特開 2022-161575 位置指示器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161575

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】位置指示器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/03 20060101AFI20221014BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20221014BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

G06F3/03 400Z

G06F3/041 512

G06F3/044 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066494

(22)【出願日】2021-04-09

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100173691

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 康久

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100137095

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 武史

(72)【発明者】

【氏名】神谷 宙

(72)【発明者】

【氏名】牧園 勝美

(72)【発明者】

【氏名】金子 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】進藤 容

(57)【要約】

【課題】受信と送出とを同じ電極で行うことにより、受信位置と送出位置との位置ずれを抑制し、優れた操作性を有する位置指示器を提供する。
【解決手段】位置指示器１は、静電容量の変化に基づいて位置検出が行われる位置検出センサ９に対して使用され、位置検出センサ９への出力信号Ｖ２を生成する信号処理回路５と、位置検出センサ９から交流信号Ｖ１を受信すると共に、位置検出センサ９へ出力信号Ｖ２を送出する電極３と、を有する。また、信号処理回路５は、交流信号Ｖ１に対して所定の信号処理を行い、出力信号Ｖ２を生成する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電容量の変化に基づいて位置検出が行われる位置検出センサに対して使用される位置指示器であって、
前記位置検出センサへの出力信号を生成する信号処理回路と、
前記位置検出センサから交流信号を受信すると共に、前記位置検出センサへ前記出力信号を送出する電極と、を有することを特徴とする位置指示器。

【請求項2】

前記信号処理回路は、前記交流信号に対して所定の信号処理を行い、前記出力信号を生成する請求項１に記載の位置指示器。

【請求項3】

前記信号処理回路は、前記交流信号と前記出力信号とを重畳させて重畳信号を得る重畳部を有し、
前記出力信号は、前記重畳信号として前記位置検出センサへ送出される請求項１または２に記載の位置指示器。

【請求項4】

前記信号処理回路は、前記重畳信号と前記出力信号とを比較する比較回路を有する請求項３に記載の位置指示器。

【請求項5】

前記信号処理回路は、前記重畳信号と前記出力信号とが入力される差動回路を有する請求項３に記載の位置指示器。

【請求項6】

前記信号処理回路は、前記比較回路または前記差動回路から出力される信号を位相反転する反転回路を有する請求項４または５に記載の位置指示器。

【請求項7】

前記信号処理回路は、前記差動回路または前記比較回路から出力される信号を増幅する増幅回路を有する請求項４ないし６のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項8】

前記信号処理回路は、前記電極での前記交流信号の受信を検出し、前記検出の結果に基づいて前記出力信号を出力する請求項１に記載の位置指示器。

【請求項9】

前記出力信号は、前記交流信号のＤｕｔｙ比と異なるＤｕｔｙ比を有する請求項８に記載の位置指示器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置指示器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、静電容量の変化を検出することにより位置検出が行われる位置検出センサと共に使用される位置指示器が記載されている。この位置指示器は、位置検出センサからの交流信号を受信するための第１電極と、第１電極を介して受信された交流信号に対して所定の信号増強処理を行うための信号増強処理回路と、信号増強処理回路から出力された信号が供給される第２電極と、を備えている。そして、位置指示器は、第１電極を介して受信された位置検出センサからの交流信号と所定の相関性を有する信号増強された信号を形成すると同時に、信号増強された信号を第２電極から位置検出センサに送出することにより位置を指示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１２８５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような構成の位置指示器では、位置検出センサからの交流信号を第１電極で受信し、信号増強処理回路で信号増強処理された信号を第２電極から位置検出センサに送出するよう構成されている。第１電極および第２電極は、導通を避けるために互いに離間して配置しなければならない。そのため、信号の受信と送出とを互いに異なる電極で行う構成では、位置検出センサから交流信号を受信した位置と位置検出センサに信号増強処理回路で信号増強処理された信号を送出する位置とがずれ、位置指示器で指示する位置と位置検出センサが検出する位置とにずれが生じてしまう。したがって、特許文献１の位置指示器では、優れた操作性を発揮することができない。

