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1. (WO2017002272) DISPOSITIF DE DÉTECTION DE POSITION ET DISPOSITIF DE POINTAGE
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明 細 書

発明の名称 位置検出装置、及びその位置指示器

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012  

発明の効果

0013   0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092  

符号の説明

0093  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18  

明 細 書

発明の名称 : 位置検出装置、及びその位置指示器

技術分野

[0001]
 本発明は位置検出装置、及び位置指示器に関し、特に、タブレットと電源装置内蔵型の位置指示器との間の静電結合によりタブレット上の位置指示器の指示位置を求める位置検出装置、及びその位置指示器に関する。

背景技術

[0002]
 電源装置内蔵型の位置指示器であるアクティブスタイラス(以下、単に「スタイラス」という)からタブレットに対し、静電結合により信号の送信を行うようにした位置検出装置が知られている。この種の位置検出装置においては、現状、スタイラスから信号を送信してタブレットで受信するという、一方通行の通信が行われている。特許文献1には、このような位置検出装置の例が開示されている。
[0003]
 特許文献2には、位置検出装置の他の例が開示されている。この例によるスタイラスは、信号送信のための電極と、電池とを備えて、筆圧検出した結果をデジタルで送信している。また、タブレットは表示装置と透明センサーとで構成されて、透明センサーにより、スタイラスによる指示位置および筆圧と、指によるタッチ位置との両方が検出可能な構成となっている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 国際出願番号PCT/JP2014/051296号
特許文献2 : 特開2014-63249号公報
特許文献3 : 特開2015-103143号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 特許文献1にも開示されるように、スタイラスには固有の識別情報(固有ID)が記憶されており、従来のスタイラスは、タブレットに向けて信号を送信する際、固有IDも送信するように構成される。しかしながら、固有IDは、特許文献1にも開示されているように60ビット以上にまで達することもある長いデータであるので、固有IDを送信していると、信号の送信時間が長くなってしまう。
[0006]
 また、上述したように、スタイラスを含む従来の位置検出装置における通信は、スタイラスからタブレットへの一方通行の通信であるので、スタイラスがタブレット上にないときも常に信号を送信し続ける必要がある。そのために、従来のスタイラスには、電池の消耗が激しいという問題がある。
 また、スタイラスがタブレット上に存在する場合であっても、前述した固有IDはタブレット側で一度認識されれば位置指示器から何度も送信する必要の無い情報である。しかしながら特許文献1に開示したような従来のスタイラスでは固有IDを繰り返し送信する必要があったため位置指示器からの送信時間が常時長くなり、電池の消耗をさらに激しくしてしまう。
[0007]
 したがって、本発明の目的のひとつは、従来に比べてスタイラス(内臓電源装置を有するタイプの位置指示器)の電池の消耗を抑えることができ、また、スタイラスからの信号の送信時間を抑制することのできる位置検出装置、及び位置指示器を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 本発明による位置検出装置は、タブレットと位置指示器との間の静電結合によりタブレット上における位置指示器の指示位置を求める位置検出装置であって、以下のような基本的構成を備える。
 即ち、タブレットからは、位置指示器を制御するために周波数もしくは変調形式の異なる2種類の制御信号として、第1の制御信号および第2の制御信号を位置指示器に対して送信するようにし、位置指示器には、電源手段を備え、タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信するとともに、前記第1の制御信号を受信するための第1の制御信号受信手段と、前記第2の制御信号を受信するための第2の制御信号受信手段とをそれぞれに設けることを特徴とする。(基本構成1)
[0009]
 本発明による位置検出装置は、前述した基本構成1において、前記第1の制御信号が所定の単一周波数でかつ無変調の信号であるものとし、前記第2の制御信号は、所定のバイナリデータにより変調された信号であることを特徴とする。(基本構成2)
[0010]
 本発明による位置検出装置は、前述した基本構成2において、位置指示器は、前記第1の制御信号の受信のみを行う第1の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第2の制御信号の受信を繰り返し行う第2の動作モードとからなり、前記第1の動作モードにおいて、前記第1の制御信号が受信された際に前記第2の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする。(基本構成3)
[0011]
 本発明による位置検出装置は、前述した基本構成3において、位置指示器が、固有のID情報もしくは筆圧検出回路を備えて検出した筆圧情報もしくは前記固有のID情報に応じて変調されるデータ信号を送信するが、このとき、受信した前記第2の制御信号の内容に応じて、固有のID情報または筆圧情報もしくはその他の情報を選択して、該選択された情報に応じて変調されるデータ信号を送信する、ことを特徴とする。(基本構成4)
[0012]
 本発明の他の一側面による位置指示器は、タブレットとの間の静電結合によりタブレット上における指示位置を求める位置指示器であって、トランスの1次側コイルとコンデンサとによる共振回路の共振現象を利用して送信信号を生成するとともに、電極が接続されているトランスの2次側には、前記共振回路の共振周波数の近傍の周波数でタブレットから送信される制御信号を受信する制御信号受信回路が接続される。

発明の効果

[0013]
 本発明によれば、タブレットからは、所定の単一周波数である第1の制御信号、および所定のバイナリデータにより変調された信号である第2の制御信号を位置指示器に対して送信するようにして、位置指示器がタブレット上に無いときには、消費電力を多く必要とする位置指示信号の送信および第2の制御信号の受信は行わず、消費電力が少なくて済む第1の制御信号の受信のみを行うようにしたので、位置指示器の電池の消耗を抑えることができる。
[0014]
 また、本発明によれば、位置指示器で受信した第2の制御信号の内容に応じてデータ信号として送信する情報を変えることができるので、従来のように筆圧と固有IDを合わせて毎回送信したりする必要が無く、位置指示器からの送信時間を抑制することが可能になるとともに、電池の消耗をさらに抑えることができる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 本発明の第1の実施の形態による位置検出装置1の構成を示す図
[図2] 図1に示したタブレット3の内部構成を示す図
[図3] 図1に示したスタイラス2の内部構成を示す図
[図4] 本発明の第1の実施の形態によるタブレット3の処理フローを示すフロー図
[図5] 本発明の第1の実施の形態によるスタイラス2の処理フローを示すフロー図
[図6] 本発明の第1の実施の形態においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図
[図7] 本発明の第2の実施の形態によるタブレット3の処理フローを示すフロー図
[図8] 本発明の第2の実施の形態によるスタイラス2の処理フローを示すフロー図
[図9] 本発明の第2の実施の形態においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図
[図10] 本発明の第3の実施の形態によるスタイラス2の内部構成を示す図
[図11] 本発明の第3の実施の形態においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図
[図12] 本発明の第1の実施の形態の変形例においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図
[図13] スペクトラム拡散符号としてのコマンド信号の一例を示した図
[図14] マッチドフィルター回路の構成例を示した図
[図15] 図14における各ステップと出力との関係を示した図
[図16] スタイラス2の内部構造の一例を示した図
[図17] 第3の実施の形態の変形例としてのスタイラス2の内部構造を示した図
[図18] 第3の実施の形態の変形例としてのスタイラス2の内部構成を示した図

