JP6069469B2 - 位置指示器及び位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置指示器及び位置検出装置に関し、特に位置を検出する位置指示器側に記憶させた固有ＩＤなどを含む複数種類の情報や、位置指示器の操作に応じて得られる筆圧等の情報を位置検出装置側で検出するようにするものである。

従来、コンピュータ装置上で写真加工やイラスト作成などに用いられるポインティングデバイスの一つとして、ペンタブレットと呼ばれる位置検出装置が開発されている。ペンタブレットは、一般には、略平板状の位置検出部（以下、タブレットと称する）と、ユーザがタブレット上で操作するペン状の専用の位置指示器とで構成される。

この種の位置検出装置としては、電磁誘導方式により位置指示器に共振回路を設けてタブレットから送信した信号に共振した反射信号をタブレットで検出することにより、位置指示器のタブレット上での指示位置を求めるようにしているものがある。（例えば、特許文献１参照）
さらに、タブレットを液晶パネルなどの表示装置と一体とすることによって画面に表示された箇所を電子ペンなどの位置指示器により直接入力するという形態の位置検出装置も提案されている。（例えば、特許文献２参照）
さらに、位置指示器には固有のＩＤ情報や筆圧情報だけでなく多種類の情報を有し、タブレットからの命令によって必要な情報を選択して取得するような位置検出装置が提案されている。（例えば、特許文献３参照）
また、位置指示器には電源を設けて信号を発信することにより、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜のような抵抗値の高いコイルを使った透明センサータブレットを液晶パネルの前面に配置したようなものも提案されている。（例えば、特許文献４参照）

特開昭６３−７０３２６号公報 特開２００２−２１５３１７号公報 特開平７−２００１３７号公報 特開２００７−２５７３５９号公報

従来の位置検出装置において、特許文献４のような位置検出装置では、透明ガラス面上に形成したＩＴＯ膜によるループコイルで位置指示器からの信号を検出するようにしているため、タブレットセンサを表示装置の前面に配置することができるようになった。このため、タブレットセンサを入れるために製造工程において液晶パネルを分解したりする必要が無くなり、設計における表示装置の互換性を高めることができる。また、位置指示器には電源を設けて信号を発信するようにしたため、位置指示器の信号を強くすることができるようになり表示装置から放射するノイズの影響も受け難く座標を安定に検出することができる。

しかし、上記のような装置において、例えば特許文献３に示したように位置指示器に固有ＩＤなどを含む複数種類の情報を設けてタブレットで検出しようとすると、これらの情報の全てを送信しなければならず転送速度が大幅に低下してしまうという問題がある。

本発明は上記の問題点を解決するため、送信情報が格納されるメモリを備えており、ペン先に印加された圧力の情報を含む複数種類の情報が送信可能な、位置指示器に対して、位置検出装置に配置されたセンサを介してコマンドを送信することで、複数種類の情報の中からコマンドに応じた情報が選択されて送信され、位置検出装置に配置されたセンサを介して検出されるようにすることで、位置指示器から位置検出装置への情報の送信効率性を向上させることを目的とする。

本発明の位置指示器は、位置検出装置に情報を送信する位置指示器であって、ペン先に印加された圧力の情報を含む複数種類のデジタル情報が送信可能とされているとともに、位置指示器から送信される、ペン先に印加された圧力の情報を含む複数種類のデジタル情報は、位置検出装置が備えるセンサを介して位置検出装置で検出可能とされている。
位置指示器はメモリを備えており、複数種類のデジタル情報はメモリに格納されたデジタル情報を含むものであり、センサを介して受信したコマンドに応じて、ペン先に印加された圧力の情報を含む複数種類のデジタル情報から選択されたデジタル情報を前記位置検出装置に送信する。
そして、複数種類のデジタル情報からコマンドに応じて選択されたデジタル情報は、位置検出装置の位置検出面の垂直方向を軸と定義した場合の位置指示器の回転角の情報であり、位置指示器は、コマンドに応じて制御されるスイッチ回路を備えている。
また、スイッチ回路は、圧力の情報の前記位置検出装置への送信指示を行うコマンドに対しては位置検出装置が単一の指示位置を検出するための第１の位置指示信号を送信するとともに、位置指示器の回転角を検出するための信号の送信指示を行うコマンドに対しては位置検出装置が複数の指示位置を検出するための第２の位置指示信号を送信するように制御されることを特徴としている。

本発明によれば、タブレットからの制御信号を適切に増幅して受信するようにしたため、タブレットからの制御信号が微弱であっても確実にこれを受信することができ、ＩＴＯ膜のような透明電極や抵抗値の高い素材でタブレットのループコイルを構成しても、位置指示器が有する複数種類の情報の中から必要な情報を選択して検出することが可能となる。このため、位置指示器からタブレットへの情報の転送速度が低下することも無く、必要な情報だけを得ることが可能となる。
また、本発明によれば、位置指示器からの信号送信のタイミングに同期してタブレットから制御信号を送信するようにしたため、制御信号の送受信を短時間で確実に行うことができる。このため、位置指示器からタブレットへの情報の転送速度をさらに高めることができる。
また、本発明によれば、位置指示器がタブレット上に無い場合には位置指示器からの信号送信を停止するようにしたので、位置指示器の消費電力を節約でき、電池交換や充電を頻繁に行わなくても済むという効果もある。

本発明の第１の実施例による位置検出装置の外観図である。 本発明の第１の実施例による位置指示器の外観図である。 本発明の第１の実施例による位置指示器の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例によるタブレットの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例によるタブレットの内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例によるタブレットからコマンド「１０１」を送信した 際の位置指示器とタブレットにおける動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例によるタブレットからコマンド「１００」を送信した 際の位置指示器とタブレットにおける動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例によるタブレットからコマンド「１１０」を送信した 際の位置指示器とタブレットにおける動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例における第１の実施形態の初期動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例における第２の実施形態の初期動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施例における位置指示器の位置指示部の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施例による位置指示器の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例によるタブレットからコマンド「１１０」を送信した際の位置指示器とタブレットにおける動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施例による位置指示器の構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施例による位置指示器の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施例によるタブレットの内部構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施例による位置指示器のペン先側がタブレット上に置かれたときの初期動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施例による位置指示器のペン先側がタブレット上に置かれたときの座標・筆圧検出動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施例による位置指示器のイレーサ側がタブレット上に置かれたときの初期動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施例による位置指示器のイレーサ側がタブレット上に置かれたときの座標・筆圧検出動作を示すタイミングチャートである。

以下、発明を実施するための実施例について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施例（基本構成例）
２．第２の実施例（回転角情報を有する位置指示器を使用する例）
３．第３の実施例（ペン先およびイレーサを備えた位置指示器を使用する例）

＜１．第１の実施例＞
［位置検出装置の外観説明］
図１は、本発明の位置検出装置の一実施例としての外観図を示す。本実施例による位置検出装置１０は、ペン形状の位置指示器と、タブレットとで構成される。

位置指示器は、タブレットの位置検出領域２ａ上で使用する。この位置検出領域２ａ上では、位置指示器の指示位置（座標）が検出できるようになっている。また位置指示器には位置指示器の長手方向の上下方向に移動可能なサイドレバー（以下、スライダと称する）１ｃｂを設けてあり、スライダ１ｃｂの位置を調整することにより筆の色や太さ等を設定できるようになっている。また位置指示器は、ペン先部に加えられる筆圧情報が検出できるようになっている。さらに位置指示器には、位置指示器を個々に識別するための固有のＩＤ情報が格納されている。

スライダ１ｃｂの位置情報（以下、スライダ情報と称する）や、筆圧情報、位置指示器に個別に割り振られたＩＤ情報などは、本実施例ではタブレットが位置指示器の指示位置を検出する座標検出期間とは別の期間に、位置指示器からタブレットに対して送信される。

タブレットは、外部のコンピュータ装置（図示略）に接続されている。タブレットは、位置指示器が指示した座標位置を検出し、その座標情報や筆圧等の情報をコンピュータ装置に出力する。コンピュータ装置は、タブレットからの座標や筆圧等の情報に基づき必要な処理を行う。

本実施例のタブレットは、位置指示器からの信号を検出するタブレットセンサを、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で構成された複数の透明ループコイル（図示略）によって形成しており、その透明ループコイルを、液晶パネル等で構成された表示部２ｂの上に配置してある。タブレットからは、位置指示器に対して各種情報を要求するためのコマンドが送信されるが、前述した透明ループコイルの抵抗値は数キロ〜数十キロΩと高いため送信される信号は微弱なものとなる。

このため本実施例では、位置指示器側で受信されるタブレットからの信号を増幅することにより、信号の有無を正しく検出できるようにした。このときタブレット側から送信するコマンドは信号の有りまたは無しとして時系列に現すとともに、位置指示器とタブレットとの間で動作のタイミングを合わせることにより、コマンドの送受信が短時間で正確に行われるようにしている。この動作の詳細については後述する。

［位置指示器の構成］
次に、図２を参照して、位置指示器の構成について説明する。位置指示器はペン形状を有しており、１ｂは芯体で、芯体１ｂの先端部分は本体１ａから突出している。この芯体１ｂの先端部分をペン先としてタブレット面に接触するようにして操作する。１２は中空形状のコイルで、コイル１２中を芯体１ｂが貫いている。さらに芯体１ｂの先端部分と逆側には可変容量コンデンサ２３が配置されている。

可変容量コンデンサ２３は、芯体１ｂに加えられる筆圧の大きさに応じてその容量が変化する。可変容量コンデンサ２３に加えられた荷重は後述する筆圧検出回路２１によって筆圧情報として検出される。

また本体１ａには、長手方向に所定の長さを持つ溝１ｃａが設けられており、溝１ｃａには、溝１ｃａの端部から端部までを移動可能なスライダ１ｃｂが取り付けられている。溝１ｃａ上でのスライダ１ｃｂのアナログ的な移動情報は後述するスライダ検出回路２２によって検出される。

図３は、位置指示器の内部構成例を示すブロック図である。位置指示器には、発振回路１１、コイル１２、コントロール回路１３、増幅回路１４、スイッチ１５、検波回路１６、信号強度判定部としてのコンパレータ１７、シリアル・パラレル変換回路１８（以下、Ｓ／Ｐ変換回路１８と称する）、切替回路１９、ＩＤ格納メモリ２０、筆圧検出回路２１、スライダ検出回路２２、クロック発生回路２５、電源２６、が設けられている。

発振回路１１は、コントロール回路１３から供給される発振制御信号Ｓｃに基づいてコイル１２と共に動作し、所定の周波数のコイル信号Ｓｄをコイル１２に発生させる回路である。コイル１２は、コイル信号Ｓｄにより交流磁界を発生する。タブレットは、位置指示器のコイル１２から発生する交流磁界を検出することにより、位置指示器の指示座標および筆圧等の情報を求める。

