JP6534596B2 - 位置指示器 - Google Patents

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Description

本発明は位置指示器に関し、特に、静電容量方式のタッチパネル用の入力ペンとして使用される位置指示器に関する。
近年普及が進んでいるタブレット端末では、タッチ入力を受け付けるためのタッチパネルとして、静電容量方式のものを用いることが一般的である。静電容量方式のタッチパネルは、それぞれＹ方向に延在する複数のＸ電極と、それぞれＸ方向に延在する複数のＹ電極とが交差して配置された構成を有しており、例えば、Ｙ電極に対して所定の信号を入力し、各Ｘ電極から順にこの信号を取り出す、という処理をすべてのＹ電極に対して順に繰り返すように構成される。タッチパネルに指が近づくと、その近傍にあるＸ電極及びＹ電極との間に静電容量が生じ、この静電容量を通じて人体に電流が吸い取られるため、Ｘ電極から取り出される信号の振幅が小さくなる。静電容量方式のタッチパネルは、この振幅の変化を検出することにより、指の位置を検出するように構成される。
静電容量方式のタッチパネルは、上記のように基本的には指検出を目的としたものであるが、近年では、静電容量方式のタッチパネルに対応する電子ペンも多数販売されている。引用文献１，２には、この種の電子ペンの例が開示されている。引用文献１，２にも示されるように、静電容量方式のタッチパネルにおいて電子ペンを使用する場合、電子ペンとタッチパネル内の電極との間に生ずる静電容量の小ささが問題となる。古くは、この問題を解決するために、電子ペンのペン先を太くしてタッチパネルとの接触面積を大きくすることが行われていたが、これでは細かい線の描画に適さない。そこで、細いペン先を有しながらもタッチパネル内の電極との間に大きな静電容量を確保できる電子ペンの開発が望まれており、引用文献１，２には、そのような電子ペンの例が開示されている。
米国特許第８７６６９５４号明細書 特許第４６８３５０５号公報
図６は、細いペン先を有しながらもタッチパネル内の電極との間に大きな静電容量を確保できる電子ペン（位置指示器）の一例を示す図である。同図に示すように、この例による電子ペン１０１は、外部から見た構成として、円筒状の筐体１０２と、筐体１０２の先端に配置されるペン先部１０３と、ペン先部１０３と筐体１０２の間に配置され、ペン先部１０３の周囲を取り囲むように構成された円錐状の口金部１０４とを有して構成される。ペン先部１０３は、導電体によって構成される。ペン先部１０３は十分に細く形成されており、したがって、この電子ペン１０１は細い線の描画にも適するものである。
電子ペン１０１の内部には、回路１０５が形成される。回路１０５は、図６に示すように、抵抗素子１５０，１５１、インバータ回路１５２，１５３、電源１６０、及び電源配線ＧＨ，ＧＬを有して構成される。抵抗素子１５０の一端はペン先部１０３に接続され、他端はインバータ回路１５２の入力端子に接続される。抵抗素子１５１は、インバータ回路１５２と並列に配置される。インバータ回路１５２の出力端子は、インバータ回路１５３の入力端子に接続される。インバータ回路１５３の出力端子は、筐体１０２に接続される。筐体１０２は、電子ペン１０１を保持する人間の人体を通じて接地されている。
電源配線ＧＨは、電源１６０の高位側端子と、インバータ回路１５２，１５３のそれぞれの高位側電源端子とに共通に接続される。また、電源配線ＧＬは、電源１６０の低位側端子と、インバータ回路１５２，１５３のそれぞれの低位側電源端子とに共通に接続される。
ペン先部１０３が図示しないタッチパネルに近づくと、タッチパネルからペン先部１０３に対し、図６に示したように信号Ｓ１が供給される。この信号Ｓ１は、インバータ回路１５２によって反転された後、インバータ回路１５３に供給される。インバータ回路１５３はこうして供給された信号Ｓ１の反転信号をさらに反転して出力しようとするが、出力端子が接地されているために出力できず、その反動で回路１０５の全体が揺れる。この揺れにより、図６に示したように、回路１０５の各所に信号Ｓ１の反転信号に等しい極性を有する信号Ｓ２が発生する。こうして発生した信号Ｓ２がペン先部１０３を通じて外部に放射されてタッチパネルに到達すると、タッチパネルから見れば、より多くの信号が電子ペン１０１によって吸い取られたように見える。これは、電子ペンとタッチパネル内の電極との間の静電容量が大きくなったことと等価であるので、図６に示した構成によれば、ペン先部１０３が細く形成されているにもかかわらずタッチパネル内の電極との間に大きな静電容量を有し、したがって、静電容量方式のタッチパネル用の入力ペンとして好適に使用できる電子ペン１０１を提供することが可能になる。
