側には、スピーカ３１のボリューム調節つまみ１３ｃが設けられ、さらにその右側にはコネクタ１３ｂ，１３ａが設けられている。図２は、電子黒板１にＰＣ１００とプリンタ２００とを接続した状態を示す図である。この図２に示すように、コネクタ１３ｂには、プリンタ２００と接続された接続ケーブル２０４のプラグ２０２が接続され、コネクタ１３ａには、ＰＣ１００と接続された接続ケーブル１０４のプラグ１０２が接続される。かかる接続により、電子黒板１の筆記面２１ａに筆記された内容を示す筆記データをＰＣ１００へ出力して、ＰＣ１００のモニタ１０３に表示したり、あるいは、筆記データをプリンタ２００へ出力して、印刷用紙２０３に印刷することができる。
【００２５】また、図１に示すようにフレーム１１の裏面上端の両端部には、この電子黒板１を壁に掛けるための金具１５，１５が取り付けられている。ここで、本実施の形態の筆記面２１ａの高さＨ１は９００ｍｍであり、幅Ｗ１は６００ｍｍである。また、フレーム１１及び台１２は、ＰＰ（ポリプロピレン）等の合成樹脂により軽量に形成されており、電子黒板１の総重量は１０ｋｇ以下である。
【００２６】次に、筆記パネル本体２０の構造について図３を参照して説明する。図３は、筆記パネル本体２０の各構成部材を示す説明図である。筆記パネル本体２０は、筆記面２１ａを構成する筆記シート２１と、板状のパネル２２と、センスコイル２３が敷設された枠形状の取り付けパネル２４と、板状のバックパネル２５とを順に積層した構造を有している。この実施の形態では、筆記シート２１は、張り合わされたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムにより厚さ０．１ｍｍに形成されており、パネル２２は、アクリル樹脂、ＡＢＳ（アクリルニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）等により厚さ３．０ｍｍに形成されている。また、取り付けパネル２４は、発泡スチロール等の発泡樹脂製材料により厚さ４０ｍｍに形成されており、バックパネル２５は、アルミニウム等の導電性材料により厚さ１．０ｍｍに形成されている。なお、筆記パネル本体２０の各端部を挟持するフレーム１１（図１参照）の全体の厚さは５０ｍｍである。
【００２７】次に、図４を参照して、センスコイル２３の構成について説明する。図４（ａ）は、図３に示すセンスコイル２３の構成を一部省略して示した説明図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すセンスコイル２３の幅及び重ねピッチを示す説明図である。なお、以下の説明では、センスコイル２３のうちＸ軸方向に配列されたセンスコイルをＸコイルと称し、Ｙ軸方向に配設されたセンスコイルをＹコイルと称している。また、図４（ａ）では、各センスコイル２３の重なり方を見易くするために、各センスコイル２３の重なり部分に僅かな隙間を設けて図示しているが、実際にはこの隙間はない。
【００２８】図４（ａ）に示す様に、Ｘ軸方向には、ペン６０及びイレーサ４０の（Ｘ，Ｙ）座標のＸ座標を検出するためのＸコイルがｍ本（Ｘ１～Ｘｍ）配設されており、また、Ｙ軸方向には、Ｘコイルと直交して、Ｙ座標を検出するためのＹコイルがｎ本（Ｙ１～Ｙｎ）配設されている。Ｘコイルの各端子２３ａは、後述するＸコイル切替え回路５０ａに接続されており、Ｙコイルの各端子２３ｂは、後述するＹコイル切替え回路５０ｂに接続されている（図７参照）。Ｘコイル及びＹコイルは、それぞれ略矩形状に形成されており、矩形部分の長辺の長さは、それぞれＰ２Ｙ，Ｐ２Ｘとされている。
