JP2015222518A - 位置検出装置及び位置指示器 - Google Patents

Abstract

【課題】位置指示器の回転角や傾き角を良好に検出する。【解決手段】ペン形状の位置指示器からの交流信号をセンサで受信し、位置指示器がセンサ上で指示する位置を検出する位置検出装置である。位置指示器は、ハウジングの先端部において互いに電気的に分離されて、ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の電極を備えると共に、３個の電極には交流信号を選択的に供給するとともに、交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成して交流信号を送出するように制御を行う制御回路を備える。センサによって受信された位置指示器から送出された交流信号と識別情報に基づいてセンサ上での位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する角度情報算出回路を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、例えばペン形状の位置指示器の傾き及び回転角が検出可能な位置検出装置及び当該位置検出装置の位置指示器に関する。

例えばペン形状の位置指示器は、文字や絵などを入力する用途に用いられるが、この場合に、座標値による入力だけではなく、使用者の手のひねり具合や個人的癖等に基づくペンの回転や傾きをデータとして入力したいという要求がある。

この要求に答えるために、位置指示器の、位置検出装置のセンサ面上での傾き角や、センサ面に垂直な方向を軸とした回転角を検出することができるようにする発明が、例えば特許文献１（特開２０１４‐３５６３１号公報）などとして提案されている。

特許文献１では、位置指示器の回転角を検出するために、芯体に第１の電極と第２の電極を設けて、それを交互に選択して交流信号を送出する電極を切り替える。この際に、第１の電極と第２の電極のどちらから交流信号を送出するのかを示す信号送出のパターン情報を位置指示器から送出される交流信号に含めるようにする。

位置検出装置は、位置指示器から受信したパターン情報に対応して求められる、位置指示器からの交流信号を受信したセンサ面上の複数の座標位置により、位置指示器の、センサ面に垂直な方向を軸とした回転角を計算する。

また、特許文献１においては、位置指示器の傾き角を検出するためには、筐体（ハウジング）に３個の電極を設けると共に、予め決められたパターンに基づき選択された一つの電極に交流信号を供給する切替回路を設ける。そして、位置指示器は、切替回路によってパターンが切り替えられた際にそのパターンの種類を示すパターン情報を位置検出装置に送出する。

位置検出装置は、受信する少なくとも３通りのパターン情報に対応して求められる、少なくとも３つの座標位置及び３つの信号強度から、位置指示器のセンサ面に対する傾き角を計算するようにする。

この場合に、特許文献１では、０１１４段落に記載されているように、「本実施例の位置指示器では、電極４０のみを選択する第１のパターンと、電極４１のみを選択する第２のパターンと、電極４２のみを選択する第３のパターンとを設け、・・・第１のパターンを選択した際には、スタート信号に続く「符号」を“０”とし、第２のパターン及び第３のパターンを選択した際には、スタート信号に続く「符号」を“１”としている。このため、タブレット側では前述した送出の順番を考慮して、位置指示器のどの電極から送出された信号であるかを識別することができる」としている。

特開２０１４‐３５６３１号公報

上述のように、特許文献１における位置指示器の傾き角の検出方法においては、位置指示器は、３つの電極のそれぞれに対応する識別情報を送出するものではない。このため、もしも、位置指示器の３つの電極のいずれかからの交流信号を位置検出装置で検出することができないときには、３つのパターンを区別して認識することができなくなって、どのような回転角となっているか、また、どのような傾き角となっているかを正しく検出することができない恐れがある。

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした位置指示器及び位置検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、第１の実施形態に示す発明は、
ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を送出する位置指示器と、前記位置指示器から送出された前記交流信号を受信するセンサを備え、前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出装置において、
前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの先端部において互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の電極を備えると共に、前記少なくとも３個の電極には前記交流信号生成回路によって生成された前記交流信号を選択的に供給するとともに前記交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成して前記交流信号を送出する制御を行う制御回路を備えており、
前記センサは、第１の方向に複数の導体が配設されるとともに前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数の導体が配設された構成を備えており、
前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号に基づいて前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出回路と、前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号と前記識別情報に基づいて前記センサ上での前記位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する角度情報算出回路を備えていることを特徴とする位置検出装置を提供する。

上述の構成の発明による位置検出装置においては、位置指示器は、ペン形状のハウジングの先端部において互いに電気的に分離されてハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の電極を備える。そして、位置指示器の制御回路は、少なくとも３個の電極に、交流信号生成回路によって生成された交流信号を選択的に供給する制御を行うとともに、交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成してセンサに送出する制御を行う。

そして、位置検出装置の角度情報算出回路は、センサによって位置指示器から受信した交流信号と、前記識別情報とに基づいて、センサ上での位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する。すなわち、交流信号を送出している電極を識別するための識別情報を伴って交流信号が位置検出装置のセンサに対して送出される。したがって、位置検出装置では、位置指示器の複数個の電極のうちのいずれの電極からの交流信号を受信したかを認識することができるので、位置指示器の回転角や傾き角を、正しく検出することが容易になる。

また、第２の実施形態に示す発明は、
ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を送出する位置指示器と、前記位置指示器から送出された前記交流信号を受信するセンサを備え、前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出装置において、
前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの前記先端部に、前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置に配設された第１の電極と、互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の第２の電極を備えており、前記第１の電極に前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を供給するとともに前記少なくとも３個の第２の電極を選択的に所定の電位に設定するとともに前記所定の電位が選択的に設定される前記第２の電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行う制御回路を備えており、
前記センサは、第１の方向に複数の導体が配設されるとともに前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数の導体が配設された構成を備えており、
前記センサによって受信された前記位置指示器の前記第１の電極から送出された前記交流信号に基づいて前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出回路と、前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号と前記識別情報に基づいて前記センサ上での前記位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する角度情報算出回路を備えていることを特徴とする位置検出装置を提供する。

上述の構成の発明によれば、位置指示器は、ハウジングの軸芯方向の所定の位置に配設され、交流信号をセンサに送出する第１の電極の他に、ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設され、制御回路により選択的に所定の電位が設定される少なくとも３個の第２の電極を備えている。制御回路は、また、所定の電位が選択的に設定される第２の電極を識別する識別情報を生成してセンサに送出する制御を行う。

この発明においては、所定の固定電位が印加される第２の電極が切り替えられることにより、第１の電極からの交流信号の送出分布パターンが変えられる。すなわち、第２の電極が所定の固定電位、例えば接地電位または電源電圧の電位に設定されると、その所定の固定電位が設定された第２の電極によって、第１の電極からの交流信号の送出分布パターンが影響を受ける。したがって、この発明においても、所定の固定電位が設定された第２の電極を切り替えることで、交流信号の送出分布パターンが、第１の実施形態で示す発明と同様にして変えられる。

そして、いずれの送出分布パターンであるかは、交流信号と共に位置指示器から送られてくる、所定の固定電位が設定された第２の電極がいずれであるかの識別情報から認定することができる。したがって、位置検出装置は、位置指示器から、複数個の第２の電極のうちのいずれが所定電位とされたときの交流信号を受信したかを認識することができ、位置指示器の回転角や傾き角を、正しく検出することが容易になる。

第１の実施形態に示す発明による位置指示器によれば、３個以上の電極のそれぞれを識別する識別情報を伴って、交流信号が位置検出装置のセンサに送出される。したがって、この発明による位置検出装置は、位置指示器の複数個の電極のうちのいずれの電極からの交流信号を受信したかを認識することができるので、位置指示器の回転角や傾き角を、正しく検出することが容易になる。

また、第２の実施形態に示す発明による位置指示器によれば、所定の固定電位が設定された第２の電極を切り替えることで、交流信号の送出分布パターンが変えられると共に、いずれの送出分布パターンであるかは、所定の固定電位が設定される第２の電極がいずれであるかの識別情報が交流信号と共に位置検出装置のセンサに送出されることによって、位置検出装置では、位置指示器から送出された交流信号を受信して、複数個の第２の電極のうちのいずれが所定電位とされたかを認識することができ、これによって位置指示器の回転角や傾き角を、正しく検出することが容易になる。

この発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置指示器の内部回路構成例を示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置指示器の処理動作例を説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置指示器の処理動作例を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の構成例の概略を示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の処理動作の概略を説明するために用いる図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置の回路構成例を示す図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置における位置指示器の回転角の計測原理を説明するために用いる図である。 この発明の第１の実施形態の位置検出装置における位置指示器の傾き角の計測原理を説明するために用いる図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の内部回路構成例を示す図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の処理動作例を説明するためのタイミングチャートを示す図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の処理動作例を説明するための図である。 この発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置指示器の変形例の要部の構成例を示す図である。 この発明の第３の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第３の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第４の実施形態の位置検出装置の位置指示器の要部の構成例を示す図である。 この発明の第４の実施形態の位置検出装置の位置指示器の内部回路構成例を示す図である。

以下、この発明による位置検出装置の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
＜位置指示器の構成例＞
図１は、この発明の第１の実施形態の位置検出装置における位置指示器１の位置指示部（芯体側）の構造を示す図であり、図２は、当該位置指示器１を、芯体側から見た図である。

位置指示器１は、全体としてペン形状を呈する筒状の筐体（ハウジング）２の位置指示部側（ペン先側）に開口２ａを備え、この開口２ａからハウジング２の外に突出するように、芯体３が、この例では挿脱自在に配設されている。芯体３は、位置指示器１のペン先に加えられる圧力（筆圧）を伝達する役割をするもので、この例では、プラスチック等の絶縁材料により成形されている。

位置指示器１のハウジング２内には、図１に示すように、プリント基板４が配設されていると共に、圧力検出センサの例としての可変容量コンデンサ５が配設されており、可変容量コンデンサ５の両端の電極５ａ，５ｂは、プリント基板４に接続されている。可変容量コンデンサ５は、芯体３のそのペン先側とは反対側の端部が挿入されて結合される結合部を備え、この結合部が、芯体３に加えられる圧力（筆圧）に応じて芯体３と共に僅かに移動し、この移動に応じて、芯体３を介して加えられる圧力（筆圧）によって、容量が変化するように構成されている。芯体３は、この実施形態では、可変容量コンデンサ５の結合部に対して、挿脱自在に結合される。可変容量コンデンサ５は、例えば特開平０４−９６２１２号公報に開示されているものを用いることができ、その詳細な構成の説明はここでは省略する。

そして、この実施形態では、位置指示器１のハウジング２の少なくとも位置指示部側は、例えば樹脂などの絶縁性材料により構成されていると共に、この例では、ハウジング２の開口２ａの近傍の円錐台形状部分位置には、ハウジング２の軸心方向の周囲を囲むように、円周方向において互いに電気的に分離された３個の電極６，７，８が形成されている。この例の場合には、図１及び図２に示すように、３個の電極６，７，８は、芯体３の周囲を囲むように形成されている。

この場合に、３個の電極６，７，８は、例えば導電性金属材料や導電性樹脂などで構成され、互いに同一形状及び同一の大きさとされると共に、円周方向に互いに同じ距離だけ離れて形成されている。したがって、３個の電極６，７，８は、この実施形態では互いに１２０度角間隔離れた位置に配置される。

この３個の電極６，７，８は、ハウジング２の開口２ａの近傍の円錐台形状の外周部分に、例えば電極６，７，８に対応する形状の凹部をそれぞれ形成しておき、その凹部内に電極６，７，８を嵌合させて接着あるいは被着することより形成される。そして、３個の電極６，７，８のそれぞれは、図示を省略する結線によって、プリント基板４に電気的に接続されている。