発明を実施するための形態

[0016]
 以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
[0017]
 図1は、本発明の第1の実施の形態による位置検出装置1の構成を示す図である。同図に示すように、位置検出装置1は、位置指示器であるスタイラス2と、タブレット3とを有して構成される。図2はタブレット3の内部構成を示す図であり、図3はスタイラス2の内部構成を示す図である。
[0018]
 スタイラス2はペン形状の装置であり、図1に示すように、芯20、電極21、筆圧検出センサー23(筆圧検出回路)、回路基板24、及び電池25(電源手段)を有して構成される。
[0019]
 芯20は棒状の部材であり、スタイラス2のペン軸方向と芯20の長手方向とが一致するように配置される。芯20の先端部20aの表面には導電性材料が塗布されて電極21を構成している。この電極21は芯20の内部に導電物質を埋め込むように構成しても良い。筆圧検出センサー23は芯20と物理的に接続され、芯20の先端部20aに加えられる筆圧を検出する。この筆圧検出センサー23としては、たとえば特許文献2において説明されている筆圧に応じて変化する可変容量コンデンサを用いることができる。
[0020]
 電極21は、回路基板24に電気的に接続されており、タブレット3が送信する制御信号US(図1に示すトリガ信号US_trg及びコマンド信号US_cmd)の検出を行うとともに、タブレット3に対して送信するスタイラス信号DS(図1に示す位置信号DS_pos及びデータ信号DS_res)を送信する。なお、制御信号USを受信するための電極を、スタイラス信号DSを送信するための電極とは別に設けてもよい。
[0021]
 タブレット3は、平板状のセンサ30と、センサコントローラ31とを有して構成され、タブレット3のセンサ面3aは、センサ30の上面に構成される。
[0022]
 図2は、タブレット3の内部構成を示す図である。図2において、センサ30は、それぞれY方向に沿って延在し、X方向(Y方向に直交する方向)に等間隔で配置された複数の線状電極30Xと、それぞれX方向に沿って延在し、Y方向に等間隔で配置された複数の線状電極30Yとがマトリクス状に配置された構成を有している。図示していないが、センサ30は透明な板状のガラスである基体を有しており、各線状電極30X,30Yはこの基体のうら面(内側の表面)に配置される。基体のおもて面(外側の表面)は、タブレット3のセンサ面3aを構成する。タブレット3がセンサ面3aに表示機能を有している場合、基体は液晶ディスプレイなどの表示装置(図示せず)の表示面に配置され、各線状電極30X,30Yは液晶ディスプレイと基体の間に配置される。この場合の各線状電極30X,30Yは、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明な導電体により構成することが好適である。
[0023]
 図2に示すように、タブレット3は、スタイラス2に加えて人間の指4も検出可能に構成される。詳しくは後述するが、スタイラス2と指4とでは検出方式が異なるため、タブレット3はこれらの検出を時分割で行うように構成される。
[0024]
 センサコントローラ31は、図2に示すように、選択回路41、選択回路42、制御回路43、スイッチ44,45、増幅回路46、ゲインコントロール回路47、バンドパスフィルタ48、検波回路49、アナログデジタル変換器(AD変換器)50、及びMCU51を有して構成される。
[0025]
 選択回路41は、制御回路43からの制御信号dに基づき複数の線状電極30Xの中のひとつまたは互いに隣接する複数本を選択する回路である。また、選択回路42は、制御回路43からの制御信号cに基づき複数の線状電極30Yの中のひとつまたは互いに隣接する複数本を選択する回路である。
 選択回路41と選択回路42によってそれぞれ選択されたX側電極とY側電極は、スイッチ45によってX側またはY側のいずれか一方が増幅回路46に接続される。
 増幅回路46によって増幅されたスタイラス2からの信号はゲインコントロール回路47によって一定レベルにゲインコントロールされ、バンドパスフィルタ48によってスタイラス2が送出する信号の周波数成分のみを通過させ、検波回路49によって検波した後、アナログデジタル変換器(AD変換器)50によってスタイラス2からの受信信号レベルとして出力する。
 スイッチ44は、選択回路42によって選択したY側電極を受信用として用いるか送信用として用いるかを切り替えるための回路で、制御回路43からの制御信号bがロウレベル「0」のときには選択回路42によって選択したY側電極はスイッチ45を介して増幅回路46に接続される。また、制御回路43からの制御信号bがハイレベル「1」のときには選択回路42によって選択したY側電極には制御回路43から出力される送信信号aが供給され、センサ30から送信される。
[0026]
 タブレット3は、以下に示す5種類のモードを有しており、制御回路43はこれらのモードを以下に示す順に切り替えながら、センサコントローラ31内の各回路の制御を行う。以下、1つずつ詳しく説明する。
[0027]
 1つ目は、指4の位置検出を行うモードである。この場合の制御回路43は、制御信号bをハイレベル「1」とし、制御信号eをロウレベル「0」とする。即ち、選択回路42によって選択したY側電極には制御回路43から出力される送信信号aが供給され、センサ30からタッチ検出信号を送信する。また、選択回路41によって選択したX側電極は増幅回路46に接続される。このときバンドパスフィルタ48の中心周波数がタッチ検出信号の周波数と一致するように、制御回路43は制御信号gにより制御を行う。このように構成することにより、MCU51は指4がセンサ面3aに接触したことによる検出信号の変化を読み取り指4の座標位置を求める。
[0028]
 2つ目は、スタイラス2に対してトリガ信号US_trg(第1の制御信号。図1参照)を送信するモードである。この場合の制御回路43は、制御信号bをハイレベル「1」とすることにより、選択回路42によって選択したY側電極には制御回路43から出力される送信信号aが供給され、センサ30からはトリガ信号US_trgが送信される。この場合の送信信号aは、制御回路43の一部を構成するトリガ信号送信部43a(第1の制御信号送信手段)によって生成されるトリガ信号US_trgと同一であり、本実施例では後述するようにスタイラス2が送信する信号の周波数と同一であることが好ましい。また、トリガ信号US_trgは無変調かつ単一周波数の信号とすることが好ましい。
 このとき、選択回路42は電極30Yのうちスタイラス2が指示している近傍の電極を選択してトリガ信号US_trgを送信しても良いし、Y選択回路42が電極30Yの全ての電極を同時に選択してトリガ信号US_trgを送信するようにしても良い。
[0029]
 3つ目は、スタイラス2に対してコマンド信号US_cmd(第2の制御信号。図1参照)を送信するモードである。この場合も制御回路43は、制御信号bをハイレベル「1」とすることにより、選択回路42によって選択したY側電極には制御回路43からの送信信号aが供給される。この場合の送信信号aは、制御回路43の一部を構成するコマンド信号送信部43b(第2の制御信号送信手段)によって生成されるコマンド信号US_cmdと同一であり、スタイラス2を制御するための制御情報(後述するコマンド情報Cmd)により変調された信号である。本実施例では、このコマンド信号US_cmdとして、スペクトラム拡散符号を用いる。
 図13はスペクトラム拡散符号としての送信信号aの一例を示したもので、拡散コードが「0x1AD3」であるものとして3ビットのコマンド情報(1、0、1)を送信する例を示している。即ち、送信するデータが「1」のときは「0x1AD3」の順に変化する信号を出力し、送信するデータが「0」のときは「0x1AD3」を反転させた符号「0xE54C」の順に変化する信号を出力する。なお、図13では図示した拡散コードの上位ビットから順に送信している場合を示している。
 このときも、選択回路42は電極30Yののうちスタイラス2が指示している近傍の電極を選択してコマンド信号US_cmdを送信しても良いし、選択回路42が電極30Yの全ての電極を同時に選択してコマンド信号US_cmdを送信するようにしても良い。
[0030]
 4つ目は、スタイラス2が送信する位置信号DS_posを検出することによりスタイラス2の位置検出を行うモードである。この場合の制御回路43は、制御信号bをロウレベル「0」とすることにより、選択回路42によって選択したY側電極はスイッチ45を介して増幅回路46に接続される。また、バンドパスフィルタ48の中心周波数がスタイラス2が送信する信号の周波数と一致するように、制御回路43は制御信号gにより制御を行う。
 本実施例がスタイラス2のX軸座標を求めるときは、制御回路43は制御信号eをロウレベル「0」として、選択回路41によって選択したX側電極を増幅回路46に接続する。この状態で選択回路41が選択するX側電極を、スタイラス2の指示位置に最も近いX電極を中心とする複数本、たとえば5本のX電極を1本ずつ順次選択しながら、MCU51はAD変換器50から出力されるデータを信号レベル値として読み取る。MCU51は選択したX電極に対する信号レベル分布よりスタイラス2のX座標を求める。
 本実施例がスタイラス2のY軸座標を求めるときは、制御回路43は制御信号eをハイレベル「1」として、選択回路42によって選択したY側電極を増幅回路46に接続する。この状態で選択回路42が選択するY側電極を、スタイラス2の指示位置に最も近いY電極を中心とする複数本、たとえば5本のY電極を1本ずつ順次選択しながら、MCU51はAD変換器50から出力されるデータを信号レベル値として読み取る。MCU51は選択したY電極に対する信号レベル分布よりスタイラス2のY座標を求める。
