JP4709674B2 - 位置検出装置及びコンピュータ - Google Patents

Description

本発明は、位置指示器の指示位置を検出して処理を行う際に使用して好適な位置検出装置及びコンピュータに関する。詳しくは、充電可能な蓄電手段を位置指示器に設ける場合に、その充電が良好に行われるようにするものである。

従来の位置検出装置は、ループコイルの設けられるタブレットから送信された信号に位置指示器が同調して反射信号を送信するものであり、この反射信号をタブレットのループコイルで受信して位置の検出を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

また、位置検出装置において位置指示器に電源手段を内蔵させ、電源を用いて信号の送信を行うことにより、送信出力を大きくして位置検出の精度を高めることやその他の識別情報等の送信を行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

すなわち従来の位置検出装置では、位置指示器から送信された信号をタブレットのループコイルで受信して位置の検出を行っているものであり、またこのような位置指示器に電源手段を内蔵させてより良好な位置検出等が行われるようにすることが提案されている。
特公平２−５３８０５号公報 特開平１０−２１４１４８号公報

例えばコンピュータの入力装置として、いわゆるタブレット／デジタイザと呼ばれる盤上に指定された位置を検出してその位置情報を入力する装置が普及している。このようなタブレット／デジタイザにおいては、その指定された位置を検出するために位置検出装置が用いられる。そこで、盤上に指定された位置を検出する方式には各種の技術が開発されているが、その中でも電磁誘導方式の位置検出装置は、非接触で検出されることによる信頼性の高さ等によって極めて有効とされている。

すなわち、電磁誘導方式の位置検出装置においては、タブレットに設けられたループコイルから交番磁界信号を送信し、この交番磁界信号が位置指示器に設けられる共振回路で同調受信される。そして共振回路に形成される共振信号が共振回路を構成するコイルから送信され、この共振信号が同一若しくは異なるループコイルで受信され、その受信信号の波形から位置指示器で指示された位置が検出される。従って、タブレットと位置指示器は非接触のままで指示された位置の検出が行われる。

このような電磁誘導方式の位置検出装置において、さらに位置指示器の中に電源手段を内蔵し、発振手段を設けて送信出力を大きくして位置検出の精度を高めることや、位置情報以外の例えば複数の位置指示器が併用される場合の識別情報等も伝達できるようにした装置も提案されている。また、このような電源手段を例えば電気二重層コンデンサのような充電可能な電源手段を用いて構成することにより、電池交換等の煩わしさを解消する装置も提案されているものである。

しかしながら、上述の充電可能な電源手段を用いる場合においても、その充電に従来は例えば所定の充電器に位置指示器を差し込むなどの手段が用いられ、その手段自体が使用者には煩わしさを感じさせる恐れがある。そこで、上述の電磁誘導方式の説明で、最初にループコイルから送信される交番磁界信号を利用して、共振回路での受信信号によって生じる電力を電源手段に充電することが考えられた。すなわち、これによれば共振回路の起電力を充電器に供給して蓄電を行うことで充電の手間を解消することができる。

一方、液晶ディスプレイなどの薄型の表示装置が開発され、このような表示装置の画面を盤面に見立てて、表示装置とタブレット／デジタイザを一体化する装置が開発された。その場合に、上述の電磁誘導方式の位置検出装置では、指示手段と盤面との離間が許されるので、位置検出装置を表示装置の裏面側に設けることが一般的に行われていた。しかし、位置検出装置を表示装置の裏面側に設ける場合には、例えば表示装置の駆動回路から発生するノイズ等によって検出が妨害される恐れが生じる。

これに対して、位置検出装置のループコイルをインジウムスズ酸化（indium-tin-oxide：ＩＴＯ）膜等の透明電極で形成し、この透明電極で形成されたループコイルを表示装置の表示側に設けることが考えられる。これによれば、位置検出装置を表示装置の表面側に設けられるので、製造工程における表示装置の分解を無くすことができ、設計における表示装置の互換性を高めることができる。そこでさらに、上述の位置指示器に電源手段を内蔵し、送信出力を大きくして位置検出の精度を高めることが考えられた。

