CN1018590B - 电子黑板装置及其书写器和黑板擦 - Google Patents

电子黑板装置及其书写器和黑板擦

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Abstract

本发明由电子黑板、书写器、黑板擦、指示棒、位置检测部、书写工具判别部、数据处理部和输出部构成。在电子黑板的书写面上，用书写器把文字、图形等图像情报取出，用黑板擦指定显示情报中的消除范围，或用指示棒指示。书写器、黑板擦、指示棒的类别情报和书写面上的位置情报通过位置检测部、书写工具判别部被送到数据处理部，进行规定的处理，经过处理的显示情报或指示棒的指示情报被输出部输出。

Description

本发明涉及电子黑板系统，由书写工具、黑板擦、指示棒把书写表面上的书写情报、消除情报、指示情报等各种情报变成电信号进行处理，并在输出部输出需要的情报。
已往的这类装置，已经由本发明申请人公开在日本特许出愿昭61-2736号“电子黑板装置”（参照特许公开公报昭62-160299）中。下面，简要说明其内容。
位置检测体主要由非晶体合金的长薄带状磁致伸缩传递介质和卷绕在该介质一端的第1线圈及几乎卷绕在该介质全体的第2线圈构成。多个在X方向和Y方向并列配置的位置检测体形成感应板。黑板本体具有该感应板和由非磁性的表面作为可反复使用的书写表面形成的框体。
如果在上述第1线圈上加上脉冲电流，则由於电磁变换作用，使该第1线圈周围的磁场发生变化，从而在磁致伸缩传递介质中产生磁致伸缩振动波。该磁致伸缩振动波以固有的速度在磁致伸缩传递介质中传播。其间，按照各部分的电机结合系数，使磁场发生变化。
为了表示图象，在上述书写表面上使用发生恒定磁偏的磁力发生器，如使用带有磁铁的书写器和黑板擦时，该磁偏加到上述磁致伸缩传递介质上，这个部位的电机结合系数就增大。因此，当上述磁致伸缩振动波传到书写器或黑板擦的正下方部位时，就发生大的磁场变化，并在上述第2线圈中产生大的感应电压。
从把脉冲电流加到第1线圈到在第2线圈中产生大的感应电压所 需的时间，等於磁致伸缩振动波从磁致伸缩传递介质的第1线圈的卷绕部位传播到书写器或黑板擦的正下方部位所需的时间。因为这一时间与它们间的距离成正比，因此，通过测定这一时间，就可以检测出书写器或黑板擦的座标值。
不过，如果比较一下书写器和黑板擦的功能，书写器是在书写表面形成图象，而黑板擦是从书写表面上消除图象，两者是完全相反的，所以，为了得到与书写器和黑板擦形成的图象相对应的图象数据，有必要正确地判别书写器的坐标值和黑板擦的坐标值。
在上述装置中，书写器和黑板擦在使用时，分别发送频率不同的红外线信号，这些信号由黑板本体接收，根据其频率判别正在使用的是书写器还是黑板擦。
但是，在上述构造的装置中，书写器和黑板擦内必须装有红外线发光元件、振荡调制电路、开关和使它们工作的电池等，因而构造复杂，体积和重量大，并且必须经常更新电池和充电，这些都是致使书写器和黑板擦性能恶化的问题。
并且，按上述方式得到的坐标值通常作为与书写工具在书写表面上形成的图象对应的图象数据存入规定的图象存贮器中，必要时，该图象数据可由打印机制成硬拷贝输出，此外，可以用与该装置相连的显示装置显示，也可通过通信线路输送到设置在远距离外的其它同样的电子黑板装置中，在它的显示装置上显示。
不过，在利用黑板讲课的场合，希望能一边用手指或棒状物指示书写面上图象的任一部位，一边进行讲解。
但是，上述电子黑板装置存在着看见黑板本体书写面的人能知道其指示位置，但看见显示装置的人完全不知道其指示位置的问题。
本发明的第1个目的是提供一种不需电池和电线的，具有良好操作性能的书写器和黑板擦的电子黑板系统。
为了达到这个目的，本发明的黑板本体具有用来检测恒定磁偏所加位置坐标值的感应板。在该黑板本体的书写表面上，当用带有产生恒定磁偏的磁力发生器的书写器和黑板擦表示图象时，根据由上述感应板得到的坐标值，作成与上述图象对应的图象数据。进一步，根据需要，在输出信号的电子黑板装置中，装有围绕在黑板本体书写表面周围的天线线圈，在书写器和黑板擦中，分别设有至少包含线圈和电容的、以规定的一个频率及其它频率作为调谐频率的调谐电路，还设有一个书写工具判别电路。把上述的一个频率和其它频率的交流信号顺次间断地加到上述天线线圈，使之发送电波，当停止发送电波时，由上述书写器或黑板擦的调谐电路反射的电波被天线线圈接收，书写工具判别电路根据该反射信号的频率判别正在使用的是书写器还是黑板擦。
根据本发明，如果在黑板本体的书写面上使用书写器，该书写器的调谐电路就将接收到由天线线圈发出的电波中的某一频率的电波，这时，该调谐电路中产生这个频率的感应电压。这个感应电压使该调谐电路产生电流，由其线圈发生频率大体与上述频率相同的电波，为了即使在天线线圈停止发送电波时也不致於造成急剧衰减以保证电流持续流动，在停止发送电波的天线线圈内产生频率大体与上述的一个频率相同的感应电压。同样地，如果在书写表面上使用黑板擦，在停止发送电波的天线线圈中将产生频率与其它频率大体相同的感应电压。从而，通过在停止发送电波的天线线圈中产生的感应电压的频率，可以判别正在书写面上使用的是书写器还是黑板擦。
因此，本发明的优点是：书写器、黑板擦与其电路之间不需要已有技术中的导线，并且能正确进行上述判别，只需要在书写器和黑板擦中，设置包含线圈和电容的调谐电路即可。无需已往的红外线发光元件、振荡调制电路和电池等、因此，能提供具有极为良好使用性能的书写器和黑板擦的电子黑板装置。
本发明的第2个目的是提供一种能区别辨认与书写表面的图象相对应的数据和与瞬时的指示位置相对应的数据的电子黑板装置。
