JP2007157107A - 情報処理装置、位置検出装置及び操作検出用センス部品 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の位置検出部を重ねて設置して、それぞれの位置検出部での検出が良好にできるようにする。
【解決手段】外部からの操作を受ける操作面３１１の下に検出用センス部を配設する場合に、検出用センス部として、操作面３１１への接触を検出する第１のセンス部３１と、外部の位置指示器の操作面３１１への接近又は接触を、位置指示器との間で生じる電磁的作用で検出する第２のセンス部３２とを備え、第１のセンス部３１と第２のセンス部３２との間に補助導体３１６を配置し、補助導体３１６として、平面部を有する導体に、平面部の一端部から平面部の内側に延びる切込部３１６Ａを形成させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばパーソナルコンピュータ装置の如き情報処理装置、及びその情報処理装置に適用して好適な位置検出装置、並びにこれらの装置に使用される操作検出用センス部品に関する。

従来、ノート型パーソナルコンピュータ装置等の情報処理装置において、位置入力を行うための装置として、ユーザの手指が触れた位置を検出する位置検出装置を搭載したものが知られている。この装置は、操作面に埋設される複数の電極を備え、ユーザの手指が操作面に接触した場合における電極間の静電容量の変化を検出することで、ユーザの操作を検出する（例えば、特許文献１参照）。ノート型パーソナルコンピュータ装置の場合には、検出したユーザの手指の位置の変化に対応して、表示部に表示されたポインタの位置を相対的に変化させる。このような位置検出装置においては、電極間の静電容量の変化を安定して検出するため、電極の下方に導体板を設け、この導体板を接地（グラウンド）電極として用いる構成が一般的である。
特開２００２−２１５３１７号公報

上記の位置検出装置は、ノート型パーソナルコンピュータ装置等の小型の装置において多く利用されているが、接地電位部を構成する導体板を備えているために、その下方に配設できる装置が限られるという問題があった。例えば、複数の電極と導体板の下に、交番磁界を発生するような、電磁式位置検出装置を配設したい要求があるが、そのような場合には、この交番磁界の影響で導体板に渦電流が流れ、この渦電流が当該装置の動作に影響を及ぼす可能性があった。このため、導体板と他の装置とを重ねて配設することが難しく、小型の機器における限られた設置スペースが、有効に利用されにくいという問題があった。

本発明は、複数の位置検出部を重ねて設置して、それぞれの位置検出部での検出が良好にできるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、外部からの操作を受ける操作面の下に検出用センス部を配設する場合に、検出用センス部として、操作面への接触を検出する第１のセンス部と、外部の位置指示器の操作面への接近又は接触を、位置指示器との間で生じる電磁的作用で検出する第２のセンス部とを備え、第１のセンス部と第２のセンス部との間に補助導体を配置し、補助導体として、平面部を有する導体に、平面部の一端部から平面部の内側に延びる切込部を形成したものである。

本発明によれば、第１のセンス部の下部に平面部を有する補助導体を配置したので、第１のセンス部での電位が安定し、電気的な接触検出を良好に行うことができると共に、補助導体の平面部に切込部が形成されているので、第２のセンス部での電磁的作用による位置指示器の接近又は接触の検出についても安定して行える。これにより、本発明によると、複数の検出用センス部を重ねて配置することができ、機器内の限られた設置スペースを有効に利用できる。

この場合、第２のセンス部は、複数のループコイルを備え、外部の位置指示器とループコイルとの間に生じる電磁的作用に基づいて、位置指示器の位置を検出する電磁式センス部であり、補助導体に設けた切込部が、外部の位置指示器とループコイルとの間に生じる電磁的作用を阻害しないようにしたことで、第２のセンス部で生じる交番磁界により補助導体の平面部に渦電流が発生し、そのままでは渦電流が検出動作を阻害してしまうことが考えられるが、平面部が分割されていることで大きな渦電流が流れない構成としてあるので、検出動作に対する渦電流の影響が非常に軽微に抑えられる。

また、第１のセンス部は、操作面に外部から操作されることで生じる、第１の検出用電極と第２の検出用電極との間の静電容量変化を検出するセンス部であり、補助導体は、第１のセンス部の接地電位部であることで、第１のセンス部での静電容量変化による接触位置検出を良好に行うことができる。

また、第２のセンス部の下部に、シールド部材を設けたことで、第２のセンス部での検出をさらに良好に行うことができる。

また、第１及び第２のセンス部での検出に基づいて、表示部に表示されたポインタの表示位置を制御するようにしたことで、２つのセンス部での良好な検出に基づいて、ポインタの表示位置制御が良好に行える。即ち、操作面を直接指などで触れての操作があった際には、第１のセンス部を使用した検出で、ポインタの表示位置を制御でき、位置指示器を操作面に近接又は接触させた際には、第２のセンス部を使用した検出で、ポインタの表示位置を制御できる効果を有する。

