JP2005149140A - 位置検出装置及び位置指示器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 位置指示器がタブレットに対して所定範囲内の位置に置かれた揚合にのみ位置指示器の電源がオンとなるようにして位置指示器の電池の消粍を少なくすること。
【解決手段】 位置指示器をタブレットに近づけることにより、位置指示器の動作を開始させるための制御信号をタブレット側から位置指示器の共振回路１０で受信すると、ＭＯＳＦＥＴ２５、２４がオン状態となり、電池２３からＭＯＳＦＥＴ２４を介して位置指示器の回路要素に電源が供給され、位置指示器が動作開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータにおける図形や文字や位置情報等の入力等に用いる位置検出装置及び前記位置検出装置に用いる位置指示器の改良に関するものである。
従来から、ＣＡＤ、コンピュータ、携帯電話等々の入力装置等として、位置指示器とタブレット間で電磁結合又は静電結合により信号を送受信し、前記位置指示器の指示位置等を前記タブレットで検出するように構成した位置検出装置が開発されている（例えば、特許文献１〜特許文献１０参照）。
この種の位置検出装置としては、例えば、特許文献１〜特許文献３に記載されているように、位置指示器に共振回路を設けてタブレットから送信される電磁波に同期して位置指示器のスィッチや筆圧などのデータに応じて共振回路の特性を制御するようにしたものがある。前記特許文献記載の位置検出装置では、タブレットからの電磁波により発生する信号を整流して電源を得ることにより位置指示器を電池レス（位置指示器の電源としての電池を使用しない構成）としている。
近年、パッテリ駆動による携帯型バソコンの需要が高まって来たが、このような携帯型パソコンに用いる位置検出装置としてはそれに用いる電源をパソコンの電源から取得する必要がある。また、液晶画面上でペン入力を実現するために位置検出機能をバソコンに内臓する揚合もある。しかしながら前述したような位置検出装置では位置指示器側で十分な電力を得るために、タブレット側からは十分大きな電力で電磁波を送出する必要があり、携帯型パソコンのバッテリの消耗を早めるという問題があった。
このような問題に対応するため、位置指示器内に該位置指示器の電源用としての電池を設けることによりタブレット側での消費電力を抑えるという方法として、特許文献４に開示されたような方法がある。また、位置指示器に電池と発振回路を設けることによって高周波の電磁界を放射し、これをタブレット側で検出することにより位置指示器の指示位置を検出するという方法も提案されている。
また、静電結合を利用した方法としては、特許文献５に開示されたような方法がある。これによれぱ位置指示器に電池と発振回路を設けることによって高周波電界を放射し、これをタブレット側で検出するようにしている。
特開平３−１８９７１６号公報 特開平７−１７５５７２号公報 米国特許第５６７９９３０号公報 特開平３−１８９７１７号公報 特開平７−２３９７４６号公報 特開平７−２１９６９８号公報 特開平７−２３４７５２号公報 特開平７−２６１９０９号公報 特開平１０−１３３８０３号公報 特開昭６３−７０３２６号公報
しかしながら、前述したように位置指示器に電池を内蔵する方法では、位置指示器にスイッチを設けて使わない時には電源を切る必要があり煩わしいという問題があった。
また、一定時間以上位置指示器に対する操作（ボタン操作、加圧など）が行われなかった揚合には電源が切れるようにして電源スイッチを設けることなく電池の無駄な消費を抑えるようにしている例もあるが、使いやすさを損なわないために電源スィッチが切れるまでの時間はある程度長めにしておく必要があり、通常の操作では電池の無駄な消費が発生してしまう。
本発明はこのような問題点に鑑み成されたもので、位置指示器がタブレットに対して所定位置の範囲内に置かれた揚合にのみ位置指示器の電源がオンとなるようにして位置指示器内の電池の消粍の少ない位置検出装置およびこれに適した位置指示器を提供することを課題としている。
本発明によれば、位置指示器に対してその動作を開始させるための制御信号を送信する制御信号送信手段と、前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段とを有するタブレットと、その回路要素に電源を供給するための電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを有する位置指示器とを備えて成ることを特徴とする位置検出装置が提供される。
タブレット側では、制御信号送信手段が、位置指示器に対してその動作を開始させるための制御信号を送信し、検出手段が、前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器の指示位置を検出する。位置指示器側では、制御信号検出手段が前記タブレットからの前記制御信号を検出し、電源制御手段が、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき、該位置指示器の回路要素に電源を供給することによって該位置指示器を動作させるための電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する。