なお、３個の電極６，７，８は、ハウジング２の開口２ａの近傍の円錐台形状の外周面部分に被着形成したり、印刷により形成したりしてもよい。また、３個の電極６，７，８は、ハウジング２の開口２ａの近傍の内壁面側に形成するようにしてもよい。また、３個の電極６，７，８の材料は、導電性金属材料に限られず、導電性ゴムなどの導電性樹脂材料で構成してもよい。

図３は、第１の実施形態の位置指示器１の回路構成図である。すなわち、位置指示器１は、コントローラ１０と、乾電池あるいは充電可能な２次電池などの電池１１と、発振回路１２と、スイッチ回路１３，１４，１５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを備える。そして、コントローラ１０には、可変容量コンデンサ５が接続されている。

コントローラ１０は、例えばマイクロプロセッサで構成されており、位置指示器１の後述のような処理動作を制御する制御回路を構成するもので、駆動電源の例としての電池１１からの電源電圧ＶＤＤが供給されている。コントローラ１０は、後述するように、発振回路１２を制御したり、スイッチ回路１３，１４，１５のそれぞれをオン、オフ制御したりすると共に、可変容量コンデンサ５の容量を監視することで、位置指示器１の芯体３を介して印加される筆圧を検出する。この実施形態では、コントローラ１０は、後述するように可変容量コンデンサ５の放電時間から筆圧を検出する。

発振回路１２は、所定周波数ｆ１、例えば周波数ｆ１＝１．８ＭＨｚの交流信号を発生する。すなわち、発振回路１２は、交流信号発生回路を構成する。コントローラ１０は、この発振回路１２のイネーブル端子ＥＮに制御信号（イネーブル信号ＣＴ）を供給することで、当該発振回路１２をオン、オフ制御する。したがって、発振回路１２は、コントローラ１０からのイネーブル信号ＣＴに応じて、発生する交流信号を断続させ、これにより、発振回路１２は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号を発生する。つまり、コントローラ１０による発振回路１２のイネーブル制御により、ＡＳＫ変調信号を生成することが可能である。この実施形態では、位置指示器１はこのＡＳＫ変調信号により、後述するように位置指示器１が指示する位置を検出するためのみならず位置指示器１から送出される信号の信号送出タイミングに同期させてコントローラ１０で信号復調を可能にするための連続送信信号（バースト信号）と、電極６，７，８のそれぞれを識別するための識別情報と、筆圧情報とを送出する。

発振回路１２からの交流信号は、この実施形態では、スイッチ回路１３，１４，１５のそれぞれを通じて、電極６，７，８のそれぞれに供給される。スイッチ回路１３，１４，１５は、コントローラ１０からの切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３によりオン、オフ制御される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、電池１１の電圧を昇圧して、高い電圧ＶＰの電源を生成する。電圧ＶＰは、スイッチ回路１３，１４，１５を動作させる電源として用いられ、発振回路１２から供給される交流信号の振幅よりも高い電圧とする必要がある。このため、電池１１の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１６により昇圧して、当該電圧ＶＰを生成する。

＜位置指示器１の処理動作例＞
図４は、この第１の実施形態の位置指示器１のコントローラ１０の処理動作の流れの例を説明するためのフローチャートである。

コントローラ１０は、筆圧を検出する（ステップＳ１）。この例では、筆圧は、可変容量コンデンサ５を充電し、その充電電圧Ｅｃが所定の閾値になるまで放電されるときの時間に基づいて算出する。すなわち、可変容量コンデンサ５は、筆圧に応じた容量を有するが、その充電電圧Ｅｃはその時の容量に応じた電圧となり、充電電圧Ｅｃが所定の閾値になるまで放電されるときの時間は筆圧に応じたものとなる。この筆圧の検出については、後で詳述する。

次に、コントローラ１０は、ステップＳ１で求めた筆圧が、所定の閾値ｔｈ０以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。ここで、閾値ｔｈ０は、例えば、位置指示器１の芯体３が位置検出装置のセンサ面と接触し僅かにセンサ面を押圧したときの筆圧の値に設定される。

ステップＳ２で、求めた筆圧の値が閾値ｔｈ０未満であると判別したときには、コントローラ１０は、スイッチ回路１３，１４，１５の全てに対してオンに制御する切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を供給し、発振回路１２からの交流信号を、電極６，７，８の全てから送出するように制御する（ステップＳ３）。

このステップＳ３においては、コントローラ１０は、発振回路１２を制御して、交流信号を所定期間連続して送信する連続送信期間を、間欠的に繰り返すようにする。また、コントローラ１０は、発振回路１２から連続送信期間に続き、筆圧データを送信する筆圧データ送信期間を生成するようにして、これら連続送信期間と筆圧データ送信期間とからなる区間を、間欠的に行うように制御するようにしてもよい。位置指示器１から送出される連続送信信号は、所定の時間を有するバースト信号であり、位置検出装置において、センサによって受信されて位置指示器１がセンサ上で指示する位置を検出するために使用されるとともに、この連続送信信号に続いて送出される筆圧データ等の符号化データを受信して復号化する際のタイミング同期を位置指示器１から送出された信号のタイミングを基準として行うための同期信号として使用される。位置検出装置での信号処理はこのバースト信号のタイミングに同期させて実行される。そして、コントローラ１０は、このステップＳ３の次には、処理をステップＳ１に戻し、そのステップＳ１以降の処理を繰り返す。

以上のステップＳ１〜Ｓ３の処理は、位置指示器１が位置検出装置のセンサ上で位置指示入力をする前の状態における処理であり、位置検出装置のセンサ上に位置指示器が近づいた状態（いわゆるホバー状態）及び、そのホバー状態からセンサ面への位置指示器１の接触を良好に位置検出装置で検出するようにするための処理である。すなわち、位置指示器１からの交流信号を、３個の電極６，７，８のいずれかから送出するよりも、３個の電極６，７，８の全てから交流信号を同時に送出した方が、交流信号の送出エネルギーが大きくなって、位置検出装置のセンサで、位置指示器１からの交流信号を検出することが容易になるからである。

ステップＳ２で、求めた筆圧の値が閾値ｔｈ０以上であると判別したときには、コントローラ１０は、位置指示器１による指示位置を検出すると共に、位置指示器１の回転角及び傾き角を検出することができるようにするために、この実施形態では、スイッチ回路１３，１４，１５を順次にオンとする切替を行って、発振回路１２からの交流信号を、電極６，７，８のそれぞれから順次に送出するように制御する（ステップＳ４）。そして、コントローラ１０は、このステップＳ４では、各スイッチ回路１３，１４，１５のそれぞれのオン期間に対応して、発振回路１２をイネーブル制御するイネーブル信号ＣＴを生成して、発振回路１２に供給する。

このときのコントローラ１０における処理動作を、図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。

すなわち、図５（Ａ）に示すように、コントローラ１０は、まずスイッチ回路１３をオンにし、その他のスイッチ回路１４，１５はオフとして、３個の電極６，７，８の内の電極６のみを選択する状態にする。そして、この電極６の選択状態において、コントローラ１０は、図５（Ｂ）に示すように、端子Ｐ１のイネーブル信号ＣＴを、一定期間ハイレベルを維持するように制御し、発振回路１２から交流信号Ｓｃを一定期間連続して出力するようにする。これにより、電極６は、一定期間連続して交流信号Ｓｃを放射する状態になる（図５（Ｄ）の連続送信期間（６）参照）。

この連続送信期間（６）中に、コントローラ１０は、端子Ｐ５を制御して可変容量コンデンサ５に加えられた筆圧を求める。すなわち、コントローラ１０は、可変容量コンデンサ５が接続されている端子Ｐ５をハイレベルとすることで可変容量コンデンサ５を充電する。次いで、コントローラ１０は、端子Ｐ５を入力状態に切り替える。このとき、可変容量コンデンサ５に蓄えられた電荷はこれと並列に接続された抵抗１７によって放電され、可変容量コンデンサ５の電圧Ｅｃ（図５（Ｃ）参照）は徐々に低下する。コントローラ１０は、端子Ｐ５を入力状態に切り替えてから、可変容量コンデンサ５の電圧Ｅｃが、予め定めた閾値電圧以下に低下するまでの時間Ｔｐを求める。この時間Ｔｐは、求める筆圧に相当するものであり、コントローラ１０は、この時間Ｔｐから、例えば筆圧を１０ビットの値として求める。

この連続送信期間（６）を終了すると、コントローラ１０は所定の周期Ｔｄで端子Ｐ１をハイレベルまたはロウレベルとして発振回路１２を制御することにより、交流信号Ｓｃに基づいてＡＳＫ変調を行う。このとき、コントローラ１０は、初回はイネーブル信号ＣＴをハイレベルとして所定の時間、信号を送出する（図５（Ｄ）のスタート信号参照）。このスタート信号は、以降のデータ送出タイミングを位置検出装置側で正確に判定することができるようにするために設けられているものである。すなわち、位置検出装置が受信した位置指示器１からのスタート信号の信号送出タイミングに位置検出装置でのＡＳＫ復調などの信号処理を同期させるために設けられている。連続送信期間（６）における連続送信信号を位置指示器１から放出される信号の送出タイミングとして利用して位置検出装置での信号処理を同期させることができることについては既述した通りであるが、このスタート信号を利用しても位置検出装置でのＡＳＫ復調などの信号処理を同期させることができる。

このスタート信号に続く２Ｔｄの期間は、当該交流信号Ｓｃを供給する電極６を識別するための識別情報の送出区間であり、コントローラ１０は、この例では、図５（Ｄ）に示すように、電極６に対して２ビットの識別情報として、符号“００”を付与するように端子Ｐ１を制御する。２ビットの符号としたのは、３つの電極６，７，８のそれぞれを識別するためである。

電極６の識別情報に続いて、コントローラ１０は、前述した動作により求めた１０ビットの筆圧データを順次送信する。即ち、コントローラ１０は、送信データが“０”のときは端子Ｐ１をロウレベルとして発振回路１２からの交流信号の発生を停止し、送信データが“１”のときは端子Ｐ１をハイレベルとして発振回路１２から交流信号を発生させるように制御することでＡＳＫ変調を行う（図５（Ｄ）の筆圧データ送信期間参照）。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す電極６の選択期間では、送信する筆圧が“０１０１１１０１０１”であることを例示している。

１０ビットの筆圧データの送信を終了すると、コントローラ１０は、電極６の選択期間を終了して、電極７の選択期間に切り替えるようにするために、スイッチ回路１３及びスイッチ回路１５をオフにし、スイッチ回路１４のみをオンにするように切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３により切替制御する。

そして、この電極７の選択期間においては、コントローラ１０は、電極６の選択期間と同様にして、図５（Ｂ）に示すように、端子Ｐ１のイネーブル信号ＣＴを、一定期間ハイレベルを維持するように制御し、発振回路１２から交流信号Ｓｃを一定期間連続して出力するようにする。これにより、電極７は、一定期間連続して交流信号Ｓｃを送出する状態になる（図５（Ｄ）の連続送信期間（７）参照）。

