特開 2024-12904 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】P2024012904

(43)【公開日】2024-01-31

(54)【発明の名称】位置指示器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/03 20060101AFI20240124BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240124BHJP

【ＦＩ】

G06F3/03 400F

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 2022114711

(22)【出願日】2022-07-19

(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】100173691

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 康久

(74)【代理人】

【識別番号】100137095

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 武史

(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】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(72)【発明者】

【氏名】神谷 宙

(72)【発明者】

【氏名】七里 佑真

(72)【発明者】

【氏名】牧園 勝美

(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、筒状の第１シールド電極８と、第１シールド電極８内に設けられ、先端部が第１シールド電極８から突出する第１電極３１と、第１電極３１の先端側に位置し、位置検出センサ９と接触する接触部３２２を備える第２電極３２と、を有し、第２電極３２を介して位置検出センサ９の交流信号Ｖ１を受信し、第１電極３１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、
筒状の第１シールド電極と、
前記第１シールド電極内に設けられ、先端部が第１シールド電極から突出する第１電極と、
前記第１電極の先端側に位置し、前記位置検出センサと接触する接触部を備える第２電極と、を有し、
前記第２電極を介して前記位置検出センサの交流信号を受信し、前記第１電極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、先端面に臨む切り欠き部を有する請求項１に記載の位置指示器。

【請求項3】

前記切り欠き部は、前記先端面から前記第１シールド電極と重なる部分まで延びる請求項２に記載の位置指示器。

【請求項4】

前記切り欠き部の中心角度は、６０°以上９０°以下である請求項２に記載の位置指示器。

【請求項5】

前記切り欠き部は、前記第１電極の周方向に沿って複数形成されている請求項２に記載の位置指示器。

【請求項6】

各前記切り欠き部は、他の前記切り欠き部が形成されていない部分と対向する請求項５に記載の位置指示器。

【請求項7】

前記第１電極は、３つの前記切り欠き部を有し、
各前記切り欠き部の中心角度は、４５°以上６０°以下である請求項６に記載の位置指示器。

【請求項8】

前記第１電極と前記第２電極との間に配置された第２シールド電極を有する請求項１に記載の位置指示器。

【請求項9】

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ため、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、位置検出センサから信号を受信する位置と位置検出センサに信号を送出する位置とのずれを小さくし、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）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、
筒状の第１シールド電極と、
前記第１シールド電極内に設けられ、先端部が第１シールド電極から突出する第１電極と、
前記第１電極の先端側に位置し、前記位置検出センサと接触する接触部を備える第２電極と、を有し、
前記第２電極を介して前記位置検出センサの交流信号を受信し、前記第１電極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。

【発明の効果】

【0008】

本発明の位置指示器では、第１電極の先端部以外の部分が第１シールド電極に覆われているため、当該部分と位置検出センサとの容量性の結合を効果的に抑制することができる。そのため、第１電極の先端部を介して位置検出センサの交流信号を受信するか、または、位置検出センサへ出力信号を送出することができる。これにより、実質的に第１電極が第２電極に近づき、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る。したって、位置指示器は、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】

【0009】

【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】位置指示器を上側から見た平面図である。

【図6】位置指示器の電極構造を示す断面図である。

【図7】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【図8】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【図9】位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【図10】第２実施形態に係る位置指示器の電極構造を示す断面図である。

【図11】図１０の電極構造を側方から見た平面図である。

【図12】図１０の電極構造を先端側から見た平面図である。

【図13】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【図14】第３実施形態に係る位置指示器の電極構造を先端側から見た平面図である。

【図15】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【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図である。

【図17】位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

＜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、位置指示器を上側から見た平面図である。図６は、位置指示器の電極構造を示す断面図である。図７および図８は、それぞれ、位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。図９は、位置指示器の回路構成を示す回路図である。

【0012】

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。

【0013】

≪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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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が形成されている。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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

以上、位置検出センサ９について簡単に説明した。次に、位置指示器１について説明する。

【0021】

≪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。

【0022】

また、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、第１シールド電極８を兼ねる筐体２と、筐体２に設けられた電極構造３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。

