JP6544791B2 - 位置指示器、信号処理回路、信号供給制御方法及び信号処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、ペン形状の位置指示器（スタイラス）及びこの位置指示器をセンサ上で静電的に検出する信号処理回路に関する。また、この発明は、位置指示器における信号供給制御方法及びこの位置指示器をセンサ上で静電的に検出する信号処理方法に関する。

タッチパネル等の位置検出装置が広く用いられるようになり、位置検出装置に関する種々の発明がなされている。また、静電容量方式の位置検出装置とともに使用される指示体としてアクティブ静電ペンとよばれる位置指示器が注目されている。このアクティブ静電ペンは、その筐体内に駆動電源とこの駆動電源で駆動される発振器を備え、その発振信号を位置検出装置に対して送出するタイプのものや、位置検出装置からの信号を受信し、それを増幅して、位置検出装置に送出するタイプのものが知られている。これらのタイプの位置指示器から送出された信号を受信する位置検出装置では、アクティブ静電ペンからの信号を静電結合（静電ペンとインタラクション）によりセンサの第１の方向の第１の導体及び第２の方向の第２の導体のそれぞれで受信することで、アクティブ静電ペンにより指示された位置を検出するようにしている。

この種のアクティブ静電ペンでは、座標値入力だけではなく、位置指示器の傾き角などの角度情報をデータとして入力したいという要求がある。

この要求に答えるために、位置検出装置のセンサ面上での位置指示器の傾き角等を検出することができるようにする発明が、例えば特許文献１（特開２０１４‐３５６３１号公報）や特許文献２（米国特許第８，６３８，３２０Ｂ２明細書）などに提案されている。

特許文献１では、位置指示器の傾き角を検出するために、芯体に第１の電極と第２の電極を設けて、交流信号を送出する電極を交互に選択したり、筐体（ハウジング）に、筐体の一方の側の先端部に、筐体の開口から突出した芯体を囲むように、３個の電極を設け、予め決められたパターンに基づき選択された一つの電極に交流信号を供給する。

そして、位置検出装置は、位置指示器から受信したパターン情報に対応して求められる、位置指示器からの交流信号を受信したセンサ面上の複数の座標位置や信号強度により、位置指示器のセンサ面に対する傾き角等を計算するようにする。

また、特許文献２では、先端電極（tip electrode 414,714）と、その周辺の電極（ring electrode 416、segment electrode 716-A〜716-C）とに信号を供給し、タッチパネルにおける先端電極からの信号の受信パターンと、周辺の電極からの信号の受信パターンとから位置指示器（スタイラス）の傾き角等を検出するようにしている。

特開２０１４‐３５６３１号公報 米国特許第８，６３８，３２０Ｂ２明細書

ところで、この種のアクティブ静電ペンでは高度な性能が要求されており、センサ面上での傾き角などの角度情報の検出のみならず、センサ面から離れた距離（高さ）においてもアクティブ静電ペンを検出したいという、いわゆるホバリング距離（高さ）を可能な限り確保したいという要求がある。しかも、消費電力を極力抑えることでアクティブ静電ペンの駆動時間を長くしたいという要求もある。

特許文献１、特許文献２に記載されているような静電容量方式の位置検出装置においては、アクティブ静電ペンではあるものの、位置指示器の傾き角などの角度情報の検出に留まり、ホバリングについての言及は無く、ましてやホバリング性能も同時に向上させることについての言及は無い。

一方、従来のアクティブ静電ペンでは、位置検出装置のセンサ面から離れた位置にある状態であってもセンサに近接した状態であっても、送出する信号及びその送出方法は同じである。ましてや、センサ面上での傾き角などの角度情報の検出、及びアクティブ静電ペンの消費電力に考慮した信号制御は行っていない。

この発明は、以上の課題に鑑み、長時間駆動あるいは低消費電力を考慮して、センサ上におけるホバー距離をできる限り大きく確保することが可能な位置指示器を提供する。更には、センサ面上での傾き角などの角度情報もまた検出可能な信号処理回路を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明による位置指示器は、
ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と、前記第１の電極の近傍であって前記ペン形状のハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極と、所定の信号を生成する信号生成回路を備え、前記信号生成回路によって生成された信号を位置検出装置が備えるセンサに送出する位置指示器であって、
前記信号生成回路は、第１の信号レベルの信号と、前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能であり、
前記位置指示器が前記センサのセンサ面に近接した近接状態に対応して前記第２の信号レベルの信号を供給し、前記センサ面と前記位置指示器との距離が前記近接状態にある距離よりも大きい距離とされたホバー状態に対応して前記第１の信号レベルの信号を供給する信号供給制御回路を備えており、
前記信号供給制御回路は、前記第２の信号レベルの信号が前記第１の電極へ供給されるように信号供給が制御された前記近接状態から前記ホバー状態への変更に対応して、前記第１の信号レベルの信号が前記第２の電極に供給されるように信号供給を制御する
ことを特徴とする。

また、この発明による信号処理回路は、
第１の方向と、前記第１の方向とは異なる第２の方向にそれぞれ配置された複数の導体から構成されたセンサに接続されて、ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と前記第１の電極の近傍であって前記ハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極を備えた位置指示器を前記センサ上で静電的に検出する信号処理回路であって、
前記位置指示器には、第１の信号レベルの信号と、前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能な信号生成回路と、前記信号生成回路によって生成される前記第１の信号レベルの信号と前記第２の信号レベルの信号の前記センサへの送出を制御する信号供給制御回路と、前記信号処理回路で生成された信号を受信する受信回路が備えられており、
前記信号処理回路には、前記信号供給制御回路を制御する信号を前記位置指示器に送信する送信回路が設けられ、
前記送信回路から送信される信号供給制御回路を制御する信号は、前記位置指示器において、前記信号生成回路によって生成される前記第１の信号レベルの信号と前記第２の信号レベルの信号を、前記信号供給制御回路を介して前記センサに送出するように制御する信号であるとともに、前記第２のレベルの信号の前記第１の電極への供給から、前記第１の信号レベルの信号の前記第２の電極への供給へと信号供給を制御する信号である
ことを特徴とする。

上述の構成のこの発明の位置指示器においては、ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配設された第１の電極の近傍に、ペン形状のハウジングの中心軸を囲むように第２の電極が配設されている。そして、この発明の位置指示器においては、信号供給制御回路により、信号生成回路からの第１の信号レベルの信号と、第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号とが、第２の電極に対して、選択的に供給されることで、受信側での位置検出処理及び傾き角の検出及びホバー状態の検出などの高度な機能の要求に対応することができる。

例えばホバー状態においては、信号供給制御回路が、第２の電極に対して第２の信号レベルよりも高い信号レベルの第１の信号を供給することで、位置検出装置側では、位置指示器からの信号の受信強度が大きくなり、位置指示器のホバー状態（ホバリング距離）を感度良く検出可能となる。

また、位置指示器がセンサに近接しているとき、あるいはセンサに接しているときに、第２の電極に対して、第２のレベルの信号が供給されると、センサ側では、位置指示器の傾き角に応じたパターンで第２の電極からの信号を受信するので、センサ側において位置指示器の傾き角を検出することできる。

そして、信号レベルが大きい第１の信号は、ホバー状態のときに第２の電極に供給するようにすると共に、位置指示器の位置あるいは傾き角を検出するときには、第１の信号よりも信号レベルが低い第２の信号レベルの信号を第２の電極に供給するように信号供給制御をすることで、電力消費が低減され、バッテリー駆動の位置指示器に好適な構成とすることができる。

この発明によれば、消費電力を抑えながら、受信側での位置検出処理及び傾き角の検出及びホバー状態の検出などの高度な機能の要求に対応した位置指示器を提供すると共に、センサ上におけるこの位置指示器の傾きなどの角度情報、ホバー状態、あるいはホバー状態での指示位置の状態を、感度良く検出可能とする信号処理装置を提供することができる。

この発明による位置指示器の実施形態を、位置検出装置を備える電子機器と共に示す図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態の機構的構成例を説明するための断面図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態の要部の処理動作例の流れを説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態の要部の処理動作例の説明のためのタイミングチャートを示す図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態の要部の処理動作例の説明のためのタイミングチャートを示す図である。 この発明による位置指示器の実施形態と共に使用する位置検出装置の概要を説明するための図である。 図７の例の位置検出装置のペン検出期間と、指タッチ検出期間を説明するために用いる図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態と共に使用する信号処理装置の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態と共に使用する信号処理装置の実施形態の要部の処理動作を説明するために用いる図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態と共に使用する信号処理装置の実施形態の要部の処理動作を説明するために用いる図である。 この発明による位置指示器の第１の実施形態と共に使用する信号処理装置の実施形態の要部の処理動作例の流れを説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による位置指示器の第２の実施形態の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。 この発明による位置指示器の第３の実施形態の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。

以下、この発明による位置指示器及び位置検出装置の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、この発明の実施形態の位置指示器１００を用いる電子機器の例としてのタブレット型情報端末２００の一例を示すものである。この例では、タブレット型情報端末２００は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置の表示画面２００Ｄを備え、表示画面２００Ｄの上部（表面側）に、静電容量方式の位置検出装置２０１を備えている。

使用者は、位置指示器１００や指などの指示体によりタブレット型情報端末２００の位置検出装置２０１のセンサ上において、位置を指示する。位置検出装置２０１は、位置指示器１００や指による位置検出装置２０１のセンサ上での指示位置を検出すると共に、位置指示器１００の当該指示位置における傾き角などの角度情報を検出する。

［実施形態の位置指示器１００の機構的構成例の説明］
図２は、位置指示器１００の機構的構成例を説明するための図である。この実施形態の位置指示器１００は、ペン形状（棒状のスタイラス形状）の外観を有するハウジング（筐体）１を備える。図２（Ａ）は、ハウジング１の一部を破断して、その内部を示したものであり、また、図２（Ｂ）は、位置指示器１００の外観の一部を示す図である。

ハウジング１は、図２（Ａ）に示すように、絶縁材料例えば合成樹脂からなる中空の円筒状形状の絶縁体部１ａにより構成されている。そして、この実施形態では、ハウジング１の絶縁体部１ａの外表周面の少なくとも操作者が当該位置指示器１００を把持する部分は、例えば金属からなる導電体部１ｂで覆われている。

ハウジング１内には、図２（Ａ）に示すように、プリント配線基板２と、バッテリー３と、筆圧検出モジュール４とが配設されている。ハウジング１の外表周面を覆う導電体部１ｂは、図示は省略するが、このプリント配線基板２のアース導体に電気的に接続されている。

プリント配線基板２上には、図２（Ａ）に示すように、信号送信制御回路２１と、無線通信モジュール２２と、押釦スイッチ２３ａからなるサイドスイッチ２３と、導体パターン２４ａ〜２４ｅなどの配線パターンなどの他、この例では、電源スイッチ２５およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）４１などが配置されている。なお、図２（Ａ）では、導体パターン２４ａ〜２４ｅは、説明の簡略化のため模式的に一本の導体パターンとして示しているが、導体パターン２４ａ〜２４ｅは、必要に応じて、複数本の導体パターンからなる場合も勿論ある。