【0005】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、受信と送出とを同じ電極で行うことにより、受信位置と送出位置との位置ずれを抑制し、優れた操作性を有する位置指示器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このような目的は、以下の（１）～（９）の本発明により達成される。

【0007】

（１） 静電容量の変化に基づいて位置検出が行われる位置検出センサに対して使用される位置指示器であって、
前記位置検出センサへの出力信号を生成する信号処理回路と、
前記位置検出センサから交流信号を受信すると共に、前記位置検出センサへ前記出力信号を送出する電極と、を有することを特徴とする位置指示器。

【0008】

（２） 前記信号処理回路は、前記交流信号に対して所定の信号処理を行い、前記出力信号を生成する上記（１）に記載の位置指示器。

【0009】

（３） 前記信号処理回路は、前記交流信号と前記出力信号とを重畳させて重畳信号を得る重畳部を有し、
前記出力信号は、前記重畳信号として前記位置検出センサへ送出される上記（１）または（２）に記載の位置指示器。

【0010】

（４） 前記信号処理回路は、前記重畳信号と前記出力信号とを比較する比較回路を有する上記（３）に記載の位置指示器。

【0011】

（５） 前記信号処理回路は、前記重畳信号と前記出力信号とが入力される差動回路を有する上記（３）に記載の位置指示器。

【0012】

（６） 前記信号処理回路は、前記比較回路または前記差動回路から出力される信号を位相反転する反転回路を有する上記（４）または（５）に記載の位置指示器。

【0013】

（７） 前記信号処理回路は、前記差動回路または前記比較回路から出力される信号を増幅する増幅回路を有する上記（４）ないし（６）のいずれかに記載の位置指示器。

【0014】

（８） 前記信号処理回路は、前記電極での前記交流信号の受信を検出し、前記検出の結果に基づいて前記出力信号を出力する上記（１）に記載の位置指示器。

【0015】

（９） 前記出力信号は、前記交流信号のＤｕｔｙ比と異なるＤｕｔｙ比を有する上記（８）に記載の位置指示器。

【発明の効果】

【0016】

本発明の位置指示器では、１つの電極で、位置検出センサからの交流信号を受信すると共に位置検出センサへ送出信号を送出する。このように、受信と送出とを同じ電極で行うことにより、受信位置と送出位置との位置ずれが抑制され、優れた操作性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る位置指示器および位置検出センサを示す全体構成図である。

【図2】位置検出センサの構成を示すブロック図である。

【図3】位置検出センサの構成を示す断面図である。

【図4】位置指示器の断面図である。

【図5】位置指示器の平面図である。

【図6】位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【図7】交流信号、出力信号および重畳信号を示す波形図である。

【図8】第２実施形態に係る位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【図9】第３実施形態に係る位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【図10】交流信号、出力信号および重畳信号を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の位置指示器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0019】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る位置指示器および位置検出センサを示す全体構成図である。図２は、位置検出センサの構成を示すブロック図である。図３は、位置検出センサの構成を示す断面図である。図４は、位置指示器の断面図である。図５は、位置指示器の平面図である。図６は、位置指示器の回路構成を示す回路図である。図７は、交流信号、出力信号および重畳信号を示す波形図である。

【0020】

図１に示す位置指示器１は、位置検出センサ９と組み合わせて使用される。位置指示器１は、位置検出センサ９の入力画面に接触すると、位置検出センサ９からの交流信号Ｖ１と所定の相関性を有する信号増強された出力信号Ｖ２を位置検出センサ９に送出することにより位置検出センサ９に対して位置を指示する。一方、位置検出センサ９は、位置指示器１から送出された出力信号Ｖ２に基づいて入力画面上での位置指示器１の接触位置を検出する。まずは、位置指示器１の説明に先立って、位置検出センサ９について簡単に説明する。

