JP2022014973A - スタイラス及びセンサコントローラによって実行される方法、スタイラス、及びセンサコントローラ - Google Patents

スタイラス及びセンサコントローラによって実行される方法、スタイラス、及びセンサコントローラ Download PDF

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Abstract

Figure 2022014973000001
【課題】筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避する。
【解決手段】本発明による方法は、アップリンク信号ＵＳを周期的に送信するセンサコントローラ２０と、アップリンク信号ＵＳを受信した場合に、該アップリンク信号ＵＳの受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及びアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを決定するスタイラスＳとによって実行される方法であり、スタイラスＳが、送受信スケジュールに基づき、所定時間Ｐ１にわたってアップリンク信号ＵＳの受信動作を実行するステップと、この受信動作によってアップリンク信号が受信されずに所定時間Ｐ１が経過した場合、送受信スケジュールに基づくダウンリンク信号の送信に代え、所定時間Ｐ２にわたりアップリンク信号ＵＳの受信動作を継続するステップと、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、スタイラス及びセンサコントローラによって実行される方法、スタイラス、及びセンサコントローラに関する。
スタイラスによる手書き入力に対応した電子機器が知られている。この種の電子機器は一般に、タッチ面の内側に配置されたタッチセンサと、タッチセンサに接続されたセンサコントローラとを有して構成される。センサコントローラは、タッチセンサを介してスタイラスと双方向通信を行う機能を有する集積回路であり、タッチセンサを介してアップリンク信号を送信するとともに、このアップリンク信号に応じてスタイラスが送信したダウンリンク信号をタッチセンサを介して受信することにより、タッチ面上におけるスタイラスの位置を検出するよう構成される。アップリンク信号は、スタイラスに対してダウンリンク信号及びアップリンク信号の送受信タイミングを通知するとともに、スタイラスが送信するデータを指示するためのコマンドを伝達する役割を有しており、センサコントローラにより一定の周期で送信される。
特許文献１には、アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号を送信するスタイラスの例が開示されている。この例によるスタイラスは、初めに、一定周期でアップリンク信号の受信動作を行うディスカバリ状態で動作する。この受信動作の結果としてアップリンク信号が受信されると、スタイラスは、センサコントローラとの間で双方向に通信を行うオペレーション状態に遷移する。オペレーション状態にあるスタイラスは、アップリンク信号の受信タイミングに基づいて決まる送受信スケジュールに従って、ダウンリンク信号の送信動作及びアップリンク信号の受信動作を行う。送受信スケジュールどおりのタイミングでアップリンク信号が受信されなかった場合、スタイラスは、ディスカバリ状態に戻ってアップリンク信号の受信動作を行う。
特許文献１に記載のセンサコントローラは、スタイラスからダウンリンク信号を受信したことに応じてスタイラスとのペアリングを確立する一方、スタイラスからのダウンリンク信号が一定時間以上にわたり受信されなかった場合にスタイラスとのペアリングを解除するよう構成される。したがって、スタイラスがディスカバリ状態に戻ると、しばらく後に、センサコントローラによるペアリングの解除が行われることになる。
国際公開第２０１６／１２９１９４号明細書
ところで、スタイラスは、本来であればアップリンク信号を受信できるタッチ面の近傍にいても、アップリンク信号の受信に失敗する場合がある。そうすると、スタイラスからのダウンリンク信号の送信が停止することから、センサコントローラはスタイラスの位置を検出できなくなり、しばらく後にはペアリングも解除することになる。ユーザから見れば、これは「筆記中に突然書けなくなった」という事象の発生に他ならないので、改善が必要とされている。
したがって、本発明の目的の一つは、筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避できるスタイラス及びセンサコントローラによって実行される方法、スタイラス、及びセンサコントローラを提供することにある。
本発明の一側面による方法は、アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラと、前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスとによって実行される方法であって、前記スタイラスが、前記送受信スケジュールに基づき、第１の所定時間にわたって前記アップリンク信号の受信動作を実行するステップと、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第１の所定時間が経過した場合、前記送受信スケジュールに基づく前記ダウンリンク信号の送信に代え、第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を継続するステップと、を含む方法である。
本発明の他の一側面による方法は、アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラと、前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスとによって実行される方法であって、前記スタイラスが、前記送受信スケジュールに基づいて前記アップリンク信号の受信動作を開始するステップと、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに第１の所定時間が経過した場合に、受信されなかった前記アップリンク信号の内容によらずトーン信号を送信するステップと、を含む方法である。
本発明の一側面によるスタイラスは、アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラから前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスであって、前記送受信スケジュールに基づき、第１の所定時間にわたって前記アップリンク信号の受信動作を実行し、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第１の所定時間が経過した場合、前記送受信スケジュールに基づく前記ダウンリンク信号の送信に代え、第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を継続する、スタイラスである。
本発明の他の一側面によるスタイラスは、アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラから前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスであって、前記送受信スケジュールに基づいて前記アップリンク信号の受信動作を開始し、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに第１の所定時間が経過した場合に、受信されなかった前記アップリンク信号の内容によらずトーン信号を送信する、スタイラスである。
本発明の一側面によるセンサコントローラは、アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスに対し、前記アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラであって、前記ダウンリンク信号を最後に受信してからの経過時間を示すカウンタを有し、該カウンタの値が所定時間を超えた場合に前記スタイラスとのペアリングを解除するよう構成され、前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容であるか否かを判定し、前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容と異なると判定した場合に、前記カウンタをリセットする、センサコントローラである。
本発明の一側面によれば、スタイラスがアップリンク信号の受信に失敗する可能性を減らすことができるので、筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避することが可能になる。