为了达到这个目的，本发明提供了包括以下装置的电子黑板装置：
～黑板本体;它含有用来检测恒定磁偏所加位置坐标值的感应板和可反复使用的书写表面。
～书写工具;它含有产生恒定磁偏的磁力发生器、接触书写表面时动作的开关和只在该开关动作时才产生预定的无线电信号的信号发生装置。
～指示棒;它带有产生恒定磁偏的磁力发生器。
～位置检测电路;它用来驱动上述感应板，检测出感应板上加了恒定磁偏的位置，并且输出与该位置对应的坐标数据。
～信号检测装置;它用来检测出上述规定的无线电信号，输出书写工具的识别信号。
～图象处理装置;用来在上述坐标数据中，把有书写工具识别信号时的数据作为与书写工具所作图象对应的数据，并且，把没有书写工具识别信号时的数据作为瞬时位置显示数据。
根据本发明，在黑板本体的书写表面上使用书写工具时，由位置检测电路输出与书写表面上的图象相对应的坐标数据，同时，书写工具的开关动作，由信号发生装置发生预定的无线电信号，用信号检测 装置检测出这个无线电信号，从而输出书写工具的识别信号。因此，上述坐标数据被图象处理装置作为与书写工具形成的图象相对应的数据进行处理。例如用光点显示在显示装置中。
另一方面，当在书写表面上使用指示棒或使用中的书写工具不接触书写表面时，虽然与上述相同，输出其与在书写表面上的位置对应的坐标数据，但是因为指示棒本身不带有信号发生装置，并且，由於在书写工具不接触书写表面状态下，开关不动作，所以不产生预定的无线电信号，信号检测装置也不输出书写工具的识别信号。因此，上述坐标数据被图象处理装置作为瞬时位置显示数据进行处理。例如，用光标显示在显示装置上。
因此，当在黑板本体的书写表面上使用书写工具时，输出与其图象对应的数据，并且，在使用指示棒或在不接触书写表面的状态下使用书写工具时，表示瞬时位置的数据被输出，所以，不仅能在与该装置相连的显示装置和在远距离处的其它同样的电子黑板的显示装置上显示由书写工具作的图象，而且能用光标等显示其瞬时指示位置。因此，本发明的优点是：可以有与看见黑板本体的书写面同样的感觉，识别显示的内容。
关於本发明的其它目的和特征将在以下说明中阐明。
图1表示本发明的电子黑板装置的第1个实施例。图2是表示感应板构造的平面图。图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线方向的断面图。图4是磁偏相对于电机结合系数的特性曲线图。图5是书写器的断面图，图6是黑板擦的断面图。图7是指示棒的断面图。图8表示位置检测电路的详细构造。图9是图8中各部分的信号波形图。图10表示书写器和黑板擦的调谐电路和书写工具判别电路的详细构造。图11是图10 中各部分的信号波形图。图12表示数据处理装置的详细构造，图13是数据处理装置中微机的概略的流程图。图14表示本发明的第2个实施例。图15是书写器和黑板擦的调谐电路及书写工具判别电路的详细构造图。图16是图15中各部分的信号波形图。图17是书写工具判别电路中控制电路的处理流程图。
图1表示本发明电子黑板装置的第1个实施例。图中，1是黑板本体，2是书写器，3是黑板擦，4是指示棒，5是位置检测电路，6是书写工具判别电路，7是数据处理装置，8是输出装置，9是通信线路。
黑板本体1是由在非磁性金属框体11上安装感应板12、发射信号的天线线圈（以下简称为发射线圈）13和接收信号的天线线圈（以下简称为接收线圈）14构成的，感应板12与位置检测电路5相连，发射线圈13和接收线圈14与书写工具判别电路6相连。
图2是表示感应板12构造的平面图。图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线方向的断面图。图中，121是磁致伸缩传递介质，它们分别在X方向和Y方向排列着若干根，彼此大体上平行。只要是强磁性体就可以用来做磁致伸缩传递介质121，但是为了产生强烈的磁致伸缩振动波，最好采用磁致伸缩效果大的材料，例如采用含铁量高的非晶体合金，并且以即使接近磁铁也难以磁化的、剩磁小的材料为佳。关於非晶体合金，可以用Fe67Co18Si1（原子%），Fe81B13.5Si3.5C2（原子%）等。磁致伸缩传递介质121为细长形状，其断面最好为长方形的薄带状或圆形的线状。采用薄带状时，其宽度为数毫米（mm），厚度为数微米（μm）～数10微米（μm）较为容易制造，且特性良好。因为非晶体合金被制成厚度为20～50微 米（μm）的薄形体，所以只要将它切成薄板状或线状即可。本实施例中使用的是由Fe81B13.5Si3.5C2（原子%）制成的宽2毫米（mm）厚0.02毫米（mm）的磁致伸缩传递介质。
122是由合成树脂等制成的细长圆筒状加固件，上述磁致伸缩传递介质121被分别包在其内部。
123是X方向的第1线圈，它设置在X方向上的磁致伸缩传递介质121一端的加固件122上。这个第1线圈123，在相邻的加固件122之间扭转，在每相邻的磁致伸缩传递介质上，其卷绕方向都是相反的，当电流在线圈123中流动时，在与各磁致伸缩传递介质121对应的部分产生的磁束是相反方向的，或者当把一个方向的磁束加到线圈123上时，在上述各部分产生的电压是相反方向的。因此，当脉冲电流流经线圈123时，发生的脉冲噪音和外部感应，在线圈123的邻接的各部分间被相互抵消变弱。另外，虽然图中例示的卷绕数是一圈，但2圈以上也行。这个X方向的第1线圈123产生瞬时磁场变化，使得在磁致伸缩传递介质122的每个卷绕部位产生磁致伸缩振动波。线圈123的一端联接到位置检测电路5上，另一端接地。
