坐標指示器的制作方法

專利名稱：坐標指示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用作計算機等電子設備的輸入裝置的坐標指示器。
背景技術：
人們已知使用圖形輸入板作為計算機等各種電子設備的輸入裝置。由于該圖形輸入板的整體尺寸可比鍵盤等小，故人們將其應用于PDA等小型電子設備中，但這樣也對圖形輸入板的整體尺寸減小提出了更高的要求。
到目前，本申請人針對圖形輸入板中所采用的筆型坐標指示器(所謂的輸入筆)，提出了各種謀求其整體尺寸進一步減小的技術方案(比如，參照專利文獻1)。
專利文獻1日本特開2002-244806號公報在專利文獻1所公開的筆型坐標指示器中，通過采用具有沒有開口部的端面的鐵氧體磁芯，來克服鐵氧體的脆性，從而實現坐標指示器整體尺寸的進一步減小。在采用電磁感應的筆式圖形輸入板中，還必須在筆型坐標指示器的內部設置具有鐵氧體的部件。于是，鐵氧體的脆性是非常重要的課題，在克服鐵氧體脆性的情況下，對減小筆型坐標指示器整體尺寸具有較大的效果。

發明內容
發明要解決的課題但是，當前的電子設備，特別是便攜式設備，其整體尺寸不斷減小，這樣也對筆式圖形輸入板的整體尺寸的減小提出了更高的要求。此外，如上述專利文獻1中所指出的那樣，如果打算減小筆型坐標指示器的整體尺寸，則不得不使設置于筆型坐標指示器內部的鐵氧體磁芯變小且細長。
然而，鐵氧體磁芯越是小而細長，則對于耐沖擊性的方面就越是不利。顯然，同樣對于其它的部件，一般地，加工得越細長，強度則越低。另一方面，由于在對便攜式電子設備進行操作時，容易預想到筆型坐標指示器斷落，故重要的是確保較高的耐沖擊性，以便用戶能夠安心地使用。
由此，同樣在使以鐵氧體磁芯為主的各種部件變小而細長的情況下，人們要求筆型坐標指示器能夠克服這些部件的脆性。
于是，本發明的目的在于提供一種用作電子設備的輸入裝置的坐標指示器，通過部件尺寸的減小，來實現指示器整體尺寸的減小，并且確保耐沖擊性和較高的可靠性。
用于解決課題的技術方案為了實現上述目的，權利要求1所述的發明涉及一種坐標指示器，該坐標指示器對用于測定位置的位置檢測器指示應測定的位置，并且通知操作者的操作，其特征在于該坐標指示器包括二個磁芯體，該二個磁芯體分別由磁性體形成，并按照規定的間距并排地設置；管，該管容納上述二個磁芯體中的至少一部分；線圈，該線圈由纏繞于上述管的側面上的導線形成，對應于操作者的操作使上述二個磁芯體接近的動作。
權利要求2所述的發明涉及權利要求1所述的坐標指示器，其特征在于在夾持于上述二個磁芯體之間的位置設置彈性體。
權利要求3所述的發明涉及權利要求1或2所述的坐標指示器，其特征在于上述二個磁芯體中的至少一個由多個磁性體形成。
權利要求4所述的發明涉及權利要求1～3中任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述線圈中的至少一部分為二重結構，其中，上述線圈的導線還按照重合的方式纏繞于該線圈的一部分上。
權利要求5所述的發明涉及權利要求1～4中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述二個磁芯體中的至少一個在與另一磁芯體相對的相對面上具有突起。
權利要求6所述的發明涉及權利要求1～5中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于還包括纏繞于上述線圈外側的緩沖件。
權利要求7所述的發明涉及權利要求2～6中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述彈性體由O形環構成。
權利要求8所述的發明涉及權利要求1～7中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述管由氧化鋁或氧化鋯形成。
發明的效果權利要求1所述的發明涉及一種坐標指示器，該坐標指示器對測定位置的位置檢測器指示應測定的位置，并且通知操作者的操作。其中，二個磁芯體分別由磁性體形成，并且按照規定的間距并排地設置。該二個磁芯體中的至少一部分容納于管中，在管的側面纏繞導線以形成線圈，當操作者的操作使上述二個磁芯體接近，線圈的阻抗變化。于是，如果通過直接或間接地檢測坐標指示器中線圈阻抗變化的位置檢測器，來檢測本發明的坐標指示器的操作的方案，則可實現操作性良好的輸入裝置。
另外，按照本發明的坐標指示器，二個磁芯體中的至少一部分容納于管中，磁芯體由管保護。由于磁芯體由一般較脆的鐵氧體等磁性體形成，在磁芯體非常小的場合，容易受到外力的沖擊破損。然而，在本發明的坐標指示器中，由于磁芯體由管保護，故即使有較強的外力作用于坐標指示器，仍可減輕磁性體受外力的影響，從而防止磁芯體的破損。由此，可確保較高的耐沖擊性，將磁芯體的整體尺寸減小到在過去不可能的程度，特別是克服細長形狀所引起的脆性問題。由此，可實現下述的坐標指示器，該坐標指示器的整體尺寸非常小，耐沖擊性較高，操作者(用戶)能夠在不必擔心破損的情況下安心地使用。
