JP2005165768A

JP2005165768A - 位置指示器及び位置検出装置

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Publication number: JP2005165768A
Application number: JP2003404961A
Authority: JP
Inventors: Masaki Matsubara; 正樹松原
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-03
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Abstract

【課題】位置情報を含めて検出頻度を下げることなく、より高分解能で連続量で表される操作情報を検出できる位置指示器及びこれを用いた位置検出装置を提供すること。
【解決手段】筆圧に対応して容量値が連続的に変化する可変コンデンサ９に抵抗１０ａ及び該抵抗１０ａに対して十分抵抗値の大きい抵抗１０ｂのいずれか一方を切替スイッチ１１により切替可能に接続して時定数の変化範囲を２通りに切替可能な時定数回路を構成し、該時定数回路が所定の電圧から放電を開始して一定の電圧を下回るまでの間にその時定数の変化範囲を前記２通りに切り替え、該時定数の変化範囲を切り替えた期間毎に一定の周波数の交流信号の波の数を計数し、各期間における計数値と各期間における時定数の変化範囲の比率とから、全期間における時定数の変化範囲を２通りの時定数の変化範囲のうち大きな時定数の変化範囲とした場合に相当する計数値を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に筆圧などの連続量で表される操作に対応する情報を符号化してタブレット側に伝達する位置指示器及びこれを用いた位置検出装置の改良に関するものである。

従来、連続量で表される操作に対応する情報を、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく符号化してタブレット側に伝達し得る位置指示器として、前記連続量で表される操作に対応する情報を時間の長さに変換し、該変換された時間中、タブレットから送信される交流電磁波の波の数を計測することで、該連続量を符号化し、この符号に応じてタブレット側へ返信する交流電磁波を変化させて伝達するものがあった（特許文献１参照）。
特開平７−１７５５７２号公報

ところで、タブレットから送信される交流電磁波等の交流信号の波の数を計数することにより時間の長さを符号化する場合、符号化の精度（分解能）を上げるには、単位時間当たりの交流信号の波の数を多くする、即ち交流信号の周波数を高くするか、計数すべき時間の長さを長くする必要がある。

しかしながら、交流信号の周波数を高くすると、高価な回路素子が必要になり、製品コストが上がるとともに消費電力が増えてしまい、消費電力の大きなＡ／Ｄ変換器を用いなくて済むという、本来のメリットが失われてしまうという問題があった。

また、計数すべき時間の長さを長くすると、連続量を含めた操作情報や位置情報の検出頻度（読み取り速度）の低下を招くという問題があった。

本発明では、このような問題に対して、位置情報を含めて検出頻度を下げることなく、より高分解能で連続量で表される操作情報を検出できる位置指示器及びこれを用いた位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明では前記目的を達成するため、連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲を少なくとも２通りに切替可能な時定数回路と、該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段と、前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間にその時定数の変化範囲を前記少なくとも２通りに切り替え設定する時定数設定手段と、前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間、一定の周波数の交流信号を、前記時定数の変化範囲を切り替えた期間毎に計数する計数手段と、前記各期間における一定の周波数の交流信号の計数値と各期間における時定数の変化範囲の比率とから、全期間における時定数の変化範囲を少なくとも２通りの時定数の変化範囲のうち最も大きな時定数の変化範囲とした場合に相当する計数値を求めて前記符号とする演算手段とを設けたことを特徴とする。

前記構成において、連続量で表される操作に対応して素子特性が変化することで時定数回路の時定数、例えばａが決定する。この時定数ａにおいて、放電もしくは充電手段により時定数回路の所定の電圧からの放電もしくは充電を開始するとともに、計数手段により一定の周波数の交流信号の波の数の計数を開始する。このまま放電もしくは充電を一定の電圧（閾値）まで行い、計数手段による計数を停止するのが従来の技術である。しかし、本発明では、前記計数中に時定数設定手段によって時定数の変化範囲を変更し、これにより時定数回路の時定数を例えば、ｂに変更し、さらに放電もしくは充電を継続する。この時、時定数ｂは時定数ａに比べ十分に大きくなるよう、前記変更前後の時定数の変化範囲を設定するものとする。

前記構成によれば、時定数ｂによって計数した場合と同等の分解能が得られ、かつ、時定数ａにより放電もしくは充電した時間の長さの分、時定数ｂのみによって計数した場合よりも短時間で計数を終えることが可能である。なお、時定数設定手段により設定できる時定数の変化範囲は、３通り以上でも同様の検出が可能である。

時定数設定手段により時定数（の変化範囲）を切り替え設定するタイミングは、放電もしくは充電を開始した後、（予め決定した）所定の時間だけ経過した時刻に行うようにしても良いが、検出時間をより短くするために、時定数がａとなる変化範囲による放電もしくは充電が閾値に達する直前が好ましい。従って、このタイミングを決定するために、予め時定数がａとなる変化範囲による検出を行い、放電もしくは充電が閾値に達する時間を検出し、前記タイミングを決定することができる。