【0023】

また、電極構造３は、棒状の第２電極３２と、第２電極３２を囲む筒状の第１電極３１と、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられた第２シールド電極３３と、第１電極３１と第２シールド電極３３との間に設けられた絶縁層３４と、第２電極３２と第２シールド電極３３との間に設けられた絶縁層３５と、を有する。つまり、電極構造３では、中心側から第２電極３２、絶縁層３５、第２シールド電極３３、絶縁層３４および第１電極３１の順に位置し、互いが同心的に設けられている。

【0024】

このような構成の位置指示器１では、第２電極３２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１電極３１を介して出力信号Ｖ２を位置検出センサ９に送出する。

【0025】

筐体２は、棒状であり、略円筒形状を有する。筐体２は、金属材料で構成され、導電性を有する。本実施形態では、筐体２は、アルミニウムで構成されている。これにより、軽量で、高い強度を備えた筐体２となる。このような筐体２は、配線基板５のアース導体に電気的に接続されている。また、筐体２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。そして、筐体２が操作者と接触することにより、配線基板５のアース導体がグランドに接続される。これにより、筐体２が第１シールド電極８として機能する。なお、筐体２の構成材料は、導電性を有していれば、特に限定されない。

【0026】

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。筐体２の先端部をテーパ部２３とすることで、位置指示器１を位置検出センサ９の指示入力面に対して傾け易くなり、位置指示器１の操作性が向上する。そして、このテーパ部２３内に電極構造３が設けられている。なお、テーパ部２３の内周面には、電極構造３の最外周に位置する第１電極３１との絶縁を図る絶縁層２４が形成されている。本実施形態では、絶縁層２４は、酸化アルミニウムで構成されている。絶縁層２４は、例えば、テーパ部２３の内周面をアルマイト処理することにより形成される。ただし、絶縁層２４の構成材料および形成方法は、特に限定されない。

【0027】

なお、本実施形態では、テーパ部２３がそれよりも基端側の部分と別体で構成されているが、これに限定されず、これらが一体形成されていてもよい。また、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。

【0028】

このような筐体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２８が設けられている。そして、レセプタクル２８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２８は、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃである。これにより、レセプタクル２８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。

【0029】

ただし、レセプタクル２８としては、これに限定されない。また、レセプタクル２８を介した有線給電による充電ではなく、非接触給電等の無線給電による充電であってもよい。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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

次に、テーパ部２３内に設けられた電極構造３について説明する。前述したように、電極構造３は、棒状の第２電極３２と、第２電極３２を囲む筒状の第１電極３１と、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられた第２シールド電極３３と、第１電極３１と第２シールド電極３３との間に設けられた絶縁層３４と、第２電極３２と第２シールド電極３３との間に設けられた絶縁層３５と、を有する。このような電極構造３は、筐体２の中心軸Ｊと同心的に設けられている。

【0033】

図６に示すように、第２電極３２は、筐体２の中心軸Ｊ上に延在する棒状の中心電極である。また、第２電極３２は、棒状の基部３２１と、基部３２１の先端側に設けられた接触部３２２と、を有する。基部３２１は、第１電極３１の内側に設けられ、その先端部が第１電極３１から突出している。基部３２１は、接触部３２２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機能する。

【0034】

また、接触部３２２は、第１電極３１よりも先端側に位置し、位置指示器１の外に露出している。また、接触部３２２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。これにより、接触部３２２を介して位置検出センサ９からの交流信号Ｖ１を受信することができる。なお、電極構造３の各部は、接触部３２２とテーパ部２３との接線Ｌの内側に収まるように設けられている。これにより、位置指示器１を位置検出センサ９の指示入力面に対して傾け易くなり、位置指示器１の操作性が向上する。

【0035】

また、接触部３２２は、基部３２１に対して拡径した略半球形状（ドーム形状）を有する。なお、接触部３２２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３２２が適度なサイズとなる。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。

【0036】

このような構成の第２電極３２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。

【0037】

なお、第２電極３２の構成は、特に限定されない。例えば、接触部３２２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、基部３２１を省略し、基部３２１の替わりに接触部３２２と信号処理回路６とを電気的に接続する配線を第１電極３１内に配置してもよい。