按照權利要求2所述的發明，由于彈性體設置于二個磁芯體之間，故在非操作狀態二個磁芯體保持一定的間距，并且對應于操作時施加的外力所引起的二個磁芯體之間的間距而適當地變化。由此，操作者的操作能夠確實地以線圈的阻抗變化來反映。另外，當操作者停止操作時，二個磁芯體的間距快速地恢復到初始狀態。由此，在小型、特別是具有較高的耐沖擊性和可靠性的坐標指示器中，可確保良好的操作性。
按照權利要求3所述的發明，由于二個磁芯體中的至少一個由多個磁性體組成，故可更加確實地防止磁芯體的破損。當磁性體采用較脆的鐵氧體等時，磁芯體細長的形狀增加了其破損的危險。但是，通過采用本發明，即使磁芯體整體呈細長狀，仍可將相應磁性體的長度控制在不必擔心破損的程度。由此，可確保更進一步高的耐沖擊性和可靠性。
按照權利要求4所述的發明，由于線圈的至少一部分是由線圈的導線以重合方式纏繞于其上的二重結構，故操作者的操作使二個磁芯體的間距變化時，線圈的阻抗變化更加靈敏。由此，可通過位置檢測器更加確實地檢測操作者的操作，從而確保更加良好的操作性。
按照權利要求5所述的發明，由于二個磁芯體中的至少一個在與另一磁芯體相對的相對面上具有突起，故可使處于非操作狀態的二個磁芯體的間距更窄。由此，在操作者的操作使二個磁芯體的間距變化的情況下，線圈的阻抗變化更加靈敏，故位置檢測器可更加進一步確實地檢測操作者的操作，從而確保極良好的操作性。
按照權利要求6所述的發明，通過纏繞于線圈外側的緩沖體保護磁芯體等。由此，在施加外力沖擊的情況下，可減輕對部件的影響，從而可確保更進一步高的耐沖擊性和可靠性。
按照權利要求7所述的發明，由于彈性體為O形環，故容易并且低成本地實現下述的優選方案。其中，在該坐標指示器的非操作狀態，二個磁芯體之間保持一定間距；在該坐標指示器的操作時，對應于外力，二個磁芯體之間的距離變化。
按照權利要求8所述的發明，因為管由氧化鋁或氧化鋯形成，故可確實避免磁芯體受到從外部施加的壓力的影響，從而確保更高的耐沖擊性和可靠性。


圖1為表示采用本發明第一實施例的坐標指示器11的結構的剖視圖；圖2為圖1所示的坐標指示器11的鐵氧體磁芯121、管115、線圈116和緩沖件105的結構的說明圖；圖3為表示包含圖1的坐標指示器11的坐標輸入裝置1的電路結構圖；圖4為在對第一實施例的坐標指示器11施加荷載的場合，荷載與在坐標輸入裝置1中檢測的筆壓程度之間的相關關系的圖表；圖5為表示采用本發明第二實施例的坐標指示器12的結構的剖視圖；圖6為表示采用本發明第三實施例的坐標指示器13的結構的剖視圖；圖7為表示采用本發明第四實施例的坐標指示器14的結構的剖視圖；圖8為表示采用本發明第五實施例的坐標指示器15的結構的剖視圖；圖9為表示采用本發明第六實施例的坐標指示器16的結構的剖視圖；圖10為表示采用本發明第七實施例的坐標指示器17的結構的剖視圖。
標號說明標號1表示坐標輸入器；標號11，12，13，14，15，16，17表示坐標指示器；標號101表示外殼頂部；標號102表示襯底支架；標號103表示陶瓷管；標號104表示外殼前端；標號111表示襯底；標號112表示電容器；標號113表示調諧電路；標號114表示芯；標號115表示管；標號116表示線圈；
標號117，118表示第二線圈；標號121，122，125，126，128，130，131表示鐵氧體磁芯。
具體實施例方式
下面根據圖1至圖10，對本發明的優選實施例進行描述。
(第一實施例)圖1為表示采用本發明第一實施例的坐標指示器11的結構的剖視圖。在圖1中，標號101表示外殼頂部，標號102表示襯底支架，標號103表示陶瓷管，標號104表示外殼前端，標號106表示止動件，標號111表示襯底，標號112表示電容器，標號114表示芯，標號115表示管，標號116表示線圈，標號121、122表示鐵氧體磁芯，標號123為O形環。另外，圖1表示非操作狀態的坐標指示器11。
該坐標指示器11包括中空的外殼。該外殼按照圓珠筆、尖銳鉛筆(sharp pencil)等筆具的形狀而模制，按照各部分置于該外殼內部的方式構成。即，將外殼頂部101、襯底支架102、陶瓷管103與外殼前端104連接。
筒狀的外殼頂部101相當于坐標指示器11的基端部。外殼頂部101的一端封閉，在外殼頂部101的內部安裝了具有電容器112等的襯底111。在外殼頂部101的另一端，連接有襯底支架102。
