JP6945685B2 - 位置指示器 - Google Patents

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この発明は、位置検出センサと共に使用される位置指示器（スタイラス）に関する。
位置検出センサと、電子ペンと呼ばれる位置指示器とからなる位置入力装置は、位置検出センサと電子ペンとの間での結合方式の違いにより、例えば電磁結合方式や静電結合方式など、種々の方式のものがある。
そして、同じ方式の位置入力装置であっても、位置検出システムと位置指示器との間での位置検出用信号の授受方法と、位置指示器に設けられているスイッチの操作情報、筆圧情報、位置指示器の識別情報、内部記憶データなどの付加情報の授受や、位置指示器の動作を変更する指示情報の授受の方法の違いにより種々の構成タイプがある。従来は、位置検出システムに対応する位置指示器は、特定の位置検出用信号の方法と付加情報の授受の方法に限定して使用者に提供されていた。そのため、似たような位置検出センサ手段を持った位置検出システムを備える位置入力装置に対しても、利用者は専用の位置指示器を持つ必要があるため、複数の位置指示器を携帯し、それぞれの位置入力装置ごとに適切な位置指示器を選択する必要があった。
例えば、静電結合方式の位置指示器としては、次のような複数の構成タイプがある。すなわち、第１の構成タイプは、位置指示器からは位置検出用信号は送出せず、位置検出システムのセンサ部から送出される交流電界エネルギーを、位置指示器及び人体を通じて大地（グランド）に流すことで、位置指示器が存在する位置の位置検出システムのセンサ部の導体に誘導されるエネルギー（または電圧）の変化を検出して、位置検出する方式（パッシブ方式）の位置指示器である（例えば特許文献１（特開２０１１−３０３５号公報）等参照）。
また、静電結合方式の第２の構成タイプは、上述の第１の構成タイプが位置検出の感度が低いことを改善したもので、位置検出システムのセンサ部からの信号を受信し、その受信した信号を信号増強するなどの信号処理をした後、センサ部に帰還する方式（パッシブ方式の改良方式）の位置指示器である（例えば特許文献２（特許４６８３５０５号）等参照）。第１及び第２の構成タイプの位置指示器の場合、付加情報は例えば無線通信手段を用いて位置検出センサに送信または授受される。
静電結合方式の第３の構成タイプは、上述の第１及び第２の構成タイプとは異なり、位置指示器が発信回路を備え、この発信回路からの発信信号を位置検出用信号として位置検出センサに供給する、いわゆるアクティブ方式の位置指示器である（例えば特許文献３（特開平０７−２９５７２２号公報）等参照）。位置検出システムは、位置検出手段のセンサパネルを使うが、このアクティブ方式の位置指示器からの発信信号を受信した個々の導体の信号強度から、位置指示器により指示された位置として位置検出を行う。
そして、この第３の構成タイプの位置指示器の場合、付加情報の全部を位置検出用信号と共に位置検出システムに送受する構成タイプと、付加情報の一部を位置検出用信号と共に送受し、それ以外の付加情報を別に無線通信手段を通じて位置検出システムが備える無線通信手段に送信する構成タイプとの複数種に、更に分かれている。
なお、詳細な説明は省略するが、電磁結合方式においても、位置指示器は、位置検出システムのセンサ部からの信号を共振回路で受信し、その受信した信号を位置検出システムのセンサ部に帰還させる構成タイプ、発信回路を備え、当該発信回路からの発信信号を共振回路を通じて位置検出システムのセンサ部に送信する構成タイプ等が存在すると共に、付加情報を位置検出システムが備える無線通信手段に送信する無線通信手段に送信する構成タイプが存在し、複数の構成タイプが存在することは、上述した静電結合方式の場合と同様である。
特開２０１１−３０３５号公報 特許４６８３５０５号 特開２０１１−３０３５号公報
ところで、上述のように、従来は、同じ静電結合方式や電磁誘導方式の位置入力装置であっても、構成タイプが異なる毎に、その構成タイプに対応する位置指示器を用意しなければならなかった。しかし、そのように構成タイプが異なる毎に位置指示器を用意しなければならないことは、コスト的に使用者に負担を負わせると共に、使用者は複数の構成タイプの位置指示器を、位置検出システムと対応させた管理しなければならず、面倒であった。
この発明は、以上の問題点を解決し、一つの位置指示器で複数の構成タイプを利用できるようにした位置指示器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、この発明は、
センサ部を有する位置検出システムとともに使用される、ペン形状を有する位置指示器であって、
位置検出用信号を発生する位置検出用信号発生手段と、
付加情報を発生する付加情報発生手段と、
第１の受信部と、
前記第１の受信部とは異なる第２の受信部と、
前記位置指示器の筐体の一方の端部の側に設けられた、前記位置検出システムの前記センサ部に対して前記位置検出用信号を送出する第１の送信部と、
前記位置検出システムに無線信号を送出する、前記第１の送信部とは異なる第２の送信部と、
前記位置検出システムから送出された信号が前記第１の受信部あるいは前記第２の受信部で受信されるように制御するとともに、前記第１の受信部あるいは前記第２の受信部によって受信された前記位置検出システムから送出された信号に基づいて、前記付加情報を前記第１の送信部を介して送出するか、あるいは前記第２の送信部を介して送出するかを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする位置指示器を提供する。
上述の構成のこの発明による位置指示器においては、制御手段は、位置検出システムから送出された信号が第１の受信部あるいは第２の受信部で受信されるように制御するとともに、第１の受信部あるいは第２の受信部によって受信された位置検出システムから送出された信号に基づいて、付加情報を第１の送信部を介して送出するか、あるいは第２の送信部を介して送出するかを制御する。
これにより、この発明による位置指示器は、種々の構成タイプ（モード）の位置検出システムに対応する位置指示器を構成することができる。
この発明による位置指示器は、位置検出システムの構成タイプに応じて、当該構成タイプに応じた構成（モード）を採ることができるので、異なる構成タイプの位置検出システム毎に位置指示器を用意する必要はなく、使用者のコスト的な負担を軽減することができると共に、使用者は複数の構成タイプの位置検出システムに対して共通の１個の位置指示器を用意すればよいので、位置検出システムと対応させた面倒な管理が不要となるという効果を奏する。
この発明による位置指示器の実施形態の概念的構成を示す図である。 この発明による位置指示器の実施形態の機構的構成例を説明するための図である。 この発明による位置指示器の実施形態の機構的構成の一部の詳細構成例を示す断面図である。 この発明による位置指示器の実施形態の概念的構成およびその処理動作を説明するためのブロック図である。 この発明による位置指示器の実施形態の概念的構成例の一部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実施形態の処理動作の流れの例を説明するためのフローチャートの一部を示す図である。 この発明による位置指示器の実施形態の処理動作の流れの例を説明するためのフローチャートの一部を示す図である。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の一例を説明するための図である。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の一例と、対応する位置検出システムを説明するための図である。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の他の一例と、対応する位置検出システムを説明するための図である。 図１０の例を説明するために用いるタイミングチャートである。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の他の一例と、対応する位置検出システムを説明するための図である。 図１２の例を説明するために用いるタイミングチャートである。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の他の一例と、対応する位置検出システムを説明するための図である。 図１４の例を説明するために用いるタイミングチャートである。 この発明による位置指示器の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の他の一例に対応する位置検出システムの処理動作の流れの例を説明するために用いる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実施形態により構成可能な構成タイプの、さらに他の例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他の実施形態の概念的構成を示す図である。 この発明による位置指示器の他の実施形態により構成可能な構成タイプの位置指示器の例を説明するための図である。
以下、この発明による位置指示器の実施形態を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施形態の位置指示器１の概念的構成およびその処理動作を概括的に説明するための図であり、位置指示器１が、静電容量式の位置検出システム２のセンサ入力面２ａ上に位置されている状態を示す図である。また、図２は、位置指示器１の機構的構成例を説明するための図で、図２（Ａ）は、その一部縦断面図であり、図２（Ｂ）は、その外観の一部を示す図である。この実施形態では、位置指示器１は外観が棒状のスタイラス形状を有するものとして形成されている。
［実施形態の位置指示器の機械的構成例の説明］
この実施形態の位置指示器１は、棒状の筐体３を備える。この筐体３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３１により構成されている。そして、この実施形態では、筐体３の絶縁体部３１の外表周面の少なくとも操作者が当該位置指示器１を把持する部分は、例えば金属からなる導電体部３２で覆われている。
筐体３内には、図２（Ａ）に示すように、プリント配線基板４０と、バッテリー５と、筆圧検出ユニット９とが配設されている。筐体３の外表周面を覆う導電体部３２は、図示は省略するが、このプリント配線基板４０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４０上には、図１及び図２（Ａ）に示すように、制御手段の例を構成する信号送信制御回路４１と、無線通信モジュール４２と、押釦スイッチからなるサイドスイッチ４３と、当該位置指示器１の識別情報（ＩＤ）を記憶するＩＤメモリ４４と、互いに異なる周波数ｆ１，ｆ２の発振信号を出力する発振器４５，４６と、導電パターン４７ａ〜４７ｅなどの配線パターンなどの他、この例では、電源スイッチ４８およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）４９などが配置されている。なお、図２（Ａ）では、導電パターン４７ａ〜４７ｅ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、導電パターン４７ａ〜４７ｅ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５は、プリント配線基板４０上に構成されている電子回路及び電子部品への電源の供給源である。筆圧検出ユニット９は、後述するように、この実施形態では、芯体を構成する中心電極７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４２は、この発明の付加情報の送信部（第２の送信部）の例となる送信機能部と、位置検出システムからの信号を受信する受信部（第１の受信部）の例となる受信機能部を有するもので、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４２は、信号送信制御回路４１と接続されている。なお、この無線通信モジュール４２としては、ブルートゥースに限られるものではなく、例えば赤外線通信によるものであってもよいし、あるいは、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。