[0031]
 5つ目は、スタイラス2が送信するデータ信号DS_res(図1参照)を受信するモードである。データ信号DS_resを受信するときは、X側電極とY側電極のうちどちらを用いても良いが、ここではX側電極を用いてデータ信号DS_resを受信する場合について示す。制御回路43は、制御信号eをロウレベル「0」とすることにより、選択回路41によって選択したX側電極を増幅回路46に接続する。また、バンドパスフィルタ48の中心周波数がスタイラス2が送信する信号の周波数と一致するように、制御回路43は制御信号gにより制御を行う。また、選択回路41がスタイラス2の指示位置に最も近いX電極を中心とする複数本、たとえば3本のX電極を同時に選択するように制御回路43を動作させる。この状態で、MCU51はAD変換器50からの出力を定期的に読み取る。
 Y側電極を用いてデータ信号DS_resを受信する場合は、制御信号bをロウレベル「0」とし、制御信号eをハイレベル「1」とすればよい。
[0032]
 以上が、各モードにおける制御回路43の動作である。以上の説明から理解されるように、タブレット3は、送信と受信とで同じセンサ30を用いて信号の送受信を行うよう構成される。以下、引き続き、図2に示したタブレット3内の他の構成について説明する。
[0033]
 増幅回路46は、電極30Xおよび30Yの中から選択回路41または選択回路42によって選択する電極に誘導される信号を増幅する回路で、ゲインコントロール回路47は、増幅回路46から供給される信号をさらに増幅する回路であり、その増幅量が制御回路43からの制御信号fによって制御可能に構成される。ゲインコントロール回路47の出力は、バンドパスフィルタ48に供給される。
[0034]
 バンドパスフィルタ48は、所定の中心周波数を中心とする一定帯域幅の信号のみを通過させるフィルタ回路である。この中心周波数は、制御回路43から供給される制御信号gによって制御される。制御回路43は、上述した指4の位置検出を行うモードでは、上記中心周波数が上述したタッチ検出信号の周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ48を制御する。また、制御回路43は、上述したスタイラス2の位置検出を行うモードでは、上記中心周波数が位置信号DS_pos(図1参照)の周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ48を制御する。さらに、制御回路43は、上述したデータ信号DS_res(図1参照)を受信するモードでは、上記中心周波数がデータ信号DS_resの周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ48を制御する。なお、本実施例(図3)では位置信号DS_posとデータ信号DS_resとでは同一周波数としている。
[0035]
 ここで、指検出用信号の周波数帯域と、スタイラス検出用の信号(位置信号DS_pos及びデータ信号DS_res)の周波数帯域とは、互いに異なるように構成することが好ましい。こうすることで、バンドパスフィルタ48によってこれらの信号を選別することが可能になる。また、データ信号DS_resは、単一周波数の信号であってもよいし、複数の周波数成分を含む信号であってもよいが、後者の場合、制御回路43はこれら複数の周波数成分のすべてが含まれるよう、バンドパスフィルタ48の帯域幅も制御することが好ましい。
[0036]
 検波回路49は、バンドパスフィルタ48からの出力信号のレベルに対応した電圧を生成する回路である。AD変換器50は、検波回路49から出力される受信レベルに応じた電圧を所定時間間隔でアナログデジタル変換を施すことによってデジタル信号を生成する回路である。AD変換器50によるサンプリングの時間間隔は、制御回路43から供給される制御信号hによって制御される。AD変換器50が出力するデジタルデータはMCU51によって読み取られる。
[0037]
 MCU51は、内部にROMおよびRAMを設けて所定のプログラムに基づき動作するマイクロプロセッサで、制御回路43からの信号a~hを前述したように出力するように制御回路43に対して制御を行うとともに、AD変換器50が出力するデジタルデータを読み取り処理する。
 制御回路43は、MCU51からの指示に基づきa~hの各信号を指定されたタイミングに正確に出力するためのロジック回路である。
[0038]
 以上、タブレット3の構成及び動作について説明した。次に、スタイラス2の構成及び動作について詳しく説明する。図16はスタイラス2の内部構造の一例を示した図である。また、図3はスタイラス2の内部構成を示した図である。
[0039]
 回路基板24には、図3に示すように内部構成として、3つのスイッチSW1~SW3、制御部60、発振回路61、トランス62、トリガ信号検出部63、コマンド情報受信部64を有して構成される。
[0040]
 発振回路61は、制御部60から供給される発振制御信号Ocnに従って発振動作を行う回路である。発振回路61は、コイルとキャパシタが接続されてなるLC共振回路61aを含んで構成される。
[0041]
 トランス62は、互いに結合した一次側コイル(第1のコイル)及び二次側コイル(第2のコイル)を含んで構成され、一次側コイルはLC共振回路61aを構成するコイルとして使用される。二次側コイルはスイッチSW1を経由して電極21に接続されている。
[0042]
 トリガ信号検出部63は、タブレット3が送信するトリガ信号US_trgを受信するための機能部(第1の制御信号受信手段)であり、増幅回路63aと検波回路63bとを含んで構成される。増幅回路63aは、電極21に誘導されるトリガ信号US_trgを増幅する回路で、検波回路63bは、増幅回路63aの出力信号のレベルが一定以上であるかどうかを検出して、検出信号Detとして出力する回路である。電極21と増幅回路63aとはスイッチSW1,SW2を介して接続されている。
 こうして出力される検出信号Detのレベルは、電極21にトリガ信号US_trgが到来している場合にハイとなり、到来していない場合にローとなる。このように、トリガ信号検出部63は、特に復号動作を行わずとも、トリガ信号US_trgの有無に応じて2値の検出信号Detを出力可能に構成される。
 トリガ信号検出部63がトリガ信号US_trgを受信するときは、増幅回路63aの入力側にはトランス62が接続されている。このトランス62の一次側はLC共振回路61aを構成しているので、トリガ信号US_trgの周波数をLC共振回路61aの共振周波数に一致させておけば、トリガ信号検出部63は電極21に誘導される信号のうちトリガ信号US_trgのみを検出するように動作する。
[0043]
 コマンド情報受信部64は、タブレット3が送信するコマンド信号US_cmdを受信するための機能部(第2の制御信号受信手段)であり、AD変換器64aとマッチドフィルター回路64bとを含んで構成される。図14はマッチドフィルター回路64bの構成例を示した図である。図14に示したマッチドフィルター回路は、12ビットのデータを格納する32段からなるシフトレジスタ(R0~R31)と、予め決められたKEYコードを格納する16ビットのレジスタ(k0~K15)と、シフトレジスタに保存された値とKEYコードとの演算を行う演算部とから構成されている。演算部には演算結果を保存する16ビットのレジスタ(Q0~Q15)が含まれている。
 コマンド情報受信部64はスイッチSW3を介して電極21に接続されおり、コマンド情報受信部64がコマンド信号US_cmdを受信するときは、スイッチSW3をオン状態としスイッチSW1をオフ状態として行う。コマンド情報受信部64の動作について詳細は後述するが、この種の回路は高速クロックにより動作させる必要があるため電力消費が大きい。そのため、本実施の形態では、制御部60が生成する制御信号Enによりコマンド情報受信部64の動作を停止することができるようにしている。具体的には、制御信号Enが活性化されている場合(ハイレベル)に動作状態となり、制御信号Enが非活性となっている場合(ロウレベル)に動作停止状態となるよう、コマンド情報受信部64を構成している。動作停止状態である場合、電力消費が抑えられる一方で、入力端に信号が供給されてもコマンド情報受信部64はそれを受信しない。しかし、本実施の形態によるスタイラス2では、コマンド信号US_cmdに先立って受信されるトリガ信号US_trgの受信に応じて制御信号Enを活性とするように制御部60を構成しているので、問題なくコマンド信号US_cmdを受信することが可能である。この点については、以下で詳しく説明する。
[0044]
 制御部60は、制御信号SWCによるスイッチSW1~SW3のオンオフ制御、制御信号Enによるコマンド情報受信部64の起動状態制御、発振制御信号Ocnの生成、および、筆圧検出センサー23による筆圧検出を行う回路で、所定のプログラムに従って動作するマイクロプロセッサ(MCU)により構成される。以下、それぞれについて詳しく説明する。
 なお、筆圧検出センサー23は、本実施例では筆圧により容量が変化するコンデンサであり、これを用いた筆圧検出については特許文献3に開示されているような方法を用いれば良いのでここでは説明を省略する。
[0045]
 まず、スイッチSW1~SW3のオンオフ制御及び制御信号Enについて、制御部60は次の表1に示す制御を行う。
[0046]
[表1]


