JP2012252660A - 位置検出装置、表示装置および携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】交番磁界には渦電流の影響を排除した磁路を形成し、直流磁界による磁束には、その方向を偏倚させることがないようにした電磁誘導方式の位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板２３を備えた位置検出装置である。コイル基板２３の、位置指示器が対向する第１の面２３ａに対向する第２の面２３ｂの側に、磁路材２４とシールド材２５が、磁路材２４が第２の面２３ｂとシールド材２５の間に配置された関係にて配置される。磁路材２４は、直流磁界による直流磁束を乱すことのない透磁率を有し、コイルによって生成される交番磁界によって生じる渦電流を流れにくくするための所定の電気抵抗を有する材料で構成される。シールド材２５は直流磁界による直流磁束を乱すことのない非磁性体であるとともに、交番磁界に対して渦電流を生じさせる導電性を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、位置指示器と共に使用され、位置指示器の指示位置を検出する位置検出装置に関する。また、この発明は、位置検出装置を備える表示装置、更に、位置検出装置を備える携帯機器に関する。

指やペンなどの位置指示器によって指示された位置を検出する位置検出装置が良く知られている。この位置検出装置で用いられる位置検出方式としては、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式など種々のものが提供されている。そのうちの電磁誘導方式の位置検出装置の例が、例えば特許文献１（特開２００９−３７９６号公報）に記載されている。

すなわち、この特許文献１に記載の位置検出装置は、図１０に示すように、上側ケース１と下側ケース２との間に、センサ基板３と、磁路板４とが配置されている。センサ基板３は、Ｘ軸方向ループコイル群（図示せず）とＹ軸方向ループコイル群がセンサ基板３のそれぞれの面に配置されたコイル５を備える。

この位置検出装置は、位置指示器６と共に使用される。位置指示器６は、コイル６Ｌとコンデンサ６Ｃとからなる共振回路を備える。

この位置検出装置では、コイル５のＸ軸方向ループコイル群およびＹ軸方向ループコイル群の各ループコイルは選択回路（図示せず）により所定の手順で選択される。選択回路により選択されたループコイルに対しては、所定時間、所定の交番信号が供給される。そして、前記所定時間が経過すると、選択されたループコイルへの交番信号の供給は停止され、当該ループコイルは、信号受信状態に切り替えられる。

交番信号がループコイルに供給されている所定時間においては、当該ループコイルから電磁波（交番磁界）が発生し、その交番磁界が位置指示器６の共振回路に供給されて、共振回路にエネルギーが蓄えられる。

次に、選択されたループコイルへの交番磁界の供給が停止されて信号受信状態に切り替えられると、位置指示器６の共振回路に蓄えられたエネルギーにより、位置指示器６からコイル５に対して電磁波が送信される。したがって、位置検出装置では、コイル５のうちの選択されたループコイルからの信号を監視することで、位置指示器６からの電磁波の受信を検知することができる。

以上のようにして、センサ基板３のコイル５と、位置指示器６との間で電磁波の送受が行われる。そして、選択回路でループコイルを所定の手順で選択し、位置指示器６との間での電磁波の送受を行うことで、位置指示器６が指示している位置が決定される。

磁路板４は、以上のようにして送受される電磁波に関し、コイル５によって生成される交番信号に対する磁路を形成することで、発生した磁束の発散を防止し、これにより位置検出装置としての、位置指示器６に対する検出感度を向上させる。また、位置検出装置の外部に放射される交番信号を防止する機能を果たすと共に、位置検出装置の外部からの電磁波が、上記のようにして送受される電磁波に対してノイズとして混入しないようにするためのものである。

すなわち、この磁路板４は、交番信号に対して磁路を効果的に形成するために設けられている。そのために、これまでは、アモルファス金属など、透磁率の高い材料が用いられてきた。

図１１は、磁路板４として、透磁率の高い材料としてアモルファス金属を用いた場合に形成される磁路について示す。図１１では、磁路板４は、アモルファス金属など、高透磁率の磁性体で構成される。この磁路板４は、例えば透磁率が１００００（Ｈ／ｍ）というように非常に大きいアモルファス金属で構成されているために、コイル５に供給される交番信号により発生する磁束（交番磁束）は、この磁路板４に磁路４ａを効果的に形成する。

ところで、アモルファス金属は、電気抵抗が極めて低いために、磁路板４に印加された磁束に対応した渦電流が発生する。この渦電流は、印加された磁場を打ち消すように作用する。しかしながら、高透磁率を有するアモルファス金属は、渦電流の発生に起因するデメリットを勘案しても、全体として、磁路板としての高い性能を発揮するために、これまで、位置検出装置のための磁路板としてアモルファス金属が用いられてきた。

特開２００９−３７９６号公報

上述した従前の位置検出装置は、家庭に設置し、家庭用電源で駆動される形式の座標入力装置として普及してきた。したがって、磁路板には、位置検出装置と位置指示器との間の電磁結合の度合いを高めるための機能が求められてきた。一方、近年では、携帯端末などの携帯機器に内蔵されて指示入力装置としても使用されている。ところで、最近の携帯電話端末などの携帯端末の中には、地磁気センサを内蔵し、方位を検出することができるものがある。地磁気センサは、例えば、携帯端末のディスプレイ画面に地図を表示して経路案内などを行う場合に、自端末の現在位置における方位を検出して、地図がディスプレイ画面に表示される向きを制御することで、地図案内を容易にするため等に用いられる。

ところが、この種の地磁気センサを内蔵する携帯端末において、使用者による指示入力装置として、上述した従前の磁路板を使用した、電磁誘導方式の位置検出装置を採用すると、方位を正しく検出できないおそれがあることが判明した。

すなわち、地磁気センサは、Ｎ極側からＳ極側に向かう地磁気による直流磁界の方向に応じた出力電圧を検出する素子、例えばホール素子で構成される。ところが、地磁気センサの近傍に、高透磁率の磁路板４が存在すると、地磁気の直流磁界による直流磁束は、その磁路板４を磁路として通過するようにその方向が偏倚してしまい、あるいは、磁路板４に引き寄せられるようにして通過するようにその方向が偏倚してしまうことがある。したがって、地磁気センサに対する地磁気の入射方向が変わり、地磁気センサが方位を正しく検出できなくなるというおそれがある。

この不具合について、図１２を用いて更に詳しく説明する。図１２は、地磁気センサ８によって検出されるべき地磁気が磁路板４によって影響を受ける様子を示す。例えばホール素子からなる地磁気センサ８は、位置検出装置に収納された、コイル５を備えるセンサ基板３の、位置指示器６によって位置が指示される面の側とは対向する面の側に、高透磁率の磁路板４を介在させた状態で、配置されている。

図１２において、地磁気による直流磁束が左から右に向かう方向であった場合を想定する。この地磁気による直流磁束は、高透磁率を有する磁路板４がその近傍に存在しなければ、点線矢印９で示すように歪みなく地磁気センサ８に入射することで、磁気センサ８は地磁気の方向を正しく検出することができる。

しかし、高透磁率の磁路板４がその近傍に存在すると、地磁気による磁束は、曲線９ａのように、高透磁率の磁路板４側に吸引されるように、偏倚してしまう。このため、地磁気による直流磁束の地磁気センサ８への入射経路が、本来の射経路に対して偏倚してしまい、地磁気センサ８は、地磁気の方位を正しく検出できなくなってしまう。

この発明は、以上の点にかんがみ、交番磁界に対しては好適に磁路を形成することで位置検出装置と位置指示器との間で好適な電磁結合関係を確保し、一方、直流磁界による直流磁束に対しては透過性を備えるとともにその磁束の偏倚を防止するようにすることで地磁気などの直流磁界を検出するために設けられた磁気センサへの影響を防止するようにした電磁誘導方式の位置検出装置を提供することを目的とする。

なお、ここで透過性とは、直流磁界の中に磁路材を配置しても、直流磁界によって形成された直流磁束が磁路材によって乱されることがない性質を意味する。

上記の課題を解決するために、この発明は、
位置指示器とともに使用され、前記位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板を備えた位置検出装置であって、
前記コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に、磁路材とシールド材が、前記磁路材が前記第２の面と前記シールド材の間に配置された関係にて、配置されており、
前記磁路材は、前記コイルによって生成される交番磁界のための磁路を形成するとともに、地磁気などの直流磁界による直流磁束に対しては影響を与えないような、所定の透磁率を備え、更には、前記直流磁界による直流磁束に影響を与えないように設定された前記所定の透磁率によって引き起こされる磁路としての性能劣化を補償するために、渦電流による損失を低減すべく、電流を通りにくくさせるための、所定の電気抵抗を有する材料で構成されており、
前記シールド材は前記磁路材と組み合わされて使用され、前記直流磁界による直流磁束に影響を与えない非磁性体であるとともに、前記交番磁界に対しては渦電流を生じさせるように、導電性を備えている
ことを特徴とする位置検出装置を提供する。