サイドスイッチ４３、ＩＤメモリ４４及び筆圧検出ユニット９は、それぞれ付加情報発生手段を構成する。サイドスイッチ４３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４１に供給する。ＩＤメモリ４４は、信号送信制御回路４１からの読出し要求に応じて、記憶している当該位置指示器１の識別情報（ＩＤ：Identification）を、付加情報の一例として、信号送信制御回路４１に出力する。筆圧検出ユニット９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７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４１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。
発振器４５及び４６は、この実施形態の位置指示器１から送出する位置検出用信号を形成するための交流信号を発生し、その発生した交流信号を信号送信制御回路４１に供給する。この実施形態では、発振器４５は周波数ｆ１の交流信号を発生し、発振器４６は、周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２の交流信号を発生する。信号送信制御回路４１は、発振器４５及び発振器４６に基づいて、異なる位置検出用信号を生成する。つまり、信号送信制御回路４１は、発振器４５及び発振器４６と相まって、位置検出用信号を発生する手段を構成し、２個の発信部を構成する。そして、信号送信制御回路４１は、生成した２種の位置検出用信号のいずれかを、位置指示器１から送出する位置検出用信号とする。なお、発振器４５，４６の代わりに、後述するアクティブ方式の複数種の構成タイプの位置指示器用のそれぞれ用の位置検出用信号を生成して発信する複数個の発信部を設け、信号送信制御回路４１で選択制御するように構成してもよい。
そして、この実施形態では、バッテリー５は、筐体３内に、図１及び図２（Ａ）に示すように収納されるように構成されており、プリント配線基板４０上の信号送信制御回路４１などの電子回路部の電源電圧は、このバッテリー５にて生成される。図２（Ａ）において、端子５２は、プリント配線基板４０上の電源回路部に電気的に接続されている端子である。バッテリー５の正極側電極５１は、この端子５２に接触して電気的に接続されている。図示は省略するが、バッテリー５の負極側電極は、プリント配線基板４０のアース導体に直接に接続され、あるいは筐体３の導電体部３２を経由してプリント配線基板４０のアース導体に接続されている弾性変位する端子に押圧接触するようにされている。
プリント配線基板４０上に配置されている電源スイッチ４８の操作子４８ａは、図２（Ｂ）に示すように、筐体３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４８ａをスライド移動させることにより、電源スイッチ４８をオン・オフさせることができる。なお、プリント配線基板４０上には、電源スイッチ４８がオンとされたときに、バッテリー５からの電圧から電源電圧を生成する電源回路部も形成されているが、図１及び図２では、説明の簡単のため省略した。
筐体３を構成する中空の円筒状形状の絶縁体部３１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３３とされている。このテーパー部３３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と筐体３の外周表面の導電体部３２とは、両者の間に絶縁体部３１が介在することにより、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、位置検出システム２と静電結合することで、この実施形態では、位置検出システムからの信号の受信部（第２の受信部）を構成する。そして、この周辺電極６は、絶縁体部３１を貫通するリード導体部材６１により、プリント配線基板４０の導体パターン４７ａに電気的に接続されている。この導体パターン４７ａは、この例では、信号送信制御回路４１の入力端に接続されている。
また、この実施形態では、筐体３のテーパー部３３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７が配される。この中心電極７は、ペン形状の位置指示器１のペン先を構成する芯体となるものである。
中心電極７は、この実施形態においては、位置検出用信号を送出するための第１の送信部を構成するもので、そ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４０に形成されている導電パターン４７ｂに電気的に接続されるように構成されている。この導電パターン４７ｂは、信号送信制御回路４１の出力端に接続されている。なお、この実施形態では、位置指示器１は、位置検出用信号を送出しないパッシブ方式の位置指示器としても動作するもので、その場合には、中心電極７は、位置検出システム２の導体からの電荷を静電結合部を介して吸い上げる役割をすることになる。
周辺電極６は、この中心電極７の周囲に設けられる。周辺電極６と中心電極７との組み合わせは、前述したパッシブ方式の改良方式の位置指示器用である。この実施形態では、周辺電極６と中心電極７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８が設けられる。この実施形態のシールド部材８は、中心電極７を取り囲むように設けられ、これにより、シールド部材８が周辺電極６と中心電極７との間に介在して、周辺電極６と中心電極７との間の結合容量をできるだけ小さくするようにしている。
この芯体としての中心電極７は、その外部に突出する側とは反対側の端部が、筐体３の中空部内に配設されている筆圧検出ユニット９に嵌合されることで、位置指示器１の筐体３の中空部内に係止される。なお、後述するように、中心電極７は、引き抜くことで、筆圧検出ユニット９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７は、位置指示器１に対して交換可能である。
筆圧検出ユニット９は、この例では、芯体としての中心電極７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（例えば特開２０１１‐１８６８０３号公報等参照）で構成されている。この筆圧検出ユニット９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、導電パターン４７ｃにより、信号送信制御回路４１に接続されている。
信号送信制御回路４１は、無線通信モジュール４２を通じて外部から受信した情報または周辺電極６を通じて受信した情報に基づいて、この実施形態の位置指示器１を、複数種の構成タイプ（モード）のいずれ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、位置検出用信号の中心電極７を通じた送出の制御をし、さらに、付加情報の中心電極７または無線通信モジュール４２を通じた送出の制御を行う。
次に、図３を参照して、中心電極７、シールド部材８及び筆圧検出ユニット９の部分の詳細な構成について説明する。図３は、中心電極７、シールド部材８及び筆圧検出ユニット９の部分の断面図を示すものである。
中心電極７は、図３に示すように、直径が例えば１．９ｍｍに形成された導電性材料、例えば金属からなる芯体７１を備え、この実施形態では、芯体７１のペン先側の約半分が絶縁性材料からなる保護部材７２により覆われている。保護部材７２は、位置検出システム２のセンサ入力面２ａを傷付けないようにすると共にセンサ入力面２ａとの接触面積を大きくする役割と、シールド部材８及び周辺電極６に対する絶縁をより強固にする役割を有する。
図３に示すように、シールド部材８は、この実施形態では、導電性材料で構成されている筒状体８１が、その外壁面及び内壁面を含む全表面を絶縁層８２で覆われた構成とされている。
筆圧検出ユニット９は、中心電極７に印加される筆圧を、圧力伝達部材１０を通じて受けて、静電容量が可変する可変容量コンデンサの構成とされている。図３に示すように、中心電極７と圧力伝達部材１０とは結合されて、シールド部材８の筒状体８１の中空部内に、摺動自在の状態で収容される。圧力伝達部材１０は、中心電極７の芯体７１の端部７１ｂが嵌合される芯体嵌合部１１と、筆圧検出ユニット９に嵌合する突出部１２とを有する。
そして、圧力伝達部材１０の凹部１１ａ内には、図３に示すように、中心電極７と、プリント配線基板４０の信号送信制御回路４１との電気的な接続を行うための端子片１３が配設されており、当該端子片１３からの延長部１３ａがプリント配線基板４０の導体パターンに接続されるリード電極１４に接続されている。
中心電極７の芯体７１は、その端部７１ａが、圧力伝達部材１０の芯体嵌合部１１の凹部１１ａ内の端子片１３に挿入（圧入）されることで、圧力伝達部材１０と結合され、芯体７１に印加される筆圧が圧力伝達部材１０を介して後述する筆圧検出ユニット９に伝達されるようになっている。
なお、図３に示すように、筆圧検出ユニット９とシールド部材８との衝合部には、プリント配線基板４０のアース導体に電気的に接続されている導電性金属板８６が設けられており、シールド部材８の筒状体８１の面が露出している端子部８３と、この導電性金属板８８と電気的に接続されている。これにより、中心電極７は、シールド部材８により電界シールドされている。
なお、圧力伝達部材１０の芯体嵌合部１１は、シールド部材８の筒状体８１の中空部の段差部８４に係合するため、中心電極７及び圧力伝達部材１０が、ペン先側に抜け落ちないようになっている。また、シールド部材８の外周面の段差部８５が、図示は省略する筐体３の絶縁体部３１の中空部の内壁に形成されている段部に係合することで、シールド部材８が、筐体３の絶縁体部３１の中空部内において、軸心方向に移動しないように構成されている。
筆圧検出ユニット９について、以下に説明する。この例の筆圧検出ユニット９は、例えば特許文献：特開２０１１−１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段を使用したもので、中心電極７に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサを構成する。
この例の筆圧検出ユニット９は、図３に示すように、絶縁性材料、例えば樹脂からなるハウジング部材９１内に、誘電体９２と、導電部材９３と、弾性部材９４と、保持部材９５と、端子部材９６との複数個の部品が収納されて構成されている。端子部材９６は、筆圧検出ユニット９を構成する可変容量コンデンサの第１の電極を構成する。また、導電部材９３と弾性部材９４とは電気的に接続されて、可変容量コンデンサの第２の電極を構成する。
この筆圧検出ユニット９においては、中心電極７に筆圧が印加されると、当該筆圧は圧力伝達部材１０を介して筆圧検出ユニット９の保持部材９５に伝達され、保持部材９５は、印加された筆圧に応じて、導電部材９３を誘電体９２側に移動させる。すると、導電部材９３と誘電体９２との接触面積が印加された筆圧に応じて変化し、第１の電極と第２の電極との間に形成される可変容量コンデンサの静電容量が、印加された筆圧に応じて可変される。
［実施形態の位置指示器１の内部電子回路の構成例の説明］
この実施形態においては、位置指示器１と共に使用される位置検出システム２としては、前述したようにパッシブ方式、パッシブ方式の改良方式、アクティブ方式など、複数の構成タイプのものが存在する。この実施形態では、位置検出システム２は、位置指示器１の無線通信モジュール４２と通信可能な無線通信モジュールを備える場合、当該無線通信モジュールにより、位置検出システムが動作可能な構成タイプを示すペン種情報を、位置指示器１に送信するようにする。位置指示器１は、無線通信モジュール４２の受信機能（第１の受信部）により、当該位置検出システムからのペン種情報を受信し、当該受信したペン種情報に基づいて、いずれの構成タイプ（モード）の位置指示器とすべきかを決定し、その決定した構成タイプの位置指示器の構成となるように制御する。
位置検出システム２側からの送信信号を受けるパッシブ方式あるいはパッシブ方式の改良方式の構成タイプの位置指示器の場合には、位置指示器１は、周辺電極６（第２の受信部）を通じて、当該位置検出システムからの信号を受信することで、いずれの構成タイプの位置指示器とすべきかを決定し、その決定したタイプの位置指示器の構成となるように制御することができる。