[0047]
 表1に示すように、初期状態(スタイラス2がタブレット3上に無い場合)における制御部60は、スイッチSW1,SW2をオン、スイッチSW3をオフとし、コマンド情報受信部64を動作停止状態とする。これにより、電極21はトリガ信号検出部63に接続されるようになるので、表1にも示すようにトリガ信号US_trgの受信動作が行われることになる。また、コマンド情報受信部64が動作停止状態であるので、スタイラス2の電力消費が抑制される。
[0048]
 トリガ信号US_trgが受信された後、すなわち検出信号Detがハイレベルとなった後、制御部60は、スイッチSW1をオフ、スイッチSW3をオンに切り替える。また、制御信号Enを活性とすることにより、コマンド情報受信部64を動作状態とする。スイッチSW2については、オンの状態を維持してもよいし、オフに切り替えてもよい。これにより、電極21はコマンド情報受信部64に接続されるようになり、また、コマンド情報受信部64が動作状態となるため、表1に示すようにコマンド信号US_cmdの受信動作が行われることになる。制御部60は、こうしてコマンド信号US_cmdを受信したコマンド情報受信部64から出力されるコマンド情報Cmdを一時的に保持する。
[0049]
 ここで、制御部60は、低消費電力で動作する低速動作モード(第1の動作モード)と、大きく電力を消費する高速動作モード(第2の動作モード)とのいずれかにより動作することとしてもよい。低速動作モードにある制御部60は、単純な2値信号である検出信号Detの受信は可能である一方、コマンド情報Cmdのような複雑な情報を受信ないし処理する動作や、位置信号DS_pos及びデータ信号DS_resを送信するための動作を行うことはできない。これらの動作を行う場合には、制御部60を高速動作モードとする必要がある。そこで、この例による制御部60は、検出信号Detがローレベルからハイレベルに変化したこと(すなわち、トリガ信号US_trgが受信されたこと)を契機として、自律的に低速動作モードから高速動作モードに変化するように構成することが好ましい。また、データ信号DS_resの送信が完了した後には、低速動作モードに戻すように構成することが好ましい。こうすることで、制御部60の消費電力を最小化することが可能になる。以下では、制御部60がこのような2種類のモードに対応しているものとして説明を続ける。
[0050]
 コマンド信号US_cmdが受信され、コマンド情報受信部64からのコマンド情報Cmdを保存した制御部60は、スイッチSW1をオン、スイッチSW2,SW3をオフとする。また、制御信号Enを非活性とすることにより、コマンド情報受信部64を動作停止状態に戻す。そして制御部60は、発振制御信号Ocnを一定時間ハイレベルとすることにより発振回路61(位置指示信号送信手段)を動作させる。このことにより、電極21からは一定時間連続して生成される位置信号DS_pos(位置指示信号)が送出される。この間に、タブレット3では位置信号DS_posを受信することによりスタイラス2の指示位置を求める。
[0051]
 位置信号DS_posを送信した後、制御部60は、スイッチSW1~SW3及び制御信号Enの状態を維持したまま、保存したコマンド情報Cmdに応じたデータ信号DS_resを発振回路61に生成させるための発振制御信号Ocnを出力し、発振回路61に供給する。なお、図3に示した構成により生成されるデータ信号DS_resは、OOK(On-Off Keying)変調された信号となる。制御部60によって行われる以上の動作により、電極21からOOK変調されたデータ信号DS_resが送出され、上記したようにしてタブレット3により受信される。この後、制御部60は初期状態に戻る。
 それでは、コマンド情報受信部64がどのようにしてコマンド信号US_cmdの中からコマンド情報Cmdを抽出するのかについて、図13および図14を参照しながら説明する。マッチドフィルター回路64b(図14)にはAD変換器64aからの出力(D0~D11)およびクロック(CLK)が入力される。このクロックはAD変換器64aのサンプリング周波数と同一であり、図13に示した拡散符号の1ステップの周期の整数倍の周波数とすることが好ましい。本実施例ではAD変換器64aのサンプリング周波数が図13に示した拡散符号のステップ周期の2倍の場合について示している。また、制御部60からは図示しないリセット信号(Reset)が供給され、これによりシフトレジスタ(R0~R31)および演算部のレジスタの値(Q0~Q15)はクリアされる。本実施例ではクロック(CLK)の立ち上がりエッジでAD変換器64aからのデータ(D0~D11)が取り込まれ演算部での演算が実行されるものとして説明する。
 KEYコード(k0~K15)はタブレットが送信するコマンド信号US_cmd(図13)の拡散コードと同じ「0x1AD3」が格納されている。即ち、本実施例では上位ビットから送信するとしたので、k0=1、k1=1、k2=0、k3=0、k4=1、・・・・k15=0、となっている。演算部では、シフトレジスタ(R0~R31)に保存されている各データが加算または減算された総和が計算され、Q0~Q15として出力される。この出力(Q0~Q15)は符号付きのデータとして現されるものである。ここで、k0=1であるからシフトレジスタR0およびR1の各値はQ0~Q15に加算される。また、k1=1であるからシフトレジスタR2およびR3の各値はQ0~Q15に加算される。また、k2=0であるからシフトレジスタR4およびR5の各値はQ0~Q15から減算される。このようにして32個のAD変換結果(R0~R31)が加算または減算された結果がQ0~Q15として出力される。ここで、k0~K15の各値に応じてシフトレジスタ(R0~R31)の連続する2つの値について処理を行なっているのは、本実施例がAD変換器64aのサンプリング周波数を図13に示した拡散符号のステップ周期の2倍としているためである。
 図15は図14における各ステップ(CLKの立ち上がりの回数)と出力との関係を示した図である。制御部60は、トリガ信号US_trgを受信して後、表1のように制御信号Enを活性とすると続いてマッチドフィルター回路64bへのリセット信号(Reset)を供給する。これによりシフトレジスタ(R0~R31)はクリアされるので演算部からの出力(Q0~Q15)もセロとなる。本実施例ではタブレットからのコマンド信号US_cmdの送信に先立ちスタイラス2のコマンド情報受信部64が動作状態となっている必要があるが、ここでは図15として、リセット信号(Reset)が加えられた後の最初のクロック(CLK)立ち上がりがタブレットからのコマンド信号US_cmd(図13)の送信開始直後であったものとして説明を行う。
 図15に示すように、マッチドフィルター回路64bの出力(Q0~Q15)は32ステップ目でプラス方向に大きな値が現れる。また、64ステップ目でマイナス方向に大きな値が現れる。さらに、96ステップ目でプラス方向に大きな値が現れる。このことから、制御部60はタブレットから送信されたコマンド情報Cmdが(1,0,1)であったことを検出することができる。
[0052]
 以上、スタイラス2の構成及び動作について説明した。次に、図4及び図5に示す処理フロー、及び、図6に示す各信号の送受信タイミングを参照しながら、本実施の形態による位置検出装置の動作について全体的に説明する。図4は、本実施例におけるタブレット3の処理フローを示すフロー図である。図5は、本実施例におけるスタイラス2の処理フローを示すフロー図である。図6は、本実施例におけるスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
[0053]
 タブレット3は、図4及び図6に示すように、トリガ信号US_trgとコマンド信号US_cmdを定期的に繰り返し送信するよう動作を行う(図4のステップS301,S303)。なお、実際には、これらの信号の送信との時分割により上述した指4の検出動作が行われるが、ここでは、指4の検出動作に関する言及は省略する。以下、図6に示す時刻t1(N番目のトリガ信号US_trgNの送信時刻とN+1番目のトリガ信号US_trgN+1の送信時刻の間の時刻)で、スタイラス2がタブレット3のセンサ面3a(図1参照)に置かれた(DOWN)したとして説明を続ける。
[0054]
