WO2020017477A1 - センサコントローラ、アクティブペン、及び通信方法 - Google Patents

センサコントローラ、アクティブペン、及び通信方法 Download PDF

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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04101—2.5D-digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface and also measures the distance of the input means within a short range in the Z direction, possibly with a separate measurement setup
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • the present invention relates to a sensor controller, an active pen, and a communication method.
  • a system that performs two-way communication and pairs an active pen and a sensor controller.
  • the sensor controller sends an uplink signal including a new local pen ID and an assignment of communication setting data (frequency, time slot, etc., which can be used for transmitting the downlink signal), and the active pen receiving the response transmits the uplink signal. Is returned, the pairing identified by the local pen ID is established. After the pairing is established, the active pen transmits a downlink signal using the allocated communication setting data.
  • Patent Document 1 discloses an example of such a system.
  • the sensor controller is configured to hold a list called a silence ID list (a @ quiet @ ID @ list).
  • the silence ID list is a list for storing the local pen ID.
  • the sensor controller stores the local pen ID assigned to the active pen in the silence ID list. To be stored.
  • the local pen IDs thus stored in the silence ID list are assigned to new pairings in order from the oldest one.
  • Patent Document 1 has a problem that the performance of the system is reduced due to the processing for maintaining and managing the pairing state. The details will be described below.
  • the active pen determines whether or not the sensor controller still maintains a pairing state with the active pen based on whether or not a command addressed to the active pen is included while the uplink signal is continuously received. However, if the uplink signal cannot be received due to a separation from the touch surface or the like, it becomes impossible to determine whether the sensor controller still maintains the pairing state with itself. As a result, the next time the active pen transmits a downlink signal, it becomes impossible to determine whether or not the active pen can use the same communication setting data.
  • the pairing state is canceled unilaterally, or when the downlink signal is transmitted thereafter, the sensor is used. Two-way communication is performed between the controllers to check the pairing status. However, no matter which process is performed, the input cannot be started immediately at the time of the next pen down, so that the performance of the system may be reduced from the viewpoint of the user. In particular, when the uplink signal frequently enters and exits within a short period of time, such as when writing characters, the pairing state is released or confirmed each time, so the performance is significantly improved. Looks down. In addition, since only one active pen can establish or confirm pairing with one uplink signal, when one sensor controller performs pairing simultaneously with a plurality of active pens (hereinafter, such a case is referred to as “ Multi-pen) will appear to have even worse performance.
  • Multi-pen Multi-pen
  • one of the objects of the present invention is to provide a sensor controller and an active pen that can suppress a decrease in performance due to processing for maintaining and managing a pairing state.
  • the user when using the multi-pen, the user generally changes the writing attribute (line color, line type, etc.) for each active pen.
  • This writing attribute is managed in the system in association with the local pen ID described above.
  • the local pen ID is not notified to the user, and since the appearance of each active pen is usually exactly the same, the user of the active pen in the past can determine which writing pen to which active pen. I could't tell if I had assigned attributes or not to write them. This was inconvenient and needed to be improved.
  • another object of the present invention is to provide an active pen that allows a user to easily grasp a writing attribute assigned to each active pen.
  • the two active pens When two active pens with the same global pen ID or the same hash value exist near one touch surface, the two active pens establish pairing with the sensor controller with the same local pen ID. May occur (pairing collision). If the sensor controller has a method to detect collision, the collision state can be resolved by sending a pairing release command to both active pens from the sensor controller. Will cause a break in the line.
  • another object of the present invention is to provide a communication method, an active pen, and a sensor controller that can eliminate a pairing collision without causing a break in a line being drawn.
  • a sensor controller is a sensor controller that is connected to a sensor electrode and detects a position of one or more active pens according to a charge induced in the sensor electrode, wherein the sensor controller uses the sensor electrode. Detecting the approach of the active pen by performing a pairing operation with the active pen that has detected the approach, and updating pairing state information indicating a pairing state of each of the at least one active pen being paired. And reporting the pairing state information to a plurality of active pens from the sensor electrode via an uplink signal serving as a reference for time synchronization.
  • An active pen is an active pen that communicates with a sensor controller connected to a sensor electrode, the pen including a pen tip electrode, an integrated circuit connected to the pen tip electrode, The integrated circuit includes pairing state information indicating a pairing state of each of one or more active pens being paired by the sensor controller via a coupling capacitance between the pen tip electrode and the sensor electrode. Perform the operation of detecting the uplink signal, maintain or release the pairing state based on the detected pairing state information, when maintaining the pairing state, in the setting based on the pairing state An active pen that transmits downlink signals.
  • An active pen is an active pen that communicates with a sensor controller connected to a sensor electrode, the pen tip electrode, an integrated circuit connected to the pen tip electrode, The integrated circuit controls the indicator to perform a display for identifying the local pen ID when the local pen ID is given by an uplink signal transmitted by the sensor controller. Active pen.
  • a communication method is a communication method executed between an active pen and a sensor controller, wherein the active pen is paired with the sensor controller when the active pen has been paired with the sensor controller. Transmitting a downlink signal including first identification data for distinguishing the active pen from other active pens; and the sensor controller receiving the downlink signal including the first identification data, and receiving the downlink signal. Transmitting an uplink signal including second identification data obtained based on the first identification data.
  • An active pen is an active pen that executes transmission control of a downlink signal based on an uplink signal transmitted from a sensor controller, and has been paired with the sensor controller. Transmitting a downlink signal including first identification data for distinguishing the active pen from other active pens, and receiving an uplink signal including second identification data corresponding to the first identification data. And an integrated circuit that executes transmission control of the next downlink signal based on the second identification data.
  • a sensor controller is a sensor controller for detecting an active pen, wherein the active pen distinguishes the active pen from other active pens when paired with the sensor controller. Transmitting a downlink signal including first identification data through a pen tip electrode provided on the pen tip, connected to a sensor electrode electrostatically coupled to the pen tip electrode, and A sensor controller that receives the downlink signal including the identification data of the above through the sensor electrode and transmits an uplink signal including the second identification data obtained based on the received first identification data. It is.
  • pairing state information indicating the pairing state of each of one or more active pens during pairing is reported to all active pens by an uplink signal.
  • the active pen can grasp whether or not the pairing with itself is maintained in the sensor controller by looking at the pairing state information. Therefore, it is not necessary to cancel the one-way pairing state or to perform two-way communication to check the pairing state, so it is possible to suppress performance degradation due to processing for maintaining and managing the pairing state. become.
  • each active pen since each active pen performs a display for identifying the local pen ID, the user can easily grasp the writing attribute assigned to each active pen.
  • the line being drawn is not interrupted. Without triggering, it is possible to resolve the pairing collision.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a position detection system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of an active pen 2.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating reach of an uplink signal US and a downlink signal DS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a frame used for transmission and reception of an uplink signal US and a downlink signal DS.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating types of an uplink signal US transmitted by a sensor controller 31.
  • FIG. 6 is a state transition diagram of the sensor controller 31.
  • FIG. 7 is a state transition diagram of the active pen 2.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating operations of a sensor controller 31 and an active pen 2.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating types of an uplink signal US transmitted by a sensor controller 31 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating operations of a sensor controller 31 and an active pen
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a position detection system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the position detection system 1 includes a plurality of active pens 2a to 2e and a position detection device 3 having a touch surface 3t.
  • the active pens 2a to 2e may be collectively referred to as the active pens 2 when there is no particular need to distinguish them.
  • the active pen 2 is, for example, an electronic pen compatible with an active electrostatic system, and is configured to be capable of bidirectional communication with the position detecting device 3.
  • FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the active pen 2.
  • the active pen 2 includes a core 20, a pen tip electrode 21, a pen pressure detecting unit 22, a switch 23, an indicator 24, a power supply 25, and an integrated circuit 26.
  • the pen tip electrode 21 is a conductor provided near the core body 20 and is electrically connected to the integrated circuit 26 by wiring.
  • the pen tip electrode 21 is configured to be electrostatically coupled to each of a plurality of sensor electrodes 30X and 30Y described later.
  • the writing pressure detection unit 22 is a functional unit that detects a force (writing pressure) applied to the tip (pen tip) of the core body 20. More specifically, the writing pressure detection unit 22 is in contact with the rear end of the core body 20, and through this contact, the user presses the pen tip of the active pen 2 against the touch surface 3 t of the position detection device 3. Is configured to detect a force applied to the core body 20 when it is pressed.
  • the pen pressure detecting unit 22 is configured by a variable capacitance module whose capacitance changes according to the force applied to the pen tip.
  • the switch 23 is a switch provided on a side surface of the active pen 2, and is configured to be turned on and off by a user.
  • the indicator 24 is a device for performing a display for a user to identify a local pen ID given to the active pen 2 by an uplink signal US described later, and is, for example, an LED numeric display configured to be capable of displaying numbers. Alternatively, it may be configured by an LED configured to display a plurality of types of colors.
  • the power supply 25 is for supplying operating power (DC voltage) to the integrated circuit 26, and is constituted by, for example, a cylindrical AAAA battery.
  • the integrated circuit 26 is a processing unit configured by a circuit group formed on a substrate (not shown), and is connected to each of the pen tip electrode 21, the pen pressure detecting unit 22, the switch 23, and the indicator 24. Each of the following processes performed by the active pen 2 is executed by the integrated circuit 26.
  • the integrated circuit 26 is configured to be able to transmit and receive signals to and from the position detecting device 3 using the pen tip electrode 21.
  • uplink signals US those transmitted from the position detecting device 3 to the active pen 2
  • downlink signals DS those transmitted from the active pen 2 to the position detecting device 3 are referred to as downlink signals DS. .
  • the uplink signal US is typically a signal including a command indicating control content for the active pen 2, and in the present embodiment, a pair indicating a pairing state of each of one or more active pens during pairing. It also serves to notify the ring status information to all active pens.
  • the details of the uplink signal US will be described later in detail with reference to FIG.
  • the downlink signal DS is a signal that includes a burst signal that is a non-modulated carrier signal and a data signal that is a carrier signal modulated with predetermined data.
  • the integrated circuit 26 acquires data to be transmitted according to the command included in the uplink signal US, and transmits a data signal by modulating a carrier signal with the acquired data.
  • the data transmitted by the data signal includes the pen pressure detected by the pen pressure detector 22, information indicating the on / off state of the switch 23, the global pen ID of the active pen 2, and the like.
  • the global pen ID is information uniquely assigned to all the active pens 2 unlike the local pen ID, and is written in the integrated circuit 26 at the stage of manufacturing the active pen 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing the reach of the uplink signal US and the downlink signal DS.
  • the active pen 2 can receive the uplink signal US transmitted by the sensor controller 31 and the active pen 2 This is an area where the sensor controller 31 can receive the transmitted downlink signal DS.
  • the active pens 2c, 2d, and 2e are located in the zone A.
  • the active pen 2 can receive the uplink signal US transmitted by the sensor controller 31, but the sensor controller 31 transmits the uplink signal US. This is an area where the downlink signal DS cannot be received.
  • the zone B occurs because the reach of the uplink signal US is wider than the reach of the downlink signal DS as shown.
  • the active pens 2b and 2f are located in the zone B.
  • the active pen 2 cannot receive the uplink signal US transmitted by the sensor controller 31, and the sensor controller 31 also transmits the active pen 2 This is an area where the downlink signal DS cannot be received.
  • the active pens 2a and 2g are located in the zone C.
  • the area on the touch surface 3t of the position detection device 3 is classified into the zone A, the zone B, and the zone C in order from the touch surface 3t.
  • FIG. 4 is a diagram showing a structure of a frame used for transmitting and receiving the uplink signal US and the downlink signal DS.
  • transmission and reception of the uplink signal US and the downlink signal DS are performed in frame units.
  • This frame is, for example, a display period for one screen of a display 33 (described later) included in the position detection device 3.
  • the uplink signal US is typically transmitted at the beginning of a frame, and plays a role of notifying the active pen 2 of the start timing of the frame (a role as a reference for time synchronization). Note that the uplink signal US may be transmitted a plurality of times in one frame.
  • the transmission time of the downlink signal DS in the frame is divided into n time slots.
  • the duration of each time slot is Y ⁇ sec, and after transmission of the uplink signal US, it is arranged in the frame at intervals of X ⁇ sec.
  • a display operation by the display 33 described later, a finger position detection operation by the sensor controller 31 described later, and the like are executed.
  • a plurality of active pens 2 simultaneously transmit a predetermined number of symbols of the downlink signal DS.
  • the position detecting device 3 is configured to assign a different combination of frequency and time slot to each active pen 2 to be paired. Each active pen 2 transmits the downlink signal DS using the combination of the frequency and the time slot thus allocated. This enables the plurality of active pens 2 to transmit the downlink signal DS in the same frame.
  • the position detection device 3 is a device configured to be able to detect the position of each active pen 2 within the touch surface 3t.
  • the position detection device 3 is a computer such as a tablet terminal, and the display surface of the display is the touch surface 3t.
  • the position detecting device 3 may be a digitizer having no display surface.
  • the description will be continued on the assumption that the position detection device 3 is a tablet terminal.
  • the position detection device 3 includes a sensor 30 disposed immediately below the touch surface 3t, a sensor controller 31, a host processor 32 that controls the functions of each unit of the position detection device 3 including the sensor 30, and a sensor 30 disposed below the sensor 30. And a display 33 provided.
