WO2015156113A1 - 位置センサ - Google Patents

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WO2015156113A1
WO2015156113A1 PCT/JP2015/058804 JP2015058804W WO2015156113A1 WO 2015156113 A1 WO2015156113 A1 WO 2015156113A1 JP 2015058804 W JP2015058804 W JP 2015058804W WO 2015156113 A1 WO2015156113 A1 WO 2015156113A1
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WO
WIPO (PCT)
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core
cladding layer
tip
position sensor
paper
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/058804
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 清水
良真 吉岡
Original Assignee
日東電工株式会社
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Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a position sensor that can be laid under a sheet for writing inspection records of facilities and equipment, and wirelessly transmit the contents written on the sheet as digital data (electronic data) to a data center or the like.
  • an inspector from an inspection company, etc. has visited the site where the equipment to be inspected etc. has been inspected, and based on the inspection results, Checks and comments are made for each inspection item on the dedicated inspection record sheet. Thereafter, the inspector returns to the inspection company and organizes the inspection results and arranges necessary replacement parts.
  • inspectors carry portable terminals such as notebook personal computers and tablet terminals to the site, and display pre-registered inspection items etc. on the display of the portable terminal Then, a check or comment based on the inspection result is input to the mobile terminal (see, for example, Patent Document 1). Then, using the wireless communication function of the portable terminal, the inspection result is wirelessly transmitted as electronic data from the site to a data center of an inspection company.
  • the inspection requester can receive a copy of the inspection record on the job site by using the inspection record sheet as a transfer sheet. Since there is work such as rearranging after returning to the inspection company etc., it is inefficient for the inspector.
  • the notebook device includes a rectangular frame-shaped optical waveguide, and light is allowed to run in a lattice shape within the rectangular frame. Then, when the rectangular frame-shaped optical waveguide is placed on a paper bound in a notebook of a type that is written with a writing instrument, and a memo or the like is written on the portion of the paper that is exposed from the square frame, the lattice shape
  • the pen tip shields the light that travels in the light, the position of the pen tip is detected from the light shielding position, and the written memo or the like can be specified as electronic data. That is, the notebook device can leave memos and the like written on a sheet on the sheet and convert it into electronic data.
  • the hand part in some cases, when the little finger of a hand holding a writing instrument such as a pen or the base part (the little finger ball) of the hand enters the square frame, the hand part also blocks the lattice-shaped light. For this reason, it may be judged as a written memo or the like and converted into electronic data. The electronic data of the hand part is unnecessary.
  • an object of the present invention is to provide a position sensor capable of converting the written contents into electronic data and wirelessly transmitting the electronic data.
  • the position sensor of the present invention has a plurality of linear cores formed in a lattice shape, an under cladding layer that supports the cores, and an over cladding layer that covers the cores.
  • a sheet-like optical waveguide that is used under a paper to be written with a writing instrument and has a surface of the over clad layer as a contact surface with the paper, a light-emitting element connected to one end surface of the core, and the core
  • a light-receiving element connected to the other end surface of the paper
  • a movement locus specifying means for specifying the movement locus of the tip of the writing instrument on the surface of the paper based on the amount of light propagation of the core changed by the movement
  • the specified movement locus A position sensor comprising a wireless transmission means for wireless transmission as data, wherein one or all of the lattice-shaped intersections formed by the plurality of linear cores intersect.
  • the paper is formed at a discontinuous intersection in a state where at least one direction is divided by a gap, and the elastic modulus of the core is set larger than the elastic modulus of the under-cladding layer and the elastic modulus of the over-cladding layer.
  • the deformation rate of the cross section of the core in the pressing direction is smaller than the deformation rate of the cross section of the over clad layer and the under clad layer.
  • the “deformation rate” refers to the ratio of the amount of change of each thickness during pressing to the thickness of the core, over cladding layer and under cladding layer before pressing in the pressing direction.
  • the “movement” of the tip of the writing instrument includes a case where the movement distance is 0 (zero), and the “movement locus” in that case is a point.
  • a part or all of the lattice-like intersection formed by the plurality of linear cores is formed as a discontinuous intersection in a state where at least one intersecting direction is divided by a gap.
  • the cross loss of light can be reduced.
  • the position sensor of the present invention includes a sheet-shaped optical waveguide in which the elastic modulus of the core is set larger than the elastic modulus of the under cladding layer and the over cladding layer. Therefore, when the surface of the over clad layer of the optical waveguide is pressed, the deformation rate of the cross section of the core in the pressing direction becomes smaller than the deformation rate of the cross section of the over clad layer and the under clad layer, The cross-sectional area is maintained. Then, when a sheet is placed on the surface of the over clad layer of the optical waveguide and characters are written on the sheet with a writing instrument such as a pen, the writing pressure by the tip (pen tip, etc.) and the pressure by the hand holding the writing instrument are reduced.
  • a writing instrument such as a pen
  • the bending of the core is abrupt along the tip of the writing instrument, light leakage (scattering) from the core occurs, and in the pressing part by the hand part holding the writing instrument The bending of the core becomes gentle along the hand, and the light leakage (scattering) can be prevented from occurring.
  • the detection level (light reception amount) of the light at the light receiving element is reduced in the core pressed at the tip of the pen tip or the like, and the detection level is not reduced in the core pressed at the hand portion having the writing instrument. Can be.
  • the position (coordinates) of the tip of the pen tip or the like can be detected by the movement trajectory specifying means from the decrease in the detection level of the light, and the part of the hand where the detection level does not decrease is not pressed It can be prevented from being detected.
  • part or all of the lattice-like intersection formed by the core is formed as a discontinuous intersection in a state in which at least one intersecting direction is divided by a gap, thereby reducing the light intersection loss. be able to. Therefore, the detection sensitivity of the position of the tip of the pen tip or the like can be increased. As a result, it is possible to detect only the movement locus (information such as written characters) of the tip of the pen tip or the like.
  • the movement locus of the tip of the pen tip or the like can be wirelessly transmitted as electronic data by the wireless transmission means. That is, information such as characters written on a sheet can be left on the sheet and can be wirelessly transmitted as electronic data to a data center or the like. Therefore, for example, in the inspection of the equipment, the inspection record sheet on which the inspection result is described can be handed over to the inspection requester on the spot, and the inspection result can be efficiently organized.
  • FIG. 1 It is a top view showing typically one embodiment of a position sensor of the present invention. It is a side view which shows typically the use condition of the said position sensor.
  • (A) is an enlarged plan view schematically showing an intersection of lattice-shaped cores in the position sensor, and (b) is an enlarged schematic view of a cross section of a central portion of the position sensor. It is an expanded sectional view shown.
  • (A) is an enlarged plan view schematically showing a light path in a continuous intersection
  • (b) is an enlarged plan view schematically showing a light path in a discontinuous intersection.
  • (A) is sectional drawing which shows typically the state of the sheet-like optical waveguide of the said position sensor pressed through the paper by the writing implement
  • (b) is the said sheet pressed through the paper by the hand. It is sectional drawing which shows the state of a planar optical waveguide typically.
  • (A)-(e) is an enlarged plan view which shows typically the modification of the cross
  • FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the position sensor of the present invention.