さらに、表示制御部は、第１のセンス部で検出した操作面上の接触位置の変化を、ポインタの相対的な表示位置変化に反映させ、第２のセンス部で検出した操作面上の位置指示器の近接位置又は接触位置の変化を、ポインタの絶対的な表示位置変化に反映させることで、それぞれのセンス部での検出に基づいた良好な操作ができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係るコンピュータ装置１の概略構成を示す外観図である。図１に示すコンピュータ１は、いわゆるノート型コンピュータ装置であって、折り畳み可能に構成された上部筐体１１及び下部筐体１２を有する。
上部筐体１１には、液晶表示パネルからなるディスプレイ１３が設けられ、キー入力部１４には、ユーザにより操作されるキー入力部１４、位置検出部３、及びスイッチ３３、３４が配設される。
キー入力部１４は、数字キー、文字キー、記号キーを含む各種機能キーを備え、これらキーに対する押圧操作を検出する。
位置検出部３は、ユーザの手指が接触した場合に、その接触位置（絶対位置または相対位置）を検出する位置検出装置である。位置検出部３の上面は、下部筐体１２の上面とほぼ同一高さ、若しくは下部筐体１２の上面よりわずかに凹となった平面で構成され、この平面がユーザの手指による位置入力操作を受ける操作面となる。

また、位置検出部３は、ユーザの手指だけでなく位置指示器２による位置入力操作を検出することが可能である。
位置指示器２はペン型のケース２１を有し、このケース２１の先端から芯２２が突出している。ケース２１の側面には、ユーザの手指により押圧操作されるスイッチ２３、２４が並べて配設される。ユーザは、ペンを持つように位置指示器２を手に持ち、芯２２を位置検出部３の操作面に押し付けるよう操作を行う。
位置指示器２は、ユーザによる操作時に、図９を参照して後述する共振回路２６及びＩＣ２５の機能によって位置検出部３に無線信号を送信する。位置検出部３は、位置指示器２から送信される無線信号を受信することにより、位置指示器２によって指示された位置を検出する。また、位置指示器２は、ＩＣ２５及び共振回路２６の機能により、操作時に芯２２に加わる押圧力（筆圧）を検出し、筆圧レベルを示す信号を生成して、位置を指示する信号とともに位置検出部３へ送信する。さらに、位置指示器２は、ＩＣ２５及び共振回路２６の機能により、スイッチ２３、２４の操作状態を検出し、スイッチ２３、２４の操作状態を示す信号を生成して、位置を指示する信号とともに位置検出部３へ送信する。
位置検出部３は、位置指示器２から送信される信号を受信することにより、位置指示器２によって指示された位置を検出するとともに、操作時の筆圧、及び、スイッチ２３、２４の操作状態を検出する。

位置検出部３に隣接して下部筐体１２の上面に設けられるスイッチ３３、３４は、押圧操作によりオンとなるスイッチであり、位置検出部３と組み合わせて操作される。

ここで、位置検出部３の操作面は略矩形に形成され、その長辺方向をＸ方向、同短辺方向をＹ方向とするＸ−Ｙ直交座標系が仮想的に設定される。位置検出部３は、ユーザの手指が接触した位置及び位置指示器２により指示された位置を、上記Ｘ−Ｙ直交座標系における絶対位置または相対位置として検出する。

そして、図１に示すコンピュータ装置１は、キー入力部１４、位置検出部３、及びスイッチ３３、３４の操作により入力される指示に従って、各種アプリケーションプログラムを実行することで、コンピュータとしての各種機能を実現する。このアプリケーションプログラムの実行時には、処理中のデータ等に係る各種画面がディスプレイ１３に表示される。位置検出部３で位置の指示を検出した場合には、例えばディスプレイ１３に表示されたポインタ１３ａの表示位置を、その検出状態に対応して変化させる。この表示位置の変化は、後述するＣＰＵ４１（図７）による表示制御で実行される。

図２は、コンピュータ装置１の位置検出部３の構成部分を破断して示す分解斜視図である。下部筐体１２の表面に配置された操作面である表面保護層３１１の下側には、第１センス部３１が配置してある。第１センス部３１は、表面保護層３１１に指などが直接触れたことを検出する位置検出手段である。本例の第１センス部３１は、相対位置を指示する手段として使用される。そして、第１センス部３１の下に、グラウンド（ＧＮＤ）層３１６（補助導体）が配設してある。グラウンド層３１６は、第１センス部３１の接地電位部であり、後述するように多数のスリット３１６Ａが形成してある。グラウンド層３１６の下には、第２センス部３２が配置してある。第２センス部３２は、位置指示器２（図１）による操作を検出するためのセンス部である。本例の第２センス部３２は、絶対位置を指示する手段として使用される。さらに、第２センス部３２の下には、シールド板３２６が配置してある。

