JPWO2019106747A1 - 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及びアクティブペン - Google Patents

Abstract

【課題】各アクティブペンの機能に応じて適時に時間スロットを付与できるようにする。【解決手段】センサコントローラにより、複数の時間スロットにより構成されるフレームの基準時刻となるビーコン信号を供給するステップＳ２と、ペン先電極を有する第１のアクティブペン又はペン先電極及び周辺電極を有する第２のアクティブペンがビーコン信号に対して返送したダウンリンク信号から、該ダウンリンク信号を送信した一方のアクティブペンが周辺電極を有するか否かを示す機能情報を取得するステップＳ３と、取得した機能情報に基づいて、ペン先電極のみに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、ペン先電極及び周辺電極のそれぞれに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、を決定するステップＳ４と、を実行する。【選択図】図１５

Description

本発明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及びアクティブペンに関する。

タブレット端末等におけるペン入力を実現するシステムのひとつに、電源装置を内蔵するアクティブペンを用いるものがある。アクティブペンは、タブレット端末のパネル面（タッチ面）に設けられたセンサ電極と静電結合することにより、タブレット端末内のセンサコントローラとの間で信号を送受信可能に構成される。

特許文献１，２には、アクティブペンを用いるシステムの例が開示されている。これらの例によれば、センサコントローラとアクティブペンの間の通信は、複数の時間スロットによって構成されるフレームを用いて行われる。なお、本明細書でいう「時間スロット」は、フレーム内における時間的位置によって特定される通信の単位を意味する。特許文献１に記載のセンサコントローラは、各フレームの先頭に位置する時間スロットを用いて、アクティブペンがダウンリンク信号の送信のために使用すべき時間スロットを指定するビーコン信号を送信するよう構成される。また、特許文献２に記載のセンサコントローラは、同様のビーコン信号により、複数のアクティブペンのそれぞれに対して、ダウンリンク信号の送信のために使用すべき時間スロットを指定するよう構成される。

また、アクティブペンを用いるシステムの中には、ペン先電極を取り囲むように配置された円筒状の周辺電極をアクティブペンに設け、これらの電極のそれぞれから送信された信号を用いてアクティブペンの傾きを検出可能に構成されたものがある。特許文献３には、そのようなシステムの例が開示されている。

特許第６２３０７５５号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０２４６３９０号明細書 特許第５４４２４７９号明細書

しかしながら、上記各特許文献には、現在パネル面上にいるアクティブペンの状況をセンサコントローラがどのように把握するのかが記載されておらず、その結果として従来のシステムによれば、機能の異なる１以上のアクティブペンが頻繁に出入りするような状況に追従して、各アクティブペンの機能（電極の数、及び、傾きθ、方位φ、回転角ψの検出をサポートするか否かなど）に応じて適時に時間スロットを付与することが難しかった。

したがって、本発明の目的の一つは、各アクティブペンの機能に応じて適時に時間スロットを付与できる、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を提供することにある。

また、アクティブペンを用いる従来のシステムには、アクティブペンがパネル面に対して傾いている場合、パネル面におけるダウンリンク信号の受信強度分布のピークが傾き方向にずれてしまうため、センサコントローラによって検出される位置が不正確になるという問題があった。

したがって、本発明の目的の他の一つは、パネル面に対して傾いている場合にも、センサコントローラが指示位置を正しく検出できるアクティブペンを提供することにある。

さらに、アクティブペンを用いる従来のシステムには、例えばアクティブペンを持っているユーザの手がパネル面に接触していると、センサ電極内を流れるダウンリンク信号の一部がユーザの手の方向に流れてしまい、その結果として、センサコントローラが手の接触位置をアクティブペンの指示位置として誤検出してしまう場合があるという問題があった。

したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、センサコントローラが手の接触位置をアクティブペンの指示位置として誤検出してしまうことを防止できるアクティブペンを提供することにある。

本発明による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は、ペン先電極を有する第１のアクティブペン、または、ペン先電極及び周辺電極を有する第２のアクティブペンのいずれかと、センサ電極に接続された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、前記センサコントローラが、複数の時間スロットにより構成されるフレームの基準時刻となるビーコン信号を供給するビーコン信号供給ステップと、前記センサコントローラが、前記第１のアクティブペン又は前記第２のアクティブペンが前記ビーコン信号に対して返送したダウンリンク信号から、該ダウンリンク信号を送信した一方のアクティブペンが周辺電極を有するか否かを示す機能情報を取得する機能情報取得ステップと、前記センサコントローラが、取得した前記機能情報に基づいて、ペン先電極のみに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、ペン先電極及び周辺電極のそれぞれに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、を決定する割当決定ステップと、を含む通信方法である。

本発明によるアクティブペンは、センサコントローラに接続されたセンサ電極に対して結合容量を介して信号を送信するアクティブペンであって、前記アクティブペンのペン軸方向の先端に設けられたペン先電極と、前記ペン先電極から見て前記ペン軸方向の後方に設けられた周辺電極と、前記ペン先電極を介してダウンリンク信号を送信すると同時に前記周辺電極から前記ダウンリンク信号の逆相信号を送信する信号処理部と、を含むアクティブペンである。

本発明にかかる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によれば、センサコントローラに、検出中の１以上のアクティブペンそれぞれの電極数に応じて、電極単位で時間スロットを指定させることができるので、各アクティブペンの機能に応じて適時に時間スロットを付与することが可能になる。

本発明にかかるアクティブペンによれば、アクティブペンが傾いた方向におけるダウンリンク信号の強度を選択的に小さくすることができるので、センサコントローラは、パネル面に対して傾いているアクティブペンの指示位置を正しく検出できるようになる。また、従来はユーザの手に吸い取られていたダウンリンク信号を周辺電極によって吸い取ることが可能になるので、センサコントローラが手の接触位置をアクティブペンの指示位置として誤検出してしまうことが防止される。

（ａ）は、本発明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り、（ｂ）は、周辺電極２２ａをアクティブペン２Ｂの末端側から見た場合の上面図であり、（ｃ）は、周辺電極２２ｂ，２２ｃをアクティブペン２Ｃの末端側から見た場合の上面図である。 アクティブペン２Ｃの内部構成を示す図である。 センサ電極群３０及びセンサコントローラ３１の内部構成を示す図である。 アクティブペン２の傾きθ、方位φ、回転角ψの説明図である。 位置（ｘ，ｙ）を検出する場合、傾きθ及び方位φを検出する場合、回転角ψを検出する場合のそれぞれにおいて、センサコントローラ３１がアクティブペン２に送信させるスロット内信号を示す図である。 アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φの算出の原理を示す図である。 アクティブペン２Ｃの回転角ψの算出の原理を示す図である。 アクティブペン２Ｃの回転角ψの算出の原理を示す図である。 アクティブペン２Ａがペン先電極２１からバースト信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。 アクティブペン２Ｂがペン先電極２１からバースト信号を送信すると同時に、周辺電極２２ａからバースト信号の逆相信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。 アクティブペン２Ｂがペン先電極２１及び周辺電極２２ａのそれぞれからバースト信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。 （ａ）は、図５に示したステップＲ１での、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図であり、（ｂ）は、図５に示したステップＲ２での、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。 （ａ）は、タブレット端末３のパネル面３ａに対し、ユーザがアクティブペン２Ａによる書き込みを行っている状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の等価回路を示す図である。 アクティブペン２Ｂが周辺電極２２ａからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信している場合に関して、図１３（ｂ）と同様の等価回路を示す図である。 本発明の実施の形態によるセンサコントローラ３１の処理を示すフロー図である。 本発明の実施の形態によるアクティブペン２の処理を示すフロー図である。 予め定義された複数の設定情報の例を示す図である。 予め定義された複数の設定情報の第１の変形例を示す図である。 （ａ）は、予め定義された設定情報の第２の変形例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した第２の変形例のさらなる変形例を示す図である。 予め定義された設定情報の第３の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例によるアクティブペン２が有する周辺電極２２ｄ〜２２ｆを示す図である。

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（ａ）は、本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、３種類のアクティブペン２Ａ〜２Ｃと、タブレット端末３とを有して構成される。

アクティブペン２Ａ〜２Ｃはそれぞれ、タブレット端末３内のセンサコントローラ３１に接続されたセンサ電極群３０との間で結合容量を介して信号を送受信するペン型の装置であり、いずれも信号処理部２０を有して構成される。アクティブペン２Ａ〜２Ｃの違いは、電極の個数・形状・配置にある。以下の説明では、アクティブペン２Ａ〜２Ｃを特に区別する必要がない場合には、これらをアクティブペン２と総称する。

アクティブペン２Ａは、ペン軸方向の先端に設けられたペン先電極２１を有して構成される。アクティブペン２Ａの信号処理部２０は、このペン先電極２１をアンテナとして用いて、センサコントローラ３１との間で信号の送受信を行う。

アクティブペン２Ｂは、ペン軸方向の先端に設けられたペン先電極２１と、ペン先電極２１から見てペン軸方向の後方に設けられた周辺電極２２ａを有して構成される。アクティブペン２Ｂの信号処理部２０は、ペン先電極２１及び周辺電極２２ａのいずれか一方又は両方をアンテナとして用いて、センサコントローラ３１との間で信号の送受信を行う。

アクティブペン２Ｃは、ペン軸方向の先端に設けられたペン先電極２１と、ペン先電極２１から見てペン軸方向の後方に設けられた周辺電極２２ｂ，２２ｃを有して構成される。アクティブペン２Ｃの信号処理部２０は、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのいずれか１つ、２つ、又は３つをアンテナとして用いて、センサコントローラ３１との間で信号の送受信を行う。

図１（ｂ）は、周辺電極２２ａをアクティブペン２Ｂの末端側から見た場合の上面図であり、図１（ｃ）は、周辺電極２２ｂ，２２ｃをアクティブペン２Ｃの末端側から見た場合の上面図である。図１（ｂ）に示すように、周辺電極２２ａはリング状に形成されており、その中心をペン軸が通過している。別の言い方をすれば、周辺電極２２ａは、ペン軸周りの回転に対して等方的な形状を有している。また、図１（ｃ）に示すように、周辺電極２２ｂ，２２ｃは、ペン軸を含む平面により周辺電極２２ａを２つに分割することによって得られる２つの切断片（複数の分割電極）のそれぞれに相当する。別の言い方をすれば、周辺電極２２ｂ，２２ｃは、ペン軸周りの回転に対して異方的な形状を有している。

タブレット端末３は、センサ電極群３０、センサコントローラ３１、ホストプロセッサ３２を有して構成される。また、図示していないが、タブレット端末３には、センサ電極群３０と重ねて配置された表示面を有する表示装置も設けられる。タブレット端末３のパネル面３ａは、表示装置の表示面によって構成される。

センサ電極群３０は、表示装置の表示面と重なるように配置された複数の導電体（後述する図２に示すセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙ）によって構成される。センサ電極群３０はパネル面３ａの全体にわたって設けられており、これにより、アクティブペン２やユーザの指などの指示体の位置をパネル面３ａの全域で検出することが可能とされている。