  • the sensor 30 constitutes a mutual capacitance type touch sensor, and has a configuration in which a plurality of sensor electrodes 30X and a plurality of sensor electrodes 30Y are arranged in a matrix.
  • the plurality of sensor electrodes 30X each include a plurality of linear conductors extending in the illustrated Y direction and arranged at equal intervals in the X direction orthogonal to the Y direction.
  • the plurality of sensor electrodes 30Y are each formed of a plurality of linear conductors extending in the X direction and arranged at equal intervals in the Y direction.
  • FIG. 1 shows only a part of each of the plurality of sensor electrodes 30X and 30Y.
  • the plurality of sensor electrodes 30Y may also serve as a common electrode of the display 33, and in that case, the position detection device 3 is called “in-cell type”.
  • the position detection device 3 of the type in which the sensor electrodes 30X and 30Y and the common electrode in the display are separately provided is called, for example, an "out-cell type” or an "on-cell type”.
  • the description will be continued assuming that the position detection device 3 is of the in-cell type.
  • the sensor controller 31 is a device that is connected to each of the plurality of sensor electrodes 30X and 30Y, and detects the position of one or more active pens 2 according to the electric charge induced by them. Specifically, the function of detecting the pointing position of each active pen 2 on the touch surface 3t, receiving the data transmitted by each active pen 2 using the downlink signal DS, and the function of the finger on the touch surface 3t. And a function of detecting a position.
  • the sensor controller 31 further has a function of applying a common potential required for a display operation of the display 33 (a driving operation of a pixel electrode) to the plurality of sensor electrodes 30Y.
  • the sensor controller 31 has a function of transmitting the uplink signal US to each active pen 2 through the sensor 30 and receiving the downlink signal DS transmitted by each active pen 2.
  • the sensor controller 31 derives the pointing position of the active pen 2 based on the reception level of the burst signal at each of the sensor electrodes 30X and 30Y, and reports it to the host processor 32.
  • the sensor controller 31 extracts data transmitted by the active pen 2 by demodulating the data signal, and reports the data to the host processor 32.
  • the host processor 32 is a central processing unit that controls the entire position detecting device 3.
  • Various applications such as a drawing application and a communication application are configured to be operable on the host processor 32.
  • the drawing application generates and stores ink data indicating respective trajectories on the touch surface 3t based on a series of positions of the active pen 2 or the finger sequentially reported from the sensor controller 31, and renders the stored ink data. Play a role.
  • the drawing application controls the line width, transparency, line color, and the like of the ink data to be rendered according to the reported data.
  • the host processor 32 also performs control for rewriting the display contents of the display 33 for each frame.
  • the display content of the display 33 includes an image obtained as a result of the rendering.
  • FIG. 5 is a diagram showing the types of the uplink signal US transmitted by the sensor controller 31. As shown in the figure, there are three types of uplink signals US, type 1 to type 3, and the sensor controller 31 controls each active pen 2 by using these three types.
  • the type 1 uplink signal US shown in FIG. 5A is a signal that is broadcast to all the active pens 2 in order to detect the approach of the active pens 2, and includes an uplink signal type flag 1; It is configured to include frame structure information, communication setting data, and pairing state information.
  • the uplink signal type flag 1 is a flag for the active pen 2 to distinguish the type 1 uplink signal US from the type 2 and 3 uplink signals US, and is “0” for the type 1 uplink signal US. Is set. Therefore, the uplink signal type flag 1 of “0” forms address information indicating that all the active pens 2 are destinations.
  • the frame structure information includes the time length of the frame, the position of the uplink signal US in the frame, the specific time length of X ⁇ s and Y ⁇ s shown in FIG. 4, the number of time slots included in the frame, This is information indicating the structure of a frame specified by a frequency set or the like.
  • the specific frame structure information is constituted by identification information indicating one of a plurality of structures shared in advance between the active pen 2 and the sensor controller 31.
  • the communication setting data is data indicating a combination of a frequency and a time slot to be allocated to the active pen 2 to be communicated.
  • the specific communication setting data is constituted by identification information indicating one of a plurality of combinations shared between the active pen 2 and the sensor controller 31 in advance.
  • the pairing state information is information indicating the pairing state of each of the one or more active pens 2 that is being paired by the sensor controller 31.
  • a pairing is performed for each local pen ID (LPID) assigned to each active pen 2 at the time of pairing. It is configured to have a pairing flag indicating whether or not a ring is being performed. The pairing flag becomes “1” when the corresponding local pen ID is being assigned to any of the active pens 2, and becomes “0” when the corresponding local pen ID is not assigned to any of the active pens 2. Is the information.
  • FIG. 5 shows an example of the sensor controller 31 that can be paired with up to six active pens 2 at the same time. In this case, there are six local pen IDs 1 to 6, and the pairing state information is configured to include six pairing flags.
  • the pairing state is a state in which the pairing is completed and maintained, or a state in which the pairing is not maintained.
  • the state in which the pairing is completed and maintained is a state in which a setting necessary for enabling the active pen 2 to supply a signal to the position detecting device 3 is maintained.
  • Necessary settings include settings relating to communication channels (for example, frequency or time slot), assignment status of a local pen ID, and a delivery status of communication resources or parameters.
  • the state in which the pairing is not maintained is a state in which a setting necessary for enabling the active pen 2 to supply a signal to the position detecting device 3 has not been made.
  • the pairing state information in the type 1 uplink signal US further includes a pairing enable / disable flag.
  • the pairing availability flag is information that becomes “1” when the sensor controller 31 can establish a new pairing, and becomes “0” when the sensor controller 31 cannot establish a new pairing.
  • the sensor controller 31 sets the pairing enable / disable flag to “0” when pairing is being performed with the maximum number of active pens 2 (6 in the example of FIG. 5), and to “1” otherwise. .
  • the active pens 2 that have received the type 1 uplink signal US the active pens 2 that have not yet been paired with the sensor controller 31 first refer to the pairing availability flag.
  • the pairing availability flag is “1”
  • the frame structure information, the communication setting data, and the pairing state information included in the received uplink signal US are temporarily stored in a memory (not shown)
  • the downlink signal DS including the pairing request is transmitted using the frequency and the time slot indicated by the stored communication setting data.
  • This pairing request includes the global pen ID described above.
  • the active pen 2 that is being paired with the sensor controller 31 refers to the pairing flag corresponding to the local pen ID assigned to itself, and “ If "1", the pairing state is maintained. On the other hand, if the pairing flag is “0”, the sensor controller 31 determines that the pairing state has been released, and also releases the pairing state by itself.
  • the type-2 uplink signal US shown in FIG. 5B is a signal transmitted as a response to the downlink signal DS including the pairing request in order to perform pairing with the active pen 2 that has detected the approach.
  • the uplink signal type flag 1 is set to “1” for the type 2 uplink signal US.
  • the uplink signal type flag 2 is a flag for the active pen 2 to distinguish between the type 2 uplink signal US and the type 3 uplink signal US. In the type 2 uplink signal US, “0” is set. Is done.
  • the pairing target active pen information is configured by the global pen ID included in the pairing request or its hash value. Therefore, the pairing target active pen information constitutes address information indicating the active pen 2 that is the destination of the uplink signal US.
  • the hash value forming the pairing target active pen information is calculated by the sensor controller 31 using a predetermined hash function that is shared in advance between the sensor controller 31 and each active pen 2.
  • the pairing state information in the type 2 uplink signal US is the same as the pairing state information in the type 1 uplink signal US except that the pairing state information does not have a pairing enable / disable flag.
  • the sensor controller 31 determines a local pen ID to be assigned to the active pen 2 that has transmitted the downlink signal DS, and Update the corresponding pairing flag to “1”. This is a process for notifying the active pen 2 of the newly assigned local pen ID.
  • the active pen 2 that has received the type-2 uplink signal US first determines whether the global pen ID or its hash value constituting the pairing target active pen information is its own. If it is determined that the received signal is its own, the pairing status information in the type 1 uplink signal US received and stored immediately before is compared with the pairing information in the type 2 uplink signal US received this time. Compare with status information.
  • the active pen 2 obtains a local pen ID whose corresponding pairing flag has been changed from “0” to “1” as a result of this comparison, and stores it in a memory (not shown) as a local pen ID assigned to itself. .
  • the temporarily stored frame structure information and communication setting data are also stored again in a memory (not shown). Thereby, a pairing state with the sensor controller 31 is established inside the active pen 2.
  • the active pen 2 that has established the pairing state transmits the downlink signal DS using the frequency and time slot indicated by the stored communication setting data.
  • This downlink signal DS may include, for example, pen pressure.
  • the sensor controller 31 that has received the downlink signal DS transmitted in this way adds the information indicating the active pen 2 that has transmitted the downlink signal DS to a list in a memory (not shown), thereby pairing the active pen 2 with the active pen 2. Establish ring state.
  • the type 3 uplink signal US shown in FIG. 5 (c) is a signal transmitted to control one of the one or more active pens 2 being paired, and the uplink signal type flag 1 , An uplink signal type flag 2, a command, and pairing state information. Among them, “1” is set to each of the uplink signal type flag 1 and the uplink signal type flag 2 in the type 3 uplink signal US.
  • the command is information including the content of control on the active pen 2 and the local pen ID indicating the active pen 2 to be controlled. Specific contents of the control indicated by the command include transmission of the pen pressure detected by the pen pressure detection unit 22, transmission of information indicating the on / off state of the switch 23, and the like.
  • the active pen 2 that has received the type 3 uplink signal US first determines whether or not the local pen ID assigned to itself is included in the command. If it is determined that the command is included, a process is performed in accordance with the content of the control indicated by the command. For example, the active pen 2 acquires the latest writing pressure from the writing pressure detection unit 22 when the content of the control indicated by the command is the transmission of the writing pressure detected by the writing pressure detection unit 22, and transmits it to the downlink signal DS. Include and send.
  • FIGS. 6 and 7 are state transition diagrams of the sensor controller 31 and the active pen 2, respectively.
  • the operations of the sensor controller 31 and the active pen 2 will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 described above in addition to these drawings.
  • the sensor controller 31 is configured to operate in one of the uplink signal transmission state S0, the other state S1, and the downlink signal detection state S2.
  • the uplink signal transmission state S0 includes a normal state S0a and a pairing state S0b.
  • the initial state of the sensor controller 31 is the normal state S0a. In this state, the sensor controller 31 transmits either the type 1 uplink signal US shown in FIG. 5A or the type 3 uplink signal US shown in FIG. 5C. In this case, it is preferable that the sensor controller 31 transmit the type 1 uplink signal US without leaving a certain interval or more. By doing so, it becomes possible to execute pairing with the active pen 2 that has newly approached the sensor controller 31 at an appropriate timing.
  • the sensor controller 31 When the sensor controller 31 receives the downlink signal DS including the pairing request for the transmitted type 1 uplink signal US, the sensor controller 31 transitions to the pairing state S0b. In the pairing state S0b, the sensor controller 31 transmits the type 2 uplink signal US. As a result, if the downlink signal DS transmitted using the frequency and time slot indicated by the communication setting data transmitted by the immediately preceding type 1 uplink signal US is received, the sensor controller 31 succeeds in the pairing. It is determined that the pairing has been performed, the pairing is established by adding the information of the active pen 2 that has transmitted the downlink signal DS to a list (not shown), and the process returns to the normal state S0a. On the other hand, when such a downlink signal DS is not received, the sensor controller 31 determines that pairing has failed, and returns to the normal state S0a.
  • the sensor controller 31 When the transmission of the uplink signal US is completed, the sensor controller 31 temporarily transitions to another state S1 irrespective of the type of the uplink signal US. In other states S1, the sensor controller 31 performs an operation of detecting the position of the finger or an operation for displaying on the display 33 (specifically, application of the above-described common potential). While the sensor controller 31 is in the other state S1, part of the display content rewriting control (for example, control for one gate line) by the host processor 32 shown in FIG. 1 can also be executed. When X ⁇ seconds have elapsed from the transition to the other state S1, the sensor controller 31 transitions to the downlink signal detection state S2.
  • the sensor controller 31 that has transitioned to the downlink signal detection state S2 performs an operation of detecting the downlink signal DS transmitted by the active pen 2 via the sensor 30 shown in FIG. Then, when Y ⁇ seconds have elapsed from the transition to the downlink signal detection state S2, the state returns to the other state S1, and the operation of detecting the position of the finger or the operation for displaying the display 33 is executed again. .
  • the sensor controller 31 repeats the other state S1 and the downlink signal detection state S2 n times each, returns to the uplink signal transmission state S0, and executes transmission of the uplink signal US.
  • the active pen 2 is configured to operate in one of the sleep state S0, the discovery state S1, the pairing state S2, the operation state S3, and the hold state S4.
  • the initial state of the active pen 2 is the sleep state S0. In this state, the active pen 2 transitions to the discovery state S1 when its own power is turned on. In addition, the active pen 2 in the sleep state S0 continuously performs an operation of detecting that a touch operation has occurred, and also transitions to the discovery state S1 when detecting that a touch operation has occurred. Note that the detection of the occurrence of the touch operation may be performed, for example, when the pen pressure detected by the pen pressure detecting unit 22 exceeds a predetermined value. It may be performed by doing.