124是Y方向上的第1线圈，它设置在Y方向的磁致伸缩传递介质121一端的加固件122上。它在相邻的加固件122间扭转，在相邻的每个磁致伸缩传递介质121上，其卷绕方向都是相反的。与线圈123同样，这个Y方向第1线圈124的一端连接到位置检测电路上，另一端接地。其作用也同线圈123。
125是偏磁用的磁力发生器、如角磁铁，它被用来分别在X方向第1线圈123的卷绕部分和Y方向第1线圈124的卷绕部分加 上长方向的平行的偏磁磁场。之所以加上这个偏磁磁场，是为了在以小电流产生大磁致伸缩振动波的同时，确定该磁致伸缩振动波的位置。即因为磁致伸缩传递介质121的电机结合系数（机械能-电能相互转换效率系数）在图4所示的偏磁磁场下最大，将这样的磁偏加到X方向的第1线圈123和Y方向第1线圈124的卷绕部分上，就能以良好的效率产生磁致伸缩振动波。
126是X方向上的第2线圈，它被设置在X方向磁致伸缩传递介质121的大范围内的加固件122上。该线圈126全部按同一方向绕在各磁致伸缩传递介质121上（本实施例中，方向为左），并且，其串联连接方式使相邻线圈彼此间，连接的极性相反。所以，在全部的线圈126上加上一个方向的磁束时，在各个线圈126中产生的电压，电流的方向或者电流在全部的线圈126中流动时，各相邻线圈126产生的磁束的方向都是相反的，来自外部的感应和杂音在相邻的线圈间被互相抵消减弱。
上述线圈126的匝距从靠近X方向第1线圈123的一端向相反的另一端逐渐加密，从而补偿了由磁致伸缩振动波的衰减带来的感应电压降低。通常为了提高感应电动势，希望采用大的匝距。这个X方向第2线圈126用来检测由磁致伸缩传递介质121传递的磁致伸缩振动波产生的感应电压，其一端连接到位置检测电路5上、另一端接地，其被卷绕的部位成为位置检测区域。
127是Y方向第2线圈，它被设置在Y方向磁致伸缩传递介质121的大范围内的加固件122上。该线圈127全部按同一方向绕在各磁致伸缩传递介质121上（本实施例中，方向为左），其串联连接方式使相邻线圈彼此间连接的极性相反。并且，这个线圈127 的匝距从靠近Y方向第1线圈124的一端向相反的另一端逐渐变密，同线圈126一样，它的一端连接到位置检测电路5上，另一端接地。其作用也同线圈126。
上述X方向的磁致伸缩传递介质121和加固件122以及X方向的第1线圈123和X方向第2线圈126一起构成X方向的位置检测部，Y方向的磁致伸缩传递介质121和加固件122以及Y方向第1线圈124和Y方向第2线圈127一起构成Y方向的位置检测部。X方向的位置检测部和Y方向的位置检测部互相垂直重合，被放在框体11的中部。并且，虽然偏磁用的角磁铁125安放固定在框体11上，与磁致伸缩传递介质121的端部相对，但也可以把它并列设置在磁致伸缩传递介质121的上方或下方或侧边。
另外，对应框体11的上述感应板12的部分，由表面经搪瓷加工的铝或奥氏体的不锈钢等制成，从而形成可以反复使用的书写表面15。
发射线圈13及接收线圈14设置在书写表面15，即坐标输入范围周围的框体11的表面。各自都覆有绝缘层导体。图中所示的发射线圈13和接收线圈14都是1匝的线圈，实际上其匝数大於1。
图5表示书写器的详细构造，它包括以下几个部分。笔轴21由用合成树脂等非金属材料制成的，相互间可拧合的2个部分21a和21b构成;笔体22为黑色市售的毛毡笔等的笔体;用来指定位置的环形磁铁23;环形磁铁24a，24b;由开关251、磁芯线圈252、电容253及可变电容254构成的调谐电路25;笔体22的笔帽26。
上述笔体22被可微小滑动地安装在笔轴21内部件21a上的 挡板块21a′与部件21b上的开关251之间。并且，因为磁铁24a、24b将磁铁23的磁束沿笔体22的轴向伸展，所以即使书写器2稍微有些倾斜，也能指定与笔体22前端相同的位置。
如图10所示，在调谐电路25中，电容253和可变电容254的一端通过开关251连接到线圈252的一端上，电容253和可变电容254的另一端与线圈252的另一端相连。当上述笔体22的前端什么也不接触时，上述开关251处于非动作状态，线圈252的一端不和电容253及可变电容254的一端相连。如果用手等方式握住笔轴21，将笔体22的前端触压在书写表面15等上，使得笔体22压进笔轴21内，开关251被笔体22后端所压而处于动作状态，使线圈252的一端与电容253及可变电容254的一端连接起来。另外，线圈252、电容253及可变电容254的值设定为构成以规定的频率f1例如280KHz谐振的公知的谐振电路的值。
还有，虽然图中未示，书写器的笔体22的墨水是红色时，其调谐电路25的调谐频率f2为290KHz，笔体22的墨水是绿色时，其调谐电路25的调谐频率f3为300KHz，除此以外，一切同上述的书写器一样。
图6表示黑板擦的详细构造，它由以下几个部分构成：由合成树脂等非金属材料制成的外壳31;由位于该外壳31的内部31a的开关321、322、铁芯线圈323、电容324和可变电容325构成的调谐电路32;形状与外壳31底面形状相应的可动板33;插在该可动板33与外壳31之间的弹簧34;连接在外壳31的内部31a的结合部31b上、用来限制可动板33相对于外壳31的 位置的挡块35;设置在可动板33的两端、用以确定位置的环状磁铁36;装在可动板33外面的毛毡等抹消部件37。上述可动板33可使得上述开关321及322中的任何一个动作或使它们同时动作，可动板33相对於外壳31可有微小的移动。
