JP4280562B2 - 位置指示器 - Google Patents
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- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導作用を利用して位置指示器の指示位置を検出する装置に用いる位置指示器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、位置指示器に設けた共振回路の特性を、タブレットから間欠的に送信される電磁波に同期したタイミングでスイッチや筆圧などのデータに応じて制御することにより、これらの情報をタブレットに返信する位置指示器が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１８９７１６号公報
【特許文献２】
特開平７−１７５５７２号公報
【特許文献３】
特開平７−２００１３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの位置指示器では、主な制御回路として消費電力の少ないＣ−ＭＯＳ技術によるデジタル回路（ゲートアレイ）が用いることにより、タブレットからの送信パワーのみで動作可能、つまり電池レスの位置指示器を実現していたが、タブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで確実に動作可能とするため、さらなる低消費電力化が望まれていた。
【０００５】
また、前述した位置指示器では、制御回路として用いられるデジタル回路（ゲートアレイ）を、用途に応じてカスタマイズしなければならないという問題点があった。そのため返信する指示器情報の種類やビット数などを容易に変更することができないし、目的に応じた位置指示器を短期間で提供することができないなどの問題点があった。また設計のためのコストが高いという問題点があった。
【０００６】
本発明は、タブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とする技術を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、多種の用途に応じた電池レスの位置指示器を短期間でしかも少ない設計費用で柔軟に対応して製品化することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では前記目的を達成するため、共振回路と、指示器情報に対応して前記共振回路の特性をタブレットから間欠的に送信される電磁波に同期したタイミングにて制御することで前記指示器情報を前記タブレットに送信するための共振特性制御回路と、前記共振特性制御回路を駆動するためのクロック信号を発生させるためのクロック発振回路と、前記クロック発振回路の起動条件を設定するための起動条件設定手段と、前記起動条件設定手段に設定された起動条件に対応した信号が前記共振回路に発生した場合に前記クロック発振回路を起動させるためのクロック起動手段とを備えることで、前記共振特性制御回路は、前記クロック起動手段からの信号に対応して、起動もしくはスリープ状態に設定されることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、共振特性制御回路を動作させる必要のある期間のみクロック発振回路を起動状態とし、それ以外の期間は停止状態とすることができるため、停止状態の期間の分、消費電力を削減でき、これによってタブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とすることができる。
【００１０】
また、この際、共振特性制御回路として、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発振回路を含み、予め作成してＲＯＭ内部に書き込まれたプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、位置指示器の機能や返信するデータ量などはプログラムを変更することによって極めて容易に変更することが可能となる。
【００１１】
図１は本発明の位置指示器の基本構成を示すもので、図中、１１は共振回路、１２は特性可変回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、１５はクロック起動手段、１６はクロック発振回路、１７は共振特性制御回路、１８は起動条件設定手段である。
【００１２】
共振回路１１は、コイル１１ａ及びコンデンサ１１ｂからなり、タブレット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。特性可変回路１２は、共振特性制御回路１７からの制御に従って共振回路１１の特性、例えば共振周波数や損失などを変更する。電源抽出回路１３は、共振回路１１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１４に蓄え、各回路に電源を供給する。
【００１３】
クロック起動手段１５は、起動条件設定手段１８から、どのような信号が共振回路に発生した時にクロック発振回路１６を起動するかを指定する起動条件が設定された時にクロック発振回路１６の動作を停止させ、当該起動条件に指定された信号が共振回路１１に発生した時にクロック発振回路１６の動作を起動する発振制御信号を生成する。
【００１４】
クロック発振回路１６は、共振特性制御回路１５を駆動するためのクロック信号を発生するもので、その動作はクロック起動手段１５からの発振制御信号に応じてオン・オフ制御されるようになっている。
【００１５】
共振特性制御回路１７は、クロック発振回路１６から供給されるクロック信号によって動作し、タブレットから間欠的に送信される電磁波の少なくとも１部に同期したタイミングに共振回路１１の特性を指示器情報に応じて制御する、ここでは特性可変回路１２を動作させる特性制御信号を指示器情報に応じてハイレベル又はローレベルに切り替え設定するとともに、該動作の終了を起動条件設定手段１８に通知する。
【００１６】
起動条件設定手段１８は、共振特性制御回路１７の動作の終了時に起動条件をクロック起動手段１５に設定する。
【００１７】
なお、特性可変回路１２としては、アナログスイッチを介して小容量のコンデンサを接続するようにして共振回路１１からタブレットに返信する信号周波数を僅かに変えるようにしても良いし、アナログスイッチを介して抵抗を接続するようにして共振回路１１からタブレットに返信する信号のレベルを変えるようにしても良いし、また、可変容量コンデンサや可変抵抗などを用いて周波数や信号レベルを連続的に変えるようにしても良い。
【００１８】
図２は、図１に示した基本構成における動作を示した波形図である。
【００１９】
ここで、クロック起動手段１５は、タブレットから間欠的に送信される電磁波ａによって共振回路１１に発生する信号ｂを検波して送信タイミングに同期した信号ｂ’を生成する回路（例えば、検波回路及びコンパレータ）を含み、起動条件にこの信号ｂ’の立上りを検出した時にクロック発振回路１６を起動することが指定されているとすると、クロック起動手段１５から出力される発振制御信号ｃは前記信号ｂ’の立上りに同期してオン状態となり、クロック発振回路１６を起動する。
【００２０】
クロック発振回路１６が起動してクロック信号ｄを発生させると、共振特性制御回路１７が動作を開始し、特性可変回路１２を制御する特性制御信号ｅを指示器情報に応じて設定する。該設定動作終了後、共振特性制御回路１７はこれを起動条件設定手段１８に通知し、起動条件設定手段１８は前記同様の起動条件をクロック起動手段１５に設定するため、クロック起動手段１５からの発振制御信号ｃはオフ状態となり、クロック発振回路１６は動作を停止する。
【００２１】
クロック発振回路１６が動作を停止すると共振特性制御回路１７も動作を停止し、電源用コンデンサ１４から消費される電流は極めて少なくなる。
【００２２】
なお、共振特性制御回路１７は動作を停止している期間中も特性制御信号ｅのレベルを保持する機能を有するものとする。
【００２３】
このように本発明によれば、共振特性制御回路１７の動作する期間を僅かにすることができ、消費電流の平均値を非常に少なく抑えることができるので、タブレットからの送信パワーが少なくても位置指示器を電池レスとすることが可能となる。また、共振特性制御回路としてマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、ＣＰＵ内に書き込むプログラムを変更することで容易に位置指示器の機能を変更することが可能となる。
【００２４】
ここで、クロック発振回路としてコンデンサの充放電動作に基づくクロック発振回路を備え、該充放電動作を前記クロック起動手段により起動または停止状態に制御するようにしても良い。
【００２５】
また、タブレットからの電磁波が間欠的に送信される際の送信回数をカウントする送信回数カウント手段を設け、該送信回数カウント手段によりカウントされた値が所定値となった際に指示器情報中の特定の情報に応じて前記共振回路の特性を制御するようにしても良い。
【００２６】
また、共振特性制御手段により制御する期間を設定するための時定数回路を設け、該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いるようにしても良い。
【００２７】
この際、タブレットから少なくとも２種類の継続時間をもって間欠的に放射される電磁波を受信して、第１の継続時間をもって送信される電磁波を受信した時を起点として前記電磁波が第２の継続時間をもって繰り返し送信される回数をカウントするようにしても良い。
【００２８】
また、位置指示器に対する制御情報を含み少なくとも２種類の継続時間をもってタブレットから間欠的に送信される電磁波を受信して、該電磁波の送信継続時間を検出する送信継続時間検出手段と、該検出した送信継続時間もしくはその組み合わせによってタブレットより送出された前記制御情報を抽出する制御情報抽出手段とを設け、該抽出された制御情報に基づく所定の指示器情報に応じて共振回路の特性を制御するようにしても良い。
【００２９】
ここで、送信継続時間検出手段として所定の時定数を持つ積分回路とコンパレータとからなる送信継続時間識別手段を用いることができる。
【００３０】
また、連続量で表される操作に対応した情報を検出する連続量検出手段と、該検出された連続量をデジタル値に変換するＡＤ変換手段とを設け、デジタル値に変換された該連続量に応じて前記共振回蹄の特性を順次制御するようにしても良い。
【００３１】
この際、前記連続量検出手段が、特性が連続時に変化する素子を含む時定数回路を含み、該時定数によって決定される期間中に共振回路に発生する信号の波の数をカウントすることにより前記連続量を検出するとともに、該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いるようにしても良い。
【００３２】
さらにまた、共振回路に発生する信号より電源を抽出する電源抽出回路を設けても良い。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
［第１の実施の形態の構成］
図３は本発明の位置指示器の第１の実施の形態の構成を示すもので、図中、図１と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２１，２９はコンデンサ、２２はスイッチ、２３は検波回路、２４，２６はコンパレータ、２５は積分回路、２７はＣＰＵ、２８は抵抗である。
【００３４】
コンデンサ２１はコンデンサ１１ｂと比べて容量の非常に小さいもので、スイッチ２２を介してコンデンサ１１ｂの両端に接続され、該スイッチ２２のオン・オフによって共振回路２０の共振周波数を僅かに変化させるようになっている。
【００３５】
検波回路２３及びコンパレータ２４は、タブレットから間欠的に送信される電磁波の送信タイミングに応じた信号をＣＰＵ２７に供給する。積分回路２５及びコンパレータ２６は、タブレットから送信される電磁波の継続時間が一定以上になった場合に信号を発生してＣＰＵ２７に供給する。
【００３６】
ＣＰＵ２７はＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発生回路を備えた周知のマイクロプロセッサであり、ここでは外部に接続された抵抗２８及びコンデンサ２９の時定数で決まる周波数のクロックを発生するタイプのものを用いている。
【００３７】
一般に、ＣＰＵ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３に示すようにＣＰＵ２７に設けられた入出力端子のうち８本を用いている。
【００３８】