本発明の他の一側面によれば、アップリンク信号の受信に失敗してもスタイラスからトーン信号を送信され続けるので、センサコントローラはスタイラスの位置を引き続き検出することができ、また、ペアリングの解除を行わないようにすることができる。したがって、筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避することが可能になる。
本発明の実施の形態による電子機器２及びスタイラスＳを示す図である。 図１に示したセンサコントローラ２０及びタッチセンサ２１の内部構成を示す図である。 （ａ）は、スタイラスＳの動作モードを示すモード遷移図であり、（ｂ）は、センサコントローラ２０の動作モードを示すモード遷移図である。 スタイラスＳが新たにタッチ面２ａに接近してくる場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。 スタイラスＳ及びセンサコントローラ２０がともにオペレーションモードにある場合において、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。 スタイラスＳ及びセンサコントローラ２０がともにオペレーションモードにある場合において、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。 スタイラスＳが通信維持モードでの処理を行ったけれども、最終的にアップリンク信号ＵＳを受信できなかった場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。 スタイラスＳの処理のフローを示す処理フロー図である。 スタイラスＳの処理のフローを示す処理フロー図である。 スタイラスＳの処理のフローを示す処理フロー図である。 スタイラスＳの処理のフローを示す処理フロー図である。 センサコントローラ２０の処理のフローを示す処理フロー図である。 センサコントローラ２０の処理のフローを示す処理フロー図である。 本実施の形態の変形例によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による電子機器２及びスタイラスＳを示す図である。電子機器２は、例えばタブレットコンピュータやデジタイザを備えたデバイスであり、図１に示すように、センサコントローラ２０、タッチセンサ２１、及び、ホストプロセッサ２２を有して構成される。電子機器２がタブレットコンピュータである場合、電子機器２は、さらにディスプレイを有して構成される。
センサコントローラ２０は、タッチセンサ２１を介してスタイラスＳとの双方向通信を行う集積回路である。詳細については図２を参照して後述するが、センサコントローラ２０は、スタイラスＳとの双方向通信を通じ、タッチ面２ａ内におけるスタイラスＳの指示位置を取得するとともに、スタイラスＳが送信したデータを取得し、これらを逐次ホストプロセッサ２２に供給するよう構成される。センサコントローラ２０はまた、タッチ面２ａ内における指の指示位置を取得し、逐次ホストプロセッサ２２に供給する処理も行う。
スタイラスＳとセンサコントローラ２０との間の双方向通信の具体的な方式は特に限定されないが、以下ではアクティブ静電方式を使用するものとして説明を続ける。アクティブ静電方式の他には、例えば電磁誘導方式（ＥＭＲ）を使用することも可能である。また、以下では、センサコントローラ２０からスタイラスＳに対して送信される信号をアップリンク信号ＵＳと称し、スタイラスＳからセンサコントローラ２０に対して送信される信号をダウンリンク信号ＤＳと称する。アップリンク信号ＵＳには、スタイラスＳに対する制御内容を示すコマンドが含まれる。ダウンリンク信号ＤＳには、無変調の搬送波信号であるトーン信号と、所定のデータによって変調された搬送波信号であるデータ信号とが含まれる。
タッチセンサ２１は、タッチ面２ａ内に配置された複数のセンサ電極である。タッチセンサ２１の詳細についても、図２を参照して後述する。
ホストプロセッサ２２は電子機器２の中央処理装置であり、内蔵メモリに格納されるプログラムを読み出して実行することにより、電子機器２の各部の制御や各種アプリケーションを実行する役割を果たす。ホストプロセッサ２２により実行される各種アプリケーションには、描画アプリケーションが含まれ得る。この描画アプリケーションは、例えば、センサコントローラ２０から供給されるデータ（スタイラスＳ又は指の指示位置、及び、スタイラスＳが送信したデータ）に基づいてストロークデータを生成する機能と、生成したストロークデータに基づいてデジタルインクを生成する機能と、生成したデジタルインクをレンダリングしてディスプレイに表示する機能とを有して構成される。
スタイラスＳは、図１に示すように、処理回路３０と、電池３１と、芯体３２と、ペン電極３３と、圧力センサ３４とを有して構成される。処理回路３０は、内蔵メモリに格納されるプログラムを読み出して実行することにより後述するスタイラスＳの各処理を行うプロセッサであり、電池３１から供給される電力により動作するよう構成される。芯体３２は、スタイラスＳのペン先を構成する部材である。ペン電極３３は、芯体３２の先端近傍に配置される導電体であり、処理回路３０と電気的に接続される。圧力センサ３４は、スタイラスＳのペン先に印加される圧力を示す筆圧値を検出するセンサであり、芯体３２の後端に接続される。圧力センサ３４により検出された筆圧値は、処理回路３０に供給される。
処理回路３０は、ペン電極３３を介してアップリンク信号ＵＳを受信し、その受信タイミングと、該アップリンク信号ＵＳ内の情報とに基づいて、ダウンリンク信号ＤＳ及びアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを決定する処理を行う。この決定の詳細については、後述する。処理回路３０はまた、アップリンク信号ＵＳ内のコマンドの制御に応じてダウンリンク信号ＤＳを生成し、ペン電極３３を介して送信する処理も行う。こうして生成されるダウンリンク信号ＤＳは、アップリンク信号ＵＳ内に含まれるコマンドの指示に従い、トーン信号Ｔのみ、又は、トーン信号Ｔ及びデータ信号Ｄによって構成される。データ信号Ｄにより送信されるデータには、上述した筆圧値の他、処理回路３０の内蔵メモリに予め格納されるペンＩＤなどが含まれ得る。
図２は、センサコントローラ２０及びタッチセンサ２１の内部構成を示す図である。同図に示すように、タッチセンサ２１は各複数のセンサ電極２１Ｘ，２１Ｙを含んで構成される。タッチ面２ａがディスプレイの表示面によって構成される場合、センサ電極２１Ｘ，２１Ｙの一方は、ディスプレイ内の共通電極としても使用される。このようにセンサ電極２１Ｘ，２１Ｙの一方をディスプレイ内の共通電極として使用するタイプの電子機器２は、例えば「インセル型」と呼ばれる。一方、センサ電極２１Ｘ，２１Ｙとディスプレイ内の共通電極とを別々に設けるタイプの電子機器２は、例えば「アウトセル型」又は「オンセル型」と呼ばれる。以下では、電子機器２はインセル型であるとして説明を続けるが、本発明はアウトセル型又はオンセル型の電子機器についても、同様に適用可能である。
ディスプレイが画素の駆動処理を実行する際には、共通電極の電位を所定の共通電位Ｖｃｏｍに維持する必要がある。したがって、インセル型の電子機器２においては、ディスプレイが画素の駆動処理を実行している間、センサコントローラ２０は、スタイラスＳとの通信及び指の検出を行うことができない。そこでセンサコントローラ２０は、画素の駆動処理が行われていない水平帰線区間及び垂直帰線区間を利用して、スタイラスＳとの通信及び指の検出を実行するよう構成される。具体的には、１画面分の表示期間を１フレームとし、その中に含まれる水平帰線区間及び垂直帰線区間を時間スロットに見立て、個々の時間スロット内でスタイラスＳとの通信及び指の検出を実行する。
図２に示すように、センサコントローラ２０は、ＭＣＵ５０、ロジック部５１、送信部５２，５３、受信部５４、選択部５５、及びカウンタ５８を有して構成される。
ＭＣＵ５０及びロジック部５１は、送信部５２，５３、受信部５４、及び選択部５５を制御することにより、センサコントローラ２０の送受信動作を制御する制御部である。具体的に説明すると、ＭＣＵ５０は内部にＲＯＭ及びＲＡＭを有しており、これらに格納されたプログラムを実行することによって動作するマイクロプロセッサである。ＭＣＵ５０は、共通電位Ｖｃｏｍと、コマンドＣＯＭとを出力する機能も有している。コマンドＣＯＭは、アップリンク信号ＵＳに含まれるコマンドに相当する。一方、ロジック部５１は、ＭＣＵ５０の制御に基づき、制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ，ｃｔｒｌ＿ｒ，ｓＴＲ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹを出力するよう構成される。
ＭＣＵ５０が出力するコマンドＣＯＭには、送受信スケジュールの情報セットを特定する情報、スタイラスＳに対する時間スロット及び周波数の割り当てを示す情報、スタイラスＳがデータ信号Ｄにより送信すべきデータの内容を示す情報などが含まれ得る。ここで、送受信スケジュールの情報セットを特定する情報は、センサコントローラ２０とスタイラスＳとの間で予め共有されている送受信スケジュールに関する複数の情報セットの１つである。各情報セットには、例えば、１フレームの時間長（＝周期ＵｐＩｎｔｖ）、１フレーム内における各時間スロットの配置などの情報が含まれる。