  • the active pen 2 In the discovery state S1, the active pen 2 returns to the sleep state S0 when its own power is turned off. Further, the active pen 2 in the discovery state S1 continuously performs an operation of detecting that a touch operation has occurred, and also returns to the sleep state S0 when detecting that a touch operation has not been performed for a certain period of time. In this case, the detection of the touch operation may be performed, for example, when the pen pressure detected by the pen pressure detecting unit 22 exceeds a predetermined value. It may be performed by having been done.
  • the active pen 2 in the discovery state S1 further performs an operation of detecting an uplink signal US via a coupling capacitance between the pen tip electrode 21 and each of the plurality of sensor electrodes 30X and 30Y, and as a result, a type 1 uplink signal
  • the state transits to the pairing state S2.
  • the active pen 2 temporarily stores the frame structure information, the communication setting data, and the pairing state information included in the detected uplink signal US.
  • the active pen 2 transmits the downlink signal DS including the pairing request using the frequency and the time slot indicated by the stored communication setting data. Then, the operation of detecting the uplink signal US is performed, and when the type-2 uplink signal US including the global pen ID or the hash value thereof is detected, the uplink signal US is assigned to itself from the pairing state information therein.
  • a pairing state is established by acquiring the local pen ID and setting it in a memory (not shown) in the integrated circuit 26 together with the stored communication setting data.
  • the active pen 2 also controls the indicator 24 to provide a display for identifying the acquired local pen ID. After that, the active pen 2 transits to the operation state S3.
  • the active pen 2 determines that pairing has failed, and returns to the discovery state S1. .
  • the active pen 2 that has transitioned to the operation state S3 refers to the pairing state information therein every time the uplink signal US is received, and sets the pairing flag corresponding to its own local pen ID to “1”. That is, it is confirmed that the sensor controller 31 maintains the pairing with itself. Then, as long as it can be confirmed that the sensor controller 31 maintains the pairing with itself, the operation state S3 is maintained, and the setting based on the pairing state (that is, the stored communication setting data is used). Transmit the downlink signal DS (with the indicated frequency and time slots). On the other hand, if the pairing flag corresponding to the own local pen ID becomes “0” and it is confirmed that the sensor controller 31 does not maintain pairing with itself, the process returns to the discovery state S1.
  • the state transits to the hold state S4 once.
  • the hold state S4 is a state for maintaining the pairing state for a predetermined period even after the detection of the uplink signal US has failed.
  • the sensor controller 31 detects the uplink signal US based on the pairing state information included therein. When it is confirmed that the pairing with itself has been released, the active pen 2 releases the pairing state and returns to the discovery state S1.
  • the active pen 2 stops the holding of the local pen ID and the communication setting data, and controls the indicator 24 so as to stop the display for identifying the local pen ID.
  • the sensor controller 31 can confirm that the sensor controller 31 maintains the pairing with itself from the pairing state information included in the uplink signal US while in the hold state S4, the active pen 2 The operation returns to the operation state S3.
  • FIG. 8 is a sequence diagram showing the operation of the sensor controller 31 and the active pen 2.
  • the operations of the sensor controller 31 and the active pen 2 related to pairing will be described again from a different viewpoint with reference to FIG.
  • the sensor controller 31 transmits the type 1 uplink signal US shown in FIG. 5A in each frame (steps S10 and S11). As shown in FIG. 8, when the active pen 2 receives the type 1 uplink signal US in frame 1 (step S12), the active pen 2 transmits a downlink signal DS including a pairing request (step S12). Step S13). As described above, the global pen ID is included in the pairing request.
  • this type 2 uplink signal US includes the global pen ID included in the pairing request or the pairing target active pen information indicating the hash value thereof, and the pairing of the newly assigned local pen ID. And pairing state information in which the flag changes from “0” to “1”.
  • the active pen 2 Upon receiving the type 2 uplink signal US, the active pen 2 obtains and stores the local pen ID assigned to itself from the pairing state information therein, and also stores the type 1 uplink signal received immediately before.
  • the communication setting data included in the link signal US is stored (step S16). Thereafter, the active pen 2 transmits the downlink signal DS using the frequency and the time slot indicated by the stored communication setting data (step S17).
  • the downlink signal DS includes the burst signal and, for example, the data signal indicating the writing pressure detected by the writing pressure detection unit 22 illustrated in FIG.
  • the sensor controller 31 that has received the downlink signal DS detects the position of the active pen 2 based on the burst signal, acquires pen pressure and the like from the data signal, and outputs the above-described ink data based on the result. Is performed (step S18).
  • the pairing state information indicating the pairing state of each of the one or more active pens 2 being paired is notified to all the active pens 2 by the uplink signal US. Therefore, each active pen 2 can grasp whether the pairing with itself is maintained in the sensor controller 31 by looking at the pairing state information. Therefore, it is not necessary to cancel the one-way pairing state or to perform two-way communication to check the pairing state, so it is possible to suppress performance degradation due to processing for maintaining and managing the pairing state. become.
  • each active pen 2 since each active pen 2 performs display for identifying the local pen ID by the indicator 24 shown in FIG. 2, the user can easily write the writing attribute assigned to each active pen 2. It becomes possible to grasp.
  • a position detection system 1 according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • data for distinguishing the active pens 2 from each other between the active pen 2 and the sensor controller 31 during pairing (first and second identification data described later).
  • first and second identification data described later data for distinguishing the active pens 2 from each other between the active pen 2 and the sensor controller 31 during pairing.
  • the other points are the same as those of the position detection system 1 according to the first embodiment. Therefore, the same configuration as that of the first embodiment will be described below. Are denoted by the same reference numerals, and the description will be continued by focusing on differences from the first embodiment.
  • This embodiment occurs in the position detection system 1 according to the first embodiment when two active pens 2 having the same global pen ID or the same hash value exist near one touch surface 3t.
  • the present invention relates to an invention for correcting an obtained pairing collision.
  • an outline of an object and a configuration of the present invention will be described first, and then, the present embodiment will be described in detail.
  • the two active pens 2 having the same global pen ID or the same hash value approach the touch surface 3t in an unpaired state, and one is in the zone A shown in FIG. 3 and the other is in the zone A shown in FIG. It is assumed that they are located in the indicated zones B, respectively.
  • the sensor controller 31 transmits the type 1 uplink signal US (step S11 in FIG. 8)
  • the uplink signal US is received by both of the two active pens 2.
  • each of the two active pens 2 transmits the downlink signal DS including the pairing request (step S13 in FIG. 8), but the downlink transmitted by the active pen 2 located in the zone B is transmitted. Since the signal DS does not reach the sensor controller 31, the sensor controller 31 receives only one downlink signal DS.
  • the sensor controller 31 transmits the type-2 uplink signal US including the global pen ID or its hash value included in the received downlink signal DS as usual (step in FIG. 8).
  • the uplink signal US is received by both of the two active pens 2.
  • both of the two active pens 2 that have transmitted the downlink signal DS earlier determine that the global pen ID or the hash value included in the received uplink signal US is their own.
  • the two active pens 2 establish pairing with the sensor controller 31 with the same local pen ID. That is, a pairing collision occurs.
  • the pairing cancellation command is transmitted from the sensor controller 31 to both the active pens 2.
  • the collision state can be resolved.
  • the command transmitted by the sensor controller 31 cannot instruct only one of the active pens 2 to cancel pairing. If the sensor controller 31 does not have a method for detecting a collision, the pairing cannot be canceled as described above, and any of the active pens 2 retreats to the zone C shown in FIG. Until then, the collision state of pairing will continue.
  • the downlink signal DS transmitted by one active pen 2 becomes noise with respect to the downlink signal DS transmitted by the other active pen 2, The position detection accuracy of the active pen 2 is reduced. Further, since the downlink signal DS not received by the sensor controller 31 is transmitted in vain, the power of the active pen 2 is wasted.
  • data (first identification data) for distinguishing the active pens 2 from each other is arranged in the downlink signal DS.
  • the first identification data is data (contact state data) indicating whether or not the pen tip is in contact with the touch surface 3t.
  • contact state data data (contact state data) indicating whether or not the pen tip is in contact with the touch surface 3t.
  • the sensor controller 31 When the sensor controller 31 receives the downlink signal DS including the first identification data from the active pen 2, the sensor controller 31 includes, in the uplink signal US to be transmitted to the active pen 2, based on the received first identification data.
  • the acquired second identification data is arranged.
  • the second identification data is, for example, data having the same content as the first identification data.
  • the active pen 2 determines whether or not the active pen 2 is correctly detected by the sensor controller 31 by comparing the received second identification data with the first identification data transmitted by the active pen 2. If it is determined that the pairing is not correctly detected, the pairing is canceled. Thereby, for example, while the pairing of the active pen 2 whose pen tip is in contact with the touch surface 3t is maintained, the active pen 2 during hover (the state where the pen tip is not in contact with the touch surface 3t) is maintained. Since the pairing is canceled, it is possible to eliminate the pairing collision without inducing a break in the line being drawn. As a result, it is possible to prevent the position detection accuracy of the active pen 2 from lowering and prevent the power of the active pen 2 from being wasted.
  • the first identification data is the contact state data.
  • FIG. 9 is a diagram showing types of the uplink signal US transmitted by the sensor controller 31 according to the present embodiment. As shown in the figure, also in the present embodiment, there are three types of uplink signal US, type 1 to type 3. Of these, the uplink signals US of types 1 and 2 are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 5A and 5B. On the other hand, the type 3 uplink signal US is different from that of the first embodiment shown in FIG. 5C in the configuration of the pairing state information.
  • the pairing state information included in the type 3 uplink signal US includes a data type flag and pairing data for each local pen ID.
  • the data type flag is 1-bit data indicating the type of specific content of each pairing data, and is “0” when each pairing data is the above-mentioned pairing flag, and each pairing data is the above-mentioned. It becomes “1” when it is the second identification data. Therefore, the uplink signals US of types 2 and 3 in which the data type flag is “1” are signals including the second identification data for each local pen ID (LPID).
  • the sensor controller 31 converts the type 3 uplink signal US whose data type flag is “0” and the type 3 uplink signal US whose data type flag is “1” into the type 3 uplink signal.
  • transmission is performed alternately at a predetermined ratio (for example, 1: 1).
  • the transmission ratio between the type 3 uplink signal US whose data type flag is “0” and the type 3 uplink signal US whose data type flag is “1” can be changed as appropriate. For example, “10: 1” may be set according to the respective priorities.
  • the second identification data is the contact state data
  • the first identification data comes in contact with the touch surface 3 t after pairing with the sensor controller 31.
  • the transmission timing of the type 3 uplink signal US whose data type flag is “1” may be limited to the time when the state of the active pen 2 changes, such as when the hover state is reached. By doing so, it is possible to increase the transmission frequency of the pairing flag with a high priority, and to further optimize the management of the pairing state.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing operations of the sensor controller 31 and the active pen 2 according to the present embodiment.
  • the operations of the sensor controller 31 and the active pen 2 regarding the first and second identification data will be described in detail with reference to FIG.
  • FIG. 10 shows the active pens 2b and 2d shown in FIG. 3 (the active pen 2 located in the zone B and the active pen 2 whose tip is in contact with the touch surface 3t).
  • FIG. 10 shows a state in which the above-described pairing collision has occurred between the active pens 2b and 2d (that is, a state in which the active pens 2b and 2d store the same local pen ID).
  • each of the active pens 2b and 2d receives the uplink signal US (step S31).
  • the uplink signal US may be any of types 1 to 3.
  • the type 2 uplink signal is a signal for specifying a destination by a global ID or its hash value
  • the type 3 uplink signal US is a signal for specifying a destination by a local pen ID.
  • the active pens 2b and 2d which have received the uplink signal US in step S31, refer to the pen pressure detected by the pen pressure detecting unit 22 (see FIG. 2) to the touch surface 3t of each pen tip. Is detected (step S32).
  • the contact state detected in this manner is “hover” for the active pen 2b and “contact” for the active pen 2b.
  • a downlink signal DS including the first identification data indicating the detected contact state is transmitted (step S33).
  • the sensor controller 31 that has received the downlink signal DS including the first identification data extracts the first identification data therefrom and, based on the frequency and time slot used for transmitting the downlink signal DS,
  • the local pen ID of the active pen 2 that is the transmission source is acquired (step S34).
  • the extracted first identification data is used as the pairing data of the acquired local pen ID.
  • the second identification data obtained based on the second identification data is set.
  • the type 3 uplink signal US including the second identification data is transmitted (step S40).
  • the description will be continued on the assumption that the content of the second identification data is the same as the content of the first identification data extracted in step S34.
  • step S40 The uplink signal US transmitted in step S40 is received by both the active pens 2b and 2d as in step S31 (step S41).
  • the active pens 2b and 2d receiving the uplink signal US compare the second identification data included therein with the first identification data transmitted immediately before (step S42). , The next downlink signal transmission control is executed.
  • the active pen 2 (in this case, the active pen 2d) determined to match in step S42 repeats the processing from step S32. As a result, the pairing is maintained for the active pen 2d, and if drawing has occurred, drawing is continued.
  • the active pen 2 (in this case, the active pen 2b) determined to have mismatched in step S42 performs a process of changing the pairing with the sensor controller 31 (step S43).
