特開 2022-162263 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】P2022162263

(43)【公開日】2022-10-24

(54)【発明の名称】位置指示器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/03 20060101AFI20221017BHJP

   G06F 3/046 20060101ALI20221017BHJP

【ＦＩ】

G06F3/03 400F

G06F3/046 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066992

(22)【出願日】2021-04-12

(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】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に対して使用される位置指示器１であって、第１電極３と、第１電極３の平面視で、第１電極３の少なくとも一部を囲むように配置されている可撓性基板８と、可撓性基板８に配置されている第２電極４と、を有し、第１電極３および第２電極４の一方を介して位置検出センサ９の交流信号Ｖ１を受信し、他方を介して位置検出センサ９へ出力信号Ｖ２を送出する。
【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、
第１電極と、
前記第１電極の平面視で、前記第１電極の少なくとも一部を囲むように配置されている可撓性基板と、
前記可撓性基板に配置されている第２電極と、を有し、
前記第１電極および前記第２電極の一方を介して前記位置検出センサの交流信号を受信し、他方を介して前記位置検出センサへ出力信号を送出することを特徴とする位置指示器。

【請求項2】

前記第１電極は、前記第２電極よりも先端側に位置し、前記位置検出センサと接触する接触部を有する請求項１に記載の位置指示器。

【請求項3】

前記接触部は、前記第１電極の平面視で、前記第２電極の内側に位置している請求項２に記載の位置指示器。

【請求項4】

前記第２電極は、前記可撓性基板に埋設されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項5】

前記第２電極は、前記第１電極の平面視で、前記第１電極の全周を囲む環状をなしている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項6】

前記第２電極の内周側に位置し、前記第２電極と前記第１電極との間に配置されている第１シールド部を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項7】

前記第１シールド部は、前記可撓性基板に埋設されている請求項６に記載の位置指示器。

【請求項8】

前記第２電極の外周側に配置されている第２シールド部を有し、
前記第２電極は、前記第２シールド部から露出している請求項１ないし７のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項9】

前記第２シールド部は、前記可撓性基板に埋設されている請求項８に記載の位置指示器。

【請求項10】

前記第２電極は、前記可撓性基板の平面視で、前記第２シールド部から露出する部分を有する請求項８または９に記載の位置指示器。

【請求項11】

前記第１電極と前記可撓性基板との間に位置し、前記可撓性基板を支持する絶縁性の支持部を有する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の位置指示器。

【請求項12】

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信号処理回路を有する請求項１ないし１１のいずれか１項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】

また、このような構成の位置指示器では、第１電極および第２電極が近接して配置されているため、これらの間にクロストークが生じ易い。そのため、これら第１電極および第２電極の間にシールド等を設けてこれらを分離する必要があり、構造が複雑化し、大型化し易いという問題もある。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型で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】

【0007】

このような目的は、以下の（１）～（１２）の本発明により達成される。

【0008】

（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、
第１電極と、
前記第１電極の平面視で、前記第１電極の少なくとも一部を囲むように配置されている可撓性基板と、
前記可撓性基板に配置されている第２電極と、を有し、
前記第１電極および前記第２電極の一方を介して前記位置検出センサの交流信号を受信し、他方を介して前記位置検出センサへ出力信号を送出することを特徴とする位置指示器。

【0009】

（２） 前記第１電極は、前記第２電極よりも先端側に位置し、前記位置検出センサと接触する接触部を有する上記（１）に記載の位置指示器。

【0010】

（３） 前記接触部は、前記第１電極の平面視で、前記第２電極の内側に位置している上記（２）に記載の位置指示器。

【0011】

（４） 前記第２電極は、前記可撓性基板に埋設されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の位置指示器。

【0012】

（５） 前記第２電極は、前記第１電極の平面視で、前記第１電極の全周を囲む環状をなしている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の位置指示器。

【0013】

（６） 前記第２電極の内周側に位置し、前記第２電極と前記第１電極との間に配置されている第１シールド部を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の位置指示器。

【0014】

（７） 前記第１シールド部は、前記可撓性基板に埋設されている上記（６）に記載の位置指示器。

【0015】

（８） 前記第２電極の外周側に配置されている第２シールド部を有し、
前記第２電極は、前記第２シールド部から露出している上記（１）ないし（７）のいずれか１項に記載の位置指示器。