バッテリー３は、プリント配線基板２上に構成されている電子回路及び電子部品へ電源を供給しており、ドライセルバッテリー、充電可能なバッテリー、あるいはキャパシタなどで構成される。筆圧検出モジュール４は、この実施形態では、芯体を構成する中心電極５に印加される筆圧に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサの構成とされている。

無線通信モジュール２２は、この実施形態では、近距離無線通信規格のブルートゥース（登録商標）規格の無線通信モジュールの構成とされている。無線通信モジュール２２は、信号送信制御回路２１に接続されている。なお、この無線通信モジュール２２としては、ブルートゥースに限られるものではなく、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）規格の無線通信モジュールを用いてもよいし、これに限らず、赤外線通信、光通信などを用いた無線通信を用いてもよい。

サイドスイッチ２３は、そのオンまたはオフの情報を、付加情報の一例として信号送信制御回路２１に供給する。筆圧検出モジュール４により構成される可変容量コンデンサは、芯体を構成する中心電極５に印加される筆圧値に応じた静電容量変化を呈し、信号送信制御回路２１は、その静電容量に基づいて、付加情報の一例としての筆圧情報を生成する。中心電極５は、第１の電極の一例である。

なお、図２では図示は省略したが、この実施形態では、位置指示器１００は、自器の識別情報（ＩＤ）を備えており、その識別情報も付加情報として、位置検出装置に供給するようにする。

そして、この実施形態では、バッテリー３は、ハウジング１内に、図２（Ａ）に示すように収納されており、プリント配線基板２上の信号送信制御回路２１などの電子回路部への駆動電圧は、このバッテリー３にて生成される。図２（Ａ）において、端子３２は、プリント配線基板２上の電源回路部に電気的に接続される。バッテリー３の正極側電極３１は、この端子３２に電気的に接続されている。図示は省略するが、バッテリー３の負極側電極は、プリント配線基板２のアース導体に直接に接続され、あるいはハウジング１の導電体部１ｂを経由してプリント配線基板２のアース導体に接続される。

プリント配線基板２上に配置されている電源スイッチ２５の操作子２５ａは、図２（Ｂ）に示すように、ハウジング１に設けられた開口部を介して、外部から操作可能に設けられている。使用者が、この操作子２５ａをスライド移動させることにより、電源スイッチ２５をオン・オフさせることができる。

ハウジング１を構成する中空の円筒状形状の絶縁体部１ａの中心線方向の一方の端部側は、図２（Ａ）に示すように、徐々に先細となるテーパー部１ｃとされている。このテーパー部１ｃの外周側には、例えば環状の導電金属からなる周辺電極６が取り付けられる。周辺電極６は、第２の電極の一例である。周辺電極６とハウジング１の外周表面の導電体部１ｂとは、両者の間に絶縁体部１ａ（テーパー部１ｃを含む）が介在することにより、電気的に絶縁されている。

周辺電極６は、図１に模式的に示すように、位置検出装置２０１のセンサと静電結合することで、この実施形態では、位置検出装置２０１に対し信号を送信する。そして、この周辺電極６は、絶縁体部１ａを貫通するリード導体部材６ａにより、プリント配線基板２の導体パターン２４ａに電気的に接続されている。この導体パターン２４ａは、この例では、信号送信制御回路２１の入力端に接続されている。

また、この実施形態では、ハウジング１のテーパー部１ｃの中空部から一端側が外部に突出するように、導電性を有する棒状体からなる中心電極５が配される。この中心電極５は、ペン形状の位置指示器１００のペン先を構成する芯体となるものである。

中心電極５は、この実施形態においては、位置指示用信号を送出する。中心電極５の外部に突出する側とは反対側の端部は、プリント配線基板２に形成されている導体パターン２４ｂに電気的に接続されるように構成されている。この導体パターン２４ｂは、信号送信制御回路２１の出力端に接続されている。

周辺電極６は、この中心電極５の周囲に設けられる。この実施形態では、周辺電極６と中心電極５との間には、互いの電気的干渉を、効果的に防止するためのシールド部材（シールド電極）７が設けられる。この実施形態のシールド部材７は、中心電極５を取り囲むように設けられ、これにより、シールド部材７が周辺電極６と中心電極５との間に介在して、周辺電極６と中心電極５との間の静電結合容量をできるだけ低減するようにしている。

この芯体としての中心電極５は、その外部に突出する側とは反対側の端部が、ハウジング１の中空部内に配設されている筆圧検出モジュール４に嵌合されることで、位置指示器１００のハウジング１の中空部内に係止される。なお、後述するように、中心電極５は、引き抜くことで、筆圧検出モジュール４との嵌合が外れるように構成されている。すなわち、芯体としての中心電極５は、位置指示器１に対して交換可能である。

筆圧検出モジュール４は、この例では、芯体としての中心電極５に加えられる圧力（筆圧）を検出する圧力検出回路の例を構成するもので、この例では、中心電極５に加えられる圧力（筆圧）に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサで構成されている。この筆圧検出モジュール４で構成される可変容量コンデンサの両端の電極は、図２（Ａ）では、導体パターン２４ｃにより、信号送信制御回路２１に接続されている。

信号送信制御回路２１は、この実施形態では、無線通信モジュール２２を通じて位置検出装置２０１から受信した情報に基づいて、位置指示器１００のモードを、後述するホバーモードと位置指示モードとのいずれのモードにするかを決定制御すると共に、その決定制御に基づいて、周辺電極６を通じた信号の送出の制御をすると共に、送出する信号の信号レベルを制御する。

［位置指示器１００の信号処理回路の構成例］
図３は、第１の実施形態の位置指示器１００の信号送信制御回路２１を含む信号処理回路の構成例を示すブロック図である。すなわち、位置指示器１００の信号処理回路は、図３に示すように、コントローラ１１と、駆動電源としての、充電可能な２次電池などのバッテリー３と、信号生成回路１２と、スイッチ回路１３、スイッチ回路１４と、複数の信号レベルの電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ１５とを備える。そして、コントローラ１１には、無線通信モジュール２２と、サイドスイッチ２３と、識別情報を保持する識別情報メモリ２６と、筆圧検出モジュール４を構成する可変容量コンデンサ４Ｃ等が接続されている。識別情報メモリ２６には、この例では、位置指示器１００に割り当てられた、それぞれの位置指示器を互いに識別するための識別情報が記憶されている。

操作子２５ａがスライド移動されることにより電源スイッチ２５がオンとされたときに、図３に示すように、コントローラ１１にバッテリー３の電圧が、電源電圧ＶＤＤとして印加される。

コントローラ１１は、例えばマイクロプロセッサで構成されており、位置指示器１００の後述のような処理動作を制御する制御回路を構成するもので、駆動電源の例としてのバッテリー３からの電源電圧ＶＤＤが供給されている。コントローラ１１は、信号供給制御回路の機能を備えるもので、後述するように、信号生成回路１２を制御したり、スイッチ回路１３，スイッチ回路１４のそれぞれをオン、オフ制御したりすると共に、可変容量コンデンサ４Ｃの容量変化を監視することで、位置指示器１００の芯体としての中心電極５を介して印加される筆圧を検出する。この実施形態では、コントローラ１１は、後述するように可変容量コンデンサ４Ｃの放電時間から筆圧を検出する。

信号生成回路１２は、この第１の実施形態では、所定周波数ｆ１、例えば周波数ｆ１＝１．８ＭＨｚの交流信号を発生する発振回路を備える。コントローラ１１は、この信号生成回路１２を構成する発振回路に制御信号ＣＴを供給することで、当該発振回路をオン、オフ制御する。したがって、信号生成回路１２を構成する発振回路は、コントローラ１１からの制御信号ＣＴに応じて、発生する交流信号を断続させ、これにより、信号生成回路１２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号からなる信号Ｓｃを発生する。つまり、コントローラ１１によって信号生成回路１２を構成する発振回路を制御することにより、信号生成回路１２はＡＳＫ変調信号を生成する。ＡＳＫ変調に代えて信号生成回路１２で生成される信号をＯＯＫ（On Off Keying）変調信号、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調信号、あるいはその他の変調信号とするようにしてもよい。

そして、この実施形態では、コントローラ１１は、信号生成回路１２において、このＡＳＫ変調信号により、後述するように、芯体を構成する中心電極５と周辺電極６の選択状態を識別するための識別情報（ＩＤ（Identification））を出力信号に付加する制御を行う。すなわち、信号生成回路１２は、機能としてＩＤ付加部１２０を備える。また、信号生成回路１２は、コントローラ１１からの制御信号ＣＴによる制御により、ＡＳＫ変調信号として、位置指示器１００が指示する位置を位置検出装置２０１で検出させるためのみならず、位置指示器１００から送出される信号の信号送出タイミングに同期させて位置検出装置２０１で信号復調を可能にさせるための連続送信信号（バースト信号）及び必要な付加情報とを含めた信号Ｓｃを生成するようにする。

信号生成回路１２からの信号Ｓｃは、図示を省略したアンプで増幅された後、この実施形態では、位置指示器１００の芯体を構成する中心電極５に供給されると共に、スイッチ回路１３を通じて、周辺電極６に供給される。スイッチ回路１３は、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ１によりオン、オフ制御される。これにより、信号生成回路１２からの信号Ｓｃは、周辺電極６に選択的に供給される。

また、周辺電極６は、この実施形態では、スイッチ回路１４を通じてグランドに接続される。このスイッチ回路１４は、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ２によりオン、オフ制御され、周辺電極６に信号Ｓｃが供給されていないときには、周辺電極６は、例えばグランド（例えばプリント配線基板２のアース導体）に接続されるように制御される。この場合、切替制御信号ＳＷ２は、切替制御信号ＳＷ１の逆相の信号とされる。すなわち、周辺電極６に信号Ｓｃが供給されるときには、スイッチ回路１３はオン、スイッチ回路１４はオフとされ、周辺電極６に信号Ｓｃが供給されないときには、スイッチ回路１３はオフ、スイッチ回路１４がオンとされる。

これにより、位置検出装置２０１のセンサが、信号Ｓｃが供給されている中心電極５及び／または周辺電極６と静電結合し、信号Ｓｃが供給されていないときの周辺電極６による悪影響を阻害することで、中心電極５及び周辺電極６からの信号を識別し易くしている。

なお、スイッチ回路１４を設けずに、スイッチ回路１３がオフとなって周辺電極６に信号Ｓｃが供給されていないときには、周辺電極６をフローティング状態としてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリー３の電圧を昇圧することで複数の信号レベルの信号ＶＰを生成可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５から複数の信号レベルの信号ＶＰが信号生成回路１２に供給される。この実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、コントローラ１１により制御されて、例えば９Ｖと３０Ｖというように、２通りの信号レベルの出力電圧ＶＰを生成する。信号生成回路１２から出力される信号の信号レベルは出力電圧ＶＰに依存して決定される。なお、信号生成回路１２から出力される信号の信号レベルを可変制御するために、コントローラ１１でＤＣ／ＤＣコンバータ１５を制御することで出力電圧ＶＰを変化させるようにしてもよい。信号生成回路１２は、このように複数の信号レベルを備える電圧ＶＰを駆動電圧として受けることで、信号Ｓｃの信号レベルは電圧ＶＰに応じた信号レベルとされる。

コントローラ１１は、位置指示器１００と位置検出装置２０１との間で、無線通信モジュール２２を通じて無線により通信する。コントローラ１１は、この例では、サイドスイッチ２３のオン・オフ情報や、識別情報メモリ２６からの位置指示器１００に割り当てられた識別情報を、無線通信モジュール２２を通じて位置検出装置２０１に送信する。

