特許 7621111 アクティブスタイラス、電子機器、及びワイヤレス給電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】アクティブスタイラス、電子機器、及びワイヤレス給電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/80 20160101AFI20250117BHJP

   G06F 3/03 20060101ALI20250117BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20250117BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20250117BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H02J50/80

G06F3/03 400

G06F3/041 570

H02J50/10

H02J50/90

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020213712

(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公開番号】P2022099740

(43)【公開日】2022-07-05

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000139403

【氏名又は名称】株式会社ワコム

(74)【代理人】

【識別番号】110004277

【氏名又は名称】弁理士法人そらおと

(74)【代理人】

【識別番号】100130982

【弁理士】

【氏名又は名称】黒瀬 泰之

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直樹

(72)【発明者】

【氏名】宮本 雅之

(72)【発明者】

【氏名】久野 晴彦

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２２１３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２７０８９７８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２４９７７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４３２０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６０５８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３／０３－３／０４７

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

Ｈ０２Ｊ５０／００－５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子機器との間で信号の送受信を行うアクティブスタイラスであって、
前記電子機器が送信したアップリンク信号を受信する受信部と、
前記電子機器に対してダウンリンク信号を送信する送信部と、
前記電子機器からワイヤレスで供給される電力を受電する受電部と、
集積回路と、を含み、
前記集積回路は、
前記受電部に対して前記電力が供給されていない場合には、前記受信部が前記アップリンク信号を受信したことに応じて前記送信部に前記ダウンリンク信号を送信させ、
前記受電部に対する前記電力の供給が開始されたことに応じて、前記送信部による前記ダウンリンク信号の送信を停止する、
アクティブスタイラス。

【請求項2】

前記集積回路は、前記アクティブスタイラスと前記電子機器とが磁力によって接着したことを検出した場合に、前記受電部に対する前記電力の供給が開始されたことを検出する、
請求項１に記載のアクティブスタイラス。

【請求項3】

前記集積回路は、前記受電部内における電圧の上昇を検出することによって、前記受電部に対する前記電力の供給が開始されたことを検出する、
請求項１に記載のアクティブスタイラス。

【請求項4】

前記集積回路は、前記電子機器から前記電力の供給開始を示す信号を受信した場合に、前記受電部に対する前記電力の供給が開始されたことを検出する、
請求項１に記載のアクティブスタイラス。

【請求項5】

前記集積回路は、前記受信部による前記アップリンク信号の受信を停止することにより、前記送信部による前記ダウンリンク信号の送信を停止する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクティブスタイラス。

【請求項6】

前記集積回路は、前記アップリンク信号の受信及び前記ダウンリンク信号の送信を行わないスリープモードにエントリすることにより、前記ダウンリンク信号の送信を停止する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクティブスタイラス。

【請求項7】

アクティブスタイラスの位置を導出する電子機器であって、
前記アクティブスタイラスに対してワイヤレス給電を行う送電部と、
センサパネルを用いてタッチ面上における前記アクティブスタイラスの位置を導出するセンサコントローラと、を含み、
前記センサコントローラは、
前記センサパネルを介してアップリンク信号を送信し、
前記アップリンク信号の受信に応じて前記アクティブスタイラスが送信するダウンリンク信号を前記センサパネルを介して検出し、
前記送電部が前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電を行う状態になったことに応じて、前記アクティブスタイラスへの前記アップリンク信号の送信を停止する、
電子機器。

【請求項8】

前記センサコントローラは、前記アクティブスタイラスと前記電子機器とが磁力によって接着したことを検出した場合に、前記送電部が前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出する、
請求項７に記載の電子機器。

【請求項9】

前記センサコントローラは、前記送電部による前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電の開始を検出することによって、前記送電部が前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出する、
請求項７に記載の電子機器。

【請求項10】

前記センサコントローラは、前記送電部と前記アクティブスタイラスとの間の通信を検出することによって、前記送電部が前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出する、
請求項７に記載の電子機器。

【請求項11】

前記送電部は、前記センサパネルを介さない通信によって前記アクティブスタイラスと通信可能に構成され、
前記センサコントローラは、前記送電部が第１のアクティブスタイラスと通信しており、かつ、前記第１のアクティブスタイラスと異なる第２のアクティブスタイラスを前記センサパネルを介して検出している場合、前記第２のアクティブスタイラスへの前記アップリンク信号の送信を継続する一方、前記第１のアクティブスタイラスへの前記アップリンク信号の送信を行わない、
請求項７に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアクティブスタイラス、電子機器、及びワイヤレス給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

タブレット端末等の電子機器に対してペン入力を行うためのスタイラスにはバッテリを内蔵するものがあるが、近年、この種のバッテリの充電を電子機器からのワイヤレス給電により実現する技術が注目されている。特許文献１，２には、この種の技術の例が開示されている。

【0003】

また、電子機器との間で双方向に信号の送受信を行うアクティブスタイラスが知られている。特許文献３，４には、アクティブスタイラスの例が記載されている。以下では、電子機器からアクティブスタイラスに送信される信号を「アップリンク信号」と称し、アクティブスタイラスから電子機器に送信される信号を「ダウンリンク信号」と称する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第１０６２７９２３号明細書

【文献】米国特許第１０７３９８７１号明細書

【文献】国際公開第２０１６／１３９８６１号公報

【文献】国際公開第２０１７／０２９８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電子機器からのワイヤレス給電によりアクティブスタイラスの内蔵バッテリを充電するためには、アクティブスタイラスを電子機器の近傍に配置する必要がある。そうすると、アクティブスタイラスを使用していないにも関わらず、アクティブスタイラスがアップリンク信号を受信し、アクティブスタイラスと電子機器の間でペアリングが確立されてしまう事態が発生し得る。ペアリング中状態にあるアクティブスタイラス及びタブレット端末はアップリンク信号とダウンリンク信号の送受信を継続的に実行するため、無駄に電力が消費されてしまうことになり、改善が必要とされていた。