センサコントローラ３１は、センサ電極群３０を用いて、アクティブペン２やユーザの指などの指示体のパネル面３ａ内における位置（ｘ，ｙ）の検出と、アクティブペン２が送信したデータの受信とを行う装置である。詳しくは後述するが、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂ，２Ｃについてはさらに、パネル面３ａに対する傾きθ、及び、傾きの方向を示す方位φも検出する。また、アクティブペン２Ｃについては、ペン軸周りの回転角ψも検出する。センサコントローラ３１は、検出した位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψ、及びアクティブペン２から受信したデータを、ホストプロセッサ３２に対して出力するよう構成される。

ホストプロセッサ３２は、センサコントローラ３１及び表示装置を含むタブレット端末３の全体を制御する装置である。ホストプロセッサ３２が行う処理には、センサコントローラ３１から供給される位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψ、及びアクティブペン２の送信データに基づいてインクデータのレンダリングを行い、その結果を表示装置に表示させる処理が含まれる。

図２は、アクティブペン２Ｃの内部構成を示す図である。以下に記述するアクティブペン２Ｃについての説明の中で、アクティブペン２Ａ，２Ｂの構成についても言及する。

ペン先電極２１は、ダウンリンク信号ＤＳを送信するためのアンテナの役割を果たすとともに、センサコントローラ３１がセンサ電極群３０を介して送信するビーコン信号ＢＳを受信するためのアンテナとしての役割も果たす導電体である。なお、ペン先電極２１とは別に、ペン先を構成する部材を設けることとしてもよい。また、ビーコン信号ＢＳを受信する電極を、ペン先電極２１とは別に設けることとしてもよい。

周辺電極２２ｂ，２２ｃは、ダウンリンク信号ＤＳを送信するためのアンテナの役割を果たす導電体である。詳しくは後述するが、信号処理部２０は、周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号を送信可能に構成される。別の言い方をすれば、信号処理部２０は、周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれに対して個別に、ダウンリンク信号ＤＳの送信と、その逆相信号の送信とを切り替え可能に構成される、

信号処理部２０は、所定のトリガに応じて、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからのダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号の開始又は停止を行う機能を有する。本実施の形態においては、この所定のトリガはセンサコントローラ３１が送信したビーコン信号ＢＳによって与えられる。より具体的に言えば、信号処理部２０は、ビーコン信号ＢＳ内に配置される設定情報（後述）により示される送信スケジュールに従って、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからのダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号の開始又は停止を行う。

信号処理部２０は、機能部として、切替部４０〜４２、検出部４３、制御部４４、送信部４５、及び逆相信号生成部４６を含んで構成される。以下、これらのそれぞれについて、順に説明する。

切替部４０は、共通端子とＴ端子及びＲ端子のいずれか一方とが接続されるように構成された１回路２接点のスイッチ素子である。切替部４０の共通端子はペン先電極２１に接続され、Ｔ端子は逆相信号生成部４６の正相信号出力端に接続され、Ｒ端子は検出部４３の入力端に接続される。切替部４０の状態は、制御部４４からの制御信号ＳＷＣ１によって制御される。制御部４４は、センサコントローラ３１からのビーコン信号ＢＳを受信する場合、Ｒ端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ１によって切替部４０を制御する。また、センサコントローラ３１に対してペン先電極２１からダウンリンク信号ＤＳを送信する場合、Ｔ端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ１によって切替部４０を制御する。

切替部４１は、共通端子とプラス端子及びマイナス端子のいずれか一方とが接続されるように構成された１回路２接点のスイッチ素子である。切替部４１の共通端子は周辺電極２２ｂに接続され、プラス端子は逆相信号生成部４６の正相信号出力端に接続され、マイナス端子は逆相信号生成部４６の逆相信号出力端に接続される。切替部４１の状態は、制御部４４からの制御信号ＳＷＣ２によって制御される。制御部４４は、センサコントローラ３１に対して周辺電極２２ｂからダウンリンク信号ＤＳを送信する場合、プラス端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ２によって切替部４１を制御する。また、センサコントローラ３１に対して周辺電極２２ｂからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信する場合、マイナス端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ２によって切替部４１を制御する。

切替部４２は、共通端子とプラス端子及びマイナス端子のいずれか一方とが接続されるように構成された１回路２接点のスイッチ素子である。切替部４２の共通端子は周辺電極２２ｃに接続され、プラス端子は逆相信号生成部４６の正相信号出力端に接続され、マイナス端子は逆相信号生成部４６の逆相信号出力端に接続される。切替部４２の状態は、制御部４４からの制御信号ＳＷＣ３によって制御される。制御部４４は、センサコントローラ３１に対して周辺電極２２ｃからダウンリンク信号ＤＳを送信する場合、プラス端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ３によって切替部４２を制御する。また、センサコントローラ３１に対して周辺電極２２ｃからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信する場合、マイナス端子と共通端子とが接続されるよう、制御信号ＳＷＣ３によって切替部４２を制御する。

ここで、アクティブペン２Ａ，２Ｂの構成について説明すると、まずアクティブペン２Ａにおいては、切替部４１，４２及び逆相信号生成部４６が省略され、送信部４５の出力端が切替部４０のＴ端子に直接接続される。また、アクティブペン２Ｂにおいては、切替部４２が省略され、切替部４１の共通端子が周辺電極２２ａに接続される。

検出部４３は、切替部４０から供給される信号（ペン先電極２１に到来した信号）の検出と、検出した信号に含まれる符号列のデコードを行う回路であり、波形再生部４３ａ及び相関演算器４３ｂを含んで構成される。検出部４３は、このデコードにより、ビーコン信号ＢＳを検出可能に構成される。

波形再生部４３ａは、ペン先電極２１に誘導された電荷（電圧）のレベルを、センサコントローラ３１がビーコン信号ＢＳの拡散を行う際に使用する拡散符号のチップレートの数倍（例えば４倍）のクロックで２値化し、正負の極性値のバイナリ列（チップ列）に整形して出力する。相関演算器４３ｂは、波形再生部４３ａが出力したチップ列をレジスタに格納し、上記クロックで順次シフトしながら、センサコントローラ３１が送信する可能性のある複数の拡散符号のそれぞれとの相関演算を行うことで、受信信号に含まれていたチップ列をシンボルの形式にデコードする。

ここで、シンボルは１つの拡散符号に対応付けられる情報の単位であり、ビット列に対応するシンボルＤと、ビット列に対応しないシンボルＰとを含んで構成される。また、ビーコン信号ＢＳは、アクティブペン２にビーコン信号ＢＳを検出させるためのプリアンブルＰＲＥと、アクティブペン２に対する命令を示すコマンドＣＯＭとをこの順で含んで構成される。プリアンブルＰＲＥは連続する２つのシンボルＰによって構成され、コマンドＣＯＭは連続する４つのシンボルＤによって構成される。

検出部４３は、相関演算器４３ｂのデコード結果に基づき、逐次、プリアンブルＰＲＥの検出動作を行う。この検出動作は、具体的には、連続する２つのシンボルＰが取得されたか否かを判定する動作である。検出部４３は、プリアンブルＰＲＥの検出によってセンサコントローラ３１の存在を検出した場合に、制御部４４を起動するための起動信号ＥＮを制御部４４に対して発行し、続いてコマンドＣＯＭの検出動作を行う。具体的には、デコードによって順次得られる一連のシンボルＤを逐次ビット列に復調し、最終的に所定数ビット分のビット列を得て制御部４４に出力する。

送信部４５は、制御部４４による制御に応じてダウンリンク信号ＤＳを生成し、逆相信号生成部４６に供給する回路である。送信部４５によって生成されるダウンリンク信号ＤＳには、ビーコン信号ＢＳの受信直後に送信される応答信号と、後述する時間スロットの中で送信されるスロット内信号とが含まれる。応答信号は、無変調の搬送波信号であるバースト信号と、アクティブペン２Ｃがセンサコントローラ３１に対して送信する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んで構成される。センサコントローラ３１に対して送信するデータには、当該アクティブペン２Ｃに設けられる電極の個数・形状・配置を示す機能情報が含まれる。一方、スロット内信号は、無変調の搬送波信号であるバースト信号を含んで構成される。

逆相信号生成部４６は、ダウンリンク信号ＤＳの位相を反転してなる逆相信号を生成する回路である。逆相信号生成部４６は、ダウンリンク信号ＤＳを出力する正相信号出力端と、ダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を出力する逆相信号出力端とを有して構成される。

制御部４４は内部にＲＯＭ及びＲＡＭを有しており、これらに格納されたプログラムを実行することによって動作するマイクロプロセッサである。制御部４４は、検出部４３から起動信号ＥＮが供給されたことを契機として起動するよう構成される。起動した制御部４４は、検出部４３から供給されるコマンドＣＯＭに従う動作を行う。この動作には、ダウンリンク信号ＤＳを送信部４５に出力させる処理と、上述した制御信号ＳＷＣ１〜ＳＷＣ３によって切替部４０〜４２を制御する処理とが含まれる。

制御部４４は、センサコントローラ３１を検出中である場合に真となり、検出していない場合に偽となるフラグを記憶している。このフラグが偽であるときにコマンドＣＯＭを受け取った制御部４４は、検出部４３から起動信号ＥＮが供給された直後に、ペン先電極２１から応答信号の送信を行う。具体的には、送信部４５に応答信号を出力させるとともに、制御信号ＳＷＣ１〜ＳＷＣ３により、ペン先電極２１を逆相信号生成部４６の正相信号出力端に接続する。こうして応答信号が送信されることにより、センサコントローラ３１に当該アクティブペン２Ｃを検出させるとともに、センサコントローラ３１に対してアクティブペン２Ｃの機能情報を通知することが可能になる。制御部４４は、応答信号の送信とともに、上記フラグを真に書き換える。

詳しくは後述するが、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｃが送信した応答信号を正しく受信した場合に、その中に含まれる機能情報からアクティブペン２Ｃに含まれる電極の個数・形状・配置を取得する。そして、取得したこれらの情報に基づき、電極ごとに１以上の時間スロットを割り当てるとともに、アクティブペン２Ｃが各電極から送信すべき信号の種類（ダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号）を決定する。ビーコン信号ＢＳ内のコマンドＣＯＭには、この割り当て及び決定の結果を示す設定情報が含まれる。

制御部４４は、上記フラグをメモリに記憶した後にコマンドＣＯＭを受け取った場合、その中に含まれる設定情報から、ダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号の送信タイミングを電極ごとに取得する。そして、取得した送信タイミングに従って、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのいずれか１つ以上からスロット内信号又はその逆相信号の送信を行う。具体的には、ある電極からスロット内信号を送信する場合、制御部４４は、送信部４５にスロット内信号を出力させるとともに、制御信号ＳＷＣ１〜ＳＷＣ３により、その電極を逆相信号生成部４６の正相信号出力端に接続する。また、ある電極からスロット内信号の逆相信号を送信する場合、制御部４４は、送信部４５にスロット内信号を出力させるとともに、制御信号ＳＷＣ１〜ＳＷＣ３により、その電極を逆相信号生成部４６の逆相信号出力端に接続する。