この連続送信期間（７）を終了すると、コントローラ１０は、端子Ｐ１をハイレベルとしてスタート信号を送出した後、電極７を識別するための識別情報の２ビット分の符号としてこの例では“１０”を付与するように端子Ｐ１を制御する。この例では、電極７の選択期間では、筆圧検出動作は行わず、筆圧データの送信もしない。なお、電極７の選択期間においても、筆圧検出動作を行なって、筆圧データの送信をするようにしても勿論よい。

電極７の選択期間において連続送信期間（７）に続いて、電極７の識別情報の送出を終了すると、コントローラ１０は、電極７の選択期間を終了して、電極８の選択期間に切り替えるようにするために、スイッチ回路１３及びスイッチ回路１４をオフにし、スイッチ回路１５のみをオンにするように切替制御信号ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３により切替制御する。

この電極８の選択期間においては、コントローラ１０は、電極７の選択期間と同様にして、図５（Ｂ）に示すように、端子Ｐ１のイネーブル信号ＣＴを、一定期間ハイレベルを維持するように制御し、発振回路１２から交流信号Ｓｃを一定期間連続して出力する連続送信期間（８）の状態とする。

そして、連続送信期間（８）を終了すると、コントローラ１０は、端子Ｐ１をハイレベルとしてスタート信号を送出した後、電極８を識別するための識別情報の２ビット分の符号としてこの例では“０１”を付与するように端子Ｐ１を制御する。この例では、電極８の選択期間でも、筆圧検出動作は行わず、筆圧データの送信もしない。なお、電極８の選択期間においても、筆圧検出動作を行なって、筆圧データの送信をするようにしても勿論よい。

電極８の選択期間において連続送信期間（８）に続いて、電極８の識別情報の送出を終了すると、コントローラ１０は、電極８の選択期間を終了して、電極６の選択期間に戻るように、端子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から出力する切替制御信号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を制御して、スイッチ回路１３をオンにし、その他のスイッチ回路１４，１５はオフとする。ステップＳ４では、以下同様にして、電極６の選択期間、電極７の選択期間、電極８の選択期間を順次に巡回的に切り替える制御を行う。

以上のようにして、ステップＳ４では、位置指示器１からは電極６，７，８を通じて、各電極の識別情報を含むと共に、筆圧データを含む交流信号がＡＳＫ変調されて位置検出装置に送出される。位置検出装置では、後述するようにして、この位置指示器１から送出された交流信号を受信して、位置指示器１に印加されている筆圧を検知すると共に、位置指示器１の回転角及び傾き角を算出するようにする。

このステップＳ４の次には、コントローラ１０は、位置指示器１に印加されている筆圧が所定の閾値ｔｈ０未満であるか否か判別する（ステップＳ５）。このステップＳ５で、筆圧は閾値ｔｈ０以上であると判別したときには、コントローラ１０は、処理をステップＳ４に戻し、このステップＳ４の動作を繰り返す。

また、ステップＳ５で、筆圧が閾値ｔｈ０未満であると判別したときには、コントローラ１０は、それが所定時間継続したか否か判別する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ６で、筆圧が閾値ｔｈ０未満の状態が所定時間以下であると判別したときには、コントローラ１０は、処理をステップＳ４に戻し、このステップＳ４の動作を繰り返す。

ステップＳ６で、筆圧が閾値ｔｈ０未満の状態が所定時間以上継続したと判別したときには、コントローラ１０は、処理をステップＳ３に戻し、発振回路１２からの交流信号を、３個の電極６，７，８の全てから送出する状態にし、このステップＳ３以降の処理を繰り返す。

＜位置検出装置の構成例＞
次に、以上説明した位置指示器１と共に使用される、この第１の実施形態の位置検出装置の構成例について説明する。

図６は、この実施形態の位置検出装置２０の概略構成例を説明するための図である。この例の位置検出装置２０は、静電容量方式の位置検出装置の構成であり、いわゆるクロスポイント（相互容量）構成のセンサ部を備えており、指などの静電タッチ、特にマルチタッチを検出する場合は、第１の方向に配置された導体に送信信号を供給すると共に、第１の方向とは異なる第２の方向に配置された導体から信号を受信するように構成されている。また、指示体が、上述した位置指示器１のような、位置指示信号を送出のための電気回路と、この電気回路を駆動する駆動電源を備えたアクティブ静電ペンの場合には、第１の方向及び第２の方向に配置されたそれぞれの導体から信号を受信する構成となる。なお、クロスポイント型静電容量方式の位置検出装置の原理等については、この出願の出願人に係る出願の公開公報である特開２０１１−３０３５号公報、特開２０１１−３０３６号公報、特開２０１２−１２３５９９号公報等に詳しく説明されている。

この実施形態の位置検出装置２０は、図６に示すように、タッチパネル（位置検出センサ）を構成するセンサ部１００と、制御装置部２００とで構成されている。

センサ部１００は、この例では、下層側から順に、Ｙ導体群１０２、絶縁層、Ｘ導体群１０１を積層して形成されたものである。Ｙ導体群１０２は、図６及び後述する図８に示すように、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数のＹ導体１０２Ｙ１、１０２Ｙ２、…、１０２Ｙｎ（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列配置したものである。また、Ｘ導体群１０１は、Ｙ導体１０２Ｙ１、１０２Ｙ２、…、１０２Ｙｎに対して交差、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数のＸ導体１０１Ｘ１、１０１Ｘ２、…、１０１Ｘｍ（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列配置したものである。

この実施形態のセンサ部１００では、Ｘ導体群１０１を構成する複数のＸ導体１０１Ｘ１、１０１Ｘ２、…、１０１Ｘｍが第１の導体であり、Ｙ導体群１０２を構成する複数のＹ導体１０２Ｙ１、１０２Ｙ２、…、１０２Ｙｎが第２の導体である。このように、位置検出装置１では、Ｘ導体とＹ導体を交差させて形成したセンサパターンを用いて、指ｆｇやアクティブ静電ペンを構成する位置指示器１などの指示体が指示する位置を検出する構成を備えている。

そして、この実施形態の位置検出装置２０は、例えばスマートフォンと呼ばれる携帯機器などの電子機器に搭載されて使用される。このため、センサ部１００は、電子機器が備える表示画面の大きさに対応したサイズを有している。画面サイズが例えば４インチ前後の大きさの指示入力面１００Ｓは、光透過性を有する、Ｘ導体群１０１とＹ導体群１０２とによって形成されている。

なお、Ｘ導体群１０１とＹ導体群１０２は、センサ基板の同一面側にそれぞれが配置される構成であってもよいし、センサ基板の一面側にＸ導体群１０１を配置し、他面側にＹ導体群１０２を配置する構成でもよい。

制御装置部２００は、センサ部１００との入出力インターフェースとなるマルチプレクサ２０１と、指タッチ／ペン指示検出回路２０２と、制御回路２０３とからなる。

制御回路２０３は、位置検出装置２０の全体の動作を制御するためのもので、この例では、ＭＰＵ（microprocessor unit）で構成されている。この実施形態の位置検出装置２０は、指タッチの検出と、ペン指示の検出とを時分割で行うように制御する。すなわち、この実施形態の位置検出装置２０では、図７に示すように、ペン指示の検出を実行するペン指示検出期間ＰＰと、指タッチの検出を実行する指タッチ検出期間ＰＦとを交互に時分割で実行するようにしている。

この実施形態では、指タッチ検出期間ＰＦで取り扱う信号の周波数ｆ２は、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚとされ、ペン指示検出期間ＰＰで取り扱う信号の周波数（位置指示器１からの交流信号の周波数ｆ１＝１．８ＭＨｚ）とは、使用周波数帯域が大きく異なるものとされている。したがって、指タッチ検出期間ＰＦと、ペン指示検出期間ＰＰとで取り扱う信号を、例えばバンドパスフィルタで帯域分離することで、それぞれの信号を弁別することができる。

制御回路２０３は、マルチプレクサ２０１及び指タッチ／ペン指示ペン指示検出回路２０２を、指タッチ検出期間ＰＦとペン指示検出期間ＰＰとで、後述するように、必要な部位を切替制御するようにする。

すなわち、制御装置部２００は、指タッチ検出期間では、Ｘ導体とＹ導体を交差させて形成したセンサ部１００のセンサパターンのそれぞれの交点における静電容量が、指がタッチされた位置で変化するので、その静電容量の変化を検出することにより指タッチの位置を検出するようにする。

すなわち、制御装置部２００は、指タッチ検出期間では、例えば５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の周波数ｆ２の送信信号をＹ導体に供給し、Ｘ導体による受信信号を信号処理回路に供給する。信号処理回路では、指ｆｇがタッチされた位置での静電容量の変化に対応して受信信号のレベルが変化することを検知することで、指タッチ位置を検出する。

また、制御装置部２００は、ペン指示検出期間ＰＰでは、位置指示器１から送出された交流信号をセンサ部１００で検出する。位置検出装置２０では、この位置指示器１からの周波数ｆ１の交流信号を、センサ部１００のＸ導体群１０１（第１の導体：Ｘ導体）のみならず、図８に詳説するように、Ｙ導体群１０２（第２の導体：Ｙ導体）でも受信する。そして、制御装置部２００は、第１の導体及び第２の導体を構成するそれぞれの導体について、位置指示器１から送出された１．８ＭＨｚの信号のレベルを測定して、１．８ＭＨｚの信号が高レベルとなっている第１の導体及び第２の導体のそれぞれを特定することで位置指示器１によるセンサ部１００上での指示位置を検出するようにする。

そして、この実施形態では、ペン指示検出期間ＰＰにおいては、制御装置部２００の制御回路２０３は、位置指示器１の芯体３に印加された筆圧データを受信して、当該筆圧を検知すると共に、位置指示器１の回転角及び傾き角を検出するようにする。

＜位置検出装置２０の制御装置部２００の構成例＞
図８は、位置検出装置２０の構成図の一例を示したもので、主として制御装置部２００の構成例を示したものである。すなわち、この例の制御装置部２００は、図８に示すように、Ｘ導体選択回路２１１と、Ｙ導体選択回路２１２と、切替回路２１３及び２１４と、発振器２２１と、増幅回路２２２と、ゲインコントロール回路２２３と、バンドパスフィルタ回路２２４と、検波回路２２５と、アナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路という）２２６と、コントロール回路２２０とを備えると共に、前述した制御回路２０３を備える。

Ｘ導体群１０１から所定のＸ導体を選択するＸ導体選択回路２１１と、Ｙ導体群１０２から所定のＹ導体を選択するＹ導体選択回路２１２と、切替回路２１３及び２１４とは、前述したマルチプレクサ２０１を構成する。発振器２２１と、増幅回路２２２と、ゲインコントロール回路２２３と、バンドパスフィルタ回路２２４と、検波回路２２５と、アナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路という）２２６と、コントロール回路２２０とは、前述した指タッチ／ペン指示検出回路２０２を構成する。コントロール回路２２０は、制御回路２０３からの制御信号ｉを受けて、マルチプレクサ２０１を構成するＸ導体選択回路２１１、Ｙ導体選択回路２１２、切替回路２１３及び２１４に切替制御信号を供給すると共に、指タッチ／ペン指示検出回路２０２を構成する前述した各部へ制御信号を供給する。