ＭＣＵ５０は、予め電子機器２内のディスプレイに応じた送受信スケジュールの情報セットを記憶しており、その情報セットを特定する情報をコマンドＣＯＭ内に配置する。また、ＭＣＵ５０は、ペアリング中のスタイラスＳの本数などに基づいて各スタイラスＳに割り当てる１以上の時間スロット及び周波数を決定し、コマンドＣＯＭ内に配置する。このように、センサコントローラ２０は例えば時分割多重又は周波数分割多重により複数のスタイラスＳと同時にペアリングすることができるが、以下では、１つのスタイラスＳとのみ通信を行うことを前提として説明を続ける。
送信部５２は、ＭＣＵ５０の制御に従って、指を検出するために使用される指検出用信号ＦＤＳを生成する回路である。指検出用信号ＦＤＳは、例えば、それぞれＫ個のパルス（「１」又は「－１」のデータ）を含むＫ個のパルス列からなる信号である。ただし、Ｋはセンサ電極２１Ｙの本数である。また、Ｋ個のパルス列の内容（すなわち、Ｋ個のパルスの組み合わせ）はすべて異なっている。
送信部５３は、ＭＣＵ５０から供給されるコマンドＣＯＭ及びロジック部５１からの制御信号ｃｔｒｌ＿ｔに基づいて、アップリンク信号ＵＳを生成する回路である。具体的には、ＭＣＵ５０から供給されるコマンドＣＯＭの先頭に所定のプリアンブルを付加し、結果として得られるシンボル列を所定の拡散符号（例えば、自己相関特性を有する１１チップ長の拡散符号）により拡散し、さらに例えば巡回シフトによって変調することによってアップリンク信号ＵＳを生成する。
選択部５５は、スイッチ５６と、導体選択回路５７ｘ，５７ｙとを含んで構成される。
スイッチ５６は、共通端子と、Ｔ１端子、Ｔ２端子、Ｄ端子、及びＲ端子のいずれか一方とが接続されるように構成されたスイッチ素子である。このうちＴ２端子は、実際にはセンサ電極２１Ｙの数分の端子の集合である。スイッチ５６の共通端子は導体選択回路５７ｙに接続され、Ｔ１端子は送信部５３の出力端に接続され、Ｔ２端子は送信部５２の出力端に接続され、Ｄ端子は共通電位Ｖｃｏｍを出力するＭＣＵ５０の出力端に接続され、Ｒ端子は受信部５４の入力端に接続される。
導体選択回路５７ｘは、複数のセンサ電極２１Ｘを選択的に受信部５４の入力端に接続するためのスイッチ素子である。導体選択回路５７ｘは、複数のセンサ電極２１Ｘの一部又は全部を同時に受信部５４の入力端に接続することも可能に構成される。
導体選択回路５７ｙは、複数のセンサ電極２１Ｙを選択的にスイッチ５６の共通端子に接続するためのスイッチ素子である。導体選択回路５７ｙは、複数のセンサ電極２１Ｙの一部又は全部を同時にスイッチ５６の共通端子に接続することも可能に構成される。また、スイッチ５６内においてＴ２端子と共通端子とが接続されている場合、導体選択回路５７ｙは、Ｔ２端子を構成する複数の端子と複数のセンサ電極２１Ｙとを一対一に接続する。
選択部５５には、ロジック部５１から３つの制御信号ｓＴＲ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹが供給される。具体的には、制御信号ｓＴＲはスイッチ５６に、制御信号ｓｅｌＸは導体選択回路５７ｘに、制御信号ｓｅｌＹは導体選択回路５７ｙにそれぞれ供給される。ロジック部５１は、これら制御信号ｓＴＲ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹを用いて選択部５５を制御することにより、アップリンク信号ＵＳ又は指検出用信号ＦＤＳの送信並びに共通電位Ｖｃｏｍの印加と、ダウンリンク信号ＤＳ又は指検出用信号ＦＤＳの受信とを実現する。
アップリンク信号ＵＳの送信を行う場合、ロジック部５１は、すべてのセンサ電極２１Ｙが同時に送信部５３の入力端に接続されることとなるよう、選択部５５を制御する。これにより、タッチ面２ａの全面からアップリンク信号ＵＳが送信されることになる。
ダウンリンク信号ＤＳの受信に関しては、ロジック部５１は、未検出のスタイラスＳの検出を行うためにダウンリンク信号ＤＳを受信する場合（グローバルスキャン）と、検出済のスタイラスＳからダウンリンク信号ＤＳを受信する場合（ローカルスキャン）とで異なる制御を行う。具体的に説明すると、まず、グローバルスキャンを行う場合のロジック部５１は、すべてのセンサ電極２１Ｘ，２１Ｙが順次受信部５４の入力端に接続されることとなるよう、選択部５５を制御する。次に、ローカルスキャンを行う場合のロジック部５１は、まずトーン信号Ｔの受信時においては、そのスタイラスＳの指示位置の近傍に位置する各数本のセンサ電極２１Ｘ，２１Ｙが順次受信部５４の入力端に接続されることとなるよう、選択部５５を制御する。続いてデータ信号Ｄの受信時においては、そのスタイラスＳの指示位置に最も近いセンサ電極２１Ｘ又はセンサ電極２１Ｙが受信部５４の入力端に接続されることとなるよう、選択部５５を制御する。
指検出用信号ＦＤＳの送受信を行う場合のロジック部５１は、スイッチ５６のＴ２端子を構成する複数の端子と複数のセンサ電極２１Ｙとが一対一に接続されることとなるよう、選択部５５を制御する。そして、その状態を維持しながら、複数のセンサ電極２１Ｘが１本ずつ順に選択され、選択されたセンサ電極２１Ｘが受信部５４に接続されるよう、選択部５５を制御する。
ここまでで説明したロジック部５１の制御から理解されるように、スタイラスＳとの通信と、指の指示位置の検出とは時分割で行われる。以下では、スタイラスＳとの通信のみに着目して説明するが、実際のスタイラスＳとの通信は、指の指示位置の検出にかかる動作を挟みながら実行される。
共通電位Ｖｃｏｍの印加を行う場合のロジック部５１は、すべてのセンサ電極２１Ｙが同時にスイッチ５６のＤ端子に接続されるよう、選択部５５を制御する。これにより、各センサ電極２１Ｙの電位が共通電位Ｖｃｏｍに等しくなる。
受信部５４は、ロジック部５１の制御信号ｃｔｒｌ＿ｒに基づいて、送信部５２が送信した指検出用信号ＦＤＳ及びスタイラスＳが送信したダウンリンク信号ＤＳを受信する回路である。指検出用信号ＦＤＳを受信するタイミングにおいては、受信部５４は、センサ電極２１ＸごとにＫ個の電流値を取得し、上述したＫ個のパルス列のそれぞれについて、該パルス列を構成するＫ個のパルスと、取得したＫ個の電流値との内積を算出することにより、各センサ電極２１Ｘと各センサ電極２１Ｙの交点ごとの検出レベルを算出する。そして、その結果に基づいてタッチ面２ａ内のタッチされている領域（タッチ領域）を決定し、ＭＣＵ５０経由でホストプロセッサ２２に出力する。
一方、ダウンリンク信号ＤＳを受信するタイミングにおいては、受信部５４は、各センサ電極２１Ｘ，２１Ｙにおけるトーン信号Ｔの受信強度に基づいてスタイラスＳの指示位置を導出するとともに、検出したデータ信号Ｄを復調することによってスタイラスＳが送信したデータを取得する。そして、導出した指示位置及び取得したデータを、ＭＣＵ５０経由でホストプロセッサ２２に出力する。
カウンタ５８は、リセットされた時点からの経過時間を記録する装置であり、ＭＣＵ５０に接続される。ＭＣＵ５０は、ダウンリンク信号ＤＳを受信した場合に、カウンタ５８をリセットするよう構成される。これによりカウンタ５８に記録されている経過時間は、ＭＣＵ５０がダウンリンク信号ＤＳを最後に受信してからの経過時間となる。
図３（ａ）は、スタイラスＳの動作モードを示すモード遷移図であり、図３（ｂ）は、センサコントローラ２０の動作モードを示すモード遷移図である。
初めに図３（ａ）に着目すると、スタイラスＳは、ディスカバリモード、オペレーションモード、通信維持モードのいずれかで動作するよう構成される。ディスカバリモードは、アップリンク信号ＵＳの受信のみを連続的又は断続的に行う動作モードである。ディスカバリモードにおいてアップリンク信号ＵＳを受信したスタイラスＳは、オペレーションモードに移行する。
オペレーションモードは、それまでに受信したアップリンク信号ＵＳに基づいて決定される送受信スケジュールに基づき、ダウンリンク信号ＤＳの送信と、次のアップリンク信号ＵＳの受信とを行う動作モードである。オペレーションモードにおいてアップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合（すなわち、アップリンク信号ＵＳの受信動作を行ったにもかかわらず、アップリンク信号ＵＳが受信されなかった場合）、スタイラスＳは通信維持モードに移行する。
通信維持モードは、アップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合にも、しばらくの間、センサコントローラ２０との通信を維持するための動作モードである。通信維持モードにおけるスタイラスＳの具体的な動作内容については後述するが、通信維持モードにおいてもアップリンク信号ＵＳが受信されずタイムアウトした場合、スタイラスＳはディスカバリモードに移行する。一方、通信維持モードにおいてアップリンク信号ＵＳが受信された場合、スタイラスＳはオペレーションモードに戻る。