時定数がａとなる変化範囲による放電もしくは充電を行った期間の計数値及び時定数設定手段により時定数がｂとなる変化範囲に設定された後、放電もしくは充電により閾値に達するまでの期間の計数値と、時定数がａとなる変化範囲及び時定数がｂとなる変化範囲の比率とから、演算手段により、時定数ｂにより検出された場合と同じ分解能での連続量の情報を得ることができる。

また、連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲をそれぞれが２^N倍（Ｎは１以上の自然数）の関係を有するｎ（ｎは２以上の自然数）通りに切替可能な時定数回路、即ち時定数の変化範囲自体が２進符号化された情報を有する時定数回路を用い、計数手段は一定の周波数の交流信号の波の数を所定数計数して一定の単位時間を計測するものとして、時定数設定手段により当該単位時間毎に時定数の変化範囲を切り替え設定し、最も小さな変化範囲から最も大きな変化範囲までの時定数の変化範囲のうち、時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電するもしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電するのに必要な変化範囲の組み合わせを抽出することで、複数の時定数の変化範囲間の比率に応じた演算処理をする必要がなくなる。

連続量で表される操作に対応して特性の変化する素子として、容量値が連続的に変化する可変コンデンサを用いることができる。この場合、時定数回路には可変コンデンサと複数の抵抗が含まれ、可変コンデンサに抵抗を切替接続することにより時定数の変化範囲が切り替えられる。

以上説明したように、本発明によれば、連続量で表される操作情報の検出を短時間かつ高分解能で行うことができる。

図１は本発明の位置指示器の第１の実施の形態、ここでは請求項１，３，４及び７に対応する実施の形態を示すもので、図中、１は共振回路、２はスイッチ、３は電源抽出回路、４は電源用コンデンサ、５は検波回路、６は積分回路、７，８はバッファ、９は可変コンデンサ、１０ａ，１０ｂは抵抗、１１は切替スイッチ、１２はマイコンである。

共振回路１は、コイル１ａ及びコンデンサ１ｂからなり、タブレット（図示せず）から送信される電磁波の周波数とほぼ同じ共振周波数を有する。スイッチ２は、マイコン１２からの制御に従ってオン・オフ制御され、コンデンサ１ｂの両端間を開放または短絡状態に変化させることにより共振回路１の特性を変更、ここでは動作状態又は動作停止状態に変更してタブレット側へ送信する信号を変化、即ち信号有り又は信号無しに変化させる。電源抽出回路３は、共振回路１に発生する交流の誘導電圧を整流して電源用コンデンサ４に蓄え、バッファ７，８及びマイコン１２に電源を供給する。

検波回路５及びバッファ７は、タブレットから送信される電磁波によって共振回路１に発生した信号（の包絡線成分）に応じたパルス信号を積分回路６及びマイコン１２に供給する。積分回路６及びバッファ８は、検波回路５及びバッファ７からの信号が一定時間以上継続した場合のみ出力を立ち上げ、当該信号をマイコン１２に供給する。

可変コンデンサ９は、連続量で表される操作、ここでは位置指示器における筆圧に対応して容量値が連続的に変化する。抵抗１０ａ，１０ｂは、抵抗値の異なる抵抗、ここでは抵抗１０ｂは抵抗１０ａに対して十分抵抗値が大きい抵抗である。切替スイッチ１１は、マイコン１２からの制御に従って切替制御され、可変コンデンサ９の両端に抵抗１０ａ，１０ｂのいずれか一方を切替接続する。

ここで、前記可変コンデンサ９、抵抗１０ａ，１０ｂ及び切替スイッチ１１により請求項でいう時定数回路が構成される。

マイコン１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭ内に書き込まれたプログラムに従って動作する周知のマイクロコンピュータである。

一般に、マイコンは複数の入出力端子を備えており、これらをＲＯＭ内に書き込まれるプログラムによって任意に設定することができるようになっており、本実施の形態では、図１に示すようにマイコン１２に設けられた入出力端子のうち６本を用いている。

即ち、Ｐ０端子は入力端子として設定してバッファ７からの信号を供給している。また、Ｐ１端子も入力端子として設定してバッファ８からの信号を供給している。また、Ｐ２端子は可変コンデンサ９に接続され、出力端子として設定して可変コンデンサ９の充電を行うとともに、入力端子として設定して該可変コンデンサ９（時定数回路）の電圧を検出する。また、Ｐ３端子は出力端子として設定して切替スイッチ１１へ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。また、Ｐ４端子は出力端子として設定してスイッチ２へ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。また、端子Ｐ５は入力端子として設定して共振回路１へ接続され、内蔵するタイマー（カウンタ）により該共振回路１から得られるタブレットの送信信号の波の数を計数する。