  • This process is a process of once releasing the pairing with the sensor controller 31, that is, a process of deleting the local pen ID and the communication setting data stored in step S16 of FIG. 8 and returning to the unpaired state.
  • a process of changing the local pen ID stored in step S16 of FIG. it is preferable that the active pen 2 can notify the sensor controller 31 of the changed local pen ID.
  • the process of changing the pairing may be a process of stopping transmission of the downlink signal DS.
  • the active pen 2b may wait for reception of the type 1 uplink signal US as usual. At this point, since the active pen 2d is being paired, the active pen 2b performs pairing based on the type 1 uplink signal US received as a result of the standby, thereby at least communicating with the active pen 2d. Pairing with the sensor controller 31 can be established without causing a collision between them.
  • the position detection system 1 when two active pens 2 having the same global pen ID or the same hash value exist near one touch surface 3t, Only one active pen 2 (specifically, the active pen 2 during hover) can be released from pairing. Therefore, it is possible to eliminate the pairing collision without causing interruption of the line being drawn. In addition, it is possible to prevent the accuracy of detecting the position of the active pen 2 from being lowered, and prevent the active pen 2 from wasting power.
  • pairing state information including six pairing data (pairing flag or second identification data) respectively corresponding to 1 to 6 local pen IDs is included in each uplink signal US.
  • the example of the arrangement has been described, but the uplink signal US including the pairing state information including the six pairing data respectively corresponding to the local pen IDs 1 to 6 and the 6 corresponding to the local pen IDs 7 to 12 respectively.
  • One uplink signal US may include only part of the pairing state information, such as alternately transmitting an uplink signal US including pairing state information including two pairing data. This method is particularly suitable, for example, when the uplink signal US is transmitted a plurality of times within one frame (16.7 msec).
  • one uplink signal US may include both the pairing flag and the second identification data.
  • three pairing data items corresponding to the local pen IDs 1 to 3 are pairing flags
  • three pairing data items corresponding to the local pen IDs 4 to 6 are second identification data.
  • the link signal US and, conversely, three pairing data respectively corresponding to the local pen IDs 1 to 3 are the second identification data, and the three pairing data respectively corresponding to the local pen IDs 4 to 6 are the same.
  • An uplink signal US that is a pairing flag may be used.
  • the first identification data is described as the contact state data.
  • the first identification data is data for distinguishing the respective active pens 2 from each other
  • the first identification data is represented by other types of data.
  • the identification data of for example, the pen pressure (for example, 256 levels of multi-value data) detected by the pen pressure detecting unit 22 shown in FIG. 2 may be handled as the first identification data.
  • (Operation state data) may be handled as the first identification data.
  • the time-varying data may be handled as the first identification data.
  • the contents of the first and second identification data are described as being the same. However, they are not necessarily the same.
  • the second identification data may be configured by statistical data of the data.
  • the active pen 2 that has received the second identification data acquires the statistical data of the first identification data of several times immediately before the active pen 2 transmitted by itself in step S42 shown in FIG. Compare with.
  • the first identification data transmitted immediately before was set as a target of comparison in step S42, but the first identification data is newly acquired immediately before step S42 (that is, The contact state may be newly detected), and the first identification data obtained as a result may be used as the comparison target in step S42.

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Abstract

【課題】ペアリング状態を維持管理するための処理に起因するパフォーマンス低下を抑制する。 【解決手段】センサ３０に接続され、センサ電極３０に誘導される電荷に応じて１以上のアクティブペン２の位置を検出するセンサコントローラ３１であって、センサ３０を用いてアクティブペン２の接近を検出するステップと、接近を検出したアクティブペン２とペアリングを行うとともに、ペアリング中の１以上のアクティブペン２それぞれのペアリング状態を示すを示すペアリング状態情報を更新するステップと、センサ３０から、時刻同期の基準となるアップリンク信号ＵＳを介して、ペアリング状態情報を全てのアクティブペン２に対して報知するステップと、を実行する。

Description

センサコントローラ、アクティブペン、及び通信方法
　本発明はセンサコントローラ、アクティブペン、及び通信方法に関する。
　双方向通信を行い、アクティブペンとセンサコントローラとがペアリングをするシステムが知られている。この種のシステムでは、センサコントローラが新しいローカルペンＩＤ及び通信設定データ（ダウンリンク信号の送信に使える周波数、時間スロットなど）の割り当てを含むアップリンク信号を送信し、これを受信したアクティブペンが応答を返すことで、このローカルペンＩＤによって識別されるペアリングが確立される。ペアリング確立後のアクティブペンは、割り当てられた通信設定データを利用してダウンリンク信号の送信を行う。
　特許文献１には、上記のようなシステムの一例が開示されている。特許文献１の技術によれば、センサコントローラは、沈黙ＩＤリスト(a quiet ID list)と呼ばれるリストを保持するように構成される。沈黙ＩＤリストは、上記ローカルペンＩＤを格納するリストであり、センサコントローラは、ペアリング済みのアクティブペンからダウンリンク信号が届かなくなった場合に、そのアクティブペンに割り当てたローカルペンＩＤを沈黙ＩＤリストに格納する。こうして沈黙ＩＤリストに格納されたローカルペンＩＤは、古いものから順に、新たなペアリングに割り当てられる。
米国特許出願公開第２０１６／０２４６３９０号明細書
　しかしながら、特許文献１の技術には、ペアリング状態を維持管理するための処理に起因してシステムのパフォーマンスが下がってしまうという課題がある。以下、詳しく説明する。
　アクティブペンは、アップリンク信号が継続的に受信されている間には、自身宛のコマンドが含まれているか否か等に基づいてセンサコントローラが自身とのペアリング状態をまだ維持しているか否かを把握することができるが、タッチ面から離れたなどの理由でアップリンク信号が受信できなくなると、センサコントローラが自身とのペアリング状態をまだ維持しているか否かを把握できなくなる。その結果、アクティブペンは、次にダウンリンク信号を送信するときに、同じ通信設定データを利用してよいか否かが分からなくなる。
　そこで、アクティブペンとしては、受信されるはずのタイミングでアップリンク信号を受信できなかった場合に、ペアリング状態を一方的に解除してしまうか、又は、その後ダウンリンク信号を送信する際にセンサコントローラの間で双方向通信を行い、ペアリング状態を確認することになる。しかしながら、いずれの処理を行うにしても、次のペンダウン時に直ちに入力を開始できないことになるため、ユーザから見ると、システムのパフォーマンスが下がって見えてしまうことになる。特に、文字の筆記など、短時間に頻繁にアップリンク信号の到達範囲への出入りが発生するような場合には、その都度、ペアリング状態の解除又は確認が発生することになるので、著しくパフォーマンスが下がって見えてしまう。また、１つのアップリンク信号でペアリングを確立又は確認できるアクティブペンは１本のみであることから、１つのセンサコントローラが複数のアクティブペンと同時にペアリングする場合（以下、このような場合を「マルチペン」と称する）には、さらにパフォーマンスが下がって見えることになる。
　したがって、本発明の目的の一つは、ペアリング状態を維持管理するための処理に起因するパフォーマンス低下を抑制できるセンサコントローラ及びアクティブペンを提供することにある。
　また、上記マルチペンを利用する場合、ユーザは、アクティブペンごとに筆記属性（線色、線種など）を変えて使用することが一般的である。この筆記属性は、システム内においては、上述したローカルペンＩＤに紐付けて管理される。しかし、このローカルペンＩＤはユーザに通知されるものではなく、また、各アクティブペンの外観は全く同じであることが普通であるため、これまでのアクティブペンのユーザは、どのアクティブペンにどの筆記属性を割り当てたのか、書いてみないと分からなかった。これでは不便であるので、改善が必要とされていた。
　したがって、本発明の目的の他の一つは、各アクティブペンに割り当てた筆記属性をユーザが容易に把握できるアクティブペンを提供することにある。
　また、１つのタッチ面の近傍にグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が一致する２つのアクティブペンが存在していた場合、２本のアクティブペンが同じローカルペンＩＤでセンサコントローラとのペアリングを確立してしまうという状況（ペアリングの衝突）が発生する可能性がある。センサコントローラが衝突を検出する方法を有していれば、センサコントローラから両方のアクティブペンに対してペアリング解除のコマンドを送信することで、衝突状態を解消することはできるが、そうすると、描画中の線の途切れを誘発することになってしまう。
　したがって、本発明の目的の他の一つは、描画中の線の途切れを誘発することなく、ペアリングの衝突を解消できる通信方法、アクティブペン、及びセンサコントローラを提供することにある。
　本発明の第１の側面によるセンサコントローラは、センサ電極に接続され、前記センサ電極に誘導される電荷に応じて１以上のアクティブペンの位置を検出するセンサコントローラであって、前記センサ電極を用いてアクティブペンの接近を検出するステップと、前記接近を検出した前記アクティブペンとペアリングを行うとともに、ペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報を更新するステップと、前記センサ電極から、時刻同期の基準となるアップリンク信号を介して、前記ペアリング状態情報を複数のアクティブペンに対して報知するステップと、を実行するセンサコントローラである。