次に図３（ｂ）に着目すると、センサコントローラ２０は、ディスカバリモード、ペアリング実行モード、オペレーションモードのいずれかで動作するよう構成される。いずれのモードにおいても、センサコントローラ２０は、一定の周期でアップリンク信号ＵＳの送信動作を行うとともに、そのインターバルでダウンリンク信号ＤＳの受信動作を行う。アップリンク信号ＵＳの送信周期は、例えば上述した１フレームにより構成される。
ディスカバリモードはスタイラスＳとまだペアリングをしていないときの動作モードであり、センサコントローラ２０は、上述したグローバルスキャンを行う。ディスカバリモードで送信されるアップリンク信号ＵＳは、送受信スケジュールの情報セットを特定する情報、及び、時間スロット及び周波数の割り当てを含む信号となる。このアップリンク信号ＵＳを受けたスタイラスＳは、ダウンリンク信号ＤＳ及びアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを決定するとともに、割り当てられた各時間スロットのすべてにおいてトーン信号Ｔの送信を行う。ディスカバリモードにおいてダウンリンク信号ＤＳを受信したセンサコントローラ２０は、ペアリング実行モードに移行する。
ペアリング実行モードは、ダウンリンク信号ＤＳを送信してきたスタイラスＳとの間でペアリングを確立するための動作モードである。ペアリング実行モードにエントリしているセンサコントローラ２０は、当初はグローバルスキャンを実施し、一旦スタイラスＳの指示位置を検出した後には、ローカルスキャンを実行する。このローカルスキャンにおいてセンサコントローラ２０は、ペンＩＤの送信を指示するコマンドを含むアップリンク信号ＵＳを送信する。このアップリンク信号ＵＳを受けたスタイラスＳは、先のアップリンク信号ＵＳにより割り当てられた時間スロット及び周波数を用いて、トーン信号Ｔと、ペンＩＤを含むデータ信号Ｄとを順に送信する。センサコントローラ２０は、こうして受信されるデータ信号Ｄを復調することによってペンＩＤを取得し、内蔵メモリに記憶することによってスタイラスＳとのペアリングを確立し、オペレーションモードに移行する。また、センサコントローラ２０は、トーン信号Ｔの受信結果に基づいてスタイラスＳの指示位置を導出し、取得したペンＩＤとともにホストプロセッサ２２に出力する。
オペレーションモードは、ローカルスキャンを繰り返し実行する動作モードである。オペレーションモードにエントリしているセンサコントローラ２０は、アップリンク信号ＵＳを送信した後に受信されるトーン信号Ｔの受信結果に基づいてスタイラスＳの指示位置を導出するとともに、続いて受信されるデータ信号Ｄを復調することによりスタイラスＳが送信したデータを取得し、導出した指示位置及び所得したデータを逐次、ホストプロセッサ２２に出力する。また、センサコントローラ２０は、カウンタ５８に記録されている経過時間が所定時間を超えた場合にスタイラスＳとのペアリングを解除し、ディスカバリモードに移行する。
次に、本実施の形態によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作について、図４～図７に示したシーケンス図を参照しながら、より詳しく説明する。
まず図４は、スタイラスＳが新たにタッチ面２ａに接近してくる場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。この例では、時刻ｔ１でスタイラスＳの電源がオンになり、時刻ｔ２でペンダウン（スタイラスＳとセンサコントローラ２０とが通信可能になること）が実行され、時刻ｔ３でペンタッチ（スタイラスＳのペン先がタッチ面２ａに接触すること）が実行される。
まずセンサコントローラ２０は、所定の周期ＵｐＩｎｔｖでアップリンク信号ＵＳの送信を行い、アップリンク信号ＵＳの送信インターバルにダウンリンク信号ＤＳの受信を行うよう構成される。なお、図４において「Ｒ」で示した時間長Ｐ５の受信期間のそれぞれは、上述した時間スロットに対応している。このときセンサコントローラ２０はディスカバリモードにエントリしているので、図４に示す最初のアップリンク信号ＵＳは、送受信スケジュールの情報セットを特定する情報、及び、時間スロット及び周波数の割り当てを含む信号である。
スタイラスＳは、電源がオンになった後、連続的又は断続的にアップリンク信号ＵＳの受信動作を実行する。その後、時刻ｔ２でペンダウン状態になると、スタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳを受信できるようになる。図４では、時刻ｔ４において、スタイラスＳはアップリンク信号ＵＳを受信している。なお、同図及び後掲の各図に示す太線の丸印は、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に成功したことを表している。また、時刻ｔ３でペンタッチ状態になると、圧力センサ３４によって検出される筆圧値が０より大きい値となる。
時刻ｔ４でアップリンク信号ＵＳを受信したスタイラスＳは、該アップリンク信号ＵＳの受信タイミングと、該アップリンク信号ＵＳ内の情報とに基づいて、ダウンリンク信号ＤＳ及び次のアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを決定する。こうして決定される送受信スケジュールは、図４に示すように、各時間スロットでトーン信号Ｔを送信するとともに、１周期の最後の所定時間Ｐ１を利用して次のアップリンク信号ＵＳの受信動作を行う、というものになる。所定時間Ｐ１は、所定時間Ｐ５と同じでもよいし、図４に示すように所定時間Ｐ５より長くてもよい。送受信スケジュールを決定したスタイラスＳは、オペレーションモードにエントリする。
送受信スケジュールに従ってスタイラスＳが送信した最初のトーン信号Ｔを時刻ｔ５で受信したセンサコントローラ２０はペアリング実行モードにエントリし、続いて受信される各トーン信号Ｔも使用してグローバルスキャンを行う。これによりセンサコントローラ２０は、スタイラスＳの最初の位置を導出する。その後、センサコントローラ２０は、ペンＩＤの送信を指示するコマンドを含むアップリンク信号ＵＳを送信する。
このアップリンク信号ＵＳを時刻ｔ６で受信したスタイラスＳは、該アップリンク信号ＵＳの受信タイミングと、該アップリンク信号ＵＳ内の情報とに基づいて、ダウンリンク信号ＤＳ及び次のアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを更新する。更新後の送受信スケジュールは、図４に示すように、最初にトーン信号Ｔを、次いでデータ信号Ｄをそれぞれ送信し、１周期の最後の所定時間Ｐ１を利用して次のアップリンク信号ＵＳの受信動作を行う、というものになる。
センサコントローラ２０は、スタイラスＳが送信したトーン信号Ｔを用いてローカルスキャンを行うことにより、スタイラスＳの位置を導出する。続いてセンサコントローラ２０は、スタイラスＳが送信したデータ信号Ｄを復調することによって、スタイラスＳが送信したペンＩＤを取得し、内蔵メモリに記憶する。これによりセンサコントローラ２０はペアリングを確立し、オペレーションモードに移行する。
図５は、スタイラスＳ及びセンサコントローラ２０がともにオペレーションモードにある場合において、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。同図及び後掲の各図に示す太線の×印は、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗したことを表している。この例によるスタイラスＳは、送受信スケジュールに基づき時刻ｔ１０でアップリンク信号ＵＳの受信動作を開始するが、所定時間Ｐ１が経過する時刻ｔ１１となってもアップリンク信号ＵＳを受信できていない。
この場合、スタイラスＳは通信維持モードにエントリし、所定時間Ｐ１に連続する所定時間Ｐ２にわたり、アップリンク信号ＵＳの受信動作を継続する。所定時間Ｐ２の時間長は特に限定されないが、例えば周期ＵｐＩｎｔｖの１／４とすることが好ましい。これにより、何らかの原因でアップリンク信号ＵＳの受信動作が前ズレしてしまった場合にもアップリンク信号ＵＳを受信することが可能になるので、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗する可能性を減らすことが可能になる。
続いてスタイラスＳは、受信されなかったアップリンク信号ＵＳの内容によらず、送受信スケジュールに基づく次のアップリンク信号ＵＳの受信動作の開始タイミング（すなわち、周期ＵｐＩｎｔｖの終期から所定時間Ｐ１前のタイミング）までの間に、所定時間Ｐ３にわたるトーン信号Ｔの連続送信を行う。所定時間Ｐ３の時間長も特に限定されないが、例えば周期ＵｐＩｎｔｖの１／２とすることが好ましい。
