CN102043489A - 位置检测装置及位置指示器 - Google Patents

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Abstract

一种位置检测装置及位置指示器，在位置指示器侧存储多种信息，防止在数位板侧检测时信息的传送速度下降。在位置指示器上设有：存储多种信息的信息存储机构；接收从数位板发送的控制信号的控制信号接收机构；根据控制信号的内容，从存储在信息存储机构中的多种信息中选择一个信息的信息选择机构；以及将选择的信息朝向数位板发送的信息发送机构。在数位板上设有：接收位置指示信号的位置信号接收机构；从位置指示信号提取预定的定时的定时信息提取机构；以及向位置指示器发送控制信号的控制信号发送机构。并且，数位板的位置信号接收机构接收间歇性地发送的位置指示信号，并与提取的定时同步地向位置指示器发送控制信号。

Description

位置检测装置及位置指示器
技术领域
本发明涉及一种位置指示器及位置检测装置，例如，能够检测在检测位置指示器位置的位置指示器侧所存储的包含固有ID等的多种信息、或根据位置指示器的操作得到的笔压等信息。
背景技术
以往，作为在计算机装置上进行照片加工或插图制作等中使用的指示器中的一种，开发有被称为手写板(Pen tablet)的位置检测装置。手写板通常包括大致平板状的位置检测部(以下称为数位板)和用户在数位板上进行操作的笔状的专用的位置指示器。
作为此种位置检测装置有如下装置，即，通过电磁感应方式，由数位板检测在位置指示器上设置共振电路并与从数位板发送的信号共振产生的反射信号，从而求出位置指示器在数位板上的指示位置(例如参照专利文献1)。
此外，提出有通过将数位板与液晶面板等显示装置形成为一体而通过电子笔等位置指示器直接输入画面中显示的部位的方式的位置检测装置(例如参照专利文献2)。
再者，提出有在位置指示器中不仅具有固有的ID信息或笔压信息而且具有多种信息，根据来自数位板的命令而选择并取得所需的信息的位置检测装置(例如参照专利文献3)。
另外，提出有在位置指示器上设置电源而发送信号，从而将使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)膜那样的电阻值高的线圈的透明传感器数位板配置在液晶面板的前表面上的位置检测装置(例如参照专利文献4)。
专利文献1：日本特开昭63-070326号公报
专利文献2：日本特开2002-215317号公报
专利文献3：日本特开平7-200137号公报
专利文献4：日本特开2007-257359号公报
在现有的位置检测装置的专利文献4那样的位置检测装置中，由于通过透明玻璃面上形成的ITO膜形成的环路线圈检测来自位置指示器的信号，因此能够将数位板传感器配置在显示装置的前表面。因此，无需为了装入数位板传感器而在制造工序中拆卸液晶面板，从而能够提高设计中显示装置的互换性。而且，由于在位置指示器上设置电源而发送信号，因此能够增强位置指示器的信号，难以受到从显示装置放射的噪声的影响而能够稳定地检测坐标。
然而，在上述的装置中，例如专利文献3所示在位置指示器上设置包含固有ID等的多种信息而通过数位板进行检测时，必须发送所述信息的全部，从而会产生传送速度大幅降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位置检测装置，针对上述问题点，在位置指示器上设置电源机构而发送信号，并且设置包含固有ID等的多种信息，能够在数位板中从所述信息中选择并取得所需的信息，而且，即使是大型的显示装置也能够在前表面上配置数位板传感器。
本发明的另一目的在于，实现一种设置在位置指示器上的电源不用频繁地进行电池更换或充电的低消耗的位置指示器。
本发明的一种位置检测装置，包括：位置指示器，其具备电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号；和数位板，通过检测位置指示信号求出位置指示器在数位板面上的指示位置，在位置指示器上设置有：信息存储机构，存储多种信息；控制信号接收机构，接收从数位板发送的控制信号；信息选择机构，根据控制信号的内容，从存储在信息存储机构中的多种信息中选择一个信息；以及信息发送机构，将由信息选择机构选择的信息朝向数位板发送，在数位板上设置有：位置信号接收机构，接收来自位置指示器的位置指示信号；定时信息提取机构，从位置指示信号提取预定的定时；以及控制信号发送机构，向位置指示器发送控制信号，在数位板中，通过由位置信号接收机构接收从位置指示器间歇性地发送的位置指示信号，与由定时信息提取机构提取的定时同步地向位置指示器发送控制信号。
即，从位置指示器发送的位置指示信号的定时由数位板提取，与该定时同步地将控制信号向位置指示器发送，并且在位置指示器中与此同时使接收电路动作。
根据本发明，由于将来自数位板的控制信号适当放大而接收，因此即使来自数位板的控制信号微弱也能够可靠地将其接收，即使通过ITO膜那样的透明电极或电阻值高的材料构成数位板的环路线圈，也能够从位置指示器所具有的多种信息中选择并检测所需的信息。因此，从位置指示器向数位板的信息传送速度不会下降，能够仅得到所需的信息。
另外，根据本发明，由于与来自位置指示器的信号发送的定时同步地从数位板发送控制信号，因此能够在短时间内可靠地进行控制信号的发送接收。因此，能够进一步提高信息从位置指示器向数位板的传送速度。
另外，根据本发明，由于当位置指示器不在数位板上时停止从位置指示器发送信号，因此能够节约位置指示器的消耗电力，具有不用频繁地进行电池更换或充电的效果。
附图说明
图1是本发明的第一实施例涉及的位置检测装置的外观图。
图2是本发明的第一实施例涉及的位置指示器的外观图。
图3是示出本发明的第一实施例涉及的位置指示器的内部结构的框图。
图4是示出本发明的第一实施例涉及的数位板的结构的透视图。
图5是示出本发明的第一实施例涉及的数位板的内部结构的框图。
图6是示出本发明的第一实施例涉及的从数位板发送命令“101”时的位置指示器和数位板的动作的时序图。
图7是示出本发明的第一实施例涉及的从数位板发送命令“100”时的位置指示器和数位板的动作的时序图。
图8是示出本发明的第一实施例涉及的从数位板发送命令“110”时的位置指示器和数位板的动作的时序图。
图9是示出本发明的第一实施例中的第一实施方式的初始动作的时序图。
图10是示出本发明的第一实施例中的第二实施方式的初始动作的时序图。
图11是示出本发明的第二实施例中的位置指示器的位置指示部的结构的剖视图。
图12是示出本发明的第二实施例涉及的位置指示器的内部结构的框图。
图13是示出本发明的第二实施例涉及的从数位板发送命令“110”时的位置指示器和数位板的动作的时序图。
图14是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的结构的剖视图。
图15是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的内部结构的框图。
图16是示出本发明的第三实施例涉及的数位板的内部结构的框图。
图17是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的笔尖侧放置在数位板上时的初始动作的时序图。
图18是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的笔尖侧放置在数位板上时的坐标-笔压检测动作的时序图。
图19是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的擦除器侧放置在数位板上时的初始动作的时序图。
图20是示出本发明的第三实施例涉及的位置指示器的擦除器侧放置在数位板上时的坐标-笔压检测动作的时序图。
具体实施方式
以下，说明用于实施发明的实施例。此外，说明按如下顺序进行。
1.第一实施例(基本结构例)
2.第一实施例的变形例
3.第二实施例(使用具有旋转角信息的位置指示器的例子)
4.第三实施例(使用具备笔尖及擦除器的位置指示器的例子)
<1.第一实施例>
[位置检测装置的外观说明]
图1是示出作为本发明的位置检测装置的一个实施例的外观图。本实施例的位置检测装置10包括笔形状的位置指示器和数位板。
位置指示器在数位板的位置检测区域2a上使用。在该位置检测区域2a上，能够检测位置指示器的指示位置(坐标)。而且在位置指示器上设置能够沿位置指示器的长度方向的上下方向移动的侧杆(以下，称为滑动件)1cb，通过调整滑动件1cb的位置，能够设定笔的颜色或粗细等。而且位置指示器能够检测施加到笔尖部的笔压信息。此外位置指示器中存储有用于分别识别位置指示器的固有的ID信息。
在本实施例中，与数位板检测位置指示器的指示位置的坐标检测期间不同的期间，滑动件1cb的位置信息(以下，称为滑动件信息)、笔压信息、分别分配给位置指示器的ID信息等从位置指示器对数位板发送。
数位板与外部的计算机装置(未图示)连接。数位板检测位置指示器指示的坐标位置，并将该坐标信息或笔压等信息向计算机装置输出。计算机装置根据来自数位板的坐标或笔压等信息进行必要的处理。