ところが、ループコイルをＩＴＯ膜等の透明電極で形成している場合には、ＩＴＯ膜の抵抗値が大きいために、上述の交番磁界信号で電力を送信することが困難である。また、ループコイルをＩＴＯ膜以外の低抵抗値の部材で形成している場合においても、ループコイルを高速で切り換えて送受信を行っている方式では、従来の共振信号を得る程度であれば問題はなかったが、大電力を短時間で送信することは困難であり、電力の送信を行うためには他に特別な回路装置等が必要になるものであった。

この発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、電池交換が不要でかつ充電操作をあまり意識することなく使用でき、簡単な構成で強い信号を出すことができる位置指示器と、センサーコイルを液晶パネルの前面に配置することのできるタブレットを実現し、良好な位置検出装置及びコンピュータを提供するものである。

上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の位置検出装置は、充電可能な蓄電手段に蓄えられた電源により位置指示信号を送信する位置指示器と、位置指示信号を受信することにより位置指示器の指示位置を検出するタブレットとからなる位置検出装置である。そして、本発明の位置検出装置に用いられる位置指示器には、蓄電手段を充電するための充電回路と、位置指示信号を送信する送信手段と、が設けられている。
また、タブレットには、位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルと、励磁コイルに交流電圧を供給する励磁回路と、位置指示器からの位置指示信号を検出する位置指示信号検出手段と、この位置指示信号検出手段によって検出された位置指示信号に基づいて励磁コイルへの交流電圧の供給を制御する励磁制御手段と、が設けられている。そして、励磁制御手段は、位置指示器がタブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を指示していると判定したときに、励磁コイルから交流磁界を送信して位置指示器に設けられた充電回路を介して蓄電手段を充電することを特徴としている。
なお、本発明は、上述の位置検出装置を有するコンピュータでもある。

また、本発明の好ましい形態としては、励磁制御手段は、位置指示信号検出手段によって検出された位置指示信号に基づいて、タブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を、位置指示器が指示しているとの判定に対応して、所定の時間励磁コイルへ交流電圧を供給することで、位置指示器に設けられた蓄電手段を充電するようにする。

更に、本発明の好ましい形態としては、励磁制御手段によって励磁コイルへ交流電圧が供給される所定の時間に対応して、位置指示器からの位置指示信号の検出動作を行うようにする。また、位置指示器の蓄電手段として、電気二重層コンデンサが用いられる。

また、本発明は、位置検出装置においては、励磁制御手段は、位置指示器の指示位置の検出結果が励磁コイルの配置位置から所定の距離範囲の場合に、励磁コイルに交流電圧を供給することを特徴とするものである。

本発明の位置検出装置及びコンピュータによれば、位置指示器に充電可能な蓄電手段を設けるとともに、タブレットの外周に巻き回された励磁コイルによって充電を行うようにしたため、通常の使用状態において充電操作を意識することなく継続使用が可能で、特別な充電器を設ける必要も無く電池交換も必要無い。そして、励磁制御手段は、位置指示器がタブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を指示していると判定したときに、励磁コイルから交流磁界を送信して位置指示器に設けられた充電回路を介して蓄電手段を充電するために、効率の良い充電を行うことができる。
さらに位置検出に用いるループコイルをＩＴＯ膜などの透明材によって実現できるのでタブレットセンサーを液晶パネル等の前面に配置することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明による位置検出装置及びコンピュータに適用されるタブレットの一実施形態の構成を示す説明のための模式図を含むブロック図である。

図１において、符号１１はループコイル群を示し、このループコイル群１１はＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれループコイルＸ１〜Ｘ４０及びループコイルＹ１〜Ｙ３０として配置されている。ループコイル群１１によって構成される位置検出エリアは図示しない液晶表示装置と一体となっており、この位置検出エリアはちょうど液晶表示装置の表示エリアと一致するようにループコイル群１１の寸法や配列ピッチが決定される。そして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１２に接続されている。

