JP4811313B2 - 位置検出装置、表示装置および情報処理システム - Google Patents

Description

本発明は、位置を検出するとともに外部から電力の供給を受ける技術に関する。

電子ペーパと呼ばれる表示担体が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。この表示担体には、紙のように自由に持ち運べ、かつ、容易に書き換えられるといった特性が求められる。また、表示担体は、携帯性を考慮した場合、低消費電力であると有利である。低消費電力であると、バッテリを小型化したり、電力の供給を外部から非接触で行うことが容易となるためである。

また、この種の表示担体においては、ペン型の指示装置で各種の入力が行えると便利である。この入力は、表示担体の表示面に対して行えると、さらに便利である。このような入力を実現可能な技術としては、例えば、電磁誘導現象を利用して位置（座標）を検出する技術が知られている。特許文献３および４に記載された技術は、かかる技術の一例であり、いわゆるタブレット（ペンタブレット）に関するものである。
特開２００５−１８１４３６号公報 特開２００６−２７７２６１号公報 特公平２−５３８０５号公報 特公平３−１９５６５号公報

特許文献３および４に記載された技術は、ペン型の指示装置に設けられた同調回路をタブレット側で検出するものであり、タブレットが能動的に動作するものである。この場合、位置を検出する側の装置（すなわちタブレット）は、相応の電力を消費するため、十分な電力供給が必要となる。よって、かかる技術を表示担体に適用するのは、表示担体の小型化の妨げとなるため、適当でないといえる。特に、電子ペーパ等の表示担体は、複数を同時に使用することも多いため、複数あっても容易に持ち運べるような携帯性が求められる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、携帯するに好適な構成で位置検出を行う技術を提供することにある。

本発明に係る位置検出装置は、面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重なるように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出して出力する電力出力手段とを備える。
かかる位置検出装置によれば、ある位置において磁束の変化が生じたときに、磁束の変化に応じて電力の供給と位置の特定とを行うことができる。

本発明に係る位置検出装置において、前記複数の位置特定コイルは、第１の方向に配列された複数の位置特定コイルである第１のコイル群と、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列され、前記第１のコイル群と重なる複数の位置特定コイルである第２のコイル群とを備え、前記情報出力手段は、前記第１のコイル群に発生した電流の大小に基づいて前記第１の方向に第１の座標軸を設定した場合の座標を特定するとともに、前記第２のコ
イル群に発生した電流の大小に基づいて前記第２の方向に第２の座標軸を設定した場合の座標を特定し、これらの座標により表される一の位置を示す位置情報を出力する構成であってもよい。このようにすれば、ある座標系における座標として位置を特定することができる。また、このようにすれば、位置特定コイルの巻き数を少なくしても位置を特定することが可能となり、位置特定コイルを比較的密に配置することが可能となる。
なお、第２の方向は、第１の方向に直交するのが望ましいが、ここにおける「交差」とは、直交に限定されるものではない。

本発明に係る位置検出装置において、前記情報出力手段は、発生した電流が最大である位置特定コイルの電流のレベルと、当該位置特定コイルの近傍にある位置特定コイルの電流のレベルとを用いて内挿を行い、内挿の結果によりこれらの位置特定コイルがなす領域から一の位置を特定する構成であってもよい。このようにすれば、隣り合う位置特定コイルどうしが重ならない場合に比べ、位置をより正確に特定することが可能となる。
また、この場合において、前記複数の位置特定コイルは、それぞれの一部が他の位置特定コイルと重なる構成であると、より望ましい。このようにすれば、位置特定コイルが形成されている領域の全体において、位置を正確に特定することができる。

本発明に係る位置検出装置において、前記情報出力手段は、前記位置情報を表す信号を前記電力抽出コイルまたは前記位置特定コイルを介して出力する構成であってもよい。このようにすれば、位置情報を電磁的に出力することが可能となる。また、電力抽出コイルまたは位置特定コイルが、位置情報を出力するためのインタフェースを兼ねることも可能となる。

本発明に係る位置検出装置において、前記電力抽出コイルは、複数あり、前記情報出力手段は、複数の前記電力抽出コイルを用いて第１の領域を特定する第１の特定手段と、前記複数の位置特定コイルを用いて第２の領域を特定する第２の特定手段とを備え、前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第２の領域に含まれる位置を示す位置情報を出力する構成であってもよい。
あるいは、前記電力抽出コイルは、複数あり、前記情報出力手段は、複数の前記電力抽出コイルに発生した電流の大小に基づいて一の前記電力抽出コイルがなす領域を特定し、当該領域に重なる前記位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいて一の位置を特定する構成であってもよい。
このようにすれば、電力抽出コイルに生じた電流を用いて、電力を抽出するとともに位置を特定することが可能となる。