従来の位置検出装置では、交番磁束のみに限らず、直流磁束に対しても作用する、高透磁率の磁路板が使用される。

これに対し、この発明においては、コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に設けられる磁路材は、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては影響を与えないような、所定の透磁率を有する材料で構成されている。換言すれば、この磁路材が備える透磁率は、その近傍に地磁気などの直流磁界を検出するための磁気センサが配置されたとしても、その検出誤差が許容しがたい値とならないように設定されている。

したがって、地磁気などの直流磁界は、磁路材が存在していても、その磁束の方向の偏倚が防止されることとなり、位置検出装置を構成する磁路材の近傍に地磁気センサが配置されたとしても、地磁気センサは正しい方位を検出することができる。

一方、地磁気のような直流磁界による直流磁束を実質的に歪ませないような透過性をする、すなわち地磁気のような直流磁界に対して悪影響を与えないように、その透磁率が設定された磁路材では、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルにより生成される交番磁界に対して次のような問題が生じる。すなわち、磁路材の透磁率が、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対し実質的に影響を与えないような程度に、設定される場合、この透磁率はアモルファス金属などの透磁率に比べて例えば２桁程度小さい値が採用される。このような小さな値の透磁率を有する磁路材の場合、磁路材の電気抵抗が小さいと交番磁界によって磁路材に発生する渦電流の影響が無視し得なくなる。

すなわち、磁路材の電気抵抗が小さいと大きな渦電流が発生し、この渦電流によって交番磁界による磁束が磁路材を通り難くなる。このため、磁路材に形成された磁路を介して位置指示器と電磁結合する交番磁束が抑制されることになり、低透磁率の採用と相まって、位置検出装置と位置指示器との間の電磁結合関係が疎となり、位置検出装置としてのセンサ感度の低下をもたらすおそれがある。

そこで、この発明では、磁路材に電流が流れにくくして、すなわち電気抵抗を高めることで渦電流の発生を抑制するようにして、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルによって生成される交番磁界が、磁路材に形成された磁路を介して位置指示器と十分に電磁結合できるようにする。このように、交番磁界に起因して磁路材に発生する渦電流を抑制することで、低透磁率の磁路材を採用することによる位置検出装置としてのセンサ感度の劣化を補償し、これによって、地磁気などの直流磁界に対する透過性を確保すべく、低透磁率の磁路材を採用しても所望のセンサ感度が確保されるようにする。

ところで、磁路材として、上述のように、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルによって生成される交番磁界のための十分な磁路を確保しながら地磁気のような直流磁界による直流磁束には悪影響を与えないよう、所定の透磁率および所定の電気抵抗を有する材料を磁路材として用いると、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルによって生成される交番磁界が位置検出装置の外部へ漏洩してしまう恐れがある。

この問題を考慮して、この発明においては、地磁気のような直流磁界による直流磁束には影響を与えない、すなわち直流磁界による直流磁束に対し透過性を有する非磁性体であるとともに、交番磁界に対して渦電流を生じさせる導電性を備えたシールド材を上述の磁路材と組み合わせて配置する。すなわち、磁路材から外部に漏洩する交番磁界はシールド材において渦電流を生じさせ、発生した渦電流は磁路材から外部に漏洩する交番磁界を打ち消すように作用する。したがって、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては透過性を確保しつつ、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルにより生成される交番磁界の、位置検出装置から外部への漏洩は遮蔽される。また、位置検出装置の外部から進入しようとする、外部ノイズとしての交番磁界に対しても、外部ノイズの交番磁界によってシールド材に発生する渦電流によってその進入が阻止される。

この発明によれば、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては実質的に影響を与えない、すなわち透過性を確保しつつ、位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルにより生成される交番磁界に対しては磁路の電気抵抗を高めることで効果的な磁路を確保することができる。これにより、位置検出装置としての所望のセンサ感度を確保するとともに、たとえ地磁気などの直流磁界を検出するための磁気センサが近傍に配置されることがあっても、磁気センサによって検出されるべき直流磁束の方向が偏倚されることがない、電磁誘導方式の位置検出装置を提供することができる。

この発明による位置検出装置の第１の実施形態を備える携帯機器の実施形態の構成例を説明するための分解構成図である。 図１の例の携帯機器の断面図である。 図１の例の携帯機器に用いる位置検出用のセンサの例を説明するための図である。 図１の例の携帯機器に用いる位置検出用のセンサの例を説明するための図である。 第１の実施形態の位置検出装置で用いる磁路材と、特許文献１の磁路板とを比較して説明するための図である。 第２の実施形態の位置検出装置を説明するための断面図である。 第３の実施形態の位置検出装置を説明するための断面図である。 第４の実施形態の位置検出装置を搭載する携帯機器の例を説明するための図である。 第４の実施形態の位置検出装置と共に使用する位置指示器の構成例を説明するための回路図である。 従来の位置検出装置の例を説明するための図である。 従来の位置検出装置の例を説明するための図である。 従来の位置検出装置の例を用いる場合の課題を説明するための図である。

以下、この発明による位置検出装置、表示装置および携帯機器の実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、この発明による位置検出装置の第１の実施形態を備える携帯機器の実施形態であって、例えば携帯端末に適用した場合の分解構成図を示すものである。この実施形態の携帯端末は、この発明の表示装置の実施形態をも構成するものである。また、図２は、この実施形態の携帯機器を組み立てたときの断面図である。

この実施形態の携帯端末１０は、図１に示すように、モジュール化あるいはユニット化されている位置検出装置２０と、プリント配線基板（マザーボード）３０と、筐体４０とで構成されている。

位置検出装置２０は、第１のセンサ基板２１と、表示デバイスの例としてのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）基板２２と、第２のセンサ基板２３と、磁路材２４と、シールド材２５とで構成されている。

第１のセンサ基板２１は、この例では、静電容量方式のセンサの構成とされており、図２に示すように、位置検出装置２０の保護板を兼ねる透明基板２１１の裏面に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明電極群２１２が設けられて構成される。透明基板２１１は、例えばガラス基板からなる。

図３に、第１のセンサ基板２１がクロスポイント静電結合方式のセンサ部の構成とされた場合の透明電極群の概略構成を示す。すなわち、この例の第１のセンサ基板２１においては、透明電極群２１２は、図３に示すように、複数個の上部透明電極Ｅｘと、複数個の下部透明電極Ｅｙとを、指示入力面を構成する透明基板（図３では図示は省略）の裏面において、例えばＸ軸方向（横方向）およびＹ軸方向（縦方向）に配置され、互いに直交するとともに、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとのクロスポイントの領域においては、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとの間に絶縁材が配置されることで互いが電気的に絶縁されている。この構成によれば、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとの間の重なり部分（クロスポイント）には所定の静電容量Ｃｏ（固定容量）が形成される。

そして、図３に示すように、使用者が把持した位置指示のためのペンや使用者の指などの、位置指示器５０が、指示入力面に近接しあるいは接触した位置においては、その位置の透明電極Ｅｘ，Ｅｙと位置指示器５０との間に静電容量Ｃｆが形成される。そして、位置指示器５０は人体を通じてグラウンドと、所定の静電容量Ｃｇを通じて接続されている。この結果、その静電容量ＣｆおよびＣｇのために、位置指示器５０が指示する位置の上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとの間の電荷の移動量が変化する。クロスポイント静電結合方式の位置検出装置では、この電荷の移動量の変化をそれぞれのクロスポイントにて検出することで、指示入力面において位置指示器５０により指示された複数の位置を同時に特定することができる。また、図示せずも、第１のセンサ基板２１とプリント配線基板３０とは電気的に接続されている。

なお、図１に示すように、指示入力のための検出領域となる、透明電極群２１２が設けられる領域は、透明基板２１１の全面積よりも狭い領域とされている。したがって、透明基板２１１には、透明電極群２１２が設けられる領域の周囲に枠部２１３を備えるが、この枠部２１３は、後述するように、筐体４０に対して位置検出装置２０が収納されるときの接着用のフランジ部となる。