しかしながら、このような電子ペン１０１の構成には、消費電力が大きいという問題、及び、筐体１０２を通じて不必要な信号が外部に輻射されてしまう場合があるという問題がある。つまり、回路１０５の各所に信号Ｓ２が発生するということは、回路１０５の各所に少しずつ寄生している浮遊容量のすべてを駆動することに等しい。したがって、十分な強さの信号Ｓ２がペン先部１０３から外部に放射されるようにするためには、インバータ回路１５３に大きな電力を供給することが必要となる。その結果、電子ペン１０１の消費電力が大きくなる。また、電子ペン１０１が人によって保持されていない場合、筐体１０２は電気的に浮いた状態となるが、そこにインバータ回路１５３の出力信号が供給されると、この出力信号が筐体１０２を通じて外部に輻射されてしまうことになる。
したがって、本発明の目的の一つは、ペン先部を細く形成しても静電容量方式のタッチパネル用の入力ペンとして好適に使用でき、しかも、消費電力及び不必要な信号輻射を低減できる位置指示器を提供することにある。
本発明による位置指示器は、静電容量の変化を検出することで指示位置を検出する電子機器とともに用いられる位置指示器であって、前記電子機器から第１の信号を受信する第１の電極と、入力信号を反転増幅して出力する反転増幅器と、互いに絶縁された入力端子及び出力端子を有するアイソレーション回路と、前記アイソレーション回路に第１の低位側電源電位を供給するための第１の低位側電源配線と、前記アイソレーション回路に第１の高位側電源電位を供給するための第１の高位側電源配線と、前記反転増幅器に第２の低位側電源電位を供給するための第２の低位側電源配線と、前記反転増幅器に第２の高位側電源電位を供給するための第２の高位側電源配線と、前記第１の低位側電源配線と前記第１の高位側電源配線の間に接続される第１の電源回路と、前記第２の低位側電源配線と前記第２の高位側電源配線の間に接続される第２の電源回路と、少なくとも一部に導電性を有する領域が形成された筐体とを備え、前記第１の低位側電源配線は前記筐体の前記導電性を有する領域に接続され、前記第２の低位側電源配線には、前記第１の電極により受信された後、前記反転増幅器及び前記アイソレーション回路を通過した前記第１の信号に基づく信号であって、前記第１の信号とは逆の極性を有する基準信号が供給されることを特徴とする。
本発明によれば、第１の信号とは逆の極性を有する基準信号を第２の低位側電源配線に供給しているので、反転増幅器の仮想短絡により、反転増幅器の入力端子から第１の電極を通じて、第１の信号の反転信号が放射されることになる。これは、このような放射がない場合に比べ、タッチパネル内の電極と第１の電極との間に大きな静電容量を設けることと等価である。したがって、本発明による位置指示器は、ペン先部を細く形成したとしても、静電容量方式のタッチパネル用の入力ペンとして好適に使用され得る。
また、本発明によれば、第１の信号の反転信号を放射する過程において回路全体を揺らす必要がないので、基準信号の出力回路に格別大きな電力を供給する必要がない。したがって、背景技術による位置指示器に比べて消費電力が削減される。
さらに、本発明によれば、第２の低位側電源配線に基準信号を供給する必要があるが、アイソレーション回路によって第１及び第２の低位側電源配線が互いに分離されているので、第１の低位側電源配線を筐体に接続して接地することができる。したがって、位置指示器が人によって保持されておらず、筐体が電気的に浮いている場合であっても、背景技術による位置指示器のように、筐体から外部に対して不必要な信号が輻射されてしまうことがない。
本発明の実施の形態による電子ペン１及びタッチパネル１０を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＤＣＤＣコンバータ６５の内部回路を示す図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＤＣＤＣコンバータ６６の内部回路を示す図である。 本発明の背景技術による電子ペン１０１の内部構成を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による電子ペン１及びタッチパネル１０を示す図である。初めにタッチパネル１０について説明すると、タッチパネル１０は例えばタブレット端末などの電子機器の入力手段を構成する装置であり、静電容量方式により電子ペン１を検出可能に構成される。
