KR20170065526A - 위치 지시기 - Google Patents

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KR20170065526A
KR20170065526A KR1020177009098A KR20177009098A KR20170065526A KR 20170065526 A KR20170065526 A KR 20170065526A KR 1020177009098 A KR1020177009098 A KR 1020177009098A KR 20177009098 A KR20177009098 A KR 20177009098A KR 20170065526 A KR20170065526 A KR 20170065526A
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마사미츠 이토
히데타카 다키구치
시게루 야마시타
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가부시키가이샤 와코무
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Abstract

종래의 위치 검출 장치에 대한 호환성을 고려하면서, 주변 금속 등의 주변 환경에 의한 영향을 제거한 필압 등의 검출을 위치 검출 장치로 할 수 있도록 한 위치 지시기를 제공한다. 인덕턴스 소자와, 정전 용량 소자를 포함하여 구성되는 제1 공진 회로를 구비함과 아울러, 이 제1 공진 회로와, 사용자의 행위에 관련하여 공진 주파수 또는 위상을 변화시키는 전기적 요소치를 변화시키는 변화 소자를 포함하여 구성되는 제2 공진 회로와, 제1 공진 회로와 제2 공진 회로를 전환하는 스위치 회로를 구비한다. 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로로서, 외부로부터 신호를 받지 않는 경우 및 외부로부터 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는 제2 공진 회로를, 외부로부터 소정의 신호를 받았을 경우에는 제1 공진 회로를 선택하도록 스위치 회로로 전환한다.

Description

위치 지시기{POSITION INDICATOR}
본 발명은 적어도 인덕턴스 소자와 정전 용량 소자를 포함하여 구성되는 공진 회로를 구비하고, 위치 검출 장치와 함께 사용되는 위치 지시기에 관한 것이다.
전자 유도 방식의 위치 검출 방법으로서, 위치 검출 장치(태블릿)와 위치 지시기의 사이에서 교류 신호(전파)를 송수(送受)하고, 위치 지시기에 의한 위치 검출 장치의 센서상에서의 지시 위치의 좌표치를, 위치 검출 장치에서 검출할 수 있도록 한 것이 종래부터 상용되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1(일본 특개소 63-70326호 공보) 참조).
특허 문헌 1의 위치 검출 장치에 있어서는, 센서의 루프 코일로부터 소정의 주파수의 전파를 송신시켜, 위치 지시기에 구비되는 공진 회로에 수신시킨다. 그리고 센서의 루프 코일을 수신 상태로 전환하여, 상기 전파를 수신한 위치 지시기의 공진 회로로부터 발신되는 전파를 당해 루프 코일에 수신시켜, 유도 전압을 발생시킨다. 그리고 이상의 처리를 센서의 복수의 루프 코일을 차례로 전환하여 반복하여 실행하여, 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 레벨에 기초하여 위치 지시기에 의한 지시 위치의 좌표치를 구하도록 하고 있다.
그리고 상기와 같은 전자 유도 방식의 위치 검출 방법에 이용되는 종래의 위치 지시기에 있어서는, 인덕턴스 소자의 예로서의 코일과 정전 용량 소자의 예로서의 콘덴서의 병렬 접속으로 이루어지는 공진 회로를 구성하는 상기 콘덴서의 일부로서, 위치 지시기의 심체(芯體)에 인가되는 필압에 따라 정전 용량이 연속적으로 변화하는 가변 용량 콘덴서를 이용하고, 한편, 위치 검출 장치에서, 위치 지시기의 공진 회로로부터 수신한 유도 전압으로부터 공진 주파수의 연속적인 변화(또는 위상각의 연속적인 변화)를 검출하여, 상기의 심체에 인가되는 필압에 따른 정보를 얻도록 하고 있다.(예를 들면 특허 문헌 2(일본 특개 2010-129920호 공보) 참조).
특허 문헌 1: 일본 특개소 63-70326호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2010-129920호 공보
그렇지만, 상술한 전자 유도 방식의 위치 검출 방법의 경우, 위치 지시기와 위치 검출 장치의 사이에서 전자 유도 작용에 의한 전파의 수수를 행하고 있는 곁에 금속이 존재하면, 자속이 금속에 끌어 당겨지기 때문에, 위치 지시기의 공진 회로의 코일을 관통하는 자속 밀도가 변화하여, 위치 지시기와 위치 검출 장치의 사이에서의 상호 인덕턴스 M이 변화하여, 위치 지시기의 공진 회로의 공진점(共振点)이 변화(공진 주파수나 위상이 변화)해 버린다.
이 때문에, 위치 지시기와 위치 검출 장치의 사이에서 전자 유도 작용에 의한 전파의 수수를 행하고 있는 곁에 금속이 존재하면, 위치 지시기의 공진 회로의 공진점(공진 주파수나 위상)은, 필압의 변화에 따른 가변 용량 콘덴서의 정전 용량의 변화에 따라 변화할 뿐만 아니라, 곁에 존재하는 금속의 영향에 의해서도 변화해 버린다. 그 때문에, 특허 문헌 2의 위치 검출 장치에 있어서의 필압 검출 방식의 경우, 위치 지시기의 심체에 필압이 인가되고 있지 않아도, 필압이 인가되고 있는 것으로서 검출해 버려, 필압을 정확하게 검출할 수 없게 되어 버릴 우려가 있다.
위치 지시기와 위치 검출 장치의 곁에 금속이 존재하는 것 외에도, 온도 변화 등의 환경의 변화에 의해서, 또, 경년(經年) 변화에 의해서, 본래의 고유한 공진점(공진 주파수나 위상)으로부터 어긋나 버리는 공진 회로를 위치 지시기가 구비하는 경우에는, 특허 문헌 2의 위치 검출 장치에 있어서의 필압 검출 방식에서는, 그 위치 지시기의 심체에 인가된 필압을 정확하게 검출할 수 없게 될 우려가 있다고 하는 문제도 있었다.
또, 최근에는, 패드형 휴대 단말 등의 소형의 전자기기의 입력 장치로서 상술한 것 같은 위치 지시기 및 위치 검출 장치가 탑재되도록 되어 있다. 이런 종류의 소형의 전자기기에 있어서는, 상기의 금속 등의 문제에 더하여, 위치 지시기를, 위치 검출 장치의 센서면에 대해서 기울여 사용하면, 위치 지시기의 공진 회로의 코일 및 페라이트 코어(ferrite core)와, 위치 검출 장치의 실드(shield)판의 거리가 바뀌어, 전자 결합 상태가 변화하기 때문에 위치 지시기의 공진 회로의 공진점(공진 주파수나 위상)이 어긋난다고 하는 문제도 생기고 있다.
추가로, 위치 지시기 및 위치 검출 장치로 이루어지는 입력 장치를 구비하는 패드형 휴대 단말 등의 전자기기에 마련되는 스피커가 구비하는 자석이나, 패드형 휴대 단말 등의 전자기기의 커버의 개폐를 검지하기 위한 자석에 의한 직류 자계의 영향으로, 전자기기의 실드판이 자기 포화를 해 버려, 위치 지시기의 공진 회로로부터의 유도 전압에 대해 위상 드리프트(drift)를 발생시켜, 이 위상 드리프트에 의한 공진점의 어긋남 때문에, 필압을 정확하게 검출할 수 없을 우려가 있다고 하는 문제도 있다.
이상과 같이, 위치 검출 장치의 센서와 위치 지시기의 공진 회로의 사이의 상호 인덕턴스는, 주변 금속의 존재, 열 등의 환경요인, 위치 지시기(펜)의 위치 검출 장치의 센서에 대한 기울기, 위치 지시기나 위치 검출 장치의 하우징 소재, 시스템 구성 등의 주변 환경에 따라서 변화하고, 이 때문에, 위치 지시기와 위치 검출 장치의 센서의 사이에서의 공진점(위치 지시기의 공진 회로의 공진 주파수나 위상)이 어긋나 버릴 우려가 있었다.
이상의 문제점을 감안하여, 출원인은 상술한 주변 환경에 따른 위치 지시기와 위치 검출 장치의 센서의 사이에서의 공진점(위치 지시기의 공진 회로의 공진 주파수나 위상)의 변화의 영향을, 위치 검출 장치에서의 필압 검출에 있어서 제거할 수 있는 신규의 필압 검출 방법을 창출하고 있다.
이 신규의 필압 검출 방법에 있어서는, 위치 지시기는 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 콘덴서를 공진 요소로서 포함하지 않는 제1 공진 회로와, 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 콘덴서를 공진 요소로서 포함하는 제2 공진 회로를 구비한다. 그리고 위치 지시기는 위치 검출 장치와의 사이의 전자 결합용의 공진 회로로서, 제1 공진 회로와 제2 공진 회로를 전환하도록 한다.
위치 검출 장치측에서는, 위치 지시기의 전자 결합용의 공진 회로가 제1 공진 회로일 때의 제1 공진 주파수의 신호를 위치 지시기로부터 얻음과 아울러, 위치 지시기의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로일 때의 제2 공진 주파수의 신호를 위치 지시기로부터 얻어, 제1 공진 주파수의 신호와 제2 공진 주파수의 신호의 차분으로부터, 필압을 검출하도록 구성한다.
이러한 구성에 의하면, 제1 공진 주파수의 신호와 제2 공진 주파수의 신호의 각각에는, 상기 주변 금속 등의 영향에 의한 공진점의 변화분이 마찬가지로 포함되기 때문에, 양자의 차분을 연산하면, 상기 주변 금속 등의 영향에 의한 공진점의 변화분은 캔슬되게 된다. 따라서 위치 검출 장치에서는, 상기 주변 금속 등의 주변 환경에 의한 영향을 제거하여, 필압의 크기에 정확하게 대응한 필압 검출 출력이 얻어진다.
이 경우에, 신규의 위치 지시기는, 상술한 것처럼, 제1 공진 회로와, 제2 공진 회로를 구비함과 아울러, 신규의 필압 검출 방식을 구비하는 위치 검출 장치에 대해서는, 제1 공진 회로와 제2 공진 회로를, 전자 결합용의 공진 회로로서 전환하는 구성으로 할 필요가 있다.
한편, 상술과 같은 문제를 포함하는 종래의 필압 검출 방식을 채용하고 있는 위치 검출 장치는, 이미 많이 보급되어 있다. 이 점을 고려하면, 당해 종래의 필압 검출 방식을 채용하고 있는 위치 검출 장치에 있어서도, 종래대로의 필압 검출 방식으로 필압을 검출하던지 할 수 있도록, 신규의 위치 지시기를 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 신규의 위치 지시기로서는, 종래부터 보급되어 있는 위치 검출 장치와, 신규의 필압 검출 방법을 탑재하는 신규의 위치 검출 장치의 양방의 호환성을 취할 수 있는 구성이 바람직하다.