次に、図３は、センサ電極群３０及びセンサコントローラ３１の内部構成を示す図である。

センサ電極群３０は相互容量型のタッチセンサを構成するもので、それぞれ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透明な導電体である複数のセンサ電極３０Ｘと、それぞれＸ方向に延在し、Ｙ方向に等間隔で配置された透明な導電体である複数のセンサ電極３０Ｙとがマトリクス状に配置された構成を有している。なお、ここではセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙがともに直線状の導電体により構成される例を示しているが、他の形状の導電体によってセンサ電極群３０を構成することも可能である。例えば、二次元に配置された複数の矩形導電体によって、センサ電極群３０を構成することとしてもよい。また、センサ電極群３０は、相互容量型ではなく自己容量型のタッチセンサを構成するものとしてもよい。

センサ電極３０Ｘ，３０Ｙの一方は、表示装置内の共通電極としても使用され得る。センサ電極３０Ｘ，３０Ｙの一方を表示装置内の共通電極として使用するタイプのタブレット端末３は、例えば「インセル型」と呼ばれる。一方、センサ電極３０Ｘ，３０Ｙと表示装置内の共通電極とを別々に設けるタイプのタブレット端末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、タブレット端末３はインセル型であるとして説明を続けるが、本発明はアウトセル型又はオンセル型のタブレット端末についても、同様に適用可能である。また、以下では、センサ電極３０Ｘを共通電極として使用するものとして説明を続けるが、センサ電極３０Ｙを共通電極として使用してもよい。

表示装置が画素の駆動処理を実行する際には、共通電極の電位を所定の共通電位Ｖｃｏｍに維持する必要がある。したがって、インセル型のタブレット端末３においては、表示装置が画素の駆動処理を実行している間、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ａ〜２Ｃとの通信及び指の検出を行うことができない。そこでホストプロセッサ３２は、画素の駆動処理が行われていない水平帰線区間及び垂直帰線区間を利用して、センサコントローラ３１にアクティブペン２との通信及び指の検出を実行させる。具体的には、１画面分の表示期間を１フレームとし、その中に含まれる水平帰線区間及び垂直帰線区間を時間スロットに見立て、個々の時間スロット内でアクティブペン２との通信及び指の検出を実行するよう、センサコントローラ３１を制御する。

センサコントローラ３１は、図３に示すように、ＭＣＵ５０、ロジック部５１、送信部５２，５３、受信部５４、選択部５５を有して構成される。

ＭＣＵ５０及びロジック部５１は、送信部５２，５３、受信部５４、及び選択部５５を制御することにより、センサコントローラ３１の送受信動作を制御する制御部である。具体的に説明すると、ＭＣＵ５０は内部にＲＯＭ及びＲＡＭを有しており、これらに格納されたプログラムを実行することによって動作するマイクロプロセッサである。ＭＣＵ５０は、共通電位Ｖｃｏｍと、上述したコマンドＣＯＭとを出力する機能も有している。一方、ロジック部５１は、ＭＣＵ５０の制御に基づき、制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ１〜ｃｔｒｌ＿ｔ４，ｃｔｒｌ＿ｒ，ｓＴＲｘ，ｓＴＲｙ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹを出力するよう構成される。

ＭＣＵ５０が出力するコマンドＣＯＭによる命令には、検出中の各アクティブペン２に含まれる電極ごとの１以上の時間スロットの割り当てと、割り当てた時間スロット内でアクティブペン２が各電極から送信すべき信号の種類（ダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号）とを示す設定情報が含まれる。ＭＣＵ５０は、検出中の各アクティブペン２から受信した機能情報に基づいて、アクティブペン２ごとに後述する予め定義された複数の設定情報の中から１つを選択し、選択した１以上の設定情報のそれぞれを示す１以上のインデクスをコマンドＣＯＭ内に配置するよう構成される。

コマンドＣＯＭによる命令には、他に、アクティブペン２のペン先に加わる圧力を示す筆圧データを送信すること、アクティブペン２の表面に設けられるスイッチ（図示せず）の押下状態を示すデータを送信すること、アクティブペン２に予め格納されるスタイラスＩＤを送信すること、などを含むこととしてもよい。この場合、これらの命令を受信したアクティブペン２は、指示されたデータを応答信号内のデータ信号に含めて送信することとしてもよいし、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信により送信することとしてもよい。また、例えばペン先電極２１から送信するスロット内信号を指示されたデータによって変調された信号とすることにより、指示されたデータを送信することとしてもよい。

送信部５２は、ＭＣＵ５０の制御に従って、指を検出するために使用される指検出用信号ＦＤＳを生成する回路である。指検出用信号ＦＤＳは、例えば、無変調のパルス列信号又は正弦波信号であってよい。

送信部５３は、ＭＣＵ５０及びロジック部５１の制御に従ってビーコン信号ＢＳを生成する回路であり、図２に示すように、プリアンブル供給部６１、スイッチ６２、符号列保持部６３、拡散処理部６４、及び送信ガード部６５を含んで構成される。なお、このうちプリアンブル供給部６１は、ＭＣＵ５０内に含まれるものとしてもよい。

プリアンブル供給部６１はプリアンブルＰＲＥを保持しており、ロジック部５１から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ１の指示に従ってプリアンブルＰＲＥを出力する機能を有する。プリアンブル供給部６１が出力したプリアンブルＰＲＥは、スイッチ６２に供給される。スイッチ６２には、他にＭＣＵ５０からコマンドＣＯＭが供給される。

スイッチ６２は、ロジック部５１から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ２に従ってプリアンブル供給部６１及びＭＣＵ５０のいずれか一方を選択し、選択した一方の出力を拡散処理部６４に供給する機能を有する。スイッチ６２がプリアンブル供給部６１を選択した場合、拡散処理部６４にはプリアンブルＰＲＥを構成する２つのシンボルＰが順次供給される。一方、スイッチ６２がＭＣＵ５０を選択した場合、拡散処理部６４にはコマンドＣＯＭを構成する４つのシンボルＤが順次供給される。

符号列保持部６３は、ロジック部５１から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ３に基づき、自己相関特性を有する例えば１１チップ長の拡散符号を生成して保持する機能を有する。符号列保持部６３が保持している拡散符号は、拡散処理部６４に供給される。

拡散処理部６４は、スイッチ６２を介して供給されるシンボルの値に基づき、符号列保持部６３によって保持される拡散符号を変調する機能を有する。この変調は、例えば巡回シフトによって行われ、その場合、変調の結果として、シンボルごとに１２チップ長の拡散符号が出力される。

拡散処理部６４から出力された拡散符号は、順次、送信ガード部６５に供給される。送信ガード部６５は、ロジック部５１から供給される制御信号ｃｔｒｌ＿ｔ４に基づき、ビーコン信号ＢＳの送信期間と、後述する受信部５４により受信動作を行う期間との間に、送信と受信の両方を行わない期間であるガード期間を挿入する役割を果たす。

受信部５４は、ロジック部５１の制御信号ｃｔｒｌ＿ｒに基づいて、アクティブペン２が送信したダウンリンク信号ＤＳ又は送信部５２が送信した指検出用信号ＦＤＳを受信するための回路である。具体的には、増幅回路７０、検波回路７１、及びアナログデジタル（ＡＤ）変換器７２を含んで構成される。

増幅回路７０は、選択部５５から供給される信号を増幅して出力する。検波回路７１は、増幅回路７０の出力信号のレベルに対応した電圧を生成する回路である。ＡＤ変換器７２は、検波回路７１から出力される電圧を所定時間間隔でサンプリングすることによって、デジタル信号を生成する回路である。ＡＤ変換器７２が出力するデジタル信号は、ＭＣＵ５０に供給される。ＭＣＵ５０は、こうして供給されたデジタル信号に基づき、アクティブペン２又は指の位置（ｘ，ｙ）、アクティブペン２Ｂ，２Ｃの傾きθ及び方位φ、並びに、アクティブペン２Ｃの回転角ψの検出と、アクティブペン２が送信したデータＲｅｓの取得とを行う。ＭＣＵ５０は、検出した位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψと、取得したデータＲｅｓとを、逐次、ホストプロセッサ３２に出力する。

選択部５５は、スイッチ６８ｘ，６８ｙと、導体選択回路６９ｘ，６９ｙとを含んで構成される。

スイッチ６８ｙは、共通端子とＴ端子及びＲ端子のいずれか一方とが接続されるように構成されたスイッチ素子である。スイッチ６８ｙの共通端子は導体選択回路６９ｙに接続され、Ｔ端子は送信部５３の出力端に接続され、Ｒ端子は受信部５４の入力端に接続される。また、スイッチ６８ｘは、共通端子とＴ１端子、Ｔ２端子、Ｄ端子、及びＲ端子のいずれか１つとが接続されるように構成されたスイッチ素子である。スイッチ６８ｘの共通端子は導体選択回路６９ｘに接続され、Ｔ１端子は送信部５３の出力端に接続され、Ｔ２端子は送信部５２の出力端に接続され、Ｄ端子は共通電位Ｖｃｏｍを出力するＭＣＵ５０の出力端に接続され、Ｒ端子は受信部５４の入力端に接続される。

導体選択回路６９ｘは、複数のセンサ電極３０Ｘを選択的にスイッチ６８ｘの共通端子に接続するためのスイッチ素子である。導体選択回路６９ｘは、複数のセンサ電極３０Ｘの一部又は全部を同時にスイッチ６８ｘの共通端子に接続することも可能に構成される。

導体選択回路６９ｙは、複数のセンサ電極３０Ｙを選択的にスイッチ６８ｙの共通端子に接続するためのスイッチ素子である。導体選択回路６９ｙは、複数のセンサ電極３０Ｙの一部又は全部を同時にスイッチ６８ｙの共通端子に接続することも可能に構成される。

選択部５５には、ロジック部５１から４つの制御信号ｓＴＲｘ，ｓＴＲｙ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹが供給される。具体的には、制御信号ｓＴＲｘはスイッチ６８ｘに、制御信号ｓＴＲｙはスイッチ６８ｙに、制御信号ｓｅｌＸは導体選択回路６９ｘに、制御信号ｓｅｌＹは導体選択回路６９ｙにそれぞれ供給される。ロジック部５１は、これら制御信号ｓＴＲｘ，ｓＴＲｙ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹを用いて選択部５５を制御することにより、ビーコン信号ＢＳ又は指検出用信号ＦＤＳの送信並びに共通電位Ｖｃｏｍの印加と、ダウンリンク信号ＤＳ又は指検出用信号ＦＤＳの受信とを実現する。

以下、ロジック部５１による選択部５５の制御内容及びそれを受けたＭＣＵ５０の動作について、指の検出時、画素駆動動作実行時、ビーコン信号ＢＳの送信時、応答信号の受信時、及びスロット内信号の受信時に分けて詳しく説明する。