【0006】

したがって、本発明の目的の一つは、電子機器からのワイヤレス給電によりアクティブスタイラスの内蔵バッテリを充電している場合における電力の消費を抑制できるアクティブスタイラス、電子機器、及びワイヤレス給電システムを提供することにある。

【0007】

また、特許文献１には、電子機器に設けられる送電部の両側に磁石を配置するとともに、スタイラスに設けられる受電部の両側にも磁石を配置し、これらを吸着させることによりワイヤレス給電中のスタイラスを電子機器に固定することが記載されている。しかしながら、従来の電子機器及びスタイラスにおいては、これらの磁石は磁化方向がペン軸方向と並行になるように（つまり、Ｎ極とＳ極がペン軸方向に沿って並ぶ向きに）配置されており、そうすると、電子機器に固定するときのスタイラスの向きが一方向に限定されてしまうので、改善が必要とされていた。

【0008】

したがって、本発明の目的の一つは、電子機器に固定するときのアクティブスタイラスの向きの自由度が高いアクティブスタイラス、電子機器、及びワイヤレス給電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の側面によるアクティブスタイラスは、電子機器との間で信号の送受信を行うアクティブスタライスであって、前記電子機器が送信したアップリンク信号を受信する受信部と、前記電子機器に対してダウンリンク信号を送信する送信部と、前記電子機器からワイヤレスで供給される電力を受電する受電部と、集積回路と、を含み、前記集積回路は、前記受電部に対して前記電力が供給されていない場合には、前記受信部が前記アップリンク信号を受信したことに応じて前記送信部に前記ダウンリンク信号を送信させ、前記受電部に対する前記電力の供給が開始されたことに応じて、前記送信部による前記ダウンリンク信号の送信を停止する、アクティブスタイラスである。

【0010】

本発明の第１の側面による電子機器は、アクティブスタイラスの位置を導出する電子機器であって、前記アクティブスタイラスに対してワイヤレス給電を行う送電部と、センサパネルを用いてタッチ面上における前記アクティブスタイラスの位置を導出するセンサコントローラと、を含み、前記センサコントローラは、前記センサパネルを介してアップリンク信号を送信し、前記アップリンク信号の受信に応じて前記アクティブスタイラスが送信するダウンリンク信号を前記センサパネルを介して検出し、前記送電部が前記アクティブスタイラスへのワイヤレス給電を行う状態になったことに応じて、前記アクティブスタイラスへの前記アップリンク信号の送信を停止する、電子機器である。

【0011】

本発明の第２の側面によるワイヤレス給電システムは、アクティブスタイラス、及び、前記アクティブスタイラスの位置を導出する電子機器を含むワイヤレス給電システムであって、前記アクティブスタイラスの側面には、前記側面に近い側から第１の磁極と第２の磁極とが前記アクティブスタイラスの半径方向に並ぶように配置された第１の磁石と、前記電子機器からワイヤレスで供給される電力を受電する受電部と、磁石に吸着する磁性体と、がペン軸方向に沿ってこの順で配置され、前記電子機器の表面には、前記表面に近い側から前記第２の磁極と前記第１の磁極とが奥行き方向に並ぶように配置された第２の磁石と、前記アクティブスタイラスに対してワイヤレス給電を行う送電部と、前記表面に近い側から前記第２の磁極と前記第１の磁極とが奥行き方向に並ぶように配置された第３の磁石と、がこの順で配置される、ワイヤレス給電システムである。

【0012】

本発明の第２の側面によるアクティブスタイラスは、電子機器との間で信号の送受信を行うことによりタッチ面内の位置を指示するアクティブスタライスであって、第１の磁極及び第２の磁極を有する第１の磁石と、前記電子機器からワイヤレスで供給される電力を受電する受電部と、磁石に吸着する磁性体と、を含み、前記第１の磁石、前記受電部、前記磁性体は、ペン軸方向に沿ってこの順で前記アクティブスタライスの側面内に配置され、前記第１の磁石は、前記第１の磁極及び前記第２の磁極が前記アクティブスタライスの半径方向に並ぶように配置される、アクティブスタイラスである。

【0013】

本発明の第２の側面による電子機器は、アクティブスタイラスの位置を導出する電子機器であって、第１の磁極及び第２の磁極を有する第１の磁石と、前記アクティブスタイラスに対してワイヤレス給電を行う送電部と、第１の磁極及び第２の磁極を有する第２の磁石と、を含み、前記第１の磁石、前記受電部、前記第２の磁石は、この順で前記電子機器の表面内に並置され、前記第１の磁石及び前記第２の磁石はそれぞれ、前記第１の磁極及び前記第２の磁極が前記電子機器の奥行き方向に並ぶように配置される、電子機器である。

【発明の効果】

【0014】

本発明の第１の側面によれば、電子機器からアクティブスタイラスへのワイヤレス給電が開始されたことに応じて、アクティブスタイラスによるダウンリンク信号の送信、或いは、センサコントローラから当該アクティブスタイラスへのアップリンク信号の送信が停止されるので、電子機器からのワイヤレス給電によりアクティブスタイラスの内蔵バッテリを充電している場合における電力の消費を抑制することが可能になる。