また、本発明は、上述した位置検出装置のみならず、この位置検出装置を備えた表示装置や、位置検出装置とこの位置検出装置に電力を供給する装置とを組み合わせた情報処理システムとしても特定され得るものである。例えば、本発明に係る表示装置は、面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重なるように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出する電力抽出手段と、前記電力抽出手段により抽出された電力を用いて、前記情報出力手段により出力された位置情報に応じた表示を行う表示手段とを備えるものである。
また、本発明に係る情報処理システムは、電力を供給する第１の装置と、当該第１の装置と近接したときに当該第１の装置から電力の供給を受ける第２の装置とを備える情報処理システムであって、前記第１の装置は、磁束を変化させることにより電力を供給する電力供給手段を備え、前記第２の装置は、面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重な
るように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出して出力する電力出力手段とを備えるものである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である情報表示システムを概略的に示す図である。同図に示すように、本実施形態の情報表示システム１００は、指示装置１０と、複数の表示装置２０とを備える。指示装置１０は、複数の表示装置２０に対して、表示に係る各種指示と動作のための電力とを供給するペン型の処理装置である。表示装置２０は、いわゆる電子ペーパであり、指示装置１０から供給された電力に基づき、指示装置１０から供給された指示に応じた表示を行う。なお、本実施形態において、指示装置１０と表示装置２０とは、電磁結合方式により所定の周波数帯を用いて通信を行う。

表示装置２０は、長方形の表示面を有している。説明の便宜上、以下においては、表示装置２０の表示面が設けられた面を正面とする。また、表示面の短辺側を上下とし、長辺側を左右とする。さらに、表示面の短辺に平行な方向を「Ｘ方向」といい、このＸ方向に直交する方向であって、表示面の長辺に平行な方向を「Ｙ方向」という。
なお、もちろん、表示面の形状はこの限りではない。

図２は、情報表示システム１００の全体構成を示すブロック図である。なお、表示装置２０は、いずれも同様の構成であるため、ここでは重複する記載を省略する。同図に示すように、指示装置１０は、電源部１１と、制御部１２と、記憶部１３と、励磁コイル部１４とを備える。また、表示装置２０は、位置特定コイル部２１と、電力抽出コイル部２２と、電力抽出部２３と、通信制御部２４と、記憶部２５と、表示制御部２６と、表示部２７とを備える。

電源部１１は、指示装置１０および表示装置２０を動作させるための電力を供給する。電源部１１は、電力の供給源として、乾電池や蓄電池等のバッテリを備える。なお、電源部１１は、電力供給のオン・オフを切り替えるスイッチを備えていると望ましい。このスイッチは、ユーザが指で操作可能な位置に設けられていると、より望ましい。制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを備え、指示装置１０の動作を制御す
る。また、制御部１２は、変調回路等の信号発生回路を備え、電力および情報に相当する所定の交流電流を励磁コイル部１４に供給する。

記憶部１３は、例えば、フラッシュメモリ等の書き換え可能な記憶媒体を備え、表示データを記憶する。ここにおいて、表示データとは、表示装置２０において表示される文字や画像を表す情報であり、表示装置２０の表示面に表示されるページ単位の情報である。本実施形態においては、表示データは、複数のページで１の文書を構成するものであり、指示装置１０からは複数の文書に相当する複数の表示データが供給され得るとする。また、表示データは、それぞれが表す文書を特定する情報を含んでいる。この情報のことを、以下では「タイトル情報」という。
また、記憶部１３は、後述する感知領域に関する情報（ルックアップテーブル）を記憶している。この情報の詳細については、後述する。

励磁コイル部１４は、表示装置２０に電力や情報を供給するためのインタフェースであり、電流に応じた磁束を発生させる。
図３は、励磁コイル部１４の構成を示す図である。励磁コイル部１４は、磁心１４１と
、磁心１４１に巻回されたコイル１４２とを備える。なお、磁心１４１は、位置特定コイル部２１および電力抽出コイル部２２との電磁的な結合を効率的に行うために、その先端が錐状であると望ましい。

位置特定コイル部２１は、ユーザが指示装置２０により指示する位置を特定するための複数のコイルと、この複数のコイルにおいて生じる電流の大小を判別する複数の判別回路とを備える。複数のコイルは、所定の方向に規則的に配置される。このコイルの形状は、略長方形状である。なお、コイルの巻き数（ターン）は任意であり、例えば１ターンであってもよい。

図４は、位置特定コイル部２１の構成を正面側から示す図であり、図５は、位置特定コイル部２１の回路構成を概略的に示す図である。図４に示すように、位置特定コイル部２１は、第１コイル群２１１と、第２コイル群２１２とを備える。第１コイル群２１１は、Ｘ方向に等間隔で配置された複数のコイルであり、第２コイル群２１２は、Ｙ方向に等間隔で配置された複数のコイルである。第１コイル群２１１のコイルのそれぞれは、隣接するコイルと間隙を生じないように設けられている。また、第２コイル群２１２のコイルのそれぞれも、隣接するコイルと間隙を生じないように設けられている。第１コイル群２１１および第２コイル群２１２は、それぞれ、全体として１つの平面を形成している。この平面は、表示面と平行な平面である。

位置特定コイル部２１は、図５に示すように、コイル２１１１、２１１２、…、２１１ｍと、コイル２１２１、２１２２、…、２１２ｎと、第１判別回路２１３と、第２判別回路２１４とを備える。コイル２１１１〜２１１ｍは、第１コイル群２１１を構成するコイルであり、コイル２１２１〜２１２ｎは、第２コイル群２１２を構成するコイルである。なお、ここにおいて、「ｍ」および「ｎ」は任意の整数であり、表示装置２０のサイズ等に応じて適宜定めればよい値である。コイル２１１１〜２１１ｍおよびコイル２１２１〜２１２ｎは、その内部の磁束の変化に応じた電流を生じる。コイル２１１１〜２１１ｍは、その一端が接地電位（Ｇｎｄ）に接続されており、他端が第１判別回路２１３に接続されている。また、コイル２１２１〜２１２ｎは、その一端が接地電位（Ｇｎｄ）に接続されており、他端が第２判別回路２１４に接続されている。