本实施例的数位板通过由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)膜构成的多个透明环路线圈(未图示)形成对来自位置指示器的信号进行检测的数位板传感器，并将该透明环路线圈配置在由液晶面板等构成的显示部2b上。从数位板对位置指示器发送用于请求各种信息的命令，但是由于上述的透明环路线圈的电阻值为几千～几万Ω，较高，因此发送的信号微弱。
因此在本实施例中，通过将在位置指示器侧接收的来自数位板的信号放大，能够正确地检测有无信号。此时从数位板侧发送的命令按时间序列出现作为信号的有或无，并且在位置指示器与数位板之间对照动作的定时，从而能在短时间内正确地进行命令的发送接收。关于该动作的详细情况在后面叙述。
[位置指示器的结构]
接下来，参照图2说明位置指示器的结构。位置指示器具有笔形状，1b是芯体，芯体1b的前端部分从主体1a突出。将该芯体1b的前端部分作为笔尖与数位板面接触而进行操作。12是中空形状的线圈，芯体1b贯通在线圈12中。此外在芯体1b的与前端部分相反侧配置有可变电容器23。
可变电容器23根据施加给芯体1b的笔压的大小而其电容进行变化。施加给可变电容器23的载荷作为笔压信息由后述的笔压检测电路21检测。
另外主体1a上设有在长度方向上具有预定的长度的槽1ca，槽1ca上安装有能够从槽1ca的端部移动到端部的滑动件1cb。槽1ca上的滑动件1cb的模拟性的移动信息由后述的滑动件检测电路22检测。
图3是示出位置指示器的内部结构例的框图。位置指示器上设有振荡电路11、线圈12、控制电路13、放大电路14、开关15、检波电路16、作为信号强度判定部的比较器17、串行/并行转换电路18(以下，称为S/P转换电路18)、切换电路19、ID存储器20、笔压检测电路21、滑动件检测电路22、时钟产生电路25、电源26。
振荡电路11是根据从控制电路13供给的振荡控制信号Sc与线圈12一起动作，并使线圈12产生预定的频率的线圈信号Sd的电路。线圈12通过线圈信号Sd而产生交流磁场。数位板通过对由位置指示器的线圈12产生的交流磁场进行检测，而求出位置指示器的指示坐标及笔压等信息。
控制电路13进行构成位置指示器的各部的控制。具体来说，进行上述的振荡控制信号Sc向振荡电路11的供给、后述的S/P转换时钟Sh向S/P转换电路18的供给、后述的连续量检测脉冲Ss或连续量发送时钟Sw等向笔压检测电路21及滑动件检测电路22的供给等。所述各种控制信号的详细情况后面叙述。作为控制电路13，能够使用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)。
放大电路14经由开关15与线圈12连接，并将由线圈12感应产生的来自数位板的信号放大。检波电路16输出与放大电路14的输出信号的电平相对应的电压。比较器17检测检波电路16的输出电压是否为一定电压以上而作为数字信号输出。
S/P转换电路18按从控制电路13供给的S/P转换时钟Sh的周期读取从比较器17输出的数字信号，将其结果转换成并行数据而向切换电路19供给。在本实施例中S/P转换电路18输出3位的选择信号Sk。
切换电路19根据从S/P转换电路18输出的选择信号Sk，选择ID存储器20、笔压检测电路21、滑动件检测电路22中任一个，而将来自上述选择的电路的信号向控制电路13供给。
ID存储器20由半导体存储器等构成，存储对位置指示器分别分配的ID号码。笔压检测电路21检测施加给芯体1b(参照图2)的笔压而作为数值输出。滑动件检测电路22检测由滑动件1cb产生的滑动件信息而作为数值输出。
笔压检测电路21及滑动件检测电路22根据从控制电路13供给的连续量检测脉冲Ss进行动作。连续量检测脉冲Ss是用于指定检测笔压或滑动件1cb的操作信息等连续量的期间的信号，在本实施例中的后述的连续发送期间中进行上述检测。
笔压检测电路21中包含电阻211、可变电容器212、比较器213、“与”门214、计数电路215、P/S转换电路216。
可变电容器212和电阻211构成时间常数电路，对该时间常数电路输入连续量检测脉冲Ss时，输出根据可变电容器212的电容而上升速度变化的信号St。
比较器213具有一定的阈值，根据设定的阈值将信号St转换成数字信号。“与”门214具有一个反转输入和一个非反转输入，对反转输入侧的端子施加来自比较器213的输出信号，对非反转输入侧的端子施加连续量检测脉冲Ss。通过如此构成，从“与”门214输出根据施加给可变电容器212的笔压而脉冲宽度变化的笔压检测信号Su。
计数电路215上设有启动(Enable)端子EN、时钟输入端子CK、复位端子R。从“与”门214输出的笔压检测信号Su输入给启动端子EN，来自振荡电路11的线圈信号Sd向时钟输入端子CK供给。而且连续量检测脉冲Ss输入到复位端子R。
计数电路215仅在向启动端子EN施加的笔压检测信号Su的脉冲宽度的期间，对输入到时钟输入端子CK中的线圈信号Sd进行计数，并将该数值向P/S转换电路226输出。此外，向复位端子R输入的连续量检测脉冲Ss为低电平期间，计数电路215产生的计数值复位。在本实施例中将笔压信息由10位的数据表示，因此该计数电路215输出的数据也为10位。此外，在本实施例中列举了由10位表示笔压信息的情况的例子，但位数并不局限于此。
P/S转换电路216在从控制电路13供给的连续量检测脉冲Ss的下降定时取入从计数电路215发送的10位的数据。然后，P/S转换电路216与来自控制电路13的连续量送出时钟Sw同步地将来自计数电路215的10位的数据依次向切换电路19输出。
滑动件检测电路22包括可变电阻221、电容器222、比较器223、“与”门224、计数电路225、P/S转换电路226。该可变电阻221通过操作滑动件1cb而电阻值发生变化。可变电阻221和电容器222构成时间常数电路，对该时间常数电路输入连续量检测脉冲Ss时，根据可变电阻221的电阻值而上升速度变化的信号与上述的笔压检测电路21的情况同样地输出。以下的各电路的动作与笔压检测电路21相同，因此省略说明。此外，也可以代替可变电阻221而使用可变电容器或电感元件等。
时钟产生电路25产生时钟信号Sa并向控制电路13供给。控制电路13根据该时钟信号Sa作成各种动作的定时。作为该时钟信号Sa，采用比较低的频率，例如8KHz左右。电源26是作为用于驱动上述各电路的电源的电池。
[数位板的结构]
接下来，参照图4说明数位板的结构。数位板在由液晶面板等形成的显示部2b的上表面重叠传感器玻璃206而构成。传感器玻璃206上连接有挠性基板202～挠性基板205。
传感器玻璃206是例如将两张厚度0.4mm左右的玻璃粘合在一起的部件，在各玻璃上通过ITO膜形成环路线圈组30(未图示)的图案。环路线圈组30包括沿X轴方向排列的环路线圈X1～X40、沿Y轴方向排列的环路线圈Y1～Y30(在图4中均未图示)。
并且，沿X轴方向排列的环路线圈的图案通过蚀刻形成在两张玻璃中的一张上，而沿Y轴方向排列的环路线圈的图案通过蚀刻形成在另一张上。使ITO膜的面相互面对并在其间夹设透明的绝缘片而制作所述玻璃。此外，关于各环路线圈的配置的详细情况，参照图5在后面叙述。
挠性基板202是例如以聚酰亚胺材料为基础的挠性基板，与传感器玻璃206的环路线圈X1～X40的各线的图案连接，而配置用于形成环的折返部分的图案。挠性基板203也是例如以聚酰亚胺材料为基础的挠性基板，并与传感器玻璃206的环路线圈X1～X40的各线的图案连接。并且，向挠性基板203取出的端子向后述的选择电路31连接。
同样地，挠性基板204也是例如以聚酰亚胺材料为基础的挠性基板，与传感器玻璃206的环路线圈Y1～Y30的各线的图案连接，而配置用于形成环的折返部分的图案。此外，挠性基板205也是例如以聚酰亚胺材料为基础的挠性基板，与传感器玻璃206的环路线圈Y1～Y30的各线的图案连接。并且，向挠性基板205取出的端子向后述的选择电路31连接。
接下来，参照图5，说明数位板的内部结构。数位板包括环路线圈组30、选择电路31、CPU33(控制部)、切换电路34、放大电路35、带通滤波器36(以下称为BPF36)、检波电路37、S/H电路38、A/D转换电路39、开关40、信号产生电路41。环路线圈组30如上所述分别沿X轴方向及Y轴方向作为环路线圈X1～X40及环路线圈Y1～Y30配置。
此外，在图5中对于一个环路线圈，添加A及B的标号表示其两端。例如，将环路线圈X1的两端表示为X1A及X1B。
由环路线圈组30构成的位置检测区域2a(参照图1)以正好与显示部2b的显示区域一致的方式确定环路线圈组30的尺寸或排列间距。并且，形成环路线圈组30的环路线圈X1～X40和环路线圈Y1～Y30的始端和末端与选择各环路线圈的选择电路31连接。选择电路31根据从CPU33供给的线圈选择信号Sp，从所述X方向及Y方向的各环路线圈中选择一组端子作为线La及线Lb。