次に、このように構成した第１の実施の形態の動作の概要を説明する。図２は第１の実施の形態における動作を示すもので、図２においてａ〜ｆは図１において同一記号で示した部分の各信号波形である。

位置指示器における連続量で表される操作情報を検出するためタブレットからは、図２のａに示すようなタイミングで電磁波が送信される。即ち、５００μｓ程度の長い送信（以下、バーストと呼ぶ。）の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信（以下、同期信号と呼ぶ。）及び１００μｓ程度の送信停止期間（タブレットでの受信期間）を繰り返す。このバーストに続く８回の短い同期信号のタイミングにおいて後述するように２進符号化された８ビットの操作情報をタブレット側で検出する。

図３、４は本実施の形態におけるマイコン１２のプログラムに対応する動作フローチャートである。これに基づいて詳しく説明する。

図１の位置指示器がタブレット上に置かれるとタブレットからの信号によって共振回路１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ４が充電され、一定以上の電圧に達するとマイコン１２は動作を開始する。まず、マイコン１２はＰ０，Ｐ１，Ｐ５の各端子を入力に設定して、Ｐ３，Ｐ４の各端子を出力に設定する（ＳＴＥＰ１）。続いてマイコン１２は、Ｐ１端子からの信号の立上りエッジ（バースト）を検出する（ＳＴＥＰ２）と、筆圧検出処理に入る。

マイコン１２は、カウンタをクリアし（ＳＴＥＰ３）、Ｐ２端子をハイレベルの出力に設定する（ＳＴＥＰ４）ことで可変コンデンサ９を所定の電圧まで充電する。また、Ｐ３端子をスイッチ１１が抵抗１０ａを選択し、可変コンデンサ９に接続されるように制御する（ＳＴＥＰ５）。

次に、マイコン１２はＰ２端子を入力側に設定して電圧の監視を開始する（ＳＴＥＰ６）とともに、Ｐ５端子から入力される送信信号の波の数をカウンタにより計数し始める（ＳＴＥＰ７）。Ｐ２端子が入力側に設定されると可変コンデンサ９に充電された電荷が抵抗１０ａを通して放電され、端子電圧は電荷の放電に従って後々に降下していく。

マイコン１２は、端子電圧が一定の電圧（閾値）を下回ったことを検出する（ＳＴＥＰ８）と、カウンタによる計数を停止し、この時の計数値を時間ｉとして保持する（ＳＴＥＰ９）。また、カウンタの計数値は０に戻しておく（ＳＴＥＰ１０）。

マイコン１２は、再びＰ２端子をハイレベルの出力に設定し（ＳＴＥＰ１１）、可変コンデンサ９を所定の電圧まで充電した後、Ｐ２端子を入力側に設定して電圧の監視を開始する（ＳＴＥＰ１２）とともに、カウンタの計数も再び開始する（ＳＴＥＰ１３）。

マイコン１２は、カウンタの計数値が先程の時間ｉよりもわずかに短いｉ’に達した時（ＳＴＥＰ１４）、Ｐ３端子をスイッチ１１が抵抗１０ｂを選択し、可変コンデンサ９に接続されるように制御する（ＳＴＥＰ１５）とともに、カウンタの計数値を０に戻し（ＳＴＥＰ１６）、再び計数を開始する（ＳＴＥＰ１７）。この時の電圧降下の傾きは抵抗１０ａの場合よりも緩やかになっている。

マイコン１２は、端子電圧が閾値を下回ったことを検出する（ＳＴＥＰ１８）と、カウンタによる計数を停止し、この時の計数値を時間iiとして保持する（ＳＴＥＰ１９）。

以上の筆圧検出処理完了後、マイコン１２は、内部での演算処理により、時間ｉ’及び時間iiから筆圧に対応する符号化された操作情報を求める。

基準を抵抗１０ｂによる放電が行われた時間iiと考えると、時間ｉ’の期間は抵抗１０ａと１０ｂの抵抗値の比率だけ早く放電が行われた、と考えることができる。これは、放電が同じ早さで行われたとして、抵抗１０ａと１０ｂの抵抗値の比率だけ時間が早く経過した、と言い換えることもできる。この考え方によると、時間ｉ’の期間の計数は相対的に遅く行われたことになり、時間ｉ’に抵抗１０ａと１０ｂの抵抗値の比率を乗じることで、時間iiの期間、即ち抵抗１０ｂで放電した場合に相当する計数値を得ることができる。これを時間iiに加えることで得られた時間iiiは、大きい抵抗１０ｂのみで検出した場合と同じ分解能で筆圧を検出した情報となる（ＳＴＥＰ２０）。

大きい抵抗１０ｂのみで検出を行った場合、検出に必要な時間がバーストを超えてしまう。本発明では、端子電圧が閾値に近づくまでの期間、放電を早く行うことで、あたかも時間が早く経過させるかのようにするものである。しかしながら、時間を符号化するためのカウンタによる計数の早さは変わらないため、この期間の計数は相対的に遅くなってしまうので、このままでは分解能が低下することになる。そこで、閾値付近では元の早さに戻し、分解能を低下させることなく計数を行うことができるようにしているのである。

