JP6148423B2 - アクティブスタイラス - Google Patents

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Description

本発明はアクティブスタイラスに関し、特に、複数の方式に対応するアクティブスタイラスに関する。
指検出を行うためにタッチパネル内に用意された電極を利用してスタイラスの存在や位置を検出可能としたアクティブ静電方式の位置検出システムが知られている。この種の位置検出システムで用いられるスタイラスは「アクティブスタイラス」と呼ばれ、上記電極との静電結合により、位置検出装置内のセンサコントローラに対して信号を送信するよう構成される。センサコントローラは、この信号を検出することにより、スタイラスの存在や位置を検出する。
特許文献１には、このようなアクティブスタイラスの一例として、専ら座標データの導出のために使用される位置信号と、筆圧値やスタイラスの固有ＩＤなどの情報を表すデータ信号とをセンサコントローラに対して送信するように構成されたスタイラスが開示されている。
特許文献２には、アクティブスタイラスの他の例が開示されている。この例によるスタイラスは、筆圧検出した結果をデジタルで送信している。また、特許文献２では、表示装置及び透明センサによって位置検出装置が構成されており、位置検出装置は、透明センサにより、スタイラスによる指示位置および筆圧と、指によるタッチ位置との両方を検出する。
ところで近年、静電結合を利用して信号を送信するスタイラスを備えた電子機器が多数登場してきている。そして、これら電子機器に含まれる位置検出システムとして、互いに互換性を有しない複数の信号送信方式が利用されるようになってきている。具体的には、スタイラスが送信する信号として、パルス列信号（パルス信号、矩形波信号を含む）を変調してなる信号を用いる方式（以下、「第１の方式」という）と、正弦波信号を変調してなる信号を用いる方式（以下、「第２の方式」という）とが混在している。
特許文献３には、第１の方式に準拠する位置検出システムの一例が開示されている。この例によるスタイラスは、光学的に筆圧を検出する筆圧検出部と信号送信部とを備える。信号送信部が送信する信号には、特許文献３の図１０に示されるように、位置検出装置によるスタイラスの位置の検出に用いられる位置信号パルス９１０と、筆圧検出部によって検出された筆圧のレベルを示す圧力信号パルス９５０とが含まれる。位置信号パルス９１０は間欠的に送信され、圧力信号パルス９５０は、筆圧が検出されているとき（ホバー動作状態でないとき）に限り、位置信号パルス９１０の送信の合間に送信される。位置信号パルス９１０は所定周波数（具体的には２８．１２５Ｈｚ）のＡＣパルスによって構成され、圧力信号パルス９５０は周波数変調されたパルス信号によって構成される。
特許文献４にも、第１の方式に準拠する位置検出システムの一例が開示されている。この例によるスタイラスは、特許文献４の図９に示されるようにＴＸドライブ回路６８０を備えており、これにより、指検出時に用いられるＴＸ信号６３２と同様のパルス列信号であるＴＸ信号６７７を送信するよう構成される。ＴＸ信号６７７は、スタイラスとセンサとの間の結合容量を介して、コントローラで検出される。
なお、特許文献４には、スタイラスが信号を送信する際の昇圧の仕組みも開示されている（［００８４］段落）。これによれば、ＴＸ信号８３５の送信を担うチップドライブ回路８９０によるＴＸ信号８３５の増幅を可能とするために、ブースター８７０がスタイラスに設けられる。
これに対し、特許文献１，２に開示される位置検出システムは、第２の方式に準拠している。第２の方式によるスタイラスは、指検出時に用いられる信号（センサコントローラから、センサ内の送信電極に送信される信号）のようなパルス列信号ではなく、正弦波信号を筆圧レベル等に応じて変調して送信するよう構成される。具体的には、例えば数百〜数ＭＨｚの搬送波信号をＡＳＫあるいはＯＯＫにより変調し、送信するよう構成される。センサコントローラは、上記周波数の信号を抽出するためにバンドパスフィルタを介して信号を受信し、筆圧値を復元する。
国際公開第２０１５／１１１１５９号公報 特開２０１４−６３２４９号公報 米国特許第８５３６４７１号明細書 米国特許出願公開第２０１２−０１０５３６２号明細書
第２の方式のみに対応する位置検出装置は第１の方式のみに対応するスタイラスの送信信号を受信できず、第１の方式のみに対応する位置検出装置は第２の方式のみに対応するスタイラスの送信信号を受信できない。その結果、例えばユーザが第１の方式のみに対応する位置検出装置と第２の方式のみに対応する位置検出装置とを並べて交互に使用しようとする場合、位置検出装置を移るたびにスタイラスを持ち替えねばならなくなっており、不便であった。
これに対し、スタイラスを、第１の方式で生成された送信信号（例えばパルス列信号を変調してなる信号）と第２の方式で生成された送信信号（例えば正弦波信号を変調してなる信号）を交互に送信するように構成することが考えられる。以下、スタイラスをこのように構成する方式を「交互送信方式」と称する。交互送信方式によれば、第１の方式のみに対応する位置検出装置と第２の方式のみに対応する位置検出装置とのいずれにもスタイラスの送信信号を受信させることができるので、位置検出装置を移るたびにスタイラスを持ち替える必要はなくなる。しかしながら、一度に両方の位置検出装置を使用することは通常あり得ないので、この方法では、いずれか一方の信号は常に無駄に送信されていることになる。これは、スタイラスの低消費電力化の観点から好ましい状態ではない。
したがって、本発明の目的の一つは、第１の方式のみに対応する位置検出装置と第２の方式のみに対応する位置検出装置とを並べて使用する場合において、交互送信方式よりも低消費電力で、位置検出装置を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることのできるアクティブスタイラスを提供することにある。
本発明によるアクティブスタイラスは、センサとの間で形成される結合容量を介し情報を電界の変化に対応付けてセンサコントローラに対して送信するアクティブスタイラスであって、ペン先を構成する芯体と、前記芯体の近傍に設けられた電極と、前記芯体に加えられた筆圧に応じた筆圧レベルを検出する筆圧検出部と、電源と、前記電源から供給される電力により第１及び第２のモードのいずれか一方で動作し、前記第１のモードでの動作中に、前記筆圧レベルによりパルス列信号が変調されてなる第１の送信信号を前記電極に供給する一方、前記第２のモードへの切り替えの要否を判定し、前記第２のモードでの動作中に、前記筆圧レベルにより正弦波信号が変調されてなる第２の送信信号を前記電極に供給する一方、前記第１のモードへの切り替えの要否を判定し、前記第２のモードへの切り替えが必要であると判定した場合に前記第２のモードでの動作に切り替え、前記第１のモードへの切り替えが必要であると判定した場合に前記第１のモードでの動作に切り替える信号処理部とを備えるアクティブスタイラスである。
本発明の他の一側面によるアクティブスタイラスは、センサとの間で形成される結合容量を介し情報を電界の変化に対応付けてセンサコントローラに対して送信するアクティブスタイラスであって、ペン先を構成する芯体と、前記芯体の近傍に設けられた電極と、前記芯体に加えられた筆圧に応じた筆圧レベルを検出するための筆圧検出部と、電源と、前記電源から供給される電力により第１及び第２のモードのいずれか一方で動作し、前記第１のモードでの動作中に、前記筆圧レベルによりパルス列が変調された第１の送信信号を前記電極に供給する一方、前記第１の送信信号を送信していない期間に受信した信号により前記第２のモードへの切り替えの要否を判定し、前記第２のモードでの動作中に、前記筆圧レベルにより前記パルス列を変調する変調方式と異なる変調方式により生成された第２の送信信号を前記電極に供給する一方、前記第１のモードへの切り替えの要否を判定し、前記第２のモードへの切り替えが必要であると判定した場合に前記第２のモードでの動作に切り替え、前記第１のモードへの切り替えが必要であると判定した場合に前記第１のモードでの動作に切り替える信号処理部とを備えるアクティブスタイラスである。
本発明によれば、スタイラス側でモード切り替えの要否を判定し、その結果に応じてスタイラス自身の動作モードを切り替えているので、スタイラスの動作モードを、第１の方式のみに対応する位置検出装置とともに使用する場合には第１のモードとし、第２の方式のみに対応する位置検出装置とともに使用する場合には第２のモードとすることができる。したがって、第１の方式のみに対応する位置検出装置とともに使用する場合には第２の送信信号を送信せず、第２の方式のみに対応する位置検出装置とともに使用する場合には第１の送信信号を送信しないようスタイラスを構成することが可能になるので、第１の方式のみに対応する位置検出装置と第２の方式のみに対応する位置検出装置とを並べて使用する場合において、上述した交互送信方式よりも低消費電力で、位置検出装置を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることが可能になる。