この選択回路１２により選択されたループコイルＸ１〜Ｘ４０及びＹ１〜Ｙ３０の出力端は増幅回路１３に接続され、増幅回路１３は周波数ｆ0を中心周波数とするバンドパスフィルタ１４に接続され、バンドパスフィルタ１４は検波回路１５に接続される。また、検波回路１５はサンプルホールド回路１６に接続され、サンプルホールド回路１６によって保持された電圧は、アナログ−デジタル（以下、ＡＤと略称する）変換回路１７に接続され、ＡＤ変換回路１７の出力は中央処理装置（以下、ＣＰＵと略称する）１８に接続される。

さらに符号１９は、位置検出エリアの外周を取り囲むように巻き回された励磁コイルである。なお、励磁コイル１９は図示では２ターンとなっているが実際には８ターンから十数ターン巻き回されている。そしてこの励磁コイル１９はドライブ回路２０に接続され、ドライブ回路２０は周波数ｆ0で発振する発振回路２１に接続されている。また、ＣＰＵ１８は、制御信号を選択回路１２、サンプルホールド回路１６、ＡＤ変換回路１７、ドライブ回路２０に送出している。

なお、タブレット部分の立体構造の実施形態を図２に示す。図２において、符号２２は液晶表示装置（パネル）、符号２３はセンサーガラスである。

このセンサーガラス２３は、例えば厚さ０．４ｍｍ程度のガラスを２枚張り合わせたものとなっており、各ガラスにはＩＴＯ膜によってループコイル群１１のパターンが形成されている。すなわち、一方のガラスにはループコイルＸ１〜Ｘ４０のパターン、他方のガラスにはループコイルＹ１〜Ｙ３０のパターンがそれぞれエッチングにより形成されている。そしてこれらのガラスは、ＩＴＯ膜の面を互いに向き合わせて、間に透明な絶縁シートを挟むようにして作られている。

また、符号２４は、例えばポリイミド材をベースにしたフレキシブル基板であり、ガラスセンサー２３のループコイルＸ１〜Ｘ４０の各ラインのパターンに接続され、ループを形成するための折り返し部分を形成している。さらに、符号２５も例えばポリイミド材をベースにしたフレキシブル基板であり、ガラスセンサー２３のループコイルＸ１〜Ｘ４０の各ラインのパターンに接続される。そして、フレキシブル基板２５に取り出された端子は選択回路１２へ接続されている。

同様に符号２６も、例えばポリイミド材をベースにしたフレキシブル基板であり、ガラスセンサー２３のループコイルＹ１〜Ｙ３０の各ラインのパターンに接続され、ループを形成するための折り返し部分を形成している。さらに、符号２７も例えばポリイミド材をベースにしたフレキシブル基板であり、ガラスセンサー２３のループコイルＹ１〜Ｙ３０の各ラインのパターンに接続される。そして、フレキシブル基板２７に取り出された端子は選択回路１２へ接続されている。

次に、図３は本発明による位置検出装置及びコンピュータに適用される位置指示器の一実施形態の構成を示すブロック図である。

この図３において、符号３０ａはコイル、符号３０ｂはコンデンサであり、これらのコイル３０ａとコンデンサ３０ｂは所定の共振周波数ｆ0の共振回路３０を構成している。また、符号３１は電気二重層コンデンサ、符号３２はダイオードであり、上述したタブレットの励磁コイル１９から送信される交流磁界によって共振回路３０に発生する電圧を、ダイオード３２で整流して電気二重層コンデンサ３１を充電する構成となっているものである。

さらに符号３３はマイクロプロセッサであり、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含み所定のプログラムに従って動作を行う。また符号３４はアルミ電解コンデンサであり、マイクロプロセッサ１３の電源電圧を一定に保つ。さらに符号３５は前記ｆ0の周波数の発振子であり、マイクロプロセッサ３３のクロックの生成を行うと共に、この信号に基づき後述する共振回路３０から放射するための周波数ｆ0の信号を生成している。