또한, 상술한 설명에서는, 사용자의 행위에 따라 위치 지시기에 인가되는 필압을, 공진 회로의 공진 주파수나 위상에 반영시키도록 한 필압 검출 방식의 경우에 대해 설명했지만, 필압뿐만 아니라, 사용자의 행위에 관련되는 다양한 정보를 공진 회로의 공진 주파수나 위상에 반영시키도록 하는 경우에도, 상술과 마찬가지의 문제가 생기는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명은, 이상의 점을 고려하여, 종래의 위치 검출 장치에서도 사용할 수 있도록 호환성을 고려하면서, 상술한 문제점을 해결하도록 한 신규의 위치 검출 장치와 함께 사용되는 위치 지시기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로를 구비하고, 사용자의 행위에 관련되는 정보를 상기 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상에 반영시키도록 하는 위치 지시기로서,
인덕턴스 소자와, 정전 용량 소자를 포함하여 구성되는 제1 공진 회로와,
상기 인덕턴스 소자와, 상기 정전 용량 소자와, 사용자의 행위에 관련하여 공진 주파수 또는 위상을 변화시키는 전기적 요소치를 변화시키는 변화 소자를 포함하여 구성되는 제2 공진 회로와,
상기 제1 공진 회로와, 상기 제2 공진 회로를 전환하는 스위치 회로와,
상기 스위치 회로를 구동하는 전환 신호를 생성하여 상기 스위치 회로에 공급하기 위한 전환 회로를 구비하고,
외부로부터 신호를 받지 않는 경우 및 외부로부터 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는, 상기 전환 회로에서 상기 전환 신호는 생성되지 않고, 상기 제2 공진 회로를 상기 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 상기 공진 회로로서 구성하고,
외부로부터 상기 소정의 신호를 받았을 경우에는, 상기 전환 회로에서 상기 전환 신호가 생성되어 상기 스위치 회로에 공급되어, 상기 제1 공진 회로를 상기 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 상기 공진 회로로서 구성하도록 전환하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기를 제공한다.
상술한 구성의 본 발명의 위치 지시기는, 외부로부터 신호를 받고 있지 않은 경우, 또, 예를 들면 종래의 구성의 위치 검출 장치로부터의 신호와 같은 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는, 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로는, 제2 공진 회로가 되고, 이 제2 공진 회로에 위치 검출 장치로부터의 신호에 따른 유도 전압이 발생한다.
제2 공진 회로는 변화 소자의 전기적 요소치, 예를 들면 인덕턴스값이나 정전 용량의 변화에 따라 변화하는 공진 주파수 또는 위상의 신호를 발생시킨다. 따라서 본 발명의 위치 지시기로부터의 신호의 수신 상태로 된 예를 들면 종래의 구성의 위치 검출 장치에는, 이 제2 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상에 따른 유도 전압이 발생한다. 따라서 종래의 구성의 위치 검출 장치에서는, 종래대로, 사용자의 행위에 관련되는 정보, 예를 들면 위치 지시기에 인가되는 필압의 정보를, 유도 전압으로부터 검출하는 것이 가능해져, 호환성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 위치 지시기는 위치 검출 장치로부터의 신호를 받을 수 있는 상태일 때로서, 소정의 신호를 받고 있지 않을 때는, 당해 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로로서 제2 공진 회로를 구성하고, 변화 소자의 전기적 요소치에 따라 변화하는 공진 주파수 또는 위상에 따른 유도 전압이, 신호를 송신해 온 위치 검출 장치에 발생한다. 그리고 본 발명의 위치 지시기는 위치 검출 장치로부터 소정의 신호를 받으면, 제2 공진 회로로부터 변화 소자를 차단함으로써, 제2 공진 회로로부터 제1 공진 회로로 전환하고, 당해 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로를 제1 공진 회로로 전환한다. 따라서 소정의 신호를 발생시킨 위치 검출 장치에는, 변화 소자를 포함하지 않는 제1 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상에 따른 유도 전압이 발생한다.
이렇게 하여, 소정의 신호를 발생시키는 기능을 가지는 위치 검출 장치는 변화 소자의 전기적 요소치에 따라 변화하는 제2 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상의 신호와, 변화 소자를 포함하지 않고 상기 인덕턴스 소자와 상기 정전 용량 소자를 포함하여 구성되는 제1 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상의 신호를 취득할 수 있다. 따라서 신규의 위치 검출 장치 등의 소정의 신호를 발생시키는 기능을 가지는 위치 검출 장치는, 양 공진 회로의 신호의 차분(주파수차나 위상차)을 구함으로써, 공진 주파수나 위상을 변화시키는 전기적 요소치를 변화시키는 사용자의 행위에 관련되는 정보, 예를 들면 위치 지시기에 인가되는 필압의 정보를 검출할 수 있다.
본 발명에 의한 위치 지시기에 의하면, 사용자의 행위에 관련하여 공진 주파수 또는 위상을 변화시키는 전기적 요소치를 변화시키는 변화 소자를 포함하여 구성되는 제2 공진 회로를 구비함과 아울러, 외부로부터의 소정의 신호에 기초하여 생성되는 전환 신호에 의해서 전환되는 스위치 회로에 의해, 상기 제2 공진 회로로부터 상기 변화 소자를 차단함으로써 제1 공진 회로로 전환하는 구성을 구비한다. 이것에 의해, 본 발명에 의하면, 종래의 위치 검출 장치에서도 사용할 수 있도록 호환성을 고려하면서, 제2 공진 회로의 공진 주파수와 제1 공진 회로의 공진 주파수를 수신하여, 양자의 차분을 취함으로써 상술한 문제점을 해결하도록 한 신규의 위치 검출 장치와 함께 사용되는 위치 지시기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 위치 지시기의 실시 형태와, 당해 위치 지시기와 함께 사용되는 위치 검출 장치로 이루어지는 전자기기의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 위치 지시기의 제1 실시 형태의 구성예와, 당해 위치 지시기와 함께 사용되는 위치 검출 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 위치 지시기의 제1 실시 형태의 주요부의 구성의 회로예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 본 발명에 의한 위치 지시기의 제1 실시 형태의 구성예와, 당해 위치 지시기와 함께 사용되는 위치 검출 장치의 구성예의 사이에서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 5는 본 발명에 의한 위치 지시기의 실시 형태와 함께 사용되는 종래 타입의 위치 검출 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 의한 위치 지시기의 실시 형태와 함께 사용되는 신규 타입의 위치 검출 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 의한 위치 지시기의 제1 실시 형태의 변형예와, 당해 위치 지시기와 함께 사용되는 위치 검출 장치의 구성예의 사이에서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 8은 본 발명에 의한 위치 지시기의 제1 실시 형태의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 위치 지시기의 제2 실시 형태의 주요부의 구성의 회로예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 위치 지시기의 제3 실시 형태의 주요부의 구성의 회로예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 위치 지시기의 제3 실시 형태의 처리 동작예를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 12는 본 발명의 위치 지시기의 다른 실시 형태의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 위치 지시기의 다른 실시 형태의 외관 구성예를 나타내는 도면이다.
［제1 실시 형태］
이하, 본 발명에 의한 제1 위치 지시기의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)와, 당해 위치 지시기(1)와 함께 사용하는 위치 검출 장치를 구비하는 전자기기(2)의 일례의 외관도이다. 이 제1 실시 형태는 변화 소자가 위치 지시기에 인가되는 필압 검출용의 가변 용량 콘덴서로 이루어지는 경우이다.
이 예의 전자기기(2)는, 예를 들면 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시장치의 표시 화면(2D)을 구비하는 휴대 단말이고, 표시 화면(2D)의 하부(이면(裏面)측)에, 전자 유도 방식의 위치 검출 장치(200)를 구비하고 있다. 본 발명의 실시 형태의 위치 지시기(1)는 펜 형상을 가지고, 그 선단(先端)에 심체(1P)가 마련되어 있다. 그리고 위치 지시기(1)는, 도 1에서는 도시는 생략하지만, 위치 검출 장치(200)와의 사이에서 전자 유도에 의해 신호의 수수를 행하기 위한 공진 회로를 구비하고 있다.
이 예의 전자기기(2)의 하우징은, 펜 형상의 위치 지시기(1)를 수납하는 수납 오목 구멍(2H)을 구비하고 있다. 사용자는, 필요에 따라서, 수납 오목 구멍(2H)에 수납되어 있는 위치 지시기(1)를, 전자기기(2)로부터 취출(取出)하여, 표시 화면(2D)을 입력면으로 하여 위치 지시 조작을 행한다.
전자기기(2)에 있어서는, 표시 화면(2D)상에서, 펜 형상의 위치 지시기(1)에 의해 위치 지시 조작이 되면, 표시 화면(2D)의 이면측에 마련된 위치 검출 장치(200)와 위치 지시기(1)의 사이에서의 전자 결합에 의해 신호의 수수가 됨으로써, 위치 검출 장치(200)는 위치 지시기(1)로 지시 조작된 위치 및 필압을 검출한다. 그리고 전자기기(2)가 구비하는 마이크로 컴퓨터가, 위치 검출 장치(200)에서 검출된 표시 화면(2D)에서의 조작 위치 및 필압에 따른 표시 처리를 실시한다.
그리고 실시 형태의 위치 지시기(1)는 사용자의 행위에 관련되는 정보로서, 심체(1P)에 인가되는 압력, 즉, 필압의 정보를, 공진 회로의 공진 주파수나 위상에 반영시켜 위치 검출 장치(200)에 전달하도록 한다. 즉, 사용자가 위치 지시기(1)를 표시 화면(2D)에 있어서 위치 지시 입력을 하기 위해서, 당해 표시 화면(2D)을 누르는 행위를 하면, 위치 지시기(1)의 심체(1P)는 표시 화면(2D)으로부터 압력을 받는다. 이 실시 형태의 위치 지시기(1)는 도시는 생략하지만, 심체(1P)에 인가되는 압력(필압)에 따라 정전 용량을 변화시키는 가변 용량 콘덴서를 내장한다. 이 가변 용량 콘덴서에 대해서는, 예를 들면 전술한 특허 문헌 2에 상세하게 설명되어 있으므로, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
그리고 후술하는 것처럼, 이 실시 형태의 위치 지시기(1)는 내장하는 가변 용량 콘덴서를, 공진 회로의 공진 주파수나 위상을 변화시키는 전기적 요소치(이 경우에는 정전 용량이 됨)를 변화시키는 변화 소자로서 이용하도록 한다.