本発明の実施の形態による位置検出システム１の構成を示す図である。 本発明の実施の形態による位置検出システム１の使用状態を示す図である。 本発明の実施の形態による位置検出装置３の構成を示す図である。 本発明の背景技術によるスタイラス２の構成を示す図である。 図４に示した制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ１Ｄの一例（オンオフ変調されたパルス列信号である場合）を示す図である。 図４に示した制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ１Ｄの他の一例（周波数変調されたパルス列信号である場合）を示す図である。 図４に示した制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ２Ｄの一例（オンオフ変調された正弦波信号である場合）を示す図である。 図４に示した制御部９０ａが行う処理を示すフロー図である。 図４に示した制御部９０ａにより生成される信号の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。 図１０に示した制御部９０ｂが行う処理を示すフロー図である。 図１１に示した第１のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。 図１１に示した第２のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。 図１０に示した制御部９０ｂにより生成される信号の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。 図１５に示した制御部９０ｃによる第２のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。 図１５に示した制御部９０ｃにより生成される信号の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。 図１８に示した制御部９０ｄによる第１のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。 図１８に示した制御部９０ｄによる第２のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。 図１８に示した制御部９０ｄにより生成される信号の一例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による位置検出システム１の構成を示す図である。同図に示すように、位置検出システム１は、スタイラス２と、位置検出装置３とを備えて構成される。
スタイラス２は、位置検出装置３に対してダウンリンク信号ＤＳを送信する機能と、位置検出装置３が送信するアップリンク信号ＵＳを受信する機能とを備える位置指示器である。スタイラス２が送信するダウンリンク信号ＤＳには、形式の異なる２種類のダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２（第１及び第２の送信信号）が含まれる。後述する図９に示すように、ダウンリンク信号ＤＳ１は、無変調のパルス列信号であるバースト信号ｄ１Ｂと、パルス列信号を変調してなるデータ信号ｄ１Ｄとを含む信号である。ダウンリンク信号ＤＳ１の具体的な例としては、特許文献３記載の変調方式や、相互容量方式のタッチパネルの送信電極に供給されるパルス列信号と同じように、あるいは、相関をもってスタイラスからパルス列信号を送信する方式によるダウンリンク信号が挙げられる。また、ダウンリンク信号ＤＳ２は、無変調の正弦波信号であるバースト信号ｄ２Ｂと、正弦波信号を変調してなるデータ信号ｄ２Ｄとを含む信号である。ダウンリンク信号ＤＳ２の具体的な例としては、例えばアクティブＥＳ（商標）方式で用いられるダウンリンク信号が挙げられる。
スタイラス２は、図１に示すように、芯体２０、電極２１、筆圧検出部２２、スイッチ２３、信号処理部２４、及び電源２５を有して構成される。
芯体２０は、その長手方向がスタイラス２のペン軸方向と一致するように配置される棒状の部材であり、スタイラス２のペン先を構成する。芯体２０の先端部の表面には導電性材料が塗布され、電極２１を構成している。芯体２０の後端部は、筆圧検出部２２に当接される。筆圧検出部２２は、位置検出装置３のタッチ面３ａ（後述）等にスタイラス２のペン先を押し当てたときに芯体２０の先端に加わる圧力（芯体２０に加えられた筆圧）に応じた筆圧レベル（後述する図４等に示す筆圧レベルＰ）を検出するもので、具体的な例では、筆圧に応じて静電容量の変化する可変容量モジュールにより構成される。
電極２１は、芯体２０の近傍に設けられる導電体であり、配線により信号処理部２４と電気的に接続されている。信号処理部２４がダウンリンク信号ＤＳを電極２１に供給すると、電極２１には、供給されたダウンリンク信号ＤＳに応じた電荷が誘導される。これにより、後述するセンサ３０内の静電容量に変化が生じ、位置検出装置３は、この変化を検出することによりダウンリンク信号ＤＳを受信する。また、位置検出装置３が送信しているアップリンク信号ＵＳが電極２１に到来すると、電極２１には、到来したアップリンク信号ＵＳに応じた電荷が誘導される。信号処理部２４は、こうして電極２１に誘導された電荷を検出することにより、アップリンク信号ＵＳを受信する。
スイッチ２３は、例えばスタイラス２の筐体の側面に設けられたサイドスイッチであり、ユーザによる操作を受け付け可能に構成された入力部として機能する。具体的には、ユーザによる操作の状態（押下状態）に応じて、後述する図４等に示すスイッチ情報ＳＷを出力するよう構成される。スイッチ情報ＳＷは、例えばオンとオフの２つの状態のいずれか一方を示す情報である。
信号処理部２４は、位置検出装置３が送信するアップリンク信号ＵＳを電極２１を介して受信する機能と、ダウンリンク信号ＤＳ（ダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２）を生成し、位置検出装置３に向け、電極２１を介して送信する機能とを有する。なお、アップリンク信号ＵＳは、後述するようにコマンドを含む場合がある。その場合における信号処理部２４は、受信したアップリンク信号ＵＳを復調及び復号することによってコマンドを取得し、取得したコマンドに従ってダウンリンク信号ＤＳの生成を行う。
電源２５は、信号処理部２４に動作電力（直流電圧）を供給するためのもので、例えば円筒型のＡＡＡＡ電池により構成される。
位置検出装置３は、図１に示すように、タッチ面３ａを構成するセンサ３０と、センサコントローラ３１と、これらを含む位置検出装置３の各部を制御するシステムコントローラ３２とを有して構成される。
センサコントローラ３１は、スタイラス２が送信するダウンリンク信号ＤＳをセンサ３０を介して受信する機能と、スタイラス２に向け、センサ３０を介してアップリンク信号ＵＳを送信する機能とを有する。
図１には位置検出装置３を１つしか示していないが、センサコントローラ３１には、ダウンリンク信号ＤＳ１を受信できるがダウンリンク信号ＤＳ２は受信できないタイプのもの（上述した第１の方式のみに対応する位置検出装置３）と、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できるがダウンリンク信号ＤＳ１は受信できないタイプのもの（上述した第２の方式のみに対応する位置検出装置３）とがある。本実施の形態によるスタイラス２は、これらの位置検出装置３の両方を並べて使用する場合において、図４〜図９を参照して後述する交互送信方式よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラス２を持ち替えなくて済むように構成されている点に特徴を有する。
図２は、位置検出システム１の使用状態の一例を示す図である。同図には、それぞれ図１に示した位置検出装置３である２種類の位置検出装置３Ａ，３Ｂが１つの机の上に並べて配置され、１人のユーザが１本のスタイラス２を用いて、位置検出装置３Ａに絵を、位置検出装置３Ｂに文章をそれぞれ入力する例を示している。本発明は、このような場合に効果を発揮する。なお、図２の例では、位置検出装置３Ａ，３Ｂはそれぞれアクセスポイント５を介して図示しないサーバに接続されており、サーバでは、位置検出装置３Ａに入力された絵と、位置検出装置３Ｂに入力された文章とが１つの文書として統合される。
図３は、位置検出装置３の構成を示す図である。同図は上述した２つのタイプの位置検出装置３の構成をまとめて示したもので、アップリンク信号ＵＳの送信に関する部分は、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できるタイプの位置検出装置３に特有の構成である。言い換えれば、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できないタイプの位置検出装置３はアップリンク信号ＵＳの送信機能を有しない。
図３に示すように、センサ３０は複数の線状電極３０Ｘと複数の線状電極３０Ｙとがマトリクス状に配置された構成を有しており、これら線状電極３０Ｘ，３０Ｙによってスタイラス２と容量結合する。このセンサ３０は、スタイラス２だけでなく指の検出にも使用される。また、センサコントローラ３１は、送信部６０、選択部４０、受信部５０、ロジック部７０、及びＭＣＵ８０を有して構成される。
送信部６０は、図１に示したアップリンク信号ＵＳを送信するための回路である。具体的には、パターン供給部６１、スイッチ６２、拡散処理部６３、符号列保持部６４、及び送信ガード部６５を含んで構成される。なお、このうち特にパターン供給部６１に関して、本実施の形態では送信部６０内に含まれるものとして説明するが、ＭＣＵ８０内に含まれることとしてもよい。