また、符号３６は使用者が位置指示器のペン芯をタブレットに押し当てた際の筆圧によって容量が変化する可変容量コンデンサであり、抵抗器３７との時定数に応じた放電時間を計測することによって筆圧をデジタル値として検出するものである。さらに符号３８及び３９は位置指示器の側面に設けられたスイッチであり、これらのスイッチ３８、３９を使用者が操作することによって行うモードの設定等の情報が、マイクロプロセッサ３３に供給される。

さらに、符号４０はコンデンサであり、マイクロプロセッサ３３から送出される周波数ｆ0の信号を共振回路３０に供給する。また、符号４１は電圧検出器であり、アルミ電解コンデンサ３４の両端の電圧が所定値以上かどうかに対応した信号を出力してマイクロプロセッサ３３に供給する。そして、符号４２はスイッチであり、マイクロプロセッサ３３からの制御信号に基づき、電気二重層コンデンサ３１とアルミ電解コンデンサ３４との間をオンまたはオフ状態にする制御が行われる。

なお、図３に示した位置指示器の具体的な構造を図４に示す。図４において、符号４４はペン芯である。そして周波数ｆ0の共振回路を構成するコイル１０ａは、図示では中空な円筒形状のフェライト材に線が巻かれたものとなっている。また、ペン芯４４に加えられた圧力は可変容量コンデンサ３６に圧力が伝達されて検出が行われる。さらに、符号４５は図３に示した各回路を構成する回路基板であり、電気二重層コンデンサ３１が設けられている。

そして、図５は図１のドライブ回路２０の具体例を示したものであり、符号５０はコンデンサであって図１の励磁コイル１９と合わせて周波数ｆ0の共振回路をなしている。また符号５１はＣＭＯＳ構造による３ステートバッファであって図１の発振回路２１から供給される周波数ｆ0の信号を通過させる。そして３ステートバッファ５１の制御端子は図１のＣＰＵ１８に接続され、励磁コイル１９への電流をオンまたはオフに制御することができるようになっている。

なお、この図５に示された回路は、例えば＋２４Ｖの直流電圧によって動作しており、励磁コイル１９の両端には７０〜１００Ｖｐｐ程度の交流電圧が発生する。そしてこの交流電圧が発生しているときに、励磁コイル１９の近くに図４に示した位置指示器を持って来ると、励磁コイル１９の交番磁界信号によって位置指示器の共振回路３０に電圧が発生し、この電圧がダイオード３２で整流されて供給されることにより、短時間で電気二重層コンデンサ３１は充電されるものである。

以下さらに、上述のように構成された実施形態の動作の概要を説明する。最初に、図３の電圧検出器４１及びスイッチ４２によってどのようにしてアルミ電解コンデンサ３４の両端の電圧が一定（ここでは１．８Ｖとする）に保たれるかについて説明する。

すなわち図３の回路において、電圧検出器４１は入力電圧（アルミ電解コンデンサ３４の両端電圧）が１．８Ｖ以上の場合にはハイレベルを出力し、１．８Ｖ未満の場合にはロウレベルを出力している。また、マイクロプロセッサ３３は定期的にＰ１端子の値を読み、アルミ電解コンデンサ３４の両端電圧が１．８Ｖ以上であるかどうかを調べる。そしてアルミ電解コンデンサ３４の両端電圧が１．８Ｖ未満となった際には、特定の期間だけＰ２端子をハイレベルとしてスイッチ４２をオンさせる。

このようにして、マイクロプロセッサ３３はスイッチ４２をオン制御することによって電気二重層コンデンサ３１の電荷をアルミ電解コンデンサ３４に移動させ、アルミ電解コンデンサ３４の電圧を上昇させて、電圧を１．８Ｖ付近となるように制御する。なお、この時にスイッチ４２をオンさせる時間は数μＳから数十μＳ程度の短い時間であることが好ましい。また、ここではアルミ電解コンデンサ３４の両端の電圧を１．８Ｖとしているが、これはマイクロプロセッサ３３を動作させるための最低限の電圧とするものである。