如图10所示，在调谐电路32中，电容324和可变电容325的一端通过开关321、322连接到线圈323的一端上，线圈323的另一端连接到电容324和可变电容325的另一端上。当上述抹消部件37什么也不接触时，上述开关321和322处于非动作状态，线圈323的一端不与电容324和可变电容325的一端相连接。如果用手等方式握住外壳31，把抹消部件37压在书写表面15等上，从而把可动板33压入外壳31内，开关321及322的任何一方或两者同时由於上述可动板33的压力而处於动作状态，使线圈323的一端与电容324和可变电容325的一端连接起来。线圈323、电容324和可变电容325的值设定为构成以规定的频率f4例如为为310KHz谐振的公知的谐振电路的值。
图7表示指示棒的详细构造。它由以下几部分组成：本体41，由合成树脂、木材或金属制成，其前端有容纳磁铁的凹部41a;埋入该凹部41a内的用来确定位置的磁铁42;堵塞上述凹部41a的塞子43。本体41也可以是能伸缩的。
图8表示位置检测电路的详细构成。图中，501是脉冲信号发生器，502是1/2分频器，503是X方向脉冲电流发生器，504是Y方向脉冲电流发生器，505是触发器，506是计数器，507是模拟多路转换器，508是控制电路，509是放大器，510是比较器，511是与门电路，512是时钟脉冲振荡器。
图9表示图8中各部分的信号波形。下面说明图8中各部分的构成和动作。
接通电源，脉冲信号发生器501产生周期与磁致伸缩振动波从磁致伸缩传递介质121的一端传送到另一端，再返回到原先端所需时间相等的脉冲信号（a），该脉冲信号（a）被1/2分频器502分频成为XY转换信号（b），（b）信号再送到模拟多路转换器507和控制电路508，同时（a）信号按原样送到X方向脉冲电流发生器503、Y方向脉冲电流发生器504、触发器505和计数器506。
XY转换信号（b）一边控制模拟多路转换器507中的连接转换，同时把位置检测方向的情报送给控制电路508。高电平时，X端子和Z端子连接，所得的数据成为X方向的坐标值，低电平时，Y端子和Z端子连接，所得的数据成为Y方向的坐标值。
一旦X方向脉冲电流发生器503和Y方向脉冲电流发生器504接收到脉冲信号（a），就将脉冲电流C分别加在X方向第1线圈123及Y方向第1线圈124上，使磁致伸缩振动波在X方向和Y方向的磁致伸缩传递介质121的一端产生。并且，触发器505，计数器506被上述脉冲信号（a）复位，该计数器506开始对通过与门电路511供给的时钟脉冲振荡器512的时钟脉冲进行计数。
在上述X方向和Y方向的磁致伸缩传递介质121的一端产生的磁致伸缩振动波以一定的速度（约5000米/秒）分别向其另一端传送，在这个传送过程中，根据各个磁致伸缩传递介质121各部位的电机结合系数的大小，机械能被转换成电能。在X方向第2线圈 126及Y方向第2线圈127中产生感应电压（d）及（e）。在模拟多路转换器507中，根据XY转换信号（b）的电平，该感应电压（d）及（e）被交替输出，成为信号（f），进而被放大器509放大成为信号（g），再送到比较器510中，与预定的阈值电压ETH进行比较。
这里，在黑板本体的书写表面15上，使用书写器2、黑板擦3等书写工具或者使用指示棒4，其磁铁23或36或42对X方向及Y方向的磁致伸缩传递介质121加上使电机结合系数增大的磁力，与上述磁致伸缩振动波到达X方向或Y方向磁致伸缩传递介质121的加上该磁力的部位的时刻相应地，在信号（g）中产生大于阈值电压ETH的电压。
当比较器510检测出上述大於阈值电压ETH的电压时，就输出高电平信号，触发器505置“1”，这时触发器505的 Q输出使与门电路511关闭，计数器506停止计数。该计数器506的计数值表示上述脉冲信号（a）输出后经过的时间。这个时间值与磁致伸缩振动波以上述一定速度从X方向或Y方向磁致伸缩传递介质121的第1线圈的卷绕位置传送到加有上述磁力的部位的距离相对应，被定为坐标值。
控制电路508接收到上述的 Q输出信号，就读入并瞬时存贮计数器506的值和XY转换信号（b）的电平。如前所述，每当脉冲信号（a）发生，XY转换信号（b）就转换，就能交替得到X方向和Y方向的坐标值。这些坐标值按被定时地顺次连续地送到数据处理装置7中。
再者，当书写器2、黑板擦3等书写工具或者指示棒4没有充分 靠近书写表面15时，其磁铁23、36或42没有对感应板12的磁致伸缩传递介质121加以足够的磁偏，则信号（g）中没有大于阈值电压ETH的感应电压。所以，比较器510不将触发器501置“1”，在控制电路508中不能得到坐标值。
在上述实施例中，X方向第1线圈123，Y方向第1线圈124用来产生磁致伸缩振动波，相反地，也可用X方向第2线圈126、Y方向第2线圈127来检测磁致伸缩振动波。这时，在书写器2或黑板擦3等书写工具或者指示棒4的磁铁23或36或42的正下方产生磁致伸缩振动波，在第1线圈123、124中产生感应电压。
图10表示构成识别电路（即识别正在使用的是书写器2还是黑板擦3）的书写工具判别电路6的详细构成和表示书写器2及黑板擦3的调谐电路。图中，601是基准信号发生电路，602是交流信号发生电路，603和604是发射接收转换电路，605是驱动电路，606和607是电容，608是放大器，609和610是相位检波器（PSD），611和612是低通滤波器（LPF），613、614、615和616是比较器，617、618、619和620是脉宽检测器，621是或门电路，622是触发器，623是闩锁电路，624是单稳态多谐振荡器。
图10中，＊、＊部分表示是被连接在一起的。
图11表示图10中各部分的信号波形图，下面说明图10中各部分的构成和作用。