通过选择电路31选择的线La及线Lb与切换电路34连接。切换电路34能够根据从CPU33供给的发送接收切换信号Sm而将线La及线Lb的连接端分别切换为发送侧(T)或接收侧(R)。
切换电路34切换成接收侧(R)时，通过选择电路31选择的环路线圈经由线La及线Lb与放大电路35连接，接收从位置指示器的线圈12发送的信号并将其放大。
放大电路35的输出与BPF36连接，BPF36从放大电路35的输出信号中仅提取目标频率的成分而作为信号Sq输出。来自BPF36的输出信号Sq向检波电路37供给，检波电路37输出与来自BPF36的输出信号Sq的电平相对应的电压。
S/H电路38和A/D转换电路39根据来自CPU33的控制，定期地将从检波电路37输出的检波输出Sr的电压转换成数值。
切换电路34切换成发送侧(T)时，通过选择电路31选择的环路线圈经由开关40与信号产生电路41连接，开关40接通时，交流电流流过选择的环路线圈。开关40根据从CPU33供给的发送控制信号Sn，切换接通和断开。通过按时间序列切换开关40的接通和断开，而对位置指示器发送控制信号。
该控制信号中包含请求ID信息的情况(在本实施例中为“100”)或请求笔压信息的情况(在本实施例中为“101”)或请求滑动件信息的情况(在本实施例中为“110”)等命令信息。此外，命令并未限定于此，当位置指示器具有笔压、ID、滑动件以外的其它信息时，也可以使用取得上述其它信息的其它命令。
[实施例的动作]
接下来，说明本实施例的动作。此外，说明按照以下的顺序进行。
(1)坐标检测期间
(2)命令发送期间
(3)定时提取期间
(4)数据接收期间
(5)位置指示器降落到数位板上时的初始动作
实际的动作以(5)、(1)～(4)的顺序进行，但是为了容易理解说明，说明按照上述的顺序进行。
图6是示出通过发送作为对位置指示器的控制信号的命令“101”而检测位置指示器的笔压信息的动作的图。图7是示出通过发送作为对位置指示器的控制信号的命令“100”而检测位置指示器的ID信息的动作的图。图8是示出通过发送作为对位置指示器的控制信号的命令“110”而检测位置指示器的滑动件信息的动作的图。在所述图6～图8中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别表示由图3及图5的同一标号表示的部位的信号波形。
此外，在图6～图8中，说明位置指示器放置在数位板的传感器玻璃206上的环路线圈X11与环路线圈Y8的交点附近，通过后述的初始动作，CPU33预先识别位置指示器放置在环路线圈X11与环路线圈Y8的交点附近。
(发送命令“101”时的动作)
根据图6说明从数位板对位置指示器发送请求笔压信息的命令“101”时的动作。
(1)坐标检测期间
位置指示器的控制电路13将振荡控制信号Sc向振荡电路11供给，以在通过数位板检测坐标所需的时间内例如1mS以上的期间从线圈12连续发送信号。由此，在供给振荡控制信号Sc期间，线圈12产生线圈信号Sd，并发送该线圈信号Sd产生的交流磁场。将该动作称为连续发送动作。位置指示器进行连续发送动作期间是在数位板中进行坐标检测的期间，同时也是在位置指示器中检测后述的笔压信息及滑动件信息的期间。
数位板的CPU33为了对来自位置指示器的连续发送动作开始的定时进行检测，预先对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。而且，CPU33发送将切换电路34切换为接收侧(R)的发送接收切换信号Sm。
此时，从位置指示器的线圈12发送线圈信号Sd时，在来自数位板内的检波电路37的检波输出Sr中应该会产生电压。
CPU33检查来自A/D转换电路39的输出结果，当检波输出Sr在一定时间例如128μS以上的期间持续产生电压时，判断为来自位置指示器的连续发送动作开始。该动作是用于与后述的数据接收期间中的从位置指示器间歇地发送的信号相区别的动作。CPU33持续进行坐标检测动作。
CPU33为了求出以环路线圈X11为中心的五个环路线圈的来自位置指示器的信号电平，以依次选择环路线圈X9～X13的方式发送线圈选择信号Sp。该线圈选择信号Sp以例如每隔64μS的期间依次选择一个环路线圈的方式发送。
此时，来自检波电路37的检波输出Sr中出现与选择的环路线圈和位置指示器的线圈12的距离相对应的电压。即，成为选择最接近位置指示器的环路线圈X11时得到最高电压的电压分布。(图6的Sr)根据该电压分布中的峰值电平和相邻的线圈的电压，能够求出位置指示器的指示位置的X坐标。
接下来，CPU33为了求出以环路线圈Y8为中心的五个环路线圈的来自位置指示器的信号电平，以依次选择环路线圈Y6～X10的方式发送线圈选择信号Sp。在此与选择X轴环路线圈时同样地，每隔64μS的期间依次选择一个环路线圈。此时，来自检波电路37的检波输出Sr中出现与选择的环路线圈和位置指示器的线圈12的距离相对应的电压。即，成为选择最接近位置指示器的环路线圈Y8时得到最高电压的电压分布。(图6的Sr)根据该电压分布中的峰值电平和相邻的线圈的电压，能够求出位置指示器的指示位置的Y坐标。
接下来CPU33为了等待来自位置指示器的连续发送动作结束，对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。此时，在上述的坐标检测动作中，产生峰值电压的环路线圈(称为中心线圈)向相邻的线圈移动时，判断为位置指示器的指示位置产生了移动，选择更新后的中心线圈。来自位置指示器的连续发送结束时，检波输出Sr的电压逐渐降低，因此CPU33在检波输出Sr的电压成为一定的阈值Vth以下的时刻判断为连续发送结束，进入接下来说明的命令发送动作。
在数位板上进行坐标检测动作的期间，即，从位置指示器进行线圈信号Sd的连续发送的期间，也进行位置指示器内的笔压检测电路21进行的笔压检测动作及滑动件检测电路的滑动件检测动作。在本实施例中，同时进行笔压检测动作和滑动件检测动作，但以下说明笔压检测动作。
位置指示器的控制电路13开始上述的连续发送动作时，直至振荡电路11的振荡输出充分稳定的时间，例如经过64μS，发送连续量检测脉冲Ss。从控制电路13对笔压检测电路21输入连续量检测脉冲Ss时，上述的时间常数电路的输出侧出现根据笔压而上升速度变化的信号St。而且，从“与”门214输出根据笔压而脉冲宽度变化的笔压检测信号Su。
笔压检测信号Su输入到计数电路215的启动端子EN，仅在笔压检测信号的脉冲宽度期间，对输入到计数电路215的时钟输入端子CK的线圈信号Sd的波数进行计数。计数的数值作为10位的笔压信息从P/S转换电路216输出。
(2)命令发送期间
数位板的CPU33根据检波输出Sr的电压成为一定的阈值Vth以下而检测到连续发送结束时，进入命令发送动作。此时，选择电路31维持选择最接近位置指示器的环路线圈的状态。
CPU33发送将切换电路34切换为发送侧(T)的发送接收切换信号Sm。而且CPU33对开关40送出发送控制信号Sn。该发送控制信号Sn例如每隔128μS依次输出“1”、“0”、“1”。
发送控制信号Sn为“1”的期间，信号产生电路41与由选择电路31选择的环路线圈连接，交流电流流过环路线圈。环路线圈由ITO膜形成，因此电阻值为几千Ω至几万Ω左右，较高，流动的电流少，但由于位置指示器的线圈12与环路线圈的距离比较近，因此位置指示器的线圈12中产生例如几毫伏左右的信号。
位置指示器的控制电路13当结束连续发送动作时，仅在时钟信号Sa的三次循环期间，输出使开关15接通的控制信号Se。在该期间，从数位板的环路线圈发送信号时，放大电路14的输出中出现放大器输出Sf，伴随于此，来自比较器17的输出Sg成为“1”。
此时，使从数位板发送1位的信号的期间(在此为128μS)与位置指示器中的时钟信号Sa的周期大体一致时，能够与时钟信号Sa同步地提取从数位板发送的信号。
即，如图6所示，在时钟信号Sa的下降定时读取比较器17的输出Sg的值时，能够以“1”、“0”、“1”的顺序提取从数位板发送的信号。将“101”作为选择信号Sk从S/P转换电路18向切换电路19供给时，切换电路19选择来自笔压检测电路21的输出数据作为发送数据Sb进行发送。
即，在位置指示器中，在连续发送动作结束后，设置发送停止期间，在该期间接收来自数位板的信号作为命令。而在数位板中，检测到来自位置指示器的连续发送动作结束时，直接开始向位置指示器发送命令。所述动作是本发明的一个特征。
(3)定时提取期间
在位置指示器中，检测到来自数位板的3位的命令时，位置指示器的控制电路13与时钟信号Sa同步地进行两次信号发送。具体来说，控制电路13在时钟信号Sa成为“1”的期间进行控制使振荡控制信号Sc也成为“1”，如图6所示，从线圈12发送两次与时钟信号Sa同步的间歇性的信号。
在数位板侧，3位的命令(在此为“101”)的发送结束时，CPU33发送将切换电路34切换成接收侧(R)的发送接收切换信号Sm。由此，由选择电路31选择的环路线圈与放大电路35连接，检测来自上述的位置指示器的两次发送产生的信号，检波输出Sr如图6那样出现。
