JP6306803B2 - 位置検出装置、及びその位置指示器 - Google Patents

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Description

本発明は位置検出装置、及び位置指示器に関し、特に、タブレットと電源装置内蔵型の位置指示器との間の静電結合によりタブレット上の位置指示器の指示位置を求める位置検出装置、及びその位置指示器に関する。
電源装置内蔵型の位置指示器であるアクティブスタイラス（以下、単に「スタイラス」という）からタブレットに対し、静電結合により信号の送信を行うようにした位置検出装置が知られている。この種の位置検出装置においては、現状、スタイラスから信号を送信してタブレットで受信するという、一方通行の通信が行われている。特許文献１には、このような位置検出装置の例が開示されている。
特許文献２には、位置検出装置の他の例が開示されている。この例によるスタイラスは、信号送信のための電極と、電池とを備えて、筆圧検出した結果をデジタルで送信している。また、タブレットは表示装置と透明センサーとで構成されて、透明センサーにより、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が検出可能な構成となっている。
国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０５１２９６号 特開２０１４−６３２４９号公報 特開２０１５−１０３１４３号公報
特許文献１にも開示されるように、スタイラスには固有の識別情報（固有ＩＤ）が記憶されており、従来のスタイラスは、タブレットに向けて信号を送信する際、固有ＩＤも送信するように構成される。しかしながら、固有ＩＤは、特許文献１にも開示されているように６０ビット以上にまで達することもある長いデータであるので、固有ＩＤを送信していると、信号の送信時間が長くなってしまう。
また、上述したように、スタイラスを含む従来の位置検出装置における通信は、スタイラスからタブレットへの一方通行の通信であるので、スタイラスがタブレット上にないときも常に信号を送信し続ける必要がある。そのために、従来のスタイラスには、電池の消耗が激しいという問題がある。
また、スタイラスがタブレット上に存在する場合であっても、前述した固有ＩＤはタブレット側で一度認識されれば位置指示器から何度も送信する必要の無い情報である。しかしながら特許文献１に開示したような従来のスタイラスでは固有ＩＤを繰り返し送信する必要があったため位置指示器からの送信時間が常時長くなり、電池の消耗をさらに激しくしてしまう。
したがって、本発明の目的のひとつは、従来に比べてスタイラス（内臓電源装置を有するタイプの位置指示器）の電池の消耗を抑えることができ、また、スタイラスからの信号の送信時間を抑制することのできる位置検出装置、及び位置指示器を提供することにある。
本発明による位置検出装置は、タブレットと位置指示器との間の静電結合によりタブレット上における位置指示器の指示位置を求める位置検出装置であって、以下のような基本的構成を備える。
即ち、タブレットからは、位置指示器を制御するために周波数もしくは変調形式の異なる２種類の制御信号として、第１の制御信号および第２の制御信号を位置指示器に対して送信するようにし、位置指示器には、電源手段を備え、タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信するとともに、前記第１の制御信号を受信するための第１の制御信号受信手段と、前記第２の制御信号を受信するための第２の制御信号受信手段とをそれぞれに設けることを特徴とする。（基本構成１）
本発明による位置検出装置は、前述した基本構成１において、前記第１の制御信号が所定の単一周波数でかつ無変調の信号であるものとし、前記第２の制御信号は、所定のバイナリデータにより変調された信号であることを特徴とする。（基本構成２）
本発明による位置検出装置は、前述した基本構成２において、位置指示器は、前記第１の制御信号の受信のみを行う第１の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第２の制御信号の受信を繰り返し行う第２の動作モードとからなり、前記第１の動作モードにおいて、前記第１の制御信号が受信された際に前記第２の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする。（基本構成３）
本発明による位置検出装置は、前述した基本構成３において、位置指示器が、固有のＩＤ情報もしくは筆圧検出回路を備えて検出した筆圧情報もしくは前記固有のＩＤ情報に応じて変調されるデータ信号を送信するが、このとき、受信した前記第２の制御信号の内容に応じて、固有のＩＤ情報または筆圧情報もしくはその他の情報を選択して、該選択された情報に応じて変調されるデータ信号を送信する、ことを特徴とする。（基本構成４）
本発明の他の一側面による位置指示器は、タブレットとの間の静電結合によりタブレット上における指示位置を求める位置指示器であって、トランスの１次側コイルとコンデンサとによる共振回路の共振現象を利用して送信信号を生成するとともに、電極が接続されているトランスの２次側には、前記共振回路の共振周波数の近傍の周波数でタブレットから送信される制御信号を受信する制御信号受信回路が接続される。
本発明によれば、タブレットからは、所定の単一周波数である第１の制御信号、および所定のバイナリデータにより変調された信号である第２の制御信号を位置指示器に対して送信するようにして、位置指示器がタブレット上に無いときには、消費電力を多く必要とする位置指示信号の送信および第２の制御信号の受信は行わず、消費電力が少なくて済む第１の制御信号の受信のみを行うようにしたので、位置指示器の電池の消耗を抑えることができる。
また、本発明によれば、位置指示器で受信した第２の制御信号の内容に応じてデータ信号として送信する情報を変えることができるので、従来のように筆圧と固有ＩＤを合わせて毎回送信したりする必要が無く、位置指示器からの送信時間を抑制することが可能になるとともに、電池の消耗をさらに抑えることができる。
本発明の第１の実施の形態による位置検出装置１の構成を示す図 図１に示したタブレット３の内部構成を示す図 図１に示したスタイラス２の内部構成を示す図 本発明の第１の実施の形態によるタブレット３の処理フローを示すフロー図 本発明の第１の実施の形態によるスタイラス２の処理フローを示すフロー図 本発明の第１の実施の形態においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図 本発明の第２の実施の形態によるタブレット３の処理フローを示すフロー図 本発明の第２の実施の形態によるスタイラス２の処理フローを示すフロー図 本発明の第２の実施の形態においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図 本発明の第３の実施の形態によるスタイラス２の内部構成を示す図 本発明の第３の実施の形態においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図 本発明の第１の実施の形態の変形例においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図 スペクトラム拡散符号としてのコマンド信号の一例を示した図 マッチドフィルター回路の構成例を示した図 図１４における各ステップと出力との関係を示した図 スタイラス２の内部構造の一例を示した図 第３の実施の形態の変形例としてのスタイラス２の内部構造を示した図 第３の実施の形態の変形例としてのスタイラス２の内部構成を示した図
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による位置検出装置１の構成を示す図である。同図に示すように、位置検出装置１は、位置指示器であるスタイラス２と、タブレット３とを有して構成される。図２はタブレット３の内部構成を示す図であり、図３はスタイラス２の内部構成を示す図である。
スタイラス２はペン形状の装置であり、図１に示すように、芯２０、電極２１、筆圧検出センサー２３（筆圧検出回路）、回路基板２４、及び電池２５（電源手段）を有して構成される。
芯２０は棒状の部材であり、スタイラス２のペン軸方向と芯２０の長手方向とが一致するように配置される。芯２０の先端部２０ａの表面には導電性材料が塗布されて電極２１を構成している。この電極２１は芯２０の内部に導電物質を埋め込むように構成しても良い。筆圧検出センサー２３は芯２０と物理的に接続され、芯２０の先端部２０ａに加えられる筆圧を検出する。この筆圧検出センサー２３としては、たとえば特許文献２において説明されている筆圧に応じて変化する可変容量コンデンサを用いることができる。
電極２１は、回路基板２４に電気的に接続されており、タブレット３が送信する制御信号ＵＳ（図１に示すトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇ及びコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄ）の検出を行うとともに、タブレット３に対して送信するスタイラス信号ＤＳ（図１に示す位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓ）を送信する。なお、制御信号ＵＳを受信するための電極を、スタイラス信号ＤＳを送信するための電極とは別に設けてもよい。
タブレット３は、平板状のセンサ３０と、センサコントローラ３１とを有して構成され、タブレット３のセンサ面３ａは、センサ３０の上面に構成される。
図２は、タブレット３の内部構成を示す図である。図２において、センサ３０は、それぞれＹ方向に沿って延在し、Ｘ方向（Ｙ方向に直交する方向）に等間隔で配置された複数の線状電極３０Ｘと、それぞれＸ方向に沿って延在し、Ｙ方向に等間隔で配置された複数の線状電極３０Ｙとがマトリクス状に配置された構成を有している。図示していないが、センサ３０は透明な板状のガラスである基体を有しており、各線状電極３０Ｘ，３０Ｙはこの基体のうら面（内側の表面）に配置される。基体のおもて面（外側の表面）は、タブレット３のセンサ面３ａを構成する。タブレット３がセンサ面３ａに表示機能を有している場合、基体は液晶ディスプレイなどの表示装置（図示せず）の表示面に配置され、各線状電極３０Ｘ，３０Ｙは液晶ディスプレイと基体の間に配置される。この場合の各線状電極３０Ｘ，３０Ｙは、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明な導電体により構成することが好適である。