基准信号发生电路601产生下列信号：预定频率fK例如为9.375KHz的发射接收转换信号TR;把该TR信号1/2分频 后的转换信号A;把上述TR信号1/4分频后的转换信号B;使上述TR信号的相位延迟90°（1/4波长）后的控制信号TRQ;使上述TR信号延迟22.5°（1/16波长）后的控制信号TRD;把上述TR信号的高（H）电平期间延长1/8波长的控制信号MUTE。
上述发射信号TR被送到发射接收电路603和触发器622中，转换信号A、B被送到交流信号发生电路602及闩锁电路623中，控制信号TRQ被送到脉宽检测器617～620中，控制信号TRD被送到触发器622的时钟端子，控制信号MUTE被送到发射接收电路604中。
交流信号发生电路602含有分别产生频率为f1、f2、f3、f4的矩形波信号的矩形波发生器。上述转换信号A、B的电平在每预定时间2T（＝1/fk）都依次重复“L（低电平），L”、“H，L”、“L，H”、“H，H”的方式变化。与此相应地，交流信号发生电路602发生FI信号和FIQ信号。FI信号是依次重复上述频率为f1、f2、f3、f4的矩形波信号的信号，FIQ是在每时间2T依次重复已延迟相位90°的（1/4波长）上述频率为f1、f2、f3、f4的矩形波信号的信号。
上述信号FI在被送到相位检波器609的同时，被未图示的低通滤波器变换为正弦波信号，然后送到发射接收电路603的一个输入端，信号FIQ被送到相位检波器610。
上述发射接收转换电路603的另一输入端接地。由于TR在高电平期间，选择一个输入端，在低电平期间，选择另一输入端，所以，在其输出中，每时间2T输出发射信号C，该发射信号C只在时间T 内顺次出现和不出现频率f1～f4的正弦波信号。
信号C被送到驱动电路605，进而通过电容606送到发射线圈13，由于该电容606和发射线圈13构成了具有以频率f1～f4为中心的谐振频率的串联谐振电路，所以，该串联谐振电路产生谐振，使每时间2T，频率为f1～f4的电波只在时间T内从该发射线圈13顺次发出。
这时，如果在黑板本体1的书写表面15上，使用书写工具如书写器2，即保持笔轴21与该书写表面15所成角度在90°～45°以内，并且，笔体22的前端接触该书写表面15，开关251处于动作状态，则上述电波中频率为f1的成分激励该书写器2的线圈252，在其调谐电路25中，产生与上述信号C中频率f1的成分同步的感应电压。（实际上，上述电波中其它频率f2～f4的成分也能使线圈252激励，但因频率有所不同，所以其振幅逐渐变小）。
其后，在信号C中，信号断开期间，即进入接收信号期间，因为发射线圈13接地，上述串联谐振电路中的交流信号迅速为0，虽然其电波瞬间消除，但上述感应电压是根据调谐电路25的损耗逐渐衰减的。
另一方面，由上述感应电压在调谐电路25中产生电流，该电流使得从线圈252发出频率f1的电波。该电波激励接收线圈14，从而使由该接收线圈14和与其并联连接的电容607一起构成的具有以频率f1～f4为中心的谐振频率的并联谐振电路产生谐振，使得该并联谐振电路中产生频率为f1的感应电压。（实际上，虽然由发射线圈13发射的电波也能使接收线圈14激励，但因为在此期间，如后述那样接地，所以不产生感应电压）。该感应电压被放大器608 放大，进而再被送到发射接收转换电路604。
发射转换电路604根据上述的控制信号MUTE，进行将上述放大器608的输出与相位检波器609、610或者接地的转换连接，上述控制信号。MUTE在低电平期间，将608的输出与相位检波器609，610连接，在控制信号MUTE处于高电平期间，608的输出与地线连接。所以，发射接收转换电路的输出信号D中，包括由信号C中频率f1的成分产生的频率为f1的感应电压和由信号C中频率f2～f4的成分产生的频率为f1的感应电压。
上述信号D被送到相位检波器609、610，上述信号FI作为检波信号也送到相位检波器609。在信号D所包含的感应电压中，与信号FI中频率f1的成分相对应的部分，频率和相位也相一致。但是，与其它频率f2～f4的成分相对应的部分，频率不一致。上述信号FIQ被作为检波信号送到相位检波器610。在信号D所含的感应电压中，与信号FIQ中频率f1的成分相对应的部分，频率一致，但相位不一致，与其它频率f2～f4的成分相对应的部分，频率不一致。
因此，相位检波器609输出的信号具有信号D的感应电压中与信号FI中频率f1的成分相对应的部分的正信号成分，和与其它频率f2～f4的成分相对应的部分的正、负信号成分。并且，相位检波器610输出的信号具有信号D的感应电压中与信号FI中频率f1～f4的成分相对应的各部分的正负信号成分。
上述相位检波器609的输出信号，送到充分阻断的频率低的低通滤波器611，被变换为信号E再送到比较器613、614。信号E包含相应于上述信号FI中频率成分f1的部分的、具有规定时 间宽度和电压值的正的直流电压，和相应于其它频率成分f2～f4的部分的，对应于频率f2～f4与f1的频率之差的交流电压。此外，上述相位检波器610的输出信号，送到相同的低通滤波器612，被变换为信号F，再送到比较器615，616中。信号F包含相应于FI中频率成分f1～f4的各部分的，对应于频率f1～f2与频率f1的频率之差或相位之差的交流电压。
比较器613及615的阈值电压约为0.5V，当输入信号电压大于阈值电压时，比较器613、615输出低电平电压，当输入信号电压小于阈值电压时，比较器613、615输出高电平电压。比较器614及616的阈值电压约为-0.5V，当输入信号电压小于阈值电压时，比较器614、616输出低电平电压，当输入信号电压大于阈值电压时，比较器614、616输出高电平电压。