此时在CPU33中，通过对A/D转换电路39的结果超过一定的阈值Vth的时刻进行两次测量，而求出两次测量时刻的间隔作为“td”。该时间td应该与位置指示器的时钟信号Sa的周期大体一致。CPU33此后通过每隔时间td对信号进行检测，能够正确地提取从位置指示器发送的数据。
(4)数据接收期间
在位置指示器中，两次信号发送结束时，笔压检测电路21与接下来的时钟信号Sa的上升同步地发送笔压信息作为发送数据Sb。
在图6中，示出笔压信息以“1011001010”的10位出现的情况的例子，如图6所示，表示笔压信息的发送数据Sb与时钟信号Sa同步地逐位输出。
此时，控制电路13在发送数据Sb为“1”时发送线圈信号Sd，在发送数据Sb为“0”时不发送线圈信号Sd。而且，该数据发送的间隔与通过数位板侧求出的时间td大体一致。
在数位板中，继续检测来自环路线圈X11(或Y8)的信号，但在来自位置指示器的发送数据为“1”时检波输出Sr中产生一定的阈值Vth以上的电压。另一方面，发送数据为“0”时检波输出Sr中不产生电压。
CPU33在上述的定时提取期间中以比检波输出Sr第两次超过一定的阈值Vth的时刻稍延迟的时刻为基点，在时间td的整数倍的时刻，检查A/D转换电路39的输出结果，当该输出超过所述一定的阈值Vth时保存“1”，当小于Vth时保存“0”。通过反复进行十次该动作，CPU33结束从位置指示器发送的10位的笔压信息的接收。在此所谓“比检波输出Sr第两次超过一定的阈值Vth的时刻稍延迟的时刻”设定为例如时钟信号Sa的四分之一的循环等。
位置指示器的控制电路13结束笔压信息的发送时，由于持续进行数位板上的坐标检测，因此再次开始上述的连续发送动作。
(发送命令“100”时的动作)
图7是示出从数位板对位置指示器发送命令“100”而检测ID信息时的动作的图。
图7与图6的不同点在于，在命令发送期间中，从数位板的环路线圈发送的3位的数据为“100”。在位置指示器的比较器输出Sg中，以“1”、“0”、“0”的顺序提取信号，S/P转换电路18将该“100”的信息作为选择信号Sk向切换电路19供给。切换电路19选择与命令“100”相对应的来自ID存储器20的信号作为发送数据Sb向控制电路13供给。在图7中，示出存储在ID存储器20中的ID信息以“0011100110”的10位出现的情况。
(发送命令“110”时的动作)
图8是示出从数位板对位置指示器发送命令“110”而请求滑动件信息的动作。
图8与图6的不同点在于，在命令发送期间中，从数位板的环路线圈发送的3位的数据为“110”。位置指示器的比较器输出Sg中以“1”、“1”、“0”的顺序提取信号，S/P转换电路18将该“110”的信息作为选择信号Sk向切换电路19供给。切换电路19选择与命令“110”相对应的来自滑动件检测电路22的信号作为发送数据Sb向控制电路13供给。在图8中示出来自滑动件检测电路22的滑动件信息以“0101000101”的10位出现的情况。此外，虽然图8中未图示，但是滑动件检测电路22进行与图6的连续量检测脉冲Ss～Sw所示的笔压检测电路21同样的动作，检测上述的滑动件信息。
(5)位置指示器降落到数位板上时的初始动作
接下来，说明位置指示器从不在数位板上的状态降落到数位板上时，如何进入到上述的图6～8所示的动作。在本实施例中，说明第一实施方式及第二实施方式作为位置指示器不在数位板上的状态。
(5)-1初始动作的第一实施方式
图9示出位置指示器降落到数位板上时的初始动作的第一实施方式。在图9中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别示出由图3及图5的同一标号表示的部位的信号波形。
在本实施方式中，位置指示器交替反复进行与预先在图6中说明的同样的连续发送动作和用于接收来自数位板的命令的命令接收动作。在进行命令接收动作的期间(以下称为命令接收期间)中，接收到信号(接收数据为“000”以外)时，判断为位置指示器放置在数位板上。并且，根据接收到的命令的内容，将与来自ID存储器20或笔压检测电路21或滑动件检测电路22的输出数据相对应的信号向数位板发送。
另一方面，在命令接收期间中未接收到信号(接收数据为“000”)时，判断为位置指示器不在数位板上而反复进行连续发送动作。
在数位板中，为了对来自位置指示器的信号进行检测，CPU33发送将切换电路34的连接端切换成接收侧(R)的发送接收切换信号Sm。而且，CPU33对选择电路31输出每隔例如64μS的期间依次选择环路线圈Y1～Y30的一个环路线圈的线圈选择信号Sp。
此时，位置指示器降落到数位板上时，如图9所示，选择位置指示器所降落的附近的环路线圈时的检波输出Sr的电平变高。CPU33将出现最高电压的环路线圈的号码(在此为Y8)保存。接下来，CPU33输出以每隔例如64μS的期间依次选择环路线圈X1～X40的一个环路线圈的线圈选择信号Sp。此时CPU33将出现最高电压的环路线圈的号码(在此为X11)保存。
在图9中，示出在选择环路线圈X11时检测到高电压，接下来选择环路线圈X12、环路线圈X13时检测到的电压逐渐降低的情况。由此CPU33能够识别出位置指示器处于环路线圈X11上。
因此CPU33直至环路线圈X13为止结束环路线圈的选择，并输出选择检测到最强信号的环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。然后，CPU33等待来自位置指示器的连续发送动作的开始，在检测到连续发送动作的开始的时刻，进入到图6～8中的坐标检测期间的动作。
此外，在图9中，当选择最接近位置指示器的环路线圈的时刻正好相当于来自位置指示器的发送的停止期间(位置指示器中的命令接收期间)时，数位板的CPU33无法检测信号。然而，若以使选择完环路线圈Y1～Y30及环路线圈X1～X40的周期不成为反复进行来自位置指示器的连续发送动作时的周期的整数倍的方式确定所述定时，则至少在第两次处理之前能够检测来自位置指示器的信号。
(5)-2初始动作的第二实施方式
图10示出位置指示器降落到数位板上时的初始动作的第二实施方式。在图10中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别示出由图3及图5的同一标号表示的部位的信号波形。
在本实施方式中，位置指示器不发送信号，位置指示器的控制电路13发送使开关15接通的控制信号Se而使放大电路14动作(以下称为休止状态)。
数位板的CPU33对选择电路31输出依次切换并选择环路线圈Y1～Y30的线圈选择信号Sp。此时，选择一个环路线圈的时间充分长于位置指示器的时钟信号Sa的周期。
CPU33在选择一个环路线圈的期间，将发送接收切换信号Sm从发送侧(T)切换为接收侧(R)并同时进行将发送控制信号Sn从接通切换成断开的控制(参照图10)。由此，选择一个环路线圈时，在发送之后进行接收动作。
若位置指示器降落到数位板上(在此为环路线圈Y8上)，则当选择其附近的环路线圈时，位置指示器的线圈12中出现线圈信号Sd。此时的线圈信号Sd与振荡电路11进行动作时的信号相比极弱，但该信号经由开关15向放大电路14输入时，如图10所示，从放大电路14出现放大器输出Sf，从比较器17出现比较器输出Sg。在此，选择环路线圈Y7时，比较器输出Sg上升。
位置指示器的控制电路13通过未图示的路径检测到该比较器输出Sg时，立即发送使开关15断开的控制信号Se而使放大电路14的动作停止，接下来，对振荡电路11输出振荡控制信号Sc而开始连续发送动作。通过该动作，位置指示器进行与上述的第一实施方式中的初始动作相同的动作，即进行反复连续发送的动作。该动作是本发明的特征之一。
位置指示器的该连续发送动作在数位板侧选择环路线圈Y7的期间开始，因此在该期间中，数位板的检波输出Sr如图10那样出现。CPU33通过检测该检波输出Sr而识别位置指示器放置在数位板上。
此外，CPU33为了检查最接近位置指示器的环路线圈，接下来切换环路线圈的选择至环路线圈Y8、环路线圈Y9。这种情况下，由于来自位置指示器的信号发送已经开始，因此不进行发送而仅进行接收即可。
在图10中，选择环路线圈Y8时检测到最高电压，但随着切换环路线圈Y9、环路线圈Y10、环路线圈Y11而检波输出Sr的电压逐渐降低，因此CPU33能够识别位置指示器在环路线圈Y8上。
CPU33结束直至环路线圈Y11的选择时，为了求出位置指示器放置在X轴的哪个环路线圈附近，依次选择环路线圈X1～X40而进行接收动作。
即，在选择环路线圈X11时检测到最高的检波输出Sr，接下来随着切换成环路线圈X12、环路线圈X13而检波输出Sr的电压逐渐降低，从而CPU33能够确认位置指示器在环路线圈X11上。因此，CPU33在X13结束环路线圈的选择，选择检测到最强信号的环路线圈X11(或Y8)。在图10中虽然环路线圈X13的选择结束的时刻正好与来自位置指示器的连续发送结束的定时一致，但此时若来自位置指示器的连续发送还在继续，则CPU33通过选择环路线圈X11(或Y8)，而使检波输出Sr再次产生。CPU33监视该检波输出Sr的电压并在等待来自位置指示器的连续发送一旦结束的情况后，检测连续发送再次开始的定时。如此，CPU33进入到图6～8中的坐标检测期间的动作。