コントロール回路１３は、位置指示器を構成する各部の制御を行う。具体的には、前述した発振回路１１への発振制御信号Ｓｃの供給、後述するＳ／Ｐ変換回路１８へのＳ／Ｐ変換クロックＳｈの供給、後述する筆圧検出回路２１及びスライダ検出回路２２への連続量検出パルスＳｓや連続量送出クロックＳｗ等の供給等を行う。これらの各種制御信号の詳細については後述する。コントロール回路１３としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。

増幅回路１４は、スイッチ１５を介してコイル１２に接続されており、コイル１２に誘導されるタブレットからの信号を増幅する。検波回路１６は、増幅回路１４の出力信号のベルに応じた電圧を出力する。コンパレータ１７は、検波回路１６の出力電圧が一定電圧以上であるかどうかを検出してデジタル信号として出力する。

Ｓ／Ｐ変換回路１８は、コンパレータ１７から出力されるデジタル信号をコントロール回路１３から供給されるＳ／Ｐ変換クロックＳｈの周期毎に読み取り、その結果をパラレルデータに変換して切替回路１９に供給する。本実施例ではＳ／Ｐ変換回路１８は３ビットの選択信号Ｓｋを出力するようにしている。
切替回路１９は、Ｓ／Ｐ変換回路１８から出力される選択信号Ｓｋに応じて、ＩＤ格納メモリ２０、筆圧検出回路２１、スライダ検出回路２２のいずれかを選択して、上記選択した回路からの信号をコントロール回路１３に供給する。

ＩＤ格納メモリ２０は、半導体メモリ等で構成され、位置指示器に対して個別に割り振られたＩＤ番号を格納する。筆圧検出回路２１は、芯体１ｂ（図２参照）に加えられる筆圧を検出してデジタル値として出力する。スライダ検出回路２２は、スライダ１ｃｂによるスライダ情報を検出してデジタル値として出力する。

筆圧検出回路２１及びスライダ検出回路２２は、コントロール回路１３から供給される連続量検出パルスＳｓに基づいて動作する。連続量検出パルスＳｓは、筆圧又はスライダ１ｃｂの操作情報等の連続量の検出を行う期間を指定するための信号であり、本実施例では後述する連続送信期間中に行うようにしている。

筆圧検出回路２１には、抵抗２１１、可変容量コンデンサ２１２、コンパレータ２１３、アンドゲート２１４、カウンタ回路２１５、Ｐ／Ｓ変換回路２１６、が含まれる。

可変容量コンデンサ２１２と抵抗２１１とは時定数回路を構成しており、この時定数回路に連続量検出パルスＳｓが入力されると、可変容量コンデンサ２１２の容量に応じて立ち上がり速度が変化するような信号Ｓｔが出力される。

コンパレータ２１３は一定の閾値を有しており、設定された閾値に基づいて信号Ｓｔをデジタル信号に変換する。アンドゲート２１４は、一つの反転入力と一つの非反転入力を持ち、反転入力側の端子にはコンパレータ２１３からの出力信号が加えられ、非反転入力側の端子には、連続量検出パルスＳｓが加えられる。このように構成することによって、アンドゲート２１４からは、可変容量コンデンサ２１２に加えられる筆圧に応じてパルス幅が変化するような筆圧検出信号Ｓｕが出力される。

カウンタ回路２１５には、イネーブル端子ＥＮと、クロック入力端子ＣＫと、リセット端子Ｒが設けてある。イネーブル端子ＥＮには、アンドゲート２１４から出力された筆圧検出信号Ｓｕが入力され、クロック入力端子ＣＫには、発振回路１１からのコイル信号Ｓｄが供給される。またリセット端子Ｒには連続量検出パルスＳｓが入力される。

カウンタ回路２１５は、イネーブル端子ＥＮに加えられる筆圧検出信号Ｓｕのパルス幅の期間だけ、クロック入力端子ＣＫに入力されるコイル信号Ｓｄをカウントし、その数値をＰ／Ｓ変換回路２２６に出力する。なお、リセット端子Ｒに入力される連続量検出パルスＳｓがロウレベルの期間は、カウンタ回路２１５によるカウント値がリセットされる。本実施例では筆圧情報を１０ビットのデータで示すようにしているため、このカウンタ回路２１５が出力するデータも１０ビットとなっている。なお、本実施例では筆圧情報を１０ビットで示す場合を例にあげたが、ビット数はこれに限定されるものではない。

Ｐ／Ｓ変換回路２１６は、カウンタ回路２１５から送信される１０ビットのデータを、コントロール回路１３から供給される連続量検出パルスＳｓの立ち下がりタイミングで取り込む。その後、Ｐ／Ｓ変換回路２１６は、コントロール回路１３からの連続量送出クロックＳｗに同期して、カウンタ回路２１５からの１０ビットのデータを切替回路１９に順次出力する。

スライダ検出回路２２は、可変抵抗２２１と、コンデンサ２２２と、コンパレータ２２３と、アンドゲート２２４と、カウンタ回路２２５と、Ｐ／Ｓ変換回路２２６とで構成される。この可変抵抗２２１は、スライダ１ｃｂの操作によって抵抗値が変化するようになっている。可変抵抗２２１とコンデンサ２２２とは時定数回路を構成しており、この時定数回路に連続量検出パルスＳｓが入力されると、可変抵抗２２１の抵抗値に応じて立ち上がり速度が変化するような信号が、前述した筆圧検出回路２１の場合と同様に出力される。以下の各回路の動作は筆圧検出回路２１と同一であるため、説明は省略する。なお、可変抵抗２２１の代わりに、可変容量コンデンサやインダクタンス素子等を用いてもよい。

クロック発生回路２５は、クロック信号Ｓａを発生しコントロール回路１３に供給する。コントロール回路１３は、このクロック信号Ｓａによって各種動作のタイミングを作成している。このクロック信号Ｓａとしては、比較的低い周波数、例えば８ＫＨｚ程度を採用するものとする。電源２６は、上述した各回路を駆動するための電源としての電池である。

［タブレットの構成］
次に、図４を参照して、タブレットの構成について説明する。タブレットは、液晶パネル等よりなる表示部２ｂの上面にセンサガラス２０６が重ねられて構成される。センサガラス２０６には、フレキシブル基板２０２〜フレキシブル基板２０５が接続されている。

センサガラス２０６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３０（図示略）のパターンが形成されている。ループコイル群３０は、Ｘ軸方向に配列されたループコイルＸ１〜Ｘ４０と、Ｙ軸方向に配列されたループコイルＹ１〜Ｙ３０（図４においてはいずれも図示略）とによって構成されている。

そして、２枚のガラスの一方にはＸ軸方向に配列されるループコイルのパターンが、もう一方にはＹ軸方向に配列されるループコイルのパターンが、それぞれエッチングによって形成されている。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。なお、各ループコイルの配置の詳細については、図５を参照して後述する。

フレキシブル基板２０２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、センサガラス２０６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のパターンが配置されている。フレキシブル基板２０３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、センサガラス２０６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２０３に取り出された端子は、後述する選択回路３１へ接続されている。

同様に、フレキシブル基板２０４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、センサガラス２０６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のパターンが配置されている。さらに、フレキシブル基板２０５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、センサガラス２０６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２０５に取り出された端子は、後述する選択回路３１へ接続されている。

次に、図５を参照して、タブレットの内部構成について説明する。タブレットは、ループコイル群３０と、選択回路３１、ＣＰＵ３３（制御部）、切替回路３４、増幅回路３５、バンドバスフィルタ３６（以下、ＢＰＦ３６と称する）、検波回路３７、Ｓ／Ｈ回路３８、Ａ／Ｄ変換回路３９、スイッチ４０、信号発生回路４１、より構成されている。ループコイル群３０は、前述したようにＸ軸方向および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して配置されている。

なお、図５では一つのループコイルにつきその両端を、ＡおよびＢの符号を付加して表示している。たとえば、ループコイルＸ１の両端をＸ１ＡおよびＸ１Ｂとして表示する。

ループコイル群３０によって構成される位置検出領域２ａ（図１参照）は、ちょうど表示部２ｂの表示エリアと一致するようにループコイル群３０の寸法や配列ピッチが決定されている。そして、ループコイル群３０を形成するループコイルＸ１〜Ｘ４０と、ループコイルＹ１〜Ｙ３０の始端と終端は、各ループコイルを選択する選択回路３１に接続されている。選択回路３１は、ＣＰＵ３３から供給されるコイル選択信号Ｓｐに基づいて、これらのＸ方向及びＹ方向の各ループコイルの中から一組の端子をラインＬａ及びラインＬｂとして選択する。

選択回路３１によって選択されたラインＬａ及びラインＬｂは、切替回路３４に接続される。切替回路３４は、ＣＰＵ３３から供給される送受切替信号ＳｍによってラインＬａ及びラインＬｂの接続先をそれぞれ、送信側（Ｔ）または受信側（Ｒ）に切替えることができるようになっている。

切替回路３４が受信側（Ｒ）に切替えられた際には、選択回路３１によって選択されたループコイルはラインＬａ及びラインＬｂを介して増幅回路３５に接続され、位置指示器のコイル１２から送信される信号を受けてこれを増幅する。

増幅回路３５の出力は、ＢＰＦ３６に接続され、ＢＰＦ３６は、増幅回路３５の出力信号の中から目的の周波数の成分のみを抽出して信号Ｓｑとして出力する。ＢＰＦ３６からの出力信号Ｓｑは検波回路３７に供給され、検波回路３７はＢＰＦ３６からの出力信号Ｓｑのレベルに応じた電圧を出力する。

Ｓ／Ｈ回路３８とＡ／Ｄ変換回路３９は、ＣＰＵ３３からの制御に基づいて、検波回路３７から出力される検波出力Ｓｒの電圧を定期的にデジタル値に変換する。

切替回路３４が送信側（Ｔ）に切替えられた際には、選択回路３１によって選択されたループコイルはスイッチ４０を介して信号発生回路４１に接続され、スイッチ４０がオンのときに選択されたループコイルに交流電流が流れるようになっている。スイッチ４０は、ＣＰＵ３３から供給される送信制御信号Ｓｎに基づいて、そのオンとオフとが切り替えられる。スイッチ４０のオンとオフとが時系列に切替えられることにより、位置指示器に対して制御信号が送信される。

この制御信号には、ＩＤ情報を要求する場合（本実施例では“１００”）や、筆圧情報を要求する場合（本実施例では“１０１”）や、スライダ情報を要求する場合（本実施例
は“１１０”）などのコマンド情報が含まれる。なお、コマンドはこれらに限定されるものではなく、位置指示器が筆圧、ＩＤ、スライダ以外の他の情報を有している場合には、これらの他の情報を取得する他のコマンドを使用してもよい。