【0016】

（９） 前記第２シールド部は、前記可撓性基板に埋設されている上記（８）に記載の位置指示器。

【0017】

（１０） 前記第２電極は、前記可撓性基板の平面視で、前記第２シールド部から露出する部分を有する上記（８）または（９）に記載の位置指示器。

【0018】

（１１） 前記第１電極と前記可撓性基板との間に位置し、前記可撓性基板を支持する絶縁性の支持部を有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の位置指示器。

【0019】

（１２） 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信号処理回路を有する上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の位置指示器。

【発明の効果】

【0020】

本発明の位置指示器では、第２電極を可撓性基板に配置しているため、第２電極の小型化を図ることができ、第１電極と第２電極をより近接させて配置することができる。そのため、位置検出センサから交流信号を受信する受信位置と位置指示器から位置検出センサに出力信号を送出する送出位置とのずれ量を小さく抑えることができ、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】

【0021】

【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】位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。

【図7】可撓性基板の展開図である。

【図8】図６中のＡ－Ａ線断面図である。

【図9】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。

【図10】位置検出センサに位置指示器を接触させた状態で許容される傾きについて示す図である。

【図11】可撓性基板の展開図である。

【図12】可撓性基板の展開図である。

【図13】位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【図14】第２実施形態に係る位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。

【図15】第３実施形態に係る位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。

【図16】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。

【図17】位置指示器の平面図である。

【図18】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。

【図19】可撓性基板の変形例を示す展開図である。

【図20】可撓性基板の変形例を示す展開図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

＜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、位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。図７は、可撓性基板の展開図である。図８は、図６中のＡ－Ａ線断面図である。図９は、位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。図１０は、位置検出センサに位置指示器を接触させた状態で許容される傾きについて示す図である。図１１および図１２は、それぞれ、可撓性基板の展開図である。図１３は、位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【0024】

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を指示する。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。

【0025】

≪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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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には、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。

【0031】

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。

【0032】

≪位置指示器１≫
位置指示器１は、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を指示する。

【0033】

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に設けられた第１電極３および第２電極４と、筐体２内に収容された配線基板５と、配線基板５に形成された信号処理回路６と、電源としてのバッテリー７と、を有する。位置指示器１では、第１電極３を介して位置検出センサ９からの交流信号Ｖ１を受信し、信号処理回路６で交流信号Ｖ１から出力信号Ｖ２を生成し、第２電極４を介して出力信号Ｖ２を位置検出センサ９に送出する。

【0034】

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５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。つまり、筐体２が操作者に触れることにより、配線基板５のアース導体がグランドに接続される。

【0035】

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。テーパ部２３は、主に絶縁体部２１で構成されており、絶縁体部２１が表面に露出している。そして、このテーパ部２３に第１電極３および第２電極４が設けられている。なお、テーパ部２３は、本実施形態のように絶縁体部２１と一体形成されていてもよいし、絶縁体２１と別体で形成されていてもよい。

【0036】

なお、筐体２の形状、特に断面形状としては、円形に限定されず、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいし、楕円形、長円形等であってもよいし、その他異形であってもよい。

【0037】

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６に電圧を供給する。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。そして、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６用の電源として用いてもよい。

【0038】

また、図５に示すように、筐体２には、スイッチ素子２５および発光素子２６が設けられている。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６に電圧が印加されて信号処理回路６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６への電圧の印加が停止されて信号処理回路６の駆動が停止する。

【0039】

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。

【0040】

図６に示すように、第１電極３は、筐体２の中心軸Ｊに沿って配置された中心電極である。また、第１電極３は、筐体２に固定された基部３１と、基部３１の先端側に位置する接触部３２と、を有する。また、基部３１は、テーパ部２３内に位置し、中心軸Ｊに沿って延在する円柱形状を有する。このような基部３１は、接触部３２と信号処理回路６とを電気的に接続する配線の一部としても機能する。

【0041】

また、接触部３２は、テーパ部２３から突出し、位置指示器１外に露出している。また、接触部３２は、位置指示器１の最先端に位置し、位置検出センサ９との接触部を構成する。また、接触部３２は、基部３１に対して拡幅（拡径）しており、略半球形状（ドーム形状）を有する。接触部３２の寸法は、特に限定されないが、例えば、直径を２ｍｍ～３ｍｍ程度、高さを１ｍｍ～１．５ｍｍ程度とすることができる。これにより、接触部３２が適度なサイズとなり、位置指示器１は、優れた操作性を発揮することができる。