또, 위치 검출 장치(200)는 이 실시 형태에서는, 필압을 가변 용량 콘덴서의 변화에 따른 공진 주파수의 변이(變移)(위상 변이)로서 검출하는 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와, 필압을 가변 용량 콘덴서의 변화에 따른 공진 주파수나 위상의 신호와, 기준의 공진 주파수나 위상(가변 용량 콘덴서를 포함하지 않는 공진 회로의 공진 주파수나 위상)의 신호의 차분(주파수차나 위상차)으로서 검출하는 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 2개의 타입을 상정한다.
도 2에 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)의 내부 회로 구성예의 개략을 나타냄과 아울러, 이 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)와 함께, 입력 장치를 구성하는 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 관계를 나타낸다. 또, 도 3에 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)의 내부 회로 구성예의 구체 회로예를 나타낸다. 그리고 도 4는 종래 타입의 위치 검출 장치(200A) 및 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)로부터 송신하는 교류 신호와, 위치 지시기(100)에서의 수신 신호의 관계를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 2에 도시하는 것처럼, 위치 지시기(1)의 내부 회로는 인덕턴스 소자의 예로서의 코일(11L)과 정전 용량 소자의 예로서의 콘덴서(11C)의 병렬 회로로 이루어지는 제1 공진 회로(11)와, 이 제1 공진 회로(11)를 포함하고, 그 콘덴서(11C)에 추가로 병렬로 스위치 회로(12SW) 및 가변 용량 콘덴서(12C)의 직렬 회로가 접속됨으로써 구성되는 제2 공진 회로(12)와, 스위치 회로(12SW)의 전환 신호를 생성하는 전환 신호 생성 회로(13)로 이루어진다.
도시는 생략하지만, 코일(11L)은, 예를 들면 페라이트 코어에 절연 피복된 가는 선 모양의 도체가 권회(卷回)된 것으로 이루어지고, 위치 지시기(1)의 케이스(하우징) 내의, 심체(1P)의 선단부 근방에 고정 배치되어 있다. 콘덴서(11C)는 위치 지시기(1)의 케이스(하우징) 내에 배설(配設)되어 있는 프린트 기판상에 배설되고, 당해 프린트 기판상에 있어서 코일(11L)과 전기적으로 접속되어 있다.
가변 용량 콘덴서(12C)는, 전술한 것처럼, 심체(1P)에 인가되는 필압에 따라 정전 용량이 변화하도록 구성된 예를 들면 특허 문헌 2에 기재되어 있는 필압 검출 모듈로 구성된다.
스위치 회로(12SW)는, 이 실시 형태에서는, 통상시 온으로서 도통 상태(이른바 노멀리 온 타입(normally-on type)으로 되어 있는 반도체 스위치 회로로 구성되어, 위치 지시기(1)의 케이스(하우징) 내에 배설되어 있는 프린트 기판에 배설된다. 그리고 프린트 기판상에 있어서, 가변 용량 콘덴서(12C)와 스위치 회로(12SW)가 전기적으로 직렬로 접속됨과 아울러, 가변 용량 콘덴서(12C)와 스위치 회로(12SW)의 직렬 회로가, 제1 공진 회로(11)에 병렬로 접속된다.
전환 신호 생성 회로(13)는 상기 프린트 기판상에 구성되어 있고, 제1 공진 회로(11) 혹은 제2 공진 회로(12)로 얻어지는 공진 신호로부터, 스위치 회로(12SW)의 전환 신호를 생성한다. 그리고 전환 신호 생성 회로(13)는 생성한 전환 신호에 의해, 스위치 회로(12SW)를 오프로 전환하도록 제어한다. 이 실시 형태에서는, 전환 신호 생성 회로(13)는 스위치 회로(12SW)를 전환 구동하는 전환 회로를 구성하고 있다.
후술하는 것처럼, 이 실시 형태의 위치 지시기(1)에서는, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 상태에서는, 전환 신호 생성 회로(13)는 당해 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)로부터의 신호에 기초해서는, 스위치 회로(12SW)를 온에서 오프로 전환하는 전환 신호는 생성하지 않고, 스위치 회로(12SW)는 온인 채로 한다. 그리고 이 실시 형태의 위치 지시기(1)가 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)와 함께 사용되는 상태가 되면, 전환 신호 생성 회로(13)는 당해 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)로부터의 신호에 기초하여, 스위치 회로(12SW)를 온에서 오프로 전환하는 전환 신호를 생성한다.
따라서 이 실시 형태의 위치 지시기(1)에서는, 당해 위치 지시기(1)가 아무 신호도 수신하고 있지 않아 스위치 회로(12SW)가 온으로서 도통 상태인 통상시와, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 상태일 때는, 코일(11L)과, 콘덴서(11C)와, 가변 용량 콘덴서(12C)가 서로 병렬로 접속된 제2 공진 회로(12)가, 위치 검출 장치(200A) 또는 위치 검출 장치(200B)와의 전자 결합용의 공진 회로가 된다. 이 제2 공진 회로(12)는 종래의 이런 종류의 전자 유도 방식의 위치 지시기의 공진 회로와 거의 동일한 회로 구성을 구비한다.
또, 위치 지시기(1)는 전환 신호 생성 회로(13)로부터의 전환 신호에 의해 스위치 회로(12SW)가 오프로 전환되어 비도통 상태가 되었을 때는, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제2 공진 회로(12)에서, 코일(11L)과 콘덴서(11C)의 병렬 회로로 이루어지는 제1 공진 회로(11)로 전환된다. 즉, 스위치 회로(12SW)가 오프로 전환됨으로써, 변화 소자인 가변 용량 콘덴서(12C)가, 제2 공진 회로(12)로부터 차단됨으로써, 제1 공진 회로(11)로 전환된다. 스위치 회로(12SW)는 변화 소자인 가변 용량 콘덴서(12C)를 제2 공진 회로(12)로부터 차단하는 회로를 구성하고 있다.
신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와 제1 공진 회로(11)의 공진 주파수의 신호의 차분에 기초하여 필압을 검출하도록 한다. 이를 위해, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는 제1 공진 회로(11)의 공진 주파수의 신호를, 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분을 연산하기 위한 신호로서, 후술하는 것처럼, 소정의 타이밍에서 취득하도록 한다. 그리고 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는, 취득한 제1 공진 회로(11)의 공진 주파수의 신호를, 그 외의 기간에서 취득하는 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분 연산에 이용하도록 한다.
도 3은 이 실시 형태의 위치 지시기(1)의 내부 회로의, 보다 구체적인 구성예를 나타내는 것이다. 도 3에 도시하는 예에 있어서는, 스위치 회로(12SW)로서, 노멀리 온 타입의 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET;Junction Field Effect Transistor)(12T)를 이용하고 있다. 그리고 이 JFET(12T)의 소스-드레인간을 가변 용량 콘덴서(12C)에 직렬로 접속하고, 당해 JFET(12)과 가변 용량 콘덴서(12C)의 직렬 회로를, 코일(11L) 및 콘덴서(11C)에 병렬로 접속한다.
전환 신호 생성 회로(13)는, 이 예에서는, 도 3에 도시하는 것 같은 반파(半波) 배압(倍壓) 정류회로의 구성으로 되어 있다. 즉, 전환 신호 생성 회로(13)는 제1 공진 회로(11) 또는 제2 공진 회로(12)와의 결합용 콘덴서(131)와, 정류용 다이오드(132 및 133)와, 정류 전압의 유지용 콘덴서(134)와, 정류 전압의 평활용 저항(135)으로 이루어진다.
이 구성의 전환 신호 생성 회로(13)에 있어서는, 제1 공진 회로(11) 또는 제2 공진 회로(12)로 위치 검출 장치(200A 또는 200B)로부터 수신한 교류 신호는, 다이오드(132 및 133)로 정류되고 유지용 콘덴서(134)에 축적되어 유지된다. 그리고 이 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 전환 신호로서, JFET(12T)의 게이트에 공급되고 있다.
JFET(12T)은 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가, 소정의 임계치 전압 Eth 보다도 낮을 때는, 통상 상태인 온 상태(도통 상태)를 유지하고, 소정의 임계치 전압 Eth 이상이 되면, 오프 상태(비도통 상태)로 전환된다. 그리고 전술도 한 것처럼, JFET(12T)이 온인 통상 상태에 있어서는, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로로서는, 제2 공진 회로(12)가 동작 상태가 되고, JFET(12T)이 오프로 전환되었을 때는, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제1 공진 회로(11)가 동작 상태가 되는 상태로 전환된다.
한편, 도 2에 도시하는 것처럼, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)는 위치 지시기(1)에 대해서 송신 신호 SA를 송신하는 송신 신호 발생 회로(201A)와, 위치 지시기(1)로부터의 신호를 수신하여, 위치 지시기에 의한 지시 위치의 검출 및 그 때의 필압을 검출하는 수신 처리 회로(202A)를 구비한다.
또, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는 위치 지시기(1)에 대해서 송신 신호 SA와는 상이한 송신 신호 SB를 송신하는 송신 신호 발생 회로(201B)와, 위치 검출 장치(200A)와 마찬가지로 하여 위치 지시기(1)에 의한 지시 위치의 검출을 행함과 아울러, 위치 검출 장치(200A)와는 상이한 방식으로 필압의 검출을 행하는 수신 처리 회로(202B)를 구비한다.
여기서, 위치 검출 장치(200A) 및 위치 검출 장치(200B)로부터의 송신 신호 SA 및 송신 신호 SB는, 같은 주파수 fo의 교류 신호를 이용하는 것이고, 그 주파수 fo는 제1 공진 회로(11) 및 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수에 대응하여 선정되어 있다. 그리고 송신 신호 SA 및 송신 신호 SB는, 송신 시간 길이나 송신 간격 등, 송신의 방법이 상이한 것으로 되어 있다.
즉, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)의 송신 신호 발생 회로(201A)로부터의 송신 신호 SA는, 이 실시 형태에서는, 도 4(A)에 도시하는 것처럼, 시간 길이 Pa로 연속 송신되는 주파수 fo의 버스트 신호 BSa가, 시간 간격 Pb를 두고 간헐적으로 반복되는 신호로 되어 있다. 이 경우에, 버스트 신호 BSa의 연속 송신의 시간 길이 Pa 및 상기 시간 간격 Pb는, 송신 신호 SA가 위치 지시기(1)의 제1 공진 회로(11) 또는 제2 공진 회로(12)로 수신되었을 때, 전환 신호 생성 회로(13)에서는, 도 4(B)에 도시하는 것처럼, 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가, 임계치 전압 Eth를 초과하는 일이 없는 시간 길이 및 시간 간격으로 되어 있다.