 スタイラス2は、初期状態ではトリガ信号US_trgの受信動作を繰り返し実施している(図5のステップS401,S403)。スタイラス2が時刻t1でタブレット3のセンサ面3aに接近ないし接触すると、その後にタブレット3から送信されるトリガ信号US_trgN+1がスタイラス2により受信される。トリガ信号US_trgN+1を受信したスタイラス2では、まず制御部60の状態がSTOP状態(上述した低速動作モード)からRUN状態(上述した高速動作モード)に変化する(図5のステップS405。図6の時刻t2)。この変化は、図3に示した検出信号Detがハイレベルとなったことによって実現される。
[0055]
 RUN状態となった制御部60は、制御信号Enを活性とすることにより、コマンド情報受信部64を起動する(Enable状態とする)(図5のステップS407。図6の時刻t2)。こうして起動されたコマンド情報受信部64により、トリガ信号US_trgN+1に続けてタブレット3から送信されるコマンド信号US_cmdが受信される(ステップS409)。制御部60はその後、制御信号Enを非活性とすることにより、コマンド情報受信部64を終了する(Disable状態とする)(図5のステップS411。図6の時刻t3)。
[0056]
 続いて制御部60は、コマンド信号US_cmdを受信したコマンド情報受信部64から抽出したコマンド情報Cmdの内容に応じた処理を行う(図5のステップS413)。この処理の具体例を挙げると、例えばコマンド情報Cmdが上述した筆圧の値を求めるものである場合、制御部60は、図1に示した筆圧検出センサー23により取得されている最新の筆圧値P(筆圧情報)をデータ信号DS_resに設定するための処理を行う。また、例えばコマンド情報Cmdがスタイラス2に固有のスタイラス番号SID(ID情報)を求めるものである場合、制御部60は、図示しない記憶部に記憶されているスタイラス番号SIDをデータ信号DS_resに設定するための処理を行う。
[0057]
 制御部60がコマンド情報Cmdの内容に応じて行う処理には、この他にも各種のものが含まれ得る。例えば、スタイラス2の側面にスライドレバー等を設けてレバー位置を検出してそれをコマンド情報Cmdとして設定しても良いし、位置信号DS_posの送信時間を変更したりしても良いし、位置信号DS_posやデータ信号DS_resの信号の周波数を変更したりするように構成しても良い。
[0058]
 次に制御部60は、位置信号DS_pos及びデータ信号DS_resを順次送信する(図5のステップS415,S417。図6の位置信号DS_pos1及びデータ信号DS_res1)。データ信号DS_resの送信を終了した制御部60は、RUN状態(上述した高速動作モード)からSTOP状態(上述した低速動作モード)に切り替える(図5のステップS419。図6の時刻t4)。一方、タブレット3は、コマンド信号US_cmdを送信した後、まず位置信号DS_posの受信動作を行う(図4のステップS305)。そして位置信号DS_posが受信された場合(図4のステップS307の肯定判定)、続いてデータ信号DS_resの受信を行う(図4のステップS309)。位置信号DS_posが受信されなかった場合(図4のステップS307の否定判定)には、トリガ信号US_trgの送信(図4のステップS301)に戻る。
[0059]
 以上で、N+1番目のトリガ信号US_trgN+1に対応する一連の処理が完了する。その後は、図6に示すように、タブレット3がN+2番目のトリガ信号US_trgN+2を送信することを契機として、上記同様の処理が繰り返される。なお、タブレット3によるトリガ信号US_trgの送信間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。また、タブレット3は、位置信号DS_pos又はデータ信号DS_resが受信されたか否かに応じて、トリガ信号US_trgの送信間隔を調整することとしてもよい。
 なお、タブレット3による位置信号DS_posの受信時には、スタイラス2が最初に置かれたとき(DS_pos1)には図2において選択回路41および選択回路42により選択されるX電極およびY電極を順次切り替えながら受信動作を行い、最も大きい信号レベルが得られた電極の番号およびその前後を含む信号レベルの分布よりスタイラス2の指示位置のX座標とY座標とを計算する。
 また、スタイラス2の指示位置がおよそ判っている場合(DS_pos2以降)には、位置信号DS_posの受信時には予め判っている付近の数本のX電極およびY電極について受信を行えば良く、そのときの信号レベルの分布よりスタイラス2の指示位置のX座標とY座標とを計算する。
[0060]
 以上説明したように、本実施の形態によれば、スタイラス2がタブレット2上にないときにはトリガ信号US_trgは受信されないので、スタイラス2は信号を送信しなくてよいこととなる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス2の電池の消耗を抑えることが可能になる。
 また、コマンド信号US_cmdにより要求された情報のみを送信するようにスタイラス2を構成することができるので、スタイラス2からの信号の送信時間を抑制することが可能になる。
[0061]
 また、本実施の形態によれば、スタイラス2の構成として、コマンド信号US_cmdを受信するためのコマンド情報受信部64を設けて受信したコマンド情報Cmdの内容に応じてデータ信号DS_resの内容を変えることができるので、一度だけ受信すれば済むようなたとえば固有のID番号を毎回スタイラスから送信したりする必要が無くなり、スタイラスからの送信時間を短縮することができるとともに、スタイラスの消費電力を少なくすることができる。
 その際、本実施形態によれば、コマンド信号US_cmdとは別に、トリガ信号US_trgを検出するためのトリガ信号検出部63を設け、トリガ信号検出部63によりトリガ信号US_trgが検出された場合にのみ、コマンド情報受信部64を起動するようにしたので、消費電力の大きいコマンド情報受信部64の動作時間を極めて限定的に短くすることができ、スタイラスの消費電力をさらに少なくすることができる。
[0062]
 また、本実施の形態によるスタイラス2によれば、データ信号DS_resの送信が完了した後、その後にトリガ信号US_trgが受信されるまで制御部60を低速動作モードとしていることから、制御部60の消費電力も削減することができる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス2の消費電力をさらに削減することが可能になる。
[0063]
 また、本実施の形態によるスタイラス2によれば、信号送信用のLC共振回路61aのコイルを二次側コイルとして使用するトランス62にバンドパスフィルタとしての役割を持たせているので、別途トリガ信号US_trg受信用のバンドパスフィルタを設ける場合に比べ、スタイラス2に搭載する部品の点数を削減することが可能になる。
 なお、本実施の形態では、タブレットが送信するコマンド信号US_cmdとしてスペクトラム拡散符号を用いたが、これに限定されるものではなく、たとえば、送信するコマンド情報Cmdによって送信する信号の周波数や位相を変えるような変調方式を用いても良い。その場合、スタイラス2のコマンド情報受信部64の構成も変調方式に応じて変更する必要がある。そのような他の変調方式を用いても復号を伴う信号検出は一般に消費電力が大きいので、本実施例による効果は有効である。
[0064]
 次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態によるタブレット3及びスタイラス2の構成は、図1~図3に示したものと同様である。本実施の形態は、位置信号DS_posとコマンド信号US_cmdの送信順の点で、第1の実施の形態と相違する。その他の点では第1の実施の形態と同様であるので、以下では、第1の実施の形態との相違点に関する部分を中心に説明を行う。
 図7は、本実施例におけるタブレット3の処理フローを示すフロー図である。図8は、本実施例におけるスタイラス2の処理フローを示すフロー図である。図9は、本実施例におけるスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
[0065]
 本実施の形態によるタブレット3の制御回路43(図2参照)は、図7に示すように、コマンド信号US_cmdの送信(図7のステップS303)を行う前に、スタイラス2から位置信号DS_posを受信し(図7のステップS305,S307)、スタイラス2の位置検出を行う。コマンド信号US_cmdの送信は、位置信号DS_posを受信した場合にのみ行われる。
[0066]
 本実施の形態によるスタイラス2は、スイッチSW1~SW3および制御信号Enについて、制御部60は次の表2に示す制御を行う。
[0067]
[表2]