具体的に説明すると、タッチパネル１０は、図１に示すように、それぞれＹ方向に延在し、Ｘ方向に等間隔で配置された複数のＸ電極１１ｘと、それぞれＸ方向に延在し、Ｙ方向に等間隔で配置された複数のＹ電極１１ｙとがタッチ面内で交差して配置された構成を有する。そして、例えば、Ｙ電極１１ｙに対して所定の信号Ｓ１を入力し、各Ｘ電極１１ｘから順にこの信号Ｓ１を取り出す、という処理をすべてのＹ電極１１ｙに対して順に繰り返すように構成される。
タッチパネル１０に電子ペン１が近づくと、その近傍にあるＸ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙとの間に静電容量が生じ、この静電容量を通じて、Ｙ電極１１ｙからＸ電極１１ｘに流れる電流の一部が電子ペン１に吸い取られる。すると、吸い取られた分だけ、Ｘ電極１１ｘから取り出される信号Ｓ１の振幅が小さくなる。タッチパネル１０は、この振幅の変化を検出することにより、タッチ面内における電子ペン１の位置を検出するよう構成される。
電子ペン１は、図１に示すように、外部から見た構成として、円筒状の筐体２と、筐体２の先端に配置されるペン先部３と、ペン先部３と筐体２の間に配置され、ペン先部３の周囲を取り囲むように構成された円錐状の口金部４とを有して構成される。ペン先部３は導電体によって構成され、筐体２は、その一部の領域が導電体により構成される。また、ペン先部３は十分に細く形成されており、したがって、この電子ペン１は細い線の描画にも適している。
電子ペン１の筐体２内には回路５が配置される。本実施の形態による電子ペン１は、この回路５の構成を工夫することにより、ペン先部３が細く形成されているにもかかわらずタッチパネル１０内のＸ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙとの間に大きな静電容量を有し、その結果、静電容量方式のタッチパネル用の入力ペンとして好適に使用できる一方で、消費電力及び不必要な信号輻射を低減できるようにしたものである。以下、回路５の構成について、第１乃至第４の実施の形態を挙げて具体的に説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態による電子ペン１は、抵抗素子５０，５２と、オペアンプ５１と、キャパシタ５３と、インバータ回路５４，５６と、フォトカプラ５５と、電池６０〜６２と、高位側電源配線ＧＨ１，ＧＨ２と、低位側電源配線ＧＬ１，ＧＬ２とを備えて構成される。
電池６０（第１の電池）は、低位側電源配線ＧＬ１（第１の低位側電源配線）と高位側電源配線ＧＨ１（第１の高位側電源配線）の間に接続される電源回路（第１の電源回路）である。したがって、低位側電源配線ＧＬ１の電位（第１の低位側電源電位）と、高位側電源配線ＧＨ１の電位（第１の高位側電源電位）との間には、電池６０の起電力に応じた差が生ずる。同様に、電池６１（第２の電池）は、低位側電源配線ＧＬ２（第２の低位側電源配線）と高位側電源配線ＧＨ２（第２の高位側電源配線）の間に接続される電源回路（第２の電源回路）である。したがって、低位側電源配線ＧＬ２の電位（第２の低位側電源電位）と、高位側電源配線ＧＨ２の電位（第２の高位側電源電位）との間には、電池６１の起電力に応じた差が生ずる。
低位側電源配線ＧＬ１は筐体２の導電体部分に接続されており、この導電体部分は電子ペン１を保持する人間の人体を通じて接地されている。したがって、低位側電源配線ＧＬ１には接地電位が供給されている。一方、低位側電源配線ＧＬ２は筐体２には接続されておらず、その代わりにインバータ回路５６の出力端子に接続されている。これにより、低位側電源配線ＧＬ２にはインバータ回路５６の出力信号（後述する基準信号Ｒ）が供給される。
低位側電源配線ＧＬ１は、フォトカプラ５５の低位側電源端子ＰＬと、インバータ回路５６の低位側電源端子とにも接続される。したがって、これらの端子は、筐体２に直接接続されている。一方、高位側電源配線ＧＨ１は、フォトカプラ５５の第１の高位側電源端子ＰＨ１と、インバータ回路５６の高位側電源端子とに接続される。なお、高位側電源配線ＧＨ１とフォトカプラ５５の第１の高位側電源端子ＰＨ１の間には、図２に示すように、抵抗素子が挿入される。
低位側電源配線ＧＬ２は、上記したインバータ回路５６の出力端子に加え、電池６２の低位側端子と、オペアンプ５１及びインバータ回路５４それぞれの低位側電源端子とにも接続される。したがって、これらの端子には基準信号Ｒが供給されることになる。一方、高位側電源配線ＧＨ２は、オペアンプ５１及びインバータ回路５４それぞれの高位側電源端子と、フォトカプラ５５の第２の高位側電源端子ＰＨ２とに接続される。なお、高位側電源配線ＧＨ２とフォトカプラ５５の第２の高位側電源端子ＰＨ２の間には、図２に示すように、抵抗素子が挿入される。
