CN111373357B - 在主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法及主动笔 - Google Patents

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Abstract

课题在于使得能够根据各主动笔的功能而适时地赋予时隙。利用传感器控制器执行：步骤S2，供给成为由多个时隙构成的帧的基准时刻的信标信号；步骤S3，根据具有笔尖电极的第一主动笔或具有笔尖电极及周边电极的第二主动笔相对于信标信号发送回的下行链路信号，取得表示发送了该下行链路信号的一方的主动笔是否具有周边电极的功能信息；及步骤S4，基于取得的功能信息来决定是仅向笔尖电极分配1个以上的所述时隙还是向笔尖电极及周边电极各自分配1个以上的所述时隙。

Description

在主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法及主动笔
技术领域
本发明涉及在主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法及主动笔。
背景技术
作为实现平板终端等中的笔输入的系统之一，存在使用内置电源装置的主动笔的系统。主动笔构成为，通过与在平板终端的面板面(触摸面)设置的传感器电极进行静电耦合，能够与平板终端内的传感器控制器之间收发信号。
在专利文献1、2中公开了使用主动笔的系统的例子。根据这些例子，传感器控制器与主动笔之间的通信使用由多个时隙构成的帧来进行。需要说明的是，在本说明书中所说的“时隙”意味着由帧内的时间位置确定的通信的单位。专利文献1所记载的传感器控制器构成为，使用位于各帧的开头的时隙，发送对主动笔为了下行链路信号的发送而应该使用的时隙进行指定的信标信号。另外，专利文献2所记载的传感器控制器构成为，通过同样的信标信号，对多个主动笔的各个指定为了下行链路信号的发送而应该使用的时隙。
另外，在使用主动笔的系统中，存在将以包围笔尖电极的方式配置的圆筒状的周边电极设置于主动笔且构成为能够使用从这些电极的各电极发送出的信号来检测主动笔的倾斜的系统。在专利文献3中公开了这样的系统的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6230755号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2016/0246390号说明书
专利文献3：日本专利第5442479号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述各专利文献中未记载传感器控制器如何掌握当前处于面板面上的主动笔的状况，作为其结果，根据以往的系统，难以追随于功能不同的1个以上的主动笔频繁出入这样的状况而根据各主动笔的功能(电极的数量及是否支持倾斜θ、方位旋转角ψ的检测等)适时地赋予时隙。
因此，本发明的一个目的在于，提供能够根据各主动笔的功能而适时地赋予时隙的在主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法。
另外，在使用主动笔的以往的系统中，存在以下问题：在主动笔相对于面板面倾斜的情况下，面板面上的下行链路信号的接收强度分布的顶峰会向倾斜方向偏离，因此由传感器控制器检测的位置不正确。
因此，本发明的另一个目的在于，提供即使在相对于面板面倾斜的情况下传感器控制器也能够正确地检测指示位置的主动笔。
而且，在使用主动笔的以往的系统中，存在以下问题：若例如拿着主动笔的用户的手正与面板面接触，则在传感器电极内流动的下行链路信号的一部分会向用户的手的方向流动，作为其结果，传感器控制器有时会将手的接触位置误检测为主动笔的指示位置。
因此，本发明的又一个目的在于，提供能够防止传感器控制器将手的接触位置误检测为主动笔的指示位置的主动笔。
用于解决课题的手段
在本发明的主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法是在具有笔尖电极的第一主动笔和具有笔尖电极及周边电极的第二主动笔的某一者与连接于传感器电极的传感器控制器之间执行的通信方法，其中，包括：信号供给步骤，所述传感器控制器供给成为由多个时隙构成的帧的基准时刻的信标信号；功能信息取得步骤，所述传感器控制器从所述第一主动笔或所述第二主动笔相对于所述信标信号发送回的下行链路信号取得表示发送了该下行链路信号的一方的主动笔是否具有周边电极的功能信息；及分配决定步骤，所述传感器控制器基于取得的所述功能信息来决定是仅向笔尖电极分配1个以上的所述时隙还是向笔尖电极及周边电极各自分配1个以上的所述时隙。
本发明的主动笔是对连接于传感器控制器的传感器电极经由耦合电容而发送信号的主动笔，其中，包括：笔尖电极，设置于所述主动笔的笔轴方向的前端；周边电极，从所述笔尖电极观察时设置于所述笔轴方向的后方；及信号处理部，在经由所述笔尖电极而发送下行链路信号的同时，从所述周边电极发送所述下行链路信号的反相信号。
发明效果
根据本发明的在主动笔与传感器控制器之间执行的通信方法，能够使传感器控制器根据检测中的1个以上的主动笔各自的电极数而以电极单位指定时隙，因此能够根据各主动笔的功能而适时地赋予时隙。
根据本发明的主动笔，能够选择性地减小主动笔倾斜的方向上的下行链路信号的强度，因此传感器控制器能够正确地检测相对于面板面倾斜的主动笔的指示位置。另外，能够将以往由用户的手吸取的下行链路信号利用周边电极来吸取，因此能够防止传感器控制器将手的接触位置误检测为主动笔的指示位置。
附图说明
图1的(a)是示出本发明的实施方式的位置检测系统1的整体结构的图，(b)是从主动笔2B的末端侧观察周边电极22a的情况下的俯视图，(c)是从主动笔2C的末端侧观察周边电极22b、22c的情况下的俯视图。
图2是示出主动笔2C的内部结构的图。
图3是示出传感器电极组30及传感器控制器31的内部结构的图。
图4是主动笔2的倾斜θ、方位旋转角ψ的说明图。
图5是示出在检测位置(x，y)的情况、检测倾斜θ及方位的情况、检测旋转角ψ的情况的各情况下传感器控制器31使主动笔2发送的时隙内信号的图。
图6是示出主动笔2B的倾斜θ及方位的计算的原理的图。
图7是示出主动笔2C的旋转角ψ的计算的原理的图。
图8是示出主动笔2C的旋转角ψ的计算的原理的图。
图9是示出主动笔2A从笔尖电极21发送了突发信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。
图10是示出在主动笔2B从笔尖电极21发送突发信号的同时从周边电极22a发送了突发信号的反相信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。
图11是示出主动笔2B从笔尖电极21及周边电极22a的各电极发送了突发信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。
图12的(a)是示出图5所示的步骤R1中的面板面3a上的接收强度分布的图，(b)是示出图5所示的步骤R2中的面板面3a上的接收强度分布的图。
图13的(a)是示出用户正在对平板终端3的面板面3a进行基于主动笔2A的写入的状态的图，(b)是示出(a)的等效电路的图。
图14是关于主动笔2B正在从周边电极22a发送下行链路信号DS的反相信号的情况示出与图13(b)同样的等效电路的图。
图15是示出本发明的实施方式的传感器控制器31的处理的流程图。
图16是示出本发明的实施方式的主动笔2的处理的流程图。
图17是示出预先定义的多个设定信息的例的图。
图18是示出预先定义的多个设定信息的第一变形例的图。
图19的(a)是示出预先定义的设定信息的第二变形例的图，(b)是示出(a)所示的第二变形例的进一步的变形例的图。
图20是示出预先定义的设定信息的第三变形例的图。
图21是示出本发明的实施方式的变形例的主动笔2所具有的周边电极22d～22f的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行详细说明。
图1(a)是示出本实施方式的位置检测系统1的整体结构的图。如该图所示，位置检测系统1构成为具有3种主动笔2A～2C和平板终端3。
主动笔2A～2C分别是与平板终端3内的连接于传感器控制器31的传感器电极组30之间经由耦合电容而收发信号的笔型的装置，均构成为具有信号处理部20。主动笔2A～2C的差异在于电极的个数·形状·配置。在以下的说明中，在无需特别区分主动笔2A～2C的情况下，将它们统称为主动笔2。
主动笔2A构成为具有设置于笔轴方向的前端的笔尖电极21。主动笔2A的信号处理部20使用该笔尖电极21作为天线来与传感器控制器31之间进行信号的收发。
主动笔2B构成为具有设置于笔轴方向的前端的笔尖电极21和从笔尖电极21观察时设置于笔轴方向的后方的周边电极22a。主动笔2B的信号处理部20使用笔尖电极21及周边电极22a的一方或双方作为天线来与传感器控制器31之间进行信号的收发。
