WO2015111159A1 - 位置指示器、位置検出装置、位置検出回路及び位置検出方法 - Google Patents

位置指示器、位置検出装置、位置検出回路及び位置検出方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a position indicator, and more particularly to a position indicator that transmits large-size information to a position detection device.
  • the present invention also provides a position detector configured to detect the position of such a position indicator, a position detection circuit used in the position detector, and a position of such a position indicator.
  • the present invention relates to a position detection method.
  • a touch-type input system including a position detection device that is a plate-like input unit and a position indicator such as an electronic pen or a cursor is known. Depending on the position detection device, a simple stick or a human finger may be used as a position indicator.
  • Such an input system is generally called by a name such as a tablet or a digitizer, and is widely used for inputting characters and illustrations to a computer such as a personal computer or a tablet terminal.
  • the position detection device has a plurality of linear conductors (hereinafter including loop coils) arranged in a matrix, and based on the voltage generated in the position indicator or the change thereof as the position indicator approaches, The position indicator can be detected.
  • linear conductors hereinafter including loop coils
  • the electrostatic method uses the electrostatic capacitance generated between the position indicator and the linear conductor.
  • the self-capacitance method detects the voltage change for each linear conductor and the potential difference between the intersecting linear conductors. It is subdivided into a mutual capacitance method that detects changes in.
  • the self-capacitance method is further classified into a method of applying a voltage to the linear conductor on the position detection device side and a method of generating a voltage on the linear conductor by transmitting a signal from the position indicator.
  • the former is used when the position indicator cannot transmit a signal such as a finger, and the latter is used when the position indicator can transmit a signal.
  • an electromagnetic wave is transmitted from a position detection device to a position indicator using a linear conductor as a transmission antenna, and a signal transmitted from the position indicator that receives the electromagnetic wave is transmitted to the position detection device.
  • the linear conductor is used as a receiving antenna. Transmission and reception in the electromagnetic induction method are performed in a time division manner.
  • the position detection by the position detection device will be specifically described by taking as an example a method of transmitting a signal from a position indicator among self-capacitance methods.
  • the position detection by the position detection device is performed while the position indicator is transmitting a predetermined continuous signal. While the position indicator transmits a continuous signal, a higher voltage is generated in each linear conductor as the distance from the position indicator is shorter.
  • the position detection device scans the level (voltage) of the received signal of each of the plurality of linear conductors, so that the voltage is highest among the plurality of linear conductors arranged along the X direction, Among the plurality of linear conductors arranged along the Y direction perpendicular to the direction, the one having the highest voltage is detected.
  • the detected voltages of the two linear conductors and the voltages of the adjacent linear conductors are substituted into a predetermined mathematical formula, and the obtained result is acquired as the position indicator position.
  • the position of the position indicator can be detected with an accuracy finer than the arrangement pitch of the linear conductors.
  • position indicators configured to be able to transmit signals
  • information transmitted at this time include writing pressure information, on / off information (side switch information) of a switch provided on the side surface of the position indicator, and a unique ID that is different for each position detector.
  • Patent Document 1 discloses an example of a position detector that transmits such information to a position detection device.
  • the transmission of various information from the position indicator is performed by transmission of the above continuous signal and time division. If it demonstrates concretely based on the example of patent document 1, the said continuous signal will first be transmitted from a position indicator, and the position of a position indicator will be detected by a position detection apparatus in the meantime. Subsequently, a predetermined control signal (command) is transmitted from the position detection device to the position indicator within a predetermined time from the completion of transmission of the continuous signal. Upon receiving this control signal, the position indicator transmits information corresponding to the content of the control signal to the position detection device. Although not described in Patent Document 1, various information may be transmitted from the position indicator irrespective of the control signal from the position detection device.
  • the size (number of bits) of information transmitted from the position indicator to the position detection device has increased significantly.
  • the unique ID includes various information such as the position indicator individual number, the position indicator owner identification code, the position indicator type, and the manufacturer number. In some cases, this may be reached.
  • transmission of various information from the position indicator is performed by time-division and transmission of a continuous signal for position detection. Therefore, when the size of transmission information increases and it takes a long time to transmit information. Accordingly, the number of continuous signal transmissions per unit time is reduced. This means that the sampling rate of position information and the amount of information of transmission information are in a trade-off relationship. Therefore, if the size of the transmission information is increased too much, the position detection operation cannot follow the fast movement of the position indicating unit. Therefore, in the conventional input system, only the information having a size less than a certain amount is detected from the position indicator. could not be sent to.
  • one of the objects of the present invention is to enable transmission of large-size information from the position indicator to the position detection device without lowering the position information sampling rate.
  • Each of the position indicators according to the present invention includes a continuous signal for position detection and a first modulation signal obtained by modulating one of a plurality of partial information obtained by dividing the first information.
  • a plurality of signal blocks are sequentially transmitted to the position detecting device, and the entirety of the first information is transmitted by transmitting the plurality of signal blocks.
  • Each of the position detection devices includes a continuous signal for position detection and a first modulation signal obtained by modulating one of a plurality of pieces of partial information obtained by dividing the first information.
  • a plurality of signal blocks are sequentially received from a position indicator, and position information indicating the position of the position indicator is detected based on the continuous signal for each signal block, while the signal blocks included in each of the plurality of signal blocks
  • the first information is acquired based on a first modulation signal.
  • the position detection circuit is connected to the receiving means and is obtained by modulating one of a continuous signal for position detection and a plurality of partial information obtained by dividing the first information.
  • a plurality of signal blocks including a modulated signal of the position indicator are sequentially received from the position indicator via the receiving unit, and position information indicating the position of the position indicator is detected for each signal block based on the continuous signal.
  • the first information is acquired based on the first modulated signal included in each of the plurality of signal blocks.
  • Each of the position detection methods according to the present invention includes a continuous signal for position detection and a first modulation signal obtained by modulating one of a plurality of pieces of partial information obtained by dividing the first information. Sequentially transmitting a plurality of signal blocks from a position indicator to a position detection circuit; sequentially receiving the plurality of signal blocks; and determining the position of the position indicator based on the continuous signal for each signal block. Detecting the position information to be shown, and obtaining the first information based on the first modulated signal included in each of the plurality of signal blocks.
  • the position indicator since the first information is distributed and transmitted to a plurality of signal blocks each including a continuous signal for position detection, the position indicator detects the position without reducing the sampling rate of the position information. Large information can be transmitted to the device.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the system configuration
  • A is a figure which shows the internal circuit of the electronic pen 20 shown in FIG. 1
  • (b) is a schematic block diagram which shows the functional block of the controller 40 shown to (a).
  • (A) is a timing diagram of each signal related to the electronic pen 20 shown in FIG. 2 (a)
  • (b) is a timing diagram of each signal related to the tablet 10 shown in FIG.
  • A) is a figure which shows the structure of the unique ID memorize
  • (b) is the oscillation control part 40c shown in FIG.2 (b).
  • a touch input system 1 includes a tablet 10 (position detection device) having a plurality of electrodes (linear conductors) 11X and 11Y arranged in a matrix, An electronic pen 20 (position indicator) configured to be able to transmit a signal and a computer 30 (processing device) connected to the tablet 10 are configured.
  • the input system 1 is based on the self-capacitance method described above, and the tablet 10 is configured to detect the position of the electronic pen 20 based on the voltage generated in the electrodes 11X and 11Y by the signal transmitted by the electronic pen 20. .
  • the configuration of the tablet 10 and the electronic pen 20 will be described first, then the operation of the electronic pen 20 will be described, and finally the operation of the tablet 10 will be described.
  • the tablet 10 includes a tablet sensor 11, a selection circuit 12, an amplification circuit 13, a bandpass filter 14, a detection circuit 15, a sample hold circuit 16, an analog-digital conversion circuit 17, a microprocessor 18 (position detection circuit). ).
  • the tablet sensor 11, the selection circuit 12, the amplification circuit 13, the band pass filter 14, the detection circuit 15, the sample hold circuit 16, and the analog / digital conversion circuit 17 are received for receiving a signal from the electronic pen 20. Functions as a means.
  • the tablet sensor 11 has a base made of transparent glass.
  • the plurality of electrodes 11X are arranged on the front surface of the substrate (surface on the side close to the electronic pen 20) so as to extend in the X direction and be equally spaced in the Y direction perpendicular to the X direction.
  • the plurality of electrodes 11Y are arranged on the back surface (surface far from the electronic pen 20) of the base so as to extend in the Y direction and be equally spaced in the X direction.
  • Each of the electrodes 11X and 11Y is a transparent conductor, and is specifically made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide).
  • the specific numbers of the electrodes 11X and 11Y are preferably 30 and 40, respectively.
  • the tablet sensor 11 is disposed on a display device (not shown). Since the tablet sensor 11 is composed of a transparent member as described above, the image displayed on the display device is transmitted through the tablet sensor 11 and can be visually recognized by the user of the input system 1. Thereby, the input system 1 can provide a user with an experience of writing the video displayed on the display device with the electronic pen 20.
  • the reason why the tablet sensor 11 is made of a transparent member is that the tablet sensor 11 is arranged on the display device.
  • the present invention can also be applied to a tablet having no display portion. In this case, it is not necessary to configure the tablet sensor 11 with a transparent member. Therefore, it is possible to configure the tablet sensor 11 with a copper wire instead of the ITO material.
  • the selection circuit 12 is a circuit that selects one of the plurality of electrodes 11X and 11Y and connects the selected one to the amplifier circuit 13.
  • the voltage of the electrode selected by the selection circuit 12 is supplied to the amplifier circuit 13.
  • the electronic pen 20 is configured to transmit a sine wave signal having a predetermined frequency after amplitude modulation with transmission information, and the sine wave signal thus transmitted to each of the electrodes 11X and 11Y. A voltage signal reflecting the amplitude of the signal appears.
  • the amplification circuit 13 amplifies the voltage signal supplied from the selection circuit 12 and outputs it to the bandpass filter 14.
  • the band pass filter 14 extracts only the component of the predetermined frequency from the voltage signal output from the amplifier circuit 13 and outputs it to the detection circuit 15.
  • the detection circuit 15 is a circuit that generates an envelope signal S ⁇ b> 1 by performing envelope detection on the voltage signal output from the bandpass filter 14 and outputs the envelope signal S ⁇ b> 1 to the sample hold circuit 16.
  • the sample and hold circuit 16 is configured to perform the sampling operation and the holding operation of the envelope signal S1 output from the detection circuit 15 at predetermined time intervals.
  • the analog-to-digital conversion circuit 17 generates a digital signal S2 by performing analog-digital conversion on the signal held by the sample-and-hold circuit 16, and outputs the digital signal S2 to the microprocessor 18.
  • the electronic pen 20 transmits a signal by binary ASK, but the analog-digital conversion circuit 17 considers that the signal is modulated by multi-value ASK, and inputs the input signal to the digital signal S2. Perform conversion. This is a process for enabling the microprocessor 18 to obtain an approximate value of the voltage value of the voltage signal output from the selection circuit 12 based on the digital signal S2.
  • the microprocessor 18 is a processor with a built-in storage device 19 and operates according to a program stored in the storage device 19.
  • the storage device 19 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the operations performed by the microprocessor 18 include control of the selection circuit 12, sample hold circuit 16, and analog / digital conversion circuit 17, as well as information indicated by the digital signal S 2 supplied from the analog / digital conversion circuit 17 in the storage device 19. An operation of temporarily storing and outputting the information to the computer 30 at a predetermined timing is included.