  • the position sensor A of this embodiment includes a rectangular sheet-like optical waveguide W having a lattice-like core 2 and a light-emitting element 4 connected to one end face of the linear core 2 constituting the lattice-like core 2.
  • a light-receiving element 5 connected to the other end surface of the linear core 2, and a wireless transmission means (not shown) such as an oscillator that wirelessly transmits the light-emitting element 4, the light-receiving element 5, and input characters as electronic data.
  • a circuit board 6 on which a CPU (Central Processing Unit) (not shown) for controlling the position sensor A and a battery (not shown) for supplying electricity to them are mounted.
  • CPU Central Processing Unit
  • the sheet-like optical waveguide W and the circuit board 6 are provided on the surface of a rigid plate 7 such as a resin plate or a metal plate.
  • the light emitted from the light emitting element 4 passes through the core 2 and is received by the light receiving element 5.
  • the core 2 is indicated by a chain line, and the thickness of the chain line indicates the thickness of the core 2.
  • the number of cores 2 is omitted.
  • the arrow of FIG. 1 has shown the direction where light travels.
  • the position sensor A is used by being laid under the paper K on which characters or the like are written with the writing instrument 10, as shown in a side view in FIG. At this time, the surface of the over clad layer 3 (see FIGS. 5A and 5B) of the sheet-like optical waveguide W of the position sensor A is made to be a contact surface with the paper K.
  • the input of characters and the like is performed by holding the writing tool 10 in the hand 20 and writing the characters and the like on the surface of the paper K with the writing tool 10.
  • the input area on the paper K is a portion corresponding to the lattice-shaped core 2 (see FIG. 1) of the sheet-like optical waveguide W of the position sensor A.
  • each of the intersecting portions of the lattice-like core 2 in the sheet-like optical waveguide W is divided by the gap G in all four intersecting directions as shown in a plan view in FIG. Is discontinuous.
  • the width d of the gap G exceeds 0 (zero) (if the gap G is formed) and is usually set to 20 ⁇ m or less.
  • the sheet-like optical waveguide W is covered with the sheet-like over-cladding layer 3 with the lattice-like core 2 supported by the sheet-like under-cladding layer 1 as shown in a cross-sectional view in FIG. It is formed in the state.
  • the gap G is formed of a material for forming the over clad layer 3.
  • the intersection is discontinuous, the light crossing loss can be reduced. That is, as shown in FIG. 4 (a), in an intersection where all four intersecting directions are continuous, if one of the intersecting directions [upward in FIG. 4 (a)] is focused, the light incident on the intersection Part of the light reaches the wall surface 2a of the core 2 orthogonal to the core 2 through which the light has traveled, and is transmitted through the core 2 because the reflection angle on the wall surface is large [two points in FIG. (See chain line arrow). Such light transmission also occurs in a direction opposite to the above intersecting direction (downward in FIG. 4A). On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the intersecting one direction [upward in FIG.
  • the elastic modulus of the core 2 is set larger than the elastic modulus of the under cladding layer 1 and the elastic modulus of the over cladding layer 3.
  • the detection level of light at the light receiving element 5 is lowered in the core 2 pressed by the tip 10a such as a pen tip, and the detection level is not lowered in the core 2 pressed by the hand 20 having the writing instrument 10.
  • the position (coordinates) of the tip 10a such as the pen tip can be detected from the decrease in the light detection level.
  • the portion of the hand 20 whose detection level does not decrease is the same as the state where it is not pressed, and thus is not detected.
  • the lattice-like intersection formed by the core 2 is formed as a discontinuous intersection, the light intersection loss is reduced.
  • the detection sensitivity of the position of the tip 10a such as the pen tip is high.
  • the CPU of the position sensor A incorporates a program (movement locus specifying means) for specifying the movement locus of the tip 10a such as the pen tip from the decrease in the light detection level at the light receiving element 5. That is, the position sensor A is a position sensor that detects the position of the tip (pen tip etc.) 10a of the writing instrument (pen etc.) 10 used for inputting information.
  • the data indicating the movement trajectory of the tip 10a of the writing instrument 10 is wirelessly transmitted as electronic data to a data center or the like by a wireless transmission means such as an oscillator [see FIG. 2 (reference symbol R in FIG. 2 schematically represents a radio wave). )]].
  • the information such as characters can be left on the paper K, and as electronic data by wireless transmission means such as an oscillator. Wireless transmission to a data center or the like is also possible. Therefore, even if the paper K on which information such as characters is written is lost, the electronic data can be recorded (saved) in the data center or the like of the wireless transmission destination, and the recording (storing) source can be obtained as necessary. Can be reproduced as appropriate.
  • the elastic modulus of the core 2 is set to be larger than the elastic modulus of the under-cladding layer 1 and the elastic modulus of the over-cladding layer 3, so that the hand 20 holding the writing instrument 10 has a sheet-like shape. Even if the optical waveguide W is pressed, only the position of the tip 10a such as the pen tip can be detected and the portion of the hand 20 can be prevented from being detected as described above.
  • the portion of the sheet-like optical waveguide W that the tip 10a of the writing instrument 10 presses through the paper K is deformed as described above, so that the writing quality is good.
  • the under-cladding layer 1, the core 2 and the over-cladding layer 3 each have their own. Due to the restoring force, the original state (see FIG. 3B) is restored.
  • the submerged depth D of the core 2 into the under cladding layer 1 is preferably up to 2000 ⁇ m. If the sinking depth D exceeds 2000 ⁇ m, the under cladding layer 1, the core 2 and the over cladding layer 3 may not return to the original state, or the sheet-like optical waveguide W may be cracked.
  • One of the uses of such a position sensor A is, for example, use in inspection / maintenance work of gas facilities and electrical facilities in homes and factories. That is, at the site where there is equipment to be inspected, the equipment is inspected, and based on the inspection result, a check is made for each inspection item described on a dedicated inspection record sheet or a comment is written. At that time, the position sensor A is placed under the inspection record sheet (corresponding to the sheet K). By doing so, it is possible to write a check or comment on the inspection record sheet, and at the same time, convert the check or comment into electronic data and wirelessly transmit it to a data center or the like of the inspection company.
  • the inspection requester can receive the inspection record sheet for confirmation at the site, and at the same time, the inspection company can efficiently organize the electronic data based on the inspection result. And replacement parts etc. can be arranged quickly as needed. Furthermore, when the electronic data is recorded for a long time, it is possible to predict the time when the failure occurs from the electronic data.
  • the inspection record sheet can be the one used so far. Therefore, by using the position sensor A, the advantages as described above can be easily obtained. In addition, it is preferable to provide a mark for positioning the inspection record sheet on the surface of the position sensor A so that the check or comment is detected at an appropriate position of the position sensor A.
  • the questionnaire results can be converted into electronic data and transmitted to a data center or the like for quick organization and tabulation.
  • a security-related application can be given.
  • the signature written on the paper K can be converted into electronic data and transmitted to a data center or the like, so that the signature can be quickly authenticated.
  • the memos written on the form K are converted into electronic data and sent to a terminal such as a personal computer at home (hereinafter referred to as “personal computer”), stored in the personal computer, and if necessary, displayed on the display of the personal computer.