また、コントローラ１１は、無線通信モジュール２２を通じて位置検出装置２０１から送信されたホバーモード及び位置指示モードから成るモード指示信号を受信する。コントローラ１１は、この位置検出装置２０１から送信されたモード指示信号に基づいて位置指示器１００のモードをホバーモードと位置指示モードとの間で切り替え、位置指示器１００からの交流信号の送出制御を行う。このコントローラ１１による位置指示器１００の交流信号送出制御のためのモード切替の設定動作については、以下に説明する。

＜位置指示器１００の処理動作例＞
この第１の実施形態の位置指示器１００のコントローラ１１は、電源スイッチ２５がオンとされて、コントローラ１１に電源が投入されている状態において、位置検出装置２０１との間での無線通信に基づいて、位置指示器１００のモード切替設定動作を行うことで、交流信号の送出制御が行われる。

図４は、この第１の実施形態の位置指示器１００のコントローラ１１による交流信号送出の切替設定動作の流れの例を説明するためのフローチャートである。また、図５、図６は、位置指示器１００の動作説明のために用いるタイムチャートである。

この実施形態では、位置指示器１００の電源スイッチ２５がオンとされると、無線通信モジュール２２に電源電圧が供給されて、この無線通信モジュール２２を通じて位置検出装置２０１との間で無線通信の動作が開始される（ステップＳ１０１）。すると、コントローラ１１は、位置検出装置２０１との間で無線通信が可能であるか否かを判別し（ステップＳ１０２）、位置検出装置２０１との間で無線通信が可能ではないと判別したときには、コントローラ１１は信号生成回路１２を構成する発振回路の発振動作を停止させるため、信号Ｓｃは送出しない（ステップＳ１０３）。そして、コントローラ１１は、処理をステップＳ１０１に戻し、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１０２で、位置検出装置２０１との間で無線通信が可能であると判別すると、コントローラ１１は、位置指示器１００をホバーモードでの信号送出状態に設定する（ステップＳ１０４）。

このホバーモードにおいては、コントローラ１１は、無線通信モジュール２２を通じて位置指示器１００の識別情報やサイドスイッチ２３のオン・オフ情報を、位置検出装置２０１に無線送信すると共に、信号生成回路１２で生成した交流信号を、中心電極５及び周辺電極６の両方から位置検出装置２０１のセンサに対して送出するように信号送出制御する（図５（Ａ）参照）。

このホバーモードにおいては、コントローラ１１は、切替制御信号ＳＷ１により、スイッチ回路１３をオンとし、切替制御信号ＳＷ２により、スイッチ回路１４をオフとするように制御する。そして、コントローラ１１は、制御信号ＣＴにより信号生成回路１２を構成する発振回路を間欠的に駆動して、中心電極５及び周辺電極６から、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、周期ＴＨで間欠的に、信号Ｓｃをバースト状に送出するようにする。

このホバーモードの処理は、位置指示器１００が位置検出装置２０１のセンサ面に当接して特定の位置を指示する位置指示モードの処理とは異なり、位置検出装置２０１のセンサ上に位置指示器が近づいた状態（いわゆるホバー状態）を位置検出装置２０１で感度良く検出するようにするための処理である。このホバーモードの処理では、位置指示器１００からの交流信号を、中心電極５のみからの送出に換えて、中心電極５及び周辺電極６の両方から交流信号を同時に送出することで、交流信号の送出エネルギーを大きくし、位置検出装置２０１のセンサでの、位置指示器１００からの交流信号の検出を容易と成す。

そして、ホバーモードにおいては、コントローラ１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を制御して電圧ＶＰを高電圧レベル、例えば３０Ｖとすることで、信号生成回路１２から出力される信号Ｓｃの信号レベルを、第２の信号レベルＧＮ２（図５（Ｅ）参照）よりも大きい第１の信号レベルＧＮ１（図６（Ａ），（Ｂ）参照）とする。更に、信号生成回路１２からホバーモードにおいて出力される信号Ｓｃの周期ＴＨにおける信号Ｓｃの信号送出期間のデューティー比を制御して信号Ｓcを間欠的に送出することで、この例では、時間平均したときの消費電力が、後述する位置指示モードの際における、第１の信号レベルよりも信号レベルが低い第２の信号レベルに設定された信号Ｓｃの送出時と同等となるようにする。すなわち、大きな信号レベルの信号Ｓｃを送出する際には、短い時間にて間欠的に信号を送出することで電力消費の増大を防止するようにしている。

このように、中心電極５及び周辺電極６の両方から交流信号を送出すると共に、信号Ｓｃの信号レベルを大きくすることにより、位置指示器１００が、位置検出装置２０１のセンサ面から離れた、センサ面の上空位置（ホバー状態）にあっても、位置指示器１００から送出される信号Ｓｃを感度良く検出できるようにするとともに、信号レベルを大きく設定したことに対応して周期ＴＨにおける信号Ｓｃの信号送出期間のデューティー比を小さく設定することで電力消費を抑制するようにしている。

なお、上述の説明では、ホバーモードにおいては、各周期ＴＨで、中心電極５及び周辺電極６の両方から信号Ｓｃを送出するようにした。しかし、中心電極５には交流信号は供給せず、周辺電極６に対してのみ、図６（Ｂ）に示したように、交流信号を供給するようにしてもよい。更には、バッテリーなどの駆動電源の残存電力容量に制限が生じた場合などには、中心電極５のみに交流信号を供給することも考えられる。

位置検出装置２０１は、このホバーモードに設定された位置指示器１００からの信号Ｓｃを受信すると、後述するように、位置指示器１００の芯体としての中心電極５の先端５ａが、位置検出装置２０１のセンサ面に対して予め定められている近接距離、例えば１ｃｍ以下の近接状態になったか否かを検出する。そして、位置検出装置２０１は、位置指示器１００が近接状態にはないと判別すると、ホバーモードの設定指示を位置指示器１００に無線送信する。位置検出装置２０１は、位置指示器１００が近接状態にあることを判別すると、位置指示モードの設定指示（位置指示モードへの変更指示）を位置指示器１００に無線送信する。

なお、後述するように、この実施形態では、位置検出装置２０１が位置指示器１００に対してモードの設定指示を行った後には、位置指示器１００が位置検出装置２０１のセンサから、所定時間（例えば５秒）以下の短時間、近接状態を逸脱するように遠ざかったとしても、位置指示器１００に即座にホバーモードへのモード変更指示を送信しない。これは、例えば５秒以下の短時間であれば、使用者は、引き続き位置指示器１００による位置指示の入力操作をする意思が存在していると考えられるためである。すなわち、ホバーモードから位置指示モードへのモード切替は即座に行われるとともに、位置指示モードからホバーモードへのモード切替は、所定時間の切替ヒステリシスを設けている。

ステップＳ１０４で、ホバーモードでの交流信号送出状態になった位置指示器１００のコントローラ１１は、無線通信モジュール２２で受信する位置検出装置２０１からの信号を監視して、位置検出装置２０１から位置指示モードの指示を受信したか否か判別する（ステップＳ１０５）。

このステップＳ１０５で、位置指示モードの指示を受信しない場合には、コントローラ１１は、処理をステップＳ１０２に戻して、無線通信モジュール２２を通じた無線通信が可能か否かを判別し、無線通信が可能であれば、ホバーモードでの信号送出状態を維持する。

また、ステップＳ１０５で、位置指示モードの指示を受信したときには、コントローラ１１は、位置指示器１００を即座に位置指示モードの信号送出状態に切り替える（ステップＳ１０６）。

この位置指示モードにおいても、コントローラ１１は、無線通信モジュール２２を通じて位置指示器１００の識別情報やサイドスイッチ２３のオン・オフ情報を、位置検出装置２０１に無線送信するように制御する。そして、この位置指示モードにおいては、位置検出装置２０１で位置指示器１００による指示位置を検出させるようにすると共に、位置検出装置２０１のセンサのセンサ面に対する位置指示器１００の傾き角検出のために、コントローラ１１は、中心電極５からは信号生成回路１２で生成した交流信号を常に送出すると共に、周辺電極６にはスイッチ回路１３を通じて断続的に信号Ｓｃを送出するようにする（図５（Ｂ）〜（Ｅ）参照）。

なお、位置指示モードにおいては、コントローラ１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を制御して、電圧ＶＰを、信号生成回路１２からの信号Ｓｃを第１の信号レベルＧＮ１よりも信号レベルが低い第２の信号レベルＧＮ２とするように、例えば９Ｖとする。信号Ｓｃの信号レベルがこのような低レベルＧＮ２となっても、位置指示モードとなっている位置指示器１００は、位置検出装置２０１のセンサ面に当接し、あるいは十分に近接しているので、位置検出装置２０１では、位置指示器１００からの送出信号を感度良く、しかも効率良く受信することが可能である。

この実施形態においては、位置指示モードでは、コントローラ１１は、図５（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、中心電極５のみから信号を送出する期間ＴＡと、中心電極５と周辺電極６とから信号Ｓｃを送出する期間ＴＢとを順次に切り替える。そして、コントローラ１１は、期間ＴＡと期間ＴＢとの総和の時間長の期間Ｔ（図６（Ｃ）参照）を１周期として、当該期間Ｔを繰り返すようにスイッチ回路１３及びスイッチ回路１４を制御する。

すなわち、コントローラ１１は、図６（Ｃ）に示すように、中心電極５のみから信号Ｓｃを送出するために、期間ＴＡでは切替制御信号ＳＷ１によりスイッチ回路１３はオフ（図６（Ｄ）参照）とし、スイッチ回路１４はオン（図６（Ｅ）参照）とするように制御する。

また、コントローラ１１は、図６（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、期間ＴＢでは切替制御信号ＳＷ１及びＳＷ２によりスイッチ回路１３はオン、スイッチ回路１４をオフに、それぞれ制御する。

そして、この実施形態では、コントローラ１１は、期間ＴＡ、期間ＴＢのそれぞれにおいては、信号生成回路１２において、発振回路からの交流信号に、中心電極５のみからの信号Ｓｃの送信期間と、中心電極５と周辺電極６とによる送信期間とを互いに識別するための識別情報を付加する制御を行う。さらに、この実施形態では、期間ＴＡにおいては、筆圧検出モジュール４を構成する可変容量コンデンサ４Ｃの静電容量に基づいて芯体を構成する中心電極５に印加される筆圧を検出して、その検出した筆圧の情報（筆圧データ）を発振回路からの交流信号に付加するように信号生成回路１２を制御する。したがって、この第１の実施形態においては、期間ＴＡは他の期間ＴＢよりも期間長が長いものとされる。

このときの期間ＴＡ、ＴＢにおけるコントローラ１１における処理動作を、図５及び図６のタイミングチャートを参照しながら説明する。

すなわち、期間ＴＡにおいては、図５（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、コントローラ１１は、まずスイッチ回路１３をオフにし、スイッチ回路１４をオンとして、中心電極５のみを選択する状態にする。そして、この選択状態において、コントローラ１１は、図５（Ｃ）に示すように、制御信号ＣＴを、一定期間ハイレベルを維持する状態とし、信号生成回路１２を構成する発振回路からの交流信号を一定期間連続して出力するように制御する。これにより、この期間ＴＡでは、中心電極５は、周波数ｆ１の交流信号が一定期間連続するバースト信号が送出される状態になる（図５（Ｅ）のバースト信号送信期間（Ａ）参照）。