ＬＣＤ基板２２は、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の裏面側（下側）に設けられる。ＬＣＤ基板２２は、図示は省略するがＬＣＤ部と表示ドライブ回路部とを備える。そして、ＬＣＤ基板２２には、図１に示すように、表示ドライブ回路部と外部回路（プリント配線基板３０）とを接続するためのリード部２２Ｌが形成されている。

第２のセンサ基板２３は、ＬＣＤ基板２２の下側に設けられる。この例の第２のセンサ基板２３は、電磁誘導方式のセンサの構成である。この第２のセンサ基板２３の構成について、図４を参照して説明する。なお、この第２のセンサ基板２３を構成する電磁誘導式のセンサ部と共に使用する位置指示器としてのペン５１は、図４に示すように、コイル５１Ｌと、このコイル５１Ｌに並列に接続されるコンデンサ５１Ｃとから構成される共振回路を内蔵している。

この第２のセンサ基板２３においては、配線基板２３１上に、図４に示すように、Ｘ軸方向ループコイル群２３Ｘと、Ｙ軸方向ループコイル群２３Ｙとが配線基板２３１のそれぞれの面に配置されるとともに、各ループコイルは互いに重畳されて配置されている。したがって、第２のセンサ基板２３は、コイル基板を構成している。なお、各ループコイル群２３Ｘ，２３Ｙは、それぞれ複数本の矩形のループコイルからなっている。この例では、Ｘ軸方向にｎ本、Ｙ軸方向にｍ本のループコイルが配置されている。

コイルループ群２３Ｘを構成する各ループコイルは、ペン５１を検出するための検出領域の横方向（Ｘ軸方向）に、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。また、ループコイル群２３Ｙを構成する各ループコイルもまた、検出領域の縦方向（Ｙ軸方向）に、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。

また、第２のセンサ基板２３には、センサ回路部が設けられている。このセンサ回路部は、選択回路１０１、発振器１０２、電流ドライバ１０３、送受信切り替え回路１０４、受信アンプ１０５、検波回路１０６、ローパスフィルタ１０７、サンプルホールド回路１０８、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路１０９および処理制御部１１０を備えている。

Ｘ軸方向ループコイル群２３Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２３Ｙは、選択回路１０１に接続される。この選択回路１０１は、２つのループコイル群２３Ｘ，２３Ｙのうちの一のループコイルを、処理制御部１１０からの制御指示に従って順次選択する。

発振器１０２は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。この交流信号は、電流ドライバ１０３に供給されて電流に変換された後に、送受信切り替え回路１０４へ送出される。送受信切り替え回路１０４は、処理制御部１１０の制御により、選択回路１０１によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を、所定時間毎に切り替える。送信側端子Ｔには電流ドライバ１０３が、受信側端子Ｒには受信アンプ１０５が、それぞれ接続されている。

したがって、送信時には、送受信切り替え回路１０４の送信側端子Ｔを介して、電流ドライバ１０３からの交流信号が、選択回路１０１で選択されているループコイルに供給される。また、受信時には、選択回路１０１で選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路１０１及び送受信切り替え回路１０４の受信側端子Ｒを介して受信アンプ１０５に供給されて増幅され、検波回路１０６へ送出される。

検波回路１０６によって検波された信号は、低域フィルタ１０７およびサンプルホールド回路１０８を介してＡ／Ｄ変換回路１０９に供給される。Ａ／Ｄ変換回路１０９では、アナログ信号をディジタル信号に変換し、処理制御部１１０に供給する。

処理制御部１１０は、位置検出のため制御を行う。すなわち、処理制御部１１０は、選択回路１０１におけるループコイルの選択、送受信切り替え回路１０４での信号切り替え制御、サンプルホールド回路１０８のタイミングなどを制御する。

処理制御部１１０は、送受信切り替え回路１０４を送信側端子Ｔに接続するように切り替えることにより、Ｘ軸方向ループコイル群２３ＸあるいはＹ軸方向ループコイル群２３Ｙのうち、選択回路１０１で選択されているループコイルを通電制御して電磁波を送出させる。位置指示器としてのペン５１の共振回路は、このループコイルから送出された電磁波を受けて、エネルギーを蓄える。

次に、処理制御部１１０は、送受信切り替え回路１０４を受信側端子Ｒに接続するように切り替える。すると、Ｘ軸方向ループコイル群１２３Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群１２３Ｙの各ループコイルには、位置指示器であるペン５１から送信される電磁波によって誘導電圧が発生する。処理制御部１１０は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて、第２のセンサ基板２３のペン操作検出領域におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。

第２のセンサ基板２３には、図１に示すように、上述したセンサ回路部と外部回路（プリント配線基板３０）とを接続するためのリード部２３Ｌが形成されている。

なお、図１では、図示を省略したが、第１のセンサ基板２１にも、センサ回路部が設けられており、既述したように、そのセンサ回路部と外部回路（プリント配線基板３０）とを接続するためのリード部が形成されている。

第２のセンサ基板２３の下側には、磁路材２４が配設される。この磁路材２４は、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては影響を与えない、すなわち直流磁界による直流磁束に対しては透過性を有するための、所定の透磁率を有しており、また、第２のセンサ基板２３のコイルによって生成される交番磁界のための磁路を形成する。更には、磁路としての性能が交番磁界によって発生する渦電流によって劣化しないようにするために、換言すれば、磁路としての性能を向上させるために、磁路内に電流が流れにくくなるよう、所定の値の電気抵抗を有する材料で構成されている。この例では、この磁路材２４は、高透磁率のアモルファス金属の粉末を、非磁性および非導電性の高分子材料、この例では樹脂と混合して固めた材料で構成される。

なお、磁路材２４を構成する材料としては、アモルファス金属の粉末の代わりに、パーマロイやフェライト（酸化鉄）の粉末を用いることもできる。また、高分子材料としては、樹脂に限られるものではなく、有機高分子材料、無機高分子材料のいずれであっても良い。例えば、有機高分子材料としては、タンパク質、核酸、多糖類（セルロース、デンプンなど）や天然ゴムなどの天然高分子材料、また、合成樹脂、シリコン樹脂、合成繊維、合成ゴムなどの合成高分子材料を用いることができる。また、無機高分子材料としては、二酸化ケイ素（水晶、石英）、雲母、長石、石綿などの天然高分子材料、また、ガラスや合成ルビーなどの合成高分子材料を用いることができる。

以上のようにして構成される磁路材２４は、例えばアモルファス金属などの高透磁率の材料の粉末に、非磁性および非導電性の高分子材料が混合されるため、アモルファス金属などの高透磁率の材料のみからなるものに比較して、低透磁率であると共に、高い電気抵抗を有している。なお、アモルファス金属などの高透磁率の材料の粉末と、高分子材料との混合比を調整することにより、地磁気などの直流磁界による直流磁束に対して実質的に影響を与えないような所望の透磁率と、地磁気などの直流磁界による直流磁束に対して実質的に影響を与えないような所望の透磁率を確保する代わりに劣化した磁路としての性能を補償するために磁路材２４に電流が流れにくくするための所望の電気抵抗を備えた磁路材２４を、比較的容易に作製することができる。

図５に、冒頭で述べた特許文献１の磁路板４と、この実施形態の磁路材２４との特性を比較して示す。この図５に示すように、特許文献１の磁路板４の透磁率は、１００００［Ｈ／ｍ］と非常に高く、交流磁界に対する磁路としての性能が高く、このために、直流磁界による直流磁束に対しても偏倚させてしまう恐れがあることが判明した。

これに対して、実施形態の磁路材２４の透磁率は、１００［Ｈ／ｍ］程度であり、低透磁率であるために、地磁気などの直流磁界による直流磁束は、この磁路材２４の影響を実質的には受けることはないため、その磁束の偏倚は気にする必要がなくなる。したがって、地磁気センサが位置検出装置２０の外部の近傍に位置していても、地磁気の磁束が本来の正しい方向から地磁気センサに入射するため、地磁気センサは地磁気の方位を正しく検出することができる。

そして、この実施形態の磁路材２４は、電気抵抗が、アモルファス金属の抵抗（０．１Ω程度）よりも著しく大きく、例えば１００ｋΩの値を有しているために、交番磁界によって発生する渦電流が大きく抑制される。このため、交番磁束は渦電流に起因する影響を回避できる。このために、磁路材２４は、その透磁率が低い値であっても、良好な磁路を形成することが可能となる。したがって、磁路材２４は、第２のセンサ基板２３のコイル２３Ｘ，２３Ｙで発生する交番磁界や、位置指示器５１から受信した交番磁界に対する磁束路として十分な性能を有し、これによって、位置検出装置２０のセンサ感度を良好に維持することができる。