[0068]
 表2を表1と比較すると理解されるように、本実施の形態では、コマンド信号US_cmdの受信動作を行う前に位置信号DS_posの送信動作を行う点で、第1の実施の形態と相違している。このことは図8の処理フローにも表れており、本実施の形態によるスタイラス2は、コマンド情報受信部64を起動するステップ(図8のステップS407)の前に、位置信号DS_posの送信(図8のステップS415)を行うよう構成される。
[0069]
 このような動作を実現するため、本実施の形態による制御部60は、トリガ信号US_trgが受信された後、すなわち検出信号Detがハイレベルとなった後、スイッチSW2をオフに切り替える。スイッチSW1,SW3についてはそれぞれオン、オフの状態を維持し、コマンド情報受信部64についても動作停止状態を維持する。そして、第1の実施の形態と同様にして位置信号DS_posの送信を行なう。
 制御部60は、位置信号DS_posの送信を終了すると直ちにコマンド信号US_cmdの受信を行うための制御を行う。即ち、制御部60は、スイッチSW1をオフ、スイッチSW3をオンに切り替えるとともに、制御信号Enを活性とすることにより、コマンド情報受信部64を動作状態とする。スイッチSW2については、オフの状態を維持してもよいし、オンに切り替えてもよい。これにより、タブレット3が送信したコマンド信号US_cmdがコマンド情報受信部64によって受信され、制御部60はコマンド情報Cmdを保存する。
 なお、図7では省略されているが、S307からS303へ移行する間に次のような処理が含まれる。タブレット3は位置信号DS_posの終了を検出すると一定の時間だけ待ってからコマンド信号US_cmdの送信を開始する。スタイラス2では上記時間(一定の時間)にコマンド情報受信部64を動作状態に切り替える。
[0070]
 コマンド情報Cmdを保存した制御部60は、スイッチSW1をオン、スイッチSW2,SW3をオフとするとともに、コマンド情報受信部64を動作停止状態に戻す。そして、第1の実施の形態と同様にして、コマンド情報Cmdに応じたデータ信号DS_resの送信を行う。
 本実施の形態によるタブレット3は、図9に示すように、まずトリガ信号US_trgのみを定期的に繰り返し送信する。そして、時刻t1にタブレット3のセンサ面3aに置かれた(DOWN)スタイラス2は、タブレット3から送信されるトリガ信号US_trgN+1を受信した後、まず制御部60をRUN状態(上述した高速動作モード)に変化させ(図9の時刻t2)、次いで位置信号DS_pos(図9の位置信号DS_pos1)の送信を行う。そして、位置信号DS_posの送信が終了するとコマンド情報受信部64を起動し(Enable状態とし)(図9の時刻t3)、タブレット3から送信されるコマンド信号US_cmd1を受信する。そして、受信後の時刻t4でコマンド情報受信部64を終了し(Disable状態とし)た後、図6の例と同様、データ信号DS_res1の送信を行う。データ信号DS_resの送信を終了した制御部60は、RUN状態(上述した高速動作モード)からSTOP状態(上述した低速動作モード)に切り替える(図9の時刻t5)。
[0071]
 以上で、本実施の形態によるN+1番目のトリガ信号US_trgN+1が受信されたことに対応する一連の処理が完了する。その後は、図9に示すように、タブレット3がN+2番目のトリガ信号US_trgN+2を送信し、上記同様の処理が繰り返される。なお、本実施の形態においても、タブレット3によるトリガ信号US_trgの送信間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。また、タブレット3は、位置信号DS_pos又はデータ信号DS_resが受信されたか否かに応じて、トリガ信号US_trgの送信間隔を調整することとしてもよい。
[0072]
 以上説明したように、本実施の形態においても、スタイラス2がタブレット2上にないときにはトリガ信号US_trgは受信されないので、スタイラス2は信号を送信しなくてよいこととなる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス2の電池の消耗を抑えることが可能になる。
 また、コマンド信号US_cmdにより要求された情報のみを送信するようにスタイラス2を構成することができるので、スタイラス2からの信号の送信時間を抑制することが可能になる。
[0073]
 また、本実施の形態においても、スタイラス2の構成として、コマンド信号US_cmdを受信するためのコマンド情報受信部64を設けて受信したコマンド情報Cmdの内容に応じてデータ信号DS_resの内容を変えることができるので、一度だけ受信すれば済むようなたとえば固有のID番号を毎回スタイラスから送信したりする必要が無くなり、スタイラスからの送信時間を短縮することができるとともに、スタイラスの消費電力を少なくすることができる。
 その際、本実施形態においても、コマンド信号US_cmdとは別に、トリガ信号US_trgを検出するためのトリガ信号検出部63を設け、トリガ信号検出部63によりトリガ信号US_trgが検出されるとともに、位置信号位置信号DS_posの送信終了後に、コマンド情報受信部64を起動するようにしたので、消費電力の大きいコマンド情報受信部64の動作時間を極めて限定的に短くすることができ、スタイラスの消費電力をさらに少なくすることができる。
[0074]
 また、本実施の形態によるスタイラス2においても、データ信号DS_resの送信が完了した後、その後にトリガ信号US_trgが受信されるまで制御部60を低速動作モードとしていることから、制御部60の消費電力も削減することができる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス2の消費電力をさらに削減することが可能になる。
[0075]
 また、本実施の形態によるタブレット3は、スタイラス2がタブレット上に無いときにはコマンド信号US_cmdを送信する必要が無いので、その分を他の処理、例えば指4の検出処理に回すといった効率的な時間の活用が可能になる。
[0076]
 なお、本実施形態でも、タブレットが送信するコマンド信号US_cmdとしてスペクトラム拡散符号を用いたが、これに限定されるものではなく、他の変調方式を用いても本実施例による効果が有効であることは第1の実施形態において説明したのと同様である。
[0077]
 次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態によるスタイラス2は、データ信号DS_resをBPSK変調された信号により構成する点で、第1の実施の形態によるスタイラス2と相違する。また、この相違に伴い、スタイラス2の構成にも違いが生ずる。その他の点では第2の実施の形態と同様であるので、以下では、第2の実施の形態との相違点に関する部分を中心に説明を行う。
 図10は、本発明の第3の実施の形態によるスタイラス2の内部構成を示す図である。図11は、本発明の第3の実施の形態においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
[0078]
 図10において図3と同一符号で示される、電極21、コマンド情報受信部64、AD変換器64a、マッチドフィルター回路64b、増幅回路63a、検波回路63b、筆圧検出センサー23、は第1実施形態(図3)と同一構成である。
 SW4は、3つの端子abcの中から1つを選択して電極21に接続するスイッチで、端子aはトリガ信号検出部71に接続され、端子bはコマンド情報受信部64に接続され、端子cは後述する昇圧回路74に接続されている。スイッチSW4の状態は、制御部70から供給される制御信号SWCによって制御される。
[0079]
 送信信号生成回路73は、制御部70からの変調信号Modによって、位置信号DS_pos及びデータ信号DS_resの元となる信号を生成する回路である。昇圧回路74は、送信信号生成回路73によって生成された信号を一定の振幅に昇圧することにより位置信号DS_pos及びデータ信号DS_resを作成するための回路である。
 本実施の形態における位置信号DS_posは第2の実施の形態と同様の信号であるが、データ信号DS_resは、その変調のために用いられる変調方式の点で第2の実施の形態のものと異なっている。本実施の形態によるデータ信号DS_resの変調方式としては各種のものを用いることができるが、例えばBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調を用いることが好適である。以下では、データ信号DS_resの変調方式としてBPSK変調を用いるものとして説明する。この場合の送信信号生成回路73は、変調信号ModをBPSK変調によって変調することにより、データ信号DS_resを生成する。
[0080]
 トリガ信号検出部71は、トリガ信号検出部63の前段(増幅回路63aの前段)に、所定の単一周波数を中心としたバンドパスフィルタ71a(フィルター回路)を追加したものである。すなわち、本実施の形態によるスタイラス2は信号送信用のLC共振回路61a(図3参照)を含んでいないので、本実施の形態では、第1の実施の形態のようなトランス62による帯域の制限ができない。そこで、バンドパスフィルタ71aにより、電極21に誘導した信号から、トリガ信号US_trgの周波数帯域以外の周波数成分を除去するようにしている。増幅回路63a及び検波回路63bの処理は、第1の実施の形態で説明したものと同様である。
[0081]
 本実施の形態による制御部70は、スイッチSW4の状態制御及びコマンド情報受信部64の動作状態制御について、次の表3に示す制御を行う。
[0082]
[表3]