  • the electronic pen 20 includes a controller 40, a voltage conversion circuit 41, a diode 42, capacitors 43 to 46, a resistor element 47, switches 48 and 49, an oscillator 50, and a conductor core 51. (Core body), the front-end
  • the controller 40 is a processor including a ROM and a RAM, and is configured to operate in accordance with a description of a program stored in the ROM in synchronization with a clock signal generated by the oscillator 50.
  • the period of the clock signal is, for example, 60 ⁇ sec.
  • the controller 40 is provided with a power supply terminal Vcc, a ground terminal GND, and control terminals P1 to P6.
  • a capacitor 43 is connected to the power supply terminal Vcc via a voltage conversion circuit 41.
  • the capacitor 43 is an electric double layer capacitor that serves as a power source for the electronic pen 20, and has a configuration in which the anode is connected to the input terminal of the voltage conversion circuit 41 and the cathode is grounded.
  • the voltage conversion circuit 41 is a DCDC converter, and plays a role of converting the voltage across the capacitor 43 into the rated voltage of the controller 40.
  • an electric double layer capacitor is used as a power source.
  • a primary battery such as a lithium battery or a dry battery or a secondary battery such as a nickel hydride storage battery is used as a power source. Also good.
  • the anode of the capacitor 43 is also connected to the charging terminal 53 via the diode 42.
  • the charging terminal 53 includes two terminals, a positive side and a negative side, and the positive terminal is connected to the anode of the capacitor 43.
  • the negative terminal is grounded in the electronic pen 20.
  • the charging terminal 53 is a terminal to which an external power supply device is connected. In a state where the external power supply device is connected to the charging terminal 53, the capacitor 43 is charged.
  • a charger not shown dedicated to the electronic pen 20.
  • a capacitor 44 is connected between the power supply terminal Vcc and the ground terminal GND.
  • the capacitor 44 is provided to stabilize the power supply voltage supplied from the voltage conversion circuit 41 to the controller 40.
  • the capacitor 44 is preferably an aluminum electric field capacitor of about several tens to several hundreds ⁇ F. is there.
  • the voltage conversion circuit 41 is configured to perform either a step-down operation or a step-up operation according to the voltage across the capacitor 43. That is, the maximum voltage of both ends of the capacitor 43 is designed to exceed the rated voltage of the controller 40. Therefore, when the capacitor 43 is sufficiently charged, the voltage across the capacitor 43 is the rated voltage of the controller 40. The voltage is exceeded. Therefore, the voltage conversion circuit 41 in this case performs a step-down operation so that the voltage supplied to the power supply terminal Vcc becomes the rated voltage of the controller 40. On the other hand, when the capacitor 43 is insufficiently charged, the voltage across the capacitor 43 may be lower than the rated voltage of the controller 40. In such a case, the voltage conversion circuit 41 is supplied with the voltage supplied to the power supply terminal Vcc. Is boosted so that the rated voltage of the controller 40 is obtained.
  • the voltage conversion circuit 41 is also connected to the control terminals P1 and P2 of the controller 40.
  • the controller 40 supplies a predetermined control signal to the voltage conversion circuit 41 through the control terminal P1
  • the voltage conversion circuit 41 detects the voltage across the capacitor 43 and outputs a signal indicating the voltage value to the control terminal P2. To do.
  • the controller 40 is configured to determine whether or not the capacitor 43 needs to be charged based on the signal thus supplied.
  • the input system 1 has a function of notifying the user that the capacitor 43 is insufficiently charged. This function will be described in detail.
  • the controller 40 is configured to transmit to the tablet 10 a signal indicating a result of determining whether or not the capacitor 43 needs to be charged (specific transmission method). Will be described later).
  • the computer 30 receives this signal via the tablet 10 and needs to be charged, it displays that fact on a display device (not shown). Thereby, the user of the input system 1 can know that the electronic pen 20 needs to be charged.
  • charging of the capacitor 43 is started.
  • the control terminal P3 is connected to the ground terminal via each of the capacitor 45 and the resistance element 47.
  • the capacitor 45 is a variable capacitance capacitor connected to the conductor core 51, and is configured such that its capacitance changes according to the pressing force (writing pressure) when the electronic pen 20 is pressed against the tablet 10.
  • the controller 40 is configured to acquire the writing pressure from the capacitance of the capacitor 45, and details of this point will be described later.
  • the method of detecting the pressing force (writing pressure) is not limited to the method using a variable capacitor as described above.
  • the pressing force (writing pressure) is detected using other methods such as a method of capturing the pressing force as a change in inductance due to the movement of a plurality of ferrites, a method using a semiconductor element (MEMS), a method of optical detection, etc.
  • the electronic pen 20 can be configured as described above.
  • Control terminals P4 and P5 are connected to the ground terminal via switches 48 and 49, respectively.
  • the switches 48 and 49 are switches (side switches) provided on the surface of the electronic pen 20 and can be operated by the user.
  • the controller 40 has a function of determining the on / off states of the switches 48 and 49 from the voltage states of the control terminals P4 and P5.
  • two switches 48 and 49 are provided. However, one switch may not be provided, only one switch may be provided, or three or more switches may be provided. It is good.
  • the control terminal P6 is connected to the conductor core 51 through the capacitor 46.
  • the conductor core 51 has a structure that protrudes from the tip end conductor 52 that constitutes the tip end of the casing of the electronic pen 20.
  • the tip conductor 52 is grounded.
  • the electronic pen 20 has a function of transmitting an amplitude-modulated sine wave signal having a predetermined frequency, and this sine wave signal is generated by the controller 40.
  • the controller 40 is configured to output a sine wave signal from the control terminal P ⁇ b> 6, and the output sine wave signal is supplied to the conductor core 51 via the capacitor 46.
  • the capacitor 46 is provided to remove a DC bias component from the sine wave signal.
  • the sine wave signal that has reached the conductor core 51 is transmitted as an electromagnetic wave, and is received by the electrodes 11X and 11Y of the tablet 10 as described above. *
  • the controller 40 of the electronic pen 20 is functionally configured to include a unique ID storage unit 40a, an information acquisition unit 40b, an oscillation control unit 40c, and an oscillator 40d as shown in FIG.
  • the unique ID storage unit 40a stores a unique ID given to the electronic pen 20 in advance.
  • the unique ID is information unique to the electronic pen 20 that is different from that given to the other electronic pen 20, for example, the individual number of the electronic pen 20, the owner identification code of the electronic pen 20 (the possession of the electronic pen The user ID assigned to the person), the type of the electronic pen 20, the manufacturer number, and the like.
  • the size of the unique ID is 51 bits in one example.
  • the information acquisition unit 40b is configured to acquire a unique ID from the unique ID storage unit 40a and to acquire various other information from the signals supplied to the control terminals P2 to P5 or the voltage states thereof. Hereinafter, acquisition of various types of information by the information acquisition unit 40b will be described for each control terminal.
  • the signal indicating the voltage across the capacitor 43 is supplied to the control terminal P2.
  • the information acquisition unit 40b determines whether or not the capacitor 43 needs to be charged based on this signal, and generates charge request information indicating the determination result.
  • the charge request information is 1-bit information that is 1 when charging is necessary and 0 when it is not necessary.
  • the information acquisition unit 40b is configured to acquire the above-described writing pressure information indicating the writing pressure from the voltage state of the control terminal P3.
  • FIG. 3A shows a change in the voltage state of the control terminal P3 when acquiring the writing pressure information.
  • the writing pressure information is acquired during transmission of a continuous signal CS for position detection.
  • the information acquisition unit 40b first sets the potential of the control terminal P3 as the power supply potential for a predetermined time immediately after the electronic pen 20 starts transmitting the continuous signal CS.
  • the power supply potential is, for example, 1.5V.
  • This operation is for detecting the writing pressure at that time. In other words, charges are accumulated in the capacitor 45 by this operation, but the accumulation amount changes according to the capacitance of the capacitor 45 at that time. As described above, since the capacitance of the capacitor 45 changes according to the writing pressure, the amount of charge accumulated in the capacitor 45 reflects the writing pressure.
  • the information acquisition unit 40b places the control terminal P3 in a high impedance state. As a result, the electric charge accumulated in the capacitor 45 is discharged via the resistance element 47. As a result of this discharge, the information acquisition unit 40b measures an elapsed time Tp until the potential of the control terminal P3 reaches a potential 0.75V that is half of the power supply potential 1.5V. The elapsed time Tp measured in this way becomes longer as the capacitance of the capacitor 45 increases. Therefore, the information acquisition unit 40b can acquire writing pressure information from the measured elapsed time Tp. The writing pressure information acquired in this way is information of 10 to 12 bits.
  • the information acquisition unit 40b further generates side switch information indicating the on / off states of the switches 48 and 49 from the voltage state of the control terminals P4 and P5.
  • the side switch information is 2-bit information.
  • the information acquisition unit 40b supplies various information (unique ID, charge request information, writing pressure information, side switch information) acquired as described above to the oscillation control unit 40c.
  • the information acquisition unit 40b may acquire information other than the information described here and supply the information to the oscillation control unit 40c. Examples of such information include tilt information indicating the tilt of the electronic pen 20 with respect to the tablet 10, fingerprint information acquired by a fingerprint sensor built in the electronic pen 20, and acquired by a pressure sensor built in the electronic pen 20. Grip power information, rotation information acquired by a rotation sensor built in the electronic pen 20, power supply state information for indicating a charge state of the power supply, and the like.
  • the oscillation control unit 40c is a circuit that causes the oscillator 40d to output a modulated signal based on binary ASK (Amplitude Shift Keying) by controlling the operation of the oscillator 40d.
  • the oscillator 40d is configured to generate a sine wave signal having a predetermined frequency and output it to the control terminal P6.
  • the oscillation control unit 40c controls the output of the oscillator 40d to be either on or off based on various information supplied from the information acquisition unit 40b, for example. As a result, the signal output from the control terminal P6 is modulated by binary ASK (Amplitude Shift Keying) as shown in FIG.
  • the oscillator 40d is configured to operate in synchronization with a clock signal generated by the oscillator 50.
  • the oscillator 40d may be configured to oscillate at an individual frequency without being synchronized with the clock signal.
  • the oscillator 40d is outside the controller 40 and connected to the control terminal P6. It may be arranged at a position.
  • binary ASK is used as described above, but other modulation methods may be used.
  • other amplitude modulation such as multi-level ASK may be used, or frequency modulation (Frequency Shift Keying), phase modulation (Phase Shift Keying), quadrature amplitude modulation (Quadrature Amplitude Modulation), or the like may be used. Absent.
  • FIG. 3 the transmission operation performed by the electronic pen 20 using the oscillation control unit 40c and the oscillator 40d will be described in detail with reference to FIGS. 3 (a), 4 (a), 4 (b), and 5.
  • FIG. 3 (a), 4 (a), 4 (b), and 5 the transmission operation performed by the electronic pen 20 using the oscillation control unit 40c and the oscillator 40d will be described in detail with reference to FIGS. 3 (a), 4 (a), 4 (b), and 5.
  • the oscillation control unit 40c and the oscillator 40d are configured to sequentially transmit signals in units of signal blocks.
  • FIG. 3A shows an example of this signal block.
  • the time length allocated to one signal block is 5 milliseconds, and the first half of 2.2 milliseconds is used for transmission of the continuous signal CS for position detection.
  • the various information described above is transmitted using 2.8 milliseconds in the latter half.
  • the position information is detected by the tablet 10 once every 5 milliseconds. If the detection can be performed at such a frequency, the display operation in the computer 30 is performed. Usually, it becomes impossible to follow the fast movement of the electronic pen 20.
  • the latter half of the signal block includes a start signal SS and a transmission information block SIB.