まず、指の検出時におけるロジック部５１は、Ｔ２端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｘを制御するとともに、Ｒ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｙを制御する。さらに、複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙの組み合わせが順次選択されることとなるよう、導体選択回路６９ｘ，６９ｙを制御する。こうすることで、複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙによって構成される複数の交点のそれぞれを通過した指検出用信号ＦＤＳが、順次、受信部５４によって受信されることになる。ＭＣＵ５０は、こうして順次受信される指検出用信号ＦＤＳの受信強度に基づいて、パネル面３ａ上における指の位置を検出する。

次に、画素駆動動作実行時におけるロジック部５１は、Ｄ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｘを制御するとともに、複数のセンサ電極３０Ｘのすべてがスイッチ６８ｘに同時に接続されるよう導体選択回路６９ｘを制御する。これにより、ＭＣＵ５０から各センサ電極３０Ｘに共通電位Ｖｃｏｍが供給されることになるので、表示装置による画素駆動動作の実行が可能になる。なお、ＭＣＵ５０は、ホストプロセッサ３２から供給されるタイミング信号に基づくタイミングで、ロジック部５１に上記制御を実行させる。

次に、ビーコン信号ＢＳの送信時におけるロジック部５１は、Ｒ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｘを制御するとともに、Ｔ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｙを制御する。これにより、送信部５３から出力されたビーコン信号ＢＳが導体選択回路６９ｙに供給されることになる。ロジック部５１はさらに、複数のセンサ電極３０Ｙのすべてがスイッチ６８ｙに同時に接続されるよう導体選択回路６９ｙを制御する。これにより、すべてのセンサ電極３０Ｙから同時にビーコン信号ＢＳが送信されるので、アクティブペン２は、パネル面３ａ内のどこにいてもビーコン信号ＢＳを受信可能となる。

次に、応答信号の受信時におけるロジック部５１は、Ｒ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｘ，６８ｙのそれぞれを制御する。そしてまず、応答信号内のバースト信号が送信されている間に、各複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙの中の１本が順に選択されることとなるよう、制御信号ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹによって導体選択回路６９ｘ，６９ｙを制御する処理を行う。これにより、各複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙが１本ずつ順に受信部５４の入力端に接続され、受信部５４からＭＣＵ５０に対し、各センサ電極３０Ｘ，３０Ｙにおけるバースト信号の受信強度が順次供給される。ＭＣＵ５０は、こうして供給される一連の受信強度に基づいて、応答信号を送信したアクティブペン２の位置を決定する。次いでロジック部５１は、複数のセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙのうち、検出された位置の近辺にある所定数本（例えば１本）のみが選択されることとなるよう、導体選択回路６９ｘ，６９ｙを制御する。選択された所定数本のセンサ電極によって受信された応答信号は、受信部５４を介してＭＣＵ５０に供給される。これにより、バースト信号に続いて送信されたデータ信号がＭＣＵ５０に供給される。ＭＣＵ５０は、こうして供給されたデータ信号に対して復調及び復号を行うことにより、上述したデータＲｅｓを取得する。

最後に、スロット内信号の受信時におけるロジック部５１は、Ｒ端子が共通端子に接続されるようスイッチ６８ｘ，６８ｙのそれぞれを制御したうえで、複数のセンサ電極３０Ｘのうち、対応するアクティブペン２について検出している最新の位置の近傍に位置する所定数本（例えば５本）と、複数のセンサ電極３０Ｙのうち、対応するアクティブペン２について検出している最新の位置の近傍に位置する所定数本（例えば５本）とが順に選択されることとなるよう、制御信号ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹによって導体選択回路６９ｘ，６９ｙを制御する処理を行う。これにより、選択されたセンサ電極３０Ｘ，３０Ｙが１本ずつ順に受信部５４の入力端に接続され、受信部５４からＭＣＵ５０に対し、各センサ電極３０Ｘ，３０Ｙにおけるスロット内信号の受信強度が順次供給される。ＭＣＵ５０は、こうして供給される一連の受信強度に基づいて、スロット内信号を送信したアクティブペン２の位置（ｘ，ｙ）の更新、傾きθ及び方位φの検出、回転角ψの検出を行う。

ここまで、位置検出システム１の全体的な概要について説明した。次に、位置検出システム１の構成のうち本発明に特徴的な部分について、詳しく説明する。以下では、まず初めに、スロット内信号に基づいて実行されるアクティブペン２の位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψの検出について詳しく説明し、その中で、センサコントローラ３１がパネル面３ａに対して傾いているアクティブペン２の指示位置を正しく検出できるようにするための構成について説明する。次に、センサコントローラ３１が手の接触位置をアクティブペン２の指示位置として誤検出してしまうことについて、その発生理由を説明した後、発生を防止するための構成について説明する。最後に、各アクティブペン２の機能に応じて適時に時間スロットを付与することを可能にする、アクティブペン２とセンサコントローラ３１との間で実行される通信方法について説明する。

初めに、スロット内信号に基づくアクティブペン２の位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψの検出について、図４〜図１２を参照しながら詳しく説明する。以下の説明の中で、センサコントローラ３１がパネル面３ａに対して傾いているアクティブペン２の指示位置を正しく検出できるようにするための構成についても説明を行う。

図４は、アクティブペン２の傾きθ、方位φ、回転角ψの説明図である。同図及び後掲の図６〜図８において、Ｘ軸とＹ軸はパネル面３ａ内の方向を示し、Ｚ軸はパネル面３ａの法線方向を示す。また、太線がアクティブペン２のペン軸を表し、位置Ｐはアクティブペン２のペン先とパネル面３ａとの接触位置を示す。

図４に示すように、アクティブペン２の傾きθは、Ｚ軸とアクティブペン２のペン軸とがなす角によって表される。また、ペン軸の一点からＸＹ平面に下ろした垂線とＸＹ平面とが交わる位置をＴとすると、アクティブペン２の方位φは、位置Ｐと位置Ｔを結ぶ線分とＸ軸とがなす角によって表される。さらに、回転角ψは、ペン軸周りのアクティブペン２の回転角を指す。

図５は、位置（ｘ，ｙ）を検出する場合、傾きθ及び方位φを検出する場合、回転角ψを検出する場合のそれぞれにおいて、センサコントローラ３１がアクティブペン２に送信させるスロット内信号を示す図である。同図において「＋」は、図２に示した送信部４５から出力されるスロット内信号（バースト信号）の正相信号の送信を示し、「−」は、図２に示した送信部４５から出力されるスロット内信号（バースト信号）の逆相信号の送信を示す。

まずアクティブペン２Ａに着目すると、図５に示すように、アクティブペン２Ａは、位置（ｘ，ｙ）の検出のみに対応し、傾きθ、方位φ、回転角ψの検出には対応していない。アクティブペン２Ａの位置（ｘ，ｙ）の検出を行う場合、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ａにペン先電極２１からスロット内信号の正相信号を送信させる。

図９は、アクティブペン２Ａがペン先電極２１からバースト信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。同図及び後掲の図１０〜図１２では、座標０がペン先電極２１とパネル面３ａとの接触位置を表している。また、図９並びに後掲の図１０及び図１１では、破線グラフはパネル面３ａとペン軸のなす角度が０度の場合（パネル面３ａに対してアクティブペン２Ａが直立している場合）を示し、実線グラフはパネル面３ａとペン軸のなす角度が４５度の場合（パネル面３ａに対してアクティブペン２Ａが傾いている場合）を示している。

図９の破線グラフによって示されるように、パネル面３ａに対してアクティブペン２Ａが直立している場合の受信強度分布は、ペン先電極２１とパネル面３ａとの接触位置（座標０）にピークを有する略正規分布となる。センサコントローラ３１は、受信強度分布のこのような性質を利用して、アクティブペン２Ａの位置（ｘ，ｙ）を算出する。具体的には、上述した所定数本のセンサ電極３０Ｘのそれぞれにおける受信強度を正規分布曲線によって近似し、そのピーク位置を求めることにより、アクティブペン２Ａの位置のｘ座標を算出する。また、上述した所定数本のセンサ電極３０Ｙのそれぞれにおける受信強度を正規分布曲線によって近似し、そのピーク位置を求めることにより、アクティブペン２Ａの位置のｙ座標を算出する。

一方、図９の実線グラフによって示されるように、パネル面３ａに対してアクティブペン２Ａが傾いている場合の受信強度分布のピークは、直立している場合に比べ、アクティブペン２Ａが傾いている側に移動する。その結果、上記のようにして算出されるアクティブペン２Ａの位置（ｘ，ｙ）も、本来の接触位置から見て、アクティブペン２Ａが傾いている側にずれてしまうことになる。この位置ずれは、アクティブペン２Ａでは避けることができないものであるが、アクティブペン２Ｂ，２Ｃにおいては、周辺電極２２ａ〜２２ｃを用いることによって軽減される。

次にアクティブ２Ｂに着目すると、図５に示すように、アクティブペン２Ｂは、位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φの検出に対応し、回転角ψの検出には対応していない。アクティブペン２Ｂの位置（ｘ，ｙ）の検出を行う場合、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂにペン先電極２１からスロット内信号の正相信号を送信させると同時に、周辺電極２２ａからスロット内信号の逆相信号を送信させる。また、アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φの検出を行う場合、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂにペン先電極２１及び周辺電極２２ａのそれぞれから同時にスロット内信号の正相信号を送信させる。

図１０は、アクティブペン２Ｂがペン先電極２１からバースト信号を送信すると同時に、周辺電極２２ａからバースト信号の逆相信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。同図に示す受信強度に基づいてセンサコントローラ３１が行うアクティブペン２Ｂの位置（ｘ，ｙ）の算出の具体的な方法は、アクティブペン２Ａの場合と同様である。

図１０を図９と比較すると理解されるように、図１０の例では、実線グラフのピークの位置ずれが図９の例に比べて小さくなっている。これは、ペン先電極２１からのバースト信号の送信と同時に周辺電極２２ａからその逆相信号を送信することによって、アクティブペン２Ｂが傾いた方向におけるダウンリンク信号ＤＳの強度が選択的に小さくなっていることによるものである。したがってセンサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂがパネル面３ａに対して傾いている場合にも、アクティブペン２Ａの場合に比べて、その指示位置を正しく検出することができることになる。

なお、図５に示すように、アクティブペン２Ｂの位置（ｘ，ｙ）の検出を行う際に、周辺電極２２ａからの信号送信を行わないこととしてもよい。こうすることによっても、少なくともアクティブペン２Ａと同等の精度では、アクティブペン２Ｂの位置（ｘ，ｙ）の検出を行うことができる。

図１１は、アクティブペン２Ｂがペン先電極２１及び周辺電極２２ａのそれぞれからバースト信号を送信した場合の、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。同図と図１０とを比較すると理解されるように、図１１の例では、図１０の場合に比べ、パネル面３ａに対してアクティブペン２Ｂが傾いている場合の受信強度分布のピークの位置ずれが大きくなっている。これは、アクティブペン２Ｂが傾いていることによって、周辺電極２２ａの位置が大きく変化するためである。センサコントローラ３１は、受信強度分布のこのような性質を利用して、アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φを算出する。