【0038】

第１電極３１は、筒状を有し、その先端部がテーパ部２３から突出している。以下、テーパ部２３から突出した部分を「突出部３１０」とも言う。このように、第１電極３１の基端部を第１シールド電極８として機能するテーパ部２３で覆うことにより、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る。そのため、優れた操作性を有する位置指示器１となる。以下、この原理について簡単に説明する。

【0039】

図７にテーパ部２３が第１シールド電極８として機能しない場合を示す。この状態では、第１電極３１の全体から位置検出センサ９に出力信号Ｖ２を送出するため、出力信号Ｖ２の電界強度のピークが接触部３２２に対して位置指示器１の基端側に大きくずれる。そのため、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄが大きくなる。

【0040】

これに対して、本実施形態では、図８に示すように、テーパ部２３（第１シールド電極８）によって、第１電極３１の突出部３１０以外の部分と位置検出センサ９との容量性の結合を抑制することができる。そのため、実質的に突出部３１０だけから出力信号Ｖ２が位置検出センサ９に送出される。これにより、接触部３２２に対する出力信号Ｖ２の電界強度分布のピークの偏りが、図７の構成と比べて小さくなる。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。その結果、優れた操作性を有する位置指示器１となる。

【0041】

なお、突出部３１０の長さ（テーパ部２３からの突出量）としては、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ～２ｍｍ程度であること好ましい。これにより、出力信号Ｖ２の強度を十分に確保しつつ、ずれ量Ｄをより小さくすることができる。

【0042】

図６に示すように、第１電極３１の内径は、接触部３２２の外径よりも大きい。そのため、接触部３２２は、電極構造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３１の内側に位置している。このような構成とすることにより、第１電極３１と第２電極３２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。その結果、第１電極３１と第２電極３２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。

【0043】

このような第１電極３１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。

【0044】

第２シールド電極３３は、筒状であり、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられている。また、第２シールド電極３３は、配線基板５のアース導体に電気的に接続され、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２シールド電極３３によって、第１電極３１と第２電極３２と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３１と第２電極３２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。

【0045】

特に、本実施形態では、第２シールド電極３３の先端部が第１電極３１から突出し、接触部３２２と第１電極３１との間にも第２シールド電極３３が位置する。そのため、第１電極３１と第２電極３２との容量性の結合をより効果的に抑制することができる。したがって、第１電極３１と第２電極３２とのクロストークがより効果的に抑制され、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。

【0046】

なお、後述するように、絶縁層３５は、基部３２１と接触部３２２との段差を埋めるように設けられている。そのため、絶縁層３５の外周面に設けられた第２シールド電極３３は、電極構造３の平面視で、接触部３２２の外側に位置する。したがって、第２シールド電極３３を接触部３２２と第１電極３１との間に位置させ易くなる。

【0047】

また、第２シールド電極３３の先端部は、徐々に先細りするテーパ状である。これにより、位置指示器１を位置検出センサ９の指示入力面に対して傾け易くなり、位置指示器１の操作性が向上する。

【0048】

このような第２シールド電極３３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。

【0049】

絶縁層３４は、筒状であり、第１電極３１と第２シールド電極３３との間に設けられている。このような絶縁層３４により、第１電極３１と第２シールド電極３３とが絶縁されている。また、絶縁層３５は、筒状であり、第２電極３２と第２シールド電極３３との間に設けられている。このような絶縁層３５により、第２電極３２と第２シールド電極３３とが絶縁されている。また、絶縁層３５は、第２電極３２の基部３２１の全域を覆い、その先端部が第１電極３１から突出している。また、絶縁層３５は、接触部３２２を覆わない。つまり、接触部３２２は、絶縁層３５から露出している。また、絶縁層３５は、接触部３２２と基部３２１との間の段差とほぼ等しい厚みを有し、当該段差を埋めるようにして設けられている。そのため、前述したように、第２シールド電極３３を接触部３２２と第１電極３１との間に位置させ易くなる。

【0050】

このような絶縁層３４、３５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料を用いることができる。

【0051】

次に、信号処理回路６について説明する。図９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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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２電極３２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２電極３２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２電極３２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。