図２に示すように、タブレット３は、スタイラス２に加えて人間の指４も検出可能に構成される。詳しくは後述するが、スタイラス２と指４とでは検出方式が異なるため、タブレット３はこれらの検出を時分割で行うように構成される。
センサコントローラ３１は、図２に示すように、選択回路４１、選択回路４２、制御回路４３、スイッチ４４，４５、増幅回路４６、ゲインコントロール回路４７、バンドパスフィルタ４８、検波回路４９、アナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）５０、及びＭＣＵ５１を有して構成される。
選択回路４１は、制御回路４３からの制御信号ｄに基づき複数の線状電極３０Ｘの中のひとつまたは互いに隣接する複数本を選択する回路である。また、選択回路４２は、制御回路４３からの制御信号ｃに基づき複数の線状電極３０Ｙの中のひとつまたは互いに隣接する複数本を選択する回路である。
選択回路４１と選択回路４２によってそれぞれ選択されたＸ側電極とＹ側電極は、スイッチ４５によってＸ側またはＹ側のいずれか一方が増幅回路４６に接続される。
増幅回路４６によって増幅されたスタイラス２からの信号はゲインコントロール回路４７によって一定レベルにゲインコントロールされ、バンドパスフィルタ４８によってスタイラス２が送出する信号の周波数成分のみを通過させ、検波回路４９によって検波した後、アナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）５０によってスタイラス２からの受信信号レベルとして出力する。
スイッチ４４は、選択回路４２によって選択したＹ側電極を受信用として用いるか送信用として用いるかを切り替えるための回路で、制御回路４３からの制御信号ｂがロウレベル「０」のときには選択回路４２によって選択したＹ側電極はスイッチ４５を介して増幅回路４６に接続される。また、制御回路４３からの制御信号ｂがハイレベル「１」のときには選択回路４２によって選択したＹ側電極には制御回路４３から出力される送信信号ａが供給され、センサ３０から送信される。
タブレット３は、以下に示す５種類のモードを有しており、制御回路４３はこれらのモードを以下に示す順に切り替えながら、センサコントローラ３１内の各回路の制御を行う。以下、１つずつ詳しく説明する。
１つ目は、指４の位置検出を行うモードである。この場合の制御回路４３は、制御信号ｂをハイレベル「１」とし、制御信号ｅをロウレベル「０」とする。即ち、選択回路４２によって選択したＹ側電極には制御回路４３から出力される送信信号ａが供給され、センサ３０からタッチ検出信号を送信する。また、選択回路４１によって選択したＸ側電極は増幅回路４６に接続される。このときバンドパスフィルタ４８の中心周波数がタッチ検出信号の周波数と一致するように、制御回路４３は制御信号ｇにより制御を行う。このように構成することにより、ＭＣＵ５１は指４がセンサ面３ａに接触したことによる検出信号の変化を読み取り指４の座標位置を求める。
２つ目は、スタイラス２に対してトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇ（第１の制御信号。図１参照）を送信するモードである。この場合の制御回路４３は、制御信号ｂをハイレベル「１」とすることにより、選択回路４２によって選択したＹ側電極には制御回路４３から出力される送信信号ａが供給され、センサ３０からはトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが送信される。この場合の送信信号ａは、制御回路４３の一部を構成するトリガ信号送信部４３ａ（第１の制御信号送信手段）によって生成されるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇと同一であり、本実施例では後述するようにスタイラス２が送信する信号の周波数と同一であることが好ましい。また、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇは無変調かつ単一周波数の信号とすることが好ましい。
このとき、選択回路４２は電極３０Ｙのうちスタイラス２が指示している近傍の電極を選択してトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを送信しても良いし、Ｙ選択回路４２が電極３０Ｙの全ての電極を同時に選択してトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを送信するようにしても良い。
３つ目は、スタイラス２に対してコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄ（第２の制御信号。図１参照）を送信するモードである。この場合も制御回路４３は、制御信号ｂをハイレベル「１」とすることにより、選択回路４２によって選択したＹ側電極には制御回路４３からの送信信号ａが供給される。この場合の送信信号ａは、制御回路４３の一部を構成するコマンド信号送信部４３ｂ（第２の制御信号送信手段）によって生成されるコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄと同一であり、スタイラス２を制御するための制御情報（後述するコマンド情報Ｃｍｄ）により変調された信号である。本実施例では、このコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄとして、スペクトラム拡散符号を用いる。
図１３はスペクトラム拡散符号としての送信信号ａの一例を示したもので、拡散コードが「0x1AD3」であるものとして３ビットのコマンド情報（１、０、１）を送信する例を示している。即ち、送信するデータが「１」のときは「0x1AD3」の順に変化する信号を出力し、送信するデータが「０」のときは「0x1AD3」を反転させた符号「0xE54C」の順に変化する信号を出力する。なお、図１３では図示した拡散コードの上位ビットから順に送信している場合を示している。
このときも、選択回路４２は電極３０Ｙののうちスタイラス２が指示している近傍の電極を選択してコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを送信しても良いし、選択回路４２が電極３０Ｙの全ての電極を同時に選択してコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを送信するようにしても良い。
４つ目は、スタイラス２が送信する位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを検出することによりスタイラス２の位置検出を行うモードである。この場合の制御回路４３は、制御信号ｂをロウレベル「０」とすることにより、選択回路４２によって選択したＹ側電極はスイッチ４５を介して増幅回路４６に接続される。また、バンドパスフィルタ４８の中心周波数がスタイラス２が送信する信号の周波数と一致するように、制御回路４３は制御信号ｇにより制御を行う。
本実施例がスタイラス２のＸ軸座標を求めるときは、制御回路４３は制御信号ｅをロウレベル「０」として、選択回路４１によって選択したＸ側電極を増幅回路４６に接続する。この状態で選択回路４１が選択するＸ側電極を、スタイラス２の指示位置に最も近いＸ電極を中心とする複数本、たとえば５本のＸ電極を１本ずつ順次選択しながら、ＭＣＵ５１はＡＤ変換器５０から出力されるデータを信号レベル値として読み取る。ＭＣＵ５１は選択したＸ電極に対する信号レベル分布よりスタイラス２のＸ座標を求める。
本実施例がスタイラス２のＹ軸座標を求めるときは、制御回路４３は制御信号ｅをハイレベル「１」として、選択回路４２によって選択したＹ側電極を増幅回路４６に接続する。この状態で選択回路４２が選択するＹ側電極を、スタイラス２の指示位置に最も近いＹ電極を中心とする複数本、たとえば５本のＹ電極を１本ずつ順次選択しながら、ＭＣＵ５１はＡＤ変換器５０から出力されるデータを信号レベル値として読み取る。ＭＣＵ５１は選択したＹ電極に対する信号レベル分布よりスタイラス２のＹ座標を求める。
５つ目は、スタイラス２が送信するデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓ（図１参照）を受信するモードである。データ信号ＤＳ＿ｒｅｓを受信するときは、Ｘ側電極とＹ側電極のうちどちらを用いても良いが、ここではＸ側電極を用いてデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを受信する場合について示す。制御回路４３は、制御信号ｅをロウレベル「０」とすることにより、選択回路４１によって選択したＸ側電極を増幅回路４６に接続する。また、バンドパスフィルタ４８の中心周波数がスタイラス２が送信する信号の周波数と一致するように、制御回路４３は制御信号ｇにより制御を行う。また、選択回路４１がスタイラス２の指示位置に最も近いＸ電極を中心とする複数本、たとえば３本のＸ電極を同時に選択するように制御回路４３を動作させる。この状態で、ＭＣＵ５１はＡＤ変換器５０からの出力を定期的に読み取る。
Ｙ側電極を用いてデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを受信する場合は、制御信号ｂをロウレベル「０」とし、制御信号ｅをハイレベル「１」とすればよい。
以上が、各モードにおける制御回路４３の動作である。以上の説明から理解されるように、タブレット３は、送信と受信とで同じセンサ３０を用いて信号の送受信を行うよう構成される。以下、引き続き、図２に示したタブレット３内の他の構成について説明する。
増幅回路４６は、電極３０Ｘおよび３０Ｙの中から選択回路４１または選択回路４２によって選択する電極に誘導される信号を増幅する回路で、ゲインコントロール回路４７は、増幅回路４６から供給される信号をさらに増幅する回路であり、その増幅量が制御回路４３からの制御信号ｆによって制御可能に構成される。ゲインコントロール回路４７の出力は、バンドパスフィルタ４８に供給される。