図６は、アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φの算出の原理を示す図である。同図に示す位置Ｔは、アクティブペン２Ｂがペン先電極２１及び周辺電極２２ａのそれぞれから同時にスロット内信号を送信した場合に検出されるアクティブペン２Ｂの位置を示す。

アクティブペン２ＢとＺ軸のなす角度がθ（＞０）である場合、図８（ａ）に示すように、位置Ｐと位置Ｔとが離れることになる。この場合において、位置Ｐと位置Ｔの間の距離ｄは、ｄ＝Ｈ・ｃｏｓθの関係を満たす。ただし、Ｈはアクティブペン２のペン先から周辺電極２２ａまでの距離である。そこでセンサコントローラ３１は、まず距離ｄを算出し、その結果を上記式に当てはめることにより角度θを算出する。また、センサコントローラ３１は、位置Ｐから位置Ｔに向かうベクトルがＸ軸となす角度を求めることにより、方位φを算出する。このように、センサコントローラ３１は、位置Ｐと位置Ｔとを用いて、アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φを算出するよう構成される。

なお、図５に示すように、アクティブペン２Ｂの傾きθ及び方位φの検出を行う際に、ペン先電極２１からの信号送信を行わないこととしてもよい。こうすれば、上記距離ｄをより大きな値にすることができるので、角度θの算出をより高い精度で行うことが可能になる。

次にアクティブペン２Ｃに着目すると、図５に示すように、アクティブペン２Ｃは、位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψすべての検出に対応している。アクティブペン２Ｃの位置（ｘ，ｙ）の検出を行う場合、及び、アクティブペン２Ｃの傾きθ及び方位φの検出を行う場合に各電極から送信される信号は、アクティブペン２Ｂの場合と同様である。ただし、周辺電極２２ｂ，２２ｃから送信される信号は、アクティブペン２Ｂの周辺電極２２ａから送信される信号と同じものとする。

アクティブペン２Ｃの回転角ψの検出を行う場合の信号送信は、２つのステップＲ１，Ｒ２に分けて実行される。ステップＲ１では、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｃにペン先電極２１及び周辺電極２２ｂのそれぞれからスロット内信号を同時に送信させると同時に、周辺電極２２ｃからスロット内信号の逆相信号を送信させる。次いでステップＲ２では、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｃにペン先電極２１及び周辺電極２２ｃのそれぞれからスロット内信号を同時に送信させると同時に、周辺電極２２ｂからスロット内信号の逆相信号を送信させる。

位置（ｘ，ｙ）の検出を行う場合のパネル面３ａ上における受信強度分布は、図１０と同様になる。センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂの場合と同様にして、アクティブペン２Ｃの位置（ｘ，ｙ）の算出を行う。これにより、センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｃがパネル面３ａに対して傾いている場合にも、アクティブペン２Ａの場合に比べて、その指示位置を正しく検出することができる。

また、傾きθ及び方位φの検出を行う場合のパネル面３ａ上における受信強度分布は、図１１と同様になる。センサコントローラ３１は、アクティブペン２Ｂの場合と同様にして、傾きθ、方位φを算出する。

図１２（ａ）は、図５に示したステップＲ１での、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。また、図１２（ｂ）は、図５に示したステップＲ２での、パネル面３ａ上における受信強度分布を示す図である。これらの図において、アクティブペン２Ｃの傾きθは０度であるとしている。また、破線グラフは、比較のために図１０の０度の場合を再掲したものである。

図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ステップＲ１，Ｒ２で観測される受信強度分布には、それぞれ偏りが発生する。具体的には、周辺電極２２ｂ，２２ｃのうちバースト信号の正相信号を送信している一方の側の受信強度が、周辺電極２２ｂ，２２ｃのうちバースト信号の逆相信号を送信している他方の側の受信強度に比べて大きくなる。センサコントローラ３１は、受信強度分布のこのような性質を利用して、アクティブペン２Ｃの回転角ψを算出する。

図７及び図８は、アクティブペン２Ｃの回転角ψの算出の原理を示す図である。図７は傾きθが０である場合を示し、図８は傾きθが０でない場合を示している。図７及び図８に示す位置Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ図５に示したステップＲ１，Ｒ２において検出される位置を示している。図１２（ａ）（ｂ）に示したように、ステップＲ１とステップＲ２とで受信強度分布の実際のピークの位置はほとんど変わらないが、正規分布曲線を用いた近似によって得られるピークの位置は、上述した偏りのためにステップＲ１とステップＲ２とで大きく異なることになる。したがって、図７及び図８に示すように、ステップＲ１で検出される位置Ｒ１とステップＲ２で検出される位置Ｒ２とは大きく異なることになる。また、図７及び図８に示すように、位置Ｒ１と位置Ｒ２とは、傾きθが０である場合には位置Ｐを、傾きθが０でない場合には位置Ｔをそれぞれ挟んで対称な位置に存在する。

位置Ｒ１は、周辺電極２２ｂからバースト信号の正相信号を送信している場合に検出される位置であるから、アクティブペン２Ｃの周囲のうち周辺電極２２ｂがある側に相当する。同様に、位置Ｒ２は、周辺電極２２ｃからバースト信号の正相信号を送信している場合に検出される位置であるから、アクティブペン２Ｃの周囲のうち周辺電極２２ｃがある側に相当する。したがって、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示したベクトルｖ（位置Ｒ２から位置Ｒ１に向かうベクトル）がＸ軸となす角度は、アクティブペン２Ｃの回転角ψに相当すると言える。そこでセンサコントローラ３１は、このベクトルｖがＸ軸となす角度を求めることにより、回転角ψを算出する。このように、センサコントローラ３１は、位置Ｒ１と位置Ｒ２とを用いて、アクティブペン２Ｃの回転角ψを算出するよう構成される。

なお、図５に示すように、アクティブペン２Ｃの回転角ψの検出を行う際に、ペン先電極２１からの信号送信を行わないこととしてもよい。また、逆相信号の送信に代えて、何も送信しないこととしてもよい。このようにしても、上記と同様に、位置Ｒ１と位置Ｒ２とを用いてアクティブペン２Ｃの回転角ψを算出することができる。

以上説明したように、本実施の形態にかかるアクティブペン２Ｂ，２Ｃによれば、これらが傾いた方向におけるダウンリンク信号ＤＳの強度を選択的に小さくすることができる。したがって、センサコントローラ３１は、パネル面３ａに対して傾いているアクティブペン２Ｂ，２Ｃの指示位置を正しく検出できるようになる。

また、本実施の形態にかかるアクティブペン２Ｂ，２Ｃによれば、指示位置の他に傾きθ及び方位φを算出することが可能になる。また、本実施の形態にかかるアクティブペン２Ｃによれば、さらに回転角ψを算出することも可能になる。

次に、センサコントローラ３１が手の接触位置をアクティブペン２の指示位置として誤検出してしまうことについて、その発生理由を説明した後、発生を防止するための構成について説明する。

図１３（ａ）は、タブレット端末３のパネル面３ａに対し、ユーザがアクティブペン２Ａによる書き込みを行っている状態を示す図である。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の等価回路を示す図である。なお、これらの図に示すタブレット端末３の絵は、Ｘ方向に沿って切断した場合の断面を模式的に示す断面図となっている。

図１３（ａ）に示したセンサ電極３０Ｘ_１は、ペン先電極２１に最も近いセンサ電極３０Ｘを表している。また、同図に示すセンサ電極３０Ｘ_２は、アクティブペン２Ａを保持しているユーザの手に最も近いセンサ電極３０Ｘを表している。なお、同図の例では、アクティブペン２を保持しているユーザの手は、センサ電極３０Ｘ_２の近傍でパネル面３ａに接触している。

図１３（ｂ）に示した容量Ｃ_{ｐｅｎ＿ｔｉｐ}は、アクティブペン２Ａのペン先電極２１とセンサ電極３０Ｘ_１の間に形成される結合容量である。また、容量Ｃ_{ｐｅｎ＿ＧＮＤ}は、アクティブペン２Ａの筐体（グランド端子）とユーザの手の間に形成される結合容量であり、容量Ｃ_ｐａｌｍは、パネル面３ａに接触しているユーザの手とセンサ電極３０Ｘ_２との間に形成される結合容量である。さらに、容量Ｃ_Ｘ＿Ｙは、各センサ電極３０Ｘとセンサ電極３０Ｙの間に形成される結合容量を表している。

図１３（ｂ）に示すように、ユーザの手がパネル面３ａに接触しているとき、ペン先電極２１からセンサ電極３０Ｘ_１を通ってセンサ電極３０Ｙに至り、さらに、センサ電極３０Ｙからセンサ電極３０Ｘ_２及び人体４を経由してアクティブペン２Ａのグランド端子に至る電流経路Ａが形成される。その結果、アクティブペン２Ａのペン先電極２１から送出されたダウンリンク信号ＤＳの一部がこの電流経路Ａを通って流れ、そのときにセンサ電極３０Ｘ_２に電流が誘起される。こうしてセンサ電極３０Ｘ_２に電流が誘起されると、センサコントローラ３１は、センサ電極３０Ｘ_２の近傍にもアクティブペン２Ａのペン先電極２１を検出してしまうことになる。これが、センサコントローラ３１が手の接触位置をアクティブペン２の指示位置として誤検出してしまう理由である。

本実施の形態によるアクティブペン２Ｂ，２Ｃを用いると、このような誤検出の発生を防止することが可能になる。以下、図１４を参照しながら詳しく説明する。

図１４は、アクティブペン２Ｂが周辺電極２２ａからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信している場合に関して、図１３（ｂ）と同様の等価回路を示す図である。図１４に括弧書きで示したように、アクティブペン２Ｃが周辺電極２２ｂ，２２ｃからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信している場合についても同様の等価回路となる。

図１４に示すように、周辺電極２２ａからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信する場合、ペン先電極２１から送出されてセンサ電極３０Ｙに入ったダウンリンク信号ＤＳの少なくとも一部は、センサ電極３０Ｘ_２に到達する前に周辺電極２２ａに吸収されることになる。したがって、センサ電極３０Ｘ_２に誘起される電流が低減されるので、センサコントローラ３１が手の接触位置をアクティブペン２の指示位置として誤検出してしまうことが防止される。アクティブペン２Ｃについても同様である。

以上説明したように、本実施の形態にかかるアクティブペン２Ｂ，２Ｃによれば、ペン先電極からのダウンリンク信号ＤＳの送信と同時に周辺電極からダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信することにより、従来はユーザの手に吸い取られていたダウンリンク信号ＤＳを周辺電極によって吸い取ることが可能になる。したがって、センサコントローラ３１が手の接触位置をアクティブペン２の指示位置として誤検出してしまうことが防止される。