【0042】

このような構成の第１電極３は、例えば、アルミニウム、銅等の各種金属材料で構成されている。

【0043】

なお、第１電極３の構成としては、特に限定されない。例えば、接触部３２は、弾性を有する保護導体で覆われていてもよい。これにより、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ことができる。前記保護導体は、例えば、導電性の弾性ゴムで構成することができる。また、第１電極３から基部３１を省略し、基部３１の替わりに接触部３２と信号処理回路６とを電気的に接続する配線を配置してもよい。

【0044】

以上のような第１電極３のうち、基部３１は、その周囲を絶縁性の支持部３３で覆われている。支持部３３は、略円筒形状であり、基部３１の全周を覆っている。そのため、支持部３３は、第１電極３と第２電極４との間に介在することとなり、これらを互いに絶縁している。また、支持部３３は、さらに、可撓性基板８を支持する機能を併せて持っている。本実施形態では、支持部３３の外径Ｒ１は、接触部３２の外径Ｒ２よりも大きい。つまり、Ｒ１＞Ｒ２である。したがって、第１電極３の平面視（中心軸Ｊに沿う方向からの平面視）で、接触部３２が支持部３３に内包されている。つまり、接触部３２の全域が支持部３３と重なっている。これにより、基部３１と第２電極４との間のみならず、接触部３２と第２電極４との間にも支持部３３が介在することとなり、支持部３３によって第１電極３と第２電極４とをより確実に絶縁することができる。

【0045】

このような支持部３３は、十分な絶縁性を有していればよく、例えば、ポリイミド等の各種樹脂材料で構成されている。ただし、これに限定されず、支持部３３は、セラミック材料、ガラス材料等、樹脂材料以外の絶縁性材料で構成されていてもよい。

【0046】

以上のような支持部３３には、可撓性および絶縁性を有する可撓性基板８が支持されている。可撓性基板８は、例えば、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）であり、その厚さＴが１００μｍ～５００μｍ程度である。このような厚さとすることにより、十分に薄い可撓性基板８となり、位置指示器１の小型化を図ることができる。

【0047】

図７に示すように、可撓性基板８は、展開状態（自然状態）で略Ｔ字形状を有する。そして、図６に示すように、可撓性基板８は、支持部３３の外周面に巻き付けられることにより第１電極３を囲む円環状に整形された第１帯部８１と、第１帯部８１から基端側へ突出し、中心軸Ｊに沿って延在する第２帯部８２と、を有する。また、第１帯部８１は、第１電極３の接触部３２との離間距離がなるべく小さくなるように、支持部３３の先端部に配置されている。

【0048】

なお、本実施形態では、支持部３３が円筒形状であるため、支持部３３に巻き付けられた第１帯部８１も円環状に湾曲した形状となっているが、支持部３３の外形によっては屈曲した形状となっていてもよい。例えば、支持部３３が四角筒形状である場合、可撓性基板８も四角環状に屈曲した形状とすればよい。つまり、可撓性基板８は、第１電極３を囲むように変形していれば、湾曲していても屈曲していてもよいし、両者が混在していてもよい。

【0049】

ここで、第１帯部８１の長さＬは、支持部３３の外周の長さと略等しい。そのため、図８に示すように、第１帯部８１は、その両端が第２帯部８２の反対側において接し、これにより基部３１の全周を囲む環状に整形されている。ただし、これに限定されず、長さＬが支持部３３の円周よりも長く、第１帯部８１の両端部が重なり合っていてもよい。

【0050】

このような可撓性基板８には、薄膜の第２電極４が埋設されている。このように可撓性基板８に第２電極４を設けることにより、第２電極４の小型化を図ることができ、第１電極３と第２電極４とをより近接させて配置することができる。また、第２電極４の外径をより小さくすることもできる。そのため、図９に示すように、位置検出センサ９から交流信号Ｖ１を受信する受信位置Ｐｉｎと位置指示器１から位置検出センサ９に出力信号Ｖ２を送出する送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄを小さく抑えることができ、優れた操作性を有する位置指示器１となる。

【0051】

特に、第２電極４を可撓性基板８に埋設することにより、第２電極４を周囲から容易に絶縁することができる。また、第２電極４を外部から保護することもできる。したがって、位置指示器１の信頼性が向上する。