図３は、位置検出部３の構成を示す要部断面図である。この図２には、下部筐体１２（図１）の表面に露出する側を上、下部筐体１２の底面側を下として図示する。
図３に示すように、位置検出部３は、上下方向に１１の層（シールド板を除く）を重ねた構成となっており、最上部には、位置検出部３の表面に露出する表面保護層３１１が配設される。
表面保護層３１１の下にはＸ電極３１２（第１の検出用電極）及びＹ電極３１４（第２の検出用電極）が重ねて配設され、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間には、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４とを絶縁する絶縁層３１３が設けられる。
Ｙ電極３１４の下には、絶縁層３１５を挟んでグラウンド（ＧＮＤ）層３１６（補助導体）が配設される。このＧＮＤ層３１６は、図５を参照して後述するように、第１センス部３１の接地電位部と接続されて、接地されている。
これら表面保護層３１１、Ｘ電極３１２、絶縁層３１３、３１５、Ｙ電極３１４、及びＧＮＤ層３１６により第１センス部３１（検出用センス部）が構成される。第１センス部３１は、ユーザの手指の接触を検出するためのセンス部である。

第１センス部３１の下には、絶縁層３２１が配設され、この絶縁層３２１の下にループコイル３２２が重ねて配設される。ループコイル３２２の下には、絶縁層３２３を挟んでループコイル３２４が配設され、ループコイル３２４の下には絶縁層３２５が配される。これら絶縁層３２１、３２３、３２５、及びループコイル３２２、３２４により、第２センス部３２（位置検出装置の検出部）が構成される。第２センス部３２は、位置指示器２（図１）による操作を検出するためのセンス部である。さらに、絶縁層３２５の下方には、金属等の導体からなるシールド板３２６が配設される。

このように構成される位置検出部３において、表面保護層３１１は、透明または不透明の合成樹脂等により構成される板状部材あるいは膜である。表面保護層３１１は、ユーザの手指の接触及び位置指示器２による操作の検出を妨げないよう、絶縁体で構成されることが望ましく、操作時にユーザの手指または位置指示器２と擦れ合い、或いは押圧されることに鑑みると、耐摩擦性及び耐衝撃性に優れていることが好ましく、高い剛性を有するものであれば、より好ましい。また、表面保護層３１１の上面、すなわち位置検出部３の操作面となる面には、耐摩耗性を高めるための膜または層を形成しても良いし、位置指示器２の芯２２を接触させた場合の感触を変化させるべく、表面保護層３１１の表面に、摩擦係数が異なる層を新たに設けてもよい。

絶縁層３１３、３１５、３２１、３２３は、それぞれ、合成樹脂等の絶縁体により構成される板または膜である。
絶縁層３１３、３１５は、Ｘ電極３１２、Ｙ電極３１４、ＧＮＤ層３１６を他の導体と絶縁する目的で配設されるものであり、少なくともＸ電極３１２、Ｙ電極３１４、及びＧＮＤ層３１６のうち導体で構成される部分を覆うものであって、より望ましくは、位置検出部３の操作面のほぼ全体を含む領域に配設される。なお、絶縁層３１３に用いる材料としては、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量が望ましい値になるよう選択される誘電体が好ましい。
また、絶縁層３２１、３２３、３２５は、ループコイル３２２、３２４を他の導体と絶縁する目的で配設されるものであり、少なくともループコイル３２２、３２４のうち導体で構成される部分を覆うものであって、より望ましくは、位置検出部３の操作面のほぼ全体を含む領域に配設される。これら絶縁層３１３、３１５、３２１、３２３、３２５は、塗布、蒸着、印刷（吹付を含む）或いは貼付等の方法により形成される。

Ｘ電極３１２及びＹ電極３１４は、図４を参照して後述するように、直線状に形成された複数の導体を結線したものである。また、ループコイル３２２、３２４は、図６を参照して説明するように導体により構成される一ターンまたは複数ターンのループコイルである。これらＸ電極３１２、Ｙ電極３１４及びループコイル３２２、３２４の導体としては、銅や銀等の金属または金属の化合物等を用いることが可能である。また、これらの導体は、塗布、印刷（吹付を含む）或いは貼付等の方法により、若しくは、これらの方法により形成した面状の導体にエッチングを施すことにより形成される。

図４は、第１センス部３１におけるＸ電極３１２及びＹ電極３１４の配設状態を示す平面図である。この図４では、説明の便宜を図るため、絶縁層３１３及び他の層の図示を省略する。
図４に示すように、位置検出部３は、Ｘ電極３１２及びＹ電極３１４を各々複数備えている。Ｘ電極３１２は上記Ｙ方向に沿って延びる直線状の導体であり、互いに平行に、上記Ｘ方向に並んでいる。また、Ｙ電極３１４は上記Ｘ方向に沿って延びる直線状の導体であり、互いに平行に、上記Ｙ方向に並んでいる。そして、位置検出部３においては、Ｘ電極３１２及びＹ電極３１４が互いに直交する。
複数のＸ電極３１２及びＹ電極３１４は、それぞれ後述する静電容量検出回路５１（図８）に電気的に接続され、この静電容量検出回路５１によって各Ｘ電極３１２と各Ｙ電極３１４との間に所定の電圧が印加される。Ｘ電極３１２とＹ電極３１４とは絶縁層３１３を挟んで絶縁されているので、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間には所定の静電容量が生じる。