しかし、この実施形態の磁路材２４は、低透磁率の材料を使用しているため、第２のセンサ基板２３のコイル２３Ｘ，２３Ｙで発生する交番磁界や、位置指示器５１から受信した交番磁界のうち、磁路材２４を透過（貫通）して、第２のセンサ基板２３側とは反対の側に漏洩する恐れがある。この実施形態では、この交番磁束の漏洩は、磁路材２４の、第２のセンサ基板２３側とは反対側（磁路材２４の下側）にシールド材２５を配置し、磁路材２４と組み合わせることで遮蔽する。

シールド材２５は、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては透過性を有する、すなわち直流磁界による直流磁束を通過させる非磁性体であるとともに、交番磁界に対しては渦電流を生じさせるために、電気抵抗がほぼゼロであるような、高い導電性を備えている材料、この例では、アルミニウムで構成されている。

すなわち、磁路材２４から漏洩する交番磁束は許容し得るものとし、漏洩した交番磁界は導電性を有するシールド材２５に渦電流を発生させることで、シールド材２５から外部に漏洩しないようにする。この構成によって、たとえ磁路材２４を介して漏洩した交番磁界があっても、シールド材２５の、磁路材２４とは反対の側への漏洩は防止される。よって、第２のセンサ基板２３のコイル２３Ｘ，２３Ｙで発生する交番磁界や、位置指示器５１から受信した交番磁界による交番磁束は、この発明における磁路材２４とシールド材２５が組み合わされた構成により位置検出装置の外部への漏洩が防止される。

また、位置検出装置２０の外部からの電磁ノイズの進入は、このシールド材２５に発生する渦電流によって防止されることとなる。なお、シールド材２５の材料は、アルミニウムに限られるものではなく、例えば、マグネシウム合金、ステンレス（ＳＵＳ）、銅およびその合金（黄銅など）をも用いることができる。

次に、シールド材２５は、この実施形態では、位置検出装置２０の上記の各部材の収納容器としての機能をも併せ持つものとして構成される。このため、シールド材２５は、磁路材２４の下側の部分を底部２５ａとして、この底部２５ａの周端縁から、例えば垂直に植立された壁部（側壁部）２５ｂを有する箱型容器形状に形成されている。

そして、シールド材２５の壁部２５ｂで囲まれた凹部空間２５ｃ内に、図２に示すように、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の裏面に設けられた透明電極群２１２、ＬＣＤ基板２２、第２のセンサ基板２３および磁路材２４が重なり合った状態で収納される。すなわち、コイル基板である第２のセンサ基板２３の、位置指示器５１が対向する第１の面２３ａに対向する第２の面２３ｂの側に、磁路材２４とシールド材２５が、磁路材２４が第２のセンサ基板２３の第２の面２３ｂとシールド材２５の間に配置された関係にて、配置されている。

また、シールド材２５の壁部２５ｂの、底部２５ａとは反対側の端部には、第２のセンサ基板２３の第１の面２３ａに沿って外方に突出する突出部２５ｄが形成されている。この突出部２５ｄは、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の前述した枠部２１３に対向するように形成されている。また、突出部２５ｄは、必要に応じ、内方に突出するように形成しても良い。更には、第１のセンサ基板２１の周辺部に搭載された電子回路が収納されるように、突出部２５ｄには必要に応じて所定数の切り欠き部２５ｆが設けられている。

シールド材２５の凹部空間２５ｃ内に、第１のセンサ基板２１の透明電極群２１２、ＬＣＤ基板２２、第２のセンサ基板２３および磁路材２４が収納された状態においては、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の枠部２１３と、シールド材２５の突出部２５ｄとが当接する状態となる。そして、この実施形態では、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の枠部２１３と、シールド材２５の突出部２５ｄとは接着材２６を介して接合される。これにより、シールド材２５の開口部が、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１により閉塞される。

なお、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１の枠部２１３およびシールド材２５の突出部２５ｄの面積は、接着材２６によって位置固定するために十分な、所定の当接面積を有するように構成されている。

以上のようにして、シールド材２５の凹部空間２５ｃ内に、第１のセンサ基板２１を構成する透明電極群２１２、ＬＣＤ基板２２、第２のセンサ基板２３および磁路材２４が収納され、第１のセンサ基板２１を構成する透明基板２１１により、シールド材２５の凹部空間２５ｃに蓋をされた構造として、位置検出装置２０が形成される。つまり、位置検出装置２０は、この例では、モジュール化された構造を備えている。

そして、この実施形態では、図１および図２に示すシールド材２５の底部２５ａには、ＬＣＤ基板２２と第２のセンサ基板２３のそれぞれを電気的に接続するためのフラットケーブルを通すための複数個の開口部（スリット：図示せず）が設けられている。

図１および図２に示した例では、コネクタ２７ａは後述するプリント配線基板３０に設けられたコネクタ３１ａに接続されるとともに、ＬＣＤ基板２２のリード部２２Ｌとはシールド材２５の底部２５aに設けられたスリットを貫通したフラットケーブルを介して接続される構成とされる。同様に、コネクタ２７ｂはプリント配線基板３０に設けられたコネクタ３１ｂに接続されるとともに、第２のセンサ基板２３のリード部２３Ｌとはシールド材２５の底部２５aに設けられた他のスリットを貫通したフラットケーブルを介して接続される構成とされる。更には、図示は省略したが、第１のセンサ基板２１にもプリント配線基板３０に設けられた所定のコネクタと、上述の電気的接続形態と同様に、電気的に接続するためのリード部が形成されている。

プリント配線基板３０には、上述の複数個のコネクタ３１ａ，３１ｂ，・・・に加えて、携帯端末用のＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）３２、地磁気センサ３３、その他の電子部品と、銅箔配線パターンが施されている。

筐体４０は、例えば合成樹脂により構成されている。この筐体４０には、位置検出装置２０およびプリント配線基板３０を収納するための凹部４１および段部４２が形成されている。凹部４１は、図２に示すように、プリント配線基板３０をその底部２５ａに収納すると共に、位置検出装置２０のシールド材２５の凹部空間２５ｃに対応する部分を収納する深さおよび形状とされる。

段部４２は、位置検出装置２０において、接着材２６により接着された、第１のセンサ基板２１の枠部２１３とシールド材２５の突部２５ｄによって形成される鍔部（フランジ部）を収納するための深さおよび形状とされている。

携帯端末１０の組立に際しては、筐体４０の凹部４１内に、プリント配線基板３０が、そのコネクタ３１ａ，３１ｂ，・・・が形成されている側を露呈する側として収納され、筐体４０の凹部４１の底部に接着あるいはねじ止めなどにより、固定される。

次に、シールド材２５の底部２５ａ側がプリント配線基板３０に対向する状態で、ユニット化された位置検出装置２０を筐体４０の凹部４１内に収納し、プリント配線基板３０に設けられたコネクタ３１ａ，３１ｂ，・・・と位置検出装置２０に設けられたコネクタ２７ａ，２７ｂ，・・・をそれぞれ接続する。このとき、シールド材２５の突出部２５ｄと、筐体４０の段部４２の底部のそれぞれの領域は、例えば接着材２８によって互いが接着されることで、位置検出装置２０が筐体４０に固定される。

図２に示すように、筐体４０に、位置検出装置２０およびプリント配線基板３０が収納された状態では、位置検出装置２０の最上面と、筐体４０の上面４３とは、略面一となる。このとき、プリント配線基板３０の上に配設されているＩＣ３２の上面は、図２に示すように、シールド材２５の底部２５ａの表面に接触するように構成される。この実施形態のシールド材２５を構成するアルミニウムは、熱伝導性が良好である。したがって、この実施形態では、シールド材２５は、ＩＣ３２の放熱材としても機能する。また、シールド材２５の表面とＩＣ３２の上面とが接触するようにさせるために、シールド材２５の底面の底部２５ａの表面の、ＩＣ３２との対向部分を凸状に形成することもできる。また、シールド材２５の底面２５ａの表面に、ＩＣ３２の形状に対応した凹部を形成することで互いが良好に接触させるようにすることもできる。