【0052】

また、第２電極４の小型化（小径化）によりテーパ部２３を小型化（小径化）することができるため、図１０に示すように、位置指示器１を位置検出センサ９に対して大きく傾けても、テーパ部２３が位置検出センサ９に接触し難くなる。そのため、位置指示器１は、優れた操作性を発揮することができる。なお、図１０では、比較のために、テーパ部２３が大きい位置指示器１Ａを鎖線で図示し、位置指示器１Ａが位置指示器１の傾斜角θ１よりも小さい傾斜角θ２で位置検出センサ９と接触する様子を示す。

【0053】

図６および図８に示すように、第２電極４は、第１帯部８１に埋設されており、第１電極３の基部３１の全周を囲む円環状をなしている。また、前述したように、支持部３３の外径Ｒ１が接触部３２の外径Ｒ２よりも大きいため、第１電極３の接触部３２は、第１電極３の平面視（中心軸Ｊに沿う方向からの平面視）で、第２電極４の内側に位置している。これにより、第１電極３と第２電極４との重なり合いが抑制され、これらの容量性の結合を抑制することができる。そのため、第１電極３と第２電極４とのクロストークが抑制され、交流信号Ｖ１や出力信号Ｖ２へのノイズの混入を抑制することができる。

【0054】

また、第２電極４は、接触部３２よりも筐体２の基端側に位置している。第２電極４を接触部３２よりも筐体２の基端側に位置させることにより、逆を言えば、接触部３２を第２電極４よりも筐体２の先端側に位置させることにより、接触部３２を位置検出センサに接触させ易くなり、位置指示器１の操作性が向上する。

【0055】

第２電極４は、展開状態では第１帯部８１に沿って延在する帯状であり、第１帯部８１が支持部３３の外周面に巻き付けられることでその両端同士が接し、第１電極３の平面視（中心軸Ｊに沿う方向からの平面視）で、第１電極３の全周を囲む環状に整形される。このように、第２電極４を環状とすることにより、位置指示器１の中心軸Ｊまわりの姿勢に関わらず、第２電極４を位置検出センサ９と対向させることができ、位置検出センサ９から送出される出力信号Ｖ２をより確実に位置検出センサ９に供給することができる。

【0056】

また、図６に示すように、可撓性基板８には、第２電極４と電気的に接続された配線８３が埋設されている。配線８３は、第２帯部８２に埋設されており、第２帯部８２と共に中心軸Ｊに沿って延在し、その先端部において第２電極４と接続されている。第２電極４は、この配線８３を介して信号処理回路６と電気的に接続されている。本実施形態では、配線８３は、第２電極４と一体的に形成されている。ただし、これに限定されず、例えば、配線８３と第２電極４とを別体で形成してもよいし、配線８３を省略してもよい。

【0057】

このような第２電極４および配線８３は、例えば、銅、アルミニウム等の各種金属材料で構成されている。特に、本実施形態では、銅箔で構成されている。これにより、第２電極４および配線８３をより薄型化することができ、第２電極４のさらなる小型化（小径化）を図ることができる。そのため、第１電極３と第２電極４をさらに近接させて配置することができ、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをさらに小さく抑えることができる。

【0058】

また、図６に示すように、可撓性基板８には、第１シールド部８４および第２シールド部８５が埋設されている。このように、第１、第２シールド部８４、８５を可撓性基板８に埋設することにより、第１、第２シールド部８４、８５を周囲から容易に絶縁することができる。また、第１、第２シールド部８４、８５を外部から保護することもできる。したがって、位置指示器１の信頼性が向上する。

【0059】

第１シールド部８４は、第２電極４の内周側に位置し、第２電極４と第１電極３との間に介在している。また、図１１に示すように、第１シールド部８４は、展開状態において略Ｔ字形状を有し、第２電極４および配線８３の全域と重なるように設けられている。第１シールド部８４は、配線基板５のアース導体に電気的に接続されており、位置指示器１が操作者に把持されることによりグランドに接続される。したがって、第１シールド部８４は、第１電極３と第２電極４との容量性の結合を阻止するシールドとして機能する。そのため、第１電極３と第２電極４とのクロストークが抑制され、交流信号Ｖ１や出力信号Ｖ２へのノイズの混入を効果的に抑制することができる。