ここで、位置検出部３の操作面にユーザの手指が接触すると、手指が接触した位置に近接するＸ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量が変化する。このため、静電容量検出回路５１によって、各Ｘ電極３１２と各Ｙ電極３１４との間の静電容量の変化を検出することにより、ユーザの手指が接触した位置に最も近いＸ電極３１２及びＹ電極３１４が特定され、ユーザの手指が接触した位置が検出される。

また、位置検出部３においては、Ｙ電極３１４の下方にＧＮＤ層３１６が配設されている。
図５は、第１センス部３１のＧＮＤ層３１６の構成を示す平面図である。ＧＮＤ層３１６は、略矩形に形成された導体にスリット３１６Ａ（切込部）を設けた形状を有する。このＧＮＤ層３１６は、位置検出部３の操作面のほぼ全体にわたって配設され、より好ましくは、位置検出部３の操作面の全体を覆う領域に配設される。
ＧＮＤ層３１６には、ＧＮＤ層３１６の一端部からＧＮＤ層３１６の内側に延びる直線状のスリット３１６Ａが複数設けられ、これら複数のスリット３１６Ａは平行に延びている。スリット３１６Ａは、ＧＮＤ層３１６の一端部において開放し、スリット３１６ＡはＧＮＤ層３１６の他端側で閉じており、ＧＮＤ層３１６は全体として櫛形形状となっている。なお、ＧＮＤ層３１６におけるスリット３１６Ａの向きは任意であり、また、複数のスリット３１６Ａが平行でなくてもよい。
ＧＮＤ層３１６は、下部筐体１２の内部において接地されており、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量の変化を安定して検出できるようにするためのものである。

図６は、第２センス部３２のループコイル３２２、３２４の構成例を示す要部分解斜視図である。
図６に示すように、ループコイル３２２、３２４は、それぞれ、位置検出部３の操作面に平行な面に沿って複数並べて配設される。各ループコイル３２２は、位置検出部３の操作面に設定されるＸ方向に並び、各ループコイル３２４は、同Ｙ方向に並び、互いに直交している。これら複数のループコイル３２２、３２４は、それぞれ、後述する電磁式検出回路６００（図９）に接続されて、電磁式位置検出部６０（位置検出装置）を構成する。

図８は、コンピュータ装置１の機能的構成を示すブロック図である。
コンピュータ装置１は、各種制御プログラムを実行することによりコンピュータ装置１の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＣＰＵ４１により実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、ＣＰＵ４１により実行されるプログラムやデータ等を一時的に格納するワークエリアを形成するＲＡＭ（Random Access Memory）４３と、ＣＰＵ４１により実行される制御プログラム、アプリケーションプログラム、及び、これらプログラムに係るデータを記憶する記憶部４４とを備える。

また、コンピュータ装置１は、キー入力部１４と、位置検出部３におけるユーザの手指の位置を検出する静電容量式位置検出部５０と、位置検出部３における位置指示器２の位置入力操作を検出する電磁式位置検出部６０とに接続される入力部４５を備える。静電容量式位置検出部５０は、位置検出部３の第１センス部３１を用いてユーザの手指の接触を検出し、検出した位置を示す操作信号を生成して入力部４５に出力する。また、電磁式位置検出部６０は、位置検出部３の第２センス部３２を用いて位置指示器２による位置入力操作を検出し、検出した位置、位置指示器２における筆圧やスイッチ２３、２４の操作状態等を示す操作信号を生成して、入力部４５に出力する。なお、第２センス部３２を用いた位置指示器２の位置入力操作の検出としては、位置指示器２の先端が表面保護層３１１に接触した状態を検出すると共に、表面保護層３１１に近接した状態についても検出することができる。

入力部４５は、キー入力部１４におけるキー操作が行われた場合に、操作されたキーに対応する操作情報を生成する。また、入力部４５は、静電容量式位置検出部５０または電磁式位置検出部６０から入力された操作信号に基づいて、これらにより検出された操作内容を示す操作情報を生成する。ＣＰＵ４１は、入力部４５により生成される操作情報を取得することによって各種動作を実行する。
さらに、コンピュータ装置１は、ＣＰＵ４１から入力される画面表示用データに基づいてディスプレイ１３（図１）を駆動し、ディスプレイ１３に各種画面を表示させる表示部４６と、コンピュータ装置１の外部の各種機器に接続され、これら機器との間で各種情報を送受信するＩ／Ｆ４７とを備える。上記のＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、記憶部４４、入力部４５、表示部４６、及びＩ／Ｆ４７の各部は、バス４８を介して相互に接続される。

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶された基本制御プログラムを読み出して実行することにより、コンピュータ装置１の各部を制御するとともに、記憶部４４に記憶されたアプリケーションプログラムを読み出してＲＡＭ４３のワークエリアに展開して実行し、各種データの処理を行う。また、ＣＰＵ４１は、基本制御プログラム及びアプリケーションプログラムの実行中に、当該プログラムに係る画面を表示するための画面表示用データを生成して表示部４６に出力し、表示パネル５に上記画面を表示させる。また、ＣＰＵ４１は、ユーザの手指による操作の位置、或いは、位置指示器２による位置入力操作に対応した操作情報が入力部４５から入力された場合に、この操作情報と表示部４６に出力した画面表示用データとに基づいて、位置入力操作による指示内容を判別し、判別した指示内容に対応する動作を行う。