パターン供給部６１は検出パターンｃ１を保持しており、ロジック部７０から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ１の指示に従って、所定の連続送信期間（例えば、３ｍｓｅｃ）の間、検出パターンｃ１に対応する信号（あるいはビット列）を連続して繰り返し出力する機能を有する。また、この連続送信期間の終了直後、あるいは、後述する制御情報ｃ２の送信開始時に、所定の区切りパターンＳＴＰを少なくとも２回連続して出力する機能も有している。
検出パターンｃ１は、スタイラス２がセンサコントローラ３１の存在を検出するために用いられるシンボルの値のパターンであり、事前に（スタイラス２がセンサコントローラ３１を検出する前に）スタイラス２に既知にされている。シンボルは、送信処理においては変調に用いる情報の単位（送信信号が表現する情報の単位）であり、受信処理においては受信信号である１シンボルを復調して得られる情報の単位である。シンボルの値は、ビット列に変換される値（以下、「ビット列対応値」と称する）と、シンボルを受信したスタイラス２によってビット列に変換されない値（以下、「ビット列非対応値」と称する）とを含むことができる。後述の表１に示すように、前者にかかるシンボルは２のべき乗の個数の値をとり、「０００１」などのビット列に対応付けることができる。こうしてビット列により表記される各シンボルのビット長は、拡散処理部６３の仕様により決定される。一方、後者にかかるシンボルは１個以上（例えば２個）の値をとり、後述の表１に示すように「Ｐ」「Ｍ」などと表記されるビット列に対応付けられない値を取る。後述の表１に示す一例では、「Ｐ」と「Ｍ」はそれぞれ、所定の拡散符号列とその反転符号列とに対応付けられる。
検出パターンｃ１はビット列非対応値のパターンにより表される。具体的には、「ＰＭＰＭＰＭ・・・」のように２つのビット列非対応値「Ｐ」「Ｍ」の繰り返しにより構成される。
区切りパターンＳＴＰは、上記連続送信期間の終了をスタイラス２に通知するためのシンボルのパターンであり、検出パターンｃ１の繰り返し中に現れないシンボルのパターンによって構成される。一例を挙げると、上記のように検出パターンｃ１を「ＰＭＰＭＰＭ・・・」のように２つのビット列非対応値「Ｐ」「Ｍ」の繰り返しで構成する場合、区切りパターンＳＴＰは、ビット列非対応値「Ｐ」を２回連続させてなるパターン「ＰＰ」により構成することができる。区切りパターンＳＴＰと検出パターンｃ１との構成を逆にして、区切りパターンを「ＰＭ」により構成して検出パターンｃ１を「ＰＰ」により構成してもよい。
スイッチ６２は、ロジック部７０から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ２に基づいてパターン供給部６１及びＭＣＵ８０のいずれか一方を選択し、選択した一方の出力を拡散処理部６３に供給する機能を有する。スイッチ６２がパターン供給部６１を選択した場合、拡散処理部６３には検出パターンｃ１又は区切りパターンＳＴＰが供給される。一方、スイッチ６２がＭＣＵ８０を選択した場合、拡散処理部６３には、ＭＣＵ８０から制御情報ｃ２が供給される。
制御情報ｃ２は、スタイラス２への指示内容を示すコマンドを含む情報であり、ＭＣＵ８０によって生成される。制御情報ｃ２は可変長のビット列に対応づけられるシンボルの値（例えば０〜１５）を含み、スタイラス２との間でその値が事前に共有されていない点で、検出パターンｃ１とは異なっている。また、制御情報ｃ２は、上述した所定ビット長の２のべき乗の個数（８値）の値を示す値「Ｄ」により示される点で、値「Ｐ」「Ｍ」とを含む検出パターンｃ１と異なっている。
符号列保持部６４は、ロジック部７０から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ３に基づき、自己相関特性を有する１１チップ長の拡散符号ＰＮを生成して保持する機能を有する。符号列保持部６４が保持している拡散符号ＰＮは、拡散処理部６３に供給される。
拡散処理部６３は、スイッチ６２を介して供給されるシンボルの値（拡散処理部６３の処理により送信信号により表現される情報）に基づいて符号列保持部６４によって保持される拡散符号ＰＮを変調することにより、１２チップ長の送信チップ列を得る機能を有する。以下、この機能について、具体例を挙げて説明する。
以下で説明する例では、検出パターンｃ１、区切りパターンＳＴＰ、制御情報ｃ２のそれぞれを、ビット列対応値０〜１５（対応ビット列「００００」〜「１１１１」）及びビット列非対応値「Ｐ」「Ｍ」の組み合わせによって構成するものとする。また、符号列保持部６４が保持している拡散符号ＰＮは「０００１００１０１１１」であるとする。この場合、拡散処理部６３は、以下の表１に従って、各シンボルの値（０〜１５並びにＰ及びＭ）を送信チップ列に変換する。
Figure 0006148423
表１に示すように、この例では、まずシンボルの値「Ｐ」は、拡散符号ＰＮ「０００１００１０１１１」の先頭に「１」を付けてなる送信チップ列に変換される。またシンボルの値「０」〜「７」はそれぞれ、拡散符号ＰＮ「０００１００１０１１１」を表１に示したシフト量で巡回シフトさせてなる符号列の先頭に「１」を付けてなる送信チップ列に変換される。その他のシンボルの値「Ｍ」「８」〜「１５」はそれぞれ、シンボルの値「Ｐ」「０」〜「７」に対応する送信チップ列を反転させてなる送信チップ列に変換される。
拡散処理部６３は、以上のような変換処理によって送信チップ列を取得し、送信ガード部６５に供給するよう構成される。
送信ガード部６５は、ロジック部７０から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ４に基づき、アップリンク信号ＵＳの送信期間と、スタイラス２からの信号を受信する受信期間との間に、送信動作と受信動作を切り替えるために送信と受信の両方を行わない期間であるガード期間を挿入する機能を有する。
選択部４０は、ロジック部７０の制御に基づいて、センサ３０から信号を送信する送信期間と、センサ３０により信号を受信する受信期間とを切り替えるスイッチである。具体的に説明すると、選択部４０は、スイッチ４４ｘ，４４ｙと、導体選択回路４１ｘ，４１ｙとを含んで構成される。スイッチ４４ｘは、ロジック部７０から供給される制御信号ｓＴＲｘに基づき、送信期間には、送信部６０の出力端を導体選択回路４１ｘの入力端に接続し、受信期間には、導体選択回路４１ｘの出力端を受信部５０の入力端に接続するよう動作する。スイッチ４４ｙは、ロジック部７０から供給される制御信号ｓＴＲｙに基づき、送信期間には、送信部６０の出力端を導体選択回路４１ｙの入力端に接続し、受信期間には、導体選択回路４１ｙの出力端を受信部５０の入力端に接続するよう動作する。導体選択回路４１ｘは、ロジック部７０から供給される制御信号ｓｅｌＸに基づき、複数の線状電極３０Ｘのうちの１つ又は複数を選択し、選択したものをスイッチ４４ｘに接続するよう動作する。導体選択回路４１ｙは、ロジック部７０から供給される制御信号ｓｅｌＹに基づき、複数の線状電極３０Ｙのうちの１つ又は複数を選択し、選択したものをスイッチ４４ｙに接続するよう動作する。導体選択回路４１ｘ，４１ｙによって複数の線状電極３０Ｘ又は複数の線状電極３０Ｙが選択されるのは、例えば、タッチ面３ａの全面からアップリンク信号ＵＳを送信する場合である。
受信部５０は、ロジック部７０の制御信号ｃｔｒｌ＿ｒに基づいて、スタイラス２が送信するダウンリンク信号ＤＳ（ダウンリンク信号ＤＳ１又はダウンリンク信号ＤＳ２）を受信するための回路である。具体的には、増幅回路５１、検波回路５２、及び、アナログデジタル（ＡＤ）変換器５３を含んで構成される。
増幅回路５１は、選択部４０から供給されるダウンリンク信号ＤＳを増幅して出力する。検波回路５２は、増幅回路５１の出力信号のレベルに対応した電圧を生成する回路である。ＡＤ変換器５３は、検波回路５２から出力される電圧を所定時間間隔でサンプリングすることによって、デジタル信号を生成する回路である。ＡＤ変換器５３が出力するデジタル信号は、ＭＣＵ８０に供給される。
ダウンリンク信号ＤＳ１を受信できるがダウンリンク信号ＤＳ２は受信できないタイプの位置検出装置３に含まれる受信部５０は、無変調のパルス列信号又はパルス列信号を変調してなる信号を受信する一方で、無変調の正弦波信号又は正弦波信号を変調してなる信号を受信しない（又は、できない）ように構成される。したがって、この場合のＭＣＵ８０には、センサ３０にダウンリンク信号ＤＳ１が到来した場合にのみ、受信部５０からデジタル信号が供給されることになる。一方、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できるがダウンリンク信号ＤＳ１は受信できないタイプの位置検出装置３に含まれる受信部５０は、無変調の正弦波信号又は正弦波信号を変調してなる信号を受信する一方で、無変調のパルス列信号又はパルス列信号を変調してなる信号を受信しない（又は、できない）ように構成される。したがって、この場合のＭＣＵ８０には、センサ３０にダウンリンク信号ＤＳ２が到来した場合にのみ、受信部５０からデジタル信号が供給されることになる。