バースト期間終了後、マイコン１２はタブレットへのデータ送信処理に入る。即ち、マイコン１２は、タブレットからの同期信号であるＰ０端子の信号の立上りに同期してＰ４端子を時間iiiに対応する計数値（２進数）の下位ビットから順に制御し、タブレットへ送信する（ＳＴＥＰ２１）。

例えば、時間iiiとして”１０１０１０１０”という出力が得られたとする。下位ビットから送信する場合、第一ビットは”０”であるから、タブレットからの同期信号に対しマイコン１２は何も行わない。次に第二ビットは”１”であるから、タブレットからの同期信号を検出するとＰ４端子をスイッチ２をオンするように制御し、共振回路１をショートさせる。これにより共振回路１の信号がなくなり、タブレット側でこれを検知することで”１”が返信される。なお、スイッチ２は、オン制御された場合、マイコン１２もしくは適切な外部回路により、一定時間（次のビットに影響しない程度（例えば１００μｓ程度）の時間）経過後にオフに戻される如くなっているものとする。以下、同様にして最終ビットまでをタブレットに返信すると、マイコン１２は次のバースト期間を待って、再び筆圧検出処理に入る。

以上の実施の形態において、ＳＴＥＰ４，５，１１，１５の処理が請求項でいう放電もしくは充電手段を構成し、ＳＴＥＰ３〜９の処理が請求項でいう時間計測手段を構成し、ＳＴＥＰ５，１０〜１９の処理が請求項でいう時定数設定手段を構成し、ＳＴＥＰ１０，１３，１６，１７，１９の処理が請求項でいう計数手段を構成し、ＳＴＥＰ２０の処理が請求項でいう演算手段を構成する。

なお、前記実施の形態では、抵抗値の異なる抵抗を３つ以上としても良い。また、マイコン内部のカウンタが計数するのは、マイコンのクロック信号でも良い。また、抵抗の切り替えにおいて、可変コンデンサに常に接続されている抵抗に対し、別の抵抗を並列で接続するかどうかで、抵抗値の切り替えを行っても良い。

図５は本発明の位置指示器の第２の実施の形態、ここでは請求項５，６及び７に対応する実施の形態を示すもので、図中、第１の実施の形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１は共振回路、２はスイッチ、３は電源抽出回路、４は電源用コンデンサ、５は検波回路、６は積分回路、７，８はバッファ、９は可変コンデンサ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは抵抗、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄはスイッチ、２３はマイコンである。

抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、抵抗２１ａに対し、抵抗２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ２倍、４倍、８倍の抵抗値、つまり抵抗値がそれぞれ２^N倍（Ｎは１以上の自然数）の関係を有する抵抗である。スイッチ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、マイコン２３からの制御に従ってオン・オフとなるように制御され、可変コンデンサ９の両端に抵抗２１ａ〜２１ｄのいずれか一つを切替接続する。

ここで、前記可変コンデンサ９、抵抗２１ａ〜２１ｄ及びスイッチ２２ａ〜２２ｄにより請求項でいう時定数回路が構成される。

マイコン２３は、第１の実施の形態のマイコンと同様の、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭ内に書き込まれたプログラムに従って動作する周知のマイクロコンピュータであるが、本実施の形態では、図５に示すようにマイコン２３に設けられた入出力端子のうち９本を用いている。

即ち、Ｐ０端子は入力端子として設定してバッファ７からの信号を供給している。また、Ｐ１端子も入力端子として設定してバッファ８からの信号を供給している。また、Ｐ２端子は可変コンデンサ９に接続され、出力端子として設定して可変コンデンサ９の充電を行うとともに、入力端子として設定して該可変コンデンサ９（時定数回路）の電圧を検出する。また、Ｐ３端子は出力端子として設定してスイッチ２へ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。また、Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７端子は出力端子として設定して２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄへそれぞれ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。また、端子Ｐ８は入力端子として設定して共振回路１へ接続され、内蔵するタイマー（カウンタ）により該共振回路１から得られるタブレットの送信信号の波の数を計数する。

また、マイコン２３の内部には、２進符号化された操作情報を記憶するためのメモリが出力に合わせて４ビット分確保されており、１番地から４番地としてアドレスを定義しておく。メモリの番地と抵抗２１ａ〜２１ｄ及びスイッチ２２ａ〜２２ｄとは１対１で対応しており、それぞれ、１番地には抵抗２１ａ及びスイッチ２２ａ、２番地には抵抗２１ｂ及びスイッチ２２ｂ、３番地には抵抗２１ｃ及びスイッチ２２ｃ、４番地には抵抗２１ｄ及びスイッチ２２が対応している。

次に、このように構成した第２の実施の形態の動作の概要を説明する。図６は第２の実施の形態における動作を示すもので、図６においてａ〜ｆは図５において同一記号で示した部分の各信号波形である。