Ｘ導体選択回路２１１は、コントロール回路２２０からの選択制御信号ｈにより、Ｘ導体群１０１の中から１本のＸ導体を選択する。Ｙ導体選択回路２１２は、コントロール回路２２０からの選択制御信号ｇにより、Ｙ導体群１０２の中から１本のＹ導体を選択する。

発振器２２１は、制御装置部２００の指タッチ検出期間ＰＦにおいて、周波数ｆ２の発振信号を、駆動信号としてＹ導体群１０２を構成するＹ導体に供給するための発振器である。切替回路２１３は、Ｙ導体選択回路２１２により選択されたＹ導体を、発振器２２１または後述する増幅回路２２２側のどちらに接続するかを切り替える。

コントロール回路２２０は、制御信号ａにより、切替回路２１３を、指タッチ検出期間ＰＦにおいては、Ｙ導体選択回路２１２により選択されたＹ導体を発振器２２１に接続するように切り替え、ペン指示検出期間ＰＰにおいては、Ｙ導体選択回路２１２により選択されたＹ導体を増幅回路２２２に接続するように切り替える。

切替回路２１４は、Ｘ導体選択回路２１１により選択されたＸ導体と、切替回路２１３を経由してＹ導体選択回路２１２により選択されたＹ導体とのどちらを増幅回路２２２の入力端に接続するかを切り替える。コントロール回路２２０は、指タッチ検出期間ＰＦにおいては、制御信号ｂにより、切替回路２１４を、Ｘ導体選択回路２１１により選択されたＸ導体を増幅回路２２２に接続するように切り替える。

また、コントロール回路２２０は、ペン指示検出期間ＰＰにおいて、位置指示器１の指示位置のＸ軸座標を求めるときは、制御信号ｂにより、切替回路２１４を、Ｘ導体選択回路２１１を増幅回路２２２に接続するように切り替える。また、位置指示器１の指示位置のＹ軸座標を求めるときは、Ｙ導体選択回路２１２を増幅回路２２２に接続するように制御信号ｂによって切替回路２１４を切り替える。

増幅回路２２２の出力は、ゲインコントロール回路２２３に接続される。ゲインコントロール回路２２３は、増幅回路２２２の出力を、コントロール回路２２３からの制御信号ｃによって利得制御して、適切なレベルの出力信号となるように設定する。

バンドパスフィルタ回路２２４は、周波数ｆ１及び周波数ｆ２を中心とした所定の帯域幅を有するバンドパスフィルタ回路である。このバンドパスフィルタ回路２２４の中心周波数は、コントロール回路２２０からの制御信号ｄによって切替えられ、指タッチ検出期間においては、中心周波数をｆ２とし、ペン指示検出期間ＰＰにおいては周波数がｆ１となるように切り替えられる。

バンドパスフィルタ回路２２４の出力信号は検波回路２２５によって検波され、その検波出力がＡＤ変換回路２２６に供給され、コントロール回路２２０からの制御信号ｅに基づきＡＤ変換回路２２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路２２６からのデジタルデータｆは制御回路２０３によって読み取られて、位置指示器１がセンサ部１００上で指示する位置座標、位置指示器１の回転角、及び位置指示器１のセンサ部１００のセンサ面１００Ｓに対する傾き角を求めるための信号処理が行われる。

制御回路２０３を構成するマイクロプロセッサは、内部にＲＯＭおよびＲＡＭを備えるとともにＲＯＭに格納されたプログラムによって動作する。そして、制御回路２０３は、コントロール回路２２０が所定のタイミングで制御信号ａ〜ｅおよびｇ、ｈを出力するように、制御信号ｉを出力してコントロール回路２２０を制御する。

以上のように構成した位置検出装置２０の指タッチ検出期間ＰＦにおける動作について説明する。前述したように、指タッチ検出期間ＰＦにおいては、切替回路２１３は発振器２２１に接続され、Ｙ導体選択回路２１２により選択されたＹ導体に駆動信号が供給される。また、Ｘ導体選択回路２１１により選択されたＸ導体は、切替回路２１４を経由して増幅回路２２２に接続され、この増幅回路２２２からの信号レベルは、ゲインコントロール回路２２３、バンドパスフィルタ回路２２４、検波回路２２５を経由してＡＤ変換回路２２６によってデジタル値に変換される。

このとき、Ｘ導体選択回路２１１およびＹ導体選択回路２１２によって選択された各導体の交点に指がタッチされると、検出される信号レベルは指が無いときのレベルよりも低下する。従って、Ｘ導体群１０１を構成するそれぞれのＸ導体とＹ導体群１０２を構成するそれぞれのＹ導体の全ての交点について指が無いときの信号レベルを予め求めておけば、信号レベルが低下した位置より指タッチ位置を求めることができる。

次に、位置検出装置２０のペン指示検出期間ＰＰにおける、位置指示器１の指示位置、回転角及び傾き角を検出するときの動作について以下に説明する。

制御回路２０３からの制御信号ｉに基づきコントロール回路２２０は、Ｙ導体選択回路２１２によって選択されたＹ導体が切替回路２１４を介して増幅回路２２２に接続されるように制御信号ａにより切替回路２１３を切り替える。また、Ｘ導体選択回路２１１で選択されたＸ導体が増幅回路２２２に接続されるように制御信号ｂにより切替回路２１４を切り替える。なお、Ｘ導体選択回路２１１によって選択されたＸ導体が増幅回路２２２に接続された状態では、Ｙ導体選択回路２１２によって選択されたＹ導体は増幅回路２２２にも発振回路２２１にも接続されない。

次に、制御回路２０３は、位置指示器１が指示するＸ方向位置を求めるためのＸ導体に対するスキャン動作をさせるために、コントロール回路２２０に対して、Ｘ導体選択回路２１１がＸ導体１０１Ｘ１を選択する制御信号ｈを出力させて、そのときの信号レベルであるＡＤ変換回路２２６からのデジタルデータｆを読み取る。そして、制御回路２０３のコントロール回路２２０に対する指示によりＸ導体選択回路２１１はＸ導体１０１Ｘ２、１０１Ｘ３、１０１Ｘ４・・と、Ｘ導体を順次切り替えながら、ＡＤ変換回路２２６からのそれぞれの信号レベルのデジタルデータｆを読み取る。

このとき、全てのＸ導体１０１Ｘ１〜１０１Ｘｍで検出されたそれぞれの信号レベルが所定値に達していなければ、位置指示器１はセンサ部１００上に無いものと判断して、上述の動作を繰り返す。Ｘ導体１０１Ｘ１〜１０１ＸｍのいずれかのＸ導体から所定値以上のレベルの信号が検出された場合には、制御回路２０３は、最も高い信号レベルが検出されたＸ導体の番号１０１Ｘｉを、位置指示器１が当該Ｘ導体１０１Ｘｉ付近にあるとして記憶する。

次に、制御回路２０３は、位置指示器１が指示するＹ方向位置を求めるためのＹ導体に対するスキャン動作をさせるために、コントロール回路２２０に対して、Ｙ導体選択回路２１２がＹ導体１０２Ｙ１を選択する制御信号ｈを出力させる。その後は、上述のＸ方向位置を求めるプロセスと同様なプロセスを行うことで、位置指示器１がセンサ部１００で指示したＹ方向位置を求める。

図９は、２つの座標値（X0、Y0）および（X1、Y1）が得られたときに位置指示器１のセンサ面１００Ｓに垂直方向を軸とした回転角度θを計算するための原理図である。この図では、Ｙ軸の正方向を基準（θ＝０）とし、θの範囲を−１８０°＜θ≦＋１８０°として、座標値（X1、Y1）に対応する電極６の向きを定義するものである。このとき、位置指示器の回転角θは、X0、Y0、X1、Y1、より次の（１）式〜（５）式のように計算される。

そして、この実施形態では、位置指示器１の３つの電極６，７，８から送出された交流信号を受信して得られた各受信信号強度により、位置指示器１の傾き角を求める。受信信号強度として、Ｘ軸座標検出の際のレベルを用いても良いし、Ｙ軸座標検出の際のレベルを用いても良いが、ここでは、Ｘ軸座標検出の際のレベルを用いることにする。

図１０は、３つの電極６，７，８から送出された交流信号を受信して得られた各受信信号強度V1，V2，V3を用いて位置指示器１の傾き角を求めるための原理図である。図１０では、位置検出装置２０のセンサ面１００Ｓからの高さ方向をｚ軸に取り、位置指示器１の電極６、７、８の先端に相当する点をそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃとして構成される正三角形の中心Ｇがｙｚ面上に、また電極６の先端に相当する点Ａがｚ軸上にくるように座標軸を設定している。このときの各点の座標を、Ａ点（０、０、ｚ１）、Ｂ点（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｃ点（ｘ３、ｙ３、ｚ３）、Ｇ点（０、ｙｇ、ｚｇ）として表すと、位置指示器の傾き角（θｘ、θｙ）は次の（６）式、（７）式に示すように求められる。

ここで、位置指示器の３つの電極の先端位置であるＡ点、Ｂ点、Ｃ点とセンサ面１００Ｓからの距離（ｚ１、ｚ２、ｚ３）は受信信号強度V1，V2，V3にほぼ反比例するので、αを比例係数として以下の（８）式、（９）式のように表す。

ここで、α/ｒは定数であるからこの値をあらかじめ求めておけば前記関係式よりθｘ、θｙを求めることができる。

なお、上述の第１の実施形態では、交流信号を送出する電極６，７，８は、ハウジング２の外周面に設けるようにしたが、ハウジング２の内周壁面に形成するようにしてもよい。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態の位置指示器１では、発振回路１２からの交流信号を、スイッチ回路１３，１４，１５により電極６，７，８を順次に切り替えて供給するようにした。したがって、第１の実施形態の位置指示器１では、交流信号そのものをスイッチ回路１３，１４，１５によって切り替え制御する構成であるために、スイッチ回路１３，１４，１５は大振幅の交流信号を取り扱うことができる高耐圧のスイッチ回路を用いなければならない。第２の実施形態は、この点を改善した例である。

図１１は、第２の実施形態の位置検出装置における位置指示器１Ａの位置指示部（芯体側）の構造を示す図であり、第１の実施形態の位置検出装置における位置指示器１と同一部分には同一符号を付してある。なお、この第２の実施形態における位置検出装置２０の構成は、第１の実施形態と全く同様の構成とされる。

この第２の実施形態における位置指示器１Ａは、交流信号を送出するための電極として、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような筒状の電極９を用い、この筒状の電極９を、ハウジング２の内部において、電極９の軸心方向と、ハウジング２の軸心方向とが一致する状態で配置するようにする。この筒状の電極９は、芯体３を挿通する径の貫通孔９ａを備える。すなわち、芯体３の外径をＲｃとすると、電極９の内径Ｒａは、Ｒｃ＜Ｒａとされている。電極９は、金属導体で構成してもよいし、導電性の樹脂、その他の導電性材料で構成してもよい。電極９は、結線９ｂによりプリント基板４の回路部と電気的に接続されており、後述するように交流信号が供給される。筒状の電極９を、以下、信号電極９と称する。

芯体３の先端部とは反対側の端部は、この信号電極９を挿通して、第１の実施形態の位置指示器１と同様に、可変容量コンデンサ５の結合部において、当該可変容量コンデンサ５に対して挿脱自在に結合される。したがって、この第２の実施形態においても、芯体３は、位置指示器１Ａに対して挿脱可能とされて交換が可能とされている。