  • the start signal SS is a known signal for informing the tablet 10 that the transmission of the continuous signal CS is completed, and is transmitted following the continuous signal CS.
  • the transmission information block SIB is configured by a signal modulated based on various kinds of information acquired by the information acquisition unit 40b.
  • the oscillation control unit 40c performs on / off control of the output of the oscillator 40d based on transmission information in synchronization with the rise edge of the clock signal generated by the oscillator 50 shown in FIG. 2, and is synchronized with the fall edge of the clock signal.
  • the output of the oscillator 40d is controlled to be turned off.
  • the amplitude of the transmission signal is fixed to 0 in the second half of one clock cycle, so that the signal applied to the transmission information block SIB is always at a low level at intervals of one clock cycle as illustrated in FIG. It is an intermittent signal including a period of (first level).
  • Such a configuration is adopted in the tablet 10 in the position detection continuous signal CS (a signal that continues the high level (second level) over a period longer than one clock cycle) and the transmission information block SIB. This is to make it possible to distinguish clearly.
  • the program that defines the operation of the oscillation control unit 40c predefines whether each piece of information acquired by the information acquisition unit 40b can be transmitted by one transmission information block SIB or not.
  • information corresponding to the former is referred to as “second information”, and information corresponding to the latter is referred to as “first information”.
  • the unique ID is the first information
  • information other than the unique ID is the second information.
  • the rotation information may be the second information.
  • the inclination information may be the first information when the size is large, and the second information when the size is small.
  • the oscillation control unit 40c has a function of performing processing for dividing the first information into a plurality of pieces of partial information.
  • FIG. 4A shows an example of the unique ID as the first information.
  • the oscillation control unit 40c divides the unique ID, which is x + 1-bit information composed of bits D0 to Dx, into n ID blocks (partial information) of m bits.
  • the oscillation control unit 40c gives a division number (division information) indicating the position of the partial information in the first information to each partial information.
  • the oscillation control unit 40c assigns block numbers A, B,..., N ⁇ 1, n as division numbers to each ID block.
  • the unique ID is 51 bits, it is preferable that the specific value of n is “3” (that is, the unique ID is divided into three 17 bits each).
  • each of the block numbers A, B,..., N ⁇ 1, n is a-bit information.
  • the oscillation control unit 40c has a function of generating an error detection code for detecting an error on the receiving side for each piece of partial information.
  • the b-bit ID block check bit shown in FIG. 4B is an example of this error detection code.
  • As specific contents of the error detection code it is preferable to use a parity code or a cyclic code.
  • the oscillation control unit 40c generates the partial information and the error detection code as described above in order from the smallest division number corresponding to each signal block transmission. Then, based on the generated information and the latest second information, a transmission information block SIB to be included in the signal block is generated.
  • FIG. 4B shows an example of the transmission information block SIB generated in this way.
  • the oscillation control unit 40c sequentially selects block numbers A, B,..., N ⁇ 1, n in order. One ID block and a corresponding ID block check bit are generated. Each time this data is generated, the acquired information is combined with the latest writing pressure information, the latest side switch information, and the c-bit second information including the latest charging request information, and y + 1 consisting of bits P0 to Py. A bit transmission information block SIB is generated.
  • FIG. 5 shows an example of n transmission information blocks SIB that are sequentially generated as a result of the above processing.
  • Each of these n transmission information blocks SIB corresponds to one of the division numbers (block numbers A, B,..., N ⁇ 1, n), and the generation is performed in the order of the division numbers.
  • the oscillation control unit 40c is configured to return to the youngest division number and repeat similar generation after generation of the transmission information block SIB for all division numbers is completed.
  • the oscillation control unit 40c When transmitting the signal, as shown in FIG. 3A, the oscillation control unit 40c first turns on the output of the oscillator 40d for a predetermined time in order to transmit the continuous signal CS for position detection, and then starts the start signal. In order to transmit SS, on / off control of the output of the oscillator 40d is performed. Thereafter, on / off control of the output of the oscillator 40d is further performed based on the generated transmission information block SIB.
  • the signal block transmitted in this way is a signal constituted by a continuous signal CS, a start signal SS, and a transmission information block SIB.
  • the transmission information block SIB includes a second modulated signal obtained by modulating the second information and a plurality of partial information obtained by dividing the first information, as shown in FIG. 4B.
  • the first modulated signal obtained by modulating one of them.
  • the oscillation control unit 40c generates a signal block every time the transmission information block SIB is generated as described above, and sequentially performs on / off control of the output of the oscillator 40d based on the signal block. As a result, finally, the entire first information is transmitted.
  • the transmission operation performed by the electronic pen 20 is executed as described above.
  • the microprocessor 18 of the tablet 10 repeatedly performs an operation of detecting an increase in the voltage of each electrode 11X. Specifically, the digital signal S2 output from the analog-digital conversion circuit 17 is monitored while allowing the selection circuit 12 to select the electrodes 11X one by one for all the electrodes 11X. As a result, when an increase in voltage is detected for a certain electrode 11X, the microprocessor 18 next performs an operation of measuring the voltage of each electrode 11Y. Specifically, for all the electrodes 11Y, the digital signal S2 is monitored while allowing the selection circuit 12 to select the electrodes 11Y one by one.
  • the electrode 11X includes electrodes 11X9 to 11X13 arranged in order along the Y direction, and the electrode 11Y is arranged in order along the X direction.
  • the electrodes 11Y18 to 11X22 are configured to be included.
  • the electrode 11X in which the voltage increase is detected in the above processing is the electrode 11X11
  • the electrode 11Y in which the voltage is detected to be high is the electrode 11Y20.
  • the microprocessor 18 that has determined that the electronic pen 20 is approaching the intersection of the electrode 11X11 and the electrode 11Y20 causes the selection circuit 12 to select the electrode 11X11. In this state, the digital signal S2 is monitored to wait for reception of the continuous signal CS that the electronic pen 20 will transmit.
  • the microprocessor 18 determines whether or not the state continues for a predetermined time Ts.
  • the predetermined time Ts is set to a time longer than one cycle Td of the clock signal described above in order to avoid misidentifying the signal of the transmission information block SIB as the continuous signal CS.
  • the microprocessor 18 When it is determined that the operation has continued, the microprocessor 18 first causes the selection circuit 12 to sequentially select the electrode 11X11 and a plurality of electrodes 11X in the vicinity thereof (in the example of FIG. 3B, five electrodes 11X9 to X13), The respective voltage levels are obtained from the signal S2. Then, the highest voltage level among the plurality of voltage levels obtained as a measurement result is held in the storage device 19 as the peak voltage VPX. In addition, the voltage levels of the electrodes 11X on both sides of the electrode 11X where the peak voltage VPX is observed are held in the storage device 19 as voltages VAX and VBX, respectively.
  • the microprocessor 18 causes the selection circuit 12 to sequentially select the electrode 11Y20 and a plurality of electrodes 11Y in the vicinity thereof (five electrodes 11Y18 to Y22 in the example of FIG. 3B), and from the digital signal S2, respectively. Measure the voltage level. Then, the highest voltage level among the plurality of voltage levels obtained as a measurement result is held in the storage device 19 as the peak voltage VPY. Further, the voltage levels of the electrodes 11Y on both sides of the electrode 11Y where the peak voltage VPY is observed are held in the storage device 19 as voltages VAY and VBY, respectively.
  • the microprocessor 18 is configured to perform the voltage measurement operation as described above within the duration of the continuous signal CS (for the above-described 2.2 milliseconds). This is because the start signal SS and the transmission information block SIB received following the continuous signal CS are appropriately received. In other words, the duration of the continuous signal CS of 2.2 milliseconds is determined as a time necessary and sufficient for the microprocessor 18 to finish the voltage measurement operation described above.
  • the microprocessor 18 calculates the position information of the electronic pen 20 based on each voltage held in the storage device 19 as described above. Specifically, coordinates (X, Y) obtained by substituting each voltage into the following formulas (1) and (2) are acquired as position information of the electronic pen 20.
  • P X is the X coordinate of the electrodes 11X to peak voltage VPX is detected
  • P Y is the Y coordinate of the electrode 11Y which peak voltage VPY is detected
  • D X is an array pitch of the electrodes 11X
  • D Y is the arrangement pitch of the electrodes 11Y.
  • the microprocessor 18 waits for reception of the start signal SS by monitoring the digital signal S2 with the selection circuit 12 selecting the electrode 11X from which the peak voltage VPX is detected.
  • reception of the transmission information block SIB is started when a predetermined time Tw has elapsed from the reception start time t1.
  • the transmission information block SIB is received in the form of a sine wave signal modulated by binary ASK as described above.
  • the microprocessor 18 converts the transmission information block SIB into a digital signal S2 by processing such as the analog-digital conversion circuit 17. Supplied in converted form.
  • the microprocessor 18 Each time the microprocessor 18 receives the continuous signal CS for position detection, the microprocessor 18 acquires the position information of the electronic pen 20 as described above and stores it in the storage device 19. In addition, each time the microprocessor 18 receives the transmission information block SIB including the second information and the partial information of the first information, the microprocessor 18 acquires the second information and the partial information included therein, and the storage device 19 To hold.
  • FIG. 6A schematically shows each piece of information thus obtained.
  • the tablet 10 receives a plurality of signal blocks in the order of the division numbers described above. However, reception is not always started from the smallest division number.
  • block number B is received first, and block numbers C,..., N ⁇ 1, n, A, B, C. Yes.
  • the microprocessor 18 completes the extraction of all the partial information constituting the first information, and extracts the partial information based on the division number. Combined and configured to obtain first information.
  • the partial information acquired by the microprocessor 18 may include a bit error due to a transmission error.
  • the microprocessor 18 uses the error detection code included in the same transmission information block SIB as the partial information to determine whether the partial information is accurate (whether it includes a bit error). ).
  • the second information and the position information are held in the storage device 19, but the partial information is not used for combining with the other partial information, and is again the same division number. It waits for execution of the combining process until the signal block is received. Thereby, the microprocessor 18 can obtain the first information without error.
  • FIG. 6A shows an example in which an error is detected in an ID block (ID block marked with a cross) included in the signal block related to the division number C received second.
  • the microprocessor 18 waits until the signal block related to the division number C is received again, and then combines the pieces of partial information for obtaining the first information.
  • the microprocessor 18 associates the plurality of position information and the plurality of second information that have been held in the storage device 19 so far with the acquired first information. Further, as necessary, each of the plurality of position information and the plurality of second information is output to the computer 30 in association with the acquired first information. As a result, the microprocessor 18 and the computer 30 can process the position information and the second information received until the acquisition of the first information is completed as information corresponding to the first information. Become.
  • the computer 30 cannot obtain the position information and the second information until the tablet 10 completes the acquisition of the first information. This can cause the user to feel that the processing of the computer 30 is delayed, such as a delay in the display of the trajectory of the electronic pen 20.
  • the tablet 10 may output at least part of the information to the computer 30 without waiting for completion of acquisition of the first information.
  • the microprocessor 18 preferably has a function of storing one or more pieces of first information that have been acquired in the past. Until the acquisition of the first information is completed, each time a new signal block is received, the division number and ID block included in the signal block received so far, The first information being received is estimated based on the first information, and the position information and the second information that are sequentially received are estimated even before the acquisition of the first information is completed. It is preferable that the information is sequentially output to the computer 30 in association with the information.
  • the computer 30 In this way, for example, even when the electronic pen 20 enters the detectable area of the tablet sensor 11 and immediately leaves, and as a result, the acquisition of the first information is not completed, the computer 30 In addition, position information, writing pressure information, and the like can be processed using the estimated first information. Therefore, even when the first information (unique ID) cannot be recognized due to the quick “in / out operation” of the electronic pen 20, the handwriting of the electronic pen 20 can be displayed.