この期間ＴＡにおけるバースト信号送信期間（Ａ）中に、コントローラ１１は、図３に示す可変容量コンデンサ４Ｃが接続されている端子Ｐｃを制御して、筆圧検出モジュール４を構成する当該可変容量コンデンサ４Ｃに加えられた筆圧を求める。すなわち、コントローラ１１は、端子Ｐｃをハイレベルとすることで可変容量コンデンサ４Ｃを充電する。次いで、コントローラ１１は、端子Ｐｃを入力状態に切り替える。このとき、可変容量コンデンサ４Ｃに蓄えられた電荷はこれと並列に接続された抵抗Ｒによって放電され、可変容量コンデンサ４Ｃの電圧Ｅｃ（図５（Ｄ）参照）は徐々に低下する。コントローラ１１は、端子Ｐｃを入力状態に切り替えてから、可変容量コンデンサ４Ｃの電圧Ｅｃが、予め定めた閾値電圧以下に低下するまでの時間Ｔｐを求める。この時間Ｔｐは、求める筆圧に相当するものであり、コントローラ１１は、この時間Ｔｐから、筆圧を複数ビット、例えば１０ビットの値として求める。

そして、コントローラ１１は、期間ＴＡにおいては、バースト信号送信期間（Ａ）を終了すると、制御信号ＣＴ（図５（Ｃ）参照）を、所定の周期Ｔｄでハイレベルまたはロウレベルとして、信号生成回路１２を制御することにより、発振回路からの交流信号についてＡＳＫ変調を行う。このとき、コントローラ１１は、初回は制御信号ＣＴをハイレベルとして所定の時間、信号を送出する（図５（Ｅ）のスタート信号参照）。このスタート信号は、以降のデータ送出タイミングを位置検出装置２０１側で正確に判定することができるようにするための同期信号の役割を果たす。すなわち、位置検出装置２０１が受信した位置指示器１００からのスタート信号の信号送出タイミングに位置検出装置２０１でのＡＳＫ復調などの信号処理を同期させるために設けられている。位置検出装置２０１では、このスタート信号を利用して、位置指示器１００から受信した信号のＡＳＫ復調などの信号処理を同期させることができる。

なお、バースト信号送信期間（Ａ）及び後述するバースト信号送信期間（Ｂ）におけるバースト信号を、位置指示器１００から送出させる信号の送出タイミング、すなわち同期信号として利用して位置検出装置２０１での信号処理を同期させることもできる。

このスタート信号に続く２Ｔｄの期間は、位置指示器１００から信号Ｓｃを送出する電極を識別するための識別情報の送出区間である。すなわち、この期間ＴＡは、中心電極５のみから信号Ｓｃを送出する送出区間であるので、コントローラ１１は、この期間ＴＡにおける識別情報の送出区間には、この例では、図５（Ｅ）に示すように、中心電極５に対して２ビットの識別情報として、符号“００”を付与するように制御信号ＣＴを制御する。

中心電極５の識別情報に続いて、コントローラ１１は、前述した動作により求めた例えば１０ビットの筆圧データを順次送信する。即ち、コントローラ１１は、送信データが“０”のときは制御信号ＣＴ（図５（Ｃ）参照）をロウレベルとして信号生成回路１２を構成する発振回路からの交流信号の発生を停止し、送信データが“１”のときは制御信号ＣＴ（図５（Ｃ）参照）をハイレベルとして信号生成回路１２の発振回路から交流信号を発生させるように制御することでＡＳＫ変調を行う（図５（Ｅ）の筆圧データ送信期間参照）。図５（Ｃ）では、送信する筆圧が“０１０１１１０１０１”であることを例示している。

１０ビットの筆圧データの送信を終了すると、コントローラ１１は、中心電極５のみに信号Ｓｃを送出する期間ＴＡを終了して、中心電極５と周辺電極６の両方に信号Ｓｃを供給する期間ＴＢに切り替えるために、スイッチ回路１３をオン、スイッチ回路１４をオフにするように切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２により切替制御する（図６（Ｄ）、（Ｅ）参照）。

そして、この中心電極５と周辺電極６の両方に信号Ｓｃを供給する期間ＴＢになると、コントローラ１１は、期間ＴＡと同様にして、図５（Ｃ）に示すように、制御信号ＣＴを、一定期間ハイレベルを維持するように制御し、信号生成回路１２の発振回路からの交流信号を一定期間連続して、信号Ｓｃとして出力するようにする。これにより、中心電極５と周辺電極６は、一定期間連続してバースト信号を送出する状態になる（図５（Ｅ）のバースト信号送信期間（Ｂ）参照）。

期間ＴＢは、中心電極５のみならず、周辺電極６からも信号Ｓｃを送出する送出区間であるので、このバースト信号送信期間（Ｂ）を終了すると、コントローラ１１は、制御信号ＣＴ（図５（Ｃ）参照）をハイレベルとしてスタート信号を送出した後、中心電極５と周辺電極６とから信号Ｓｃが送出されることを示す、２ビットの識別情報を付与する。この例では“１０”を付与するように、制御信号ＣＴを制御する。前述したように、期間ＴＢでは、筆圧検出動作は行わず、筆圧データの送信もしない。なお、中心電極５と周辺電極６の両方に信号Ｓｃを供給する期間ＴＢにおいても、筆圧検出動作を行なって、筆圧データの送信をするようにしても勿論よい。

期間ＴＢにおいて、識別情報の送出を終了すると、コントローラ１１は、期間ＴＢを終了して送信区間ＴＡに戻す切替制御を行うために、切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２によって
スイッチ回路１３はオフ、スイッチ回路１４はオンにする。

以下同様にして、ステップＳ１０６の位置指示モードにおいては、コントローラ１１は、期間ＴＡ、期間ＴＢを順次に巡回的に切り替える制御を行う。

このステップＳ１０６の次には、コントローラ１１は、無線通信モジュール２２を通じて無線通信が可能であるか否か判別し（ステップＳ１０７）、無線通信が可能であれば、無線通信モジュール２２で受信する位置検出装置２０１からの信号を監視して、位置検出装置２０１からホバーモードの設定指示（ホバーモードへの変更指示）の信号を受信したか否か判別する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８で、ホバーモードの指示を受信していないと判別したときには、コントローラ１１は、処理をステップＳ１０６に戻して、このステップＳ１０６の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ１０８で、ホバーモードの指示を受信したと判別したときには、コントローラ１１は、処理をステップＳ１０４に戻し、ホバーモードにおける処理を実行するようにし、その後、上述したステップＳ１０４以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ１０７で、無線通信モジュール２２を通じて無線通信が可能ではないと判別したときには、コントローラ１１は、処理をステップＳ１０３に進め、このステップＳ１０３以降の処理を実行する。

＜位置検出装置２０１の構成例＞
次に、以上説明した位置指示器１００と共に使用される、この第１の実施形態の位置検出装置２０１の構成例について説明する。

図７は、この実施形態の位置検出装置２０１の概略構成例を説明するための図である。この例の位置検出装置２０１は、静電容量方式の位置検出装置の構成であり、いわゆるクロスポイント（相互容量）構成のセンサを備えており、指などの静電タッチ、特にマルチタッチを検出する場合は、第１の方向に配置された導体に送信信号を供給すると共に、第１の方向とは異なる第２の方向に配置された導体から信号を受信するように構成されている。また、指示体が、上述した位置指示器１００のような、位置指示信号を送出のための電気回路と、この電気回路を駆動する駆動電源を備えたアクティブ静電ペンの場合には、第１の方向及び第２の方向に配置されたそれぞれの導体から信号を受信する構成となる。なお、クロスポイント型静電容量方式の位置検出装置の原理等については、この出願の出願人に係る出願の公開公報である特開２０１１−３０３５号公報、特開２０１１−３０３６号公報、特開２０１２−１２３５９９号公報等に詳しく説明されている。

この実施形態の位置検出装置２０１は、図７に示すように、タッチパネル（位置検出センサ）を構成するセンサ３００と、制御装置部４００とで構成されている。

センサ３００は、この例では、下層側から順に、Ｙ導体群３０２、絶縁層、Ｘ導体群３０１を積層して形成されたもので、Ｘ導体群３０１とＹ導体群３０２とが互いに直交する方向に交差したグリッド構成を備える。Ｙ導体群３０２は、図７及び後述する図９に示すように、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数のＹ導体３０２Ｙ１、３０２Ｙ２、…、３０２Ｙｎ（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列配置したものである。また、Ｘ導体群３０１は、Ｙ導体３０２Ｙ１、３０２Ｙ２、…、３０２Ｙｎに対して交差、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数のＸ導体３０１Ｘ１、３０１Ｘ２、…、３０１Ｘｍ（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列配置したものである。

この実施形態のセンサ３００では、Ｘ導体群３０１を構成する複数のＸ導体３０１Ｘ１、３０１Ｘ２、…、３０１Ｘｍが第１の導体であり、Ｙ導体群３０２を構成する複数のＹ導体３０２Ｙ１、３０２Ｙ２、…、３０２Ｙｎが第２の導体である。このように、位置検出装置２０１では、Ｘ導体とＹ導体を交差させて形成したセンサパターンを用いて、指ｆｇやアクティブ静電ペンを構成する位置指示器１００などの指示体が指示する位置を検出する構成を備えている。

そして、この実施形態の位置検出装置２０１は、例えばスマートフォンと呼ばれる携帯機器などの電子機器に搭載されて使用される。このため、センサ３００は、電子機器が備える表示画面の大きさに対応したサイズを有している。画面サイズが例えば４インチ前後の大きさの指示入力面（センサ面）３００Ｓは、光透過性を有する、Ｘ導体群３０１とＹ導体群３０２とによって形成されている。

なお、Ｘ導体群３０１とＹ導体群３０２は、センサ基板の同一面側にそれぞれが配置される構成であってもよいし、センサ基板の一面側にＸ導体群３０１を配置し、他面側にＹ導体群３０２を配置する構成でもよい。

制御装置部４００は、センサ３００との入出力インターフェースとなるマルチプレクサ４０１と、指タッチ／ペン検出回路４０２と、制御回路４０３とからなる。

制御回路４０３は、位置検出装置２０１の全体の動作を制御するためのもので、この例では、ＭＰＵ（microprocessor unit）で構成されている。この実施形態の位置検出装置２０１は、指タッチの検出と、位置指示器１００などによるペンタッチの検出とを時分割で行うように制御する。すなわち、この実施形態の位置検出装置２０１では、図８に示すように、ペンタッチの検出を実行するペン検出期間ＰＰと、指タッチの検出を実行する指タッチ検出期間ＰＦとを交互に時分割で実行するようにしている。

制御回路４０３は、マルチプレクサ４０１及び指タッチ／ペン検出回路４０２を、指タッチ検出期間ＰＦとペン検出期間ＰＰとで切替制御する。

制御装置部４００は、指タッチ検出期間では、Ｘ導体とＹ導体を交差させて形成したグリッド構成のセンサ３００のセンサパターンのそれぞれの交点における静電容量が、指がタッチされた位置で変化するので、その静電容量の変化を検出することにより指タッチの位置を検出するようにする。