また、本発明によれば、タブレットと位置指示器との問で電磁誘導または静電誘導を利用して信号の送受信を行うことにより、前記位置指示器によって指示された前記タブレット上の指示位置を検出する位置検出装置において、前記タブレットには、前記位置指示器がタブレット面から所定範囲内の位置に置かれた際にその動作を開始させるための制御信号を前記位置指示器に対して送信する制御信号送信手段を設け、前記位置指示器には、該位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段によって検出された制御信号に基づき前記電池の電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置検出装置が提供される。
また、本発明によれば、位置指示器に対して所定のタイミング情報を含む誘導電圧を生起させ得る電磁波を送受信することによって前記位置指示器による指示位置を検出すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記位置指示器から返信される電磁波の位相または強度を検出するタブレットと、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることにより前記タブレットから放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに該共振回路の共振特性を制御する前記位置指示器とを有する位置検出装置において、前記位置指示器に、該位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置検出装置が提供される。
ここで、前記電源制御手段は、前記電磁波検出手段により検出される信号レベルが所定値以上のときに前記電池からの電源供給をオン状態に制御し、前記信号レベルが所定値以下のときに前記電池からの電源供給をオフ状態に制御するように構成してもよい。
また、本発明によれば、タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、その回路要素に電源を供給するための電池と、前記タブレットからの制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを備えて成ることを特徴とする位置指示器が提供される。制御信号検出手段はタブレットからの制御信号を検出し、電源制御手段は前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する。
また、本発明によれば、タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、前記位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出された信号に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置指示器が提供される。信号検出手段はタブレットからの信号を検出し、電源制御手段は前記信号検出手段によって検出された信号に基づき電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する。
また、本発明によれば、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることによりタブレットからの所定のタィミングをもって放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記共振回路の共振特性を制御し、前記タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置指示器が提供される。
ここで、前記電源制御手段は、前記電磁波検出手殻により検出される信号レベルが所定値以上となったときに前記電池からの電源供給をオン状態に制御し、前記信号レベルが所定値以下となったときに前記電池からの電源供給をオフ状態とするように構成してもよい。
本発明によれば、位置指示器がタブレットに対して所定位置に置かれた揚合にのみ位置指示器の電源がオンとなるようにしているため、位置指示器内の電池の消耗の少ない位置検出装置およびその位置指示器を提供することが可能になる。
また、位置指示器を動作させる電源をタブレットからの電磁波や電波によって得る必要が無いため、タブレット側の消費電流を少なくすることが可能となる。
先ず、本発明の実施の形態に係る位置検出装置及び位置指示器の概要を説明すると、位置指示器がタブレット面から所定範囲内の位置（例えばタブレット面上の位置（タブレット面に接した位置））に配設された際にその動作を開始させるための制御信号を位置指示器に対して送信する制御信号送信手段をタブレットに設けて、位置指示器には、電池と、タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段の検出結果に基づき前記電池からの前記位置指示器の回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けるようにしている。