バンドパスフィルタ４８は、所定の中心周波数を中心とする一定帯域幅の信号のみを通過させるフィルタ回路である。この中心周波数は、制御回路４３から供給される制御信号ｇによって制御される。制御回路４３は、上述した指４の位置検出を行うモードでは、上記中心周波数が上述したタッチ検出信号の周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ４８を制御する。また、制御回路４３は、上述したスタイラス２の位置検出を行うモードでは、上記中心周波数が位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ（図１参照）の周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ４８を制御する。さらに、制御回路４３は、上述したデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓ（図１参照）を受信するモードでは、上記中心周波数がデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの周波数に等しくなるよう、バンドパスフィルタ４８を制御する。なお、本実施例（図３）では位置信号ＤＳ＿ｐｏｓとデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓとでは同一周波数としている。
ここで、指検出用信号の周波数帯域と、スタイラス検出用の信号（位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓ）の周波数帯域とは、互いに異なるように構成することが好ましい。こうすることで、バンドパスフィルタ４８によってこれらの信号を選別することが可能になる。また、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓは、単一周波数の信号であってもよいし、複数の周波数成分を含む信号であってもよいが、後者の場合、制御回路４３はこれら複数の周波数成分のすべてが含まれるよう、バンドパスフィルタ４８の帯域幅も制御することが好ましい。
検波回路４９は、バンドパスフィルタ４８から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５０は、検波回路４９から出力される受信レベルに応じた電圧を所定時間間隔でアナログデジタル変換を施す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５０によるサンプリングの時間間隔は、制御回路４３から供給される制御信号ｈによって制御される。ＡＤ変換器５０が出力するデジタルデータはＭＣＵ５１によって読み取られる。
ＭＣＵ５１は、内部にＲＯＭおよびＲＡＭを設けて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、制御回路４３からの信号ａ〜ｈを前述したように出力するように制御回路４３に対して制御を行うとともに、ＡＤ変換器５０が出力するデジタルデータを読み取り処理する。
制御回路４３は、ＭＣＵ５１からの指示に基づきａ〜ｈの各信号を指定されたタイミングに正確に出力するためのロジック回路である。
以上、タブレット３の構成及び動作について説明した。次に、スタイラス２の構成及び動作について詳しく説明する。図１６はスタイラス２の内部構造の一例を示した図である。また、図３はスタイラス２の内部構成を示した図である。
回路基板２４には、図３に示すように内部構成として、３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、制御部６０、発振回路６１、トランス６２、トリガ信号検出部６３、コマンド情報受信部６４を有して構成される。
発振回路６１は、制御部６０から供給される発振制御信号Ｏｃｎに従って発振動作を行う回路である。発振回路６１は、コイルとキャパシタが接続されてなるＬＣ共振回路６１ａを含んで構成される。
トランス６２は、互いに結合した一次側コイル（第１のコイル）及び二次側コイル（第２のコイル）を含んで構成され、一次側コイルはＬＣ共振回路６１ａを構成するコイルとして使用される。二次側コイルはスイッチＳＷ１を経由して電極２１に接続されている。
トリガ信号検出部６３は、タブレット３が送信するトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを受信するための機能部（第１の制御信号受信手段）であり、増幅回路６３ａと検波回路６３ｂとを含んで構成される。増幅回路６３ａは、電極２１に誘導されるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを増幅する回路で、検波回路６３ｂは、増幅回路６３ａの出力信号のレベルが一定以上であるかどうかを検出して、検出信号Ｄｅｔとして出力する回路である。電極２１と増幅回路６３ａとはスイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して接続されている。
こうして出力される検出信号Ｄｅｔのレベルは、電極２１にトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが到来している場合にハイとなり、到来していない場合にローとなる。このように、トリガ信号検出部６３は、特に復号動作を行わずとも、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの有無に応じて２値の検出信号Ｄｅｔを出力可能に構成される。
トリガ信号検出部６３がトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを受信するときは、増幅回路６３ａの入力側にはトランス６２が接続されている。このトランス６２の一次側はＬＣ共振回路６１ａを構成しているので、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの周波数をＬＣ共振回路６１ａの共振周波数に一致させておけば、トリガ信号検出部６３は電極２１に誘導される信号のうちトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇのみを検出するように動作する。
コマンド情報受信部６４は、タブレット３が送信するコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信するための機能部（第２の制御信号受信手段）であり、ＡＤ変換器６４ａとマッチドフィルター回路６４ｂとを含んで構成される。図１４はマッチドフィルター回路６４ｂの構成例を示した図である。図１４に示したマッチドフィルター回路は、１２ビットのデータを格納する３２段からなるシフトレジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）と、予め決められたKEYコードを格納する１６ビットのレジスタ（ｋ０〜Ｋ１５）と、シフトレジスタに保存された値とKEYコードとの演算を行う演算部とから構成されている。演算部には演算結果を保存する１６ビットのレジスタ（Ｑ０〜Ｑ１５）が含まれている。
コマンド情報受信部６４はスイッチＳＷ３を介して電極２１に接続されおり、コマンド情報受信部６４がコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信するときは、スイッチＳＷ３をオン状態としスイッチＳＷ１をオフ状態として行う。コマンド情報受信部６４の動作について詳細は後述するが、この種の回路は高速クロックにより動作させる必要があるため電力消費が大きい。そのため、本実施の形態では、制御部６０が生成する制御信号Ｅｎによりコマンド情報受信部６４の動作を停止することができるようにしている。具体的には、制御信号Ｅｎが活性化されている場合（ハイレベル）に動作状態となり、制御信号Ｅｎが非活性となっている場合（ロウレベル）に動作停止状態となるよう、コマンド情報受信部６４を構成している。動作停止状態である場合、電力消費が抑えられる一方で、入力端に信号が供給されてもコマンド情報受信部６４はそれを受信しない。しかし、本実施の形態によるスタイラス２では、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄに先立って受信されるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの受信に応じて制御信号Ｅｎを活性とするように制御部６０を構成しているので、問題なくコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信することが可能である。この点については、以下で詳しく説明する。
制御部６０は、制御信号ＳＷＣによるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ制御、制御信号Ｅｎによるコマンド情報受信部６４の起動状態制御、発振制御信号Ｏｃｎの生成、および、筆圧検出センサー２３による筆圧検出を行う回路で、所定のプログラムに従って動作するマイクロプロセッサ（ＭＣＵ）により構成される。以下、それぞれについて詳しく説明する。
なお、筆圧検出センサー２３は、本実施例では筆圧により容量が変化するコンデンサであり、これを用いた筆圧検出については特許文献３に開示されているような方法を用いれば良いのでここでは説明を省略する。
まず、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ制御及び制御信号Ｅｎについて、制御部６０は次の表１に示す制御を行う。
Figure 0006306803
表１に示すように、初期状態（スタイラス２がタブレット３上に無い場合）における制御部６０は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフとし、コマンド情報受信部６４を動作停止状態とする。これにより、電極２１はトリガ信号検出部６３に接続されるようになるので、表１にも示すようにトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの受信動作が行われることになる。また、コマンド情報受信部６４が動作停止状態であるので、スタイラス２の電力消費が抑制される。
トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信された後、すなわち検出信号Ｄｅｔがハイレベルとなった後、制御部６０は、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ３をオンに切り替える。また、制御信号Ｅｎを活性とすることにより、コマンド情報受信部６４を動作状態とする。スイッチＳＷ２については、オンの状態を維持してもよいし、オフに切り替えてもよい。これにより、電極２１はコマンド情報受信部６４に接続されるようになり、また、コマンド情報受信部６４が動作状態となるため、表１に示すようにコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの受信動作が行われることになる。制御部６０は、こうしてコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信したコマンド情報受信部６４から出力されるコマンド情報Ｃｍｄを一時的に保持する。