ロジック部７０及びＭＣＵ８０は、送信部６０及び受信部５０等の送受信動作を制御する制御部である。具体的に説明すると、ＭＣＵ８０は、内部にＲＯＭおよびＲＡＭを有し、所定のプログラムに基づき動作するマイクロプロセッサである。一方、ロジック部７０は、ＭＣＵ８０の制御に基づき、上述した各制御信号を出力するよう構成される。ＭＣＵ８０はまた、ＡＤ変換器５３から供給されるデジタル信号に基づいてスタイラス２の位置を示す座標データｘ，ｙ等を導出し、システムコントローラ３２に対して出力する処理と、ＡＤ変換器５３から供給されるデジタル信号がデータ信号ｄ１Ｄ又はデータ信号ｄ２Ｄを示している場合には、そのデジタル信号により表されるデータＲｅｓを取得し、システムコントローラ３２に対して出力する処理とを行うよう構成される。
以下、スタイラス２の構成及びスタイラス２が行う処理について詳しく説明するが、初めに、上述した交互送信方式を採用するスタイラス２について説明し、その後、本発明の第１乃至第５の実施の形態によるスタイラス２について説明することとする。
図４は、本発明の背景技術によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は上述した交互送信方式を採用するものであって、本発明の背景技術に相当するが、後述する第１乃至第５の実施の形態によるスタイラス２と同様に本発明の発明者が発明したものであり、本願の優先日時点で公知になっていたものではない。
図４に示すように、交互送信方式を採用するスタイラス２は、図１にも示した信号処理部２４及び電源２５に加え、増幅部２６を有して構成される。信号処理部２４は、制御部９０ａ、昇圧部９１、発振部９２ａ、スイッチ部９３ａを有して構成される。なお、図４には、信号処理部２４が有する機能のうちアップリンク信号ＵＳの受信に関する機能を示していないが、後述する本発明の各実施の形態によるスタイラス２のように、交互送信方式を採用するスタイラス２にも、アップリンク信号ＵＳの受信に関する機能を設けることは可能である。
昇圧部９１は、電源２５から供給される直流電圧を昇圧することにより、直流電圧Ｖ１を生成する機能を有する。具体的な例では、昇圧部９１はＤＣ−ＤＣコンバータ又はチャージポンプ回路によって構成される。
発振部９２ａは、電源２５から供給される直流電圧に基づいて発振動作を行うことにより、所定周波数で振動する無変調の正弦波信号（搬送波信号）を生成する機能を有する。増幅部２６は、発振部９２ａによって生成された正弦波信号を所定の増幅率で増幅することにより、無変調の正弦波信号ｖ２を生成する機能を有する。増幅部２６は、図４に示すように、トランス及びキャパシタにより構成される増幅回路により構成されることが好ましい。
スイッチ部９３ａは単極３投形のスイッチ素子であり、昇圧部９１の出力端に接続される端子ａと、増幅部２６の出力端に接続される端子ｂと、接地電位が供給される電源配線に接続される端子ｇと、電極２１に接続される共通端子ｃとを有して構成される。
制御部９０ａは、スイッチ部９３ａを制御するための制御信号Ｃｔｒｌを供給するＩＣであり、電源２５から供給される電力により動作するよう構成される。具体的な例では、制御部９０ａはＡＳＩＣ又はＭＣＵであってよい。
ダウンリンク信号ＤＳ１を送信する場合の制御部９０ａは、昇圧部９１の出力端と電極２１の間に設けられる第１のスイッチ部として機能するよう、スイッチ部９３ａを制御する。つまり、端子ａが共通端子ｃに接続されている状態と、端子ｇが共通端子ｃに接続されている状態との間で、スイッチ部９３ａを切り替える処理を行う。端子ａが共通端子ｃに接続されている状態は第１のスイッチ部がオンとなっている状態に対応し、端子ｇが共通端子ｃに接続されている状態は第１のスイッチ部がオフとなっている状態に対応する。
ダウンリンク信号ＤＳ１のうちバースト信号ｄ１Ｂを送信するタイミングでは、制御部９０ａは、所定の周期で周期的にスイッチ部９３ａの切り替え制御を行う。端子ａが共通端子ｃに接続されている場合には、直流電圧Ｖ１がスイッチ部９３ａの出力電圧となる。一方、端子ｇが共通端子ｃに接続されている場合には、接地電位がスイッチ部９３ａの出力電圧となる。したがって、スイッチ部９３ａからは無変調のパルス列信号が出力され、これがバースト信号ｄ１Ｂとなる。
一方、ダウンリンク信号ＤＳ１のうちデータ信号ｄ１Ｄを送信するタイミングでは、制御部９０ａは、筆圧レベルＰやスイッチ情報ＳＷなどのデータＲｅｓに応じてスイッチ部９３ａの切り替え制御を行う。なお、データＲｅｓには、スタイラス２の識別情報などの他の情報を含んでもよい。制御部９０ａは、この切り替え制御によって、データＲｅｓに基づいて変調されたパルス列信号であるデータ信号ｄ１Ｄを生成する。
制御部９０ａによるパルス列信号の変調の具体的な方式としては、多種のものが考えられる。以下では、オンオフ変調を用いる場合と、周波数変調を用いる場合とについて、具体的な例を示して説明する。
図５は、制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ１Ｄの一例（オンオフ変調されたパルス列信号である場合）を示す図である。この場合の制御部９０ａは、データＲｅｓの送信対象ビットが「１」である場合にスイッチ部９３ａを端子ａ側に切り替え、データＲｅｓの送信対象ビットが「０」である場合にスイッチ部９３ｂを端子ｇ側に切り替える。これによりデータ信号ｄ１Ｄは、図５に示すように、送信対象ビットが「１」である場合にハイレベル（＝直流電圧Ｖ１）となり、送信対象ビットが「０」である場合にローレベル（＝接地電位）となる２値信号となる。
図６は、制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ１Ｄの他の一例（周波数変調されたパルス列信号である場合）を示す図である。この場合の制御部９０ａは、データＲｅｓの値に応じた周波数でスイッチ部９３ｂの切り替え制御を行う。例えば図６には、データＲｅｓが８ビットのデータであり、この８ビットのデータにより表される値がｘである場合に、制御部９０ａが周波数Ｎ−ｘ×ｍ［Ｈｚ］でスイッチ部９３ｂの切り替え制御を行う例を示している。この例に示すように、この場合のデータ信号ｄ１Ｄは、データＲｅｓの値に応じた周波数で振動するパルス列信号となる。
図４に戻り、ダウンリンク信号ＤＳ２を送信する場合の制御部９０ａは、増幅部２６の出力端と電極２１の間に設けられる第２のスイッチ部として機能するよう、スイッチ部９３ａを制御する。つまり、端子ｂが共通端子ｃに接続されている状態と、端子ｇが共通端子ｃに接続されている状態との間で、スイッチ部９３ａを切り替える処理を行う。端子ｂが共通端子ｃに接続されている状態は第２のスイッチ部がオンとなっている状態に対応し、端子ｇが共通端子ｃに接続されている状態は第２のスイッチ部がオフとなっている状態に対応する。
ダウンリンク信号ＤＳ２のうちバースト信号ｄ２Ｂを送信するタイミングでは、制御部９０ａは、スイッチ部９３ａを端子ｂ側に固定する。したがって、スイッチ部９３ａからは無変調の正弦波信号ｖ２が出力され、これがバースト信号ｄ２Ｂとなる。
一方、ダウンリンク信号ＤＳ２のうちデータ信号ｄ２Ｄを送信するタイミングでは、制御部９０ａは、筆圧レベルＰやスイッチ情報ＳＷなどのデータＲｅｓに基づいてスイッチ部９３ａの切り替え制御を行う。なお、この場合においても、データＲｅｓにはスタイラス２の識別情報などの他の情報を含んでもよい。制御部９０ａは、この切り替え制御によって、データＲｅｓに基づいて変調された正弦波信号であるデータ信号ｄ２Ｄを生成する。
制御部９０ａによる正弦波信号の変調の具体的な方式としては、オンオフ変調が採用される。
図７は、制御部９０ａにより生成されるデータ信号ｄ２Ｄの一例（オンオフ変調された正弦波信号である場合）を示す図である。制御部９０ａは、データＲｅｓの送信対象ビットが「１」である場合にスイッチ部９３ａを端子ｂ側に切り替え、データＲｅｓの送信対象ビットが「０」である場合にスイッチ部９３ｂを端子ｇ側に切り替える。これによりデータ信号ｄ２Ｄは、図７に示すように、送信対象ビットが「１」である場合に正弦波信号ｖ２となり、送信対象ビットが「０」である場合に接地電位に固定される信号となる。
ここで、図７から理解されるように、送信対象ビットが「０」である場合には、何も送信していないのと同じ状態となる。この何も送信していない状態が継続するのを防止するため、制御部９０ａは、データＲｅｓをまずマンチェスター符号化し、マンチェスター符号化したデータＲｅｓに基づいてスイッチ部９３ａの切り替え制御を行うことにより、データ信号ｄ２Ｄを生成することとしてもよい。
図４に戻り、制御部９０ａは、ダウンリンク信号ＤＳ１と、ダウンリンク信号ＤＳ２とを交互に送信するように構成される。これは、ダウンリンク信号ＤＳ１のみに対応する位置検出装置３と、ダウンリンク信号ＤＳ２のみに対応する位置検出装置３とのいずれにもスタイラス２の送信信号を受信させることができるようにするためであり、ダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２を交互に送信することから、本願の発明者は「交互送信方式」と呼んでいる。以下、具体的に説明する。
図８は、制御部９０ａが行う処理を示すフロー図である。また、図９は、制御部９０ａにより生成される信号の一例を示す図である。なお、図９の横軸は時間を示し、横軸の上側は送信Ｔｘを下側は受信Ｒｘを示している。以下、これらの図を参照しながら説明を続ける。