  • personal computer a terminal
  • applications that can be displayed are also included.
  • the elastic modulus of the core 2 is preferably in the range of 1 GPa to 10 GPa, more preferably in the range of 2 GPa to 5 GPa. If the elastic modulus of the core 2 is less than 1 GPa, the shape of the tip 10a such as a pen tip may not hold the cross-sectional area of the core 2 due to the pressure of the tip 10a (the core 2 may be crushed), and the position of the tip 10a May not be detected properly. On the other hand, when the elastic modulus of the core 2 exceeds 10 GPa, the bending of the core 2 due to the pressure of the tip 10a may be a gentle bend without being a sharp bend along the tip 10a.
  • the dimensions of the core 2 are set, for example, within a range of thickness of 5 to 100 ⁇ m and a width of 1 to 300 ⁇ m.
  • the elastic modulus of the over clad layer 3 is preferably in the range of 0.1 MPa to less than 10 GPa, more preferably in the range of 1 MPa to less than 5 GPa. If the elastic modulus of the over clad layer 3 is less than 0.1 MPa, the core 2 may be protected because it is too soft and may be damaged by the pressure at the tip 10a due to the shape of the tip 10a such as a pen tip. Disappear. On the other hand, when the modulus of elasticity of the over clad layer 3 is 10 GPa or more, the core 2 is crushed and the position of the tip 10a may not be properly detected because the core 2 is crushed even by the pressure of the tip 10a or the hand 20 .
  • the thickness of the over clad layer 3 is set within a range of 1 to 200 ⁇ m, for example.
  • the elastic modulus of the under cladding layer 1 is preferably in the range of 0.1 MPa to 1 GPa, more preferably in the range of 1 MPa to 100 MPa. If the elastic modulus of the underclad layer 1 is less than 0.1 MPa, the undercladding layer 1 is too soft and may not be continuously performed after being pressed with the tip 10a such as a nib and not returned to its original state. On the other hand, when the elastic modulus of the under cladding layer 1 exceeds 1 GPa, the core 2 is crushed due to the pressure of the tip 10a or the hand 20 and the core 2 may be crushed and the position of the tip 10a may not be detected properly. Note that the thickness of the under-cladding layer 1 is set within a range of 20 to 2000 ⁇ m, for example.
  • Examples of the material for forming the core 2, the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3 include photosensitive resin, thermosetting resin, and the like, and the sheet-like optical waveguide W is manufactured by a manufacturing method corresponding to the forming material. Can do.
  • the refractive index of the core 2 is set larger than the refractive indexes of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3.
  • the elastic modulus and refractive index can be adjusted by, for example, selecting the type of each forming material and adjusting the composition ratio.
  • a rubber sheet may be used as the undercladding layer 1 and the cores 2 may be formed in a lattice shape on the rubber sheet.
  • an elastic layer such as a rubber layer may be provided on the back surface of the under cladding layer 1 (between the under cladding layer 1 and the rigid plate 7).
  • the elastic layer Using the elastic force, the weak restoring force is assisted, and after the pressing by the tip 10a of the writing instrument 10 is released, the original state can be restored.
  • the core 2 at the pressed portion by the tip 10a is not detected.
  • the maximum value ⁇ max of the refractive index difference ⁇ is expressed by the following equation (1). That is, if the refractive index difference ⁇ is larger than the maximum value ⁇ max, even if the tip 10a such as a pen tip is pressed, the amount of light leakage (scattering) is small, and the light detection level at the light receiving element 5 is sufficiently high. Since it does not decrease, it is difficult to distinguish between the position of the tip 10a such as the pen tip and the position of the hand 20.
  • the minimum value ⁇ min of the refractive index difference ⁇ is expressed by the following equation (2). That is, if the refractive index difference ⁇ is smaller than the minimum value ⁇ min, light leakage (scattering) occurs even in the pressed portion by the hand 20, and the position of the tip 10a such as the pen tip and the position of the hand 20 is discriminated. It becomes difficult.
  • the refractive index difference ⁇ is preferably set between the minimum value ⁇ min and the maximum value ⁇ max.
  • the radius of curvature R (unit: ⁇ m) of the tip 10a is in the range of 100 to 1000
  • the thickness T (unit: ⁇ m) of the core 2 is in the range of 10 to 100
  • the ratio A is 1 to 100. If it is within the range, the refractive index difference ⁇ is within the range of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 7.95 ⁇ 10 ⁇ 2 .
  • the minimum value ⁇ min is set to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 (constant).
  • Another embodiment of the position sensor of the present invention is a storage means such as a memory that records (saves) the movement trajectory (input characters, etc.) of the tip 10a of the writing instrument 10 as electronic data in the position sensor of the above embodiment. It has.
  • the storage means is mounted on the circuit board 6. The other parts are the same as in the above embodiment.
  • the position sensor since the position sensor according to this embodiment includes the storage unit, information such as a memo written on the sheet K can be left on the sheet K and stored as electronic data in the storage unit such as a memory. (Remember). Information such as characters stored (stored) in the storage means can be reproduced (displayed) using a reproduction terminal (such as a personal computer, a smartphone, or a tablet terminal), and further, the reproduction terminal Can also be stored. In this case, the reproduction terminal and the position sensor A are connected by a connection cable such as a micro USB cable, or the electronic data is transmitted to the reproduction terminal by the wireless transmission means.
  • the storage (memory) of the storage means is performed in a versatile file format such as pdf, for example.
  • the crossing portion of the lattice-like core 2 is a discontinuous crossing (see FIG. 3A) in which all four intersecting directions are discontinuous (see FIG. 3A). It may be an intersection.
  • FIG. 6 (a) only one intersecting direction may be divided by the gap G to be discontinuous, or as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c),
  • the two intersecting directions (FIG. 6 (b) is the two opposing directions
  • FIG. 6 (c) is the two adjacent directions) may be discontinuous, or as shown in FIG. 6 (d)
  • the three directions may be discontinuous.
  • the rigid plate 7 is provided to support the sheet-like optical waveguide W.
  • the rigid plate 7 may not be provided. In that case, the input is performed in a state where the sheet-like optical waveguide W of the position sensor A is placed on a hard flat table such as a table.
  • Component A 30 parts by weight of epoxy resin (Epogosei PT, Yokkaichi Gosei Co., Ltd.).
  • Component B 70 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel, EHPE3150).
  • Component C 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI 200K).
  • Component D 100 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries). By mixing these components A to D, an over clad layer forming material was prepared.
  • Component E 80 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel, EHPE3150).
  • Component F 20 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., YDCN700-10).
  • Component G 1 part by weight of a photoacid generator (manufactured by ADEKA, SP170).
  • Component H 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
  • a core forming material was prepared by mixing these components E to H.
  • Component I 75 parts by weight of an epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.)
  • Component J 25 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, JER1007).
  • Component K 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI 200K).
  • Component L 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
  • An over clad layer was formed on the surface of the glass substrate by spin coating using the over clad layer forming material.
  • the over cladding layer had a thickness of 5 ⁇ m, an elastic modulus of 1.2 GPa, and a refractive index of 1.503.
  • a lattice-like core was formed on the surface of the over clad layer by photolithography using the core forming material.