第１判別回路２１３は、コイル２１１１〜２１１ｍのそれぞれにおいて生じた電流を判別し、その大小を特定する。第１判別回路２１３は、最大の電流を生じたコイルを示す信号を通信制御部２４に出力する。この信号のことを、以下では「Ｘ座標信号」という。また、第２判別回路２１４は、コイル２１２１〜２１２ｎのそれぞれにおいて生じた電流を判別し、その大小を特定する。第２判別回路２１４は、最大の電流を生じたコイルを示す信号を通信制御部２４に出力する。この信号のことを、以下では「Ｙ座標信号」という。また、これらの信号を総称するときには、「座標信号」という。
座標信号は、第１コイル群２１１および第２コイル群２１２がなす平面内のある位置を示す情報である。すなわち、座標信号は、Ｘ方向とＹ方向とを座標軸とする直交座標系を定義した場合に、それぞれの座標軸における座標を表す情報である。

電力抽出コイル部２２は、電力を抽出するための複数のコイルを備える。これらのコイルは、コイル２１１１〜２１１ｍおよびコイル２１２１〜２１２ｎの少なくともいずれかと重なるように配置される。なお、電力抽出コイル部２２のコイルの巻き数は、位置特定コイル部２１のコイルの巻き数より多いと望ましい。また、このような構成とする場合には、電力抽出コイル部２２のコイルは、表示装置２０の正面を上にしたときに位置特定コイル部２１のコイルより下方（下層）に設けられることが望ましい。

図６は、電力抽出コイル部２２の構成の一部を正面側から示す図である。同図に示すよ
うに、電力抽出コイル部２２は、複数のコイル２２１を備える。コイル２２１は、本実施形態においては、略正方形状であり、その各辺が他のコイルと隣接するように配置されている。また、コイル２２１は、上層側と下層側とに分類される。上層側のコイル２２１の中心は、下層側のコイル２２１の頂点と重なるような位置関係にある。ある上層側のコイル２２１内部の領域は、これと重なる４つの下層側のコイル２２１内部の領域と４分の１ずつ重なるような位置関係にあり、正面から見ると、これらのコイル２２１が「田」の字のように重なる。
本実施形態の電力抽出コイル部２２をこのような構成とするのは、電力の抽出をより効率的に行うためである。すなわち、コイル２２１を正方形状とし、各辺を他のコイルと隣接するように配置することで、磁束の変化が最も大きくなる領域を確実にコイル２２１のいずれかの内部に含むことを可能にし、また、コイル２２１を複数層に重ねて配置することで、電力を抽出できるコイルの数を増加させることを可能にしている。

電力抽出部２３は、複数の整流回路と、コンデンサと、安定化回路とを備え、電力抽出コイル部２２のコイル２２１において生じた電流から電力を抽出する。電力抽出部２３は、抽出した電力を通信制御部２４および表示制御部２６の動作電力としてこれらに供給する。
図７は、電力抽出部２３の回路構成を部分的に示す図である。同図に示すように、電力抽出部２３は、複数の整流回路２３１と、コンデンサ２３２と、安定化回路２３３とを備える。

整流回路２３１は、複数のコイル２２１の各々に接続される回路であり、ダイオードＤ₁₁、Ｄ₁₂、Ｄ₁₃およびＤ₁₄を備える。ダイオードＤ₁₁、Ｄ₁₂、Ｄ₁₃およびＤ₁₄は、ブリッジ回路を構成する。コイル２２１の一端は、ダイオードＤ₁₁のアノード側とダイオードＤ₁₃のカソード側に接続されており、コイル２２１の他端は、ダイオードＤ₁₂のアノード側とダイオードＤ₁₄のカソード側に接続されている。なお、ダイオードＤ₁₃およびＤ₁₄のアノード側は、接地電位（Ｇｎｄ）に接続されている。コンデンサ２３２は、整流回路２３１により整流された電流（脈流）のリプルを低減させ、平滑化する。安定化回路２３３は、いわゆる直流安定化電源であり、コンデンサ２３２により平滑化された電流をより安定的な電力として出力する。

通信制御部２４は、電力抽出コイル部２２のコイル２２１を介して指示装置１０と情報の送受信を行う。通信制御部２４は、電力抽出部２３により抽出された電力を用いて動作する。通信制御部２４は、復調回路等を備え、電力抽出コイル部２２のコイル２２１に生じた電流から所定の情報を表す信号を抽出する。なお、通信制御部２４が抽出する情報には、表示データが含まれる。通信制御部２４は、記憶部２５に対して、タイトル情報を識別可能な状態で表示データを記憶させる。また、通信制御部２４は、位置特定コイル部２１から座標信号を取得すると、これを指示装置１０との通信に適合した信号に変換し、この信号に対応してコイル２２１の負荷インピーダンスを変化させる方法（負荷変調方式）等で指示装置１０に出力する。