襯底支架102固定于外殼頂部101與陶瓷管103之間。襯底支架102的一端固定于外殼頂部101上，以固定襯底111。襯底支架102的另一端按照逐級變細的方式形成，并嵌入陶瓷管103中。
另外，在襯底支架102的內部設有止動件106，其外沿與襯底支架102的側邊重合。該止動件106的基端側固定于襯底支架102上，其前端側接觸到后述的鐵氧體磁芯122。
陶瓷管103為氧化鋁、氧化鋯等陶瓷制的筒狀部件，其容納襯底支架102的一部分。
在陶瓷管103的前端側，連接有外殼前端104。該外殼前端104基本呈穹頂狀，在其前端設有開孔。
此外，芯114貫穿外殼前端104的開孔。該芯114的前端突出在外殼前端104的外面，基端部位于外殼前端104的內側。芯114的基端部的凸緣比外殼前端104的孔的直徑的尺寸要大，從而避免芯114脫落到外殼前端104的外側。
在芯114的基端側設置有鐵氧體磁芯121。該鐵氧體磁芯121的橫截面呈圓形，斷面呈矩形的桿狀。其前端面與芯114接觸，而基端面與O形環123接觸。
鐵氧體磁芯122為片狀的鐵氧體，其截面形狀與鐵氧體磁芯121相同。該鐵氧體磁芯122的一端面通過O形環123、與鐵氧體磁芯121的基端面相對，而另一端面與上述止動件106接觸。
另外，在外殼頂部101、陶瓷管103與外殼前端104的內部，組裝有芯114，鐵氧體磁芯121、122和O形環123。然后，將止動件106固定于襯底支架102上，并與鐵氧體磁芯122接觸。此時，可通過止動件106，吸收鐵氧體磁芯121、122的公差。
O形環123是由柔性材料形成的O字形的部件，在其平面中間處具有通孔。該O形環123具有彈性和柔性，由此，如果沿上述鐵氧體磁芯121、122相互接近的方向施加力，則O形環123彎曲變形，上述鐵氧體磁芯121、122之間的距離縮短。
此外，作為管狀部件的管115容納上述鐵氧體磁芯121、122和O形環123。該管115具有從上述鐵氧體磁芯121的前端附近到達鐵氧體磁芯122的襯底支架102側端部的長度。管115的內徑尺寸與上述鐵氧體磁芯121、122的外徑尺寸相對應，管115既可與鐵氧體磁芯121、122的側面接觸，也可與它們的側面相間。因為越希望將管115與鐵氧體磁芯121、122接觸以求完全地固定，但是越無法牢固地壓接，則必須要求鐵氧體磁芯121具有可發生稍稍移動(位移)程度的緩沖度。
在管115的外側設置線圈116。在該線圈116中及管115的外周面(側面)，纏繞有導線(絞合線等)。該導線的一端或二端作為引線116a(圖2)延伸到襯底111處，并與安裝于襯底111上的電容器112連接。
還有，在纏繞于管115上的線圈116的外側，設置緩沖件105。該緩沖件105由具有沖擊吸收(緩沖)功能的材料，比如，由規定的彈性或柔性材料構成。
圖2為表示容納于陶瓷管103的內部的鐵氧體磁芯121、122，管115，線圈116和緩沖件105的結構的說明圖。另外，在圖2中局部示出了鐵氧體磁芯121、管115、線圈116。但是，如圖2所示，該圖示只是為了便于說明，各部分并未露出。其實際結構，請參照圖1。
如圖2所示，緩沖件105具有下述結構，即，呈長方形的片狀的部件纏繞于線圈116上。該緩沖件105的長方形的片具有僅僅完全覆蓋線圈116的長度，而稍短于線圈116的外周的長度。當緩沖件105纏繞于線圈116上，形成未被緩沖件105覆蓋的部分，即形成接縫的間隙，該間隙構成沿管115的縱向延伸的缺口105a。
由于該缺口105a為沿管115的縱向延伸的槽，故可將從構成線圈116的導線的一端或二端延伸的引線116a設置于缺口105a中。引線116a通過缺口105a的內部，到達襯底111，通過安裝于坐標指示器11上的電路元件(圖示省略)和端子(圖示省略)與電容器112(圖1)連接。
另外，如圖1和圖2所示，在陶瓷管103的內部及鐵氧體磁芯121、122的外側，管115、線圈116和緩沖件105由內而外地設置。
襯底111(圖1)為安裝有電容器112等的印刷電路襯底，其容納于外殼頂部101的內部，通過襯底支架102被固定。電容器112為公知的器件。另外，在坐標指示器11中，構成包括電容器112和線圈116的調諧電路113(圖3)。另外，顯然，該調諧電路113不僅包括電容器112和線圈116，還可包括其它的電路元件(圖示省略)。
上述的各部件中，外殼頂部101、襯底支架102、外殼前端104和止動件106可由比如，合成樹脂或金屬制成。但是，也可采用其它的材料。
芯114可由合成樹脂制成，考慮到滑動時的摩擦的抵抗性，最好由聚縮醛樹脂(聚甲醛)等合成樹脂制成。
此外，陶瓷管103由陶瓷制成的原因在于陶瓷具有硬度高、耐沖擊性優良、以及與磁性的影響無關等特性。所以，也可采用具有與上述相同或類似的特性的其它材質。