また、タブレットでは所定のタイミング情報を含む電磁波を送受信することにより位置指示器の指示位置を求め、かつ、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに位置指示器から返信される電磁波の位相または強度を検出することにより位置指示器に対する操作情報や位置指示器固有の情報を検出し、位置指示器にはコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えて前記タブレットから放射される電磁波を受信し、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに該共振回路の共振特性を制御し、さらにこの位置指示器が回路を動作させるための電池とタブレットからの電磁波を検出する電磁波検出手段を設けてその検出結果に基づき該電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御するようにしている。
また、前記電磁波検出手段により検出される信号レベルが所定値以上となった時に前記電源制御手段により電池の電源供給をオン状態とし、前記信号レベルが前記所定値以下となった際に前記電源制御手段により前記電池の電源供給をオフ状態とするようにしている。
以下、本発明の実施の形態に係る位置検出装置及びこれに使用する位置指示器について、図面を用いて説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置は、位置指示器に対して所定のタイミング情報を含む誘導電圧を生起させ得る電磁波を送受信することによって前記位置指示器による指示位置を検出すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記位置指示器から返信される電磁波の位相または強度を検出するタブレットと、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることにより前記タブレットから放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに該共振回路の共振特性を制御する前記位置指示器とを有する構成のものであり、位置指示器に設けられた操作スイッチのオン／オフ状態や筆圧の情報を、所定のタイミングを基準とする位相変化量の情報又は強度情報としてタブレット側に返送し、タブレット側で、所定タイミングを基準とする位相変化量の情報や強度の情報に基づいて、位置指示器のスイッチのオン／オフ状態の検出や筆圧の情報の検出を行うように構成して成るものである。尚、本第１の実施の形態において、前記の如くして位置指示器のスイッチの状態や筆圧をタブレット側で検出する部分は公知の構成である（例えば、前記特許文献１、２、１０参照）。
本第１の実施の形態に係る位置検出装置に用いる位置指示器は、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることによりタブレットからの所定のタィミングをもって放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記共振回路の共振特性を制御し、前記タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器を使用した位置検出装置に関する例である。図１は、本第１の実施の形態に係る位置検出装置に使用する位置指示器の構成を示すブロック図で、筆圧をデジタル値として検出して０または１の値に応じて、タブレットに返信する信号の位相を変えるようにした例を示す。
図１において、１０ａはコイル、１０ｂはコンデンサでこれらは共振回路１０を構成している。共振回路１０にはコンデンサ１０ｂと比べて容量の非常に小さいコンデンサ１１およびスイッチ１２が直列に接続されており、スイッチ１２のオン／オフ状態に応じて共振回路１０の共振周波数が僅かに変化するようになっている。
１３は共振回路１０に発生する信号から送受信に対応したタイミングを検出するための検波回路で、検波回路１３の出力端はコンパレータ１４に接続され、タブレットでの電磁波の送受信に対応したクロックが抽出される。このクロックはパラレルシリアル変換回路１５のクロック入力端子に接続されている。また、コンパレータ１４の出力は積分回路１６に接続され、タブレットから一定時間以上連続して送信された時にのみ電圧を発生する。積分回路１６の出力信号はコンパレータ１７によって波形整形される。
１８は筆圧に応じて容量が変化するコンデンサで抵抗１９と共に積分回路を構成している。この積分回路の入力側にはコンパレータ１７の出力信号が供給される。また、前記積分回路の出力側はインバータ２０に接続され、インバータ２０の出力はアンドゲート２１の入力端に接続されている。アンドゲート２１のもう一方の入力にはコンパレータ１７からの出力信号が供給されている。２２はカウンタでアンドゲート２１の出力信号がハイレベルの期間だけ共振回路１０に発生する高周波信号の波の数をカウントして、これを８ビットのデジタル値として出力する。
カウンタ２２からの８ビットの出力信号はパラレルシリアル変換回路１５に供給されており、コンパレータ１４からの送受信に対応したクロック信号によって順次シリアル変換される。その出力信号はスイッチ１２の制御端子に供給されて共振回路１０の共振周波数を僅かに変えるように制御している。これにより、位置指示器は、筆圧を表すと共に筆圧に応じて位相が変化するデジタル信号を共振回路１０からタブレットに返信する。