記憶部２５は、表示データを記憶する。記憶部２５は、例えば、フラッシュメモリ等の書き換え可能な記憶媒体を備える。この記憶媒体は、いわゆるメモリカードのような着脱可能な構成であると望ましい。記憶部２５に記憶された表示データは、必要に応じて表示制御部２６に読み出される。

表示制御部２６は、表示データを一時的に記憶するためのメモリや表示部２７を駆動するための駆動回路を備え、表示部２７の表示を制御する。表示制御部２６は、記憶部２５から表示データを取得し、表示データに応じた駆動電圧を表示部２７に供給する。
表示部２７は、所定の表示面に文字や画像を表示する。表示部２７の表示面は、それぞ
れが供給された駆動電圧に応じた階調を呈する複数の画素により構成される。本実施形態において、表示部２７の各画素は、記憶性液晶による液晶層を有する。ここにおいて、記憶性液晶とは、電圧を印加し続けなくても表示状態（すなわち階調）を維持することが可能な液晶のことである。この記憶性液晶としては、例えばコレステリック液晶が用いられる。

図８は、表示装置２０の外観を正面から示す図である。同図に示すように、表示装置２０は、その正面に表示面２７Ｄと複数の操作ポイントＰ１、Ｐ２およびＰ３とを備える。操作ポイントＰ１〜Ｐ３のそれぞれは、あらかじめ所定の操作に割り当てられる。操作ポイントＰ１〜Ｐ３に割り当てられる操作は、例えば、表示する表示データの変更（ページ遷移）や、各種の設定や指示などである。なお、操作ポイントＰ１〜Ｐ３に相当する位置には、ユーザにこれを認識させるために、操作ポイントであることを示す文字や画像が印刷されていると望ましい。本実施形態においては、操作ポイントＰ１は表示するページを１つ前に遷移させる操作に割り当てられ、操作ポイントＰ３は表示するページを１つ後に遷移させる操作に割り当てられているものとする。また、操作ポイントＰ２は、表示中の文書を閉じる操作、すなわち、表示状態を当該文書を表示させる前の状態に戻す操作に割り当てられているものとする。

コイル２１１１〜２１１ｍ、２１２１〜２１２ｎおよびコイル２２１は、それぞれ、表示装置２０の正面のほぼ全面にわたり、かつ、正面に対して平行になるように配置されている。コイル２１１１〜２１１ｍ、２１２１〜２１２ｎおよびコイル２２１が配置されている領域（以下「感知領域」という。）は、図８において破線で示した領域である。すなわち、表示装置２０は、この感知領域内を指示装置１０で指示された場合に、電力の抽出や位置の検出を行えるということである。なお、表示装置２０は、少なくとも、表示面２７Ｄと操作ポイントＰ１〜Ｐ３とを感知領域内に含むように構成されている。

図９は、表示装置２０の断面図であり、図８のＡ−Ａ線を切断面としたときの断面図である。なお、同図は、正面を上方に示した断面図であり、断面の厚さを強調して示している。同図に示すように、表示装置２０の内部には、第１コイル群２１１、第２コイル群２１２およびコイル２２１が重なるように設けられている。第１コイル群２１１および第２コイル群２１２は、コイル２２１よりも正面側にある。このような構成にすると、第１コイル群２１１および第２コイル群２１２に生じる電流がコイル２２１の影響を受けにくくなる。

また、これらのコイルの下部には、磁気吸収層Ｓ１が設けられている。磁気吸収層Ｓ１は、電磁波を吸収するシート状の物体であり、例えば、軟磁性体を材料に含むものである。この磁気吸収層Ｓ１は、少なくともコイルの下部に設けられていれば十分であるが、より広い範囲に設けられていてもよい。

以上の構成のもと、情報表示システム１００は、複数の表示装置２０に文字や画像を表示する。情報表示システム１００において、ユーザは、指示装置１０をその手に把持し、ペン等の筆記具を用いるようにして操作を行う。その操作とは、指示装置１０の先端を操作ポイントＰ１〜Ｐ３の中心や表示面に当てるものである。なお、この場合において、指示装置１０の先端部は表示装置２０の表面に接触していることが望ましいが、数ｍｍ程度であれば離間していてもよい。

指示装置１０の先端部と表示装置２０の表面とが近接し、所定の距離以下となると、一次コイル部１３と第１コイル群２１１、第２コイル群２１２およびコイル２２１とが電磁的に結合する。これにより、表示装置２０は電力および情報の供給を受け、表示部２８に表示を行う。つまり、表示装置２０が何らかの表示を開始するためには、ユーザが指示装
置１０を感知領域に接近させる必要がある。このとき、指示装置１０の制御部１２は、励磁コイル部１４に絶えず電流を供給している。なお、電源部１１がスイッチを有する構成であれば、ユーザが必要であると認めたときだけに電力の供給を行うことも可能である。

図１０は、表示装置２０における表示に係る一連の動作を示すシーケンス図である。なお、このシーケンス図は、表示装置２０に何も表示されていない状態からの動作を示すものである。以下では、同図に沿って、指示装置１０および表示装置２０が実行する処理を説明する。

ユーザが指示装置１０を表示装置２０に接近させると、指示装置１０の励磁コイル部１４と表示装置２０の電力抽出コイル部２２とが電磁的に結合し、指示装置１０から表示装置２０に電力が供給される（ステップＳ１）。表示装置２０に電力が供給されると、指示装置１０の制御部１２は、表示する文書をユーザに選択させる画面を表す表示データを表示装置２０に送信する（ステップＳ２）。この画面のことを、以下では「メニュー画面」といい、このメニュー画面を表す表示データのことを、以下では「メニューデータ」という。