還有，O形環123可由硅橡膠、其它的合成橡膠、聚氨酯橡膠、其它的合成樹脂等材料構成。如果只考慮具有柔性和彈性，則可采用各種材料。但是，如果考慮施加按壓力后初始狀態的恢復性，則應采用純硅酮制，最好為橡膠硬度為30度的純硅酮。緩沖件105，可為具有吸收沖擊的功能的材料，比如，純硅酮、硅橡膠、合成橡膠、聚氨酯硅橡膠、其它的合成橡膠、聚氨酯橡膠、其它的合成樹脂等。
管115比如，由聚酰亞胺等合成樹脂制成。但是，如果考慮到與磁的影響無關、具有規定的硬度、彈性和柔性，則也可采用其它的材料。
如上述那樣構成的坐標指示器11在基本呈平板狀的圖形輸入板20(圖3)上進行操作。在操作時，按照將與普通的筆具有相同的外殼前端104的前端向下的方式握持坐標指示器11，再將芯114按壓于圖形輸入板20上。
再有，在坐標指示器11的操作過程中，通過作用于芯114上的按壓力，芯114壓入外殼前端104的內部，鐵氧體磁芯121與芯114一起向鐵氧體磁芯122側按壓。這樣，鐵氧體磁芯121發生位移，接近鐵氧體磁芯122，O形環123則發生彈性變形。
另外，隨著鐵氧體磁芯121和鐵氧體磁芯122之間的間距變化(變窄)，線圈116的阻抗也變化。
于是，在坐標指示器11的操作時，線圈116的阻抗變化。圖形輸入板20通過檢測阻抗的變化來確定坐標指示器11的操作。
下面對包含坐標指示器11的坐標輸入裝置1進行描述。
圖3為表示坐標輸入裝置1的電路結構圖。在圖中，標號20表示圖形輸入板，標號201表示控制電路，標號202表示信號發生電路，標號203、204分別表示X方向和Y方向的選擇電路，標號205、206表示發送接收切換電路，標號207表示XY切換電路，標號208表示接收時刻切換電路，標號209表示帶通濾波器(BPFBand Pass Filter)，標號210表示檢波器，標號211表示低通濾波器(LPFLow Pass Filter)，標號212、213表示相移檢測器(PSDPhase Shift Detector)，標號214、215表示低通濾波器(LPF)，標號216、217表示驅動電路，標號218、219表示放大器，標號23表示電子設備，標號24表示顯示器，標號25表示輸出裝置。
此外，電子設備23，比如，可與液晶(LCD，Liquid Crystal Display)顯示器24成為一體，或者是設置于外部的個人計算機、PDA(PersonalDigital Assistant)、以及具有無線通信功能的便攜終端設備等。輸出器25，例如，可與電子設備23形成一體，或者是外部連接的打印機、無線通信裝置、各種磁盤驅動器、采用半導體存儲器的存儲裝置等。
圖3所示的圖形輸入板20具有平板狀的操作區域(圖示省略)。在該操作區域，用于檢測坐標指示器11的操作位置的二維正交X-Y坐標系，具有X方向的環形線圈組21以及Y方向的環形線圈組22。
X方向的環形線圈組21由多個環形線圈形成，該多個環形線圈按照X方向相互平行、以及相互重合的方式設置；Y方向的環形線圈組22由多個環形線圈形成，該多個環形線圈按照Y方向相互平行、以及相互重合的方式設置。
圖3所示的控制電路201由公知的微波處理器等構成。該控制電路201對信號發生電路202進行控制，以及對圖形輸入板20所具有的環形線圈組21、22中的環形線圈的切換進行控制。另外，控制電路201通過控制XY切換電路207和接收時刻切換電路208，來控制坐標檢測方向的切換。
另外，控制電路201對來自低通濾波器211、214、215的輸出值進行模數(A/D)轉換，通過后序的運算處理求出坐標指示器11的指示位置的坐標值、以及檢測接收信號的相位，并將其發送給電子設備23。
選擇電路203從X方向的環形線圈組21中依次選擇一個環形線圈。另外，選擇電路204從Y方向的環形線圈組22中依次選擇一個環形線圈。這些選擇電路203、204分別根據從信號發生電路202輸入的發送接收切換信號而動作。
發送接收切換電路205交替地將由選擇電路203選擇的X方向的一個環形線圈與驅動電路216和放大器218連接在一起。另外，發送接收切換電路206交替地將有選擇電路204選擇的Y方向的一個環形線圈與驅動電路217和放大器219連接在一起。發送接收切換電路205、206根據從信號發生電路202輸入的發送接收切換信號而動作。
信號發生電路202產生規定頻率的矩形波信號，并輸出使該矩形波信號的相位延遲90°(度degree)的信號、規定頻率的發送接收切換信號、以及接收時刻信號。
從信號發生電路202輸出的矩形波信號發送給相移檢測器212、213，并且通過圖中未示出的低通濾波器變換為正弦波信號，再通過XY切換電路207發送給驅動電路216、217中的任意一個。另外，從信號發生電路202將發送接收切換信號發送給發送接收切換電路205、206，以及將接收時刻信號送出給接收時刻切換電路208。