抵抗素子５０（第１の抵抗素子）の一端はペン先部３（第１の電極）に接続され、他端はオペアンプ５１の反転入力端子に接続される。ペン先部３がタッチパネル１０（図１）のタッチ面に接近すると、タッチパネル１０によって送信された信号Ｓ１がペン先部３によって受信される。こうして受信された信号Ｓ１は、抵抗素子５０を介してオペアンプ５１の反転入力端子に供給される。
抵抗素子５２（第２の抵抗素子）及びキャパシタ５３はそれぞれ、一端がオペアンプ５１の反転入力端子に、他端がオペアンプ５１の出力端子に接続される。これら抵抗素子５２及びキャパシタ５３は、後述する反転増幅器の構成要素としての役割の他、発振防止の役割を担っている。また、オペアンプ５１の非反転入力端子には、電池６２の高位側端子が接続される。電池６２は、低位側電源配線ＧＬ２に供給される基準信号Ｒのバイアス電位を変更し、オペアンプ５１の反転入力端子に入力される信号Ｓ１とバイアス電位を揃えた上で、変更後の基準信号Ｒをオペアンプ５１の非反転入力端子に供給するバイアス電位変更回路としての役割を有している。
オペアンプ５１及び抵抗素子５０，５２は、オペアンプ５１の入力信号（抵抗素子５０からオペアンプ５１の反転入力端子に供給される信号Ｓ１）を反転増幅して出力する反転増幅器として機能する。この反転増幅器の出力信号は、インバータ回路５４の入力端子に供給される。
インバータ回路５４は、反転増幅器の出力信号を反転してフォトカプラ５５の入力端子Ｉに供給する回路であり、例えばＣＭＯＳインバータのようなデジタル回路によって構成される。ただし、インバータ回路５４を、オペアンプ５１を含んで構成される上記反転増幅器と同様、オペアンプを用いて構成することも可能である。
フォトカプラ５５は、互いに絶縁された入力端子Ｉ及び出力端子Ｏを有して構成される。具体的には、図２に示すように、入力端子Ｉ及び出力端子Ｏの他にも第１の高位側電源端子ＰＨ１、第２の高位側電源端子ＰＨ２、及び低位側電源端子ＰＬを有し、第２の高位側電源端子ＰＨ２と入力端子Ｉの間に発光ダイオードが、第１の高位側電源端子ＰＨ１と低位側電源端子ＰＬの間にフォトトランジスタが接続された構成を有している。発光ダイオードのアノードは第２の高位側電源端子ＰＨ２に接続され、カソードは入力端子Ｉに接続される。また、フォトトランジスタのコレクタは第１の高位側電源端子ＰＨ１に接続され、エミッタは低位側電源端子ＰＬに接続される。出力端子Ｏは、フォトトランジスタのコレクタに対し、第１の高位側電源端子ＰＨ１と共通に接続される。
フォトカプラ５５の動作について説明する。入力端子Ｉに信号が入力されると、その電位に応じて発光ダイオードが明滅する。この明滅がフォトトランジスタに入力されると、フォトトランジスタは明滅に応じた信号を生成し、この信号が出力端子Ｏから出力される。フォトカプラ５５は、こうして入力信号に応じた出力信号を出力する。なお、本実施の形態におけるフォトカプラ５５の出力信号の極性は入力信号の極性と同じであるが、極性が逆になるように構成することも可能である。
上述したように、フォトカプラ５５の第１の高位側電源端子ＰＨ１は抵抗素子を介して高位側電源配線ＧＨ１に接続され、第２の高位側電源端子ＰＨ２は抵抗素子を介して高位側電源配線ＧＨ２に接続され、低位側電源端子ＰＬは低位側電源配線ＧＬ１に接続され、入力端子Ｉはインバータ回路５４の出力端子に接続され、出力端子Ｏはインバータ回路５６の入力端子に接続される。これによりフォトカプラ５５は、低位側電源配線ＧＬ１及び高位側電源配線ＧＨ１と、低位側電源配線ＧＬ２及び高位側電源配線ＧＨ２とを分離するアイソレーション回路として機能する。
ここで、フォトカプラ５５の入力端子Ｉに入力される信号のうち、発光ダイオードを駆動できない程度に微細なノイズ成分は、出力端子Ｏから出力される信号には現れない。これは、フォトカプラ５５がノイズフィルタとして機能することを意味する。この機能により、フォトカプラ５５の出力信号は、入力信号に比べてノイズがカットされたクリアな信号となる。こうしてカットされるノイズには、信号Ｓ１の伝達の過程でオペアンプ５１やインバータ回路５４が付与したノイズが含まれており、したがって、フォトカプラ５５の出力信号は、こうしたノイズの影響が除去された信号となる。
インバータ回路５６は、フォトカプラ５５の出力信号を反転することによって基準信号Ｒを生成し、低位側電源配線ＧＬ２に供給する回路である。こうして生成される基準信号Ｒは、ペン先部３により受信された後、オペアンプ５１を含む反転増幅器、及び、フォトカプラ５５を通過した信号Ｓ１に基づく信号であり、信号Ｓ１とは逆の極性を有する信号となる。インバータ回路５６の具体的な構成は、インバータ回路５４と同様、ＣＭＯＳインバータのようなデジタル回路とすることが好適である。ただし、インバータ回路５４と同様、オペアンプを用いてインバータ回路５６を構成することも可能である。