図１１は、メニュー画面の一例を示す図である。同図は、指示装置１０に「文書Ａ」、「文書Ｂ」および「文書Ｃ」というタイトル情報が付与された表示データが記憶されている場合を例示したものである。このように、メニュー画面には、「文書Ａ」、「文書Ｂ」および「文書Ｃ」のそれぞれを表すボタン状の画像領域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３が存在する。

指示装置１０の制御部１２は、記憶部１３に記憶された表示データを参照し、このようなメニューデータを生成して供給する。このとき、制御部１２は、画像領域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３が占める領域のそれぞれを特定するとともに、これらの画像領域が表示装置２０の感知領域のどの位置に対応するかを特定する。制御部１２は、この対応関係を特定するために、表示面２７Ｄまたは操作ポイントＰ１〜Ｐ３の各位置が感知領域のどの位置に相当するかを記述したルックアップテーブル（参照表）を記憶している。すなわち、制御部１２は、ルックアップテーブルを参照することにより、表示面２７Ｄ内の任意の点や操作ポイントＰ１〜Ｐ３が感知領域のどの位置に重なっているかを特定することができる。なお、このルックアップテーブルは、Ｘ座標信号およびＹ座標信号において用いる座標系の座標を用いて記述されていると、望ましい。

図１０の説明に戻る。メニューデータが供給されると、表示装置２０の通信制御部２４は、これを記憶部２５に記憶させる（ステップＳ３）。次いで、表示制御部２６は、記憶部２５からメニューデータを読み出し、これに応じた画像を表示部２７に表示させる（ステップＳ４）。つまり、このとき表示される画面は、図１１のような画面である。

表示装置２０にメニュー画面が表示されると、ユーザは、自身が所望する文書を選択する操作を行う。すなわち、ユーザは、例えば「文書Ａ」を表示させたい場合には、指示装置１０の先端部を画像領域Ｂ１に接触させるような操作を行う。
ユーザが文書を選択する操作を行うと、指示装置１０の励磁コイル部１４と表示装置２０の電力抽出コイル部２２とが電磁的に結合し、指示装置１０から表示装置２０に電力が供給される。また、電流の供給と同時に、位置特定コイル部２１の第１コイル群２１１と第２コイル群２１２とに電流が生じる。このとき、第１判別回路２１３および第２判別回路２１４は、最大の電流を生じたコイルを示す座標信号を出力する。電流が最大となるのは、指示装置１０の先端部に最も近いコイルとなるため、このとき出力される信号は、ユーザが選択した位置を示す情報となる。

通信制御部２４は、このようにして出力された座標信号を指示装置１０に供給する（ステップＳ５）。指示装置１０の制御部１２は、この座標信号が表す位置を特定し（ステップＳ６）、特定した位置に対応する操作を特定する（ステップＳ７）。具体的には、制御部１２は、まず、ルックアップテーブルを参照することにより座標信号が表す位置を特定する。続いて、制御部１２は、特定した位置が表示面に含まれる位置である場合には、メニューデータを参照し、メニュー画面のいずれの画像領域が選択されたかを判別することにより、ユーザの操作を特定する。また、制御部１２は、特定した位置が操作ポイントである場合には、その操作ポイントに割り当てられた操作を特定する。

制御部１２は、特定した操作に応じた表示データを表示装置２０に供給する（ステップＳ８）。例えば、ユーザが上述のように「文書Ａ」を選択した場合であれば、これをタイトル情報として含んだ表示データを供給する。表示装置２０においては、通信制御部２４が、表示データを受信して記憶部２５に記憶し、表示制御部２６が、この表示データを読み出して表示部２７に表示を行う（ステップＳ９）。

情報表示システム１００においては、以降もステップＳ５〜Ｓ９と同様の処理が繰り返し実行され、ユーザが所望する文書の表示が行われる。例えば、操作ポイントＰ１やＰ３が選択されれば、表示装置２０はページ遷移を行い、操作ポイントＰ２が選択されれば、表示装置２０はメニュー画面を表示させる、といった具合である。なお、指示装置１０は、ユーザにより選択された位置に対応する操作を特定できない場合には、電力の供給のみを行うようにすればよい。

以上のように、本実施形態の情報表示システム１００は、電力の供給と位置の特定とを電磁的な方法に行うことが可能である。それゆえ、本実施形態の情報表示システム１００は、位置を特定するために他の方法（例えば、光学的な位置特定）を用いる必要がなく、複数の方法を併用する場合に比べて、構成を簡素化できる。

また、本実施形態の表示装置２０は、電力を抽出するためのコイル２２１を２層に分けて複数設けることにより、電力の抽出をより効率的に行うことを可能にしている。加えて、コイル２２１を位置特定コイル部２１のコイルよりも下層側に設けることで、コイル２２１の巻き数を増やしても位置の特定に与える影響を少なくすることを可能にしている。その一方で、位置特定コイル部２１は、１ターンのコイルでも十分に位置を判別できる構成であるため、これを上層側に設けても電力抽出を妨げることが少ない。