主动笔2C构成为具有设置于笔轴方向的前端的笔尖电极21和从笔尖电极21观察时设置于笔轴方向的后方的周边电极22b、22c。主动笔2C的信号处理部20使用笔尖电极21及周边电极22b、22c的任1个、2个或3个作为天线来与传感器控制器31之间进行信号的收发。
图1(b)是从主动笔2B的末端侧观察周边电极22a的情况下的俯视图，图1(c)是从主动笔2C的末端侧观察周边电极22b、22c的情况下的俯视图。如图1(b)所示，周边电极22a形成为环状，笔轴通过其中心。若换种说法，则周边电极22a相对于绕笔轴的旋转具有各向同性的形状。另外，如图1(c)所示，周边电极22b、22c相当于通过利用包含笔轴的平面将周边电极22a分割成2个而得到的2个切断片(多个分割电极)的各个。若换种说法，则周边电极22b、22c相对于绕笔轴的旋转具有各向异性的形状。
平板终端3构成为具有传感器电极组30、传感器控制器31、主机处理器32。另外，虽然未图示，但在平板终端3也设置有具有与传感器电极组30重叠配置的显示面的显示装置。平板终端3的面板面3a由显示装置的显示面构成。
传感器电极组30由以与显示装置的显示面重叠的方式配置的多个导电体(后述的图2所示的传感器电极30X、30Y)构成。传感器电极组30遍及面板面3a的整体而设置，由此，能够在面板面3a的全域检测主动笔2、用户的手指等指示体的位置。
传感器控制器31是使用传感器电极组30来进行主动笔2、用户的手指等指示体在面板面3a内的位置(x，y)的检测和主动笔2发送出的数据的接收的装置。详情后述，传感器控制器31关于主动笔2B、2C也检测相对于面板面3a的倾斜θ及表示倾斜的方向的方位另外，关于主动笔2C，也检测绕笔轴的旋转角ψ。传感器控制器31构成为将检测到的位置(x，y)、倾斜θ、方位/>旋转角ψ及从主动笔2接收到的数据对主机处理器32输出。
主机处理器32是控制包括传感器控制器31及显示装置的平板终端3的整体的装置。在主机处理器32所进行的处理中包括以下处理：基于从传感器控制器31供给的位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ及主动笔2的发送数据来进行墨水数据的渲染，使其结果显示于显示装置。
图2是示出主动笔2C的内部结构的图。在以下记述的关于主动笔2C的说明中，也对主动笔2A、2B的结构进行提及。
笔尖电极21是起到用于发送下行链路信号DS的天线的作用并且也起到作为用于接收传感器控制器31经由传感器电极组30而发送的信标信号BS的天线的作用的导电体。需要说明的是，也可以与笔尖电极21相分开地设置构成笔尖的构件。另外，也可以将接收信标信号BS的电极与笔尖电极21相分开地设置。
周边电极22b、22c是起到用于发送下行链路信号DS的天线的作用的导电体。详情后述，信号处理部20构成为能够从周边电极22b、22c的各电极发送下行链路信号DS或其反相信号。若换种说法，则信号处理部20构成为能够对周边电极22b、22c的各电极单独地切换下行链路信号DS的发送和其反相信号的发送。
信号处理部20具有根据规定的触发器而进行来自笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极的下行链路信号DS或其反相信号的开始或停止的功能。在本实施方式中，该规定的触发器由传感器控制器31发送出的信标信号BS提供。更具体而言，信号处理部20按照由配置于信标信号BS内的设定信息(后述)表示的发送日程来进行来自笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极的下行链路信号DS或其反相信号的开始或停止。
信号处理部20构成为包括切换部40～42、检测部43、控制部44、发送部45及反相信号生成部46作为功能部。以下，关于它们的各个依次进行说明。
切换部40是构成为共用端子与T端子及R端子的一方连接的1电路2接点的开关元件。切换部40的共用端子连接于笔尖电极21，T端子连接于反相信号生成部46的正相信号输出端，R端子连接于检测部43的输入端。切换部40的状态由来自控制部44的控制信号SWC1控制。控制部44在接收来自传感器控制器31的信标信号BS的情况下，以使R端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC1控制切换部40。另外，在从笔尖电极21对传感器控制器31发送下行链路信号DS的情况下，以使T端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC1控制切换部40。
切换部41是构成为共用端子与正端子及负端子的一方连接的1电路2接点的开关元件。切换部41的共用端子连接于周边电极22b，正端子连接于反相信号生成部46的正相信号输出端，负端子连接于反相信号生成部46的反相信号输出端。切换部41的状态由来自控制部44的控制信号SWC2控制。控制部44在从周边电极22b对传感器控制器31发送下行链路信号DS的情况下，以使正端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC2控制切换部41。另外，在从周边电极22b对传感器控制器31发送下行链路信号DS的反相信号的情况下，以使负端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC2控制切换部41。
切换部42是构成为共用端子与正端子及负端子的一方连接的1电路2接点的开关元件。切换部42的共用端子连接于周边电极22c，正端子连接于反相信号生成部46的正相信号输出端，负端子连接于反相信号生成部46的反相信号输出端。切换部42的状态由来自控制部44的控制信号SWC3控制。控制部44在从周边电极22c对传感器控制器31发送下行链路信号DS的情况下，以使正端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC3控制切换部42。另外，在从周边电极22c对传感器控制器31发送下行链路信号DS的反相信号的情况下，以使负端子与共用端子连接的方式，利用控制信号SWC3控制切换部42。
在此，若对主动笔2A、2B的结构进行说明，则首先在主动笔2A中，省略切换部41、42及反相信号生成部46，发送部45的输出端直接连接于切换部40的T端子。另外，在主动笔2B中，省略切换部42，切换部41的共用端子连接于周边电极22a。
检测部43是进行从切换部40供给的信号(来到了笔尖电极21的信号)的检测和检测到的信号中包含的代码串的解码的电路，构成为包括波形再生部43a及相关运算器43b。检测部43构成为能够通过该解码而检测信标信号BS。
波形再生部43a将在笔尖电极21感应出的电荷(电压)的电平以在传感器控制器31进行信标信号BS的扩频时使用的扩频码的码片速率的数倍(例如4倍)的时钟进行2值化，整形成正负的极性值的二进制串(码片串)并输出。相关运算器43b将波形再生部43a输出后的码片串向寄存器保存，一边以上述时钟依次移位，一边进行与传感器控制器31有可能发送的多个扩频码的各个的相关运算，从而将接收信号中包含的码片串解码成符号的形式。
在此，符号是与1个扩频码建立对应的信息的单位，构成为包括与位串对应的符号D和不与位串对应的符号P。另外，信标信号BS构成为依次包括用于使主动笔2检测信标信号BS的前导码PRE和表示对于主动笔2的命令的指令COM。前导码PRE由连续的2个符号P构成，指令COM由连续的4个符号D构成。
检测部43基于相关运算器43b的解码结果来逐次进行前导码PRE的检测动作。该检测动作具体而言是判定是否取得了连续的2个符号P的动作。检测部43在通过前导码PRE的检测而检测到传感器控制器31的存在的情况下，将用于起动控制部44的起动信号EN对控制部44发行，接着进行指令COM的检测动作。具体而言，将通过解码而依次得到的一连串符号D逐次解调成位串，最终得到规定数位的位串并向控制部44输出。
发送部45是根据控制部44的控制而生成下行链路信号DS并向反相信号生成部46供给的电路。在由发送部45生成的下行链路信号DS中包括在信标信号BS的接收即刻之后发送的响应信号和在后述的时隙中发送的时隙内信号。响应信号构成为包括无调制的载波信号即突发信号和由主动笔2C对传感器控制器31发送的数据调制后的载波信号即数据信号。在对传感器控制器31发送的数据中包括表示设置于该主动笔2C的电极的个数·形状·配置的功能信息。另一方面，时隙内信号构成为包括无调制的载波信号即突发信号。
反相信号生成部46是生成将下行链路信号DS的相位反转而成的反相信号的电路。反相信号生成部46构成为具有输出下行链路信号DS的正相信号输出端和输出下行链路信号DS的反相信号的反相信号输出端。
控制部44是在内部具有ROM及RAM且通过执行保存于它们的程序来进行动作的微处理器。控制部44构成为以从检测部43接受了起动信号EN的供给为契机而起动。起动后的控制部44进行按照从检测部43供给的指令COM的动作。在该动作中包括使发送部45输出下行链路信号DS的处理和利用上述的控制信号SWC1～SWC3来控制切换部40～42的处理。