따라서 위치 지시기(1)가, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 상태에 있어서는, 송신 신호 발생 회로(201A)로부터의 송신 신호 SA에 의해서는, 위치 지시기(1)의 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec는, 임계치 전압 Eth를 초과하는 일은 없다(도 4(B) 참조). 이 때문에, 위치 지시기(1)의 JFET(12T)은 오프로 되는 일은 없고, 도 4(C)에 도시하는 것처럼, 항상 온인 채로 되어, 위치 지시기(1)는 제2 공진 회로(12)를, 위치 검출 장치(200A)와의 전자 결합용의 공진 회로로서 동작시킨다.
따라서 위치 검출 장치(200A)는, 종래와 마찬가지로, 위치 지시기(1)로부터는, 제2 공진 회로(12)에 의해 가변 용량 콘덴서(12C)의 필압에 따른 주파수로 된 신호 RA를 수신하고, 이 신호 RA로부터 위치 지시기(1)에 의한 지시 위치를 검출함과 아울러, 이 신호 RA에 있어서의 주파수 fo로부터의 주파수 천이(또는 위상 천이)를 검출함으로써, 위치 지시기(1)의 심체(1P)에 인가되고 있는 필압을 검출한다.
이 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)의 송신 신호 발생 회로(201A) 및 수신 처리 회로(202A)의 회로 구성예를, 도 5를 참조하여 이하에 설명한다.
도 5는 위치 지시기(1) 및 위치 검출 장치(200A)의 회로 구성예를 나타내는 블록도이다. 위치 지시기(1)는, 전술한 것처럼, 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 경우에는, 제2 공진 회로(12)만이 전자 결합용의 공진 회로로서 항상 동작하는 상태가 된다.
위치 검출 장치(200A)에는, X축 방향 루프 코일 그룹(211)과, Y축 방향 루프 코일 그룹(212)이 적층되어 센서(210)가 형성되어 있다. 각 루프 코일 그룹(211, 212)은 예를 들면, 각각 n, m개의 사각형의 루프 코일로 이루어져 있다. 각 루프 코일 그룹(211, 212)을 구성하는 각 루프 코일은, 등간격으로 나란하게 차례로 서로 겹치도록 배치되어 있다.
또, 위치 검출 장치(200A)에는, X축 방향 루프 코일 그룹(211) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212)이 접속되는 선택 회로(213)가 마련되어 있다. 이 선택 회로(213)는 2개의 루프 코일 그룹(211, 212) 중 하나의 루프 코일을 차례로 선택한다.
추가로, 위치 검출 장치(200A)에는 발진기(221)와, 전류 드라이버(222)와, 전환 접속 회로(223)와, 수신 앰프(224)와, 검파기(225)와, 저역 통과 필터(226)와, 샘플 홀드 회로(227)와, A/D 변환 회로(228)와, 처리 제어부(229A)와, 동기 검파기(231)와, 저역 통과 필터(232)와, 샘플 홀드 회로(233)와, A/D 변환 회로(234)가 마련되어 있다. 처리 제어부(229A)는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.
발진기(221), 전류 드라이버(222), 전환 접속 회로(223), 처리 제어부(229A), 추가로, 센서(210)에 의해, 송신 신호 발생 회로(201A)가 구성된다. 또, 센서(210), 전환 접속 회로(223), 수신 앰프(224), 검파기(225), 저역 통과 필터(226), 샘플 홀드 회로(227)와 A/D 변환 회로(228), 처리 제어부(229A)에 의해, 위치 지시기(1)에 의한 지시 위치의 검출 회로가 구성되고, 센서(210), 전환 접속 회로(223), 수신 앰프(224), 동기 검파기(231), 저역 통과 필터(232), 샘플 홀드 회로(233), A/D 변환 회로(234), 처리 제어부(229A)에 의해, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압의 검출 회로가 구성된다.
발진기(221)는 주파수 fo의 교류 신호를 발생시킨다. 그리고 발진기(221)는 발생한 교류 신호를, 전류 드라이버(222)와 동기 검파기(231)에 공급한다. 전류 드라이버(222)는 발진기(221)로부터 공급된 교류 신호를 전류로 변환하여 전환 접속 회로(223)로 송출한다. 전환 접속 회로(223)는 처리 제어부(229A)로부터의 제어에 의해, 선택 회로(213)에 의해서 선택된 루프 코일이 접속되는 접속처(송신측 단자(T), 수신측 단자(R))를 전환한다. 이 접속처 중, 송신측 단자(T)에는 전류 드라이버(222)가, 수신측 단자(R)에는 수신 앰프(224)가, 각각 접속되어 있다.
그리고 처리 제어부(229A)는, 전환 접속 회로(223)를, 도 4(A)에 도시한 연속 송신 시간 길이 Pa의 기간에는, 송신측 단자(T)에 접속하고, 시간 간격 Pb의 기간에는, 수신측 단자(R)에 접속하도록 전환한다. 따라서 연속 송신 시간 길이 Pa의 기간에는, 주파수 fo의 교류 신호가, 선택 회로(213)에 의해 선택된 루프 코일을 통해서, 송신 신호 SA로서 위치 지시기(1)에 송신된다.
그리고 시간 간격 Pb의 기간에서, 전환 접속 회로(223)가 전환되어 수신측 단자(R)에 접속되면, 위치 지시기(1)의 공진 회로로부터 보내져 오는 신호 RA에 따라 선택 회로(213)에 의해 선택된 루프 코일에 유도 전압이 발생한다. 이 경우에, 위치 지시기(1)에 의해 지시되어 있고, 위치 지시기(1)의 근방에 위치하는 루프 코일의 유도 전압만큼, 다른 위치의 루프 코일의 유도 전압보다도 커진다.
선택 회로(213)에 의해 선택된 루프 코일에 발생한 유도 전압은, 선택 회로(213) 및 전환 접속 회로(223)를 통해서 수신 앰프(224)에 보내진다. 수신 앰프(224)는 루프 코일로부터 공급된 유도 전압을 증폭시켜, 검파기(225) 및 동기 검파기(231)로 송출한다.
검파기(225)는 루프 코일에 발생한 유도 전압, 즉 수신 신호를 검파하여, 저역 통과 필터(226)로 송출한다. 저역 통과 필터(226)는 전술한 주파수 fo보다 충분히 낮은 차단 주파수를 가지고 있어, 검파기(225)의 출력 신호를 직류 신호로 변환하여 샘플 홀드 회로(227)로 송출한다. 샘플 홀드 회로(227)는 저역 통과 필터(226)의 출력 신호의 소정의 타이밍, 구체적으로는 수신 기간 중의 소정의 타이밍에 있어서의 전압치를 유지하여, A/D(Analog to Digital) 변환 회로(228)로 송출한다. A/D 변환 회로(228)는 샘플 홀드 회로(227)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(229A)에 출력한다.
한편, 동기 검파기(231)는 수신 앰프(224)의 출력 신호를 발진기(221)로부터의 교류 신호로 동기 검파하고, 그 사이의 위상차에 따른 레벨의 신호를 저역 통과 필터(232)에 송출한다. 이 저역 통과 필터(232)는 주파수 fo보다 충분히 낮은 차단 주파수를 가지고 있어, 동기 검파기(231)의 출력 신호를 직류 신호로 변환하여 샘플 홀드 회로(233)에 송출한다. 이 샘플 홀드 회로(233)는 저역 통과 필터(232)의 출력 신호의 소정의 타이밍에 있어서의 전압치를 유지하여, A/D(Analog to Digital) 변환 회로(232)로 송출한다. A/D 변환 회로(232)는 샘플 홀드 회로(233)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(229A)에 출력한다.
처리 제어부(229A)는 위치 검출 장치(200A)의 각 부를 제어한다. 즉, 처리 제어부(229A)는 선택 회로(213)에 있어서의 루프 코일의 선택, 전환 접속 회로(223)의 전환, 샘플 홀드 회로(227, 231)의 타이밍을 제어한다. 처리 제어부(229A)는 A/D 변환 회로(228, 232)로부터의 입력 신호에 기초하여, X축 방향 루프 코일 그룹(211) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212)으로부터, 이 예에서는 시간 길이 Pa의 연속 송신 시간을 가지고 전파를 송신시킨다.
전술한 것처럼, X축 방향 루프 코일 그룹(211) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212)의 각 루프 코일에는, 위치 지시기(1)로부터 송신되는 전파에 의해서 유도 전압이 발생한다. 처리 제어부(229A)는 A/D 변환 회로(228)로부터의 디지털 신호에 기초하여, 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 전압치의 레벨을 검지하여, 위치 지시기(1)의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표치를 산출한다.
또, 처리 제어부(229A)는 A/D 변환 회로(234)로부터의 디지털 신호에 기초하여, 송신한 전파와 수신한 전파의 주파수 변이(위상 변이)에 따른 신호의 레벨을 검출하고, 그 검출한 신호의 레벨에 기초하여, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 검출한다.
이상과 같이 하여, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)에서는, 처리 제어부(229A)에서, 접근한 이 실시 형태의 위치 지시기(1)에 의해 지시된 위치를 검출할 수 있음과 아울러, 종래와 마찬가지의 필압 검출 방식에 의해, 수신한 주파수 변이(또는 위상 변이)를 검출함으로써, 위치 지시기(1)의 필압치의 정보를 얻을 수 있다.
다음에, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)에 대해 설명한다. 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 송신 신호 발생 회로(201B)로부터의 송신 신호 SB는, 도 4 D에 도시하는 것처럼, 위치 검출 장치(200A)의 송신 신호 발생 회로(201A)와 마찬가지로, 주파수 fo로 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa가, 시간 간격 Pb를 두고 간헐적으로 반복될 뿐만 아니라, 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분으로부터 필압을 검출하기 위해서, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍에 맞춰서, 시간 길이 Pc(Pc＞Pa)로 연속 송신되는 주파수 fo의 버스트 신호 BSb가 포함되는 신호로 되어 있다. 여기서, 버스트 신호 BSb의 시간 길이 Pc는, 송신 신호 SB가 위치 지시기(1)의 제1 공진 회로(11) 또는 제2 공진 회로(12)로 수신되었을 때, 전환 신호 생성 회로(13)에서, 도 4(E)에 도시하는 것처럼, 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 임계치 전압 Eth를 소정 시간에 걸쳐서 초과하는 시간 길이로 되어 있다.