【００２９】図４（ｂ）に示す様に、Ｘコイルの矩形部分の短辺の長さは、幅Ｐ１に形成され、隣接するＸコイルは、幅Ｐ１の１／２ピッチでそれぞれ重ねられている。同様に、Ｙコイルの矩形部分の短辺の長さもそれぞれ幅Ｐ１に形成されており、隣接するＹコイルは、幅Ｐ１の１／２ピッチでそれぞれ重ねられている。この実施の形態では、Ｐ１＝５０ｍｍ、Ｐ２Ｘ＝６８０ｍｍ、Ｐ２Ｙ＝９８０ｍｍである。また、ｍ＝２２、ｎ＝３４である。さらに、Ｘコイル及びＹコイルは、共に表面に絶縁皮膜層（例えば、エナメル層）を有する直径０．３４５ｍｍの銅線により形成されている。
【００３０】次に、図５及び図６を参照して、筆記面２１ａ上のペン６０の位置座標の検出方式について説明する。図５（ａ）は、Ｘコイル（Ｘ１～Ｘ３）の一部を示す説明図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＸコイル（Ｘ１～Ｘ３）に発生する電圧と幅方向の距離との関係を示すグラフであり、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すＸコイル（Ｘ１～Ｘ３）の相互に隣接するセンスコイル間の電圧差を示すグラフである。また、図６（ａ）は、位置座標テーブルをグラフ化して示す説明図であり、図６（ｂ）は、位置座標テーブルの説明図であり、図６（ｃ）は、各Ｘコイルから検出した検出値の記憶状態を示す説明図である。なお、図５（ａ）では、Ｘコイル（Ｘ１～Ｘ３）の重なり方を見易くするために、その重なり部分に僅かな隙間を設けて図示している。
【００３１】コイル幅Ｐ１は５０ｍｍであるから、Ｐ１・１／４＝１２．５ｍｍである。図５（ｃ）において、電圧差（ｅｘ１－ｅｘ２）の特性を示す部分（実線で描いた部分）を８ｂｉｔのデジタルデータに変換すると、図６（ａ）に示すグラフが得られる。このグラフをテーブル形式に変換したものが、図６（ｂ）に示す位置座標テーブル５８ａである。この位置座標テーブル５８ａは、ＲＯＭ５８（図７参照）に記憶されており、ペン６０の位置座標の演算に用いられる。
【００３２】よって、例えば、ペン６０が点Ｑ２に存在する場合、電圧差（ｅｘ１－ｅｘ２）を検出し、その検出結果に基づいて位置座標テーブル５８ａを参照することにより、中心Ｃ１から点Ｑ２までの距離△Ｘ１がわかるので、点Ｑ２のＸ座標を求めることができるのである。なお、位置座標の算出の際に基準となるＸコイルは、図６（ｃ）に示す電圧値記憶エリア５９ａを用いて、次のように決定される。即ち、すべてのＸコイル（Ｘ１～Ｘｍ）をスキャンして、そのスキャンした電圧値ｅ１～ｅｍを電圧値記憶エリア５９ａに一旦記憶する。そして、記憶された電圧値ｅ１～ｅｍの中から最大の電圧値を示すＸコイルを、位置座標の基準となるＸコイルとするのである。上述した事例では、かかる処理によって、Ｘ１のＸコイルが位置座標の基準とされている。
【００３３】図７を参照して、電子黒板１の主な電気的構成を、基本的な座標読み取り処理と合わせて説明する。図７は、電子黒板１の電気的構成を示したブロック図である。なお、本実施の形態における読み取り処理の詳細は、フローチャートと共に後述する。ここでは、本実施の形態の電子黒板１が実行する座標検出処理の概念だけを説明する。
【００３４】制御部２に設けられたＣＰＵ５６は、Ｘコイル（Ｘ１～Ｘｍ）を順に選択するコイル選択信号を入出力回路（Ｉ／Ｏ）５３を介してＸコイル切替え回路５０ａに出力することにより、Ｘコイル（Ｘ１～Ｘｍ）のスキャンを行う。ペン６０から発生した交番磁界と、いずれかのＸコイルとの磁気結合によって発生した信号は、増幅器５０ｃによって増幅され、その増幅信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５０ｄによって不要な帯域が濾波され、振幅検波回路５１によって振幅検波される。その振幅検波された信号は、Ａ／Ｄ変換回路５２によって振幅、つまり電圧値に対応したデジタル信号に変換され、入出力回路（Ｉ／Ｏ）５３を介してＣＰＵ５６に入力される。