控制部44存储有在正在检测传感器控制器31的情况下成为真且在未检测的情况下成为假的标志。在该标志为假时接收到指令COM的控制部44在从检测部43接受了起动信号EN的供给的即刻之后从笔尖电极21进行响应信号的发送。具体而言，使发送部45输出响应信号，并且利用控制信号SWC1～SWC3将笔尖电极21与反相信号生成部46的正相信号输出端连接。通过这样发送响应信号，能够使传感器控制器31检测该主动笔2C，并且对传感器控制器31通知主动笔2C的功能信息。控制部44在响应信号的发送的同时将上述标志改写为真。
详情后述，传感器控制器31在正确地接收到主动笔2C发送出的响应信号的情况下，从其中包含的功能信息取得主动笔2C中包含的电极的个数·形状·配置。然后，基于取得的这些信息来向每个电极分配1个以上的时隙，并且决定主动笔2C应该从各电极发送的信号的种类(下行链路信号DS或其反相信号)。在信标信号BS内的指令COM中包括表示该分配及决定的结果的设定信息。
控制部44在将上述标志存储于存储器后接收到指令COM的情况下，从其中包含的设定信息针对每个电极取得下行链路信号DS或其反相信号的发送定时。然后，按照取得的发送定时，从笔尖电极21及周边电极22b、22c的任1个以上进行时隙内信号或其反相信号的发送。具体而言，在从某电极发送时隙内信号的情况下，控制部44使发送部45输出时隙内信号，并且利用控制信号SWC1～SWC3将该电极与反相信号生成部46的正相信号输出端连接。另外，在从某电极发送时隙内信号的反相信号的情况下，控制部44使发送部45输出时隙内信号，并且利用控制信号SWC1～SWC3将该电极与反相信号生成部46的反相信号输出端连接。
接着，图3是示出传感器电极组30及传感器控制器31的内部结构的图。
传感器电极组30构成互电容型的触摸传感器，具有分别在Y方向上延伸且在与Y方向正交的X方向上以相等间隔配置的透明的导电体即多个传感器电极30X和分别在X方向上延伸且在Y方向上以相等间隔配置的透明的导电体即多个传感器电极30Y呈矩阵状配置的结构。需要说明的是，在此，示出了传感器电极30X、30Y都由直线状的导电体构成的例，但也可以利用其他形状的导电体来构成传感器电极组30。例如，也可以利用二维配置的多个矩形导电体来构成传感器电极组30。另外，传感器电极组30也可以构成自电容型而非互电容型的触摸传感器。
传感器电极30X、30Y的一方也能够作为显示装置内的共用电极来使用。将传感器电极30X、30Y的一方作为显示装置内的共用电极来使用的类型的平板终端3例如被称作“内嵌(In-cell)型”。另一方面，分别设置传感器电极30X、30Y和显示装置内的共用电极的类型的平板终端3例如被称作“外挂(Out-cell)型”或“外嵌(On-cell)型”。以下，设为平板终端3是内嵌型而继续说明，但本发明关于外挂型或外嵌型的平板终端也能够同样地应用。另外，以下，设为将传感器电极30X作为共用电极使用而继续说明，但也可以将传感器电极30Y作为共用电极使用。
在显示装置执行像素的驱动处理时，需要将共用电极的电位维持为规定的共用电位Vcom。因此，在内嵌型的平板终端3中，在显示装置正在执行像素的驱动处理的期间，传感器控制器31无法进行与主动笔2A～2C的通信及手指的检测。于是，主机处理器32利用未进行像素的驱动处理的水平回程线区间及垂直回程线区间来使传感器控制器31执行与主动笔2的通信及手指的检测。具体而言，将1画面量的显示期间设为1帧，将其中包含的水平回程线区间及垂直回程线区间当作时隙，以在各个时隙内执行与主动笔2的通信及手指的检测的方式控制传感器控制器31。
如图3所示，传感器控制器31构成为具有MCU50、逻辑部51、发送部52、53、接收部54、选择部55。
MCU50及逻辑部51是通过控制发送部52、53、接收部54及选择部55来控制传感器控制器31的收发动作的控制部。具体来说，MCU50是在内部具有ROM及RAM且通过执行保存于它们的程序而进行动作的微处理器。MCU50也具有输出共用电位Vcom和上述的指令COM的功能。另一方面，逻辑部51构成为基于MCU50的控制而输出控制信号ctrl_t1～ctrl_t4、ctrl_r、sTRx、sTRy、selX、selY。
在基于MCU50输出的指令COM的命令中，包括表示检测中的各主动笔2中包含的每个电极的1个以上的时隙的分配和在分配的时隙内主动笔2应该从各电极发送的信号的种类(下行链路信号DS或其反相信号)的设定信息。MCU50构成为，基于从检测中的各主动笔2接收到的功能信息，针对每个主动笔2从后述的预先定义的多个设定信息中选择1个，将表示选择出的1个以上的设定信息的每个的1个以上的索引配置于指令COM内。
在基于指令COM的命令中，也可以除此之外还包括发送表示向主动笔2的笔尖施加的压力的笔压数据、发送表示在主动笔2的表面设置的开关(未图示)的按下状态的数据、发送在主动笔2预先保存的触控笔ID等。在该情况下，接收到这些命令的主动笔2可以将指示的数据包含于响应信号内的数据信号而发送，也可以通过蓝牙(注册商标)等近距离无线通信而发送。另外，例如也可以通过将从笔尖电极21发送的时隙内信号设为由指示的数据调制后的信号来发送指示的数据。
发送部52是按照MCU50的控制来生成为了检测手指而使用的手指检测用信号FDS的电路。手指检测用信号FDS例如可以是无调制的脉冲串信号或正弦波信号。
发送部53是按照MCU50及逻辑部51的控制来生成信标信号BS的电路，如图2所示，构成为包括前导码供给部61、开关62、代码串保持部63、扩频处理部64及发送防护部65。需要说明的是，其中，前导码供给部61也可以包含于MCU50内。
前导码供给部61保持有前导码PRE，具有按照从逻辑部51供给的控制信号ctrl_t1的指示来输出前导码PRE的功能。前导码供给部61输出后的前导码PRE向开关62供给。对于开关62，除此之外也从MCU50供给指令COM。
开关62具有按照从逻辑部51供给的控制信号ctrl_t2来选择前导码供给部61及MCU50的一方并将选择出的一方的输出向扩频处理部64供给的功能。在开关62选择了前导码供给部61的情况下，向扩频处理部64依次供给构成前导码PRE的2个符号P。另一方面，在开关62选择了MCU50的情况下，向扩频处理部64依次供给构成指令COM的4个符号D。
代码串保持部63具有基于从逻辑部51供给的控制信号ctrl_t3来生成具有自相关特性的例如11码片长的扩频码并保持该扩频码的功能。代码串保持部63所保持的扩频码向扩频处理部64供给。
扩频处理部64具有基于经由开关62而供给的符号的值来调制由代码串保持部63保持的扩频码的功能。该调制例如通过循环移位来进行，在该情况下，作为调制的结果，针对每个符号输出12码片长的扩频码。
从扩频处理部64输出后的扩频码依次向发送防护部65供给。发送防护部65起到基于从逻辑部51供给的控制信号ctrl_t4而向信标信号BS的发送期间与利用后述的接收部54进行接收动作的期间之间插入不进行发送和接收双方的期间即防护期间的作用。
接收部54是用于基于逻辑部51的控制信号ctrl_r来接收主动笔2发送出的下行链路信号DS或发送部52发送出的手指检测用信号FDS的电路。具体而言，构成为包括放大电路70、检波电路71及模拟数字(AD)变换器72。
放大电路70将从选择部55供给的信号放大并输出。检波电路71是生成与放大电路70的输出信号的电平对应的电压的电路。AD变换器72是通过将从检波电路71输出的电压以规定时间间隔进行采样而生成数字信号的电路。AD变换器72输出的数字信号向MCU50供给。MCU50基于这样供给的数字信号来进行主动笔2或手指的位置(x，y)、主动笔2B、2C的倾斜θ及方位以及主动笔2C的旋转角ψ的检测和主动笔2发送出的数据Res的取得。MCU50将检测到的位置(x，y)、倾斜θ、方位/>旋转角ψ和取得的数据Res逐次向主机处理器32输出。
选择部55构成为包括开关68x、68y和导体选择电路69x、69y。
开关68y是构成为共用端子与T端子及R端子的一方连接的开关元件。开关68y的共用端子连接于导体选择电路69y，T端子连接于发送部53的输出端，R端子连接于接收部54的输入端。另外，开关68x是构成为共用端子与T1端子、T2端子、D端子及R端子的任1个连接的开关元件。开关68x的共用端子连接于导体选择电路69x，T1端子连接于发送部53的输出端，T2端子连接于发送部52的输出端，D端子连接于输出共用电位Vcom的MCU50的输出端，R端子连接于接收部54的输入端。
导体选择电路69x是用于将多个传感器电极30X选择性地与开关68x的共用端子连接的开关元件。导体选择电路69x构成为也能够将多个传感器电极30X的一部分或全部同时与开关68x的共用端子连接。
导体选择电路69y是用于将多个传感器电极30Y选择性地与开关68y的共用端子连接的开关元件。导体选择电路69y构成为也能够将多个传感器电极30Y的一部分或全部同时与开关68y的共用端子连接。
从逻辑部51向选择部55供给4个控制信号sTRx、sTRy、selX、selY。具体而言，控制信号sTRx向开关68x供给，控制信号sTRy向开关68y供给，控制信号selX向导体选择电路69x供给，控制信号selY向导体选择电路69y供给。逻辑部51通过使用这些控制信号sTRx、sTRy、selX、selY控制选择部55来实现信标信号BS或手指检测用信号FDS的发送以及共用电位Vcom的施加和下行链路信号DS或手指检测用信号FDS的接收。