在本实施方式中，选择最接近位置指示器的X轴环路线圈的时刻正好相当于发送的停止期间(命令接收期间)时，CPU33无法检测来自X轴线圈的信号。然而，通过再一次继续重复环路线圈X1～X40而能够检测来自位置指示器的信号。而且，也可以通过充分地延长位置指示器从休止状态转变为通常动作时的初次的连续发送的时间，能够在数位板侧选择全部的环路线圈。
在本实施方式的图6～图8所示的动作中，当例如连续三次未检测到来自数位板的命令时，判断为位置指示器被从数位板上除去。然后位置指示器的控制电路13进入休止状态，即不发送信号，送出使开关15接通的控制信号Se而使放大电路14进行动作，并进入等待检测到来自数位板的信号的动作。
[第一实施例的效果]
根据上述的第一实施例，位置指示器在连续发送动作结束后成为能够接收来自数位板的命令信号的状态，数位板在以检波输出Sr下降的形式识别出来自位置指示器的连续发送结束定时后，开始向位置指示器发送命令。即，连续发送动作的结束时刻在位置指示器与数位板之间公用，在相互共同的时间内以短时间进行命令的通信。
因此，能够从位置指示器内的多个信息中选择特定的信息并发送，从位置指示器向数位板的信息的传送速度不会下降，因此坐标检测时的采样速度也不会下降。
另外，在本实施例中，由于通过位置指示器将来自数位板的信号放大，因此即使来自数位板的信号微弱也能够作为命令正确地提取。因此，能够通过电阻值高的ITO膜等形成数位板的环路线圈，能够将具有透明的环路线圈的传感器玻璃206配置在显示部2b的前表面。
由此，能够从传感器玻璃206上发送对位置指示器的命令，即使显示部2b大型化，也能够在数位板上高速地检测具有固有的ID信息或笔压信息等多个信息的位置指示器的所述信息。
另外，根据本实施例，从位置指示器向数位板发送的笔压信息或滑动件信息等信息通过由多位形成的数字数据构成，通过根据该数字数据的值控制振荡电路11，以线圈信号Sd的输出/非输出的形式按时间序列传送。因此，在数位板中不会受噪声等影响，能够正确地提取从位置指示器发送来的信息。
另外，根据本实施例，在从位置指示器对数位板进行信息的发送前，在与从时钟产生电路25供给的时钟信号Sa同步的定时，对线圈信号Sd进行两次发送。然后，在两次信号发送结束后，信息向数位板2的发送与时钟信号Sa同步进行。而在数位板中，测量两次线圈信号Sd的发送间隔，根据测量到的发送间隔检测之后发送来的数字数据。如此，能够缩短从位置指示器向数位板进行每1位的通信的时间，从而能够实现采样速度快的位置检测装置。
另外，根据本实施例的第二实施方式，当位置指示器不位于数位板上时，不从位置指示器发送信号，因此能够减少位置指示器的消耗电力。即，不用频繁地进行位置指示器的电池更换或充电。
此外，在上述的实施方式中，列举了在来自位置指示器1的连续发送动作结束后设置定时提取期间的例子，但是并不局限于此。例如，也可以设置在来自位置指示器1的10位的数据发送结束后(位置指示器1进行的连续发送动作开始前)、或从位置指示器1对数位板2正在进行数据发送时(例如，第五位的发送结束的时刻等)、或连续发送动作期间中等。
此外，在本实施例中，在传感器玻璃206上通过ITO膜形成了数位板中的环路线圈，但并不局限于此。例如，也可以通过在聚酯薄膜上印刷碳等导电物质来形成环路线圈。
另外，在本实施例中将数位板和显示装置形成为一体，但也可以为不设置显示装置。
<2.第二实施例>
接下来，说明本发明的第二实施例。在第二实施例中，示出能够求出以垂直于数位板面的方向为轴的位置指示器的旋转角的例子。申请人关于此种位置检测装置在日本特开平8-030374号公报中已经公开。本实施例示出通过对其施加改良，即使在使用通过电阻值高的ITO膜等形成的环路线圈的数位板面中，也能够求出位置指示器的旋转角的例子。在本实施例中，数位板形成为与图4及图5所示的第一实施例中使用的数位板相同的结构。
[位置指示部的结构]
图11是示出本实施例中的位置指示器的位置指示部的结构的剖视图。如图11所示，在位置指示部设置磁性体芯51和磁性体芯52这两个磁性体芯。作为所述磁性体芯51及52中使用的材料，优选铁素体材料，但也可以使用其它材料。而且，也可以为不设置芯的结构。
对磁性体芯51卷绕线圈53(第二线圈)及线圈54(第一线圈)。线圈53仅卷绕于磁性体芯51，线圈54以将磁性体芯51和磁性体芯52捆扎的方式卷绕。该结构与日本特开平8-030374号公报所公开的结构相同。
[位置指示器的内部结构]
图12是示出本实施例的位置指示器的内部结构的图。在图12中，对与图3及图11相同的结构部位附加相同的标号。位置指示器上设有振荡电路11、线圈53及线圈54、控制电路13、放大电路14、开关15、检波电路16、比较器17、S/P转换电路18、切换电路19、ID存储器20、笔压检测电路21、时钟产生电路25、电源26。
振荡电路11是根据从控制电路13供给的振荡控制信号Sc而与线圈54一起动作，并使线圈54产生预定的频率的线圈信号Sd的电路。线圈54根据线圈信号Sd产生交流磁场。数位板通过检测从位置指示器的线圈54产生的交流磁场，求出位置指示器的指示坐标及笔压等信息。
线圈53的两端与开关55连接，开关55根据从控制电路13供给的第二线圈控制信号sj控制成接通或断开状态。
当开关55为断开状态时，由于线圈53的两端打开，因此线圈53不会影响从线圈54产生的磁场。因此，在数位板中检测磁性体芯51与磁性体芯52的中间位置的坐标。
另外，当开关55为接通状态时，线圈53的两端短路。在短路的线圈53中在使通过磁性体芯51的磁通量的变化抵消的方向上产生电动势。因此，交流磁场难以通过磁性体芯51，通过线圈54的磁通量仅集中于磁性体芯52。因此，在数位板中检测对应于磁性体芯52的坐标。
因此，根据开关55为断开状态时通过数位板检测的坐标值和开关55为接通状态时通过数位板检测的坐标值，能够求出以垂直于数位板面的方向为轴的位置指示器的旋转角。
关于其它的结构与图3相同，因此在这里省略说明。
[实施例的动作]
接下来，参照图13说明本实施例的动作。图13是示出从数位板2对位置指示器发送命令“110”，求出位置指示器的以垂直于数位板面的方向为轴的旋转角的动作的情况的图。在图13中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别示出由图5及图12的同一标号表示的部位的信号波形。
在本实施例中，假设数位板的CPU33通过初始动作判断为位置指示器放置在环路线圈X11与环路线圈Y8的交点附近，并说明此后的动作。此外，在本实施例中，作为来自数位板的控制信号的命令以“101”及“100”表现的情况与第一实施例的情况相同，分别进行与参照图6及图7说明的动作相同的动作。而且，关于位置指示器从不在数位板上的状态降落到数位板上时的初始动作，与参照图9及图10说明的动作相同。
在图13中，位置指示器的控制电路13将振荡控制信号Sc向振荡电路11供给，以在通过数位板检测坐标所需的时间，例如1mS以上的期间，从线圈54连续发送信号。由此位置指示器进行连续发送动作。
数位板的CPU33为了检测来自位置指示器的连续发送动作开始的定时，预先对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。而且，CPU33发送将切换电路34切换为接收侧(R)的发送接收切换信号Sm。
CPU33检查来自A/D转换电路39的输出结果，当检波输出Sr在一定时间，例如128μS以上的期间持续产生电压时，判断为来自位置指示器的连续发送动作开始，接下来，进行与图6及图7的情况同样的坐标检测动作。
即，CPU33为了求出以环路线圈X11为中心的五个环路线圈的来自位置指示器的信号电平，以依次选择环路线圈X9～X13的方式发送线圈选择信号Sp。该线圈选择信号Sp例如以每隔64μS的期间依次选择一个环路线圈的方式发送。接下来，CPU33为了求出以环路线圈Y8为中心的五个环路线圈的来自位置指示器的信号电平，以依次选择环路线圈Y6～X10的方式发送线圈选择信号Sp。
此时，来自检波电路37的检波输出Sr中出现与选择的环路线圈和位置指示器的线圈54的距离相对应的电压。即，成为在选择最接近位置指示器的环路线圈X11及环路线圈Y8时得到最高电压的电压分布。根据该电压分布中的峰值电平和相邻的线圈的电压，能够求出位置指示器的指示位置的X坐标值及Y坐标值。此时求出的坐标值表示磁性体芯51与磁性体芯52的中间位置。在以下的说明中，将该坐标称为第一坐标。
接下来CPU33为了等待来自位置指示器的连续发送动作结束，对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。此时，在上述的坐标检测动作中，产生峰值电压的环路线圈向相邻的线圈移动时，判断为位置指示器的指示位置产生了移动，选择更新后的中心线圈。来自位置指示器的连续发送结束时，检波输出Sr的电压逐渐降低，因此CPU33在检波输出Sr的电压成为一定的阈值Vth以下的时刻判断为连续发送结束，进入命令发送动作。