この場合に、パッシブ方式とパッシブ方式の改良方式とでは、位置検出システムからの信号の周波数の違いや、信号内容の違い（拡散符号の違いや変調方式の違い等）があることから、位置指示器１は、それらの違いを判別し、その判別結果によりいずれの構成タイプの位置指示器とすべきかを決定する。この場合には、無線通信モジュールを通じて、位置検出システムから、構成タイプの情報が得られないときにも、いずれの構成タイプ（モード）の位置指示器とすべきかを判定することができる。
位置指示器１の信号送信制御回路４１は、上述した、位置検出システム２から無線通信モジュール４２を通じて受信した情報、あるいは、周辺電極６を通じて受信した信号、に基づく位置指示器１の構成タイプ（モード）の決定処理を行うと共に、位置指示器１を決定した構成タイプ（モード）となるように制御する処理も行う。
図４は、この実施形態の位置指示器１の筐体３内のプリント配線基板４０上に形成されている電子回路の構成を示すブロック図であり、主として、信号送信制御回路４１の内部詳細構成例を示す図である。
図４に示すように、信号送信制御回路４１は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）からなる制御部４１０と、ペン種判断部４１１と、中心電極送信信号生成部４１２と、無線送信信号生成部４１３と、位置検出用信号選択用のスイッチ回路４１４と、帰還信号生成回路４１５と、パッシブ方式の位置指示器と、パッシブ方式の改良方式及びアクティブ方式の位置指示器とを切り替えるためのスイッチ回路４１６、４１７とを含んで構成されている。
制御部４１０には、筆圧検出ユニット９で構成される可変容量コンデンサが接続されており、制御部４１０は、筆圧検出ユニット９で構成される可変容量コンデンサの静電容量から、中心電極７に印加される圧力（筆圧値）を算出する。また、サイドスイッチ４３のオン、オフの状態信号が制御部４１０に供給される。制御部４１０は、このサイドスイッチ４３のオン、オフの状態信号から、サイドスイッチ４３に関する付加情報であるサイドスイッチ情報を生成する。また、ＩＤメモリ４４が制御部４１０に接続されており、制御部４１０は、必要に応じてこのＩＤメモリ４４から位置指示器１の識別情報（ＩＤ）を読み出して取得するようにする。なお、ＩＤメモリ４４は予め識別情報を記憶したものを位置指示器１に収納するようにしてもよいし、記憶ＩＤメモリ４４の記憶内容である識別情報を、例えば無線通信モジュール４２を通じて受信される、位置検出システム２からのコマンドにより書き替えることができるように構成してもよい。
制御部４１０は、ペン種判断部４１１からのペン種判断結果に基づく情報に応じて、複数種の付加情報、この例では、筆圧情報、サイドスイッチ情報、識別情報のそれぞれについて、中心電極７から送出するか、無線通信モジュール４２から無線送信するかを制御するようにする。
制御部４１０は、中心電極７を通じて送出する付加情報は、中心電極送信信号生成部４１２に供給し、無線通信モジュール４２を通じて送出する付加情報は、無線送信信号生成部４１３に供給する。
中心電極送信信号生成部４１２は、中心電極７に接続されており、後述するように、送出すべき付加情報は、位置検出用信号と共に中心電極７を通じて位置検出システム２に送出するようにする。無線送信信号生成部４１３は、無線通信モジュール４２の送信部４２１に接続されており、送出すべき付加情報は、この送信部４２１を通じて位置検出システム２に無線送信される。
中心電極送信信号生成部４１２には、スイッチ回路４１４の制御部４１０による切替選択に応じて、発振器４５からの周波数ｆ１の交流信号、発振器４６からの周波数ｆ２の交流信号が、送出すべき位置検出用信号を生成するための信号として供給されると共に、帰還信号生成回路４１５からの帰還信号が、送出すべき位置検出用信号として供給される。帰還信号生成回路４１５は、周辺電極６を通じて位置検出システム２から受信した信号を、この例では、増幅して信号増強し、更に位相反転するようにする。この帰還信号生成回路４１５の構成例及び処理例については、後で詳述する。制御部４１０は、ペン種判断部４１１からのペン種判断結果に基づく情報に基づいてスイッチ回路４１４の切替選択信号を生成する。
また、中心電極送信信号生成部４１２と中心電極７との接続部は、スイッチ回路４１６を通じて、筐体３の導電体部３２に接続されている。また、周辺電極６は、スイッチ回路４１７を通じて筐体３の導電体部３２に接続されている。そして、これらスイッチ回路４１６，４１７は、制御部４１０からのオン・オフ制御信号により切り替えられる。制御部４１０は、ペン種判断部４１１からのペン種判断結果に基づく情報に基づいてスイッチ回路４１６，４１７のオン・オフ制御信号を生成する。
ペン種判断部４１１は、ペン種テーブルメモリ４１１１と、判断処理部４１１２とで構成されている。ペン種判断部４１１の判断処理部４１１２には、無線通信モジュール４２の受信部４２２で受信した位置検出システム２からの情報が供給されると共に、周辺電極６を通じて位置検出システム２から受信した信号が供給される。
ペン種テーブルメモリ４１１１には、位置指示器１の複数種の構成タイプと、それぞれの構成タイプの位置指示器において、位置検出用信号の送出の有無及び送出する位置検出用信号を生成するための発振器の周波数、また、付加情報を中心電極７から送出するか、無線通信モジュール４２を通じて送信するかのペン種テーブル情報が記憶されている。このペン種テーブル情報は、予めペン種テーブルメモリ４１１１に記憶されていてもよいが、この例では、無線通信モジュール４２を通じて、位置検出システム２からのコマンドにより書き込み及び書き替えができるように構成されている。
判断処理部４１１２は、無線通信モジュール４２の受信部４２２で受信した位置検出システム２からの情報、あるいは、周辺電極６を通じて位置検出システム２のセンサ部から受信した信号を判別すると共に、ペン種テーブルメモリ４１１１のペン種テーブル情報を参照して、位置指示器１と共に使用しようとする位置検出システム２に適合する位置指示器の構成タイプを判断する。そして、その判断結果に基づいて、中心電極７からの信号送出の有無、中心電極７から送出する位置検出用信号及び付加情報が何であるかについての情報、無線通信モジュール４２を通じて送信する付加情報が何であるかについての情報を生成して、その生成した情報を制御部４１０に供給する。
制御部４１０は、ペン種判断部４１１からの情報に基づいて、スイッチ回路４１４の切替選択信号及びスイッチ回路４１６，４１７のオン・オフ制御信号を生成して、それらのスイッチ回路４１４及び４１６，４１７に供給すると共に、中心電極送信信号生成部４１２に供給する付加情報、無線送信信号生成部４１３に供給する付加情報を決定して、それぞれ供給する。
図５は、ペン種判断部４１１のペン種テーブル情報の一例を示すものである。この図５の例は、構成タイプ１〜構成タイプ５（モード１〜モード５）の５種の位置指示器についてのテーブル情報である。ペン種判断部４１１は、位置指示器の構成タイプ（モード）を判定した後、このペン種テーブル情報を参照して、制御部４１０に供給する制御情報を生成する。以下に、この実施形態の位置指示器１において、各構成タイプ（モード）が、制御部４１０による制御により切替構成されることを説明する。
構成タイプ１（モード１）は、パッシブ方式の位置指示器であり、中心電極７からは信号は送信せず、付加情報は、全て無線通信モジュール４２を通じて送信する。すなわち、位置指示器１の信号送信制御回路４１において、ペン種判断部４１１でこの構成タイプ１（モード１）と判断すると、制御部４１０は、スイッチ回路４１６，４１７をオンとし、また、中心電極送信信号生成部４１２を非動作の状態とされる。スイッチ回路４１７は、オフであってもよい。そして、制御部４１０は、全ての付加情報を無線送信信号生成部４１３を通じて無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じて位置検出システム２に送信するように制御する。なお、識別情報は、付加情報として送信する必要がない場合もある。
構成タイプ２（モード２）は、パッシブ方式の改良方式の位置指示器である。ペン種判断部４１１でこの構成タイプ２（モード２）と判断された場合には、ペン種判断部４１１からの情報に基づいて、制御部４１０は、スイッチ回路４１６，４１７はオフとし、スイッチ回路４１４は、帰還信号生成回路４１５からの信号を選択する状態に切り替える。そして、付加情報は、全て制御部４１０から無線送信信号生成部４１３を通じて無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じて位置検出システム２に送信するように制御する。なお、識別情報は、付加情報として送信する必要がない場合もある。
構成タイプ３（モード３）は、アクティブ方式の位置指示器の第１のタイプである。ペン種判断部４１１でこの構成タイプ３（モード３）と判断された場合には、ペン種判断部４１１からの情報に基づいて、制御部４１０は、スイッチ回路４１６はオフ、スイッチ回路４１７はオンとし、スイッチ回路４１４は、この例では、周波数ｆ１の発振器４５からの交流信号を選択する状態に切り替える。そして、付加情報は、全て制御部４１０から無線送信信号生成部４１３を通じて無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じて位置検出システム２に送信するように制御する。なお、識別情報は、付加情報として送信する必要がない場合もある。
構成タイプ４（モード４）は、アクティブ方式の位置指示器の第２のタイプである。ペン種判断部４１１でこの構成タイプ４（モード４）と判断された場合には、ペン種判断部４１１からの情報に基づいて、制御部４１０は、スイッチ回路４１６はオフ、スイッチ回路４１７はオンとし、スイッチ回路４１４は、この例では、周波数ｆ２の発振器４６からの交流信号を選択する状態に切り替える。そして、付加情報のうち筆圧情報とサイドスイッチ情報とは中心電極７から位置検出用信号と共に送出され、識別情報ＩＤは、無線送信信号生成部４１３を通じて無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じて位置検出システム２に送信するように制御する。
構成タイプ５（モード５）は、アクティブ方式の位置指示器の第２のタイプである。ペン種判断部４１１でこの構成タイプ５（モード５）と判断された場合には、ペン種判断部４１１からの情報に基づいて、制御部４１０は、スイッチ回路４１６はオフ、スイッチ回路４１７はオンとし、スイッチ回路４１４は、この例では、周波数ｆ２の発振器４６からの交流信号を選択する状態に切り替える。そして、付加情報の全ては中心電極７から位置検出用信号と共に送出するように制御する。
以上のようにして、信号送信制御回路４１は、無線通信モジュール４２の受信部４２２及び周辺電極６を通じて位置検出システム２のセンサ部から受信した情報及び信号に基づいて、位置指示器の構成タイプを判断して、位置指示器１を、判断した構成タイプの位置指示器の構成とするようにする。したがって、この実施形態の位置指示器１は、種々の方式の位置検出システム２に対応した種々の構成タイプの位置指示器を、自動的に構成して、使用することができる。つまり、種々の方式の複数の位置検出システム２に対して、この実施形態の位置指示器１のみで、位置指示入力することができる。このため、種々の方式の複数の位置検出システム２にそれぞれ毎に別々の位置指示器を用意する必要がなく、非常に便利であると共に、使用者にとって、コスト的な負担も軽減されることになる。
なお、無線通信モジュール４２を通じて受信する位置検出システム２からのペン種情報としては、構成タイプ１〜５のそれぞれを直接的に識別する構成タイプの情報とする場合に限られるものではなく、例えば、ペン種テーブル情報の、それぞれの構成タイプ１〜５の番号や、ペン種テーブルメモリ４１１１の各構成タイプのアドレスなどを間接的に示す情報であってもよい。
なお、図４において、ペン種判断部４１１の判断処理部４１１２、中心電極送信信号生成部４１２、無線送信信号生成部４１３の各処理機能は、制御部４１０がソフトウエア処理機能手段として構成することも可能である。帰還信号生成回路４１５も同様である。
［信号送信制御回路４１における処理動作例］
次に、電源スイッチ４８がオンとされた後における信号送信制御回路４１が実行する処理動作例を、図６及び図７のフローチャートを参照しながら説明する。