以下，关于逻辑部51对选择部55的控制内容及接受到此的MCU50的动作，分为手指的检测时、像素驱动动作执行时、信标信号BS的发送时、响应信号的接收时及时隙内信号的接收时来详细说明。
首先，手指的检测时的逻辑部51以使T2端子与共用端子连接的方式控制开关68x，并且以使R端子与共用端子连接的方式控制开关68y。而且，以依次选择多个传感器电极30X、30Y的组合的方式控制导体选择电路69x、69y。通过这样，通过了由多个传感器电极30X、30Y构成的多个交点的每个的手指检测用信号FDS依次由接收部54接收。MCU50基于这样依次接收的手指检测用信号FDS的接收强度来检测面板面3a上的手指的位置。
接着，像素驱动动作执行时的逻辑部51以使D端子与共用端子连接的方式控制开关68x，并且以使多个传感器电极30X的全部与开关68x同时连接的方式控制导体选择电路69x。由此，从MCU50向各传感器电极30X供给共用电位Vcom，因此显示装置能够执行像素驱动动作。需要说明的是，MCU50在基于从主机处理器32供给的定时信号的定时下使逻辑部51执行上述控制。
接着，信标信号BS的发送时的逻辑部51以使R端子与共用端子连接的方式控制开关68x，并且以使T端子与共用端子连接的方式控制开关68y。由此，从发送部53输出后的信标信号BS向导体选择电路69y供给。逻辑部51进一步以使多个传感器电极30Y的全部与开关68y同时连接的方式控制导体选择电路69y。由此，从全部的传感器电极30Y同时发送信标信号BS，因此主动笔2不管在面板面3a内的何处都能够接收信标信号BS。
接着，响应信号的接收时的逻辑部51以使R端子与共用端子连接的方式控制开关68x、68y的各个。并且，首先，进行以下处理：在正在发送响应信号内的突发信号的期间，以依次选择各多个传感器电极30X、30Y中的1条的方式利用控制信号selX、selY控制导体选择电路69x、69y。由此，各多个传感器电极30X、30Y各1条地依次与接收部54的输入端连接，从接收部54对MCU50依次供给各传感器电极30X、30Y处的突发信号的接收强度。MCU50基于这样供给的一连串的接收强度来决定发送了响应信号的主动笔2的位置。接着，逻辑部51以仅选择多个传感器电极30X、30Y中的处于检测到的位置的附近的规定数条(例如1条)的方式控制导体选择电路69x、69y。由选择出的规定数条传感器电极接收到的响应信号经由接收部54而向MCU50供给。由此，接在突发信号之后发送出的数据信号向MCU50供给。MCU50通过对这样供给的数据信号进行解调及解码来取得上述的数据Res。
最后，时隙内信号的接收时的逻辑部51进行以下处理：以使R端子与共用端子连接的方式控制开关68x、68y的各自后，以依次选择多个传感器电极30X中的位于关于对应的主动笔2检测到的最新的位置的附近的规定数条(例如5条)和多个传感器电极30Y中的位于关于对应的主动笔2检测到的最新的位置的附近的规定数条(例如5条)的方式，利用控制信号selX、selY控制导体选择电路69x、69y。由此，选择出的传感器电极30X、30Y各1条地依次与接收部54的输入端连接，从接收部54对MCU50依次供给各传感器电极30X、30Y处的时隙内信号的接收强度。MCU50基于这样供给的一连串的接收强度来进行发送了时隙内信号的主动笔2的位置(x，y)的更新、倾斜θ及方位的检测、旋转角ψ的检测。
到此为止，对位置检测系统1的整体的概要进行了说明。接着，对位置检测系统1的结构中的本发明的特征性的部分进行详细说明。以下，首先对基于时隙内信号执行的主动笔2的位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ的检测进行详细说明，其中，对用于使得能够正确地检测传感器控制器31相对于面板面3a倾斜的主动笔2的指示位置的结构进行说明。接着，关于传感器控制器31将手的接触位置误检测为主动笔2的指示位置，说明其发生理由后，对用于防止发生的结构进行说明。最后，对能够根据各主动笔2的功能而适时地赋予时隙的在主动笔2与传感器控制器31之间执行的通信方法进行说明。
首先，关于基于时隙内信号的主动笔2的位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ的检测，一边参照图4～图12一边详细说明。在以下的说明中，也对用于使得能够正确地检测传感器控制器31相对于面板面3a倾斜的主动笔2的指示位置的结构进行说明。
图4是主动笔2的倾斜θ、方位旋转角ψ的说明图。在该图及后面的图6～图8中，X轴和Y轴表示面板面3a内的方向，Z轴表示面板面3a的法线方向。另外，粗线表示主动笔2的笔轴，位置P表示主动笔2的笔尖与面板面3a的接触位置。
如图4所示，主动笔2的倾斜θ由Z轴与主动笔2的笔轴所成的角表示。另外，若将从笔轴的一点向XY平面引下的垂线与XY平面相交的位置设为T，则主动笔2的方位由连结位置P和位置T的线段与X轴所成的角表示。而且，旋转角ψ是指主动笔2绕笔轴的旋转角。
图5是关于检测位置(x，y)的情况、检测倾斜θ及方位的情况、检测旋转角ψ的情况的每个示出传感器控制器31使主动笔2发送的时隙内信号的图。在该图中，“+”表示从图2所示的发送部45输出的时隙内信号(突发信号)的正相信号的发送，“-”表示从图2所示的发送部45输出的时隙内信号(突发信号)的反相信号的发送。
若首先着眼于主动笔2A，则如图5所示，主动笔2A仅对应于位置(x，y)的检测，未对应于倾斜θ、方位旋转角ψ的检测。在进行主动笔2A的位置(x，y)的检测的情况下，传感器控制器31使主动笔2A从笔尖电极21发送时隙内信号的正相信号。
图9是示出主动笔2A从笔尖电极21发送了突发信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。在该图及后面的图10～图12中，坐标0表示笔尖电极21与面板面3a的接触位置。另外，在图9以及后面的图10及图11中，虚线曲线示出了面板面3a与笔轴所成的角度为0度的情况(主动笔2A相对于面板面3a直立的情况)，实线曲线示出了面板面3a与笔轴所成的角度为45度的情况(主动笔2A相对于面板面3a倾斜的情况)。
如图9的虚线曲线所示，主动笔2A相对于面板面3a直立的情况下的接收强度分布成为在笔尖电极21与面板面3a的接触位置(坐标0)具有顶峰的大致正态分布。传感器控制器31利用接收强度分布的这样的性质来算出主动笔2A的位置(x，y)。具体而言，将上述的规定数条传感器电极30X的各电极处的接收强度利用正态分布曲线进行近似，通过求出其顶峰位置来算出主动笔2A的位置的x坐标。另外，将上述的规定数条传感器电极30Y的各电极处的接收强度利用正态分布曲线进行近似，通过求出其顶峰位置来算出主动笔2A的位置的y坐标。
另一方面，如图9的实线曲线所示，主动笔2A相对于面板面3a倾斜的情况下的接收强度分布的顶峰与直立的情况相比向主动笔2A倾斜的一侧移动。其结果，如上述这样算出的主动笔2A的位置(x，y)也从本来的接触位置观察而向主动笔2A倾斜的一侧偏离。该位置偏离在主动笔2A中无法避免，但在主动笔2B、2C中，通过使用周边电极22a～22c而减轻。
若接着着眼于主动2B，则如图5所示，主动笔2B对应于位置(x，y)、倾斜θ、方位的检测，未对应于旋转角ψ的检测。在进行主动笔2B的位置(x，y)的检测的情况下，传感器控制器31使主动笔2B在从笔尖电极21发送时隙内信号的正相信号的同时从周边电极22a发送时隙内信号的反相信号。另外，在进行主动笔2B的倾斜θ及方位/>的检测的情况下，传感器控制器31使主动笔2B从笔尖电极21及周边电极22a的各电极同时发送时隙内信号的正相信号。
图10是示出主动笔2B在从笔尖电极21发送突发信号的同时从周边电极22a发送了突发信号的反相信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。传感器控制器31基于该图所示的接收强度而进行的主动笔2B的位置(x，y)的计算的具体的方法与主动笔2A的情况是同样的。
如将图10与图9比较所理解的那样，在图10的例中，实线曲线的顶峰的位置偏离与图9的例相比变小。这是基于：通过在来自笔尖电极21的突发信号的发送的同时从周边电极22a发送其反相信号，主动笔2B倾斜的方向上的下行链路信号DS的强度选择性地变小。因此，传感器控制器31在主动笔2B相对于面板面3a倾斜的情况下，也能够与主动笔2A的情况相比正确地检测其指示位置。
需要说明的是，如图5所示，在进行主动笔2B的位置(x，y)的检测时，也可以设为不进行来自周边电极22a的信号发送。即使通过这样，也能够至少以与主动笔2A同等的精度进行主动笔2B的位置(x，y)的检测。
图11是示出主动笔2B从笔尖电极21及周边电极22a的各电极发送了突发信号的情况下的面板面3a上的接收强度分布的图。如将该图与图10比较所理解的那样，在图11的例中，与图10的情况相比，主动笔2B相对于面板面3a倾斜的情况下的接收强度分布的顶峰的位置偏离变大。这是因为，通过主动笔2B倾斜，周边电极22a的位置大幅变化。传感器控制器31利用接收强度分布的这样的性质来算出主动笔2B的倾斜θ及方位