  • Each of the lattice-like intersections is a discontinuous intersection in which all four intersecting directions are separated by a gap and are discontinuous [see FIG. 3 (a)].
  • the width of the gap was 10 ⁇ m.
  • the core had a thickness of 30 ⁇ m, the core width of the lattice portion was 100 ⁇ m, the pitch was 600 ⁇ m, the elastic modulus was 3 GPa, and the refractive index was 1.523.
  • an under clad layer was formed on the surface of the over clad layer by spin coating using the under clad layer forming material so as to cover the core.
  • the thickness of the under cladding layer was 200 ⁇ m, the elastic modulus was 3 MPa, and the refractive index was 1.503.
  • Component P 30 parts by weight of an epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.)
  • Component Q 70 parts by weight of epoxy resin (manufactured by DIC, EXA-4816).
  • Component R 4 weight part of photo-acid generators (made by ADEKA, SP170). The core forming material was prepared by mixing these components P to R.
  • Component S 40 parts by weight of an epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.)
  • Component T 60 weight part of epoxy resins (Daicel, 2021P).
  • Component U 4 parts by weight of a photoacid generator (ADEKA, SP170).
  • a light emitting element (Optowell, XH85-S0603-2s) is connected to one end face of the core of each of the sheet-like optical waveguides of the above examples and comparative examples, and a light receiving element (Hamamatsu Photonics, s10226) was connected, and a circuit including the light emitting element, the light receiving element, a CPU for controlling the position sensor, an oscillator, and the like was provided, and each position sensor of the example and the comparative example was manufactured.
  • the electronic data wirelessly transmitted from the position sensor was displayed on the display of a personal computer connected to the position sensor wirelessly.
  • the position sensor of the example only the characters written on the paper were displayed on the display.
  • the position sensor of the comparative example not only the characters written on the paper but also the part of the hand holding the ballpoint pen was displayed on the display.
  • the position sensor of the embodiment can detect only the information written on the paper and can not detect unnecessary information.
  • each of the intersecting portions of the lattice-like core is a discontinuous intersection (see FIGS. 6A to 6D) in which the intersecting directions 1 to 3 are discontinuous.
  • the result which shows was obtained.
  • a discontinuous intersection in which 1 to 4 intersecting directions are discontinuous see FIGS. 3A and 6A to 6D
  • a continuous intersection in which all four intersecting directions are continuous As shown in FIG. 6 (e)], a result showing a tendency similar to that in the above-described example was obtained even in a lattice shape having two or more types of intersections.
  • the position sensor of the present invention can be used as an electronic underlay with a wireless function that simultaneously writes information such as characters on paper and transmits the information such as characters as electronic data.

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Abstract

　筆記具で用紙に書き込む際に、その筆記具を持つ手の小指やその付け根部分等の不要部分が検知されないようになっており、用紙に書き込むと同時に、その書き込んだ内容を電子データ化し、その電子データを無線送信することができる位置センサを提供する。この位置センサＡは、筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用されるものであり、格子状のコア２がシート状のアンダークラッド層１とオーバークラッド層３とで挟持されたシート状光導波路Ｗと、コア２の一端面に接続される発光素子４と、コア２の他端面に接続される受光素子５と、入力した文字等を電子データとして無線送信する無線送信手段とを備え、コア２の弾性率が、アンダークラッド層１の弾性率およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されている。格子状のコア２の交差部は、交差する少なくとも１方向が隙間により分断され不連続交差になっている。

Description

位置センサ
　本発明は、設備や機器の点検記録等を書き込む用紙の下に敷き、その用紙に書き込んだ内容をデジタルデータ（電子データ）としてデータセンタ等に無線送信することができる位置センサに関するものである。
　例えば、家庭や工場等のガス設備や電気設備等を点検する場合、従来より、点検会社等から点検者が、点検対象の設備等がある現場に出向いて点検し、その点検結果に基づいて、専用の点検記録用紙に記載された点検項目毎にチェックを入れたり、コメントを書いたりしている。その後、点検者は、点検会社等に戻り、上記点検結果を整理したり、必要な交換部品等を手配したりしている。
　また、最近では、電子化を図るため、ノート型パーソナルコンピュータやタブレット型端末等の携帯端末を、点検者が現場まで携帯し、その携帯端末のディスプレイに、予め登録されている点検項目等を表示させ、その携帯端末に上記点検結果に基づくチェックやコメントを入力することが行われている（例えば、特許文献１参照）。そして、上記携帯端末の無線通信機能を利用して、上記点検結果が電子データとして現場から点検会社のデータセンタ等に無線送信される。
特開２００２－３４４６４１号公報
　点検記録用紙による上記点検では、その点検記録用紙を転写用紙とすることにより、点検結果が転写された控え用紙を、点検依頼者は、その現場で確認用として受け取ることができるものの、点検者は、点検会社等に戻ってから整理等の作業があるため、点検者にとって効率が悪い。