[0083]
 表3に示すように、初期状態における制御部70は、スイッチSW4が端子aを選択した状態とするとともに、コマンド情報受信部64を動作停止状態とする。また、初期状態における制御部70のモードは、第1の実施の形態と同様、上述した低速動作モードとする。これにより、電極21はトリガ信号検出部71に接続され、表3にも示すようにトリガ信号US_trgの受信動作が行われる。また、コマンド情報受信部64は動作停止状態であるので、スタイラス2の電力消費が抑制される。
[0084]
 トリガ信号US_trgが受信された後、すなわちトリガ信号検出部71から出力される検出信号Detがハイレベルとなった後、制御部70は、スイッチSW4が端子cを選択するようにするとともに、自身のモードを上述した高速動作モードに切り替える。そして、単一周波数の信号である位置信号DS_posを送信信号生成回路73および昇圧回路74に生成させるための変調信号Modを生成し、送信信号生成回路73に供給する。これにより、電極21から位置信号DS_posが送出され、第2の実施の形態と同様、タブレット3により受信される。
[0085]
 位置信号DS_posを送信した後の制御部70は、スイッチSW4が端子bを選択するようするとともに、制御信号Enを活性とすることによってコマンド情報受信部64を動作状態とする。これにより、コマンド情報受信部64によるコマンド信号US_cmdの受信が行われ、制御部70は、コマンド信号US_cmdを受信したコマンド情報受信部64からコマンド情報Cmdを抽出して保存する。
[0086]
 コマンド信号US_cmdが受信された後、制御部70は、スイッチSW4が端子cを選択するようにするとともに、制御信号Enを非活性とすることによってコマンド情報受信部64を動作停止状態に戻す。そして、保存していたコマンド情報Cmdに応じたデータ信号DS_resを送信信号生成回路73に生成させるための変調信号Modを生成し、送信信号生成回路73に供給する。これにより、電極21からBPSK変調されたデータ信号DS_resが送出され、第2の実施の形態と同様、タブレット3により受信される。
 なお、本実施の形態で用いるタブレット3の構成としては、図2において検波回路49およびAD変換器50の代わりにBPSK復調回路を用いれば良い。
 本実施の形態では、スタイラス2の動作として、コマンド情報受信部64における受信動作と同期したタイミングでデータ信号DS_resを送信することが好ましい。具体的に説明すると、マッチドフィルター回路64bの出力が図15のように出力されるとき、出力値Q0~Q15がプラス方向またはマイナス方向に所定レベルを超えるタイミング(図15のステップ32、64、96)は、タブレット3からの図13のようなコマンド信号US_cmdの送信において1ビットの送信を終了した時刻に一致するので、これと同期したタイミングでスタイラスからのデータ信号DS_resが送信されれば、タブレット2においてBPSK信号の復調を確実に行うことができるからである。
[0087]
 本実施の形態では、データ信号DS_resをBPSK変調された信号により構成することが可能になる。その他の点では第2の実施の形態と同様であるので、本実施の形態によっても第2の実施の形態と同様、スタイラス2の電池の消耗を抑える効果を得ることが可能になる。
[0088]
 なお、本実施の形態では、位置信号DS_posとコマンド信号US_cmdの送信順を第2の実施の形態と同様としたが、第1の実施の形態と同様の送信順でこれらの信号を送信するように本実施の形態を構成することも可能である。
[0089]
 以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
[0090]
 例えば、上記各実施の形態では、位置信号DS_posを送信した後にデータ信号DS_resを送信するようにスタイラス2を構成しており、位置信号DS_posが必須となっていたが、本発明の第1の実施の形態は、スタイラス2が位置信号DS_posを送信しない場合にも好適に適用可能である。その場合には、タブレットはデータ信号DS_resによりスタイラスの位置情報を得ることになるが、それを示したのが図12である。
 図12は、第1の実施の形態の変形例においてスタイラス2とタブレット3の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。同図に示すように、本変形例によるスタイラス2は、位置信号DS_pos及びデータ信号DS_resに代えて信号DS_othersを送信するように構成される。第1の実施の形態では、タブレット3が位置信号DS_posの受信を待たずにコマンド信号US_cmdを送信するため、このような変形例が可能となる。
[0091]
 図17は、第3の実施の形態の変形例としてのスタイラス2の内部構造を示したもので、図18はその内部構成を示した図である。上記第3の実施の形態ではスタイラス2は信号の送信(DS_posおよびDS_res)と受信(US_trgおよびUS_cmd)とで共通の電極21を用いたが、ここに示す変形例では、芯20の先端部に設けた電極21は信号の送信(DS_posおよびDS_res)のみに用いるようにして、信号の受信(US_trgおよびUS_cmd)に用いる電極を送信用と分離している。図17に示す電極26は受信用としてスタイラス2の筐体の先端部付近に固定されたリング状の電極である。
 図18に示した本変形例の動作は第3の実施の形態(図10および表3)と同様に行うことができる。即ち、表3においてSW4が端子aを選択するときは図18ではSW5が端子aを選択するように制御部70は制御を行い、表3においてSW4が端子bを選択するときは図18ではSW5が端子bを選択するように制御部70は制御を行えば良い。また、表3においてSW4が端子cを選択するときは図18ではSW5が端子bを選択しておき、制御信号Enを非活性としておけば、電極26がコマンド情報受信部64と接続されたとしてコマンド情報受信部64が動作することはなく、第3の実施の形態と同様な動作をすることが可能である。また、SW5を端子aと端子bのどちらも選択しないようにできるように構成しても良い。
 図18に示した本変形例では、送信に用いる電極21が直接昇圧回路74に接続されるので、昇圧回路74の出力端の容量を少なくすることができ、昇圧回路74によって消費される電力を少なくすることができるという効果がある。
[0092]
 上記した各実施形態では、スタイラス2の電源として電池を用いたが他の方法でも良く、たとえばスーパーキャパシタと充電回路を設けた構成としても良い。
 また、上記した各実施形態では、筆圧をデジタル情報としてOOK変調やBPSK変調で送信するようにしたが、他の方法を用いても良く、たとえば位置信号DS_posの周波数を筆圧に応じて変えるように構成しても良い。