　本発明の第１の側面によるアクティブペンは、センサ電極に接続されたセンサコントローラとの間で通信を行うアクティブペンであって、ペン先電極と、前記ペン先電極に接続された集積回路と、を含み、前記集積回路は、前記ペン先電極と前記センサ電極との結合容量を介して、前記センサコントローラがペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報を含むアップリンク信号の検出動作を行い、検出された前記ペアリング状態情報に基づいてペアリング状態の維持又は解除を行い、前記ペアリング状態を維持する場合には、該ペアリング状態に基づいた設定でダウンリンク信号を送信する、アクティブペンである。
　本発明の第２の側面によるアクティブペンは、センサ電極に接続されたセンサコントローラとの間で通信を行うアクティブペンであって、ペン先電極と、前記ペン先電極に接続された集積回路と、インジケータと、を含み、前記集積回路は、前記センサコントローラが送信したアップリンク信号によりローカルペンＩＤが付与された場合に、該ローカルペンＩＤを識別するための表示を行うよう前記インジケータを制御する、アクティブペンである。
　本発明の第３の側面による通信方法は、アクティブペンとセンサコントローラとの間で実行される通信方法であって、前記アクティブペンが、前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号を送信するステップと、前記センサコントローラが、前記第１の識別データを含む前記ダウンリンク信号を受信し、受信された前記第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを含むアップリンク信号を送信するステップと、を含む、通信方法である。
　本発明の第３の側面によるアクティブペンは、センサコントローラから送信されたアップリンク信号に基づいて、ダウンリンク信号の送信制御を実行するアクティブペンであって、前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号を送信し、前記第１の識別データに対応する第２の識別データを含むアップリンク信号を受信した場合に、該第２の識別データに基づいて次のダウンリンク信号の送信制御を実行する集積回路、を含むアクティブペンである。
　本発明の第３の側面によるセンサコントローラは、アクティブペンを検出するセンサコントローラであって、前記アクティブペンは、前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号をペン先に設けられたペン先電極を介して送信するものであり、前記ペン先電極と静電結合するセンサ電極に接続され、前記第１の識別データを含む前記ダウンリンク信号を前記センサ電極を介して受信し、受信された前記第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを含むアップリンク信号を送信する、センサコントローラである。
　本発明の第１の側面によれば、ペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報がアップリンク信号により全てのアクティブペンに対して報知されているので、各アクティブペンは、ペアリング状態情報を見ることにより自身とのペアリングがセンサコントローラ内で維持されているか否かを把握できる。したがって、一方的なペアリング状態の解除や、ペアリング状態を確認するための双方向通信が不要になるので、ペアリング状態を維持管理するための処理に起因するパフォーマンス低下を抑制することが可能になる。
　本発明の第２の側面によれば、各アクティブペンがローカルペンＩＤを識別するための表示を行うので、ユーザは、各アクティブペンに割り当てた筆記属性を容易に把握することが可能になる。
　本発明の第３の側面によれば、１つのタッチ面の近傍にグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が一致する２つのアクティブペンが存在していた場合であっても、描画中の線の途切れを誘発することなく、ペアリングの衝突を解消することが可能になる。
本発明の第１の実施の形態による位置検出システム１の全体構成を示す図である。 アクティブペン２の内部構成を示す図である。 アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの到達範囲を示す図である。 アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの送受信のために使用されるフレームの構造を示す図である。 センサコントローラ３１が送信するアップリンク信号ＵＳの種類を示す図である。 センサコントローラ３１の状態遷移図である。 アクティブペン２の状態遷移図である。 センサコントローラ３１とアクティブペン２の動作を示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施の形態によるセンサコントローラ３１が送信するアップリンク信号ＵＳの種類を示す図である。 センサコントローラ３１とアクティブペン２の動作を示すシーケンス図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施の形態による位置検出システム１の全体構成を示す図である。同図に示すように、位置検出システム１は、複数のアクティブペン２ａ～２ｅと、タッチ面３ｔを有する位置検出装置３とを有して構成される。以下の説明では、アクティブペン２ａ～２ｅを特に区別する必要がない場合に、アクティブペン２と総称する場合がある。
　アクティブペン２は、例えばアクティブ静電方式に対応する電子ペンであり、位置検出装置３と双方向に通信可能に構成される。
　図２は、アクティブペン２の内部構成を示す図である。同図に示すように、アクティブペン２は、芯体２０、ペン先電極２１、筆圧検出部２２、スイッチ２３、インジケータ２４、電源２５、及び集積回路２６を有して構成される。
　ペン先電極２１は、芯体２０の近傍に設けられる導電体であり、配線により集積回路２６と電気的に接続されている。ペン先電極２１は、後述する複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙのそれぞれと静電結合するように構成される。筆圧検出部２２は、芯体２０の先端（ペン先）に加えられた力（筆圧）を検出する機能部である。具体的に説明すると、筆圧検出部２２は芯体２０の後端部と当接しており、この当接を通じて、ユーザがアクティブペン２のペン先を位置検出装置３のタッチ面３ｔに押し当てたときに芯体２０に加わる力を検出するよう構成される。具体的な例では、筆圧検出部２２は、ペン先に加えられた力に応じて静電容量の変化する可変容量モジュールにより構成される。
　スイッチ２３は、アクティブペン２の側面に設けられたスイッチであり、ユーザによってオンオフ可能に構成される。インジケータ２４は、後述するアップリンク信号ＵＳにより当該アクティブペン２に付与されたローカルペンＩＤをユーザが識別するための表示を行う装置であり、例えば、数字を表示可能に構成されたＬＥＤ数字表示器や、複数種類の色を表示可能に構成されたＬＥＤなどによって構成され得る。電源２５は、集積回路２６に動作電力（直流電圧）を供給するためのもので、例えば円筒型のＡＡＡＡ電池により構成される。
　集積回路２６は、図示しない基板に形成された回路群によって構成される処理部であり、ペン先電極２１、筆圧検出部２２、スイッチ２３、及びインジケータ２４のそれぞれに接続される。アクティブペン２が行う後述の各処理はいずれも、集積回路２６によって実行される。
　集積回路２６は、ペン先電極２１を用いて、位置検出装置３との間で信号を送受信可能に構成される。以下、こうして送受信される信号のうち位置検出装置３からアクティブペン２に送信されるものをアップリンク信号ＵＳと称し、アクティブペン２から位置検出装置３に送信されるものをダウンリンク信号ＤＳと称する。
　アップリンク信号ＵＳは、典型的には、アクティブペン２に対する制御内容を示すコマンドを含む信号であり、本実施の形態においては、ペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報を全てのアクティブペンに対して報知する役割も果たす。アップリンク信号ＵＳの詳細については、後ほど図５を参照しながら詳しく説明する。また、ダウンリンク信号ＤＳは、無変調の搬送波信号であるバースト信号と、所定のデータによって変調された搬送波信号であるデータ信号とを含む信号である。集積回路２６は、アップリンク信号ＵＳに含まれていたコマンドに従って送信すべきデータを取得し、取得したデータによって搬送波信号を変調することによりデータ信号を送信する。データ信号によって送信されるデータには、筆圧検出部２２によって検出される筆圧、スイッチ２３のオンオフ状態を示す情報、当該アクティブペン２のグローバルペンＩＤなどが含まれる。グローバルペンＩＤは、ローカルペンＩＤとは異なりすべてのアクティブペン２に一意に割り当てられる情報であり、アクティブペン２の製造段階で集積回路２６内に書き込まれる。
　図３は、アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの到達範囲を示す図である。同図に示すゾーンＡは、その中にアクティブペン２のペン先電極２１が位置しているとき、センサコントローラ３１が送信したアップリンク信号ＵＳをアクティブペン２が受信でき、かつ、アクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳをセンサコントローラ３１が受信できる領域である。図３の例では、アクティブペン２ｃ，２ｄ，２ｅがゾーンＡ内に位置している。
　ゾーンＢは、その中にアクティブペン２のペン先電極２１が位置しているとき、アクティブペン２はセンサコントローラ３１が送信したアップリンク信号ＵＳを受信できるが、センサコントローラ３１はアクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳを受信できない領域である。ゾーンＢが生ずるのは、図示するように、アップリンク信号ＵＳの到達範囲がダウンリンク信号ＤＳの到達範囲よりも広いためである。図３の例では、アクティブペン２ｂ，２ｆがゾーンＢ内に位置している。
　ゾーンＣは、その中にアクティブペン２のペン先電極２１が位置しているとき、アクティブペン２はセンサコントローラ３１が送信したアップリンク信号ＵＳを受信できず、センサコントローラ３１もアクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳを受信できない領域である。図３の例では、アクティブペン２ａ，２ｇがゾーンＣ内に位置している。
　このように、位置検出装置３のタッチ面３ｔ上の領域は、タッチ面３ｔから近い順にゾーンＡ、ゾーンＢ、ゾーンＣに分類される。
　図４は、アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの送受信のために使用されるフレームの構造を示す図である。同図に示すように、アップリンク信号ＵＳ及びダウンリンク信号ＤＳの送受信は、フレーム単位で行われる。このフレームは、例えば、位置検出装置３に含まれるディスプレイ３３（後述）の１画面分の表示期間である。アップリンク信号ＵＳは、典型的にはフレームの先頭で送信され、フレームの開始タイミングをアクティブペン２に知らせる役割（時刻同期の基準としての役割）を果たす。なお、１つのフレームの中で複数回にわたりアップリンク信号ＵＳを送信することとしてもよい。
　フレーム内におけるダウンリンク信号ＤＳの送信時間はｎ個の時間スロットに分かれている。各時間スロットの継続時間はＹμ秒であり、アップリンク信号ＵＳの送信後、Ｘμ秒ずつ間隔を空けてフレーム内に配置される。ダウンリンク信号ＤＳの送信が行われないＸμ秒の間には、後述するディスプレイ３３による表示動作や、後述するセンサコントローラ３１による指の位置検出動作などが実行される。各時間スロット内では、複数のアクティブペン２により同時に、所定シンボル数のダウンリンク信号ＤＳが送信される。
　位置検出装置３は、ペアリングする各アクティブペン２に対し、周波数と時間スロットの互いに異なる組み合わせを割り当てるよう構成される。各アクティブペン２は、こうして割り当てられた周波数と時間スロットの組み合わせを用いて、ダウンリンク信号ＤＳの送信を行う。これにより、複数のアクティブペン２が同じフレーム内でダウンリンク信号ＤＳを送信することが可能になる。
　図１に戻る。位置検出装置３は、タッチ面３ｔ内における各アクティブペン２の位置を検出可能に構成された装置である。典型的には、位置検出装置３はタブレット端末等のコンピュータであり、ディスプレイの表示面がタッチ面３ｔとなる。ただし、位置検出装置３は、表示面を有しないデジタイザであってもよい。以下では、位置検出装置３がタブレット端末であるとして説明を続ける。
　位置検出装置３は、タッチ面３ｔの直下に配置されたセンサ３０と、センサコントローラ３１と、これらを含む位置検出装置３の各部の機能を制御するホストプロセッサ３２と、センサ３０の下側に配置されたディスプレイ３３とを有して構成される。
　センサ３０は、相互容量型のタッチセンサを構成するもので、複数のセンサ電極３０Ｘと複数のセンサ電極３０Ｙとがマトリクス状に配置された構成を有して構成される。複数のセンサ電極３０Ｘは、それぞれ図示したＹ方向に延在し、Ｙ方向と直交するＸ方向に等間隔で配置された複数の線状導電体によって構成される。また、複数のセンサ電極３０Ｙは、それぞれＸ方向に延在し、Ｙ方向に等間隔で配置された複数の線状導電体によって構成される。図１には、各複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙのうちの一部のみを示している。複数のセンサ電極３０Ｙはディスプレイ３３の共通電極を兼ねていてもよく、その場合の位置検出装置３は「インセル型」と呼ばれる。これに対し、センサ電極３０Ｘ，３０Ｙとディスプレイ内の共通電極とを別々に設けるタイプの位置検出装置３は、例えば「アウトセル型」又は「オンセル型」と呼ばれる。以下では、位置検出装置３はインセル型であるとして説明を続ける
　センサコントローラ３１は、複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙのそれぞれに接続され、これらに誘導される電荷に応じて１以上のアクティブペン２の位置を検出する装置である。具体的には、タッチ面３ｔ上における各アクティブペン２の指示位置を検出するとともに、各アクティブペン２がダウンリンク信号ＤＳを用いて送信したデータを受信する機能と、タッチ面３ｔ上における指の位置を検出する機能とを有して構成される。位置検出装置３がインセル型である場合には、センサコントローラ３１はさらに、ディスプレイ３３の表示動作（画素電極の駆動動作）に必要な共通電位を複数のセンサ電極３０Ｙに印加する機能も有する。
　アクティブペン２に関してセンサコントローラ３１は、センサ３０を通じ、各アクティブペン２に向けてアップリンク信号ＵＳを送信するとともに、各アクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳを受信する機能を有する。ダウンリンク信号ＤＳ中のバースト信号が受信された場合、センサコントローラ３１は、各センサ電極３０Ｘ，３０Ｙにおけるバースト信号の受信レベルに基づいてアクティブペン２の指示位置を導出し、ホストプロセッサ３２にレポートする。また、ダウンリンク信号ＤＳ中のデータ信号が受信された場合、センサコントローラ３１は、データ信号を復調することによってアクティブペン２が送信したデータを取り出し、ホストプロセッサ３２にレポートする。
　ホストプロセッサ３２は、位置検出装置３の全体を制御する中央処理装置である。ホストプロセッサ３２上では、描画アプリケーションや通信アプリケーションなどの各種アプリケーションが動作可能に構成される。描画アプリケーションは、センサコントローラ３１から順次レポートされるアクティブペン２又は指の一連の位置に基づいて、タッチ面３ｔ上におけるそれぞれの軌跡を示すインクデータを生成し記憶するとともに、記憶したインクデータのレンダリングを行う役割を果たす。描画アプリケーションはまた、アクティブペン２が送信したデータのレポートをセンサコントローラ３１から受けた場合、レポートされたデータに応じて、レンダリングするインクデータの線幅、透明度、線色などの制御を行う。その他、ホストプロセッサ３２は、ディスプレイ３３の表示内容をフレームごとに書き換える制御も行う。ディスプレイ３３の表示内容には、上記レンダリングの結果として得られる画像が含まれる。