また、２４はＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ、２５はＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴで、これらは位置指示器の各回路要素を駆動するための電源である電池２３に接続されており、電源から位置指示器の各回路要素に対する電源供給をオン又はオフ状態にスィッチング制御するためのものである。２６は電源電圧を一定に保持するためのコンデンサである。２７はダイオード、２８は抵抗、２９はコンデンサで、これらは共振回路１０に発生する信号を検出してＭＯＳＦＥＴ２５をオン又はオフ状態に制御するためのものである。
ここで、共振回路１０はタブレット側からの制御信号を検出するための制御信号検出手段、タブレット側からの電磁波を検出するための電磁波検出手段、あるいは、タブレット側からの信号を検出するための信号検出手段を構成している。また、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ２４、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ２５、コンデンサ２６、２９、ダイオード２７、抵抗２８は、制御信号検出手段を構成する共振回路１０で検出した制御信号に基づいて、または、電磁波検出手段を構成する共振回路１０で検出した電磁波に基づいて、あるいは、信号検出手段を構成する共振回路１０で検出した信号に基づいて、電池２３からの位置指示器の回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段を構成している。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る位置指示装置に使用するタブレットの構成を示すブロック図である。
図２において、４１はセンサ手段を構成するループコイル（ループ状センサ）群でＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ、Ｘ１〜Ｘ４０及ぴＹ１〜Ｙ４０として配設されている。これらのルーブコイルＸ１〜Ｘ４０、Ｙ１〜Ｙ４０は各ループコイルを選択する選択回路４２に接続されている。
４３は前述した位置指示器の共振回路１０の共振周波数と同一周波数ｆ０で発振する発振回路で、発振回路４３は電流ドライバ４４を介して送受切替回路４５の送信側端子（Ｔ）に接続され、送受切替回路４５の共通端子は選択回路４２に接続され、選択されたループコイルからは周波数ｆ０の電波が位置指示器に対して放射される。
送受切替回路４５の受信側端子（Ｒ）は増幅回路４６に接続され、該増幅回路４６は検波回路４７に接続されている。また、検波回路４７はローパスフィルタ４８に接続され、ローパスフィルタ４８は積分アンプ４９に接続され、受信信号を一定時間貯えて保持する。積分アンプ４９によって保持されたアナログ電圧は、ＡＤ変換回路５０によってデジタル信号に変換され、ＡＤ変換回路５０の出力は中央処理装置（ＣＰＵ）５１に供給される。
また、５２は同期検波回路であり、増幅回路４６に接続されている。発振回路４３は同期検波回路５２に接続され位相検出のための基準となるクロックを供給している。同期検波回路５２は、ローパスフィルタ５３に接続され、ローパスフィルタ５３は積分アンプ５４に接続され、受信信号を一定時間貯えて保持する。積分アンプ５４によって保持されたアナログ電圧は、ＡＤ変換回路５５によってデジタル信号に変換され、ＡＤ変換回路５５の出力はＣＰＵ５１に供給される。ＣＰＵ５１は、ループコイル群４１の選択及び送受信切替えのための制御信号を選択回路４２および送受切替回路４５に送出している。
ここで、ループコイル群４１、選択回路４２、発振回路４３、電流ドライバ４４、送受切替回路４５及びＣＰＵ５１は、制御信号を送信する制御信号送信手段、または、電磁波を送信する電磁波送信手段、あるいは、信号を送信する信号送信手段を構成している。また、ループコイル群４１、選択回路４２及び符号４５〜符号５１で表した回路要素は、位置指示器の指示位置を検出する検出手段を構成している。
次に、このように構成した位置検出装置の動作について説明するが、図２に示したタブレット部分の動作は公知であるため（例えば、特許文献６、７、８参照）、その部分の詳細な動作説明は省略するものとし又、図１における符号１０〜２２で示した回路要素の動作、即ち筆圧を検出してタブレットに返信する動作に関しても公知であるため（例えば、特許文献２、９、１０参照）、その部分の詳細な動作説明は省略する。図１における符号２３〜２９で示した回路要素は本第１の実施の形態における特徴部分であり、主としてこの部分の動作を詳細に説明する。
先ず、図１の位置指示器及び図２のタブレットの動作を概略説明すると、位置指示器の指示位置をタブレットによって検出するモード（位置検出モード）においては、ＣＰＵ５１の制御により、送受切替回路４５を所定時間間隔で送信モードと受信モードに切り替える。送信モードでは、発信回路４３の信号が選択回路４２によって選択されたループコイルから検出用信号が電磁波で位置指示器に送信される。位置指示器では、前記電磁波を共振回路１０で受信すると共に、電磁波で返信する。
位置指示器から返信された電磁波信号は、タブレットにより、受信モード間に検出される。前記動作を各ループコイル当たり所定回数ずつ、全てのループコイルについて、あるいは、位置指示器の位置が検出済の場合には位置指示器近傍の所定数のループコイルについて、前記動作を行って、検出した信号に基づいてＣＰＵ５１で位置指示器による指示位置を算出する。