位置指示器における連続量で表される操作情報を検出するためタブレットからは、図６のａに示すようなタイミングで電磁波が送信される。即ち、５００μｓ程度の長い送信（以下、バーストと呼ぶ。）の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信（以下、同期信号と呼ぶ。）及び１００μｓ程度の送信停止期間（タブレットでの受信期間）を繰り返す。このバーストに続く４回の短い同期信号のタイミングにおいて後述するように２進符号化された４ビットの操作情報をタブレット側で検出する。

図７、８は本実施の形態におけるマイコン２３のプログラムに対応する動作フローチャートである。これに基づいて詳しく説明する。

図５の位置指示器がタブレット上に置かれるとタブレットからの信号によって共振回路１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ４が充電され、一定以上の電圧に達するとマイコン２３は動作を開始する。まず、マイコン２３はＰ０，Ｐ１，Ｐ８の各端子を入力に設定して、Ｐ３〜Ｐ７の各端子を出力に設定する（ＳＴＥＰ３１）。続いてマイコン２３は、Ｐ１端子からの信号の立上りエッジ（バースト）を検出する（ＳＴＥＰ３２）と、筆圧検出処理に入る。また、この時点で、操作情報を記憶するメモリには、１番地から４番地まで全て”０”を記憶しておく（ＳＴＥＰ３３）。

マイコン２３は、メモリの番地を表す変数ｎを「０」に設定し（ＳＴＥＰ３４）、Ｐ２端子をハイレベルの出力に設定する（ＳＴＥＰ３５）ことで可変コンデンサ９を所定の電圧まで充電する。さらに、メモリを１番地から順に参照して、最初に値が”０”である番地を見出すための処理を行い（ＳＴＥＰ３５〜ＳＴＥＰ３９）、Ｐ４〜Ｐ７端子のうち、最初に値が”０”であった番地に対応する端子を、スイッチがオンとなるように制御する（ＳＴＥＰ４０）。即ち、最初に値が”０”である番地が１番地の場合はスイッチ２２ａをオンに制御して抵抗２１ａを接続、２番地の場合はスイッチ２２ｂを制御して抵抗２１ｂを接続、といった処理になる。

次に、マイコン２３はＰ２端子を入力側に設定して電圧の監視を開始する（ＳＴＥＰ４１）とともに、カウンタをクリアし（ＳＴＥＰ４２）、Ｐ８端子から入力される送信信号の波の数をカウンタにより計数し始める（ＳＴＥＰ４３）。Ｐ２端子が入力側に設定されると可変コンデンサ９に充電された電荷が抵抗、例えば２１ａを通して放電され、端子電圧は電荷の放電に従って後々に降下していく。

マイコン２３は、カウンタによる計数値が一定の単位時間に該当する所定数に達した時点（ＳＴＥＰ４４）で、ＳＴＥＰ４０でオンとなるように制御したスイッチをオフとなるように制御する（ＳＴＥＰ４５）とともに、Ｐ２端子の電圧が一定の電圧（閾値）を下回ったかどうかを検出する（ＳＴＥＰ４６）。

Ｐ２端子の電圧が閾値を下回っていない場合、マイコン２３は、前述したメモリの参照を次の番地から継続し、同様に最初に値が”０”であった番地に対応する端子を、スイッチがオンとなるように制御する（ＳＴＥＰ３６〜ＳＴＥＰ４０）。

Ｐ２端子の電圧が閾値を下回っていた場合、マイコン２３は、現在のメモリの番地に”１”を記憶する（ＳＴＥＰ４７）。

マイコン２３は、メモリの参照で次の番地がなくなる、つまりメモリの４番地の参照が終了する（ＳＴＥＰ３７）か、メモリの４番地に対応する処理が終了する（ＳＴＥＰ４８）まで、前述した処理を繰り返す。

図６の動作例では次のような流れになる。ＳＴＥＰ３４〜３９の処理を行い、最初のＳＴＥＰ３９では１番地が”０”なので関連するスイッチ２２ａにより抵抗２１ａが接続され、電圧が徐々に低下する（図５の(ア)）。１番地についてＳＴＥＰ４０〜４６の処理が行われるが、ＳＴＥＰ４６で閾値を下回っていないのでＳＴＥＰ３６に戻り、次に”０”が見つかる２番地に関連する抵抗２１ｂが接続され、同様に電圧が徐々に低下する（図５の(イ)）。次は閾値を下回っているのでＳＴＥＰ４７に進み、２番地に”１”を記憶してＳＴＥＰ３４に戻る。