이상으로부터, 위치 지시기(1)가 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)와 함께 사용되는 상태에 있어서는, 송신 신호 발생 회로(201B)로부터의 송신 신호 SB의 시간 길이 Pc의 버스트 신호에 의해서, 위치 지시기(1)의 전환 신호 생성 회로(13)의 정류 출력전압 Ec는, 임계치 전압 Eth를 초과한다(도 4(E) 참조). 이 때문에, 위치 지시기(1)의 JFET(12T)은, 도 4(F)에 도시하는 것처럼, 시간 길이 Pc의 버스트 신호 BSb가 송신 신호 SB로서 송신되는 타이밍에 있어서, 온에서 오프로 전환되어, 위치 지시기(1)는 위치 검출 장치(200B)와의 전자 결합용의 공진 회로로서, 제2 공진 회로(12)에서, 제1 공진 회로(11)로 전환하도록 동작한다.
위치 검출 장치(200B)는, 송신 신호 SB 중, 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa가, 시간 간격 Pb로 간헐적으로 반복하는 기간에 있어서, 전술한 위치 검출 장치(200A)와 마찬가지로 하여, 위치 지시기(1)에 의해 지시되고 있는 위치를 검출한다. 또, 위치 검출 장치(200B)는 이때의 수신 신호의, 이 예에서는 주파수 및 위상을 검출하여, 그 검출한 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 유지해 둔다.
그리고 위치 검출 장치(200B)는 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분으로부터 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 검출하기 위해서, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍이 되면, 송신 신호 SB로서, 시간 길이 Pc의 버스트 신호 BSb를 송신하도록 한다. 그러면, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가, 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로(11)로 전환되므로, 위치 검출 장치(200B)는 이때의 수신 신호의, 이 예에서는 주파수 및 위상을 검출하여, 그 검출한 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 얻는다.
위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로(12)였을 때 검출한 주파수 및 위상은, 위치 지시기(1)에 인가되고 있던 필압에 따른 정전 용량을 나타내는 가변 용량 콘덴서(12C)에 의한 부분을 포함하는 주파수 및 위상이다. 한편, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제1 공진 회로(11)일 때 검출한 주파수 및 위상은, 필압에 따른 정전 용량을 나타내는 가변 용량 콘덴서(12C)에 의한 부분을 포함하지 않은 기준의 주파수 및 위상이다. 따라서 양 주파수 및 위상의 차로서, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 검출하는 것이 가능하다.
그리고 위치 지시기(1)의 제1 공진 회로(11) 및 제2 공진 회로(12)로부터의 신호에는, 모두, 위치 지시기(1)와 위치 검출 장치(200B)의 전자 결합에 있어서의 상호 인덕턴스에 대한 주변 환경의 영향이 마찬가지로 포함되어 있으므로, 그 차분을 구하면, 상기 상호 인덕턴스에 대한 주변 환경의 영향이 캔슬되어 제거된다. 따라서 주변 환경의 영향을 제거하여, 정확한 필압의 검출을 할 수 있다.
이 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 송신 신호 발생 회로(201B) 및 수신 처리 회로(202B)의 회로 구성예를, 도 6에 도시한다. 이 도 6에 있어서, 도 5에 도시한 위치 검출 장치(200A)와 동일 부분에는, 동일 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
도 6에 도시하는 것처럼, 이 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 송신 신호 발생 회로(201B) 및 수신 처리 회로(202B)의 회로 구성예는, 위치 검출 장치(200A)와 비교하면, 처리 제어부(229A)가 처리 제어부(229B)로 바뀜과 아울러, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압의 검출 회로의 구성 부분이, 동기 검파기(231), 저역 통과 필터(232), 샘플 홀드 회로(233), A/D 변환 회로(234)를 대신하여, 주파수 변별 회로(241), 샘플 홀드 회로(242), A/D 변환 회로(243)를 포함하는 구성으로 되어 있는 점이 상이하다. 그 외의 점은, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)와 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)는 동일한 구성으로 되어 있다.
위치 지시기(1)는, 이 경우에는, 도 6에 도시하는 것처럼, JFET(12T)에 의해 구성되어 있는 스위치 회로(12SW)를, 위치 검출 장치(200B)로부터의 송신 신호 SB에 기초하여 생성한 전환 신호에 의해 오프로 함으로써, 가변 용량 콘덴서(12C)를 분리(차단)함으로써, 제2 공진 회로(12)에서, 제1 공진 회로(11)로 전환하도록 한다. 위치 지시기(1)가 위치 검출 장치(200B)로부터의 송신 신호 SB를 받고 있지 않을 때는, 스위치 회로(12SW)는 온인 상태로서, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제2 공진 회로(12)로 되어 있다.
그리고 위치 검출 장치(200B)의 처리 제어부(229B)는, 위치 검출 장치(200A)의 처리 제어부(229A)와 마찬가지로 하여, 전환 접속 회로(223)를, 도 4(D)에 도시한 연속 송신 시간 길이 Pa의 기간에는, 송신측 단자(T)에 접속하고, 시간 간격 Pb의 기간에는, 수신측 단자(R)에 접속하도록 전환한다. 그러면, 이때는, 전술한 것처럼, 스위치 회로(12SW)는 오프로 전환하는 일은 없고, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는 제2 공진 회로(12)인 채이므로, 상술한 위치 검출 장치(200A)와 마찬가지로 하여, 위치 검출 장치(200B)는 위치 지시기(1)에 의해 지시된 센서(210)상의 위치 좌표를 검출하도록 한다.
그리고 위치 검출 장치(200B)는 이 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로(12)일 때 얻어지는 수신 앰프로부터의 신호의 주파수를, 주파수 변별 회로(241)에 있어서 변별하여, 그 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 얻는다. 그리고 그 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 샘플 홀드 회로(242)에서 샘플 홀드하고, A/D 변환 회로(243)에서 디지털 신호로 하여, 처리 제어부(229B)에 공급한다. 처리 제어부(229B)는 이 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로(12)일 때의 수신 신호의 주파수 및 위상에 대응하는 신호 레벨을 유지해 두도록 한다.
그리고 위치 검출 장치(200B)의 처리 제어부(229B)는, 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분으로부터 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 검출하기 위해서, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍이 되면, 전환 접속 회로(223)를, 도 4(D)에 도시한 연속 송신 시간 Pc에서, 송신측 단자(T)에 접속하도록 한다. 그러면, 전술한 것처럼 하여, 위치 지시기(1)의 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 임계치 전압 Eth를 초과하기 때문에, 스위치 회로(12SW)가 오프로 되어, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로(11)로 전환된다.
그리고 위치 검출 장치(200B)는, 이 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제1 공진 회로(11)로 전환됐을 때 얻어지는 수신 앰프로부터의 신호의 주파수 및 위상을, 주파수 변별 회로(241)에 있어서 변별하여, 그 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 얻는다. 그리고 그 주파수 및 위상에 따른 신호 레벨을 샘플 홀드 회로(242)에서 샘플 홀드하고, A/D 변환 회로(243)에서 디지털 신호로 하여, 처리 제어부(229B)에 공급한다. 처리 제어부(229B)는 이 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제1 공진 회로(11)일 때의 수신 신호의 주파수 및 위상에 대응하는 신호 레벨과, 유지하고 있던 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로(12)일 때의 수신 신호의 주파수 및 위상에 대응하는 신호 레벨과의 차분으로부터, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 검출하도록 한다.
이상과 같이 하여, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)에서는, 처리 제어부(229B)에서, 접근한 이 실시 형태의 위치 지시기(1)에 의해 지시된 위치를 검출할 수 있음과 아울러, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가 제2 공진 회로일 때의 수신 주파수와, 제1 공진 회로일 때의 수신 주파수의 차분에 기초하여 필압을 검출한다고 하는 신규의 필압 검출 방식에 의해, 위치 지시기(1)의 필압치의 정보를, 주변 환경에 전혀 영향을 받는 일 없이, 정확하게 얻을 수 있다.
［실시 형태의 변형예］
＜전환 신호 생성 회로(13)에 있어서의 JFET(12T)의 전환 신호＞
상술한 실시 형태에 있어서는, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는 위치 지시기(1)의 스위치 회로(12SW)(JFET(12T))를 전환하는 전환 신호로서, 연속 송신 시간이 긴 시간 길이 Pc의 버스트 신호 BSb를 이용하도록 했다. 그러나 위치 지시기(1)의 스위치 회로(12SW)(JFET(12T))를 전환하는 전환 신호로서는, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7(A)에 도시하는 것처럼, 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa의 간헐적인 송신의 시간 간격을, 시간 간격 Pb 보다도 짧은 시간 간격 Pd로 함으로써, 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 임계치 Eth를 초과하도록 하여, 스위치 회로(12SW)를 구성하는 JFET(12)을 오프로 하도록 해도 된다.
즉, 위치 지시기(1)의 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec는, 도 7(B)에 도시하는 것처럼, 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa가 시간 간격 Pb로 간헐적으로 송신되는 기간에는, 임계치 Eth를 초과하는 일은 없지만, 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa가 시간 간격 Pb 보다도 짧은 시간 간격 Pd로 간헐적으로 송신되는 기간이 되면, 임계치 Eth를 초과한다. 이 때문에, 시간 길이 Pa의 버스트 신호 BSa가 시간 간격 Pb 보다도 짧은 시간 간격 Pd로 간헐적으로 송신되는 기간이 되면, 위치 지시기(1)에서는, JFET(12T)이 온에서 오프 상태로 전환되고, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로(11)로 전환된다.
또, 도 4에서는, 주파수 fo의 신호의, 시간 길이 Pa 보다도 긴 시간 길이 Pc의 연속 송신은, 1회만이 도시되어 있지만, 위치 지시기(1)에 인가되고 있는 필압을 확실히 검출할 수 있도록, 위치 검출 장치(200B)는 당해 시간 길이 Pc의 연속 송신을, 소정의 시간 간격을 두고 간헐적으로 복수 회, 반복하도록 해도 물론 된다. 그 경우의 시간 간격은, 상기 시간 간격 Pb와 동일해도 되고, 시간 간격 Pb 보다도 짧아도, 또, 길어도 된다.
또, 상술한 실시 형태의 설명에서는, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)에서는, 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로가, 제2 공진 회로일 때와 제1 공진 회로일 때의 차분으로서는, 주파수 및 위상으로 했지만, 차분으로서는, 주파수 부분만 이어도 되고, 위상 부분만이어도 된다.