控制電路201輸出選擇X方向的信息，并將該信息輸入到XY切換電路207和接收時刻切換電路208中。此時，從信號發生電路202輸出的正弦波信號送出給驅動電路216，變換為平衡信號，再發送給發送接收切換電路205。該發送接收切換電路205根據發送接收切換信號，切換到驅動電路216與放大器218中的任一者。由此，從該發送接收切換電路205輸出給選擇電路203的信號為以規定時間(在下面稱為“時間T”)反復進行輸出/停止的信號。接著，從該發送接收切換電路205輸出的信號通過選擇電路203發送給環形線圈，根據環形線圈產生基于輸入信號的電波。
在這里，向環形線圈輸出信號的期間為發送信號期間，未輸出信號的期間為接收信號期間。該發送信號期間和接收信號期間針對時間T交替地反復進行。
在圖形輸入板20中，如果坐標指示器11保持基本直立狀態(即使用狀態)，則通過環形線圈產生的電波，對坐標指示器11的線圈116進行激勵，并在調諧電路中產生感應電壓。
然后，通過發送接收切換電路205的動作，坐標輸入裝置1進入接收信號期間。如果通過選擇電路203選擇的環形線圈切換到放大器218，則來自環形線圈的電波馬上消失。但是，在坐標指示器11的調諧電路113中產生的感應電壓則因為調諧電路113內的損失而慢慢地衰減。
另外，通過根據流過調諧電路113的電流產生的感應電壓，線圈116發送電波。通過從線圈116發送的電波，對與放大器218連接的環形線圈組21進行激勵。在該環形線圈組21中，產生來自線圈116的電波所引起的感應電壓。該感應電壓僅僅在接收信號期間，從發送接收切換電路205送至放大器218進行放大，再發送給接收時刻切換電路208。
在接收時刻切換電路208中，輸入X方向、Y方向的選擇信息中的任一選擇信息，與實質上作為發送接收切換信號的反轉信號的接收時刻信號。接收時刻切換電路208在接收時刻信號為‘Hi’電平期間輸出接收信號H，在‘Lo’電平期間，不輸出任何信號。由此，輸出實質上與接收信號相同的信號。
從接收時刻切換電路208輸出的信號發送給帶通濾波器209。該帶通濾波器209為以頻率f0作為固有的振動次數的陶瓷濾波器，將具有與輸入信號中的頻率f0成分的能量相對應的振幅的信號發送到檢波器210以及相移檢測器212、213。
輸入到檢波器210的信號經過檢波整流，再通過隔絕頻率的充分低的低通濾波器211，變換為具有與基本1/2振幅的電壓值相對應的直流信號，再發送給控制電路201。該直流信號的電壓值基于在環形線圈組21的環形線圈中產生的感應電壓的值，與坐標指示器11及該環形線圈之間的距離成反比。由此，如果將環形線圈切換為不同的環形線圈，則直流信號的電壓值為不同的值。
于是，在控制電路201中，將針對每個環形線圈所獲得的電壓值變換為數字值，再對其進行后述的運算處理，從而求出各環形線圈與坐標指示器11的位置關系。這樣，求出指示坐標指示器11的X方向的位置的坐標值。另外，同樣地求出指示坐標指示器11的Y方向的位置的坐標值。
另一方面，在相移檢測器212中，信號發生電路202所產生的矩形波信號作為檢波信號被輸入。此外，在相位檢波器213中，相位比上述矩形波信號延遲90°的矩形波信號作為檢波信號而輸入。
另外，從帶通濾波器209輸入的信號的相位與信號發生電路202輸入的矩形波信號的相位基本一致。相移檢測器212將從頻帶濾波器209輸入的信號反轉為正側的信號而輸出，而相移檢測器213輸出的信號的波形在正側和負側對稱。
從相移檢測器212輸出的信號通過低通濾波器214，變換為具有與基本1/2振幅的的電壓值相對應的直流信號，再發送給控制電路201。
此外，從相移檢測器213輸出的信號同樣地通過低通濾波器215，變換為直流信號，再發送給控制電路201。
控制電路201將低通濾波器214、215的輸出值變換為數字值，并利用已獲得的數字值進行運算處理，從而求出施加在相移檢測器212、213之間的信號的相位差θ。
但是，從帶通濾波器209輸出的信號的相位對應于坐標指示器11的調諧電路113的調諧頻率而變化。即，在調諧電路113的調諧頻率與規定頻率f0一致時，在調諧電路113中，在信號的發送信號期間和接收信號期間，均產生頻率f0的感應電壓。此外，由于流過與其同步的感應電流，故從放大器218輸出的接收信號的頻率和相位與從信號發生電路202輸出的矩形波信號一致。從頻帶濾波器209輸出的信號的相位也與該矩形波信號一致。
另一方面，在調諧電路113的調諧頻率與規定頻率f0不一致時，比如，其頻率f1比頻率f0稍低，在發送信號期間，在調諧電路113中，產生頻率f0的感應電壓。但是通過該感應電壓，在該調諧電路113中，流過伴隨相位延遲的感應電流。另外，在接收信號期間，產生基本為頻率f1的感應電壓，流過與其同步的感應電流。由此，從放大器218輸出的接收信號的頻率比從頻帶濾波器209輸出的矩形波信號的頻率稍低，并且比其相位稍稍延遲。