【００３５】一方、ＣＰＵ５６は、ペン６０が筆記面２１ａに押圧された直後に所定の短期間（例えば、ペン検出後の１ないし２スキャン時間）だけペン６０から発振されるＦＳＫ変調波に基づいて、バンドパスフィルタ５０ｄから出力された信号をリミッタ回路５４によって方形波のリミッタ出力信号に変換し、その後、ＦＳＫ復調回路５５に出力することにより、ペン属性（ペンの太さや色の情報）を判定する。その後は、上述した様に、Ａ／Ｄ変換回路５２から入力されるデジタル信号に基づいて、以下の様に座標位置演算を実行する。即ち、ＣＰＵ５６は、Ｘコイル（Ｘ１～Ｘｍ）をスキャンして入力されたデジタル信号によって示されるそれぞれの電圧値を、ＲＡＭ５９のＸコイル用の電圧値記憶エリア５９ａ（図６（ｃ）参照）に順次記憶していく。そして、ＣＰＵ５６は、ＲＡＭ５９に記憶された各電圧値に基づいてペン６０のＸ座標を演算する。
【００３６】ペン６０のＸ座標の演算が完了したら、各Ｙコイル（Ｙ１～Ｙｎ）のスキャンを実行し、各Ｙコイルから検出した電圧値をＲＡＭ５９のＹコイル用の電圧値記憶エリアに記憶する。そして、ＣＰＵ５６は、前述のＳ３０８におけるＸ座標の演算と同じ手法を用いて、ペン６０のＹ座標を演算する。
【００３７】そして、先に判定したペン属性は、ペン６０のＸ座標、Ｙ座標と対応付けて、ＲＡＭ５９の所定のエリアに記憶される。
【００３８】また、ＣＰＵ５６は、操作部３０に設けられた各種ボタン（図１参照）の操作により発生するスイッチング信号をＩ／Ｆ回路５７を介して取り込み、ＲＡＭ５９に格納されている位置座標データを記憶するページをページ単位で戻したり、送ったり、あるいは位置座標データをページ単位で消去する等のページ処理を実行する。また、ＣＰＵ５６は、操作部３０に設けられた各種ボタンが押された際に発生するスイッチング信号に基づいて音声回路３１ａを動作させて、スピーカ（ＳＰ）３１から「ピー」、「ピッ」等の操作音を発声させる。
【００３９】次に、図８を参照して、ペン６０の構成を説明する。図８は、ペン６０の内部構造を示した側断面図である。図８に示す様に、ペン６０には円筒形状の胴体部６１ａと、この胴体部６１ａの後端に着脱可能に取り付けられた蓋６１ｃとが設けられている。胴体部６１ａの内部には、コイルＬ１と、矢印Ｆ２で示す方向に取り出し可能なインクカートリッジ６３と、このインクカートリッジ６３に挿入されたペン先６２と、回路基板６９と、この回路基板６９に電流を供給する電源である電池７０とが設けられている。このコイルＬ１は、内径が１５ｍｍ程度であり、直径１５ｍｍ程度で２００回巻きされた長さの銅線により環状に形成されている。また、コイルＬ１は、筆記面２１ａ（図１参照）と当接するペン先６２の先端から２０ｍｍ程度離して配置されている。
【００４０】次に、図９を参照して、ペン６０の回路基板６９の構成を説明する。回路基板６９は、大きく分けて、ＬＣ発振回路６９ａと、ＣＲ発振回路６９ｂと、パワーオン検出回路６９ｃとにより構成されている。ＬＣ発振回路６９ａは、コイルＬと、このコイルＬの両端に位置する様に配設されて他端を接地されているコンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬの両端に接続されるＩＣ１と、同じくコイルＬの両端に接続される抵抗Ｒ４とを備えている。ＣＲ発振回路６９ｂは、直列に接続されるＩＣ２，ＩＣ３と、このＩＣ２とＩＣ３の中間に一端を接続される可変抵抗器Ｒ１と、この可変抵抗器Ｒ１と直列に接続される抵抗器Ｒ２と、一端をＩＣ３の出力端に接続されると共に他端を抵抗器Ｒ２に接続されているコンデンサＣ４と、一端をＩＣ２の入力端に接続されると共に他端を抵抗器Ｒ２に接続されている抵抗器Ｒ５とを備えている。このＣＲ発振回路６９ｂは、ペン６０の色や太さなどのペン属性を区別するために、その属性毎に異なる変調周波数を発振させる回路である。