　図５は、センサコントローラ３１が送信するアップリンク信号ＵＳの種類を示す図である。同図に示すように、アップリンク信号ＵＳにはタイプ１～タイプ３の３種類があり、センサコントローラ３１は、これらを使い分けることにより、各アクティブペン２の制御を行う。
　図５（ａ）に示すタイプ１のアップリンク信号ＵＳは、アクティブペン２の接近を検出するために、全てのアクティブペン２に対してブロードキャストされる信号であり、アップリンク信号種別フラグ１と、フレーム構造情報と、通信設定データと、ペアリング状態情報とを有して構成される。
　アップリンク信号種別フラグ１は、アクティブペン２がタイプ１のアップリンク信号ＵＳとタイプ２，３のアップリンク信号ＵＳとを区別するためのフラグであり、タイプ１のアップリンク信号ＵＳでは「０」が設定される。したがって、「０」であるアップリンク信号種別フラグ１は、全てのアクティブペン２が宛先であることを示すアドレス情報を構成する。
　フレーム構造情報は、フレームの時間長、フレーム内におけるアップリンク信号ＵＳの位置、図４に示したＸμ秒及びＹμ秒の具体的な時間長、フレーム内に含まれる時間スロットの数、使用可能な周波数のセットなどによって特定されるフレームの構造を示す情報である。具体的なフレーム構造情報は、予めアクティブペン２とセンサコントローラ３１の間で共有されている複数の構造のうちの１つを示す識別情報によって構成される。
　通信設定データは、これから通信しようとするアクティブペン２に対して割り当てる周波数と時間スロットの組み合わせを示すデータである。具体的な通信設定データは、予めアクティブペン２とセンサコントローラ３１の間で共有されている複数の組み合わせのうちの１つを示す識別情報によって構成される。
　ペアリング状態情報は、センサコントローラ３１がペアリング中の１以上のアクティブペン２それぞれのペアリング状態を示す情報であり、ペアリング時に各アクティブペン２に割り当てるローカルペンＩＤ（ＬＰＩＤ）ごとに、ペアリング中か否かを示すペアリングフラグを有して構成される。ペアリングフラグは、対応するローカルペンＩＤがいずれかのアクティブペン２に割り当て中である場合に「１」となり、対応するローカルペンＩＤがいずれのアクティブペン２にも割り当てられていない場合に「０」となる情報である。図５には、最大で６つのアクティブペン２と同時にペアリング可能なセンサコントローラ３１の例を示している。この場合、ローカルペンＩＤは１～６の６つであり、ペアリング状態情報は６つのペアリングフラグを含んで構成される。
　ここで、ペアリング状態は、ペアリングが完了し維持されている状態、又は、ペアリングが維持されていない状態のいずれかである。ペアリングが完了し維持されている状態は、アクティブペン２が位置検出装置３に信号を供給可能にする上で必要な設定が維持されている状態である。必要な設定には、通信チャネルに関する設定（例えば周波数あるいは時間スロット）、ローカルペンＩＤの付与状態、などの通信リソースあるいはパラメータの払い出し状態が含まれる。他方、ペアリングが維持されていない状態は、アクティブペン２が位置検出装置３に信号を供給可能にする上で必要な設定がされていない状態である。
　タイプ１のアップリンク信号ＵＳ内のペアリング状態情報はさらに、ペアリング可否フラグを有して構成される。ペアリング可否フラグは、センサコントローラ３１が新たなペアリングを確立できるときに「１」となり、センサコントローラ３１が新たなペアリングを確立できないときに「０」となる情報である。センサコントローラ３１は、対応可能な最大数（図５の例では６）のアクティブペン２とペアリング中である場合にペアリング可否フラグを「０」とし、それ以外の場合に「１」とする。
　タイプ１のアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２のうち、まだセンサコントローラ３１とのペアリング状態にないアクティブペン２は、まずペアリング可否フラグを参照する。そして、ペアリング可否フラグが「１」であった場合に、受信したアップリンク信号ＵＳに含まれるフレーム構造情報、通信設定データ、及びペアリング状態情報を図示しないメモリに一時的に記憶するとともに、記憶した通信設定データにより示される周波数及び時間スロットを用いて、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを送信する。このペアリング要求には、上述したグローバルペンＩＤが含まれる。
　一方、タイプ１のアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２のうち、センサコントローラ３１とペアリング中のアクティブペン２は、自身に割り当てられたローカルペンＩＤに対応するペアリングフラグを参照し、「１」となっていれば、引き続きペアリング状態を維持する。一方、このペアリングフラグが「０」となっていれば、センサコントローラ３１がペアリング状態を解除したと判定し、自身においてもペアリング状態を解除する。
　図５（ｂ）に示すタイプ２のアップリンク信号ＵＳは、接近を検出したアクティブペン２とのペアリングを行うために、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳに対する応答として送信される信号であり、アップリンク信号種別フラグ１と、アップリンク信号種別フラグ２と、ペアリング対象アクティブペン情報と、ペアリング状態情報とを有して構成される。このうちアップリンク信号種別フラグ１には、タイプ２のアップリンク信号ＵＳでは「１」が設定される。
　アップリンク信号種別フラグ２は、アクティブペン２がタイプ２のアップリンク信号ＵＳとタイプ３のアップリンク信号ＵＳとを区別するためのフラグであり、タイプ２のアップリンク信号ＵＳでは「０」が設定される。
　ペアリング対象アクティブペン情報は、ペアリング要求に含まれていたグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値により構成される。したがって、ペアリング対象アクティブペン情報は、当該アップリンク信号ＵＳの宛先であるアクティブペン２を示すアドレス情報を構成する。なお、ペアリング対象アクティブペン情報を構成するハッシュ値は、センサコントローラ３１により、予めセンサコントローラ３１と各アクティブペン２との間で共有されている所定のハッシュ関数を用いて算出される。
　タイプ２のアップリンク信号ＵＳ内のペアリング状態情報は、ペアリング可否フラグを有しない点を除き、タイプ１のアップリンク信号ＵＳ内のペアリング状態情報と同様の情報である。ただし、センサコントローラ３１は、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを受信したことを受けて、該ダウンリンク信号ＤＳを送信したアクティブペン２に割り当てるローカルペンＩＤを決定し、決定したローカルペンＩＤに対応するペアリングフラグを「１」に更新する。これは、新たに割り当てるローカルペンＩＤをアクティブペン２に通知するための処理である。
　タイプ２のアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２は、まずペアリング対象アクティブペン情報を構成するグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が自身のものか否かを判定する。そして自身のものであると判定した場合に、直前に受信し記憶しておいたタイプ１のアップリンク信号ＵＳ内のペアリング状態情報と、今回受信したタイプ２のアップリンク信号ＵＳ内のペアリング状態情報とを比較する。アクティブペン２は、この比較の結果として、対応するペアリングフラグが「０」から「１」に変更されたローカルペンＩＤを取得し、自身に割り当てられたローカルペンＩＤとして図示しないメモリに記憶する。また、一時的に記憶していたフレーム構造情報及び通信設定データについても、改めて図示しないメモリに記憶する。これにより、アクティブペン２の内部において、センサコントローラ３１とのペアリング状態が確立される。
　ペアリング状態を確立したアクティブペン２は、記憶している通信設定データにより示される周波数及び時間スロットを用いて、ダウンリンク信号ＤＳを送信する。このダウンリンク信号ＤＳは、例えば筆圧を含むこととしてもよい。こうして送信されたダウンリンク信号ＤＳを受信したセンサコントローラ３１は、該ダウンリンク信号ＤＳを送信したアクティブペン２を示す情報を図示しないメモリ内のリストに追加することにより、該アクティブペン２とのペアリング状態を確立する。
　図５（ｃ）に示すタイプ３のアップリンク信号ＵＳは、ペアリング中の１以上のアクティブペン２のうちの１つに対する制御を行うために送信される信号であり、アップリンク信号種別フラグ１と、アップリンク信号種別フラグ２と、コマンドと、ペアリング状態情報とを有して構成される。このうちアップリンク信号種別フラグ１及びアップリンク信号種別フラグ２のそれぞれには、タイプ３のアップリンク信号ＵＳではともに「１」が設定される。
　コマンドは、アクティブペン２に対する制御の内容と、制御の対象となるアクティブペン２を示すローカルペンＩＤと含む情報である。コマンドにより示される制御の具体的な内容には、筆圧検出部２２によって検出される筆圧の送信、スイッチ２３のオンオフ状態を示す情報の送信などが含まれる。
　タイプ３のアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２は、自身に割り当てられているローカルペンＩＤがコマンド内に含まれているか否かをまず判定する。そして、含まれていると判定した場合、コマンドによって示される制御の内容に応じた処理を行う。例えばアクティブペン２は、コマンドによって示される制御の内容が筆圧検出部２２によって検出される筆圧の送信であれば、筆圧検出部２２から最新の筆圧を取得し、ダウンリンク信号ＤＳに含めて送信する。
　図６及び図７はそれぞれ、センサコントローラ３１及びアクティブペン２の状態遷移図である。以下、これらの図に加えて、前掲した図４及び図５も再度参照しながら、センサコントローラ３１及びアクティブペン２の動作について、より詳しく説明する。
　まず図６を参照すると、センサコントローラ３１は、アップリンク信号送信状態Ｓ０と、その他の状態Ｓ１と、ダウンリンク信号検出状態Ｓ２とのいずれかで動作するよう構成される。アップリンク信号送信状態Ｓ０には、通常状態Ｓ０ａと、ペアリング中状態Ｓ０ｂとが含まれる。
　センサコントローラ３１の初期状態は、通常状態Ｓ０ａである。この状態においてセンサコントローラ３１は、図５（ａ）に示したタイプ１のアップリンク信号ＵＳ、又は、図５（ｃ）に示したタイプ３のアップリンク信号ＵＳのいずれかの送信を行う。この場合においてセンサコントローラ３１は、ある程度以上の間隔を空けないでタイプ１のアップリンク信号ＵＳを送信することが好適である。こうすることで、新たにセンサコントローラ３１に接近したアクティブペン２とのペアリングとを適切なタイミングで実行することが可能になる。
　センサコントローラ３１は、送信したタイプ１のアップリンク信号ＵＳに対してペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを受信した場合、ペアリング中状態Ｓ０ｂに遷移する。ペアリング中状態Ｓ０ｂでは、センサコントローラ３１は、タイプ２のアップリンク信号ＵＳの送信を行う。その結果として、直前のタイプ１のアップリンク信号ＵＳで送信した通信設定データにより示される周波数及び時間スロットを用いて送信されたダウンリンク信号ＤＳを受信した場合、センサコントローラ３１は、ペアリングが成功したと判定し、該ダウンリンク信号ＤＳを送信したアクティブペン２の情報を図示しないリストに追することによってペアリングを確立した後、通常状態Ｓ０ａに戻る。一方、そのようなダウンリンク信号ＤＳが受信されなかった場合には、センサコントローラ３１は、ペアリングが失敗したと判定し、通常状態Ｓ０ａに戻る。
　センサコントローラ３１は、アップリンク信号ＵＳの送信を完了すると、そのアップリンク信号ＵＳのタイプとは関わりなく、一旦、その他の状態Ｓ１に遷移する。その他の状態Ｓ１においてセンサコントローラ３１は、指の位置を検出する動作、又は、ディスプレイ３３の表示のための動作（具体的には、上述した共通電位の印加）を行う。センサコントローラ３１がその他の状態Ｓ１にある間に、図１に示したホストプロセッサ３２による表示内容の書き換え制御の一部（例えば、１ゲート線分の制御）も実行され得る。その他の状態Ｓ１への遷移からＸμ秒が経過した場合、センサコントローラ３１は、ダウンリンク信号検出状態Ｓ２に遷移する。
　ダウンリンク信号検出状態Ｓ２に遷移したセンサコントローラ３１は、図１に示したセンサ３０を介して、アクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳの検出動作を行う。そして、ダウンリンク信号検出状態Ｓ２への遷移からＹμ秒が経過した場合に、その他の状態Ｓ１に戻り、再び、指の位置を検出する動作、又は、ディスプレイ３３の表示のための動作を実行する。
　センサコントローラ３１は、その他の状態Ｓ１及びダウンリンク信号検出状態Ｓ２をｎ回ずつ繰り返した後、アップリンク信号送信状態Ｓ０に戻り、アップリンク信号ＵＳの送信を実行する。
　次に図７を参照すると、アクティブペン２は、スリープ状態Ｓ０と、ディスカバリ状態Ｓ１と、ペアリング中状態Ｓ２と、オペレーション状態Ｓ３と、ホールド状態Ｓ４とのいずれかで動作するよう構成される。
　アクティブペン２の初期状態は、スリープ状態Ｓ０である。この状態においてアクティブペン２は、自身の電源がオンされた場合に、ディスカバリ状態Ｓ１に遷移する。また、スリープ状態Ｓ０にあるアクティブペン２は、タッチ操作が発生したことの検出動作を継続的に行い、タッチ操作が発生したことを検出した場合にも、ディスカバリ状態Ｓ１に遷移する。なお、タッチ操作が発生したことの検出は、例えば、筆圧検出部２２により検出されている筆圧が所定値を上回ったことによって行うこととしてもよいし、ペン先電極２１に電荷が誘導されたことによって行うこととしてもよい。
　ディスカバリ状態Ｓ１においてアクティブペン２は、自身の電源がオフされた場合に、スリープ状態Ｓ０に戻る。また、ディスカバリ状態Ｓ１にあるアクティブペン２は、タッチ操作が発生したことの検出動作を継続的に行い、タッチ操作が一定時間発生していないことを検出した場合にも、スリープ状態Ｓ０に戻る。この場合におけるタッチ操作が発生したことの検出も、例えば、筆圧検出部２２により検出されている筆圧が所定値を上回ったことによって行うこととしてもよいし、ペン先電極２１に電荷が誘導されたことによって行うこととしてもよい。
　ディスカバリ状態Ｓ１にあるアクティブペン２はさらに、ペン先電極２１と各複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙとの結合容量を介してアップリンク信号ＵＳの検出動作も行い、その結果としてタイプ１のアップリンク信号ＵＳが検出された場合に、ペアリング中状態Ｓ２に遷移する。このときアクティブペン２は、上述したように、検出したアップリンク信号ＵＳに含まれるフレーム構造情報、通信設定データ、及びペアリング状態情報を一時的に記憶する。
　ペアリング中状態Ｓ２においてアクティブペン２は、記憶した通信設定データにより示される周波数及び時間スロットを用いて、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを送信する。そして、アップリンク信号ＵＳの検出動作を行い、自身のグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値を含むタイプ２のアップリンク信号ＵＳが検出された場合に、その中のペアリング状態情報から自身に割り当てられたローカルペンＩＤを取得し、記憶しておいた通信設定データとともに集積回路２６内の図示しないメモリに設定することによりペアリング状態を確立する。アクティブペン２はまた、取得したローカルペンＩＤを識別するための表示を行うようインジケータ２４を制御する。その後、アクティブペン２は、オペーレーション状態Ｓ３に遷移する。一方、自身のグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値を含むタイプ２のアップリンク信号ＵＳが所定時間内に検出されなかった場合、アクティブペン２は、ペアリングに失敗したと判定し、ディスカバリ状態Ｓ１に戻る。