信号送信制御回路４１では、まず、無線通信モジュール４２の受信部４２２で情報を受信したか否か判別し（ステップＳ１）、受信したと判別したときには、受信情報はペン種情報であるか否か判別する（ステップＳ２）。このステップＳ２で、受信情報はペン種情報であると判別したときには、信号送信制御回路４１は、当該受信したペン種情報に基づいて位置指示器の構成タイプ（ペン種）を判断し、ペン種テーブルメモリ４１１１を参照して、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１から送信する信号を決定する（ステップＳ３）。この決定には、前述したように、中心電極７から位置検出用信号を送信するか否かの決定も含まれる。
ステップＳ３の次には、信号送信制御回路４１は、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じてのステップＳ３で判断された構成タイプに応じた信号送出を実行する（ステップＳ４）。
そして、信号送信制御回路４１は、無線通信モジュール４２の受信部４２２を通じた位置検出システム２からの情報を、受信できなくなったか否か判別し（ステップＳ５）、受信できなくなってはいないと判別したときには、処理をステップＳ４に戻して、判断した構成タイプに応じた信号送信を続行する。
ステップＳ５で、無線通信モジュール４２の受信部４２２を通じた位置検出システム２からの情報を、受信できなくなったと判別したときには、信号送信制御回路４１は、受信できなくなってから所定時間以上経過したか否か判別する（ステップＳ６）。このステップＳ６で、所定時間以上経過してはいないと判別したときには、信号送信制御回路４１は、処理をステップＳ４に戻して、判断した構成タイプに応じた信号送信を続行する。
ステップＳ６で、所定時間以上経過したと判別したときには、信号送信制御回路４１は、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１からの信号送出を休止し、位置指示器１をスリープ状態にする（ステップＳ７）。このスリープ状態においては、できるだけバッテリー５の消耗を軽減させて省電力化を図るために、無線通信モジュール４２の受信部４２２、信号送信制御回路４１の制御部４１０、ペン種判断部４１１への電源の供給は維持するも、その他の部分への無駄な電圧供給を停止させるようにする。
そして、このステップＳ７の次には、信号送信制御回路４１は、処理をステップＳ１に戻し、上述したステップＳ１以降の処理を繰り返す。
ステップＳ１で無線通信モジュール４２の受信部４２２で情報を受信してはいないと判別したとき、また、ステップＳ２で、受信情報はペン種情報ではないと判別したときには、信号送信制御回路４１は、周辺電極６を通じて信号を受信したか否か判別する（図７のステップＳ１１）。このステップＳ１１で、周辺電極６を通じて信号を受信してはいないと判別したときには、信号送信制御回路４１は、スイッチ回路４１６をオンとして、中心電極７を導電体部３２を通じてプリント配線基板４０のアース導体（グランド）に接続するようにして、構成タイプ１の状態とする（ステップＳ１８）。そして、このステップＳ１８の次には、信号送信制御回路４１は、処理を図６のステップＳ１に戻し、このステップＳ１以降の処理を繰り返す。
そして、ステップＳ１１で、周辺電極６を通じて信号を受信したと判別したときには、受信信号からペン種の判断は可能であるか否か判別する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で、ペン種の判断は可能ではないと判別したときには、信号送信制御回路４１は、スイッチ回路４１６をオンとして、中心電極７を導電体部３２を通じてプリント配線基板４０のアース導体（グランド）に接続するようにして、構成タイプ１の状態とする（ステップＳ１８）。そして、このステップＳ１８の次には、信号送信制御回路４１は、処理を図６のステップＳ１に戻し、このステップＳ１以降の処理を繰り返す。
ステップＳ１２で、ペン種の判断は可能であると判別したときには、信号送信制御回路４１は、当該受信した信号に基づいて位置指示器の構成タイプ（ペン種）を判断し、ペン種テーブル４１１１を参照して、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１から送信する信号を決定する（ステップＳ１３）。この決定には、前述したように、中心電極７から位置検出用信号を送信するか否かの決定も含まれる。
ステップＳ１３の次には、信号送信制御回路４１は、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１を通じてのステップＳ１３で判断された構成タイプに応じた信号送出を実行する（ステップＳ１４）。
そして、信号送信制御回路４１は、周辺電極６を通じた信号の受信ができなくなったか否か判別し（ステップＳ１５）、受信ができなくなってはいないと判別したときには、処理をステップＳ１４に戻して、判断した構成タイプに応じた信号送信を続行する。
ステップＳ１５で、周辺電極６を通じた信号の受信ができなくなったと判別したときには、信号送信制御回路４１は、受信できなくなってから所定時間以上経過したか否か判別する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６で、所定時間以上経過してはいないと判別したときには、信号送信制御回路４１は、処理をステップＳ１４に戻して、判断した構成タイプに応じた信号送信を続行する。
ステップＳ１６で、所定時間以上経過したと判別したときには、信号送信制御回路４１は、中心電極７及び無線通信モジュール４２の送信部４２１からの信号送出を休止し、位置指示器１をスリープ状態にする（ステップＳ１７）。そして、このステップＳ１７の次には、信号送信制御回路４１は、処理をステップＳ１に戻し、上述したステップＳ１以降の処理を繰り返す。
［各種の構成タイプの位置指示器と、対応する位置検出システムの動作説明］
＜構成タイプ２の位置指示器１Ａと、対応する位置検出システム２Ａ＞
図８は、構成タイプ２の位置指示器１Ａの主要部の回路例を示す図であり、特に、帰還信号生成回路４１５の回路構成例と、上記では省略した電源回路部５０の回路構成例を示したものである。
電源回路部５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０１を備え、バッテリー５の電圧から電源電圧＋Ｖｃｃを生成して、信号送信制御回路４１やその他に供給する。
そして、電源回路部５０においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０１とバッテリー５との間に電源スイッチ４８が設けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０１の出力端とアース導体との間には、抵抗５０２およびＬＥＤ４９の直列回路が接続されている。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０１の出力端は抵抗５０３および抵抗５０４の直列接続を通じてアース導体に接続され、抵抗５０３および抵抗５０４の接続点から基準電圧Ｖｒｅｆ（＝Ｖｃｃ／２）が出力される。
帰還信号生成回路４１５は、この例では信号増強処理回路として構成されるもので、センスアンプ５１０と、信号増幅率可変回路５２０と、トランス５３０とからなる。
この例では、センスアンプ５１０は、オペアンプ５１１と、このオペアンプ５１１の反転入力端子と出力端子との間に接続されるコンデンサ５１２とからなる。オペアンプ５１１の反転入力端子は、周辺電極６に接続されている接続端子５１３に接続されている。また、オペアンプ５１１の非反転入力端子には、前述した基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。
位置指示器１Ａが位置検出システム２Ａ上にあるときには、図１に示すように、位置指示器１Ａの周辺電極６と位置検出システム２Ａとは、静電容量Ｃ１を介して結合している。後述するように、位置検出システム２Ａには、交流信号が流れているので、この交流信号が静電容量Ｃ１および周辺電極６を介して電流信号として接続端子５１３に供給され、センスアンプ５１０に入力される。コンデンサ５１２は、静電容量Ｃ１を介して入力される電流信号を検出するためのものである。
そして、センスアンプ５１０は、接続端子５１３を通じて電流信号として入力された交流信号を位相反転して、信号増幅率可変回路５２０に出力する。
信号増幅率可変回路５２０は、オペアンプ５２１と、当該オペアンプ５２１の反転入力端子と出力端子との間に接続される可変抵抗器５２２とからなる。この可変抵抗器５２２の抵抗値を可変設定することにより、この信号増幅率可変回路５２０の増幅率が可変設定され、その結果として位置指示器１Ａの信号検出感度が制御される。
この信号増幅率可変回路５２０で増幅された交流信号は、トランス５３０の一次巻線５３０ａに供給される。このトランス５３０の一次巻線５３０ａの巻線数ｎ１と、二次巻線５３０ｂの巻線数ｎ２との比は、例えば、ｎ１：ｎ２＝１：１０のように二次巻線５３０ｂ側の巻線数が大きく（ｎ１＜ｎ２）設定されている。したがって、トランス５３０の二次巻線５３０ｂ側には、信号増幅率可変回路５２０の出力信号の振幅が巻線数比に応じて逓倍されて、大振幅とされた交流信号（電圧信号）が得られる。
トランス５３０の二次巻線５３０ｂの一端は、シールド部材８によりシールドされた中心電極７の棒状導体からなる芯体７１に接続されている接続端子５２３に接続され、トランス５３０の二次巻線５３０ｂの他端は、プリント配線基板４０のアース導体に接続される。したがって、帰還信号生成回路４１５により大振幅の交流信号電圧とされた出力信号は、接続端子５２３を通じて中心電極７に供給される。
位置指示器１Ａが位置検出システム２Ａ上にあるときには、位置指示器１Ａの中心電極７と位置検出システム２Ａとは静電容量を介して結合されているため、位置指示器１Ａの中心電極７を介して位置指示器１Ａから位置検出システム２Ａに交流信号が帰還される。
次に、この例の位置検出システム２Ａについて、図９を参照して説明する。この例の位置検出システム２Ａは、センサ電極が入力電極と出力電極から構成されており、位置指示器１Ａが接触したタッチポイントの結合容量の変化を検出する相互容量方式の位置検出システムの構成である。
図９に示すように、この例の位置検出システム２Ａは、センサ部２０Ａと、送信部２１と、受信部２２と、無線通信部２５と、制御部２２０Ａを備えている。センサ部２０Ａは、センサ入力面の横方向（Ｘ軸方向）に延伸する直線状の複数個、この例ではｍ個の送信導体２３Ｙ1，２３Ｙ2，・・・，２３Ｙm（ｍは１以上の整数）と、この送信導体２３Ｙ1〜２３Ｙmと直交する、センサ入力面の縦方向（Ｙ軸方向）に延伸する複数個、この例ではｎ個の受信導体２４Ｘ1，２４Ｘ2，・・・，２４Ｘn（ｎは１以上の整数）とを備える。複数個の送信導体２３Ｙ1〜２３ＹmはＹ軸方向に等間隔に配置され、送信部２１に接続されている。また、複数個の受信導体２４Ｘ1〜２４ＸnはＸ軸方向に等間隔に配置され、受信部２２に接続されている。
なお、この明細書の以下の説明において、送信導体２３Ｙ1〜２３Ｙm及び受信導体２４Ｘ1〜２４Ｘnについて、いずれであるかを区別する必要のないときには、それぞれ送信導体２３Ｙ及び受信導体２４Ｘと称することにする。
複数個の送信導体２３Ｙと複数個の受信導体２４Ｘとは、所定の間隔を隔てて配置され、互いに直交した配置関係を備えて、複数個の交点（クロスポイント）を形成する。そして、各クロスポイントでは、送信導体２３Ｙと受信導体２４Ｘとは、所定の静電容量を介して結合していると見なせる。
送信部２１は、制御部２２０の制御に基づいて、送信導体２３Ｙに所定の交流信号を供給する。この場合、送信部２１は、同一の交流信号を複数個の送信導体２３Ｙ1，２３Ｙ2，・・・，２３Ｙmに、順次に１本ずつ切り替えながら供給してもよいし、互いに異なる複数個の交流信号を複数個の送信導体２３Ｙ1，２３Ｙ2，・・・，２３Ｙmに同時に供給するようにしても良い。また、複数個の送信導体２３Ｙ1，２３Ｙ2，・・・，２３Ｙmを複数個のグループに分け、グループ毎に異なる交流信号を用いるようにしても良い。
受信部２２は、制御部２２０の制御に基づいて、受信導体２４Ｘ1，２４Ｘ2，・・・，２４Ｘnのそれぞれに、送信導体２３Ｙに供給された交流信号が前記所定の静電容量を介して伝達される信号成分を検出する。送信導体２３Ｙと受信導体２４Ｘとの間の結合静電容量が全クロスポイントにおいて等しいとすれば、位置指示器１が、センサ部２０上に存在していないときには、センサ部２０の全ての受信導体２４Ｘ1，２４Ｘ2，・・・，２４Ｘnからは所定レベルの受信信号が受信部２２において検出される。