［実施例の動作］
次に、本実施例の動作について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）座標検出期間
（２）コマンド送信期間
（３）タイミング抽出期間
（４）データ受信期間
（５）位置指示器がタブレット上に降ろされたときの初期動作
実際の動作は、（５）、（１）〜（４）の順に行われるが、説明を分かりやすくするために、説明は上記の順番で行うものとする。

図６は、位置指示器に対する制御信号としてのコマンド“１０１”を送信することにより、位置指示器の筆圧情報を検出する動作を示したものである。図７は、位置指示器に対する制御信号としてのコマンド“１００”を送信することにより、位置指示器のＩＤ情報を検出する動作を示したものである。図８は、位置指示器に対する制御信号としてのコマンド“１１０”を送信することにより、位置指示器のスライダ情報を検出する動作を示したものである。これらの図６〜図８において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図３および図５の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。

なお、図６〜図８では、位置指示器が、タブレットのセンサガラス２０６上のループコイルＸ１１とループコイルＹ８の交点付近に置かれているものとし、後述する初期動作によって、ＣＰＵ３３は位置指示器がループコイルＸ１１とループコイルＹ８の交点付近に置かれていることが予め認識されているものとして説明をする。

（コマンド“１０１”を送信した場合の動作）
図６に基づき、タブレットから位置指示器に対して筆圧情報を要求するコマンド“１０１”を送信した場合の動作について説明する。

（１）座標検出期間
位置指示器のコントロール回路１３は、タブレットで座標を検出するために必要な時間、例えば１ｍＳ以上の間、コイル１２から連続して信号を送信するよう、発振制御信号Ｓｃを発振回路１１に供給する。これにより、発振制御信号Ｓｃが供給されている間、コイル１２にはコイル信号Ｓｄが発生し、このコイル信号Ｓｄによる交流磁界が送信されるようになる。この動作を連続送信動作と呼ぶことにする。位置指示器が連続送信動作を行う期間は、タブレットにおいて座標検出が行われる期間であると同時に、位置指示器においては後述する筆圧情報およびスライダ情報を検出する期間でもある。

タブレットのＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が開始されるタイミングを検出するため予め、選択回路３１に対してループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。また、ＣＰＵ３３は、切替回路３４を受信側（Ｒ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。

このとき、位置指示器のコイル１２からコイル信号Ｓｄが送信されていれば、タブレット内の検波回路３７からの検波出力Ｓｒには、電圧が発生するはずである。

ＣＰＵ３３は、Ａ／Ｄ変換回路３９からの出力結果を調べて、検波出力Ｓｒに一定時間、例えば１２８μＳ以上の期間継続して電圧が発生した際に位置指示器からの連続送信動作が開始されたものと判断する。この動作は、後述するデータ受信期間における位置指示器から間欠的に送信される信号と区別するためのものである。ＣＰＵ３３は、続いて座標検出動作を行う。

ＣＰＵ３３は、ループコイルＸ１１を中心とする５本のループコイルについて位置指示器からの信号レベルを求めるため、ループコイルＸ９〜Ｘ１３を順次選択するようにコイル選択信号Ｓｐを送出する。このコイル選択信号Ｓｐは、１本のループコイルについて例えば６４μＳの期間ずつ順次選択するように送出される。

このとき、検波回路３７からの検波出力Ｓｒには、選択したループコイルと位置指示器のコイル１２との距離に応じた電圧が現れる。すなわち、位置指示器に最も近いループコイルＸ１１を選択した際に最も高い電圧が得られるような電圧分布となる。（図６のＳｒ）この電圧分布におけるピークレベルと隣り合うコイルの電圧とから、位置指示器の指示位置のＸ座標を求めることができる。

続いて、ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ８を中心とする５本のループコイルについて位置指示器からの信号レベルを求めるため、ループコイルＹ６〜Ｘ１０を順次選択するようにコイル選択信号Ｓｐを送出する。ここでもＸ軸ループコイルを選択したときと同様に、１本のループコイルについて６４μＳの期間ずつ順次選択する。このとき、検波回路３７からの検波出力Ｓｒには、選択したループコイルと位置指示器のコイル１２との距離に応じた電圧が現れる。すなわち、位置指示器に最も近いループコイルＹ８を選択した際に最も高い電圧が得られるような電圧分布となる。（図６のＳｒ）この電圧分布におけるピークレベルと隣り合うコイルの電圧とから、位置指示器の指示位置のＹ座標を求めることができる。

次にＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が終了するのを待つため、選択回路３１に対して、ループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。このとき、前述した座標検出動作においてピーク電圧が発生したループコイル（中心コイルと呼ぶ）が隣接するコイルに移動していた場合には、位置指示器の指示位置が移動したものと判断して、更新された中心コイルを選択するようにする。位置指示器からの連続送信が終了すると、検波出力Ｓｒの電圧はしだいに低下するので、ＣＰＵ３３は検波出力Ｓｒの電圧が一定の閾値Ｖｔｈ以下になった時点で連続送信が終了したと判断して、次に説明するコマンド送信動作に移行する。

タブレットでの座標検出動作が行われている間、すなわち、位置指示器からコイル信号Ｓｄの連続送信が行われている間は、位置指示器内の筆圧検出回路２１による筆圧検出動作およびスライダ検出回路によるスライダ検出動作も行われる。本実施例では、筆圧検出動作とスライダ検出動作は同時に行われるが、以下、筆圧検出動作について説明する。

位置指示器のコントロール回路１３は、前述した連続送信動作を開始すると、発振回路１１の発振出力が十分に安定するまでの時間、例えば６４μＳ経過してから、連続量検出パルスＳｓを送出する。コントロール回路１３から筆圧検出回路２１に対して連続量検出パルスＳｓが入力されると、前述した時定数回路の出力側には、筆圧に応じて立ち上がり速度が変化するような信号Ｓｔが現れる。また、アンドゲート２１４からは、筆圧に応じてパルス幅が変化するような筆圧検出信号Ｓｕが出力される。

筆圧検出信号Ｓｕはカウンタ回路２１５のイネーブル端子ＥＮに入力され、筆圧検出信号のパルス幅の期間だけ、カウンタ回路２１５のクロック入力端子ＣＫに入力されるコイル信号Ｓｄの波の数がカウントされる。カウントされた数値は１０ビットの筆圧情報としてＰ／Ｓ変換回路２１６から出力される。

（２）コマンド送信期間
タブレットのＣＰＵ３３は、検波出力Ｓｒの電圧が一定の閾値Ｖｔｈ以下となることにより連続送信の終了を検出すると、コマンド送信動作に移行する。このとき、選択回路３１は位置指示器に最も近いループコイルが選択されたままの状態を維持する。
ＣＰＵ３３は、切替回路３４を送信側（Ｔ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。さらにＣＰＵ３３は、スイッチ４０に対して送信制御信号Ｓｎを送出する。この送信制御信号Ｓｎは例えば１２８μＳ毎に、「１」、「０」、「１」と順次出力する。

送信制御信号Ｓｎが「１」の期間は、選択回路３１によって選択されたループコイルに信号発生回路４１が接続され、ループコイルには交流電流が流れる。ループコイルはＩＴＯ膜により形成されているので、抵抗値は数キロΩから数十キロΩ程度と高いため流れる電流は少なが、位置指示器のコイル１２とループコイルとの距離は比較的近いので、位置指示器のコイル１２には、例えば数ミリボルト程度の信号は発生するものである。

位置指示器のコントロール回路１３は、連続送信動作を終了すると、クロック信号Ｓａの３サイクルの期間だけ、スイッチ１５をオンとするような制御信号Ｓｅを出力する。この期間にタブレットのループコイルから信号が送信されていると、増幅回路１４の出力には、増幅器出力Ｓｆが現れ、これに伴い、コンパレータ１７からの出力Ｓｇが「１」となる。

このとき、タブレットから１ビットの信号を送信する期間（ここでは１２８μＳ）を、位置指示器でのクロック信号Ｓａの周期とおよそ一致させておけば、クロック信号Ｓａに同期して、タブレットから送信された信号を抽出することができる。

すなわち、図６に示すようにクロック信号Ｓａの立下りタイミングでコンパレータ１７の出力Ｓｇの値を読めば、タブレットから送信された信号を、「１」、「０」、「１」の順に抽出することができる。Ｓ／Ｐ変換回路１８から“１０１”が選択信号Ｓｋとして切替回路１９に供給されると、切替回路１９は筆圧検出回路２１からの出力データを選択して送信データＳｂとして送出するようになる。

即ち、位置指示器においては、連続送信動作の終了後に送信停止期間を設けて、この間にタブレットからの信号をコマンドとして受信するようにしている。一方タブレットにおいては、位置指示器からの連続送信動作の終了を検出すると、直ちに位置指示器へのコマンドの送信を開始するようにしている。これらの動作は本発明の特徴の一つである。

（３）タイミング抽出期間
位置指示器において、タブレットからの３ビットのコマンドが検出されると、位置指示器のコントロール回路１３は、クロック信号Ｓａに同期して２回の信号送信を行う。具体的には、コントロール回路１３はクロック信号Ｓａが「１」の期間に発振制御信号Ｓｃも「１」となるように制御して、図６に示すようにコイル１２からはクロック信号Ｓａに同期した間欠的な信号が２回送信される。

タブレット側では、３ビットのコマンド（ここでは“１０１”）の送信を終了すると、ＣＰＵ３３は、切替回路３４を受信側（Ｒ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。これにより、選択回路３１により選択されたループコイルは増幅回路３５に接続され、前述した位置指示器からの２回の送信による信号が検出され、検波出力Ｓｒが図６のように現れる。

このときＣＰＵ３３では、Ａ／Ｄ変換回路３９の結果が一定の閾値Ｖｔｈを超えた時刻を２回計測することにより、２回の計測時刻の間隔を「ｔｄ」として求める。この時間ｔｄは、位置指示器のクロック信号Ｓａの周期とほぼ一致するはずである。ＣＰＵ３３は、それ以降、時間ｔｄ毎に信号を検出することにより、位置指示器から送信されるデータを正確に抽出することができるのである。

（４）データ受信期間
位置指示器では、２回の信号送信を終了すると、筆圧検出回路２１は、続くクロック信号Ｓａの立ち上がりに同期して、筆圧情報を送信データＳｂとして送出する。

図６では、筆圧情報が「１０１１００１０１０」の１０ビットで現される場合の例を示してあり、筆圧情報を示す送信データＳｂは、図６のようにクロック信号Ｓａに同期して１ビットずつ出力される。