从数位板向位置指示器的命令发送也与图6及图7的情况同样地进行。即，在选择最接近位置指示器的环路线圈(在此为X11)的状态下，CPU33发送将切换电路34切换为发送侧(T)的发送接收切换信号Sm。此外CPU33对开关40送出发送控制信号Sn。该发送控制信号Sn例如每隔128μS以“1”、“1”、“0”依次输出。在发送控制信号Sn为“1”的期间，交流电流流过由选择电路31选择的环路线圈。
位置指示器的控制电路13在连续发送动作结束时，仅在时钟信号Sa的三次循环期间，输出使开关15接通的控制信号Se。在该期间，从数位板的环路线圈发送信号时，放大电路14的输出中出现放大器输出Sf，伴随于此，来自比较器17的输出Sg成为“1”。
此时，使从数位板发送1位的信号的期间(在此为128μS)与位置指示器中的时钟信号Sa的周期大体一致时，能够与时钟信号Sa同步地提取从数位板发送的信号。即，如图13所示，在时钟信号Sa的下降定时读取比较器17的输出Sg的值时，能够以“1”、“1”、“0”的顺序提取从数位板发送的信号。到此为止的动作与图6及图7的情况完全同样地进行。
位置指示器的控制电路13识别出来自数位板的命令请求“110”即用于旋转角检测的动作时，发送使开关55接通的第二线圈控制信号sj。由此使线圈53短路。
控制电路13将振荡控制信号Sc向振荡电路11供给，以在通过数位板检测坐标所需的时间，例如1mS以上的期间，从线圈54连续发送信号。由此位置指示器进行连续发送动作。此时，线圈53被开关55短路，因此流过线圈54的交流电流所产发的磁场几乎不通过磁性体芯51，而集中于磁性体芯52。
另一方面在数位板中，与上述的第一坐标检测动作时同样地，对以环路线圈X11为中心的五个环路线圈及以环路线圈Y8为中心的五个环路线圈，依次进行信号电平的检测。并且，由此求出相当于磁性体芯52的坐标位置(以下称为第二坐标)。
CPU33能够根据上述两个坐标值(第一坐标及第二坐标)求出以垂直于数位板面的方向为轴的位置指示器的旋转角。换言之，检测对位置指示器发送控制信号引起的通过线圈的磁通量分布的变化作为信号强度的变化或坐标位置的变化。
在本实施例中，来自数位板的命令为“110”时，进行用于旋转角检测的动作，但也可以分配其它命令。
[第二实施例的效果]
根据本实施例，在上述的第一实施例的效果的基础上还能得到以下效果。即，在第二实施例中，由于能够在短时间内进行从数位板向位置指示器的命令的通信，因此能够检测以垂直于数位板面的方向为轴的位置指示器的旋转角，并且能够实现采样速度快的位置检测装置。
另外，在本实施例中，由于通过位置指示器将来自数位板的信号放大，因此即使来自数位板的信号微弱也能够作为命令正确地提取。因此，能够通过电阻值高的ITO膜等形成数位板的环路线圈，能够将具有透明的环路线圈的传感器玻璃206配置在显示部2b的前表面。
<3.第三实施例>
接下来，说明本发明的第三实施例。在本实施例中，在位置指示器设置两个位置指示部(笔侧及擦除器侧)，检测朝向数位板面的位置指示器的方向。
本实施例的位置指示器不像第一实施例或第二实施例那样持有多种信息，而仅具有笔侧或擦除器侧的笔压信息。
[位置指示器的结构]
图14是示出本实施例的位置指示器的结构的剖视图。本实施例也将位置指示器形成为笔形状，芯体1b的前端部分从主体1a突出。进行操作以使该芯体1b的前端部分与数位板面接触。62是中空形状的线圈，芯体1b贯通在线圈62中。此外在芯体1b的与前端部分相反的一侧配置有可变电容器73。
可变电容器73根据施加给芯体1b的笔压的大小而其电容发生变化。施加给可变电容器73的载荷由后述的笔压检测电路64检测作为笔压信息。
在笔侧的另一端设置擦除器侧，擦除器芯1e在擦除器侧从主体1a突出。进行操作以使该擦除器芯1e的前端部分与数位板面接触。79为中空形状的线圈，擦除器芯1e贯通在线圈79中。此外在擦除器芯1e的与前端部分相反的一侧配置可变电容器75。可变电容器75根据施加给擦除器芯1e的笔压的大小而其电容发生变化。施加给可变电容器75的载荷由后述的笔压检测电路76检测作为笔压信息。而且，在位置指示器的中央部分设置电源78。
[位置指示器的内部结构]
图15是示出本实施例的位置指示器的内部结构的图。构成位置指示器的各部分包含与笔尖侧的动作相关的部分和与擦除器侧的动作相关的部分。并且各模块由控制电路56控制。
在与笔尖侧的动作相关的部分中包含振荡电路61、线圈62、放大电路65、开关66、检波电路67、比较器68、可变电容器73、笔压检测电路64。在与擦除器侧的动作相关的部分中包含振荡电路63、线圈79、放大电路69、开关70、检波电路71、比较器72、可变电容器75、笔压检测电路76。
笔尖侧的振荡电路61是根据从控制电路56供给的振荡控制信号Sc1而与线圈62一起动作，并使线圈62产生预定的频率的线圈信号Sd1的电路。数位板通过检测由位置指示器的线圈62产生的交流磁场而求出位置指示器的笔尖侧的指示坐标及笔压等信息。
放大电路65经由开关66与线圈62连接，将由线圈62感应产生的来自数位板的信号放大。检波电路67输出与放大电路65的输出信号的电平相对应的电压。比较器68检测检波电路67的输出电压是否为一定电压以上而作为数字信号输出。所述结构是用于通过在振荡电路61的停止期间检测线圈62中是否出现信号，而检测位置指示器的笔尖侧是否在数位板上的结构。
擦除器侧的振荡电路63是根据从控制电路56供给的振荡控制信号Sc2而与线圈79一起动作，并使线圈79产生预定的频率的线圈信号Sd2的电路。数位板通过检测由位置指示器的线圈79产生的交流磁场而求出位置指示器的擦除器侧的指示坐标及笔压等信息。
擦除器侧的放大电路69经由开关70与线圈79连接，将由线圈79感应产生的来自数位板的信号放大。检波电路71输出与放大电路69的输出信号的电平相对应的电压。比较器72检测检波电路71的输出电压是否为一定电压以上而作为数字信号输出。所述结构是用于通过在振荡电路63的停止期间检测线圈79中是否出现信号，而检测位置指示器的擦除器侧是否在数位板上的结构。
笔尖侧的可变电容器73是根据施加给笔尖侧的笔压而电容发生变化的电容器。笔压检测电路64将可变电容器73的电容值转换为数值，作为笔尖侧的笔压信息Sb1向控制电路56供给。同样地，笔压检测电路76将可变电容器75的电容值转换为数值，作为擦除器侧的笔压信息Sb2向控制电路56供给。笔压检测电路64及笔压检测电路76是与第一实施例中说明的结构相同的结构。
时钟产生电路77产生时钟信号Sa向控制电路56供给。控制电路56根据该时钟信号Sa作成各种动作的定时。作为该时钟信号Sa，采用比较低的频率，例如8KHz左右。电源78是作为用于驱动上述各电路的电源的电池。
[数位板的结构]
图16是示出本实施例的数位板内部结构例的图。在图16中，对与图5相同结构的部位附加相同的标号，省略详细的说明。图16所示的数位板也包括环路线圈组30、选择电路31、CPU33、切换电路34、放大电路35、BPF36、检波电路37、S/H电路38、A/D转换电路39、信号产生电路41。即，本实施例的数位板上没有第一实施例中的开关40。这是因为位置指示器向数位板发送的信息仅为笔侧或擦除器侧的笔压信息，因此无需从数位板对位置指示器发送命令。
[实施例的动作]
接下来，按照以下的顺序说明本实施例的动作。
(1)笔尖侧放置在数位板上时的初始动作
(2)笔尖侧放置在数位板上时的坐标及笔压检测动作
(3)擦除器侧放置在数位板上时的初始动作
(4)擦除器侧放置在数位板上时的坐标及笔压检测动作
(1)笔尖侧放置在数位板上时的初始动作
在本实施例中，在位置指示器不在数位板上的状态(初始状态)下，位置指示器不从线圈62及线圈79的任一方发送信号，位置指示器的控制电路56通过使开关66及开关70均接通，能够在笔尖侧和擦除器侧的任一方接收来自数位板的信号。
图17是示出位置指示器的笔尖侧降落到数位板上时的初始动作的时序图。在图17中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别示出由图15及图16的同一标号表示的部位的信号波形。
数位板的CPU33对选择电路31输出依次切换并选择环路线圈Y1～Y30的线圈选择信号Sp。此时，选择一个环路线圈的时间充分长于位置指示器的时钟信号Sa的周期。
CPU33在选择一个环路线圈的期间，将发送接收切换信号Sm从发送侧(T)切换为接收侧(R)。由此，选择一个环路线圈时，在发送之后进行接收动作。
若位置指示器的笔尖侧降落到数位板上(在此为环路线圈Y8上)，则当选择其附近的环路线圈时，位置指示器的笔尖侧的线圈62中出现线圈信号Sd1。此时的线圈信号Sd1与振荡电路61动作时的信号相比极弱，但该信号经由开关66向放大电路65输入时，如图17所示，从放大电路65出现放大器输出Sf1，从比较器68出现比较器输出Sg1。在此，选择环路线圈Y7时，比较器输出Sg1上升。
位置指示器的控制电路56检测到比较器输出Sg1时，立即发送使开关66断开的控制信号Se1而使放大电路65的动作停止。与此同时，控制电路56发送使开关70断开的控制信号Se2而使放大电路69的动作停止。接下来，控制电路56对振荡电路61输出振荡控制信号Sc1而从笔尖侧开始连续发送动作。该动作是本发明的特征之一。