次に、各アクティブペン２の機能に応じて適時に時間スロットを付与することを可能にする、アクティブペン２とセンサコントローラ３１との間で実行される通信方法について説明する。以下の説明では、初めにセンサコントローラ３１及びアクティブペン２のそれぞれが行う処理の流れを説明し、その後、各アクティブペン２の機能に応じて適時に時間スロットを付与することを可能にするための送信スケジュールの具体的な内容について説明する。

図１５は、本実施の形態によるセンサコントローラ３１の処理を示すフロー図である。同図に示すように、センサコントローラ３１は、複数の時間スロットにより構成されるフレームごとに、ステップＳ２〜Ｓ７の処理を繰り返すよう構成される（ステップＳ１）。

ステップＳ２においてセンサコントローラ３１は、フレームの基準時刻となるビーコン信号ＢＳをセンサ電極群３０に供給する（ビーコン信号供給ステップ）。このときセンサコントローラ３１は、ビーコン信号ＢＳ内に、前サイクルのステップＳ４で決定した送信スケジュールを実行するために必要となる各アクティブペン２の設定情報を配置する。これにより、センサコントローラ３１が検出中の１以上のアクティブペン２のそれぞれに対し、設定情報が送信されることになる（設定ステップ）。

センサコントローラ３１は次に、アクティブペン２がビーコン信号ＢＳに対して返送した応答信号を検出し、その中から該アクティブペン２の機能情報を取得する（ステップＳ３。機能情報取得ステップ）。そして、新たに機能情報を取得したアクティブペン２を含む検出中の１以上のアクティブペン２それぞれの機能情報に基づいて、各アクティブペン２の送信スケジュールを決定する（ステップＳ４）。この決定には、各アクティブペン２について実行する検出動作の種類（位置検出、傾き・方位検出、回転角検出のいずれか１つ以上）の決定と、その結果に基づく、電極ごとの１以上の時間スロットの割り当て、及び、割り当てた時間スロット内でアクティブペン２が各電極から送信すべき信号の種類（ダウンリンク信号ＤＳ又はその逆相信号）の決定とが含まれる。前者の決定は、例えば、機能情報により周辺電極がペン軸周りの回転に対して等方的であることが示されるアクティブペン２（例えばアクティブペン２Ｂ）については、位置検出及び傾き・方位検出を実行することを決定し、機能情報により周辺電極がペン軸周りの回転に対して異方的であることが示されるアクティブペン２（例えばアクティブペン２Ｃ）については、位置検出、傾き・方位検出、及び回転角検出を実行することを決定する、というものである。また、後者の決定には、例えば、ペン先電極２１のみに１以上の時間スロットを割り当てるか、ペン先電極２１及び周辺電極のそれぞれに１以上の時間スロットを割り当てるか、の決定が含まれる（割当決定ステップ）。

次いでセンサコントローラ３１は、ステップＳ４の決定の結果に基づいて、各アクティブペン２の設定情報を生成する（ステップＳ５）。具体的には、後述する予め定義された複数の設定情報の中から１つを選択することによって、設定情報の生成を行う。センサコントローラ３１は、こうして生成した設定情報を、次回のステップＳ２で送信するビーコン信号ＢＳ内に配置するよう構成される。

続いてセンサコントローラ３１は、フレーム内に含まれる各時間スロットについて、ステップＳ７，Ｓ８の処理を行う（ステップＳ６）。具体的には、まずスロット内信号の検出動作を実施し（ステップＳ７）、その結果に基づいて、アクティブペン２の位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψを検出する（ステップＳ８）。この検出の詳細については、上述したとおりである。

図１６は、本実施の形態によるアクティブペン２の処理を示すフロー図である。同図に示すように、アクティブペン２は、まずセンサコントローラ３１が送信したビーコン信号ＢＳを受信し（ステップＳ１０）、それに対する応答信号を送信する（ステップＳ１１）。このときアクティブペン２は、当該アクティブペン２に設けられる電極の個数・形状・配置を示す機能情報を応答信号内に配置する。こうして応答信号内に配置される機能情報には、当該アクティブペン２が周辺電極を有するか否かを示す情報が含まれる。

アクティブペン２は、ステップＳ１１の実行後に再度ビーコン信号ＢＳを受信した場合（ステップＳ１２）、その中から当該アクティブペン２用の設定情報を抽出する（ステップＳ１３）。そして、抽出した設定情報により示される送信スケジュールに従って、各電極からスロット内信号の送信を行う（ステップＳ１４）。

図１７は、予め定義された複数の設定情報の例（図１５のステップＳ５において選択の対象となるもの）を示す図である。同図において、ｋは２以上の整数である。また、インデクスは設定情報の識別子であり、各時間スロット内に示す「Ｐ」「Ｔ」「Ｒ１」「Ｒ２」はそれぞれ、図５に示した位置検出、傾き・方位検出、回転角検出のステップＲ１、回転角検出のステップＲ２に対応している。以下、アクティブペン２Ｃに対して送信される設定情報を例に取り、設定情報の具体的な内容について説明する。

アクティブペン２Ｃに対して送信される設定情報は、具体的には、ペン先電極２１に割り当てる１以上の時間スロットを示す第１の時間スロットセットと、周辺電極２２ｂに割り当てる１以上の時間スロットを示す第２の時間スロットセットと、周辺電極２２ｃに割り当てる１以上の時間スロットを示す第３の時間スロットセットとを特定するとともに、アクティブペン２Ｃが各時間スロットでペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号の内容を指定する信号内容指定情報を含む情報となる。

例えば、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、第１〜第３の時間スロットセットとして時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・を特定する。この場合、特定されたすべての時間スロットが位置検出（Ｐ）のために使用されるので、これらの設定情報に含まれる信号内容指定情報は、図５から理解されるように、特定されたすべての時間スロットに関して、ペン先電極２１から送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定し、周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の逆相信号を指定する情報となる。これにより、特定された各時間スロットにおいて、アクティブペン２Ｃがペン先電極２１からスロット内信号の正相信号を送信するとともに周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからスロット内信号の逆相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、各時間スロットにおいてアクティブペン２Ｃの位置（ｘ，ｙ）を精度よく検出することが可能になる。

また、例えばインデクスｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、第１〜第３の時間スロットセットとして時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｎ＋１，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_２ｋ＋ｎ，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，・・・を特定する。そして、これらの設定情報に含まれる信号内容指定情報は、位置検出（Ｐ）のために使用される時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・に関して、ペン先電極２１から送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定するとともに、周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の逆相信号を指定し、傾き・方位検出（Ｔ）のために使用される時間スロットＳ_ｎ＋１，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，・・・に関して、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定する情報となる。これにより、時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・においては、アクティブペン２Ｃがペン先電極２１からスロット内信号の正相信号を送信するとともに周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからスロット内信号の逆相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、これらの各時間スロットにおいてアクティブペン２Ｃの位置（ｘ，ｙ）を精度よく検出することが可能になる。また、時間スロットＳ_ｎ＋１，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，・・・においては、アクティブペン２Ｃがペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからスロット内信号の正相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、これらの各時間スロットにおいてアクティブペン２Ｃの傾きθ及び方位φを検出することが可能になる。

また、例えばインデクス２ｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、第１〜第３の時間スロットセットとして時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｎ＋１，Ｓ_ｎ＋２，Ｓ_ｎ＋３，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋２}，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋３}，Ｓ_２ｋ＋ｎ，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋２}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋３}，・・・を特定する。そして、これらの設定情報に含まれる信号内容指定情報は、位置検出（Ｐ）のために使用される時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・に関して、ペン先電極２１から送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定するとともに、周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の逆相信号を指定し、傾き・方位検出（Ｔ）のために使用される時間スロットＳ_ｎ＋１，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，・・・に関して、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定し、回転角検出のステップＲ１のために使用される時間スロットＳ_ｎ＋２，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋２}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋２}，・・・に関して、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定するとともに、周辺電極２２ｃから送信すべき信号としてスロット内信号の逆相信号を指定し、回転角検出のステップＲ２のために使用される時間スロットＳ_ｎ＋３，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋３}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋３}，・・・に関して、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｃのそれぞれから送信すべき信号としてスロット内信号の正相信号を指定するとともに、周辺電極２２ｂから送信すべき信号としてスロット内信号の逆相信号を指定する情報となる。これにより、時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_ｋ＋ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・においては、アクティブペン２Ｃがペン先電極２１からスロット内信号の正相信号を送信するとともに周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからスロット内信号の逆相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、これらの各時間スロットにおいてアクティブペン２Ｃの位置（ｘ，ｙ）を精度よく検出することが可能になる。また、時間スロットＳ_ｎ＋１，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋１}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋１}，・・・においては、アクティブペン２Ｃがペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれからスロット内信号の正相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、これらの各時間スロットにおいてアクティブペン２Ｃの傾きθ及び方位φを検出することが可能になる。さらに、アクティブペン２Ｃは、時間スロットＳ_ｎ＋２，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋２}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋２}，・・・においてペン先電極２１及び周辺電極２２ｂのそれぞれからスロット内信号の正相信号を送信するとともに、周辺電極２２ｃからスロット内信号の逆相信号を送信し、その後の時間スロットＳ_ｎ＋３，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋３}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋３}，・・・においてペン先電極２１及び周辺電極２２ｃのそれぞれからスロット内信号の正相信号を送信するとともに、周辺電極２２ｂからスロット内信号の逆相信号を送信することになるので、センサコントローラ３１は、時間スロットＳ_ｎ＋３，Ｓ_{ｋ＋ｎ＋３}，Ｓ_{２ｋ＋ｎ＋３}，・・・それぞれの終了後に、アクティブペン２Ｃの回転角ψを算出することが可能になる。

ここで、アクティブペン２Ａ，２Ｂについて選択され得る設定情報について、説明する。アクティブペン２Ａは、傾き・方位の検出、及び、回転角の検出に対応しないことから、センサコントローラ３１による選択の対象となる設定情報は、図１７に示した各設定情報のうち、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）に対応する設定情報のみとすることが好適である。また、アクティブペン２Ｂは回転角の検出に対応しないことから、センサコントローラ３１による選択の対象となる設定情報は、図１７に示した各設定情報のうち、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）及びインデクスｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）に対応する設定情報のみとすることが好適である。こうすることで、アクティブペン２Ａ，２Ｂに対し、それぞれの機能情報に適合した設定情報を送信することが可能になる。

また、センサコントローラ３１は、複数のアクティブペン２を検出中である場合においては、各アクティブペン２が同一の時間スロット内で信号の送信を試みることがないよう、電極単位で重複しないように設定情報を選択することが好適である。例えば、センサコントローラ３１がアクティブペン２Ａとアクティブペン２Ｃを１本ずつ検出している場合であれば、例えば、アクティブペン２Ａに対してはインデクス０に対応する設定情報を送信し、アクティブペン２Ｃに対してはインデクス２ｋ＋１に対応する設定情報を送信することとすればよい。また、例えばセンサコントローラ３１がアクティブペン２Ｂとアクティブペン２Ｃを１本ずつ検出している場合であれば、例えば、アクティブペン２Ｂに対してはインデクスｋに対応する設定情報を送信し、アクティブペン２Ｃに対してはインデクス２ｋ＋２に対応する設定情報を送信することとすればよい。このようにすることにより、検出中の複数のアクティブペン２のそれぞれに対して、電極単位で重複しないように１以上の時間スロットを割り当て、それによって各アクティブペン２の位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψを好適に算出することが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、センサコントローラ３１に、検出中の１以上のアクティブペン２それぞれの電極数に応じて、電極単位で時間スロットを指定させることができる。したがって、各アクティブペン２の機能に応じて適時に時間スロットを付与することが可能になる。また、その結果として、アクティブペン２の電極数に応じて、その位置（ｘ，ｙ）、傾きθ、方位φ、回転角ψを算出することが可能になる。