ＳＴＥＰ３４〜３９の処理を行い、１番地についてＳＴＥＰ４０〜４６の処理が同様に行われる（図５の(ウ)）が、２番地には”１”が入っているので飛ばされ、次は３番地に対応する抵抗２１ｃが接続され、同様に電圧が徐々に低下する（図５の(エ)）。閾値を下回っていないのでＳＴＥＰ３６に戻り、４番地についてＳＴＥＰ４０〜４６の処理が行われる（図５の(オ)）。閾値を下回っているのでＳＴＥＰ４７に進むが、”１”を記憶した時点で４番地に対応した処理が終了するので、検出を終了する。メモリには１番地から順に”０１０１”と記憶されることになる。

このようにして得られたメモリ上のデータは、１番地を最上位ビットとして順に並べると、そのまま筆圧を２進符号化した操作情報となっている。しかし、この場合、筆圧が強くなるほど小さな値が出力されるようになっているため、より自然になるように各ビットを反転し（ＳＴＥＰ４９）、筆圧が強くなるほど大きな値となるようにしてタブレットに返信する。本例では”１０１０”を返信する。

バースト期間終了後、マイコン２３はタブレットへのデータ送信処理に入る。即ち、マイコン２３は、タブレットからの同期信号であるＰ０端子の信号の立上りに同期してＰ３端子を前記操作情報の下位ビットから順に制御し、タブレットへ送信する（ＳＴＥＰ５０）。

例えば、操作情報が”１０１０”であり、下位ビットから送信する場合、第一ビットは”０”であるから、タブレットからの同期信号に対しマイコン２３は何も行わない。次に、第二ビットは”１”であるから、タブレットからの同期信号を検出するとＰ３端子をスイッチ２をオンするように制御し、共振回路１をショートさせる。これにより共振回路１の信号がなくなり、タブレット側でこれを検知することで”１”が返信される。なお、スイッチ２は、オン制御された場合、マイコン２３もしくは適切な外部回路により、一定時間（次のビットに影響しない程度（例えば１００μｓ程度）の時間）経過後にオフに戻される如くなっているものとする。以下、同様にして最終ビットまでをタブレットに返信すると、マイコン２３は次のバースト期間を待って、再び筆圧検出処理に入る。

以上の実施の形態において、ＳＴＥＰ３５，４０，４５の処理が請求項でいう放電もしくは充電手段を構成し、ＳＴＥＰ４２〜４４の処理が請求項でいう計数手段を構成し、ＳＴＥＰ３４〜４８の処理が請求項でいう時定数設定手段を構成し、ＳＴＥＰ３３，４７の処理が請求項でいう演算手段を構成する。

なお、前記実施の形態では、マイコンの入出力端子に接続する抵抗及びスイッチの組み合わせの数を増やし、分解能の高い検出を行うことができる。また、マイコン内部のカウンタが計数するのはマイコンのクロック信号でも良い。

第１、第２の実施の形態に用いるタブレットとしては、位置指示器からの信号の有無によって操作などの情報を信号レベルとして検出する構成のものを用いれば良く、例えば特開平８−１７１４４８号公報の第１の実施の形態や特開平８−３０３７４号公報などに開示されたような構成のものを用いれば良い。

図９は本発明の位置検出装置のうちの位置指示器を除いた部分、即ちタブレットの実施の形態の一例を示すものである。

図中、４１はループコイル群でＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ、Ｘ₁〜Ｘ₄₀及びＹ₁〜Ｙ₄₀として配置されている。これらのループコイル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１の共振周波数、例えばｆ₀と同一周波数で発振する発振回路であり、該発振回路４３は電流ドライバ４４を介して送受切替回路４５の送信側（Ｔ）に接続されている。この送受切替回路４５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の電磁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（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電圧は、ＡＤ変換回路５０に出力され、ＡＤ変換回路５０の出力はＣＰＵ５１に接続されている。

ＣＰＵ５１は、制御信号（情報）を選択回路４２、送受切替回路４５、積分アンプ４９、ＡＤ変換回路５０にそれぞれ送出する。

前記タブレットの動作モードは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各４０本のループコイルの全てを順次切り替えながら電磁波を送受し、所定値以上の信号レベルが受信されるかどうかを検出し、さらに信号レベルが最も大きいループコイル（ピークコイル）をＸ軸方向及びＹ軸方向の双方について抽出する全面スキャンモードと、後述する部分スキャンモードとの２つに大きく分かれる。

全面スキャンモードは所定値以上の信号レベルが受信され、ピークコイルが抽出されるまで繰り返し実行されるが、所定値以上の信号レベルが受信され、ピークコイルが抽出された後は部分スキャンモードに移り、所定値以上の信号レベルが受信されなくなるまで該部分スキャンモードが繰り返し実行される。そして、部分スキャンモードにおいて所定値以上の信号レベルが受信されなくなった場合は再び全面スキャンモードに戻り、これを繰り返す。