このとき、コントロール回路１３は、送信データＳｂが「１」のときはコイル信号Ｓｄを送出し、送信データＳｂが「０」のときにはコイル信号Ｓｄを送出しない。また、このデータ送出の間隔は、タブレット側で求めた時間ｔｄとほぼ一致する。

タブレットでは、引き続きループコイルＸ１１（またはＹ８）からの信号が検出されるが、位置指示器からの送信データが「１」のときは検波出力Ｓｒには一定の閾値Ｖｔｈ以上の電圧が発生する。一方、送信データが「０」のときは検波出力Ｓｒには電圧が発生しない。

ＣＰＵ３３は、前述したタイミング抽出期間において２回目に検波出力Ｓｒが一定の閾値Ｖｔｈを超えた時刻よりも少し遅れた時刻を基点として、時間ｔｄの整数倍に当たる時刻に、Ａ／Ｄ変換回路３９の出力結果を調べ、この出力が前記一定の閾値Ｖｔｈを超えていれば「１」を保存し、Ｖｔｈ未満であれば「０」を保存する。この動作を１０回繰り返すことにより、ＣＰＵ３３は位置指示器から送信された１０ビットの筆圧情報の受信を完了する。ここでいう「２回目に検波出力Ｓｒが一定の閾値Ｖｔｈを超えた時刻よりも少し遅れた時刻」には、例えばクロック信号Ｓａの４分の１のサイクル等が設定してあるものとする。

位置指示器のコントロール回路１３は、筆圧情報の送信を終了すると、タブレットでの座標検出を続けて行うため、再び前述した連続送信動作を開始する。

（コマンド“１００”を送信した場合の動作）
図７は、タブレットから位置指示器に対してコマンド“１００”を送信して、ＩＤ情報を検出する場合の動作について示したものである。

図７が図６と異なっている点は、コマンド送信期間においてタブレットのループコイルから送信する３ビットのデータが、“１００”となっている点である。位置指示器のコンパレータ出力Ｓｇには、信号が「１」、「０」、「０」の順に抽出され、Ｓ／Ｐ変換回路１８は、この“１００”の情報を選択信号Ｓｋとして切替回路１９に供給する。切替回路１９は、コマンド“１００”に対応するＩＤ格納メモリ２０からの信号を選択して送信データＳｂとしてコントロール回路１３に供給する。図７では、ＩＤ格納メモリ２０に格納されたＩＤ情報が「００１１１００１１０」の１０ビットで現される場合について示している

（コマンド“１１０”を送信した場合の動作）
図８は、タブレットから位置指示器に対してコマンド“１１０”を送信して、スライダ情報を要求する動作について示したものである。

図８が図６と異なっている点は、コマンド送信期間においてタブレットのループコイルから送信する３ビットのデータが、“１１０”となっている点である。位置指示器のコンパレータ出力Ｓｇには、信号が「１」、「１」、「０」の順に抽出され、Ｓ／Ｐ変換回路１８は、この“１１０”の情報を選択信号Ｓｋとして切替回路１９に供給する。切替回路１９は、コマンド“１１０”に対応するスライダ検出回路２２からの信号を選択して送信データＳｂとしてコントロール回路１３に供給する。図８では、スライダ検出回路２２からのスライダ情報が「０１０１０００１０１」の１０ビットで現される場合について示している。なお、図８には図示していないが、スライダ検出回路２２は、図６の連続量検出パルスＳｓ〜Ｓｗに示した筆圧検出回路２１と同様な動作を行い、前述したスライダ情報を検出するようにしている。

（５）位置指示器がタブレット上に降ろされたときの初期動作
次に、位置指示器がタブレット上に無い状態からタブレット上に降ろされたときに、前述した図６〜８に示した動作にどのようにして移行するのかについて説明する。本実施例では、位置指示器がタブレット上に無い状態として、第１実施形態および第２実施形態について説明する。

（５）−１ 初期動作の第１実施形態
図９は、位置指示器がタブレット上に降ろされたときの初期動作の第１の実施形態について示したものである。図９において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図３および図５の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。

本実施形態では、位置指示器はあらかじめ図６で説明したのと同様な、連続送信動作と、タブレットからのコマンドを受信するためのコマンド受信動作とを交互に繰り返す。コマンド受信動作を行っている期間（以下、コマンド受信期間と称する）中に、信号が受信（受信データが“０００”以外）されれば、位置指示器はタブレット上に置かれているものと判断する。そして、受信したコマンドの内容に応じて、ＩＤ格納メモリ２０又は筆圧検出回路２１又はスライダ検出回路２２からの出力データに応じた信号をタブレットに送信する。

一方、コマンド受信期間中に信号が受信されない（受信データが“０００”）場合は、位置指示器はタブレット上に無いものと判断して連続送信動作を繰り返す。

タブレットでは、位置指示器からの信号を検出するため、ＣＰＵ３３は、切替回路３４の接続先を受信側（Ｒ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。また、ＣＰＵ３３は、選択回路３１に対してループコイルＹ１〜Ｙ３０を１本のループコイルについて例えば６４μＳの期間ずつ順次選択するようなコイル選択信号Ｓｐを出力する。

このとき、タブレット上に位置指示器が降ろされると、図９に示すように、位置指示器が降ろされた付近のループコイルを選択した際の検波出力Ｓｒのレベルが高くなる。ＣＰＵ３３は、最も高い電圧が現れたループコイルの番号（ここではＹ８）を保存する。続けて、ＣＰＵ３３は、ループコイルＸ１〜Ｘ４０を１本のループコイルについて例えば６４μＳの期間ずつ順次選択するようなコイル選択信号Ｓｐを出力する。このときＣＰＵ３３は、最も高い電圧が現れたループコイルの番号（ここではＸ１１）を保存する。

図９において、ループコイルＸ１１を選択したときに高い電圧を検出し、続けてループコイルＸ１２、ループコイルＸ１３と選択した際に検出される電圧がしだいに低くなってゆくことが示されている。これによりＣＰＵ３３は、位置指示器がループコイルＸ１１の上にあることを認識することができる。

このためＣＰＵ３３は、ループコイルの選択をループコイルＸ１３までで終了して、最も強い信号が検出されたループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するようなコイル選択信号Ｓｐを出力する。その後、ＣＰＵ３３は位置指示器からの連続送信動作の開始を待ち、連続送信動作の開始を検出した時点で、図６〜８における座標検出期間の動作に移行する。

なお、図９において、位置指示器に最も近いループコイルを選択した時刻がちょうど位置指示器からの送信の停止期間（位置指示器におけるコマンド受信期間）に当たった場合には、タブレットのＣＰＵ３３は信号を検出することができない。しかし、ループコイルＹ１〜Ｙ３０及びループコイルＸ１〜Ｘ４０を一通り選択する周期が、位置指示器からの連続送信動作を繰り返す際の周期の整数倍とならないようにこれらのタイミングを決めておけば、少なくとも２回目の処理までには、位置指示器からの信号を検出することができるようになる。

（５）−２ 初期動作の第２実施形態
図１０は、位置指示器がタブレット上に降ろされたときの初期動作の第２の実施形態について示したものである。図１０において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図３および図５の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。
本実施形態では、位置指示器は信号を送信せず、位置指示器のコントロール回路１３は、スイッチ１５をオンとするような制御信号Ｓｅを送出して増幅回路１４を動作させておく。（以下、休止状態と呼ぶ）

タブレットのＣＰＵ３３は、選択回路３１に対して、ループコイルＹ１〜Ｙ３０を順次切替えて選択するようなコイル選択信号Ｓｐを出力する。このとき、１本のループコイルを選択している時間は、位置指示器のクロック信号Ｓａの周期よりも十分長くするものとする。

ＣＰＵ３３は、１つのループコイルが選択されている期間に、送受切替信号Ｓｍを送信側（Ｔ）から受信側（Ｒ）に切替えると同時に、送信制御信号Ｓｎをオンからオフに切り替えるような制御を行う（図１０参照）。これにより、一つのループコイルが選択された際に、送信に続けて受信動作が行われるようになる。

タブレット上に位置指示器が降ろされる（ここではループコイルＹ８上）と、その付近のループコイルを選択したときに位置指示器のコイル１２にはコイル信号Ｓｄが現れる。このときのコイル信号Ｓｄは、発振回路１１が動作したときの信号と比べて極めて弱いが、この信号がスイッチ１５を介して増幅回路１４に入力されると、増幅回路１４からは増幅器出力Ｓｆが、コンパレータ１７からはコンパレータ出力Ｓｇがそれぞれ図１０のように現れる。ここでは、ループコイルＹ７を選択した際にコンパレータ出力Ｓｇが立ち上がっている。

位置指示器のコントロール回路１３は、図示しない経路によりこのコンパレータ出力Ｓ
ｇを検出すると、直ちにスイッチ１５をオフとするような制御信号Ｓｅを送出して増幅回路１４の動作を停止し、続けて、発振回路１１に対して発振制御信号Ｓｃを出力して連続送信動作を開始する。この動作により、位置指示器は前述した第１実施形態における初期動作と同じ動作、即ち連続送信を繰り返す動作を行うようになる。この動作は本発明の特徴の一つである。

位置指示器のこの連続送信動作は、タブレット側がループコイルＹ７を選択している期間に開始されるため、この期間にタブレットの検波出力Ｓｒが図１０のように現れる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒを検出することにより位置指示器がタブレット上に置かれたことを認識する。

さらに、ＣＰＵ３３は、位置指示器に最も近いループコイルを調べるため、続けてループコイルＹ８、ループコイルＹ９と、ループコイルの選択を切り替える。この場合、位置指示器からの信号送信は既に開始されているため、送信は行わず受信のみを行えば良い。

図１０において、ループコイルＹ８を選択した際に最も高い電圧が検出されるが、ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ９、ループコイルＹ１０、ループコイルＹ１１と切替えるにつれて検波出力Ｓｒの電圧がしだいに低くなっていることから、位置指示器がループコイルＹ８上に存在することを認識することができる。

ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ１１までの選択を終了すると、位置指示器がＸ軸のどのループコイル付近に置かれているかを求めるため、ループコイルＸ１〜Ｘ４０を順次選択して受信動作を行う。

すなわち、ループコイルＸ１１を選択した際に最も高い検波出力Ｓｒを検出し、続けてループコイルＸ１２、ループコイルＸ１３と切替えるにつれて検波出力Ｓｒの電圧がしだいに低くなってゆくことより、ＣＰＵ３３は位置指示器がループコイルＸ１１の上に存在することを認識することができる。このため、ＣＰＵ３３は、ループコイルの選択をＸ１３で終了し、最も強い信号が検出されたループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択する。
図１０ではループコイルＸ１３の選択を終えた時刻がちょうど位置指示器からの連続送信が終了するタイミングと一致しているが、このとき位置指示器からの連続送信がまだ継続
していれば、ＣＰＵ３３がループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択することにより、検波出力Ｓｒが再び発生するようになる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒの電圧を見ながら、位置指示器からの連続送信が一旦終了するのを待った後、再び連続送信が開始されるタイミングを検出する。このようにして、ＣＰＵ３３は図６〜８における座標検出期間の動作に移行する。