これに対して、位置指示器１Ａがセンサ部２０Ａに接触すると、その接触位置のクロスポイントを構成する送信導体２３Ｙと受信導体２４Ｘ、および当該位置指示器１Ａとは静電容量を通じて結合する。すなわち、当該位置指示器１Ａによって静電容量が変化することになり、位置指示器１Ａが存在するクロスポイントの受信導体２４Ｘから得られる受信信号レベルが他のクロスポイントの受信信号レベルに比較して変化することとなる。
受信部２２は、複数の受信導体２４Ｘ1，２４Ｘ2，・・・，２４Ｘnのうち、その受信信号のレベルの変化があった受信導体２４Ｘを検知することで、位置指示器１Ａによる指示位置を検出する。そして、図示を省略した位置検出システム２の制御部は、送信部２１から交流信号を供給している送信導体２３Ｙと、受信部２２で受信信号レベルの変化のあった受信導体２４Ｘとを検出することにより、位置指示器１Ａが接触しているクロスポイントを検出する。
位置指示器１Ａではなく、指がセンサ部２０上に接近または接触したときにも、位置検出システム２は、同様の原理により、その指が接近または接触したクロスポイントを検出する。その場合、送信導体２３Ｙに供給された交流信号の一部が指を通じ、また、使用者の人体を通じてグラウンドに流れる。そのため、指が存在するクロスポイントを構成する受信導体２４Ｘの受信信号レベルが変化する。受信部２２は、この受信信号レベルの変化を検出することにより、指が存在するクロスポイントを構成する受信導体２４Ｘを検出する。
構成タイプ１の位置指示器の場合には、指の位置検出の原理と同様にして、位置検出システム２Ａは、センサ部２０Ａにおける指示位置の検出を行うことができる。しかし、構成タイプ１の位置指示器の場合には、指の場合のように位置検出システム２Ａとの間の接触面積が大きくないため、結合容量が小さく、位置検出システム２Ａは検出感度が低い。このため、構成タイプ１の位置指示器に対応する位置検出システムは、位置指示器に送信する交流信号として拡散符号を用いて、送信信号と受信信号の相関を取ることで位置指示器の指示位置を検出するなどして、検出感度の低下を補っている。
これに対して、この構成タイプ２の位置指示器１Ａ及び位置検出システム２Ａの場合には、拡散符号などを用いなくても、位置指示器１Ａと位置検出システム２Ａとの親和性が高く、しかも汎用性が高く、更には入力信号と出力信号との間で所定の波形相関性が確保されて、高感度にセンサ部２０Ａ上における位置検出が可能となる。
すなわち、位置検出システム２Ａのセンサ部２０Ａ上に、位置指示器１Ａを接近または接触させた場合、送信導体２３Ｙに供給された交流信号は、図１に示したように静電容量Ｃ１を介し、また、周辺電極６を介して、電流信号として接続端子５１３を通じて帰還信号生成回路４１５に入力される。
帰還信号生成回路４１５に入力された交流信号（電流信号）は、センスアンプ５１０で位相反転された後、信号増幅率可変回路５２０において増幅されるとともに、トランス５３０により昇圧（逓倍）されて信号増強されて、電圧信号として接続端子５２３を通じて中心電極７に供給される。すなわち、周辺電極６を介してセンサ部２０Ａから帰還信号生成回路４１５に入力された交流信号は、帰還信号生成回路４１５において、逆相とされ、また大振幅の信号とされて中心電極７を通じて、センサ部２０Ａに帰還される。
この場合に、位置指示器１Ａの中心電極７から位置検出システム２Ａのセンサ部２０Ａに帰還される交流信号は、送信導体２３Ｙに供給される交流信号とは逆相の増強された信号であるので、位置指示器１Ａは、受信導体２４Ｘの受信信号における交流信号の変化を、より増大させるように機能する。このため、位置検出システム２Ａは、位置指示器１Ａの接触位置を高感度で検出することが可能となる。なお、位置指示器１Ａのアース導体が人体と接続されることで検出動作が一層安定化される。すなわち、この実施形態では、位置指示器１Ａの筐体３は、プリント配線基板４０のアース導体に接続されている導電体部３２で覆われている。このため、位置検出システム２Ａにおいて送信導体２３Ｙに供給された交流信号は、位置指示器１Ａを通じ、使用者の人体を通じてグランドに流れることで、信号検出動作の一層の安定化を図ることができる。
また、位置検出システム２Ａのセンサ部２０Ａの送信導体２３Ｙでの電圧をＶとし、この実施形態の位置指示器１Ａの中心電極７の電圧をｅとし、周辺電極６と中心電極７との間の静電容量をＣ２（図１参照）とすると、
ｅ≦Ｃ１／Ｃ２・Ｖ
なる関係がある。このため、周辺電極６と中心電極７との間の静電容量Ｃ２は、できるだけ小さい方が、中心電極７の電位ｅを高くするのに有利である。
このために、この実施形態の位置指示器１においては、周辺電極６と中心電極７との間にはシールド部材８を介在させることで、両者の結合をできるだけ小さくするようにしている。したがって、この実施形態の位置指示器１では、シールド部材８を介在させることによって、周辺電極６と中心電極７との間の静電容量Ｃ２は小さくなり、電圧ｅを大きくすることができ、効率よく感度を高めることができる。
上述した実施形態の位置指示器１Ａは、周辺電極６で、位置検出システム２Ａからの交流信号を受信し、中心電極７から、信号増強した出力交流信号を位置検出システム２Ａに帰還させる構成である。しかし、位置検出システム２Ａからの交流信号を受信するための電極を中心電極７とし、信号増強した交流信号を位置検出システム２に帰還させるための電極を周辺電極６としても良い。
なお、図９に示すように、この構成タイプ２の位置指示器１Ａは、筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報は、無線通信モジュール４２から位置検出システム２Ａの無線通信部２５に無線送信されるものである。無線通信部２５で受信された筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報は、制御回路２２０Ａに供給され、検出された位置情報と共に、例えばホストコンピュータなどに送信される。構成タイプ１の位置指示器からの付加情報も同様にして、無線通信モジュール４２から位置検出システムに送信される。
＜構成タイプ３の位置指示器１Ｂと、対応する位置検出システム２Ｂ＞
図１０は、構成タイプ３の位置指示器１Ｂと、対応する位置検出システム２Ｂとの主要部の回路例を示す図である。構成タイプ３の位置指示器１Ｂは、位置検出用信号として周波数ｆ１の交流信号を送出すると共に、付加情報である筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報は、全て無線通信モジュール４２から位置検出システム２Ｂの無線通信部２５Ｂに送出する。
位置検出システム２Ｂは、図１０に示すように、センサ部２０Ｂと、このセンサ部２０Ｂに接続されるペン指示検出回路２６Ｂと、無線通信部２５Ｂとで構成されている。
センサ部２０Ｂは、下層側から順に、第１の導体群２１１、絶縁層（図示は省略）、第２の導体群２１２を積層して形成されたものである。第１の導体群２１１は、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体２１１Ｙ1、２１１Ｙ2、…、２１１Ｙm（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。
また、第２の導体群２１２は、第１の導体２１１Ｙ1、２１１Ｙ2、…、２１１Ｙmの延在方向に対して交差する方向、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の第２の導体２１２Ｘ1、２１２Ｘ2、…、２１２Ｘn（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。
なお、以下の説明において、第１の導体２１１Ｙ1、２１１Ｙ2、…、２１１Ｙmについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体２１１Ｙと称する。同様に、第２の導体２１２Ｘ1、２１２Ｘ2、…、２１２Ｘnについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体２１２Ｘと称することとする。
ペン指示検出回路２６Ｂは、センサ部２０Ｂとの入出力インターフェースとされる選択回路２２１と、増幅回路２２２と、バンドパスフィルタ２２３と、検波回路２２４と、サンプルホールド回路２２５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路２２６と、制御回路２２０Ｂとからなる。
選択回路２２１は、制御回路２２０Ｂからの制御信号に基づいて、第１の導体群２１１Ｙおよび第２の導体群２１２Ｘの中からそれぞれ１本の導体を選択する。選択回路２２１により選択された導体は増幅回路２２２に接続され、位置指示器１Ｂからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路２２２により増幅される。この増幅回路２２２の出力はバンドパスフィルタ２２３Ｂに供給されて、位置指示器１Ｂから送信される信号の周波数ｆ１の成分のみが抽出される。
バンドパスフィルタ２２３Ｂの出力信号は検波回路２２４によって検波される。この検波回路２２４の出力信号はサンプルホールド回路２２５に供給されて、制御回路２２０Ｂ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２２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路２２６からのデジタルデータは制御回路２２０Ｂによって読み取られ、処理される。
制御回路２２０Ｂは、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路２２５、ＡＤ変換回路２２６、および選択回路２２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。また、制御回路２２０Ｂは、ＡＤ変換回路２２６からのデジタルデータから、位置指示器１Ｂによって指示されたセンサ部２０Ｂ上の位置座標を算出する。
図１１は、この構成タイプ３の位置指示器１Ｂから、対応する位置検出システム２Ｂに送信される信号を説明するためのタイミングチャートである。上述したように、この構成タイプ３の位置指示器１Ｂからは、例えば周波数ｆ１の交流信号に基づく信号が、連続的に、位置検出用信号として中心電極７を通じて送出される。
しかし、この例のこの構成タイプ３の位置指示器１Ｂは、この実施形態の位置指示器１が位置検出用信号として周波数ｆ１の交流信号と、周波数ｆ２の交流信号とを送出することが可能な構成を有している利点を利用して、位置検出用信号と同じ周波数のノイズが存在するときには、位置検出用信号の周波数を切り替えることができるようにしている。
すなわち、この実施形態の構成タイプ３の位置指示器１Ｂにおいては、図１１（Ａ）に示すように、位置検出用信号は、所定期間長Ｔａの連続送信期間と所定期間長Ｔｂの休止期間とを１周期として、当該１周期を繰り返すようなものとされる。
そして、位置検出システム２Ｂの制御回路２２０Ｂでは、図１１（Ｂ）に示すように、所定期間長Ｔｂの休止期間を、ノイズの有無を検出するためのウインドウ区間として、当該ウインドウ区間において、位置検出用信号と同じ周波数のノイズが存在するか否かを検出するようにする。そして、ウインドウ区間において、位置検出用信号と同じ周波数のノイズが存在することを検出したときには、位置検出システム２Ｂの制御回路２２０Ｂは、無線通信部２５Ｂを通じて、その旨を位置指示器１Ｂに通知する。
位置指示器１Ｂの無線通信モジュール４２の受信部４２２は、位置検出システム２Ｂからのこの通知を受けると、信号送信制御回路４１の制御部４１０に転送する。信号送信制御回路４１の制御部４１０は、この通知に従い、スイッチ回路４１４を切り替え制御して、周波数ｆ１の発振器４５から周波数ｆ２の発振器４６を選択する状態に切り替える。なお、前記位置検出システム２Ｂからの通知を受けたときの位置指示器１Ｂからの位置検出用信号が、周波数ｆ２の発振器４６からの信号に基づくものであった場合には、前記位置検出システム２Ｂからの通知により、制御部４１０は、スイッチ回路４１４を切り替え制御して、周波数ｆ２の発振器４６から周波数ｆ１の発振器４５を選択する状態に切り替える。
例えば、図１１（Ａ）に示すように、位置指示器１Ｂからの位置検出用信号が周波数ｆ１の信号であったときに、図１１（Ｃ）に示すように、同じ周波数ｆ１のノイズＮＲが存在していた場合には、位置検出システム２Ｂの制御回路２２０Ｂは、図１１（Ｂ）に示すウインドウ区間において、当該ノイズＮＲを検出し、その旨を無線通信部２５Ｂを通じて、位置指示器１Ｂに送る。