さらに、本実施形態の情報表示システム１００は、表示装置２０を受動的に動作させることが可能である。本実施形態の表示装置２０は、指示装置１０からの指示に応じて、情報の送受信と表示の制御を行うのみであり、その他の処理を指示装置１０に実行させることができる。そのため、表示装置２０は、少ない電力でも十分に動作することが可能となる。
加えて、本実施形態の表示装置２０は、少ない電力で動作可能であるため、電源を備えない構成とすることができ、個々の表示装置２０を小型化することが容易である。つまり、本実施形態の情報表示システム１００の構成は、表示装置２０を複数用いるような場合に特に好適な構成であるといえる。

［変形例］
本発明は、上述した実施形態のみならず、その他の形態でも実施が可能である。例えば、上述した実施形態においては、抽出した電力により表示処理を行う表示装置２０を本発明に係る位置検出装置として例示したが、抽出した電力を他の処理に用いるものであってもよい。また、電力の抽出と位置の特定とを実現する構成、すなわち、上述した位置特定コイル部２１、電力抽出コイル部２２および電力抽出部２３に相当する構成を独立した位
置検出装置とし、この位置検出装置が電力と座標信号とを外部装置に供給するような構成であってもよい。

上述した実施形態は、複数の表示装置２０を用いるに特に好適な実施形態であるが、もちろん、１の指示装置１０と１の表示装置２０とを用いる構成としてもよい。また、表示装置２０を複数用いる場合には、指示装置１０と表示装置２０との間で表示装置２０を識別する識別情報を送受信する構成とすると、より望ましい。

上述した実施形態においては、表示装置２０は位置を特定するための情報（座標信号）を出力するのみであり、実際の位置、すなわち表示面や操作ポイントの位置の特定は指示装置１０で行うとしたが、位置を特定する処理を表示装置側で行ってもよい。また、座標信号は直交座標系で定義される情報である必要はなく、位置が特定可能であればいかなる形式であってもよい。

コイルの構成については、種々の変形が可能である。例えば、電力抽出コイル部２２のコイル２２１は、２層より多層としてもよいし、１層であってもよい。
また、位置特定コイル部２１は、第１コイル群２１１と第２コイル群２１２との組み合わせにより位置を特定する構成ではなく、例えば、正方形状の微小なコイルをＸ方向およびＹ方向に配置したものであってもよい。ただし、位置特定の精度をより高めたい場合であれば、上述した実施形態の構成の方がより有利であるといえる。

電力抽出コイル部２２のコイル２２１と並列に、共振コンデンサを接続した構成を採用してもよい。この共振コンデンサの共振周波数は、通信に使用する周波数帯に応じて決定することができる。
図１２は、共振コンデンサを接続した場合を例示する図である。同図に示すように、共振コンデンサ２２２は、整流回路２３１の前段において、コイル２２１に並列に接続される。

上述した実施形態において、位置特定コイル部２１は、Ｘ方向またはＹ方向の各コイルの電流を同時に検出する構成であったが、検出するコイルを順次切り替える構成であってもよい。
図１３は、位置特定コイル部の変形例を示す図である。同図に示すように、位置特定コイル部２１ａは、第１コイル群２１１と、第２コイル群２１２と、第１切替回路２１３と、第２切替回路２１４と、第１ピーク検出回路２１５と、第２ピーク検出回路２１６とを備える。第１切替回路２１３は、第１ピーク検出回路２１５に接続するコイルを順次切り替える。また、第２切替回路２１３は、第２ピーク検出回路２１６に接続するコイルを順次切り替える。第１ピーク検出回路２１５および第２ピーク検出回路２１６は、入力された電流の大小を判別し、最大の電流を生じたコイルを示す座標信号を通信制御部２４に出力する。

また、上述した実施形態においては、座標信号の出力は位置特定コイル部２１のみを用いて行われたが、電力抽出コイル部を併用してもよい。例えば、電力抽出コイル部を用いて概略的に位置を特定した結果に基づいて、位置特定コイル部を用いてより詳細に位置を特定してもよい。
図１４は、電力抽出コイル部を併用する第１の変形例を示す図であり、位置特定コイル部と電力抽出コイル部の一部を示す図である。ここにおいて、位置特定コイル部２１ｂは、コイル２１１１、２１１２、２１１３および２１１４と、コイル２１２１、２１２２、２１２３および２１２４と、第１判別回路２１５と、第２判別回路２１６とを備える。また、電力抽出コイル部２２ｂは、コイル２２１１、２２１２、２２１３および２２１４と、判別回路２２３とを備える。なお、ここにおいて、各コイルの位置関係はあらかじめ対
応付けがされているものとする。これはすなわち、例えば、コイル２２１１がコイル２１１１および２１１２と重なるものであり、かつ、コイル２１２１および２１２２と重なるものであることが特定できるよう構成されている、ということである。