　オペーレーション状態Ｓ３に遷移したアクティブペン２は、アップリンク信号ＵＳが受信される都度、その中のペアリング状態情報を参照し、自身のローカルペンＩＤに対応するペアリングフラグが「１」、すなわちセンサコントローラ３１が自身とのペアリングを維持していることを確認する。そして、センサコントローラ３１が自身とのペアリングを維持していることを確認できる限り、オペーレーション状態Ｓ３を維持し、ペアリング状態に基づいた設定で（すなわち、記憶している通信設定データにより示される周波数及び時間スロットにより）ダウンリンク信号ＤＳの送信を行う。一方、自身のローカルペンＩＤに対応するペアリングフラグが「０」となり、センサコントローラ３１が自身とのペアリングを維持していないことが確認された場合には、ディスカバリ状態Ｓ１に戻る。
　オペーレーション状態Ｓ３でアップリンク信号ＵＳが検出されなくなった場合（例えば、アクティブペン２が図３のゾーンＣに移動した場合）、アクティブペン２は、直ちにディスカバリ状態Ｓ１に戻ることはせず、一旦ホールド状態Ｓ４に遷移する。ホールド状態Ｓ４は、アップリンク信号ＵＳの検出に失敗した後も所定期間にわたってペアリング状態の維持を行うための状態である。ホールド状態Ｓ４によるアクティブペン２は、一定期間、アップリンク信号ＵＳの不検出が継続した場合、又は、アップリンク信号ＵＳを検出できたが、その中に含まれるペアリング状態情報によりセンサコントローラ３１が自身とのペアリングを解除したことが確認できた場合、アクティブペン２はペアリング状態を解除し、ディスカバリ状態Ｓ１に戻る。このとき、アクティブペン２は、ローカルペンＩＤ及び通信設定データの保持を中止するとともに、ローカルペンＩＤを識別するための表示を停止するようインジケータ２４を制御する。一方、ホールド状態Ｓ４にある間に、アップリンク信号ＵＳに含まれるペアリング状態情報によりセンサコントローラ３１が自身とのペアリングを維持していることが確認できた場合には、アクティブペン２は、オペーレーション状態Ｓ３に戻る。
　図８は、センサコントローラ３１とアクティブペン２の動作を示すシーケンス図である。以下、この図８を参照することにより、異なる観点から再度、ペアリングにかかるセンサコントローラ３１とアクティブペン２の動作を説明する。
　センサコントローラ３１は、各フレームにおいて、図５（ａ）に示したタイプ１のアップリンク信号ＵＳを送信する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。図８に示すように、アクティブペン２がフレーム１においてタイプ１のアップリンク信号ＵＳを受信したとする（ステップＳ１２）と、アクティブペン２は、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを送信する（ステップＳ１３）。ペアリング要求にグローバルペンＩＤが含まれるのは、上述したとおりである。
　センサコントローラ３１は、ペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを受信する（ステップＳ１４）と、次のフレーム２において、図５（ｂ）に示したタイプ２のアップリンク信号ＵＳを送信する（ステップＳ１５）。このタイプ２のアップリンク信号ＵＳには、上述したように、ペアリング要求に含まれたグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値を示すペアリング対象アクティブペン情報と、新たに割り当てられるローカルペンＩＤのペアリングフラグが「０」から「１」に変化してなるペアリング状態情報とが含まれる。
　アクティブペン２は、タイプ２のアップリンク信号ＵＳを受信すると、その中のペアリング状態情報から自身に割り当てられたローカルペンＩＤを取得して記憶するとともに、直前に受信されていたタイプ１のアップリンク信号ＵＳに含まれていた通信設定データを記憶する（ステップＳ１６）。これ以後、アクティブペン２は、記憶した通信設定データにより示される周波数及び時間スロットを用いて、ダウンリンク信号ＤＳの送信を行う（ステップＳ１７）。このダウンリンク信号ＤＳには、上述したように、バースト信号と、例えば図２に示した筆圧検出部２２により検出された筆圧を示すデータ信号とが含まれる。このダウンリンク信号ＤＳを受信したセンサコントローラ３１は、バースト信号に基づいてアクティブペン２の位置を検出するとともに、データ信号から筆圧等を取得し、その結果に基づいて、上述したインクデータの出力を行う（ステップＳ１８）。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、ペアリング中の１以上のアクティブペン２それぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報がアップリンク信号ＵＳにより全てのアクティブペン２に対して報知されているので、各アクティブペン２は、ペアリング状態情報を見ることにより自身とのペアリングがセンサコントローラ３１内で維持されているか否かを把握できる。したがって、一方的なペアリング状態の解除や、ペアリング状態を確認するための双方向通信が不要になるので、ペアリング状態を維持管理するための処理に起因するパフォーマンス低下を抑制することが可能になる。
　また、本実施の形態によれば、各アクティブペン２が図２に示したインジケータ２４によりローカルペンＩＤを識別するための表示を行うので、ユーザは、各アクティブペン２に割り当てた筆記属性を容易に把握することが可能になる。
　次に、本発明の第２の実施の形態による位置検出システム１について、説明する。本実施の形態による位置検出システム１は、ペアリング中のアクティブペン２とセンサコントローラ３１との間で、各アクティブペン２を互いに区別するためのデータ（後述する第１及び第２の識別データ）の送受信がなされる点で第１の実施の形態と異なり、その他の点では第１の実施の形態による位置検出システム１と同様であるので、以下では、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、第１の実施の形態との相違点に着目して説明を続ける。
　本実施の形態は、１つのタッチ面３ｔの近傍にグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が一致する２つのアクティブペン２が存在していた場合に、第１の実施の形態による位置検出システム１で生じ得るペアリングの衝突を是正するための発明に関するものである。以下、この発明の課題及び構成の概略を最初に説明し、その後、本実施の形態について詳しく説明する。
　初めに、グローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が一致する２つのアクティブペン２がいずれも未ペアリングの状態でタッチ面３ｔに接近し、一方が図３に示したゾーンＡに、他方が図３に示したゾーンＢにそれぞれ位置していたとする。この状態でセンサコントローラ３１がタイプ１のアップリンク信号ＵＳを送信する（図８のステップＳ１１）と、そのアップリンク信号ＵＳは２本のアクティブペン２の両方により受信される。すると、２本のアクティブペン２のそれぞれがペアリング要求を含むダウンリンク信号ＤＳを送信することになる（図８のステップＳ１３）が、ゾーンＢに位置しているアクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳはセンサコントローラ３１に届かないため、センサコントローラ３１は、ダウンリンク信号ＤＳを１つだけ受信することになる。その結果、センサコントローラ３１は、通常どおり、受信できたダウンリンク信号ＤＳに含まれていたグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値を含むタイプ２のアップリンク信号ＵＳを送信することになる（図８のステップＳ１５）が、このアップリンク信号ＵＳは２本のアクティブペン２の両方により受信される。すると、先ほどダウンリンク信号ＤＳを送信した２本のアクティブペン２の両方が、受信したアップリンク信号ＵＳに含まれていたグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が自身のものであると判定することになる。その結果、２本のアクティブペン２が同じローカルペンＩＤでセンサコントローラ３１とのペアリングを確立してしまう。つまり、ペアリングの衝突が発生することになる。
　このようなペアリングの衝突が発生した場合、もしセンサコントローラ３１が衝突を検出する方法を有していれば、センサコントローラ３１から両方のアクティブペン２に対してペアリング解除のコマンドを送信することで、衝突状態を解消することができる。しかし、このようなペアリングの解除は、描画中の線の途切れを誘発することになる。なお、ローカルペンＩＤが同一であるため、センサコントローラ３１が送信するコマンドでは、片方のアクティブペン２のみに対してペアリング解除を指示することはできない。また、センサコントローラ３１が衝突を検出する方法を有していなければ、上記のようにしてペアリングを解除することもできず、いずれかのアクティブペン２が図３に示したゾーンＣに退去するまで、ペアリングの衝突状態が継続することになる。
　加えて言えば、ペアリングの衝突状態が継続している場合、一方のアクティブペン２により送信されるダウンリンク信号ＤＳが他方のアクティブペン２により送信されるダウンリンク信号ＤＳに対するノイズとなるため、アクティブペン２の位置検出精度が低下してしまう。さらに、センサコントローラ３１によって受信されないダウンリンク信号ＤＳは無駄に送信されたものということになってしまうので、アクティブペン２の電力を無駄に消費してしまうことにもなる。
　そこで本実施の形態では、各アクティブペン２を互いに区別するためのデータ（第１の識別データ）をダウンリンク信号ＤＳ内に配置することとする。典型的な例では、第１の識別データは、ペン先がタッチ面３ｔに接触（コンタクト）しているか否かを示すデータ（コンタクト状態データ）である。以下、第１の識別データはコンタクト状態データであるとして説明を続ける。
　センサコントローラ３１は、第１の識別データを含むダウンリンク信号ＤＳをアクティブペン２から受信すると、そのアクティブペン２に対して送信するアップリンク信号ＵＳ内に、受信した第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを配置する。この第２の識別データは、例えば、第１の識別データと同内容のデータである。
　アクティブペン２は、こうして受信される第２の識別データと自身の送信した第１の識別データとを比較することにより、センサコントローラ３１によって自身が正しく検出されているか否かを判定する。そして、正しく検出されていないと判定した場合には、ペアリングを解除する。これにより、例えば、ペン先がタッチ面３ｔに接触しているアクティブペン２のペアリングが維持される一方で、ホバー中（ペン先がタッチ面３ｔに接触していない状態）のアクティブペン２のペアリングが解除されるので、描画中の線の途切れを誘発することなく、ペアリングの衝突を解消することが可能になる。その結果として、アクティブペン２の位置検出精度の低下や、アクティブペン２の電力の無駄な消費を防止することも可能になる。
　以上が、本実施の形態にかかる発明の課題及び構成の概略である。次に、本実施の形態による位置検出システム１の構成及び動作について、詳しく説明する。以下でも、第１の識別データはコンタクト状態データであるとして説明を続ける。
　図９は、本実施の形態によるセンサコントローラ３１が送信するアップリンク信号ＵＳの種類を示す図である。同図に示すように、本実施の形態においても、アップリンク信号ＵＳにはタイプ１～タイプ３の３種類がある。このうちタイプ１，２のアップリンク信号ＵＳはそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）に示した第１の実施の形態のものと同一である。一方、タイプ３のアップリンク信号ＵＳは、ペアリング状態情報の構成の点で、図５（ｃ）に示した第１の実施の形態のものと相違する。
　具体的に説明すると、本実施の形態によるタイプ３のアップリンク信号ＵＳに含まれるペアリング状態情報は、データ種別フラグと、ローカルペンＩＤごとのペアリングデータとを有して構成される。データ種別フラグは、各ペアリングデータの具体的な内容の種別を示す１ビットのデータであり、各ペアリングデータが上述したペアリングフラグであるときに「０」、各ペアリングデータが上述した第２の識別データであるときに「１」となる。したがって、データ種別フラグが「１」であるタイプ２，３のアップリンク信号ＵＳは、ローカルペンＩＤ（ＬＰＩＤ）ごとに、第２の識別データを含む信号となる。なお、センサコントローラ３１は、データ種別フラグが「０」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳと、データ種別フラグが「１」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳとを、タイプ３のアップリンク信号ＵＳの送信タイミングにおいて、所定の割合（例えば１：１）で交互に送信するように構成される。
　もちろん、データ種別フラグが「０」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳと、データ種別フラグが「１」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳとの送信割合は、適宜変更可能である。それぞれの優先度に応じて、例えば「１０：１」にしてもよいし、例えば第２の識別データがコンタクト状態データであれば、センサコントローラ３１とのペアリング後に始めてタッチ面３ｔに接触したときや、さらにその後ホバー状態になったときなど、データ種別フラグが「１」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳの送信タイミングをアクティブペン２の状態が変化した時に限定しても構わない。こうすることで優先度の高いペアリングフラグの送信頻度を上げ、ペアリング状態の管理をより最適化することが可能となる。
　図１０は、本実施の形態によるセンサコントローラ３１とアクティブペン２の動作を示すシーケンス図である。以下、図１０を参照しながら、第１及び第２の識別データに関するセンサコントローラ３１及びアクティブペン２の動作について、詳しく説明する。なお、図１０では記載を省略しているが、図８等を参照して説明した各ステップも実際には実行される。また、図１０には、図３に示したアクティブペン２ｂ，２ｄ（ゾーンＢに位置しているアクティブペン２と、ペン先がタッチ面３ｔに接触しているアクティブペン２）を示している。さらに、図１０には、アクティブペン２ｂ，２ｄに上述したペアリングの衝突が発生している状態（すなわち、アクティブペン２ｂ，２ｄが同じローカルペンＩＤを記憶している状態）を示している。
　まず、センサコントローラ３１がアップリンク信号ＵＳを送信する（ステップＳ３０）と、アクティブペン２ｂ，２ｄのそれぞれがこのアップリンク信号ＵＳを受信する（ステップＳ３１）。なお、このアップリンク信号ＵＳはタイプ１～３のいずれであってもよい。
　ここで、タイプ２のアップリンク信号はグローバルＩＤ又はそのハッシュ値により宛先を特定する信号であり、タイプ３のアップリンク信号ＵＳはローカルペンＩＤにより宛先を特定する信号であるが、アクティブペン２ｂ，２ｄについてのこれらのデータは、すべて同一の値となる。したがって、ステップＳ３０で送信されたアップリンク信号ＵＳがタイプ２，３のアップリンク信号ＵＳであったとしても、ステップＳ３１においては、アクティブペン２ｂ，２ｄの両方により受信されることになる。
　ステップＳ３１でアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２ｂ，２ｄは、筆圧検出部２２（図２を参照）により検出されている筆圧を参照することにより、それぞれのペン先のタッチ面３ｔへのコンタクト状態を検出する（ステップＳ３２）。こうして検出されるコンタクト状態は、アクティブペン２ｂでは「ホバー」、アクティブペン２ｂでは「コンタクト」となる。そして、検出したコンタクト状態を示す第１の識別データを含むダウンリンク信号ＤＳを送信する（ステップＳ３３）。