　一方、携帯端末による上記点検では、電子化により点検結果の整理等の効率化を図ることができるものの、点検結果が記録された用紙を、その現場で点検依頼者は受け取ることができない。その用紙は、後日に郵送等での受け取りとなる。
　そこで、本出願人は、メモ等を用紙に書き込むことができるとともに、そのメモ等を電子化することができる手帳装置を提案し既に出願している（特開２０１２－１６０１６０号公報）。その手帳装置は、四角枠状の光導波路を備えており、その四角枠内に光を格子状に走らせるようになっている。そして、その四角枠状の光導波路を、筆記具で書き込むタイプの手帳に綴じられた用紙の上に載せ、その四角枠内から露呈した上記用紙の部分に筆記具でメモ等を書き込むと、上記格子状に走る光をペン先が遮光し、その遮光位置からペン先の位置が検知され、書き込んだメモ等を電子データとして特定できるようになっている。すなわち、上記手帳装置は、用紙に書き込んだメモ等を、その用紙に残すことができるとともに、電子データ化することができるようになっている。
　しかしながら、上記手帳装置では、場合によって、ペン等の筆記具を持つ手の小指やその付け根部分（小指球）等が上記四角枠内に入ると、その手の部分も上記格子状の光を遮光するため、書き込んだメモ等であると判断され電子データ化されることがある。その手の部分の電子データは、不要なものである。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、上記のような遮光を利用するものではなく、光導波路に加えられるペン等の筆記具による筆圧に基づくコアの光伝播の変化を利用するものであり、そのため、上記のように用紙の上に載せて使用するものではなく、用紙の下に敷いて使用し、筆記具で用紙に書き込む際に、その筆記具を持つ手の小指やその付け根部分等の不要部分が検知されないようになっており、用紙に書き込むと同時に、その書き込んだ内容を電子データ化し、その電子データを無線送信することができる位置センサの提供をその目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明の位置センサは、格子状に形成された複数の線状のコアと、これらコアを支持するアンダークラッド層と、上記コアを被覆するオーバークラッド層とを有し、筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用され、上記オーバークラッド層の表面を上記用紙との接触面とするシート状光導波路と、上記コアの一端面に接続される発光素子と、上記コアの他端面に接続される受光素子と、上記用紙の表面における筆記具の先端の移動軌跡を、その移動により変化したコアの光伝播量によって特定する移動軌跡特定手段と、上記特定した移動軌跡を電子データとして無線送信する無線送信手段とを備えている位置センサであって、上記複数の線状のコアにより形成される格子状の一部ないし全部の交差部が、交差する少なくとも１方向を隙間により分断した状態の不連続交差に形成されており、上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層の弾性率および上記オーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定され、上記用紙の表面における上記筆記具の先端による押圧状態で、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなるようになっているという構成をとる。
　なお、本発明において、「変形率」とは、押圧方向における、コア，オーバークラッド層およびアンダークラッド層の押圧前の各厚みに対する、押圧時の各厚みの変化量の割合をいう。また、筆記具の先端の「移動」には、移動距離が０（零）の場合を含み、その場合の「移動軌跡」は、点となる。
　そして、上記シート状光導波路において、上記複数の線状のコアにより形成される格子状の一部ないし全部の交差部が、交差する少なくとも１方向を隙間により分断した状態の不連続交差に形成されていると、光の交差損失を低減させることができる。このような知見を本発明者らは得ている。
　本発明の位置センサは、コアの弾性率がアンダークラッド層の弾性率およびオーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定されたシート状光導波路を備えている。そのため、光導波路のオーバークラッド層の表面を押圧したときに、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなり、押圧方向のコアの断面積が保持される。そして、その光導波路のオーバークラッド層の表面に用紙を載せ、その用紙に文字等をペン等の筆記具で書き込むと、その先端（ペン先等）による筆圧および筆記具を持つ手の部分による圧力が、用紙を介してオーバークラッド層に伝わり、オーバークラッド層の表面が押圧される。それにより、筆記具の先端による押圧部分では、コアの曲がり具合が筆記具の先端に沿った急なものとなり、コアからの光の漏れ（散乱）が発生し、筆記具を持つ手の部分による押圧部分では、コアの曲がり具合が手に沿った緩やかなものとなり、上記光の漏れ（散乱）が発生しないようにすることができる。そのため、ペン先等の先端で押圧されたコアでは、受光素子での光の検出レベル（受光量）が低下し、筆記具を持つ手の部分で押圧されたコアでは、その検出レベルが低下しないようにすることができる。そして、その光の検出レベルの低下から、移動軌跡特定手段により、ペン先等の先端の位置（座標）を検知することができ、その検出レベルが低下しない手の部分は、押圧されていない状態と同じになるため、検知されないようにすることができる。しかも、上記コアにより形成される格子状の一部ないし全部の交差部が、交差する少なくとも１方向を隙間により分断した状態の不連続交差に形成されていることから、光の交差損失を低減させることができる。そのため、上記ペン先等の先端の位置の検知感度を高めることができる。その結果、ペン先等の先端の移動軌跡（書き込んだ文字等の情報）のみを検知することができる。そして、そのペン先等の先端の移動軌跡は、無線送信手段により、電子データとして無線送信することができる。すなわち、用紙に書き込んだ文字等の情報は、その用紙に残すことができるとともに、データセンタ等に電子データとして無線送信することもできる。したがって、例えば、前記設備の点検においては、点検結果が記載された点検記録用紙を、その場で点検依頼者に渡すことができるとともに、点検結果の整理も効率よく行うことができる。
　特に、上記筆記具の先端の移動軌跡を電子データとして記憶する記憶手段を備えている場合には、用紙に書き込んだ文字等の情報を、上記用紙だけでなく、上記記憶手段に電子データとして残すことができる。
本発明の位置センサの一実施の形態を模式的に示す平面図である。 上記位置センサの使用状態を模式的に示す側面図である。 （ａ）は、上記位置センサにおける格子状のコアの交差部を拡大して模式的に示す拡大平面図であり、（ｂ）は、上記位置センサの中央部の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 （ａ）は、連続交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図であり、（ｂ）は、不連続交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図である。 （ａ）は、筆記具により用紙を介して押圧された上記位置センサのシート状光導波路の状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、手により用紙を介して押圧された上記シート状光導波路の状態を模式的に示す断面図である。 （ａ）～（ｅ）は、上記格子状のコアの交差部の変形例を模式的に示す拡大平面図である。
　つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
　図１は、本発明の位置センサの一実施の形態を示す平面図である。この実施の形態の位置センサＡは、格子状のコア２を有する四角形のシート状光導波路Ｗと、上記格子状のコア２を構成する線状のコア２の一端面に接続される発光素子４と、上記線状のコア２の他端面に接続される受光素子５と、上記発光素子４および上記受光素子５ならびに入力した文字等を電子データとして無線送信する発振器等の無線送信手段（図示せず），上記位置センサＡを制御するＣＰＵ（中央処理装置）（図示せず）およびそれらに電気を供給する電池（図示せず）が搭載された回路基板６とを備えている。この実施の形態では、これらシート状光導波路Ｗおよび回路基板６が、樹脂板や金属板等の剛性板７の表面に設けられている。そして、上記発光素子４から発光された光は、上記コア２の中を通り、上記受光素子５で受光されるようになっている。なお、図１では、コア２を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア２の太さを示している。また、図１では、コア２の数を略して図示している。そして、図１の矢印は、光の進む方向を示している。
　上記位置センサＡは、図２に側面図で示すように、筆記具１０で文字等書き込む用紙Ｋの下に敷いて使用される。このとき、上記位置センサＡのシート状光導波路Ｗのオーバークラッド層３〔図５（ａ），（ｂ）参照〕の表面が、上記用紙Ｋとの接触面となるようにする。そして、文字等の入力は、筆記具１０を手２０に持ち、その筆記具１０で上記用紙Ｋの表面に文字等を書くことにより行われる。その用紙Ｋにおける入力領域は、上記位置センサＡのシート状光導波路Ｗの格子状のコア２（図１参照）に対応する部分となっている。