即ち、Ｐ０端子は入力端子として設定してコンパレータ２４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コンパレータ２８からの信号を供給している。Ｐ２端子は出力端子として設定してスイッチ２２へ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。Ｐ３〜Ｐ７の各端子は入力端子として設定してスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態を検出する。なお、ＣＰＵ２７がＰ３〜Ｐ７端子の状態を読む時にはプログラムによってこれらの端子を一時的にプルアップ（内部で抵抗を介して電源電圧に接続）状態としてから読み取る必要がある。
【００３９】
ここで、コンデンサ２１及びスイッチ２２が図１における特性可変回路を構成し、検波回路２３、コンパレータ２４，２６及び積分回路２５とともにＣＰＵ２７における制御が図１におけるクロック起動手段を構成し、抵抗２８及びコンデンサ２９とともにＣＰＵ２７内部のクロック発生回路が図１におけるクロック発振回路を構成し、ＣＰＵ２７における制御が図１における共振特性制御回路及び起動条件設定手段を構成する。
【００４０】
［第１の実施の形態の動作］
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４は本発明による第１の実施の形態の動作を示すもので、図４においてａ〜ｇは図３において同一記号で示した部分の各信号波形である。
【００４１】
位置指示器内に設けられたスイッチＳ１〜Ｓ５に対する操作状態を検出するためタブレットからは従来通り、図４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程度の長い送信の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信及び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。この長い送信に続く５回の短い送受信においてスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態をタブレット側で検出する。
【００４２】
図５は本実施の形態におけるＣＰＵ２７の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。
【００４３】
図３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１１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ１４が充電され、一定以上の電圧に適するとＣＰＵ２７は動作を開始する。まず、ＣＰＵ２７はＰ２端子をローレベル出力に設定して、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ７の各端子を入力に設定する（ＳＴＥＰ１）。
【００４４】
続いてＣＰＵ２７はＰ１端子からの信号の立上りエッジによって動作を起動するように設定して（ＳＴＥＰ２）おいてからスリープする（ＳＴＥＰ３）。このスリープ状態では図３のクロック信号ｄは変化せず、電源用コンデンサ１４から流出する電流は非常に少なくなっている。この点は本発明の特徴の一つである。
【００４５】
次いで、図４に示すようにタブレットから５００μｓ程度の長い送信が行われ、その間にＣＰＵ２７のＰ１端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ４）と、ＣＰＵ２７は動作を開始する（ＳＴＥＰ５）。
【００４６】
ＣＰＵ２７はまずＰ３〜Ｐ７端子をプルアップ状態にしてスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態を検出し、保存する（ＳＴＥＰ６）。なお、Ｓ１〜Ｓ５の検出が終わると、ＣＰＵ２７は消費電流を抑えるためＰ３〜Ｐ７端子をプルアップを解除する。
【００４７】
続いてＣＰＵ２７は受信回数ｎを初期化（ｎ＝１）する（ＳＴＥＰ７）とともに、Ｐ０端子からの信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定しておく（ＳＴＥＰ８）。続いてＣＰＵ２７は発振を停止してスリープ状態とする（ＳＴＥＰ９）。
【００４８】
次に、図４に示すようにタブレットから５０μｓ程度の短い送信（第１回目）が行われる。
【００４９】
この短い送信によってＣＰＵ２７のＰ０端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ１０）と、ＣＰＵ２７は動作を開始し（ＳＴＥＰ１１）、既に検出されているスイッチＳ１端子の状態に応じてＰ２端子を制御する（ＳＴＥＰ１２）。
【００５０】
例えば、スイッチＳ１がオンだった場合にはＰ２端子がハイレベルとなり、制御用スイッチ２２がオン状態となり、共振回路２０の共振周波数は通常よりも僅かに低くなる。この周波数の変化はタブレット側でスイッチの操作状態として従来通り検出される。
【００５１】
続いて、受信回数ｎに１を加算する（ＳＴＥＰ１３）とともに、前記同様にＰ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８，９）。
【００５２】
次いで、タブレットからの２回目の短い送信が行われると、同様にしてＣＰＵ２７は動作を開始し、スイッチＳ２の検出結果に応じてＰ２端子をハイレベルまたはローレベルに制御した後、Ｐ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする。
【００５３】
このようにして長い送信に続く５回目の短い送信までにスイッチＳ１〜Ｓ５の操作に応じた情報がタブレットに返信される（ＳＴＥＰ８〜１３）。
【００５４】
続いて、タブレットから６回目の短い送信が行われ、ＣＰＵ２７が動作を開始する（ＳＴＥＰ１４）と、今度はＰ２端子をローレベル状態に設定し（ＳＴＥＰ１５）、さらに次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ１端子の立上りによって行われるように設定してからスリープするように処理を行う（ＳＴＥＰ２，３）。
【００５５】
これは全ての操作情報の返信が一通り完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ２７は動作をする必要が無いためである。このような動作は本発明の特徴の一つである。
【００５６】
［第１の実施の形態の拡張］
図４ではスイッチＳ１、Ｓ４及びＳ５が操作されている様子を示している。本実施の形態に用いるタブレットとしては位置指示器の共振周波数の変化を信号位相の変化として検出する構成のものを用いれば良く、例えば特許文献１や特開平８−１７１４４８号公報の第２の実施の形態に開示されたような構成のものを用いれば良い。
【００５７】
本実施の形態ではＣＰＵの起動及び停止を素早く行うため、図３において抵抗２８とコンデンサ２９による充放電動作による発振回路を用いている。このような発振回路の具体例としては、例えば図６に示すような構成のものがある。
【００５８】
本実施の形態ではＳ１〜Ｓ５に示す５個のスイッチの操作に応じた情報を返信する例を示しているが、５個に限定されるもので無く、また、スイッチ以外の情報、例えば指示器固有のＩＤコードなどをＲＯＭ内に格納しておいて、それを順次返信するようにしても良いし、ＩＤコードとスイッチ情報を続けて返信するようにしても良い。
【００５９】
［第２の実施の形態］
［第２の実施の形態の構成］
図７は本発明の位置指示器の第２の実施の形態、ここでは位置指示器に対する操作に応じた連続量を検出して返信する例に示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２２はスイッチ、２３は検波回路、２４，２６はコンパレータ、２５は積分回路、２８，３２，３５は抵抗、２９，３４はコンデンサ、３１はＣＰＵ、３３は感圧抵抗素子である。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、第１の実施の形態のＣＰＵと異なり、ＡＤ変換機能を備えている。ＣＰＵ３１のＡＤ端子には抵抗３２と感圧抵抗素子３３によって分圧された電圧が発生し、ＣＰＵ３１はＡＤ端子の電圧を検出することによって、さらにそれを感圧抵抗素子３３の抵抗値に応じた値、例えばペンの筆圧レベルなどに変換することができるようになっている。
【００６１】
また、本実施の形態ではスイッチ２２の制御によって共振回路１１の動作を一定期間停止するようにして情報をタブレットに返信している。そのため、本実施の形態ではスイッチ２２をオンする期間を一定に設定するためにコンデンサ３４と抵抗３５による積分回路（時定数回路）を設けている。
【００６２】
ここで、スイッチ２２が図１における特性可変回路を構成し、検波回路２３、コンパレータ２４，２６及び積分回路２５とともにＣＰＵ３１における制御が図１におけるクロック起動手段を構成し、抵抗２８及びコンデンサ２９とともにＣＰＵ３１内部のクロック発生回路が図１におけるクロック発振回路を構成し、ＣＰＵ３１における制御が図１における共振特性制御回路及び起動条件設定手段を構成する。
【００６３】
［第２の実施の形態の動作］
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８は本発明による第２の実施の形態の動作を示すもので、図８においてａ〜ｈは図７において同一記号で示した部分の各信号波形であり、これらの端子の動作概要は第１の実施の形態と同様である。但し、信号波形ｈはコンデンサ３４の両端の電圧変化を示すものであり、この信号がＣＰＵ３１のＰ３端子に供給されている。
【００６４】
操作に応じて感圧抵抗素子３３に加えられる圧力をタブレット側で検出するため、タブレットからは第１の実施の形態と同様に図８のａに示すようなタイミングで電磁波が送信される。
【００６５】
即ち、５００μｓ程度の長い送信の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信及び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。この長い送信に続く８回の短い送受信によって感圧抵抗素子３３に加えられた圧力を８ビットの値（Ｄ０〜Ｄ７）に変換してタブレットに返信している。
【００６６】
図９は本実施の形態におけるＣＰＵ３１の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。
【００６７】
図７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１１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ１４が充電され、一定以上の電圧に達するとＣＰＵ３１は動作を開始する。まず、ＣＰＵ３１はＰ２端子をローレベル出力に設定し、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ３の各端子を入力に設定する（ＳＴＥＰ１）。
【００６８】
続いてＣＰＵ３１はＰ１端子からの信号の立上りエッジによって動作を起動するように設定して（ＳＴＥＰ２）おいてからスリープする（ＳＴＥＰ３）。このスリープ状態では図７のクロック信号ｄは変化せず、電源用コンデンサ１４から流出する電流は非常に少なくなっている。
【００６９】
次いで、図８に示すようにタブレットから５００μｓ程度の長い送信が行われ、その間にＣＰＵ３１のＰ１端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ４）と、ＣＰＵ３１は動作を開始する（ＳＴＥＰ５）。
【００７０】
ＣＰＵ３１はまずＡＤ端子に加えられた電圧をＡＤ変換する。このＡＤ変換された値はＣＰＵ３１によって予め決めておいた数値計算または変換テーブルなどによって８ビットのＡＤ値（Ｄ０〜Ｄ７）に変換して保存しておく（ＳＴＥＰ６）。
【００７１】
続いてＣＰＵ３１は受信回数ｎを初期化（ｎ＝０）する（ＳＴＥＰ７）とともに、Ｐ０端子からの信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定しておく（ＳＴＥＰ８）。続いてＣＰＵ３１は発振を停止してスリープ状態とする（ＳＴＥＰ９）。
【００７２】
次に、図８に示すようにタブレットから５０μｓ程度の短い送信（第１回目）が行われる。
【００７３】
この短い送信によってＣＰＵ３１のＰ０端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ１０）と、ＣＰＵ３１は動作を開始し（ＳＴＥＰ１１）、既に求められた８ビットデータのうちＤ０の値によって処理を変える（ＳＴＥＰ１２）。
【００７４】
Ｄ０の値が「０」なら受信回数ｎに１を加算する（ＳＴＥＰ１３）とともに、ＳＴＥＰ８に戻って、Ｐ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８、９）。Ｄ０の値が「１」ならＳＴＥＰ８に戻る前に以下のようなＳＴＥＰ２１〜２６の処理を行う。
【００７５】