【0021】

≪位置検出センサ９≫
位置検出センサ９は、結合容量の変化に基づいて、位置指示器１が接触したタッチポイントの位置を検出する相互容量方式の位置検出センサである。

【0022】

図２に示すように、位置検出センサ９は、センサ部９０と、送信部９１と、受信部９２と、を有する。なお、以下では、説明の便宜上、指示入力面の横方向をＸ軸方向とし、縦方向をＹ軸方向する。センサ部９０は、指示入力面のＸ軸方向に延伸し、Ｙ軸方向に等間隔に並んで配置された複数（図２では６４個）の送信導体９Ｙ_１、９Ｙ_２、…、９Ｙ_６４と、指示入力面のＹ軸方向に延伸し、Ｘ軸方向に等間隔に並んで配置された複数（図２では６４個）の受信導体９Ｘ_１、９Ｘ_２、…、９Ｘ_６４と、を有する。また、送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４には送信部９１が接続されており、受信導体９Ｘ_１～９Ｘ_６４には受信部９２が接続されている。

【0023】

なお、本明細書中において、６４本の送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４のいずれであるかを区別する必要のないときには、単に「送信導体９Ｙ」とも言い、同様に、６４本の受信導体９Ｘ_１～９Ｘ_６４のいずれであるかを区別する必要のないときには、単に「受信導体９Ｘ」とも言う。

【0024】

送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４と受信導体９Ｘ_１～９Ｘ_６４とは、例えば、基板の上面と下面とに分かれて形成されており、平面視で、互いに直交して重なり合って配置されている。送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４と受信導体９Ｘ_１～９Ｘ_６４とが重なり合う部分にはクロスポイントＣＰが形成されており、図３に示すように、各クロスポイントＣＰでは、送信導体９Ｙと受信導体９Ｘとが静電容量Ｃ１を介して結合している。

【0025】

図２に示すように、送信部９１は、各送信導体９Ｙに交流信号Ｖ１を供給する。交流信号Ｖ１の波形は、特に限定されず、矩形波信号、正弦波信号等どのような波形であってもよい。また、送信部９１は、同一の交流信号を複数の送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４に対して１本ずつ順番に供給してもよいし、互いに異なる複数の交流信号を複数の送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４に同時に供給してもよい。また、複数の送信導体９Ｙ_１～９Ｙ_６４を複数個のグループに分け、グループ毎に異なる交流信号を供給してもよい。

【0026】

一方、受信部９２は、各受信導体９Ｘに供給された交流信号Ｖ１を、静電容量Ｃ１を介して検出する。送信導体９Ｙと受信導体９Ｘとの間の結合静電容量が全クロスポイントＣＰにおいて等しいとすれば、位置指示器１がセンサ部９０上に存在していないときは、受信部９２において全ての受信導体９Ｘから同レベルの受信信号が検出される。これに対して、位置指示器１がセンサ部９０に接触すると、接触箇所に新たな結合静電容量が形成され、接触位置にあるクロスポイントＣＰでは静電容量Ｃ１が変化し、それに応じて、受信導体９Ｘから得られる受信信号レベルが変化する。

【0027】

位置検出センサ９は、交流信号を供給している送信導体９Ｙと、受信信号レベルの変化があった受信導体９Ｘと、を検出することにより、位置指示器１が接触しているクロスポイントＣＰを検出する。これにより、位置指示器１が接触したタッチポイントを検出することができる。

【0028】

≪位置指示器１≫
位置指示器１は、スタイラス形状であり、図４に示すように、棒状の筐体２と、筐体２の先端部に設けられた電極３と、筐体２の内部に収容された配線基板４と、配線基板４上に形成された信号処理回路５と、電源としてのバッテリー７と、を有する。

【0029】

筐体２は、略円筒形状の絶縁体部２１と、絶縁体部２１の外側に配置され、絶縁体部２１を覆っている導電体部２２と、を有する。絶縁体部２１は、例えば、各種樹脂材料、各種セラミック材料から構成されており、十分な絶縁性を有する。導電体部２２は、例えば、各種金属材料から構成されており、十分な導電性を有する。導電体部２２は、配線基板４のアース導体に電気的に接続されており、さらには、操作者が位置指示器１を把持した際に操作者と接触するように構成されている。

【0030】

また、筐体２の先端部は、徐々に先細りするテーパ部２３である。そして、テーパ部２３からさらに先端側に突出するように電極３が設けられている。電極３と導電体部２２とは、これらの間に介在した絶縁体部２１により絶縁されている。