まず図９に示すように、制御部９０ａは、一定の周期Ｔ１で、ダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２の送信処理を繰り返すよう構成される。各周期Ｔ１の中において制御部９０ａは、ダウンリンク信号ＤＳ１のバースト信号ｄ１Ｂ、ダウンリンク信号ＤＳ１のデータ信号ｄ１Ｄ、ダウンリンク信号ＤＳ２のバースト信号ｄ２Ｂ、ダウンリンク信号ＤＳ２のデータ信号ｄ２Ｄの順に、各信号の送信処理を行う。ダウンリンク信号ＤＳ１の送信は周期Ｔ１中ｄ１（ｄ１＜Ｔ１）の時間を用いて実行され、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信は周期Ｔ１中ｄ２（ｄ２＝Ｔ１−ｄ１）の時間を用いて実行される。なお、一般的にはｄ１＜ｄ２となる。
ここで、Ｔ１及びｄ２の具体的な値は、制御部９０ａによるダウンリンク信号ＤＳ２の送信周期が、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信のみに対応するスタイラス（すなわち、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信機能を有しないスタイラス）によるダウンリンク信号ＤＳ２の送信周期に等しくなるよう選択することが好適である。こうすることで、センサコントローラ３１側では、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信のみに対応するスタイラスが送信する場合と同様の周期で、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信することが可能になる。なお、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信のみに対応するスタイラス同じデータ量のダウンリンク信号ＤＳ２を送信しようとすると、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信を行う必要があるために時間が足りなくなることも考えられるが、その場合には、バースト信号ｄ２Ｂ及びデータ信号ｄ２Ｄの一方又は両方について、送信データ量を低減しても構わない。例えば、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信のみに対応するスタイラスが一回の周期でＮ個のシンボルを送信するとして、制御部９０ａは、周期Ｔ１の一周期内にＭ個（Ｍ＜Ｎ）のシンボルのみを送信することとしてもよい。
また、図９において水玉でハッチングした区間は、正弦波信号ｖ２が送信されている区間を表している。この表記によれば、同図に示すように、データ信号ｄ２Ｄは断続的に送信される信号となる。これは、図７を参照して説明したように、送信対象ビットが「０」である場合に信号処理部２４が正弦波信号ｖ２を出力しないことに対応するものである。
図８のフロー図を参照すると、制御部９０ａは、処理を開始するとまず、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信を開始する（ステップＳ１）。その後、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信を行いつつ時間の経過を監視し（ステップＳ２）、所定時間ｄ１が経過すると、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信を開始する（ステップＳ３）。その後、ダウンリンク信号ＤＳ２の送信を行いつつ時間の経過を監視し（ステップＳ４）、所定時間ｄ２が経過すると、ステップＳ１に戻って再びダウンリンク信号ＤＳ１の送信を開始する。このように、制御部９０ａは、ダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２の送信を交互に行う。これにより、ダウンリンク信号ＤＳ１のみに対応する位置検出装置３と、ダウンリンク信号ＤＳ２のみに対応する位置検出装置３とのいずれにも、スタイラス２の送信信号を受信させることが可能になる。
一方で、制御部９０ａの制御によれば、常に、ダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２の両方が繰り返し送信されることになる。これではダウンリンク信号ＤＳ１，ＤＳ２のいずれか一方が常に無駄に送信されていることになるので、上述したように、スタイラス２の低消費電力化の観点から好ましくない。本発明は交互送信方式のこのような課題に着目したもので、交互送信方式よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることを実現する。以下、本発明の第１乃至第５の実施の形態について、順に詳しく説明する。
図１０は、本発明の第１の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は、制御部９０ａ及びスイッチ部９３ａに代えて制御部９０ｂ及びスイッチ部９３ｂを有する点で、図４に示したスタイラス２と相違する。その他の点では図４に示したスタイラス２と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
スイッチ部９３ｂは、スイッチ部９３ａに端子ｒを追加し、単極４投形としたものである。端子ｒは、バッファを経て、制御部９０ｂの受信端子に接続される。また、制御部９０ｂは、アップリンク信号ＵＳの受信機能を制御部９０ａに追加した他、第１及び第２のモードのいずれか一方で動作するよう構成したものである。
アップリンク信号ＵＳの受信機能に関して、制御部９０ｂは、送信と受信を時分割で行うよう構成される。すなわち、制御部９０ｂは、送信と受信を同時に行えるようには構成されていない。送信のための制御部９０ｂの基本的な動作は、制御部９０ａについて上述した通りである。一方、受信を行う際には、制御部９０ｂは、制御信号Ｃｔｒｌによってスイッチ部９３ｂを端子ｒ側に切り替える。これにより、電極２１に現れた電荷が制御部９０ｂの受信端子に供給されるので、制御部９０ｂは、こうして供給された電荷に基づいて、位置検出装置３が送信したアップリンク信号ＵＳを受信する。
第１のモードは、スタイラス２がダウンリンク信号ＤＳ１を送信するモードである。一方、第２のモードは、スタイラス２がダウンリンク信号ＤＳ２を送信するモードである。制御部９０ｂは、第１のモードでの動作中に、上述した処理によりダウンリンク信号ＤＳ１を生成して電極２１に供給する一方、第２のモードへの切り替えの要否を判定する処理を行う。一方、第２のモードでの動作中には、上述した処理によりダウンリンク信号ＤＳ２を生成して電極２１に供給する一方、第１のモードへの切り替えの要否を判定する処理を行う。制御部９０ｂは、これらの判定を、各モードにおけるアップリンク信号ＵＳの受信の有無に基づいて行う。そして、判定の結果として第２のモードへの切り替えが必要であると判定した場合には、自身の動作を第２のモードでの動作に切り替える。また、第１のモードへの切り替えが必要であると判定した場合には、自身の動作を第１のモードでの動作に切り替える。以下、具体的に説明する。
図１１〜図１３は、制御部９０ｂが行う処理を示すフロー図である。また、図１４は、制御部９０ｂにより生成される信号の一例を示す図である。なお、図１４の横軸は時間を示し、横軸の上側は送信Ｔｘを下側は受信Ｒｘを示している。以下、これらの図を参照しながら説明を続ける。
まず図１４に示すように、制御部９０ｂは、図９にも示した一定の周期Ｔ１（所定の第１の周期）で、ダウンリンク信号ＤＳ１を間欠的に送信するよう構成される。これは、第１のモードでの動作である。より具体的に言えば、制御部９０ｂは、各周期Ｔ１の始期から周期Ｔ１より短い所定時間ｄ１にわたり、ダウンリンク信号ＤＳ１を送信するよう構成される。このようにダウンリンク信号ＤＳ１が間欠的に送信されているため、周期Ｔ１内には、送信動作を行っていない期間が必ず存在する。制御部９０ｂは、この期間を利用し、電極２１を用いて位置検出装置３が送信したアップリンク信号ＵＳの検出動作を行う。そして、その検出結果に応じて、第２のモードへの切り替えの要否を判定する。したがって、制御部９０ｂは、周期Ｔ１で、第２のモードへの切り替えの要否を判定していることになる。
第２のモードに切り替わった後の制御部９０ｂは、一定の周期ｄ２（所定の第２の周期）で、ダウンリンク信号ＤＳ２を間欠的に送信するよう構成される。なお、この周期ｄ２の時間長は、図９に示した所定時間ｄ２と等しくてもよいし、等しくなくてもよい。この間欠的な送信は、上述したように、データ信号ｄ２Ｄの送信の際、送信対象ビットが「１」である場合には信号処理部２４から正弦波信号ｖ２が出力される一方、送信対象ビットが「０」である場合には信号処理部２４から正弦波信号ｖ２が出力されないことによって実現されるものである。したがって、ダウンリンク信号ＤＳ２の間欠的な送信は、図１４にも示すように、バースト信号ｄ２Ｂではなくデータ信号ｄ２Ｄの送信中に行われる。制御部９０ｂは、この間欠的な送信によって信号処理部２４から正弦波信号ｖ２が出力されていない期間を利用し、電極２１を用いて位置検出装置３が送信したアップリンク信号ＵＳの検出動作を行う。そして、検出の結果に応じて、周期ｄ２ごとに、第１のモードへの切り替えの要否を判定する。