判別回路２２３は、コイル２２１１〜２２１４のそれぞれに接続されており、各々に生じた電流の大小を判別する。判別回路２２３は、最大の電流を生じたコイルを特定し、当該コイルが占める領域を示す信号を第１判別回路２１５と第２判別回路２１６とに出力する。第１判別回路２１５および第２判別回路２１６は、判別回路２２３から供給された信号が示す領域を特定し、この領域にあるコイル（２２１１〜２２１４のいずれか）と重なるコイル（２１１１〜２１１４のいずれかと、２１２１〜２１２４のいずれか）のみを判別対象とし、その他のコイルを判別対象から除外する。なお、判別対象の判断は、上述した対応付けに基づいてなされる。
この変形例における動作の一例を示すと、次のようになる。例えば、ユーザが指示装置１０をコイル２２１４が占める領域に接触させた場合であれば、コイル２２１４に生じる電流が最大となる。すると、判別回路２２３は、このコイル２２１４に対応する領域を示す信号を供給する。第１判別回路２１５は、供給された信号に基づき、コイル２１１３および２１１４を判別対象として特定し、これらのコイルに生じる電流から最大のものを特定する。また、第２判別回路２１６も同様に、コイル２１２３および２１２４を判別対象として特定し、これらのコイルに生じる電流から最大のものを特定する。

かかる変形例の構成によれば、電力抽出コイル部２２ｂを利用して位置をある程度特定することができる。また、電力抽出コイル部２２ｂが位置をある程度特定することによって、位置特定コイル部２１ｂは、判別対象とする必要のないコイルに係る処理を省略することができる。なお、この変形例の構成は、検出するコイルを順次切り替える構成（図１３参照）と組み合わせて実施してもよい。

さらに、電力抽出コイル部と位置特定コイル部とを用いて位置を特定する構成は、以下のようにしても実現できる。
図１５は、電力抽出コイル部を併用する第２の変形例を示す図である。同図において、位置特定コイル部２１ｃは、Ｘ方向に配列されたコイル群２１７と、コイル群２１７を構成する各コイルに接続された判別回路２１８とを備える。また、電力抽出コイル部２２ｃは、Ｙ方向に配列されたコイル群２２７と、コイル群２２７を構成する各コイルに接続された判別回路２２８とを備える。判別回路２１８および２２８は、接続された各コイルを判別し、最大の電流を生じたコイルを特定する信号を通信制御部２４に出力する。

図１５に示す構成は、いわば、電力抽出コイル部２２ｃがＹ方向の位置（領域）を特定する機能を兼ね備えたものである。すなわち、かかる構成は、電力抽出コイル部２２ｃがＹ方向の位置（領域）を特定し、位置特定コイル部２１ｃがＸ方向の位置（領域）を特定し、これらの組み合わせによってより具体的な位置を特定するものである。かかる構成は、換言すれば、電力抽出コイル部２２ｃを用いて第１の領域を特定するとともに、位置特定コイル部２１ｃを用いて第２の領域を特定し、第１の領域と第２の領域の双方に含まれる領域をユーザが指示した位置として特定する構成であるといえる。

上述した実施形態において、第１コイル群２１１および第２コイル群２１２は、隣接するコイルを重ねない構成であったが、隣接するコイルどうしを重ねる構成としてもよい。また、このような場合には、判別した電流について内挿（補間）を行い、内挿の結果に基づいて位置を特定してもよい。

図１６は、隣接するコイルどうしを重ねた変形例を示す図である。なお、同図においては、この変形例の要部のみを示し、他の構成を省略している。同図に示す位置特定コイル
部２１ｄは、コイル２１１１、２１１２および２１１３と、判別回路２１９とを備える。コイル２１１１は、コイル２１１２と重なっており、コイル２１１２は、コイル２１１１および２１１３と重なっている。判別回路２１９は、コイル２１１１、２１１２および２１１３に接続され、それぞれにおいて生じた電流を特定する。判別回路２１９は、コイル２１１１〜２１１３において生じた電流の大小に基づいて、Ｘ方向の座標を特定する。

ここで、判別回路２１９による座標の特定について、具体例を挙げて説明する。ここでは、判別回路２１９がコイル２１１１、２１１２および２１１３について「０」でない電流を検出し、検出した電流が最大となったコイルがコイル２１１２であったとする。また、検出した電流のレベルは、コイル２１１２のレベルを「１」としたとき、コイル２１１１について「０．２」、コイル２１１３について「０．８」であるとする。
図１７は、判別回路２１９による内挿の方法を説明するための模式図である。同図において、横軸はＸ方向の座標を表しており、縦軸は電流レベルを表している。ここにおいて、コイル２１１１の中心の座標は「ｘ₁」であり、同様に、コイル２１１２および２１１
３の中心の座標は、それぞれ「ｘ₂」、「ｘ₃」である（図１６参照）。判別回路２１９は、電流レベルがＸ方向について所定の分布曲線を示すものとみなし、検出した電流レベルをこの分布曲線に当てはめ、そのピーク位置に相当する座標をＸ方向の座標として特定する。例えば、図１７に示した例においては、判別回路２１９が特定する座標は「ｘ_i」で
ある。すなわち、判別回路２１９は、この場合、コイル２１１２の中心とコイル２１１３の中心の間にある座標をＸ方向の座標として特定する。

なお、ここではＸ方向の座標を特定する構成のみを示したが、Ｙ方向についても、同様の構成を用いて特定することができる。また、内挿の方法は、上述したものに限らず、種々の方法を用いてよい。例えば、検出した電流が最大となったコイルに隣り合うコイルのみならず、検出した電流が最大となったコイルの近傍にあり、かつ、電流が発生した全てのコイルの電流レベルを用いて内挿を行ってもよい。
また、ここでは隣接するコイルどうしを重ねた変形例を用いて内挿の方法を説明したが、隣接するコイルどうしが重ならない場合であっても、内挿により同様の要領で位置を特定することができる。