【0015】

本発明の第２の側面によれば、アクティブスタイラスを、第１の磁石と第２の磁石とが吸着し、磁性体と第３の磁石とが吸着する向きで電子機器に固定することもできるし、第１の磁石と第３の磁石とが吸着し、磁性体と第２の磁石とが吸着する向きで電子機器に固定することもできる。したがって、電子機器に固定するときのアクティブスタイラスの向きの自由度が高いワイヤレス給電システムを得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態によるワイヤレス給電システム１のシステム構成を示す図である。

【図2】集積回路２０の動作モードを示す図である。

【図3】集積回路２０の処理フローを示すフロー図である。

【図4】集積回路２０の処理フローを示すフロー図である。

【図5】センサコントローラ１２が保持している個々のアクティブスタイラス３の状態を示す図である。

【図6】センサコントローラ１２の処理フローを示すフロー図である。

【図7】本発明の実施の形態の変形例によるワイヤレス給電システム１のシステム構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

図１は、本発明の実施の形態によるワイヤレス給電システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、ワイヤレス給電システム１は、電子機器２と、アクティブスタイラス３とを含んで構成される。

【0019】

電子機器２は、タッチ面１ａ内におけるアクティブスタイラス３の位置を導出する位置検出装置であり、例えば、表示面をタッチ面１ａとして用いるタブレット端末やパーソナルコンピュータによって構成される。ただし、表示面をタッチ面１ａとして用いないデジタイザなどを電子機器２として用いることとしてもよい。以下では、電子機器２はタブレット端末であるとして説明を続ける。

【0020】

図１に示すように、電子機器２は、ホストプロセッサ１０、センサパネル／ディスプレイ１１、センサコントローラ１２、送電部１３、磁石１４，１５、磁気センサ１６，１７を有して構成される。

【0021】

ホストプロセッサ１０は電子機器２の中央処理装置であり、図示しないメモリからプログラムを読み出して実行する機能を有している。ホストプロセッサ１０により実行されるプログラムには、電子機器２のオペレーティングシステム、描画アプリケーションを含む各種のアプリケーションなどが含まれる。

【0022】

センサパネル／ディスプレイ１１は、タッチ面１ａ内に配置された複数のセンサ電極と、複数の画素を含むディスプレイとを有する装置である。タッチ面１ａは、ディスプレイの表示面を兼ねている。複数のセンサ電極は、センサコントローラ１２とアクティブスタイラス３とが通信を行うための導電体であり、タッチ面１ａの全体に配置される。ディスプレイ内の複数の画素は、両端に印加される電圧の大きさを変えることによって、明度を制御可能に構成される。ホストプロセッサ１０は、複数の画素それぞれの明度を個別に制御することにより、タッチ面１ａ（表示面）上に各種の映像を表示する。複数のセンサ電極をディスプレイ内の電極の一部（例えば、液晶ディスプレイの共通電極）としても用いることとしてもよく、その場合の電子機器２は「インセル型」と呼ばれる。

【0023】

センサコントローラ１２は、センサパネル／ディスプレイ１１内の複数のセンサ電極を介してアクティブスタイラス３と双方向に通信を行うことにより、タッチ面１ａ内におけるアクティブスタイラス３の位置の導出と、アクティブスタイラス３が送信したデータの受信とを行う集積回路である。センサコントローラ１２とアクティブスタイラス３の間の通信は、例えばアクティブ静電方式又は電磁誘導方式によって行われる。

【0024】

センサコントローラ１２がアクティブスタイラス３に対して送信するアップリンク信号は、アクティブスタイラス３に対してアップリンク信号とダウンリンク信号の送受信スケジュールを通知するとともに、アクティブスタイラス３に対するコマンドを送信する役割を有する。アクティブスタイラス３は、受信したアップリンク信号の受信タイミングに基づいてアップリンク信号とダウンリンク信号の送受信スケジュールを取得するとともに、受信したアップリンク信号に含まれるコマンドに基づいてダウンリンク信号を生成する処理を行う。

【0025】

ダウンリンク信号は、センサコントローラ１２がアクティブスタイラス３の位置を導出するために用いられる位置信号と、コマンドによって要求されたデータによって変調されてなるデータ信号とを含む信号である。センサコントローラ１２は、センサパネル／ディスプレイ１１内の複数のセンサ電極のそれぞれで位置信号の受信を試み、各センサ電極での位置信号の受信強度に基づいて、タッチ面１ａ内におけるアクティブスタイラス３の位置を導出する。また、センサコントローラ１２は、センサパネル／ディスプレイ１１内の複数のセンサ電極のいずれか１つを用いてデータ信号を受信することにより、アクティブスタイラス３が送信したデータを取得する。こうして取得されるデータには、アクティブスタイラス３に予め割り当てられているペンＩＤ、アクティブスタイラス３のペン先に印加される圧力を示す筆圧値、アクティブスタイラス３の表面に設けられたスイッチのオンオフ状態を示すスイッチ情報などが含まれる。センサコントローラ１２は、導出した位置及び受信したデータを逐次ホストプロセッサ１０に供給する。ホストプロセッサ１０は、こうして供給された位置及びデータに基づいてストロークデータを生成及びレンダリングしてセンサパネル／ディスプレイ１１に表示するとともに、生成したストロークデータを含むデジタルインクを生成する処理を行う。

【0026】

送電部１３は、アクティブスタイラス３に対してワイヤレス給電を行う機能部である。図示していないが、送電部１３が動作するために必要な電力は、電子機器２の動作電源である電池又は商用電源から供給される。