まず、Ｐ３端子からの信号の立上りによって起動できるように設定しておき（ＳＴＥＰ２１）、続いてＰ２端子をハイレベルに設定して（ＳＴＥＰ２２）からスリープする（ＳＴＥＰ２３）。ここで、Ｐ２端子をハイレベルとすると制御用スイッチ２２がオン状態となり、共振回路１１はショートされるのでタブレットでは信号が検出されなくなる。Ｐ２端子がハイレベルに変化するとコンデンサ３４は時間とともに充電され、一定時間が経過するとその電圧はＣＰＵ３１のＰ３端子の閾値レベルＶthに適する。このＰ３端子の立上りによってＣＰＵ３１は動作を開始する（ＳＴＥＰ２４，２５）。ＣＰＵ３２はＰ２端子をローレベルに戻して（ＳＴＥＰ２６）、Ｄ０が「１」の場合の処理を終了する。この点は本発明の特徴の一つである。
【００７６】
ここで、スイッチ２２がオンとなる期間は抵抗３５とコンデンサ３４との時定数によって決定され、本実施の形態では７０〜１００μｓ程度としている。これはタブレットからの送信が開始される前にスイッチ２２の制御を終了することが好ましいためである。
【００７７】
長い送信の後の第１回目の送信によってＤ０の値を返信する処理が終了したので、次は第２回目の送信によってＤ１の値を返信するための準備を行う。即ち、Ｐ０端子の立上りによって起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８，９）。
【００７８】
タブレットからの２回目の短い送信が行われると、同様にしてＣＰＵ３１は動作を開始して前述したような動作を繰り返し、Ｄ１の値に応じてスイッチ２２を制御する。
【００７９】
このようにして長い送信に続く８回目の短い送信までにデータＤ０〜Ｄ７の値がタブレットに返信される（ＳＴＥＰ８〜１４）。
【００８０】
タブレットからの８回目の短い送信によってＤ７の値を返信する処理が終わると、今度は次回の起動がＰ０端子ではなくＰ１端子の立上りによって行われるように設定してからスリープするように処理を行う（ＳＴＥＰ２，３）。
【００８１】
これは全ての操作情報の返信が一通り完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ３１は動作をする必要が無いためである。この点は本発明の特徴の一つである。
【００８２】
［第２の実施の形態の拡張］
図８では返信するデータが上位から「１，０，０，０，１，１，０，１」であった場合について示しており、その返信は下位（Ｄ０）側から行っているが、これを上位側から返信するようにしても良い。
【００８３】
本実施の形態では連続量の検出を感圧抵抗素子によって行っているが、他のセンサーを用いても良い。
【００８４】
本実施の形態では返信するデータを感圧抵抗素子によって検出された値のみとしているが、スイッチなどを設けてその値を合わせて返信するようにしても良いし、ＩＤコードなどを合わせて返信するようにしても良い。
【００８５】
本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。
【００８６】
［第３の実施の形態］
［第３の実施の形態の構成］
図１０は本発明の位置指示器の第３の実施の形態、ここではタブレットからの情報によって返信するデータを選択することができる例を示すもので、図中、図７と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２３は検波回路、２４，４２，４４はコンパレータ、４１，４３は積分回路、２８，３５，４７，４９は抵抗、２９，３４，５０はコンデンサ、４５はＣＰＵ、４６は可変抵抗、４８は可変容量コンデンサ、５１はダイオードである。
【００８７】
図１１は本実施の形態の位置指示器の外観を示すもので、６１は筆圧を感知するペン先、６２は連続的に回転量を調節することのできるダイアルで例えば線の太さや色の濃さなどを調節したい場合などに用いる。６３はボタンである。
【００８８】
以下、図１０における本実施の形態固有の構成について説明する。
【００８９】
積分回路４１の時定数は積分回路４３の時定数と比べて十分大きく設定されている。この積分回路４３はコンパレータ２４からの信号が立ち下がる際にも少しの時定数を持っており、コンパレータ４４からの信号はコンパレータ２４の出力の立下りよりも少し送れて立ち下がるようになっている。これは後述するようにＣＰＵ４５のＰ０端子の立下りエッジで起動した時にＰ１端子の値を見ることによってタブレットからの送信継続時間を判定するためである。
【００９０】
ＣＰＵ４５の特徴としては、２種類の可変素子とスイッチが接続されており、これらに対する操作を検出できることである。また、ＣＰＵ４５が持つＲＯＭの特定領域には位置指示器固有のＩＤコードが格納されており、これをタブレットに返信することができる。このＩＤコードは位置指示器の種類や機能を示す固定の値としても良いし、位置指示器１本１本に固有の値を割り当てても良い。
【００９１】
図１０において、可変抵抗４６は回転式のものであり、図１１のダイアル６２の操作に応じて抵抗値が変わるようになっている。この可変抵抗４６と抵抗４７との分圧によって発生する電圧がＣＰＵ４５のＡＤ変換端子（Ｐ８）に加えられ、ＣＰＵ４５はこれをデジタル値に変換する。
【００９２】
また、可変容量コンデンサ４８は筆圧によって容量が変化するものであり、図１１のペン先６１に加えられる筆圧量に応じて静電容量が変化する周知のものである。この可変容量コンデンサはＣＰＵ４５のＰ６端子に接続され、Ｐ６端子とＰ５端子間には抵抗４９が接続されている。これらの可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とは時定数回路を構成している。
【００９３】
共振回路１１からはコンデンサ５０を介してタブレットから送信される周波数と同一周波数の信号がＣＰＵ４５のＰ９端子に供給されている。ＣＰＵ４５内に設けられたカウンター（タイマー）回路は可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる時定数に対応した期間だけＰ９端子から入力される信号の回数をカウントすることによって可変容量コンデンサ４８に加えられた筆圧に対応する値を検出する。これらは特開平７−１７８５７２号公報やＵＳＰ．５６７９９３０などに開示された技術である。
【００９４】
［第３の実施の形態の動作］
以上のように構成した第３の実施の形態の動作について説明する。
【００９５】
図１０の位置指示器がタブレット上に置かれてコンデンサ１４の電圧が規定値に達するとＣＰＵ４５は動作を開始する。ＣＰＵ４５はまず初期設定として次のような処理を行う。Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１の各端子を入力に設定する。また、Ｐ３端子をハイレベル出力に、Ｐ５，Ｐ７をローレベル出力に設定する。続いて、Ｐ２端子からの信号の立上りによって起動するように設定してスリープする。
【００９６】
本実施の形態では位置指示器に対する複数の操作情報やＩＤコードなどを返信するが、どの情報を返信するかはタブレットから２ビットのデータとして送信される情報（コマンド）に基づいてＣＰＵ４５は処理するようになっている。即ち、タブレットからのコマンドが［０，０］の場合には可変容量コンデンサ４８によって検出される筆圧情報及びスイッチＳ１，Ｓ２に対する操作情報を、［０，１］の場合にはＲＯＭ内に格納されたＩＤコードを、［１，０］の場合には可変抵抗４６によって検出されるダイアル操作に対する情報を、それぞれ返信する。
【００９７】
タブレットから位置指示器に対してコマンドを送信する技術に関しては特許文献３や特開平８−３０３７４号公報などに開示されている。
【００９８】
＜（ａ）コマンド［０，１］を受信した場合の動作＞
図１２はタブレットからのコマンドとして［０，１］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、位置指示器内に格納された４０ビットのＩＤコードを返信する。
【００９９】
図１２においてａ〜ｊは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。タブレットからは約１０００μｓの長い送信を行う。この長い送信によって、まず時定数の短い方の積分回路４３からの出力信号ｉが立ち上がるが、この時にはＣＰＵ４５は起動しない。
【０１００】
続いて時定数の長い方の積分回路４１からの出力信号ｊが立ち上がる。この信号ｊの立上りによってＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は次回の起動によってタブレットからのコマンドを受信する準備をした後、Ｐ０端子からの信号の立ち上がりエッジで起動するように設定してからスリープする。
【０１０１】
続いて、タブレットからはコマンドの下位ビットに相当する「１」のデータを位置指示器に対して送出するため、約２００μｓの期間の送信を行う。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がるとＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドの第１ビット目を保存する準備をした後、次回の起動がＰ０端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。約２００μｓの送信が終了してＰ０端子からの信号が立ち下がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、Ｐ１端子は図１２に示すようにハイレベルとなっているので、タブレットからのコマンドの第１ビット目を「１」としてＣＰＵ４５は保存する。
【０１０２】
続いて、タブレットからはコマンドの上位ビットに相当する「０」のデータを位置指示器に対して送出するため、約５０μｓの短い送信を行う。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がると、ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドの第２ビット目を保存する準備をした後、次回の起動がＰ０端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。約５０μｓの短い送信が終了してＰ０端子からの信号が立ち下がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、Ｐ１端子は図１２に示すようにローレベルとなっているので、タブレットからのコマンドの第２ビット目を「０」としてＣＰＵ４５は保存する。
【０１０３】
このようにしてＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドを［０，１］として検出したので、以後はコマンドを［０，１］に対応するデータである４０ビットのＩＤコードを順次返信するための準備をして後、次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０４】
タブレットからは位置指示器のＩＤコードの第１ビット目のデータを検出するため、約５０μｓの短い送信が行われる。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、ＩＤコードの第１ビット目の値によって処理が異なる。
【０１０５】
ＩＤコードの第１ビット目が「０」の場合は、ＣＰＵ４５は次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０６】
ＩＤコードの第１ビット目が「１」の場合は、ＣＰＵ４５はＰ３端子をローレベルに設定し、次回の起動がＰ４端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。Ｐ３端子がローレベルになるとコンデンサ３４に蓄えられた電荷が抵抗３５によって放電されるため、所定時間経過した後にＣＰＵ４５のＰ４端子はしきい値レベルＶthに達する。これによってＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５はＰ３端子をハイレベルに戻してから次回の起動がＰ０端子の立上がりエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０７】
続いてタブレットからは位置指示器のＩＤコードの第２ビット目のデータを検出するため、約５０μｓの短い送信を行う。この時も前述したように返信するデータに応じて第１ビット目の時と同様な処理を行う。図１２ではＩＤコードの第１ビット目が「０」、第２ビット目が「１」の場合について動作波形を示している。
【０１０８】
前述したように「１」のデータを返信するためにＰ３端子をローレベルにすると、共振回路１１に発生した信号の正の半サイクルがダイオード５１を介してＣＰＵ４５のＰ３端子に吸収され消滅する。共振回路１１に発生した信号の正の半サイクルが無くなると、共振回路の特性によって負の半サイクルも消滅する。従ってタブレットでは５０μｓの送信の後に信号が検出されなくなるので、返信データが「１」であることが検出される。
【０１０９】