  • the first information that cannot be transmitted by one transmission information block SIB due to the large size includes each continuous signal CS for position detection. It is distributed and transmitted to a plurality of signal blocks. Therefore, large-size information can be transmitted from the electronic pen 20 to the tablet 10 without reducing the sampling rate of the position information.
  • the tablet 10 can accurately restore the first information based on the division number. Furthermore, by adding an error detection code, it is possible to prevent the first information from being restored based on erroneous partial information.
  • the tablet 10 since the tablet 10 holds the position information acquired before the completion of the acquisition of the first information and the received second information in the storage device 19, after the acquisition of the first information is completed, the stored information can be effectively used as information corresponding to the first information.
  • the input system 1 described in the above embodiment is configured to perform position detection and communication using a self-capacitance type touch panel
  • the present invention may be applied to other methods, such as a mutual capacitance type touch panel
  • the present invention can also be suitably applied to an input system that performs position detection and communication using an electromagnetic induction method.
  • FIG. 7 shows a configuration of an electronic pen 20a used in an input system that performs position detection and communication by an electromagnetic induction method.
  • the electronic pen 20a includes a controller 60, a power supply circuit 61, and a resonance circuit 62.
  • the resonance circuit 62 includes a coil 63, and a capacitor 64 and a variable capacitor 65 that are connected in parallel to the coil 63, respectively.
  • a capacitor 66 is connected to the resonance circuit 62 via a switch 67.
  • the resonance circuit 62 is configured to resonate with respect to an electromagnetic wave having a specific frequency transmitted from the position detection device (tablet).
  • the controller 60 is configured to transmit a signal through the resonance circuit 62 using the induced power generated by the resonance.
  • this signal having the same configuration as the signal block in the above-described embodiment, the position information is also detected in the input system that performs position detection and communication by the electromagnetic induction method, as in the input system 1 described in the above-described embodiment.
  • both the first information and the second information are transmitted by each signal block.
  • the present invention can be suitably applied to an electronic pen that does not transmit the second information.
  • the transmission information block SIB is an intermittent signal including a low level period at a predetermined time interval (specifically, one clock cycle interval), and the continuous signal CS is longer than the predetermined time interval.
  • the transmission information block SIB is set to an intermittent signal including a period when the transmission information block SIB is at a high level at the predetermined time interval, and the continuous signal CS is set to a low level for a period longer than the predetermined time interval. It may be a continuous signal.
  • the entire continuous signal CS used to detect the position of the position indicator is transmitted all at once.
  • the continuous signal CS may be transmitted separately.

Abstract

【課題】位置情報のサンプリングレートを低下させずに、位置指示器から位置検出装置に対してサイズの大きな情報を送信できるようにする。 【解決手段】電子ペンは、それぞれ、位置検出用の連続信号ＣＳと、第１の情報（電子ペンに付与される固有ＩＤなど）を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号（送信情報ブロックＳＩＢの一部）とを含む複数の信号ブロックを順次位置検出装置に対して送信するよう構成され、これら複数の信号ブロックの送信により、第１の情報の全体が送信される。

Description

位置指示器、位置検出装置、位置検出回路及び位置検出方法
　本発明は位置指示器に関し、特に、位置検出装置に対してサイズの大きい情報を送信する位置指示器に関する。また、本発明は、このような位置指示器の位置を検出可能に構成された位置検出装置、該位置検出装置に用いられる位置検出回路、並びに、このような位置指示器の位置を検出するための位置検出方法に関する。
　板状の入力ユニットである位置検出装置と、電子ペンやカーソルなどの位置指示器とを含んで構成されるタッチ式の入力システムが知られている。位置検出装置によっては、単なる棒や人間の指を位置指示器として用いることができる場合もある。このような入力システムは、一般にはタブレットやデジタイザなどの名称で呼ばれ、パソコンやタブレット端末などのコンピュータに文字やイラストを入力する目的で広く利用されている。
　位置検出装置は、マトリクス状に配置された複数の線状導体（以下、ループコイルを含む）を有しており、位置指示器の接近に伴ってこれらに発生する電圧又はその変化に基づいて、位置指示器の位置を検出可能に構成される。
　具体的な位置検出の仕組みとしては、静電方式や電磁誘導方式など各種のものがある。静電方式は、位置指示器と線状導体の間に発生する静電容量を利用するものであり、線状導体ごとに電圧変化を検出する自己容量方式と、交差する線状導体間の電位差の変化を検出する相互容量方式とに細分化される。自己容量方式はさらに、位置検出装置側で線状導体に電圧を印加する方式と、位置指示器から信号を送信することによって線状導体に電圧を発生させる方式とに分類される。前者は、位置指示器が指などの信号を送信できないものである場合に利用され、後者は、位置指示器が信号を送信できるものである場合に利用される。一方、電磁誘導方式は、まず初めに位置検出装置から位置指示器に対し、線状導体を送信アンテナとして用いて電磁波を送信し、それを受けた位置指示器が送信する信号を、位置検出装置にて線状導体を受信アンテナとして用いて受信するというものである。電磁誘導方式における送信と受信は、時分割で行われる。
　位置検出装置による位置の検出について、自己容量方式のうち位置指示器からの信号送信を行う方式を例に取って、具体的に説明する。この方式では、位置検出装置による位置の検出は、位置指示器が所定の連続信号を送信している最中に行われる。位置指示器が連続信号を送信している間、各線状導体には、位置指示器との間の距離が短いほど高い電圧が生ずる。位置検出装置は、複数の線状導体それぞれの受信信号のレベル（電圧）をスキャンすることにより、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の線状導体の中で電圧が最も高くなっているものと、Ｘ方向に直角なＹ方向に沿って並ぶ複数の線状導体の中で電圧が最も高くなっているものとを検出する。そして、検出した２本の線状導体の電圧と、それらの近傍の線状導体の電圧とを所定の数式に代入し、得られた結果を位置指示器の位置として取得する。このような算出方法によれば、位置指示器の位置を、線状導体の配置ピッチより細かい精度で検出することが可能になる。
　ところで、信号を送信可能に構成された位置指示器の中には、上記の連続信号に加えて各種の情報を送信可能に構成されたものも存在する。このとき送信される情報の具体的な例としては、筆圧情報、位置指示器の側面等に設けられるスイッチのオンオフ情報（サイドスイッチ情報）、位置検出器ごとに異なる固有ＩＤなどが知られている。特許文献１には、位置検出装置に向けてこれらの情報を送信する位置検出器の例が開示されている。
　位置指示器からの各種情報の送信は、上記連続信号の送信と時分割で行われる。特許文献１の例に基づいて具体的に説明すると、まず位置指示器から上記連続信号を送信し、その間、位置検出装置によって位置指示器の位置の検出が行われる。続いて、連続信号の送信完了から所定時間内に、位置検出装置から位置指示器に対して所定の制御信号（コマンド）が送信される。この制御信号を受けた位置指示器は、制御信号の内容に応じた情報を位置検出装置に対して送信する。なお、特許文献１には記載されていないが、位置検出装置からの制御信号とは無関係に、位置指示器から各種情報が送信される場合もある。
特開２０１１－０８６２５３号公報
　近年、位置指示器から位置検出装置に向けて送信する情報のサイズ（ビット数）が大幅に増加している。例えば固有ＩＤの例で言えば、位置指示器の個体番号、位置指示器の所有者識別コード、位置指示器の種類、製造者番号など多様な情報を含んでおり、チェックビットを含めると６０ビット以上にまで達する場合もある。