如前所述，在帶通濾波器209中，僅僅頻率f0為固有的振動次數。由此，其輸入信號的較低者的頻率的差異作為相位延遲而輸出。于是，從頻帶濾波器209輸出的信號的相位比放大器218輸出的接收信號進一步延遲。
相反地，在調諧電路113的調諧頻率為比規定頻率f0稍高的頻率f2時，在發送信號期間，在調諧電路113，產生頻率f0的感應電壓，并流過伴隨有相位超前的感應電流。另外，在接收信號期間，施加基本為頻率f2的感應電壓，流過與其同步的感應電流。由此，從放大器218輸出的接收信號的頻率比從信號發生電路202輸出的矩形波信號的頻率稍高，并且其相位也稍稍超前。在頻帶濾波器209中，其輸入信號較高的一者的頻率的差異與前述的場合相反，作為相位超前而輸出。于是，從頻帶濾波器209輸出的信號的相位比從放大器218輸出的接收信號進一步超前。
如前所述，在坐標指示器11中，在操作時，鐵氧體磁芯121接近鐵氧體磁芯122。于是，在坐標指示器11的操作時，線圈116的阻抗增加，調諧電路113的調諧頻率變為較低的頻率。該調諧頻率的變化與線圈16的阻抗的變化量，即O形環123的變化量，相對應。于是，可根據通過控制電路201的運算處理獲得的相位差θ的值，檢測O形環123的變形量，即，坐標指示器11的操作時所施加的力的大小。
在這里，列舉具體的實例，對通過坐標輸入裝置1檢測在坐標指示器11的操作時所施加的力的動作進行描述。圖4為表示對坐標指示器11施加荷載時，該荷載與坐標輸入裝置1中檢測的筆壓程度之間的相關關系的曲線圖。
下面給出圖4所示實例(1)和(2)的具體條件。
實例(1)·管115由聚酰亞胺制成，其外徑為1.72mm(毫米)，內徑為1.6mm，長度為25mm；·鐵氧體磁芯121采用L6材(TDK株式會社生產)，由外徑φ為1.6mm，長度為20mm的圓柱構成。
·鐵氧體磁芯122采用L6材(TDK株式會社生產)，由外徑φ為1.6mm，長度為2mm的圓柱構成。
·O形環123由線徑為0.4mm的硅橡膠(硬度為30度)構成，其外徑為1.6mm，內徑為0.8mm。
·線圈116按照由線徑為0.07mm的線材形成的五芯的絞合線纏繞50匝的方式形成。
實例(2)針對上述實例(1)的方案，鐵氧體磁芯122采用L6材(TDK株式會社生產)，由外徑φ為1.6mm，長度為3mm的圓柱構成。
在圖4所的曲線圖中，橫軸表示作用于坐標指示器11上的荷載，縱軸表示通過坐標輸入裝置1檢測的筆壓程度。
通過圖形輸入板20檢測的筆壓程度的變化，如前所述，是基于線圈116的阻抗的變化。于是，曲線圖的縱軸方向的變化間接表示線圈116的阻抗的變化。
顯然，在圖4所示任意實例(1)和(2)中，對應于坐標指示器11的荷載而檢測的筆壓程度明顯不同，可確實通過坐標輸入裝置1檢測作用于坐標指示器11上的荷載的變化。
在圖4所示的實例中，在作用于坐標指示器11上的荷載在0～300g(克)的范圍內變化時，即使有10～30g的范圍內的較小的荷載的變化，仍可通過坐標輸入裝置1確實檢測荷載(筆壓程度)的變化。于是，在坐標輸入裝置1中，還可確實檢測坐標指示器11的微妙操作。
另外，在圖4所示的實例(1)中，隨著作用于坐標指示器11上的荷載的增加，通過坐標輸入裝置1檢測的筆壓程度緩慢地上升。另一方面，在實例(2)中，與實例(1)相比較，隨著荷載的增加，筆壓程度快速地上升。此場合呈現下述的情況，即，相比實例(1)而言，在實例(2)中，鐵氧體磁芯122的尺寸增加，故鐵氧體磁芯121和鐵氧體磁芯122接近時，線圈116的阻抗變化更加敏感。
如果采用本發明的第一實施例，由于可通過坐標輸入裝置1正確地檢測坐標指示器11的荷載，并對坐標指示器11的操作作出良好的反應，從而可確保適合的操作性。
此外，在坐標指示器11的結構中，鐵氧體磁芯121、122采用極細的鐵氧體材料。考慮到管115、線圈116和緩沖件105的厚度，即使這樣，仍可使坐標指示器的直徑非常細。比如，在圖4所示的實例中，鐵氧體磁芯121、122的外徑均為1.6mm。這樣，坐標指示器11可為外徑為3mm的非常細的筆形。
由此，坐標指示器11的整體尺寸比過去明顯地變小。這樣，可設置用于將坐標指示器置于薄型的電子設備的外殼內的袋體，從而較大程度擴大圖形輸入板的適用范圍。
另外，在坐標指示器11的第一實施例中，鐵氧體磁芯121、122置于管115的內部，并由緩沖件105包圍。由此，在較強的外力作用于該坐標指示器11下，作用于該鐵氧體磁芯121、122上的力(沖擊)通過緩沖件105等緩和。由此，導致鐵氧體磁芯121、122的破損的可能性極低。即，鐵氧體磁芯121、122等的部件的脆性因為采用了管115和緩沖件105等而被克服。由此，在鐵氧體磁芯121、122等的部件非常細小時，可實現下述的坐標指示器耐沖擊性優良，可靠性較高。即使在用戶誤使坐標指示器11落下的情況下，仍不會導致部件的破損的危險。