再度オペアンプ５１に着目すると、オペアンプ５１は、反転増幅器を構成し、かつ、反転入力端子に信号Ｓ１を受け、非反転入力端子に信号Ｓ１の反転信号を受けるように構成される。したがって、反転増幅器の仮想短絡により、図２に示すように、オペアンプ５１の反転入力端子には信号Ｓ１の反転信号が現れる。この反転信号は、ペン先部３を通じて放射され、図１に示したタッチパネル１０のＸ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙによって受信される。これは、図６に示した信号Ｓ２と同じ役割を果たすもので、Ｘ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙとペン先部３との間に、信号Ｓ２の放射がない場合に比べて大きな静電容量を設けることと等価である。したがって、電子ペン１は、ペン先部３が細く形成されているにもかかわらず、静電容量方式のタッチパネル１０用の入力ペンとして好適に使用され得ることになる。
そして、電子ペン１においては、図６に示した電子ペン１０１とは異なり、信号Ｓ２を放射する過程において回路５の全体を揺らす必要がない。つまり、インバータ回路５６の出力端子の電位を接地電位に固定しておき、インバータ回路５６が信号を出力しようとする反動を利用して回路５の全体を揺らし、それによって信号Ｓ２を発生させる必要がない。したがって、インバータ回路５６に格別大きな電力を供給する必要はないので、電子ペン１では、図６に示した電子ペン１０１に比べて消費電力が削減されることになる。
加えて、電子ペン１では低位側電源配線ＧＬ２に基準信号Ｒを供給する必要があるが、フォトカプラ５５によって低位側電源配線ＧＬ１，ＧＬ２が互いに分離されているので、図２にも示したように、低位側電源配線ＧＬ１を筐体２に接続して接地することができる。したがって、電子ペン１が人によって保持されておらず、筐体２が電気的に浮いている場合であっても、図６に示した電子ペン１０１のように、筐体２から外部に対して不必要な信号が輻射されてしまうことがない。
以上説明したように、本実施の形態による電子ペン１によれば、ペン先部３が細く形成されているにもかかわらず、タッチパネル１０内のＸ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙとペン先部３との間に、大きな静電容量を設けることができる。その結果、静電容量方式のタッチパネル１０用の入力ペンとして、電子ペン１を好適に使用することが可能になる。また、消費電力及び不必要な信号輻射の低減も実現される。
なお、上述したように、フォトカプラ５５がノイズフィルタとしても機能することから、電子ペン１では、ペン先３から混入するノイズを従来に比べて低減できる、という効果も得られる。この点も、不必要な信号輻射の低減に寄与する。
次に、図３は、本発明の第２の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、口金部４に電極４ａを設け、この電極４ａにも基準信号Ｒを供給するようにした点にある。その他の点では第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同一の構成には第１の実施の形態と同一の符号を付し、以下では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明することとする。
図３に示すように、本実施の形態による電子ペン１は、口金部４に電極４ａを有して構成される。電極４ａは、口金部４のうちペン先部３に近い部分の全周を覆うように設けることが好適である。全周を覆うことで、後述する本実施の形態の効果を、電子ペン１の向きにかかわらず得ることが可能になる。ただし、電極４ａの構成がこれに限られるものではない。
電極４ａは、図３に示すように、低位側電源配線ＧＬ２に接続されている。これにより電極４ａにも基準信号Ｒが供給されるので、図２に示した信号Ｓ２は、本実施の形態では電極４ａからもタッチパネル１０に向けて放射されることになる。したがって、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べて強い信号Ｓ２がタッチパネル１０に供給されることになる。
以上説明したように、本実施の形態による電子ペン１によれば、第１の実施の形態に比べて強い信号Ｓ２がタッチパネル１０に供給される。これは、Ｘ電極１１ｘ及びＹ電極１１ｙとペン先部３との間に、第１の実施の形態に比べてさらに大きな静電容量を設けることと等価であるので、ペン先部３が細く形成された電子ペン１を、静電容量方式のタッチパネル１０用の入力ペンとして、より好適に使用することが可能になる。
