(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
位置指示器によって指示された位置を電磁誘導方式によって検出する磁束検出用基板が前記筐体内であって、前記センサ基板と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
前記センサ基板に配設された前記検出用電極には前記位置指示器によって発生した磁束によって生じる渦電流を低減するためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項2に記載の位置検出装置。
前記センサ基板にはシート部材が接着されるとともに、前記センサ基板の、前記センサ基板に配設された前記検出用電極と前記シート部材とが対向しない領域に溝部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1に開示された位置検出装置では、ケースの開口部に検出部を嵌め込む構造になっているため、表面に近い第1の検出部と処理回路との間を接続する配線を裏側から引き出す必要があり、配線を引き出す手間がかかるとともに、配線の接続部の構造が複雑になるという問題があった。例えば、第1の検出部の周囲にはケースの開口部を形成する側壁部があるため、そのまま水平方向に配線を引き回すことができない。このため、特許文献1の
図6に示すように、第1の検出部の裏側からリード線を引き出すことになるが、第1の検出部の下部には第2の検出部が配置されているため、第2の検出部と干渉しないように工夫する必要があり、配線を引き出す作業工程が必要になるとともに、第1の検出部の検出領域を大きくしようとすると上記の接続部周りの構造が複雑になる。
【0005】
また、特許文献1に開示された位置検出装置では、表面に近い第1の検出部の上にカバーを重ねて配置している。一般に、このカバーは、第1の検出部の表面に接着材を用いて貼り付けられるが、カバーを貼り付ける際に第1の検出部とカバーとの間に気泡が入り込むおそれがあるという問題があった。一旦入り込んだ気泡は、その周囲の貼り付けが終了するとその後でこの気泡を抜くことはできない。しかも、気泡が入り込むと、第1の検出部の表面と人体との間の距離が気泡の有無によって変化することになるため、位置検出精度の低下を招くことになる。また、気泡の有無に対応してカバーに凹凸が生じると、カバー表面を触る利用者が違和感を感じることになり、好ましくない。
【0006】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、表面に近い検出部の配線の手間を低減するとともに配線周りの構造を簡素化することができる位置検出装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、検出部表面に気泡が入り込むことを防止することができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、指示された位置を静電容量方式によって検出するセンサ基板が筐体の上面側に配設された位置検出装置であって、センサ基板は、複数の検出用電極が配設された検出領域と検出用電極から延出された配線が配設された配線領域とを備えるとともに柔軟性を有しており、センサ基板の上面には
、上面側から見たときに端部が前記センサ基板の周部より突出するように形成されて前記センサ基板の表面を覆うシート部材が設けられ、筐体の表面側には、センサ基板が配置される領域であってシート部材の端部よりも内側に配線領域が挿通され
て収納部に配置される貫通孔が設けられている。
また、筐体には、センサ基板およびシート部材を収納する収納部が設けられており、収納部内にセンサ基板とシート部材が収納されたときに、シート部材の表面位置が収納部周辺の筐体の表面とほぼ同一の高さとなるように、収納部の深さが設定されている。柔軟性を有するセンサ基板の配線領域を、筐体の収納部に設けられた貫通孔に挿通することにより配線を行っているため、配線用に別に用意された信号線を引き出すための構造やこの信号線を接続する手間が不要になる。
【0009】
また、上述したセンサ基板の検出用電極から延出された配線が配設された配線領域は、検出領域に隣接する隣接配線領域と貫通孔に挿通される引出配線領域から
構成されている。これにより、センサ基板のほぼ全域を有効利用することができる。
【0010】
また、上述した引出配線領域が隣接配線領域から延出される位置には切り欠き部が