そして、この第２の実施形態の位置指示器１Ａにおいても、位置指示器１のハウジング２の少なくとも位置指示部側は、例えば樹脂などの絶縁性材料により構成されていると共に、ハウジング２の開口２ａの近傍の円錐台形状部分には、ハウジング２の軸心方向の周囲を囲むように、円周方向において互いに電気的に分離された３個の電極６Ａ，７Ａ，８Ａが、形成されている。

これら３個の電極６Ａ，７Ａ，８Ａは、第１の実施形態の位置指示器１の３個の電極６，７，８と同じ材料で、同様の形状で構成されるが、この実施形態では、特に、筒状の電極９からの信号の送出路を囲むように形成される。そして、この第２の実施形態においても、３個の電極６Ａ，７Ａ，８Ａのそれぞれは、図示を省略する結線によって、プリント基板４に電気的に接続され、後述するように、スイッチ回路３１を通じて、所定の電位、この例では、接地電位に接続されるように構成される。後述するように３個の電極６Ａ，７Ａ，８Ａは、それぞれ接地電位が印加されたときに、当該接地電位とされた電極側からの交流信号を阻害するように働く。以下、電極６Ａ，７Ａ，８Ａのそれぞれを阻害電極と称する。

図１２（Ａ）は、位置指示器１Ａを、芯体３の先端側から見た図であり、この第２の実施形態においても、３個の阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａは、芯体３の周囲を囲むように形成されている。

筒状の電極９は、図１２（Ｂ）の位置指示器１Ａの断面図に示すように、ハウジング２の内部において開口２ａ側に設けられている段部２ｂに嵌合するように配設され、例えばハウジング２の内壁面に接着されて固定されている。図１２（Ｂ）に示すように、信号電極９の貫通孔９ａは、ハウジング２の開口２ａと連通しており、前述したように、芯体３は、信号電極９を挿通して、可変容量コンデンサ５と挿脱自在に結合されている。

なお、信号電極９は、ハウジング２が開口２ａ側に向かって窄まる形状とされるのに合わせて、図１２（Ｃ）の断面図に信号電極９’として示すように、筒状体の外径が徐々に小さくなって窄まるような形状としてもよい。その場合には、ハウジング２の内部に形成される段部２ｂは、図１２（Ｃ）に示す信号電極９’の筒状部の外形形状に合わせた内壁面の形状を備えるものである。

図１３は、第１の実施形態の位置指示器１Ａの回路構成図であり、図３に示した第１の実施形態の位置指示器１の回路構成と同一部分には同一参照符号を付してある。すなわち、位置指示器１Ａは、コントローラ１０Ａと、電池１１と、発振回路１２と、スイッチ回路３１とを備える。そして、コントローラ１０Ａには、可変容量コンデンサ５と抵抗１７が接続されている。

コントローラ１０Ａは、例えばマイクロプロセッサで構成されており、位置指示器１Ａの処理を制御する制御回路を構成するもので、駆動電源としての電池１１から駆動電圧が供給されている。コントローラ１０Ａは、発振回路１２を制御したり、スイッチ回路３１を切り替え制御したりすると共に、第１の実施形態と同様にして、可変容量コンデンサ５の容量を監視することで、位置指示器１Ａの芯体３を介して印加される筆圧を検出する。

スイッチ回路３１は、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａのいずれかを接地電位に切り替えるためのスイッチ回路である。すなわち、スイッチ回路３１の可動端子ｓ０は接地端に接続されていると共に、第１の端子ｓ１が阻害電極６Ａに、第２の端子ｓ２が阻害電極７Ａに、第３の端子ｓ３が阻害電極８Ａに、それぞれ接続されている。そして、この例では、スイッチ回路３１は、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａのいずれにも接地電位を印加しない遊端ｓ４を備えている。スイッチ回路３１は、コントローラ１０Ａからの切替制御信号ＳＷｃにより切り替え選択制御される。

発振回路１２は、第１の実施形態と全く同様にして、周波数ｆ１の交流信号を発生する。そして、コントローラ１０Ａは、第１の実施形態のコントローラ１０と同様のイネーブル信号ＣＴを発振回路１２に供給する。

この第２の実施形態の位置指示器１Ａにおいては、スイッチ回路３１は、発振回路１２からの交流信号を切り替えるのではなく、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａを、接地電位に対して切り替えるようにする構成であるために、スイッチ回路１３，１４，１５のような高耐圧のスイッチ回路を用いる必要はない。

この第２の実施形態においては、図４のフローチャートで示したのと同様にして、位置指示器１Ａが位置検出装置２０のセンサ部１００に接触していないときには、コントローラ１０Ａは、発振回路１２から交流信号を連続送信する連続送信期間と、ＡＳＫ変調信号からなる筆圧データを送信する送信期間とを交互に繰り返す。この時、コントローラ１０Ａは、スイッチ回路３１は遊端ｓ４を選択する状態に切り替える。したがって、位置指示器１Ａの信号電極９からは、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａに信号送出を阻害されることなく、交流信号が送出される状態となる。このため、第１の実施形態と同様に、位置指示器１Ａがセンサ部１００に近接または接触していないときには、位置指示器１Ａからは最大の信号強度で交流信号が送出される。

位置指示器１Ａがセンサ部１００に接触して、芯体３に所定の筆圧が印加される状態になると、コントローラ１０Ａは、可変容量コンデンサ５の容量に基づいて前記筆圧の変化を検出し、スイッチ回路３１を図１４（Ａ）に示すように、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａを順次に接地電位とするように切り替えると共に、このスイッチ回路３１の切替に対応して、発振回路１２をイネーブル制御するイネーブル信号ＣＴ（図１４（Ｂ）参照：図５（Ｂ）と同様）を生成して、発振回路１２に供給する。

図１５は、この時の阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａとの切り替えと、信号電極９からの交流信号の送出位置との関係を説明するための図である。すなわち、図１５（Ａ）において、スイッチ回路３１が端子ｓ１に接続されたときには、図１５（Ｂ）に示すように、阻害電極６Ａが接地電位となり、信号電極９からの交流信号の当該阻害電極６Ａ側からの送出が阻害される。その結果、信号電極９からの交流信号は、図１５（Ｂ）において黒丸３２で示す阻害電極７Ａと８Ａとの間の位置で最高の信号レベルとなるように送出される。

このとき、コントローラ１０Ａは、図１４（Ｂ）に示すようなイネーブル信号ＣＴを発振回路１２に対して送出して、図１４（Ｄ）に示すように、交流信号Ｓｃを制御することで、連続送信期間（３２）、スタート信号、スタート信号の後の識別情報、その後の筆圧データ送信期間を生成するように信号が送出される。この例では、識別情報は、阻害電極６Ａが選択されたことを示す識別情報“００”とされる。

次に、スイッチ回路３１が端子ｓ２に切り替えられて、図１５（Ｃ）に示すように、阻害電極７Ａが接地電位に接続され、信号電極９からの交流信号の当該阻害電極７Ａの近傍からの送出が阻害される。その結果、信号電極９からの交流信号は、図１５（Ｃ）において黒丸３３で示す阻害電極６Ａと８Ａとの間の位置で最高の信号レベルとなるように送出される。

このとき、コントローラ１０Ａは、図１４（Ｂ）に示すようなイネーブル信号ＣＴを発振回路１２に対して送出して、図１４（Ｄ）に示すように、交流信号Ｓｃを制御することで、連続送信期間（３３）、スタート信号、スタート信号の後の識別情報を生成するように信号が送出される。この例では、識別情報は、阻害電極７Ａが選択されたことを示す識別情報“１０”とされる。

次に、スイッチ回路３１が端子ｓ３に切り替えられて、図１５（Ｄ）に示すように、阻害電極８Ａが接地電位に接続され、信号電極９からの交流信号の当該阻害電極８Ａ側からの送出が阻害される。その結果、信号電極９からの交流信号は、図１５（Ｄ）において黒丸３４で示す阻害電極６Ａと７Ａとの間の位置で最高の信号レベルとなるように送出される。

このとき、コントローラ１０Ａは、図１４（Ｂ）に示すようなイネーブル信号ＣＴを発振回路１２に対して送出して、図１４（Ｄ）に示すように、交流信号Ｓｃを制御することで、連続送信期間（３４）、スタート信号、スタート信号の後の識別情報を生成するように信号が送出される。この例では、識別情報は、阻害電極７Ａが選択されたことを示す識別情報“０１”とされる。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にして、位置指示器１Ａの指示位置座標の検出、回転角及び傾き角を検出することができる。ただし、第１の実施形態では、座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）が、電極６，７，８の位置に対応するものであったのに対して、第２の実施形態では、黒丸３２，３３，３４の位置に対応するものである点が異なる。

そして、第２の実施形態においても、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａのそれぞれを識別することで、位置指示器１Ａからの交流信号の送出位置を特定することができ、位置指示器１Ａの回転角や傾き角を確実に取得することができる。

しかも、第２の実施形態では、第１の実施例とは異なり、スイッチ回路３１には交流信号が供給されない構成であるために、高耐圧のスイッチ回路を使用する必要がないためにコスト的に有利になる。

［第２の実施形態の変形例］
上述の第２の実施形態では、交流信号の送出を阻害する阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａは、ハウジング２の外周面に設けるようにしたが、ハウジング２の内周壁面に形成するようにしてもよい。

また、上述の第２の実施形態においては、信号電極９を筒状の導電体からなる構成とし、この信号電極９を、その軸心方向とハウジング２の軸心方向とを一致させるようにして、ハウジング２の内部に配置すると共に、阻害電極６Ａ，７Ａ，８Ａを、位置指示器１Ａのハウジング２の先端部において、ハウジング２の軸心方向の所定位置を囲むように形成することで、信号電極９からの交流信号を阻害するように構成した。しかし、位置指示器からの交流信号を阻害する構成としては、上述の例に限られるものではない。

図１６（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施形態の位置指示器における信号電極と阻害電極の他の構成例を説明するための図であり、この図１６の例においても、第１の実施形態と同一部分には同一参照符号を付してある。図１６（Ａ）は、この例の位置指示器１Ｂの芯体３側の構成例を示す一部断面図である。また、図１６（Ｂ）は、信号電極９０及び阻害電極９１，９２，９３を備える筒状体９Ｂを示すものである。

この図１６の例の位置指示器１Ｂは、例えば樹脂などの絶縁材料からなる筒状体９Ｂの中空内壁に信号電極９０を、例えば導電性材料を印刷したり、蒸着したりすることで形成する。そして、この信号電極９０とプリント基板４（図示は省略）とは結線９０ａを通じて接続する。

また、筒状体９Ｂの外周面には、図１６（Ｂ）に示すように、それぞれ１２０度角範囲よりも若干狭い角度範囲において、互いに電気的に分離するように、３個の阻害電極９１，９２，９３が形成されている。これらの阻害電極９１，９２，９３は、例えば導電性材料を印刷したり、蒸着したりすることで形成することもできるし、被着や接着して形成することもできる。これら阻害電極９１，９２，９３のそれぞれも、結線９１ａ、９２ａ、９３ａを通じてプリント基板４に接続される。