　位置指示器からの各種情報の送信は、上記のように位置検出用の連続信号の送信と時分割で行われるため、送信情報のサイズが大きくなって情報の送信に長い時間がかかるようになると、その分、単位時間あたりの連続信号の送信回数が減少することになる。これは、位置情報のサンプリングレートと送信情報の情報量がトレードオフの関係にあることを意味する。したがって、送信情報のサイズを大きくし過ぎると、位置検出動作が位置指示部の速い動きに追従できなくなるので、これまでの入力システムでは、ある程度以下のサイズの情報しか、位置指示器から位置検出装置に向けて送ることができなかった。
　したがって、本発明の目的のひとつは、位置情報のサンプリングレートを低下させずに、位置指示器から位置検出装置に対してサイズの大きな情報を送信できるようにすることにある。
　本発明による位置指示器は、それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、順次位置検出装置に対して送信し、前記複数の信号ブロックの送信により、前記第１の情報の全体が送信されることを特徴とする。
　本発明による位置検出装置は、それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを位置指示器から順次受信し、前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得することを特徴とする。
　本発明による位置検出回路は、受信手段に接続され、それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、前記受信手段を介して位置指示器から順次受信し、前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得することを特徴とする。
　本発明による位置検出方法は、それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、位置指示器から位置検出回路に対して順次送信するステップと、前記複数の信号ブロックを順次受信し、前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得するステップとを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、第１の情報がそれぞれ位置検出用の連続信号を含む複数の信号ブロックに分配して送信されるので、位置情報のサンプリングレートを低下させずに、位置指示器から位置検出装置に対してサイズの大きな情報を送信できるようになる。
本発明の実施の形態によるタッチ式の入力システム１のシステム構成と、入力システム１に備えられるタブレット１０の機能ブロックとを示す図である。 （ａ）は、図１に示した電子ペン２０の内部回路を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したコントローラ４０の機能ブロックを示す略ブロック図である。 （ａ）は、図２（ａ）に示した電子ペン２０に関連する各信号のタイミング図であり、（ｂ）は、図１に示したタブレット１０に関連する各信号のタイミング図である。 （ａ）は、図２（ｂ）に示した固有ＩＤ記憶部４０ａに記憶される固有ＩＤの構成を示す図であり、（ｂ）は、図２（ｂ）に示した発振制御部４０ｃによって生成される送信情報ブロックＳＩＢの構成を示す図である。 図２（ｂ）に示した発振制御部４０ｃによって生成される複数の送信情報ブロックＳＩＢの送信順を示す図である。 （ａ）（ｂ）は、図１に示したタブレット１０により行われる処理の説明図である。 本発明の変形例による電子ペン２０の内部回路を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
　本発明の実施の形態によるタッチ式の入力システム１は、図１に示すように、マトリクス状に配置された複数の電極（線状導体）１１Ｘ，１１Ｙを有するタブレット１０（位置検出装置）と、信号を送信可能に構成された電子ペン２０（位置指示器）と、タブレット１０に接続されるコンピュータ３０（処理装置）とを備えて構成される。
　入力システム１は上述した自己容量方式によるものであり、タブレット１０は、電子ペン２０が送信する信号によって電極１１Ｘ，１１Ｙに発生する電圧に基づき、電子ペン２０の位置を検出するように構成される。以下、まず初めにタブレット１０及び電子ペン２０の構成について説明し、次いで電子ペン２０の動作について説明し、最後にタブレット１０の動作について説明する。
　タブレット１０は、図１に示すように、タブレットセンサ１１、選択回路１２、増幅回路１３、バンドパスフィルタ１４、検波回路１５、サンプルホールド回路１６、アナログデジタル変換回路１７、マイクロプロセッサ１８（位置検出回路）を有して構成される。これらのうち、タブレットセンサ１１、選択回路１２、増幅回路１３、バンドパスフィルタ１４、検波回路１５、サンプルホールド回路１６、及びアナログデジタル変換回路１７は、電子ペン２０からの信号を受信するための受信手段として機能する。
　タブレットセンサ１１は、図示していないが、透明なガラスである基体を有して構成される。複数の電極１１Ｘは、この基体のおもて面（電子ペン２０に近い側の表面）に、それぞれＸ方向に延在し、かつＸ方向と直角なＹ方向に等間隔となるよう配置される。また、複数の電極１１Ｙは、この基体のうら面（電子ペン２０から遠い側の表面）に、それぞれＹ方向に延在し、かつＸ方向に等間隔となるよう配置される。各電極１１Ｘ，１１Ｙは透明な導電体であり、具体的には、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)により構成される。電極１１Ｘ，１１Ｙの具体的な本数は、それぞれ３０本及び４０本とすることが好適である。
　なお、タブレットセンサ１１は、図示しない表示装置の上に配置される。タブレットセンサ１１が上述したように透明な部材によって構成されていることから、表示装置に表示された映像は、タブレットセンサ１１を透過し、入力システム１のユーザによって視認可能とされている。これにより入力システム１は、ユーザに対して、表示装置に表示された映像への電子ペン２０による書き込み体験を提供可能とされている。
　逆に言えば、タブレットセンサ１１を透明な部材によって構成しているのは、タブレットセンサ１１を表示装置の上に配置しているからである。本発明は、表示部分を有しないタブレットにも適用できる。この場合、タブレットセンサ１１を透明な部材によって構成する必要はなく、したがって、ＩＴＯ材料でなく銅線によってタブレットセンサ１１を構成することも可能になる。
　選択回路１２は、複数の電極１１Ｘ，１１Ｙの中から１本を選択し、選択したものを増幅回路１３に接続する回路である。増幅回路１３には、選択回路１２によって選択された電極の電圧が供給される。詳しくは後述するが、電子ペン２０は、所定周波数の正弦波信号を送信情報によって振幅変調したうえで送出するように構成されており、各電極１１Ｘ，１１Ｙには、こうして送信された正弦波信号の振幅を反映した電圧信号が現れる。
　増幅回路１３は、選択回路１２から供給された電圧信号を増幅し、バンドパスフィルタ１４に出力する。バンドパスフィルタ１４は、増幅回路１３が出力した電圧信号から上記所定周波数の成分のみを抽出し、検波回路１５に出力する。検波回路１５は、バンドパスフィルタ１４から出力される電圧信号に対して包絡線検波を行うことによって包絡線信号Ｓ１を生成し、サンプルホールド回路１６に出力する回路である。サンプルホールド回路１６は、検波回路１５から出力される包絡線信号Ｓ１のサンプル動作及びホールド動作を、所定時間間隔で行うよう構成される。アナログデジタル変換回路１７は、サンプルホールド回路１６によりホールドされている信号にアナログデジタル変換を施すことによってデジタル信号Ｓ２を生成し、マイクロプロセッサ１８に出力する。
　なお、後述するように電子ペン２０は２値ＡＳＫによって信号の送信を行うが、アナログデジタル変換回路１７は、多値ＡＳＫによって変調されたものとみなして、入力される信号のデジタル信号Ｓ２への変換を行う。これは、マイクロプロセッサ１８が、デジタル信号Ｓ２に基づき、選択回路１２が出力した電圧信号の電圧値のおおよその値を取得できるようにするための処理である。
　マイクロプロセッサ１８は、記憶装置１９を内蔵するプロセッサであり、記憶装置１９に格納されたプログラムによって動作する。記憶装置１９には、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)が含まれる。マイクロプロセッサ１８が行う動作には、選択回路１２、サンプルホールド回路１６、及びアナログデジタル変換回路１７の制御の他、アナログデジタル変換回路１７から供給されるデジタル信号Ｓ２によって示される情報を記憶装置１９に一時的に記憶させ、所定のタイミングでコンピュータ３０に向けて出力する動作が含まれる。
　次に、電子ペン２０は、図２（ａ）に示すように、コントローラ４０、電圧変換回路４１、ダイオード４２、コンデンサ４３～４６、抵抗素子４７、スイッチ４８，４９、発振子５０、導体芯５１（芯体）、先端部導体５２、及び充電用端子５３を有して構成される。
　コントローラ４０は、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むプロセッサであり、発振子５０が生成するクロック信号に同期し、かつＲＯＭ内に記憶されるプログラムの記述に従って動作するよう構成される。クロック信号の周期は、例えば６０μ秒である。コントローラ４０には、発振子５０に接続される端子の他に、電源端子Ｖｃｃ、接地端子ＧＮＤ、及び制御端子Ｐ１～Ｐ６が設けられる。
　電源端子Ｖｃｃには、電圧変換回路４１を介してコンデンサ４３が接続される。コンデンサ４３は、電子ペン２０の電源としての役割を担う電気二重層コンデンサであり、陽極が電圧変換回路４１の入力端に接続され、陰極が接地された構成を有している。電圧変換回路４１はＤＣＤＣコンバータであり、コンデンサ４３の両端電圧をコントローラ４０の定格電圧に変換する役割を果たす。
　なお、本実施の形態では電源として電気二重層コンデンサを用いているが、これに限ることなく、例えば、リチウム電池・乾電池などの一次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池を電源として用いてもよい。
　コンデンサ４３の陽極は、ダイオード４２を介して、充電用端子５３にも接続される。充電用端子５３はプラス側とマイナス側の２端子からなり、コンデンサ４３の陽極に接続されるのはプラス側の端子である。マイナス側の端子は、電子ペン２０内で接地される。充電用端子５３は外部の電源供給装置が接続される端子であり、充電用端子５３に外部の電源供給装置が接続された状態においては、コンデンサ４３の充電が実行される。外部の電源供給装置としては、電子ペン２０専用の充電器（不図示）を用いることが好適である。
　電源端子Ｖｃｃと接地端子ＧＮＤの間には、コンデンサ４４が接続される。コンデンサ４４は、電圧変換回路４１からコントローラ４０に供給される電源電圧を安定させるために設けているもので、具体的には、数十～数百μＦ程度のアルミ電界コンデンサとすることが好適である。
　電圧変換回路４１は、コンデンサ４３の両端電圧に応じて、降圧動作と昇圧動作のいずれかを行うように構成される。つまり、コンデンサ４３の両端電圧の最大電圧はコントローラ４０の定格電圧を上回る値に設計されており、したがって、コンデンサ４３が十分に充電されている状態においては、コンデンサ４３の両端電圧はコントローラ４０の定格電圧を上回っている。そこで、この場合における電圧変換回路４１は、電源端子Ｖｃｃに供給される電圧がコントローラ４０の定格電圧となるように、降圧動作を行う。一方、コンデンサ４３の充電が不足している場合にはコンデンサ４３の両端電圧がコントローラ４０の定格電圧を下回る場合があり、そのような場合の電圧変換回路４１は、電源端子Ｖｃｃに供給される電圧がコントローラ４０の定格電圧となるように、昇圧動作を行う。
　電圧変換回路４１は、コントローラ４０の制御端子Ｐ１，Ｐ２にも接続される。コントローラ４０が、制御端子Ｐ１を通じて電圧変換回路４１に対し所定の制御信号を供給すると、電圧変換回路４１は、コンデンサ４３の両端電圧を検出して、その電圧値を示す信号を制御端子Ｐ２へ出力する。コントローラ４０は、こうして供給された信号により、コンデンサ４３の充電が必要か否かを判定するよう構成される。
　ここで、入力システム１は、ユーザに対してコンデンサ４３の充電不足を通知する機能を有している。この機能について具体的に説明すると、コントローラ４０は、コンデンサ４３の充電が必要か否かについて判定した結果を示す信号を、タブレット１０に対して送信するように構成される（送信の具体的な方法については後述する）。コンピュータ３０は、タブレット１０を介してこの信号を受け取り、充電が必要である場合には、図示しない表示装置等にその旨を表示する。これにより、入力システム１のユーザは、電子ペン２０の充電が必要となっていることを知ることができる。この知らせを受けたユーザが電子ペン２０を上記充電器に載置することで、コンデンサ４３の充電が開始される。
　制御端子Ｐ３は、コンデンサ４５及び抵抗素子４７のそれぞれを介して、接地端に接続される。コンデンサ４５は、導体芯５１と連結された可変容量コンデンサであり、電子ペン２０をタブレット１０に押し当てた際の押圧力（筆圧）に応じて、その容量が変化するように構成される。コントローラ４０は、コンデンサ４５の容量から筆圧を取得するように構成されるが、この点についての詳細は後述する。