図８は、静電容量式位置検出部５０の機能的構成を示すブロック図である。静電容量式位置検出部５０（操作検出装置）は、位置検出部３の第１センス部３１（図３）と、この第１センス部３１におけるＸ電極３１２（図４）及びＹ電極３１４（図４）に接続された静電容量検出回路５１（静電容量検出部）とを備えて構成される。
静電容量検出回路５１は、複数のＸ電極３１２及びＹ電極３１４の各々に対して所定の電圧を印加する。これにより、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間には所定の静電容量が生じる。静電容量検出回路５１は、ユーザの手指が位置検出部３の操作面に触れてＸ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量が変化した場合に、静電容量が特に大きく変化したＸ電極３１２及びＹ電極３１４を特定し、その位置及び静電容量の変化の度合い等をもとに演算処理を実行して、ユーザの手指が接触した位置を求め、対応する座標（絶対位置座標または相対位置座標）を算出する。さらに静電容量検出回路５１は、算出した座標を示す操作信号を生成して入力部４５（図７）に出力する。

図９は、電磁式位置検出部６０の構成を示す図である。この図９に示すように、電磁式位置検出部６０は、位置検出部３の各ループコイル３２２及び各ループコイル３２４が電磁式検出回路６００（電磁式検出機能部）に接続されて構成される。なお、図９には、理解の便宜を図るため、電磁式位置検出部６０とともに位置指示器２を図示する。

位置指示器２は、コイル及びコンデンサを含む共振回路２６を備え、共振回路２６にはＩＣ２５が接続される。
一方、電磁式検出回路６００は、位置検出部３が有する複数のループコイル３２２、３２４の中から１のループコイルを選択する選択回路６０２と、選択回路６０２により選択されたループコイルに対して信号を送出する送信モード、及び、選択回路６０２により選択されたループコイルによって位置指示器２からの信号を受信する受信モードを切り換える送受切替回路６０３を備える。

また、電磁式検出回路６００は、電磁式検出回路６００の各部を制御する制御回路６０１と、送受切替回路６０３から出力された信号を増幅する増幅回路６０４と、増幅回路６０４により増幅された信号について、所定周波数帯域の信号成分のみを通過させるＢＰＦ（帯域通過フィルタ）６０５と、ＢＰＦ６０５を通過した信号成分を電圧値に変換する検波回路６０６と、この電圧値を所定時間保持するサンプルホールド回路６０７と、サンプルホールド回路６０７に保持された電圧値をデジタルデータに変換して制御回路６０１に出力するＡ／Ｄ変換回路６０８と、制御回路６０１の制御に従って所定周波数の発振信号を生成する信号発生回路６０９と、信号発生回路６０９により生成された信号を増幅して送受切替回路６０３に出力する増幅回路６１０と、を備える。

電磁式検出回路６００は、位置指示器２による位置入力操作を次のように検出する。
まず、制御回路６０１が、選択回路６０２を制御して一のループコイルを選択させるとともに、送受切替回路６０３を制御して、動作モードを送信モードに切り換えさせる。
続いて、制御回路６０１は、信号発生回路６０９を制御して所定周波数の信号を生成させる。この信号は、増幅回路６１０により増幅されて送受切替回路６０３を介して選択回路６０２に入力され、選択回路６０２により選択されているループコイルに上記信号に応じた電流が流れる。これにより、当該ループコイルの周囲に磁界（交番磁界）が発生する。

ここで、位置指示器２においては、電磁式検出回路６００のループコイルの周囲に発生した磁界により共振回路２６に誘導電流が流れ、ＩＣ２５が動作を開始する。ＩＣ２５は、共振回路２６に対して所定周波数の信号を生成し、この信号を共振回路２６から電磁式検出回路６００へ送信させる。

電磁式検出回路６００の制御回路６０１は、上記送信モードの動作を所定時間継続した後に、送受切替回路６０３を制御して動作モードを受信モードに切り換える。この切り換えによって、信号発生回路６０９からの信号が選択回路６０２に出力されなくなる。
この受信モードにおいては、ＩＣ２５の動作により位置指示器２から送信された信号が、選択回路６０２により選択されているループコイルにより受信される。詳細には、ＩＣ２５の動作により共振回路２６に信号が加わることにより、この信号に応じた電流が共振回路２６に流れ、共振回路２６の周囲に磁界が生じ、この磁界によってループコイル３２２、３２４に誘導電流が流れる。そして、選択されているループコイルに流れる電流は増幅回路６０４によって増幅され、ＢＰＦ６０５によって所定周波数帯域の成分のみが検波回路６０６に出力される。この成分は検波回路６０６によって電圧値に変換され、サンプルホールド回路６０７に保持される。サンプルホールド回路６０７に保持された電圧値は、所定時間毎にＡ／Ｄ変換回路６０８によってデジタルデータに変換されて制御回路６０１へ出力される。