(第二實施例)圖5為表示采用本發明的第二實施例的坐標指示器12的結構的剖視圖。另外，在本第二實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖5中采用相同的標號，并省略對其的描述。
在圖5所示的坐標指示器12中設置鐵氧體磁芯125、126，代替圖1所示的坐標指示器11的鐵氧體磁芯121。
鐵氧體磁芯125、126分別為桿狀的鐵氧體部件，其外徑與鐵氧體磁芯121(圖1)基本相等，其長度分別為鐵氧體磁芯121的基本一半的長度。即，坐標指示器12可視為將坐標指示器11中的鐵氧體磁芯121沿縱向分為2個部分。
另外，在鐵氧體磁芯125和鐵氧體磁芯126之間，沒有夾持任何部件，使其相應的端面接觸。
人們知道鐵氧體部件為具有脆性的材料，特別是在其細長地狀態下，較強的外力容易使其產生破損的傾向。相反地，其長度越短，抵抗外力的耐久性就越高。
于是，由于鐵氧體磁芯125、126的長度小于鐵氧體磁芯121，故在施加沖擊時，破損的可能性更低。另外，鐵氧體磁芯125、126與鐵氧體磁芯121(圖1)同樣置于管115內，且由緩沖件105包圍。這樣，外部施加的沖擊使鐵氧體磁芯125、126的破損的可能性更低。
此外，由于鐵氧體磁芯125和鐵氧體磁芯126之間沒有夾持任何部件，荷載作用于芯114上時線圈116的阻抗的變化與坐標指示器11(圖1)的相同敏感。于是，坐標指示器12與坐標指示器11一樣可用于坐標輸入裝置1。
這樣，采用如圖5所示的坐標指示器12，可在確保坐標指示器1相同的良好操作性的同時，實現細長型、更高的耐沖擊性、以及較高的可靠性。
(第三實施例)圖6為表示采用本發明的第三實施例的坐標指示器13的結構的剖視圖。另外，在該第三實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖6中采用相同的標號，并省略對其的描述。
圖6所示的坐標指示器13相對于圖1所示的坐標指示器，在線圈116的外側，還設有第二線圈117。
第二線圈117具有下述的結構，其中，在線圈116上，直接或通過絕緣體的薄膜等，纏繞與線圈116連接的覆蓋導線。即，在管115上纏繞導線，形成線圈116，然后，進一步纏繞導線，形成第二線圈117。線圈116和第二線圈117可采用將一個較長的線圈折回的方式構成。
在圖6所示的實例中，第二線圈117覆蓋線圈116并接觸到芯114側的部分。于是，鐵氧體磁芯121的前端側置于雙重線圈中。由此，鐵氧體磁芯121的位移，對線圈116和第二線圈117的阻抗產生顯著的影響。
于是，按照該第三實施例，在通過坐標指示器13的操作對芯114施加荷載時，線圈116和第二線圈117靈敏地反應，從而確實地檢測坐標指示器13的操作。由此，在細長型，具有較高的耐沖擊性和可靠性的坐標指示器中，可更進一步提高操作性。
(第四實施例)圖7為表示采用本發明的第四實施例的坐標指示器14的結構的剖視圖。另外，在該第四實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖7中采用相同的標號，并省略對其的描述。
圖7所示的坐標指示器14在圖1所示的坐標指示器11中，在線圈116的外側，還設有第二線圈118。
第二線圈118在線圈116上，直接或通過絕緣體的薄膜等，纏繞與線圈116連接的覆蓋導體。即，形成下述的方案，其中，在管115上纏繞導線，形成線圈116，然后，進一步纏繞該導線，形成第2線圈118，線圈116和第二線圈118可采用將一個較長的線圈折回的方式構成。
在圖7所示的實例中，第二線圈118按照覆蓋線圈116至外殼頂部101側的部分的方式設置。于是，鐵氧體磁芯121的基端側、O形環123和鐵氧體磁芯122置于雙重線圈中。由此，鐵氧體磁芯121的位移，對線圈116和第二線圈118的阻抗產生顯著的影響。
于是，按照該第四實施例，在通過坐標指示器14的操作對芯114施加荷載時，線圈116和第二線圈118靈敏地反應以確實地檢測坐標指示器14的操作。由此，在細長型，具有較高的耐沖擊性和可靠性的坐標指示器中，可更進一步地提高操作性。
(第五實施例)圖8為表示采用本發明的第五實施例的坐標指示器15的結構的剖視圖。另外，在該第五實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖8中采用相同的標號，并省略對其的描述。