設けられている。また、引出配線領域を、切り欠き部が形成された根元部分からシート部材の端部よりも外側に突出しないように折り曲げた状態で貫通孔に通している。これにより、検出領域と隣接配線領域を合わせた領域の外側に、引出配線領域が突出することを防止することができるため、筐体の収納部のほぼ全面にセンサ基板を配置することができる。
【0011】
また、位置指示器によって指示された位置を電磁誘導方式によって検出する磁束検出用基板が筐体
内であって、センサ基板と対向する位置に設けられていることが望ましい。
【0012】
また、上述した
センサ基板に配設された検出用電極には位置指示器によって発生した磁束によって生じる渦電流を低減するためのスリットが形成されていることが望ましい。
【0013】
また、
上述したセンサ基板にはシート部材が接着されるとともに、センサ基板の、センサ基板に配設された検出用電極とシート部材とが対向しない領域に溝部が形成されていることが望ましい。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を適用した一実施形態の位置検出装置について、図面を参照しながら説明する。
【0018】
図1は、一実施形態の位置検出装置の平面図である。また、
図2は
図1のII−II線拡大断面図である。これらの図に示す本実施形態の位置検出装置100は、人体の一部(例えば指先)あるいは位置指示器(
図3)により指示された位置を検出するためのものであり、静電容量方式を用いて位置検出を行うための第1の検出部としてのセンサ基板110と、電磁誘導方式を用いて位置検出を行う第2の検出部としての磁束検出用基板120と、センサ基板110の表面を覆うシート部材130と、センサ基板110、磁束検出用基板120、シート部材130を収納する収納部144を有する筐体140と、位置検出に必要な各種回路(
図3)とを備えている。この位置検出装置100は、パーソナルコンピュータやPDA(Personal Digital Assistant)などの外部装置(図示せず)に接続されて、外部装置の入力装置として用いられるものである。シート部材130の表面を指先あるいは位置指示器で指し示すことにより、この指し示された位置の座標データが位置検出装置100から外部装置に向けて出力される。なお、
図2に示した例では、わかりやすくするために、シート部材130、センサ基板110、収納部144の間に隙間を設けたが、実際にはこれらの間は接着材によって相互に接着されており、均一に密着した状態が確保されている。
【0019】
図3は、位置検出装置100の動作を説明するための図である。
図3に示すように、位置検出装置100は、位置検出を行う各種回路として、静電容量測定部150、電磁誘導検出部152、処理回路154を備えている。
【0020】
静電容量測定部150は、センサ基板110に設けられた検出電極における静電容量の変化を測定するための回路であり、センサ基板110と処理回路154に接続されている。電磁誘導検出部152は、電磁誘導方式により位置指示器200が指示した点の位置を検出するための回路であり、磁束検出用基板120と処理回路154に接続されている。処理回路154は、センサ基板110または磁束検出用基板120を用いて検出した指先あるいは位置指示器200により指示された点の座標データを算出する回路である。処理回路154によって算出された座標データが外部装置に送られる。
【0021】
次に、センサ基板110の詳細について説明する。
図4は、センサ基板110の全体を示す平面図である。また、
図5はセンサ基板110の一部を拡大した部分的な平面図である。
【0022】
センサ基板110は、柔軟性のあるフィルム基板であるフレキシブル基板であって、本実施形態ではPET(Polyethylene Terephthalate)基板が用いられている。なお、PET基板以外のフィルム基板、例えばポリイミド基板等を用いるようにしてもよい。このセンサ基板110は、複数の検出用電極112A、112Bが形成された検出領域112と、検出用電極112A、112Bから引き出された配線が配設された配線領域114とが含まれている。
【0023】
それぞれの検出用電極112Aは、ほぼ正方形形状を有しており、一方の対角線がX方向(長方形形状を有する検出領域112の長辺に沿った方向をX方向、短辺に沿った方向をY方向とする)に沿うように、検出領域112の全面に規則正しく配置されている。また、それぞれの検出用電極112AはX方向に沿って隣接するもの同士が互いに補助線112Cを介して電気的に接続されており、このようなX方向に沿って一列に接続された複数の検出用電極112Aからなる検出電極群が、Y方向に沿って複数組配置されている。