【0027】

典型的な例では、送電部１３によるワイヤレス給電は、ワイヤレス充電の国際標準規格である「Ｑｉ」に従って実行される。この場合、送電部１３は送電コイルを内蔵し、この送電コイルに交流電流を流すことによって後述する受電部２４内の受電コイルと磁界結合し、それによって電力を送信するよう構成される。また、送電部１３は、受電部２４との間で双方向に通信可能に構成される。具体的には、送電部１３から受電部２４への信号送信は送電部１３の動作周波数の変調（周波数偏移変調）によって行われ、受電部２４から送電部１３への信号送信は受電部２４の反射インピーダンスの変調（振幅偏移変調）によって行われる。送電部１３は、この通信によって受電部２４の存在を検出している場合にワイヤレス給電を行い、受電部２４から給電終了を示す信号を受信したことに応じてワイヤレス給電を終了するよう構成される。

【0028】

磁石１４，１５はそれぞれ、第１の磁極及び第２の磁極を有する永久磁石である。第１及び第２の磁極の一方はＳ極であり、他方はＮ極である。図１に示すように、磁石１４，１５はそれぞれ、第１の磁極及び第２の磁極が電子機器３の奥行き方向に並ぶように配置される。なお、図１では、磁石１４，１５ともにＳ極が表面寄りに配置される例を示しているが、磁石１４，１５で揃っていればよく、磁石１４，１５ともにＮ極が表面寄りに配置されることとしてもよい。磁石１４、送電部１３、磁石１５は、この順で電子機器２の表面内に並置される。つまり送電部１３は、磁石１４，１５に挟まれている。

【0029】

磁気センサ１６，１７はそれぞれ磁界を検出するセンサであり、例えばホール素子によって構成される。磁気センサ１６は磁石１４の近傍に、磁気センサ１７は磁石１５の近傍に、それぞれ配置される。電子機器２において磁気センサ１６，１７は、後述する磁石２６から発生する磁界を検出する役割を果たす。

【0030】

アクティブスタイラス３は、集積回路２０、ペン先電極２１、受信部２２、送信部２３、受電部２４、電池２５、磁石２６、磁性体２７、磁気センサ２８を有して構成される。

【0031】

集積回路２０は、ペン先電極２１を介してセンサコントローラ１２と双方向に通信を行うことにより、センサコントローラ１２が送信するアップリンク信号を受信するとともに、センサコントローラ１２に対してダウンリンク信号を送信するように構成される。アップリンク信号及びダウンリンク信号の内容及び役割は上述したとおりである。

【0032】

ペン先電極２１は、アクティブスタイラス３のペン先に配置される導電体である。受信部２２は、集積回路２０とペン先電極２１の間に接続される受信回路であり、ペン先電極２１に到来したアップリンク信号を受信し、集積回路２０に供給する役割を果たす。送信部２３は、集積回路２０とペン先電極２１の間に接続される送信回路であり、集積回路２０が生成したダウンリンク信号をペン先電極２１に供給することにより、ペン先電極２１からダウンリンク信号を送信する役割を果たす。

【0033】

受電部２４は、電子機器２の送電部１３からワイヤレスで供給される電力を受電する機能部である。ワイヤレス給電の具体的な方法、及び、受電部２４と電子機器２内の送電部１３とが双方向に通信可能である点については、上述したとおりである。受電部２４は、受電した電力を電池２５に供給し、それによって電池２５を充電する役割を果たす。電池２５は電子機器２の内蔵バッテリであり、集積回路２０の動作電源として機能する。

【0034】

磁石２６は、上述した磁石１４，１５と同様に、第１の磁極及び第２の磁極を有する永久磁石である。図１に示すように、磁石２６は、第１の磁極及び第２の磁極がアクティブスタイラス３の半径方向に並ぶように配置される。なお、第１の磁極と第２の磁極のいずれを表面寄りの位置に配置するかは、電子機器２内における磁石１４，１５の配置によって決定される。すなわち、磁石２６における第１の磁極及び第２の磁極の配置は、電子機器２内において表面寄りに配置される磁石１４，１５の磁極と異なる磁極が表面寄りに配置されることとなるように決定される。

【0035】

磁性体２７は磁石に吸着する物質であり、典型的には、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性体によって構成される。図１に示すように、磁石２６、受電部２４、磁性体２７は、ペン軸方向に沿ってこの順で、アクティブスタイラス３の側面内に並置される。つまり、受電部２４は、磁石２６と磁性体２７とによって挟まれている。なお、図１ではペン先側に磁性体２７を配置しているが、磁石２６をペン先側に配置することとしてもよい。

【0036】

磁気センサ２８は磁界を検出するセンサであり、例えばホール素子によって構成される。磁気センサ２８は、磁性体２７又は磁石２６の近傍に配置される。アクティブスタイラス３において磁気センサ２８は、電子機器２の磁石１４又は磁石１５から発生する磁界を検出する役割を果たす。

【0037】

以上、ワイヤレス給電システム１の基本的な構成について説明した。次に、集積回路２０及びセンサコントローラ１２それぞれの動作について、図２～図６を参照しながら詳しく説明する。

【0038】

図２は、集積回路２０の動作モードを示す図である。同図に示すように、集積回路２０はスリープモードＭ１、ディスカバリモードＭ２、通信モードＭ３のいずれかで動作するよう構成される。

【0039】

電池２５からの電力供給が開始された直後における集積回路２０の動作モードは、ディスカバリモードＭ２である。ディスカバリモードＭ２にエントリしている集積回路２０は、受信部２２によるアップリンク信号の受信を監視するとともに、受電部２４に対する電力供給の開始を監視する。その結果、アップリンク信号の受信されない状態が所定時間にわたり継続した場合、及び、受電部２４に対する電力供給が開始された場合、集積回路２０はスリープモードＭ１に遷移する。一方、受電部２４に対する電力供給が開始されることなくアップリンク信号が受信された場合、集積回路２０はセンサコントローラ１２との間で所定のペアリング処理を実行し、その結果としてペアリングが確立した場合に、通信モードＭ３に遷移する。