また、パワーオン検出回路６９ｃは、ＩＣ４と、このＩＣ４の出力端に一方の入力端を接続されると共に前述のＣＲ発振回路６９ｂのＩＣ３の出力端にもう一方の入力端を接続されるＩＣ５と、ＩＣ４の入力端に一端を接続されると共に他端を接地されているコンデンサＣ６と、同じくＩＣ４の入力端に入力端を接続されるダイオードＤと、このダイオードＤの出力端及びＩＣ４の入力端に両端を接続される抵抗器Ｒ６とを備えている。そして、ダイオードＤの出力端は、電池７０と回路基板６９とをオンオフするスイッチＳＷに接続されている。また、ＩＣ５の出力端には電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート端子が接続され、この電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン端子にはコンデンサＣ３の一端が接続されている。なお、このコンデンサＣ３の他端はコンデンサＣ１の一端と接続されており、ＦＥＴ１がオンの場合にＣ１，Ｃ３が並列接続の状態になる様に構成されている。
【００４１】回路基板６９が図９に示す通りの構成となっている結果、ペンダウンによってパワーオンすると、Ｃ６がＲ６を通して徐々に充電されるため、この間はＩＣ５の出力がハイとなっており、回路基板６９は、ＣＲ発振回路６９ｂの発振周期に応じてＦＳＫ変調がかかった信号を送出する。そして、回路基板６９は、一定期間（Ｃ６とＲ６とで決まる）経過すると、ＩＣ５の出力がロウとなるため、ＦＥＴ１が常時オフ状態となり、ＦＳＫ変調がかからずＡＭ成分のない信号を送出する様になる。ここで、ＦＳＫ変調がかかった信号を送出する期間は、ペンの属性判定ができることが重要であり、ＣＲ発振回路によって周波数の切り換えが行われるのを少なくとも３度検出する必要がある。すなわち、ある周波数から別の周波数に切り替わり再びはじめの周波数の信号を送出するまでの期間を変調周波数の１周期とすると、ペンは少なくとも１．５周期に相当するＦＳＫ変調がかかった信号を送出する。なお、本実施の形態では、このＦＳＫ変調がかかった信号を送出する期間がパワーオン後約１３ｍｓｅｃ（ＣＰＵ５６による１～２スキャンの時間）という短い期間になる様に、Ｒ６及びＣ６の容量を定めてある。
【００４２】一方、ペンアップになると、スイッチＳＷがオフとなって回路全体への電力供給が遮断されるため、回路基板６９から信号が送出されなくなる。そして、Ｃ６にたまった電荷は、ダイオードＤを通して急速に放電される。
【００４３】次に、ＣＰＵ５６により実行される制御処理について図１０のフローチャートに基づいて説明する。ＣＰＵ５６は、まずＸコイルをスキャンする（Ｓ３０２）。続いて、Ｙコイルをスキャンする（Ｓ３０４）。そして、Ｓ３０２，Ｓ３０４のスキャン結果に基づいてペンを検出したか否かを判断する（Ｓ３０６）。具体的には、Ｘコイルスキャン及びＹコイルスキャンの結果、所定のしきい値を越える電圧値を検出した場合にペン検出と判断する。ペンを検出した場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、ペンの属性を記憶しているか否かを判断する（Ｓ３０８）。ここで、初めてペンを検出した場合には、ペン属性を記憶していないので（Ｓ３０８：ＮＯ）、ＦＳＫ復調回路５５の値を読み込む（Ｓ３１０）。そして、ペン属性判定処理へと進む（Ｓ３１２）。こうしてペンの属性を判定できたら、ペン属性を記憶する（Ｓ３１４）。そして、時間調整（Ｓ３１６）を実行して本処理を一旦終了する。この時間調整は、ペン属性を判定するための処理から座標検出処理へと移行するためのごく短い時間である。一方、ペン属性を記憶している場合には（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、Ｘ座標演算を実行し（Ｓ３１８）、さらにＹ座標演算を実行し（Ｓ３２０）、記憶しているペン属性と対応付けてＸＹ座標を記憶する（Ｓ３２２）。これに対し、Ｘコイルスキャン及びＹコイルスキャンを実行してもペンを検出しない場合には（Ｓ３０６：ＮＯ）、ペン属性を消去して（Ｓ３２４）、本処理を抜ける。