＜스위치 회로(12SW)의 구성＞
위치 지시기(1)의 제2 공진 회로(12)에 있어서는, 스위치 회로(12SW)의 도통시의 저항이 크면, 위치 검출 장치로부터 수신한 신호의 신호 레벨 감쇠가 일어나므로, 스위치 회로(12SW)의 도통시의 저항은, 가능한 한 저(低)저항인 것이 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 스위치 회로(12SW)로서, 통상 상태에서 온인 노멀리 온 타입의 JFET(12T)을 이용했다. 그러나 이 JFET(12T)은 도통시의 저항이 수백 오옴으로 크기 때문에, 위치 지시기(1)의 공진 회로에 있어서 신호 레벨의 감쇠가 일어날 우려가 있다.
이 문제를 해결한 스위치 회로(12SW)의 일례를, 도 8에 도시한다. 도 8은 제2 공진 회로(12)의 스위치 회로(12SW)와 가변 용량 콘덴서(12C)의 직렬 회로의 부분을 나타내는 것이다. 이 예에 있어서는, 스위치 회로(12SW)로서는, 복수 개의 JFET(12T1, 12T2, 12T3, …, 12Tn)(n은 2 이상의 정수)을, 래더(ladder) 모양으로 병렬로 접속한 것을 이용한다. 즉, JFET(12T1, 12T2, 12T3, …, 12Tn)의 서로의 소스를 공통으로 접속함과 아울러, 서로의 드레인을 공통으로 접속하고, 공통 드레인을 가변 용량 콘덴서(12C)에 접속한다. 그리고 JFET(12T1, 12T2, 12T3, …, 12Tn)의 각각의 게이트에, 전환 신호 생성 회로(13)로부터의 전환 신호를 공급하는 것이다.
이와 같이 구성하면, 스위치 회로(12SW)의 도통시의 저항은, 1개의 JFET의 도통시의 저항을 R이라고 하면, R/n가 되어, 작게 할 수 있다. 그 때문에, 제2 공진 회로(12)를 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로로 했을 때의, 위치 검출 장치로부터 받은 신호 레벨의 감쇠를 작게 할 수 있다.
또, 도시는 생략하지만, 스위치 회로(12SW)로서, JFET(12T)을 이용하는 것이 아니라, 도통시의 저항이 저저항인 공핍형 전계 효과 트랜지스터를 이용함으로써, 제2 공진 회로(12)를 위치 지시기(1)의 전자 결합용의 공진 회로로 했을 때의, 위치 검출 장치로부터 받은 신호 레벨의 감쇠를 작게 하도록 해도 된다. 또한, 공핍형 전계 효과 트랜지스터는 디지털 로직에 특화된 소자이므로, 이 실시 형태에 있어서 공핍형 전계 효과 트랜지스터를 스위치 회로(12SW)로서 이용하는 경우에는, 아날로그 스위치용으로서, VDS－ID특성(VDS는 드레인-소스간 전압, 또 ID는 드레인 전류임)의 최적화를 행하도록 한다.
상술한 실시 형태의 위치 지시기(1)에 의하면, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용할 수 있음과 아울러, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)와 함께 사용할 수 있어, 호환성을 확보할 수 있다. 또한, 이 경우에, 위치 지시기(1)는 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 경우와, 위치 검출 장치(200B)와 함께 사용되는 경우에서, 자동적으로 전환하므로, 위치 지시기(1)의 사용자는 아무런 전환 조작을 행할 필요는 없고, 또, 위치 검출 장치가 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)인지, 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)인지를 인식할 필요도 없다고 하는 효과도 있다.
추가로, 상술한 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)에 있어서는, 스위치 회로(12SW)를 통상시 온으로서 도통 상태(이른바 노멀리 온 타입)로 되어 있는 반도체 스위치 회로로 구성하고, 이 스위치 회로(12SW)를 오프로 전환하여 변화 소자의 예인 가변 용량 콘덴서(12C)를 제2 공진 회로(12)로부터 분리(차단)시킴으로써, 제1 공진 회로(11)로 전환하는 구성이므로, 다음과 같은 효과를 달성한다.
위치 지시기(1)에 대해서, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)의 호환성을 유지하기 위해서는, 상시 동작하고 있는 제2 공진 회로(12)에 대해서, 기준 공진 회로(제1 공진 회로(11))는 순간적으로 전환하고, 원래대로 돌아가는 것이 이상적이다. 그러기 위해서는 전환 속도가 빠른 것이 필요하다. 전환 속도가 늦으면, 제2 공진 회로(12)에서 공진하고 있는 상태의 중단이 길어져 버리기 때문이다. 즉, 예를 들면, 위치 지시기(1)로부터 서서히 변화하는 필압 데이터를 송신하고 있는 경우, 그 송신의 도중에 제1 공진 회로(11)로 전환되는 경우에, 그 기간이 길어지면, 필압 데이터가 중간에 끊어져 버리게 되어, 불연속인 상태가 생긴다.
전환을 빨리 하기 위해서는, 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로(11)로의 전환 회로의 반응 스피드가 빠른 것은 말할 것도 없고, 전환했을 때의 새로운 공진 회로의 시동(始動)이 빠른 것이 필요하다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 제1 공진 회로(11)(기준 공진 회로)에 변화 소자를 병렬로 접속하여 제2 공진 회로(12)를 구성하고, 제1 공진 회로(11)와 제2 공진 회로(12)의 전환을 위해, 변화 소자에 직렬로 스위치 회로(12SW)를 마련하고 있고, 또한 스위치 회로(12SW)는 상시 온 상태(닫힘)이고, 특정의 신호를 받아 오프(열림) 상태가 되는 것을 이용하고 있다.
따라서 통상 동작일 때는, 스위치 회로(12SW)는 상시 온(normally-on)의 상태를 유지하고, 위치 지시기(1)에서는, 제2 공진 회로(12)가 공진을 행한다. 그리고 위치 검출 장치(200B)로부터의 소정의 신호에 의한 요구에 의해, 기준 주파수·위상이 필요한 때만, 순간적으로 스위치 회로(12SW)를 열림으로 함으로써, 변화 소자의 예인 가변 용량 콘덴서(12C)를 분리하여, 제1 공진 회로(11)로 전환하고, 신호의 송수신을 행한 후, 스위치(12SW)를 닫힘으로 하고, 이것에 의해, 변화 소자의 예인 가변 용량 콘덴서(12C)를 다시 접속함으로써, 제2 공진 회로를 동작시킨다. 이것에 의해, 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)에 있어서는, 순간적으로, 기준 공진 회로인 제1 공진 회로(11)로의 전환을 할 수 있음과 아울러, 제2 공진 회로(12)로의 복원이 가능해진다.
종래, 이런 종류의 기술에 있어서는, 기준이 되는 제1 공진 회로(11)에 변화 소자를 병렬로 접속하도록, 상시 오프의 스위치(normally-off)를 사용한다. 그러나 이 회로 구성이라면, 제1 공진 회로(11)에 변화 소자를 병렬로 접속하기 위해서, 스위치를 온으로 하는 구성이 되기 때문에, 스위치에 포함되는 저항 성분(온 저항)과 변화 소자, 예를 들면 가변 용량 콘덴서의 용량 성분이 더해진다. 즉, 공진 회로에 CR 회로가 추가됨으로써, 시정수가 약간 변화한다. 이것으로 신호의 상승이 늦어지기 때문이다.
한편, 상술한 제1 실시 형태의 구성에서는, 제2 공진 회로(12)의 동작일 때는, 제1 공진 회로(11)도 동시에 동작하고 있다. 이 상태로부터 스위치 회로(12SW)를 열림(오프)으로 함으로써, 제1 공진 회로(11)로 이행하는 시점에서는 CR 회로의 영향은 없다. 또, 스위치 회로(12SW)를 닫음(온)으로 되돌렸다고 하더라도, 이미 변화 소자의 예로서 가변 용량 콘덴서(12C)에는 전하가 존재하고 있으므로 CR 회로의 추가적 영향은 작다. 따라서 기준 공진 회로인 제1 공진 회로(11)로의 전환을 순간적으로 할 수 있음과 아울러, 제2 공진 회로(12)로의 복원도 순간적으로 할 수 있다.
［제2 실시 형태］
이하에 설명하는 제2 실시 형태는, 상술한 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)의 내부 회로의 변형예이다.
상술한 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)에서는, 내부 회로에 있어서, 제2 공진 회로(12)는 가변 용량 콘덴서(12C)에 직렬로 통상시 온이 되는 스위치 회로(12SW)를 접속하고, 이 가변 용량 콘덴서(12C)와 스위치 회로(12SW)의 직렬 회로를, 제1 공진 회로(11)에 추가로 병렬로 접속하는 구성으로 했다. 그러나 본 발명의 위치 지시기의 제2 공진 회로의 구성은, 이러한 구성예로 한정되는 것은 아니다.
도 9는 제2 실시 형태의 위치 지시기(1A)의 내부 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도 9의 예에 있어서, 전술한 제1 실시 형태의 위치 지시기(1)의 내부 회로 구성과 동일 부분에는, 동일한 의미를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 또, 위치 검출 장치(200A 및 200B)는 전술한 예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.
이 도 9의 예에 있어서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 코일(11L)과 콘덴서(11C)가 병렬로 접속됨과 아울러, 이들 코일(11L)과 콘덴서(11C)에 추가로 병렬로, 콘덴서(11CA)와 스위치 회로(SWA)의 직렬 회로가 구성된다. 그리고 스위치 회로(SWA)에 병렬로 가변 용량 콘덴서(12C)가 접속된다.
스위치 회로(SWA)는 예를 들면, 통상 상태에서 오프인(노멀리 오프 타입)의 n형 전계 효과 트랜지스터가 이용되어, 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 임계치 Eth를 초과하면, 오프 상태에서 온 상태로 전환되도록 구성되어 있다.
스위치 회로(SWA)가 오프로 될 때에는, 위치 지시기(1A)의 내부의 공진 회로는 코일(11L), 콘덴서(11C), 콘덴서(11CA)와 가변 용량 콘덴서(12C)의 직렬 회로의 각각이 병렬로 접속된 제2 공진 회로(12A)로 된다. 또, 스위치 회로(SWA)가 온으로 될 때에는, 위치 지시기(1A)의 내부의 공진 회로는 코일(11L), 콘덴서(11C), 콘덴서(11CA)와 스위치 회로(SWA)의 직렬 회로의 각각이 병렬로 접속된 제1 공진 회로(11A)로 된다.