図１１のフロー図を参照すると、制御部９０ｂは、第１のモードでの動作を行うサブルーチン（ステップＳ１０）と、第２のモードでの動作を行うサブルーチン（ステップＳ３０）とを交互に実行するよう構成される。詳しくは図１２及び図１３を参照しながら説明するが、この処理は、ステップＳ１０とステップＳ３０の切り替えが時間の経過に応じて行われるわけではなく、各サブルーチンの中で実行されるモード切り替え要否の判定処理の結果に基づいて行われる点で、図８に示した制御部９０ａの処理と異なっている。以下、ステップＳ１０，Ｓ３０のそれぞれにおける処理について、詳しく説明する。
図１２は、第１のモードでの動作（図１１に示すステップＳ１０）の詳細を示すフロー図である。同図に示すように、第１のモードで動作中の制御部９０ｂはまず、ダウンリンク信号ＤＳ１（バースト信号ｄ１Ｂ及びデータ信号ｄ１Ｄを含む）の送信を開始する（ステップＳ１１）。その後、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信を行いつつ時間の経過を監視し（ステップＳ１２）、所定時間ｄ１が経過すると、アップリンク信号ＵＳの受信を開始する（ステップＳ１３）。そして、所定時間ｄｒ（ｄｒ≦Ｔ１−ｄ１）が経過すると（ステップＳ１４）、アップリンク信号ＵＳの受信を終了し（ステップＳ１５）、所定の周期Ｔ１の経過を待って（ステップＳ１６）、第１のモードを維持するか否かを判定する（ステップＳ１７）。
ここで、上述したように、アップリンク信号ＵＳを送信する能力を有するのはダウンリンク信号ＤＳ２を受信できるタイプの位置検出装置３のみであって、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できないタイプの位置検出装置３はアップリンク信号ＵＳの送信機能を有しない。したがって、アップリンク信号ＵＳが受信されているということは、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できる位置検出装置３がスタイラス２の近くに存在していることを意味する。そこで、ステップＳ１７において制御部９０ｂは、今回のサブルーチン実行の間（より具体的には、ステップＳ１３でアップリンク信号ＵＳの受信を開始してからステップＳ１５でアップリンク信号ＵＳの受信を終了するまでの間）にアップリンク信号ＵＳが受信されていた場合に、スタイラス２がダウンリンク信号ＤＳ２を送信できるようにするため、第１のモードを維持しない（すなわち、第２のモードに切り替える）と判定する。逆に、今回のサブルーチン実行の間にアップリンク信号ＵＳが受信されていない場合には、ダウンリンク信号ＤＳ２を受信できる位置検出装置３はスタイラス２の近くに存在しないと判断し、第１のモードを維持する（すなわち、第２のモードに切り替えない）と判定する。
ステップＳ１７で第１のモードを維持すると判定した場合、制御部９０ｂは、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。すなわち、図１１に示したステップＳ１０のサブルーチン（図１２に示す第１のモードでの動作）が繰り返される。一方、ステップＳ１７で第１のモードを維持しないと判定した場合、制御部９０ｂは、ステップＳ１０のサブルーチンを抜けて処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ３０のサブルーチン（図１３に示す第２のモードでの動作）が開始されることになる。
図１３は、第２のモードでの動作（図１１に示すステップＳ３０）の詳細を示すフロー図である。同図に示すように、第２のモードで動作中の制御部９０ｂはまず、バースト信号ｄ２Ｂの送信を開始する（ステップＳ３１）。バースト信号ｄ２Ｂの送信時間は予め決められており、次いで制御部９０ｂは、この予め決められた送信時間が満了したか否かを判定することにより、バースト信号ｄ２Ｂの送信が終了したか否かを判定する（ステップＳ３２）。
次に、制御部９０ｂは、データ信号ｄ２Ｄを構成する各送信対象ビット（データＲｅｓの各ビット。ただし、マンチェスター符号化を行う場合には、マンチェスター符号化したデータＲｅｓの各ビット）を順次対象とするループ処理を行う（ステップＳ３３）。このループ処理は、周期ｄ２が経過するまでの間、繰り返される（ステップＳ３８）。
ステップＳ３３のループ処理において制御部９０ｂはまず、送信対象ビットが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。この処理では、送信対象ビットが「０」である場合に否定判定がなされる。なお、送信対象のデータＲｅｓが存在しない場合におけるステップＳ３４の判定結果は、送信対象ビットが「０」である場合と同じく否定とすればよい。
ステップＳ３４で否定的な結果が得られた場合、制御部９０ｂは、アップリンク信号ＵＳの受信を開始する（ステップＳ３５）。一方、ステップＳ３４で肯定的な結果が得られた場合、制御部９０ｂは、アップリンク信号ＵＳの受信動作を行っていた場合にはアップリンク信号ＵＳの受信動作を終了したうえで（ステップＳ３６）、１ビット分の正弦波信号ｖ２の送信を開始する（ステップＳ３７）。
ステップＳ３５でアップリンク信号ＵＳの受信を開始した後、又は、ステップＳ３７で正弦波信号ｖ２の送信を開始した後、制御部９０ｂは、周期ｄ２が経過したか否かを判定する（ステップＳ３８）。そして、経過していないと判定した場合にはステップＳ３４に戻り、次の送信対象ビットを対象として処理を繰り返す。一方、ステップＳ３８で経過したと判定した場合には、ループ処理を抜けて第２のモードを維持するか否かの判定を行う（ステップＳ３９）。
ステップＳ３９の判定の基準は、図１２に示したステップＳ１７における判定の基準と同様とすることが好ましい。すなわち、制御部９０ｂは、今回のサブルーチン実行の間（より具体的には、ステップＳ３５でアップリンク信号ＵＳの受信を開始してからステップＳ３６でアップリンク信号ＵＳの受信を終了するまでの間。第２のモードでは、この期間が複数回存在する）にアップリンク信号ＵＳが受信されていた場合には、第２のモードを維持する（すなわち、第１のモードに切り替えない）と判定し、逆に、今回のサブルーチン実行の間にアップリンク信号ＵＳが受信されていない場合には、第２のモードを維持しない（すなわち、第１のモードに切り替える）と判定することが好ましい。
ステップＳ３９で第２のモードを維持すると判定した場合、制御部９０ｂは、ステップＳ３１に戻って処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ３０のサブルーチン（図１３に示す第２のモードでの動作）が繰り返される。一方、ステップＳ３９で第２のモードを維持しないと判定した場合、制御部９０ｂは、ステップＳ３０のサブルーチンを抜けて処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ１０のサブルーチン（図１２に示す第１のモードでの動作）が開始されることになる。
以上説明したように、本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によれば、スタイラス２側でモード切り替えの要否を判定し、その結果に応じてスタイラス２自身の動作モードを切り替えているので、スタイラス２の動作モードを、ダウンリンク信号ＤＳ１の受信のみに対応する位置検出装置３とともに使用する場合には第１のモードとし、ダウンリンク信号ＤＳ２の受信のみに対応する位置検出装置３とともに使用する場合には第２のモードとすることができる。したがって、ダウンリンク信号ＤＳ１の受信のみに対応する位置検出装置３（上述した第１の方式のみに対応する位置検出装置）とともに使用する場合にはダウンリンク信号ＤＳ２を送信せず、ダウンリンク信号ＤＳ２の受信のみに対応する位置検出装置３（上述した第２の方式のみに対応する位置検出装置）とともに使用する場合にはダウンリンク信号ＤＳ１をしないようスタイラスを構成することが可能になるので、これらの位置検出装置３を並べて使用する場合において、図４に示した交互送信方式を採用するスタイラス２よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることが可能になる。
次に、図１５は、本発明の第２の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は、制御部９０ｂに代えて制御部９０ｃを有する点で、図１０に示したスタイラス２と相違する。その他の点では図１０に示したスタイラス２と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
制御部９０ｃは、第２のモードにおける処理の点で制御部９０ｂと異なり、その他の点では制御部９０ｂと同様である。具体的には、第２のモードでの動作中に当該スタイラス２が使用中であるか否かを判定し、使用中でないと判定した場合にのみアップリンク信号ＵＳの受信動作を行い、使用中であると判定した場合にはアップリンク信号ＵＳの受信動作を行わないよう構成される。以下、具体的に説明する。
図１６は、制御部９０ｃによる第２のモードでの動作の詳細を示すフロー図である。また、図１７は、制御部９０ｃにより生成される信号の一例を示す図である。なお、図１７の横軸は時間を示し、横軸の上側は送信Ｔｘを下側は受信Ｒｘを示している。以下、これらの図を参照しながら説明を続ける。