ここで、制御部６０は、低消費電力で動作する低速動作モード（第１の動作モード）と、大きく電力を消費する高速動作モード（第２の動作モード）とのいずれかにより動作することとしてもよい。低速動作モードにある制御部６０は、単純な２値信号である検出信号Ｄｅｔの受信は可能である一方、コマンド情報Ｃｍｄのような複雑な情報を受信ないし処理する動作や、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを送信するための動作を行うことはできない。これらの動作を行う場合には、制御部６０を高速動作モードとする必要がある。そこで、この例による制御部６０は、検出信号Ｄｅｔがローレベルからハイレベルに変化したこと（すなわち、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信されたこと）を契機として、自律的に低速動作モードから高速動作モードに変化するように構成することが好ましい。また、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信が完了した後には、低速動作モードに戻すように構成することが好ましい。こうすることで、制御部６０の消費電力を最小化することが可能になる。以下では、制御部６０がこのような２種類のモードに対応しているものとして説明を続ける。
コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄが受信され、コマンド情報受信部６４からのコマンド情報Ｃｍｄを保存した制御部６０は、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフとする。また、制御信号Ｅｎを非活性とすることにより、コマンド情報受信部６４を動作停止状態に戻す。そして制御部６０は、発振制御信号Ｏｃｎを一定時間ハイレベルとすることにより発振回路６１（位置指示信号送信手段）を動作させる。このことにより、電極２１からは一定時間連続して生成される位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ（位置指示信号）が送出される。この間に、タブレット３では位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを受信することによりスタイラス２の指示位置を求める。
位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを送信した後、制御部６０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３及び制御信号Ｅｎの状態を維持したまま、保存したコマンド情報Ｃｍｄに応じたデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを発振回路６１に生成させるための発振制御信号Ｏｃｎを出力し、発振回路６１に供給する。なお、図３に示した構成により生成されるデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓは、ＯＯＫ(On-Off Keying)変調された信号となる。制御部６０によって行われる以上の動作により、電極２１からＯＯＫ変調されたデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓが送出され、上記したようにしてタブレット３により受信される。この後、制御部６０は初期状態に戻る。
それでは、コマンド情報受信部６４がどのようにしてコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの中からコマンド情報Ｃｍｄを抽出するのかについて、図１３および図１４を参照しながら説明する。マッチドフィルター回路６４ｂ（図１４）にはＡＤ変換器６４ａからの出力（Ｄ０〜Ｄ１１）およびクロック（ＣＬＫ）が入力される。このクロックはＡＤ変換器６４ａのサンプリング周波数と同一であり、図１３に示した拡散符号の１ステップの周期の整数倍の周波数とすることが好ましい。本実施例ではＡＤ変換器６４ａのサンプリング周波数が図１３に示した拡散符号のステップ周期の２倍の場合について示している。また、制御部６０からは図示しないリセット信号（Reset）が供給され、これによりシフトレジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）および演算部のレジスタの値（Ｑ０〜Ｑ１５）はクリアされる。本実施例ではクロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジでＡＤ変換器６４ａからのデータ（Ｄ０〜Ｄ１１）が取り込まれ演算部での演算が実行されるものとして説明する。
KEYコード（ｋ０〜Ｋ１５）はタブレットが送信するコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄ（図１３）の拡散コードと同じ「0x1AD3」が格納されている。即ち、本実施例では上位ビットから送信するとしたので、ｋ０＝１、ｋ１＝１、ｋ２＝０、ｋ３＝０、ｋ４＝１、・・・・ｋ１５＝０、となっている。演算部では、シフトレジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）に保存されている各データが加算または減算された総和が計算され、Ｑ０〜Ｑ１５として出力される。この出力（Ｑ０〜Ｑ１５）は符号付きのデータとして現されるものである。ここで、ｋ０＝１であるからシフトレジスタＲ０およびＲ１の各値はＱ０〜Ｑ１５に加算される。また、ｋ１＝１であるからシフトレジスタＲ２およびＲ３の各値はＱ０〜Ｑ１５に加算される。また、ｋ２＝０であるからシフトレジスタＲ４およびＲ５の各値はＱ０〜Ｑ１５から減算される。このようにして３２個のＡＤ変換結果（Ｒ０〜Ｒ３１）が加算または減算された結果がＱ０〜Ｑ１５として出力される。ここで、ｋ０〜Ｋ１５の各値に応じてシフトレジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）の連続する２つの値について処理を行なっているのは、本実施例がＡＤ変換器６４ａのサンプリング周波数を図１３に示した拡散符号のステップ周期の２倍としているためである。
図１５は図１４における各ステップ（ＣＬＫの立ち上がりの回数）と出力との関係を示した図である。制御部６０は、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを受信して後、表１のように制御信号Ｅｎを活性とすると続いてマッチドフィルター回路６４ｂへのリセット信号（Reset）を供給する。これによりシフトレジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）はクリアされるので演算部からの出力（Ｑ０〜Ｑ１５）もセロとなる。本実施例ではタブレットからのコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信に先立ちスタイラス２のコマンド情報受信部６４が動作状態となっている必要があるが、ここでは図１５として、リセット信号（Reset）が加えられた後の最初のクロック（ＣＬＫ）立ち上がりがタブレットからのコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄ（図１３）の送信開始直後であったものとして説明を行う。
図１５に示すように、マッチドフィルター回路６４ｂの出力（Ｑ０〜Ｑ１５）は３２ステップ目でプラス方向に大きな値が現れる。また、６４ステップ目でマイナス方向に大きな値が現れる。さらに、９６ステップ目でプラス方向に大きな値が現れる。このことから、制御部６０はタブレットから送信されたコマンド情報Ｃｍｄが（１，０，１）であったことを検出することができる。
以上、スタイラス２の構成及び動作について説明した。次に、図４及び図５に示す処理フロー、及び、図６に示す各信号の送受信タイミングを参照しながら、本実施の形態による位置検出装置の動作について全体的に説明する。図４は、本実施例におけるタブレット３の処理フローを示すフロー図である。図５は、本実施例におけるスタイラス２の処理フローを示すフロー図である。図６は、本実施例におけるスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
タブレット３は、図４及び図６に示すように、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇとコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを定期的に繰り返し送信するよう動作を行う（図４のステップＳ３０１，Ｓ３０３）。なお、実際には、これらの信号の送信との時分割により上述した指４の検出動作が行われるが、ここでは、指４の検出動作に関する言及は省略する。以下、図６に示す時刻ｔ１（Ｎ番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮの送信時刻とＮ＋１番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１の送信時刻の間の時刻）で、スタイラス２がタブレット３のセンサ面３ａ（図１参照）に置かれた（ＤＯＷＮ）したとして説明を続ける。
スタイラス２は、初期状態ではトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの受信動作を繰り返し実施している（図５のステップＳ４０１，Ｓ４０３）。スタイラス２が時刻ｔ１でタブレット３のセンサ面３ａに接近ないし接触すると、その後にタブレット３から送信されるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１がスタイラス２により受信される。トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１を受信したスタイラス２では、まず制御部６０の状態がＳＴＯＰ状態（上述した低速動作モード）からＲＵＮ状態（上述した高速動作モード）に変化する（図５のステップＳ４０５。図６の時刻ｔ２）。この変化は、図３に示した検出信号Ｄｅｔがハイレベルとなったことによって実現される。