　なお、押圧力（筆圧）の検出方法は、上記のような可変容量コンデンサを用いる方法に限られるものではない。例えば、押圧力を複数のフェライトの移動によるインダクタンスの変化として捉える方法、半導体素子(MEMS)を用いる方法、光学的に検出する方法などの他の方法を用いて押圧力（筆圧）を検出するよう、電子ペン２０を構成することも可能である。
　制御端子Ｐ４，Ｐ５は、それぞれスイッチ４８，４９を介して、接地端に接続される。スイッチ４８，４９はそれぞれ電子ペン２０の表面に設けたスイッチ（サイドスイッチ）であり、ユーザによって操作可能とされている。コントローラ４０は、制御端子Ｐ４，Ｐ５の電圧状態から、スイッチ４８，４９のオンオフ状態を判定する機能を有している。なお、本実施の形態では２つのスイッチ４８，４９を設けているが、スイッチを１つも設けなくてもよいし、１つだけスイッチを設けることとしてもよいし、３つ以上のスイッチを設けることとしてもよい。
　制御端子Ｐ６は、コンデンサ４６を介して、導体芯５１に接続される。なお、導体芯５１は、電子ペン２０の筐体の先端部を構成する先端部導体５２から突出した構造を有している。先端部導体５２は、接地されている。
　電子ペン２０は、上述したように、振幅変調された所定周波数の正弦波信号を送信する機能を有しているが、この正弦波信号はコントローラ４０によって生成される。コントローラ４０は、制御端子Ｐ６から正弦波信号を出力するように構成され、出力された正弦波信号は、コンデンサ４６を介して導体芯５１に供給される。なお、コンデンサ４６は、正弦波信号から直流バイアス成分を除去するために設けられているものである。導体芯５１に到達した正弦波信号は電磁波として送出され、上述したように、タブレット１０の電極１１Ｘ，１１Ｙによって受信されることになる。　
　以上、タブレット１０及び電子ペン２０それぞれの構成について説明した。次に、電子ペン２０がタブレット１０に向けて送信する情報の内容、及び、電子ペン２０が行う送信動作について順次説明する。
　電子ペン２０のコントローラ４０は、機能的に、図２（ｂ）に示すように、固有ＩＤ記憶部４０ａ、情報取得部４０ｂ、発振制御部４０ｃ、及び発振器４０ｄを有して構成される。
　固有ＩＤ記憶部４０ａは、当該電子ペン２０に予め付与された固有ＩＤを記憶している。固有ＩＤは、他の電子ペン２０に与えられたものとは異なる当該電子ペン２０に固有の情報であり、例えば、電子ペン２０の個体番号、電子ペン２０の所有者識別コード（電子ペンの所有者に割り当てられるユーザＩＤなど）、電子ペン２０の種類、製造者番号などを含んで構成される。固有ＩＤのサイズは、一例では５１ビットである。
　情報取得部４０ｂは、固有ＩＤ記憶部４０ａから固有ＩＤを取得するとともに、上述した制御端子Ｐ２～Ｐ５に供給される信号又はその電圧状態から、その他の各種情報を取得するように構成される。以下、情報取得部４０ｂによる各種情報の取得について、制御端子ごとに説明する。
　制御端子Ｐ２には、上述したように、コンデンサ４３の両端電圧を示す信号が供給される。情報取得部４０ｂは、この信号に基づいてコンデンサ４３の充電が必要か否かを判定し、判定の結果を示す充電要求情報を生成する。充電要求情報は、充電が必要である場合に１、必要でない場合に０となる１ビットの情報である。
　また、情報取得部４０ｂは、制御端子Ｐ３の電圧状態から、上述した筆圧を示す筆圧情報を取得するよう構成される。図３（ａ）は、この筆圧情報の取得の際の制御端子Ｐ３の電圧状態の変化を示している。同図に示すように、筆圧情報の取得は、位置検出用の連続信号ＣＳの送信中に行われる。
　具体的に説明すると、情報取得部４０ｂはまず、電子ペン２０が連続信号ＣＳの送信を開始した直後から所定時間にわたって、制御端子Ｐ３の電位を電源電位とする。電源電位は、例えば１．５Ｖである。この動作は、その時点での筆圧を検出するためのものである。つまり、この動作によりコンデンサ４５には電荷が蓄積されることになるが、その蓄積量は、その時点でのコンデンサ４５の容量に応じて変化する。上述したように、コンデンサ４５の容量は筆圧に応じて変化するので、コンデンサ４５に蓄積された電荷の量は筆圧を反映したものとなる。
　次いで、情報取得部４０ｂは、制御端子Ｐ３をハイインピーダンス状態とする。これにより、コンデンサ４５に蓄積された電荷が抵抗素子４７を介して放電される。情報取得部４０ｂは、この放電の結果、制御端子Ｐ３の電位が電源電位１．５Ｖの半分の電位０．７５Ｖに達するまでの経過時間Ｔｐを測定する。こうして測定された経過時間Ｔｐは、コンデンサ４５の容量が大きいほど長い時間となる。したがって、情報取得部４０ｂは、測定された経過時間Ｔｐから筆圧情報を取得することができる。こうして取得される筆圧情報は、１０～１２ビットの情報となる。
　情報取得部４０ｂはさらに、制御端子Ｐ４，Ｐ５の電圧状態から、スイッチ４８，４９のオンオフ状態を示すサイドスイッチ情報を生成する。この場合はスイッチが２個であるので、サイドスイッチ情報は２ビットの情報となる。
　情報取得部４０ｂは、以上のようにして取得した各種情報（固有ＩＤ、充電要求情報、筆圧情報、サイドスイッチ情報）を、発振制御部４０ｃに供給する。なお、情報取得部４０ｂは、ここで説明した情報以外の情報も取得し、発振制御部４０ｃに供給することとしてもよい。このような情報の例としては、電子ペン２０のタブレット１０に対する傾きを示す傾き情報、電子ペン２０に内蔵される指紋センサによって取得される指紋情報、電子ペン２０に内蔵される圧力センサによって取得される握力情報、電子ペン２０に内蔵される回転センサによって取得される回転情報や、電源の充電状態を示すための電源状態情報などが挙げられる。
　発振制御部４０ｃは、発振器４０ｄの動作を制御することにより、発振器４０ｄに２値ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)による変調信号を出力させる回路である。発振器４０ｄは、所定周波数の正弦波信号を生成し、制御端子Ｐ６に出力するように構成されている。発振制御部４０ｃは、このような発振器４０ｄの出力を、例えば情報取得部４０ｂから供給される各種情報に基づいて、オン又はオフのいずれかに制御する。これにより、制御端子Ｐ６から出力される信号は、図３（ａ）に示すように、２値ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)によって変調されたものとなる。なお、本実施の形態による発振器４０ｄは、発振子５０が生成するクロック信号に同期して動作するよう構成される。ただし、このクロック信号に同期せずに個別の周波数で発振するように発振器４０ｄを構成してもよく、その場合の発振器４０ｄは、コントローラ４０の外側であって、かつ、制御端子Ｐ６に接続される位置に配置されてもよい。
　なお、本実施の形態ではこのように２値ＡＳＫを用いているが、他の変調方式を用いてもよいのは勿論である。例えば、例えば多値ＡＳＫなどの他の振幅変調を用いてもよいし、周波数変調(Frequency Shift Keying)、位相変調(Phase Shift Keying)、直角位相振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation)などを用いても構わない。
　以下、図３（ａ）、図４（ａ）（ｂ）、及び図５を参照しながら、発振制御部４０ｃ及び発振器４０ｄを利用して電子ペン２０が行う送信動作について、詳しく説明する。
　発振制御部４０ｃ及び発振器４０ｄは、信号ブロックの単位で、順次信号を送信するように構成される。図３（ａ）は、この信号ブロックの例を示している。図３（ａ）の例では、１つの信号ブロックに割り当てられる時間長は５ｍ秒であり、そのうち前半の２．２ｍ秒は、位置検出用の連続信号ＣＳの送信に充てられる。上述した各種情報は、後半の２．８ｍ秒を利用して送信される。
　なお、図３（ａ）の例によれば、タブレット１０による位置情報の検出は５ｍ秒に一度行われることになるが、この程度の頻度で検出を行えるのであれば、コンピュータ３０における表示動作が電子ペン２０の速い動きに追従できなくなるようなことは、通常発生しない。
　一方で、図３（ａ）の例によれば、１つの信号ブロックで固有ＩＤの全体を送信することは不可能である。すなわち、本実施の形態による発振制御部４０ｃは、図２に示した発振子５０が生成するクロック信号（１周期Ｔｄ＝６０μ秒）に対してシングルレートで動作し、かつ、上述したように２値ＡＳＫでの変調を行うように構成される。したがって、２．８ｍ秒間で送信可能な情報量は、最大で４６ビットに過ぎない（２．８／０．０６≒４６．７）。後述するスタート信号ＳＳなどの送信に要する時間も考慮すると、実質的に送信可能な情報量はさらに減り、４３ビット程度となる。したがって、固有ＩＤが上述したように５１ビットの情報である場合、１つの信号ブロックで固有ＩＤの全体を送信することは不可能ということになる。
　信号ブロックの後半部分の構成について、具体的に説明する。信号ブロックの後半部分には、図３（ａ）に示すように、スタート信号ＳＳと、送信情報ブロックＳＩＢとが含まれる。スタート信号ＳＳは、タブレット１０に連続信号ＣＳの送信が完了したことを知らせるための既知信号であり、連続信号ＣＳに続けて送信される。一方、送信情報ブロックＳＩＢは、情報取得部４０ｂによって取得された各種情報に基づいて変調された信号によって構成される。
　ここで、発振制御部４０ｃは、図２に示した発振子５０が生成するクロック信号のライズエッジに同期して送信情報に基づく発振器４０ｄの出力のオンオフ制御を行い、クロック信号のフォールエッジに同期して発振器４０ｄの出力をオフに制御するよう構成される。これにより、１クロック周期の後半半分では送信信号の振幅が０に固定されるので、送信情報ブロックＳＩＢにかかる信号は、図３（ａ）に例示するように、１クロック周期間隔で必ずローレベル（第１のレベル）となる期間を含む間欠信号となる。このような構成を採用しているのは、タブレット１０において、位置検出用の連続信号ＣＳ（１クロック周期より長い期間にわたってハイレベル（第２のレベル）を継続する信号）と送信情報ブロックＳＩＢとを明確に区別できるようにするためである。
　送信情報ブロックＳＩＢの内部構成について、詳しく説明する。発振制御部４０ｃの動作を規定するプログラムには、情報取得部４０ｂによって取得される各種情報のそれぞれにつき、１つの送信情報ブロックＳＩＢで送信できるものか、そうでないものかが予め規定されている。以下、前者に該当する情報を「第２の情報」と称し、後者に該当する情報を「第１の情報」と称する。本実施の形態では、固有ＩＤが第１の情報であり、固有ＩＤ以外の情報（充電要求情報、筆圧情報、サイドスイッチ情報）が第２の情報であるとする。なお、上で挙げたその他の情報、すなわち、傾き情報、指紋情報、握力情報、回転情報については、比較的サイズが大きくなる指紋情報及び握力情報を第１の情報とし、比較的サイズが小さくなる回転情報を第２の情報とすればよい。傾き情報は、サイズが大きくなる場合には第１の情報とし、サイズが小さくなる場合には第２の情報とすればよい。
　第１の情報に関して、発振制御部４０ｃは、第１の情報を複数の部分情報に分割する処理を行う機能を有している。図４（ａ）には、第１の情報としての固有ＩＤの例を示している。この例では、発振制御部４０ｃは、ビットＤ０～Ｄｘからなるｘ＋１ビットの情報である固有ＩＤを、ｍビットずつのｎ個のＩＤブロック（部分情報）に分割している。分割の際、発振制御部４０ｃは、各部分情報に、該部分情報の第１の情報内における位置を示す分割番号（分割情報）を付与する。図４（ａ）の例では、発振制御部４０ｃは、各ＩＤブロックに、分割番号としてのブロック番号Ａ，Ｂ，・・・，ｎ－１，ｎを付与している。なお、固有ＩＤが５１ビットである場合、ｎの具体的な値は「３」とすること（つまり、固有ＩＤを１７ビットずつ三分割すること）が好適である。また、ブロック番号Ａ，Ｂ，・・・，ｎ－１，ｎはそれぞれ、ａビットの情報である。
　また、発振制御部４０ｃは、部分情報ごとに、受信側で誤りを検出するための誤り検出符号を生成する機能を有している。図４（ｂ）に示すｂビットのＩＤブロックチェックビットは、この誤り検出符号の例である。誤り検出符号の具体的な内容としては、パリティ符号や巡回符号などを用いることが好適である。
　発振制御部４０ｃは、以上のような部分情報及び誤り検出符号を、信号ブロック送信の都度、対応する分割番号が若いものから順に生成する。そして、生成した情報と、最新の第２の情報とに基づいて、その信号ブロックに含める送信情報ブロックＳＩＢを生成する。図４（ｂ）は、こうして生成された送信情報ブロックＳＩＢの例を示している。
　以上の点について図４（ａ）（ｂ）の例に沿って再度より具体的に説明すると、発振制御部４０ｃは、ブロック番号Ａ，Ｂ，・・・，ｎ－１，ｎの順で順次、１つのＩＤブロックと、対応するＩＤブロックチェックビットとを生成する。そして、この生成の都度、取得した情報と、最新の筆圧情報、最新のサイドスイッチ情報、及び最新の充電要求情報を含むｃビットの第２の情報とを合わせ、ビットＰ０～Ｐｙからなるｙ＋１ビットの送信情報ブロックＳＩＢを生成する。
　図５は、以上の処理の結果として順次生成されるｎ個の送信情報ブロックＳＩＢの例を示している。これらｎ個の送信情報ブロックＳＩＢのそれぞれに分割番号（ブロック番号Ａ，Ｂ，・・・，ｎ－１，ｎ）のいずれかが対応しており、生成は分割番号順で行われる。なお、発振制御部４０ｃは、すべての分割番号についての送信情報ブロックＳＩＢの生成が完了した後、最も若い分割番号に戻って同様の生成を繰り返すよう構成される。