【0040】

スリープモードＭ１にエントリしている集積回路２０は、アップリンク信号の受信及びダウンリンク信号の送信を行わず、受電部２４に対する電力供給の状態及び所定時間の経過の監視を行う。受電部２４に対する電力供給が継続している間、集積回路２０はスリープモードＭ１での動作を継続する。一方、受電部２４に対する電力供給が終了した場合、又は、電力供給のないままスリープモードＭ１にエントリしてから所定時間が経過した場合、集積回路２０はディスカバリモードＭ２に遷移する。

【0041】

通信モードＭ３にエントリしている集積回路２０は、受信部２２によるアップリンク信号の受信を監視するとともに、受電部２４に対する電力供給の開始を監視する。アップリンク信号が受信された場合、集積回路２０は、受信したアップリンク信号に基づいてダウンリン信号を生成し、受信したアップリンク信号により示されるタイミングで、生成したダウンリン信号の送信を行う。一方、集積回路２０は、受信されるはずのタイミングでアップリンク信号が受信されない状態が所定回数にわたり続いた場合、ペアリングを解除してディスカバリモードＭ２に遷移する。また、集積回路２０は、受電部２４に対する電力供給が開始された場合、ペアリングを解除してスリープモードＭ１に遷移する。

【0042】

図３及び図４は、集積回路２０の処理フローを示すフロー図である。以下、これらの図を参照しながら、集積回路２０の動作について、より詳しく説明する。

【0043】

処理を開始した集積回路２０は、まず初めにディスカバリモードＭ２にエントリする（ステップＳ１）。そして、受電部２４に対する電力供給の有無を判定し（ステップＳ２）、電力供給があると判定した場合、スリープモードＭ１にエントリする（ステップＳ６）。

【0044】

ここで、ステップＳ２の判定において集積回路２０は、例えば磁気センサ２８が電子機器２の磁石１４又は磁石１５から発生する磁界を検出したことに応じてアクティブスタライス３と電子機器２とが磁力によって接着したことを検出し、その場合に、受電部２４に対する電力の供給が開始されたことを検出すればよい。また、集積回路２０は、受電部２４内における電圧の上昇を検出することによって、受電部２４に対する前記電力の供給が開始されたことを検出してもよいし、電子機器２から電力の供給開始を示す信号を受信した場合に、受電部２４に対する電力の供給が開始されたことを検出してもよい。なお、電力の供給開始を示す信号は、上述した送電部１３と受電部２４の間の通信によって送信されることとしてもよいし、センサコントローラ１２からのアップリンク信号の一部として送信され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って送信されることとしてもよい。

【0045】

ステップＳ２で電力供給がないと判定した場合、集積回路２０は、アップリンク信号の受信動作を行うよう受信部２２を制御する（ステップＳ３）。その結果としてアップリンク信号が受信された場合、集積回路２０は、図４のステップＳ１１に処理を移す（ステップＳ４）。一方、所定時間が経過してもアップリンク信号が受信されなかった場合、集積回路２０はスリープモードＭ１にエントリする（ステップＳ５，Ｓ６）。

【0046】

スリープモードＭ１にエントリした集積回路２０は、受信部２２によるアップリンク信号の受信を停止し（ステップＳ７）、それによって送信部２３によるダウンリンク信号の送信も停止する。後述するステップＳ１４において既に送受信スケジュールを取得している場合、ステップＳ７の停止は、取得済みの送受信スケジュールを無効にすることによって実行され得る。

【0047】

次に集積回路２０は、ステップＳ２と同様にして受電部２４に対する電力供給の有無を判定する（ステップＳ８）。その結果、電力供給があると判定した集積回路２０は、ステップＳ８の判定処理を繰り返す。一方、電力供給がないと判定した場合、集積回路２０は、受電部２４に対する電力の供給が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。その結果、終了したと判定した場合、集積回路２０は、ステップＳ１に戻ってディスカバリモードＭ２にエントリする。なお、ステップＳ９の判定は電力供給が終了したか否かの判定であるので、そもそも受電部２４に対する電力の供給が開始していない場合には、否定判定となる。

【0048】

ステップＳ９で否定的な判定結果を得た集積回路２０は、スリープモードＭ１にエントリしてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０）。その結果、経過していないと判定した場合にはステップＳ８に戻って処理を繰り返し、経過したと判定した場合には、ステップＳ１に戻ってディスカバリモードＭ２にエントリする。

【0049】

図４に移り、処理をステップＳ１１に進めた集積回路２０は、現在のモードがディスカバリモードＭ２と通信モードＭ３のいずれであるかを判定する（ステップＳ１１）。その結果、ディスカバリモードＭ２であると判定した場合、集積回路２０はさらに、センサコントローラ１２とのペアリングが確立したか否かを判定する（ステップＳ１２）。その結果、確立したと判定した場合、通信モードＭ３にエントリする（ステップＳ１３）。ステップＳ１１で通信モードＭ３であると判定した場合、ステップＳ１２でペアリングが確立していないと判定した場合、及び、ステップＳ１３で通信モードＭ３にエントリした場合、集積回路２０は、ステップＳ１４に移って処理を続ける。

【0050】

ステップＳ１４において集積回路２０は、図３のステップＳ３又は後述するステップＳ１９で受信したアップリンク信号に応じた動作を実行する（ステップＳ１４）。この動作には、上述した送受信スケジュールの取得とダウンリンク信号の生成とが含まれる。