そして、制御回路６０１は、選択回路６０２によってループコイル３２２、３２４を順次選択させながら、Ａ／Ｄ変換回路６０８から入力されるデジタルデータを演算処理することにより、位置指示器２によって指示された位置に近いループコイルを特定して、指示された位置の座標を求める。

また、位置指示器２のＩＣ２５は、共振回路２６に電流が流れる間、芯２２（図１）に加わる筆圧及びスイッチ２３、２４（図１）の操作状態を検出し、この筆圧及び操作状態に応じて、共振回路２６に対する発振信号の送出タイミング及び送出時間を変化させる。この送出タイミング及び送出時間の変化は、サンプルホールド回路６０７に保持された電圧値をＡ／Ｄ変換回路６０８によってデジタルデータに変換する際に反映される。そして、電磁式検出回路６００の制御回路６０１は、Ａ／Ｄ変換回路６０８から入力されるデジタルデータを演算処理することにより、筆圧及びスイッチ２３、２４の操作状態を取得する。
その後、制御回路６０１は、位置指示器２によって指示された位置、位置指示器２における筆圧、及び、スイッチ２３、２４の操作状態を示す操作信号を生成し、入力部４５に出力する。

以上のように構成されるコンピュータ装置１によれば、ユーザの手指による操作を検出する静電容量式位置検出部５０と、位置指示器２による位置入力操作を検出する電磁式位置検出部６０とを備え、位置検出部３の操作面における手指による操作と、位置指示器２による操作とを個々に検出することが可能である。これにより、操作感の異なる複数の方法で入力操作を行うことが可能となり、操作性の向上を図ることができる。

また、位置検出部３は、ユーザの手指による操作を検出するための第１センス部３１と、位置指示器２による操作を検出するための第２センス部３２とを重ねた構成となっているので、コンピュータ装置１の下部筐体１２に位置検出部３を設けるだけで、手指と位置指示器２との各々を用いた入力操作が可能となるので、筐体サイズが限られた小型の機器においても容易に適用可能である。

第１センス部３１は、ユーザの手指が接触した場合のＸ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量の変化を確実に検出できるよう、その上方に導体等が存在せず、かつ、ユーザの手指に近接することが望ましいことから、位置検出部３の上部に配設される。
一方、第１センス部３１の下方に設けられる第２センス部３２においては、位置指示器２による位置入力操作を検出するため、ループコイル３２２、３２４に流れる電流により磁界（交番磁界）が生じる。このため、第２センス部３２の上方に導体が存在する場合、この導体に、ループコイル３２２、３２４により生じる磁界の影響で渦電流が生じることが考えられる。従って、第１センス部３１に配設されたＧＮＤ層３１６に渦電流が流れて、第２センス部３２による検出動作に支障を来す可能性がある。
そこで本実施の形態に係るコンピュータ装置１においては、ＧＮＤ層３１６にスリット３１６Ａを形成したことにより、ＧＮＤ層３１６に流れる渦電流の影響を大幅に抑制している。すなわち、ＧＮＤ層３１６がスリット３１６Ａにより部分的に分断されたために、位置検出部３の操作面に沿った面内で、大きな渦電流が流れにくくなっている。このため、第２センス部３２の検出動作に対する渦電流の影響が抑制され、確実かつ安定した検出動作を可能としている。この構成により、第１センス部３１の下方に第２センス部３２を設けても、位置指示器２による操作を検出する動作を、何ら問題なく安定して行うことができる。そして、下部筐体１２に配設される位置検出部３だけで、ユーザの手指による操作を検出する機能と、位置指示器２による操作を検出する機能との両方を実現することが可能となっている。

また、ＧＮＤ層３１６にスリット３１６Ａを設けて、ＧＮＤ層３１６において渦電流を生じ難くし、仮に渦電流を生じたとしても、小さな電流しか流れないようにしたことで、第２センス部３２に限らず、第１センス部３１の下方に様々な装置を配設することができる。この場合、第１センス部３１の下方の配設された装置は、ＧＮＤ層３１６の存在による影響を殆ど受けることなく、安定して動作可能である。そして、第１センス部３１の下方を各種装置の設置スペースとして利用できることから、筐体サイズが限られた小型の機器に適用すれば、限られたスペースを有効に利用できるという利点がある。

なお、上記実施形態においては、略矩形形状の導体に直線状のスリット３１６Ａを設けた櫛形形状のＧＮＤ層３１６を１個用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、曲線状に波打ったスリット３１６Ａ′を複数配置したＧＮＤ層３１６′としてもよい。或いは、例えば、櫛形形状の複数の導体を組み合わせて用いることも可能である。この例について説明する。

図１１は、本発明を適用した一実施の形態の変形例におけるＧＮＤ層の構成を示す平面図である。
この図１１に示す例では、２個のＧＮＤ層３１６″が、互いのスリット３１６Ａ″が咬み合わさるように配設されており、互いに導通することはない。この状態において、２個のＧＮＤ層３１６″は、互いに重ならず、かつ接触しないよう配設され、これら２個のＧＮＤ層３１６″は各々接地されている。このため、図１１に示す構成は、上記実施の形態で説明したＧＮＤ層３１６（図２）と同一の厚みで構成できる。