以上のようにして構成された携帯端末１０においては、アモルファス金属に比較して低透磁率の材料であってしかも渦電流の発生を抑制するために電気抵抗の高い材料を採用することで、交流磁界に対する磁路として所望の性能を確保するとともに、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては影響を与えない、すなわち直流磁界による直流磁束に対する透過性を確保した磁路材２４と、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対する透過性を確保するとともに渦電流の発生に効果的な高導電性の材料から成るシールド材２５を組み合わせて採用した位置検出装置が収納される。したがって、地磁気などの直流磁界による直流磁束は、磁路材２４が存在していても、その磁束の方向の偏倚が防止されることとなり、携帯端末１０のプリント配線基板３０に設けられた地磁気センサ３３に隣接して、磁路材２４を有する位置検出装置が収納されたとしても、地磁気センサは正しい方位を検出することができる。

更に、第２のセンサ基板２３のコイルにより発生する交番磁界および第２のセンサ基板２３のコイルで受信する位置指示器５１からの交番磁界は、上述したように、位置検出装置２０の外部に洩れないように、磁路材２４とシールド材２５との組み合わせ構造によって遮蔽される。

また、プリント配線基板３０で発生する電磁波ノイズ、あるいは携帯端末の外部から進入する電磁波ノイズに対しても、位置検出装置２０の構成によればその内部への進入が防止される。

また、上述の実施形態では、シールド材２５は、位置検出装置２０の各構成要素を収納するための収納容器としての機能をも果たしているため、位置検出装置２０の構成を簡略化することができる。更には、上述したように、シールド材２５の熱伝導性を利用して、プリント配線基板に配されているＩＣなどの電子部品の放熱部材として、シールド材２５を兼用することができ、携帯機器など、高密度実装された機器における熱放熱効果も奏する。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態の位置検出装置２０では、第２のセンサ基板２３により構成される電磁誘導式のセンサは、各ループコイルに対して、送信時（励磁時）と、受信時（位置指示器５１からの誘導磁界の検出時）とを時分割で切り替えることで、位置指示器５１の指示位置を検出するようにした。

これに対して、この第２の実施形態では、位置指示器５１への磁界送信用（励磁用）コイルと、位置指示器５１からの誘導磁界の検出用（受信用）コイルとを、互いに分離して構成する。

図６は、第２の実施形態の位置検出装置６０の構成を説明するための図であり、図２に示した第１の実施形態の位置検出装置２０の断面図に対応する。この図６において、第１の実施形態の位置検出装置２０と同一構成部分には、同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、この第２の実施形態においては、静電容量方式の位置検出センサの構成である第１のセンサ基板２１に代えて、電磁誘導方式において位置指示器から送信された信号を受信するための受信用コイル基板２３Ｒが設けられる。この受信用コイル基板２３Ｒには、透明基板２３２上にＩＴＯ膜などによる受信用ループコイル群２３４がマトリックス状に形成されると共に、その周部には受信用回路部が設けられる。

この受信用コイル基板２３Ｒの下側には、ＬＣＤ基板２２が設けられる。そして、このＬＣＤ基板２２の下側に、電磁誘導方式における位置指示器に対し電磁結合による給電を行うための励磁用コイル基板２３Ｔが設けられる。この励磁用コイル基板２３Ｔは、基板２３３上に、金属の細い線状導体からなる励磁用ループコイル群（図示せず）が形成されると共に、励磁用回路部が設けられる。また、この例では、励磁用コイル基板２３Ｔには、受信用回路部と励磁用回路部とを制御して、位置指示器５１が指示する位置の検出動作を制御する制御回路部も設けられる。なお、この制御回路部は、受信用コイル基板２３Ｒ上に設けることもできる。

この第２の実施形態では、磁路材２４は、励磁用コイル基板２３Ｔの下側に設けられる。そして、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、収納容器を兼ねるシールド材２５の収納空間２５ｃ内に、図６に示すように、透明基板２３２の裏面に電磁誘導方式における位置検出のための受信用ループコイル群２３４を備える受信用コイル基板２３Ｒ、ＬＣＤ基板２２、位置指示器に給電するための励磁用コイル基板２３Ｔおよび磁路材２４が、順次に積み重ねられた状態で収納される。

そして、第１の実施形態と全く同様にして、受信用コイル基板２３Ｒを構成する透明基板２３２の枠部２１３´と、シールド材２５の突出部２５ｄとが、接着材２６により接着されて、シールド材２５の開口部が、受信用コイル基板２３Ｒを構成する透明基板２３２により閉塞される。これにより、モジュール化された第２の実施形態の位置検出装置６０が形成される。なお、上述したように、シールド材２５の突出部２５ｄには、受信用コイル基板２３Ｒの周辺に配置された電子回路を収納するための所定数の切り欠き部２５ｆが必要に応じ設けられている。

なお、図６において、シールド材２５の底部２５ａから外部に突出するように設けられているコネクタ２７ａは、第１の実施形態で説明したように、ＬＣＤ基板２２のリード部２２Ｌと接続されている。また、コネクタ２７ｂ´は、励磁用コイル基板２３Ｔのリード部と同様な接続形態にて接続されている。更に、コネクタ部２７ｃもまた同様にして、受信用コイル基板２３Ｒのリード部に接続されている。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態と全く同様に、磁路材２４およびシールド材２５は地磁気などの直流磁界による直流磁束に対して影響を与えず、よって地磁気センサによる方位測定を妨げない。

また、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と全く同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
上述の第１の実施形態および第２の実施形態では、収納容器を兼用しているシールド材２５の底部２５ａのみを覆うように磁路材２４を設けた。しかし、シールド材２５の壁部２５ｂにも、磁路材２４を設けることにより、第２のセンサ基板２３あるいは励磁用コイル基板２３Ｔから発生する交番磁界および位置指示器５１から第２のセンサ基板２３あるいは受信用コイル基板２３Ｒで受信する交番磁界に対する磁路を、より効果的に確保することができる。第３の実施形態は、磁路としての特性を一層向上させるための構成を備える。

上述の実施形態では、磁路材２４は、アモルファス金属やパーマロイなどの、高透磁率の磁性体の粉末に樹脂を加えた固めたものを使用した。しかし、磁路材２４としては、このように固化したものの他に、前記高透磁率の粉末に高分子材料を混合し塗料のような形態で使用することもできる。

この第３の実施形態では、磁路材は、固化したものを用いるのではなく、塗料のような形態で使用する。

図７は、第３の実施形態の位置検出装置７０の構成を説明するための図であり、図２に示した第１の実施形態の位置検出装置２０の断面図に対応する。この図７において、第１の実施形態の位置検出装置２０と同一構成部分には、同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。

先ず、この第３の実施形態における磁路材２８は、例えばアモルファス金属やパーアロイなどの粉末に樹脂粉末などの高分子材料を混合し、塗料のような形態とすることで、塗布可能とする。

そして、塗料のような形態に生成された磁路材２８を、図７に示すように、シールド材２５の底部２５ａのみならず、内壁部を含む内面全体に渡って塗布する。その他は、第１の実施形態の位置検出装置２０と同様に構成する。

この第３の実施形態によれば、磁路材２８を、塗料のような形態にして、シールド材２５の内面全体に渡って塗布することで、すなわち、シールド材２５の壁部２５ｂに対しても塗布することで、磁路材としての一層の性能を得ることができる。

［第４の実施形態］
上述の第１〜第３の実施形態では、電磁誘導方式の位置検出装置が使用される。すなわち、電磁結合によって位置指示器に給電するとともに、位置指示器が指示する位置を、電磁結合を使用して求める方式である。

しかし、この発明は、位置指示器からの信号が電磁結合を介して送信される方式に制限されるものではなく、所定のコイル、あるいはこのコイルを含む所定の共振回路に対し、電磁結合によって給電することができる電子機器に適用できる。第４の実施形態は、そのような位置検出装置に、この発明を適用した場合である。

図８は、この第４の実施形態の位置検出装置を備える携帯機器９０と、これと共に使用する位置指示器５００との構成の概要を説明するための図である。この第４の実施形態の携帯機器９０が内蔵する位置検出装置のセンサ基板９２と位置指示器５００とは、静電容量方式によって指示位置の検出を行う。

すなわち、携帯機器９０の、位置指示器５００によって位置が指示される表面部の裏面には、例えば図３に示したように、その中央領域にはＸ方向およびＹ方向に互いに直交するように複数の線状の透明電極９１Ｘ，９１Ｙが配置されると共に、その周辺領域には電力供給用コイル９５が本発明のコイル基板に相当するものとして配置されたセンサ基板９２を備える。また、センサ基板９２の下方には、ＬＣＤ基板２２を備える。更には、ＬＣＤ基板２２の下方には、磁路材２２とシールド材２５が電力供給用コイル９５のための磁路としておよび電磁シールドのために設けられている。位置指示器５００との間の静電結合に基づく信号を検出するためのセンサ基板９２を備える位置検出装置９３は、携帯機器９０の筐体９４内に収納される。