次に、筆圧の検出を行う場合には、先ず、タブレットから所定時間継続する信号（バースト信号）を位置検出器に送信し（バーストモード）、位置指示器では、前記バーストモードに続く筆圧検出モードにおいて、筆圧に応じて変化するコンデンサ１８の値に基づいて、スイッチ１２の制御端子に供給されて共振回路１０の共振周波数を僅かに変え、これにより、位置指示器は、筆圧を表すと共に筆圧に応じて位相が変化するデジタル信号を共振回路１０からタブレットに返信する。位置指示器は、タブレットから受信した信号に含まれる所定のタイミング情報に基づく特定のタイミングに該共振回路１０の共振特性を制御してタブレットに電磁波を送信する。タブレットは、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記位置指示器から返信される電磁波の位相を検出することにより筆圧を検出する。
次に、本第１の実施の形態の特徴である位置指示器の電源制御動作について説明する。
図３は、本第１の実施の形態に係る位置検出装置の動作を説明するためのタイミング図で、図１の位置指示器が図２のタブレット上に下ろされて（ペンダウン）から取り去られる（ペンアップ）までの動作の様子を示したものである。
以下、図１〜図３を用いて本実施の形態に係る位置検出装置及びこれに適した位置指示器の動作を詳細に説明する。
先ず、位置指示器がタブレット上に無い時には、共振回路１０には信号が発生しないので、ＭＯＳＦＥＴ２５およびＭＯＳＦＥＴ２４は共にオフ状態であるため、電池２３からの電圧はコンデンサ２６に供給されず、位置指示器の各回路要素には電源が供給されない。この状態では電池２３から流出する電流は無いため電池２３は消耗しない。
この状態から、位置指示器がタブレット上に下ろされると（ペンダウン）、図３に示したように、タブレットから電源制御用の制御信号（本実施の形態では、位置検出用の電磁波信号を電源制御用の信号として兼用している。）を受信して共振回路１０に発生する信号レベルはしだいに高くなり、ＭＯＳＦＥＴ２５のゲート電圧が徐々に高くなり、ＭＯＳＦＥＴ２５はその電圧に応じて導通（オン）状態に変わって行く。
ＭＯＳＦＥＴ２５が導通状態に変わって行くと、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が下がるのでＭＯＳＦＥＴ２４も導通状態に変化してゆき、位置指示器の回路要素への電源供給が開始される。
次に、位置指示器がタブレット面から取り去られると（ペンアップ）、図３に示すように共振回路１０から供給される信号レベルはしだいに低くなり、それに応じてＭＯＳＦＥＴ２５およびＭＯＳＦＥＴ２４が共に非導通（オフ）状態に変わってゆく。
本第１の実施の形態では、以上説明したように位置指示器がタブレット面から離れる毎に位置指示器の電源がオフ状態（電池２３から位置指示器の回路要素に対する電源供給がオフ状態）となる。このため、位置指示器に設けられた電池２３は無駄な電流消費をすることが無く電池の寿命を長くすることができる。また、本第１の実施の形態では位置指示器を動作させる電源をタブレットからの電磁波によって得る必要が無いため、タブレットからの送信電磁波のパワーを従来と比ぺて極めて少なく抑えることが可能となる。
尚、本第１の実施の形態では、位置指示器からの返信データに応じて信号の位相を変えるようにした例を示したが、信号レペルを変えるようにしても良いし、その他の方法を用いても良い。また、筆圧以外の情報を返すようにしても良い。
また、電池２３として使用する電池は、マンガン乾電池や水銀電池、リチウム電池等の各種電池を使用することが可能である。また、充電可能なニッケルカドミウム電池などを用いても良く、その場合には１回の充電で使える時問を従来の方法よりも長くすることが可能となる。
次に、本発明の第２の実施の形態に係る位置指示装置について説明する。
図４は本発明の第２の実施の形態に係る位置指示装置に使用する位置指示器の構成を示すブロック図である。本第２の実施の形態では静電結合によって位置指示器の指示位置を検出する例を示している。
図４において、６１は後述する位置指示器から放射される高周波電界を検出するために縦横に一定問隔で配置されたセンサ手段を構成するセンスライン（線状センサ）群である。これらのセンスライン群６１は選択回路６２に接続され、これらのセンスラインの中から１本ないしは隣接する数本が選択される。
選択回路６２によって選択されたセンスラインは増幅回路６３に接続され、増幅回路６３の出力は検波回路６４に接続され、検波回路６４の出力はＡＤ変換回路６５に接続されている。ＡＤ変換回路６５の出力は中央処理装置（ＣＰＵ）６６に接続されている。ＣＰＵ６６からは切り替え信号が選択回路６２に供給されている。また、６７は発振器、６８はセンスラィン群６１を囲むように設けられたループコイルである。発振器６７は電流を制限するための抵抗６９を介してループコイル６８に接続されている。
ここで、符号６１〜６９で表した回路要素はタブレットを構成している。また、センスライン群６１、選択回路６２、増幅回路６３、検波回路６４、ＡＤ変換回路６５及びＣＰＵ６６は、位置指示器の指示位置を検出するための検出手段を構成している。また、発振器６７、ループコイル６８及び抵抗６９は、制御信号を送信する制御信号送信手段、または、電磁波を送信する電磁波送信手段、あるいは、信号を送信する信号送信手段を構成している。