この図１６の例の位置指示器１Ｂの回路構成は、図１３に示した位置指示器１Ａと全く同様の回路構成とすることができる。そして、図１４及び図１５を参照して説明したようにして、位置指示器１Ｂによる指示位置、筆圧、回転角及び傾き角を、位置指示器１Ａと、全く同様にして検出することができる。

［第３の実施形態］
図１７は、第３の実施形態の位置検出装置の位置指示器１Ｃを説明するための図である。この第３の実施形態の位置指示器１Ｃは、第１の実施形態１の変形例であり、かつ、筆圧を検出するための圧力検出センサとして、静電容量方式の圧力感知部を構成する半導体チップを備える筆圧検出用モジュールを用いた構成例である。この図１７の例においても、第１の実施形態の位置指示器１と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図１７（Ａ）は、位置指示器１Ｃの芯体３側の構成を説明するための断面図である。第１の実施形態では、交流信号を送出する電極６，７，８は、ハウジング２の外周部分に設けられたが、この第３の実施形態の位置指示器１Ｃにおいては、図１７（Ｂ）に示すように、ハウジング２の内部に配置される筒状体９Ｃの外周面に、３個の電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃを設けるようにする。筒状体９Ｃは、図１７（Ａ）に示すように、ハウジング２の内部において、その軸心方向と、ハウジング２の軸心方向とが一致する状態で配置される。そして、この筒状体９Ｃは、芯体３を挿通する径の貫通孔９Ｃａを備える。

電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃは、図１７（Ｂ）に示すように、筒状体９Ｃの外周面において、それぞれ１２０度角範囲よりも若干狭い角度範囲において、互いに電気的に分離するように形成されている。

そして、この第３の実施形態の位置指示器１Ｃにおいては、ハウジング２の内部に筆圧検出用モジュール５０が設けられ、芯体３の先端とは反対側の端部が結合される。

筆圧検出用モジュール５０は、圧力センシングデバイス５１と、第１のホルダーとしての外側ホルダー５２と、第２のホルダーとしての内側ホルダー５３とを備える。外側ホルダー５２は、硬質の樹脂、例えばＰＯＭ（polyoxymethylene；ポリアセタール）樹脂やポリカーボネートで構成されている。

この外側ホルダー５２は、芯体３を挿通する貫通孔５２１と、この貫通孔５２１と連通する中空部からなる収納空間５２２を有する。この収納空間５２２内には、内側ホルダー５３と、圧力センシングデバイス５１とが収納される。また、外側ホルダー５２の芯体３側の端面には、筒状体９Ｃに応じた形状の凹部５２３が設けられ、この凹部５２３内に筒状体９Ｃが嵌合されて結合される。

この凹部５２３の底面側の内周面には、図１７（Ｃ）に示すように、筒状体９Ｃの外周面に形成されている３個の電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃと対応する導体片５４，５５，５６が形成されている。また、筒状体９Ｃには、位置合わせ用の突起９Ｃｂが形成されていると共に、凹部５２３の底面には、図１７（Ｃ）に示すように、突起９Ｃｂに対応する凹穴５７が形成されている。そして、突起９Ｃｂを凹穴５７内に嵌合させることで周方向の位置合わせをし、筒状体９Ｃを凹部５２３内に収納する。すると、筒状体９Ｃの外周面に形成されている３個の電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃと、凹部５２３の対応する導体片５４，５５，５６のそれぞれとが接触するように構成されているために、電気的に接続される状態になる。

そして、図１７（Ａ）に示すように、樹脂からなる外側ホルダー５２内には、インサート成形により、導体片５４，５５，５６のそれぞれに一端が接続されている結線（図１７（Ａ）の点線参照）５４ａ、５５ａ、５６ａが設けられている。この結線５４ａ、５５ａ、５６ａの他端はプリント基板４に接続されている。これにより、筒状体９Ｃが凹部５２３内に嵌合されて収納されると、筒状体９Ｃの外周面に形成されている３個の電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃは、導体片５４，５５，５６及び結線５４ａ、５５ａ、５６ａを通じて、プリント基板４に接続される。

外側ホルダー５２は、軸心方向における芯体３の側が、図１７（Ａ）に示すように、ハウジング２の段差部２ｃと衝合すると共に、芯体３とは反対側も軸心方向の位置規制手段と衝合して、ハウジング２の内部において軸心方向に移動しないように固定されている。

外側ホルダー５２の収納空間５２２の、芯体３が挿入される側は、内側ホルダー５３の径よりも小径であり、かつ、貫通孔５２１は、芯体３の径よりも大きい径とされている。したがって、外側ホルダー５２の収納空間５２２には段差部５２４が形成され、この段差部５２４により、収納空間５２２内に収納された内側ホルダー５３が、外側ホルダー５２から芯体３側には抜け落ちないように構成されている。

内側ホルダー５３は、図１７（Ａ）に示すように、芯体３と係合して芯体３を内側ホルダー５３に係止する係止部材５３１と、後述するように、圧力センシングデバイス５１と当接して、圧力センシングデバイス５１に、芯体３に印加された圧力を伝達する第２の部材の例としての押圧部材５３２とからなる。

係止部材５３１は、外観が円柱形状とされており、硬質の樹脂、例えばＰＯＭ樹脂やポリカーボネートで構成されている。この係止部材５３１の円柱形状部の外径は、外側ホルダー５２の収納空間５２２の径よりも小さい値とされており、係止部材５３１は、外側ホルダー５２の収納空間５２２の内壁と擦れ合うことなく、収納空間５２２内を軸心方向に移動可能とされている。

そして、係止部材５３１の軸心方向における芯体３側の中心部には、芯体３が挿入される凹穴５３１１が軸心方向に形成されている。この凹穴５３１１は、芯体３の外径よりも僅かに大きい円柱形状である。この円柱形状の凹穴５３１１の軸心方向の所定の位置の内壁面には、この内壁面から凹穴５３１１の空間に、この例では円弧状に突出する環状突部５３１２が形成されている。

一方、芯体３の端部の所定位置には、図１７（Ａ）に示すように、軸心方向に直交する方向に、この例では円弧状に突出する環状突部３ａが形成されている。凹穴５３１１の環状突部５３１２と、芯体３の環状突部３ａとは、芯体３の環状突部３ａが、凹穴５３１１の環状突部５３１２を乗り越えたとき、芯体３の先端面が、凹穴５３１１の底部に衝合するように、凹穴５３１１及び芯体３の所定位置に形成される。そして、芯体３の先端面と凹穴５３１１の底部との衝合状態では、環状突部５３１２と環状突部３ａとの係合により、芯体３は、係止部材５３１の凹穴５３１１内に係止され、芯体３を所定の力で引き抜くようにしない限り、芯体３は係止部材５３１の凹穴５３１１内に係止される状態を維持する。

次に、内側ホルダー５３の第２の部材の例としての押圧部材５３２について説明する。押圧部材５３２は、この実施形態では、弾性部材で構成されている。押圧部材５３２を構成する弾性部材は、係止部材５３１の材料よりも弾性係数（弾性率）が小さい、つまり、高い弾性を有する、例えばシリコン樹脂、この例では特にシリコンゴムで構成されている。

この押圧部材５３２は、円柱状基部の軸心方向の端面から凸形状に突出する円柱状突部５３２ａが形成されている。そして、押圧部材５３２は、その円柱状基部が、係止部材５３１に形成されている凹部に嵌合して、係止部材５３１に結合される。この時、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの端面は、圧力センシングデバイス５１側を向いて、圧力センシングデバイス５１と当接することが可能な状態とされる。この場合に、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの端面の中心位置は、内側ホルダー５３の中心線位置と一致する状態とされている。

以上のようにして、係止部材５３１に押圧部材５３２が嵌合されて結合されることにより、内側ホルダー５３が形成される。この内側ホルダー５３は、係止部材５３１の端面よりも、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａが凸形状に突出して、後述する圧力センシングデバイス５１に当接する状態となる。

次に、外側ホルダー５２の収納空間５２２に収納される圧力センシングデバイス５１について説明する。図１８は、この例の圧力センシングデバイス５１を説明するための図である。

図１８（Ａ）に示すように、圧力センシングデバイス５１は、静電容量方式の圧力感知部を構成する半導体チップ３００と、この半導体チップ３００を収納すると共に、金属端子片５１ａ，５１ｂを備えるソケット５１０からなる。

図１８（Ｃ）は、半導体チップ３００の断面図を示している。そして、図１８（Ｄ）は、この半導体チップ３００を、図１８（Ｃ）に示す圧力Ｐの印加方向から見た平面図である。図１８（Ｃ）は、図１８（Ｄ）におけるＢ−Ｂ線断面図となっている。

この例の半導体チップ３００は、印加される圧力を、静電容量の変化として検出するものであり、この例では、図１８（Ｃ）に示すような構成を備える。この例の半導体チップ３００は、図１８（Ｄ）に示すように、例えば縦及び横の長さＬが１．５ｍｍ、高さＨが０．５ｍｍの直方体形状とされている。この例の半導体チップ３００は、図１８（Ｃ）に示すように、第１の電極３０１と、第２の電極３０２と、第１の電極３０１及び第２の電極３０２の間の絶縁層（誘電体層）３０３とからなる。第１の電極３０１および第２の電極３０２は、この例では、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる導体で構成される。

そして、この絶縁層３０３の第１の電極３０１と対向する面側には、この例では、当該面の中央位置を中心とする円形の凹部３０４が形成されている。この凹部３０４により、絶縁層３０３と、第１の電極３０１との間に空間３０５が形成される。この例では、凹部３０４の底面は平坦な面とされ、その直径Ｄは、例えばＤ＝１ｍｍとされている。また、凹部３０４の深さは、この例では、数十ミクロン〜数百ミクロン程度とされている。

空間３０５の存在により、第１の電極３０１は、第２の電極３０２と対向する面とは反対側の上面３０１ａ側から押圧されると、当該空間３０５の方向に撓むように変位可能となる。第１の電極３０１の例としての単結晶シリコンの厚さｔは、印加される圧力Ｐによって撓むことが可能な厚さとされ、第２の電極３０２よりも薄くされている。

以上のような構成の圧力感知チップの例としての半導体チップ３００においては、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間に静電容量Ｃｄが形成される。そして、第１の電極３０１の第２の電極３０２と対向する面とは反対側の上面３０１ａ側から第１の電極３０１に対して圧力が印加されると、第１の電極３０１は、空間３０５側に撓むように変位し、第１の電極３０１と、第２の電極３０２との間の距離が短くなり、静電容量Ｃｄの値が大きくなるように変化する。第１の電極３０１の撓み量は、印加される圧力の大きさに応じて変化する。したがって、静電容量Ｃｄは、半導体チップ３００に印加される圧力Ｐの大きさに応じた可変容量となる。なお、第１の電極３０１として例示した単結晶シリコンでは、圧力Ｐにより数ミクロンの撓みを生じる。その撓みを引き起こす圧力Ｐにより、静電容量Ｃｄは、０〜１０ｐＦ（ピコファラッド）の変化を呈する。

ソケット５１０は、例えば樹脂からなるもので、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すような扁平形状を有する。このソケット５１０には、金属端子片５１ａ，５１ｂが樹脂モールドされることにより、固定されている。