【００４４】次に、ペン属性検出処理の内容について図１１～図１３のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】ペン属性検出処理が開始されると、図１１に示す様に、まず、信号の立ち上がりが入力されたか否かを判断する（Ｓ４０２）。そして、立ち上がりが検出されたら（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、カウンタによるカウント処理を開始する（Ｓ４０４）。そして、再び立ち上がりが入力されたか否かを判断する（Ｓ４０６）。再び立ち上がりが検出されるまでは、カウント処理が繰り返される（Ｓ４０６：ＮＯ、Ｓ４０４）。そして、再び立ち上がりが検出されたら（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、上述のループを抜け、カウント値Ｋを出力して（Ｓ４０８）、リセットを行う（Ｓ４１０）。その後、第１加重平均値（レジスタの先頭部分）と第２加重平均値（レジスタの末尾部分）との差△ｍを演算する（Ｓ４１２）。そして、この差△ｍをしきい値ｍ１と比較し（Ｓ４１４）、△ｍ≧ｍ１の場合には（Ｓ４１４：ＹＥＳ）、しきい値判定出力を変化させ（Ｓ４１６）、本処理を抜ける。なお、△ｍ≧ｍ１でないと判定された場合には（Ｓ４１４：ＮＯ）、Ｓ４１６をパスして本処理を抜ける。こうして、ＦＳＫ変調のかかった信号波の周波数変化のタイミングを監視している。
【００４６】次に、カウンタ処理について説明する。このカウンタ処理は、現在何色のペンが検出されているのかを判断するための処理である。このカウンタ処理では、図１２に示す様に、まず最初にしきい値判定出力が変化するのを待つ（Ｓ４２０）。そして、しきい値判定出力が変化したら（Ｓ４２０：ＹＥＳ）、カウントを開始する（Ｓ４２２）。そして、再度、しきい値判定出力が変化するのを待つ（Ｓ４２４）。こうして、一旦しきい値判定出力が変化してから再度しきい値判定出力が変化するまでの間カウントが実行される。そして、再度しきい値判定出力が変化したら（Ｓ４２４：ＹＥＳ）、カウント値をレジスタへ出力し（Ｓ４２６）、リセットを行う（Ｓ４２８）。
【００４７】次に、加算器処理について説明する。この加算器処理では、図１３に示す様に、まず最初に加算タイミングになったか否かを判定する（Ｓ４３０）。そして、加算タイミングになったら（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、カウンタ及びレジスタの出力値を加算する（Ｓ４３２）。そして、この加算値を出力する（Ｓ４３４）。この加算値により、ＣＰＵ５６は、何色のペンが検出されているのかを判定することができる。
【００４８】この第１の実施の形態によれば、図１４に示す様に、ペンの属性を判定するためのＦＳＫ変調がかかった信号は、ペンダウン直後の所定の期間だけ送出され、このペンダウン直後のＦＳＫ変調信号に基づいてペンの属性を判定することができる。そして、時間調整を経て、その後はＦＳＫ変調から無変調信号に切り替わった信号に基づいてペンの位置検出を行うことができるので、ＡＭ成分の影響を受けなくなり、位置検出精度が向上するという効果が発揮される。また、ＦＳＫ復調を行う期間がごく短期間となり、ＣＰＵ５６の負荷が減少し、高速シリアル通信などの他の処理が実行できる様になり、総合的なコストを低減することができるという効果もある。
【００４９】次に、第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態における電子黒板１及びペン６０の構成等は、第１の実施の形態と同様である。異なる部分は、ペンの座標検出処理の部分である。そこで、第２の実施の形態においてＣＰＵ５６により実行される制御処理について図１５のフローチャートに基づいて説明する。