一方、７１は発振器で２つの電極７１および７２に接続されている。この発振器７０の電源はスイッチ７３を介して、位置指示器の回路構成要素の電源である電池７４より供給されている。また、７５はコイル、７６は検波回路である。これらの回路要素７０〜７６は位置指示器を構成している。また、スイッチ７３及び検波回路７６は電源制御手段を構成している。また、コイル７５は、タブレット側からの制御信号を検出するための制御信号検出手段、タブレット側からの電磁波を検出するための電磁波検出手段、あるいは、タブレット側からの信号を検出するための信号検出手段を構成している。
このように構成した第２の実施の形態の動作を説明する。位置指示器がタブレット上に置かれると、ループコイル６８から放射される制御信号である電磁波によって位置指示器内のコイル７５に誘導電圧が発生する。検波回路７６は、コイル７５に発生する誘導電圧を電源として動作し、前記誘導電圧を検出するとスイッチ７３をオンにして電池７４からの電源が発振器７０に供給される。発振器７０に電源が供給されると電極７１および７２間には高周波電界が発生する。
一方、タブレット側では、センスライン群６１のセンスラインを選択的に切り替えて、位置指示器からの前記高周波電界を検出する。即ち、タブレット側ではＣＰＵ６６から選択回路６２に供給する信号を順次切り替えることによって、ＣＰＵ６６は、全ての（あるいは所定数の）センスラインで検出した高周波電界の信号レベルの分布に基づいて、よって位置指示器の指示位置を求めている。
位置指示器がタブレット面から取り去られると位置指示器内のコイル７５には電圧が発生しなくなるので、検波回路７６からの出力信号も無くなり、従ってスィッチ７３はオフ状態となり、発振器７０の動作は停止する。この状態では電池７４から流出する電流は無くなる。
このように、本第２の実施の形態では位置指示器がタブレット上面から所定距離以上離れる毎にその電源がオフ状態となる。即ち、電源制御手段は、電磁波検出手殻により検出される制御信号の信号レベルが所定値以上となったときに電池７４からの電源供給をオン状態に制御し、前記制御信号の信号レベルが所定値以下となったときに電池７４からの電源供給をオフ状態とするように構成している。
このため、位置指示器に設けられた電池４は無駄な電流消費をすることが無く電池７４の寿命を長くすることができる。また、本第２の実施の形態ではループコィル６８から送出する電力としてはコイル７５によって検出される信号によってスイッチ７３を制御できる程度のもので良いため、発振器６７から供給する電力は非常に小さいもので良い。
尚、前記第２の実施の形態では、静電誘導方式によって位置指示器の指示する座標位置を検出する揚合について示したが、図４の電極７１および７２をコイルに置き換え、さらにタブレット側のセンスラインをループコイルに置きかえることによって電磁誘導方式としても良い。
また、タブレットからの信号を検出するループコイル７５を発振器６７の周波数と同じ周波数で共振する共振回路としても良い。
また、前記第１の実施の形態と同様に、本第２の実施の形態で用いる電池７４としてはマンガン乾電池や水銀電池、リチウム電池などを用いればよい。また、充電可能なニッケルカドミウム電池などを用いても良く、その揚合には１回の充電で使える時間を従来の方法よりも長くすることが可能となる。
以上述べたように、本発明の実施の形態にかかる位置検出装置は、位置指示器に対してその動作を開始させるための制御信号を送信する制御信号送信手段と、前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段とを有するタブレットと、その回路要素に電源を供給することにより位置指示器を動作させるための電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを有する位置指示器とを備えて成ることを特徴としている。前記制御信号は、位置検出用の信号あるいは、位置指示器の電源制御専用の信号等、各種の信号が使用できる。位置指示器とタブレット間の信号の送受信を電磁結合で行う場合には前記信号は電磁波を用い又、電界結合で信号の送受信を行う場合には前記信号は電波を用いることができる。
また、本発明の実施の形態にかかる位置検出装置は、タブレットと位置指示器との問で電磁誘導または静電誘導を利用して信号の送受信を行うことにより、前記位置指示器によって指示された前記タブレット上の指示位置を検出する位置検出装置において、前記タブレットには、前記位置指示器の動作を開始させるための制御信号を前記位置指示器に対して送信する制御信号送信手段を設け、前記位置指示器には、該位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段によって検出された制御信号に基づき前記電池の電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴としている。
また、本発明の実施の形態に係る位置検出装置は、位置指示器に対して所定のタイミング情報を含む誘導電圧を生起させ得る電磁波を送受信することによって前記位置指示器による指示位置を検出すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記位置指示器から返信される電磁波の位相または強度を検出するタブレットと、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることにより前記タブレットから放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに該共振回路の共振特性を制御する前記位置指示器とを有する位置検出装置において、前記位置指示器に、該位置指示器の回路要素を動作させるための電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴としている。
したがって、位置指示器がタブレットに対して所定位置の範囲内に置かれた揚合にのみ位置指示器の電源をオンするようにできるため、位置指示器内の電池の消粍の少ない位置検出装置を提供することが可能になる。
尚、前記電源制御手段は、前記電磁波検出手段により検出される信号レベルが所定値以上のときに前記電池からの電源供給をオン状態に制御し、前記信号レベルが所定値以下のときに前記電池からの電源供給をオフ状態に制御するように構成することができる。
また、本発明の実施の形態に係る位置指示器は、タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、その回路要素に電源を供給するための電池と、前記タブレットからの制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを備えて成ることを特徴としている。
また、本発明の実施の形態に係る位置指示器は、タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して少なくとも前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、その回路要素を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出された信号に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴としている。
また、本発明の実施の形態に係る位置指示器は、タブレットからの所定のタィミングをもって放射される電磁波又は電波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記共振回路の共振特性を制御し、前記タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴としている。
したがって、位置指示器がタブレットに対して所定位置の範囲内に置かれた揚合にのみ位置指示器の電源をオンするようにできるため、位置指示器内の電池の消粍を少くすることが可能になる。
尚、前記実施の形態では、位置指示器がタブレット上面の上に置かれたときに位置指示器が自己の電池によって電源供給を受けて動作を開始するように構成したが、位置指示器がタブレット上面の所定範囲内の位置に置かれたときに動作開始するように構成してもよい。
また、前記各実施の形態では、位置指示器の指示位置を検出するための信号を、位置指示器の電池をオン・オフ制御するための制御信号として使用しているため構成を簡略化できるという効果を奏するが、位置指示器で認識可能な識別コードを含む固有の信号を前記制御信号として使用することにより、所定強度以上のノイズが存在してもこれによって位置指示器が誤動作しないように構成することも可能である。
また、筆圧情報やスイッチの状態情報の送信は、位相（換言すれば周波数）を変えた信号によって行うようにしたが、信号レベルに前記情報を持たせた信号によって行うようにしてもよい。
少なくとも位置指示器の位置を検出するようにした位置検出装置及びこれに使用する位置指示器に適用することが可能であり、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）、コンピュータ、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、携帯情報端末（ＰＤＡ）等の入力装置等として使用され磁気結合や電界結合によって位置指示器の指示位置を検出する位置検出装置及びこれに使用する位置指示器に適用可能である。また、位置指示器の位置のみならず姿勢等も検出するようにした位置検出装置等に適用することが可能である。
本発明の第１の実施の形態に係る位置指示器のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置に使用するタブレットのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の第２の実施の形態に係る位置検出装置のブロック図である。
符号の説明
１０ａ、７５・・・コイル
１０ｂ、１１、２６、２９・・・コンデンサ
１０・・・共振回路
１２、７３・・・スイッチ
１３、４７、６４、７６・・・検波回路
１４、１７・・・コンパレータ
１６・・・積分回路
１５・・・パラレルシリアル変換回路
２２・・・カウンタ
１９、２８、６９・・・抵抗
１８・・・可変コンデンサ
２０・・・インバータ
２１・・・アンドゲート
２４・・・Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