上記の実施の形態において、図１１に示す構成を用いた場合、接地された導体の面積が大きいことから、Ｘ電極３１２とＹ電極３１４との間の静電容量の変化を検出する動作を、より安定化させる効果が期待できる。
そして、これら２個のＧＮＤ層３１６″は互いに導通しないので、その下方に第２センス部３２を配設した場合であっても、ＧＮＤ層３１６″において大きな渦電流が発生しにくくなっているので、第２センス部３２を用いた電磁式位置検出部６０の検出動作に支障を来す可能性は極めて低い。

このほか、ＧＮＤ層３１６として用いる導体の形状は任意であり、スリット３１６Ａに相当する任意形状のスリットを設けることで渦電流の発生を抑制することが可能であればよく、スリット３１６Ａの幅及び数についても任意である。

例えば、ＧＮＤ層３１６として、位置検出部３の操作面に略平行な平面の導体をＧＮＤ層３１６として用い、この導体の一端部から他端部まで達するスリット３１６Ａを設けて、上記平面において、この導体が互いに導通しない複数の導体片に分割された構成としてもよい。さらに、異なる方向のスリット３１６Ａによって上記平面の導体が複数に分割された構成としてもよい。この場合に、分割された各々の導体が、ＧＮＤ層３１６の面外に存在する電極に共通して接続された構成としてもよい。このいずれの場合にも、位置検出部３の操作面に平行な面内で大きな渦電流が流れることがなく、第２センス部３２を用いた位置検出動作に対する渦電流の影響は極めて軽微なものとなる。

また、上記実施の形態において、ループコイル３２２、３２４のターン数は特に限定されず、一ターンであっても複数ターンであってもよく、位置検出部３に配されるループコイル３２２、３２４の数についても任意である。
また、Ｘ電極３１２、Ｙ電極３１４、ループコイル３２２、３２４を構成する導体の幅は特に制限されない、さらに、図１に示した位置検出部３の操作面は矩形でなくてもよく、この場合、位置検出部３を構成する１１の層（図２）の形状は、操作面の形状に合わせて適宜変更すればよい。また、スイッチ３３、３４の形状及び位置についても任意であり、より多数のスイッチを位置検出部３の近傍に設けてもよい。さらに、ディスプレイ１３は、液晶表示パネルを備えたものに限定されない。

また、上記実施の形態において、位置指示器２は位置検出部３との間で無線信号を送受することにより、位置を指示する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、位置指示器２が電源装置を内蔵し、位置指示器２から位置検出部３に対して一方的に信号を送信するものとしてもよい。この場合も、位置指示器２の共振回路２６により生じる磁界の影響でＧＮＤ層３１６に渦電流が生じる可能性があるが、スリット３１６Ａを設けたことで渦電流の発生を抑制することができ、位置検出部３において位置指示器２による操作を確実に検出できる。

また、上記実施の形態では本発明をノート型のコンピュータ装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、デスクトップ型のコンピュータ装置等の情報処理装置に接続される入力デバイスに適用することが可能である。即ち、第１センス部３１と第２センス部３２とＧＮＤ層３１６などを備えた位置検出部３を、１つの筐体に収納させた位置検出装置（入力デバイス）として構成し、その位置検出装置を、コンピュータ装置にＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルなどの有線ケーブルで接続（又は無線伝送）する構成としてもよい。

或いはまた、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や電子辞書、携帯型電話機、携帯型ゲーム機等の情報処理装置が備える入力部（或いはそれらに接続される入力デバイス）において本発明を適用することも可能である。

また、上記実施の形態では、第１のセンス部３１を静電容量式位置検出部とし、第２のセンス部３２を電磁式位置検出部としたが、第１のセンス部３１を、他の検出方式で操作面に触れられたことを直接検出する位置検出部として構成してもよい。

本発明の一実施の形態によるコンピュータ装置の構成例を示す外観図である。 一実施の形態によるコンピュータ装置の内部配置例を示す一部破断斜視図である。 一実施の形態による位置検出部の構成例を示す要部断面図である。 一実施の形態による位置検出部におけるＸ電極及びＹ電極の構成例を示す要部平面図である。 一実施の形態による位置検出部におけるＧＮＤ層の構成例を示す平面図である。 一実施の形態による位置検出部におけるループコイルの構成例を示す要部分解斜視図である。 一実施の形態によるコンピュータの機能的構成例を示すブロック図である。 一実施の形態による静電容量式位置検出部の構成例を示すブロック図である。 一実施の形態による電磁式位置検出部の構成例を示す図である。 本発明の一実施の形態の変形例のＧＮＤ層の構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態のさらに別の変形例のＧＮＤ層の構成を示す平面図である。