【００５０】この第２の実施の形態の制御処理では、ＣＰＵ５６は、まずＸコイルをスキャンする（Ｓ５０２）。続いて、Ｙコイルをスキャンする（Ｓ５０４）。そして、Ｓ５０２，Ｓ５０４のスキャン結果に基づいてペンを検出したか否かを判断する（Ｓ５０６）。具体的には、Ｘコイルスキャン及びＹコイルスキャンの結果、所定のしきい値を越える電圧値を検出した場合にペン検出と判断する。ペンを検出した場合には（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、ペンの属性を記憶しているか否かを判断する（Ｓ５０８）。ここで、初めてペンを検出した場合には、ペン属性を記憶していないので（Ｓ５０８：ＮＯ）、ＦＳＫ復調回路５５の値を読み込む（Ｓ５１０）。そして、ペン属性判定処理へと進む（Ｓ５１２）。こうしてペンの属性を判定できたら、ペン属性を記憶する（Ｓ５１４）。そして、無変調信号に切り替わったか否かを判定する（Ｓ５１６）。無変調信号に切り替わった後は、ＡＭ成分のない信号となるので、精度良くペンの位置検出ができる様になる。そして、無変調信号に切り替わったら（Ｓ５１６：ＹＥＳ）、本処理を一旦終了する。こうしてペン属性が判定された後は、ペン属性を記憶しているので（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、Ｘ座標演算を実行し（Ｓ５１８）、さらにＹ座標演算を実行し（Ｓ５２０）、ＸＹ座標を記憶する（Ｓ５２２）。これに対し、Ｘコイルスキャン及びＹコイルスキャンを実行してもペンを検出しない場合には（Ｓ５０６：ＮＯ）、ペン属性を消去して（Ｓ５２４）、本処理を抜ける。
【００５１】次に、第２の実施の形態におけるペン属性検出処理の内容について図１６～図１８のフローチャートに基づいて説明する。
【００５２】ペン属性検出処理が開始されると、図１６に示す様に、まず、信号の立ち上がりが入力されたか否かを判断する（Ｓ６０２）。そして、立ち上がりが検出されたら（Ｓ６０２：ＹＥＳ）、カウンタによるカウント処理を開始する（Ｓ６０４）。そして、再び立ち上がりが入力されたか否かを判断する（Ｓ６０６）。再び立ち上がりが検出されるまでは、カウント処理が繰り返される（Ｓ６０６：ＮＯ、Ｓ６０４）。そして、再び立ち上がりが検出されたら（Ｓ６０６：ＹＥＳ）、上述のループを抜け、カウント値Ｋを出力して（Ｓ６０８）、リセットを行う（Ｓ６１０）。その後、第１加重平均値（レジスタの先頭部分）と第２加重平均値（レジスタの末尾部分）との差△ｍを演算する（Ｓ６１２）。そして、この差△ｍをしきい値ｍ１と比較し（Ｓ６１４）、△ｍ≧ｍ１の場合には（Ｓ６１４：ＹＥＳ）、しきい値判定出力を変化させ（Ｓ６１６）、本処理を抜ける。なお、△ｍ≧ｍ１でないと判定された場合には（Ｓ６１４：ＮＯ）、Ｓ６１６をパスして本処理を抜ける。こうして、ＦＳＫ変調のかかった信号波の周波数変化のタイミングを監視している。
【００５３】次に、カウンタ処理について説明する。このカウンタ処理は、現在何色のペンが検出されているのかを判断するための処理である。このカウンタ処理では、図１７に示す様に、まず最初にしきい値判定出力が変化するのを待つ（Ｓ６２０）。そして、しきい値判定出力が変化したら（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、カウントを開始する（Ｓ６２２）。続いて、カウント値が１５０以上になったか否かを判定する（Ｓ６２４）。カウント値が１５０以上になっている場合には（Ｓ６２４：ＹＥＳ）、無変調信号になったと判定する（Ｓ６２６）。一方、カウント値が１５０以上になっていない場合は（Ｓ６２４：ＮＯ）、再度、しきい値判定出力が変化するのを待つ（Ｓ６２８）。こうして、一旦しきい値判定出力が変化してから再度しきい値判定出力が変化するまでの間カウントが実行される。そして、再度しきい値判定出力が変化したら（Ｓ６２８：ＹＥＳ）、カウント値をレジスタへ出力し（Ｓ６３０）、リセットを行う（Ｓ６３２）。