位置指示器１Ｂでは、制御部４１０が、この位置検出システム２Ｂからの通知を無線通信モジュール４２の受信部４２２を通じて受けて、位置検出用信号の周波数を、図１１（Ｄ）に示すように、周波数ｆ１から周波数ｆ２に切り替えるようにスイッチ回路４１４を切り替え制御する。したがって、位置検出用信号の周波数と同じ周波数のノイズが位置検出システム２Ｂの近辺に存在したとしても、位置検出用信号の周波数の切替により、当該ノイズの影響を受けることが無いようにすることができる。
なお、位置検出システム２Ｂにおいては、周波数ｆ１と周波数ｆ２の位置検出用信号の両方に対応することができるように、バンドパスフィルタ２２３Ｂは、周波数ｆ１を中心周波数とする通過周波数帯域とする状態と、周波数ｆ２を中心周波数とする通過周波数帯域とする状態とを備えるものとされ、制御回路２２０Ｂからの制御により、いずれの通過周波数帯域を用いるかが切り替えられるように構成されている。
＜構成タイプ４の位置指示器１Ｃと、対応する位置検出システム２Ｃ＞
図１２は、構成タイプ４の位置指示器１Ｃと、対応する位置検出システム２Ｃとの主要部の回路例を示す図である。構成タイプ４の位置指示器１Ｃは、位置検出用信号として周波数ｆ２の交流信号を送出すると共に、位置指示器として重要な付加情報の例である筆圧情報及びサイドスイッチ情報は、位置検出用信号と共に、中心電極７を通じて位置検出システム２Ｃに送出する。そして、位置指示器１Ｃは、付加情報の識別情報は、無線通信モジュール４２から位置検出システム２Ｃの無線通信部２５Ｃに送出する。
位置検出システム２Ｃは、図１２に示すように、センサ部２０Ｃと、このセンサ部２０Ｃに接続されるペン指示検出回路２６Ｃと、無線通信部２５Ｃとで構成されている。センサ部２０Ｃは、この例では、位置検出システム２Ｂのセンサ部２０Ｂと同一の構成とされている。また、ペン指示検出回路２６Ｃは、バンドパスフィルタ２２３Ｃと制御回路２２０Ｃとを除き、ペン指示検出回路２６Ｂと同一の構成とされている。
この構成タイプ４の位置指示器１Ｃのバンドパスフィルタ２２３Ｃは、この例では、周波数ｆ２を中心周波数とする通過周波数帯域とするものとされている。また、制御回路２２０Ｃは、位置検出用信号と共に送られてくる筆圧情報及びサイドスイッチ情報を検出する機能を備えるものとなっている。
この例の構成タイプ４の位置指示器１Ｃにおいては、中心電極送信信号生成部４１２は、制御部４１０からの制御を受けて、連続送信期間と送信データ期間を１周期とするパターンの信号を繰り返し出力するようにする。図１３（Ａ）は、位置指示器１Ｃの制御部４１０から中心電極送信信号生成部４１２に供給される制御信号の例を示すものである。中心電極送信信号生成部４１２は、この図１３（Ａ）の制御信号のハイレベルを維持する一定期間では、図１３（Ｂ）に示すように、周波数ｆ２の発振信号をバースト信号として連続送信する（図１３（Ｃ）の連続送信期間）。
この連続送信期間の長さは、位置検出システム２Ｃのペン指示検出回路２６Ｃにおいて、位置指示器１Ｃによるセンサ部２０Ｃ上の指示位置を検出することが可能な時間長とされ、例えば第１の導体２１１Ｙ及び第２の導体２１２Ｘの全てを１回以上、好ましくは複数回以上スキャンすることができる時間長とされる。
この連続送信期間中に、位置指示器１Ｃの制御部４１０は、中心電極７に印加される筆圧を、筆圧検出ユニット９の可変容量コンデンサの静電容量に基づいて算出し、その算出した筆圧値の情報を複数ビットの値（２進コード）として求める。また、制御部４１０は、サイドスイッチ４３のオン・オフ情報をサイドスイッチ情報として、１ビットあるいは複数ビットの情報として生成する。
そして、制御部４１０は、図１３（Ａ）に示すように、連続送信期間の終了後、送信データ期間において、制御信号を所定の周期（Td）でハイレベルまたはローレベルに制御することにより、周波数ｆ２の交流信号をＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調する。ＡＳＫ変調の代わりに、ＯＯＫ（On Off Keying）信号とするようにしてもよい。
このとき、連続送信期間の後の所定の周期(Td)の初回は必ずハイレベルとし、それを図１３（Ｃ）のスタート信号とする。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システム２Ｃのペン指示検出回路２６Ｃで正確に判定することができるようにするためのタイミング信号である。なお、このスタート信号に代えて、連続送信期間のバースト信号をタイミング信号として利用することもできる。
位置指示器１Ｃの中心電極送信信号生成部４１２は、以上の制御部４１０からの制御を受けて、送信データ期間において、スタート信号に続いて、複数ビットの筆圧情報及び１または複数ビットのサイドスイッチ情報を順次送信する。この場合に、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、送信データ（２進コード）が「０」のときは、制御信号（図１３Ａ）をローレベルとして交流信号の送出はせず、送信データ（２進コード）が「１」のときは制御信号をハイレベルとして交流信号の送出するように制御して、ＡＳＫ変調を行うようにする。
位置検出システム２Ｃのペン指示検出回路２６Ｃにおいては、制御回路２２０Ｃは、連続送信期間の受信信号から、前述した位置検出システム２Ｂと同様にして、位置指示器１Ｃによる指示位置を検出する。そして、制御回路２２０Ｃは、連続送信期間の終了を待ち、連続送信期間の終了後のスタート信号を検出したら、送信データ期間の筆圧情報及びサイドスイッチ情報のデータを検出して、それらを復元する動作を行う。そして、制御回路２２０Ｃは、無線通信部２５Ｃを通じて受信した識別情報と共に、位置指示器１Ｃによる指示位置の検出情報と、筆圧情報と、サイドスイッチ情報を、ホストコンピュータなどに出力するようにする。
なお、この構成タイプ４の位置指示器１Ｃにおいても、位置検出用信号の周波数を、ノイズの影響を軽減することができるように、構成タイプ３の位置指示器１Ｂと同様に切り替える構成としてもよい。その場合には、位置検出システム２Ｃのバンドパスフィルタ２２３Ｃ及び制御回路２２０Ｃも、構成タイプ３に対応する位置検出システム２Ｂのバンドパスフィルタ２２３Ｂ及び制御回路２２０Ｂと同様の機能を有するように構成する。
＜構成タイプ５の位置指示器１Ｄと、対応する位置検出システム２Ｄ＞
図１４は、構成タイプ５の位置指示器１Ｄと、対応する位置検出システム２Ｄとの主要部の回路例を示す図である。構成タイプ５の位置指示器１Ｄは、位置検出用信号として周波数ｆ２の交流信号を送出すると共に、全ての付加情報、この例では筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報ＩＤ１は、位置検出用信号と共に、中心電極７を通じて位置検出システム２Ｄに送出する。
位置検出システム２Ｄは、図１４に示すように、センサ部２０Ｄと、このセンサ部２０Ｄに接続されるペン指示検出回路２６Ｄと、無線通信部２５Ｄを備えて構成されている。センサ部２０Ｄは、この例では、位置検出システム２Ｂのセンサ部２０Ｂと同一の構成とされている。また、ペン指示検出回路２６Ｄは、制御回路２２０Ｄを除き、バンドパスフィルタ２２３Ｄも含め、ペン指示検出回路２６Ｃと同一の構成とされている。すなわち、バンドパスフィルタ２２３Ｄは、この例では、周波数ｆ２を中心周波数とする通過周波数帯域とするものとされている。そして、制御回路２２０Ｄは、位置検出用信号と共に送られてくる筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報ＩＤ１を検出する機能を備えるものとなっている。
この例の構成タイプ５の位置指示器１Ｄにおいても、前述した構成タイプ４の位置指示器１Ｃと同様にして、中心電極送信信号生成部４１２は、制御部４１０からの制御を受けて、図１５に示すように、連続送信期間と送信データ期間を１周期とするパターンの信号を繰り返し出力するようにする。
図１５（Ａ）は、位置指示器１Ｄの制御部４１０から中心電極送信信号生成部４１２に供給される制御信号の例を示すものである。この例の位置指示器１Ｄの中心電極送信信号生成部４１２は、この図１５（Ａ）の制御信号による制御を受けて、連続送信期間では、図１５（Ｂ）に示すように、周波数ｆ２の発振信号をバースト信号として連続送信し、また、送信データ期間では、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、筆圧情報と、サイドスイッチ情報と、識別情報ＩＤ１とをＡＳＫ信号として、中心電極７を通じて位置検出システム２Ｄに送信する。
位置検出システム２Ｄの制御回路２２０Ｄは、連続送信期間のバースト信号に基づいて、位置指示器１Ｄにより指示されたセンサ部２０Ｄ上の位置を検出すると共に、送信データ期間において、筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報ＩＤ１を検出して復元する。
そして、この例では、位置指示器１Ｄと位置検出システム２Ｄとの間の信号の授受を、よりセキュアにするために、位置指示器１Ｄは、識別情報ＩＤ２を無線通信モジュール４２から位置検出システム２Ｄの無線通信部２５Ｄに送出する。この場合に、識別情報ＩＤ１と識別情報ＩＤ２とは、同一の情報（ＩＤ１＝ＩＤ２）とされる。制御回路２２０Ｄは、無線通信部２５Ｄを通じて取得した識別情報ＩＤ２と、中心電極７を通じて受信し検出した識別情報ＩＤ１とを照合して、両者が一致したときにのみ、位置指示器１Ｄから取得した信号を有効として処理する。
そして、制御回路２２０Ｄは、位置指示器１Ｄから取得した信号を有効としたときには、位置指示器１Ｄによる指示位置の検出情報と、筆圧情報と、サイドスイッチ情報及び識別情報ＩＤ１を、ホストコンピュータなどに出力するようにする。
図１６は、位置検出システム２Ｄの制御回路２２０Ｄにおける識別情報ＩＤ１とＩＤ２とを用いたセキュア処理の流れを示すフローチャートである。
制御回路２２０Ｄは、無線通信部２５Ｄを通じて受信した識別情報ＩＤ２を一時保持する（ステップＳ２１）。次に、制御回路２２０Ｄは、位置指示器１Ｄの中心電極７を通じて送信されてきた情報に含まれる識別情報ＩＤ１を取得する（ステップＳ２２）。そして、制御回路２２０Ｄは、識別情報ＩＤ１と識別情報ＩＤ２とが一致しているか否か判別し（ステップＳ２３）、両識別情報ＩＤ１，ＩＤ２が一致していると判別したときには、位置指示器１Ｄからの信号を有効として処理し（ステップＳ２４）、その後、処理をステップＳ２１に戻し、このステップＳ２１以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ２３で、識別情報ＩＤ１と識別情報ＩＤ２とが一致していないと判別したときには、制御回路２２０Ｄは、位置指示器１Ｄからの信号は無効として処理し（ステップＳ２５）、その後、処理をステップＳ２１に戻し、このステップＳ２１以降の処理を繰り返す。
なお、位置検出システム２Ｄにおける、無線通信モジュール４２からの識別情報ＩＤ２と、中心電極７を通じて取得した識別情報ＩＤ１との照合を用いたセキュア処理は、必須のものではなく、行わなくてもよい。
［他の実施形態］
＜静電結合方式の他の例＞
上述した位置指示器の複数の構成タイプは、一例であって、ここに接続した構成タイプのものに限られるものではないことは言うまでもない。例えば、上述のアクティブ方式の位置指示器においては、中心電極７のみから信号を送出するようにしたが、位置指示器の位置検出システム上での傾き角や回転角を検出することができるようにするために、周辺電極６を、複数個に分割して、その分割した複数個の周辺分割電極のそれぞれから、それらの周辺分割電極を識別することができるようにするための信号を送出する構成の位置指示器を、一つの構成タイプとしてもよい。
図１７は、そのような構成タイプの位置指示器をも構成することが可能な位置指示器１Ｅの要部を示す図で、図１７（Ａ）は、中心電極７側の構成部分を説明するための図であり、図１７（Ｂ）は、当該位置指示器１Ｅを、中心電極７の先端側から、その軸心方向に見たときの図である。
この位置指示器１Ｅにおいては、筐体３の、中心電極７が挿入される開口３ａの周囲に設けられる導電体からなる周辺電極は、３分割された周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃとして設けられる。これら周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、互いに電気的に絶縁されて分離されて設けられている。