位置指示器的该连续发送动作在数位板侧选择环路线圈Y7的期间开始，因此数位板的检波输出Sr在该期间中如图17所示出现。CPU33通过检测该检波输出Sr而识别出位置指示器放置在数位板上。
此外，CPU33为了检查最接近位置指示器1的环路线圈，接下来切换环路线圈的选择至环路线圈Y8、环路线圈Y9。这种情况下，由于来自位置指示器的信号发送已经开始，因此不进行发送而仅进行接收即可。
在图17中，在选择环路线圈Y8时检测到最高电压，但随着切换为环路线圈Y9、环路线圈Y10、环路线圈Y11、环路线圈Y12而检波输出Sr的电压逐渐降低，因此CPU33能够识别位置指示器在环路线圈Y8上。
CPU33在直至环路线圈Y12的选择结束时，为了求出位置指示器放置在X轴的哪个环路线圈附近，依次选择环路线圈X1～X40进行接收动作。即，在选择环路线圈X11时检测到最高检波输出Sr，接下来随着切换为环路线圈X12、环路线圈X13、环路线圈X14而检波输出Sr的电压逐渐降低，从而CPU33能够识别出位置指示器在环路线圈X11上。因此，CPU33在X14结束环路线圈的选择，选择检测到最强信号的环路线圈X11(或Y8)。CPU33选择环路线圈X11(或Y8)时检波输出Sr再次发生。CPU33监视该检波输出Sr的电压并等待来自位置指示器的连续发送一旦结束后，检测连续发送再次开始的定时。如此，CPU33进入到后述的坐标及笔压检测动作。
(2)笔尖侧放置在数位板上时的坐标及笔压检测动作
图18是示出通过上述的初始动作判明位置指示器在环路线圈X11与环路线圈Y8的交点附近后，反复进行坐标及笔压检测动作时的动作。
数位板的CPU33为了检测来自位置指示器的连续发送动作开始的定时，对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。而且，CPU33发送将切换电路34切换为接收侧(R)的发送接收切换信号Sm。
CPU33检查来自A/D转换电路39的输出结果，当检波输出Sr在一定时间，例如128μS以上的期间持续产生电压时，判断为来自位置指示器的连续发送动作开始。该动作与第一实施例同样，是用于与从位置指示器间歇地发送的信号相区别的动作。CPU33接下来进行坐标检测动作。
坐标检测动作与第一实施例的图6～8中说明的动作同样地进行，求出位置指示器的X坐标及Y坐标。
接下来CPU33为了等待来自位置指示器的连续发送动作结束，对选择电路31发送用于选择环路线圈X11(或Y8)的线圈选择信号Sp。此时，在上述的坐标检测动作中当产生峰值电压的环路线圈向相邻的线圈移动时，判断为位置指示器的指示位置发生了移动，而选择更新后的中心线圈。来自位置指示器的连续发送结束时，由于检波输出Sr的电压逐渐降低，因此CPU33在检波输出Sr的电压成为一定的阈值Vth以下的时刻判断为连续发送结束，进入接下来说明的数位板信号发送期间的动作。
此外，在数位板上进行坐标检测动作的期间，即，从位置指示器连续发送的期间，位置指示器内的笔压检测电路64进行的笔压检测动作与第一实施例同样地进行。通过上述的初始动作，位置指示器的控制电路56已经识别出笔尖侧放置在数位板上，因此控制电路56通过未图示的路径进行控制，以使笔压检测电路76不动作而仅使笔压检测电路64动作。
数位板的CPU33根据检波输出Sr的电压为一定的阈值Vth以下而检测到连续发送结束时，进入数位板信号发送期间的动作。选择电路31在选择最接近位置指示器的环路线圈的状态下，发出将切换电路34在例如128μS的期间切换成发送侧(T)的发送接收切换信号Sm。由此，被选择的环路线圈与信号产生电路41连接，交流电流流过环路线圈。由于环路线圈由ITO膜形成，因此电阻值从几千Ω至几万Ω左右，较高，因此流动的电流少，但例如几毫伏左右的信号在位置指示器的笔尖侧的线圈62中产生。
位置指示器的控制电路56在连续发送动作结束时，为了接收来自数位板的信号，仅在时钟信号Sa的两次循环的期间，输出使开关66接通的控制信号Se1。在该期间中从数位板的环路线圈发送信号时，放大电路65的输出中出现放大器输出Sf1，伴随于此，来自比较器68的输出Sg1成为“1”。由此，控制电路56识别出位置指示器继续放置在数位板上。
位置指示器的控制电路56在上述的数位板信号发送期间中检测到来自比较器68的输出Sg1时，进入到与第一实施例同样的定时提取期间的动作。即，位置指示器的控制电路56与时钟信号Sa同步地通过笔尖侧的线圈62进行两次信号发送。
此外，在上述的数位板信号发送期间未检测到来自比较器68的输出Sg1时，判断为位置指示器从数位板上去除，位置指示器的控制电路56控制各信号以成为上述的初始动作状态。
在数位板侧，来自环路线圈的信号发送结束时，进入时间提取期间的动作。CPU33与第一实施例同样地通过对A/D转换电路39的结果超过一定的阈值Vth的时刻进行两次测量，求出两次测量时刻的间隔作为“td”。该时间td应该与位置指示器的时钟信号Sa的周期大体一致。CPU33在此之后通过每隔时间td对信号进行检测，能够正确地提取从位置指示器发送的数据。
在位置指示器中，上述的两次发送结束时，控制电路56对笔尖侧的振荡电路61依次发送后述的11位的数据作为其振荡控制信号Sc1。该11位数据与时钟信号Sa的上升同步地输出，在数据为“1”时输出的振荡控制信号Sc1为“1”，在数据为“0”时输出的振荡控制信号Sc1为“0”。该11位数据的最初的位表示位置指示器朝向数位板面的方向，在图18中为表示笔尖侧的“0”。而且，在本实施例中示出笔尖侧的笔压信息为“1011001010”的情况。
在数位板中，继续检测来自环路线圈X11(或Y8)的信号，但当来自位置指示器的发送数据为“1”时，检波输出Sr产生一定的阈值Vth以上的电压。另一方面，当发送数据为“0”时，检波输出Sr不产生电压。
CPU33在上述的定时提取期间以比检波输出Sr第二次超过一定的阈值Vth的时刻稍延迟的时刻为基点，在时间td的整数倍的时刻，检查A/D转换电路39的输出结果，当该输出超过上述一定的阈值Vth时保存“1”，当小于Vth时保存“0”。通过反复进行11次该动作，CPU33结束从位置指示器发送的11位的数据的接收。在图18中，由于从位置指示器发送来的最初的数据为“0”，因此CPU33能够识别出笔尖侧朝向数位板。该动作是本发明的特征之一。
位置指示器的控制电路56结束笔压等数据的发送时，为了接着进行数位板上的坐标检测，再次开始上述的连续发送动作。
(3)擦除器侧放置在数位板上时的初始动作
图19是示出位置指示器的擦除器侧降落到数位板上时的初始动作的时序图。在图19中，时钟信号Sa～Sr的横轴表示时间，分别表示由图15及图16的同一标号表示的部位的信号波形。擦除器侧降落到数位板上时的初始动作与笔尖侧的情况完全同样地进行。
即，数位板的CPU33在对选择电路31依次切换而选择环路线圈Y1～Y30并选择一个环路线圈的期间，继续进行发送及接收。
若位置指示器的擦除器侧降落到数位板上(在此为环路线圈Y17上)，则当选择其附近的环路线圈时，位置指示器的擦除器侧的线圈79中出现线圈信号Sd2。此时的线圈信号Sd2与振荡电路63动作时的信号相比极弱，但是该信号经由开关70而输入到放大电路69时，如图19所示，从放大电路69出现放大器输出Sf2，从比较器72出现比较器输出Sg2。在此，在选择环路线圈Y16时，比较器输出Sg2上升。
位置指示器的控制电路56检测到比较器输出Sg2时，立即发送使开关70断开的控制信号Se2而使放大电路69的动作停止。与此同时，控制电路56发送使开关66断开的控制信号Se1而使放大电路65的动作停止。接下来，控制电路56对振荡电路63输出振荡控制信号Sc2而从擦除器侧开始连续发送动作。
位置指示器的该连续发送动作在数位板侧选择环路线圈Y16的期间开始，因此在该期间，数位板的检波输出Sr如图19那样出现。CPU33通过检测该检波输出Sr而识别出位置指示器放置在数位板上。以下，数位板的CPU33与在图17中的说明同样地求出位置指示器放置在数位板上的大致位置。在本实施例中示出位置指示器的擦除器侧放置在环路线圈X22与环路线圈Y17的交点附近的情况。
接下来CPU33选择检测到最强信号的环路线圈X22(或Y17)。CPU33选择环路线圈X22(或Y17)时，检波输出Sr再次产生。CPU33监视该检波输出Sr的电压并在等待来自位置指示器的连续发送一旦结束后，检测连续发送再次开始的定时。如此，CPU33进入后述的坐标及笔压检测动作。
(4)擦除器侧放置在数位板上时的坐标及笔压检测动作
图20是示出通过上述的初始动作判明位置指示器在环路线圈X22与环路线圈Y17的交点附近后，反复进行坐标及笔压检测动作时的动作的图。该动作与在图18中说明的笔尖侧的动作完全同样地进行。
在图20中，与图18的不同点仅在于从位置指示器发送的11位的数据的内容。在图20中，由于在数位板侧检测到的11位数据中的最初的数据为“1”，因此CPU33能够识别出擦除器侧朝向数位板。在图20中，示出擦除器侧的笔压信息为“1101000101”的情况。