【００５４】次に、加算器処理について説明する。この加算器処理では、図１８に示す様に、まず最初に加算タイミングになったか否かを判定する（Ｓ６４０）。そして、加算タイミングになったら（Ｓ６４０：ＹＥＳ）、カウンタ及びレジスタの出力値を加算する（Ｓ６４２）。そして、この加算値を出力する（Ｓ６４４）。この加算値により、ＣＰＵ５６は、何色のペンが検出されているのかを判定することができる。
【００５５】この第２の実施の形態においても、ＦＳＫ復調は、ペンの色を判定できるまで実行されるだけなので、ＣＰＵ５６の負荷が軽くなる点では第１の実施の形態と同様である。この第２の実施の形態の特徴としては、図１９に示す様に、時間調整でなく、変調信号から無変調信号に切り替わったか否かを判定し、無変調信号に切り替わったら直ちにペンの位置検出を開始できるので、位置検出処理において無駄がないという効果が発揮される。
【００５６】次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、電子黒板１の構成やペン６０の主立った構成は第１の実施の形態と同様である。また、ペンの属性検出や位置座標検出のための制御処理も第１，第２の実施の形態と同様に構成することができる。異なる点は、ペン６０の回路基板６９の構成にある。そこで、以下に、ペン６０の回路基板６９の構成について説明する。
【００５７】図２０に示す様に、回路基板６９は、大きく分けて、ＬＣ発振回路６９ａと、ＣＰＵとにより構成されている。ＬＣ発振回路６９ａには、コイルＬと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ＩＣと、抵抗器Ｒ１とが図示の様に接続されている。また、ＣＰＵは、スイッチＳＷの開閉を検出できる様に構成されると共に、２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のゲート端子に信号を出力できる様に構成されている。そして、ＦＥＴ１のドレイン端子にはコンデンサＣ３が接続されている。また、ＦＥＴ２のドレイン端子は、コンデンサＣ１，Ｃ２の一端及びＦＥＴ１のソース端子と接続されると共に、ＦＥＴ２のソース端子は接地されている。なお、この第３の実施の形態の回路基板６９の構成をより概念的に示すと図２１の様になる。即ち、スイッチＳＷからなるスイッチＯＮ／ＯＦＦ部と、ＣＰＵからなる制御部と、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２及びＣ３からなるＦＳＫ変調部と、ＬＣ発振回路６９ａからなるコイル発振部とによって、回路基板６９が構成されていることになる。
【００５８】そして、ペンダウンによってスイッチＳＷが閉じると、ＣＰＵ７０は、以下の様な処理を実行する。即ち、図２２に示す様に、まず、スイッチＳＷがオンになったか否かを判断し（Ｓ７０２）、スイッチオンであれば（Ｓ７０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ２をオンにすると共に、ＦＥＴ１のオンオフを繰り返してＦＳＫ変調信号を出力する状態に設定する（Ｓ７０４）。この状態で１３ｍｓｅｃの間ＦＳＫ変調信号を発振させ続ける（Ｓ７０６）。そして、その後、ＦＥＴ１をオフ状態とすることにより無変調信号を出力する状態に設定する（Ｓ７０８）。その後は、スイッチＳＷがオフになるまでＳ７０８の状態を維持し続ける（Ｓ７１０）。そして、スイッチＳＷがオフになったら（Ｓ７１０：ＹＥＳ）、ＦＥＴ２もオフにしてコイル発振を停止して本処理を終える（Ｓ７１２）。