また、制御装置部４００は、ペン検出期間ＰＰでは、位置指示器１００から送出された信号Ｓｃをセンサ３００で検出する。そして、制御装置部４００は、この位置指示器１００からの信号Ｓｃの受信情報に基づいて、位置指示器１００がセンサ３００のセンサ面３００Ｓからある程度以上離れた距離、例えば１ｃｍ以上離れた距離にあるホバー状態にあるか、センサ３００のセンサ面３００Ｓに対して１ｃｍ以内の距離に近接した状態にあるかを判定し、その判定結果に基づいて、位置指示器１００に対するモード指示信号を生成して、無線通信回路を通じて、位置指示器１００に送信する。

そして、位置指示器１００がセンサ３００のセンサ面３００Ｓに対して例えば１ｃｍ以内の距離に近接した状態にあるときは、位置検出装置２０１では、この位置指示器１００からの信号Ｓｃを、センサ３００のＸ導体群３０１（第１の導体：Ｘ導体）のみならず、Ｙ導体群３０２（第２の導体：Ｙ導体）でも受信する。そして、制御装置部４００は、第１の導体及び第２の導体を構成するそれぞれの導体について、位置指示器１００から送出された信号Ｓｃのレベルを測定して、受信信号が高レベルとなっている第１の導体及び第２の導体のそれぞれを特定することで位置指示器１００によるセンサ３００上での指示を検出するようにする。

また、センサ３００のセンサ面３００Ｓに当接した状態にあるときには、位置検出装置２０１では、位置指示器１００によるセンサ３００上での指示位置を検出するとともに、位置指示器１００の中心電極５に印加された筆圧に対応したデータを受信して当該筆圧を検知すると共に、センサ３００のセンサ面３００Ｓに対する位置指示器１００の傾き角を検出するようにする。

＜位置検出装置２０１の制御装置部４００の構成例＞
図９は、位置検出装置２０１の制御装置部４００の構成図の一例を示したもので、主としてペン検出回路４０２Ｐの部分を中心として抽出した構成例を示したものである。したがって、この図９の構成例の回路は、ペン検出期間ＰＰにおいて動作するものである。このペン検出回路４０２Ｐは、信号処理装置の第１の実施形態を構成する。

この例のペン検出回路４０２Ｐは、図９に示すように、センサ３００に対して設けられる導体選択回路４１１と、増幅回路４１２と、バンドパスフィルタ回路４１３と、検波回路４１４と、サンプルホールド回路４１５と、アナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路という）４１６とを備えると共に、前述した制御回路４０３を備える。

さらに、ペン検出回路４０２Ｐには、無線通信回路を構成する無線通信モジュール４１７が、制御回路４０３に接続されている。この無線通信モジュール４１７は、位置指示器１００の無線通信モジュール２２と無線通信を行うためのもので、この実施形態では、ブルートゥース（登録商標）規格の近距離無線通信が用いられている。

導体選択回路４１１は、前述したマルチプレクサ４０１の一部を構成する。増幅回路４１２と、バンドパスフィルタ回路４１３と、検波回路４１４と、サンプルホールド回路４１５と、ＡＤ変換回路４１６とは、前述した指タッチ／ペン検出回路４０２の内のペン検出回路の部分を構成する。

導体選択回路４１１は、制御回路４０３からの制御信号ＣＭに基づいて、第１の導体３０１Ｘ１〜３０１Ｘｍおよび第２の導体３０２Ｙ１〜３０２Ｙｎの中からそれぞれ１本の導体を選択する。導体選択回路４１１により選択された導体は増幅回路４１２に選択的に接続され、位置指示器１００からの信号が増幅回路４１２により増幅される。この増幅回路４１２の出力はバンドパスフィルタ回路４１３に供給されて、位置指示器１００から送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。

バンドパスフィルタ回路４１３の出力信号は検波回路４１４によって検波される。この検波回路４１４の出力信号はサンプルホールド回路４１５に供給されて、制御回路４０３からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路４１６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路４１６からのデジタルデータは制御回路４０３によって読み取られて、制御回路４０３の内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、処理される。

すなわち、制御回路４０３は、サンプルホールド回路４１５、ＡＤ変換回路４１６、および導体選択回路４１１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路４０３は、ＡＤ変換回路４１６からのデジタルデータから、位置指示器１００のホバー状態の検出、位置指示器１００がセンサ３００上で指示する位置座標の検出、位置指示器１００のセンサ３００のセンサ面３００Ｓに対する傾き角の検出のための信号処理を行う。

次に、制御回路４０３における位置指示器１００のホバー状態の検出処理について説明する。

前述したように、位置指示器１００は、ホバー状態においては、相対的に大きな信号レベルの信号Ｓｃを間欠的に、中心電極５及び周辺電極６の両方から送出するようにする。そして、位置検出装置２０１では、このホバー状態の検出処理においては、センサ３００で位置指示器１００から送出される信号を受信し、制御回路４０３が、当該センサ面３００Ｓにおける位置指示器１００の中心電極５及び周辺電極６からの信号の受信状態を判定することで、位置指示器１００が、センサ面３００Ｓに近接する所定の距離（高さ）以内のホバー位置に在るか否かを判定する。この例では、前述したように、近接する所定の距離以内とは、センサ面３００Ｓと位置指示器１００の中心電極５の先端５ａとの距離が、例えば１ｃｍ以内とされる。

制御回路４０３は、この実施形態では、ホバー状態の検出処理のために、ソフトウエアプログラムによるソフトウエア処理機能として、図９に示すように、オブジェクト領域検出回路４０３１と、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２と、判定結果指示回路４０３３とを備える。

ここで、オブジェクト領域とは、中心電極５及び周辺電極６のそれぞれから送出される信号によってセンサ３００上で形成される感応領域である。以下の説明においては、説明の簡単のため、中心電極５及び周辺電極６のそれぞれから送出される信号によってセンサ３００上で形成されるオブジェクト領域のそれぞれを、中心電極５のオブジェクト領域及び周辺電極６のオブジェクト領域と呼ぶことにする。

図１０は、位置指示器１００の芯体を構成する中心電極５の先端５ａのセンサ面３００Ｓからの距離の違いに応じたセンサ上のオブジェクト領域の出現状態の変化を説明するための図であり、便宜上、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して直立した状態となっている場合である。この図１０の左側には、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａの、センサ面３００Ｓからの距離（高さ）を示し、中央には、その時のセンサ面３００Ｓ上に形成されるオブジェクト領域の出現状態を示し、右側には、そのときに制御回路４０３で検出されるセンサ３００の導体からの信号レベルを示している。なお、図１０では、信号レベルは、センサ面３００Ｓの特定のＹ座標位置ＹｉにおけるＸ座標方向の変化を示している。

図１０（Ａ）は、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａが、センサ面３００Ｓよりも比較的遠く離れた高さｈ１の位置にある状態（第３のホバー状態）、例えば５ｃｍ以上離れた状態を示しており、センサ面３００Ｓ上には、中心電極５及び周辺電極６のそれぞれのオブジェクト領域が互いに分離されずに全体として一塊となったようなオブジェクト領域ＯＢ１が形成される。そして、この時に制御回路４０３で検出されるセンサ３００の導体からの信号レベルは、全体として低い状態となる。

図１０（Ｂ）は、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａのセンサ面３００Ｓからの高さが、前記高さｈ１よりは小さいが近接状態の高さｈ３（例えば２ｃｍ）よりも大きい高さｈ２の位置にある状態（第２のホバー状態）を示している。この時にも、センサ面３００Ｓ上には、中心電極５のオブジェクト領域と周辺電極６のオブジェクト領域とが互いに明確に分離されることなく全体として一塊となっているオブジェクト領域ＯＢ２が形成される。ただし、このときには、制御回路４０３で検出されるセンサ３００の導体からの信号レベルにより、中心電極５と周辺電極６とが互いに識別可能となるような場合もある。

図１０（Ｃ）は、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａのセンサ面３００Ｓからの高さが、前記高さｈ２よりは小さい近接状態の高さｈ３（例えば１ｃｍ）以内の位置にある状態（第１のホバー状態）場合を示している。この時には、センサ面３００Ｓ上には、中心電極５のオブジェクト領域ＯＢａと、周辺電極６のオブジェクト領域ＯＢｂとが、互いに分離されて得られる。そして、この時に制御回路４０３で検出されるセンサ３００の導体からの信号レベルは、各オブジェクト領域ＯＢａ、ＯＢｂのそれぞれに応じたものとなる。

なお、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して直立ではなく、所定の角度、傾いているときには、周辺電極６に対応して形成されるオブジェクト領域ＯＢｂの一部は、中心電極５のオブジェクト領域ＯＢａと重なる場合があるが、少なくとも傾いた方向においては、周辺電極６のオブジェクト領域ＯＢｂは、中心電極５のオブジェクト領域ＯＢａとは重ならずに、互いに分離した状態となる（図１１（Ｄ）参照）。

この実施形態では、制御回路４０３は、この図１０（Ｃ）に示したように、中心電極５に対応するオブジェクト領域ＯＢａが、周辺電極６のオブジェクト領域ＯＢｂの少なくとも一部と重ならずに、互いに分離した状態となった時に、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに近接した状態となったと判定するようにする。

なお、制御回路４０３は、中心電極５のオブジェクト領域ＯＢａが、周辺電極６のオブジェクト領域ＯＢｂの少なくとも一部と重ならずに、互いに分離した状態となったことのみに基づいて、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに近接した状態となったと判定するのではなく、中心電極のオブジェクト領域ＯＢａで得られる信号レベルが所定の閾値レベルＬｔｈ以上となったことを併せて検出したときに、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに近接した状態となったと判定するようにしてもよい。その場合には、閾値レベルＬｔｈを変化させることにより、近接状態として検出する位置指示器１００の中心電極５の先端５ａの高さｈ３の設定を変えることができる。

制御回路４０３では、オブジェクト領域検出回路４０３１で、位置指示器１００から送出される信号によって形成されるオブジェクト領域の検出を行う。そして、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２において、検出されたオブジェクト領域の出現状態が、図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれの状態にあるかをチェックし、検出されたオブジェクト領域が、図１０（Ｃ）の出現状態になっているかどうかを判定する。そして、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２は、その判定結果を、判定結果指示回路４０３３に渡す。判定結果指示回路４０３３は、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２から受け取った判定結果に応じて、ホバーモードあるいは位置指示モードのいずれかの指示情報を、無線通信モジュール４１７を通じて位置指示器１００に送信する。

なお、前述したように、判定結果指示回路４０３３では、位置指示器１００に対して位置指示モードの指示をしていた状態から、位置指示器１００がホバーモードの指示を送信する状態になったと判定したとしても、即座にはホバーモードの指示を位置指示器１００に対して送信せず、位置指示モードの指示をしていた状態から、ホバーモードの指示を送信する状態になったと判定する状態が所定時間以上、例えば５秒以上連続したと判別したときに、位置指示器１００に対してホバーモードの指示を送信するようにする。

次に、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐにおける、位置指示器１００の指示位置及び傾き角を検出するときの動作について以下に説明する。