　この実施の形態では、上記シート状光導波路Ｗにおける格子状のコア２の各交差部は、図３（ａ）に平面図で示すように、交差する４方向の全てが、隙間Ｇにより分断され、不連続になっている。上記隙間Ｇの幅ｄは、０（零）を超え（隙間Ｇが形成されていればよく）、通常、２０μｍ以下に設定される。そして、上記シート状光導波路Ｗは、図３（ｂ）に断面図で示すように、上記格子状のコア２がシート状のアンダークラッド層１で支持され、シート状のオーバークラッド層３で被覆された状態で形成されている。この実施の形態では、上記隙間Ｇは、オーバークラッド層３の形成材料で形成されている。
　このように、上記格子状のコア２において、交差部を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができる。すなわち、図４（ａ）に示すように、交差する４方向の全てが連続した交差部では、その交差する１方向〔図４（ａ）では上方向〕に注目すると、交差部に入射する光の一部は、その光が進んできたコア２と直交するコア２の壁面２ａに到達し、その壁面での反射角度が大きいことから、コア２を透過する〔図４（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の透過が、交差する上記と反対側の方向〔図４（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図４（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図４（ｂ）では上方向〕が隙間Ｇにより不連続になっていると、上記隙間Ｇとコア２との界面が形成され、図４（ａ）においてコア２を透過する光の一部は、上記界面での反射角度が小さくなることから、透過することなく、その界面で反射し、コア２を進み続ける〔図４（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の反射が、交差する上記と反対側の方向〔図４（ｂ）では下方向〕でも発生する。このことから、先に述べたように、交差部を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができるのである。
　また、上記シート状光導波路Ｗは、上記コア２の弾性率が、上記アンダークラッド層１の弾性率および上記オーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されている。これにより、上記シート状光導波路Ｗの表面を押圧したときに、その押圧方向のコア２の断面の変形率が、オーバークラッド層３およびアンダークラッド層１の断面の変形率よりも小さくなるようになっている。
　すなわち、図５（ａ），（ｂ）に断面図で示すように、上記用紙Ｋの表面に、手２０に持ったペン等の筆記具１０で文字等の情報を書き込む等して入力すると、ペン先等の先端１０ａによる筆圧および筆記具１０を持つ手２０の小指やその付け根部分（小指球）等による圧力が、用紙Ｋを介してオーバークラッド層３に伝わり、オーバークラッド層３の表面が押圧される。それにより、ペン先等の先端１０ａによる押圧部分〔図５（ａ）参照〕も手２０の部分による押圧部分〔図５（ｂ）参照〕も、その押圧方向の断面では、弾性率の小さいオーバークラッド層３とアンダークラッド層１とがつぶれるように変形し、弾性率の大きいコア２は、断面積を保持したまま、ペン先等の先端１０ａや手２０の部分に沿って、アンダークラッド層１に沈むように曲がる。
　そして、ペン先等の先端１０ａによる押圧部分では、図５（ａ）に示すように、その先端１０ａが尖っていることから、コア２の曲がり具合が急なものとなり、コア２からの光の漏れ（散乱）が発生する〔図５（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。一方、筆記具１０を持つ手２０による押圧部分では、図５（ｂ）に示すように、その手２０が上記筆記具１０の先端１０ａと比較してかなり大きくて丸くなっていることから、コア２の曲がり具合が緩やかなものとなり、上記光の漏れ（散乱）が発生しない（光はコア２内を漏れることなく進む）〔図５（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。そのため、ペン先等の先端１０ａで押圧されたコア２では、受光素子５での光の検出レベルが低下し、筆記具１０を持つ手２０で押圧されたコア２では、その検出レベルが低下しないようにすることができる。そして、その光の検出レベルの低下から、ペン先等の先端１０ａの位置（座標）を検知することができる。その検出レベルが低下しない手２０の部分は、押圧されていない状態と同じであるため、検知されない。
　このとき、先に述べたように、上記コア２により形成される格子状の交差部は、不連続交差に形成されていることにより、光の交差損失が低減された状態になっていることから、上記ペン先等の先端１０ａの位置の検知感度が高くなっている。
　そこで、上記位置センサＡのＣＰＵには、上記受光素子５での光の検出レベルの低下から、ペン先等の先端１０ａの移動軌跡を特定するプログラム（移動軌跡特定手段）が組み込まれている。すなわち、上記位置センサＡは、情報の入力に用いる筆記具（ペン等）１０の先端（ペン先等）１０ａの位置を検知する位置センサになっている。そして、上記筆記具１０の先端１０ａの移動軌跡を示すデータは、電子データとして発振器等の無線送信手段によりデータセンタ等に無線送信される〔図２参照（図２の符号Ｒは無線電波を模式的に示す）〕。
　このように、上記位置センサＡを使用して用紙Ｋに文字等の情報を書き込むと、その文字等の情報は、その用紙Ｋに残すことができるとともに、電子データとして発振器等の無線送信手段によりデータセンタ等に無線送信することもできる。そのため、文字等の情報を書き込んだ用紙Ｋを失くしたとしても、その電子データは、無線送信先のデータセンタ等に記録（保存）させることができ、必要に応じてその記録（保存）元から適宜再生することができる。
　また、上記シート状光導波路Ｗにおいて、コア２の弾性率が、アンダークラッド層１の弾性率およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されているため、筆記具１０を持つ手２０がシート状光導波路Ｗを押圧しても、上記のように、ペン先等の先端１０ａの位置のみを検知し、手２０の部分は検知されないようにすることができる。
　さらに、上記用紙Ｋへの入力時には、筆記具１０の先端１０ａが用紙Ｋを介して押圧するシート状光導波路Ｗの部分が、上記のように変形するため、書き味が良好である。
　なお、上記筆記具１０の先端１０ａによる押圧が解除される（先端１０ａが移動したり書き込み等の入力が終了したりする）と、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３は、各自の復元力により、元の状態〔図３（ｂ）参照〕に戻る。そして、上記コア２の、アンダークラッド層１への沈み込み深さＤは、最大で２０００μｍまでとすることが好ましい。上記沈み込み深さＤが２０００μｍを超えると、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３が元の状態に戻らなくなったり、シート状光導波路Ｗに割れが発生したりするおそれがある。
　このような位置センサＡの用途の一つとして、例えば、家庭や工場等のガス設備や電気設備等の点検・メンテナンス業務での使用があげられる。すなわち、点検対象の設備等がある現場において、その設備等を点検し、その点検結果に基づいて、専用の点検記録用紙に記載の点検項目毎にチェックを入れたり、コメントを書いたりする。その際、上記点検記録用紙（上記用紙Ｋに相当）の下に、上記位置センサＡを敷く。このようにすることにより、上記点検記録用紙にチェックやコメントを書き込むと同時に、そのチェックやコメントを電子データ化して点検会社のデータセンタ等に無線送信することができる。そのため、点検依頼者は、その現場で上記点検記録用紙を確認用として受け取ることができ、点検会社は、それと同時に、点検結果に基づく上記電子データを効率よく整理することができる。そして、必要に応じて、交換部品等を迅速に手配することができる。さらに、長期的に上記電子データを記録していくと、その電子データから、故障の発生する時期を予測することができる。
　なお、上記用途では、上記点検記録用紙は、それまで使用してきたものを使用することができる。そのため、上記位置センサＡを使用することにより、簡単に、上記のような利点を得ることができる。また、上記位置センサＡの適正な位置で、上記チェックやコメントが検知されるよう、上記位置センサＡの表面に、上記点検記録用紙の位置決め用の目印を設けることが好ましい。
　上記用途以外にも、例えば、アンケート調査業務での使用があげられ、その場合、アンケート結果を電子データ化してデータセンタ等に送信し、迅速に整理や集計をすることができる。また、セキュリティ関連の用途があげられ、その場合、用紙Ｋに書いたサインを電子データ化してデータセンタ等に送信し、迅速に上記サインの認証を行うことができる。さらに、用紙Ｋに書いたメモ等を電子データ化して自宅のパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という）等の端末に送信し、そのパソコン等に記憶させ、必要に応じて、そのパソコン等のディスプレイに表示させるような用途もあげられる。
　ここで、上記コア２，アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率等について、より詳しく説明する。