図１６に示すように、制御部９０ｃは、ステップＳ３１，Ｓ３２の処理を制御部９０ｂと同様に実行する（図１３参照）。その後、制御部９０ｃは、当該スタイラス２が使用中であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。この判定は、例えば筆圧レベルＰが０より大きいか否かに基づいて行えばよい。すなわち、筆圧レベルＰが０より大きい場合には、スタイラス２がタッチ面３ａに触れている蓋然性が高いので使用中であると判定し、筆圧レベルＰが０以下である場合には、スタイラス２がタッチ面３ａから離れている蓋然性が高いので使用中でないと判定すればよい。また、スイッチ情報ＳＷがオンである場合に、スタイラス２が使用中であると判定してもよい。この場合には、ユーザの意思により、スタイラス２が使用中であるか否かを決定することが可能になる。
ステップＳ４０で使用中であると判定した場合の制御部９０ｃは、データ信号ｄ２Ｄの送信を開始する（ステップＳ４１）。この送信は、上述したように送信対象ビットが「０」である場合には信号処理部２４から正弦波信号ｖ２が出力されないため、図１７に示すように間欠的なものとなる。制御部９０ｂはこの間欠送信の合間を利用してアップリンク信号ＵＳの受信動作を行ったが、制御部９０ｃは、図１７にも示すようにそのような受信動作を行わない。このような処理を採用しているのは、ステップＳ４０において使用中であると判定されているのであるから、スタイラス２は引き続きダウンリンク信号ＤＳ２を受信可能な位置検出装置３の近くにあり、第１のモードに切り替える必要はないと考えられるからである。
一方、ステップＳ４０で使用中でないと判定した場合の制御部９０ｃは、アップリンク信号ＵＳの受信を開始する（ステップＳ４２）。この場合の受信動作は、図１７にも示すように、連続的に行われる。このような連続的な受信動作が可能になるのは、使用中でない場合にはデータ信号ｄ２Ｄを送る必要はないと考えられるため、データ信号ｄ２Ｄの送信を行っていないからである。
その後、制御部９０ｃは、周期ｄ２が経過するまでデータ信号ｄ２Ｄの送信又はアップリンク信号ＵＳの受信を継続し（ステップＳ４３）、ステップＳ４３で周期ｄ２が経過したと判定した場合には、第２のモードを維持するか否かの判定を行う（ステップＳ４４）。
ステップＳ４４の判定では、ステップＳ４２での受信動作が行われていない場合（すなわち、ステップＳ４０でスタイラス２が使用中であると判定した場合）には、無条件で第２のモードを維持するとの判定がなされる。したがって、この場合にはステップＳ４４を省略することも可能である。一方、ステップＳ４２で受信動作が行われた場合には、図１３に示したステップＳ３９と同じ判定基準により、第２のモードを維持するか否かの判定がなされる。
ステップＳ４４で第２のモードを維持すると判定した場合、制御部９０ｃは、ステップＳ３１に戻って処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ３０のサブルーチン（図１６に示す第２のモードでの動作）が繰り返される。一方、ステップＳ４４で第２のモードを維持しないと判定した場合、制御部９０ｃは、ステップＳ３０のサブルーチンを抜けて処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ１０のサブルーチン（図１２に示す第１のモードでの動作）が開始されることになる。
以上説明したように、本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によれば、第１の実施の形態によるスタイラス２と同様の効果に加え、第１の実施の形態に比べて長い期間にわたりアップリンク信号ＵＳの受信を連続して行える、という効果が得られる。これにより、第１の実施の形態に比べて高い精度で、アップリンク信号ＵＳを受信することが可能になる。
次に、図１８は、本発明の第３の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は、制御部９０ｂに代えて制御部９０ｄを有する点で、図１０に示したスタイラス２と相違する。その他の点では図１０に示したスタイラス２と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
制御部９０ｄは、アップリンク信号ＵＳの受信の有無ではなく、図１に示したスイッチ２３が受け付けたユーザ操作に基づいて第１のモード又は第２のモードへの切り替えの要否を判定する点で制御部９０ｂと異なり、その他の点では制御部９０ｂと同様である。以下、具体的に説明する。
図１９及び図２０は、制御部９０ｄが行う処理を示すフロー図である。また、図２１は、制御部９０ｄにより生成される信号の一例を示す図である。なお、図２１の横軸は時間を示し、横軸の上側は送信Ｔｘを下側は受信Ｒｘを示している。以下、これらの図を参照しながら説明を続ける。
図１９は、第１のモードでの動作（図１１に示すステップＳ１０）の詳細を示すフロー図である。同図に示すように、第１のモードで動作中の制御部９０ｄは、まずステップＳ１１の処理を、制御部９０ｂと同様に実行する（図１２参照）。その後、図１２に示したステップＳ１２〜Ｓ１５の処理は行わずに、所定の周期Ｔ１が経過するまで待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を行わないので、図２１にも示すように、第１のモードでの動作中にはアップリンク信号ＵＳの受信は行われない。周期Ｔ１が経過したら、制御部９０ｄは、スイッチ情報ＳＷに基づき、ユーザによるモード切替指示があったか否かを判定する（ステップＳ１８）。言い換えれば、第２のモードへの切り替え要否を判定する。
ステップＳ１８でモード切替指示がなかったと判定した場合、制御部９０ｄは、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ１０のサブルーチン（図１９に示す第１のモードでの動作）が繰り返される。一方、ステップＳ１８でモード切替指示があったと判定した場合、制御部９０ｂは、ステップＳ１０のサブルーチンを抜けて処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ３０のサブルーチン（図２０に示す第２のモードでの動作）が開始されることになる。
図２０は、第２のモードでの動作（図１１に示すステップＳ３０）の詳細を示すフロー図である。同図に示すように、第２のモードで動作中の制御部９０ｄは、まずステップＳ３１〜Ｓ３８の処理を、制御部９０ｂと同様に実行する（図１３参照）。したがって、第２のモードでの各信号の送受信は、図２１にも示すように、第１の実施の形態と同様に行われる。その後、制御部９０ｄは、図１３に示したステップＳ３９の判定処理に代え、スイッチ情報ＳＷに基づいてユーザによるモード切替指示があったか否かを判定する処理（ステップＳ５０）を行う。言い換えれば、第１のモードへの切り替え要否を判定する。
ステップＳ５０でモード切替指示がなかったと判定した場合、制御部９０ｄは、ステップＳ３１に戻って処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ３０のサブルーチン（図２０に示す第２のモードでの動作）が繰り返される。一方、ステップＳ５０でモード切替指示があったと判定した場合、制御部９０ｄは、ステップＳ１０のサブルーチンを抜けて処理を続ける。これにより、図１１に示したステップＳ１０のサブルーチン（図１９に示す第１のモードでの動作）が開始されることになる。
以上説明したように、本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によれば、ユーザの明示的な指示により、第１のモードと第２のモードとを切り替えることが可能になる。したがって、第１及び第２の実施の形態と同様、ダウンリンク信号ＤＳ１の受信のみに対応する位置検出装置３とダウンリンク信号ＤＳ２の受信のみに対応する位置検出装置３とを並べて使用する場合において、図４に示した交互送信方式を採用するスタイラス２よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることが可能になる。
なお、本実施の形態では、図１３に示した制御部９０ｂの処理のうちステップＳ３９を修正することにより制御部９０ｄの処理を構成したが、図１３に示した制御部９０ｃの処理のうちステップＳ４４を同様に修正することにより制御部９０ｄの処理を構成することも可能である。この場合、第２の実施の形態と同様、第１の実施の形態に比べて高い精度でアップリンク信号ＵＳを受信することが可能になる、という効果も得ることが可能になる。
次に、図２２は、本発明の第４の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は、制御部９０ｄ及び発振部９２ａに代えて制御部９０ｅ及び発振部９２ｂを有する点で、図１０に示したスタイラス２と相違する。その他の点では図１０に示したスタイラス２と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
制御部９０ｅは、ダウンリンク信号ＤＳ２を構成するデータ信号ｄ２Ｄを生成する際、スイッチ部９３ｂを端子ｂに切り替えた状態で固定する一方、筆圧レベルＰやスイッチ情報ＳＷなどのデータＲｅｓに応じて、スイッチ部９３ａの切り替え制御ではなく発振部９２ｂの発振状態の制御を行う。具体的には、送信対象ビットが「１」である場合に発振部９２ｂを発振状態とし、送信対象ビットが「０」である場合に発振部９２ｂを発振停止状態とする。また、バースト信号ｄ２Ｂを生成する際の制御部９０ｅは、スイッチ部９３ｂを端子ｂに切り替えた状態で固定し、かつ、発振部９２ｂを発振状態に固定する。