制御回路４０３は、この実施形態では、ソフトウエアプログラムによるソフトウエア処理機能として、図９に示すように、指示位置検出回路４０３４と、傾き角検出回路４０３５とを備える。指示位置検出回路４０３４と、傾き角検出回路４０３５は、位置指示器１００に位置指示モードを指示した状態、つまり、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して高さｈ３以内に近接した第１のホバー状態が検出された場合において動作するように制御される。

このとき、位置指示器１００は、前述したように、位置検出装置２０１からの位置指示モードの設定指示に応じて、期間ＴＡでは中心電極５からのみ信号Ｓｃを送出し、期間ＴＢでは中心電極５及び周辺電極６の両方から信号Ｓｃを送出する。そして、位置検出装置２０１のセンサ面３００Ｓにおいては、図１０（Ｃ）に示したように、中心電極５及び周辺電極６によって形成されるオブジェクト領域ＯＢａ及びＯＢｂが互いに分離して検出可能な状態となっている。

そして、位置指示モードにおいては、位置指示器１００からの信号Ｓｃには、当該信号Ｓｃを供給する電極を識別する識別情報が含まれているので、ペン検出回路４０２Ｐの制御回路４０３では、その識別情報を検出することで、各オブジェクト領域ＯＢａ，ＯＢｂからの受信信号をそれぞれ識別して取得することができる。すなわち、位置指示器１００からは、図５に示した期間ＴＡにおいては、中心電極５からのみ図５（Ｅ）に示したような信号Ｓｃ（識別情報“００”）が送出されて、オブジェクト領域ＯＢａのみがセンサ３００で検出される。また、期間ＴＢにおいては、中心電極５と周辺電極６との両方から図５（Ｅ）に示したような信号Ｓｃ（識別情報“１０”）が送出されて、センサ３００では、オブジェクト領域ＯＢａに加えて、オブジェクト領域ＯＢｂが検出される。

制御回路４０３の指示位置検出回路４０３４では、中心電極５のオブジェクト領域ＯＢａの重心位置を、位置指示器１００によるセンサ３００上の指示位置として検出する。ここで、オブジェクト領域ＯＢａの重心位置とは、オブジェクト領域ＯＢａ内のセンサ３００上の複数の導体に得られる信号レベルを用いて算出される位置である。

すなわち、図１１（Ａ）に示すように、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに垂直となっているときには、図１１（Ｂ）に示すように、オブジェクト領域ＯＢａは真円形状となって、位置指示器１００の芯体を構成する中心電極５による指示位置Ｐｔは、オブジェクト領域ＯＢａの中心位置に一致する。これに対して、図１１（Ｃ）に示すように、位置指示器１００が傾いている場合には、センサ面３００Ｓ上のオブジェクト領域ＯＢａは、図１１（Ｄ）に示すように楕円となり、しかも、位置指示器１００による指示位置Ｐｔは、オブジェクト領域ＯＢａの中心位置からずれた状態となる。

しかし、オブジェクト領域ＯＢａ内に含まれるセンサ３００上の導体に得られる信号のレベルは、中心電極５の先端５ａの指示位置に応じた信号レベルとなっており、位置指示器１００により指示された位置として、ほぼ正しく得られる。

次に、この実施形態では、制御回路４０３の傾き角検出回路４０３５は、この例では、位置指示器１００の中心電極５に対応するオブジェクトＯＢａと、周辺電極６に対応するオブジェクト領域ＯＢｂの形状及び両者の関係から、位置指示器１００の傾き角を求める。すなわち、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して垂直となっているときには、オブジェクト領域ＯＢａは真円であり、また、オブジェクト領域ＯＢｂはオブジェクトＯＢａと中心位置が一致するドーナツ形状となる。

一方、位置指示器１００が図１１（Ｃ）に示すように傾くと、図１１（Ｄ）に示すように、オブジェクト領域ＯＢａは傾いている方向を長軸とし、その傾きに応じた長径の長さとなる楕円形状となると共に、オブジェクト領域ＯＢｂも、傾いている方向に、延伸したドーナツ形状となる。よって、これらオブジェクト領域ＯＢａ及びオブジェクト領域ＯＢｂの形状及び両者の関係から、位置指示器１００の傾きを検出することができる。

次に、以上のように構成される制御回路４０３における、位置指示器１００の傾きを検出する処理の流れの一例を、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。

制御回路４０３は、位置指示器１００からの信号Ｓｃをセンサ３００の導体群を通じて受信して、オブジェクト領域検出回路４０３１の機能によりオブジェクト領域の検出処理を実行する(ステップＳ２０１)。

ステップＳ２０１で、オブジェクト領域の検出処理を終了したら、制御回路４０３は、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２の機能により、オブジェクト領域のセンサ面３００Ｓ上における出現状態をチェックし、オブジェクト領域が互いに分離して検出することできる状態であるか否かを判定する。オブジェクト領域が互いに分離して検出することができる状態であれば、それぞれのオブジェクト領域について、中心電極５、周辺電極６のいずれのオブジェクト領域であるかの領域属性を判定する(ステップＳ２０２)。

そして、制御回路４０３は、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２の機能により、中心電極５のオブジェクト領域が、周辺電極６のオブジェクト領域と分離して識別可能であるか否かを判別する(ステップＳ２０３)。

ステップＳ２０３で、中心電極５によって形成されるオブジェクト領域が、周辺電極６によって形成されるオブジェクト領域と分離して識別することできないと判別したときには、制御回路４０３は、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２の機能により、前に位置指示モードの指示を位置指示器１００に送信していた状態から、所定時間、例えば５秒が経過したか否か判別する(ステップＳ２０４)。

このステップＳ２０４で、前に位置指示モードの指示を送出していた状態から所定時間以上経過していると判別したときには、制御回路４０３は、判定結果指示回路４０３３の機能により、無線通信モジュール４１７を通じて、ホバーモードの設定指示を、無線信号により位置指示器１００に送信する(ステップＳ２０５)。制御回路４０３は、このステップＳ２０５の次には、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ２０３で、中心電極５によって形成されるオブジェクト領域が、周辺電極６によって形成されるオブジェクト領域と分離して識別可能であると判別したときには、制御回路４０３は、判定結果指示回路４０３３の機能により、無線通信モジュール４１７を通じて、位置指示モードの設定指示を、無線信号により位置指示器１００に送信する(ステップＳ２０６)。ステップＳ２０４で、前に位置指示モードの指示を送出していた状態から所定時間以上経過していないと判別したときにも、制御回路４０３は、このステップＳ２０６に進んで、無線通信モジュール４１７を通じて、位置指示モードの指示を、無線信号により位置指示器１００に送信する。

ステップＳ２０６により位置指示モードの設定指示を位置指示器１００に送信した後には、制御回路４０３は、指示位置検出回路４０３４の機能により、前述したようにして、位置指示器により指示されたセンサ３００上の位置を検出する（ステップＳ２０７）。

次に、制御回路４０３は、位置検出装置２０１、あるいは位置検出装置２０１が接続されている電子機器が位置指示器１００の傾き角の検出を要求しているか否かを判別し(ステップＳ２０８)、傾き角の検出が要求されていないときには、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ２０８で、位置指示器１００の傾き角の検出が要求されていると判別したときには、制御回路４０３は、傾き角検出回路４０３５の機能により、位置指示器１００の傾き角を検出する(ステップＳ２０９)。その後、制御回路４０３は、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

なお、位置指示器１００は、図９に示す位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐから無線通信モジュール４１７を介して位置指示モード及びホバーモードの設定指示のいずれも受信しないときには、自身をホバーモードの状態に設定する。

［第１の実施形態の効果］
上述した第１の実施形態の位置指示器１００においては、ホバーモード時には、中心電極５及び周辺電極６に供給される交流信号の信号レベルは、位置指示モードの時よりも大きな信号レベルが設定されるために、位置検出装置２０１での位置指示器１００のホバー状態を感度良く検出できる。そして、交流信号の信号レベルを大きくしても、交流信号は位置指示器１００から間欠的に送出されるため、消費電力を抑えることができる。
また、中心電極５及び周辺電極６の両方から交流信号を送出することで、位置検出装置２０１のセンサ３００に効率良く信号を送出することができ、位置検出装置２０１での位置指示器１００のホバー状態の検出感度が向上する。

そして、位置検出装置２０１では、位置指示器１００から受信した信号に基づいて、位置検出装置２０１のセンサ３００のセンサ面３００Ｓ上で位置指示器１００が所定のホバー状態にあるか否かを識別し、位置指示器１００が位置検出装置２０１のセンサ３００のセンサ面３００Ｓに対して十分に近接したホバー状態にある場合、位置指示器１００に位置指示モードの設定指示を送信するようにしているので、位置検出装置２０１では、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに当接していないホバー状態のときから、指示位置の検出ができるようになると共に、必要に応じて、位置指示器１００の傾き角を検出することができるようになる。

［第１の実施形態の変形例］
なお、上述の実施形態では、ホバーモードにおいては、位置指示器１００は、中心電極５と周辺電極６との両方から信号Ｓｃを送出するようにしたが、周辺電極６のみから信号Ｓｃを送出するように構成してもよい。

また、上述の第１の実施形態では、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐから、無線通信モジュール４１７を通じてホバーモードの設定指示と、位置指示モードの設定指示の両方を位置指示器１００に送信するようにしたが、ホバーモードの設定指示は送出せずに、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して所定の距離（高さ)まで近接したことが検出されたことに対応して、位置指示器１００を位置指示モードに設定する信号をセンサ３００を通じて位置指示器１００に繰り返し指示し、位置指示器１００では位置指示モードを設定する信号がセンサ３００を通じて所定時間例えば５秒継続して受信できないときには位置指示器１００自らが位置指示モードを解除するように構成してもよい。更には、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して所定の距離（高さ)まで近接したことが所定時間検出されなかったことに対応して、位置指示器１００をホバーモードに設定する指示を、無線通信モジュール４１７を通じて、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐから位置指示器１００に送信してもよい。このように構成すれば、ホバーモードと位置指示モードにおける一方のモードのみを設定する指示を行うことで、モードの切替制御を行うことができる。

なお、上述の実施形態では、位置指示モード時には、信号生成回路１２で生成された信号Ｓｃが中心電極５に供給されるときと、中心電極５及び周辺電極６とに供給されるときとを識別するために識別情報を信号Ｓｃに含めるようにして位置指示器１００から送出するようにした。しかし、両者を識別する方法としては、識別情報を信号Ｓｃに含める方法に限られるものではない。

例えば上述の実施形態では、中心電極５にのみ供給する信号Ｓｃには、筆圧データを含め、中心電極５と周辺電極６とに供給する信号Ｓｃには、筆圧データを含めてはいない。したがって、位置検出装置２０１では、筆圧データが含められている信号Ｓｃを受信しているときには、位置指示器１００では中心電極５のみから信号Ｓｃが送出されていることを識別することができ、その次の期間は、中心電極５と周辺電極６から信号Ｓｃが送出されることが識別可能となる。

また、同様の考えから、中心電極５にのみ信号Ｓｃが送出される期間ＴＡの期間長と、中心電極５と周辺電極６とから信号Ｓｃが送出される期間ＴＢの期間長との違いから、位置指示器１００で中心電極５のみが選択され、また、中心電極５と周辺電極６とが共に選択されていることを識別するようにすることもできる。