【0031】

電極３は、筐体２と同軸的に配置された棒状の電極本体３１と、電極本体３１の先端部を覆う弾性保護導体３２と、を有する。電極本体３１は、筐体２に固定されており、信号処理回路５と電気的に接続されている。一方、弾性保護導体３２は、位置指示器１を位置検出センサ９に接触させたときに位置検出センサ９の指示入力面を傷付けないようにすると共に指示入力面との接触面積を大きくするための部材である。弾性保護導体３２は、例えば、導電性の弾性ゴムで構成されている。なお、電極３の構成としては、特に限定されず、例えば、弾性保護導体３２を省略してもよい。この場合、電極本体３１を、例えば導電性の弾性部材で構成することにより、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0032】

また、筐体２には、バッテリー７が収容されている。バッテリー７は、信号処理回路５に電源電圧を供給する。また、筐体２の基端面にはバッテリー７と電気的に接続された充電用のレセプタクル２４が設けられている。レセプタクル２４に充電用ケーブルを接続することにより、バッテリー７の充電が可能となる。なお、本実施形態のレセプタクル２４は、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃである。これにより、レセプタクル２４が小型となり、位置指示器１の小型化を図ることができる。ただし、レセプタクル２４としては、これに限定されない。また、充電式のバッテリー７に替えて、例えば、電池を信号処理回路５用の電源として用いてもよい。

【0033】

また、図５に示すように、筐体２には、電源スイッチ素子２５および発光素子２６が設けられている。電源スイッチ素子２５は、筐体２の外に露出し、筐体２に対してスライド可能な操作子２５１を有する。使用者により操作子２５１がスライド操作されることにより電源のＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。電源ＯＮとなれば、バッテリー７から信号処理回路５に電源電圧が印加されて信号処理回路５が駆動する。反対に、電源ＯＦＦとなれば、バッテリー７から信号処理回路５への電源電圧の印加が停止されて信号処理回路５の駆動が停止する。

【0034】

また、電源ＯＮとなると発光素子２６が点灯し、電源ＯＦＦとなると発光素子２６が消灯する。筐体２には窓部２７が設けられており、この窓部２７を介して発光素子２６からの光が筐体２外に出射される。このように、電源ＯＮ／ＯＦＦに呼応させて発光素子２６を点灯／消灯することにより、電源ＯＮ／ＯＦＦを使用者により確実にかつ容易に報知することができる。なお、発光素子２６としては、特に限定されないが、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。ただし、電源ＯＮ／ＯＦＦの方法や、その報知方法としては、特に限定されない。

【0035】

次に、信号処理回路５について説明する。図６に示すように、信号処理回路５は、電源回路部５１と、信号処理部５２と、を有する。電源回路部５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１を備えており、バッテリー７の電圧から電源電圧Ｖｃｃを生成して信号処理部５２に供給する。電源回路部５１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１とバッテリー７との間に電源スイッチ素子２５が設けられている。また、電源スイッチ素子２５とＤＣ／ＤＣコンバータ５１１との間に、抵抗５１２および発光素子２６の直列回路が接続されている。

【0036】

このような電源回路部５１では、電源スイッチ素子２５が操作されて電源ＯＮとなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１にバッテリー７の電圧が供給されて電源電圧Ｖｃｃが発生すると同時に発光素子２６が点灯して電源ＯＮが使用者に報知される。反対に、電源スイッチ素子２５が操作されて電源ＯＦＦとなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１へのバッテリー７の電圧の供給が停止されて電源電圧Ｖｃｃの発生が停止すると同時に発光素子２６が消灯して、電源ＯＦＦが使用者に報知される。ただし、電源回路部５１の構成は、特に限定されない。

【0037】

信号処理部５２は、信号増強処理回路を構成するものであり、位置検出センサ９からの交流信号Ｖ１を反転増幅させて出力信号Ｖ２を生成し、出力信号Ｖ２を位置検出センサ９へ送出する。このような信号処理部５２は、端子５３と、比較回路５２１と、増幅回路５２２と、位相調整回路５２３と、インピーダンス調整抵抗５２４ａ、５２４ｂと、バッファ回路５２５ａ、５２５ｂと、位相調整回路５２６ａ、５２６ｂと、オフセット電圧回路５２７と、減算回路５２８と、を有する。