ここで、共振回路を制御する期間は抵抗３５とコンデンサ３４とによる時定数によって決定され、本実施の形態においても第２の実施の形態と同様に７０〜１００μｓ程度とするのが好ましい。
【０１１０】
タブレットからの２ビットのコマンド送信に続いて４０回目の送信が開始されると、同様にしてＩＤコードの最終ビットデータを返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは全てのＩＤデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１１１】
＜（ｂ）コマンド［１，０］を受信した場合の動作＞
図１３はタブレットからのコマンドとして［１，０］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、可変抵抗４６によって検出されるダイアル操作に対する情報を返信する。
【０１１２】
図１３においてａ〜ｋは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。この図において、２ビットのコマンドを受信するまでの動作は前述したコマンド［０，１］を受信した場合の動作と同様である。ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンド［１，０］を保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１１３】
タブレットからのコマンドが［１，０］であったので、タブレットからは続いて約２００μｓの送信が行われるものとする。この２００μｓの送信は前述したようなコマンドとしての「１」を示すものではなく、ＣＰＵ４５がＡＤ変換を行うのに十分な時間として２００μｓの送信期間を設けている。この２００μｓの送信が開始されるとＰ０端子が立上り、ＣＰＵ４５は起動する。続いてＣＰＵ４５はＰ７端子をハイレベルに設定する。続いてＣＰＵ４５はＰ８端子に加えられている電圧値をＡＤ変換する。ＡＤ変換が終了するとＣＰＵ４５はＰ７端子をローレベルに戻す。ＣＰＵ４５はこのＡＤ変換結果をさらにダイアル６２の操作に対応した値として８ビットのデータに変換して保存する。
【０１１４】
ここでの２００μｓの送信を行うのは、ＡＤ変換動作によってコンデンサ１４の両端の電圧が低下するのを抑えるためのものでもあり、この送信は無くても良い。即ち、タブレットからのコマンドが［１，０］であったことが分かった時点で直ちにＡＤ変換を行うようにしても良い。
【０１１５】
ＣＰＵ４５はダイアル６２の操作に対応した８ビットデータを保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１１６】
続いて、タブレットからはダイアル６２の操作に対応した８ビットデータを検出するため、約５０μｓの短い送信を８回繰り返して行う。この時の動作は前述したＩＤコードの返信の場合と全く同様に行われる。
【０１１７】
この８回目の送信が開始されると前記８ビットデータの最終データを返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなくＰ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは８ビットデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１１８】
（ｃ）コマンド［０，０］を受信した場合の動作
図１４はタブレットからのコマンドとして［０，０］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、可変容量コンデンサ４８によって検出される筆圧情報及びスイッチＳ１，Ｓ２に対する操作情報を返信する。
【０１１９】
図１４においてａ〜ｍは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。この図において、２ビットのコマンドを受信するまでの動作は前述した場合と同様である。ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンド［０，０］を保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１２０】
タブレットからのコマンドが［０，０］であったので、タブレットからは続いて約５００μｓの送信が行われるものとする。この５００μｓの送信は可変コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出することにより可変容量コンデンサ４８に加えられる筆圧を以下に説明するようにして検出するためのものである。
【０１２１】
この５００μｓの送信が開始されると、Ｐ０端子の信号が立ち上がるのでＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は内蔵しているカウンター（タイマー）回路をＰ９端子から入力される高周波信号によって動作するように起動する。さらに、ＣＰＵ４５は可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出するために、Ｐ５端子をハイレベルに設定する。ＣＰＵ４５は次回の起動がＰ６端子からの信号の立上りによって行われるように設定してスリープする。ここで、ＣＰＵ４５のカウンター回路はスリープ期間においてもＰ９端子からの高周波信号をカウントすることができるように構成されているものとする。
【０１２２】
可変容量コンデンサ４８の電圧がＰ８端子の閾値電圧Ｖthに達するとＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は直ちに前述したカウンター（タイマー）回路の動作を停止して、カウントされた値を保存する。この値は可変容量コンデンサ４８の値に対応した時間の長さ、即ち筆圧値を示すものである。ＣＰＵ４５はこの値を８ビットで表される筆圧データに変換して保存する。続いてＣＰＵ４５はＰ５端子をローレベルに設定してから、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１２３】
本実施の形態において可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出している期間中もＣＰＵ４５をスリープ状態としているのは消費電流を抑えるためであり、本発明の特徴の一つである。
【０１２４】
ＣＰＵ４５は５０μｓの短い送信を継続して１０回行い、前述した例と同様にして８ビットの筆圧データに続いて２ビットのスイッチデータを返信する動作を行う。図１４では筆圧データが「１，０，１，１，０，０，１，０」でスイッチデータが「１，０」の場合について示している。
【０１２５】
最後のデータを検出するための送信が開始されると、ＣＰＵ４５は最後のデータであるスイッチＳ２の状態を返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは全てのデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１２６】
［第３の実施の形態の拡張］
本実施の形態では１０００μｓの長い送信に続いて２ビットのコマンドを送信するようにしているが、これを逆にしても良い。その場合、ＣＰＵ４５の最初の起動がＰ２端子ではなく、Ｐ１端子からの信号の立上りによってなされるようにしておけば良い。
【０１２７】
また、タブレットからのコマンドは２ビットに限らずもっと長くして返信する情報の種類を増やすこともできる。
【０１２８】
本実施の形態では可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出するために共振回路に発生する信号の波の数をカウントしているが、この技術は特開平７−１７６６７２号公報（ＵＳＰ．５６７９９３０）に開示された技術である。ここでの時間検出を共振回路に発生する信号ではなく、ＣＰＵ４５が発生するクロックによって行っても良い。その場合はこの検出期間中はスリープしないようにすれば良い。
【０１２９】
本実施の形態では、共振回路の信号をオンまたはオフ状態に制御することによって返信する情報は全て「０」または「１」で示される値のみとしているが、共振回路の特性を特定のタイミングに連続的に変えるような構成としても良い。
【０１３０】
本実施の形態では、タブレットからのコマンドの使い方として返信する情報を選択しているのみであるが、特開平８−３０３７４号公報（ＵＳＰ．５６４４１０８）などに開示されたように位置指示器の回転情報を検出するための制御に用いても良い。
【０１３１】
本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（ＵＳＰ．８８９８１３６）の第１の実施の形態や特開平８−３０３７４号公報（ＵＳＰ．５６４４１０８）などに開示されたような構成のものを用いれば良い。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共振特性制御回路を動作させる必要のある期間のみクロック発振回路を起動状態とし、それ以外の期間は停止状態とすることができるため、停止状態の期間の分、消費電力を削減でき、これによってタブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とすることができる。
【０１３３】
また、この際、共振特性制御回路として、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発振回路を含み、予め作成してＲＯＭ内部に書き込まれたプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、位置指示器の機能や返信するデータ量などはプログラムを変更することによって極めて容易に変更することが可能となり、多種の用途に応じた位置指示器を短期間でしかも少ない設計費用で柔軟に対応して製品化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置指示器の基本的な構成を示す図
【図２】本発明の位置指示器の基本的な動作を示す波形図
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図４】第１の実施の形態の動作を示す波形図
【図５】第１の実施の形態における動作を示すフローチャート
【図６】クロック発振回路の具体例を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図８】第２の実施の形態の動作を示す波形図
【図９】第２の実施の形態における動作を示すフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す構成図
【図１１】第３の実施の形態における外観図
【図１２】第３の実施の形態でコマンド［０，１］を受信した場合の動作を示す波形図
【図１３】第３の実施の形態でコマンド［１，０］を受信した場合の動作を示す波形図
【図１４】第３の実施の形態でコマンド［０，０］を受信した場合の動作を示す波形図
【符号の説明】
１１：共振回路、１１ａ：コイル、１１ｂ，２１，２９，３４，５０：コンデンサ、１２：特性可変回路、１３：電源抽出回路、１４：電源用コンデンサ、１５：クロック起動手段、１６：クロック発振回路、１７：共振特性制御回路、１８：起動条件設定手段、２２，Ｓ１〜Ｓ５：スイッチ、２３：検波回路、２４，２６，４２，４４：コンパレータ、２５，４１，４３：積分回路、２７，３１，４５：ＣＰＵ、２８，３２，３５，４７，４９：抵抗、３３：感圧抵抗素子、４６：可変抵抗、４８：可変容量コンデンサ、５１：ダイオード、６１：ペン先、６２：ダイアル、６３：ボタン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導作用を利用して位置指示器の指示位置を検出する装置に用いる位置指示器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、位置指示器に設けた共振回路の特性を、タブレットから間欠的に送信される電磁波に同期したタイミングでスイッチや筆圧などのデータに応じて制御することにより、これらの情報をタブレットに返信する位置指示器が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１８９７１６号公報
【特許文献２】
特開平７−１７５５７２号公報
【特許文献３】
特開平７−２００１３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの位置指示器では、主な制御回路として消費電力の少ないＣ−ＭＯＳ技術によるデジタル回路（ゲートアレイ）が用いることにより、タブレットからの送信パワーのみで動作可能、つまり電池レスの位置指示器を実現していたが、タブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで確実に動作可能とするため、さらなる低消費電力化が望まれていた。
【０００５】