また、例えば中心電極５のみから信号Ｓｃが送出される期間ＴＡの後にのみ、所定長の信号休止期間を設けたり、休止期間の代わりに、他と区別可能の所定の信号を挿入したりして、中心電極５のみから信号Ｓｃが送出される期間ＴＡと、中心電極５と周辺電極６とから信号Ｓｃが送出される期間を識別することができるようにしてもよい。

また、複数の周波数の信号が生成できるように信号生成回路１２に設けられた発振回路を構成し、ホバーモードにおいては、その一方の周波数の信号を中心電極５と周辺電極６とに供給するようにし、位置指示モードにおいては、中心電極５と周辺電極６とに互いに異なる周波数の信号を供給するようにすることで、位置検出装置で、中心電極５と周辺電極６とを識別することができるようにしてもよい。

また、上述の実施形態におけるそれぞれのホバー状態の検出処理において、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２は、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａが、位置検出装置２０１のセンサ面に近接する状態を、中心電極５が、周辺電極６と識別可能となったか否かにより判定するようにした。しかし、この方法に限らず、オブジェクト領域出現状態判定回路４０３２は、中心電極５のオブジェクト領域の大きさ及び／または周辺電極６のオブジェクト領域の大きさが、所定の大きさか否かに基づいて、位置指示器１００の中心電極５の先端５ａの、位置検出装置２０１のセンサ面への近接状態を判定するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、位置指示モードにおいては、位置指示器１００の傾き角を求めるために、期間ＴＢを設けるようにしたが、傾き角を検出する必要がない場合には、期間ＴＡのみを実行するようにしてもよい。

更には、第１の実施形態では、位置指示器１００は、ホバーモードと位置指示モードとの切り替えを位置検出装置から無線通信モジュールを通じて受信した信号に基づいて行うようにした。しかし、位置指示器におけるホバーモードと位置指示モードとのモード切り替えは、位置検出装置から無線通信モジュールを通じて受信した信号に基づいて行うのではなく、位置指示器自身のみで行うように構成することもできる。

すなわち、上述の第１の実施形態では、位置指示器１００がセンサ面３００Ｓに対して所定の距離（高さ)まで近接したか否かの判別を、位置指示器１００から送出される信号によって形成されるオブジェクト領域の出現状態の検出に基づいて行い、この検出結果に基づいてホバーモードと位置指示モードとの間のモード切替を行っている。これに対し、位置指示器１００が備える圧力検出手段としての筆圧検出モジュール４での筆圧検出結果を用いることで、位置検出装置からの信号によらずに、位置指示器自身で、ホバーモードと位置指示モードとの切り替えを行うことができる。具体的には、ホバーモードに設定されている位置指示器１００が、位置指示器１００の芯体である中心電極５が位置検出装置２０１のセンサ面に接触して、所定の圧力（ゼロ以上）が中心電極５に印加されたことが筆圧検出モジュール４で検出されたことに対応して、ホバーモードから位置指示モードに切り替えて信号を送出するものである。それ以外の動作については前述した通りである。

このように構成した場合には、筆圧検出モジュール４で検出された筆圧値に基づいて、位置指示器１００の芯体としての中心電極５が位置検出装置２０１のセンサに当接したことを検出してホバーモードから位置指示モードに切り替えるようにするので、使用者による位置指示器１００を用いた位置指示の意思を的確に反映したモードの切替制御を行うことができる。

［第２の実施形態］
上述の第１の実施形態では、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐの判定結果指示回路４０３３からの判定結果であるホバーモードの設定指示及び位置指示モードの設定指示は、無線通信モジュール４１７及び無線通信モジュール２２を通じて位置指示器１００に送信するようにした。しかし、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐからのホバーモードの設定指示及び位置指示モードの設定指示は、位置検出装置２０１のセンサ３００から、位置指示器１００の中心電極５を通じて伝送するようにすることもできる。この第２の実施形態は、その場合の一例である。この第２の実施形態の位置指示器１００Ａの機構的構成は、図２及び図３に示した第１の実施形態の位置指示器１００と同様である。

この第２の実施形態の位置指示器１００Ａの信号処理回路の構成例を図１３に示す。この図１３において、図３に示した上述した第１の実施形態の位置指示器１００の信号処理回路の構成例と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第２の実施形態では、図１３に示すように、切替スイッチ回路１６を設け、その共通接点端子を中心電極５に接続する。そして、この切替スイッチ回路１６の一方の固定接点端子Ｔｃを、信号生成回路１２の出力端に接続し、他方の固定接点端子Ｒを受信アンプ１７を介してコントローラ１１の信号受信端子Ｒｖに接続する。そして、コントローラ１１は、この切替スイッチ回路１６に切替制御信号ＳＷ３を供給する。その他は、図３に示した第１の実施形態の位置指示器１００と同様に構成する。なお、この第２の実施形態では、コントローラ１１は、無線通信モジュール２２を介して、位置指示器１００Ａの識別情報及びサイドスイッチの情報を位置検出装置２０１に送信する。

この第２の実施形態の位置指示器１００Ａでは、コントローラ１１は、ホバーモードにおいては、切替制御信号ＳＷ３を用いて、切替スイッチ回路１６を、図６に示した間欠的なバースト信号の送信期間では、固定接点端子Ｔｃに接続するようにすると共に、この間欠的なバースト信号の送信直後においては、センサ３００からの信号を受信するのに十分な期間だけ、固定接点端子Ｒｃに接続するように切り替え制御する。

また、コントローラ１１は、位置指示モードにおいては、切替制御信号ＳＷ３を用いて、切替スイッチ回路１６を、適宜の間欠的なタイミング、例えば図５（Ｅ）に示したバースト信号送信期間の直後において、センサ３００からの信号を受信するのに十分な期間だけ、固定接点端子Ｒｃに接続するようにすると共に、他の期間は固定接点端子Ｔｃに接続するように切り替え制御する。

一方、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐは、位置指示器１００Ａから受信したバースト信号に基づいて、当該バースト信号の受信が途絶えた時点をスタート時点として、判定結果指示回路４０３３から、ホバーモードの設定指示または位置指示モードの設定指示の情報を、センサ３００を通じて位置指示器１００Ａに送信する。

位置指示器１００Ａのコントローラ１１は、位置検出装置２０１からホバーモードの指示を受信したときと、位置検出装置２０１から何も信号を受信できないときには、位置指示器１００Ａをホバーモードの状態とする。そして、位置検出装置２０１から位置指示モードの指示を受信したときには、位置指示器１００Ａを位置指示モードに切り替えるようにする。

なお、この第２の実施形態の場合に、位置検出装置２０１のペン検出回路４０２Ｐは、ホバーモードの設定指示は送出せずに、位置指示器１００Ａがセンサ面３００Ｓに対して所定の距離まで近接したことが検出されたら、位置指示モードの設定をセンサ３００を通じて位置指示器１００Ａに指示し、位置指示器１００Ａがセンサ面３００Ｓに対して所定の距離まで近接したことが検出されない状態が所定時間例えば５秒以上継続したことが検出されたら、位置指示モード解除指示を位置指示器１００Ａに指示するようにしてもよい。

上述の第２の実施形態においては、位置指示器１００Ａは、第１の実施形態と同様に、ホバーモードと位置指示モードとの切り替えを、位置検出装置２０１からの指示情報により行うようにしたが、前述したように、筆圧検出モジュール４の筆圧値に応じてホバーモードと位置指示モードとの間でのモード切替を行うようにしても勿論良い。

上述の実施形態では、位置指示モードにおいては、信号生成回路１２で生成された信号Ｓｃを中心電極５、周辺電極６を通じて送信するようにした。第３の実施形態の位置指示器１００Ｂでは、位置指示モードでは、位置検出装置２０１からの信号を静電結合により受信し、その受信した信号を信号増強するなどして、位置検出装置２０１に帰還させるようにする。

この第３の実施形態の位置指示器１００Ｂの機構的構成は、図２及び図３に示した第１の実施形態の位置指示器１００と同様である。第３の実施形態の位置指示器１００Ｂは、信号処理回路の構成が、上述の第１〜第２の実施形態とは異なる。図１４に、この第３の実施形態の位置指示器１００Ｂの信号処理回路の構成例を示す。この図１４において、図３に示した信号処理回路の構成例と同一部分については、同一参照符号を付してある。

この第３の実施形態では、信号生成回路１２は、ホバーモードにおいては、図６（Ａ）（Ｂ）に示した第１の信号レベルＧＮ１の間欠的な信号（バースト信号）を、信号Ｓｃとして送出し、中心電極５と周辺電極６の両方から送出するようにする。

そして、この第３の実施形態では、信号生成回路１２は、位置指示モードの期間ＴＡにおいては発振器の発振を停止する。そして、この期間ＴＡでは、周辺電極６で位置検出装置２０１のセンサからの信号を受信し、その受信信号に対して所定の信号処理を施した信号を、中心電極５を通じて、位置検出装置２０１のセンサに帰還させるようにする。ここで、所定の信号処理は、この例では、信号増強処理であり、センサから受信した信号の信号レベルを所定の信号レベルに増幅する処理の他に、センサから受信した信号の波形を変形させる処理、あるいは入力信号の位相を制御する処理も含まれる。

なお、この第３の実施形態では、筆圧検出モジュール４で検出された筆圧値の情報は、無線通信モジュール２２を通じて位置検出装置２０１に、サイドスイッチの情報や位置指示器１００Ｂの識別情報と共に無線送信される。

また、この第３の実施形態では、信号生成回路１２は、位置指示モードの期間ＴＢにおいては、第２の信号レベルＧＮ２の信号を、信号Ｓｃとして送出し、中心電極５と周辺電極６の両方から送出するようにする。なお、この期間ＴＢに送出される信号Ｓｃには、前述の実施形態と同様に識別情報を含む。

以上のようにするために、この第３の実施形態では、図１４に示すように、信号処理回路においては、スイッチ回路１７１，１７２，１７３，１７４と、送信信号処理回路１７５とが設けられる。

そして、スイッチ回路１７１の可動接点端子は中心電極５に接続され、一方の固定接点端子Ｈは信号生成回路１２の出力端に接続され、他方の固定接点端子Ｄはスイッチ回路１７３の可動接点端子に接続される。また、スイッチ回路１７２の可動接点端子は周辺電極６に接続され、一方の固定接点端子Ｈは信号生成回路１２の出力端に接続され、他方の固定接点端子Ｄはスイッチ回路１７４の可動接点端子に接続される。

そして、スイッチ回路１７３及び１７４の一方の固定接点端子ＳＬは、信号生成回路１２の出力端に接続される。また、スイッチ回路１７４の他方の固定接点端子Ｐは送信信号処理回路１７５の入力端に接続され、スイッチ回路１７３の他方の固定接点端子Ｐは送信信号処理回路１７５の出力端に接続される。

そして、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ４により、スイッチ回路１７１及び１７２が、ホバーモードのときには、一方の固定接点端子Ｈ側に、位置指示モードのときには、他方の固定接点端子Ｄに、それぞれ切り替えられる。また、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ５により、スイッチ回路１７３及び１７４が、位置指示モードの期間ＴＡでは他方の固定接点端子Ｐ側に、期間ＴＢでは一方の固定接点端子ＳＬ側に、それぞれ切り替えられる。