次に、図４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。本実施の形態は、電池６１に代えてＤＣＤＣコンバータ６５を備える点で、第１の実施の形態と相違する。その他の点では第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同一の構成には第１の実施の形態と同一の符号を付し、以下では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明することとする。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態による電子ペン１は図１に示した電池６１を備えておらず、代わりに絶縁型のＤＣＤＣコンバータ６５を備えて構成される。ＤＣＤＣコンバータ６５は４つの端子ａ〜ｄを有しており、それぞれ、高位側電源配線ＧＨ１、低位側電源配線ＧＬ１、高位側電源配線ＧＨ２、低位側電源配線ＧＬ２に接続される。
図４（ｂ）は、ＤＣＤＣコンバータ６５の内部回路を示す図である。同図に示すように、ＤＣＤＣコンバータ６５は、インダクタ７０〜７３と、スイッチ７４，７５と、ダイオード７６，７７と、キャパシタ７８とを備えて構成される。インダクタ７０の一端はスイッチ７４の一端に接続され、他端はインダクタ７１の一端に接続される。インダクタ７１の他端はスイッチ７５の一端に接続される。また、インダクタ７２の一端はダイオード７６のアノードに接続され、他端はインダクタ７３の一端に接続される。インダクタ７３の他端はダイオード７７のアノードに接続される。キャパシタ７８の一端はダイオード７６，７７それぞれのカソードに共通に接続され、他端はインダクタ７２の他端（インダクタ７３の一端）に接続される。インダクタ７０，７１とインダクタ７２，７３とは、図４（ｂ）に示すように磁気結合しており、トランスを構成する。このトランスを有することにより、ＤＣＤＣコンバータ６５は、入力側と出力側とが電気的に絶縁された絶縁型ＤＣＤＣコンバータとなっている。
ＤＣＤＣコンバータ６５の端子ａは、インダクタ７０の他端（インダクタ７１の一端）に接続されている。また、端子ｂは、スイッチ７４，７５それぞれの他端に共通に接続されている。端子ｃは、キャパシタ７８の一端（ダイオード７６，７７それぞれのカソード）に接続されている。端子ｄは、キャパシタ７８の他端（インダクタ７２の他端、インダクタ７３の一端）に接続されている。
ＤＣＤＣコンバータ６５は、図示しない制御回路により、周期的にスイッチ７４，７５のいずれか一方がオンになり、他方がオフになるように制御される。スイッチ７４がオンになると、インダクタ７０，７２に電流が流れ、この電流によってキャパシタ７８が充電される。こうして充電されたキャパシタ７８の両端の電圧が、端子ｃ，ｄを介して高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に供給される。また、スイッチ７５がオンになると、インダクタ７１，７３に電流が流れ、この電流によってキャパシタ７８が充電される。こうして充電されたキャパシタ７８の両端の電圧が、端子ｃ，ｄを介して高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に供給される。このような動作を繰り返すことにより、ＤＣＤＣコンバータ６５は、電池６０から供給される電力を、インダクタ７０〜７３からなるトランスを介して高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に供給する電源回路（第２の電源回路）として機能する。
以上説明したように、本実施の形態による電子ペン１によれば、電池６１がなくても、高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２が高位側電源配線ＧＨ１及び低位側電源配線ＧＬ１から分離された状態を維持しつつ、高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に電源電圧を供給することが可能になる。したがって、第１の実施の形態に比べ、電池の個数を減らすことが可能となっている。
次に、図５（ａ）は、本発明の第４の実施の形態による電子ペン１の内部構成を示す図である。本実施の形態は、ＤＣＤＣコンバータ６５に代えてＤＣＤＣコンバータ６６を設ける点で、第３の実施の形態と相違する。その他の点では第３の実施の形態と同様であるので、第３の実施の形態と同一の構成には第３の実施の形態と同一の符号を付し、以下では、第３の実施の形態との相違点を中心に説明することとする。