また、前述した位置指示器では、制御回路として用いられるデジタル回路（ゲートアレイ）を、用途に応じてカスタマイズしなければならないという問題点があった。そのため返信する指示器情報の種類やビット数などを容易に変更することができないし、目的に応じた位置指示器を短期間で提供することができないなどの問題点があった。また設計のためのコストが高いという問題点があった。
【０００６】
本発明は、タブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とする技術を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、多種の用途に応じた電池レスの位置指示器を短期間でしかも少ない設計費用で柔軟に対応して製品化することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では前記目的を達成するため、共振回路と、指示器情報に対応して前記共振回路の特性をタブレットから間欠的に送信される電磁波に同期したタイミングにて制御することで前記指示器情報を前記タブレットに送信するための共振特性制御回路と、前記共振特性制御回路を駆動するためのクロック信号を発生させるためのクロック発振回路と、前記クロック発振回路の起動条件を設定するための起動条件設定手段と、前記起動条件設定手段に設定された起動条件に対応した信号が前記共振回路に発生した場合に前記クロック発振回路を起動させるためのクロック起動手段とを備えることで、前記共振特性制御回路は、前記クロック起動手段からの信号に対応して、起動もしくはスリープ状態に設定されることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、共振特性制御回路を動作させる必要のある期間のみクロック発振回路を起動状態とし、それ以外の期間は停止状態とすることができるため、停止状態の期間の分、消費電力を削減でき、これによってタブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とすることができる。
【００１０】
また、この際、共振特性制御回路として、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発振回路を含み、予め作成してＲＯＭ内部に書き込まれたプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、位置指示器の機能や返信するデータ量などはプログラムを変更することによって極めて容易に変更することが可能となる。
【００１１】
図１は本発明の位置指示器の基本構成を示すもので、図中、１１は共振回路、１２は特性可変回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、１５はクロック起動手段、１６はクロック発振回路、１７は共振特性制御回路、１８は起動条件設定手段である。
【００１２】
共振回路１１は、コイル１１ａ及びコンデンサ１１ｂからなり、タブレット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。特性可変回路１２は、共振特性制御回路１７からの制御に従って共振回路１１の特性、例えば共振周波数や損失などを変更する。電源抽出回路１３は、共振回路１１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１４に蓄え、各回路に電源を供給する。
【００１３】
クロック起動手段１５は、起動条件設定手段１８から、どのような信号が共振回路に発生した時にクロック発振回路１６を起動するかを指定する起動条件が設定された時にクロック発振回路１６の動作を停止させ、当該起動条件に指定された信号が共振回路１１に発生した時にクロック発振回路１６の動作を起動する発振制御信号を生成する。
【００１４】
クロック発振回路１６は、共振特性制御回路１５を駆動するためのクロック信号を発生するもので、その動作はクロック起動手段１５からの発振制御信号に応じてオン・オフ制御されるようになっている。
【００１５】
共振特性制御回路１７は、クロック発振回路１６から供給されるクロック信号によって動作し、タブレットから間欠的に送信される電磁波の少なくとも１部に同期したタイミングに共振回路１１の特性を指示器情報に応じて制御する、ここでは特性可変回路１２を動作させる特性制御信号を指示器情報に応じてハイレベル又はローレベルに切り替え設定するとともに、該動作の終了を起動条件設定手段１８に通知する。
【００１６】
起動条件設定手段１８は、共振特性制御回路１７の動作の終了時に起動条件をクロック起動手段１５に設定する。
【００１７】
なお、特性可変回路１２としては、アナログスイッチを介して小容量のコンデンサを接続するようにして共振回路１１からタブレットに返信する信号周波数を僅かに変えるようにしても良いし、アナログスイッチを介して抵抗を接続するようにして共振回路１１からタブレットに返信する信号のレベルを変えるようにしても良いし、また、可変容量コンデンサや可変抵抗などを用いて周波数や信号レベルを連続的に変えるようにしても良い。
【００１８】
図２は、図１に示した基本構成における動作を示した波形図である。
【００１９】
ここで、クロック起動手段１５は、タブレットから間欠的に送信される電磁波ａによって共振回路１１に発生する信号ｂを検波して送信タイミングに同期した信号ｂ’を生成する回路（例えば、検波回路及びコンパレータ）を含み、起動条件にこの信号ｂ’の立上りを検出した時にクロック発振回路１６を起動することが指定されているとすると、クロック起動手段１５から出力される発振制御信号ｃは前記信号ｂ’の立上りに同期してオン状態となり、クロック発振回路１６を起動する。
【００２０】
クロック発振回路１６が起動してクロック信号ｄを発生させると、共振特性制御回路１７が動作を開始し、特性可変回路１２を制御する特性制御信号ｅを指示器情報に応じて設定する。該設定動作終了後、共振特性制御回路１７はこれを起動条件設定手段１８に通知し、起動条件設定手段１８は前記同様の起動条件をクロック起動手段１５に設定するため、クロック起動手段１５からの発振制御信号ｃはオフ状態となり、クロック発振回路１６は動作を停止する。
【００２１】
クロック発振回路１６が動作を停止すると共振特性制御回路１７も動作を停止し、電源用コンデンサ１４から消費される電流は極めて少なくなる。
【００２２】
なお、共振特性制御回路１７は動作を停止している期間中も特性制御信号ｅのレベルを保持する機能を有するものとする。
【００２３】
このように本発明によれば、共振特性制御回路１７の動作する期間を僅かにすることができ、消費電流の平均値を非常に少なく抑えることができるので、タブレットからの送信パワーが少なくても位置指示器を電池レスとすることが可能となる。また、共振特性制御回路としてマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、ＣＰＵ内に書き込むプログラムを変更することで容易に位置指示器の機能を変更することが可能となる。
【００２４】
ここで、クロック発振回路としてコンデンサの充放電動作に基づくクロック発振回路を備え、該充放電動作を前記クロック起動手段により起動または停止状態に制御するようにしても良い。
【００２５】
また、タブレットからの電磁波が間欠的に送信される際の送信回数をカウントする送信回数カウント手段を設け、該送信回数カウント手段によりカウントされた値が所定値となった際に指示器情報中の特定の情報に応じて前記共振回路の特性を制御するようにしても良い。
【００２６】
また、共振特性制御手段により制御する期間を設定するための時定数回路を設け、該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いるようにしても良い。
【００２７】
この際、タブレットから少なくとも２種類の継続時間をもって間欠的に放射される電磁波を受信して、第１の継続時間をもって送信される電磁波を受信した時を起点として前記電磁波が第２の継続時間をもって繰り返し送信される回数をカウントするようにしても良い。
【００２８】
また、位置指示器に対する制御情報を含み少なくとも２種類の継続時間をもってタブレットから間欠的に送信される電磁波を受信して、該電磁波の送信継続時間を検出する送信継続時間検出手段と、該検出した送信継続時間もしくはその組み合わせによってタブレットより送出された前記制御情報を抽出する制御情報抽出手段とを設け、該抽出された制御情報に基づく所定の指示器情報に応じて共振回路の特性を制御するようにしても良い。
【００２９】
ここで、送信継続時間検出手段として所定の時定数を持つ積分回路とコンパレータとからなる送信継続時間識別手段を用いることができる。
【００３０】
また、連続量で表される操作に対応した情報を検出する連続量検出手段と、該検出された連続量をデジタル値に変換するＡＤ変換手段とを設け、デジタル値に変換された該連続量に応じて前記共振回蹄の特性を順次制御するようにしても良い。
【００３１】
この際、前記連続量検出手段が、特性が連続時に変化する素子を含む時定数回路を含み、該時定数によって決定される期間中に共振回路に発生する信号の波の数をカウントすることにより前記連続量を検出するとともに、該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いるようにしても良い。
【００３２】
さらにまた、共振回路に発生する信号より電源を抽出する電源抽出回路を設けても良い。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
［第１の実施の形態の構成］
図３は本発明の位置指示器の第１の実施の形態の構成を示すもので、図中、図１と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２１，２９はコンデンサ、２２はスイッチ、２３は検波回路、２４，２６はコンパレータ、２５は積分回路、２７はＣＰＵ、２８は抵抗である。
【００３４】
コンデンサ２１はコンデンサ１１ｂと比べて容量の非常に小さいもので、スイッチ２２を介してコンデンサ１１ｂの両端に接続され、該スイッチ２２のオン・オフによって共振回路２０の共振周波数を僅かに変化させるようになっている。
【００３５】
検波回路２３及びコンパレータ２４は、タブレットから間欠的に送信される電磁波の送信タイミングに応じた信号をＣＰＵ２７に供給する。積分回路２５及びコンパレータ２６は、タブレットから送信される電磁波の継続時間が一定以上になった場合に信号を発生してＣＰＵ２７に供給する。
【００３６】
ＣＰＵ２７はＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発生回路を備えた周知のマイクロプロセッサであり、ここでは外部に接続された抵抗２８及びコンデンサ２９の時定数で決まる周波数のクロックを発生するタイプのものを用いている。
【００３７】
一般に、ＣＰＵ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３に示すようにＣＰＵ２７に設けられた入出力端子のうち８本を用いている。
【００３８】
即ち、Ｐ０端子は入力端子として設定してコンパレータ２４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コンパレータ２８からの信号を供給している。Ｐ２端子は出力端子として設定してスイッチ２２へ接続し、これをオンまたはオフ状態に制御する。Ｐ３〜Ｐ７の各端子は入力端子として設定してスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態を検出する。なお、ＣＰＵ２７がＰ３〜Ｐ７端子の状態を読む時にはプログラムによってこれらの端子を一時的にプルアップ（内部で抵抗を介して電源電圧に接続）状態としてから読み取る必要がある。
【００３９】
ここで、コンデンサ２１及びスイッチ２２が図１における特性可変回路を構成し、検波回路２３、コンパレータ２４，２６及び積分回路２５とともにＣＰＵ２７における制御が図１におけるクロック起動手段を構成し、抵抗２８及びコンデンサ２９とともにＣＰＵ２７内部のクロック発生回路が図１におけるクロック発振回路を構成し、ＣＰＵ２７における制御が図１における共振特性制御回路及び起動条件設定手段を構成する。
【００４０】
［第１の実施の形態の動作］
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４は本発明による第１の実施の形態の動作を示すもので、図４においてａ〜ｇは図３において同一記号で示した部分の各信号波形である。
【００４１】
位置指示器内に設けられたスイッチＳ１〜Ｓ５に対する操作状態を検出するためタブレットからは従来通り、図４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程度の長い送信の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信及び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。この長い送信に続く５回の短い送受信においてスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態をタブレット側で検出する。