ＲＵＮ状態となった制御部６０は、制御信号Ｅｎを活性とすることにより、コマンド情報受信部６４を起動する（Ｅｎａｂｌｅ状態とする）（図５のステップＳ４０７。図６の時刻ｔ２）。こうして起動されたコマンド情報受信部６４により、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１に続けてタブレット３から送信されるコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄが受信される（ステップＳ４０９）。制御部６０はその後、制御信号Ｅｎを非活性とすることにより、コマンド情報受信部６４を終了する（Ｄｉｓａｂｌｅ状態とする）（図５のステップＳ４１１。図６の時刻ｔ３）。
続いて制御部６０は、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信したコマンド情報受信部６４から抽出したコマンド情報Ｃｍｄの内容に応じた処理を行う（図５のステップＳ４１３）。この処理の具体例を挙げると、例えばコマンド情報Ｃｍｄが上述した筆圧の値を求めるものである場合、制御部６０は、図１に示した筆圧検出センサー２３により取得されている最新の筆圧値Ｐ（筆圧情報）をデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓに設定するための処理を行う。また、例えばコマンド情報Ｃｍｄがスタイラス２に固有のスタイラス番号ＳＩＤ（ＩＤ情報）を求めるものである場合、制御部６０は、図示しない記憶部に記憶されているスタイラス番号ＳＩＤをデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓに設定するための処理を行う。
制御部６０がコマンド情報Ｃｍｄの内容に応じて行う処理には、この他にも各種のものが含まれ得る。例えば、スタイラス２の側面にスライドレバー等を設けてレバー位置を検出してそれをコマンド情報Ｃｍｄとして設定しても良いし、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信時間を変更したりしても良いし、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓやデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの信号の周波数を変更したりするように構成しても良い。
次に制御部６０は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを順次送信する（図５のステップＳ４１５，Ｓ４１７。図６の位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ１及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓ１）。データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信を終了した制御部６０は、ＲＵＮ状態（上述した高速動作モード）からＳＴＯＰ状態（上述した低速動作モード）に切り替える（図５のステップＳ４１９。図６の時刻ｔ４）。一方、タブレット３は、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを送信した後、まず位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの受信動作を行う（図４のステップＳ３０５）。そして位置信号ＤＳ＿ｐｏｓが受信された場合（図４のステップＳ３０７の肯定判定）、続いてデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの受信を行う（図４のステップＳ３０９）。位置信号ＤＳ＿ｐｏｓが受信されなかった場合（図４のステップＳ３０７の否定判定）には、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの送信（図４のステップＳ３０１）に戻る。
以上で、Ｎ＋１番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１に対応する一連の処理が完了する。その後は、図６に示すように、タブレット３がＮ＋２番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋２を送信することを契機として、上記同様の処理が繰り返される。なお、タブレット３によるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの送信間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。また、タブレット３は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ又はデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓが受信されたか否かに応じて、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの送信間隔を調整することとしてもよい。
なお、タブレット３による位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの受信時には、スタイラス２が最初に置かれたとき（ＤＳ＿ｐｏｓ１）には図２において選択回路４１および選択回路４２により選択されるＸ電極およびＹ電極を順次切り替えながら受信動作を行い、最も大きい信号レベルが得られた電極の番号およびその前後を含む信号レベルの分布よりスタイラス２の指示位置のＸ座標とＹ座標とを計算する。
また、スタイラス２の指示位置がおよそ判っている場合（ＤＳ＿ｐｏｓ２以降）には、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの受信時には予め判っている付近の数本のＸ電極およびＹ電極について受信を行えば良く、そのときの信号レベルの分布よりスタイラス２の指示位置のＸ座標とＹ座標とを計算する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、スタイラス２がタブレット２上にないときにはトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇは受信されないので、スタイラス２は信号を送信しなくてよいこととなる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス２の電池の消耗を抑えることが可能になる。
また、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄにより要求された情報のみを送信するようにスタイラス２を構成することができるので、スタイラス２からの信号の送信時間を抑制することが可能になる。
また、本実施の形態によれば、スタイラス２の構成として、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信するためのコマンド情報受信部６４を設けて受信したコマンド情報Ｃｍｄの内容に応じてデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの内容を変えることができるので、一度だけ受信すれば済むようなたとえば固有のＩＤ番号を毎回スタイラスから送信したりする必要が無くなり、スタイラスからの送信時間を短縮することができるとともに、スタイラスの消費電力を少なくすることができる。
その際、本実施形態によれば、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄとは別に、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを検出するためのトリガ信号検出部６３を設け、トリガ信号検出部６３によりトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが検出された場合にのみ、コマンド情報受信部６４を起動するようにしたので、消費電力の大きいコマンド情報受信部６４の動作時間を極めて限定的に短くすることができ、スタイラスの消費電力をさらに少なくすることができる。
また、本実施の形態によるスタイラス２によれば、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信が完了した後、その後にトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信されるまで制御部６０を低速動作モードとしていることから、制御部６０の消費電力も削減することができる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス２の消費電力をさらに削減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によれば、信号送信用のＬＣ共振回路６１ａのコイルを二次側コイルとして使用するトランス６２にバンドパスフィルタとしての役割を持たせているので、別途トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇ受信用のバンドパスフィルタを設ける場合に比べ、スタイラス２に搭載する部品の点数を削減することが可能になる。
なお、本実施の形態では、タブレットが送信するコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄとしてスペクトラム拡散符号を用いたが、これに限定されるものではなく、たとえば、送信するコマンド情報Ｃｍｄによって送信する信号の周波数や位相を変えるような変調方式を用いても良い。その場合、スタイラス２のコマンド情報受信部６４の構成も変調方式に応じて変更する必要がある。そのような他の変調方式を用いても復号を伴う信号検出は一般に消費電力が大きいので、本実施例による効果は有効である。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態によるタブレット３及びスタイラス２の構成は、図１〜図３に示したものと同様である。本実施の形態は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓとコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信順の点で、第１の実施の形態と相違する。その他の点では第１の実施の形態と同様であるので、以下では、第１の実施の形態との相違点に関する部分を中心に説明を行う。