符号の説明

[0093]
1       位置検出装置
2       スタイラス
3       タブレット
3a      タブレット3のセンサ面
4       指
20      芯
20a     芯20の先端部
21,26   電極
23      筆圧検出センサー
24      回路基板
25      電池
30      センサ
30X,30Y 線状電極
31      センサコントローラ
41      X選択回路
42      Y選択回路
43      制御回路
43a     トリガ信号送信部
43b     コマンド信号送信部
44,45   スイッチ
46,63a  増幅回路
47      ゲインコントロール回路
48,71a  バンドパスフィルタ
49,63b  検波回路
50,64a  AD変換器
51      MCU
60,70   制御部
61      発振回路
61a     LC共振回路
62      トランス
63,71   トリガ信号検出部
64      コマンド情報受信部
64b     マッチドフィルター回路
73      送信信号生成回路
74      昇圧回路
SW1~SW5 スイッチ

請求の範囲

[請求項1]
 タブレットと位置指示器との間の静電結合によりタブレット上における前記位置指示器の指示位置を求める位置検出装置において、
 前記タブレットには、前記位置指示器を制御するための周波数もしくは変調形式の異なる2種類の制御信号を前記位置指示器に対して送信するための、第1の制御信号送信手段と、第2の制御信号送信手段とを設け、
 前記位置指示器には、電源手段と、前記タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信する位置指示信号送信手段と、前記第1の制御信号送信手段から送信される第1の制御信号を受信するための第1の制御信号受信手段と、前記第2の制御信号送信手段から送信される第2の制御信号を受信するための第2の制御信号受信手段とを設けた、ことを特徴とする位置検出装置。
[請求項2]
 前記第1の制御信号は、所定の単一周波数でかつ無変調の信号であり、
 前記第2の制御信号は、所定のバイナリデータにより変調された信号である
 ことを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
[請求項3]
 前記第1の制御信号受信手段には、前記所定の単一周波数を中心としたフィルター回路を設けた、
 ことを特徴とする請求項2に記載の位置検出装置。
[請求項4]
 前記第2の制御信号は、前記所定のバイナリデータを拡散符号によって拡散することにより得られる信号である
 ことを特徴とする請求項2または3に記載の位置検出装置。
[請求項5]
 前記第2の制御信号は、前記所定のバイナリデータにより搬送波を周波数変調することによって得られる信号である、
 ことを特徴とする請求項2または3に記載の位置検出装置。
[請求項6]
 前記位置指示器は、前記第1の制御信号の受信のみを行う第1の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第2の制御信号の受信を繰り返し行う第2の動作モードと、からなり、
 前記第1の動作モードにおいて、前記第1の制御信号が受信された際に前記第2の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の位置検出装置。
[請求項7]
 前記タブレットは、前記第1の制御信号の送信に続けて、前記第2の制御信号を送信するよう構成した、
 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の位置検出装置。
[請求項8]
 前記位置指示器は、前記第1の制御信号を受信した後に前記位置指示信号を送信し、
 前記タブレットは、前記位置指示信号が終了した後に前記第2の制御信号を送信する、
 ように構成したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の位置検出装置。
[請求項9]
 前記位置指示器が、固有のID情報もしくは筆圧検出回路を備えるとともに前記筆圧検出回路により検出された筆圧情報もしくは前記固有のID情報に応じて変調されるデータ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の位置検出装置。
[請求項10]
 前記位置指示器が、受信した前記第2の制御信号の内容に応じて、前記固有のID情報または前記筆圧情報もしくはその他の情報を選択するとともに、該選択された情報に応じて変調される前記データ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項9記載の位置検出装置。
[請求項11]
 前記位置指示器が送信する前記データ信号が、OOK変調された信号であることを特徴とする請求項9または10に記載の位置検出装置。
[請求項12]
 前記位置指示器が送信する前記データ信号が、BPSK変調された信号であることを特徴とする請求項9または10に記載の位置検出装置。
[請求項13]
 タブレットとの間の静電結合により前記タブレット上における指示位置を求める位置指示器において、
 電源手段と、タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信する位置指示信号送信手段と、
 タブレットから送信される所定の周波数の第1の制御信号を受信する第1の制御信号受信手段と、
 タブレットから送信される所定のバイナリデータにより変調された第2の制御信号を受信するための第2の制御信号受信手段と、
 を設けたことを特徴とする位置指示器。
[請求項14]
 前記第1の制御信号受信手段には、前記所定の周波数を中心としたフィルター回路を設けた、
 ことを特徴とする請求項13に記載の位置指示器。
[請求項15]
 前記第2の制御信号受信手段が、前記所定のバイナリデータが拡散符号によって拡散されて生成される信号を受信するように構成した、
 ことを特徴とする請求項13または14に記載の位置指示器。
[請求項16]
 前記第2の制御信号受信手段が、前記所定のバイナリデータにより搬送波を周波数変調することによって生成される信号を受信するように構成した、
 ことを特徴とする請求項13または14に記載の位置指示器。
[請求項17]
 前記第1の制御信号の受信のみを行う第1の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第2の制御信号の受信を繰り返し行う第2の動作モードと、からなり、
 前記第1の動作モードにおいて、前記第1の制御信号が受信された際に前記第2の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする請求項13乃至16のいずれか一項に記載の位置指示器。
[請求項18]
 固有のID情報もしくは筆圧検出回路を備えるとともに前記筆圧検出回路により検出された筆圧情報もしくは前記固有のID情報に応じて変調されるデータ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項13乃至17のいずれか一項に記載の位置指示器。
[請求項19]
 受信した前記第2の制御信号の内容に応じて、前記固有のID情報または前記筆圧情報もしくはその他の情報を選択するとともに、該選択された情報に応じて変調される前記データ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項18記載の位置指示器。
[請求項20]
 前記データ信号が、OOK変調された信号であることを特徴とする請求項18または19に記載の位置指示器。
[請求項21]
 前記データ信号が、BPSK変調された信号であることを特徴とする請求項18または19に記載の位置指示器。
[請求項22]
 タブレットとの間の静電結合によりタブレット上における指示位置を求める位置指示器において、
 電源手段と、トランスと、該トランスの1次側コイルとコンデンサとによって構成される共振回路の共振周波数の信号を生成する送信信号生成回路と、該トランスの2次側に接続された電極と、前記共振回路の共振周波数の近傍の周波数でタブレットから送信される制御信号を受信する制御信号受信回路と、
 を設けたことを特徴とする位置指示器。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]