次に、図６及び図７には、上述した実施形態の各部の波形及び動作状態を示す。ここで本実施形態では、位置指示器の指示位置が励磁コイル１９の近く、すなわち表示領域の周辺部である場合にのみ位置指示器に対する充電動作を行うようにする。その場合において、図６は、位置指示器の指示位置が周辺部でない場合の各部の波形及び動作状態を示した図である。また図７は、位置指示器の指示位置が周辺部の場合の各部の波形及び動作状態を示した図である。

これらの図６及び図７において、最上段及び２段目に記されているのは位置指示器がコイル３０ａから送信する信号の様子である。この場合にマイクロプロセッサ３３は可変容量コンデンサ３６に加えられる筆圧を検出してこれを９ビットのデジタルデータに変換し、スイッチ３８及び３９の操作状態を検出して得られた２ビットのデータを併せて１１ビットのデータをＰ０端子より出力する。ただしこのＰ０端子からの出力信号は、上述の周波数ｆ０を搬送波として変調されているものである。

従って、この周波数ｆ0の信号がコンデンサ４０を通じて共振回路３０に供給され、コイル３０ａから送信されることになる。なお、この出力は所定の周期（ここでは３００μＳ）での間欠的な送信として、データが「０」の際には信号を送出し、データが「１」の際には信号送出をしないことによりデータの値を現している。また、可変容量コンデンサ３６に加えられる筆圧をデジタル値に変換する方法としては特開平７−１７５５７２号公報などで開示されているのでここでは説明を省略する。

さらに、コイル３０ａから送信する信号において、タブレットでの先頭データの検出を容易にするために上記１１ビットデータの送出に先立ち十分に長い連続送信期間（例えば２ｍＳ〜４ｍＳ程度）を設けている。また、前述した１１ビットのデータ送出に続いて、後述する充電期間に相当する充電用期間（ここでは２ｍＳとして説明する）だけマイクロプロセッサ３３は信号の送信を停止する。そしてマイクロプロセッサ３３は、これらの連続送信期間、データ送信期間及び充電用期間を繰り返し行うように動作している。

そこで、以上に説明したように動作する位置指示器をタブレット上に置いた際に、タブレットは前述した位置指示器の動作に対応してどのように動作するかについて、図８のフローチャートを用いて説明する。すなわち図８は、図１におけるＣＰＵ１８の動作フローチャートである。

図８において、動作がスタートされると、まずステップＳ１で、ＣＰＵ１８は選択回路１２に制御信号を出してＸ１〜４０及びＹ１〜３０の各ループコイルを順次切り替えて、位置指示器がおよそどの付近に置かれているかを検出する全面スキャン動作を行う。この全面スキャン動作は従来装置と同様に行われるため詳しい説明は省略するが、前述したように位置指示器からは間欠的な送信を行うため、一つのループコイルについて位置指示器からの送信の周期よりも十分に長い時間継続して選択して受信することが好ましい。

次にステップＳ２では、ループコイルから一定以上の信号レベルが検出されたか否か判断され、この時、どのループコイルからも一定以上の信号レベルが検出されなかった場合（Ｎｏ）は位置指示器がタブレット上に存在しないものとして、ステップＳ１での全面スキャン動作を繰り返す。また、任意のループコイルから一定以上の信号レベルが検出された場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３でこの全面スキャン動作によって得られた、位置指示器に最も近いループコイル番号を値Ｘｍ及びＹｍとして保存する。

ここでは、位置指示器がＸ２０およびＹ１２の各ループコイルの交点付近に存在することが求まったものとして、以下に図６を参照して動作を説明する。すなわち図６は、位置指示器の詳細な指示位置を求めると共に位置指示器から送られてくる１１ビットの操作情報を検出する動作について示している。

そこでＣＰＵ１８は、ステップＳ４でループコイルＹ１２を選択するように選択回路１２に対して制御信号を送出して、位置指示器からの連続送信開始を検出する動作を行う。この連続送信開始検出動作では、サンプルホールド回路１６を前述した間欠送信周期よりも十分短い間隔で連続して動作させ、毎回の検出レベルが所定値以上連続して検出されるか否かを調べる。これが前記間欠送信周期よりも十分に長い時間連続して所定値以上のレベルが検出された際には、位置指示器の動作が連続送信期間に入ったと判断する。