上述の実施形態と同様に、磁路材２４およびシールド材２５が組み合わされた構成を備えている。磁路材２４は、ＬＣＤ基板２２と共に、収納容器を兼用するシールド材２５内に、収納されている。なお、図８において、マトリックス状に配置された透明電極を備えるセンサ基板９２は、ＬＣＤ基板２２に備えられたＬＣＤの表示画面９３Ｄ上に配置されることは、上述の実施形態と同様である。

位置指示器５００は、後述する信号発生手段を備えると共に、ケース５０１の先端から突出する導体芯５０２と、この導体芯５０２とは電気的に絶縁されている先端部導体５０３とを備える。そして、位置指示器５００においては、後述する信号発生手段から、導体芯５０２と先端部導体５０３との間に不平衡信号電圧が印加される。

位置指示器５００の導体芯５０２を、携帯機器９０の位置検出装置９３の入力面に接近または接触させると、センサ基板９２の電極９１Ｘ，９１Ｙと導体芯５０２とは静電容量Ｃｓを介して静電結合する。静電容量Ｃｓは、電極９１Ｘと９１Ｙとの間の静電容量に変化を引き起こすために、電極９１Ｘと９１Ｙとの間には電位差が生じる。したがって、このセンサ基板９２の複数の電極９１Ｘ，９１Ｙと間に生じる電位差に基づいて、位置指示器５００の導体芯５０２によって指示される位置を検出することができる。

以上のように、この第４の実施形態の位置検出装置９３と共に用いる位置指示器５００は、信号発生手段からの信号を送信する機能を有し、そのための電源が必要になる。この電源としては、一般的には、バッテリーを位置指示器５００に駆動電源として備えるようにする。しかし、その場合には、バッテリーが消耗した場合には、交換しなければならず面倒である。また、バッテリーを内蔵すると、位置指示器の重量が増してしまい、操作性が損なわれるおそれがある。

第４の実施形態では、携帯機器９０の位置検出装置９３から位置指示器５００に電磁誘導結合によって電力を供給することにより、電源に関する上記の問題を解決するようにする。

この第４の実施形態においては、携帯機器９０に備えられた位置検出装置９３のセンサ基板９２には、図８に示すように、例えばセンサ基板のセンサエリアの周辺部に、電力供給用コイル９５が、本発明のコイル基板として、形成されている。この電力供給用コイル９５は、携帯機器９０の表示画面９３Ｄと平行な面に沿って巻回されたループコイルであり、例えば、複数層を有するプリント配線基板等により実装される。この電力供給用コイル９５には、図示を省略するが、交流信号が供給されて、表示画面９３Ｄと平行な面に垂直な方向に交番磁界を生じる。そのための回路部は、センサ基板９２に、センサ回路部と共に形成されている。

一方、位置指示器５００には、後述するように、電力供給用コイル９５からの交番磁界のエネルギーを受け取る電磁結合回路５０４を設けると共に、キャパシターを備える蓄電回路を設ける。

したがって、電力供給用コイル９５に交流信号が供給されている状態において、携帯機器９０の表示画面９３Ｄに位置指示器５００を近づけると、電力供給用コイル９５により発生する交番磁界により、位置指示器５００の電磁結合回路５０４に誘導電流が励起される。そして、この誘導電流により、後述するように、蓄電回路のキャパシターに充電がなされて蓄電される。位置指示器５００は、この蓄電した電力を、駆動電源として使用する。

図９は、この第４の実施形態の位置指示器５００の内部処理回路５１０の例を示す。

この内部処理回路５１０は、前述した電磁結合回路５０４と、蓄電回路５１１と、安定化電源回路５１２と、コントローラ５１３とからなる。コントローラ５１３は、例えばマイクロプロセッサからなるもので、電圧制御機能を有すると共に、水晶発振子５１４によって生成されるクロックに基づく送信信号の生成および送出機能を有する。

電磁結合回路５０４は、コイル５０４１とコンデンサ５０４２とからなる共振回路により構成される。この電磁結合回路５０４の共振周波数は、携帯機器９０の位置検出装置９３の電力供給用コイル９５に供給される交流信号の周波数に等しい周波数とされている。そして、位置指示器５００における電磁結合回路５０４の位置は、図８に示すように、この位置指示器５００が携帯機器９０に近づけられたときに、電力供給用コイル９５からの交番磁界を受けることが可能な位置とされている。

蓄電回路５１１は、整流用ダイオード５１１１と、例えば電気二重層コンデンサからなるキャパシター５１１２とで構成される。

安定化電源回路５１２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御用のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなるスイッチ５１２１と、安定化用コンデンサ５１２２と、電圧検出回路５１２３と、コントローラ５１３とで構成される。

電磁結合回路５０４は、電力供給用コイル９５からの交番磁界を受けて共振して、誘導電流を生じる。その誘導電流は、蓄電回路５１１のダイオード５１１１により整流され、その整流信号によりキャパシター５１１２が充電される。

以上のようにして、この第４の実施形態においては、位置指示器５００が携帯機器９０に近接すると、キャパシター５１１２への充電がなされ、蓄電回路５１１に蓄電される。そして、このキャパシター５１１２によって保持される電圧が、安定化電源回路５１２に供給される。

安定化電源回路５１２においては、蓄電回路５１１のキャパシター５１１２によって保持される電圧は、スイッチ５１２１のオン・オフに応じて電圧安定化用コンデンサ５１２２に転送される。コントローラ５１３は、スイッチ５１２１に、そのデューティ比が後述するように制御される一定周期の矩形波信号ＳＣをスイッチング信号として供給する。スイッチ５１２１は、この矩形波信号ＳＣによりオン・オフされて、キャパシター５１１２によって保持される電圧をＰＷＭ制御することによって、そのＰＷＭ制御結果としての電圧が電圧安定化用コンデンサ５１２２に保持される。そして、この安定化用コンデンサ５１２２よって保持される電圧が、コントローラ５１３にその駆動電源電圧として供給される。

電圧検出回路５１２３は、電圧安定化用コンデンサ５１２２によって保持される電圧の値を検出し、その検出結果をコントローラ５１３に供給する。コントローラ５１３は、この電圧検出回路５１２３の検出結果に対応して、予め設定されている電源電圧＋Ｖｃｃとなるように、スイッチ５１２１に供給する矩形波信号ＳＣのデューティ比を制御する。

以上のようにして、コントローラ５１３には、安定化電源回路５１２により安定化された電源電圧＋Ｖｃｃが供給される。そして、コントローラ５１３は、水晶振動子５１４に基づくクロックが用いられて生成された所定の周波数の送信信号Ｓｏを、コンデンサ５１５を介して、位置指示器５００の導体芯５０２に供給する。これにより、位置指示器５００の導体芯５０２と先端部導体５０３との間供給された不平衡信号電圧は、位置検出装置９０のセンサ基板９２の電極９１Ｘと９１Ｙとの間に作用することになる。

位置検出装置９０では、前述したように、印加された不平衡信号電圧に基づいてセンサ基板９２の複数の電極９１Ｘと９１Ｙとの間に生じる電位差に基づいて、位置指示器５００の導体芯５０２により指示された位置を検出する。

この第４の実施形態の位置検出装置９３においては、位置指示器５００に設けられた電磁結合回路５０４と電磁結合することで位置指示器５００に電力を供給するための電力供給用コイル９５からの交番磁界に対する磁路を磁路材２４によって効果的に形成する。また、シールド部材２５によって、その交番磁界が、携帯機器９０に収納された位置検出装置９３の外部に漏洩することを防止する。

そして、この第４の実施形態の位置検出装置９３によれば、携帯機器９０に設けられた地磁気センサで検出されるべき地磁気の方向が磁路材２４によって偏倚されることを防止できるために、地磁気センサにより方位を正しく検出することができる。

［他の実施形態または変形例］
以上説明した位置検出装置のセンサ部の構成は一例であって、上述の構成に限られるものではないことは言うまでもない。

また、上述の実施形態では、表示デバイスはＬＣＤを用いるようにしたが、平面型ディスプレイデバイスであれば、ＬＣＤに限られるものではなく、例えば有機ＥＬディスプレイデバイスなどを用いることもできる。

更には、上述の実施形態では、携帯機器が備える位置検出装置は、全て表示デバイスを有する構成としたが、表示デバイスは必須ではなく、表示デバイスを備えない位置検出装置であっても、この発明は適用可能である。