図７は、本実施例におけるタブレット３の処理フローを示すフロー図である。図８は、本実施例におけるスタイラス２の処理フローを示すフロー図である。図９は、本実施例におけるスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
本実施の形態によるタブレット３の制御回路４３（図２参照）は、図７に示すように、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信（図７のステップＳ３０３）を行う前に、スタイラス２から位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを受信し（図７のステップＳ３０５，Ｓ３０７）、スタイラス２の位置検出を行う。コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを受信した場合にのみ行われる。
本実施の形態によるスタイラス２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３および制御信号Ｅｎについて、制御部６０は次の表２に示す制御を行う。
Figure 0006306803
表２を表１と比較すると理解されるように、本実施の形態では、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの受信動作を行う前に位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信動作を行う点で、第１の実施の形態と相違している。このことは図８の処理フローにも表れており、本実施の形態によるスタイラス２は、コマンド情報受信部６４を起動するステップ（図８のステップＳ４０７）の前に、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信（図８のステップＳ４１５）を行うよう構成される。
このような動作を実現するため、本実施の形態による制御部６０は、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信された後、すなわち検出信号Ｄｅｔがハイレベルとなった後、スイッチＳＷ２をオフに切り替える。スイッチＳＷ１，ＳＷ３についてはそれぞれオン、オフの状態を維持し、コマンド情報受信部６４についても動作停止状態を維持する。そして、第１の実施の形態と同様にして位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信を行なう。
制御部６０は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信を終了すると直ちにコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの受信を行うための制御を行う。即ち、制御部６０は、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ３をオンに切り替えるとともに、制御信号Ｅｎを活性とすることにより、コマンド情報受信部６４を動作状態とする。スイッチＳＷ２については、オフの状態を維持してもよいし、オンに切り替えてもよい。これにより、タブレット３が送信したコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄがコマンド情報受信部６４によって受信され、制御部６０はコマンド情報Ｃｍｄを保存する。
なお、図７では省略されているが、Ｓ３０７からＳ３０３へ移行する間に次のような処理が含まれる。タブレット３は位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの終了を検出すると一定の時間だけ待ってからコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信を開始する。スタイラス２では上記時間（一定の時間）にコマンド情報受信部６４を動作状態に切り替える。
コマンド情報Ｃｍｄを保存した制御部６０は、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフとするとともに、コマンド情報受信部６４を動作停止状態に戻す。そして、第１の実施の形態と同様にして、コマンド情報Ｃｍｄに応じたデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信を行う。
本実施の形態によるタブレット３は、図９に示すように、まずトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇのみを定期的に繰り返し送信する。そして、時刻ｔ１にタブレット３のセンサ面３ａに置かれた（ＤＯＷＮ）スタイラス２は、タブレット３から送信されるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１を受信した後、まず制御部６０をＲＵＮ状態（上述した高速動作モード）に変化させ（図９の時刻ｔ２）、次いで位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ（図９の位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ１）の送信を行う。そして、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信が終了するとコマンド情報受信部６４を起動し（Ｅｎａｂｌｅ状態とし）（図９の時刻ｔ３）、タブレット３から送信されるコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄ１を受信する。そして、受信後の時刻ｔ４でコマンド情報受信部６４を終了し（Ｄｉｓａｂｌｅ状態とし）た後、図６の例と同様、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓ１の送信を行う。データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信を終了した制御部６０は、ＲＵＮ状態（上述した高速動作モード）からＳＴＯＰ状態（上述した低速動作モード）に切り替える（図９の時刻ｔ５）。
以上で、本実施の形態によるＮ＋１番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋１が受信されたことに対応する一連の処理が完了する。その後は、図９に示すように、タブレット３がＮ＋２番目のトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇＮ＋２を送信し、上記同様の処理が繰り返される。なお、本実施の形態においても、タブレット３によるトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの送信間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。また、タブレット３は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ又はデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓが受信されたか否かに応じて、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの送信間隔を調整することとしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態においても、スタイラス２がタブレット２上にないときにはトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇは受信されないので、スタイラス２は信号を送信しなくてよいこととなる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス２の電池の消耗を抑えることが可能になる。
また、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄにより要求された情報のみを送信するようにスタイラス２を構成することができるので、スタイラス２からの信号の送信時間を抑制することが可能になる。
また、本実施の形態においても、スタイラス２の構成として、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信するためのコマンド情報受信部６４を設けて受信したコマンド情報Ｃｍｄの内容に応じてデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの内容を変えることができるので、一度だけ受信すれば済むようなたとえば固有のＩＤ番号を毎回スタイラスから送信したりする必要が無くなり、スタイラスからの送信時間を短縮することができるとともに、スタイラスの消費電力を少なくすることができる。
その際、本実施形態においても、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄとは別に、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇを検出するためのトリガ信号検出部６３を設け、トリガ信号検出部６３によりトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが検出されるとともに、位置信号位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの送信終了後に、コマンド情報受信部６４を起動するようにしたので、消費電力の大きいコマンド情報受信部６４の動作時間を極めて限定的に短くすることができ、スタイラスの消費電力をさらに少なくすることができる。
また、本実施の形態によるスタイラス２においても、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの送信が完了した後、その後にトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信されるまで制御部６０を低速動作モードとしていることから、制御部６０の消費電力も削減することができる。したがって、従来のアクティブスタイラスに比べて、スタイラス２の消費電力をさらに削減することが可能になる。
また、本実施の形態によるタブレット３は、スタイラス２がタブレット上に無いときにはコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを送信する必要が無いので、その分を他の処理、例えば指４の検出処理に回すといった効率的な時間の活用が可能になる。