【0055】

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１電極３１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。

【0056】

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３２２を位置検出センサ９の位置指示面に接触させると、第２電極３２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２電極３２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Ｖ２が第１電極３１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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る位置指示器の電極構造を示す断面図である。図１１は、図１０の電極構造を側方から見た平面図である。図１２は、図１０の電極構造を先端側から見た平面図である。図１３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図である。

【0060】

本実施形態の位置指示器１は、第１電極３１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、本実施形態の各図において、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。

【0061】

図１０ないし図１２に示すように、本実施形態の位置指示器１では、第１電極３１の突出部３１０に切り欠き部３１１が形成されている。切り欠き部３１１は、中心軸Ｊに沿って延在し、その先端が第１電極３１の先端面に臨んでいる。つまり、切り欠き部３１１は、その先端部において第１電極３１の先端面に開口している。このような切り欠き部３１１を有することにより、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄを前述した第１実施形態よりもさらに小さく抑えることができる。そのため、優れた操作性を有する位置指示器１となる。以下、この原理について簡単に説明する。

【0062】

図１３に示すように、切り欠き部３１１を下側に向けた姿勢（位置検出センサ９の入力画面と対向させた姿勢）で位置指示器１を使用すると、切り欠き部３１１からは出力信号Ｖ２が送出されないため、接触部３２２に対する出力信号Ｖ２の電界強度のピークの偏りが、前述した第１実施形態と比べてさらに小さくなる。したがって、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをより小さく抑えることができる。その結果、優れた操作性を有する位置指示器１となる。

【0063】

特に、本実施形態では、切り欠き部３１１は、第１電極３１の先端面からテーパ部２３と重なる部分まで延在している。つまり、切り欠き部３１１は、突出部３１０を縦断して設けられている。そのため、接触部３２２に対する出力信号Ｖ２の電界強度のピークの偏りがより小さくなり、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをより小さくすることができる。

【0064】

ここで、切り欠き部３１１の中心角θとしては、特に限定されないが、例えば、６０°以上９０°以下であることが好ましい。これにより、切り欠き部３１１を十分に大きくすることができ、上述の効果がより顕著となる。また、使用時に位置指示器１の姿勢が変化しても切り欠き部３１１が位置検出センサ９の入力画面に対向した状態を容易に維持することができる。また、切り欠き部３１１による第１電極３１の過度な欠損が防止され、少ない電力で、第１電極３１から送出される出力信号Ｖ２の強度を十分に確保することができる。

【0065】

なお、本実施形態では、切り欠き部３１１が矩形であるが、切り欠き部３１１の形状は、特に限定されない。例えば、切り欠き部３１１の幅（第１電極３１の周方向の長さ）が基端側に向けて漸増するテーパ形状であってもよいし、反対に、幅が基端側に向けて漸減するテーパ状であってもよい。

【0066】

ところで、切り欠き部３１１の位置が分からないと、切り欠き部３１１が下側を向かない姿勢（位置検出センサ９の入力画面と対向しない姿勢）で位置指示器１を使用されるおそれがある。このような姿勢で位置指示器１を使用すると、上述の効果が十分に発揮されないおそれがある。そこで、本実施形態の位置指示器１では、図１０および図１１に示すように、切り欠き部３１１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。そのため、使用者は、目印部２９に基づいて切り欠き部３１１の位置を確認し、そして、切り欠き部３１１が下側を向く姿勢で位置指示器１を使用することができる。

【0067】

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、テーパ部２３の切り欠き部３１１と対向する位置に表示したマーカ２９１で構成され、マーカ２９１を上側に向けた姿勢で使用するよう使用者に促す。これにより、位置指示器１は、より確実に、切り欠き部３１１を下側に向けた姿勢で使用されることになる。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。また、切り欠き部３１１を下側に向けた状態で位置指示器１が最も握り易くなるように、筐体２を形状付けしてもよい。

【0068】

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。

【0069】

＜第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態に係る位置指示器の電極構造を先端側から見た平面図である。図１５ないし図１７は、それぞれ、位置指示器を位置検出センサに接触させた状態を示す図である。