本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によっても、第１の実施の形態によるスタイラス２と同様、スタイラス２からダウンリンク信号ＤＳ２を送信することが可能になる。その他の点では、本実施の形態によるスタイラス２は第１の実施の形態によるスタイラス２と同様であるので、本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によっても、第１の実施の形態と同様、ダウンリンク信号ＤＳ１の受信のみに対応する位置検出装置３とダウンリンク信号ＤＳ２の受信のみに対応する位置検出装置３とを並べて使用する場合において、図４に示した交互送信方式を採用するスタイラス２よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることが可能になる。
なお、本実施の形態と同様のダウンリンク信号ＤＳ２の生成を、第１の実施の形態によるスタイラス２だけでなく第２及び第３の実施の形態によるスタイラス２においても行うようにしてもよいのは、勿論である。
次に、図２３は、本発明の第５の実施の形態によるスタイラス２の構成を示す図である。同図に示すスタイラス２は、昇圧部９１に代えて整流部９４を有する点で、図１０に示したスタイラス２と相違する。その他の点では図１０に示したスタイラス２と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
整流部９４は、ダイオード及びキャパシタを用いて増幅部２６から出力される正弦波信号ｖ２を整流することにより、直流電圧Ｖ１を生成する回路である。整流部９４によって生成された直流電圧Ｖ１は、スイッチ部９３ｂの端子ａに供給される。
本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によっても、第１の実施の形態によるスタイラス２と同様、スタイラス２からダウンリンク信号ＤＳ１を送信することが可能になる。その他の点では、本実施の形態によるスタイラス２は第１の実施の形態によるスタイラス２と同様であるので、本実施の形態によるスタイラス２の構成及び動作によっても、第１の実施の形態と同様、ダウンリンク信号ＤＳ１の受信のみに対応する位置検出装置３とダウンリンク信号ＤＳ２の受信のみに対応する位置検出装置３とを並べて使用する場合において、図４に示した交互送信方式を採用するスタイラス２よりも低消費電力で、位置検出装置３を移るたびにスタイラスを持ち替えなくて済むようにすることが可能になる。
また、本実施の形態によるスタイラス２の構成によれば、昇圧部９１が不要になるので、信号処理部２４の構成を簡易なものとすることが可能になる。
なお、本実施の形態と同様の直流電圧Ｖ１の生成を、第１の実施の形態によるスタイラス２だけでなく第２乃至第４の実施の形態によるスタイラス２においても行うようにしてもよいのは、勿論である。ただし、第４の実施の形態によるスタイラス２に適用する際には、ダウンリンク信号ＤＳ１の送信時に発振部９２ｂを発振状態としておく必要がある。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記各実施の形態では、スタイラス２がアップリンク信号ＵＳの受信の有無に基づいてモード切り替えの判定を行う場合、アップリンク信号ＵＳの内容については考慮していなかったが、スタイラス２は、アップリンク信号ＵＳの内容にも基づいて、モード切り替えの有無を判定することとしてもよい。この場合、センサコントローラ３１からの明示的な指示により、スタイラス２のモードを切り替えることが可能になる。
また、上記各実施の形態では、アップリンク信号ＵＳを検出パターンｃ１、区切りパターンＳＴＰ、及び制御情報ｃ２により構成される信号としたが、本発明は、アップリンク信号ＵＳが単純なトリガ信号である場合などにも好適に適用可能である。
１ 位置検出システム
２ スタイラス
３，３Ａ，３Ｂ 位置検出装置
３ａ タッチ面
５ アクセスポイント
２０ 芯体
２１ 電極
２２ 筆圧検出部
２３ スイッチ
２４ 信号処理部
２５ 電源
２６ 増幅部
３０ センサ
３０Ｘ，３０Ｙ 線状電極
３１ センサコントローラ
３２ システムコントローラ
４０ 選択部
４１ｘ，４１ｙ 導体選択回路
４４ｘ，４４ｙ スイッチ
５０ 受信部
５１ 増幅回路
５２ 検波回路
５３ アナログデジタル変換器
６０ 送信部
６１ パターン供給部
６２ スイッチ
６３ 拡散処理部
６４ 符号列保持部
６５ 送信ガード部
７０ ロジック部
９０ａ〜９０ｅ 制御部
９１ 昇圧部
９２ａ，９２ｂ 発振部
９３ａ，９３ｂ スイッチ部
９４ 整流部
Ｃｔｒｌ 制御信号
ｄ１Ｂ バースト信号
ｄ１Ｄ データ信号
ｄ２Ｂ バースト信号
ｄ２Ｄ データ信号
ＤＳ１，ＤＳ２ ダウンリンク信号
Ｐ 筆圧レベル
Ｒｅｓ データ
ＳＴＰ 区切りパターン
ＳＷ スイッチ情報
ＵＳ アップリンク信号
Ｖ１ 直流電圧
ｖ２ 正弦波信号

Claims (10)

  1. センサとの間で形成される静電容量を介し送信信号をセンサコントローラに対して送信するアクティブスタイラスであって、
    芯体と、
    前記芯体の近傍に設けられた電極と、
    所定の入力の検出に応じて第１のモードで動作するか第２のモードで動作するかを選択し、
    前記第１のモードが選択された場合に、パルス列信号である第１の送信信号を前記電極から送信する第１のモードで動作し、
    前記第２のモードが選択された場合に、正弦波信号である第２の送信信号を前記電極から送信する第２のモードで動作し、
    前記所定の入力の検出を繰り返し実行する、信号処理部と
    を備えるアクティブスタイラス。
  2. 前記アクティブスタイラスは、更に、前記芯体に加えられた筆圧に応じた筆圧レベルを検出する筆圧検出部を含み、
    前記信号処理部は、前記第１のモードが選択された場合には、前記筆圧レベルによりパルス列を変調することにより前記パルス列信号を生成し、
    前記信号処理部は、前記第２のモードが選択された場合には、前記筆圧レベルにより正弦波を変調することにより前記正弦波信号を生成する
    請求項１に記載のアクティブスタイラス。
  3. 前記信号処理部は、前記第１のモードでの動作中において、前記第１の送信信号を間欠的に送信する一方、前記第１の送信信号を送信していないときに前記電極を用いて位置検出装置が送信した信号の検出動作を行い、前記信号の検出結果に応じて前記第２のモードへの切り替えの要否を判定する
    請求項１又は２に記載のアクティブスタイラス。
  4. 前記信号処理部は、前記第１のモードでの動作中において、所定の第１の周期で前記第１の送信信号を間欠的に送信するとともに、該第１の周期で前記第２のモードへの切り替えの要否を判定するよう構成される
    請求項３に記載のアクティブスタイラス。
  5. 前記信号処理部は、前記第２のモードでの動作中において、前記第２の送信信号を間欠的に送信する一方、前記第２の送信信号を送信していないときに前記電極を用いて位置検出装置が送信した信号の検出動作を行い、前記信号の検出結果に応じて前記第１のモードへの切り替えの要否を判定する
    請求項３に記載のアクティブスタイラス。
  6. 前記信号処理部は、前記第２のモードでの動作中に当該アクティブスタイラスが使用中であるか否かを判定し、使用中でないと判定した場合に、前記所定の入力の検出動作を行う
    請求項１に記載のアクティブスタイラス。
  7. 前記アクティブスタイラスは、更に、前記芯体に加えられた筆圧に応じた筆圧レベルを検出する筆圧検出部を含み、
    前記信号処理部は、前記筆圧レベルに基づいて、前記第２のモードでの動作中に当該アクティブスタイラスが使用中であるか否かを判定する
    請求項６に記載のアクティブスタイラス。
  8. ユーザによる操作を受け付け可能に構成された入力部をさらに備え、
    前記信号処理部は、前記入力部が受け付けたユーザ操作に基づき、前記第１のモード又は前記第２のモードへの切り替えの要否を判定する
    請求項１に記載のアクティブスタイラス。
  9. センサとの間で形成される静電容量を介し送信信号をセンサコントローラに対して送信するアクティブスタイラスであって、
    芯体と、
    前記芯体の近傍に設けられた電極と、
    前記芯体に加えられた筆圧に応じた筆圧レベルを検出する筆圧検出部と、
    所定の入力の検出に応じて第１のモードで動作するか第２のモードで動作するかを選択し、
    前記第１のモードが選択された場合に、所定の周波数のパルス列を前記筆圧レベルに応じた周波数のパルス列信号に変調する第１の変調方式により前記筆圧レベルを前記電極から送信する第１のモードで動作し、
    前記第２のモードが選択された場合に、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式を用いて所定の搬送波が前記筆圧レベルにより変調されることで生成された第２の送信信号を前記電極から送信する第２のモードで動作し、
    前記所定の入力の検出を繰り返し実行する、信号処理部と
    を備えるアクティブスタイラス。
  10. 前記第２の変調方式は、前記所定の搬送波を前記筆圧レベルに応じた振幅の搬送波に変調する方式である
    請求項９に記載のアクティブスタイラス。
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