そして、ソケット５１０は、上述したような構成の半導体チップ３００の収納凹部５１１を、金属端子片５１ａ及び５１ｂが導出される面とは反対側の前面部に備える。この収納凹部５１１の底部には、金属端子片５１ｂの、折り曲げ部とは反対側の端部に形成されている端子板５１２が露呈するように構成されている。なお、収納凹部５１１の底部の端子板５１２は、金属端子片５１ｂの一部とするのではなく、金属端子片５１ｂと電気的に接続されていても勿論よい。

また、ソケット５１０の前面の収納凹部５１１の周囲の面の一部には、金属端子片５１ａの、前述した折り曲げ部とは反対側の端部に形成されている端子板５１３が露呈するように構成されている。なお、この端子板５１３も、金属端子片５１ａの一部とするのではなく、金属端子片５１ａと電気的に接続されていても勿論よい。

ソケット５１０の収納凹部５１１内には、例えば導電性接着材が第２の電極３０２に付着された半導体チップ３００が、第２の電極３０２側が、収納凹部５１１の底部側となるように収納される。この収納状態で、半導体チップ３００の第２の電極３０２と端子板５１２とが電気的に接続、すなわち、第２の電極３０２と金属端子片５１ｂとが電気的に接続される。

そして、収納凹部５１１内への収納状態では、半導体チップ３００の第１の電極３０１が前面側に露呈される。そして、半導体チップ３００の、この露呈されている第１の電極３０１と、収納凹部５１１の周囲の所定位置に露呈している端子板５１３とが、図１８（Ｂ）に示すように、金属線３０６により互いに半田付け接続される。これにより、半導体チップ３００の第１の電極３０１と金属端子片５１ａとが電気的に接続される。

以上のようにして、圧力センシングデバイス５１は、ソケット５１０の収納凹部５１１に半導体チップ３００が収納されることで構成される。

そして、この例では、圧力センシングデバイス５１のソケット５１０の前面の収納凹部５１１を挟む上下の位置には、それぞれ上方向及び下方向の突出部５１４ａ及び５１５ａ（図１８では、突出部５１５ａは省略する）を有する係止爪５１４及び５１５が形成されている。

一方、図示は省略するが、外側ホルダー５２の収納空間５２２の部分の上下の壁面には、圧力センシングデバイス５１のソケット５１０の係止爪５１４及び５１５の突出部５１４ａ及び５１５ｂが係合する開口が形成されている。

圧力センシングデバイス５１は、外側ホルダー５２の収納空間５２２に、半導体チップ３００の第１の電極３０１が、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａと当接するように挿入される。そして、ソケット５１０の係止爪５１４及び５１５の突出部５１４ａ及び５１５ｂが、外側ホルダー５２の前記開口に係合することで、圧力センシングデバイス５１は、外側ホルダー５２の収納空間５２２内に収納固定される。この収納固定状態のとき、圧力センシングデバイス５１に収納保持されている半導体チップ３００の第１の電極３０１の上面３０１ａは、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの先端面と当接する状態になる。

そして、この状態では、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの先端面の中心位置と、半導体チップ３００の第１の電極３０１の下方の円形空間３０５の中心位置とが一致する。押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの径は、０．７ｍｍであり、第１の電極３０１の下方の円形空間３０５の径は１ｍｍであって、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの径の方が、円形空間３０５の径よりも小さくされている。なお、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの径の方が、円形空間３０５の径の寸法は、一例であるが、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの径の方が、円形空間３０５の径よりも小さくされる関係は維持されるように構成される。

なお、この実施形態においては、外側ホルダー５２の収納空間５２２の内壁面には、軸心方向に沿う方向の複数個のリブ（突条）が形成されている。これらのリブは、外側ホルダー５２の第２の収納空間５２２における圧力センシングデバイス５１の位置規制用である。すなわち、これらのリブが、圧力センシングデバイス５１のソケット５１０の外周側面に当接することで、圧力センシングデバイス５１に収納されている半導体チップ３００第１の電極３０１の下方の円形空間３０５の中心位置と、押圧部材５３２の円柱状突部５３２ａの先端面の中心位置とが一致するように、圧力センシングデバイス５１を位置規制する。

そして、ソケット５１０に対して形成されている金属端子片５１ａ及び５１ｂの先端は、図１７（Ａ）に示すように、プリント基板４に形成されているスルーホール４ａ，４ｂに嵌合され、半田付けされることにより、プリント基板４に形成されている回路部と接続される。

以上のような構成を有する第３の実施形態の位置指示器１Ｃにおいて、芯体３に筆圧が印加されると、筆圧検出用モジュール５０においては、芯体３が係合されている内側ホルダー５３の係止部材５３１が、外側ホルダー５２内において、印加された筆圧に応じて軸心方向に、圧力センシングデバイス５１の半導体チップ３００を押圧するように変位する。このため、係止部材５３１に嵌合されている押圧部材５３２により、圧力センシングデバイス５１の半導体チップ３００の第１の電極３０１が、空間３０５を介して、第２の電極３０２側に撓み、これにより、半導体チップ３００の第１の電極３０１と第２の電極３０２との間で構成されるコンデンサの静電容量Ｃｄが、筆圧に応じて変化する。そして、この静電容量Ｃｄの変化により、位置指示器１Ｃは、芯体３に印加される筆圧を検出し、その検出した筆圧データを、筆圧データ送信期間にＡＳＫ変調信号として配置して位置検出装置２０に送出する。

そして、この第３の実施形態の位置指示器１Ｃにおいても、第１の実施形態と同様にして、電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃを切り替えるとともに、交流信号Ｓｃに基づいてＡＳＫ変調信号を生成して位置検出装置２０に送出する。ＡＳＫ変調されて送出される交流信号に、電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃを識別するための識別情報を含めることで、位置検出装置２０では、前述と同様にして、位置指示器１Ｃによる指示位置を検出すると共に、位置指示器１Ｃの回転角及び傾き角を検出することができる。

［第３の実施形態の変形例］
上述の第３の実施形態の位置指示器１Ｃでは、筒状体９Ｃの外周面に３個の電極６Ｃ，７Ｃ，８Ｃを形成するようにしたが、図１７（Ｄ）に示すように、筒状体９Ｃの内周面に、３個の電極６Ｃ´，７Ｃ´，８Ｃ´を形成するようにしてもよい。その場合には、外側ホルダー５２の凹部５２３の底面には、図１７（Ｅ）に示すように、筒状体９Ｃが凹部５２３に嵌合されたときに、筒状体９Ｃの内周面の３個の電極６Ｃ´，７Ｃ´，８Ｃ´と接触して電気的に接続される導体片５４´、５５´、５６´を形成する。なお、外側ホルダー５２内には、導体片５４´、５５´、５６´とプリント基板４とを接続するための結線がそれぞれ設けられるのは、上述の実施形態と同様である。

［第４の実施形態］
上述の第２の実施形態の位置指示器１Ａでは、信号電極９は、筒状形状として、芯体３を挿通する貫通孔を有するものとした。しかし、このような筒状形状の信号電極９を用いるのではなく、芯体を導電性金属や導電性樹脂を用いることもできる。

図１９は、信号電極として導電性金属や導電性樹脂からなる芯体３Ｄを用いた位置指示器１Ｄを説明するための図である。この図１９の例の位置指示器１Ｄは、芯体３Ｄに印加される筆圧を検出するために、前述した筆圧検出用モジュール５０を用いる。図１９（Ａ）は、位置指示器１Ｄの芯体３Ｄ側の構成を説明するための断面図である。

そして、この図１９の例の位置指示器１Ｄでは、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、３個の阻害電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄを、芯体３Ｄが挿通される筒状体９Ｄの外周面に形成するようにする。

そして、筆圧検出用モジュール５０の外側ホルダー５２の、筒状体９Ｄが嵌合される凹部５２３の底面には、図１９（Ｃ）に示すように、筒状体９Ｄの外周面の３個の電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄと接触して電気的に接続される導体片５４Ｄ、５５Ｄ、５６Ｄを形成する。そして、外側ホルダー５２内には、導体片５４Ｄ、５５Ｄ、５６Ｄとプリント基板４とを接続するための結線５４Ｄａ、５５Ｄａ、５６Ｄａ（図１９（Ａ）では結線５４Ｄａは表示されていない）がそれぞれ設けられる。

さらに、この実施形態では、外側ホルダー５２の貫通孔５２１の壁面には、導体層５８が印刷や蒸着などにより被着形成されていると共に、この導体層５８から導電体ブラシ５９が形成されている。そして、外側ホルダー５２内には、図１９（Ａ）に示すように、導体層５８とプリント基板４とを接続するための結線５８ａが、例えばインサート成形されて設けられている。

したがって、導電体である芯体３Ｄが外側ホルダー５２の貫通孔５２１に挿通されると、図１９（Ａ）に示すように、芯体３Ｄは導電体ブラシ５９を介して導体層５８と電気的に接続される。これにより、導電体である芯体３Ｄがプリント基板４の発振回路の出力端と接続され、芯体３Ｄは信号電極として働く。

芯体３Ｄの端部の所定位置には、図１９（Ａ）に示すように、軸心方向に直交する方向に、この例では円弧状に突出する環状突部３Ｄａが形成されている。凹穴５３１１の環状突部５３１２と、芯体３Ｄの環状突部３Ｄａとは、芯体３Ｄの環状突部３Ｄａが、凹穴５３１１の環状突部５３１２を乗り越えたとき、芯体３Ｄの先端面が、凹穴５３１１の底部に衝合するように、凹穴５３１１及び芯体３Ｄの所定位置に形成される。そして、芯体３Ｄの先端面と凹穴５３１１の底部との衝合状態では、環状突部５３１２と環状突部３Ｄａとの係合により、芯体３Ｄは、係止部材５３１の凹穴５３１１内に係止され、芯体３Ｄを所定の力で引き抜くようにしない限り、芯体３Ｄは係止部材５３１の凹穴５３１１内に係止される状態を維持する。

そして、この例の位置指示器１Ｄは、阻害電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄがスイッチ回路１３Ｄ，１４Ｄ，１５Ｄを通じて選択的に接地されることにより、第２の実施形態において説明したのと同様にして、位置検出装置２０では、位置指示器１Ｄによる指示位置及び筆圧を検出すると共に、位置指示器１Ｄの回転角及び傾き角を検出することができる。

図２０に、位置指示器１Ｄの回路構成例を示す。すなわち、この位置指示器１Ｄでは、阻害電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄのそれぞれと接地端との間にスイッチ回路１３Ｄ，１４Ｄ，１５Ｄが設けられる。そして、コントローラ１０Ｄは、発振回路１２にイネーブル制御信号ＣＴを供給する共に、スイッチ回路１３Ｄ，１４Ｄ，１５Ｄに、切り替え制御信号ＳＷａ，ＳＷｂ、ＳＷｃを供給する。イネーブル制御信号ＣＴによる制御によって発振回路１２からの交流信号ＳｃはＡＳＫ変調されて、導電体からなる芯体３Ｄに供給される。

コントローラ１０Ｄは、位置指示器１Ｄが位置検出装置２０のセンサ部１００上に接触していない状態では、スイッチ回路１３Ｄ，１４Ｄ，１５Ｄの全てをオフとして、芯体３Ｄから交流信号を阻害することなく送出する制御を行う。