符号の説明

１…コンピュータ装置（情報処理装置）、２…位置指示器、３…位置検出部、３１…第１センス部（検出用センス部）、３２…第２センス部（位置検出装置の検出部）、３３，３４…スイッチ、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４３…ＲＡＭ、４４…記憶部、４５…入力部、４６…表示部、５０…静電容量式位置検出部（操作検出装置）、５１…静電容量検出回路（静電容量検出部）、６０…電磁式位置検出部（位置検出装置）、３１１…表面保護層、３１２…Ｘ電極（第１の検出用電極）、３１４…Ｙ電極（第２の検出用電極）、３１６，３１６′，３１６″…ＧＮＤ層（補助導体）、３１６Ａ，３１６Ａ′…スリット（切込部）、３２２，３２４…ループコイル、３１３、３１５，３２１，３２３，３２５…絶縁層、６００…電磁式検出回路（電磁式検出機能部）

Claims (12)

1. 外部からの操作を受ける操作面が所定個所に配置され、操作面での操作に基づいた情報処理が行われる情報処理装置において、
   前記操作面の下に配設されて、前記操作面に触れられたことを、電気的に検出する第１のセンス部と、
   前記操作面と前記第１のセンス部の下に配設されて、外部の位置指示器の前記操作面への接近又は接触を、前記位置指示器との間で生じる電磁的作用で検出する第２のセンス部とを備え、
   前記第１のセンス部と前記第２のセンス部との間に補助導体を配置し、当該補助導体として、平面部を有する導体に、前記平面部の一端部から前記平面部の内側に延びる切込部を形成したことを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１記載の情報処理装置において、
   前記第２のセンス部は、複数のループコイルを備え、前記外部の位置指示器と前記ループコイルとの間に生じる電磁的作用に基づいて、前記位置指示器の位置を検出する電磁式センス部であり、
   前記補助導体に設けた切込部で、前記外部の位置指示器と前記ループコイルとの間に生じる電磁的作用を阻害しないことを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項２記載の情報処理装置において、
   前記第１のセンス部は、前記操作面に外部から操作されることで生じる、第１の検出用電極と第２の検出用電極との間の静電容量変化を検出するセンス部であり、前記補助導体は、前記第１のセンス部の接地電位部であることを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項２記載の情報処理装置において、
   さらに、前記第２のセンス部の下部に、シールド部材を設けたことを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項２記載の情報処理装置において、
   表示部と、
   前記第１及び第２のセンス部での検出に基づいて、前記表示部に表示されたポインタの表示位置を制御する表示制御部とを備えたことを特徴とする情報処理装置。
6. 請求項５記載の情報処理装置において、
   前記表示制御部は、前記第１のセンス部で検出した前記操作面上の接触位置の変化を、前記ポインタの相対的な表示位置変化に反映させ、前記第２のセンス部で検出した前記操作面上の前記位置指示器の近接位置又は接触位置の変化を、前記ポインタの絶対的な表示位置変化に反映させることを特徴とする情報処理装置。
7. 外部からの操作を受ける操作面の下に配設される検出用センス部を備えた位置検出装置において、
   前記検出用センス部として、前記操作面への接触を検出する第１のセンス部と、
   外部の位置指示器の前記操作面への接近又は接触を、前記位置指示器との間で生じる電磁的作用で検出する第２のセンス部とを備え、
   前記第１のセンス部と、前記第２のセンス部との間に、補助導体を配置し、
   当該補助導体として、平面部を有する導体に、前記平面部の一端部から前記平面部の内側に延びる切込部を形成したことを特徴とする位置検出装置。
8. 請求項７記載の位置検出装置において、
   前記補助導体は、前記平面部に複数の前記切込部が形成されたものであることを特徴とする位置検出装置。
9. 請求項８記載の位置検出装置において、
   前記補助導体は、直線状の複数の前記切込部が、互いに平行に形成されたものであることを特徴とする位置検出装置。
10. 請求項７記載の位置検出装置において、
    前記第２のセンス部は、複数のループコイルを備え、前記外部の位置指示器と前記ループコイルとの間に生じる電磁的作用に基づいて、前記位置指示器の位置を検出する電磁式センス部であり、
    前記補助導体に設けた切込部が、前記外部の位置指示器と前記ループコイルとの間に生じる電磁的作用を阻害しないことを特徴とする位置検出装置。
11. 請求項１０記載の位置検出装置において、
    前記第１のセンス部は、第１の検出用電極と第２の検出用電極との間の静電容量の変化に基づいて、前記操作面に加えられた操作を検出する静電容量検出部であり、
    前記補助導体は、当該静電容量検出部の接地電位部であることを特徴とする位置検出装置。
12. 外部からの操作を受ける操作面の下に配設される操作検出用センス部品において、
    前記操作面への接触を検出する第１のセンス部と、
    外部の位置指示器の前記操作面への接近又は接触を、前記位置指示器との間で生じる電磁的作用で検出する第２のセンス部と、
    前記第１のセンス部と、前記第２のセンス部との間に配置された補助導体とを備え、
    当該補助導体として、平面部を有する導体に、前記平面部の一端部から前記平面部の内側に延びる切込部を形成した一端部から内側に延びる切込部を形成したことを特徴とする操作検出用センス部品。

Images