　信号の送信にあたっては、発振制御部４０ｃは、図３（ａ）に示すように、まず位置検出用の連続信号ＣＳを送信するために発振器４０ｄの出力を所定時間にわたってオンにした後、スタート信号ＳＳを送信するために発振器４０ｄの出力のオンオフ制御を行う。その後さらに、生成した送信情報ブロックＳＩＢに基づいて、発振器４０ｄの出力のオンオフ制御を行う。
　こうして送信される信号ブロックは、図３（ａ）に示すように、連続信号ＣＳ、スタート信号ＳＳ、並びに送信情報ブロックＳＩＢによって構成される信号となる。このうち送信情報ブロックＳＩＢは、図４（ｂ）に示すように、第２の情報を変調することによって得られる第２の変調信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とによって構成されることになる。
　また、発振制御部４０ｃは、上述したようにして送信情報ブロックＳＩＢを生成する都度信号ブロックの生成を行い、それに基づいて順次、発振器４０ｄの出力のオンオフ制御を行う。その結果、最終的には、第１の情報の全体が送信されることになる。電子ペン２０が行う送信動作は、以上のようにして実行される。
　次に、図１、図３（ｂ）、及び図６を参照しながら、電子ペン２０の検出から電子ペン２０が送信した情報の受信まで、タブレット１０が行う一連の動作について、詳しく説明する。
　まず初めに、電子ペン２０を検出していない段階では、タブレット１０のマイクロプロセッサ１８は、各電極１１Ｘの電圧の上昇を検出する動作を繰り返し行う。具体的には、すべての電極１１Ｘを対象にして、選択回路１２に１つずつ電極１１Ｘを選択させながら、アナログデジタル変換回路１７から出力されるデジタル信号Ｓ２をモニタリングする。その結果、ある電極１１Ｘについて電圧の上昇が検出された場合、マイクロプロセッサ１８は次に、各電極１１Ｙの電圧を測定する動作を行う。具体的には、すべての電極１１Ｙを対象にして、選択回路１２に１つずつ電極１１Ｙを選択させながら、デジタル信号Ｓ２をモニタリングする。その結果、ある電極１１Ｙについて電圧が高くなっていることが検出された場合、電子ペン２０が、その電極１１Ｙと、電圧の上昇が検出された電極１１Ｘとの交点に近づいていると判定する。なお、複数の電極１１Ｘについて電圧の上昇が検出された場合や、複数の電極１１Ｙについて電圧が高くなっていることが検出された場合には、そのうち最も高い電圧を示すものに電子ペン２０が近づいていると判定すればよい。
　ここで、図３（ｂ）の例では、電極１１Ｘは、Ｙ方向に沿って順に配置された電極１１Ｘ９～１１Ｘ１３を含んで構成され、また、電極１１Ｙは、Ｘ方向に沿って順に配置された電極１１Ｙ１８～１１Ｘ２２を含んで構成されるとしている。さらに、上記の処理で電圧の上昇が検出された電極１１Ｘは電極１１Ｘ１１であり、電圧が高くなっていることが検出された電極１１Ｙは電極１１Ｙ２０であるとしている。以下、この図３（ｂ）の例に沿って説明する。
　電子ペン２０が電極１１Ｘ１１と電極１１Ｙ２０の交点に近づいていると判定したマイクロプロセッサ１８は、選択回路１２に電極１１Ｘ１１を選択させる。そしてその状態でデジタル信号Ｓ２をモニタリングすることにより、電子ペン２０が送信しているであろう連続信号ＣＳの受信を待機する。
　電子ペン２０が連続信号ＣＳの送信を開始すると、図３（ｂ）に示すように、包絡線信号Ｓ１の電圧が上昇し、その結果デジタル信号Ｓ２により示される電圧値も上昇する。マイクロプロセッサ１８は、この電圧値の上昇を検出すると、その状態が所定時間Ｔｓにわたって継続するか否かを判定する。この所定時間Ｔｓは、送信情報ブロックＳＩＢの信号を連続信号ＣＳと誤認することを避けるため、上述したクロック信号の１周期Ｔｄよりも長い時間に設定される。
　継続したと判定した場合、マイクロプロセッサ１８は、まず電極１１Ｘ１１及びその近傍にある複数の電極１１Ｘ（図３（ｂ）の例では５つの電極１１Ｘ９～Ｘ１３）を順次選択回路１２に選択させ、デジタル信号Ｓ２から、それぞれの電圧レベルを取得する。そして、測定結果として得られた複数の電圧レベルのうち、最も高いものをピーク電圧ＶＰＸとして記憶装置１９に保持する。また、ピーク電圧ＶＰＸが観測された電極１１Ｘの両隣にある電極１１Ｘの電圧レベルを、それぞれ電圧ＶＡＸ，ＶＢＸとして記憶装置１９に保持する。
　次に、マイクロプロセッサ１８は、電極１１Ｙ２０及びその近傍にある複数の電極１１Ｙ（図３（ｂ）の例では５つの電極１１Ｙ１８～Ｙ２２）を順次選択回路１２に選択させ、デジタル信号Ｓ２から、それぞれの電圧レベルを測定する。そして、測定結果として得られた複数の電圧レベルのうち、最も高いものをピーク電圧ＶＰＹとして記憶装置１９に保持する。また、ピーク電圧ＶＰＹが観測された電極１１Ｙの両隣にある電極１１Ｙの電圧レベルを、それぞれ電圧ＶＡＹ，ＶＢＹとして記憶装置１９に保持する。
　なお、マイクロプロセッサ１８は、以上のような電圧の測定動作を、連続信号ＣＳの継続期間内（上述した２．２ｍ秒の間）に行うように構成される。連続信号ＣＳに続いて受信されるスタート信号ＳＳ及び送信情報ブロックＳＩＢを適切に受信するためである。逆に言えば、２．２ｍ秒という連続信号ＣＳの継続期間は、マイクロプロセッサ１８が上述した電圧の測定動作を終わらせるのに必要十分な時間として決められたものである。
　マイクロプロセッサ１８は、以上のようにして記憶装置１９に保持させた各電圧に基づき、電子ペン２０の位置情報を算出する。具体的には、各電圧を次の式（１）（２）に代入することにより得られる座標（Ｘ，Ｙ）を、電子ペン２０の位置情報として取得する。ただし、ＰＸはピーク電圧ＶＰＸが検出された電極１１ＸのＸ座標であり、ＰＹはピーク電圧ＶＰＹが検出された電極１１ＹのＹ座標であり、ＤＸは電極１１Ｘの配列ピッチであり、ＤＹは電極１１Ｙの配列ピッチである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、マイクロプロセッサ１８は、ピーク電圧ＶＰＸが検出された電極１１Ｘを選択回路１２に選択させた状態でデジタル信号Ｓ２を監視することにより、スタート信号ＳＳの受信を待機する。スタート信号ＳＳの受信を検出したら、その受信開始の時刻ｔ１から所定の時間Ｔｗが経過した時点から、送信情報ブロックＳＩＢの受信を開始する。なお、この送信情報ブロックＳＩＢは上述したように２値ＡＳＫによって変調された正弦波信号の形態で受信されるが、マイクロプロセッサ１８には、これがアナログデジタル変換回路１７などの処理によってデジタル信号Ｓ２に変換された状態で供給される。
　以下、送信情報ブロックＳＩＢの受信処理にかかるマイクロプロセッサ１８の動作について、図６を参照しながら詳しく説明する。
　マイクロプロセッサ１８は、位置検出用の連続信号ＣＳを受信する都度、上述したようにして電子ペン２０の位置情報を取得し、記憶装置１９に保持させる。また、マイクロプロセッサ１８は、第２の情報と第１の情報の部分情報とを含む送信情報ブロックＳＩＢを受信する都度、その中に含まれる第２の情報及び部分情報を取得し、記憶装置１９に保持させる。
　図６（ａ）には、こうして取得される各情報を模式的に示している。同図に示すように、タブレット１０には、複数の信号ブロックが上述した分割番号の順で受信される。ただし、分割番号の最も若いものから受信が開始されるとは限らない。図６（ａ）の例で言えば、ブロック番号Ｂがまず受信され、そこからブロック番号Ｃ，・・・，ｎ－１，ｎ，Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の順で順次受信されている。
　マイクロプロセッサ１８は、順次受信される信号ブロックのそれぞれから部分情報を取り出し続けた結果、第１の情報を構成する全部分情報の取り出しが完了した時点で、分割番号に基づいてこれらの部分情報を結合し、第１の情報を取得するよう構成される。
　ここで、マイクロプロセッサ１８によって取得される部分情報には、伝送エラーによって、ビット誤りが含まれる場合がある。マイクロプロセッサ１８は、部分情報を取り出す都度、その部分情報と同じ送信情報ブロックＳＩＢ内に含まれる誤り検出符号を用いて、その部分情報が正確であるか否か（ビット誤りを含んでいるか否か）を判定する。その結果、正確でないと判定した場合、第２の情報及び位置情報については記憶装置１９に保持させつつも、その部分情報を他の部分情報との結合に用いることはせず、再度同じ分割番号の信号ブロックが受信されるまで結合処理の実行を待機する。これにより、マイクロプロセッサ１８は、誤りのない第１の情報を得ることが可能になる。図６（ａ）には、２番目に受信された分割番号Ｃにかかる信号ブロックに含まれているＩＤブロック（×印を付したＩＤブロック）に誤りが検出された例を示している。この場合、マイクロプロセッサ１８は、再度分割番号Ｃにかかる信号ブロックが受信されるまで待機してから、第１の情報を取得するための各部分情報の結合を行う。
　第１の情報の取得が完了すると、マイクロプロセッサ１８は、それまでに記憶装置１９に保持させた複数の位置情報及び複数の第２の情報を、取得した第１の情報と対応付ける。また、必要に応じて、これら複数の位置情報及び複数の第２の情報のそれぞれを、取得した第１の情報と対応付けて、コンピュータ３０に向けて出力する。これにより、マイクロプロセッサ１８及びコンピュータ３０では、第１の情報の取得が完了するまでに受信された位置情報及び第２の情報についても、第１の情報に対応する情報として処理することが可能になる。
　なお、上記のようにすると、タブレット１０が第１の情報の取得を完了するまで、コンピュータ３０は位置情報及び第２の情報を得られないことになる。これは、例えば電子ペン２０の軌跡表示の遅延など、ユーザにコンピュータ３０の処理が遅延していると感じさせる原因となり得る。これを回避するため、タブレット１０は、少なくとも一部の情報については、第１の情報の取得の完了を待たず、コンピュータ３０に出力することとしてもよい。
　具体的な例を挙げて説明すると、マイクロプロセッサ１８は、過去に取得を完了した１又は複数の第１の情報を記憶しておく機能を有することが好ましい。そして、第１の情報の取得が完了するまでの間、新たな信号ブロックが受信される都度、それまでに受信された信号ブロックに含まれる分割番号及びＩＤブロックと、記憶している過去の第１の情報とに基づいて受信中の第１の情報を推定し、第１の情報の取得が完了する前であっても、順次受信される位置情報及び第２の情報を、推定した第１の情報と対応付けて順次コンピュータ３０に向けて出力することが好ましい。
　このようにすることで、例えば、電子ペン２０がタブレットセンサ１１の検出可能エリアに入ってすぐに離脱し、その結果、第１の情報の取得が完了しないような場合であっても、コンピュータ３０に、推定した第１の情報を利用して、位置情報や筆圧情報等を処理させることが可能になる。したがって、電子ペン２０の速い「出入り動作」により第１の情報（固有ＩＤ）が認識できない場合でも、電子ペン２０の筆跡を表示することが可能となる。
　一例を挙げて、より具体的に説明する。例えば、図６（ａ）に示される各送信情報ブロックＳＩＢのうち、電子ペン２０の速い「出入り動作」によって、分割番号Ａ，Ｂに対応する２つの送信情報ブロックＳＩＢのみが取得されたとする。この場合において、もしマイクロプロセッサ１８が対応する第１の情報を過去に一度取得しており、それを記憶しているとするならば、マイクロプロセッサ１８は、これら２つの送信情報ブロックＳＩＢに含まれるＩＤブロックと、記憶している第１の情報（固有ＩＤ）とを対比することで、分割番号Ｃ～ｎに対応する各ＩＤブロックを含む第１の情報の全体を推定することができる。したがって、コンピュータ３０は、これら２つの送信情報ブロックＳＩＢにより取得された位置情報・筆圧情報等を、推定された第１の情報を有する電子ペン２０のものとして処理することが可能となる。
　以上説明したように、本実施の形態による入力システム１によれば、サイズが大きいために１つの送信情報ブロックＳＩＢでは送信しきれない第１の情報を、それぞれ位置検出用の連続信号ＣＳを含む複数の信号ブロックに分配して送信している。したがって、位置情報のサンプリングレートを低下させずに、電子ペン２０からタブレット１０に対してサイズの大きな情報を送信できるようになる。
　また、各信号ブロックに分割番号を付加しているので、タブレット１０では、分割番号に基づいて第１の情報を的確に復元することができる。さらに、誤り検出符号を付加していることにより、誤った部分情報に基づいて第１の情報が復元されてしまうことも防止される。
　また、タブレット１０では、第１の情報の取得が完了する前に取得した位置情報及び受信した第２の情報を記憶装置１９に保持しているので、第１の情報の取得が完了した後、これら保持した情報を、第１の情報に対応する情報として有効に活用することが可能になる。
　以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
　例えば、上記実施の形態で説明した入力システム１は、自己容量方式のタッチパネルによって位置検出及び通信を行うように構成されていたが、本発明は、他の方式、例えば相互容量方式のタッチパネル又は、電磁誘導方式によって位置検出及び通信を行う入力システムに対しても好適に適用可能である。