図５（ａ）に示すように、本実施の形態による電子ペン１は、図１に示した電池６１の代わりに絶縁型のＤＣＤＣコンバータ６６を備えて構成される。ＤＣＤＣコンバータ６６は５つの端子ａ〜ｅを有しており、それぞれ、電池６０の高位側端子、低位側電源配線ＧＬ１、高位側電源配線ＧＨ２、低位側電源配線ＧＬ２、高位側電源配線ＧＨ１に接続される。
図５（ｂ）は、ＤＣＤＣコンバータ６６の内部回路を示す図である。同図に示すように、ＤＣＤＣコンバータ６６は、２つの部分回路６６ａ，６６ｂを有して構成される。このうち部分回路６６ｂ（第１の絶縁型ＤＣＤＣコンバータ）の構成は、図４（ｂ）に示したＤＣＤＣコンバータ６５の構成と同一である。したがって、部分回路６６ｂは、電池６０から供給される電力を、インダクタ７０〜７３からなるトランス（第１のトランス）を介して高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に供給する電源回路（第２の電源回路）として機能する。
一方、部分回路６６ａ（第２の絶縁型ＤＣＤＣコンバータ）は、部分回路６６ｂの構成のうち、インダクタ７０，７１及びスイッチ７４，７５を部分回路６６ｂと共有する一方、さらに、インダクタ８０，８１と、ダイオード８２，８３と、キャパシタ８４とを備えて構成される。
インダクタ８０の一端はダイオード８２のアノードに接続され、他端はインダクタ８１の一端に接続される。インダクタ８１の他端はダイオード８３のアノードに接続される。キャパシタ８４の一端はダイオード８２，８３それぞれのカソードに共通に接続され、他端はインダクタ８０の他端（インダクタ８１の一端）に接続される。インダクタ７０，７１とインダクタ８０，８１とは、図５（ｂ）に示すように磁気結合しており、トランスを構成する。
部分回路６６ａにおいては、スイッチ７４がオンになると、インダクタ７０，８０に電流が流れ、この電流によってキャパシタ８４が充電される。こうして充電されたキャパシタ８４の両端の電圧が、端子ｅ，ｂを介して高位側電源配線ＧＨ１及び低位側電源配線ＧＬ１に供給される。また、スイッチ７５がオンになると、インダクタ７１，８１に電流が流れ、この電流によってキャパシタ８４が充電される。こうして充電されたキャパシタ８４の両端の電圧が、端子ｅ，ｂを介して高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に供給される。このような動作を繰り返すことにより、部分回路６６ａは、電池６０から供給される電力を、インダクタ７０，７１，８０，８１からなるトランス（第１のトランス）を介して高位側電源配線ＧＨ１及び低位側電源配線ＧＬ１に供給する電源回路（第１の電源回路）として機能する。
以上説明したように、本実施の形態による電子ペン１によれば、第３の実施の形態と同様、電池６１がなくても、電池６１がなくても、高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２が高位側電源配線ＧＨ１及び低位側電源配線ＧＬ１から分離された状態を維持しつつ、高位側電源配線ＧＨ２及び低位側電源配線ＧＬ２に電源電圧を供給することが可能になる。したがって、第１の実施の形態に比べ、電池の個数を減らすことが可能となっている。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
１ 電子ペン
２ 筐体
３ ペン先部
４ 口金部
４ａ 電極
５ 回路
１０ タッチパネル
１１ｘ Ｘ電極
１１ｙ Ｙ電極
５０，５２ 抵抗素子
５１ オペアンプ
５３，７８，８４ キャパシタ
５４，５６ インバータ回路
５５ フォトカプラ
６０〜６２ 電池
６５，６６ ＤＣＤＣコンバータ
６６ａ，６６ｂ ＤＣＤＣコンバータ６６の部分回路
７０〜７３，８０，８１ インダクタ
７４，７５ スイッチ
７６，７７，８２，８３ ダイオード
ＧＨ１，ＧＨ２ 高位側電源配線
ＧＬ１，ＧＬ２ 低位側電源配線
Ｉ フォトカプラ５５の入力端子
Ｏ フォトカプラ５５の出力端子
ＰＨ１ フォトカプラ５５の第１の高位側電源端子
ＰＨ２ フォトカプラ５５の第２の高位側電源端子
ＰＬ フォトカプラ５５の低位側電源端子

Claims (9)

  1. 静電容量の変化を検出することで指示位置を検出する電子機器とともに用いられる位置指示器であって、
    前記電子機器から第１の信号を受信する第１の電極と、
    入力信号を反転増幅して出力する反転増幅器と、
    互いに絶縁された入力端子及び出力端子を有するアイソレーション回路と、
    前記アイソレーション回路に第１の低位側電源電位を供給するための第１の低位側電源配線と、
    前記アイソレーション回路に第１の高位側電源電位を供給するための第１の高位側電源配線と、