图6是示出主动笔2B的倾斜θ及方位的计算的原理的图。该图所示的位置T示出在主动笔2B从笔尖电极21及周边电极22a的各电极同时发送了时隙内信号的情况下检测的主动笔2B的位置。
在主动笔2B与Z轴所成的角度为θ(>0)的情况下，如图8(a)所示，位置P和位置T分离。在该情况下，位置P与位置T之间的距离d满足d＝H·cosθ的关系。其中，H是从主动笔2的笔尖到周边电极22a为止的距离。于是，传感器控制器31首先算出距离d，通过将其结果向上述式子应用来算出角度θ。另外，传感器控制器31通过求出从位置P朝向位置T的向量与X轴所成的角度来算出方位这样，传感器控制器31构成为使用位置P和位置T来算出主动笔2B的倾斜θ及方位/>
需要说明的是，如图5所示，在进行主动笔2B的倾斜θ及方位的检测时，也可以设为不进行来自笔尖电极21的信号发送。这样一来，能够使上述距离d成为更大的值，因此能够以更高的精度进行角度θ的计算。
若接着着眼于主动笔2C，则如图5所示，主动笔2C对应于位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ全部的检测。在进行主动笔2C的位置(x，y)的检测的情况及进行主动笔2C的倾斜θ及方位/>的检测的情况下从各电极发送的信号与主动笔2B的情况是同样的。不过，设为从周边电极22b、22c发送的信号与从主动笔2B的周边电极22a发送的信号相同。
进行主动笔2C的旋转角ψ的检测的情况下的信号发送分为2个步骤R1、R2来执行。在步骤R1中，传感器控制器31使主动笔2C在从笔尖电极21及周边电极22b的各电极同时发送时隙内信号的同时，从周边电极22c发送时隙内信号的反相信号。接着，在步骤R2中，传感器控制器31使主动笔2C在从笔尖电极21及周边电极22c的各电极同时发送时隙内信号的同时，从周边电极22b发送时隙内信号的反相信号。
进行位置(x，y)的检测的情况下的面板面3a上的接收强度分布与图10是同样的。传感器控制器31与主动笔2B的情况同样地进行主动笔2C的位置(x，y)的计算。由此，传感器控制器31在主动笔2C相对于面板面3a倾斜的情况下，也能够与主动笔2A的情况相比正确地检测其指示位置。
另外，进行倾斜θ及方位的检测的情况下的面板面3a上的接收强度分布与图11是同样的。传感器控制器31与主动笔2B的情况同样地算出倾斜θ、方位/>
图12(a)是示出图5所示的步骤R1中的面板面3a上的接收强度分布的图。另外，图12(b)是示出图5所示的步骤R2中的面板面3a上的接收强度分布的图。在这些图中，设为主动笔2C的倾斜θ是0度。另外，虚线曲线为了比较而再次示出了图10的0度的情况。
如图12(a)(b)所示，在步骤R1、R2中观测的接收强度分布中，分别产生偏倚。具体而言，周边电极22b、22c中的正在发送突发信号的正相信号的一侧的接收强度比周边电极22b、22c中的正在发送突发信号的反相信号的另一侧的接收强度大。传感器控制器31利用接收强度分布的这样的性质来算出主动笔2C的旋转角ψ。
图7及图8是示出主动笔2C的旋转角ψ的计算的原理的图。图7示出了倾斜θ为0的情况，图8示出了倾斜θ不为0的情况。图7及图8所示的位置R1、R2分别示出了在图5所示的步骤R1、R2中检测的位置。如图12(a)(b)所示，在步骤R1和步骤R2中接收强度分布的实际的顶峰的位置几乎不变，但通过使用了正态分布曲线的近似而得到的顶峰的位置由于上述的偏倚而在步骤R1和步骤R2中大不相同。因此，如图7及图8所示，在步骤R1中检测的位置R1和在步骤R2中检测的位置R2大不相同。另外，如图7及图8所示，位置R1和位置R2在倾斜θ为0的情况下夹着位置P而存在于对称的位置，在倾斜θ不为0的情况下夹着位置T而位于对称的位置。
位置R1是在正在从周边电极22b发送突发信号的正相信号的情况下检测的位置，因此相当于主动笔2C的周围中的存在周边电极22b的一侧。同样，位置R2是在正在从周边电极22c发送突发信号的正相信号的情况下检测的位置，因此相当于主动笔2C的周围中的存在周边电极22c的一侧。因此，图7(b)及图8(b)所示的向量v(从位置R2朝向位置R1的向量)与X轴所成的角度可以说相当于主动笔2C的旋转角ψ。于是，传感器控制器31通过求出该向量v与X轴所成的角度来算出旋转角ψ。这样，传感器控制器31构成为使用位置R1和位置R2来算出主动笔2C的旋转角ψ。
需要说明的是，如图5所示，在进行主动笔2C的旋转角ψ的检测时，也可以设为不进行来自笔尖电极21的信号发送。另外，也可以取代反相信号的发送而设为什么也不发送。即使这样，也能够与上述同样地使用位置R1和位置R2来算出主动笔2C的旋转角ψ。
如以上说明那样，根据本实施方式的主动笔2B、2C，能够选择性地减小它们倾斜的方向上的下行链路信号DS的强度。因此，传感器控制器31能够正确地检测相对于面板面3a倾斜的主动笔2B、2C的指示位置。
另外，根据本实施方式的主动笔2B、2C，除了指示位置之外也能够算出倾斜θ及方位另外，根据本实施方式的主动笔2C，也能够进一步算出旋转角ψ。
接着，关于传感器控制器31将手的接触位置误检测为主动笔2的指示位置，说明其发生理由后，对用于防止发生的结构进行说明。
图13(a)是示出用户正在对平板终端3的面板面3a进行基于主动笔2A的写入的状态的图。另外，图13(b)是算出图13(a)的等效电路的图。需要说明的是，这些图所示的平板终端3的画成为了示意性地示出沿着X方向切断的情况下的截面的剖视图。
图13(a)所示的传感器电极30X1表示与笔尖电极21最接近的传感器电极30X。另外，该图所示的传感器电极30X2表示与保持着主动笔2A的用户的手最接近的传感器电极30X。需要说明的是，在该图的例中，保持着主动笔2的用户的手在传感器电极30X2的附近与面板面3a接触。
图13(b)所示的电容Cpen_tip是在主动笔2A的笔尖电极21与传感器电极30X1之间形成的耦合电容。另外，电容Cpen_GND是在主动笔2A的壳体(接地端子)与用户的手之间形成的耦合电容，电容Cpalm是在与面板面3a接触的用户的手与传感器电极30X2之间形成的耦合电容。而且，电容CX_Y表示在各传感器电极30X与传感器电极30Y之间形成的耦合电容。
如图13(b)所示，在用户的手与面板面3a接触时，形成从笔尖电极21通过传感器电极30X1而到达传感器电极30Y而且从传感器电极30Y经由传感器电极30X2及人体4而到达主动笔2A的接地端子的电流路径A。其结果，从主动笔2A的笔尖电极21送出的下行链路信号DS的一部分通过该电流路径A而流动，此时在传感器电极30X2感应出电流。若这样在传感器电极30X2感应出电流，则传感器控制器31会在传感器电极30X2的附近也检测出主动笔2A的笔尖电极21。这是传感器控制器31会将手的接触位置误检测为主动笔2的指示位置的理由。
若使用本实施方式的主动笔2B、2C，则能够防止这样的误检测的发生。以下，一边参照图14一边详细说明。
图14是关于主动笔2B正在从周边电极22a发送下行链路信号DS的反相信号的情况示出与图13(b)同样的等效电路的图。如在图14中以写进括号的方式所示那样，关于主动笔2C正在从周边电极22b、22c发送下行链路信号DS的反相信号的情况也成为同样的等效电路。
如图14所示，在从周边电极22a发送下行链路信号DS的反相信号的情况下，从笔尖电极21送出并进入到传感器电极30Y的下行链路信号DS的至少一部分会在到达传感器电极30X2前由周边电极22a吸收。因此，在传感器电极30X2感应出的电流减少，因此能够防止传感器控制器31将手的接触位置误检测为主动笔2的指示位置。关于主动笔2C也是同样的。
如以上说明那样，根据本实施方式的主动笔2B、2C，通过在来自笔尖电极的下行链路信号DS的发送的同时从周边电极发送下行链路信号DS的反相信号，能够将以往由用户的手吸取的下行链路信号DS利用周边电极来吸取。因此，能够防止传感器控制器31将手的接触位置误检测为主动笔2的指示位置。
接着，对能够根据各主动笔2的功能而适时地赋予时隙的在主动笔2与传感器控制器31之间执行的通信方法进行说明。在以下的说明中，首先说明传感器控制器31及主动笔2的各个进行的处理的流程，之后，对用于使得能够根据各主动笔2的功能而适时地赋予时隙的发送日程的具体的内容进行说明。
图15是示出本实施方式的传感器控制器31的处理的流程图。如该图所示，传感器控制器31构成为，针对由多个时隙构成的每个帧，反复进行步骤S2～S7的处理(步骤S1)。
在步骤S2中，传感器控制器31将成为帧的基准时刻的信标信号BS向传感器电极组30供给(信标信号供给步骤)。此时，传感器控制器31在信标信号BS内配置执行在前循环的步骤S4中决定出的发送日程所需的各主动笔2的设定信息。由此，对传感器控制器31检测中的1个以上的主动笔2的各个发送设定信息(设定步骤)。