本実施形態においても、位置指示器に最も近いＸ軸ループコイルを選択した時刻がちょうど送信の停止期間（コマンド受信期間）に当たった場合には、ＣＰＵ３３はＸ軸コイルからの信号を検出することができない。しかし、ループコイルＸ１〜Ｘ４０をもう一通り続けて繰り返すことにより、位置指示器からの信号を検出することができるものである。また、位置指示器が休止状態から通常動作に移行するときの初回の連続送信の時間を十分に長くすることにより、タブレット側で全てのループコイルを選択することができるようにしても良い。

本実施形態では、図６〜図８に示した動作中に、タブレットからのコマンドが例えば３回連続して検出されなかった場合には、位置指示器はタブレット上から取り去られたものと判断する。そして位置指示器のコントロール回路１３は、休止状態、即ち信号は送信せず、スイッチ１５をオンとするような制御信号Ｓｅを送出して増幅回路１４を動作させてタブレットからの信号の検出を待つ動作に入る。

［第１の実施例による効果］
前述した第１の実施例によれば、位置指示器は、連続送信動作終了後にタブレットからのコマンド信号を受信可能な状態とし、タブレットは、位置指示器からの連続送信終了タイミングを検波出力Ｓｒの低下という形で認識した後に、位置指示器へのコマンド送信を開始する。すなわち、連続送信動作の終了時刻が位置指示器とタブレットとの間で共有され、互いに共通する時間にコマンドの通信が短時間で行われる。

このため、位置指示器内にある複数の情報の中から、特定の情報を選択して送信させることが可能となり、位置指示器からタブレットへの情報の転送速度が落ちることがなくなるため、座標検出時のサンプリング速度が落ちてしまうこともなくなる。

また、本実施例では、タブレットからの信号を位置指示器で増幅するようにしたため、タブレットからの信号が微弱であってもコマンドとして正確に抽出できるようになる。従って、タブレットのループコイルを抵抗値の高いＩＴＯ膜等で形成することが可能となり、透明のループコイルを有するセンサガラス２０６を表示部２ｂの前面に配置することができるようになる。

これにより、位置指示器に対するコマンドをセンサガラス２０６上から送信することが可能となり、表示部２ｂが大型化した場合にも、固有のＩＤ情報や筆圧情報などの複数の情報を有する位置指示器のこれらの情報を、タブレット上で高速に検出することができるようになる。

また、本実施例によれば、位置指示器からタブレットに送信する筆圧情報やスライダ情報等の情報が複数ビットよりなるデジタルデータで構成され、このデジタルデータの値に応じて発振回路１１が制御されることにより、コイル信号Ｓｄの出力／非出力という形で時系列に伝送される。このため、タブレットではノイズ等に影響されることなく、位置指
示器から送られてくる情報を正確に抽出することができる。

また、本実施例によれば、位置指示器からタブレットに対して情報の送信が行われる前に、クロック発生回路２５から供給されるクロック信号Ｓａと同期したタイミングで、コイル信号Ｓｄが２回送信される。そして、２回の信号送信が終了した後に、タブレット２への情報の送信がクロック信号Ｓａに同期して行われる。一方タブレットでは、２回のコイル信号Ｓｄの送信間隔が計測され、計測された送信間隔に基づいてその後に送られてくるデジタルデータが検出される。このようにすることにより、位置指示器からタブレットへの１ビット当たりの通信時間を短くすることが可能となり、サンプリング速度の速い位置検出装置を実現することができる。

また、本実施例の第２の実施形態によれば、位置指示器がタブレット上に位置しない場合には、位置指示器からの信号送信が行われないため、位置指示器の消費電力を節減することができる。すなわち、位置指示器の電池交換や充電を頻繁に行わなくても済むようになる。

なお、上述した実施の形態では、タイミング抽出期間を位置指示器１からの連続送信動作の終了後に設けた例を挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、位置指示器１からの１０ビットのデータの送信終了後（位置指示器１による連続送信動作開始前）や、位置指示器１からタブレット２に対してデータ送信を行っている最中（例えば、５ビット目までの送信が終了した時点等）、もしくは連続送信動作期間中等に設けるようにしてもよい。

さらに、本実施例ではタブレットにおけるループコイルを、センサガラス２０６上にＩＴＯ膜によって形成したが、これに限定されるものではない。例えば、ペットフィルム上にカーボンなどの導電物質を印刷することでループコイルを形成してもよい。

また、本実施例ではタブレットと表示装置とを一体にしているが、表示装置を設けない構成としてもよい。

＜２．第２の実施例＞
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２実施例では、タブレット面に垂直方向を軸とした位置指示器の回転角を求めることができるようにした例について示す。出願人は、このような位置検出装置について特開平８−３０３７４号公報として既に開示している。本実施例は、これに改良を加えることにより、抵抗値の高いＩＴＯ膜等で形成したループコイルを用いたタブレット面においても、位置指示器の回転角を求めることができるようにした例について示す。本実施例では、タブレットは図４および図５に示した第１実施例で用いたものと同じ構成とする。

［位置指示部の構造］
図１１は、本実施例における位置指示器の位置指示部の構造を示す断面図である。図１１に示すように、位置指示部には磁性体コア５１と磁性体コア５２の２本の磁性体コアが設けられている。これらの磁性体コア５１及び５２に使用する材料としてはフェライト材が望ましいが、他の材料を使用してもよい。また、コアを設けない構成としてもよい。

磁性体コア５１に対してはコイル５３（第２コイル）及びコイル５４（第１コイル）が巻かれている。コイル５３は磁性体コア５１にのみ巻かれており、コイル５４は、磁性体コア５１と磁性体コア５２とを束ねるようにして巻かれている。この構造は、特開平８−３０３７４号公報に開示されたものと同じである。

［位置指示器の内部構成］
図１２は、本実施例による位置指示器の内部構成を示した図である。図１２において、図３および図１１と同一の構成箇所には同一の符号を付してある。位置指示器には、発振回路１１と、コイル５３及びコイル５４と、コントロール回路１３、増幅回路１４、スイッチ１５、検波回路１６、コンパレータ１７、Ｓ／Ｐ変換回路１８、切替回路１９、ＩＤ格納メモリ２０、筆圧検出回路２１、クロック発生回路２５、電源２６、が設けられている。

発振回路１１は、コントロール回路１３から供給される発振制御信号Ｓｃに基づいてコイル５４と共に動作し、所定の周波数のコイル信号Ｓｄをコイル５４に発生させる回路である。コイル５４は、コイル信号Ｓｄにより交流磁界を発生する。タブレットは、位置指示器のコイル５４から発生する交流磁界を検出することにより、位置指示器の指示座標および筆圧等の情報を求める。

コイル５３は、その両端がスイッチ５５に接続されており、スイッチ５５はコントロール回路１３から供給される第２コイル制御信号Ｓｊによってオンまたはオフ状態に制御される。
スイッチ５５がオフ状態のときにはコイル５３の両端は開放されるので、コイル５３はコイル５４から発生する磁界に対して影響を与えない。従って、タブレットでは磁性体コア５１と磁性体コア５２との中間位置の座標が検出される。

また、スイッチ５５がオン状態のときにはコイル５３の両端は短絡される。短絡されたコイル５３には、磁性体コア５１を通過する磁束の変化を打ち消すような方向に起電力が発生する。このため、磁性体コア５１には交流磁界が通りにくくなり、コイル５４を通過する磁束は磁性体コア５２のみに集中するようになる。従って、タブレットでは磁性体コア５２に対応した座標が検出される。
従って、スイッチ５５がオフ状態のときにタブレットで検出される座標値と、スイッチ５５がオン状態のときにタブレットで検出される座標値とによって、タブレット面に垂直方向を軸とする位置指示器の回転角を求めることができる。

その他の構成については図３と同一であるため、ここでは説明を省略する。

［実施例の動作］
次に、図１３を参照して、本実施例の動作について説明する。図１３は、タブレット２から位置指示器に対してコマンド“１１０”を送信して、位置指示器のタブレット面に垂直方向を軸とする回転角を検出する動作の様子を示したものである。図１３において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図５および図１２の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。

本実施例でも、タブレットのＣＰＵ３３は初期動作によって位置指示器がループコイルＸ１１とループコイルＹ８の交点付近に置かれていることが判っているものとし、それ以降の動作について説明を行う。なお、本実施例では、タブレットからの制御信号としてのコマンドが“１０１”および“１００”、で現される場合は第１の実施例の場合と同様であり、それぞれ図６および図７を参照して説明した動作と同一の動作が行われる。また、位置指示器がタブレット上に無い状態からタブレット上に降ろされたときの初期動作についても、図９および図１０を参照して説明した動作と同じである。

図１３において、位置指示器のコントロール回路１３は、タブレットで座標を検出するために必要な時間、例えば１ｍＳ以上の間、コイル５４から連続して信号を送信するよう、発振制御信号Ｓｃを発振回路１１に供給する。これにより位置指示器は連続送信動作を行う。

タブレットのＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が開始されるタイミングを検出するため予め、選択回路３１に対してループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。また、ＣＰＵ３３は、切替回路３４を受信側（Ｒ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。
ＣＰＵ３３は、Ａ／Ｄ変換回路３９からの出力結果を調べて、検波出力Ｓｒに一定時間、例えば１２８μＳ以上の期間継続して電圧が発生した際に位置指示器からの連続送信動作が開始されたものと判断し、続けて、図６および図７の場合と同様な座標検出動作を行う。

即ち、ＣＰＵ３３は、ループコイルＸ１１を中心とする５本のループコイルについて位置指示器からの信号レベルを求めるため、ループコイルＸ９〜Ｘ１３を順次選択するようにコイル選択信号Ｓｐを送出する。このコイル選択信号Ｓｐは、１本のループコイルについて例えば６４μＳの期間ずつ順次選択するように送出される。続いて、ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ８を中心とする５本のループコイルについて位置指示器からの信号レベルを求めるため、ループコイルＹ６〜Ｘ１０を順次選択するようにコイル選択信号Ｓｐを送出する。
このとき、検波回路３７からの検波出力Ｓｒには、選択したループコイルと位置指示器のコイル５４との距離に応じた電圧が現れる。すなわち、位置指示器に最も近いループコイルＸ１１およびループコイルＹ８を選択した際に最も高い電圧が得られるような電圧分布となる。この電圧分布におけるピークレベルと隣り合うコイルの電圧とから、位置指示器の指示位置のＸ座標値およびＹ座標値を求めることができる。このとき求められる座標値は、磁性体コア５１と磁性体コア５２との中間位置を示すものとなる。以下の説明においては、この座標を第一座標と称する。

次にＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が終了するのを待つため、選択回路３１に対して、ループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。このとき、前述した座標検出動作においてピーク電圧が発生したループコイルが隣接するコイルに移動していた場合には、位置指示器の指示位置が移動したものと判断して、更新された中心コイルを選択するようにする。位置指示器からの連続送信が終了すると、検波出力Ｓｒの電圧はしだいに低下するので、ＣＰＵ３３は検波出力Ｓｒの電圧が一定の閾値Ｖｔｈ以下になった時点で連続送信が終了したと判断して、コマンド送信動作に移行する。

タブレットから位置指示器へのコマンド送信も、図６および図７の場合と同様に行われる。即ち、位置指示器に最も近いループコイル（ここではＸ１１）が選択されたままの状態で、ＣＰＵ３３は、切替回路３４を送信側（Ｔ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。さらにＣＰＵ３３は、スイッチ４０に対して送信制御信号Ｓｎを送出する。この送信制御信号Ｓｎは例えば１２８μＳ毎に、「１」、「１」、「０」と順次出力する。送信制御信号Ｓｎが「１」の期間は、選択回路３１によって選択されたループコイルには交流電流が流れる。

位置指示器のコントロール回路１３は、連続送信動作を終了すると、クロック信号Ｓａの３サイクルの期間だけ、スイッチ１５をオンとするような制御信号Ｓｅを出力する。この期間にタブレットのループコイルから信号が送信されていると、増幅回路１４の出力には、増幅器出力Ｓｆが現れ、これに伴い、コンパレータ１７からの出力Ｓｇが「１」となる。
このとき、タブレットから１ビットの信号を送信する期間（ここでは１２８μＳ）を、位置指示器でのクロック信号Ｓａの周期とおよそ一致させておけば、クロック信号Ｓａに同期して、タブレットから送信された信号を抽出することができる。すなわち、図１３に示すようにクロック信号Ｓａの立下りタイミングでコンパレータ１７の出力Ｓｇの値を読めば、タブレットから送信された信号を、「１」、「１」、「０」の順に抽出することができる。ここまでの動作は、図６および図７の場合と全く同様に行われる。

位置指示器のコントロール回路１３は、タブレットからのコマンドが“１１０”すなわち回転角検出のための動作を要求していることを認識すると、スイッチ５５をオンとするような第２コイル制御信号Ｓｊを送出する。これによってコイル５３は短絡される。

コントロール回路１３は、タブレットで座標を検出するために必要な時間、例えば１ｍＳ以上の間、コイル５４から連続して信号を送信するよう、発振制御信号Ｓｃを発振回路１１に供給する。これにより位置指示器は連続送信動作を行う。このとき、コイル５３はスイッチ５５によって短絡されているので、コイル５４に流れる交流電流によって発生する磁界は磁性体コア５１には殆ど通らなくなり、磁性体コア５２に集中する。

一方タブレットでは、前述した第一座標検出動作の時と同様にして、ループコイルＸ１１を中心とする５本のループコイルおよび、ループコイルＹ８を中心とする５本のループコイルについて順次信号レベルの検出が行われる。そしてこれにより、磁性体コア５２に相当する座標位置（以下、第二座標と称する）が求められる。

ＣＰＵ３３は、これらの２つの座標値（第一座標および第二座標）からタブレット面に垂直方向を軸とする位置指示器の回転角を求めることができる。言い換えれば、位置指示器に対して制御信号を送信したことによるコイルを通過する磁束分布の変化を、信号強度の変化又は座標位置の変化として検出することが行われる。
本実施例では、タブレットからのコマンドが“１１０”のときに回転角検出のための動作を行うようにしたが、他のコマンドを割り当ててもよい。

［第２の実施例による効果］
本実施例によれば、前述した第１実施例による効果に加えて以下のような効果が得られる。すなわち、第２実施例では、タブレットから位置指示器へのコマンドの通信を短時間で行うことができるので、タブレット面に垂直方向を軸とする位置指示器の回転角の検出が可能で、かつサンプリング速度の速い位置検出装置を実現することができる。
また、本実施例においても、タブレットからの信号を位置指示器で増幅するようにしたため、タブレットからの信号が微弱であってもコマンドとして正確に抽出できるようになる。従って、タブレットのループコイルを抵抗値の高いＩＴＯ膜等で形成することが可能となり、透明のループコイルを有するセンサガラス２０６を表示部２ｂの前面に配置することができるようになる。

＜３．第３の実施例＞
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例では、位置指示器に２つの位置指示部（ペン側およびイレーサ側）を設け、タブレット面に向けられている位置指示器の方向を検出するようにしたものである。

本実施例の位置指示器は、第１実施例や第２実施例のように複数種類の情報は持ってお
らず、ペン側又はイレーサ側の筆圧情報のみを有する。

［位置指示器の構造］
図１４は、本実施例による位置指示器の構造を示す断面図である。本実施例も位置指示器はペン形状をしており、芯体１ｂの先端部分は本体１ａから突出している。この芯体１ｂの先端部分をタブレット面に接触するようにして操作する。６２は中空形状のコイルで、コイル６２中を芯体１ｂが貫いている。さらに芯体１ｂの先端部分と逆側には可変容量コンデンサ７３が配置されている。

可変容量コンデンサ７３は、芯体１ｂに加えられる筆圧の大きさに応じてその容量が変化する。可変容量コンデンサ７３に加えられた荷重は後述する筆圧検出回路６４によって筆圧情報として検出される。

ペン側の他端にはイレーサ側が設けられ、イレーサ側にはイレーサ芯１ｅが本体１ａから突出している。このイレーサ芯１ｅの先端部分をタブレット面に接触するようにして操作する。７９は中空形状のコイルで、コイル７９中をイレーサ芯１ｅが貫いている。さらにイレーサ芯１ｅの先端部分と逆側には可変容量コンデンサ７５が配置されている。 可変容量コンデンサ７５は、イレーサ芯１ｅに加えられる筆圧の大きさに応じてその容量が変化する。可変容量コンデンサ７５に加えられた荷重は後述する筆圧検出回路７６によって筆圧情報として検出される。また、位置指示器の中央部分には電源７８が設けられている。

［位置指示器の内部構成］
図１５は、本実施例による位置指示器の内部構成について示した図である。位置指示器を構成する各部は、ペン先側の動作に関する部分とイレーサ側の動作に関する部分とが含まれる。そしてこれらのブロックは、コントロール回路５６によって制御される。

ペン先側の動作に関する部分には、発振回路６１、コイル６２、増幅回路６５、スイッチ６６、検波回路６７、コンパレータ６８、可変容量コンデンサ７３、筆圧検出回路６４とが含まれる。イレーサ側の動作に関する部分には、発振回路６３、コイル７９、増幅回路６９、スイッチ７０、検波回路７１、コンパレータ７２、可変容量コンデンサ７５、筆圧検出回路７６とが含まれる。

ペン先側の発振回路６１は、コントロール回路５６から供給される発振制御信号Ｓｃ１に基づいてコイル６２と共に動作し、所定の周波数のコイル信号Ｓｄ１をコイル６２に発生させる回路である。タブレットは、位置指示器のコイル６２から発生する交流磁界を検出することにより、位置指示器のペン先側の指示座標および筆圧等の情報を求める。

増幅回路６５は、スイッチ６６を介してコイル６２に接続されており、コイル６２に誘導されるタブレットからの信号を増幅する。検波回路６７は、増幅回路６５の出力信号のレベルに応じた電圧を出力する。コンパレータ６８は、検波回路６７の出力電圧が一定電圧以上であるかどうかを検出してデジタル信号として出力する。これらの構成は、発振回路６１の停止期間にコイル６２に信号が現れるかどうかを検出することによって、位置指示器のペン先側がタブレット上に存在するかどうかを検出するためのものである。

イレーサ側の発振回路６３は、コントロール回路５６から供給される発振制御信号Ｓｃ２に基づいてコイル７９と共に動作し、所定の周波数のコイル信号Ｓｄ２をコイル７９に発生させる回路である。タブレットは、位置指示器のコイル７９から発生する交流磁界を検出することにより、位置指示器のイレーサ側の指示座標および筆圧等の情報を求める。

イレーサ側の増幅回路６９は、スイッチ７０を介してコイル７９に接続されており、コイル７９に誘導されるタブレットからの信号を増幅する。検波回路７１は、増幅回路６９の出力信号のレベルに応じた電圧を出力する。コンパレータ７２は、検波回路７１の出力電圧が一定電圧以上であるかどうかを検出してデジタル信号として出力する。これらの構成は、発振回路６３の停止期間にコイル７９に信号が現れるかどうかを検出することによって、位置指示器のイレーサ側がタブレット上に存在するかどうかを検出するためのものである。

ペン先側の可変容量コンデンサ７３は、ペン先側に加えられる筆圧に応じて容量が変化するコンデンサである。筆圧検出回路６４は、可変容量コンデンサ７３の容量値をデジタル値に変換して、ペン先側の筆圧情報Ｓｂ１としてコントロール回路５６に供給する。同様に、筆圧検出回路７６は、可変容量コンデンサ７５の容量値をデジタル値に変換して、イレーサ側の筆圧情報Ｓｂ２としてコントロール回路５６に供給する。筆圧検出回路６４及び筆圧検出回路７６は、第１の実施例において説明したものと同一の構成である。

クロック発生回路７７は、クロック信号Ｓａを発生しコントロール回路５６に供給する。コントロール回路５６は、このクロック信号Ｓａによって各種動作のタイミングを作成している。このクロック信号Ｓａとしては、比較的低い周波数、例えば８ＫＨｚ程度を採用するものとする。電源７８は、上述した各回路を駆動するための電源としての電池である。

［タブレットの構成］
図１６は、本実施例のタブレット内部構成例について示した図である。図１６において、図５と同一構成の箇所には同一の符号を付してあり、詳細な説明は省略する。図１６に示すタブレットも、ループコイル群３０と、選択回路３１、ＣＰＵ３３、切替回路３４、増幅回路３５、ＢＰＦ３６、検波回路３７、Ｓ／Ｈ回路３８、Ａ／Ｄ変換回路３９、信号発生回路４１、より構成されている。即ち、本実施例でのタブレットには第１実施例におけるスイッチ４０が無い。これは位置指示器がタブレットに送信する情報が、ペン側又はイレーサ側の筆圧情報のみであるため、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必要が無いためである。