部分スキャンモードは、さらにバースト期間、操作情報検出期間、Ｙ軸座標検出期間及びＸ軸座標検出期間に分かれる。

バースト期間及び操作情報検出期間では、選択回路４２によりピークコイル（Ｘ軸、Ｙ軸いずれのピークコイルでも良い。）を選択し、送受切替回路４５により前述した電磁波の送受信、即ち５００μｓ程度の長い送信及び１００μｓ程度の送信停止、並びにこれに続く５０μｓ程度の短い送信及び１００μｓ程度の送信停止（受信期間）を複数回（第１の実施の形態の位置指示器の場合は８回、第２の実施の形態の位置指示器の場合は４回）繰り返し、位置指示器から操作情報を受信する。

また、Ｘ軸座標検出期間及びＹ軸座標検出期間では、選択回路４２により前記ピークコイルを中心とする複数本、例えば５本のループコイルを順次切り替え選択するとともに、送受切替回路４５により前記同様の５０μｓ程度の短い送信及び１００μｓ程度の送信停止（受信期間）からなる電磁波の送受信を位置指示器に対して行い、Ｙ軸座標及びＸ軸座標検出のための信号を得る。なお、座標検出のための演算処理は従来の装置の場合と同様であり、算出されたＸ軸方向及びＹ軸方向の座標値は前記操作情報とともに上位装置へ転送される。

本発明の位置指示器の第１の実施の形態を示す構成図第１の実施の形態における動作を示す波形図第１の実施の形態における動作を示すフローチャート第１の実施の形態における動作を示すフローチャート本発明の位置指示器の第２の実施の形態を示す構成図第２の実施の形態における動作を示す波形図第２の実施の形態における動作を示すフローチャート第２の実施の形態における動作を示すフローチャート本発明の位置検出装置（タブレット）の実施の形態の一例を示す構成図

符号の説明

１：共振回路、１ａ：コイル、１ｂ：コンデンサ、２，２２ａ〜２２ｄ：スイッチ、３：電源抽出回路、４：電源用コンデンサ、５：検波回路、６：積分回路、７，８：バッファ、９：可変コンデンサ、１０ａ，１０ｂ，２１ａ〜２１ｄ：抵抗、１１：切替スイッチ、１２，２３：マイコン。