따라서 제1 실시 형태와 마찬가지로, 위치 지시기(1A)가 아무런 신호를 수신하고 있지 않는 통상 상태, 또, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)와 함께 사용되는 상태에서는, 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec는, 임계치 전압 Eth를 초과하지 않으므로, 스위치 회로(SWA)가 오프로 되어, 이 제2 실시 형태의 위치 지시기(1A)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제2 공진 회로(12A)로 되어, 가변 용량 콘덴서(12C)를 위치 지시기(1A)의 전자 결합용의 공진 회로의 요소로서 포함하는 것이 된다.
이것에 의해, 종래 타입의 위치 검출 장치(200A)는 위치 지시기(1A)로부터의 신호를 받아, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여, 송신 신호의 주파수 fo로부터의, 가변 용량 콘덴서(12C)의 정전 용량분에 의한 주파수 변이나 위상 변이를 검출함으로써, 위치 지시기(1A)에 인가되는 필압을 종래와 마찬가지로 검출할 수 있다.
그리고 위치 지시기(1A)가 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)와 함께 사용되는 상태에서, 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분으로부터 필압을 검출하기 위해서, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍이 되면, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여, 전환 신호 생성 회로(13)의 유지용 콘덴서(134)의 유지 전압 Ec가 임계치 Eth를 초과하므로, 스위치 회로(SWA)가 온으로 전환되어, 이 제2 실시 형태의 위치 지시기(1A)의 전자 결합용의 공진 회로는, 제2 공진 회로(12A)로부터, 제1 공진 회로(11A)로 전환된다.
따라서 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)는, 이 제2 실시 형태의 위치 지시기(1A)와 함께 사용됨으로써, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여, 제2 공진 회로(12A)의 공진 주파수의 신호와 제1 공진 회로(11A)의 공진 주파수의 신호의 차분(주파수차 또는 위상차)에 기초하여, 필압을 검출할 수 있다.
［제3 실시 형태］
도 10 및 도 11은 제3 실시 형태의 위치 지시기(1B)의 내부 회로 구성예를 나타내는 것이다. 이 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태의 변형예이다. 이 제3 실시 형태의 위치 지시기(1B)는, 위치 검출 장치(200B)로부터의 필압을 검출하는 타이밍에서의 소정의 신호를 받았을 때, 제2 공진 회로로부터 제1 공진 회로로 전환함과 아울러, 그 후, 소정의 데이터를 위치 검출 장치(200B)에 송신하는 기능을 구비한다. 이하에 설명하는 제3 실시 형태에서는, 상기 소정의 데이터의 예로서, 당해 위치 지시기(1B) 자신의 식별 정보를, 위치 검출 장치(200B)에 송신하는 기능을 구비한다.
이 제3 실시 형태의 위치 지시기(1B)에 있어서는, 전자 결합용의 공진 회로(제1 공진 회로(11) 및 제2 공진 회로(12))를 온, 오프하는 스위치 회로(14)가 마련된다. 그리고 이 제3 실시 형태의 위치 지시기(1B)에 있어서는, 제1 공진 회로(11) 또 제2 공진 회로(12)에서 전자 유도에 의해 얻은 신호로부터 전원 전압을 생성하는 전원 전압 생성 회로(15)가 마련됨과 아울러, 제어 회로(16)가 마련되어 있다.
전원 전압 생성 회로(15)는, 예를 들면 전기 이중층 콘덴서나, 2차 전지를 구비하고, 그것들을 제1 공진 회로(11) 또 제2 공진 회로(12)에서 전자 유도에 의해 얻은 신호에 의해 충전함으로써, 전원 전압을 생성한다. 전기 이중층 콘덴서나, 2차 전지는, 위치 지시기(1B)가 위치 검출 장치(200A나 200B)로부터 전자 유도에 의해 얻은 신호에 의해 충전할 뿐만 아니라, 이 제3 실시 형태의 위치 지시기(1B)에 전용의 충전 장치를 준비하고, 그 충전 장치에 위치 지시기(1B)를 전자 결합함으로써, 당해 전용의 충전 장치로부터의 신호에 의해 충전되도록 해도 된다.
제어 회로(16)는 전원 전압 생성 회로(15)로부터의 전원 전압을 받아 구동한다. 그리고 제어 회로(16)는 제1 공진 회로(11) 또 제2 공진 회로(12)로부터의 신호를 받도록 구성되어 있고, 위치 검출 장치(200B)로부터의 버스트 신호 BSa, BSb의 시간 길이나 시간 간격을 계측하는 기능을 구비하고, 이것에 의해, 위치 검출 장치(200B)로부터의 필압 검출 타이밍을 검출한다.
이 제3 실시 형태에 있어서도, 도 11(A)에 도시하는 것처럼, 위치 검출 장치(200B)는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로 하여, 버스트 신호 BSa를 송출함과 아울러, 필압의 검출 타이밍에 있어서, 버스트 신호 BSb를 송출하지만, 이 제3 실시 형태에서는, 필압의 검출 타이밍에 있어서 송출되는 버스트 신호 BSb의 연속 송신 시간 길이는, 주파수차(위상차)에 의한 필압 검출을 위한 시간에 더하여, 위치 지시기(1B)로부터의 식별 신호 ID의 수신 시간(송출 시간)을 고려한 시간 길이 Pc'로 되어 있다. 그리고 도 11(A), (B)에 도시하는 것처럼, 위치 검출 장치(200B)는 상술한 동작을 주기적으로 반복한다.
위치 지시기(1B)의 제어 회로(16)는, 도 11(B)에 도시하는 것처럼, 위치 검출 장치(200B)로부터의 버스트 신호 BSb를 검출함으로써, 시점 tm1에 있어서, 위치 지시기(1B)의 전자 결합용의 공진 회로를, 제2 공진 주파수 f2의 제2 공진 회로(12)에서, 제1 공진 주파수 f1의 제1 공진 회로(11)로 전환한다. 이것에 의해, 위치 검출 장치(200B)에서는, 상술한 제1 실시 형태에서 설명한 것처럼 하여, 위치 지시기(1B)로부터 받은 신호 RB에 기초하여, 위치 지시기(1B)에 의한 지시 위치를 검출함과 아울러, 제1 공진 주파수 f1과 제2 공진 주파수 f2의 차분에 기초하여, 위치 지시기(1B)에 인가되는 필압을 검출한다.
그리고 이 예에서는, 시점 tm1에서부터 주파수 차분에 의한 필압 검출을 위한 시간을 고려한 소정 시간이 경과한 시점 tm2와, 시점 tm3과의 사이 기간에서, 제어 회로(16)는 스위치 회로(14)를 온, 오프함으로써, 위치 지시기(1B)의 식별 정보 ID를 위치 검출 장치(200B)에 송신한다.
즉, 이 예의 제어 회로(16)는 내장하는 메모리에 복수 비트로 이루어지는 식별 정보 ID를 기억하고 있고, 도 11(C)에 도시하는 것처럼, 당해 식별 정보 ID의 비트가 「0」일 때는, 스위치 회로(14)를 온으로 하여, 위치 지시기(1B)의 제1 공진 회로(11)(및 제2 공진 회로(12))의 양단을 단락(쇼트)시킴으로써, 위치 지시기(1B)의 전자 결합용의 공진 회로를 오프로 하여, 신호 RB를 위치 검출 장치(200B)에 송신하지 않도록 한다. 또, 식별 정보 ID의 비트가 「1」일 때는, 스위치 회로(14)를 오프로 하여, 제1 공진 회로(11)로 이루어지는 위치 지시기(1B)의 전자 결합용의 공진 회로를 구동시켜, 신호 RB로서 위치 검출 장치(200B)에 송신한다.
이것에 의해, 위치 지시기(1B)로부터는 식별 정보 ID의 비트 「0」, 「1」에 따라서, 주파수 f1의 신호가 ASK 변조(Amplitude Shift Keying；진폭 편이 변조)된 신호(ASK 신호)가 신호 RB로서, 위치 검출 장치(200B)에 송신된다. 위치 검출 장치(200B)에서는, 처리 제어부(229B)가 예를 들면 A/D 변환 회로(228)로부터의 신호에 기초하여, 이 ASK 변조된 식별 정보 ID를 검출한다.
이상과 같이 하여, 이 제3 실시 형태에 있어서는, 위치 검출 장치(200B)가 필압을 검출하는 타이밍이 되었을 때, 시간 길이가 긴 버스트 신호를 신호 SB로서 위치 지시기(1B)에 송출함으로써, 위치 지시기(1B)에서는, 전자 결합용의 공진 회로를 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로(11)로 전환함과 아울러, 그 전환 후의 소정 시간 후에는, 위치 지시기(1B)의 식별 정보 ID를, ASK 신호로서, 위치 검출 장치(200B)에 송신한다.
따라서 이 제3 실시 형태에 의하면, 위치 검출 장치(200B)에서는 위치 지시기(1B)에 인가되고 있는 필압 정보를, 주변 환경의 영향을 받는 일 없이 정확하게 검출할 수 있음과 아울러, 위치 지시기(1B)의 식별 정보 ID를 얻을 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
또한, 상술한 제3 실시 형태에서는, 필압 정보에 더하여 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)에 송신하는 소정의 데이터는, 위치 지시기(1B)의 식별 정보로 했지만, 식별 정보로 한정하지 않고, 다양한 정보를 ASK 변조 신호로서 위치 검출 장치(200B)에 송신할 수 있는 것이다.
［그 외의 실시 형태 및 변형예］
＜변화 소자의 다른 예＞
상술한 제1~ 제3 실시 형태에 있어서는, 제2 공진 회로에 포함되는 변화 소자가, 위치 지시기에 인가되는 필압에 따라 정전 용량을 변화시키는 가변 용량 콘덴서(12C)로 하여 설명했지만, 변화 소자는 가변 용량 콘덴서로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 변화 소자는 위치 지시기에 인가되는 필압에 따라 인덕턴스값을 가변시키는 가변 인덕턴스 소자나, 위치 지시기에 인가되는 필압에 따라 저항값을 가변시키는 가변 저항 소자로 구성할 수도 있다.