传感器控制器31接着检测主动笔2相对于信标信号BS发送回的响应信号，从其中取得该主动笔2的功能信息(步骤S3。功能信息取得步骤)。然后，基于包括新取得了功能信息的主动笔2的检测中的1个以上的主动笔2各自的功能信息，决定各主动笔2的发送日程(步骤S4)。在该决定中，包括关于各主动笔2执行的检测动作的种类(位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的任1个以上)的决定和基于其结果的每个电极的1个以上的时隙的分配及在分配的时隙内主动笔2应该从各电极发送的信号的种类(下行链路信号DS或其反相信号)的决定。前者的决定例如关于由功能信息表示周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向同性的主动笔2(例如主动笔2B)，决定执行位置检测及倾斜·方位检测，关于由功能信息表示周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向异性的主动笔2(例如主动笔2C)，决定执行位置检测、倾斜·方位检测及旋转角检测。另外，在后者的决定中，例如包括是仅向笔尖电极21分配1个以上的时隙还是向笔尖电极21及周边电极的各电极分配1个以上的时隙的决定(分配决定步骤)。
接着，传感器控制器31基于步骤S4的决定的结果来生成各主动笔2的设定信息(步骤S5)。具体而言，通过从后述的预先定义的多个设定信息中选择1个来进行设定信息的生成。传感器控制器31构成为将这样生成的设定信息配置于在下次的步骤S2中发送的信标信号BS内。
接着，传感器控制器31关于帧内包含的各时隙进行步骤S7、S8的处理(步骤S6)。具体而言，首先实施时隙内信号的检测动作(步骤S7)，基于其结果来检测主动笔2的位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ(步骤S8)。关于该检测的详情，如上所述。
图16是示出本实施方式的主动笔2的处理的流程图。如该图所示，主动笔2首先接收传感器控制器31发送出的信标信号BS(步骤S10)，发送相对于此的响应信号(步骤S11)。此时，主动笔2将表示设置于该主动笔2的电极的个数·形状·配置的功能信息配置于响应信号内。在这样配置于响应信号内的功能信息中，包括表示该主动笔2是否具有周边电极的信息。
主动笔2在步骤S11的执行后再次接收到信标信号BS的情况下(步骤S12)，从其中提取该主动笔2用的设定信息(步骤S13)。然后，按照由提取出的设定信息表示的发送日程，从各电极进行时隙内信号的发送(步骤S14)。
图17是示出预先定义的多个设定信息的例(在图15的步骤S5中成为选择的对象)的图。在该图中，k是2以上的整数。另外，索引是设定信息的标识符，各时隙内所示的“P”“T”“R1”“R2”分别对应于图5所示的位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的步骤R1、旋转角检测的步骤R2。以下，以对主动笔2C发送的设定信息为例，对设定信息的具体的内容进行说明。
对主动笔2C发送的设定信息具体而言成为包括信号内容指定信息的信息，该信号内容指定信息确定表示向笔尖电极21分配的1个以上的时隙的第一时隙组、表示向周边电极22b分配的1个以上的时隙的第二时隙组及表示向周边电极22c分配的1个以上的时隙的第三时隙组，并且指定主动笔2C在各时隙中应该从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送的信号的内容。
例如，索引n(0≤n<k)的设定信息作为第一～第三时隙组而确定时隙Sn、Sk+n、S2k+n、…。在该情况下，确定出的全部时隙为了位置检测(P)而使用，因此这些设定信息中包含的信号内容指定信息如从图5所理解那样成为以下信息：关于确定出的全部时隙，作为应该从笔尖电极21发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，作为应该从周边电极22b、22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的反相信号的信息。由此，在确定出的各时隙中，主动笔2C从笔尖电极21发送时隙内信号的正相信号并且从周边电极22b、22c的各电极发送时隙内信号的反相信号，因此传感器控制器31能够在各时隙中高精度地检测主动笔2C的位置(x，y)。
另外，例如索引k+n(0≤n<k)的设定信息作为第一～第三时隙组而确定时隙Sn、Sn+1、Sk+n、Sk+n+1、S2k+n、S2k+n+1、…。并且，这些设定信息中包含的信号内容指定信息成为以下信息：关于为了位置检测(P)而使用的时隙Sn、Sk+n、S2k+n、…，作为应该从笔尖电极21发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，并且作为应该从周边电极22b、22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的反相信号，关于为了倾斜·方位检测(T)而使用的时隙Sn+1、Sk+n+1、S2k+n+1、…，作为应该从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的正相信号。由此，在时隙Sn、Sk+n、S2k+n、…中，主动笔2C从笔尖电极21发送时隙内信号的正相信号并且从周边电极22b、22c的各电极发送时隙内信号的反相信号，因此传感器控制器31能够在这些各时隙中高精度地检测主动笔2C的位置(x，y)。另外，在时隙Sn+1、Sk+n+1、S2k+n+1、…中，主动笔2C从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送时隙内信号的正相信号，因此传感器控制器31能够在这些各时隙中检测主动笔2C的倾斜θ及方位
另外，例如索引2k+n(0≤n<k)的设定信息作为第一～第三时隙组而确定时隙Sn、Sn+1、Sn+2、Sn+3、Sk+n、Sk+n+1、Sk+n+2、Sk+n+3、S2k+n、S2k+n+1、S2k+n+2、S2k+n+3、…。并且，这些设定信息中包含的信号内容指定信息成为以下信息：关于为了位置检测(P)而使用的时隙Sn、Sk+n、S2k+n、…，作为应该从笔尖电极21发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，并且作为应该从周边电极22b、22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的反相信号，关于为了倾斜·方位检测(T)而使用的时隙Sn+1、Sk+n+1、S2k+n+1、…，作为应该从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，关于为了旋转角检测的步骤R1而使用的时隙Sn+2、Sk+n+2、S2k+n+2、…，作为应该从笔尖电极21及周边电极22b的各电极发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，并且作为应该从周边电极22c发送的信号而指定时隙内信号的反相信号，关于为了旋转角检测的步骤R2而使用的时隙Sn+3、Sk+n+3、S2k+n+3、…，作为应该从笔尖电极21及周边电极22c的各电极发送的信号而指定时隙内信号的正相信号，并且作为应该从周边电极22b发送的信号而指定时隙内信号的反相信号。由此，在时隙Sn、Sk+n、S2k+n、…中，主动笔2C从笔尖电极21发送时隙内信号的正相信号并且从周边电极22b、22c的各电极发送时隙内信号的反相信号，因此传感器控制器31能够在这些各时隙中高精度地检测主动笔2C的位置(x，y)。另外，在时隙Sn+1、Sk+n+1、S2k+n+1、…中，主动笔2C从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送时隙内信号的正相信号，因此传感器控制器31能够在这些各时隙中检测主动笔2C的倾斜θ及方位而且，主动笔2C在时隙Sn+2、Sk+n+2、S2k+n+2、…中从笔尖电极21及周边电极22b的各电极发送时隙内信号的正相信号，并且从周边电极22c时隙内信号的反相信号，在之后的时隙Sn+3、Sk+n+3、S2k+n+3、…中从笔尖电极21及周边电极22c的各电极发送时隙内信号的正相信号，并且从周边电极22b发送时隙内信号的反相信号，因此传感器控制器31能够在时隙Sn+3、Sk+n+3、S2k+n+3、…各自结束后算出主动笔2C的旋转角ψ。
在此，对关于主动笔2A、2B能够选择的设定信息进行说明。由于主动笔2A不对应于倾斜·方位的检测及旋转角的检测，所以成为传感器控制器31的选择的对象的设定信息适合仅设为图17所示的各设定信息中的与索引n(0≤n<k)对应的设定信息。另外，由于主动笔2B不对应于旋转角的检测，所以成为传感器控制器31的选择的对象的设定信息适合仅设为图17所示的各设定信息中的与索引n(0≤n<k)及索引k+n(0≤n<k)对应的设定信息。通过这样，能够对主动笔2A、2B发送与各自的功能信息相匹配的设定信息。