この位置指示器の動作が連続送信期間に入ったと判断されると、ＣＰＵ１８はステップＳ５でＹ座標検出のためのＹ軸部分スキャン動作に入る。すなわち、ＣＰＵ１８はループコイルＹ１０を選択するように選択回路１２に対して制御信号を送出し、さらにサンプルホールド回路１６に制御信号を送出して信号レベルを検出する。同様にして、ループコイルＹ１１からＹ１４まで順次選択して信号レベルを検出する。このときの検出レベルはループコイルＹ１２を選択した際に最も大きく、Ｙ１２から離れるほど小さく検出される。

従って、これらのループコイルＹ１０〜Ｙ１４における検出レベルの分布より各コイル間の距離を補間計算することにより、位置指示器のタブレットにおける正確な指示位置のＹ座標値を求めることができる。なお、この補間計算は従来の装置と同様に行えば良いのでここでは説明を省略する。またこの場合に、ループコイルＹ１０〜Ｙ１４における検出レベルのピークがＹ１２では無かった場合には、位置指示器が移動したものと判断して、ループコイル番号の値Ｙｍを更新する。さらにピークレベル（Ｖｐ）を保存する。

以上のステップＳ５でＹ座標値が求まったら、次にＣＰＵ１８はステップＳ６で選択回路１２に対してループコイルをＸ１８からＸ２２までを順次選択して、Ｙ軸と同様にして得られた信号レベル分布よりＸ座標値を求めるＸ軸部分スキャン動作を行う。そして、これらのループコイルＸ１８〜Ｘ２２における検出レベルの分布より各コイル間の距離を補間計算することにより、位置指示器のタブレットにおける正確な指示位置のＸ座標値を求める。またこの時、Ｙ軸と同様にループコイル番号の値Ｘｍの番号を更新する。

さらに、ステップＳ７でＹ軸部分スキャン動作において求まったピークレベル（Ｖｐ）が所定値に達しているか否か判断される。そして、ピークレベル（Ｖｐ）が所定値に達していない場合（Ｎｏ）は、位置指示器が取り去られたものと判断して、ＣＰＵ１８は動作をステップＳ１に戻して、位置検出を全面スキャンからやり直す。

このようにして位置指示器のタブレットにおける指示座標が求められる。そして指示座標が求まったら、ＣＰＵ１８はステップＳ８で連続送信終了検出動作に入る。この連続送信終了検出動作は、位置指示器内部の動作が連続送信期間から間欠的送信期間に変わるタイミングを正確に検出することによって、位置指示器から順次送られて来るデータを正確なタイミングで誤り無く検出するための動作の一つである。

すなわち、ＣＰＵ１８はステップＳ８でステップＳ５において更新されたループコイル番号Ｙｍのループコイルを選択するように選択回路１２に対して制御信号を送出し、さらにサンプルホールド回路１６に制御信号を送出して信号レベルを検出する。また、このステップＳ８ではサンプルホールド回路１６およびＡＤ変換回路１７を繰り返し動作させ、検出される信号レベルが前述したピークレベル（Ｖｐ）の約２分の１となる時刻（Ｔａ）を求める。

さらに、位置指示器からの連続送信が終了すると、位置指示器からは前述した筆圧及びスイッチ情報を表す合計１１ビットのデータが３００μＳの周期で送信の有り無しとして送出される。そこでＣＰＵ１８はステップＳ９で筆圧及びスイッチ検出動作に入る。すなわち、ＣＰＵ１８は、ステップＳ８において求まった連続送信終了時刻（Ｔａ）より所定の時間Ｔｓだけ経過したタイミングにサンプルホールド回路１６及びＡＤ変換回路１７を動作させて信号レベルを検出する。