【0051】

次に集積回路２０は、ステップＳ２と同様にして受電部２４に対する電力供給の有無を判定する（ステップＳ１５）。その結果、電力供給があると判定した場合、集積回路２０は、図３のステップＳ６に移ってスリープモードＭ１にエントリする。これにより、アップリンク信号の受信及びダウンリンク信号の送信が停止され、センサコントローラ１２とのペアリングも解除されることになる。

【0052】

一方、ステップＳ１５において電力供給がないと判定した場合、集積回路２０は、ステップＳ１４で取得した送受信スケジュールに従い、ダウンリンク信号の送信タイミングが到来したか否か（ステップＳ１６）、及び、アップリンク信号の受信タイミングが到来したか否か（ステップＳ１７）を判定する。集積回路２０は、以上のステップＳ１５～Ｓ１７の処理をアップリンク信号を受信するまで、或いは、所定回数にわたりアップリンク信号の未受信状態が継続するまで繰り返す。

【0053】

ステップＳ１６でダウンリンク信号の送信タイミングが到来したと判定した場合、集積回路２０は、ステップＳ１４で生成したダウンリンク信号を送信部２３に送信させる（ステップＳ１８）。また、ステップＳ１７でアップリンク信号の受信タイミングが到来したと判定した場合、集積回路２０は、アップリンク信号の受信動作を行うよう受信部２２を制御する（ステップＳ１９）。その結果としてアップリンク信号が受信された場合、集積回路２０は、ステップＳ１１に処理を移す（ステップＳ２０）。一方、アップリンク信号が受信されなかった場合の集積回路２０は、アップリンク信号の連続未受信回数が所定回数に到達したか否かを判定する（ステップＳ２１）。

【0054】

ステップＳ２１において所定回数に到達したと判定した集積回路２０は、センサコントローラ１２とのペアリングを解除し、図３のステップＳ１に処理を移してディスカバリモードＭ２にエントリする。一方、ステップＳ２１において所定回数に到達していないと判定した場合の集積回路２０は、ステップＳ１５に戻って処理を繰り返す。

【0055】

次に、図５は、センサコントローラ１２が保持している個々のアクティブスタイラス３の状態を示す図である。同図に示すように、センサコントローラ１２は、アクティブスタイラス３ごとに、アップリンク信号送信停止状態Ｍ１１、未検出状態Ｍ１２、ペアリング中状態Ｍ１３、通信状態Ｍ１４のいずれかを保持するよう構成される。このうち未検出状態Ｍ１２は、センサコントローラ１２が当該アクティブスタイラス３の情報を保持していない状態である。その他の状態については、センサコントローラ１２は、アクティブスタイラス３の状態を示す状態情報を保持することによって、その状態を保持するよう構成される。

【0056】

あるアクティブスタイラス３についてセンサコントローラ１２が最初に保持している状態は、未検出状態Ｍ１２である。センサコントローラ１２は、未検出状態Ｍ１２にあるアクティブスタイラス３からダウンリンク信号を新規に受信した場合、そのアクティブスタイラス３の状態情報をペアリング中状態Ｍ１３に書き換える。

【0057】

センサコントローラ１２は、ペアリング中状態Ｍ１３にあるアクティブスタイラス３との間で、所定のペアリング動作を行う。その結果としてペアリングが確立した場合、センサコントローラ１２は、そのアクティブスタイラス３の状態情報を通信状態Ｍ１４に書き換える。これによりセンサコントローラ１２は、そのアクティブスタイラス３に関して、位置の導出とデータの受信とを行えるようになる。通信状態Ｍ１４にあるアクティブスタイラス３からダウンリンク信号が受信されなくなった場合、センサコントローラ１２は、そのアクティブスタイラス３について保持している状態情報を削除する。これにより、そのアクティブスタイラス３の状態が未検出状態Ｍ１２に戻ることになる。

【0058】

また、センサコントローラ１２は、送電部１３からアクティブスタイラス３への電力供給の状態を監視する。その結果、あるアクティブスタイラス３に対して送電部１３がワイヤレス給電を行っていることを検出した場合、給電先のアクティブスタイラス３のペンＩＤを取得し、そのアクティブスタイラス３とペアリング中であればペアリングを解除したうえで、そのアクティブスタイラス３の状態情報をアップリンク信号送信停止状態Ｍ１１に書き換える。

【0059】

センサコントローラ１２は、アップリンク信号送信停止状態Ｍ１１を保持しているアクティブスタイラス３に対してはアップリンク信号の送信を行わず、送電部１３からの電力供給の状態を引き続き監視する。この監視の結果として送電部１３から当該アクティブスタイラス３へのワイヤレス給電の終了を検出した場合、センサコントローラ１２は、そのアクティブスタイラス３について保持している状態情報を削除する。これにより、そのアクティブスタイラス３の状態が未検出状態Ｍ１２に戻ることになる。

【0060】

ここで、センサコントローラ１２は、フレームの単位でアップリンク信号の送信とダウンリンク信号の受信とを行うよう構成される。具体的には、フレームを複数のタイムスロットに分割し、フレームの先頭のタイムスロットでアップリンク信号を送信する。フレームの先頭から２番目のタイムスロットは、未検出状態Ｍ１２にあるアクティブスタイラス３からのダウンリンク信号を受信するために予約されている。図２に示したディスカバリモードＭ２にエントリ中のアクティブスタイラス３は、図３のステップＳ４にて未ペアリングのセンサコントローラ１２から最初にアップリンク信号を受信した場合、ステップＳ１８において、この２番目のタイムスロットを使用してダウンリンク信号の送信を行う。３番目以降のタイムスロットは、ペアリング中状態Ｍ１３又は通信状態Ｍ１４となっているアクティブスタイラス３に割り当てられる。