ここで、センサコントローラ２０は、スタイラスＳから受信したダウンリンク信号ＤＳの内容がアップリンク信号ＵＳにより要求した内容どおりのものであった場合だけでなく、スタイラスＳから受信したダウンリンク信号ＤＳの内容がアップリンク信号ＵＳにより要求した内容と異なる場合であっても、図２に示したカウンタ５８をリセットするように構成される。こうすることで、スタイラスＳが通信維持モードにある間にも、スタイラスＳからのトーン信号Ｔがセンサコントローラ２０に届いている限り、センサコントローラ２０の動作モードはオペレーションモードに維持されることになる。また、センサコントローラ２０は、スタイラスＳから受信したダウンリンク信号ＤＳの内容がアップリンク信号ＵＳにより要求した内容と異なる場合であっても、そのダウンリンク信号ＤＳを用いてスタイラスＳの位置を導出するよう構成される。これにより、スタイラスＳからのトーン信号Ｔが届いている限り、センサコントローラ２０によるスタイラスＳの位置の導出が継続されることになる。
トーン信号Ｔの送信を終えたスタイラスＳは、所定時間Ｐ４にわたり、アップリンク信号ＵＳの受信動作を行う。所定時間Ｐ４の時間長は、周期ＵｐＩｎｔｖから所定時間Ｐ２と所定時間Ｐ３の合計値を減算した値とすればよい。一例では、上述したように所定時間Ｐ２が周期ＵｐＩｎｔｖの１／４であり、所定時間Ｐ３が周期ＵｐＩｎｔｖの１／２であれば、所定時間Ｐ４は周期ＵｐＩｎｔｖの１／４とすればよい。なお、所定時間Ｐ４を所定時間Ｐ１よりも長い時間に設定してもよく、その場合のスタイラスＳは、送受信スケジュールに基づいて決定されるアップリンク信号ＵＳの受信動作の開始タイミングよりも前にアップリンク信号ＵＳの受信動作を開始することになる。
所定時間Ｐ４の受信動作を行ってもアップリンク信号ＵＳが受信されない場合、スタイラスＳは、所定時間Ｐ２にわたるアップリンク信号ＵＳの受信動作から上記動作を繰り返す。この場合において、所定時間Ｐ２にわたるアップリンク信号ＵＳは、直前の所定時間Ｐ４にわたるアップリンク信号ＵＳに連続して実行される。
図５の例では、時刻ｔ１２で、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に成功している。これを受けて、スタイラスＳは送受信スケジュールを更新し、オペレーションモードに戻る。
図６は、図５と同様に、スタイラスＳ及びセンサコントローラ２０がともにオペレーションモードにある場合において、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗した場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。図６の例は、スタイラスＳが通信維持モードにエントリしている間の時刻ｔ１３においてペンアップが発生している点で、図５の例と相違している。
通信維持モードにエントリしているスタイラスＳは、圧力センサ３４で検出されている筆圧値によりペン先がタッチ面２ａに接触していないことが示される場合に、トーン信号Ｔの送信動作に代えてアップリンク信号ＵＳの受信動作を行うよう構成される。その結果として、図６では、時刻ｔ１３以降、スタイラスＳによるトーン信号Ｔの送信は行われず、代わりにアップリンク信号ＵＳの受信動作が連続的に行われている。このようにすると、センサコントローラ２０によるスタイラスＳの位置の導出が継続されなくなり、また、センサコントローラ２０が早期にディスカバリモードに戻ってしまうことになるが、スタイラスＳがペンアップしているということは筆記中ではないということを意味するので、ユーザに不快感を与える可能性は低い。一方、トーン信号Ｔの送信を行う場合に比べてアップリンク信号ＵＳの受信動作を行う期間が長くなるので、アップリンク信号ＵＳの受信に成功する可能性を高めることが可能になる。
図７は、スタイラスＳが通信維持モードでの処理を行ったけれども、最終的にアップリンク信号ＵＳを受信できなかった場合におけるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。スタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳを受信できないまま、通信維持モードにおける一連の処理（所定時間Ｐ２にわたるアップリンク信号ＵＳの受信動作、所定時間Ｐ３にわたるトーン信号Ｔの送信動作、所定時間Ｐ４にわたるアップリンク信号ＵＳの受信動作）の実行回数が所定回数に達した時刻ｔ２１でディスカバリモードに移行し、通信維持モードでの処理を終了する。また、センサコントローラ２０は、最後にトーン信号Ｔを受信した時刻ｔ２０において図２に示したカウンタ５８をリセットし、その後、カウンタ５８に記録されている経過時間が所定時間Ｐ６を超えた時刻ｔ２２でスタイラスＳとのペアリングを解除し、ディスカバリモードに戻る。
次に、本実施の形態によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作について、図８～図１３に示した処理フロー図を参照しながら、さらに詳しく説明する。
図８～図１１は、スタイラスＳの処理のフローを示す処理フロー図である。これらの図には、図１に示した処理回路３０によって実行される処理を示している。
初めに図８を参照すると、電源がオンになったスタイラスＳはディスカバリモードにエントリし（ステップＳ１）、アップリンク信号ＵＳの受信動作を開始する（ステップＳ２）。そして、この受信動作によってアップリンク信号ＵＳを受信したか否かを判定する（ステップＳ３）。スタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳを受信したと判定するまでステップＳ３の処理を繰り返し、受信したと判定した場合に、アップリンク信号ＵＳの受信動作を停止する（ステップＳ４）。なお、スタイラスＳは、ステップＳ２で開始するアップリンク信号ＵＳの受信動作を連続的に実行することとしてもよいし、断続的に実行することとしてもよい。この場合、受信可能エリアに入った場合に確実にアップリンク信号ＵＳを受信できるようにするため、１回の受信動作の継続時間を上述した周期ＵｐＩｎｔｖよりも長い時間に設定することが好ましい。
アップリンク信号ＵＳを受信したスタイラスＳは、次に、アップリンク信号ＵＳの受信タイミングと、該アップリンク信号ＵＳ内の情報とに基づいて、ダウンリンク信号ＤＳ及び次のアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを決定する（ステップＳ５）。そしてスタイラスＳは、オペレーションモードにエントリする（ステップＳ６）。
オペレーションモードにエントリしたスタイラスＳは、決定した送受信スケジュールに従い、図９に示すように、ダウンリンク信号ＤＳの送信タイミングが到来したか否か（ステップＳ１０）、及び、アップリンク信号ＵＳの受信タイミングが到来したか否か（ステップＳ１１）を継続的に判定する。
ステップＳ１０においてダウンリンク信号ＤＳの送信タイミングが到来したと判定したスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳによって指示された内容のダウンリンク信号ＤＳの送信を開始する（ステップＳ１２）。こうして送信されるダウンリンク信号ＤＳは上述したトーン信号Ｔ又はデータ信号Ｄであり、その時間長は、送受信スケジュールによって示される期間（すなわち、上述した時間スロット）内に送信が完了するよう予め調整される。その後スタイラスＳは、ダウンリンク信号ＤＳの送信が完了したか否かを判定し（ステップＳ１３）、完了したと判定した場合に、ステップＳ１０，Ｓ１１の判定に処理を戻す。
一方、ステップＳ１１においてアップリンク信号ＵＳの受信タイミングが到来したと判定したスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳの受信動作を開始する（ステップＳ１４）。そしてスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳを受信したか否かを判定し（ステップＳ１５）、受信していないと判定した場合には、受信動作を開始してから所定時間Ｐ１が経過したか否かをさらに判定する（ステップＳ１６）。その結果、経過していないと判定した場合にはステップＳ１５に戻って判定処理を続ける一方、経過したと判定した場合には、図１０のステップＳ３０に処理を移す。
ステップＳ１５で受信したと判定したスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳの受信動作を停止し（ステップＳ１８）、新たに受信したアップリンク信号ＵＳの受信タイミングと、該アップリンク信号ＵＳ内の情報とに基づいて、ダウンリンク信号ＤＳ及び次のアップリンク信号ＵＳの送受信スケジュールを更新する（ステップＳ１９）。そしてスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳ内に含まれるコマンドに従って送信データを取得し（ステップＳ２０）、ステップＳ１０，Ｓ１１の判定に処理を戻す。ステップＳ２０で取得したデータは、その後のステップＳ１２で送信されるデータ信号Ｄ内に一括で又は分割して配置されることになる。
図１０のステップＳ３０においてスタイラスＳは、通信維持モードにエントリする。そして、ステップＳ５又はステップＳ１９で決定された最新の送受信スケジュールに基づき、上述した所定時間Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を決定する（ステップＳ３１）。典型的には、送受信スケジュールにより示される周期ＵｐＩｎｔｖに基づき、Ｐ２＝ＵｐＩｎｔｖ／４、Ｐ３＝ＵｐＩｎｔｖ／２、Ｐ４＝ＵｐＩｎｔｖ／４とすればよい。