【００４２】
図５は本実施の形態におけるＣＰＵ２７の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。
【００４３】
図３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１１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ１４が充電され、一定以上の電圧に適するとＣＰＵ２７は動作を開始する。まず、ＣＰＵ２７はＰ２端子をローレベル出力に設定して、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ７の各端子を入力に設定する（ＳＴＥＰ１）。
【００４４】
続いてＣＰＵ２７はＰ１端子からの信号の立上りエッジによって動作を起動するように設定して（ＳＴＥＰ２）おいてからスリープする（ＳＴＥＰ３）。このスリープ状態では図３のクロック信号ｄは変化せず、電源用コンデンサ１４から流出する電流は非常に少なくなっている。この点は本発明の特徴の一つである。
【００４５】
次いで、図４に示すようにタブレットから５００μｓ程度の長い送信が行われ、その間にＣＰＵ２７のＰ１端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ４）と、ＣＰＵ２７は動作を開始する（ＳＴＥＰ５）。
【００４６】
ＣＰＵ２７はまずＰ３〜Ｐ７端子をプルアップ状態にしてスイッチＳ１〜Ｓ５の操作状態を検出し、保存する（ＳＴＥＰ６）。なお、Ｓ１〜Ｓ５の検出が終わると、ＣＰＵ２７は消費電流を抑えるためＰ３〜Ｐ７端子をプルアップを解除する。
【００４７】
続いてＣＰＵ２７は受信回数ｎを初期化（ｎ＝１）する（ＳＴＥＰ７）とともに、Ｐ０端子からの信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定しておく（ＳＴＥＰ８）。続いてＣＰＵ２７は発振を停止してスリープ状態とする（ＳＴＥＰ９）。
【００４８】
次に、図４に示すようにタブレットから５０μｓ程度の短い送信（第１回目）が行われる。
【００４９】
この短い送信によってＣＰＵ２７のＰ０端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ１０）と、ＣＰＵ２７は動作を開始し（ＳＴＥＰ１１）、既に検出されているスイッチＳ１端子の状態に応じてＰ２端子を制御する（ＳＴＥＰ１２）。
【００５０】
例えば、スイッチＳ１がオンだった場合にはＰ２端子がハイレベルとなり、制御用スイッチ２２がオン状態となり、共振回路２０の共振周波数は通常よりも僅かに低くなる。この周波数の変化はタブレット側でスイッチの操作状態として従来通り検出される。
【００５１】
続いて、受信回数ｎに１を加算する（ＳＴＥＰ１３）とともに、前記同様にＰ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８，９）。
【００５２】
次いで、タブレットからの２回目の短い送信が行われると、同様にしてＣＰＵ２７は動作を開始し、スイッチＳ２の検出結果に応じてＰ２端子をハイレベルまたはローレベルに制御した後、Ｐ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする。
【００５３】
このようにして長い送信に続く５回目の短い送信までにスイッチＳ１〜Ｓ５の操作に応じた情報がタブレットに返信される（ＳＴＥＰ８〜１３）。
【００５４】
続いて、タブレットから６回目の短い送信が行われ、ＣＰＵ２７が動作を開始する（ＳＴＥＰ１４）と、今度はＰ２端子をローレベル状態に設定し（ＳＴＥＰ１５）、さらに次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ１端子の立上りによって行われるように設定してからスリープするように処理を行う（ＳＴＥＰ２，３）。
【００５５】
これは全ての操作情報の返信が一通り完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ２７は動作をする必要が無いためである。このような動作は本発明の特徴の一つである。
【００５６】
［第１の実施の形態の拡張］
図４ではスイッチＳ１、Ｓ４及びＳ５が操作されている様子を示している。本実施の形態に用いるタブレットとしては位置指示器の共振周波数の変化を信号位相の変化として検出する構成のものを用いれば良く、例えば特許文献１や特開平８−１７１４４８号公報の第２の実施の形態に開示されたような構成のものを用いれば良い。
【００５７】
本実施の形態ではＣＰＵの起動及び停止を素早く行うため、図３において抵抗２８とコンデンサ２９による充放電動作による発振回路を用いている。このような発振回路の具体例としては、例えば図６に示すような構成のものがある。
【００５８】
本実施の形態ではＳ１〜Ｓ５に示す５個のスイッチの操作に応じた情報を返信する例を示しているが、５個に限定されるもので無く、また、スイッチ以外の情報、例えば指示器固有のＩＤコードなどをＲＯＭ内に格納しておいて、それを順次返信するようにしても良いし、ＩＤコードとスイッチ情報を続けて返信するようにしても良い。
【００５９】
［第２の実施の形態］
［第２の実施の形態の構成］
図７は本発明の位置指示器の第２の実施の形態、ここでは位置指示器に対する操作に応じた連続量を検出して返信する例に示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２２はスイッチ、２３は検波回路、２４，２６はコンパレータ、２５は積分回路、２８，３２，３５は抵抗、２９，３４はコンデンサ、３１はＣＰＵ、３３は感圧抵抗素子である。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、第１の実施の形態のＣＰＵと異なり、ＡＤ変換機能を備えている。ＣＰＵ３１のＡＤ端子には抵抗３２と感圧抵抗素子３３によって分圧された電圧が発生し、ＣＰＵ３１はＡＤ端子の電圧を検出することによって、さらにそれを感圧抵抗素子３３の抵抗値に応じた値、例えばペンの筆圧レベルなどに変換することができるようになっている。
【００６１】
また、本実施の形態ではスイッチ２２の制御によって共振回路１１の動作を一定期間停止するようにして情報をタブレットに返信している。そのため、本実施の形態ではスイッチ２２をオンする期間を一定に設定するためにコンデンサ３４と抵抗３５による積分回路（時定数回路）を設けている。
【００６２】
ここで、スイッチ２２が図１における特性可変回路を構成し、検波回路２３、コンパレータ２４，２６及び積分回路２５とともにＣＰＵ３１における制御が図１におけるクロック起動手段を構成し、抵抗２８及びコンデンサ２９とともにＣＰＵ３１内部のクロック発生回路が図１におけるクロック発振回路を構成し、ＣＰＵ３１における制御が図１における共振特性制御回路及び起動条件設定手段を構成する。
【００６３】
［第２の実施の形態の動作］
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８は本発明による第２の実施の形態の動作を示すもので、図８においてａ〜ｈは図７において同一記号で示した部分の各信号波形であり、これらの端子の動作概要は第１の実施の形態と同様である。但し、信号波形ｈはコンデンサ３４の両端の電圧変化を示すものであり、この信号がＣＰＵ３１のＰ３端子に供給されている。
【００６４】
操作に応じて感圧抵抗素子３３に加えられる圧力をタブレット側で検出するため、タブレットからは第１の実施の形態と同様に図８のａに示すようなタイミングで電磁波が送信される。
【００６５】
即ち、５００μｓ程度の長い送信の後、１００μｓ程度の送信停止期間をおいて、５０μｓ程度の短い送信及び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。この長い送信に続く８回の短い送受信によって感圧抵抗素子３３に加えられた圧力を８ビットの値（Ｄ０〜Ｄ７）に変換してタブレットに返信している。
【００６６】
図９は本実施の形態におけるＣＰＵ３１の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。
【００６７】
図７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１１に信号が発生する。この信号により電源用コンデンサ１４が充電され、一定以上の電圧に達するとＣＰＵ３１は動作を開始する。まず、ＣＰＵ３１はＰ２端子をローレベル出力に設定し、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ３の各端子を入力に設定する（ＳＴＥＰ１）。
【００６８】
続いてＣＰＵ３１はＰ１端子からの信号の立上りエッジによって動作を起動するように設定して（ＳＴＥＰ２）おいてからスリープする（ＳＴＥＰ３）。このスリープ状態では図７のクロック信号ｄは変化せず、電源用コンデンサ１４から流出する電流は非常に少なくなっている。
【００６９】
次いで、図８に示すようにタブレットから５００μｓ程度の長い送信が行われ、その間にＣＰＵ３１のＰ１端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ４）と、ＣＰＵ３１は動作を開始する（ＳＴＥＰ５）。
【００７０】
ＣＰＵ３１はまずＡＤ端子に加えられた電圧をＡＤ変換する。このＡＤ変換された値はＣＰＵ３１によって予め決めておいた数値計算または変換テーブルなどによって８ビットのＡＤ値（Ｄ０〜Ｄ７）に変換して保存しておく（ＳＴＥＰ６）。
【００７１】
続いてＣＰＵ３１は受信回数ｎを初期化（ｎ＝０）する（ＳＴＥＰ７）とともに、Ｐ０端子からの信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定しておく（ＳＴＥＰ８）。続いてＣＰＵ３１は発振を停止してスリープ状態とする（ＳＴＥＰ９）。
【００７２】
次に、図８に示すようにタブレットから５０μｓ程度の短い送信（第１回目）が行われる。
【００７３】
この短い送信によってＣＰＵ３１のＰ０端子がハイレベルに変化する（ＳＴＥＰ１０）と、ＣＰＵ３１は動作を開始し（ＳＴＥＰ１１）、既に求められた８ビットデータのうちＤ０の値によって処理を変える（ＳＴＥＰ１２）。
【００７４】
Ｄ０の値が「０」なら受信回数ｎに１を加算する（ＳＴＥＰ１３）とともに、ＳＴＥＰ８に戻って、Ｐ０端子からの次回の信号の立上りによってスリープ状態から起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８、９）。Ｄ０の値が「１」ならＳＴＥＰ８に戻る前に以下のようなＳＴＥＰ２１〜２６の処理を行う。
【００７５】
まず、Ｐ３端子からの信号の立上りによって起動できるように設定しておき（ＳＴＥＰ２１）、続いてＰ２端子をハイレベルに設定して（ＳＴＥＰ２２）からスリープする（ＳＴＥＰ２３）。ここで、Ｐ２端子をハイレベルとすると制御用スイッチ２２がオン状態となり、共振回路１１はショートされるのでタブレットでは信号が検出されなくなる。Ｐ２端子がハイレベルに変化するとコンデンサ３４は時間とともに充電され、一定時間が経過するとその電圧はＣＰＵ３１のＰ３端子の閾値レベルＶthに適する。このＰ３端子の立上りによってＣＰＵ３１は動作を開始する（ＳＴＥＰ２４，２５）。ＣＰＵ３２はＰ２端子をローレベルに戻して（ＳＴＥＰ２６）、Ｄ０が「１」の場合の処理を終了する。この点は本発明の特徴の一つである。
【００７６】
ここで、スイッチ２２がオンとなる期間は抵抗３５とコンデンサ３４との時定数によって決定され、本実施の形態では７０〜１００μｓ程度としている。これはタブレットからの送信が開始される前にスイッチ２２の制御を終了することが好ましいためである。
【００７７】
長い送信の後の第１回目の送信によってＤ０の値を返信する処理が終了したので、次は第２回目の送信によってＤ１の値を返信するための準備を行う。即ち、Ｐ０端子の立上りによって起動できるように設定してから再びスリープ状態とする（ＳＴＥＰ８，９）。
【００７８】
タブレットからの２回目の短い送信が行われると、同様にしてＣＰＵ３１は動作を開始して前述したような動作を繰り返し、Ｄ１の値に応じてスイッチ２２を制御する。
【００７９】
このようにして長い送信に続く８回目の短い送信までにデータＤ０〜Ｄ７の値がタブレットに返信される（ＳＴＥＰ８〜１４）。
【００８０】
タブレットからの８回目の短い送信によってＤ７の値を返信する処理が終わると、今度は次回の起動がＰ０端子ではなくＰ１端子の立上りによって行われるように設定してからスリープするように処理を行う（ＳＴＥＰ２，３）。
【００８１】