　ステップＳ３３でアクティブペン２ｂ，２ｄのそれぞれが送信したダウンリンク信号ＤＳのうち、アクティブペン２ｂが送信したものは、センサコントローラ３１に届かない。これは、アクティブペン２ｂが図３に示したゾーンＢに位置しているためである。一方、アクティブペン２ｄが送信したダウンリンク信号ＤＳは、センサコントローラ３１によって受信される。
　第１の識別データを含むダウンリンク信号ＤＳを受信したセンサコントローラ３１は、その中から第１の識別データを抽出するとともに、そのダウンリンク信号ＤＳの送信に用いられた周波数及び時間スロットに基づき、送信元であるアクティブペン２のローカルペンＩＤを取得する（ステップＳ３４）。そして、図９に示したデータ種別フラグが「１」であるタイプ３のアップリンク信号ＵＳを次に送信するタイミングにおいて、取得したローカルペンＩＤのペアリングデータとして、抽出した第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを設定する。これにより、第２の識別データを含むタイプ３のアップリンク信号ＵＳが送信される（ステップＳ４０）。以下、第２の識別データの内容はステップＳ３４で抽出された第１の識別データの内容と同一であるとして説明を続ける。
　ステップＳ４０で送信されたアップリンク信号ＵＳは、ステップＳ３１と同様に、アクティブペン２ｂ，２ｄの両方によって受信される（ステップＳ４１）。こうしてアップリンク信号ＵＳを受信したアクティブペン２ｂ，２ｄは、その中に含まれていた第２の識別データと、直前に送信した第１の識別データとを比較し（ステップＳ４２）、比較の結果に応じて次のダウンリンク信号の送信制御を実行する。
　具体的に説明すると、ステップＳ４２で一致と判定したアクティブペン２（この場合はアクティブペン２ｄ）は、ステップＳ３２以降の処理を繰り返す。これにより、アクティブペン２ｄについてはペアリングが維持され、描画が発生している場合であれば、引き続き描画が行われる。
　一方、ステップＳ４２で不一致と判定したアクティブペン２（この場合はアクティブペン２ｂ）は、センサコントローラ３１とのペアリングを変更する処理を行う（ステップＳ４３）。この処理は、センサコントローラ３１とのペアリングを一旦解除する処理、つまり、図８のステップＳ１６で記憶したローカルペンＩＤ及び通信設定データを削除し、未ペアリングの状態に戻る処理であってもよいし、図８のステップＳ１６で記憶したローカルペンＩＤをアクティブペン２のメモリ内で変更する処理であってもよい。後者の場合、アクティブペン２からセンサコントローラ３１に対し、変更したローカルペンＩＤを通知できるようにすることが好ましい。また、ペアリングを変更する処理は、ダウンリンク信号ＤＳの送信を停止する処理であってもよい。
　ステップＳ４３を実行した後のアクティブペン２ｂは、通常どおりタイプ１のアップリンク信号ＵＳの受信を待機すればよい。この時点ではアクティブペン２ｄはペアリング中であるので、アクティブペン２ｂは、待機の結果として受信されたタイプ１のアップリンク信号ＵＳに基づいてペアリングを実行することにより、少なくともアクティブペン２ｄとの間で衝突を発生させることなく、センサコントローラ３１との間でペアリングを確立することが可能になる。
　以上説明したように、本実施の形態による位置検出システム１によれば、１つのタッチ面３ｔの近傍にグローバルペンＩＤ又はそのハッシュ値が一致する２つのアクティブペン２が存在していた場合に、一方のアクティブペン２（具体的には、ホバー中のアクティブペン２）のみにペアリングを解除させることができる。したがって、描画中の線の途切れを誘発することなく、ペアリングの衝突を解消することが可能になる。また、アクティブペン２の位置検出精度の低下や、アクティブペン２の電力の無駄な消費を防止することも可能になる。
　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、上記各実施の形態では、１～６のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する６つのペアリングデータ（ペアリングフラグ又は第２の識別データ）を含むペアリング状態情報を各アップリンク信号ＵＳ内に配置する例を説明したが、１～６のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する６つのペアリングデータを含むペアリング状態情報を含むアップリンク信号ＵＳと、７～１２のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する６つのペアリングデータを含むペアリング状態情報を含むアップリンク信号ＵＳとを交互に送信する、というように、１つのアップリンク信号ＵＳにペアリング状態情報の一部のみを含めることとしてもよい。この方法は、例えば１つのフレーム（１６．７ｍｓｅｃ）内でアップリンク信号ＵＳを複数回送信する場合などに、特に好適である。
　また、１つのアップリンク信号ＵＳ内に、ペアリングフラグと第２の識別データの両方を含むこととしてもよい。例えば、１～３のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する３つのペアリングデータがペアリングフラグであり、４～６のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する３つのペアリングデータが第２の識別データであるアップリンク信号ＵＳや、逆に、１～３のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する３つのペアリングデータが第２の識別データであり、４～６のローカルペンＩＤにそれぞれ対応する３つのペアリングデータがペアリングフラグであるアップリンク信号ＵＳを用いることとしてもよい。
　また、上記第２の実施の形態では、第１の識別データはコンタクト状態データであるとして説明したが、各アクティブペン２を互いに区別するためのデータであれば、他の種類のデータにより第１の識別データを構成することも可能である。例えば、図２に示した筆圧検出部２２により検出されている筆圧（例えば２５６段階の多値データ）を第１の識別データとして取り扱うこととしてもよい。また、アクティブペン２の筐体に設けられたサイドスイッチの押下状態やアクティブペン２の傾きなど、人間の把持の仕方によって異なる値を取り得る操作状態であって、センサコントローラ３１が認識可能なデータ（操作状態データ）を第１の識別データとして取り扱うこととしてもよい。さらに、アクティブペン２の内部で筐体ユニークに時間変化するデータ（時変データ）を生成できる場合には、この時変データを第１の識別データとして取り扱うこととしてもよい。
　また、上記第２の実施の形態では、第１及び第２の識別データの内容が同一であるとして説明したが、これらは必ずしも同一でなくてもよく、例えば、直前数回分の第１の識別データの統計データにより第２の識別データを構成することとしてもよい。この場合、第２の識別データを受信したアクティブペン２は、図１０に示したステップＳ４２において、自身が送信した直前数回分の第１の識別データの統計データを取得し、第２の識別データと比較すればよい。
　また、上記第２の実施の形態では、直前に送信した第１の識別データをステップＳ４２における比較の対象としたが、ステップＳ４２の直前に新たに第１の識別データを取得し直し（すなわち、コンタクト状態を新たに検出し）、その結果として取得された第１の識別データをステップＳ４２における比較の対象としてもよい。
１　　　　　　　位置検出システム
２　　　　　　　アクティブペン
３　　　　　　　位置検出装置
３ｔ　　　　　　タッチ面
２０　　　　　　芯体
２１　　　　　　ペン先電極
２２　　　　　　筆圧検出部
２３　　　　　　スイッチ
２４　　　　　　インジケータ
２５　　　　　　電源
２６　　　　　　集積回路
３０　　　　　　センサ
３０Ｘ，３０Ｙ　センサ電極
３１　　　　　　センサコントローラ
３２　　　　　　ホストプロセッサ
３３　　　　　　ディスプレイ
ＤＳ　　　　　　ダウンリンク信号
ＵＳ　　　　　　アップリンク信号

Claims (18)

  1. 　センサ電極に接続され、前記センサ電極に誘導される電荷に応じて１以上のアクティブペンの位置を検出するセンサコントローラであって、
    　前記センサ電極を用いてアクティブペンの接近を検出するステップと、
    　前記接近を検出した前記アクティブペンとペアリングを行うとともに、ペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報を更新するステップと、
    　前記センサ電極から、時刻同期の基準となるアップリンク信号を介して、前記ペアリング状態情報を複数のアクティブペンに対して報知するステップと、
    　を実行するセンサコントローラ。
  2. 　前記アップリンク信号は、該アップリンク信号の宛先である前記アクティブペンを示すアドレス情報と、前記ペアリング状態情報とを含む、
    　請求項１に記載のセンサコントローラ。
  3. 　前記アップリンク信号は、該アップリンク信号の宛先が全ての前記アクティブペンであることを示すアドレス情報と、前記ペアリング状態情報とを含む、
    　請求項１に記載のセンサコントローラ。
  4. 　センサ電極に接続されたセンサコントローラとの間で通信を行うアクティブペンであって、
    　ペン先電極と、
    　前記ペン先電極に接続された集積回路と、を含み、
    　前記集積回路は、
    　前記ペン先電極と前記センサ電極との結合容量を介して、前記センサコントローラがペアリング中の１以上のアクティブペンそれぞれのペアリング状態を示すペアリング状態情報を含むアップリンク信号の検出動作を行い、
    　検出された前記ペアリング状態情報に基づいてペアリング状態の維持又は解除を行い、前記ペアリング状態を維持する場合には、該ペアリング状態に基づいた設定でダウンリンク信号を送信する、
    　アクティブペン。
  5. 　前記集積回路は、
    　前記アップリンク信号の検出に失敗した後も所定期間にわたって前記ペアリング状態の維持を行うよう構成され、
    　前記所定期間内に再び前記アップリンク信号が検出され、かつ、該アップリンク信号内の前記ペアリング状態情報が自身とのペアリングを前記センサコントローラが維持していることを示す場合に、前記ペアリング状態に基づいた設定でダウンリンク信号を送信する、
    　請求項４に記載のアクティブペン。
  6. 　前記集積回路は、
    　検出された前記ペアリング状態情報が自身とのペアリングを前記センサコントローラが解除したことを示す場合に、前記ペアリング状態の解除を行う、
    　請求項４に記載のアクティブペン。
  7. 　センサ電極に接続されたセンサコントローラとの間で通信を行うアクティブペンであって、
    　ペン先電極と、
    　前記ペン先電極に接続された集積回路と、
    　インジケータと、を含み、
    　前記集積回路は、前記センサコントローラが送信したアップリンク信号によりローカルペンＩＤが付与された場合に、該ローカルペンＩＤを識別するための表示を行うよう前記インジケータを制御する、
    　アクティブペン。
  8. 　前記集積回路は、
    　前記アップリンク信号の検出に失敗した後も所定期間にわたって前記ローカルペンＩＤを保持するよう構成され、
    　前記所定期間が経過したことにより前記ローカルペンＩＤの保持を中止した場合に、該ローカルペンＩＤを識別するための表示を停止するよう前記インジケータを制御する、
    　請求項７に記載のアクティブペン。
  9. 　アクティブペンとセンサコントローラとの間で実行される通信方法であって、
    　前記アクティブペンが、前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号を送信するステップと、
    　前記センサコントローラが、前記第１の識別データを含む前記ダウンリンク信号を受信し、受信された前記第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを含むアップリンク信号を送信するステップと、
    　を含む、通信方法。
  10. 　前記アクティブペンが、前記第２の識別データを含む前記アップリンク信号を受信し、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとを比較し、比較結果に応じて、次のダウンリンク信号の送信制御を実行するステップ、
    　をさらに含む、請求項９に記載の通信方法。
  11. 　前記アクティブペンは、前記比較の結果、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとが一致すると判定した場合に、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号の送信を行い、
    　前記アクティブペンは、前記比較の結果、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとが一致しないと判定した場合に、前記センサコントローラとのペアリングを変更する処理を行う、
    　請求項１０に記載の通信方法。
  12. 　前記第１の識別データは、ペン先がタッチ面にコンタクトしているか否かを示すコンタクト状態データである、
    　請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の通信方法。
  13. 　センサコントローラから送信されたアップリンク信号に基づいて、ダウンリンク信号の送信制御を実行するアクティブペンであって、
    　前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号を送信し、前記第１の識別データに対応する第２の識別データを含むアップリンク信号を受信した場合に、該第２の識別データに基づいて次のダウンリンク信号の送信制御を実行する集積回路、
    　を含むアクティブペン。
  14. 　前記集積回路は、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとを比較し、比較結果に応じて、次のダウンリンク信号の送信制御を実行する、
    　請求項１３に記載のアクティブペン。
  15. 　前記集積回路は、
    　前記比較の結果、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとが一致すると判定した場合に、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号の送信を行い、
    　前記比較の結果、受信した前記第２の識別データと前記第１の識別データとが一致しないと判定した場合に、前記センサコントローラとのペアリングを変更する処理を行う、
    　請求項１４に記載のアクティブペン。
  16. 　前記第１の識別データは、当該アクティブペンのペン先がタッチ面にコンタクトしているか否かを示すコンタクト状態データである、
    　請求項３乃至１５のいずれか一項に記載のアクティブペン。
  17. 　アクティブペンを検出するセンサコントローラであって、
    　前記アクティブペンは、前記センサコントローラとペアリング済みであるときに、当該アクティブペンを他のアクティブペンと区別するための第１の識別データを含むダウンリンク信号をペン先に設けられたペン先電極を介して送信するものであり、
    　前記ペン先電極と静電結合するセンサ電極に接続され、
    　前記第１の識別データを含む前記ダウンリンク信号を前記センサ電極を介して受信し、受信された前記第１の識別データに基づいて取得される第２の識別データを含むアップリンク信号を送信する、
    　センサコントローラ。
  18. 　前記第１の識別データは、前記ペン先がタッチ面にコンタクトしているか否かを示すコンタクト状態データである、
    　請求項１７に記載のセンサコントローラ。
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