そして、上述のパッシブ方式の構成タイプ１の場合及びアクティブ方式の構成タイプ３，４，５の場合には、これらの周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃは用いない。パッシブ方式の改良方式の構成タイプ２の場合には、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃを電気的に接続し、それら周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃの全てで受信した信号を合成して、帰還信号生成回路４１５に供給するように構成する。
そして、位置指示器１Ｅで、位置検出システム上での傾き角や回転角を検出することができるようにする構成タイプの位置指示器を構成する場合には、中心電極７からは、位置検出用信号及び構成タイプに応じて選択された付加情報を送信するようにすると共に、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれから、それら周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれを、位置検出システムで検出することができるような信号を送出するように構成する。
例えば、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれから、それぞれに対応する識別情報（例えば２ビットの信号）を送出するように構成する。あるいは、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれから、互いに異なる周波数や位相の信号を送出するようにする。あるいは、中心電極７からの信号の送出を終了した後、一つの周波数の信号を、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃの順に、所定期間ずつ送出するように構成する。
位置検出システム上での傾き角や回転角を検出することができるようにする構成タイプの位置指示器に対応する位置検出システムは、周辺分割電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれからの信号の受信強度や受信信号の広がり分布パターンなどから、位置指示器１Ｅの回転角や傾き角を検出する機能を有するものである。
＜電磁結合方式の例＞
また、上述の実施形態は、静電結合方式の位置指示器及び位置検出システムの場合であったが、電磁結合方式の位置指示器及び位置検出システムの場合にも、この発明は適用可能である。
図１８は、この発明による電磁結合方式の位置指示器１００の構成例を示すもので、上述した実施形態の位置指示器１について示した図１の概念的構成図に対応するものである。
この図１８に示すように、この実施形態の位置指示器１００は、絶縁物例えば樹脂からなる筒状の筐体１０３内に、信号送信制御回路１４１と、無線通信モジュール１４２と、サイドスイッチ１４３と、ＩＤメモリ１４４と、発振器１４５とを備えると共に、筆圧検出ユニット１０９を備える。また、バッテリー１０５が、信号送信制御回路１４１、無線通信モジュール１４２、サイドスイッチ１４３、ＩＤメモリ１４４、発振器１４５などへの電源電圧の供給源として筐体１０３内に設けられている。信号送信制御回路１４１は、ペン種判別部１４１１を備えている。
そして、筆圧検出ユニット１０９には、フェライトコア１１０を貫通する芯体１０７が結合されており、筆圧検出ユニット１０９は、この芯体１０７に印加される筆圧を、当該筆圧検出ユニット１０９で構成される可変容量コンデンサの静電容量として検出する。フェライトコア１１０には、コイル１１１が巻回されており、このコイル１１１の両端が信号送信制御回路１４１に接続されている。また、コイル１１１の両端の間には、当該コイル１１１と共振回路を構成するコンデンサ１１２が接続されている。
信号送信制御回路１４１には、上述の実施形態の位置指示器１と同様に、無線通信モジュール１４２と、サイドスイッチ１４３と、ＩＤメモリ１４４と、発振器１４５が接続されていると共に、筆圧検出ユニット１０９で構成される可変容量コンデンサも、この信号送信制御回路１４１に接続されている。
信号送信制御回路１４１は、この位置指示器１００においては、コイル１１１とコンデンサ１１２を含む共振回路を通じて送信する信号を選択制御するようにすると共に、筆圧情報、サイドスイッチ情報、識別情報などの付加情報を、無線通信モジュール１４２から送信するか、共振回路からの信号として送信するかを選択制御する。
すなわち、この実施形態の位置指示器１００の場合、共振回路が第１の送信部を構成し、無線通信モジュール１４２の送信機能部が第１の送信部を構成する。また、無線通信モジュール１４２の受信機能部が、位置検出システムからのペン種情報を受信する受信部を構成する。無線通信モジュール１４２の受信機能部で、位置検出システムから受信したペン種情報は、信号送信制御回路１４１のペン種判別部１４１１に供給される。ペン種判別部１４１１は、図示は省略するが、この実施形態においてもペン種の判断処理部と、ペン種テーブルメモリとで構成することができる。
この実施形態の位置指示器１００の信号送信制御回路１４１は、位置検出システムからのペン種情報を受信して、ペン種判別部１４１１で判断して、ペン種を決定し、例えば図１９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような３種の構成タイプ６，７，８の位置指示器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを構成することができるようにしている。
位置指示器１００の無線通信モジュール１４２の受信機能部を通じて位置検出システムから受信したペン種情報が、構成タイプ６であった場合には、信号送信制御回路１４１により、図１９（Ａ）に示すような位置指示器１００Ａが構成される。すなわち、この構成タイプ６においては、コイル１１１とコンデンサ１１２とからなる並列共振回路に並列に、筆圧検出ユニット１０９で構成される可変容量コンデンサが接続され、さらに、サイドスイッチ１４３とコンデンサ１１３との直列回路が接続される。
そして、この構成タイプ６の位置指示器１００Ａと共に使用され、構成タイプ６をペン種情報として位置指示器１００Ａに送る位置検出システム２００Ａのセンサ部は、図示は省略するが、複数個のループコイルが互いに直交するＸ方向及びＹ方向に配列されて構成されており、ループコイルから周波数ｆａの送信信号（交流信号）が位置指示器１００Ａに送信される。
位置指示器１００Ａでは、電磁結合により位置検出システム２００Ａからの交流信号を共振回路で受信し、その後、当該共振回路から位置検出システム２００Ａに交流信号を帰還させる。位置検出システム２００Ａでは、交流信号を送信したループコイルの位置と、位置指示器１００Ａからの帰還信号を受信したループコイルの位置とから、位置指示器１００Ａにより指示された位置を検出するようにする。
この場合に、位置指示器１００Ａからの帰還信号は、共振回路の共振周波数が、筆圧検出ユニット１０９で構成される可変容量コンデンサの静電容量の値により変化することにより変化するので、位置検出システム２００Ａでは、その周波数の変化（あるいは位相の変化）により筆圧情報を検出するようにする。
また、サイドスイッチ１４３のオン・オフにより共振回路に対してコンデンサ１１３が接続あるいは非接続になるため、当該サイドスイッチ１４３のオン・オフに応じて共振回路の共振周波数が変化する。位置検出システム２００Ａでは、位置指示器１００Ａからの帰還信号の周波数の変化（あるいは位相の変化）により、サイドスイッチ１４３のオン・オフに応じたサイドスイッチ情報を検出する。
なお、この構成タイプ６の位置指示器１００Ａは、識別情報は、無線通信モジュール１４２の送信機能部を通じて位置検出システム２００Ａの無線通信部に送信される。
位置指示器１００の無線通信モジュール１４２の受信機能部を通じて位置検出システムから受信したペン種情報が、構成タイプ７であった場合には、信号送信制御回路１４１により、図１９（Ｂ）に示すような位置指示器１００Ｂが構成される。すなわち、この構成タイプ７においては、並列共振回路は、コイル１１１とコンデンサ１１２とからなるものとされる。そして、筆圧情報と、サイドスイッチ情報と、識別情報とは、全て無線通信モジュール１４２の送信機能部を通じて位置検出システム２００Ｂの無線通信部に送信される。
この構成タイプ７の位置指示器１００Ｂと共に使用され、構成タイプ７をペン種情報として位置指示器１００Ｂに送る位置検出システム２００Ｂのセンサ部は、位置検出システム２００Ａのセンサ部と同じ構成を備え、ループコイルから周波数ｆａの送信信号（交流信号）を位置指示器１００Ｂに送信する。
位置指示器１００Ｂでは、位置指示器１００Ａと同様にして、電磁結合により位置検出システム２００Ｂからの交流信号を共振回路で受信し、その後、当該共振回路から位置検出システム２００Ｂに交流信号を帰還させる。位置検出システム２００Ｂでは、位置検出システム２００Ａと同様にして、位置指示器１００Ｂより指示された位置を検出する。
この構成タイプ７の位置検出システム２００Ｂは、帰還信号の周波数や位相の変化を監視して、付加情報を検出する機能を備えない。そして、位置検出システム２００Ｂは、無線通信部を通じて受信した付加情報をデコードして、筆圧情報、サイドスイッチ情報及び識別情報を取得するようにする。
位置指示器１００の無線通信モジュール１４２の受信機能部を通じて位置検出システムから受信したペン種情報が、構成タイプ８であった場合には、信号送信制御回路１４１により、図１９（Ｃ）に示すような位置指示器１００Ｃが構成される。すなわち、この構成タイプ８の位置指示器１００Ｃにおいては、コイル１１１とコンデンサ１１２とからなる並列共振回路は、発振器１４５と結合されて、発振回路１４５Ｓが構成される。そして、この発振回路１４５Ｓからの発振信号が、コイル１１１とコンデンサ１１２とからなる並列共振回路を通じて位置検出システム２００Ｃに送信される。
そして、筆圧情報と、サイドスイッチ情報と、識別情報とは、全て無線通信モジュール１４２の送信機能部を通じて位置検出システム２００Ｃの無線通信部に送信される。
そして、この構成タイプ８の位置指示器１００Ｃと共に使用され、構成タイプ８をペン種情報として位置指示器１００Ｃに送る位置検出システム２００Ｃのセンサ部は、図示は省略するが、複数個のループコイルが互いに直交するＸ方向及びＹ方向に配列されて構成されている。
そして、位置検出システム２００Ｃは、位置指示器１００Ｃから送信される交流信号を、電磁結合によりループコイルで受信する。そして、位置検出システム２００Ｃは、交流信号を受信したＸ方向及びＹ方向のループコイルの位置から、位置指示器１００Ｃにより指示された位置を検出するようにする。
なお、以上の構成タイプ６〜８も一例であり、電磁結合方式の位置指示器と位置検出システムについての構成タイプは、その他種々のものが存在し、この発明の位置指示器は、それらの種々の構成タイプにも対応するように構成することができることも言うまでもない。例えば、上述の構成６〜８の例では、共振回路を通じて識別情報は送信することはしなかったが、共振回路の共振動作、あるいは発振回路１４５Ｓの発振動作のオン・オフを制御することで、ＡＳＫ変調信号や、ＯＯＫ信号として、識別情報を芯体１０７側から送信する構成タイプとすることもできる。
［その他の実施形態または変形例］
上述の実施形態の筆圧検出ユニット９，１０９は、誘電体を第１の電極と第２の電極で挟み、その第１の電極と第２の電極の内、一方を筆圧に応じて軸心方向に移動可能にすることで、静電容量が筆圧に応じて可変となる可変容量コンデンサを用いるようにしたが、この構成に限られるものではない。例えば、特開２０１３−１６１３０７号公報に開示されているような筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子を用いて筆圧検出ユニット９を構成することもできる。また、静電容量ではなく、インダクタンス値や抵抗値を筆圧に応じて可変とする構造や素子を用いることで、筆圧検出ユニットを構成するようにしてもよい。
また、付加情報は、前述もしたように、筆圧情報、サイドスイッチ情報、識別情報などに限られるものではなく、例えば電池の残量情報など、その他種々の情報を付加情報とすることができる。