【0038】

端子５３は、電極３を接続する配線の途中に設けられている。位置指示器１が位置検出センサ９の位置指示面上にあるとき、位置指示器１は、静電容量Ｃ２を介して位置検出センサ９と結合する。そのため、位置検出センサ９を流れる交流信号Ｖ１が静電容量Ｃ２および電極３を介して電流信号として端子５３に供給される。また、端子５３には比較回路５２１の出力が増幅回路５２２と位相調整回路５２３とインピーダンス調整抵抗５２４ａとを挟んで接続されている。なお、以下では、比較回路５２１から端子５３へ配給される信号を「出力信号Ｖ２」とも言う。したがって、端子５３で交流信号Ｖ１と出力信号Ｖ２とが重畳され、電極３および静電容量Ｃ２を介して位置検出センサ９に送出される。なお、以下では、交流信号Ｖ１と出力信号Ｖ２とを重畳した信号を「重畳信号Ｖ３」とも言う。

【0039】

増幅回路５２２は、出力信号Ｖ２をタッチパネルが反応するのに必要な振幅レベルに増幅する。位相調整回路５２３は、出力信号Ｖ２の位相を交流信号Ｖ１に対して１８０度位相反転させる。インピーダンス調整抵抗５２４ａは、電極３から見た位相調整回路５２３の出力インピーダンスを大きくする為の抵抗である。インピーダンス調整抵抗５２４ａが無い場合、電極３から位相調整回路５２３の出力インピーダンスが直接見えるため、静電容量Ｃ２と位相調整回路５２３の出力インピーダンスでカットオフ周波数が高い高周波等価フィルタが形成され、交流信号Ｖ１の振幅レベルが大きく減少してしまう。また、位相調整回路５２３の出力から電極３をみると低周波等価フィルタになる為、カットオフ周波数が交流信号Ｖ１の周波数付近になるようにインピーダンス調整抵抗５２４ａが設定されている。

【0040】

比較回路５２１は、重畳信号Ｖ３から出力信号Ｖ２の成分を除去して交流信号Ｖ１成分のみを出力する。比較回路５２１の反転入力端子には端子５３がバッファ回路５２５ａと位相調整回路５２６ａとを挟んで接続されている。バッファ回路５２５ａは、電極３からみた位相調整回路５２６ａの入力インピーダンスを大きく見せる為のインピーダンス変換の為に存在する。位相調整回路５２６ａは、比較回路５２１の反転入力端子と非反転入力端子に入力される信号の位相を同相状態に調整するために存在している。このように比較回路５２１の反転入力端子には重畳信号Ｖ３が位相調整された信号が入力されている。

【0041】

位相調整回路５２３の出力はインピーダンス調整抵抗５２４ｂを間に挟んでバッファ回路５２５ｂに接続されている。インピーダンス調整抵抗５２４ｂは、インピーダンス調整抵抗５２４ａと同じ定数値に設定し、バッファ回路５２５ｂは、バッファ回路５２５ａと同じ特性のオペアンプを使用する。以下、このバッファ回路５２５ｂの入力信号を「入力信号Ｖ２’」とも言う。

【0042】

入力信号Ｖ２’は、出力信号Ｖ２と振幅レベルと位相がほぼ等しく、交流信号Ｖ１を含まない信号である。バッファ回路５２５ｂの出力は、位相調整回路５２６ｂの入力に接続され、位相調整回路５２６ｂの出力は、減算回路５２８の入力に接続されている。位相調整回路５２６ｂは、入力信号Ｖ２’位相を調整して、比較回路５２１の反転入力端子と非反転入力端子に入力される信号の位相を同相状態に調整する。減算回路５２８は、入力信号Ｖ２’にオフセット電圧回路５２７で設定した電圧をオフセットとして加える。このオフセット電圧は、交流信号Ｖ１が回路に入力されていない時に、比較回路５２１の非反転入力端子と反転入力端子への入力信号の大小関係を固定させることで比較回路５２１の出力を安定化させるための電圧である。なお、オフセット電圧を生成する方法は特に限定されない。このように比較回路５２１の非反転入力端子には入力信号Ｖ２’に対して位相調整とオフセット電圧が加わった信号が入力されている。