因此，在比较器613～616的输出中，可分别得到信号G、H、I、J，它们被分别送到脉宽检测器617～620。
虽然脉宽检测器617～620在其输入信号中检测到大于规定时间宽度，例如大於T/2的脉冲时，输出检测脉冲，但在上述信号G～J的场合，脉宽检测器617检测出信号G的对应於上述信号FI中频率成分f1的正直流电压时，就产生检测脉冲，其信号K通过或门电路621输入到触发器622中。
这里，分别使用了2个相位检波器和2个低通滤波器以及4个比较器和4个脉宽检测器。进而，即使由於时间推移，使调谐电路的频率有差异时，也能检测出该调谐电路反射的电波，在或门电路中取得各脉宽检测器的输出之和。
触发器622根据信号K，控制信号TRD及TR产生信号L， 信号L被输入闩锁电路623的数据输入端和时钟端，并且被输入到单稳态多谐振荡器624中。
闩锁电路623，在信号L处于上升时，闩锁由各数据端输入的信号，即转换信号A、B及信号L本身。该闩锁了的信号L被作为用高电平表示书写工具，这里是指书写器2的输入坐标的信号（以下称为下笔信号）m1，输送到数据处理装置7。
并且，如前所述，转换信号A、B的电平表示在该时刻的发射信号FI的频率是f1、f2、f3、f4中的哪一个，该被闩锁的信号A、B被作为判别使用中的书写工具的调谐电路的调谐频率是f1～f4中的哪一个，即表示使用中的书写工具是书写器2和黑板擦3中的哪一个的2个二进制判别情报m2、m3（这里为“L，L”）输入到数据处理装置7。进而，把上述下笔信号m1及书写工具判别情报m2、m3合起来，称为书写工具识别信号M。
单稳态多谐振荡器624在收到信号L的上升部时，产生时间宽度比8T稍长的脉冲信号，在下一个周期，信号L不输出。即，使用中的书写工具，这里指书写器2的开关251断开（提起笔）时，迅速清除闩锁电路623，停止送出上述书写工具的识别信号M。
还有，在黑板本体1的书写表面15上，使用黑板擦3，即把抹消部件37的一部分或全部压在书写表面15上时，其调谐电路32的开关321、322中的一个或两个都处于动作状态，其调谐电路32反射与频率f4相对应的电波，书写工具判别电路6与上述一样对此进行判别，把下笔信号m1及书写工具判别信号m2、m3（此时为“H，H”）输入数据处理装置7。
在黑板本体1的书写表面15上，使用指示棒4，或者书写器2、 黑板擦3不接触书写表面15时，即开关251或321、322是在断开状态时，因为完全没有反射电波，所以，书写工具判别电路6输出表示没有书写工具的低电平的下笔信号m1。
另一方面，从上述书写器2的磁铁23或黑板擦3的磁铁36或指示棒的磁铁42产生的磁偏加入感应板12的可检测的座标范围时开始，位置检测电路5检测出其位置，并把它的坐标值连续输入数据处理装置7。
图12表示数据处理装置7的构成。图中，71是微处理机，72是图象存贮器，73是分段存贮器，74是显示控制器，75是视频处理器，76是打印机接口，77是通信接口。
图13表示微处理机71的大致流程。下面说明数据处理装置7的动作。
首先，当微处理机71接收到位置检测电路5输出的坐标数据时，就判断有无识别信号M（实际上是判断下笔信号m1是高电平还是低电平）。
如果有识别信号M，就进一步根据其中的判别情报m2、m3判定其数据是书写器2产生的还是黑板擦3产生的。如果是书写器2产生的数据，就在图象存贮器72的对应坐标上记入二进制的“1”。严格地说，因为图象存贮器72是由分别对应于书写器2的各墨色（黑、红、绿）的帧存贮器构成，所以实际上是在与上述判别情报判断出的颜色对应的帧存贮器中记入二进制的“1”（在上述例子中，m2、m3＝“L，L”，为黑色）。此外，如果是黑板擦3产生的数据，该数据被认为是黑板擦3所定的抹消范围的设定坐标值，在图象存贮器72中的该坐标值所决定的规定范围内，记入二进制“O”， 消去图线数据。
另一方面，如果没有识别信号M，则通过未图示的字符发生器产生光标点阵，例如箭头“↑”，并把它记入分段存贮器73的相应坐标中。另外，图象存贮器72的内容一旦被记入，只要不记入其它数据，就能继续保持记入的信号，但存贮在分段存贮器73中的内容如果在规定时间（一般为数毫秒）以内不再记入新的数据，就要被消除。如果位置检测电路5输出的坐标数据有变化，则上述光标的位置也相应变化。
上述图象存贮器72及分段存贮器73的内容被同时读出，输入视频处理器75，被转换成视频信号，进而输入彩色阴极射线管等显示装置81中显示。
上述存贮器72和73中的数据记入和读出是由显示控制器74控制的。
这样，在书写表面15上使用书写器2或黑板擦3时，对应于每个时刻的图象，图象存贮器72的内容被改写。并且，在使用指示棒时，或者使用中的书写器2或黑板擦3不接触书写表面15时，对应于每个时刻的图象位置，在分段存贮器73上记入光标。因此，不仅能在显示装置的画面上由光点表示书写工具所作的图象，还能用光标指示该图象上的任意部位。
另外，还能把书写表面15上的特定区域的图象放大后显示在显示装置81的显示画面上，而且，也能够使该特定区域的图象按照指示棒的运动在显示画面上移动。
此时，如果通过通信接口77及通信线路9与另一同样的电子黑板相连接，进行数据的发射接收，则按原样输出上述坐标数据和识别 信号M，就能在该另一电子黑板装置的显示装置中显示出与上述同样的图象和光标。
另外，在制取图象的硬拷贝时，通过打印接口76送到打印机82中的只有图象存贮器72的内容，上述光标不能记录在硬拷贝中。
还有，在上述实施例中，为了使发射线圈13和接收线圈14间不致于过分相互影响，把它们分离设置，也可逆向设置。或者设在相对于黑板本体1板面的上下方向。而且，在上述实施例中，为了使电波的发射和接收更加稳定，也可以把发射接收转换电路603、604的地线与金属的书写表面15相连接。