【0060】

一方、第２シールド部８５は、第２電極４の外周側に位置し、配線８３と筐体２の外表面との間に介在している。また、図１２に示すように、第２シールド部８５は、展開状態において直線形状を有し、配線８３と重なるように設けられている。第２シールド部８５は、配線基板５のアース導体に電気的に接続されており、位置指示器１が操作者に把持されることによりグランドに接続される。そのため、第２シールド部８５は、配線８３への外乱の混入を阻止するシールドとして機能する。したがって、配線８３と位置検出センサ９との容量性の結合を阻止することができ、出力信号Ｖ２が配線８３から位置検出センサ９に送出されてしまうことを抑制することができる。そのため、ずれ量Ｄの拡大を効果的に抑制することができる。

【0061】

ここで、第２シールド部８５によって第２電極４が覆われてしまうと、第２電極４から送出される出力信号Ｖ２が第２シールド部８５で遮蔽され、位置検出センサ９に供給されないおそれがある。そこで、本実施形態では、第２シールド部８５が第２電極４と重ならないように設けられている。これにより、第２電極４を介して位置検出センサ９に出力信号Ｖ２をより確実に供給することができる。ただし、これに限定されず、例えば、第２電極４の一部が第２シールド部８５で覆われていてもよい。この場合、第２電極４の先端側の部分を第２シールド部８５から露出させることが好ましい。

【0062】

このような第１、第２シールド部８４、８５は、例えば、銅、アルミニウム等の各種金属材料で構成されている。特に、本実施形態では、第２電極４と同様、銅箔で構成されている。これにより、可撓性基板８をより薄膜化することができる。そのため、第１電極３と第２電極４をさらに近接させて配置することができ、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをさらに小さく抑えることができる。

【0063】

次に、信号処理回路６について説明する。図１３に示すように、信号処理回路６は、電源回路部６１と、信号処理部６２と、を有する。電源回路部６１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１１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６２に供給する。電源回路部６１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１１とバッテリー７との間にスイッチ素子２５が設けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１１の出力端と配線基板５のアース導体との間には、抵抗６１２および発光素子２６の直列回路が接続されている。

【0064】

このような電源回路部６１では、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６１１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、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６１１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６１の構成は、特に限定されない。

【0065】

信号処理部６２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６２は、増幅回路６４と、反転増幅回路６５と、を有する。

【0066】

増幅回路６４は、オペアンプ６４１と、オペアンプ６４１の反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗６４２、６４３と、を有する。オペアンプ６４１の非反転入力端子には、第１電極３がカップリング用のコンデンサを挟んで接続されている。位置指示器１が位置検出センサ９上にあるときには、第１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および第１電極３を介して電流信号として増幅回路６４に入力される。そして、増幅回路６４は、入力された交流信号Ｖ１を増幅して、反転増幅回路６５に出力する。

【0067】

反転増幅回路６５は、増幅回路６４から出力された信号を反転増幅して第２電極４に出力する。反転増幅回路６５は、オペアンプ６５１と、オペアンプ６５１の非反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗６５２、６５３と、を有する。また、オペアンプ６５１の反転入力端子にはカップリング用のコンデンサを挟んでオペアンプ６４１の出力端子が接続されている。

【0068】

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６１から信号処理部６２に電源電圧Ｖｃｃが供給され、信号処理部６２が駆動する。この状態で、位置指示器１の接触部３２を位置検出センサ９の位置指示面に接触させると、第１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および第１電極３を介して信号処理部６２に入力され、増幅回路６４での振幅増幅、反転増幅回路６５での位相反転増幅を経て出力信号Ｖ２となり、この出力信号が第２電極４および静電容量Ｃ３を介して位置検出センサ９に送出（帰還）される。

【0069】

前述したように、位置検出センサ９に送出される出力信号Ｖ２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５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。

【0070】

また、前述したように、信号処理回路６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、交流信号Ｖ１との相関性を有する出力信号Ｖ２の生成が容易となる。

【0071】

＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態に係る位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。

【0072】

本実施形態の位置指示器１は、可撓性基板８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１４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。

【0073】

図１４に示すように、本実施形態の可撓性基板８では、第１シールド部８４および第２シールド部８５がそれぞれ２層ずつ設けられている。２層の第１シールド部８４は、第２電極４の内周側において重って配置されており、２つの第２シールド部８５は、第２電極４の外周側において重なって配置されている。