【0024】
同様に、それぞれの検出用電極112Bは、検出用電極112Aと同じようにほぼ正方形形状を有しており、一方の対角線がY方向に沿うように、検出領域112の全面に規則正しく配置されている。また、それぞれの検出用電極112BはY方向に沿って隣接するもの同士が互いに補助線112Dを介して電気的に接続されており、このようなY方向に沿って一列に接続された複数の検出用電極112Bからなる検出電極群が、X方向に沿って複数組配置されている。
【0025】
また、上記の検出用電極112Aと検出用電極112Bは、互いの隙間を埋めるように検出領域112内で規則正しく配置されている。利用者の指先がシート部材130の表面に触れたときに、指先の接触面が検出用電極112Aと検出用電極112Bの両方に同時に対向するようになっている。なお、補助線112C、112Dは交差しているが、これらの間は電気的に絶縁されている。例えば、2層あるいは3層以上のメタル層を有するセンサ基板110を用いることにより、補助線112C、112D間の電気的な絶縁が行われる。また、検出用電極112A、112Bには、他方の対角線に沿った位置に、磁束検出用基板120あるいは位置指示器200によって発生した磁束により生じる渦電流を低減するためにスリット112Eが形成されている。
図5に示すスリット112Eの形状は一例であって、形状や本数を適宜変更することができる。
【0026】
静電容量測定部150は、複数の検出用電極112Aから構成されるX方向の検出電極群の静電容量の変化を群単位で検出するとともに、複数の検出用電極112Bから構成されるY方向の検出電極群の静電容量の変化を群単位で検出する。処理回路154は、指先が近づいたことにより静電容量が大きくなったX方向およびY方向の検出電極群を特定して、指先で指示された位置を算出する。
【0027】
また、上述した配線領域114には、検出領域112の周囲に隣接して検出用電極112A、112Bに接続された配線が含まれる隣接配線領域114Aと、この隣接配線領域に含まれる配線と処理回路154側(静電容量測定部150)との接続に用いられる引出配線領域114Bとが含まれる。
図4では、配線領域114にハッチングが付されており、隣接配線領域114Aと引出配線領域114Bではハッチングの向きが異なっている。
【0028】
検出領域112と隣接配線領域を合わせた領域が矩形形状を有しており、この矩形形状の周辺の一あるいは複数箇所(
図4に示す例では3箇所)から外側に引出配線領域114Bが延出している。また、それぞれの隣接配線領域114Aの外周であって引出配線領域114Bに隣接する2箇所に凹形状の切り欠き部114Cが設けられている。
【0029】
センサ基板110と静電容量測定部150との間の接続は、引出配線領域114Bを用いて行われる。具体的には、配線領域114の一部(引出配線領域114Bの根元部分)を折り曲げて、引出配線領域114Bを変形して(折り曲げて)筐体140内を引き回すことにより、センサ基板110と静電容量測定部150との間の電気的な接続が行われる。
【0030】
このために、筐体140には、引出配線領域114Bを引き回す位置に対応する3箇所に貫通孔142が形成されている。
図6は、貫通孔の詳細を示す筐体140の平面図である。筐体140は、センサ基板110およびシート部材130に対応する位置に矩形形状の凹部からなる収納部144を有する。
図2に示すように、収納部144内にセンサ基板110およびシート部材130が収納されたときに、シート部材130の表面位置が収納部144周辺の筐体140の表面とほぼ同一の高さとなるように、収納部144の深さが設定されている。収納部144の底面であって周辺近傍(側壁の近傍)に、3箇所の貫通孔142が形成されている。それぞれの貫通孔142は、収納部144の側壁よりも内側に形成されている。このような位置に貫通孔142を形成することにより、シート部材130によって貫通孔142全体を遮蔽することが可能となる。
【0031】
引出配線領域114Bが根元部分から折り曲げられ、折り曲げられた部分が貫通孔142に通されて(
図2参照)、引出配線領域114Bの端部が静電容量測定部150に接続されている。
【0032】
次に、磁束検出用基板120を用いた位置検出について説明する。