    前記反転増幅器に第２の低位側電源電位を供給するための第２の低位側電源配線と、
    前記反転増幅器に第２の高位側電源電位を供給するための第２の高位側電源配線と、
    前記第１の低位側電源配線と前記第１の高位側電源配線の間に接続される第１の電源回路と、
    前記第２の低位側電源配線と前記第２の高位側電源配線の間に接続される第２の電源回路と、
    少なくとも一部に導電性を有する領域が形成された筐体とを備え、
    前記第１の低位側電源配線は前記筐体の前記導電性を有する領域に接続され、
    前記第２の低位側電源配線には、前記第１の電極により受信された後、前記反転増幅器及び前記アイソレーション回路を通過した前記第１の信号に基づく信号であって、前記第１の信号とは逆の極性を有する基準信号が供給される
    ことを特徴とする位置指示器。
  2. 前記基準信号のバイアス電位を変更して出力するバイアス電位変更回路をさらに備え、
    前記反転増幅器は、
    前記第１の信号が供給される反転入力端子、前記バイアス電位変更回路の出力信号が供給される非反転入力端子、及び出力端子を有するオペアンプと、
    前記第１の電極と前記反転入力端子の間に接続された第１の抵抗素子と、
    前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続された第２の抵抗素子とを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
  3. 前記アイソレーション回路は、
    当該アイソレーション回路の前記出力端子に接続される第１の高位側電源端子、
    第２の高位側電源端子、
    低位側電源端子、
    前記第２の高位側電源端子と前記入力端子の間に配置される発光ダイオード、及び、
    前記第１の高位側電源端子と前記低位側電源端子の間に配置されるフォトトランジスタをさらに有するフォトカプラであり、
    前記第１の低位側電源配線は、前記低位側電源端子に接続され、
    前記第１の高位側電源配線は、前記第１の高位側電源端子に接続され、
    前記第２の低位側電源配線は、前記入力端子に接続され、
    前記第２の高位側電源配線は、前記第２の高位側電源端子に接続される
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置指示器。
  4. 前記反転増幅器の出力信号を反転して前記アイソレーション回路の入力端子に供給する第１のインバータ回路と、
    前記アイソレーション回路の出力信号を反転して前記基準信号を出力する第２のインバータ回路と
    をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置指示器。
  5. 前記第１の電極に隣接して配置される第２の電極をさらに備え、
    前記基準信号は前記第２の電極にも供給される
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置指示器。
  6. 前記筐体の先端に配置されるペン先部と、
    前記ペン先部と前記筐体の間に配置され、前記ペン先部の周囲を取り囲むように構成された円錐状の口金部とを備え、
    前記ペン先部は前記第１の電極を構成し、
    前記第２の電極は前記口金部に設けられる
    ことを特徴とする請求項５に記載の位置指示器。
  7. 前記第１の電源回路は第１の電池によって構成され、
    前記第２の電源回路は前記第１の電池とは異なる第２の電池によって構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置指示器。
  8. 前記第１の電源回路は電池によって構成され、
    前記第２の電源回路は前記電池から供給される電力をトランスを介して出力する絶縁型ＤＣＤＣコンバータによって構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置指示器。
  9. 電池をさらに備え、
    前記第１の電源回路は前記電池から供給される電力を第１のトランスを介して出力する第１の絶縁型ＤＣＤＣコンバータによって構成され、
    前記第２の電源回路は前記電池から供給される電力を第２のトランスを介して出力する第２の絶縁型ＤＣＤＣコンバータによって構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置指示器。
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