【0043】

比較回路５２１の反転入力端子には交流信号Ｖ１成分を含み、非反転入力は交流信号Ｖ１成分を含まない信号が入力されるため、両入力信号を比較出力することで重畳信号Ｖ３から出力信号Ｖ２の成分を除去して交流信号Ｖ１成分のみを出力することが可能になる。また、この出力された交流信号Ｖ１成分は、前記したように増幅回路５２２と位相調整回路５２３により反転増幅され出力信号Ｖ２となる。また、比較回路５２１の反転入力端子と非反転入力端子に対する入力信号成分の関係は入れ替わってもよく、特に限定されない。

【0044】

このようにして交流信号Ｖ１を反転増幅させて得られた出力信号Ｖ２は、端子５３に供給される。そのため、出力信号Ｖ２は、端子５３において交流信号Ｖ１と重畳し、重畳信号Ｖ３として電極３および静電容量Ｃ２を介して位置検出センサ９に送出（帰還）される。なお、図７に示すように、互いに逆位相の交流信号Ｖ１と出力信号Ｖ２とが重畳されるため、重畳信号Ｖ３は、出力信号Ｖ２に対して信号レベルが小さくなるが、それでも、タッチポイントを検出するのに十分な信号レベルを維持している。言い換えると、重畳信号Ｖ３が十分な信号レベルを有するように出力信号Ｖ２の信号レベルを調整する。

【0045】

このように、交流信号Ｖ１の受信と出力信号Ｖ２の送信とを同じ電極３を介して行うことにより、位置検出センサ９から交流信号Ｖ１を受信した位置と位置検出センサ９に出力信号Ｖ２を送出する位置とが実質的に同じとなり、これらの位置ずれを効果的に抑制することができる。そのため、位置指示器１で指示する位置と位置検出センサ９が検出する位置とが実質的に同じとなり、優れた操作性が発揮される。

【0046】

以上、位置指示器１の構成について説明した。次に、位置指示器１の使用方法について説明する。位置指示器１が電源ＯＮとなると、電源回路部５１から信号処理部５２に電源電圧Ｖｃｃが供給され、信号処理部５２が駆動する。この状態で、位置指示器１を位置検出センサ９の位置指示面に接触させると、電極３と位置検出センサ９とが静電容量Ｃ２を介して結合し、位置検出センサ９を流れる交流信号Ｖ１が静電容量Ｃ２および電極３を介して端子５３に供給される。端子５３に供給された交流信号Ｖ１は、出力信号Ｖ２と重畳して重畳信号Ｖ３となり、比較回路５２１で交流信号Ｖ１成分が取り出された後、増幅回路５２２と位相調整回路５２３により反転増幅されて出力信号Ｖ２となり、端子５３に入力される。端子５３に入力された出力信号Ｖ２は、交流信号Ｖ１と重畳して重畳信号Ｖ３となり、電極３および静電容量Ｃ２を介して位置検出センサ９に送出（帰還）される。つまり、出力信号Ｖ２は、重畳信号Ｖ３として位置検出センサ９に送出される。

【0047】

前述したように、位置検出センサ９に送出される重畳信号Ｖ３は、送信導体９Ｙに供給される交流信号Ｖ１とは逆相の増強された信号である。そのため、位置指示器１は、受信導体９Ｘから得られる受信信号レベルの変化をより増大させるように機能する。したがって、位置検出センサ９は、位置指示器１の接触位置を高感度で検出することができる。特に、位置指示器１では、筐体２が操作者に触れることにより、配線基板４のアース導体がグランドに接続されるため、位置検出センサ９での検出動作がより一層安定する。

【0048】

また、前述したように、信号処理回路５は、交流信号Ｖ１に対して所定の信号処理を行い、出力信号Ｖ２を生成する。このように、交流信号Ｖ１から出力信号Ｖ２を生成することにより、出力信号Ｖ２の生成が容易となる。