また、上述の実施形態では、シールド材は、コイル基板などを収納する収納容器を兼用するようにしたが、これは、必須ではなく、シールド材は、平板状として、別途、コイル基板などと共に、収納容器に収められる構成であっても良い。

また、携帯機器は、携帯端末に限られるものではなく、位置検出装置に電磁結合のための磁束を生成する機能を備えると共に、例えば地磁気を検出するための磁気センサを備える電子機器であれば、この発明が適用可能である。

１０…携帯端末、２０…位置検出装置、２２…ＬＣＤ基板、２３…コイルを備えるセンサ基板、２４…磁路材、２５…シールド材、３０…プリント配線基板、４０…筐体

次に、選択されたループコイルへの交番信号の供給が停止されて信号受信状態に切り替えられると、位置指示器６の共振回路に蓄えられたエネルギーにより、位置指示器６からコイル５に対して電磁波が送信される。したがって、位置検出装置では、コイル５のうちの選択されたループコイルからの信号を監視することで、位置指示器６からの電磁波の受信を検知することができる。

磁路板４は、以上のようにして送受される電磁波に関し、コイル５によって生成される交番磁界に対する磁路を形成することで、発生した磁束の発散を防止し、これにより位置検出装置としての、位置指示器６に対する検出感度を向上させる。また、位置検出装置の外部に放射される交番磁界を防止する機能を果たすと共に、位置検出装置の外部からの電磁波が、上記のようにして送受される電磁波に対してノイズとして混入しないようにするためのものである。

すなわち、この磁路板４は、交番磁界に対して磁路を効果的に形成するために設けられている。そのために、これまでは、アモルファス金属など、透磁率の高い材料が用いられてきた。

図１２において、地磁気による直流磁束が左から右に向かう方向であった場合を想定する。この地磁気による直流磁束は、高透磁率を有する磁路板４がその近傍に存在しなければ、点線矢印９で示すように歪みなく地磁気センサ８に入射することで、地磁気センサ８は地磁気の方向を正しく検出することができる。

しかし、高透磁率の磁路板４がその近傍に存在すると、地磁気による磁束は、曲線９ａのように、高透磁率の磁路板４側に吸引されるように、偏倚してしまう。このため、地磁気による直流磁束の地磁気センサ８への入射経路が、本来の入射経路に対して偏倚してしまい、地磁気センサ８は、地磁気の方位を正しく検出できなくなってしまう。

上記の課題を解決するために、この発明は、
位置指示器とともに使用され、前記位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板を備えた位置検出装置であって、
前記コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に、磁路材が配置されており、
前記磁路材は、直流磁界による直流磁束を実質的に乱すことのない透磁率を有し、前記コイルによって生成される交番磁界に対しては前記透磁率に応じた磁路を形成するとともに前記コイルによって生成される交番磁界によって生じる渦電流を流れにくくする所定の電気抵抗を有する材料で構成されている
ことを特徴とする位置検出装置を提供する。

図３に、第１のセンサ基板２１がクロスポイント静電結合方式のセンサ部の構成とされた場合の透明電極群の概略構成を示す。すなわち、この例の第１のセンサ基板２１においては、透明電極群２１２は、図３に示すように、複数個の上部透明電極Ｅｘと、複数個の下部透明電極Ｅｙとが、指示入力面を構成する透明基板（図３では図示は省略）の裏面において、例えばＸ軸方向（横方向）およびＹ軸方向（縦方向）に配置され、互いに直交するとともに、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとのクロスポイントの領域においては、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとの間に絶縁材が配置されることで互いが電気的に絶縁されている。この構成によれば、上部透明電極Ｅｘと下部透明電極Ｅｙとの間の重なり部分（クロスポイント）には所定の静電容量Ｃｏ（固定容量）が形成される。

ループコイル群２３Ｘを構成する各ループコイルは、ペン５１を検出するための検出領域の横方向（Ｘ軸方向）に、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。また、ループコイル群２３Ｙを構成する各ループコイルもまた、検出領域の縦方向（Ｙ軸方向）に、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。

次に、処理制御部１１０は、送受信切り替え回路１０４を受信側端子Ｒに接続するように切り替える。すると、Ｘ軸方向ループコイル群２３Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２３Ｙの各ループコイルには、位置指示器であるペン５１から送信される電磁波によって誘導電圧が発生する。処理制御部１１０は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて、第２のセンサ基板２３のペン操作検出領域におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。

第２のセンサ基板２３の下側には、磁路材２４が配設される。この磁路材２４は、地磁気のような直流磁界による直流磁束に対しては影響を与えない、すなわち直流磁界による直流磁束に対しては透過性を有するための、所定の透磁率を有しており、また、第２のセンサ基板２３のコイルによって生成される交番磁界のための磁路を形成する。更には、磁路材２４は、磁路としての性能が交番磁界によって発生する渦電流によって劣化しないようにするために、換言すれば、磁路としての性能を向上させるために、磁路内に電流が流れにくくなるよう、所定の値の電気抵抗を有する材料で構成されている。この例では、この磁路材２４は、高透磁率のアモルファス金属の粉末を、非磁性および非導電性の高分子材料、この例では樹脂と混合して固めた材料で構成される。

しかし、この実施形態の磁路材２４は、低透磁率の材料を使用しているため、第２のセンサ基板２３のコイル２３Ｘ，２３Ｙで発生する交番磁界や、位置指示器５１から受信した交番磁界のうち、一部が磁路材２４を透過（貫通）して、第２のセンサ基板２３側とは反対の側に漏洩する恐れがある。この実施形態では、この交番磁束の漏洩は、磁路材２４の、第２のセンサ基板２３側とは反対側（磁路材２４の下側）にシールド材２５を配置し、磁路材２４と組み合わせることで遮蔽する。

次に、シールド材２５の底部２５ａ側がプリント配線基板３０に対向する状態で、ユニット化された位置検出装置２０を筐体４０の凹部４１内に収納し、プリント配線基板３０に設けられたコネクタ３１ａ，３１ｂ，・・・と位置検出装置２０に設けられたコネクタ２７ａ，２７ｂ，・・・をそれぞれ接続する。このとき、シールド材２５の突出部２５ｄと、筐体４０の段部４２の底部は、例えば接着材２８によって互いが接着されることで、位置検出装置２０が筐体４０に固定される。

図２に示すように、筐体４０に、位置検出装置２０およびプリント配線基板３０が収納された状態では、位置検出装置２０の最上面と、筐体４０の上面４３とは、略面一となる。このとき、プリント配線基板３０の上に配設されているＩＣ３２の上面は、図２に示すように、シールド材２５の底部２５ａの表面に接触するように構成される。この実施形態のシールド材２５を構成するアルミニウムは、熱伝導性が良好である。したがって、この実施形態では、シールド材２５は、ＩＣ３２の放熱材としても機能する。また、シールド材２５の表面とＩＣ３２の上面とが接触するようにさせるために、シールド材２５の底部２５ａの表面の、ＩＣ３２との対向部分を凸状に形成することもできる。また、シールド材２５の底面２５ａの表面に、ＩＣ３２の形状に対応した凹部を形成することで互いが良好に接触させるようにすることもできる。

また、プリント配線基板３０で発生する電磁波ノイズ、および携帯端末の外部から進入する電磁波ノイズに対しても、位置検出装置２０の構成によればその内部への進入が防止される。

そして、第１の実施形態と同様にして、受信用コイル基板２３Ｒを構成する透明基板２３２の枠部２１３´と、シールド材２５の突出部２５ｄとが、接着材２６により接着されて、シールド材２５の開口部が、受信用コイル基板２３Ｒを構成する透明基板２３２により閉塞される。これにより、モジュール化された第２の実施形態の位置検出装置６０が形成される。なお、上述したように、シールド材２５の突出部２５ｄには、受信用コイル基板２３Ｒの周辺に配置された電子回路を収納するための所定数の切り欠き部２５ｆが必要に応じ設けられている。

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、磁路材２４およびシールド材２５は地磁気などの直流磁界による直流磁束に対して影響を与えず、よって地磁気センサによる方位測定を妨げない。

また、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

先ず、この第３の実施形態における磁路材２８は、例えばアモルファス金属やパーマロイなどの粉末に樹脂粉末などの高分子材料を混合し、塗料のような形態とすることで、塗布可能とする。