図7は、磁束検出用基板120を用いた位置検出動作を説明するブロック図である。磁束検出用基板120は、筐体140の表面あるいは裏面であってセンサ基板110と対向する位置に設けられている。
図2に示す例では、磁束検出用基板120は、筐体140の裏面側に配置されているが、筐体140の表面側であって筐体140とセンサ基板110とで挟まれた領域に配置するようにしてもよい。
【0033】
磁束検出用基板120は、X方向およびY方向(このX方向等は
図4に示したセンサ基板110におけるX方向等と同じである)のそれぞれに複数本(例えばそれぞれ40本)のループコイルを備えている。
【0034】
また、電磁誘導検出部152は、選択回路300、送受信切替回路302、アンプ304、検波回路306、LFP(ローパスフィルタ)308、サンプルホールド回路(S/H)310、アナログ−デジタル変換器(A/D)312、CPU314、発振器316、ドライバ318を備えている。選択回路300は、磁束検出用基板120に備わった複数のループコイルの中から一つを選択して送受信切替回路302に接続する。送受信切替回路302が送信側(T)に切り替えられた状態では、選択回路300によって選択されたループコイルとドライバ318とが接続された状態にあり、発振器316から所定周波数の交流信号が出力されると、ドライバ318は接続されたループコイルに電流を流し、このループコイルによって磁界が発生する。
【0035】
位置指示器200にはコイルとコンデンサを並列接続した共振回路が内蔵されており、ループコイルによって磁束が発生した状態で位置指示器200が位置検出装置100の表面に接近すると、位置指示器200内のコイルに誘起した電圧がコンデンサに印加されて電荷が蓄えられる。その後、送受信切替回路302が受信側(R)に切り替えられるとループコイルによる磁界の発生が停止するとともに、位置指示器200からはそれまでコンデンサに蓄えられた電荷が放電されてコイルに電流が流れ、このコイルによって磁界が発生する。この状態で選択回路300によって、選択されるループコイルを切り替えることにより、各ループコイルから出力される信号の強度を検出することにより、位置指示器200の位置が特定される。具体的には、この信号強度の検出は、アンプ304によって増幅された信号に対して検波回路306で検波処理(例えばAM検波処理)を行い、さらにLPF308を通した後の信号をサンプルホールド回路310、アナログ−デジタル変換器312を用いてデジタルデータに変換してCPU314で処理することにより行われる。
【0036】
このように、本実施形態の位置検出装置100では、柔軟性を有するセンサ基板110の配線領域114を、筐体140の収納部144に設けられた貫通孔142に挿通することにより配線を行っているため、配線用に別に用意された信号線を引き出すための構造やこの信号線を接続する手間が不要になる。特に、センサ基板110と磁束検出用基板120を組み合わせて用いる場合には、筐体140の収納部144に収納されたセンサ基板110の表面全体を位置指示器200の使用領域として使用することができる。
【0037】
また、配線領域114には隣接配線領域114Aと引出配線領域114Bとが含まれており、隣接配線領域114Aから延出した引出配線領域114Bを貫通孔142に挿通しているため、センサ基板110のほぼ全域(検出領域112と隣接配線領域114Aに対応する領域)を有効利用することができる。
【0038】
また、隣接配線領域114Aの外周であって引出配線領域114Bに隣接する位置に切り欠き部114Cが設けられているため、検出領域112と隣接配線領域114Aを合わせた領域の外側に、引出配線領域114Bが突出することを防止することができる。
【0039】
また、センサ基板110の表面を覆うように配置されるシート部材130を備えるとともに、貫通孔142を、収納部144の側壁よりも内側であって、シート部材130によって外部から遮蔽される位置に形成しているため、表面のシート部材130の周囲に形成されるわずかな隙間から貫通孔142を通して内部構造が見えることを防止することができる。
【0040】
なお、
図8に示すように、シート部材130がセンサ基板110の検出領域112と隣接配線領域114Aとを合わせた領域よりも大きい面積を有する場合に、シート部材130によって外部から遮蔽される位置に配置され、センサ基板110と同じ厚みを有する支持部材132を備えるようにしてもよい。これにより、センサ基板110と収納部144の側壁との間の隙間に対応する位置において、表面に配置されたシート部材130の端部がこの隙間側に折れ曲がることを防止することができる。