【0074】

このような構成によれば、前述した第１実施形態と比べて、第１、第２シールド部８４、８５によるシールド効果がより高まり、交流信号Ｖ１や出力信号Ｖ２へのノイズの混入をより効果的に抑制することができる。なお、第１、第２シールド部８４、８５の数は、特に限定されず、３つ以上であってもよい。

【0075】

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。

【0076】

＜第３実施形態＞
図１５は、第３実施形態に係る位置指示器の先端部分を拡大した断面図である。図１６は、位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。図１７は、位置指示器の平面図である。図１８は、位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す断面図である。

【0077】

本実施形態の位置指示器１は、可撓性基板８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１５ないし図１８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。

【0078】

図１５に示すように、本実施形態の可撓性基板８では、前述した第１実施形態から、第２電極４の外周側に位置する第２シールド部８５が省略されている。これにより、可撓性基板８のさらなる薄型化を図ることができる。そのため、第１電極３と第２電極４をさらに近接させて配置することができ、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをさらに小さく抑えることができる。

【0079】

ところで、本実施形態のように第２シールド部８５を省略すると、図１６に示すように、出力信号Ｖ２が配線８３と位置検出センサ９との間に形成された静電容量Ｃ４を介して位置検出センサ９に送出され、位置指示器１の姿勢によっては受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄが増大するおそれがある。

【0080】

そこで、本実施形態の位置指示器１では、配線８３の位置を使用者に報知する目印部２９が筐体２に設けられている。目印部２９の構成としては、その機能を発揮することができれば、特に限定されないが、本実施形態では、図１７に示すように、配線８３と重なる位置に表示されたマーカ２９１で構成されている。なお、スイッチ素子２５や発光素子２６を目印部２９として用いてもよいし、また、位置指示器１が対象物に固定するためのクリップを有する場合には、このクリップを目印部２９としてもよい。

【0081】

使用者は、目印部２９に基づいて配線８３の位置を確認し、そして、図１８に示すように、配線８３が位置検出センサ９と対向しない姿勢、好ましくは、配線８３が位置検出センサ９の反対側に位置する姿勢で位置指示器１を使用することができる。このような姿勢で位置指示器１を使用することにより、位置検出センサ９と配線８３とをなるべく離間させることができ、これらの結合を効果的に抑制することができる。そのため、出力信号Ｖ２が、配線８３および静電容量Ｃ４を介して位置検出センサ９に送出されることを効果的に抑制することができる。したがって、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄを小さく抑えることができる。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

例えば、前述した実施形態では、第１電極３から交流信号Ｖ１を受信し、第２電極４から出力信号Ｖ２を出力しているが、これに限定されず、逆転させてもよい。つまり、第２電極４から交流信号Ｖ１を受信し、第１電極３から出力信号Ｖ２を出力する構成としてもよい。

【0085】

また、例えば、図１９に示すように、可撓性基板８は、略Ｌ字形状であってもよい。また、図２０に示すように、第１帯部８１の付け根に切り欠き８１１を形成してもよい。これにより、第１帯部８１をより変形させ易くなり、支持部３３の外周に巻き付け易くなる。

【符号の説明】

【0086】

１、１Ａ…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…スイッチ素子 ２５１…操作子 ２６…発光素子 ２７…窓部 ２９…目印部 ２９１…マーカ ３…第１電極 ３１…基部 ３２…接触部 ３３…支持部 ４…第２電極 ５…配線基板 ６…信号処理回路 ６１…電源回路部 ６１１…ＤＣ／ＤＣコンバータ ６１２…抵抗 ６２…信号処理部 ６４…増幅回路 ６４１…オペアンプ ６４２、６４３…抵抗 ６５…反転増幅回路 ６５１…オペアンプ ６５２、６５３…抵抗 ７…バッテリー ８…可撓性基板 ８１…第１帯部 ８１１…切り欠き ８２…第２帯部 ８３…配線 ８４…第１シールド部 ８５…第２シールド部 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、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…静電容量 ＣＰ…クロスポイント Ｄ…ずれ量 Ｊ…中心軸 Ｐｉｎ…受信位置 Ｐｏｕｔ…送出位置 Ｒ１、Ｒ２…外径 Ｔ…厚さ Ｖ１…交流信号 Ｖ２…出力信号 Ｖｃｃ…電源電圧 θ１、θ２…傾斜角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】