続いてスタイラスＳは、通信維持モードにおける一連の処理（所定時間Ｐ２にわたるアップリンク信号ＵＳの受信動作、所定時間Ｐ３にわたるトーン信号Ｔの送信動作、所定時間Ｐ４にわたるアップリンク信号ＵＳの受信動作）の実行回数を示す変数ｎに１を代入し（ステップＳ３２）、圧力センサ３４によって検出されている筆圧値が０であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３３において筆圧値が０であると判定した場合、スタイラスＳは、その後所定時間Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４が経過するまでの間、アップリンク信号ＵＳを受信したか否かの判定を繰り返し行う（ステップＳ３４，Ｓ３５）。ステップＳ３４でアップリンク信号ＵＳを受信したと判定した場合、スタイラスＳは、図９のステップＳ１７に処理を移す。図９に示すように、スタイラスＳはステップＳ１７でオペレーションモードにエントリし、ステップＳ１８に処理を移す。この後のスタイラスＳは、オペレーションモードで動作することになる。一方、ステップＳ３５で所定時間Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４が経過したと判定したスタイラスＳは、変数ｎを１インクリメントし（ステップＳ３６）、変数ｎを所定値Ｎと比較する（ステップＳ３７）。その結果、ｎ＞Ｎであった場合には図８のステップＳ１に処理を戻す。これにより、スタイラスＳはディスカバリモードに戻ることになる。一方、ｎ＞Ｎでなかった場合のスタイラスＳはステップＳ３３に処理を戻し、通信維持モードでの処理を継続する。
ステップＳ３３において筆圧値が０でないと判定した場合、スタイラスＳは、図１１に示すように、その後所定時間Ｐ２が経過するまでの間、アップリンク信号ＵＳを受信したか否かの判定を繰り返し行う（ステップＳ４０，Ｓ４１）。ステップＳ４０でアップリンク信号ＵＳを受信したと判定した場合、スタイラスＳは、図９のステップＳ１７に処理を移す。この後の処理については、上述したとおりである。一方、ステップＳ４１で所定時間Ｐ２が経過したと判定したスタイラスＳは、アップリンク信号ＵＳの受信動作を停止し（ステップＳ４２）、トーン信号Ｔの送信を開始する（ステップＳ４３）。その後スタイラスＳはトーン信号Ｔの送信を続け、ステップＳ４２におけるアップリンク信号ＵＳの停止から所定時間Ｐ３が経過した後（ステップＳ４４）、トーン信号Ｔの送信を停止する（ステップＳ４５）。
トーン信号Ｔの送信を停止したスタイラスＳは、再びアップリンク信号ＵＳの受信動作を開始し（ステップＳ４６）、その後所定時間Ｐ４が経過するまでの間、アップリンク信号ＵＳを受信したか否かの判定を繰り返し行う（ステップＳ４７，Ｓ４８）。ステップＳ４７でアップリンク信号ＵＳを受信したと判定した場合、スタイラスＳは、図９のステップＳ１７に処理を移す。この後の処理については、上述したとおりである。一方、ステップＳ４８で所定時間Ｐ４が経過したと判定したスタイラスＳは、変数ｎを１インクリメントし（ステップＳ４９）、変数ｎを所定値Ｎと比較する（ステップＳ５０）。その結果、ｎ＞Ｎであった場合には図８のステップＳ１に処理を戻す。これにより、スタイラスＳはディスカバリモードに戻ることになる。一方、ｎ＞Ｎでなかった場合のスタイラスＳは、図１０のステップＳ３３に処理を戻し、通信維持モードでの処理を継続する。
次に、図１２及び図１３は、センサコントローラ２０の処理のフローを示す処理フロー図である。これらの図には、図２に示したＭＣＵ５０によって実行される処理を示している。
初めに図１２を参照すると、電源がオンになったセンサコントローラ２０はディスカバリモードにエントリし（ステップＳ６０）、アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの送受信スケジュールを決定する（ステップＳ６１）。この決定は、例えば、１フレーム内の各時間スロットにアップリンク信号ＵＳの送信とダウンリンク信号ＤＳの受信とを割り当てることによって行えばよい。
次にセンサコントローラ２０は、決定した送受信スケジュールに従い、アップリンク信号ＵＳの送信タイミングが到来したか否か（ステップＳ６２）、及び、ダウンリンク信号ＤＳの受信タイミングが到来したか否か（ステップＳ６３）を継続的に判定する。
ステップＳ６２においてアップリンク信号ＵＳの送信タイミングが到来したと判定したセンサコントローラ２０は、アップリンク信号ＵＳの送信を開始する（ステップＳ６４）。そしてアップリンク信号ＵＳの送信が完了したら、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。
ステップＳ６３においてダウンリンク信号ＤＳの受信タイミングが到来したと判定したセンサコントローラ２０は、ダウンリンク信号ＤＳの受信動作を開始する（ステップＳ６６）。その後センサコントローラ２０は、１時間スロットの時間長である所定時間Ｐ５が経過するまでの間、ダウンリンク信号ＤＳを受信したか否かの判定を繰り返し行う（ステップＳ６７，Ｓ６８）。
ステップＳ６７でダウンリンク信号ＤＳを受信したと判定した場合、センサコントローラ２０は、図１３のステップＳ８０に処理を移す。一方、ステップＳ６８で所定時間Ｐ５が経過したと判定したセンサコントローラ２０は、図２に示したカウンタ５８により示される経過時間が所定時間Ｐ６に達したか否かを判定し（ステップＳ６９）、達していなければステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る一方、達していれば現在の動作モードを判定する（ステップＳ７０）。そして、現在の動作モードがディスカバリモードであればステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻り、現在の動作モードがその他のモードであれば、ペアリング中であればペアリングを解除し、ディスカバリモードにエントリしたうえで（ステップＳ７１）、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。
図１３を参照し、ステップＳ８０においてセンサコントローラ２０は、受信したダウンリンク信号ＤＳがアップリンク信号ＵＳにより要求した内容になっているか否かを判定する（ステップＳ８０）。一例を挙げると、アップリンク信号ＵＳ内のコマンドにより、最初の２つの時間スロットでトーン信号Ｔを送信し、その後の時間スロットで筆圧値を含むデータ信号Ｄを送信することが指示されていた場合に、受信したダウンリンク信号ＤＳがそのとおりの内容になっていればステップＳ８０の判定結果は肯定となり、なっていなければステップＳ８０の判定結果は否定となる。
ステップＳ８０で肯定的な結果を得たセンサコントローラ２０は、カウンタ５８をリセットし（ステップＳ８１）、現在の動作モードを判定する（ステップＳ８２）。その結果、ディスカバリモードにエントリ中であれば、ペアリングモードにエントリしたうえで（ステップＳ８３）、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。
また、ペアリングモードにエントリ中であれば、ペアリング処理を実行する（ステップＳ８４）。このペアリング処理には、次に送信するアップリンク信号ＵＳ内に配置するコマンドの決定と、このコマンドを受けてスタイラスＳが送信したダウンリンク信号ＤＳに基づく各種の処理（グローバルスキャン及びローカルスキャンの結果に基づく位置の導出、及び、導出した位置のホストプロセッサ２２への出力、スタイラスＳが送信したペンＩＤの取得など）とが含まれる。続いてセンサコントローラ２０は、ペアリング処理の結果としてペアリングが確立したか否かを判定する（ステップＳ８５）。この判定の結果は、ペンＩＤの受信が完了した場合に肯定となり、ペンＩＤの受信が完了していない場合に否定となる。
ステップＳ８５で肯定的な結果を得たセンサコントローラ２０は、オペレーションモードにエントリしたうえで（ステップＳ８６）、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。一方、ステップＳ８５で否定的な結果を得たセンサコントローラ２０は、引き続きペアリングモードにエントリした状態で、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。