すなわち、携帯機器９０の、位置指示器５００によって位置が指示される表面部の裏面には、例えば図３に示したように、その中央領域にはＸ方向およびＹ方向に互いに直交するように複数の線状の透明電極９１Ｘ，９１Ｙが配置されると共に、その周辺領域には電力供給用コイル９５が本発明のコイル基板に相当するものとして配置されたセンサ基板９２を備える。また、センサ基板９２の下方には、ＬＣＤ基板２２を備える。更には、ＬＣＤ基板２２の下方には、磁路材２４とシールド材２５が電力供給用コイル９５のための磁路としておよび電磁シールドのために設けられている。位置指示器５００との間の静電結合に基づく信号を検出するためのセンサ基板９２を備える位置検出装置９３は、携帯機器９０の筐体９４内に収納される。

上述の実施形態と同様に、この第４の実施形態の位置検出装置９３は、磁路材２４およびシールド材２５が組み合わされた構成を備えている。磁路材２４は、ＬＣＤ基板２２と共に、収納容器を兼用するシールド材２５内に、収納されている。なお、図８において、マトリックス状に配置された透明電極を備えるセンサ基板９２は、ＬＣＤ基板２２に備えられたＬＣＤの表示画面９３Ｄ上に配置されることは、上述の実施形態と同様である。

以上のようにして、コントローラ５１３には、安定化電源回路５１２により安定化された電源電圧＋Ｖｃｃが供給される。そして、コントローラ５１３は、水晶振動子５１４に基づくクロックが用いられて生成された所定の周波数の送信信号Ｓｏを、コンデンサ５１５を介して、位置指示器５００の導体芯５０２に供給する。これにより、位置指示器５００の導体芯５０２と先端部導体５０３との間供給された不平衡信号電圧は、位置検出装置９３のセンサ基板９２の電極９１Ｘと９１Ｙとの間に作用することになる。

位置検出装置９３では、前述したように、印加された不平衡信号電圧に基づいてセンサ基板９２の複数の電極９１Ｘと９１Ｙとの間に生じる電位差に基づいて、位置指示器５００の導体芯５０２により指示された位置を検出する。

Claims (22)

1. 位置指示器とともに使用され、前記位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板を備えた位置検出装置であって、
   前記コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に、磁路材とシールド材が、前記磁路材が前記第２の面と前記シールド材の間に配置された関係にて、配置されており、
   前記磁路材は、直流磁界による直流磁束を乱すことのない透磁率を有し、前記コイルによって生成される交番磁界に対しては前記透磁率に応じた磁路を形成するとともに前記磁路としての特性を向上させるために前記コイルによって生成される交番磁界によって生じる渦電流を流れにくくするための所定の電気抵抗を有する材料で構成されており、
   前記シールド材は前記直流磁界による直流磁束を乱すことのない非磁性体であるとともに、前記交番磁界に対しては渦電流を生じさせるための導電性を備えている
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記磁路材は、高透磁率を有する材料に、前記高透磁率を所定の値にするための高分子材料が混合された混合材料である
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記高分子材料は、樹脂、ゴム、または、繊維である
   ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記磁路材は、前記シールド材に塗布されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記高透磁率を有する材料は、アモルファス金属である
   ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
6. 前記シールド材には前記コイル基板と前記磁路材を収納するための壁部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
7. 前記シールド材の壁部にも前記磁路材が配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
8. 前記コイル基板の前記第１の面の側には、表示デバイスが配置されているとともに、前記表示装置は前記壁部が形成された前記シールド材に収納されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
9. 前記位置指示器は、前記コイル基板との間で電磁結合を行うためのコイルを備えており、
   前記コイル基板には、前記位置指示器に備えられた前記コイルから放出された信号を受信するためのコイルが配置されていることを特徴とする請求項１の位置検出装置。
10. 前記コイル基板に配置されたコイルは、前記交番磁界の生成と、前記位置指示器に備えられた前記コイルから放出された信号の受信のために、時分割処理によって、共用される
    ことを特徴とする請求項９に記載の位置検出装置。
11. 前記位置指示器は、前記コイル基板との間で電磁結合を行うためのコイルを備えており、
    前記表示デバイスの表示面の側には、前記位置指示器に備えられた前記コイルから放出された信号を受信するための、透明性を有するセンサ電極を備えた、センサーパターンが配置されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
12. 前記表示デバイスの表示面の側には、位置指示体が指示する位置を静電容量の変化として検出するための、透明性を有するセンサ電極を備えた、センサーパターンが配置されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
13. 前記位置指示体はペン形状を有しており、所定の電圧で駆動され前記静電容量の変化を引き起こすための信号を生成するための信号生成回路と、前記コイル基板との間で電磁結合を行うためのコイルと、前記コイル基板との間で電磁結合を行うための前記コイルに誘起した電圧に基づいて前記信号生成回路を駆動するための駆動電圧を生成するための電源回路を備えている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の位置検出装置。
14. 前記シールド材に形成された前記壁部の端部には、前記コイル基板と前記磁路材が収納された前記シールド材を所定の位置に取り付けるための突出部が設けられている
    ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
15. 前記シールド材に設けられた前記突出部は、前記位置指示器が対向する前記コイル基板の第１の面に沿った方向に、接着材によって位置固定するための所定の面積を有している
    ことを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
16. 位置指示器とともに使用され、前記位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板を備えた表示装置であって、
    前記コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に、磁路材とシールド材が、前記磁路材が前記第２の面と前記シールド材の間に配置された関係にて、配置されており、
    前記コイル基板の前記第１の面の側には表示デバイスが配置されており、
    前記磁路材は、直流磁界による直流磁束を乱すことのない透磁率を有し、前記コイルによって生成される交番磁界に対しては前記透磁率に応じた磁路を形成するとともに前記磁路としての特性を向上させるために前記コイルによって生成される交番磁界によって生じる渦電流を流れにくくするための所定の電気抵抗を有する材料で構成されており、
    前記シールド材は前記直流磁界による直流磁束を乱すことのない非磁性体であるとともに、前記交番磁界に対しては渦電流を生じさせるための導電性を備えており、更には、前記シールド材には前記コイル基板、前記磁路材、及び前記表示デバイスを収納するための壁部が設けられている
    ことを特徴とする表示装置。
17. 前記磁路材は、前記コイル基板と前記シールド材の間に板状に配置され、あるいは、前記シールド材に固着されている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記磁路材は、高透磁率を有する材料に前記高透磁率を所定の値にするための高分子材料が混合された混合材料である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
19. 前記シールド材に設けられた壁部には、前記シールド材を所定の位置に取り付けるための突出部が設けられている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
20. 位置指示器とともに使用され、地磁気センサと、前記位置指示器と電磁結合するための交番磁界を生成するためのコイルが配置されたコイル基板とを備えた携帯機器であって、
    前記コイル基板の、前記位置指示器が対向する第１の面に対向する第２の面の側に、磁路材とシールド材が、前記磁路材が前記第２の面と前記シールド材の間に配置された関係にて、配置されており、
    前記コイル基板の前記第１の面側には表示デバイスが配置されており、
    前記磁路材は、前記地磁気センサによって検出されるべき直流磁界による直流磁束を乱すことのない透磁率を有し、前記コイルによって生成される交番磁界に対しては前記透磁率に応じた磁路を形成するとともに前記磁路としての特性を向上させるために前記コイルによって生成される交番磁界によって生じる渦電流を流れにくくするための所定の電気抵抗を有する材料で構成されており、
    前記シールド材は前記地磁気センサによって検出されるべき前記直流磁界による直流磁束を乱すことのない非磁性体であるとともに、前記交番磁界に対しては渦電流を生じさせるための導電性を備えており、更には、前記シールド材には前記コイル基板、前記磁路材、及び前記表示デバイスを収納するための壁部が設けられている
    ことを特徴とする携帯機器。
21. 前記携帯機器には、所定の信号処理を行うための信号処理用半導体が配置された回路基板が前記シールド材に対向して配置されており、
    前記シールド材は、更には熱伝導性の高い材料であるとともに、前記シールド材が前記信号処理用半導体に熱的結合されることで、前記シールド材が前記信号処理用半導体の放熱も行うようにした
    ことを特徴とする請求項２０に記載の携帯機器。
22. 前記壁部の端部には、前記表示デバイス、前記コイル基板、及び前記磁路材が収納された前記シールド材を、前記携帯機器の筐体に取り付けるたるめの突出部が設けられているとともに、前記突出部には、前記位置指示器が対向する前記コイル基板の第１の面に沿った方向に、前記携帯機器の筐体に接着材によって位置固定するための所定の面積を有している
    ことを特徴とする請求項２０に記載の携帯機器。

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