上述实施例中，采用了无线电电波，也可采用周知的超声波或红外线等，这时只要在书写工具上安装发射机，在黑板本体安装接收机即可。
图14至图17表示本发明的第2个实施例。这个实施例如图14所示，不使用指示棒4，而代之以使用3根书写器2a～2c。其构成除下述的之外，与上述第1实施例中的相同。书写器2a～2c的构造基本上与图5所示的相同。但书写器2a的笔体22的墨水是黑色的，调谐电路25的调谐频率f1例如规定为280KHz，还有，书写器2b及2c的笔体22的墨水例如是红色和绿色的，调谐电路25的规定调谐频率f2及f3例如分别为290KHz和300KHz。
图15表示书写器2a～2c和黑板擦3的调谐电路，以及书写工具判别电路6′的详细构成，图中，701是控制电路，702是定时电路，703是倒相器，704、705是模拟开关，706是驱动电路，707、708是电容，709是放大器，710是相位 检波器（PSD）、711是低通滤波器（LPF），712是脉冲检测器。
图16是图15中各部分的信号波形图。以下详细说明图15的各部分的构成和动作。
控制电路701由公知的微处理机等构成，按照图17所示的流程图，将开始工作的定时信号给到定时电路702，接收从脉冲检测器712输出的信号，根据后述的定时电路702发出的发射频率情报，判别使用中的书写工具类别，即判别是书写器2a～2c及黑板擦3中的哪一种，然后将它输入数据处理装置7′。
定时电路702由分别产生频率为f1、f2、f3、f4、fk的矩形波信号的矩形波信号发生器702a，702b，702c，702d，702e和分频计数器702f1以及多路转换器702g构成。上述频率f1～f4的矩形波信号被分别输入多路转换器702g的输入端。此外，上述频率中fk的矩形波信号被分频计数器702f进行1/2及1/4分频后，输入多路转换器702g的输入端。该多路转换器702g在每个规定的时间2T（＝1/fk），输出依次重复频率f1、f2、f3、f4的矩形波信号的信号A。并且把上述规定频率fk的矩形波信号作为发射接收转换信号B输出，把上述频率fk的矩形波1/2分频和1/4分频后的信号作为C1和C2信号输出。C1和C2信号是表示当时的信号A的频率是f1～f4中的哪一个的2个二进制发射频率情报。
上述信号A被输入相位检波器710，并且同时由未图示的低通滤波器变换为正弦波信号，送到模拟开关704的一个输入端。另外，发射转换信号B被送到模拟开关704的控制端，同时被送到倒相器 703，进而，发射频率情报C1、C2被送到控制电路701。
上述模拟开关704的另一输入端接地。因为在发射接收转换信号B为高电平（H）的期间，选择一个输入端，在低电平（L）期间，选择另一输入端，所以，在其输出中，每时间2T输出信号D，D是将频率为f1～f4的正弦波信号只在时间T内顺次出现和不出现的信号。
信号D被送到驱动电路706变换为平衡信号，进而通过电容707送到天线线圈13，由于该电容707和天线线圈13构成了具有以频率f1～f4为中心的谐振频率的串联谐振电路，所以，该天线线圈13每时间2T，只在时间T内顺次发射频率f1～f4的电波。
这时，如果书写器，例如2a在黑板本体1的书写表面15上处于使用状态，即保持笔轴21与该书写表面15的角度在90°～45°以内，并且笔体22的前端与书写表面接触时，开关251呈动作状态，则上述电波中频率为f1的成分激励该书写器2a的线圈252，在它的调谐电路25中产生与上述信号D的频率f1成分同步的感应电压E（实际上，上述电波中的其它频率f2～f4的成分也能激励线圈252，但因为频率有所不同，其振幅变小）。
之后，在信号D中，信号断开期间，即进入接收信号期间，因为该天线线圈13接地，其电波被迅速消除，上述感应电压E相应于调谐电路25内的损失，逐渐衰减。
另一方面，上述感应电压E在调谐电路25中产生的电流使从线圈252发射频率为f1的电波。该电波激励天线线圈14，并且在由该天线线圈14及与其相连的电容708一起构成的并联谐振电路 中产生频率为f1的感应电压。（实际上，由天线线圈13发射的电波也可使天线线圈14激励，但如上所述，在此期间线圈13接地，所以完全不产生感应电压）。该感应电压送到放大器709放大，进而进入模拟开关705。
模拟开关705根据经倒相器703输入其控制端的发射接收信号B的反相信号B′，转换上述放大器709的输出与相位检波器710的连接或者与地线连接。在上述反相信号B′处於高电平期间，使放大器709的输出与相位检波器710连接，当B′处于低电平期间，则与地线连接，所以，在其输出中，可得到信号F，信号F具有由信号D中频率成分f1产生的频率f1的感应电压和信号D中频率成分f2～f4产生的频率f1的感应电压。
上述信号F被送到相位检波器710，上述信号A作为检波信号输入到相位检波器710，在信号F所包含的感应电压中，与信号A中频率成分f1相对应的部分，其频率及相位一致，与其它频率成分f2～f4相对应的部分，其频率及相位不同。
信号G从相位检波器710中输出。G是这样的信号：它具有在信号F所包含的感应电压中的、与信号A中频率为f1的成分相对应部分的正重复电压成分和与其它的频率为f2～f4的成分相对应部分的正、负电压成分。
上述信号G送到充分阻断的频率低的低通滤波器711，被转换为信号H。信号H包含相应于上述信号A中频率为f1的部分的、具有规定时向宽度和电压值的直流成分，和相应于其它频率f2～f4的部分的、对应于频率f2～f4与f1的频率之差的交流波形成分。信号H被送到脉冲检测器712。