[第三实施例的效果]
根据本实施例，当位置指示器不在数位板上时，不从位置指示器发送信号，因此能够减少位置指示器的消耗电力。即，不用频繁地进行位置指示器的电池更换或充电。
另外，根据本实施例，根据来自数位板的信号输入的方向来判定位置指示器朝向数位板的方向，由于仅从朝向数位板的方向发送位置指示信号，因此即使在位置指示器上设置多个位置指示部，也不会使位置指示器的消耗电力增加。即，不用频繁地进行位置指示器的电池更换或充电。
另外，在本实施例中，由于通过位置指示器将来自数位板的信号放大，因此能够通过配置在显示装置的前表面上的传感器玻璃向位置指示器发送信号，即使大型的显示装置也能够检测设有多个位置指示部的位置指示器的指示方向。
在本实施例中，在笔尖侧和擦除器侧这双方设置了放大电路、检波电路及比较器，但也可以构成为，将它们仅设置一个，切换笔侧和擦除器侧，并分时检测各自的笔压信息。
在本实施例中，与笔压数据相比，先发送表示朝向数位板的方向的数据，但也可以与其相反。

Claims (13)

1.一种位置检测装置，包括：位置指示器，其具备电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号；和数位板，通过检测所述位置指示信号求出所述位置指示器在数位板面上的指示位置，所述位置检测装置的特征在于，
在所述位置指示器上设置有：
信息存储机构，存储多种信息；
控制信号接收机构，接收从所述数位板发送的控制信号；
信息选择机构，根据所述控制信号的内容，从存储在所述信息存储机构中的多种信息中选择一个信息；以及
信息发送机构，将由所述信息选择机构选择的信息朝向所述数位板发送，
在所述数位板上设置有：
位置信号接收机构，接收来自所述位置指示器的所述位置指示信号；
定时信息提取机构，从所述位置指示信号提取所述预定的定时；以及
控制信号发送机构，向所述位置指示器发送所述控制信号，
在所述数位板中，通过由所述位置信号接收机构接收从所述位置指示器间歇性地发送的所述位置指示信号，与由所述定时信息提取机构提取的定时同步地向所述位置指示器发送所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述控制信号接收机构包含放大电路和检波电路，并包含判定所接收的信号的强度是否为预定电平以上的信号强度判定机构。
3.根据权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，
从所述数位板发送的所述控制信号作为由多位表示的数字信息而发送，所述位置指示器中的所述控制信号接收机构通过所述信号强度判定机构从由所述数位板发送的所述控制信号提取所述数字信息，所述位置指示器中的所述信息选择机构根据提取的所述数字信息从所述多种信息中选择一个信息。
4.根据权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，
从所述数位板发送的所述控制信号根据由多位表示的数字信息作为两个频率的信号按时间序列被发送，所述位置指示器中的所述控制信号接收机构包含信号放大电路和频率判定电路，通过判定按时间序列所接收的信号的频率，从由数位板按所述时间序列发送的信号提取所述数字信息，位置指示器中的信息选择机构根据提取的所述数字信息从所述多种信息中选择一个信息。
5.一种位置检测装置，包括：位置指示器，其具备电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号；和数位板，通过检测所述位置指示信号求出所述位置指示器在数位板面上的指示位置，所述位置检测装置的特征在于，
在所述数位板上设置有发送起动信号的起动信号发送机构，该起动信号用于开始从所述位置指示器发送位置指示信号，
在所述位置指示器上设置有起动信号检测电路，由放大器和检波电路构成，用于检测所述起动信号，并且在位置指示器与数位板的距离达到预定的范围时开始发送位置指示信号。
6.一种位置检测装置，包括：位置指示器，其具备电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号；和数位板，通过检测所述位置指示信号求出所述位置指示器在数位板面上的指示位置，所述位置检测装置的特征在于，
在所述位置指示器上设置有：
第一线圈，用于发送位置指示信号；
第二线圈，被卷绕为包围通过所述第一线圈的磁通量的一部分；
控制信号接收机构，接收来自所述数位板的控制信号，由放大电路和检波电路构成；以及
控制机构，根据由所述控制信号接收机构接收到的内容，控制通过所述第二线圈的磁通量，
在所述数位板上设置有：
位置信号接收机构，接收来自所述位置指示器的所述位置指示信号；
定时信息提取机构，从所述位置指示信号提取所述预定的定时；以及
控制信号发送机构，向所述位置指示器发送所述控制信号，
在所述数位板中，检测对位置指示器发送所述控制信号引起的通过所述第一线圈的磁通量分布的变化作为信号强度的变化或坐标位置的变化。
7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，
所述数位板还具备根据检测出的所述磁通量分布的变化检测位置指示器的以垂直于数位板面的方向为轴的旋转角的机构。
8.一种位置检测装置，包括：位置指示器，其具备电源机构，并且具备以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号的多个位置指示部；和数位板，通过检测所述位置指示信号求出所述位置指示器在数位板面上的指示位置，所述位置检测装置的特征在于，
在所述数位板上设置有：
位置信号接收机构，接收来自所述位置指示器的所述位置指示信号；
定时信息提取机构，从所述位置指示信号提取所述预定的定时；以及
控制信号发送机构，与所提取的所述预定的定时同步地向所述位置指示器发送控制信号，
在所述位置指示器上设置有：
信息存储机构，存储多种信息；
与所述多个位置指示部对应的控制信号接收机构，接收从所述数位板发送的所述控制信号；
信息选择机构，根据所述控制信号的内容，从存储在所述信息存储机构中的多种信息中选择一个信息；
与所述多个位置指示部对应的信息发送机构，将由所述信息选择机构选择的信息朝向所述数位板发送；以及
方向判别机构，判别接收到所述控制信号的所述位置指示部，
将从所述数位板发送的所述控制信号所对应的信息和由所述控制机构判别的位置指示部的信息经由所述信息发送机构根据所述预定的定时发送到所述数位板。
9.根据权利要求8所述的位置检测装置，其特征在于，
所述控制信号接收机构包含放大电路和检波电路，并包含判定所接收的信号的强度是否为预定电平以上的信号强度判定机构。
10.根据权利要求1～9种任一项所述的位置检测装置，其特征在于，
所述数位板上设置有显示装置和被配置在所述显示装置的前表面上的由透明导电物质构成的环路线圈，所述控制信号发送机构或所述起动信号发送机构被配置为使交流电流流过所述环路线圈。
11.一种位置指示器，内置有电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号，所述位置指示器的特征在于，
设置有：信息存储机构，存储多种信息；
控制信号接收机构，接收来自所述数位板的控制信号，由放大电路和检波电路构成；
信号强度判定机构，判定所接收的信号的强度是否为预定电平以上：
信息选择机构，根据所述控制信号的内容，从存储在所述信息存储机构中的多种信息中选择一个信息；以及
信息发送机构，将由所述信息选择机构选择的信息朝向所述数位板发送，
将所述位置指示信号和选择的所述信息发送到所述数位板。
12.一种位置指示器，内置有电源机构，并且具备以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号的多个位置指示部，所述位置指示器的特征在于，
设置有：信息存储机构，存储多种信息；
与所述多个位置指示部对应的控制信号接收机构，接收来自所述数位板的控制信号，由放大电路和检波电路构成；
信号强度判定机构，判定所接收的信号的强度是否为预定电平以上；
信息选择机构，根据所述控制信号的内容，从存储在所述信息存储机构中的多种信息中选择一个信息；
与所述多个位置指示部对应的信息发送机构，将由所述信息选择机构选择的信息朝向所述数位板发送，以及
方向判别机构，判别接收到所述控制信号的所述位置指示部，
将所述位置指示信号、选择的所述信息以及由所述方向判别机构判别出的所述位置指示部的信息发送到所述数位板。
13.一种位置指示器，内置有电源机构，并且以预定的定时间歇性地朝向数位板发送位置指示信号，所述位置指示器的特征在于，设置有：
第一线圈，用于发送位置指示信号；
第二线圈，被卷绕为包围通过所述第一线圈的磁通量的一部分；
控制信号接收机构，接收来自所述数位板的控制信号，由放大电路和检波电路构成；以及
控制机构，根据所述控制信号控制通过所述第二线圈的磁通量。
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