これは全ての操作情報の返信が一通り完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ３１は動作をする必要が無いためである。この点は本発明の特徴の一つである。
【００８２】
［第２の実施の形態の拡張］
図８では返信するデータが上位から「１，０，０，０，１，１，０，１」であった場合について示しており、その返信は下位（Ｄ０）側から行っているが、これを上位側から返信するようにしても良い。
【００８３】
本実施の形態では連続量の検出を感圧抵抗素子によって行っているが、他のセンサーを用いても良い。
【００８４】
本実施の形態では返信するデータを感圧抵抗素子によって検出された値のみとしているが、スイッチなどを設けてその値を合わせて返信するようにしても良いし、ＩＤコードなどを合わせて返信するようにしても良い。
【００８５】
本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。
【００８６】
［第３の実施の形態］
［第３の実施の形態の構成］
図１０は本発明の位置指示器の第３の実施の形態、ここではタブレットからの情報によって返信するデータを選択することができる例を示すもので、図中、図７と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は共振回路、１３は電源抽出回路、１４は電源用コンデンサ、２３は検波回路、２４，４２，４４はコンパレータ、４１，４３は積分回路、２８，３５，４７，４９は抵抗、２９，３４，５０はコンデンサ、４５はＣＰＵ、４６は可変抵抗、４８は可変容量コンデンサ、５１はダイオードである。
【００８７】
図１１は本実施の形態の位置指示器の外観を示すもので、６１は筆圧を感知するペン先、６２は連続的に回転量を調節することのできるダイアルで例えば線の太さや色の濃さなどを調節したい場合などに用いる。６３はボタンである。
【００８８】
以下、図１０における本実施の形態固有の構成について説明する。
【００８９】
積分回路４１の時定数は積分回路４３の時定数と比べて十分大きく設定されている。この積分回路４３はコンパレータ２４からの信号が立ち下がる際にも少しの時定数を持っており、コンパレータ４４からの信号はコンパレータ２４の出力の立下りよりも少し送れて立ち下がるようになっている。これは後述するようにＣＰＵ４５のＰ０端子の立下りエッジで起動した時にＰ１端子の値を見ることによってタブレットからの送信継続時間を判定するためである。
【００９０】
ＣＰＵ４５の特徴としては、２種類の可変素子とスイッチが接続されており、これらに対する操作を検出できることである。また、ＣＰＵ４５が持つＲＯＭの特定領域には位置指示器固有のＩＤコードが格納されており、これをタブレットに返信することができる。このＩＤコードは位置指示器の種類や機能を示す固定の値としても良いし、位置指示器１本１本に固有の値を割り当てても良い。
【００９１】
図１０において、可変抵抗４６は回転式のものであり、図１１のダイアル６２の操作に応じて抵抗値が変わるようになっている。この可変抵抗４６と抵抗４７との分圧によって発生する電圧がＣＰＵ４５のＡＤ変換端子（Ｐ８）に加えられ、ＣＰＵ４５はこれをデジタル値に変換する。
【００９２】
また、可変容量コンデンサ４８は筆圧によって容量が変化するものであり、図１１のペン先６１に加えられる筆圧量に応じて静電容量が変化する周知のものである。この可変容量コンデンサはＣＰＵ４５のＰ６端子に接続され、Ｐ６端子とＰ５端子間には抵抗４９が接続されている。これらの可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とは時定数回路を構成している。
【００９３】
共振回路１１からはコンデンサ５０を介してタブレットから送信される周波数と同一周波数の信号がＣＰＵ４５のＰ９端子に供給されている。ＣＰＵ４５内に設けられたカウンター（タイマー）回路は可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる時定数に対応した期間だけＰ９端子から入力される信号の回数をカウントすることによって可変容量コンデンサ４８に加えられた筆圧に対応する値を検出する。これらは特開平７−１７８５７２号公報やＵＳＰ．５６７９９３０などに開示された技術である。
【００９４】
［第３の実施の形態の動作］
以上のように構成した第３の実施の形態の動作について説明する。
【００９５】
図１０の位置指示器がタブレット上に置かれてコンデンサ１４の電圧が規定値に達するとＣＰＵ４５は動作を開始する。ＣＰＵ４５はまず初期設定として次のような処理を行う。Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１の各端子を入力に設定する。また、Ｐ３端子をハイレベル出力に、Ｐ５，Ｐ７をローレベル出力に設定する。続いて、Ｐ２端子からの信号の立上りによって起動するように設定してスリープする。
【００９６】
本実施の形態では位置指示器に対する複数の操作情報やＩＤコードなどを返信するが、どの情報を返信するかはタブレットから２ビットのデータとして送信される情報（コマンド）に基づいてＣＰＵ４５は処理するようになっている。即ち、タブレットからのコマンドが［０，０］の場合には可変容量コンデンサ４８によって検出される筆圧情報及びスイッチＳ１，Ｓ２に対する操作情報を、［０，１］の場合にはＲＯＭ内に格納されたＩＤコードを、［１，０］の場合には可変抵抗４６によって検出されるダイアル操作に対する情報を、それぞれ返信する。
【００９７】
タブレットから位置指示器に対してコマンドを送信する技術に関しては特許文献３や特開平８−３０３７４号公報などに開示されている。
【００９８】
＜（ａ）コマンド［０，１］を受信した場合の動作＞
図１２はタブレットからのコマンドとして［０，１］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、位置指示器内に格納された４０ビットのＩＤコードを返信する。
【００９９】
図１２においてａ〜ｊは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。タブレットからは約１０００μｓの長い送信を行う。この長い送信によって、まず時定数の短い方の積分回路４３からの出力信号ｉが立ち上がるが、この時にはＣＰＵ４５は起動しない。
【０１００】
続いて時定数の長い方の積分回路４１からの出力信号ｊが立ち上がる。この信号ｊの立上りによってＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は次回の起動によってタブレットからのコマンドを受信する準備をした後、Ｐ０端子からの信号の立ち上がりエッジで起動するように設定してからスリープする。
【０１０１】
続いて、タブレットからはコマンドの下位ビットに相当する「１」のデータを位置指示器に対して送出するため、約２００μｓの期間の送信を行う。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がるとＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドの第１ビット目を保存する準備をした後、次回の起動がＰ０端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。約２００μｓの送信が終了してＰ０端子からの信号が立ち下がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、Ｐ１端子は図１２に示すようにハイレベルとなっているので、タブレットからのコマンドの第１ビット目を「１」としてＣＰＵ４５は保存する。
【０１０２】
続いて、タブレットからはコマンドの上位ビットに相当する「０」のデータを位置指示器に対して送出するため、約５０μｓの短い送信を行う。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がると、ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドの第２ビット目を保存する準備をした後、次回の起動がＰ０端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。約５０μｓの短い送信が終了してＰ０端子からの信号が立ち下がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、Ｐ１端子は図１２に示すようにローレベルとなっているので、タブレットからのコマンドの第２ビット目を「０」としてＣＰＵ４５は保存する。
【０１０３】
このようにしてＣＰＵ４５はタブレットからのコマンドを［０，１］として検出したので、以後はコマンドを［０，１］に対応するデータである４０ビットのＩＤコードを順次返信するための準備をして後、次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０４】
タブレットからは位置指示器のＩＤコードの第１ビット目のデータを検出するため、約５０μｓの短い送信が行われる。この送信によってＣＰＵ４５のＰ０端子が立ち上がるとＣＰＵ４５は起動する。この時、ＩＤコードの第１ビット目の値によって処理が異なる。
【０１０５】
ＩＤコードの第１ビット目が「０」の場合は、ＣＰＵ４５は次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０６】
ＩＤコードの第１ビット目が「１」の場合は、ＣＰＵ４５はＰ３端子をローレベルに設定し、次回の起動がＰ４端子の立下りエッジによって行われるように設定してからスリープする。Ｐ３端子がローレベルになるとコンデンサ３４に蓄えられた電荷が抵抗３５によって放電されるため、所定時間経過した後にＣＰＵ４５のＰ４端子はしきい値レベルＶthに達する。これによってＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５はＰ３端子をハイレベルに戻してから次回の起動がＰ０端子の立上がりエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１０７】
続いてタブレットからは位置指示器のＩＤコードの第２ビット目のデータを検出するため、約５０μｓの短い送信を行う。この時も前述したように返信するデータに応じて第１ビット目の時と同様な処理を行う。図１２ではＩＤコードの第１ビット目が「０」、第２ビット目が「１」の場合について動作波形を示している。
【０１０８】
前述したように「１」のデータを返信するためにＰ３端子をローレベルにすると、共振回路１１に発生した信号の正の半サイクルがダイオード５１を介してＣＰＵ４５のＰ３端子に吸収され消滅する。共振回路１１に発生した信号の正の半サイクルが無くなると、共振回路の特性によって負の半サイクルも消滅する。従ってタブレットでは５０μｓの送信の後に信号が検出されなくなるので、返信データが「１」であることが検出される。
【０１０９】
ここで、共振回路を制御する期間は抵抗３５とコンデンサ３４とによる時定数によって決定され、本実施の形態においても第２の実施の形態と同様に７０〜１００μｓ程度とするのが好ましい。
【０１１０】
タブレットからの２ビットのコマンド送信に続いて４０回目の送信が開始されると、同様にしてＩＤコードの最終ビットデータを返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは全てのＩＤデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１１１】
＜（ｂ）コマンド［１，０］を受信した場合の動作＞
図１３はタブレットからのコマンドとして［１，０］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、可変抵抗４６によって検出されるダイアル操作に対する情報を返信する。
【０１１２】
図１３においてａ〜ｋは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。この図において、２ビットのコマンドを受信するまでの動作は前述したコマンド［０，１］を受信した場合の動作と同様である。ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンド［１，０］を保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１１３】
タブレットからのコマンドが［１，０］であったので、タブレットからは続いて約２００μｓの送信が行われるものとする。この２００μｓの送信は前述したようなコマンドとしての「１」を示すものではなく、ＣＰＵ４５がＡＤ変換を行うのに十分な時間として２００μｓの送信期間を設けている。この２００μｓの送信が開始されるとＰ０端子が立上り、ＣＰＵ４５は起動する。続いてＣＰＵ４５はＰ７端子をハイレベルに設定する。続いてＣＰＵ４５はＰ８端子に加えられている電圧値をＡＤ変換する。ＡＤ変換が終了するとＣＰＵ４５はＰ７端子をローレベルに戻す。ＣＰＵ４５はこのＡＤ変換結果をさらにダイアル６２の操作に対応した値として８ビットのデータに変換して保存する。