また、特定された位置が表示装置２０の表示面に相当する位置である場合には、表示制御部２６は、当該位置の画素の階調を変化させてもよい。あるいは、指示装置１０が、当該位置の画素の階調を変化させた画像データを供給してもよい。このようにすれば、ユーザが自身の選択した位置を明確に認識することが可能となる。また、このようにすれば、ユーザが指示装置１０をなぞるように移動させることで、表示面に文字や図形を描画させることも可能となる。

上述した実施形態においては、記憶性表示体の一例として記憶性液晶を示したが、他の記憶性表示体を用いることも可能である。記憶性を有するその他の表示体としては、例えば、マイクロカプセル型電気泳動方式の表示体、いわゆるＥＰＤ（ElectroPhoretic Display）などが挙げられる。
なお、本発明は、記憶性を有さない表示体を用いても実施することは可能である。しかし、特に電子ペーパのような表示装置においては、ユーザが長時間操作することなく表示面を見続けることも多い。それゆえ、このような操作しない時間の多い装置に適用するに際しては、記憶性表示体を採用した方がより有利であるといえる。

本発明の一実施形態である情報表示システムを概略的に示す図である。 情報表示システムの全体構成を示すブロック図である。 励磁コイル部の構成を示す図である。 位置特定コイル部の構成を示す図である。 位置特定コイル部の構成を示す図である。 電力抽出コイル部の構成を示す図である。 電力抽出部の構成を示す図である。 表示装置の外観を示す図である。 表示装置の断面図である。 指示装置および表示装置の動作を示すシーケンス図である。 メニュー画面の一例を示す図である。 共振コンデンサを接続した変形例を示す図である。 位置特定コイル部の変形例を示す図である。 電力抽出コイル部を位置特定に用いる変形例を示す図である。 電力抽出コイル部を位置特定に用いる変形例を示す図である。 隣接するコイルどうしを重ねた変形例を示す図である。 判別回路による内挿の方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１００…情報表示システム、１０…指示装置、１１…電源部、１２…制御部、１３…記憶部、１４…励磁コイル部、２０…表示装置、２１…位置特定コイル部、２２…電力抽出コイル部、２３…電力抽出部、２４…通信制御部、２５…記憶部、２６…表示制御部、２７…表示部

Claims (9)

1. 面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、
   前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重なるように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、
   前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、
   前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出して出力する電力出力手段と
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記複数の位置特定コイルは、
   第１の方向に配列された複数の位置特定コイルである第１のコイル群と、
   前記第１の方向に交差する第２の方向に配列され、前記第１のコイル群と重なる複数の位置特定コイルである第２のコイル群とを備え、
   前記情報出力手段は、
   前記第１のコイル群に発生した電流の大小に基づいて前記第１の方向に第１の座標軸を設定した場合の座標を特定するとともに、前記第２のコイル群に発生した電流の大小に基づいて前記第２の方向に第２の座標軸を設定した場合の座標を特定し、これらの座標により表される一の位置を示す位置情報を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記情報出力手段は、
   発生した電流が最大である位置特定コイルの電流のレベルと、当該位置特定コイルの近傍にある位置特定コイルの電流のレベルとを用いて内挿を行い、内挿の結果によりこれらの位置特定コイルがなす領域から一の位置を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記複数の位置特定コイルは、各々が隣り合う位置特定コイルと重なることを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. 前記情報出力手段は、
   前記位置情報を表す信号を前記電力抽出コイルまたは前記位置特定コイルを介して出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
6. 前記電力抽出コイルは、複数あり、
   前記情報出力手段は、
   複数の前記電力抽出コイルを用いて第１の領域を特定する第１の特定手段と、
   前記複数の位置特定コイルを用いて第２の領域を特定する第２の特定手段とを備え、
   前記第１の領域に含まれ、かつ、前記第２の領域に含まれる位置を示す位置情報を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
7. 前記電力抽出コイルは、複数あり、
   前記情報出力手段は、
   複数の前記電力抽出コイルに発生した電流の大小に基づいて一の前記電力抽出コイルがなす領域を特定し、当該領域に重なる前記位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいて一の位置を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
8. 面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、
   前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重なるように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、
   前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、
   前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出する電力抽出手段と、
   前記電力抽出手段により抽出された電力を用いて、前記情報出力手段により出力された位置情報に応じた表示を行う表示手段と
   を備えることを特徴とする表示装置。
9. 電力を供給する第１の装置と、当該第１の装置と近接したときに当該第１の装置から電力の供給を受ける第２の装置とを備える情報処理システムであって、
   前記第１の装置は、
   磁束を変化させることにより電力を供給する電力供給手段を備え、
   前記第２の装置は、
   面状に配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる複数の位置特定コイルと、
   前記複数の位置特定コイルの少なくともいずれかと重なるように配置され、磁束の変化に応じた電流を発生させる電力抽出コイルと、
   前記複数の位置特定コイルに発生した電流の大小に基づいてこれらが配置された面内の一の位置を特定し、当該位置を示す位置情報を出力する情報出力手段と、
   前記電力抽出コイルに発生した電流から電力を抽出して出力する電力出力手段とを備える
   ことを特徴とする情報処理システム。
   

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