脉冲检测器712由施密特触发器和脉宽检测电路构成。当从输入信号中检出大于规定幅宽例如T/2以上的脉冲时，向控制电路701输出脉冲信号。这里，脉冲检测器712检测出与信号H的上述信号A的频率f1相对应的直流成分，产生脉冲信号，将其信号I送出。
如果控制电路701接收到上述信号I，从当时的发射接收频率情报C1、C2（此时为“L，L”）中判别出正在使用的书写工具，即书写器2，并把这个情报输入数据处理装置7′。
另一方面，不管有无上述判别情报，从书写工具的磁铁（这里是指书写器2a的磁铁23、24a、24b）产生的磁偏进入感应板12的可检测坐标范围时开始，位置检测电路5就进行位置检测，并把其坐标值连续输入数据处理装置7′。
数据处理装置7′通常把位置检测电路5输出的坐标值作为瞬时值，存贮在缓冲存贮器中，把接收到上述书写器2a的判别情报时的坐标值作为书写器2a所作的图象的数据，即作为黑色图象数据，存贮在未图示的图象存贮器中。
再者，如果在黑板本体1的书写面15上，书写器2b或2c在使用状态，则书写工具判别电路6′同样对它们进行判别，将其判别情报，即书写器2b或2c的判别情报输入数据处理装置7′，然后，与上述同样地，数据处理装置7′把当时的坐标值看作书写器2b或2c所作的图象的数据，即红色或绿色的图象数据，存入图象存贮器中。
还有，在黑板本体1的书写表面15上使用黑板擦3时，即抹消部件37的一部分或全部在在该书写表面15上时，其调谐电路32 的开关321、322中的任何一个或两个处于动作状态。书写工具判别电路6′与上述同样地对此进行判别，将其判别情报即黑板擦3的判别情报输入数据处理装置7′。数据处理装置7′把当时的坐标值看作由黑板擦限定的消除范围的设定坐标值，从而把图象存贮器中由该坐标值决定的范围的图象数据消除。
这样，必要时，把数据处理装置7′的图象存贮器中的图象数据显示在彩色显示器上（未图示）。并且由彩色打印机等组成的输出装置8制成硬拷贝输出。进一步，与前实施例同样，还可通过公用电话线或数据线等把图象数据输入到其它数据处理装置中。
当然，如果仅使书写器2a～2c或黑板擦3靠近黑板本体1的书写表面15，就不能使其开关处于动作状态，因为脉冲检测器712不输出脉冲信号，所以控制电路701也就不输出其判别情报。

Claims (8)

1、一种电子黑板装置，用带有产生恒定磁偏的磁力发生器的书写器及黑板擦，在具有能检测恒定磁偏所加位置坐标值的感应板的黑板本体书写表面上表示图象时，根据从上述感应板得到的坐标值，作成上述图象对应的图象数据，进而根据需要进行输出，其特征在于：在黑板本体书写面的周围，设有将其包围的天线线圈；
在书写器及黑板擦中，分别设置至少包含线圈和电容的、以规定的一个频率及其它频率为调谐频率的调谐电路；
设有书写工具判别电路；把上述一个频率及其它频率的交流信号顺次间歇地加到上述天线线圈上，使其发射电波，在停止发射该电波时，天线线圈接收由上述书写器或黑板擦的调谐电路反射的电波，该书写工具判别电路根据该反射信号的频率，判别写器或黑板擦中是哪一个正在使用。
2、如权利要求1所述的电子黑板装置，其特征在于：根据每个墨色不同的书写器，变更调谐电路的调谐频率。
3、一种电子黑板装置，用带有产生恒定磁偏的磁力发生器的书写器及黑板擦，在具有能检测恒定磁偏所加位置坐标值的感应板的黑板本体书写表面上表示图象时，根据从上述感应板得到的坐标值，作成上述图象对应的图象数据，进而根据需要进行输出，其特征在于：
所说黑板本体具有用来检测恒定磁偏所加位置坐标值的感应板和可反复使用的书写表面;
设有书写工具，它具有产生恒定磁偏力发生器、和当它接触书写表面时动作的开关以及只在该开关动作时发生预定无线电信号的信号发生装置;
所述电子黑板装置还包括：
指示棒，它具有产生恒定磁偏的磁力发生器;
位置检测电路，用来驱动上述感应板，检测感应板上加有恒定磁偏的位置，输出与其对应的坐标值;
信号检测装置;用于检测上述规定的无线电信号，输出书写工具的识别信号;
图象处理装置，把上述坐标值中，有书写工具识别信号时的数据作为与书写工具所作图象对应的数据进行处理，把没有书写工具识别信号时的数据作为瞬时的位置表示数据等进行处理。
4、如权利要求3所述的电子黑板装置，其特征在于：其中的信号发生装置是采用至少包含线圈和电容的，以规定的频率作为调谐频率的调谐电路，其中的信号检测装置是采用了设在感应板的坐标输入范围周围的天线线圈和书写工具判别电路，将上述规定频率的交流信号加在该天线线圈上使之发射电波，之后，切断上述交流信号，检测切断信号时的天线线圈上是否产生上述规定频率的感应电压，在检测出该感应电压时，书写工具判别电路输出书写工具的识别信号。
5、如权利要求1或3所述的电子黑板装置，其特征在于：所说书写工具，具有毛毡笔等的笔体和产生恒定磁偏的磁力发生器，它还包括在笔体与黑板本体的书写表面接触时动作的开关，和含有通过该开关相连的线圈和电容的、以规定频率为调谐频率的调谐电路。
6、如权利要求5所述的电子黑板装置，其特征在于：所说书写器的调谐电路的调谐频率按照笔体的每种墨水颜色发生变化。
7、如权利要求6所说的电子黑板装置，其特征在于：所说书写器的磁力发生器由与笔体同轴设置的若干个环状磁铁构成。
8、如权利要求1或3所述的电子黑板装置，其特征在于：所说黑板擦具有一定面积的抹消部件，和设在该抹消部件附近的发生恒定磁偏的磁力发生器，在抹消部件与黑板书写表面接触时动作的开关，及
通过与该开关相连的线圈和电容以规定频率为调谐频率的调谐电路。
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