　上記コア２の弾性率は、１ＧＰａ～１０ＧＰａの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２ＧＰａ～５ＧＰａの範囲内である。コア２の弾性率が１ＧＰａを下回ると、ペン先等の先端１０ａの形状により、その先端１０ａの圧力で、コア２の断面積が保持されない（コア２がつぶれる）場合があり、先端１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。一方、コア２の弾性率が１０ＧＰａを上回ると、先端１０ａの圧力によるコア２の曲がりが、その先端１０ａに沿った急な曲がりにならずに緩やかな曲がりになる場合がある。そのため、コア２からの光の漏れ（散乱）が発生せず、受光素子５での光の検出レベルが低下しなくなることから、先端１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、コア２の寸法は、例えば、厚みが５～１００μｍの範囲内、幅が１～３００μｍの範囲内に設定される。
　上記オーバークラッド層３の弾性率は、０．１ＭＰａ以上１０ＧＰａ未満の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１ＭＰａ以上５ＧＰａ未満の範囲内である。オーバークラッド層３の弾性率が０．１ＭＰａを下回ると、柔らかすぎて、ペン先等の先端１０ａの形状により、その先端１０ａの圧力で、破損する場合があり、コア２を保護することができなくなる。一方、オーバークラッド層３の弾性率が１０ＧＰａ以上であると、先端１０ａや手２０の圧力によっても、つぶれるように変形しなくなり、コア２がつぶれ、先端１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、オーバークラッド層３の厚みは、例えば、１～２００μｍの範囲内に設定される。
　上記アンダークラッド層１の弾性率は、０．１ＭＰａ～１ＧＰａの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１ＭＰａ～１００ＭＰａの範囲内である。アンダークラッド層１の弾性率が０．１ＭＰａを下回ると、柔らかすぎて、ペン先等の先端１０ａで押圧した後、元の状態に戻らず、連続的に行えない場合がある。一方、アンダークラッド層１の弾性率が１ＧＰａを上回ると、先端１０ａや手２０の圧力によっても、つぶれるように変形しなくなり、コア２がつぶれ、先端１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、アンダークラッド層１の厚みは、例えば、２０～２０００μｍの範囲内に設定される。
　上記コア２，アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の形成材料としては、感光性樹脂，熱硬化性樹脂等があげられ、その形成材料に応じた製法により、シート状光導波路Ｗを作製することができる。また、上記コア２の屈折率は、上記アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の屈折率よりも大きく設定されている。そして、上記弾性率および屈折率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。なお、上記アンダークラッド層１として、ゴムシートを用い、そのゴムシート上にコア２を格子状に形成するようにしてもよい。
　また、上記アンダークラッド層１の裏面（アンダークラッド層１と剛性板７との間）に、ゴム層等の弾性層を設けてもよい。この場合、アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３の復元力が弱くなったり、それらアンダークラッド層１等が元々復元力の弱い材料からなるものであったりしても、上記弾性層の弾性力を利用して、上記弱い復元力を補助し、筆記具１０の先端１０ａによる押圧が解除された後、元の状態に戻すことができる。
　また、上記のように、ペン先等の先端１０ａの位置のみが検出され、ペン等の筆記具１０を持つ手２０が検知されないようにするためには、その先端１０ａによる押圧部分でのコア２の急な曲がりによる光の漏れ（散乱）量が重要である。そこで、例えば、ペン先等の先端１０ａの曲率半径Ｒ（単位：μｍ）と、コア２の厚みＴ（単位：μｍ）との比Ａ（＝Ｒ／Ｔ）を用い、コア２とアンダークラッド層１およびオーバークラッド層３との間の屈折率差Δを規定すると、その屈折率差Δの最大値Δmax は、下記の式（１）のようになる。すなわち、屈折率差Δがこの最大値Δmax よりも大きいと、ペン先等の先端１０ａで押圧しても、光の漏れ（散乱）量が少なく、受光素子５での光の検出レベルが充分に低下しないため、ペン先等の先端１０ａの位置と手２０の位置との区別が困難になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　一方、屈折率差Δの最小値Δmin は、下記の式（２）のようになる。すなわち、屈折率差Δがこの最小値Δmin よりも小さいと、手２０による押圧部分でも、光の漏れ（散乱）が発生し、ペン先等の先端１０ａの位置と手２０の位置との区別が困難になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そのため、上記屈折率差Δは、最小値Δmin と最大値Δmax との間に設定することが好ましい。ここで、例えば、上記先端１０ａの曲率半径Ｒ（単位：μｍ）を１００～１０００の範囲内、コア２の厚みＴ（単位：μｍ）を１０～１００の範囲内、比Ａを１～１００の範囲内とすると、屈折率差Δは、１．０×１０-3～７．９５×１０-2の範囲内となる。なお、比Ａが１００を超える場合は、最小値Δmin を１．０×１０-3（一定）とする。
　本発明の位置センサの他の実施の形態は、上記実施の形態の位置センサにおいて、筆記具１０の先端１０ａの移動軌跡（入力した文字等）を電子データとして記録（保存）するメモリ等の記憶手段を備えている。その記憶手段は、回路基板６に搭載されている。それ以外の部分は、上記実施の形態と同様である。
　この実施の形態の位置センサは、上記記憶手段を備えていることから、用紙Ｋに書き込んだメモ等の情報を、その用紙Ｋに残すことができるとともに、メモリ等の記憶手段に電子データとして保存（記憶）することもできる。そして、上記記憶手段に保存（記憶）された文字等の情報は、再生用端末（パソコン，スマートフォン，タブレット型端末等）を利用して再生（表示）することができ、さらに、上記再生用端末に記憶させることもできる。この場合、上記再生用端末と上記位置センサＡとを、例えば、マイクロＵＳＢケーブル等の接続ケーブルで接続するか、または前記無線送信手段により上記電子データを上記再生用端末に送信する。なお、上記記憶手段のメモリへの保存（記憶）は、例えば、ｐｄｆ等の汎用性のあるファイル形式で行われる。
　なお、上記実施の形態では、格子状のコア２の交差部を、交差する４方向の全てが不連続になっている不連続交差〔図３（ａ）参照〕としたが、他の不連続交差でもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、交差する１方向のみが、隙間Ｇにより分断され、不連続になっているものでもよいし、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、交差する２方向〔図６（ｂ）は対向する２方向、図６（ｃ）は隣り合う２方向〕が不連続になっているものでもよいし、図６（ｄ）に示すように、交差する３方向が不連続になっているものでもよい。さらに、図３（ａ），図６（ａ）～（ｄ）に示す上記不連続交差、および交差する４方向の全てが連続した連続交差〔図６（ｅ）参照〕のうちの２種類以上の交差を備えた格子状としてもよい。
　また、上記各実施の形態では、シート状光導波路Ｗを支持するために剛性板７を設けたが、その剛性板７を設けなくてもよい。その場合は、上記位置センサＡのシート状光導波路Ｗをテーブル等の硬い平面台の上に載置する等した状態で、入力する。
　つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
〔オーバークラッド層の形成材料〕
　成分Ａ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）３０重量部。
　成分Ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）７０重量部。
　成分Ｃ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ２００Ｋ）４重量部。
　成分Ｄ：乳酸エチル（和光純薬工業社製）１００重量部。
　これら成分Ａ～Ｄを混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分Ｅ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）８０重量部。
　成分Ｆ：エポキシ樹脂（新日鉄化学社製、ＹＤＣＮ７００－１０）２０重量部。
　成分Ｇ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）１重量部。
　成分Ｈ：乳酸エチル（和光純薬工業社製）５０重量部。
　これら成分Ｅ～Ｈを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔アンダークラッド層の形成材料〕
　成分Ｉ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）７５重量部。
　成分Ｊ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＪＥＲ１００７）２５重量部。
　成分Ｋ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ２００Ｋ）４重量部。
　成分Ｌ：乳酸エチル（和光純薬工業社製）５０重量部。
　これら成分Ｉ～Ｌを混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
〔シート状光導波路の作製〕