なお、本実施形態でも、タブレットが送信するコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄとしてスペクトラム拡散符号を用いたが、これに限定されるものではなく、他の変調方式を用いても本実施例による効果が有効であることは第１の実施形態において説明したのと同様である。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態によるスタイラス２は、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓをＢＰＳＫ変調された信号により構成する点で、第１の実施の形態によるスタイラス２と相違する。また、この相違に伴い、スタイラス２の構成にも違いが生ずる。その他の点では第２の実施の形態と同様であるので、以下では、第２の実施の形態との相違点に関する部分を中心に説明を行う。
図１０は、本発明の第３の実施の形態によるスタイラス２の内部構成を示す図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。
図１０において図３と同一符号で示される、電極２１、コマンド情報受信部６４、ＡＤ変換器６４ａ、マッチドフィルター回路６４ｂ、増幅回路６３ａ、検波回路６３ｂ、筆圧検出センサー２３、は第１実施形態（図３）と同一構成である。
ＳＷ４は、３つの端子ａｂｃの中から１つを選択して電極２１に接続するスイッチで、端子ａはトリガ信号検出部７１に接続され、端子ｂはコマンド情報受信部６４に接続され、端子ｃは後述する昇圧回路７４に接続されている。スイッチＳＷ４の状態は、制御部７０から供給される制御信号ＳＷＣによって制御される。
送信信号生成回路７３は、制御部７０からの変調信号Ｍｏｄによって、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの元となる信号を生成する回路である。昇圧回路７４は、送信信号生成回路７３によって生成された信号を一定の振幅に昇圧することにより位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを作成するための回路である。
本実施の形態における位置信号ＤＳ＿ｐｏｓは第２の実施の形態と同様の信号であるが、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓは、その変調のために用いられる変調方式の点で第２の実施の形態のものと異なっている。本実施の形態によるデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓの変調方式としては各種のものを用いることができるが、例えばＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)変調を用いることが好適である。以下では、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓの変調方式としてＢＰＳＫ変調を用いるものとして説明する。この場合の送信信号生成回路７３は、変調信号ＭｏｄをＢＰＳＫ変調によって変調することにより、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓを生成する。
トリガ信号検出部７１は、トリガ信号検出部６３の前段（増幅回路６３ａの前段）に、所定の単一周波数を中心としたバンドパスフィルタ７１ａ（フィルター回路）を追加したものである。すなわち、本実施の形態によるスタイラス２は信号送信用のＬＣ共振回路６１ａ（図３参照）を含んでいないので、本実施の形態では、第１の実施の形態のようなトランス６２による帯域の制限ができない。そこで、バンドパスフィルタ７１ａにより、電極２１に誘導した信号から、トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの周波数帯域以外の周波数成分を除去するようにしている。増幅回路６３ａ及び検波回路６３ｂの処理は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。
本実施の形態による制御部７０は、スイッチＳＷ４の状態制御及びコマンド情報受信部６４の動作状態制御について、次の表３に示す制御を行う。
Figure 0006306803
表３に示すように、初期状態における制御部７０は、スイッチＳＷ４が端子ａを選択した状態とするとともに、コマンド情報受信部６４を動作停止状態とする。また、初期状態における制御部７０のモードは、第１の実施の形態と同様、上述した低速動作モードとする。これにより、電極２１はトリガ信号検出部７１に接続され、表３にも示すようにトリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇの受信動作が行われる。また、コマンド情報受信部６４は動作停止状態であるので、スタイラス２の電力消費が抑制される。
トリガ信号ＵＳ＿ｔｒｇが受信された後、すなわちトリガ信号検出部７１から出力される検出信号Ｄｅｔがハイレベルとなった後、制御部７０は、スイッチＳＷ４が端子ｃを選択するようにするとともに、自身のモードを上述した高速動作モードに切り替える。そして、単一周波数の信号である位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを送信信号生成回路７３および昇圧回路７４に生成させるための変調信号Ｍｏｄを生成し、送信信号生成回路７３に供給する。これにより、電極２１から位置信号ＤＳ＿ｐｏｓが送出され、第２の実施の形態と同様、タブレット３により受信される。
位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを送信した後の制御部７０は、スイッチＳＷ４が端子ｂを選択するようするとともに、制御信号Ｅｎを活性とすることによってコマンド情報受信部６４を動作状態とする。これにより、コマンド情報受信部６４によるコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの受信が行われ、制御部７０は、コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを受信したコマンド情報受信部６４からコマンド情報Ｃｍｄを抽出して保存する。
コマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄが受信された後、制御部７０は、スイッチＳＷ４が端子ｃを選択するようにするとともに、制御信号Ｅｎを非活性とすることによってコマンド情報受信部６４を動作停止状態に戻す。そして、保存していたコマンド情報Ｃｍｄに応じたデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを送信信号生成回路７３に生成させるための変調信号Ｍｏｄを生成し、送信信号生成回路７３に供給する。これにより、電極２１からＢＰＳＫ変調されたデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓが送出され、第２の実施の形態と同様、タブレット３により受信される。
なお、本実施の形態で用いるタブレット３の構成としては、図２において検波回路４９およびＡＤ変換器５０の代わりにＢＰＳＫ復調回路を用いれば良い。
本実施の形態では、スタイラス２の動作として、コマンド情報受信部６４における受信動作と同期したタイミングでデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを送信することが好ましい。具体的に説明すると、マッチドフィルター回路６４ｂの出力が図１５のように出力されるとき、出力値Ｑ０〜Ｑ１５がプラス方向またはマイナス方向に所定レベルを超えるタイミング（図１５のステップ３２、６４、９６）は、タブレット３からの図１３のようなコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信において１ビットの送信を終了した時刻に一致するので、これと同期したタイミングでスタイラスからのデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓが送信されれば、タブレット２においてＢＰＳＫ信号の復調を確実に行うことができるからである。
本実施の形態では、データ信号ＤＳ＿ｒｅｓをＢＰＳＫ変調された信号により構成することが可能になる。その他の点では第２の実施の形態と同様であるので、本実施の形態によっても第２の実施の形態と同様、スタイラス２の電池の消耗を抑える効果を得ることが可能になる。
なお、本実施の形態では、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓとコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄの送信順を第２の実施の形態と同様としたが、第１の実施の形態と同様の送信順でこれらの信号を送信するように本実施の形態を構成することも可能である。
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、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを送信した後にデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓを送信するようにスタイラス２を構成しており、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓが必須となっていたが、本発明の第１の実施の形態は、スタイラス２が位置信号ＤＳ＿ｐｏｓを送信しない場合にも好適に適用可能である。その場合には、タブレットはデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓによりスタイラスの位置情報を得ることになるが、それを示したのが図１２である。
図１２は、第１の実施の形態の変形例においてスタイラス２とタブレット３の間で送受信される信号の送受信タイミングを示す図である。同図に示すように、本変形例によるスタイラス２は、位置信号ＤＳ＿ｐｏｓ及びデータ信号ＤＳ＿ｒｅｓに代えて信号ＤＳ＿ｏｔｈｅｒｓを送信するように構成される。第１の実施の形態では、タブレット３が位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの受信を待たずにコマンド信号ＵＳ＿ｃｍｄを送信するため、このような変形例が可能となる。