【0061】

図６は、センサコントローラ１２の処理フローを示すフロー図である。以下、この図６を参照しながら、センサコントローラ１２の動作について、より詳しく説明する。

【0062】

センサコントローラ１２はまず、ダウンリンク信号を新規に受信したアクティブスタイラス３が存在するか否かを判定する（ステップＳ３０）。このステップＳ３３の判定結果は、上述した２番目のタイムスロットでダウンリンク信号が受信された場合に、肯定判定となる。ステップＳ３０で肯定的な判定結果を得たセンサコントローラ１２は、そのダウンリンク信号を送信したアクティブスタイラス３の状態情報をペアリング中状態Ｍ１３に書き換える（ステップＳ３１）。この後のセンサコントローラ１２は、アップリンク信号及びダウンリンク信号を用いて、ペアリング中状態Ｍ１３にあるアクティブスタイラス３との間にペアリングを確立するための処理を行うことになる。

【0063】

次にセンサコントローラ１２は、状態情報を保持している各アクティブスタイラス３について、ステップＳ３３～Ｓ３６の処理を行う（ステップＳ３２）。具体的に説明すると、センサコントローラ１２はまず、注目アクティブスタイラス３との間でペアリングが確立したか否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定は、例えばセンサコントローラ１２がアクティブスタイラス３からペンＩＤを受信した場合に肯定判定となる。ペアリングが新たに確立したと判定したセンサコントローラ１２は、注目アクティブスタイラス３の情報情報を通信状態Ｍ１４に書き換える（ステップＳ３５）。これにより、センサコントローラ１２は、注目アクティブスタイラス３に関して、位置の導出とデータの受信とを行えるようになる。

【0064】

ステップＳ３３においてペアリングが新たに確立してはいないと判定した場合、及び、ステップＳ３５の処理が終了した場合、センサコントローラ１２は、注目アクティブスタイラス３からのダウンリンク信号が未受信となっているか否かを判定する（ステップＳ３４）。この判定は、後述するステップＳ４３において、注目アクティブスタイラス３からのダウンリンク信号が受信されるはずのタイムスロットでダウンリンク信号が受信されなかった場合に、肯定判定となる。ダウンリンク信号が未受信になっていると判定したセンサコントローラ１２は、注目アクティブスタイラス３について保持している状態情報を削除する（ステップＳ３６）。これにより、注目アクティブスタイラス３の状態は未検出状態Ｍ１２となる。

【0065】

ステップＳ３４でダウンリンク信号が未受信になっていないと判定した場合、及び、ステップＳ３６の処理が終了した場合、センサコントローラ１２は、次のアクティブスタイラス３に処理を移す。状態情報を保持しているすべてのアクティブスタイラス３についてステップＳ３２の処理が終了した場合、センサコントローラ１２は、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になっているか否かを判定する（ステップＳ３７）。

【0066】

ここで、ステップＳ３７の判定においてセンサコントローラ１２は、例えば磁気センサ１６，１７の少なくとも一方がアクティブスタイラス３の磁石２６から発生する磁界を検出したことに応じてアクティブスタライス３と電子機器２とが磁力によって接着したことを検出した場合に、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出すればよい。また、センサコントローラ１２は、送電部１３との通信を通じて送電部１３によるアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電の開始を検出することにより、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出してもよいし、上述した送電部１３とアクティブスタイラス３の受電部２４の間で行われる通信を検出することによって、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出してもよいし、アクティブスタイラス３から受電開始を示す信号を受信した場合に、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になったことを検出してもよい。なお、受電開始を示す信号は、送電部１３と受電部２４の間の通信によって送信されることとしてもよいし、アクティブスタイラス３からのダウンリンク信号の一部として送信され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って送信されることとしてもよい。

【0067】

ステップＳ３７において、送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になっていると判定したセンサコントローラ１２は、電力供給先であるアクティブスタイラス３のペンＩＤを取得する（ステップＳ３８）。この取得は、上述した送電部１３と受電部２４の間で行われる通信、又は、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を用いて行うことが好ましい。アクティブスタイラス３がアップリンク信号を受信でき、かつ、アクティブスタイラス３が送信したダウンリンク信号をセンサコントローラ１２が受信できる場合には、アップリンク信号及びダウンリンク信号を用いてペンＩＤを取得することとしてもよい。ペンＩＤを取得したセンサコントローラ１２は、取得したペンＩＤにより示されるアクティブスタイラス３の状態情報を、アップリンク信号送信停止状態Ｍ１１に書き換える（ステップＳ３９）。これにより、後述するステップＳ４２で生成するアップリンク信号の宛先から、そのアクティブスタイラス３が除外されることになる。

【0068】

ステップＳ３７において送電部１３がアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電を行う状態になっていないと判定した場合、及び、ステップＳ３９の処理を終了した場合、センサコントローラ１２は、送電部１３による送電が終了したか否かを判定する（ステップＳ４０）。その結果、終了したと判定した場合、センサコントローラ１２は、電力供給先であるアクティブスタイラス３のペンＩＤに対応付けて保持していた状態情報を削除する（ステップＳ４１）。これにより、電力供給先であったアクティブスタイラス３の状態は、未検出状態Ｍ１２となる。なお、上述したステップＳ９（図３を参照）の判定と同様、ステップＳ４０の判定も電力供給が終了したか否かの判定であるので、そもそも送電部１３による送電が開始していない場合には、否定判定となる。