另外，传感器控制器31在正在检测多个主动笔2的情况下，适合以使各主动笔2不会在同一时隙内尝试信号的发送的方式，以在电极单位下不重复的方式选择设定信息。例如，若是传感器控制器31正在各1支地检测主动笔2A和主动笔2C的情况，则例如对主动笔2A发送与索引0对应的设定信息，对主动笔2C发送与索引2k+1对应的设定信息即可。另外，若例如是传感器控制器31正在各1支地检测主动笔2B和主动笔2C的情况，则例如对主动笔2B发送与索引k对应的设定信息，对主动笔2C发送与索引2k+2对应的设定信息即可。通过这样，能够对检测中的多个主动笔2的每个以在电极单位下不重复的方式分配1个以上的时隙，由此合适地算出各主动笔2的位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ。
如以上说明那样，根据本实施方式，能够使传感器控制器31根据检测中的1个以上的主动笔2各自的电极数而以电极单位指定时隙。因此，能够根据各主动笔2的功能而适时地赋予时隙。另外，作为其结果，能够根据主动笔2的电极数而算出其位置(x，y)、倾斜θ、方位旋转角ψ。
需要说明的是，根据图17的例，在仅与位置的检测对应的索引n(0≤n<k)的设定信息、与位置、倾斜、方位的检测对应的索引k+n(0≤n<k)的设定信息及与位置、倾斜、方位、旋转角的检测对应的索引2k+n(0≤n<k)的设定信息中时隙内信号的发送速率不同，但也可以以使它们的发送速率成为固定值的方式定义设定信息的内容。
图18是示出预先定义的多个设定信息的第一变形例的图。在本变形例中，索引n(0≤n<k)的设定信息与图17所示的设定信息相同。基于这些设定信息的主动笔2的发送速率成为每k个时隙进行1次发送这一速率。
另一方面，索引k+n(0≤n<k)的设定信息将时隙Sn、S2k+n、…为了位置检测(P)而使用，将时隙Sk+n、S3k+n、…为了倾斜·方位检测(T)而使用。因此，基于这些设定信息的主动笔2的发送速率与索引n(0≤n<k)的情况同样，成为每k个时隙进行1次发送这一速率。
另外，索引2k+n(0≤n<k)的设定信息将时隙Sn、S4k+n、…为了位置检测(P)而使用，将时隙Sk+n、S5k+n、…为了倾斜·方位检测(T)而使用，将时隙S2k+n、S6k+n、…为了旋转角检测的步骤R1而使用，将时隙S3k+n、S7k+n、…为了旋转角检测的步骤R2而使用。因此，基于这些设定信息的主动笔2的发送速率与索引n(0≤n<k)的情况同样，成为每k个时隙进行1次发送这一速率。
这样，根据本变形例，能够以使基于各设定信息的主动笔2的发送速率固定的方式定义各设定信息的内容。
另外，根据图17的例子，位置检测，倾斜·方位检测，旋转角检测以相同的频度进行，但也可以将它们以互相不同的频度执行。
图19(a)是示出预先定义的设定信息的第二变形例的图。在纸面的关系上，在该图中仅图示了索引2k的设定信息，但其他索引的设定信息也是同样的。
图19(a)所示的设定信息将时隙Sk、Sk+4、Sk+8、Sk+12、Sk+16、Sk+20、Sk+24、Sk+28、…为了位置检测(P)而使用，将时隙Sk+2、Sk+10、Sk+18、Sk+26、…为了倾斜·方位检测(T)而使用，将时隙Sk+6、Sk+22、…为了旋转角检测的步骤R1而使用，将时隙Sk+14、Sk+30、…为了旋转角检测的步骤R2而使用。因此，若将位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测各自的执行频度以比例表示，则成为4：2：1。
这样，根据本变形例，能够以使位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测以互相不同的频度执行的方式定义各设定信息的内容。
需要说明的是，在图19(a)的例中，位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的步骤R1、旋转角检测的步骤R2的各个以固定的时间间隔执行。具体而言，位置检测每隔相当于4个时隙的时间的时间INT1而执行，倾斜·方位检测每隔相当于8个时隙的时间的时间INT2而执行，旋转角检测的步骤R1、R2的各个每隔相当于16个时隙的时间的时间INT3而执行。因此，能够提高主机处理器32接受位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的结果而(参照图1)生成的墨水数据的精度。
图19(b)是示出图19(a)所示的第二变形例的进一步的变形例的图。在该变形例中，与图19(a)的变形例相比，倾斜·方位检测、旋转角检测的步骤R1及旋转角检测的步骤R2的各个在前1个时隙中执行。由此，能够以使位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测以互相不同的频度执行的方式定义各设定信息，另外，能够将位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的步骤R1、旋转角检测的步骤R2的各个以固定的时间间隔执行。
另外，在图17中，说明了传感器控制器31针对每个主动笔2决定设定信息的例，但也可以预先决定1个设定信息，向其中应用多个主动笔2。
图20是示出预先定义的设定信息的第三变形例的图。图示的索引Z示出了与多个主动笔2对应的设定信息的例。根据该设定信息，向第一支主动笔2分配时隙S0、Sk、S2k、…，向第二支主动笔2分配时隙S1、Sk+1、S2k+1、…，向第三支主动笔2分配时隙S2、Sk+2、S2k+2、…。
在该情况下，各主动笔2在各时隙中发送的信号的内容也可以根据各自的功能信息而决定。例如在图20中示出了第一支主动笔2是主动笔2A且第二支主动笔2是主动笔2B且第三支主动笔2是主动笔2C的例。如该图所示，关于主动笔2A，设为不管在哪个时隙中都发送位置检测用的信号(即，从笔尖电极21发送的时隙内信号的正相信号)即可。另外，关于主动笔2B，设为交替地发送位置检测用的信号(即，从笔尖电极21发送的时隙内信号的正相信号及从周边电极22a发送的时隙内信号的反相信号)和倾斜·方位检测用的信号(即，从笔尖电极21及周边电极22a的各电极发送的时隙内信号的正相信号)即可。另外，关于主动笔2C，设为依次发送位置检测用的信号(即，从笔尖电极21发送的时隙内信号的正相信号及从周边电极22b、22c的各电极发送的时隙内信号的反相信号)、倾斜·方位检测用的信号(即，从笔尖电极21及周边电极22b、22c的各电极发送的时隙内信号的正相信号)、旋转角检测的步骤R1用的信号(即，从笔尖电极21及周边电极22b的各电极发送的时隙内信号的正相信号及从周边电极22c发送的时隙内信号的反相信号)及旋转角检测的步骤R2用的信号(即，从笔尖电极21及周边电极22c的各电极发送的时隙内信号的正相信号及从周边电极22b发送的时隙内信号的反相信号)即可。若预先定义与功能信息对应的这样的发送方法，则传感器控制器31能够进行与主动笔2发送出的信号的内容对应的检测动作。因此，能够合适地进行各主动笔2的位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测。
以上，虽然对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施方式，本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内以各种方案来实施。
例如，在上述实施方式中，以各主动笔2以时隙的单位进行下行链路信号DS的发送的系统为例进行了说明，但本发明也能够应用于不使用时隙的系统。例如，本发明也能够应用于在信标信号BS内配置仅指定主动笔2和该主动笔2应该发送的信号的内容的信息且指定的主动笔2将指定的内容的信号在任意的定时下发送的系统。
另外，在上述实施方式中，以利用信标信号BS来指定主动笔2进行信号的发送的1个以上的时隙的系统为例进行了说明，但本发明也能够应用于不使用信标信号BS的系统。在该情况下，各主动笔2根据从内置的定时器(未图示)提供的规定的触发器，与传感器控制器31之间按照预先决定的顺序从各电极进行信号的发送即可。
另外，功能信息也可以除了设置于主动笔2C的电极的个数·形状·配置之外，还包括表示笔尖电极与周边电极的位置关系的信息、表示周边电极相对于笔轴的角度的信息等。在该情况下，传感器控制器31通过基于它们来算出倾斜、方位、旋转角，能够更高精度地求出主动笔2的倾斜、方位、旋转角。
另外，功能信息也可以包括关于周边电极确定事先定义的多个电极特性属性的某一者的电极特性属性标识符。并且，传感器控制器31也可以基于该电极特性属性标识符来决定关于主动笔2进行的检测动作的种类(位置检测、倾斜·方位检测、旋转角检测的任1个以上)。在多个电极特性属性中，例如可以包括表示周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向同性的电极特性属性和表示周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向异性的电极特性属性。另外，功能信息只要能够确定如上所述的信息即可，也可以是被称作所谓笔ID或笔类型ID的信息。
另外，在上述实施方式中，以将设定信息包含于1个信标信号BS而发送为前提进行了说明，但也可以向多个信标信号BS分割来发送设定信息。例如，也可以将设定信息中的确定上述的第一时隙组的第一部分和设定信息中的确定上述的第二时隙组的第二部分包含于互相不同的信标信号BS而发送。在该情况下，可以是，第一部分包括指定使用第一时隙组发送的信号的时长的信息，第二部分包括指定使用所述第二时隙组发送的信号的时长的信息。另外，可以是，主动笔2在接收到包括第二部分的信标信号BS的情况下，经由笔尖电极21或周边电极而发送响应信号。