ステップＳ８２において現在の動作モードがオペレーションモードであると判定したセンサコントローラ２０は、受信したダウンリンク信号ＤＳに基づき、スタイラスＳの位置の導出、及び、スタイラスＳの送信データの取得を実行する（ステップＳ８７）。なお、スタイラスＳの位置を導出するために複数の時間スロットでトーン信号Ｔを受信する必要がある場合、センサコントローラ２０は、各時間スロットで各センサ電極２１Ｘ，２１Ｙにおけるトーン信号Ｔの受信強度を記憶し、最後の時間スロットでの受信が終了した後に、記憶しておいた受信強度に基づいて位置を導出すればよい。同様に、スタイラスＳの送信データを取得するために複数の時間スロットでデータ信号Ｄを受信する必要がある場合、センサコントローラ２０は、各時間スロットでは送信データの断片を記憶し、最後の時間スロットでの受信が終了した後に、記憶しておいた断片をまとめて１つの送信データとして取得すればよい。センサコントローラ２０は、こうして導出した位置、及び、取得した送信データをホストプロセッサ２２に出力したうえで（ステップＳ８８）、ステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻る。
ステップＳ８０で否定的な結果を得たセンサコントローラ２０は、肯定的な結果を得たと同様、カウンタ５８をリセットする（ステップＳ９０）。こうすることで、スタイラスＳが要求どおりの信号を送信してきていない場合であっても、スタイラスＳとのペアリングを継続することが可能になる。なお、図１３では、ステップＳ８１，Ｓ９０のそれぞれによりカウンタ５８をリセットすることとしているが、ステップＳ８０の判定の前にカウンタ５８をリセットすることとしてもよい。
次にセンサコントローラ２０は、受信した信号（トーン信号Ｔ）に基づいてスタイラスＳの位置を導出し（ステップＳ９１）、導出した位置をホストプロセッサ２２に出力する（ステップＳ９２）。ステップＳ９１においても、スタイラスＳの位置を導出するために複数の時間スロットでトーン信号Ｔを受信する必要がある場合、センサコントローラ２０は、各時間スロットで各センサ電極２１Ｘ，２１Ｙにおけるトーン信号Ｔの受信強度を記憶し、最後の時間スロットでの受信が終了した後に、記憶しておいた受信強度に基づいて位置を導出すればよい。また、ステップＳ９２においてセンサコントローラ２０は、導出した位置とともに、それまでに得られている筆圧値（スタイラスＳがオペレーションモードである間に取得した最新の筆圧値）をホストプロセッサ２２に出力することとしてもよい。その後、センサコントローラ２０は、処理をステップＳ６２，Ｓ６３の判定処理に戻す。
以上説明したように、本実施の形態によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０によれば、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信に失敗する可能性を減らすことができるので、この点からも、筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避することが可能になる。
また、本実施の形態によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０によれば、アップリンク信号ＵＳの受信に失敗してもスタイラスＳからトーン信号Ｔが送信され続けるので、センサコントローラ２０はスタイラスＳの位置を引き続き検出することができ、また、ペアリングの解除を行わないようにすることができる。したがって、筆記中に突然書けなくなるという事象の発生を回避することが可能になる。
また、本実施の形態によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０によれば、筆圧値＞０の場合に、筆圧値を含むデータ信号Ｄではなくトーン信号Ｔが送信されることになるので、筆圧値によりトーン信号が変調されてなる変調波（例えば、ＯＯＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ変調された変調波）に比して、連続した信号となり、又は、周波数が固定されるので、センサコントローラ２０での検出可能性を向上させることができる。したがって、アップリンク信号ＵＳが検出できないようなノイズの大きい環境においてセンサコントローラ２０がスタイラスＳを検出できる可能性を向上させることができる。なお、スタイラスＳが筆圧値を含むデータ信号Ｄに代えてトーン信号Ｔを送信している間、センサコントローラ２０は、最後に取得した筆圧値を現在得られている筆圧値として、この期間内に得られた位置とともにホストプロセッサ２２に出力することとしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、筆圧値＞０の場合に、筆圧値を含むデータ信号Ｄではなくトーン信号ＴをスタイラスＳから送信することとしたが、筆圧値＞０の場合に、筆圧値を含むデータ信号Ｄ（筆圧値により変調された信号）を送信することとしてもよい。この場合、トーン信号Ｔを送信する場合に比べてセンサコントローラ２０によるスタイラスＳの検出可能性が低下することになるが、正常動作を続けているセンサコントローラ２０は高い確率でスタイラスＳに対して通常の通信（筆圧値を含むデータ信号Ｄの送信）を要求しているので、システム全体として動作を続行することが可能になる。
通信維持モードでデータ信号Ｄ及びトーン信号Ｔのいずれを送信するにしても、いずれにしても、ホストプロセッサ２２側からみると、実際はアップリンク信号ＵＳがスタイラスＳで検出されていない場合にも、あたかもスタイラスＳとセンサコントローラ２０とが正常動作をしているかのように見えるので、ロバストなスタイラスＳとセンサコントローラ２０を含むシステムを提供することが可能となる。したがって、位置は正確であるにもかかわらずアップリンク信号ＵＳという元来不必要な通信が検出できないがために、線切れというユーザにとって不快な現象が発生してしまうことを回避できるようになる。
また、図１４は、本実施の形態の変形例によるスタイラスＳ及びセンサコントローラ２０の動作のシーケンス図である。本変形例によるスタイラスＳは、図１０のステップＳ３１において、周期ＵｐＩｎｔｖとは異なる値の周期ＵｐＩｎｔｖ'に基づいて所定時間Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を決定する点で、上記実施の形態によるスタイラスＳと相違する。なお、図１４には、ＵｐＩｎｔｖ'＜ＵｐＩｎｔｖである場合を示しているが、ＵｐＩｎｔｖ'＞ＵｐＩｎｔｖとしてもよい。また、図１４には、Ｐ２＝ＵｐＩｎｔｖ'／４、Ｐ３＝ＵｐＩｎｔｖ'／２、Ｐ４＝ＵｐＩｎｔｖ'／４とする例を示しているが、所定時間Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうちのいずれか１つ以上のみを上記実施の形態の場合と異なる値にすることとしてもよい。こうすることで、スタイラスＳがアップリンク信号ＵＳの受信動作を行うタイミングと、センサコントローラ２０がアップリンク信号ＵＳの送信動作を行うタイミングとがずれてしまったことが原因でスタイラスＳがアップリンク信号ＵＳを受信できなくなってしまっていた場合に、いずれアップリンク信号ＵＳを受信することが可能になる。
２ 電子機器
２ａ タッチ面
２０ センサコントローラ
２１ タッチセンサ
２１Ｘ，２１Ｙ センサ電極
２２ ホストプロセッサ
３０ 処理回路
３１ 電池
３２ 芯体
３３ ペン電極
３４ 圧力センサ
５１ ロジック部
５２，５３ 送信部
５４ 受信部
５５ 選択部
５６ スイッチ
５７ｘ，５７ｙ 導体選択回路
５８ カウンタ
ｃｔｒｌ＿ｔ，ｃｔｒｌ＿ｒ，ｓＴＲ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹ 制御信号
Ｄ データ信号
ＤＳ ダウンリンク信号
ＦＤＳ 指検出用信号
Ｐ１～Ｐ６ 第１～第６の所定時間
Ｓ スタイラス
Ｔ トーン信号
ＵｐＩｎｔｖ アップリンク信号ＵＳの送信周期
ＵＳ アップリンク信号
Ｖｃｏｍ 共通電位

Claims (19)

  1. アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラと、
    前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスとによって実行される方法であって、
    前記スタイラスが、
    前記送受信スケジュールに基づき、第１の所定時間にわたって前記アップリンク信号の受信動作を実行するステップと、
    前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第１の所定時間が経過した場合、前記送受信スケジュールに基づく前記ダウンリンク信号の送信に代え、第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を継続するステップと、
    を含む方法。
  2. 前記スタイラスは、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第２の所定時間が経過した場合に、前記送受信スケジュールに基づいて決定される前記アップリンク信号の受信動作の開始タイミングよりも前に、前記アップリンク信号を受信するための次の受信動作を開始する、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記スタイラスが、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第２の所定時間が経過した場合に、受信されなかった前記アップリンク信号の内容によらずトーン信号を送信するステップ、