【0049】

また、前述したように、信号処理回路５は、交流信号Ｖ１と出力信号Ｖ２とを重畳させて重畳信号Ｖ３を得る重畳部としての端子５３を有し、出力信号Ｖ２は、重畳信号Ｖ３として位置検出センサ９へ送出される。このような構成とすることにより、信号の受信と送出とを１つの電極３で容易に行うことができる。

【0050】

また、前述したように、信号処理回路５は、重畳信号Ｖ３と出力信号Ｖ２とが位相調整され同相となった状態で入力される比較回路５２１を有する。これにより、重畳信号Ｖ３から出力信号Ｖ２の成分が除去された信号すなわち交流信号Ｖ１成分が出力されるため、出力信号Ｖ２の生成が容易となる。

【0051】

また、前述したように、信号処理回路５は、比較回路５２１から出力される交流信号Ｖ１成分を位相反転する反転回路としての位相調整回路５２３を有する。これにより、出力信号Ｖ２の生成が容易となる。さらに、信号処理回路５は、比較回路５２１から出力される交流信号Ｖ１成分を増幅する増幅回路５２２を有する。これにより、出力信号Ｖ２の生成が容易となる。

【0052】

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係る位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【0053】

本実施形態の位置指示器１は、信号処理回路５の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の位置指示器１と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関して、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関しては、その説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0054】

図８に示すように、本実施形態の位置指示器１が備える信号処理部５２では、前述した第１実施形態の比較回路５２１に替えて差動回路５２０が設けられている。前述した比較回路５２１と同様に、差動回路５２０の反転入力端子には交流信号Ｖ１成分を含み、非反転入力は交流信号Ｖ１成分を含まない信号が入力されるため、両入力信号を比較出力することで重畳信号Ｖ３から出力信号Ｖ２の成分を除去して交流信号Ｖ１成分のみを出力することが可能になる。このように、比較回路５２１に替えて差動回路５２０を用いることによっても、出力信号Ｖ２を容易に生成することができる。

【0055】

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0056】

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る位置指示器の回路構成を示す回路図である。図１０は、交流信号、出力信号および重畳信号を示す波形図である。

【0057】

本実施形態の位置指示器１は、信号処理回路５の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の位置指示器１と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関して、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関しては、その説明を省略する。また、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

【0058】

図９に示すように、本実施形態の位置指示器１が備える信号処理部５２は、制御回路５８と、信号出力部５８２から出力された信号を反転させて出力信号Ｖ２を出力する反転増幅回路５０と、端子５３と制御回路５８との間に位置し、重畳信号Ｖ３を増幅する増幅回路５９と、を有する。また、制御回路５８は、電極３での交流信号Ｖ１の受信を検出する受信検出部５８１と、受信検出部５８１の検出結果に基づいて信号を出力する信号出力部５８２と、を有する。また、電極３からみた反転増幅回路５０のインピーダンスを大きくするためのインピーダンス調整抵抗Ｄ１を有する。

【0059】

図１０に示すように、交流信号Ｖ１および出力信号Ｖ２は、周期が同じ矩形波信号であるが、Ｄｕｔｙ比が互いに異なっている。また、信号出力部５８２は、交流信号Ｖ１の立ち上がり時刻Ｔ１ｕおよび立ち下がり時刻Ｔ１ｄと出力信号Ｖ２のＬｏｗ時とが重ならないように、出力信号Ｖ２のＬｏｗ時が時刻Ｔ１ｕ、Ｔ１ｄの間に位置するタイミングで信号を出力する。つまり、信号出力部５８２は、出力信号Ｖ２の立ち下がり時刻Ｔ２ｄが時刻Ｔ１ｕよりも遅く、出力信号Ｖ２の立ち上がり時刻Ｔ２ｕが時刻Ｔ１ｄよりも早くなるように信号を出力する。

【0060】

このようなタイミングで出力信号Ｖ２を出力すると、図１０に示すような波形の重畳信号Ｖ３となる。重畳信号Ｖ３は、交流信号Ｖ１に起因する立ち上がりＶ１ｕおよび立ち下がりＶ１ｄと、出力信号Ｖ２に起因する立ち上がりＶ２ｕおよび立ち下がりＶ２ｄと、を有する。このような重畳信号Ｖ３は、増幅回路５９で増幅された後、受信検出部５８１に入力される。制御回路５８は、受信検出部５８１が重畳信号Ｖ３の入力を検出すると、信号出力部５８２から出力信号Ｖ２の基となる信号を出力する。信号出力部５８２から出力された信号は、反転増幅回路５０によって位相反転増幅され、出力信号Ｖ２として出力され、端子５３に供給される。