なお、図１７の例によれば、位置の検出のみに対応するインデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報と、位置、傾き、方位の検出に対応するインデクスｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報と、位置、傾き、方位、回転角の検出に対応するインデクス２ｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報とでスロット内信号の送信レートが異なるが、これらの送信レートが一定値になるよう、設定情報の内容を定義することも可能である。

図１８は、予め定義された複数の設定情報の第１の変形例を示す図である。本変形例では、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、図１７に示したものと同一である。これらの設定情報によるアクティブペン２の送信レートは、ｋ個の時間スロットあたり１回の送信というレートになる。

一方、インデクスｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_２ｋ＋ｎ，・・・を位置検出（Ｐ）のために使用し、時間スロットＳ_ｋ＋ｎ，Ｓ_３ｋ＋ｎ，・・・を傾き・方位検出（Ｔ）のために使用するというものになる。したがって、これらの設定情報によるアクティブペン２の送信レートは、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）の場合と同様、ｋ個の時間スロットあたり１回の送信というレートになる。

また、インデクス２ｋ＋ｎ（０≦ｎ＜ｋ）の設定情報は、時間スロットＳ_ｎ，Ｓ_４ｋ＋ｎ，・・・を位置検出（Ｐ）のために使用し、時間スロットＳ_ｋ＋ｎ，Ｓ_５ｋ＋ｎ，・・・を傾き・方位検出（Ｔ）のために使用し、時間スロットＳ_２ｋ＋ｎ，Ｓ_６ｋ＋ｎ，・・・を回転角検出のステップＲ１のために使用し、時間スロットＳ_３ｋ＋ｎ，Ｓ_７ｋ＋ｎ，・・・を回転角検出のステップＲ２のために使用するというものになる。したがって、これらの設定情報によるアクティブペン２の送信レートは、インデクスｎ（０≦ｎ＜ｋ）の場合と同様、ｋ個の時間スロットあたり１回の送信というレートになる。

このように、本変形例によれば、各設定情報によるアクティブペン２の送信レートが一定になるよう、各設定情報の内容を定義することが可能になる。

また、図１７の例によれば、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出が同じ頻度で行われることになるが、これらを互いに異なる頻度で実行することとしてもよい。

図１９（ａ）は、予め定義された設定情報の第２の変形例を示す図である。紙面の都合上、同図にはインデクス２ｋの設定情報のみを図示しているが、他のインデクスの設定情報も同様である。

図１９（ａ）に示す設定情報は、時間スロットＳ_ｋ，Ｓ_ｋ＋４，Ｓ_ｋ＋８，Ｓ_ｋ＋１２，Ｓ_ｋ＋１６，Ｓ_ｋ＋２０，Ｓ_ｋ＋２４，Ｓ_ｋ＋２８，・・・を位置検出（Ｐ）のために使用し、時間スロットＳ_ｋ＋２，Ｓ_ｋ＋１０，Ｓ_ｋ＋１８，Ｓ_ｋ＋２６，・・・を傾き・方位検出（Ｔ）のために使用し、時間スロットＳ_ｋ＋６，Ｓ_ｋ＋２２，・・・を回転角検出のステップＲ１のために使用し、時間スロットＳ_ｋ＋１４，Ｓ_ｋ＋３０，・・・を回転角検出のステップＲ２のために使用するというものになる。したがって、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出それぞれの実行頻度を割合で表すと、４：２：１となる。

このように、本変形例によれば、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出が互いに異なる頻度で実行されることとなるよう、各設定情報の内容を定義することが可能になる。

なお、図１９（ａ）の例では、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出のステップＲ１、回転角検出のステップＲ２のそれぞれが一定の時間間隔で実行されることになる。具体的には、位置検出が時間スロット４個分の時間に相当する時間ＩＮＴ１ごとに実行され、傾き・方位検出が時間スロット８個分の時間に相当する時間ＩＮＴ２ごとに実行され、回転角検出のステップＲ１，Ｒ２のそれぞれが時間スロット１６個分の時間に相当する時間ＩＮＴ３ごとに実行される。したがって、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出の結果を受けてホストプロセッサ３２（図１を参照）が生成するインクデータの精度を高めることが可能になる。

図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示した第２の変形例のさらなる変形例を示す図である。この変形例では、図１９（ａ）の変形例に比べて、傾き・方位検出、回転角検出のステップＲ１、及び、回転角検出のステップＲ２のそれぞれが１つ前の時間スロットで実行される。これによっても、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出が互いに異なる頻度で実行されることとなるよう各設定情報を定義することが可能になり、また、位置検出、傾き・方位検出、回転角検出のステップＲ１、回転角検出のステップＲ２のそれぞれを一定の時間間隔で実行することが可能になる。

また、図１７では、センサコントローラ３１がアクティブペン２ごとに設定情報を決定する例を説明したが、予め１つの設定情報を決定しておき、その中に複数のアクティブペン２を当てはめていくこととしてもよい。

図２０は、予め定義された設定情報の第３の変形例を示す図である。図示したインデクスＺは、複数のアクティブペン２に対応する設定情報の例を示している。この設定情報によれば、１本目のアクティブペン２には時間スロットＳ_０，Ｓ_ｋ，Ｓ_２ｋ，・・・が割り当てられ、２本目のアクティブペン２には時間スロットＳ_１，Ｓ_ｋ＋１，Ｓ_２ｋ＋１，・・・が割り当てられ、３本目のアクティブペン２には時間スロットＳ_２，Ｓ_ｋ＋２，Ｓ_２ｋ＋２，・・・が割り当てられる。

この場合において、各アクティブペン２が各時間スロットで送信する信号の内容は、それぞれの機能情報に応じて決定されることとしてもよい。例えば図２０には、１本目のアクティブペン２がアクティブペン２Ａであり、２本目のアクティブペン２がアクティブペン２Ｂであり、３本目のアクティブペン２がアクティブペン２Ｃである例を示している。同図に示すように、アクティブペン２Ａについては、いずれの時間スロットにおいても、位置検出用の信号（すなわち、ペン先電極２１から送信されるスロット内信号の正相信号）を送信することとすればよい。また、アクティブペン２Ｂについては、位置検出用の信号（すなわち、ペン先電極２１から送信されるスロット内信号の正相信号及び周辺電極２２ａから送信されるスロット内信号の逆相信号）と、傾き・方位検出用の信号（すなわち、ペン先電極２１及び周辺電極２２ａのそれぞれから送信されるスロット内信号の正相信号）とを交互に送信することとすればよい。また、アクティブペン２Ｃについては、位置検出用の信号（すなわち、ペン先電極２１から送信されるスロット内信号の正相信号及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信されるスロット内信号の逆相信号）と、傾き・方位検出用の信号（すなわち、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂ，２２ｃのそれぞれから送信されるスロット内信号の正相信号）と、回転角検出のステップＲ１のための信号（すなわち、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｂのそれぞれから送信されるスロット内信号の正相信号及び周辺電極２２ｃから送信されるスロット内信号の逆相信号）と、回転角検出のステップＲ２のための信号（すなわち、ペン先電極２１及び周辺電極２２ｃのそれぞれから送信されるスロット内信号の正相信号及び周辺電極２２ｂから送信されるスロット内信号の逆相信号）とをこの順で繰り返し送信することとすればよい。機能情報に応じたこのような送信方法を予め定義しておけば、センサコントローラ３１は、アクティブペン２が送信した信号の内容に応じた検出動作を行えることになる。したがって、各アクティブペン２の位置検出、傾き・方位検出、回転角検出を好適に行うことが可能になる。

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、上記実施の形態では、各アクティブペン２が時間スロットの単位でダウンリンク信号ＤＳの送信を行うシステムを例に取って説明したが、本発明は、時間スロットを用いないシステムにも適用可能である。例えば、ビーコン信号ＢＳ内にアクティブペン２と該アクティブペン２が送信すべき信号の内容とのみを指定する情報を配置し、指定されたアクティブペン２が指定された内容の信号を任意のタイミングで送信するシステムにも、本発明は適用され得る。

また、上記実施の形態では、ビーコン信号ＢＳによってアクティブペン２が信号の送信を行う１以上の時間スロットを指定するシステムを例に取って説明したが、本発明は、ビーコン信号ＢＳを用いないシステムにも適用可能である。この場合、各アクティブペン２は、内蔵しているタイマ（図示せず）から与えられる所定のトリガに応じて、センサコントローラ３１との間で予め決められた順に、各電極から信号の送信を行うこととすればよい。

また、機能情報は、アクティブペン２Ｃに設けられる電極の個数・形状・配置に加えて、ペン先電極と周辺電極の位置関係を示す情報、周辺電極のペン軸に対する角度を示す情報などを含むこととしてもよい。この場合、センサコントローラ３１は、これらにも基づいて傾き、方位、回転角を算出するようにすることで、アクティブペン２の傾き、方位、回転角をより高精度に求めることが可能になる。

また、機能情報は、周辺電極に関して事前に定義された複数の電極特性プロファイルのいずれかを特定する電極特性プロファイル識別子を含むこととしてもよい。そして、センサコントローラ３１は、この電極特性プロファイル識別子に基づいて、アクティブペン２について行う検出動作の種類（位置検出、傾き・方位検出、回転角検出のいずれか１つ以上）を決定することとしてもよい。複数の電極特性プロファイルには、例えば、周辺電極がペン軸周りの回転に対して等方的であることを示す電極特性プロファイルと、周辺電極がペン軸周りの回転に対して異方的であることを示す電極特性プロファイルとが含まれることとしてもよい。また、機能情報は上記のような情報を特定することができればよく、所謂ペンＩＤあるいはペンタイプＩＤと呼ばれるような情報であってもよい。

また、上記実施の形態では、設定情報を１つのビーコン信号ＢＳに含めて送信することを前提として説明したが、複数のビーコン信号ＢＳに分割して設定情報を送信することとしてもよい。例えば、設定情報のうち上述した第１の時間スロットセットを特定する第１の部分と、設定情報のうち上述した第２の時間スロットセットを特定する第２の部分とを、互いに異なるビーコン信号ＢＳに含めて送信することとしてもよい。この場合において、第１の部分は、第１の時間スロットセットを用いて送信される信号の時間長を指定する情報を含み、第２の部分は、前記第２の時間スロットセットを用いて送信される信号の時間長を指定する情報を含むこととしてもよい。また、アクティブペン２は、第２の部分を含むビーコン信号ＢＳを受信した場合に、ペン先電極２１又は周辺電極を介して応答信号を送信することとしてもよい。