【０１１４】
ここでの２００μｓの送信を行うのは、ＡＤ変換動作によってコンデンサ１４の両端の電圧が低下するのを抑えるためのものでもあり、この送信は無くても良い。即ち、タブレットからのコマンドが［１，０］であったことが分かった時点で直ちにＡＤ変換を行うようにしても良い。
【０１１５】
ＣＰＵ４５はダイアル６２の操作に対応した８ビットデータを保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りエッジによって行われるように設定してからスリープする。
【０１１６】
続いて、タブレットからはダイアル６２の操作に対応した８ビットデータを検出するため、約５０μｓの短い送信を８回繰り返して行う。この時の動作は前述したＩＤコードの返信の場合と全く同様に行われる。
【０１１７】
この８回目の送信が開始されると前記８ビットデータの最終データを返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなくＰ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは８ビットデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１１８】
（ｃ）コマンド［０，０］を受信した場合の動作
図１４はタブレットからのコマンドとして［０，０］の２ビットデータを受信した場合の動作を示したもので、可変容量コンデンサ４８によって検出される筆圧情報及びスイッチＳ１，Ｓ２に対する操作情報を返信する。
【０１１９】
図１４においてａ〜ｍは図１０において同一記号で示した部分の各信号波形である。この図において、２ビットのコマンドを受信するまでの動作は前述した場合と同様である。ＣＰＵ４５はタブレットからのコマンド［０，０］を保存すると、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１２０】
タブレットからのコマンドが［０，０］であったので、タブレットからは続いて約５００μｓの送信が行われるものとする。この５００μｓの送信は可変コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出することにより可変容量コンデンサ４８に加えられる筆圧を以下に説明するようにして検出するためのものである。
【０１２１】
この５００μｓの送信が開始されると、Ｐ０端子の信号が立ち上がるのでＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は内蔵しているカウンター（タイマー）回路をＰ９端子から入力される高周波信号によって動作するように起動する。さらに、ＣＰＵ４５は可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出するために、Ｐ５端子をハイレベルに設定する。ＣＰＵ４５は次回の起動がＰ６端子からの信号の立上りによって行われるように設定してスリープする。ここで、ＣＰＵ４５のカウンター回路はスリープ期間においてもＰ９端子からの高周波信号をカウントすることができるように構成されているものとする。
【０１２２】
可変容量コンデンサ４８の電圧がＰ８端子の閾値電圧Ｖthに達するとＣＰＵ４５は起動する。ＣＰＵ４５は直ちに前述したカウンター（タイマー）回路の動作を停止して、カウントされた値を保存する。この値は可変容量コンデンサ４８の値に対応した時間の長さ、即ち筆圧値を示すものである。ＣＰＵ４５はこの値を８ビットで表される筆圧データに変換して保存する。続いてＣＰＵ４５はＰ５端子をローレベルに設定してから、次回の起動がＰ０端子の立上りによって行われるように設定してスリープする。
【０１２３】
本実施の形態において可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出している期間中もＣＰＵ４５をスリープ状態としているのは消費電流を抑えるためであり、本発明の特徴の一つである。
【０１２４】
ＣＰＵ４５は５０μｓの短い送信を継続して１０回行い、前述した例と同様にして８ビットの筆圧データに続いて２ビットのスイッチデータを返信する動作を行う。図１４では筆圧データが「１，０，１，１，０，０，１，０」でスイッチデータが「１，０」の場合について示している。
【０１２５】
最後のデータを検出するための送信が開始されると、ＣＰＵ４５は最後のデータであるスイッチＳ２の状態を返信するが、この時は次回の起動がＰ０端子ではなく、Ｐ２端子の立上りによって行われるように設定してからスリープする。これは全てのデータの返信が完了したためで、それ以後はタブレットにおいて位置指示器の座標検出のための送受信が続けて行われるが、ＣＰＵ４５は動作をする必要が無いためである。
【０１２６】
［第３の実施の形態の拡張］
本実施の形態では１０００μｓの長い送信に続いて２ビットのコマンドを送信するようにしているが、これを逆にしても良い。その場合、ＣＰＵ４５の最初の起動がＰ２端子ではなく、Ｐ１端子からの信号の立上りによってなされるようにしておけば良い。
【０１２７】
また、タブレットからのコマンドは２ビットに限らずもっと長くして返信する情報の種類を増やすこともできる。
【０１２８】
本実施の形態では可変容量コンデンサ４８と抵抗４９とによる充電時間を検出するために共振回路に発生する信号の波の数をカウントしているが、この技術は特開平７−１７６６７２号公報（ＵＳＰ．５６７９９３０）に開示された技術である。ここでの時間検出を共振回路に発生する信号ではなく、ＣＰＵ４５が発生するクロックによって行っても良い。その場合はこの検出期間中はスリープしないようにすれば良い。
【０１２９】
本実施の形態では、共振回路の信号をオンまたはオフ状態に制御することによって返信する情報は全て「０」または「１」で示される値のみとしているが、共振回路の特性を特定のタイミングに連続的に変えるような構成としても良い。
【０１３０】
本実施の形態では、タブレットからのコマンドの使い方として返信する情報を選択しているのみであるが、特開平８−３０３７４号公報（ＵＳＰ．５６４４１０８）などに開示されたように位置指示器の回転情報を検出するための制御に用いても良い。
【０１３１】
本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（ＵＳＰ．８８９８１３６）の第１の実施の形態や特開平８−３０３７４号公報（ＵＳＰ．５６４４１０８）などに開示されたような構成のものを用いれば良い。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共振特性制御回路を動作させる必要のある期間のみクロック発振回路を起動状態とし、それ以外の期間は停止状態とすることができるため、停止状態の期間の分、消費電力を削減でき、これによってタブレットからの送信パワーを少なくしても電池レスのままで動作可能とすることができる。
【０１３３】
また、この際、共振特性制御回路として、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びクロック発振回路を含み、予め作成してＲＯＭ内部に書き込まれたプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いれば、位置指示器の機能や返信するデータ量などはプログラムを変更することによって極めて容易に変更することが可能となり、多種の用途に応じた位置指示器を短期間でしかも少ない設計費用で柔軟に対応して製品化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置指示器の基本的な構成を示す図
【図２】本発明の位置指示器の基本的な動作を示す波形図
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図４】第１の実施の形態の動作を示す波形図
【図５】第１の実施の形態における動作を示すフローチャート
【図６】クロック発振回路の具体例を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図８】第２の実施の形態の動作を示す波形図
【図９】第２の実施の形態における動作を示すフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す構成図
【図１１】第３の実施の形態における外観図
【図１２】第３の実施の形態でコマンド［０，１］を受信した場合の動作を示す波形図
【図１３】第３の実施の形態でコマンド［１，０］を受信した場合の動作を示す波形図
【図１４】第３の実施の形態でコマンド［０，０］を受信した場合の動作を示す波形図
【符号の説明】
１１：共振回路、１１ａ：コイル、１１ｂ，２１，２９，３４，５０：コンデンサ、１２：特性可変回路、１３：電源抽出回路、１４：電源用コンデンサ、１５：クロック起動手段、１６：クロック発振回路、１７：共振特性制御回路、１８：起動条件設定手段、２２，Ｓ１〜Ｓ５：スイッチ、２３：検波回路、２４，２６，４２，４４：コンパレータ、２５，４１，４３：積分回路、２７，３１，４５：ＣＰＵ、２８，３２，３５，４７，４９：抵抗、３３：感圧抵抗素子、４６：可変抵抗、４８：可変容量コンデンサ、５１：ダイオード、６１：ペン先、６２：ダイアル、６３：ボタン。
Claims (10)
- 共振回路と、
指示器情報に対応して前記共振回路の特性をタブレットから間欠的に送信される電磁波に同期したタイミングにて制御することで前記指示器情報を前記タブレットに送信するための共振特性制御回路と、
前記共振特性制御回路を駆動するためのクロック信号を発生させるためのクロック発振回路と、
前記クロック発振回路の起動条件を設定するための起動条件設定手段と、
前記起動条件設定手段に設定された起動条件に対応した信号が前記共振回路に発生した場合に前記クロック発振回路を起動させるためのクロック起動手段とを備えることで、
前記共振特性制御回路は、前記クロック起動手段からの信号に対応して、起動もしくはスリープ状態に設定される
ことを特徴とする位置指示器。 - クロック発振回路としてコンデンサの充放電動作に基づくクロック発振回路を備え、該充放電動作を前記クロック起動手段により起動または停止状態に制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の位置指示器。
- タブレットからの電磁波が間欠的に送信される際の送信回数をカウントする送信回数カウント手段を設け、
該送信回数カウント手段によりカウントされた値が所定値となった時に共振特性制御回路により指示器情報中の特定の情報に応じて前記共振回路の特性を制御するようにした
ことを特徴とする請求項１または２記載の位置指示器。 - 共振特性制御回路により制御する期間を設定するための時定数回路を設け、
該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いる
ことを特徴とする請求項３記載の位置指示器。 - タブレットから少なくとも２種類の継続時間をもって間欠的に放射される電磁波を受信して、第１の継続時間をもって送信される電磁波を受信した時を起点として前記電磁波が第２の継続時間をもって繰り返し送信される回数をカウントするようにしたことを特徴とする請求項３または４記載の位置指示器。
- 位置指示器に対する制御情報を含み少なくとも２種類の継続時間をもってタブレットから間欠的に送信される電磁波を受信して、該電磁波の送信継続時間を検出する送信継続時間検出手段と、
該検出した送信継続時間もしくはその組み合わせによってタブレットより送出された前記制御情報を抽出する制御情報抽出手段とを設け、
該抽出された制御情報に基づく所定の指示器情報に応じて前記共振回路の特性を制御するようにした
ことを特徴とする請求項３または４記載の位置指示器。 - 送信継続時間検出手段として所定の時定数を持つ積分回路とコンパレータとからなる送信継続時間識別手段を備えたことを特徴とする請求項５または６記載の位置指示器。
- 連続量で表される操作に対応した情報を検出する連続量検出手段と、
該検出された連続量をデジタル値に変換するＡＤ変換手段とを設け、
デジタル値に変換された該連続量に応じて前記共振回路の特性を順次制御するようにした
ことを特徴とする請求項３乃至７いずれか記載の位置指示器。 - 前記連続量検出手段が、特性が連続的に変化する素子を含む時定数回路を含み、該時定数によって決定される期間中に共振回路に発生する信号の波の数をカウントすることにより前記連続量を検出するとともに、
該時定数回路からの信号の発生を起動条件設定手段における起動条件の一つとして合わせて用いる
ことを特徴とする請求項８記載の位置指示器。 - 共振回路に発生する信号より電源を抽出する電源抽出回路を設けた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。
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