    を含む請求項２に記載の方法。
  4. 前記スタイラスは、前記第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行った後、第３の所定時間にわたり前記トーン信号を送信し、さらに、第４の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行う、という動作を繰り返し実行し、
    前記第２乃至第４の所定時間の合計は、前記送受信スケジュールにより示される前記アップリンク信号の送信周期に等しい、
    請求項３に記載の方法。
  5. 前記スタイラスは、前記第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行った後、第３の所定時間にわたり前記トーン信号を送信し、さらに、第４の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行う、という動作を繰り返し実行し、
    前記第２乃至第４の所定時間の合計は、前記送受信スケジュールにより示される前記アップリンク信号の送信周期と異なる、
    請求項３に記載の方法。
  6. 前記スタイラスは、ペン先に印加される圧力を示す筆圧値を取得する圧力センサを含み、
    前記トーン信号を送信するステップは、前記筆圧値により前記ペン先がタッチ面に接触していないことが示される場合に、前記トーン信号の送信動作に代えて前記アップリンク信号の受信動作を行う、
    請求項３乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記センサコントローラは、前記ダウンリンク信号を最後に受信してからの経過時間を示すカウンタを有し、該カウンタの値が所定時間を超えた場合に前記スタイラスとのペアリングを解除するよう構成され、
    前記センサコントローラが、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容であるか否かを判定するステップと、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容と異なると判定した場合に、前記カウンタをリセットするステップと、
    を含む請求項３乃至６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記センサコントローラは、前記トーン信号に基づいて前記スタイラスの位置を導出し、前記トーン信号の受信前に得られた筆圧値とともにホストプロセッサに対して出力する、
    請求項３乃至７のいずれか一項に記載の方法。
  9. アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラと、
    前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスとによって実行される方法であって、
    前記スタイラスが、
    前記送受信スケジュールに基づいて前記アップリンク信号の受信動作を開始するステップと、
    前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに第１の所定時間が経過した場合に、受信されなかった前記アップリンク信号の内容によらずトーン信号を送信するステップと、
    を含む方法。
  10. 前記スタイラスは、前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに第１の所定時間が経過した後も前記受信動作を継続し、前記アップリンク信号が受信されずにさらに第２の所定時間が経過した場合に前記トーン信号の送信を開始する、
    請求項９に記載の方法。
  11. 前記スタイラスは、前記第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行った後、第３の所定時間にわたり前記トーン信号を送信し、さらに、第４の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行う、という動作を繰り返し実行し、
    前記第２乃至第４の所定時間の合計は、前記送受信スケジュールにより示される前記アップリンク信号の送信周期に等しい、
    請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第４の所定時間にわたる前記アップリンク信号の受信動作は、前記送受信スケジュールに基づいて決定される前記アップリンク信号の受信動作の開始タイミングよりも前に開始される、
    請求項１１に記載の方法。
  13. 前記スタイラスは、前記第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行った後、第３の所定時間にわたり前記トーン信号を送信し、さらに、第４の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を行う、という動作を繰り返し実行し、
    前記第２乃至第４の所定時間の合計は、前記送受信スケジュールにより示される前記アップリンク信号の送信周期と異なる、
    請求項１０に記載の方法。
  14. 前記スタイラスは、ペン先に印加される圧力を示す筆圧値を取得する圧力センサを含み、
    前記トーン信号を送信するステップは、前記筆圧値により前記ペン先がタッチ面に接触していないことが示される場合に、前記トーン信号の送信動作に代えて前記アップリンク信号の受信動作を行う、
    請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記センサコントローラは、前記ダウンリンク信号を最後に受信してからの経過時間を示すカウンタを有し、該カウンタの値が所定時間を超えた場合に前記スタイラスとのペアリングを解除するよう構成され、
    前記センサコントローラが、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容であるか否かを判定するステップと、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容と異なると判定した場合に、前記カウンタをリセットするステップと、
    を含む請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記センサコントローラは、前記トーン信号に基づいて前記スタイラスの位置を導出し、前記トーン信号の受信前に得られた筆圧値とともにホストプロセッサに対して出力する、
    請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラから前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスであって、
    前記送受信スケジュールに基づき、第１の所定時間にわたって前記アップリンク信号の受信動作を実行し、
    前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに前記第１の所定時間が経過した場合、前記送受信スケジュールに基づく前記ダウンリンク信号の送信に代え、第２の所定時間にわたり前記アップリンク信号の受信動作を継続する、
    スタイラス。
  18. アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラから前記アップリンク信号を受信した場合に、該アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスであって、
    前記送受信スケジュールに基づいて前記アップリンク信号の受信動作を開始し、
    前記受信動作によって前記アップリンク信号が受信されずに第１の所定時間が経過した場合に、受信されなかった前記アップリンク信号の内容によらずトーン信号を送信する、
    スタイラス。
  19. アップリンク信号の受信タイミングに基づいてダウンリンク信号及び前記アップリンク信号の送受信スケジュールを決定するスタイラスに対し、前記アップリンク信号を周期的に送信するセンサコントローラであって、
    前記ダウンリンク信号を最後に受信してからの経過時間を示すカウンタを有し、該カウンタの値が所定時間を超えた場合に前記スタイラスとのペアリングを解除するよう構成され、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容であるか否かを判定し、
    前記スタイラスから受信した前記ダウンリンク信号の内容が前記アップリンク信号により要求した内容と異なると判定した場合に、前記カウンタをリセットする、
    センサコントローラ。
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