도 12는 제1 실시 형태에 있어서, 변화 소자로서, 그들 가변 인덕턴스 소자나 가변 저항 소자를 접속하는 상태를 나타내는 도면이다. 즉, 도 12(A)는 위치 지시기에 인가되는 필압에 따라 인덕턴스값을 가변시키는 가변 인덕턴스 소자(12L)가, 스위치 회로(12SW)와 직렬로 접속되고, 그 직렬 회로가 제1 공진 회로(11)와 병렬로 접속됨으로써, 제2 공진 회로(12)가 구성되는 예를 나타내고 있다. 또, 도 12(B)는 위치 지시기에 인가되는 필압에 따라 저항값을 가변시키는 가변 저항 소자(12R)가, 스위치 회로(12SW)와 직렬로 접속되고, 그 직렬 회로가 제1 공진 회로(11)와 병렬로 접속됨으로써, 제2 공진 회로(12)가 구성되는 예를 나타내고 있다. 이들 변화 소자의 예는, 제2 실시 형태나, 제3 실시 형태에도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또, 변화 소자가 나타내는, 위치 지시기에 있어서 사용자의 행위에 관련되는 정보는, 위치 지시기에 인가되는 필압 정보로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 위치 지시기에는, 선의 굵기, 색, 음영, 그레이 스케일과 같은 선택된 그래피컬 파라미터의 변화 정도를 조정하기 위한 슬라이더나 휠 조작부가 마련되어 있는 경우가 있다. 변화 소자가 나타내는, 위치 지시기에 있어서 사용자의 행위에 관련되는 정보는, 이들 슬라이더나 휠 조작부에 대한 사용자의 조정 조작에 따른 그래피컬 파라미터의 변화 정도를 조정하는 정보여도 된다.
도 13(A)는 슬라이더(17)를 구비하는 위치 지시기(1C)의 외관예를 나타내는 도면이다. 슬라이더(17)는 도 13(A)에 도시하는 것처럼, 슬라이드 홈(17a)을 따라서 슬라이드 조작자(17b)를 슬라이드시킴으로써, 변화 소자의 값을 변화시켜, 당해 변화 소자의 값에 대응하는 그래피컬 파라미터의 값을 조정한다. 이 경우에, 슬라이더(17)의 슬라이드량에 따른 변화를 하는 변화 소자로서는, 공진 회로의 공진 주파수를 변화시키는 것이면 되므로, 상술한 것처럼, 가변 용량 콘덴서, 가변 인덕턴스 소자, 가변 저항 소자 중 어느 것이어도 된다.
도 13(B)는 휠 조작부(18)를 구비하는 위치 지시기(1D)의 외관예를 나타내는 도면이다. 휠 조작부(18)는, 도 13(B)에 도시하는 것처럼, 회동 가능하게 된 휠(18a)을 회동시킴으로써, 그 회전량, 회전각, 회전 속도에 따라서, 변화 소자의 값을 변화시켜, 당해 변화 소자의 값에 대응하는 그래피컬 파라미터의 값을 조정한다. 변화 소자로서는, 가변 용량 콘덴서, 가변 인덕턴스 소자, 가변 저항 소자 중 어느 것이어도 좋은 것은, 슬라이더(17)의 경우와 마찬가지이다.
따라서 이들 도 13(A)나 (B)의 예의 위치 지시기(1C, 1D)와 함께 사용되는 신규 타입의 위치 검출 장치(200B)에서는, 위치 지시기(1C, 1D)에 의한 지시 위치를 검출할 수 있음과 아울러, 위치 지시기(1C, 1D)로부터의 신호 RB를 받고, 예를 들면 그래피컬 파라미터의 조정량 등의 변화 소자의 변화량을 수신 신호의 공진 주파수의 차분으로서, 혹은 위상차로서 정확하게 구할 수 있어 매우 편리하다.
또한, 위치 지시기에 마련되는 슬라이더나 휠 조작부의 조작에 관련되는 정보는, 상술한 그래피컬 파라미터의 조정량으로 한정되는 것이 아니고, 그 외의 다양한 정보로 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또, 위치 지시기에 있어서 사용자의 행위에 관련되는 정보는, 상술한 필압의 정보나, 위치 지시기에 마련되는 슬라이더나 휠 조작부의 조작에 관련되는 정보만이 아니고, 예를 들면, 위치 지시기의 회전각이나, 위치 검출 장치의 센서상에서의 경사각 등의 정보여도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 위치 검출 장치나 위치 지시기로부터 송신하는 신호는, 단일 주파수의 신호를, 소정의 변동 패턴으로 송신하는 경우를 예로 하여 설명했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 주파수가 상이한 복수의 신호를 송신하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 주파수 A의 신호는 버스트 신호로서 이용하고, 주파수 B의 신호는 유도용 신호로서 이용한다고 했던 것이 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 제2 공진 회로(12)에서 제1 공진 회로로 전환하는 전환 신호는, 제2 공진 회로를 통해서 위치 검출 장치(200B)로부터 수신한 신호에 기초하여 생성하도록 했지만, 상기 전환 신호는 제2 공진 회로를 통하지 않고 다른 루트로부터 취득한 신호로부터 생성하도록 해도 된다. 즉, 위치 지시기에, 상기 전환 신호를 생성하기 위한 신호를 상기 제2 공진 회로를 경유하지 않고 수신하는 수신 회로를 마련하고, 그 수신 회로에서 수신한 신호로부터 전환 신호를 생성하도록 해도 된다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서는, 위치 검출 장치에 있어서는, 제2 공진 회로(12)의 공진 주파수의 신호와의 차분으로부터 필압을 검출하기 위해서, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍마다, 제2 공진 회로에서 제1 공진 회로로 전환하도록 하기 위한 소정의 신호를 송출하도록 했지만, 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호를 취득하는 타이밍마다 매회 행하지 않아도 된다. 예를 들면, 위치 검출 장치가, 기준의 제1 공진 회로의 공진 주파수 및 위상의 정보를 상시 유지하는 유지부를 구비하도록 함과 아울러, 유지부의 유지 정보를 갱신하기 위해서, 적당한 타이밍에서, 위치 지시기에 대해서 그 제2 공진 회로에서 제1 공진 회로로 전환하도록 하기 위한 소정의 신호를 송출하고, 그에 대해서 위치 지시기로부터 취득하는 공진 주파수 및 위상의 정보에 의해 유지부의 정보를 갱신하도록 구성해도 된다.
1, 1A, 1B … 위치 지시기, 2 … 전자기기,
11 … 제1 공진 회로, 11L … 코일,
11C … 콘덴서, 12 … 제2 공진 회로,
12C … 가변 용량 콘덴서, 12SW … 스위치 회로,
12T … 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET),
13 … 전환 신호 생성 회로, 14 … 스위치 회로,
15 … 전원 전압 생성 회로, 16 … 제어 회로,
200A … 종래 타입의 위치 검출 장치,
200B … 신규 타입의 위치 검출 장치.

Claims (14)

  1. 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 공진 회로를 구비하고, 사용자의 행위에 관련되는 정보를 상기 공진 회로의 공진 주파수 또는 위상에 반영시키도록 하는 위치 지시기로서,
    인덕턴스 소자와, 정전 용량 소자를 포함하여 구성되는 제1 공진 회로와,
    상기 인덕턴스 소자와, 상기 정전 용량 소자와, 사용자의 행위에 관련하여 공진 주파수 또는 위상을 변화시키는 전기적 요소치를 변화시키는 변화 소자를 포함하여 구성되는 제2 공진 회로와,
    상기 제1 공진 회로와, 상기 제2 공진 회로를 전환하는 스위치 회로와,
    상기 스위치 회로를 구동하는 전환 신호를 생성하여 상기 스위치 회로에 공급하기 위한 전환 회로를 구비하고,
    외부로부터 신호를 받지 않는 경우 및 외부로부터 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는, 상기 전환 회로에서 상기 전환 신호는 생성되지 않고, 상기 제2 공진 회로를 상기 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 상기 공진 회로로서 구성하고,
    외부로부터 상기 소정의 신호를 받았을 경우에는, 상기 전환 회로에서 상기 전환 신호가 생성되어 상기 스위치 회로에 공급되어, 상기 제1 공진 회로를 상기 위치 검출 장치의 센서의 도체와의 사이에서 전자 결합하기 위한 상기 공진 회로로서 구성하도록 전환하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공진 회로는 상기 제1 공진 회로의 상기 인덕턴스 소자 및 상기 정전 용량 소자에, 상기 변화 소자가 병렬로 접속됨으로써 구성되고,
    상기 스위치 회로는 상기 변화 소자에 직렬로 접속되고,
    상기 전환 회로는 외부로부터 신호를 받지 않는 경우 및 외부로부터 상기 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는, 상기 스위치 회로를 도통 상태로 하고, 외부로부터 상기 소정의 신호를 받았을 경우에는, 상기 스위치 회로를 비도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공진 회로는 상기 제1 공진 회로의 상기 인덕턴스 소자 및 상기 정전 용량 소자에, 상기 변화 소자가 병렬로 접속됨으로써 구성되고,
    상기 스위치 회로는 상기 변화 소자에 병렬로 접속되고,
    상기 전환 회로는 외부로부터 신호를 받지 않는 경우 및 외부로부터 상기 소정의 신호 이외의 신호를 받았을 경우에는, 상기 스위치 회로를 비도통 상태로 하고, 외부로부터 상기 소정의 신호를 받았을 경우에는, 상기 스위치 회로를 도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 회로는 외부로부터 받은 상기 소정의 신호에 기초하여 상기 전환 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정의 신호는 상기 제2 공진 회로를 통해서 수신하는 것을 특징으로 하는위치 지시기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 소정의 신호는 연속 송신 시간이 소정 시간 이상 긴 버스트 신호인 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 변화 소자는 당해 위치 지시기의 심체(芯體)에 인가되는 압력에 따라 상기 전기적 요소치를 변화시키는 소자인 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 변화 소자는 당해 위치 지시기의 심체에 인가되는 압력에 따라 정전 용량을 변화시키는 가변 용량 콘덴서인 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치 회로는 전계 효과 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 스위치 회로는 접합형 전계 효과 트랜지스터(junction field effect transistor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 스위치 회로는 접합형 전계 효과 트랜지스터의 복수 개가 병렬로 접속된 것인 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 스위치 회로는 공핍형(空乏型) 전계 효과 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로의 공진 동작을 온, 오프 제어하는 제2 스위치 회로가, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로에 대해서 접속됨과 아울러,
    상기 제2 스위치 회로를 온, 오프 제어하는 것에 의해, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로의 공진 동작을 온, 오프 제어함으로써, 소정의 데이터를 ASK 신호로서 외부에 송출하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정의 신호는 상기 제1 공진 회로의 공진 주파수의 신호와, 상기 제2 공진 회로의 공진 주파수의 신호의 차분을 검출함으로써, 상기 제2 공진 회로의 상기 변화 소자의 상기 전기적 요소치에 따른 값을 검출하는 검출 방식의 위치 검출 장치로부터 송출되는 신호인 것을 특징으로 하는 위치 지시기.
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