［実施例の動作］
次に、本実施例の動作について以下の順序で説明する。
（１）ペン先側がタブレット上に置かれたときの初期動作
（２）ペン先側がタブレット上に置かれたときの座標及び筆圧検出動作
（３）イレーサ側がタブレット上に置かれたときの初期動作
（４）イレーサ側がタブレット上に置かれたときの座標及び筆圧検出動作

（１）ペン先側がタブレット上に置かれたときの初期動作
本実施例では、位置指示器がタブレット上に無い状態（初期状態）では、位置指示器はコイル６２およびコイル７９のどちらからも信号送信をせず、位置指示器のコントロール回路５６は、スイッチ６６およびスイッチ７０を共にオンとすることにより、ペン先側とイレーサ側のどちらからでもタブレットからの信号が受信できるようになっている。

図１７は、位置指示器のペン先側がタブレット上に降ろされたときの初期動作を示すタイミングチャートである。図１７において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図１５および図１６の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。

タブレットのＣＰＵ３３は、選択回路３１に対して、ループコイルＹ１〜Ｙ３０を順次切替えて選択するようなコイル選択信号Ｓｐを出力する。このとき、１本のループコイルを選択している時間は、位置指示器のクロック信号Ｓａの周期よりも十分長くするものとする。

ＣＰＵ３３は、１つのループコイルが選択されている期間に、送受切替信号Ｓｍを送信側（Ｔ）から受信側（Ｒ）に切替える。これにより、一つのループコイルが選択された際に、送信に続けて受信動作が行われるようになる。

タブレット上に位置指示器のペン先側が降ろされる（ここではループコイルＹ８上）と、その付近のループコイルを選択したときに位置指示器のペン先側のコイル６２にはコイル信号Ｓｄ１が現れる。このときのコイル信号Ｓｄ１は、発振回路６１が動作したときの信号と比べて極めて弱いが、この信号がスイッチ６６を介して増幅回路６５に入力されると、増幅回路６５からは増幅器出力Ｓｆ１が、コンパレータ６８からはコンパレータ出力Ｓｇ１がそれぞれ図１７のように現れる。ここでは、ループコイルＹ７を選択した際にコンパレータ出力Ｓｇ１が立ち上がっている。

位置指示器のコントロール回路５６は、コンパレータ出力Ｓｇ１を検出すると、直ちにスイッチ６６をオフとするような制御信号Ｓｅ１を送出して増幅回路６５の動作を停止する。これと同時に、コントロール回路５６は、スイッチ７０をオフとするような制御信号Ｓｅ２を送出して増幅回路６９の動作を停止する。続けて、コントロール回路５６は、発振回路６１に対して発振制御信号Ｓｃ１を出力してペン先側から連続送信動作を開始する。この動作は本発明の特徴の一つである。

位置指示器のこの連続送信動作は、タブレット側がループコイルＹ７を選択している期間に開始されるため、この期間にタブレットの検波出力Ｓｒが図１７のように現れる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒを検出することにより位置指示器がタブレット上に置かれたことを認識する。

さらに、ＣＰＵ３３は、位置指示器１に最も近いループコイルを調べるため、続けてループコイルＹ８、ループコイルＹ９と、ループコイルの選択を切り替える。この場合、位置指示器からの信号送信は既に開始されているため、送信は行わず受信のみを行えば良い。

図１７において、ループコイルＹ８を選択した際に最も高い電圧が検出されるが、ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ９、ループコイルＹ１０、ループコイルＹ１１、ループコイルＹ１２と切替えるにつれて検波出力Ｓｒの電圧がしだいに低くなっていることから、位置指示器がループコイルＹ８上に存在することを認識することができる。

ＣＰＵ３３は、ループコイルＹ１２までの選択を終了すると、位置指示器がＸ軸のどのループコイル付近に置かれているかを求めるため、ループコイルＸ１〜Ｘ４０を順次選択して受信動作を行う。すなわち、ループコイルＸ１１を選択した際に最も高い検波出力Ｓｒを検出し、続けてループコイルＸ１２、ループコイルＸ１３、ループコイルＸ１４と切替えるにつれて検波出力Ｓｒの電圧がしだいに低くなってゆくことより、ＣＰＵ３３は位置指示器がループコイルＸ１１の上に存在することを認識することができる。このため、ＣＰＵ３３は、ループコイルの選択をＸ１４で終了し、最も強い信号が検出されたループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択する。ＣＰＵ３３がループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択すると検波出力Ｓｒが再び発生するようになる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒの電圧を見ながら、位置指示器からの連続送信が一旦終了するのを待った後、再び連続送信が開始されるタイミングを検出する。このようにして、ＣＰＵ３３は後述する座標及び筆圧検出動作に移行する。

（２）ペン先側がタブレット上に置かれたときの座標および筆圧検出動作
図１８は、前述した初期動作によって位置指示器がループコイルＸ１１とループコイルＹ８の交点付近に存在することが判明した後に、座標および筆圧検出動作を繰り返し行う際の動作について示したものである。

タブレットのＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が開始されるタイミングを検出するため、選択回路３１に対してループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。また、ＣＰＵ３３は、切替回路３４を受信側（Ｒ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。

ＣＰＵ３３は、Ａ／Ｄ変換回路３９からの出力結果を調べて、検波出力Ｓｒに一定時間、例えば１２８μＳ以上の期間継続して電圧が発生した際に位置指示器からの連続送信動作が開始されたものと判断する。この動作は第１実施例と同様で、位置指示器から間欠的に送信される信号と区別するためのものである。ＣＰＵ３３は、続いて座標検出動作を行う。

座標検出動作は、第１実施例の図６〜８において説明したのと同様に行われ、位置指示器のＸ座標およびＹ座標が求められる。

次にＣＰＵ３３は、位置指示器からの連続送信動作が終了するのを待つため、選択回路３１に対して、ループコイルＸ１１（またはＹ８）を選択するためのコイル選択信号Ｓｐを送出する。このとき、前述した座標検出動作においてピーク電圧が発生したループコイルが隣接するコイルに移動していた場合には、位置指示器の指示位置が移動したものと判断して、更新された中心コイルを選択するようにする。位置指示器からの連続送信が終了すると、検波出力Ｓｒの電圧はしだいに低下するので、ＣＰＵ３３は検波出力Ｓｒの電圧が一定の閾値Ｖｔｈ以下になった時点で連続送信が終了したと判断して、次に説明するタブレット信号送信期間の動作に移行する。

なお、タブレットでの座標検出動作が行われている間、すなわち、位置指示器からの連続送信が行われている間は、位置指示器内の筆圧検出回路６４による筆圧検出動作が第１実施例と同様に行われる。前述した初期動作によって、位置指示器のコントロール回路５６はペン先側がタブレット上に置かれたことを既に認識しているので、コントロール回路５６は、図示しない経路により、筆圧検出回路７６は動作せずに筆圧検出回路６４のみを動作させるように制御する。

タブレットのＣＰＵ３３は、検波出力Ｓｒの電圧が一定の閾値Ｖｔｈ以下となることにより連続送信の終了を検出すると、タブレット信号送信期間の動作に移行する。選択回路３１は、位置指示器に最も近いループコイルを選択したままの状態で切替回路３４をたとえば１２８μＳの期間、送信側（Ｔ）に切替えるような送受切替信号Ｓｍを送出する。これによって、選択されたループコイルは信号発生回路４１と接続されて、ループコイルには交流電流が流れる。ループコイルはＩＴＯ膜により形成されているので、抵抗値は数キロΩから数十キロΩ程度と高いため流れる電流は少ないが、位置指示器のペン先側のコイル６２には、例えば数ミリボルト程度の信号は発生するものである。

位置指示器のコントロール回路５６は、連続送信動作を終了すると、タブレットからの信号を受信するため、クロック信号Ｓａの２サイクルの期間だけ、スイッチ６６をオンとするような制御信号Ｓｅ１を出力する。この期間にタブレットのループコイルから信号が送信されていると、増幅回路６５の出力には、増幅器出力Ｓｆ１が現れ、これに伴い、コンパレータ６８からの出力Ｓｇ１が「１」となる。このことにより、コントロール回路５６は、位置指示器が引き続きタブレット上に置かれていることを認識する。

位置指示器のコントロール回路５６は、前述したタブレット信号送信期間においてコンパレータ６８からの出力Ｓｇ１を検出すると、第１実施例と同様なタイミング抽出期間の動作に入る。すなわち、位置指示器のコントロール回路５６は、クロック信号Ｓａに同期してペン先側のコイル６２より２回の信号送信を行う。

なお、前述したタブレット信号送信期間にコンパレータ６８からの出力Ｓｇ１が検出されなかった場合には、位置指示器がタブレット上から取り去られたものと判断して、位置指示器のコントロール回路５６は前述した初期動作状態になるように各信号を制御する。

タブレット側では、ループコイルからの信号送信を終了するとタイミング抽出期間の動作に移行する。ＣＰＵ３３は、第１実施例と同様にＡ／Ｄ変換回路３９の結果が一定の閾
値Ｖｔｈを超えた時刻を２回計測することにより、２回の計測時刻の間隔を「ｔｄ」として求める。この時間ｔｄは、位置指示器のクロック信号Ｓａの周期とほぼ一致するはずである。ＣＰＵ３３は、それ以降、時間ｔｄ毎に信号を検出することにより、位置指示器から送信されるデータを正確に抽出することができる。

位置指示器において前述した２回の送信が終了すると、コントロール回路５６は、ペン先側の発振回路６１に対して、その発振制御信号Ｓｃ１として、後述する１１ビットのデータを順次送出する。この１１ビットデータは、クロック信号Ｓａの立ち上がりに同期して出力されるもので、データが「１」のときには発振制御信号Ｓｃ１が「１」、データが「０」のときには発振制御信号Ｓｃ１が「０」として出力される。この１１ビットデータの最初のビットは位置指示器のタブレット面に向けられている方向を示すものであり、図１８ではペン先側を示す「０」となっている。また、本実施例ではペン先側の筆圧情報が「１０１１００１０１０」である場合について示している。

タブレットでは、引き続きループコイルＸ１１（またはＹ８）からの信号が検出されるが、位置指示器からの送信データが「１」のときは検波出力Ｓｒには一定の閾値Ｖｔｈ以上の電圧が発生する。一方、送信データが「０」のときは検波出力Ｓｒには電圧が発生しない。