図１７は、第３の実施の形態の変形例としてのスタイラス２の内部構造を示したもので、図１８はその内部構成を示した図である。上記第３の実施の形態ではスタイラス２は信号の送信（ＤＳ＿ｐｏｓおよびＤＳ＿ｒｅｓ）と受信（ＵＳ＿ｔｒｇおよびＵＳ＿ｃｍｄ）とで共通の電極２１を用いたが、ここに示す変形例では、芯２０の先端部に設けた電極２１は信号の送信（ＤＳ＿ｐｏｓおよびＤＳ＿ｒｅｓ）のみに用いるようにして、信号の受信（ＵＳ＿ｔｒｇおよびＵＳ＿ｃｍｄ）に用いる電極を送信用と分離している。図１７に示す電極２６は受信用としてスタイラス２の筐体の先端部付近に固定されたリング状の電極である。
図１８に示した本変形例の動作は第３の実施の形態（図１０および表３）と同様に行うことができる。即ち、表３においてＳＷ４が端子ａを選択するときは図１８ではＳＷ５が端子ａを選択するように制御部７０は制御を行い、表３においてＳＷ４が端子ｂを選択するときは図１８ではＳＷ５が端子ｂを選択するように制御部７０は制御を行えば良い。また、表３においてＳＷ４が端子ｃを選択するときは図１８ではＳＷ５が端子ｂを選択しておき、制御信号Ｅｎを非活性としておけば、電極２６がコマンド情報受信部６４と接続されたとしてコマンド情報受信部６４が動作することはなく、第３の実施の形態と同様な動作をすることが可能である。また、ＳＷ５を端子ａと端子ｂのどちらも選択しないようにできるように構成しても良い。
図１８に示した本変形例では、送信に用いる電極２１が直接昇圧回路７４に接続されるので、昇圧回路７４の出力端の容量を少なくすることができ、昇圧回路７４によって消費される電力を少なくすることができるという効果がある。
上記した各実施形態では、スタイラス２の電源として電池を用いたが他の方法でも良く、たとえばスーパーキャパシタと充電回路を設けた構成としても良い。
また、上記した各実施形態では、筆圧をデジタル情報としてＯＯＫ変調やＢＰＳＫ変調で送信するようにしたが、他の方法を用いても良く、たとえば位置信号ＤＳ＿ｐｏｓの周波数を筆圧に応じて変えるように構成しても良い。
１ 位置検出装置
２ スタイラス
３ タブレット
３ａ タブレット３のセンサ面
４ 指
２０ 芯
２０ａ 芯２０の先端部
２１，２６ 電極
２３ 筆圧検出センサー
２４ 回路基板
２５ 電池
３０ センサ
３０Ｘ，３０Ｙ 線状電極
３１ センサコントローラ
４１ Ｘ選択回路
４２ Ｙ選択回路
４３ 制御回路
４３ａ トリガ信号送信部
４３ｂ コマンド信号送信部
４４，４５ スイッチ
４６，６３ａ 増幅回路
４７ ゲインコントロール回路
４８，７１ａ バンドパスフィルタ
４９，６３ｂ 検波回路
５０，６４ａ ＡＤ変換器
５１ ＭＣＵ
６０，７０ 制御部
６１ 発振回路
６１ａ ＬＣ共振回路
６２ トランス
６３，７１ トリガ信号検出部
６４ コマンド情報受信部
６４ｂ マッチドフィルター回路
７３ 送信信号生成回路
７４ 昇圧回路
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ

Claims (22)

  1. タブレットと位置指示器との間の静電結合によりタブレット上における前記位置指示器の指示位置を求める位置検出装置において、
    前記タブレットには、前記位置指示器を制御するための周波数もしくは変調形式の異なる２種類の制御信号を前記位置指示器に対して送信するための、第１の制御信号送信手段と、第２の制御信号送信手段とを設け、
    前記位置指示器には、電源手段と、前記タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信する位置指示信号送信手段と、前記第１の制御信号送信手段から送信される第１の制御信号を受信するための第１の制御信号受信手段と、前記第２の制御信号送信手段から送信される第２の制御信号を受信するための第２の制御信号受信手段とを設けた、ことを特徴とする位置検出装置。
  2. 前記第１の制御信号は、所定の単一周波数でかつ無変調の信号であり、
    前記第２の制御信号は、所定のバイナリデータにより変調された信号である
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 前記第１の制御信号受信手段には、前記所定の単一周波数を中心としたフィルター回路を設けた、
    ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
  4. 前記第２の制御信号は、前記所定のバイナリデータを拡散符号によって拡散することにより得られる信号である
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の位置検出装置。
  5. 前記第２の制御信号は、前記所定のバイナリデータにより搬送波を周波数変調することによって得られる信号である、
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の位置検出装置。
  6. 前記位置指示器は、前記第１の制御信号の受信のみを行う第１の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第２の制御信号の受信を繰り返し行う第２の動作モードと、からなり、
    前記第１の動作モードにおいて、前記第１の制御信号が受信された際に前記第２の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
  7. 前記タブレットは、前記第１の制御信号の送信に続けて、前記第２の制御信号を送信するよう構成した、
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
  8. 前記位置指示器は、前記第１の制御信号を受信した後に前記位置指示信号を送信し、
    前記タブレットは、前記位置指示信号が終了した後に前記第２の制御信号を送信する、
    ように構成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
  9. 前記位置指示器が、固有のＩＤ情報もしくは筆圧検出回路を備えるとともに前記筆圧検出回路により検出された筆圧情報もしくは前記固有のＩＤ情報に応じて変調されるデータ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
  10. 前記位置指示器が、受信した前記第２の制御信号の内容に応じて、前記固有のＩＤ情報または前記筆圧情報もしくはその他の情報を選択するとともに、該選択された情報に応じて変調される前記データ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項９記載の位置検出装置。
  11. 前記位置指示器が送信する前記データ信号が、ＯＯＫ変調された信号であることを特徴とする請求項９または１０に記載の位置検出装置。
  12. 前記位置指示器が送信する前記データ信号が、ＢＰＳＫ変調された信号であることを特徴とする請求項９または１０に記載の位置検出装置。
  13. タブレットとの間の静電結合により前記タブレット上における指示位置を求める位置指示器において、
    電源手段と、タブレットに対して少なくとも位置指示信号を送信する位置指示信号送信手段と、
    タブレットから送信される所定の周波数の第１の制御信号を受信する第１の制御信号受信手段と、
    タブレットから送信される所定のバイナリデータにより変調された第２の制御信号を受信するための第２の制御信号受信手段と、
    を設けたことを特徴とする位置指示器。
  14. 前記第１の制御信号受信手段には、前記所定の周波数を中心としたフィルター回路を設けた、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の位置指示器。
  15. 前記第２の制御信号受信手段が、前記所定のバイナリデータが拡散符号によって拡散されて生成される信号を受信するように構成した、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の位置指示器。
  16. 前記第２の制御信号受信手段が、前記所定のバイナリデータにより搬送波を周波数変調することによって生成される信号を受信するように構成した、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の位置指示器。
  17. 前記第１の制御信号の受信のみを行う第１の動作モードと、少なくとも前記位置指示信号の送信および前記第２の制御信号の受信を繰り返し行う第２の動作モードと、からなり、
    前記第１の動作モードにおいて、前記第１の制御信号が受信された際に前記第２の動作モードに移行するようにした、ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の位置指示器。
  18. 固有のＩＤ情報もしくは筆圧検出回路を備えるとともに前記筆圧検出回路により検出された筆圧情報もしくは前記固有のＩＤ情報に応じて変調されるデータ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の位置指示器。
  19. 受信した前記第２の制御信号の内容に応じて、前記固有のＩＤ情報または前記筆圧情報もしくはその他の情報を選択するとともに、該選択された情報に応じて変調される前記データ信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項１８記載の位置指示器。
  20. 前記データ信号が、ＯＯＫ変調された信号であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の位置指示器。
  21. 前記データ信号が、ＢＰＳＫ変調された信号であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の位置指示器。
  22. タブレットとの間の静電結合によりタブレット上における指示位置を求める位置指示器において、
    電源手段と、トランスと、該トランスの１次側コイルとコンデンサとによって構成される共振回路の共振周波数の信号を生成する送信信号生成回路と、該トランスの２次側に接続された電極と、タブレットから送信され、かつ、該電極に誘導された制御信号を、該トランスの２次側に接続された入力端を介して受信する制御信号受信回路と、
    を設けたことを特徴とする位置指示器。
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