また、設定情報には、センサコントローラ３１が対応している検出動作の種類を特定する情報（例えば、周辺電極を用いる傾き検出にセンサコントローラ３１が対応しているか否かを示す情報）を含めることとしてもよい。こうすることで、アクティブペン２の側で、送信すべき信号の種類を選択することが可能になる。

また、上記実施の形態では、各アクティブペン２の各電極に時間スロットを割り当てることを説明したが、周波数を変えることにより、あるいは符号を変えることにより、同じ時間スロットに区別可能に信号を送信あるいは受信することができる場合には、周波数又は符号と時間スロットの組み合わせによって表される通信単位を割り当てることとしてもよい。この場合、異なる電極に同じ時間スロットが割り当てられる場合が発生し得ることになる。

また、上記実施の形態では、回転角の検出に対応するアクティブペン２の例として、ペン軸を含む平面により周辺電極２２ａを２つに分割することによって得られる２つの周辺電極２２ａ，２２ｂを有するアクティブペン２Ｃを説明したが、ペン軸周りの回転に対して異方的な形状を有する周辺電極を有するアクティブペン２であれば、回転角の検出を行うことが可能である。

図２１は、本発明の実施の形態の変形例によるアクティブペン２が有する周辺電極２２ｄ〜２２ｆを示す図である。本変形例によるアクティブペン２は、図示するように、アクティブペン２Ｂの周辺電極２２ａを３つに等分割することによって得られる３つの周辺電極２２ｄ〜２２ｆを有して構成される。周辺電極２２ｄ〜２２ｆもペン軸周りの回転に対して異方的な形状を有していることから、本変形例によるアクティブペン２によれば、回転角の検出を行うことが可能である。

図２１（ａ）〜（ｃ）は、本変形例によるアクティブペン２を用いて回転角の検出を行う場合に周辺電極２２ｄ〜２２ｆのそれぞれから送信する信号の一例を示している。これらの図における「＋」「−」及び括弧の意味は、図５におけるものと同じである。

周辺電極２２ｄからダウンリンク信号ＤＳの正相信号を送信し、周辺電極２２ｅ，２２ｆからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信するステップ（図２１（ａ））と、周辺電極２２ｅからダウンリンク信号ＤＳの正相信号を送信し、周辺電極２２ｄ，２２ｆからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信するステップ（図２１（ｂ））と、周辺電極２２ｆからダウンリンク信号ＤＳの正相信号を送信し、周辺電極２２ｄ，２２ｅからダウンリンク信号ＤＳの逆相信号を送信するステップ（図２１（ｃ））とを実行することにより、ＸＹ平面上に、それぞれ周辺電極２２ｄ〜２２ｆに対応する３つの位置が得られる。センサコントローラ３１は、この３つの位置により示される三角形の回転角を算出することにより、アクティブペン２の回転角ψを検出することができる。

なお、アクティブペン２Ｃについて説明したことと同じように、本変形例によるアクティブペン２についても、各周辺電極からの逆相信号の送信に代えて、何も送信しないこととしてもよい。この場合において、図２１（ａ）〜（ｃ）のそれぞれで逆相信号を送信することとした２つの周辺電極のうちの一方についてのみ、何も送信しないこととしてもよい。例えば、図２１（ａ）では周辺電極２２ｅを無信号とし、図２１（ｂ）では周辺電極２２ｄを無信号とし、図２１（ｃ）では周辺電極２２ｆを無信号としてもよい。このようにしても、上記と同様に、３つの位置を用いてアクティブペン２の回転角ψを算出することができる。

１ 位置検出システム
２，２Ａ〜２Ｃ アクティブペン
３ タブレット端末
３ａ パネル面
４ 人体
２０ 信号処理部
２１ ペン先電極
２２ａ〜２２ｃ 周辺電極
３０ センサ電極群
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
４０〜４２ 切替部
４３ 検出部
４３ａ 波形再生部
４３ｂ 相関演算器
４４ 制御部
４５ 送信部
４６ 逆相信号生成部
５１ ロジック部
５２，５３ 送信部
５４ 受信部
５５ 選択部
６１ プリアンブル供給部
６２ スイッチ
６３ 符号列保持部
６４ 拡散処理部
６５ 送信ガード部
６８ｘ，６８ｙ スイッチ
６９ｘ，６９ｙ 導体選択回路
７０ 増幅回路
７１ 検波回路
７２ アナログデジタル変換器
ＢＳ ビーコン信号
ＣＯＭ コマンド
ＤＳ ダウンリンク信号
ＥＮ 起動信号
ＦＤＳ 指検出用信号
ＰＲＥ プリアンブル
ＳＷＣ１〜ＳＷＣ３ 制御信号
Ｖｃｏｍ 共通電位
ｃｔｒｌ＿ｔ１〜ｃｔｒｌ＿ｔ４，ｃｔｒｌ＿ｒ，ｓＴＲｘ，ｓＴＲｙ，ｓｅｌＸ，ｓｅｌＹ 制御信号

Claims (21)

1. ペン先電極を有する第１のアクティブペン、または、ペン先電極及び周辺電極を有する第２のアクティブペンのいずれかと、
   センサ電極に接続された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、
   前記センサコントローラが、複数の時間スロットにより構成されるフレームの基準時刻となるビーコン信号を供給するビーコン信号供給ステップと、
   前記センサコントローラが、前記第１のアクティブペン又は前記第２のアクティブペンが前記ビーコン信号に対して返送したダウンリンク信号から、該ダウンリンク信号を送信した一方のアクティブペンが周辺電極を有するか否かを示す機能情報を取得する機能情報取得ステップと、
   前記センサコントローラが、取得した前記機能情報に基づいて、ペン先電極のみに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、ペン先電極及び周辺電極のそれぞれに１以上の前記時間スロットを割り当てるか、を決定する割当決定ステップと、
   を含む通信方法。
2. 前記割当決定ステップによりペン先電極及び周辺電極のそれぞれに１以上の前記時間スロットを割り当てることが決定された場合に、前記センサコントローラが、前記ペン先電極に割り当てる１以上の前記時間スロットを示す第１の時間スロットセットと、前記周辺電極に割り当てる１以上の前記時間スロットを示す第２の時間スロットセットとを特定する設定情報を、前記一方のアクティブペンに対して送信する設定ステップ、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記設定情報は、前記一方のアクティブペンが前記ペン先電極及び前記周辺電極のそれぞれから送信すべき信号の内容を指定する情報を含む、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記第２のアクティブペンが、前記第１の時間スロットセットにより示される１以上の前記時間スロットを用いて前記ペン先電極からダウンリンク信号を送信するステップと、
   前記第２のアクティブペンが、前記第２の時間スロットセットにより示される１以上の前記時間スロットを用いて前記周辺電極からダウンリンク信号を送信するステップと、
   をさらに含む請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記機能情報は、前記周辺電極の形状を示す情報、前記ペン先電極と前記周辺電極の位置関係を示す情報、前記周辺電極のペン軸に対する角度を示す情報、及び、前記周辺電極の個数を示す情報の中の少なくとも一部を含み、
   前記センサコントローラは、前記機能情報に基づいて、前記第２のアクティブペンの傾き又は回転角のいずれか少なくとも一方を検出する、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記機能情報は、前記周辺電極がペン軸周りの回転に対して等方的であるか異方的であるかを示す情報を含み、
   前記センサコントローラは、前記機能情報により前記周辺電極がペン軸周りの回転に対して等方的であることが示される場合に前記第２のアクティブペンの傾きを検出し、前記機能情報により前記周辺電極がペン軸周りの回転に対して異方的であることが示される場合に前記第２のアクティブペンの回転角を検出する、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記機能情報は、前記周辺電極に関して事前に定義された複数の電極特性プロファイルのいずれかを特定する電極特性プロファイル識別子を含み、
   前記センサコントローラは、前記電極特性プロファイル識別子に基づいて、前記第２のアクティブペンの傾き又は回転角のいずれか少なくとも一方を検出する、
   請求項１に記載の方法。
8. 前記設定ステップは、前記設定情報を１つの前記ビーコン信号に含めて送信する、
   請求項２に記載の方法。
9. 前記設定ステップは、予め定義された複数の前記設定情報のいずれかを特定する識別子を送信することにより、前記設定情報を送信する、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記設定情報は、前記周辺電極を用いる傾き検出に前記センサコントローラが対応しているか否かを示す情報を含む、
    請求項８に記載の方法。
11. 前記設定ステップは、前記設定情報のうち前記第１の時間スロットセットを特定する第１の部分と、前記設定情報のうち前記第２の時間スロットセットを特定する第２の部分とを、互いに異なる前記ビーコン信号に含めて送信する、
    請求項２に記載の方法。
12. 前記第１の部分は、前記第１の時間スロットセットを用いて送信される信号の時間長を指定する情報を含み、
    前記第２の部分は、前記第２の時間スロットセットを用いて送信される信号の時間長を指定する情報を含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記アクティブペンが、前記第２の部分を含む前記ビーコン信号に対する応答信号を前記ペン先電極を介して送信するステップ、
    をさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記アクティブペンが、前記第２の部分を含む前記ビーコン信号に対する応答信号を前記周辺電極を介して送信するステップ、
    をさらに含む請求項１２に記載の方法。
15. センサコントローラに接続されたセンサ電極に対して結合容量を介して信号を送信するアクティブペンであって、
    前記アクティブペンのペン軸方向の先端に設けられたペン先電極と、
    前記ペン先電極から見て前記ペン軸方向の後方に設けられた周辺電極と、
    前記ペン先電極を介してダウンリンク信号を送信すると同時に前記周辺電極から前記ダウンリンク信号の逆相信号を送信する信号処理部と、
    を含むアクティブペン。
16. 前記信号処理部は、所定のトリガに応じて、前記周辺電極からの前記逆相信号の送信を停止する、
    請求項１５に記載のアクティブペン。
17. 前記信号処理部は、所定のトリガに応じて、前記ペン先電極からの前記ダウンリンク信号の送信を開始する、
    請求項１５に記載のアクティブペン。
18. 前記周辺電極は複数の分割電極によって構成され、
    前記信号処理部は、前記複数の分割電極のそれぞれに対して個別に、前記ダウンリンク信号の送信と、前記逆相信号の送信とを切り替え可能に構成される、
    請求項１５に記載のアクティブペン。
19. 前記信号処理部は、前記周辺電極が前記複数の分割電極を有することを所定の通信方法により前記センサコントローラに対して通知する、
    請求項１８に記載のアクティブペン。
20. 前記所定のトリガは、前記アクティブペンに内蔵されるタイマにより与えられる、
    請求項１６又は１７に記載のアクティブペン。
21. 前記所定のトリガは、前記センサコントローラが送信したビーコン信号により与えられる、
    請求項１６又は１７に記載のアクティブペン。

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