２５・・・Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
２３、７４・・・電池
２７・・・ダイオード
６７、７０・・・発振器
６１・・・センスライン
４２、６２・・・選択回路
４６、６３・・・増幅回路
５１、６６・・・ＣＰＵ
７１、７２・・・電極
４３・・・発振回路
４１、６８・・・ループコイル
４５・・・送受切替回路
４８、５３・・・ローパスフィルタ
４９、５４・・・積分アンプ
５０、５５、６５・・・ＡＤ変換回路
４４・・・電流ドライバ

Claims (8)

  1. 位置指示器に対してその動作を開始させるための制御信号を送信する制御信号送信手段と、前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段とを有するタブレットと、
    その回路要素に電源を供給するための電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを有する位置指示器とを備えて成ることを特徴とする位置検出装置。
  2. タブレットと位置指示器との問で電磁誘導または静電誘導を利用して信号の送受信を行うことにより、前記位置指示器によって指示された前記タブレット上の指示位置を検出する位置検出装置において、
    前記タブレットには、前記位置指示器がタブレット面から所定範囲内の位置に置かれた際にその動作を開始させるための制御信号を前記位置指示器に対して送信する制御信号送信手段を設け、
    前記位置指示器には、該位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの前記制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段によって検出された制御信号に基づき前記電池の電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置検出装置。
  3. 位置指示器に対して所定のタイミング情報を含む誘導電圧を生起させ得る電磁波を送受信することによって前記位置指示器による指示位置を検出すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記位置指示器から返信される電磁波の位相または強度を検出するタブレットと、少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることにより前記タブレットから放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに該共振回路の共振特性を制御する前記位置指示器とを有する位置検出装置において、
    前記位置指示器に、該位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置検出装置。
  4. 前記電源制御手段は、前記電磁波検出手段により検出される信号レベルが所定値以上のときに前記電池からの電源供給をオン状態に制御し、前記信号レベルが所定値以下のときに前記電池からの電源供給をオフ状態に制御することを特徴とする請求項３記載の位置検出装置。
  5. タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、
    その回路要素に電源を供給するための電池と、前記タブレットからの制御信号を検出する制御信号検出手段と、前記制御信号検出手段で検出した制御信号に基づき前記電池からの前記回路要素に対する電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを備えて成ることを特徴とする位置指示器。
  6. タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、
    前記位置指示器を動作させるための電源としての電池と、前記タブレットからの信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出された信号に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置指示器。
  7. 少なくともコイルとコンデンサを含む共振回路を備えることによりタブレットからの所定のタィミングをもって放射される電磁波を受信すると共に、前記所定のタイミングに基づく特定のタイミングに前記共振回路の共振特性を制御し、前記タブレツトとの間で電磁誘導または静電誘導を利用して前記タブレット上の位置を指示する位置指示器において、
    電池と、前記タブレットからの前記電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記電磁波検出手段による検出結果に基づき前記電池からの電源供給をオンまたはオフ状態に制御する電源制御手段とを設けたことを特徴とする位置指示器。
  8. 前記電源制御手段は、前記電磁波検出手殻により検出される信号レベルが所定値以上となったときに前記電池からの電源供給をオン状態に制御し、前記信号レベルが所定値以下となったときに前記電池からの電源供給をオフ状態とするようにしたことを特徴とする請求項７記載の位置指示器。
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