また、上述の実施形態の説明においては、位置指示器の駆動電源は電池としたが、電源電圧を蓄積するコンデンサを位置指示器に設けて、当該コンデンサを駆動電源として用いるようにしてもよい。その場合に、コンデンサに電源電圧を蓄積する構成は、電磁誘導や電界結合によって電力エネルギーを外部から受け取って充電する充電回路の構成としてもよいし、位置指示器にさらに充電端子を設けて、専用の充電装置から当該充電端子を通じて充電電流を供給するように構成してもよい。そして、外部からの電力エネルギー（電磁エネルギーや電界エネルギー）は、位置検出装置から位置指示器に供給するようにしてもよいし、専用の電力供給装置から供給するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、位置指示器は、送信部は中心電極と、無線通信モジュールの２個としたが、３個以上を備えるようにしてもよい。
なお、上述の実施形態の位置指示器の説明では、位置指示器を位置検出システムのセンサ部に近づける等することにより、位置指示器は、自動的に当該位置検出システムに対応する構成タイプとなるようにした。しかし、位置検出システムではなく、位置指示器の無線通信モジュールと通信可能なパソコンなどの外部装置と通信をすると共に、パソコンなどの外部装置で構成タイプを選択することより、位置指示器を、当該選択された所望の構成タイプに設定することができるように構成してもよい。
また、位置指示器に構成タイプの切替設定用のスイッチを設け、その切替設定用のスイッチによる切り替え操作により、位置指示器を、当該所望の構成タイプに設定することができるように構成してもよい。すなわち、例えば図１８の例において、筐体１０３に、使用者が操作可能な押釦スイッチ１４６を設け、この押釦スイッチ１４６の押下操作信号を信号送信制御回路１４１に供給するように構成する。この場合には、信号送信制御回路１４１では、例えば、使用者により押釦スイッチ１４６が押下されるごとに、構成タイプを変更するように制御する。なお、図１の例においても、同様に押釦スイッチを設けても勿論よい。
１，１Ａ〜１Ｅ，１００Ａ〜１００Ｃ…位置指示器、２，２Ａ〜２Ｄ、２００Ａ〜２００Ｃ…位置検出システム、３…筐体、３１…絶縁体部、３２…導電体部、５…バッテリー、６…周辺電極６…中心電極、８…シールド部材、９…筆圧検出ユニット、４０…プリント配線基板、４１…信号送信制御回路、４２…無線通信モジュール、４３…サイドスイッチ、４４…ＩＤメモリ、４５，４６…発振器、４８…電源スイッチ、４１０…制御部、４１１…ペン種判断部

Claims (24)

  1. センサ部を有する位置検出システムとともに使用される、ペン形状を有する位置指示器であって、
    位置検出用信号を発生する位置検出用信号発生手段と、
    付加情報を発生する付加情報発生手段と、
    第１の受信部と、
    前記第１の受信部とは異なる第２の受信部と、
    前記位置指示器の筐体の一方の端部の側に設けられた、前記位置検出システムの前記センサ部に対して前記位置検出用信号を送出する第１の送信部と、
    前記位置検出システムに無線信号を送出する、前記第１の送信部とは異なる第２の送信部と、
    前記位置検出システムから送出された信号が前記第１の受信部あるいは前記第２の受信部で受信されるように制御するとともに、前記第１の受信部あるいは前記第２の受信部によって受信された前記位置検出システムから送出された信号に基づいて、前記付加情報を前記第１の送信部を介して送出するか、あるいは前記第２の送信部を介して送出するかを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする位置指示器。
  2. 前記筐体の前記一方の端部から前記筐体の軸心方向に突出するように設けられた中心電極と、前記中心電極の周辺に設けられた周辺電極とを備えており、
    前記制御手段による制御によって前記第１の受信部が前記中心電極あるいは前記周辺電極を介して前記位置検出システムから送出された信号を受信す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。
  3. 前記制御手段は、前記中心電極あるいは前記周辺電極を介して受信した前記位置検出システムから送出された信号に基づいて、前記付加情報を前記第２の送信部を介して前記位置検出システムに送出するように制御する
    ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
  4. 前記筐体の前記一方の端部から前記筐体の軸心方向に突出するように設けられた中心電極と、前記中心電極の周辺に設けられた周辺電極とを備えており、
    前記制御手段による制御によって、前記第２の受信部が前記位置検出システムから送出された信号を受信するとともに前記第１の送信部が前記中心電極あるいは前記周辺電極を介して前記付加情報を位置検出システムに送出す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。
  5. 前記制御手段による制御によって、前記第２の受信部が前記位置検出システムから送出された信号を受信するとともに前記第２の送信部が前記付加情報を位置検出システムに送出す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. 前記筐体の前記一方の端部から前記筐体の軸心方向に突出するように設けられた中心電極を備えているとともに前記中心電極に印加された圧力を検出する圧力検出手段を備えており、
    前記付加情報は前記圧力検出手段によって検出された圧力の情報である
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  7. 前記位置指示器を識別する識別情報を記憶する識別情報記憶手段を備えており、
    前記付加情報は前記識別情報記憶手段に記憶された前記識別情報である
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  8. 操作スイッチを備えており、
    前記付加情報は前記操作スイッチの操作に対応した情報である
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  9. 前記第１の受信部は、前記位置検出システムの前記センサ部を介して信号を受信す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。
  10. 前記第１の受信部は、前記位置検出システムの前記センサ部を介して送出される拡散符号に基づく信号を受信す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。
  11. 前記第２の受信部は、前記位置検出システムから送出された無線信号を受信す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。
  12. 前記第１の送信部は、前記位置検出システムの前記センサ部と静電結合されることで、前記位置検出用信号を送出す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。
  13. 前記第１の送信部は、前記位置検出システムの前記センサ部と電磁結合されることで、前記位置検出用信号を送出す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。
  14. 前記第２の受信部は、前記位置検出システムから送出された無線信号を受信するように構成されており、前記位置検出システムに無線信号を送出する前記第２の送信部とともに近距離無線通信手段を構成している
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  15. 前記近距離無線通信手段は、ブルートゥース（登録商標）規格の無線通信を行う
    ことを特徴とする請求項１４に記載の位置指示器。
  16. 前記制御手段は、前記第１の受信部あるいは前記第２の受信部によって前記位置検出システムから送出される信号が所定時間受信できないことに対応して、前記付加情報を送出する前記第１の送信部あるいは前記第２の送信部を休止の状態とするように制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  17. センサ部を有する位置検出システムとともに使用される、ペン形状を有する位置指示器であって、
    位置検出用信号を発生する位置検出用信号発生手段と、
    付加情報を発生する付加情報発生手段と、
    前記位置検出システムの前記センサ部を介して信号を受信する第１の受信部と、
    前記位置検出システムから送出された信号を受信する、前記第１の受信部とは異なる第２の受信部と、
    前記位置指示器の筐体の一方の端部の側に設けられた、前記位置検出システムの前記センサ部に信号を送出する第１の送信部と、
    前記位置検出システムに無線信号を送出する、前記第１の送信部とは異なる第２の送信部と、
    前記第１の受信部によって受信された前記位置検出システムの前記センサ部から送出された信号に基づいて、前記付加情報を前記第１の送信部を介して送出するか、あるいは前記第２の送信部を介して送出するかを制御する制御手段と、
    を備えており、
    前記第１の送信部は、前記筐体の前記一方の端部から前記筐体の軸心方向に突出するように設けられた中心電極と、前記中心電極の周辺に設けられた周辺電極とを備えており、
    前記制御手段は、前記第１の受信部によって受信された前記位置検出システムの前記センサ部から送出された信号に基づいて、前記中心電極を介した前記位置検出用信号の送出を制御すると共に、前記周辺電極を介した前記位置検出用信号の送出を制御するように構成されている
    ことを特徴とする位置指示器。
  18. センサ部を有する位置検出システムとともに使用される、ペン形状を有する位置指示器であって、
    位置検出用信号を発生する位置検出用信号発生手段と、
    付加情報を発生する付加情報発生手段と、
    前記位置検出システムの前記センサ部を介して信号を受信する第１の受信部と、
    前記位置検出システムから送出された信号を受信する、前記第１の受信部とは異なる第２の受信部と、
    前記位置指示器の筐体の一方の端部の側に設けられた、前記位置検出システムの前記センサ部に信号を送出する第１の送信部と、
    前記位置検出システムに無線信号を送出する、前記第１の送信部とは異なる第２の送信部と、
    前記第２の受信部によって受信された前記位置検出システムから送出された信号に基づいて、前記付加情報を前記第１の送信部を介して送出するか、あるいは前記第２の送信部を介して送出するかを制御する制御手段と、
    を備えており、
    前記第１の送信部は、前記筐体の前記一方の端部から前記筐体の軸心方向に突出するように設けられた中心電極と、前記中心電極の周辺に設けられた周辺電極とを備えており、
    前記制御手段は、前記第２の受信部によって受信された前記位置検出システムから送出された信号に基づいて、前記中心電極を介した前記位置検出用信号の送出を制御すると共に、前記周辺電極を介した前記位置検出用信号の送出を制御するように構成されている
    ことを特徴とする位置指示器。
  19. 前記中心電極を介して送出される信号と前記周辺電極を介して送出される信号とは、前記位置検出システムにおいて区別可能となる状態とされている
    ことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の位置指示器。
  20. 前記中心電極を介して送出される信号と前記周辺電極を介して送出される信号とは、互いに異なる時間に送出されることで区別可能とされている
    ことを特徴とする請求項１９に記載の位置指示器。
  21. 前記周辺電極は、複数個に分割されており、分割された電極のそれぞれを前記位置検出システムで検出することができるように、前記分割された電極のそれぞれから信号が送出される
    ことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の位置指示器。
  22. 前記分割された電極のそれぞれからは、互いに異なる周波数又は位相の信号が送出される
    ことを特徴とする請求項２１に記載の位置指示器。
  23. 前記分割された電極のそれぞれからは、互いに異なる識別情報が送出される
    ことを特徴とする請求項２１に記載の位置指示器。
  24. 前記分割された電極のそれぞれからは、異なる時間に信号が送出される
    ことを特徴とする請求項２１に記載の位置指示器。
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