　ガラス製基材の表面に、上記オーバークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、オーバークラッド層を形成した。このオーバークラッド層の厚みは５μｍ、弾性率は１．２ＧＰａ、屈折率は１．５０３であった。
　ついで、上記オーバークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、格子状のコアを形成した。この格子状の各交差部は、交差する４方向の全てが隙間により分断され不連続になっている不連続交差とした〔図３（ａ）参照〕。上記隙間の幅は１０μｍとした。また、上記コアの厚みは３０μｍ、格子状部分のコアの幅は１００μｍ、ピッチは６００μｍ、弾性率は３ＧＰａ、屈折率は１．５２３であった。
　つぎに、上記コアを被覆するように、上記オーバークラッド層の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、アンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚み（オーバークラッド層の表面からの厚み）は２００μｍ、弾性率は３ＭＰａ、屈折率は１．５０３であった。
　そして、ＰＥＴ製基板（厚み１ｍｍ）の片面に、両面テープ（厚み２５μｍ）を貼着したものを準備した。ついで、その両面テープのもう一方の粘着面を上記アンダークラッド層の表面に貼着し、その状態で、上記オーバークラッド層を上記ガラス製基材から剥離した。
〔比較例〕
〔オーバークラッド層の形成材料〕
　成分Ｍ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）４０重量部。
　成分Ｎ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
　成分Ｏ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分Ｍ～Ｏを混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分Ｐ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）３０重量部。
　成分Ｑ：エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ－４８１６）７０重量部。
　成分Ｒ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分Ｐ～Ｒを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔アンダークラッド層の形成材料〕
　成分Ｓ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）４０重量部。
　成分Ｔ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
　成分Ｕ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分Ｓ～Ｕを混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
〔シート状光導波路の作製〕
　上記実施例と同様にして、同寸法のシート状光導波路を作製した。ただし、弾性率は、オーバークラッド層が１ＧＰａ、コアが２５ＭＰａ、アンダークラッド層が１ＧＰａであった。また、屈折率は、オーバークラッド層が１．５０４、コアが１．５３２、アンダークラッド層が１．５０４であった。
〔位置センサの作製〕
　上記実施例および比較例の各シート状光導波路のコアの一端面に、発光素子（Optowell社製、XH85-S0603-2s ）を接続し、コアの他端面に、受光素子（浜松ホトニクス社製、s10226）を接続し、上記発光素子，上記受光素子，位置センサを制御するＣＰＵ，発振器等を搭載した回路を設け、実施例および比較例の各位置センサを作製した。
〔位置センサの作動確認〕
　上記位置センサのシート状光導波路のオーバークラッド層の表面に、用紙を載せ、その用紙に、入力者がボールペン（ペン先の曲率半径３５０μｍ）を手に持ち、文字を書き込んだ。
　そして、上記位置センサから無線送信された電子データを、上記位置センサと無線で接続されているパソコンのディスプレイに表示させた。その結果、実施例の位置センサによるものは、用紙に書き込んだ文字のみが上記ディスプレイに表示された。それに対して、比較例の位置センサによるものは、用紙に書き込んだ文字だけでなく、ボールペンを持つ手の部分も、上記ディスプレイに表示された。
　この結果から、実施例の位置センサは、用紙に書き込んだ情報のみを検知でき、不要な情報は検知しないようにできることがわかる。
　また、格子状のコアの各交差部を、交差する１～３方向が不連続になっている不連続交差〔図６（ａ）～（ｄ）参照〕としても、上記実施例と同様の傾向を示す結果が得られた。さらに、交差する１～４方向が不連続になっている不連続交差〔図３（ａ），図６（ａ）～（ｄ）参照〕、および交差する４方向の全てが連続した連続交差〔図６（ｅ）参照〕のうちの２種類以上の交差を備えた格子状としても、上記実施例と同様の傾向を示す結果が得られた。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明の位置センサは、用紙に文字等の情報を書き込むと同時に、その文字等の情報を電子データとして送信する無線機能付き電子下敷きとして利用可能である。
　Ａ　位置センサ
　Ｗ　シート状光導波路
　１　アンダークラッド層
　２　コア
　３　オーバークラッド層
　４　発光素子
　５　受光素子

Claims (2)

  1. 　格子状に形成された複数の線状のコアと、これらコアを支持するアンダークラッド層と、上記コアを被覆するオーバークラッド層とを有し、筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用され、上記オーバークラッド層の表面を上記用紙との接触面とするシート状光導波路と、
    　上記コアの一端面に接続される発光素子と、
    　上記コアの他端面に接続される受光素子と、
    　上記用紙の表面における筆記具の先端の移動軌跡を、その移動により変化したコアの光伝播量によって特定する移動軌跡特定手段と、
    　上記特定した移動軌跡を電子データとして無線送信する無線送信手段と
    を備えている位置センサであって、
    　上記複数の線状のコアにより形成される格子状の一部ないし全部の交差部が、交差する少なくとも１方向を隙間により分断した状態の不連続交差に形成されており、
    　上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層の弾性率および上記オーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定され、上記用紙の表面における上記筆記具の先端による押圧状態で、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなるようになっている
    ことを特徴とする位置センサ。
  2. 　上記筆記具の先端の移動軌跡を電子データとして記憶する記憶手段を備えている請求項１記載の位置センサ。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005107804A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光導波路型タッチパネル
JP2009300688A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Hitachi Chem Co Ltd クラッド層形成用樹脂組成物およびこれを用いたクラッド層形成用樹脂フィルム、これらを用いた光導波路ならびに光モジュール
US20100097348A1 (en) * 2008-10-16 2010-04-22 Inha Industry Partnership Institute Touch screen tool
WO2012002222A1 (ja) * 2010-06-30 2012-01-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 光導波路の交差領域において低損失を実現する設計
JP2013033444A (ja) * 2011-07-04 2013-02-14 Nitto Denko Corp 下敷き板付き入力デバイス

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005107804A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光導波路型タッチパネル
JP2009300688A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Hitachi Chem Co Ltd クラッド層形成用樹脂組成物およびこれを用いたクラッド層形成用樹脂フィルム、これらを用いた光導波路ならびに光モジュール
US20100097348A1 (en) * 2008-10-16 2010-04-22 Inha Industry Partnership Institute Touch screen tool
WO2012002222A1 (ja) * 2010-06-30 2012-01-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 光導波路の交差領域において低損失を実現する設計
JP2013033444A (ja) * 2011-07-04 2013-02-14 Nitto Denko Corp 下敷き板付き入力デバイス

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