【0041】
ところで、上述した柔軟性を有するセンサ基板110の表面および裏面には接着材が塗布されており、センサ基板110と他の部材(シート部材130、筐体140)との間の接着が行われている。
【0042】
図9は、センサ基板110の両面に塗布された接着剤による接着面を示す図である。また、
図10はセンサ基板110の部分的な拡大図である。
図11は、
図10のXI−XI線断面図である。これらの図に示すように、センサ基板110は、表面に接着材を塗布することにより形成された接着面400と、裏面に接着材を塗布することにより形成された接着面410を有する。
【0043】
表面側の接着面400には、X方向に対して斜め45°方向で所定間隔を有する複数の溝部402と、X方向に対して斜め135°方向で所定間隔を有する複数の溝部404とが形成されている。これらの溝部402、404は、接着面400において格子状に、しかもセンサ基板110の外周部に連通するように形成されている。見方を変えると、接着面400は、合計4つの検出用電極112A、112Bと対向する領域に設けられており、対向しない領域に上述した格子状の溝部402、404が設けられている。また、検出用電極112A、112Bに対向する接着面400は、均一な厚みを有している。
【0044】
同様に、裏面側の接着面410には、X方向に対して斜め45°方向で所定間隔を有する複数の溝部412と、X方向に対して斜め135°方向で所定間隔を有する複数の溝部414とが形成されている。これらの溝部412、414は、接着面410において格子状に、しかもセンサ基板110の外周部に連通するように形成されている。見方を変えると、接着面410は、合計4つの検出用電極112A、112Bと対向する領域に設けられており、対向しない領域に上述した格子状の溝部412、414が設けられている。また、検出用電極112A、112Bに対向する接着面410は、均一な厚みを有している。
【0045】
また、上述した表面側の溝部402、404と裏面側の溝部412、414は、互いに交差する位置(
図10では交差する位置がPで示されている)以外で重複しないように、検出用電極112A、112Bの1つ分ずらした位置に形成されている。
【0046】
このように、本実施形態の位置検出装置100では、接着面400、410が形成された領域に入り込んだ気泡を、溝部402、404、412、414を通して排除することができ、位置検出精度の悪化を防止するとともに利用者が感じる違和感をなくすることができる。
【0047】
また、表面に形成された溝部402、404と裏面に形成された溝部412、414を、互いに交差する位置以外で重複しない位置に形成しているため、2層の接着面400、410を有する場合であっても、溝部402、404、412、414に対応する位置を指示したときにこの指示部分が大きく変形することを防止することができる。溝部402、404あるいは溝部412、414を格子状に形成することにより、接着面400、410に入り込んだ気泡をセンサ基板110の全面にわたって逃がすことができるとともに、溝部402、404、412、414が部分的に異物等によって塞がれた場合であっても容易に気泡を逃がす迂回路を確保することができる。
【0048】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
図9〜
図11に示した例では、センサ基板110の両面に接着面400、410を設けたが、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、センサ基板110の表面に接着面400を、裏面に接着面410を設ける代わりに、シート部材130側に接着面400を設けたり、筐体140の収納部144側に接着面410を設けるようにしてもよい。
【0049】
また、上述した実施形態では、センサ基板110と磁束検出用基板120を組み合わせて用いたが、静電容量方式のセンサ基板110のみを備える位置検出装置に本発明を適用こともできる。
【0050】
また、上述した実施形態では、センサ基板110全体を柔軟性のあるフィルム基板(フレキシブル基板)で構成したが、センサ基板110の中の検出領域112および隣接配線領域114Aからなる本体部分と引出配線領域114Bの素材を変えて、引出配線領域114Bのみを柔軟性を有する素材で形成するようにしてもよい。