【0061】

ここで、受信検出部５８１は、交流信号Ｖ１の受信をより精度よく検出するために、出力信号Ｖ２がＬｏｗの時間帯すなわち時刻Ｔ２ｄから時刻Ｔ２ｕまでの間、検出を停止する。本実施形態では、前後のマージンを取って、時刻Ｔ１ｕ、Ｔ２ｄの間の時刻Ｔｓから時刻Ｔ２ｕ、Ｔ１ｄの間の時刻Ｔｅまでの時間帯ΔＴについて重畳信号Ｖ３の検出を停止する。これにより、出力信号Ｖ２に起因する立ち上がりＶ２ｕおよび立ち下がりＶ２ｄが検出されず、交流信号Ｖ１に起因する立ち上がりＶ１ｕおよび立ち下がりＶ１ｄのみを検出することができる。そのため、電極３での交流信号Ｖ１の受信をより精度よく検出することができる。ただし、電極３での交流信号Ｖ１の受信を検出する方法は、特に限定されない。

【0062】

以上のように、本実施形態の位置指示器１では、信号処理回路５は、電極３での交流信号Ｖ１の受信を検出し、検出の結果に基づいて出力信号Ｖ２を出力する。このような構成によれば、交流信号Ｖ１の受信に対応させて出力信号Ｖ２を位置検出センサ９に送出することができる。また、出力信号Ｖ２は、交流信号Ｖ１のＤｕｔｙ比と異なるＤｕｔｙ比を有する。これにより、交流信号Ｖ１と出力信号Ｖ２とで、立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを異ならせることができる。そのため、受信検出部５８１において、電極３での交流信号Ｖ１の受信をより精度よく検出することができる。

【0063】

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0064】

以上、本発明の位置指示器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…位置指示器 ２…筐体 ２１…絶縁体部 ２２…導電体部 ２３…テーパ部 ２４…レセプタクル ２５…電源スイッチ素子 ２５１…操作子 ２６…発光素子 ２７…窓部 ３…電極 ３１…電極本体 ３２…弾性保護導体 ４…配線基板 ５…信号処理回路 ５０…反転増幅回路 ５１…電源回路部 ５１１…ＤＣ／ＤＣコンバータ ５１２…抵抗 ５２…信号処理部 ５２０…差動回路 ５２１…比較回路 ５２２…増幅回路 ５２３…位相調整回路 ５２４ａ…インピーダンス調整抵抗 ５２４ｂ…インピーダンス調整抵抗 ５２５ａ…バッファ回路 ５２５ｂ…バッファ回路 ５２６ａ…位相調整回路 ５２６ｂ…位相調整回路 ５２７…オフセット電圧回路 ５２８…減算回路 ５３…端子 ５８…制御回路 ５８１…受信検出部 ５８２…信号出力部 ５９…増幅回路 ７…バッテリー ９…位置検出センサ ９Ｘ、９Ｘ_１～９Ｘ_６４…受信導体 ９Ｙ、９Ｙ_１～９Ｙ_６４…送信導体 ９０…センサ部 ９１…送信部 ９２…受信部 Ｃ１…静電容量 Ｃ２…静電容量 ＣＰ…クロスポイント Ｄ１…インピーダンス調整抵抗 Ｔ１ｕ、Ｔ２ｕ…立ち上がり時刻 Ｔ１ｄ、Ｔ２ｄ…立ち下がり時刻 Ｖ１…交流信号 Ｖ２…出力信号 Ｖ２’…入力信号 Ｖ３…重畳信号 Ｖｃｃ…電源電圧 Ｖ１ｕ、Ｖ２ｕ…立ち上がり Ｖ１ｄ、Ｖ２ｄ…立ち下がり Ｔｅ、Ｔｓ…時刻 ΔＴ…時間帯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】