以上のように構成されるので、この第３の実施形態の位置指示器１００Ｂにおいては、ホバーモードのときには、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ４によりスイッチ回路１７１及び１７２が固定接点端子Ｈ側に接続されるので、上述の実施形態と同様に、第１の信号レベルＧＮ１の信号が間欠的に、中心電極５及び周辺電極６の両方から送出される。

そして、位置検出装置２０１からの指示情報により、位置指示モードとなると、位置指示器１００Ｂでは、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ４によりスイッチ回路１７１及び１７２が固定接点端子Ｄ側に接続される。そして、この位置指示モードにおいては、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ５により、期間ＴＡでは、スイッチ回路１７３及び１７４が固定接点端子Ｐに接続されるので、周辺電極６で受信された位置検出装置２０１のセンサからの信号が送信信号処理回路１７５に入力されて、前述した所定の信号処理がなされる。そして、送信信号処理回路１７５の処理結果の信号が、中心電極５を通じて位置検出装置２０１のセンサに送信（帰還）される。

また、位置指示モードの期間ＴＢでは、コントローラ１１からの切替制御信号ＳＷ５により、スイッチ回路１７３及び１７４が固定接点端子ＳＬに接続されるので、信号生成回路１２からの第２の信号レベルＧＮ２の信号が、中心電極５及び周辺電極６を通じて送出される。位置検出装置２０１では、この期間ＴＢでの受信信号から、前述と同様にして、位置指示器１００Ｂのセンサ面に対する傾き角を検出することができる。

なお、以上の第３の実施形態の説明では、位置指示モードの期間ＴＡにおいては、位置検出装置２０１のセンサからの信号を周辺電極６で受信し、当該受信信号を送信信号処理回路１７５で処理した後、中心電極５を通じて送出することで、センサに帰還させるようにしたが、位置検出装置２０１のセンサからの信号を中心電極５で受信し、当該受信信号を送信信号処理回路１７５で処理した後、周辺電極６を通じて送出することで、センサに帰還させるようにしてもよい。

また、上述の第３の実施形態においては、位置指示器１００Ｂは、第１の実施形態と同様に、ホバーモードと位置指示モードとの切り替えを、位置検出装置２０１からの指示情報により行うようにしたが、前述したように、筆圧検出モジュール４の筆圧値に応じてホバーモードと位置指示モードとの切り替えを行うようにしても勿論良い。

［その他の実施形態または変形例］
上述の実施形態では、ホバーモードにおいては、中心電極と周辺電極との両方から送出するようにしたが、周辺電極のみから送出するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、ホバーモードと位置指示モードとでは、同じ周波数の信号を送出するようにしたが、周波数が異なる信号を送出するように構成してもよい。また、位置指示モードの期間ＴＡと、期間ＴＢとでも、異なる周波数の信号を送出するように構成してもよい。その場合には、期間ＴＡと期間ＴＢとにおいてそれぞれ含めるようにした２ビットの識別情報は、省略するようにすることができる。

１…ハウジング、２…プリント配線基板、３…バッテリー、４…筆圧検出モジュール、５…中心電極（芯体）、６…周辺電極、１１…コントローラ、１２…信号生成回路、１００，１００Ａ，１００Ｂ…位置指示器、２０１…位置検出装置、４００…制御装置部、４０２Ｐ…ペン検出回路、４０３…制御回路

Claims (21)

1. ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と、前記第１の電極の近傍であって前記ペン形状のハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極と、所定の信号を生成する信号生成回路を備え、前記信号生成回路によって生成された信号を位置検出装置が備えるセンサに送出する位置指示器であって、
   前記信号生成回路は、第１の信号レベルの信号と、前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能であり、
   前記位置指示器が前記センサのセンサ面に近接した近接状態に対応して前記第２の信号レベルの信号を供給し、前記センサ面と前記位置指示器との距離が前記近接状態にある距離よりも大きい距離とされたホバー状態に対応して前記第１の信号レベルの信号を供給する信号供給制御回路を備えており、
   前記信号供給制御回路は、前記第２の信号レベルの信号が前記第１の電極へ供給されるように信号供給が制御された前記近接状態から前記ホバー状態への変更に対応して、前記第１の信号レベルの信号が前記第２の電極に供給されるように信号供給を制御する
   ことを特徴とする位置指示器。
2. 前記近接状態とは、前記位置指示器が前記センサのセンサ面に当接する状態を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
3. 前記第１の電極に印加された圧力を検知する圧力検出回路を備え、前記圧力検出回路からの出力信号に基づいて前記信号供給制御回路が制御されることで、前記第１の信号レベルの信号の前記第２の電極への供給及び前記第２の信号レベルの信号の前記第１の電極への供給が制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
4. 前記圧力検出回路によって所定の圧力が検出されないときには、前記第１の信号レベルの信号を少なくとも前記第２の電極に供給するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置指示器。
5. 前記位置検出装置から送信された指示信号を受信する受信回路を備え、前記受信回路で受信された指示信号に基づいて前記信号供給制御回路が制御されることで、前記第１の信号レベルの信号の前記第２の電極への供給及び前記第２の信号レベルの信号の前記第１の電極への供給が制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
6. 前記受信回路は、前記位置検出装置が備える前記センサとの間の静電結合によって前記指示信号を受信することを特徴とする請求項５に記載の位置指示器。
7. 前記受信回路は、前記位置検出装置から送信された無線信号によって前記指示信号を受信することを特徴とする請求項５に記載の位置指示器。
8. 前記受信回路を介して前記指示信号が受信されないときには、前記信号供給制御回路を介して前記第１の信号レベルの信号が前記第２の電極に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の位置指示器。
9. 前記信号供給制御回路を介して前記第２の電極に供給される前記第１の信号レベルの信号は間欠的信号であることを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
10. 前記信号供給制御回路は、前記第１の電極に接続された切替回路を備えており、前記切替回路を介して、前記信号生成回路によって生成された信号の供給及び前記位置検出装置の前記センサと静電結合することで前記センサから供給された信号の受信とが選択的に行われることを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
11. 第１の方向と、前記第１の方向とは異なる第２の方向にそれぞれ配置された複数の導体から構成されたセンサに接続されて、ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と前記第１の電極の近傍であって前記ハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極を備えた位置指示器を前記センサ上で静電的に検出する信号処理回路であって、
    前記位置指示器には、第１の信号レベルの信号と、前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能な信号生成回路と、前記信号生成回路によって生成される前記第１の信号レベルの信号と前記第２の信号レベルの信号の前記センサへの送出を制御する信号供給制御回路と、前記信号処理回路で生成された信号を受信する受信回路が備えられており、
    前記信号処理回路には、前記信号供給制御回路を制御する信号を前記位置指示器に送信する送信回路が設けられ、
    前記送信回路から送信される信号供給制御回路を制御する信号は、前記位置指示器において、前記信号生成回路によって生成される前記第１の信号レベルの信号と前記第２の信号レベルの信号を、前記信号供給制御回路を介して前記センサに送出するように制御する信号であるとともに、前記第２のレベルの信号の前記第１の電極への供給から、前記第１の信号レベルの信号の前記第２の電極への供給へと信号供給を制御する信号である
    ことを特徴とする信号処理回路。
12. 前記位置指示器に配置された前記第１の電極と前記第２の電極のそれぞれが前記センサとの間で静電結合することで前記センサを介して検出された信号に基づいて生成された、前記位置指示器に備えられた前記信号供給制御回路を制御する信号が、前記送信回路を介して前記位置指示器に送信されることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理回路。
13. 前記位置指示器は前記第１の電極に印加された圧力を検知する圧力検出回路を備えているとともに、前記圧力検出回路で検知された圧力の情報は前記信号処理回路で検出可能とされており、前記信号処理回路によって検出された前記圧力の情報に基づいて生成された、前記位置指示器に備えられた前記信号供給制御回路を制御する信号が、前記送信回路を介して前記位置指示器に送信されることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理回路。
14. 前記位置指示器に配置された前記第１の電極と前記第２の電極のそれぞれが前記センサとの間で静電結合することで前記センサを介して検出された信号に基づいて、前記センサのセンサ面に対する前記位置指示器の傾きを検出するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の信号処理回路。
15. 前記信号処理回路に設けられた前記送信回路と前記位置指示器に設けられた前記受信回路とは、静電的に結合されることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理回路。
16. 前記信号処理回路に設けられた前記送信回路と前記位置指示器に設けられた前記受信回路とは、無線信号によって結合されることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理回路。
17. ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と、前記第１の電極の近傍であって前記ペン形状のハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極と、所定の信号を生成する信号生成回路を備え、前記信号生成回路によって生成された信号を位置検出装置が備えるセンサに送出する位置指示器における、前記信号生成回路によって生成された信号を前記第１の電極及び前記第２の電極に供給する信号供給制御方法であって、
    前記信号生成回路は、第１の信号レベルの信号と、前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能であり、
    前記信号供給制御回路は、前記位置指示器が前記センサのセンサ面に近接した近接状態に対応して前記第２の信号レベルの信号を供給し、前記センサ面と前記位置指示器との距離が前記近接状態にある距離よりも大きい距離とされたホバー状態に対応して前記第１の信号レベルの信号を供給するとともに、前記第２の信号レベルの信号が前記第１の電極へ供給されるように信号供給が制御された前記近接状態から前記ホバー状態への変更に対応して、前記第１の信号レベルの信号が前記第２の電極に供給されるように信号供給を制御する
    ことを特徴とする信号供給制御方法。
18. 前記位置指示器は前記第１の電極に印加された圧力を検出する圧力検出センサを備えており、前記圧力検出センサによって検出される圧力情報に基づいて、前記センサ面に対して前記近接状態あるいは前記ホバー状態にあるかどうかの情報が取得されることを特徴とする請求項１７に記載の信号供給制御方法。
19. 前記第１の電極と前記第２の電極を備えた前記位置指示器と前記センサとの間での静電結合に基づいて、前記センサ面に対して前記近接状態あるいは前記ホバー状態にあるかどうかの情報が取得されることを特徴とする請求項１７に記載の信号供給制御方法。
20. 前記近接状態とは、前記位置指示器が前記センサのセンサ面に当接する状態を含む
    ことを特徴とする請求項１７に記載の信号供給制御方法。
21. 第１の方向と、前記第１の方向とは異なる第２の方向にそれぞれ配置された複数の導体から構成されたセンサに接続されて、ペン形状のハウジングの軸心方向の一方の端部から突出するように配置された第１の電極と前記第１の電極の近傍であって前記ハウジングの中心軸を囲むように配置された第２の電極を備えた位置指示器を前記センサ上で静電的に検出する信号処理方法であって、
    前記位置指示器には、第１の信号レベルの信号と前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルの信号をそれぞれ生成可能な信号生成回路と、前記信号生成回路によって生成される前記第１の信号レベルの信号と前記第２の信号レベルの信号の前記センサへの送出を制御する信号供給制御回路と、前記信号供給制御回路で生成された信号を受信する受信回路が備えられており、
    前記センサを備える位置検出装置に設けられた送信回路によって、前記信号供給制御回路を制御する信号が前記受信回路を介して前記位置指示器に供給されることで、前記位置指示器において、前記第２のレベルの信号の前記第１の電極への供給から、前記第１の信号レベルの信号の前記第２の電極への供給へと信号供給が制御される
    ことを特徴とする信号処理方法。

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