これによりこの時の検出レベルが、ピークレベル（Ｖｐ）の２分の１以上であれば位置指示器から送出される筆圧データの最初のビット（最下位ビット）は「０」であるとしてＣＰＵ１８は判定し、ピークレベル（Ｖｐ）の２分の１未満であれば最初のビットは「１」であるとしてＣＰＵ１８は判定する。この場合に所定時間Ｔｓは、位置指示器からの送出データが「０」であった場合に検波回路１５の電圧が最大付近となるようなタイミングで検出できるように、予め実験等で求められた値とする。

続いてＣＰＵ１８は、位置指示器から送出される筆圧データの第二ビットを受信するため、前回サンプルホールドした時刻から位置指示器からの間欠送信周期である３００μＳだけ経過した時刻にサンプルホールド回路１６及びＡＤ変換回路１７を動作させて信号レベルを検出し、この時の検出レベルにより同様にして位置指示器から送出される筆圧の第二ビットを求める。さらにＣＰＵ１８は、以降の３００μＳの周期で継続して信号レベルを検出して、９ビットの筆圧と２ビットのスイッチ情報を検出する。

以上のステップＳ９で９ビットの筆圧と２ビットのスイッチ情報を検出したら、続いて位置指示器は前述したように、充電用期間として２ｍＳの送信停止期間に入る。そこで、ＣＰＵ１８はステップＳ１０で、ステップＳ５及びステップＳ６において求まったループコイル番号Ｘｍ及びＹｍによって位置指示器の指示位置が液晶表示領域の周辺部であるか否かを判定する。なお本実施形態では、Ｘ軸またはＹ軸のいずれか一方でも求まったループコイル番号が端から５本以内であれば周辺部であると判定するようにしている。

そしてこの場合に、上述の説明ではループコイル番号Ｙｍ＝１２、Ｘｍ＝２０であるから周辺部では無い（ステップＳ１０＝Ｎｏ）ため、充電動作は行われず、ステップＳ１２で約２ｍＳの時間調整を行った後、ステップＳ４に戻されて、再び位置指示器からの連続送信検出動作が行われる。なお、この際の位置指示器の指示位置が周辺部の場合の各部の波形及び動作状態を示したのが図６である。

これに対し、図７は位置指示器の指示位置が周辺部の場合（ステップＳ１０＝Ｙｅｓ）を示したもので、例えばループコイル番号Ｘ３９のループコイルの近くに位置指示器がある時の動作の様子を示している。そしてこの場合に、ＣＰＵ１８は、ステップＳ１２において約２ｍＳの期間の充電動作を行うため、ドライブ回路２０に対して制御信号を送出して励磁コイル１９から周波数ｆ0の励磁信号を出力する。さらにその後は、ステップＳ４に戻されて再び位置指示器からの連続送信検出動作が行われる。

なお、上述の励磁信号によって位置指示器のコイル３０ａに誘起する電力は通常動作時の電力と比べて極めて強いため、ダイオード３２を介して電気二重層コンデンサ３１は充電される。また、電気二重層コンデンサは数秒〜数十秒という短時間で充電ができ、大容量であるため一度充電されると数十分〜数時間に渡って連続使用が可能となる。

従って上述の実施形態では、例えば１０秒程度だけ周辺部に位置指示器を持って来るだけで、１時間程度は中央部で連続使用することも可能となる。一方、何時間も続けて中央部だけを操作するということはあまり一般的でないと考えられるので、本実施形態によれば、操作者は充電という操作を全く意識することなく継続して使用することが可能となるものである。

なお上述の実施形態では、位置指示器が周辺部にある時だけ充電を行うようにしているが、これは位置指示器が励磁コイル１９から離れていると誘導起電力が低下して効率の良い充電が行えなくなると考えられるためであり、無用に励磁コイルに通電するのを避けて充電効率を上げると共に、省エネルギーとするための処置である。さらに上述の実施形態では、ダイオード１個により電源を抽出するようにしているが、複数のダイオードを用いて全波整流するようにしても良い。

また、上述の実施形態では、充電期間を連続送信およびデータ送出の後に設けたが、データ送出の各ビット間に設けるようにしても良い。さらに位置指示器の蓄電手段としては電気二重層コンデンサを用いたが、これはニッケルカドミウム電池などを用いても良い。

なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能とされるものである。

本発明による位置検出装置及びコンピュータに適用されるタブレットの一実施形態の構成を示す説明のための模式図を含むブロック図である。 その説明のための実施形態におけるタブレットの構造図である。 本発明による位置検出装置及びコンピュータに適用される位置指示器の一実施形態の構成を示すブロック図である。 その説明のための実施形態における位置指示器の内部構造図である。 その説明のためのドライブ回路の具体例を示す回路図である。 充電を行わない場合の位置指示器の動作の説明図である。 充電を行う場合の位置指示器の動作の説明図である。 本発明による位置検出装置及びコンピュータに適用されるタブレットの一実施形態の動作を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１０ａ…コイル、１０ｂ，５０…コンデンサ、１０…共振回路、１１…電気二重層コンデンサ、１２…ダイオード、１３…マイクロプロセッサ、１４…アルミ電解コンデンサ、１５…発振子、１６…可変容量コンデンサ、１７…抵抗、１８，１９，２２…スイッチ、２１…電圧検出器、３１…ループコイル群、３２…選択回路、３３…増幅回路、３４…バンドパスフィルタ、３５…検波回路、３６…サンプルホールド回路、３７…ＡＤ変換回路、３８…ＣＰＵ、３９…励磁コイル、４０…ドライブ回路、４１…発振回路、４２…液晶パネル、４３…ガラスセンサー、４４，４５、４６，４７…フレキシブル基板、４８…ペン芯、４９…回路基板、５１…３ステートバッファ

Claims (5)

1. 充電可能な蓄電手段に蓄えられた電源により位置指示信号を送信する位置指示器と、前記位置指示信号を受信することにより前記位置指示器の指示位置を検出するタブレットとからなる位置検出装置において、
   前記位置指示器には、前記蓄電手段を充電するための充電回路と、前記位置指示信号を送信する送信手段と、が設けられ、
   前記タブレットには、位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルと、前記励磁コイルに交流電圧を供給する励磁回路と、前記位置指示器からの前記位置指示信号を検出する位置指示信号検出手段と、前記位置指示信号検出手段によって検出された位置指示信号に基づいて前記励磁コイルへの交流電圧の供給を制御する励磁制御手段と、が設けられ、
   前記励磁制御手段は、前記位置指示器が前記タブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を指示していると判定したときに、前記励磁コイルから交流磁界を送信して前記位置指示器に設けられた前記充電回路を介して前記蓄電手段を充電することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記励磁制御手段は、前記位置指示信号検出手段によって検出された位置指示信号に基づいて、前記タブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を、前記位置指示器が指示しているとの判定に対応して、所定の時間前記励磁コイルへ交流電圧を供給することで、前記位置指示器に設けられた前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記励磁制御手段によって前記励磁コイルへ交流電圧が供給される前記所定の時間に対応して、前記位置指示器からの前記位置指示信号の検出動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記位置指示器の蓄電手段として、電気二重層コンデンサを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出装置。
5. 充電可能な蓄電手段に蓄えられた電源により位置指示信号を送信する位置指示器と、前記位置指示信号を受信することにより前記位置指示器の指示位置を検出するタブレットとからなる位置検出装置を備えたコンピュータにおいて、
   前記位置指示器には、前記蓄電手段を充電するための充電回路と、前記位置指示信号を送信する送信手段と、が設けられ、
   前記タブレットには、位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルと、前記励磁コイルに交流電圧を供給する励磁回路と、前記位置指示器からの前記位置指示信号を検出する位置指示信号検出手段と、前記位置指示信号検出手段によって検出された位置指示信号に基づいて前記励磁コイルへの交流電圧の供給を制御する励磁制御手段と、が設けられ、
   前記励磁制御手段は、前記位置指示器が前記タブレットの位置検出領域の外周に巻回された励磁コイルの近傍の位置を指示していると判定したときに、前記励磁コイルから交流磁界を送信して前記位置指示器に設けられた前記充電回路を介して前記蓄電手段を充電することを特徴とする位置検出装置を備えたコンピュータ。

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