【００５９】この第３の実施の形態では、回路基板６９が上述の様に構成されている結果、ペンダウン後１３ｍｓｅｃ間は、ＦＳＫ変調がかかった信号を送出し、１３ｍｓｅｃ経過後は、無変調信号を送出する様になる。従って、第１の実施の形態で説明した回路基板と同様に作動し、受信側では、第１又は第２の実施の形態で説明した様なペン情報検出・座標読み取り処理を実行することで、ペンダウン直後の１～２スキャン分程度の短い時間の間にペン属性を検出し、その後の位置座標検出においてはＡＭ成分のない無変調信号に基づいて、精度良くペンの位置座標を検出することができる様になっている点で、第１，第２の実施の形態と同様の効果を発揮する。
【００６０】以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内においてさらに種々の形態を採用することができることはもちろんである。
【００６１】例えば、第１の実施の形態では、図２３の■に示した様に、ペン属性の判定後、送信側の変調信号から無変調信号へ切り換わるまでの所定時間の調整をした後に座標検出の処理のみを行う様にしており、第２の実施の形態では、図２３の■にある様に、ペン属性の判定後、送信側の変調信号から無変調信号へ切り換る時を検出して、その後座標検出の処理を行うこととしていたが、図２３の■～■に示す様なペン属性判定及び座標読み取り処理を行う様にしてもよい。
【００６２】具体的には、■に示す様に、座標検出処理はペン属性の判定に関わらず筆記具をボードに押し当てた直後から筆記具が離されるまで行う様にしてもよい。また、■に示す様に、送信側の変調信号から無変調信号へ切り換る時までＦＳＫ復調を行ってペンの判定をし、座標検出処理は、ペン属性の判定に関わらずに筆記具をボードに押し当てた直後から筆記具が離されるまで行う様にしてもよい。さらに、■に示す様に、ペン属性の判定後、すぐに座標検出処理を行う様にしてもよい。また、■に示す様に、送信側の変調信号から無変調信号へ切り換る時までＦＳＫ復調を行ってペン属性の判定をし、その後は座標検出処理を行う様にしてもよい。
【００６３】ここで、■～■のメリットとデメリットを述べると以下の様になる。
【００６４】■，■，■は、ＦＳＫ復調と座標検出が同時となることはないので、座標検出精度は良好である。しかし、ペン検出後の数ｍｓｅｃ（１スキャン～２スキャン）分を捨てることになる。
【００６５】■，■は、ペン検出後から座標検出の処理をするので、ストロークの初期部分は座標精度が悪くなる。しかし、ストロークの初期部分も座標検出に利用できるので、筆記具による筆記状態の全体に対して位置検出ができるというメリットがある。
【００６６】■は、上述した■，■，■と■，■の中間的な処理形態といえる。
【００６７】■，■は、変調信号が無変調信号へ切り換るまでペン属性の判定を複数回検出すると、誤判定のないペン属性判定処理ができるというメリットがある。
【００６８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ペンやイレーサ等の筆記具の属性を識別しつつ、位置座標読み取り用としてはＡＭ成分を含まない交番磁界を発生させて、座標読み取りボードにおける筆記具の位置の検出精度を向上することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５２６７【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社
【出願日】	平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【代理人】	【識別番号】１００１０４５１４【弁理士】【氏名又は名称】森泰比古
【公開番号】	特開２００２－１０８５５２（Ｐ２００２－１０８５５２Ａ）
【公開日】	平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】	特願２０００－２９７８９５（Ｐ２０００－２９７８９５）