Claims

連続量で表される操作情報を時間の長さに変換し、一定の周波数の交流信号を計数することにより前記時間の長さを符号化し、該符号に応じてタブレット側へ送信する信号を変化させて前記連続量で表される操作情報をタブレット側へ伝達する位置指示器において、
連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲を少なくとも２通りに切替可能な時定数回路と、
該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段とを用い、
前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間、一定の周波数の交流信号の波の数を、前記時定数の変化範囲を切り替えて計数する
ことを特徴とする位置指示器。
連続量で表される操作情報を時間の長さに変換し、一定の周波数の交流信号を計数することにより前記時間の長さを符号化し、該符号に応じてタブレット側へ送信する信号を変化させて前記連続量で表される操作情報をタブレット側へ伝達する位置指示器において、
連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲を少なくとも２通りに切替可能な時定数回路と、
該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段と、
前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間にその時定数の変化範囲を前記少なくとも２通りに切り替え設定する時定数設定手段とを用い、
前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間、一定の周波数の交流信号の波の数を、前記時定数の変化範囲を切り替えた期間毎に計数する
ことを特徴とする位置指示器。
連続量で表される操作情報を時間の長さに変換し、一定の周波数の交流信号を計数することにより前記時間の長さを符号化し、該符号に応じてタブレット側へ送信する信号を変化させて前記連続量で表される操作情報をタブレット側へ伝達する位置指示器において、
連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲を少なくとも２通りに切替可能な時定数回路と、
該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段と、
前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間にその時定数の変化範囲を前記少なくとも２通りに切り替え設定する時定数設定手段と、
前記時定数回路が放電を開始して一定の電圧を下回るもしくは充電を開始して一定の電圧を上回るまでの間、一定の周波数の交流信号の波の数を、前記時定数の変化範囲を切り替えた期間毎に計数する計数手段と、
前記各期間における一定の周波数の交流信号の計数値と各期間における時定数の変化範囲の比率とから、全期間における時定数の変化範囲を少なくとも２通りの時定数の変化範囲のうち最も大きな時定数の変化範囲とした場合に相当する計数値を求めて前記符号とする演算手段とを備えた
ことを特徴とする位置指示器。
時定数回路の時定数の変化範囲を当初、第１の変化範囲に設定して所定の電圧から放電もしくは充電を開始させ、所定の時間だけ経過した時刻に該時定数の変化範囲を第１の変化範囲より十分大きい第２の変化範囲に切り替え設定する時定数設定手段を用いた
ことを特徴とする請求項３記載の位置指示器。
時定数回路の時定数の変化範囲を第１の変化範囲に設定し続けた状態で所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電させもしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電するのに要する時間を計測する時間計測手段を設けるとともに、
時定数回路の時定数の変化範囲を当初、第１の変化範囲に設定して所定の電圧から放電もしくは充電を開始させ、前記計測した時間より少し短い時間だけ経過した時刻に該時定数の変化範囲を第１の変化範囲より十分大きい第２の変化範囲に切り替え設定する時定数設定手段を用いた
ことを特徴とする請求項３記載の位置指示器。
時定数回路は、連続量で表される操作に対応して容量値が連続的に変化する可変コンデンサと、抵抗値の異なる少なくとも２つの抵抗と、可変コンデンサに各抵抗を切替接続可能な切替接続手段とからなる
ことを特徴とする請求項３乃至５いずれか記載の位置指示器。
連続量で表される操作情報を時間の長さに変換し、一定の周波数の交流信号を計数することにより前記時間の長さを符号化し、該符号に応じてタブレット側へ送信する信号を変化させて前記連続量で表される操作情報をタブレット側へ伝達する位置指示器において、
連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲をそれぞれが２^N倍（Ｎは１以上の自然数）の関係を有するｎ（ｎは２以上の自然数）通りに切替可能な時定数回路と、
該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段とを用い、
前記時定数回路の時定数の変化範囲を最も小さな変化範囲に設定して所定の電圧から放電もしくは充電を開始させ、その後、一定の周波数の交流信号の波の数を所定数計数して得られる一定の単位時間毎に前記時定数回路の時定数の変化範囲を最も小さな変化範囲から最も大きな変化範囲まで切り替え設定し、途中の単位時間が経過した時点の電圧が一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合はその際の時定数の変化範囲を除く変化範囲を対象として前記同様の放電もしくは充電及び切り替え設定を繰り返し、一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合に該当する時定数の変化範囲をビット”１”、それ以外の時定数の変化範囲をビット”０”（もしくは一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合に該当する時定数の変化範囲をビット”０”、それ以外の時定数の変化範囲をビット”１”）で表したビット列を前記符号とする
ことを特徴とする位置指示器。
連続量で表される操作情報を時間の長さに変換し、一定の周波数の交流信号を計数することにより前記時間の長さを符号化し、該符号に応じてタブレット側へ送信する信号を変化させて前記連続量で表される操作情報をタブレット側へ伝達する位置指示器において、
連続量で表される操作に対応して特性が連続的に変化する素子を含み、該素子特性の変化に応じた時定数の変化範囲をそれぞれが２^N倍（Ｎは１以上の自然数）の関係を有するｎ（ｎは２以上の自然数）通りに切替可能な時定数回路と、
該時定数回路を所定の電圧から一定の電圧を下回るまで放電可能もしくは所定の電圧から一定の電圧を上回るまで充電可能な放電もしくは充電手段と、
一定の周波数の交流信号の波の数を所定数計数して一定の単位時間を計測する計数手段と、
前記時定数回路の時定数の変化範囲を最も小さな変化範囲から最も大きな変化範囲まで、当初、最も小さな変化範囲に設定して所定の電圧から放電もしくは充電を開始させ、その後、前記単位時間毎に当該単位時間が経過した時点の電圧が一定の電圧を下回っていないもしくは上回っていない場合は順次切り替え設定し、途中の単位時間が経過した時点の電圧が一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合はその際の時定数の変化範囲を除いた時定数の変化範囲のうちで最も小さな変化範囲から最も大きな変化範囲までを対象として、前記時定数回路の時定数の変化範囲を、当初、最も小さな変化範囲に設定して所定の電圧から放電もしくは充電を再開させ、最も大きな変化範囲が設定されるまで前記同様の切り替え設定を繰り返す時定数設定手段と、
ｎ通りの時定数の変化範囲に対し、最も小さな変化範囲から最も大きな変化範囲まで（又はその逆）の順に、前記時定数設定手段において一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合に該当する時定数の変化範囲をビット”１”、それ以外の時定数の変化範囲をビット”０”（もしくは一定の電圧を下回ったもしくは上回った場合に該当する時定数の変化範囲をビット”０”、それ以外の時定数の変化範囲をビット”１”）で表したビット列を前記符号として記録する記録手段とを備えた
ことを特徴とする位置指示器。
時定数回路は、連続量で表される操作に対応して容量値が連続的に変化する可変コンデンサと、抵抗値がそれぞれ２^N倍の関係を有するｎ個の抵抗と、可変コンデンサに各抵抗を切替接続可能な切替接続手段とからなる
ことを特徴とする請求項８記載の位置指示器。
位置指示器が共振回路を含む場合、一定の周波数の交流信号として、タブレットから位置指示器に対して送信される一定の周波数の交流電磁波により前記共振回路中に生起する交流信号を用いる
ことを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の位置指示器。
位置指示器と、該位置指示器による指示位置の座標値を求めるとともに、該位置指示器から送信された連続量で表される操作情報を符号化した信号を受信し、これを前記指示位置の座標値とともに上位装置へ転送するタブレットとを備えた位置検出装置において、
位置指示器として、請求項１乃至１０いずれか記載の位置指示器を用いた
ことを特徴とする位置検出装置。