另外，在设定信息中，也可以包括确定传感器控制器31所对应的检测动作的种类的信息(例如，表示传感器控制器31是否对应于使用周边电极的倾斜检测的信息)。通过这样，能够在主动笔2侧选择应该发送的信号的种类。
另外，在上述实施方式中，说明了向各主动笔2的各电极分配时隙，但在通过改变频率或改变代码而能够在相同的时隙以能够区分的方式发送或接收信号的情况下，也可以分配由频率或代码与时隙的组合表示的通信单位。在该情况下，有可能产生向不同的电极分配相同的时隙的情况。
另外，在上述实施方式中，作为与旋转角的检测对应的主动笔2的例，说明了具有通过利用包含笔轴的平面将周边电极22a分割成2个而得到的2个周边电极22a、22b的主动笔2C，但只要是具有相对于绕笔轴的旋转具有各向异性的形状的周边电极的主动笔2，就能够进行旋转角的检测。
图21是示出本发明的实施方式的变形例的主动笔2所具有的周边电极22d～22f的图。如图所示，本变形例的主动笔2构成为具有通过将主动笔2B的周边电极22a等分为3个而得到的3个周边电极22d～22f。由于周边电极22d～22f也相对于绕笔轴的旋转具有各向异性的形状，所以根据本变形例的主动笔2，能够进行旋转角的检测。
图21(a)～(c)示出了在使用本变形例的主动笔2来进行旋转角的检测的情况下从周边电极22d～22f的各电极发送的信号的一例。这些图中的“+”“-”及括号的含义与图5中的含义相同。
通过执行从周边电极22d发送下行链路信号DS的正相信号且从周边电极22e、22f发送下行链路信号DS的反相信号的步骤(图21(a))、从周边电极22e发送下行链路信号DS的正相信号且从周边电极22d、22f发送下行链路信号DS的反相信号的步骤(图21(b))及从周边电极22f发送下行链路信号DS的正相信号且从周边电极22d、22e发送下行链路信号DS的反相信号的步骤(图21(c))，在XY平面上得到分别与周边电极22d～22f对应的3个位置。传感器控制器31通过算出由这3个位置表示的三角形的旋转角，能够检测主动笔2的旋转角ψ。
需要说明的是，与关于主动笔2C所说明的内容相同，关于本变形例的主动笔2，也可以取代来自各周边电极的反相信号的发送而设为什么也不发送。在该情况下，也可以仅关于在图21(a)～(c)的各个中设为发送反相信号的2个周边电极中的一方，设为什么也不发送。例如，也可以在图21(a)中将周边电极22e设为无信号，在图21(b)中将周边电极22d设为无信号，在图21(c)中将周边电极22f设为无信号。即使这样，也能够与上述同样地使用3个位置来算出主动笔2的旋转角ψ。
标号说明
1 位置检测系统
2、2A～2C 主动笔
3 平板终端
3a 面板面
4 人体
20 信号处理部
21 笔尖电极
22a～22C 周边电极
30 传感器电极组
30X、30Y 传感器电极
31 传感器控制器
32 主机处理器
40～42 切换部
43 检测部
43a 波形再生部
43b 相关运算器
44 控制部
45 发送部
46 反相信号生成部
51 逻辑部
52、53 发送部
54 接收部
55 选择部
61 前导码供给部
62 开关
63 代码串保持部
64 扩频处理部
65 发送防护部
68x、68y 开关
69x、69y 导体选择电路
70 放大电路
71 检波电路
72 模拟数字变换器
BS 信标信号
COM 指令
DS 下行链路信号
EN 起动信号
FDS 手指检测用信号
PRE 前导码
SWC1～SWC3 控制信号
Vcom 共用电位
ctrl_t1～ctrl_t4、ctrl_r、sTRx、sTRy、selX、selY 控制信号。

Claims (21)

1.一种通信方法，是在具有笔尖电极的第一主动笔和具有笔尖电极及周边电极的第二主动笔的某一者与连接于传感器电极的传感器控制器之间执行的通信方法，其中，包括：
信标信号供给步骤，所述传感器控制器供给成为由多个时隙构成的帧的基准时刻的信标信号；
功能信息取得步骤，所述传感器控制器从所述第一主动笔或所述第二主动笔相对于所述信标信号发送回的下行链路信号取得表示发送了该下行链路信号的一方的主动笔是否具有周边电极的功能信息；及
分配决定步骤，所述传感器控制器基于取得的所述功能信息来决定是仅向笔尖电极分配1个以上的所述时隙还是向笔尖电极及周边电极各自分配1个以上的所述时隙。
2.根据权利要求1所述的方法，
还包括设定步骤：在由所述分配决定步骤决定了向笔尖电极及周边电极各自分配1个以上的所述时隙的情况下，所述传感器控制器将设定信息对所述一方的主动笔发送，所述设定信息是确定表示向所述笔尖电极分配的1个以上的所述时隙的第一时隙组和表示向所述周边电极分配的1个以上的所述时隙的第二时隙组的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，
所述设定信息包括指定所述一方的主动笔应该从所述笔尖电极及所述周边电极各自发送的信号的内容的信息。
4.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：
所述第二主动笔使用由所述第一时隙组表示的1个以上的所述时隙来从所述笔尖电极发送下行链路信号的步骤；及
所述第二主动笔使用由所述第二时隙组表示的1个以上的所述时隙来从所述周边电极发送下行链路信号的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，
所述功能信息包括表示所述周边电极的形状的信息、表示所述笔尖电极与所述周边电极之间的位置关系的信息、表示所述周边电极相对于笔轴的角度的信息及表示所述周边电极的个数的信息中的至少一部分，
所述传感器控制器基于所述功能信息来检测所述第二主动笔的倾斜和旋转角的至少一方。
6.根据权利要求5所述的方法，
所述功能信息包括表示所述周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向同性还是各向异性的信息，
所述传感器控制器在由所述功能信息表示所述周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向同性的情况下检测所述第二主动笔的倾斜，在由所述功能信息表示所述周边电极相对于绕笔轴的旋转是各向异性的情况下检测所述第二主动笔的旋转角。
7.根据权利要求1所述的方法，
所述功能信息包括关于所述周边电极确定事先定义的多个电极特性属性的某一者的电极特性属性标识符，
所述传感器控制器基于所述电极特性属性标识符来检测所述第二主动笔的倾斜和旋转角的至少一方。
8.根据权利要求2所述的方法，
所述设定步骤将所述设定信息包含于1个所述信标信号而发送。
9.根据权利要求8所述的方法，
所述设定步骤通过发送确定预先定义的多个所述设定信息的某一者的标识符来发送所述设定信息。
10.根据权利要求8所述的方法，
所述设定信息包括表示所述传感器控制器是否对应于使用所述周边电极的倾斜检测的信息。
11.根据权利要求2所述的方法，
所述设定步骤将所述设定信息中的确定所述第一时隙组的第一部分和所述设定信息中的确定所述第二时隙组的第二部分包含于互相不同的所述信标信号而发送。
12.根据权利要求11所述的方法，
所述第一部分包括指定使用所述第一时隙组而发送的信号的时长的信息，
所述第二部分包括指定使用所述第二时隙组而发送的信号的时长的信息。
13.根据权利要求12所述的方法，
还包括所述主动笔将相对于包括所述第二部分的所述信标信号的响应信号经由所述笔尖电极而发送的步骤。
14.根据权利要求12所述的方法，
还包括所述主动笔将相对于包括所述第二部分的所述信标信号的响应信号经由所述周边电极而发送的步骤。
15.一种主动笔，对连接于传感器控制器的传感器电极经由耦合电容而发送信号，其中，包括：
笔尖电极，设置于所述主动笔的笔轴方向的前端；
周边电极，从所述笔尖电极观察而设置于所述笔轴方向的后方；及
信号处理部，在经由所述笔尖电极发送下行链路信号的同时，从所述周边电极发送所述下行链路信号的反相信号。
16.根据权利要求15所述的主动笔，
所述信号处理部根据规定的触发器而使来自所述周边电极的所述反相信号的发送停止。
17.根据权利要求15所述的主动笔，
所述信号处理部根据规定的触发器而使来自所述笔尖电极的所述下行链路信号的发送开始。
18.根据权利要求15所述的主动笔，
所述周边电极由多个分割电极构成，
所述信号处理部构成为能够对所述多个分割电极的各电极单独地切换所述下行链路信号的发送和所述反相信号的发送。
19.根据权利要求18所述的主动笔，
所述信号处理部将所述周边电极具有所述多个分割电极的情况通过规定的通信方法而对所述传感器控制器通知。
20.根据权利要求16或17所述的主动笔，
所述规定的触发器由内置于所述主动笔的定时器提供。
21.根据权利要求16或17所述的主动笔，
所述规定的触发器由所述传感器控制器发送出的信标信号提供。
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