そして、コントローラ１０Ｄは、筆圧検出用モジュール５０の半導体チップ３００からなる可変容量コンデンサＣｄの容量に基づいて、位置指示器１Ｄが位置検出装置２０のセンサ部１００に接触した状態を検知すると、前述の第２の実施形態において説明したのと同様にして、阻害電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄを順次に切り替えて、芯体３Ｄからの交流信号の送出を、接地した阻害電極６Ｄ，７Ｄ，８Ｄにより阻害するようにする。そして、コントローラ１０Ｄは、スイッチ回路１３Ｄ，１４Ｄ，１５Ｄの内、オンとされたものに接続されている阻害電極の識別情報を含む交流信号Ｓｃを発生するように、イネーブル制御信号ＣＴによって発振回路１２を制御するようにする。

これにより、この例においても、上述した第２の実施形態と同様にして、位置検出装置２０は、位置指示器１Ｄによる指示位置及び筆圧を検出すると共に、位置指示器１Ｄの回転角及び傾き角を検出するようにする。

［その他の実施形態または変形例］
上述の第１の実施形態及び第３の実施形態では、交流信号を送出する電極数は３個としたが、３個以上であってもよい。また、上述の第２の実施形態及び第４の実施形態では、阻害電極は３個としたが、３個以上であってもよい。

また、上述の実施形態では、スイッチ回路により選択中の電極（信号を送出する電極及び信号の送出を阻害する電極のいずれも）を識別する識別情報を、送出する交流信号に含めるようにしたが、選択中でない電極を識別する識別情報を、送出する交流信号に含めるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、３個以上の複数の電極のそれぞれ一つを選択するようにしたが、複数個ずつを選択するようにしてもよい。その場合には、識別情報は、それらの複数個の電極のそれぞれを識別する情報とするようにする。

また、上述の実施形態においては、筆圧を検出する圧力検出センサは、上述の実施形態で用いたものに限られるものではなく、位置指示器の芯体の軸心方向の変位を、光学的に検出する方法などを用いることもできる。

なお、阻害電極を設けて、信号電極からの交流信号の送出を阻害する第２の実施形態及び第４の実施形態では、コントローラ１０Ａまたは１０Ｄからのイネーブル信号により発振回路１２からの交流信号の出力を断続させるのではなく、阻害電極を用いて、位置指示器からの交流信号の送出の断続を制御するようにすることができる。

その場合には、コントローラ１０Ａまたは１０Ｄは、発振回路１２からは常に交流信号を送出させるように制御する。そして、発振回路１２からの交流信号の送出を停止させる期間においては、コントローラ１０Ａまたは１０Ｄは、複数の阻害電極の全てを接地電位にして、信号電極からの交流信号の送出を阻害するようにする。

すなわち、位置指示器がセンサ部１００に接触していない状態において、交流信号を送出する期間では全ての阻害電極を接地電位にしないようにし、交流信号の送出を停止するときには、全ての阻害電極を接地電位にする。また、位置指示器がセンサ部１００に接触している状態において、それぞれの阻害電極の選択期間において、交流信号を送出するときには、当該阻害電極のみを接地するようにすると共に、交流信号を送出しないときには、全ての阻害電極を接地電位にするように制御する。

なお、上述の第２の実施形態や第４の実施形態では、阻害電極は、接地とするようにして、交流信号の送出を阻害するようにしたが、阻害電極を電源電位などの所定の直流電位としても、同様に交流信号の送出を阻害することができる。

なお、上述の第１〜第３の実施形態においては、芯体として樹脂製の棒状の芯体３を用いるようにしたが、この芯体３の代わりに、いわゆるボールペンの替え芯を用いることもできる。その場合には、位置指示器は、ボールペンとしても使用することができて便利である。

なお、上述の実施形態の説明においては、位置指示器の駆動電源は電池としたが、電源電圧を蓄積するコンデンサを位置指示器に設けて、当該コンデンサを駆動電源として用いるようにしてもよい。その場合に、コンデンサに電源電圧を蓄積する構成は、電磁誘導や電界結合によって電力エネルギーを外部から受け取って充電する充電回路の構成としてもよいし、位置指示器にさらに充電端子を設けて、専用の充電装置から当該充電端子を通じて充電電流を供給するように構成してもよい。そして、外部からの電力エネルギー（電磁エネルギーや電界エネルギー）は、位置検出装置から位置指示器に供給するようにしてもよいし、専用の電力供給装置から供給するようにしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…位置指示器、２…ハウジング、３，３Ｄ…芯体、４…プリント基板、５…可変容量コンデンサ、６，７，８…電極、６Ａ，７Ａ，８Ａ…阻害電極、９…信号電極、１０，１０Ａ，１０Ｄ…コントローラ、１１…電池、１２…発振回路、５０…筆圧検出用モジュール、５１…圧力センシングデバイス、３００…半導体チップ

Claims (23)

1. ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を送出する位置指示器と、前記位置指示器から送出された前記交流信号を受信するセンサを備え、前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出装置において、
   前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの先端部において互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の電極を備えると共に、前記少なくとも３個の電極には前記交流信号生成回路によって生成された前記交流信号を選択的に供給するとともに前記交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行う制御回路を備えており、
   前記センサは、第１の方向に複数の導体が配設されるとともに前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数の導体が配設された構成を備えており、
   前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号に基づいて前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出回路と、前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号と前記識別情報に基づいて前記センサ上での前記位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する角度情報算出回路を備えていることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの先端部から突出した芯体と、前記芯体に印加された圧力を検出する圧力検出センサを備えており、前記圧力検出センサで検出された前記芯体に印加された圧力が所定の値を超したことに対応して、前記制御回路は前記少なくとも３個の電極に前記交流信号生成回路によって生成された前記交流信号を選択的に供給するとともに前記交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成する制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの先端部から突出した芯体と、前記芯体に印加された圧力を検出する圧力検出センサを備えており、前記圧力検出センサで検出された前記芯体に印加された圧力が所定の値以下の場合には、前記制御回路は前記少なくとも３個の電極の中の複数の電極を同時に選択して前記交流信号を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記制御回路は、前記少なくも３個の電極の内の所定数の電極を順次選択するとともに、前記選択された電極を識別する識別情報を生成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記制御回路は、前記少なくも３個の電極の内の１の電極を順次選択あるいは非選択するとともに、前記選択あるいは非選択された電極を識別する識別情報を生成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
6. 前記制御回路は、前記交流信号が選択的に供給される電極を介して前記識別情報を送出するように制御することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
7. 前記少なくとも３個の電極は、前記ハウジングの先端部に前記ハウジングと一体的となるように配設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。
8. 前記ハウジングの先端部には、前記少なくとも３個の電極が形成された筒状の部材が収納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。
9. 前記少なくとも３個の電極が形成された前記筒状の部材には前記芯体が挿通される中空部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
10. 前記少なくとも３個の電極は前記筒状の部材の外周部に形成されており、前記ハウジングには前記筒状の部材を係合させる係合部が設けられているとともに前記係合部には前記係合部に前記筒状の部材を係合させたときに前記筒状の部材の前記外周部に形成された前記少なくとも３個の電極のそれぞれと電気的に接続するための複数の接点が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
11. ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を送出する位置指示器と、前記位置指示器から送出された前記交流信号を受信するセンサを備え、前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出装置において、
    前記位置指示器は、前記ペン形状のハウジングの前記先端部には、前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置に配設された第１の電極と、互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の第２の電極を備えており、前記第１の電極に前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を供給するとともに前記少なくとも３個の第２の電極を選択的に所定の電位に設定するとともに前記所定の電位が選択的に設定される前記第２の電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行う制御回路を備えており、
    前記センサは、第１の方向に複数の導体が配設されるとともに前記第１の方向とは異なる第２の方向に複数の導体が配設された構成を備えており、
    前記センサによって受信された前記位置指示器の前記第１の電極から送出された前記交流信号に基づいて前記位置指示器が前記センサ上で指示する位置を検出する位置検出回路と、前記センサによって受信された前記位置指示器から送出された前記交流信号と前記識別情報に基づいて前記センサ上での前記位置指示器の回転角及び傾き角の少なくとも一方の情報を算出する角度情報算出回路を備えていることを特徴とする位置検出装置。
12. 前記位置指示前記位置指示器は前記ペン形状のハウジングの先端部から突出した芯体と前記芯体に印加された圧力を検出する圧力検出センサを備えており、前記圧力検出センサで検出された前記芯体に印加された圧力が所定の値を超したことに対応して、前記制御回路は前記第２の電極を構成する前記少なくとも３個の電極を選択的に前記所定の電位に設定するとともに前記所定の電位が選択的に設定される前記電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
13. 前記位置指示器は前記ペン形状のハウジングの先端部から突出した芯体と前記芯体に印加された圧力を検出する圧力検出センサを備えており、前記圧力検出センサで検出された前記芯体に印加された圧力が所定の値以下の場合には、前記制御回路は前記少なくとも３個の第２の電極のいずれの電極に対しても前記所定の電位に設定する制御を行わないようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
14. 前記制御回路は、前記少なくとも３個の第２の電極の内の所定数の電極を順次選択して前記所定の電位を設定するとともに前記所定の電位が選択的に設定される前記第２の電極を識別する識別情報を生成して前記交流信号を送出するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
15. 前記制御回路は、前記少なくとも３個の第２の電極の内の１の電極を順次選択して前記所定の電位を設定するとともに前記所定の電位が設定された前記１の第２の電極を識別する識別情報を生成して前記交流信号を送出するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
16. 前記制御回路は、前記交流信号が選択的に供給される前記第１の電極を介して前記識別情報を送出するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
17. 前記少なくとも３個の第２の電極は、前記ハウジングの先端部に前記ハウジングと一体的となるように配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
18. 前記ハウジングの先端部には、前記少なくとも３個の第２の電極が形成された筒状の部材が収納されていることを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
19. 前記少なくとも３個の第２の電極が形成された前記筒状の部材には前記芯体が挿通される中空部が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の位置検出装置。
20. 前記芯体は導電性を有しており、前記芯体が前記第１の電極を構成するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
21. 前記少なくとも３個の第２の電極は前記筒状の部材の外周部に形成されており、前記ハウジングには前記筒状の部材を係合させる係合部が設けられているとともに前記係合部には前記係合部に前記筒状の部材を係合させたときに前記筒状の部材の前記外周部に形成された前記少なくとも３個の第２の電極のそれぞれと電気的に接続するための複数の接点が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の位置検出装置。
22. ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を、位置検出装置のセンサに送出する位置指示器において、
    前記ペン形状のハウジングの先端部において互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の電極を備えると共に、前記少なくとも３個の電極には前記交流信号生成回路によって生成された前記交流信号を選択的に供給するとともに前記交流信号が選択的に供給される電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行う制御回路を備えることを特徴とする位置指示器。
23. ペン形状のハウジング内に交流信号生成回路を備え前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を、位置検出装置のセンサに送出する位置指示器において、
    前記ペン形状のハウジングの前記先端部には、前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置に配設された第１の電極と、互いに電気的に分離されて前記ハウジングの軸芯方向の所定の位置を囲むように配設された少なくとも３個の第２の電極を備えており、前記第１の電極に前記交流信号生成回路によって生成された交流信号を供給するとともに前記少なくとも３個の第２の電極を選択的に所定の電位に設定するとともに前記所定の電位が選択的に設定される前記第２の電極を識別する識別情報を生成して前記センサに送出する制御を行う制御回路を備えることを特徴とする位置指示器。
    

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