【0069】

ステップＳ４０で否定的な判定結果を得た場合、及び、ステップＳ４１の処理を終了した場合、センサコントローラ１２はアップリンク信号を生成する（ステップＳ４２）。このステップＳ４２で生成されるアップリンク信号には、少なくとも３つの種類がある。１つ目は、新たなアクティブスタイラス３を探索するときに生成されるもので、新たなアクティブスタイラス３に割り当てるローカルＩＤと、新たなアクティブスタイラス３に割り当てるタイムスロットを示す情報を含んで構成される。このアップリンク信号の宛先には、任意のアクティブスタイラス３によって受信されるブロードキャストアドレスが設定される。２つ目は、ペアリング中状態Ｍ１３を保持しているアクティブスタイラス３があるときに生成されるもので、ペアリングのために必要な動作を示すコマンドを含んで構成される。このアップリンク信号の宛先には、ペアリング中のアクティブスタイラス３に割り当てたローカルＩＤが設定される。３つ目は、通信状態Ｍ１４を保持しているアクティブスタイラス３があり、そのアクティブスタイラス３に対してコマンドを送信する必要があるときに生成されるもので、送信対象のコマンドを含んで構成される。このアップリンク信号の宛先には、コマンドの送信先となるアクティブスタイラス３に割り当てたローカルＩＤが設定される。センサコントローラ１２は、これらの中から適宜１種類を選択し、選択したアップリンク信号を生成する。

【0070】

ステップＳ４２においてセンサコントローラ１２は、アップリンク信号送信停止状態Ｍ１１を保持しているアクティブスタイラス３（のローカルＩＤ）をアップリンク信号の宛先から除外する。言い換えれば、センサコントローラ１２は、アップリンク信号送信停止状態Ｍ１１を保持しているアクティブスタイラス３（のローカルＩＤ）を宛先とするアップリンク信号を生成しない。これにより、ワイヤレス給電中のアクティブスタイラス３に対しては、アップリンク信号の送信が停止されることになる。

【0071】

アップリンク信号を生成したセンサコントローラ１２は、生成したアップリンク信号を送信し（ステップＳ４３）、続いて、各タイムスロットにてダウンリンク信号を受信する（ステップＳ４４）。その後、センサコントローラ１２はステップＳ３０に戻り、処理を続ける。

【0072】

以上説明したように、本実施の形態によるワイヤレス給電システム１によれば、電子機器２からアクティブスタイラス３へのワイヤレス給電が開始されたことに応じて、アクティブスタイラス３によるダウンリンク信号の送信、或いは、センサコントローラ１２から当該アクティブスタイラス３へのアップリンク信号の送信が停止されるので、電子機器２からのワイヤレス給電によりアクティブスタイラス３の電池２５を充電している場合における電力の消費を抑制することが可能になる。

【0073】

また、本実施の形態によるワイヤレス給電システム１によれば、磁石２６と磁石１４とが吸着し、磁性体２７と磁石１５とが吸着する向きでアクティブスタイラス３を電子機器２に固定することもできるし、磁石２６と磁石１５とが吸着し、磁性体２７と磁石１４とが吸着する向きでアクティブスタイラス３を電子機器２に固定することもできる。したがって、電子機器２に固定するときのアクティブスタイラス３の向きの自由度が高いワイヤレス給電システム１を得ることが可能になる。

【0074】

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。

【0075】

図７は、上記実施の形態の変形例によるワイヤレス給電システム１のシステム構成を示す図である。本変形例においては、磁石２６と磁性体２７の間の距離Ｄ１が磁石１４と磁石１５の間の距離Ｄ２と異なっている。より具体的には、距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも長くなっている。こうすることで、図７にも示すように、磁石２６が例えば磁石１４に吸着しているとき、ペン軸方向に見て、磁性体２７の側面を磁石１５の中央近傍に位置させることが可能になる。磁石２６が磁石１５に吸着しているときも同様である。したがって、本変形例によれば、距離Ｄ１と距離Ｄ２が等しい場合に比べて、磁性体２７と磁石１４又は磁石１５との間の磁力による吸着力を高めることが可能になる。

【0076】

なお、図７には距離Ｄ１が距離Ｄ２より長い例を示したが、距離Ｄ２を距離Ｄ１より長くしてもよい。こうしても、磁石２６が例えば磁石１４に吸着しているとき、ペン軸方向に見て、磁性体２７の側面を磁石１５の中央近傍に位置させることが可能になるので、上記と同様の効果を得ることができる。

【0077】

また、本変形例においては、図７に示すように、ペン軸方向に見て、磁性体２７の幅Ｗ１が磁石１４，１５それぞれの幅Ｗ２より短くなっている。言い換えれば、本変形例による磁性体２７は、上記実施の形態による磁性体２７のペン軸方向の一部が欠落した状態となっている。より好ましくは、幅Ｗ１は幅Ｗ２の半分（２×Ｗ１＝Ｗ２）とすればよい。こうすることで、磁性体２７と磁石１４又は磁石１５との間の磁力による吸着力をより高めることが可能になる。

【符号の説明】

【0078】

１ ワイヤレス給電システム
１ａ タッチ面
２ 電子機器
３ アクティブスタイラス
１０ ホストプロセッサ
１１ センサパネル／ディスプレイ
１２ センサコントローラ
１３ 送電部
１４，１５，２６ 磁石
１６，１７，２８ 磁気センサ
２０ 集積回路
２１ ペン先電極
２２ 受信部
２３ 送信部
２４ 受電部
２５ 電池
２７ 磁性体
Ｄ１ 磁石２６と磁性体２７の間の距離
Ｄ２ 磁石１４と磁石１５の間の距離
Ｍ１ スリープモード
Ｍ２ ディスカバリモード
Ｍ３ 通信モード
Ｍ１１ アップリンク信号送信停止状態
Ｍ１２ 未検出状態
Ｍ１３ ペアリング中状態
Ｍ１４ 通信状態
Ｗ１ 磁性体２７の幅
Ｗ２ 磁石１４，１５，２６の幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】