【0070】

本実施形態の位置指示器１は、第１電極３１の構成が異なること以外は、前述した第２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、本実施形態の各図において、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。

【0071】

図１４に示すように、本実施形態の第１電極３１は、複数の切り欠き部３１１を有する。また、複数の切り欠き部３１１は、第１電極３１の周方向に沿って等間隔に設けられている。また、各切り欠き部３１１は、中心軸Ｊを介して第１電極３１の他の切り欠き部３１１が形成されていない部分と対向する。つまり、切り欠き部３１１同士が中心軸Ｊを介して対向しないように構成されている。このような構成の位置指示器１によっても、図１５に示すように、切り欠き部３１１を下側に向けた姿勢（位置検出センサ９の入力画面と対向させた姿勢）で位置指示器１を使用することで、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄを小さくすることができる。

【0072】

なお、本実施形態では、３つの切り欠き部３１１が１２０°間隔で設けられている。このように、切り欠き部３１１の数を３つとすることにより、複数の切り欠き部３１１を等間隔に配置すれば、容易に、各切り欠き部３１１と中心軸Ｊを介して対向する箇所に第１電極３１が存在する構成とすることができる。つまり、切り欠き部３１１同士が中心軸Ｊを介して対向しない構成とすることができる。ただし、切り欠き部３１１の数は、２つ以上であれば、特に限定されない。

【0073】

さらに、本実施形態の位置指示器１によれば、次の効果を発揮することもできる。例えば、図１６に示すように、前述した第２実施形態の位置指示器１を位置検出センサ９の入力画面に対して垂直な姿勢とすると、出力信号Ｖ２の電界強度のピークが接触部３２２に対して切り欠き部３１１と反対側にずれて分布する。そのため、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとに僅かなずれ量Ｄが生じる。

【0074】

これに対して、図１７に示すように、本実施形態の位置指示器１では、切り欠き部３１１が第１電極３１の周方向に等間隔で配置されていることから、接触部３２２に対する出力信号Ｖ２の電界強度のピークの偏りが実質的に生じない。そのため、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをより小さく、実質的にゼロにすることができる。このように、本実施形態の位置指示器１によれば、位置検出センサ９の入力画面に対して立てた姿勢での、受信位置Ｐｉｎと送出位置Ｐｏｕｔとのずれ量Ｄをより小さくすることができる。

【0075】

ここで、各切り欠き部３１１の中心角θとしては、特に限定されず、切り欠き部３１１の数によっても異なるが、本実施形態のように切り欠き部３１１が３つの場合は、例えば、４５°以上６０°以下であることが好ましい。これにより、より確実に、切り欠き部３１１同士が中心軸Ｊを介して対向しない構成とすることができる。また、その上で、各切り欠き部３１１を十分に大きくすることができ、上述の効果をより確実に発揮することができる。また、使用時に位置指示器１の姿勢が変化しても切り欠き部３１１が位置検出センサ９の入力画面に対向した状態を容易に維持することができる。また、切り欠き部３１１による第１電極３１の過度な欠損が防止され、少ない電力で、第１電極３１から送出される出力信号Ｖ２の強度を十分に確保することができる。

【0076】

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。

【0077】

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】

【0078】

１…位置指示器 ２…筐体 ２３…テーパ部 ２４…絶縁層 ２５…スイッチ素子 ２５１…操作子 ２６…発光素子 ２７…窓部 ２８…レセプタクル ２９…目印部 ２９１…マーカ ３…電極構造 ３１…第１電極 ３１０…突出部 ３１１…切り欠き部 ３２…第２電極 ３２１…基部 ３２２…接触部 ３３…第２シールド電極 ３４，３５…絶縁層 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…抵抗 ６４３…抵抗 ６５…反転増幅回路 ６５１…オペアンプ ６５２…抵抗 ６５３…抵抗 ７…バッテリー ８…第１シールド電極 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…静電容量 ＣＰ…クロスポイント Ｄ…ずれ量 Ｊ…中心軸 Ｌ…接線 Ｐｉｎ…受信位置 Ｐｏｕｔ…送出位置 Ｖ１…交流信号 Ｖ２…出力信号 Ｖｃｃ…電源電圧 θ…中心角

【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】