ＣＰＵ３３は、前述したタイミング抽出期間において２回目に検波出力Ｓｒが一定の閾値Ｖｔｈを超えた時刻よりも少し遅れた時刻を基点として、時間ｔｄの整数倍に当たる時刻に、Ａ／Ｄ変換回路３９の出力結果を調べ、この出力が前記一定の閾値Ｖｔｈを超えていれば「１」を保存し、Ｖｔｈ未満であれば「０」を保存する。この動作を１１回繰り返すことにより、ＣＰＵ３３は位置指示器から送信された１１ビットのデータの受信を完了する。図１８において、位置指示器から送られてくる最初のデータが「０」であることから、ＣＰＵ３３は、ペン先側がタブレットに向けられていることを認識することができる。この動作は本発明の特徴の一つである。

位置指示器のコントロール回路５６は、筆圧等のデータの送信を終了すると、タブレットでの座標検出を続けて行うため、再び前述した連続送信動作を開始する。

（３）イレーサ側がタブレット上に置かれたときの初期動作
図１９は、位置指示器のイレーサ側がタブレット上に降ろされたときの初期動作を示すタイミングチャートである。図１９において、クロック信号Ｓａ〜Ｓｒの横軸は時間を示し、それぞれ図１５および図１６の同一記号で表示された箇所の信号波形を示している。イレーサ側がタブレット上に降ろされたときの初期動作は、ペン先側の場合と全く同様に行われる。

すなわち、タブレットのＣＰＵ３３は、選択回路３１に対して、ループコイルＹ１〜Ｙ３０を順次切替えて選択するとともに、１つのループコイルを選択している間に、送信および受信を続けて行う。

タブレット上に位置指示器のイレーサ側が降ろされる（ここではループコイルＹ１７上）と、その付近のループコイルを選択したときに位置指示器のイレーサ側のコイル７９にはコイル信号Ｓｄ２が現れる。このときのコイル信号Ｓｄ２は、発振回路６３が動作したときの信号と比べて極めて弱いが、この信号がスイッチ７０を介して増幅回路６９に入力されると、増幅回路６９からは増幅器出力Ｓｆ２が、コンパレータ７２からはコンパレータ出力Ｓｇ２がそれぞれ図１９のように現れる。ここでは、ループコイルＹ１６を選択した際にコンパレータ出力Ｓｇ２が立ち上がっている。

位置指示器のコントロール回路５６は、コンパレータ出力Ｓｇ２を検出すると、直ちにスイッチ７０をオフとするような制御信号Ｓｅ２を送出して増幅回路６９の動作を停止する。これと同時に、コントロール回路５６は、スイッチ６６をオフとするような制御信号Ｓｅ１を送出して増幅回路６５の動作を停止する。続けて、コントロール回路５６は、発振回路６３に対して発振制御信号Ｓｃ２を出力してイレーサ側から連続送信動作を開始する。

位置指示器のこの連続送信動作は、タブレット側がループコイルＹ１６を選択している期間に開始されるため、この期間にタブレットの検波出力Ｓｒが図１９のように現れる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒを検出することにより位置指示器がタブレット上に置かれたことを認識する。以下、タブレットのＣＰＵ３３は、図１７において説明したのと同様にして位置指示器が置かれているタブレット上のおよその位置を求める。本実施例では位置指示器のイレーサ側がループコイルＸ２２とループコイルＹ１７の交点付近に置かれた場合について示している。

続いてＣＰＵ３３は、最も強い信号が検出されたループコイルＸ２２（またはＹ１７）を選択する。ＣＰＵ３３がループコイルＸ２２（またはＹ１７）を選択すると検波出力Ｓｒが再び発生するようになる。ＣＰＵ３３は、この検波出力Ｓｒの電圧を見ながら、位置指示器からの連続送信が一旦終了するのを待った後、再び連続送信が開始されるタイミングを検出する。このようにして、ＣＰＵ３３は後述する座標及び筆圧検出動作に移行する。

（４）イレーサ側がタブレット上に置かれたときの座標及び筆圧検出動作
図２０は、前述した初期動作によって位置指示器がループコイルＸ２２とループコイルＹ１７の交点付近に存在することが判明した後に、座標および筆圧検出動作を繰り返し行う際の動作について示したものである。この動作は、図１８において説明したペン先側の動作と全く同様に行われる。
図２０において、図１８と異なるのは、位置指示器から送信される１１ビットのデータの内容のみである。図２０において、タブレット側で検出される１１ビットデータのうち最初のデータが「１」であることから、ＣＰＵ３３は、イレーサ側がタブレットに向けられていることを認識することができる。図２０では、イレーサ側の筆圧情報が「１１０１０００１０１」である場合について示している。

［第３の実施例による効果］
本実施例によれば、位置指示器がタブレット上に存在しない場合には、位置指示器からの信号送信が行われないため、位置指示器の消費電力を節減することができる。すなわち、位置指示器の電池交換や充電を頻繁に行わなくても済むようになる。

また、本実施例によれば、タブレットからの信号が入力された方向により位置指示器のタブレットに向けられている方向を判定して、タブレットに向けられている方向のみから位置指示信号を送信するようにしたため、位置指示器に複数の位置指示部を設けても、位置指示器の消費電力が増えることが無い。すなわち、位置指示器の電池交換や充電を頻繁に行わなくても済む。

また、本実施例においても、タブレットからの信号を位置指示器で増幅するようにしたため、表示装置の前面に配置したセンサガラスによって位置指示器に信号を送信することが可能となり、大型の表示装置であっても複数の位置指示部を設けた位置指示器の指示方向を検出することができる。

本実施例では、ペン先側とイレーサ側の両方に増幅回路と検波回路とコンパレータを設けたが、これらは１つだけとして、ペン側とイレーサ側とを切り替えて、それぞれの筆圧情報を時分割で検出するように構成してもよい。

本実施例では、タブレットに向けられている方向を示すデータを筆圧データよりも先に送信したが、この逆であっても良い。

１…位置指示器、１ａ…本体、１ｂ…芯体、１ｃａ…溝、１ｃｂ…サイドレバー（スライダ）、１ｅ…イレーサ芯、２…タブレット（位置検出部）、２ａ…位置検出領域、２ｂ…表示部、１０…位置検出装置、１１…発振回路、１２…コイル、１３…コントロール回路、１４…増幅回路、１５…スイッチ、１６…検波回路、１７…コンパレータ、１８…シリアル・パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ変換回路）、１９…切替回路、２０…ＩＤ格納メモリ、２１…筆圧検出回路、２２…スライダ検出回路、２３…可変容量コンデンサ、２５…クロック発生回路、２６…電源、３０…ループコイル群、３１…選択回路、３３…ＣＰＵ、３４…切替回路、３５…増幅回路、３６…バンドバスフィルタ、３７…検波回路、３８…サンプルホールド回路、３９…アナログ・デジタル変換回路、４０…スイッチ、４１…信号発生回路、５１，５２…磁性体コア、５３，５４…コイル、５５…スイッチ、５６…コントロール回路、６１…発振回路、６２…コイル、６３…発振回路、６４…筆圧検出回路、６５…増幅回路、６６…スイッチ、６７…検波回路、６８…コンパレータ、６９…増幅回路、７０…スイッチ、７１…検波回路、７２…コンパレータ、７３…可変容量コンデンサ、７５…可変容量コンデンサ、７６…筆圧検出回路、７７…クロック発生回路、７８…電源、７９…コイル、２０２〜２０５…フレキシブル基板、２０６…センサガラス、２１１…抵抗、２１２…可変容量コンデンサ、２１３…コンパレータ、２１４…アンドゲート、２１５…カウンタ回路、２１６…Ｐ／Ｓ変換回路、２２１…可変抵抗、２２２…コンデンサ、２２３…コンパレータ、２２４…アンドゲート、２２５…カウンタ回路、２２６…Ｐ／Ｓ変換回路、ＣＫ…クロック入力端子、ＥＮ…イネーブル端子、Ｌａ…ライン、Ｌｂ…ライン、Ｒ…リセット端子、Ｓａ…クロック信号、Ｓｂ…送信データ、Ｓｂ１，Ｓｂ２…筆圧情報、Ｓｃ，Ｓｃ１，Ｓｃ２…発振制御信号、Ｓｄ，Ｓｄ１，Ｓｄ２…コイル信号、Ｓｅ，Ｓｅ１，Ｓｅ２…制御信号、Ｓｆ，Ｓｆ１，Ｓｆ２…増幅器出力、Ｓｇ，Ｓｇ１，Ｓｇ２…コンパレータ出力、Ｓｈ…Ｓ／Ｐ変換クロック、Ｓｋ…選択信号、Ｓｍ…送受切替信号、Ｓｎ…送信制御信号、Ｓｐ…コイル選択信号、Ｓｑ…出力信号、Ｓｒ…検波出力信号、Ｓｓ…連続量検出パルス、Ｓｊ…第２コイル制御信号、Ｓｔ…信号、Ｓｕ…筆圧検出信号、Ｓｗ…連続量送出クロック、Ｖｔｈ…閾値

Claims (3)

1. 位置検出装置に情報を送信する位置指示器であって、
   前記位置指示器は、ペン先に印加された圧力の情報を含む複数種類のデジタル情報が送信可能とされているとともに、前記位置指示器から送信される、前記ペン先に印加された圧力の情報を含む前記複数種類のデジタル情報は、前記位置検出装置が備えるセンサを介して前記位置検出装置で検出可能とされており、
   前記位置指示器はメモリを備えており、前記複数種類のデジタル情報は前記メモリに格納されたデジタル情報を含むものであり、
   前記センサを介して受信したコマンドに応じて、前記ペン先に印加された圧力の情報を含む前記複数種類のデジタル情報から選択されたデジタル情報を前記位置検出装置に送信するとともに、
   前記複数種類のデジタル情報から前記コマンドに応じて選択されたデジタル情報は、前記位置検出装置の位置検出面の垂直方向を軸と定義した場合の前記位置指示器の回転角の情報であり、
   前記位置指示器は、前記コマンドに応じて制御されるスイッチ回路を備えており、
   前記スイッチ回路は、前記圧力の情報の前記位置検出装置への送信指示を行うコマンドに対しては前記位置検出装置が単一の指示位置を検出するための第１の位置指示信号を送信するとともに、前記位置指示器の前記回転角を検出するための信号の送信指示を行うコマンドに対しては前記位置検出装置が複数の指示位置を検出するための第２の位置指示信号を送信するように制御される
   ことを特徴とする位置指示器。
2. 前記第１の位置指示信号と前記第２の位置指示信号が前記位置検出装置に送信されることで、前記複数の指示位置が検出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
3. 前記位置指示器の前記回転角を検出するための信号の送信指示を行う前記コマンドを受信する期間と、前記位置指示器が前記第１の位置指示信号を送信する期間と、前記位置指示器の前記回転角を検出するための信号の送信指示を行う前記コマンドの受信に応じて、前記第１の位置指示信号を送信する前記期間とは異なる、前記第２の位置指示信号を送信する期間を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。

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