　図７には、電磁誘導方式によって位置検出及び通信を行う入力システムで用いられる電子ペン２０ａの構成を示している。同図に示すように、電子ペン２０ａは、コントローラ６０、電源回路６１、及び共振回路６２を有して構成される。共振回路６２は、コイル６３と、それぞれコイル６３に並列に接続されたコンデンサ６４及び可変容量コンデンサ６５とから構成される。また、共振回路６２には、スイッチ６７を介してコンデンサ６６が接続されている。
　共振回路６２は、位置検出装置（タブレット）から送信される特定の周波数の電磁波に対して、共振するよう構成される。コントローラ６０は、共振回路６２を通じ、共振によって発生した誘導電力を利用して、信号を送信するよう構成される。この信号を上述した実施の形態における信号ブロックと同様の構成とすることにより、電磁誘導方式によって位置検出及び通信を行う入力システムにおいても、上記実施の形態で説明した入力システム１と同様、位置情報のサンプリングレートを低下させることなく、位置指示器から位置検出装置に対してサイズの大きな情報を送信できるようになる。
　また、上記実施の形態では、各信号ブロックにより第１及び第２の情報の両方を送信していたが、第２の情報を送信することは必ずしも必要ではない。本発明は、第２の情報を送信しないタイプの電子ペンにも、好適に適用可能である。
　また、上記実施の形態では、送信情報ブロックＳＩＢをローレベルとなる期間を所定の時間間隔（具体的には１クロック周期間隔）で含む間欠信号とし、連続信号ＣＳをこの所定の時間間隔より長い期間にわたってハイレベルを継続する信号としたが、送信情報ブロックＳＩＢをハイレベルとなる期間を上記所定の時間間隔で含む間欠信号とし、連続信号ＣＳを上記所定の時間間隔より長い期間にわたってローレベルを継続する信号としてもよい。
　また、上記実施の形態では、図３（ａ）に示したように、位置指示器の位置を検出するために用いる連続信号ＣＳの全体を一度にまとめて送信していたが、複数の部分に分けて連続信号ＣＳを送信することとしてもよい。
１　　　　　　　　　　　入力システム
１０　　　　　　　　　　タブレット
１１　　　　　　　　　　タブレットセンサ
１１Ｘ，１１Ｙ　　　　　電極
１２　　　　　　　　　　選択回路
１３　　　　　　　　　　増幅回路
１４　　　　　　　　　　バンドパスフィルタ
１５　　　　　　　　　　検波回路
１６　　　　　　　　　　サンプルホールド回路
１７　　　　　　　　　　アナログデジタル変換回路
１８　　　　　　　　　　マイクロプロセッサ
１９　　　　　　　　　　記憶装置
２０　　　　　　　　　　電子ペン
３０　　　　　　　　　　コンピュータ
４０　　　　　　　　　　コントローラ
４０ａ　　　　　　　　　固有ＩＤ記憶部
４０ｂ　　　　　　　　　情報取得部
４０ｃ　　　　　　　　　発振制御部
４０ｄ　　　　　　　　　発振器
４１　　　　　　　　　　電圧変換回路
４２　　　　　　　　　　ダイオード
４３～４６，６４～６６　コンデンサ
４７　　　　　　　　　　抵抗素子
４８，４９，６７　　　　スイッチ
５０　　　　　　　　　　発振子
５１　　　　　　　　　　導体芯
５２　　　　　　　　　　先端部導体
５３　　　　　　　　　　充電用端子
６０　　　　　　　　　　コントローラ
６１　　　　　　　　　　電源回路
６２　　　　　　　　　　共振回路
６３　　　　　　　　　　コイル
ＣＳ　　　　　　　　　　連続信号
Ｐ１～Ｐ６　　　　　　　制御端子
Ｓ１　　　　　　　　　　包絡線信号
Ｓ２　　　　　　　　　　デジタル信号
ＳＩＢ　　　　　　　　　送信情報ブロック
ＳＳ　　　　　　　　　　スタート信号

Claims (24)

  1. 　それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、順次位置検出装置に対して送信し、
    　前記複数の信号ブロックの送信により、前記第１の情報の全体が送信される
    　ことを特徴とする位置指示器。
  2. 　前記第１の変調信号は、対応する前記部分情報の前記第１の情報内における位置を示す分割情報を変調することによって得られる信号を含む
    　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の変調信号は、対応する前記部分情報の誤りを検出するための誤り検出符号をさらに含む
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置指示器。
  4. 　前記第１の変調信号は、第１のレベルとなる期間を所定の時間間隔で含む間欠信号であり、
    　前記連続信号は、前記所定の時間間隔より長い期間にわたって前記第１のレベルとは異なる第２のレベルが継続する信号である
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置指示器。
  5. 　前記第１の情報は、他の位置指示器に与えられたものとは異なる当該位置指示器に固有の情報を含む
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置指示器。
  6. 　前記第１の情報は、当該位置指示器の前記位置検出装置に対する傾きを示す傾き情報、当該位置指示器に内蔵される指紋センサによって取得される指紋情報、及び当該位置指示器に内蔵される圧力センサによって取得される握力情報のうちの少なくともひとつを含む
    　ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置指示器。
  7. 　前記第１の変調信号は、前記第１の情報を三分割してなる３つの部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる信号である
    　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置指示器。
  8. 　前記複数の信号ブロックはそれぞれ、第２の情報を変調することによって得られる第２の変調信号をさらに含み、
    　前記第２の情報は、前記位置検出装置から当該位置指示器に加えられる圧力を示す筆圧情報、当該位置指示器に設けられるスイッチのオンオフ状態を示すサイドスイッチ情報、当該位置指示器の充電が必要か否かを示す充電要求情報、当該位置指示器の前記位置検出装置に対する傾きを示す傾き情報、及び、当該位置指示器に内蔵される回転センサによって取得される回転情報のうちの少なくともひとつを含む
    　ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置指示器。
  9. 　前記位置検出装置に接触させる芯体を備え、
    　前記筆圧情報は、前記連続信号の送信中に前記芯体に加わる圧力を検出することによって得られる情報である
    　ことを特徴とする請求項８に記載の位置指示器。
  10. 　それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを位置指示器から順次受信し、
    　前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得する
    　ことを特徴とする位置検出装置。
  11. 　前記第１の変調信号は、対応する前記部分情報の前記第１の情報内における位置を示す分割情報を変調することによって得られる信号を含み、
    　前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記分割情報に基づいて前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記部分情報を結合することにより、前記第１の情報を取得する
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
  12. 　前記第１の変調信号は、対応する前記部分情報の誤りを検出するための誤り検出符号をさらに含み、
    　前記信号ブロックごとに、対応する前記第１の変調信号に含まれる前記誤り検出符号に基づいて、該第１の変調信号に含まれる前記部分情報が正確であるか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位置検出装置。
  13. 　前記複数の信号ブロックはそれぞれ、第２の情報を変調することによって得られる第２の変調信号をさらに含み、
    　前記信号ブロックごとに、前記第２の変調信号に基づいて前記第２の情報を取得する
    　ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
  14. 　前記複数の信号ブロックの受信開始から受信完了までの間、該複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記連続信号から得られる複数の前記位置情報と、該複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第２の変調信号から得られる複数の前記第２の情報とを保持する
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の位置検出装置。
  15. 　前記複数の信号ブロックの受信を完了して前記第１の情報を取得した後、保持していた前記複数の位置情報及び前記複数の第２の情報を、取得した前記第１の情報と対応付ける
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
  16. 　処理装置と接続され、
    　保持していた前記複数の位置情報及び前記複数の第２の情報のそれぞれを、取得した前記第１の情報と対応付けて前記処理装置に向けて出力する
    　ことを特徴とする請求項１５に記載の位置検出装置。
  17. 　受信手段に接続され、
    　それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、前記受信手段を介して位置指示器から順次受信し、
    　前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得する
    　ことを特徴とする位置検出回路。
  18. 　前記第１の変調信号は、対応する前記部分情報の前記第１の情報内における位置を示す分割情報を変調することによって得られる信号を含み、
    　前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記分割情報に基づいて前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記部分情報を結合することにより、前記第１の情報を取得する
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の位置検出回路。
  19. 　前記第１の変調信号は、対応する前記部分情報の誤りを検出するための誤り検出符号をさらに含み、
    　前記信号ブロックごとに、対応する前記第１の変調信号に含まれる前記誤り検出符号に基づいて、該第１の変調信号に含まれる前記部分情報が正確であるか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の位置検出回路。
  20. 　前記複数の信号ブロックはそれぞれ、第２の情報を変調することによって得られる第２の変調信号をさらに含み、
    　前記信号ブロックごとに、前記第２の変調信号に基づいて前記第２の情報を取得する
    　ことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の位置検出回路。
  21. 　前記複数の信号ブロックの受信開始から受信完了までの間、該複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記連続信号から得られる複数の前記位置情報と、該複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第２の変調信号から得られる複数の前記第２の情報とを記憶回路に記憶させる
    　ことを特徴とする請求項２０に記載の位置検出回路。
  22. 　前記複数の信号ブロックの受信を完了して前記第１の情報を取得した後、前記記憶回路に記憶させた前記複数の位置情報及び前記複数の第２の情報を、取得した前記第１の情報と対応付ける
    　ことを特徴とする請求項２１に記載の位置検出回路。
  23. 　処理装置と接続され、
    　前記記憶回路に記憶させた前記複数の位置情報及び前記複数の第２の情報のそれぞれを、取得した前記第１の情報と対応付けて前記処理装置に向けて出力する
    　ことを特徴とする請求項２２に記載の位置検出回路。
  24. 　それぞれ、位置検出用の連続信号と、第１の情報を分割してなる複数の部分情報のうちのひとつを変調することによって得られる第１の変調信号とを含む複数の信号ブロックを、位置指示器から位置検出回路に対して順次送信するステップと、
    　前記複数の信号ブロックを順次受信し、前記信号ブロックごとに前記連続信号に基づいて前記位置指示器の位置を示す位置情報を検出する一方、前記複数の信号ブロックのそれぞれに含まれる前記第１の変調信号に基づいて前記第１の情報を取得するステップと
    　を備えることを特徴とする位置検出方法。
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