圖8所示的坐標指示器15針對圖1所示的坐標指示器，設有鐵氧體磁芯128來代替鐵氧體磁芯122。
該鐵氧體磁芯128為具有與鐵氧體磁芯122(圖1)基本相等的外徑的鐵氧體部件，其在鐵氧體磁芯121相對的端面，形成突起128a。
由此，在坐標指示器15的鐵氧體磁芯128和鐵氧體磁芯121中，與坐標指示器11(圖1)的鐵氧體磁芯122和鐵氧體磁芯121相比較，非操作狀態的間距變窄。于是，通過坐標指示器15的操作，鐵氧體磁芯121與芯114一起發生位移，在接近鐵氧體磁芯128時，線圈116的阻抗變化更加顯著。
于是，在坐標指示器15與坐標指示器11(圖1)一樣被用于坐標輸入裝置1時，在坐標輸入裝置1中，可更加確實地檢測坐標指示器15的操作。
這樣，采用圖8所示的坐標指示器15的方案，在細長型，具有較高的耐沖擊性和可靠性的坐標指示器中，可實現更加良好的操作性。
另外，形成于鐵氧體磁芯128中的突起128a的形狀是任意的，其截面既可為圓形，也可為矩形。同時，突起128a的高度可根據O形環123的直徑而任意設定，但是，最好采用在坐標指示器15的非操作狀態，突起128a和鐵氧體磁芯121不接觸的結構。
(第六實施例)圖9為表示采用本發明的第六實施例的坐標指示器16的結構的剖視圖。另外，在該第六實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖9中采用相同的標號，并省略對其的描述。
圖9所示的坐標指示器16相對于圖8所示的坐標指示器15，以坐標指示器15的縱向中心線為中心，反向設置鐵氧體磁芯121、O形環123和鐵氧體磁芯128。
即，在該坐標指示器16中，在芯114的基端設有鐵氧體磁芯128，鐵氧體磁芯121通過O形環123與鐵氧體磁芯128相對。另外，在鐵氧體磁芯128中且與鐵氧體磁芯121相對的端面，具有突起128a。
按照圖9所示的坐標指示器16的結構，通過作用于芯114上的外力，鐵氧體磁芯128與芯114一起發生位移，該鐵氧體磁芯128接近該鐵氧體磁芯121，由此，鐵氧體磁芯121和鐵氧體磁芯128之間的間距變小，從而線圈116的阻抗變化。
這里，在對坐標指示器15(圖8)和坐標指示器16進行比較時，在坐標指示器15中，鐵氧體磁芯121與芯114一起發生位移，而在坐標指示器116中，鐵氧體磁芯128與芯114一起發生位移。并且，鐵氧體磁芯128的尺寸短于鐵氧體磁芯121。
這樣，在坐標指示器116中，更小的部件發生位移，從而，可期待下述的效果，即，在坐標指示器16的操作時，線圈116的阻抗更進一步靈敏地變化，容易通過坐標輸入裝置1檢測坐標指示器16的操作。
(第七實施例)圖10為表示采用本發明的第七實施例的坐標指示器17的結構的剖視圖。另外，在該第七實施例中，與圖1所示的坐標指示器11相同的部件，在圖10中采用相同的標號，并省略對其的描述。
圖10所示的坐標指示器17相對于圖8所示的坐標指示器15，設置鐵氧體磁芯131代替鐵氧體磁芯121，設置鐵氧體磁芯130代替鐵氧體磁芯128。
鐵氧體磁芯130為具有基本等于鐵氧體磁芯128(圖8)的外徑的桿狀的鐵氧體部件，其長度為鐵氧體磁芯121(圖1)的基本一半。另外，在鐵氧體磁芯130中，在與鐵氧體磁芯131相對的端面上，形成突起130a。
另一方面，鐵氧體磁芯131為具有基本等于鐵氧體磁芯121(圖1)的外徑的桿狀的鐵氧體部件，其長度為鐵氧體磁芯121(圖1)的基本一半，即，長度與鐵氧體磁芯130的基本相同。
即，在坐標指示器17中，設置具有鐵氧體磁芯121(圖1)的基本一半長度的2個鐵氧體磁芯130、131，鐵氧體磁芯131和鐵氧體磁芯130夾持O形環123且相對，并且在該相對面上，在鐵氧體磁芯130上設置有突起130a。
于是，按照圖10所示的坐標指示器17的結構，首先，具有短于圖1的坐標指示器11的鐵氧體磁芯，由此，在較強的外力作用于坐標指示器17時，具有導致鐵氧體磁芯的破損的可能性更進一步地降低的優點。另外，由于在鐵氧體磁芯130上形成突起130a，坐標指示器17在非操作狀態時鐵氧體磁芯130和鐵氧體磁芯131之間的間距變窄，故隨著坐標指示器17的操作，鐵氧體磁芯131與芯114一起發生位移，該鐵氧體磁芯131接近鐵氧體磁芯130時，線圈116的阻抗變化更加顯著。
這樣，采用圖10所示的坐標指示器17的方案，可提供細長型的，具有更高的耐沖擊性和可靠性，并且可實現更加良好的操作性的坐標指示器。
另外，在上述實施例中，對于構成坐標指示器11～17的外殼頂部101的尺寸，襯底支架102的細部形狀，外殼前端104的穹頂部分的曲率等，可任意地變更。另外，鐵氧體磁芯121、122、125、126、130、131除了為鐵氧體部件以外，沒有有關材料的限制，可采用任意類型，任意規格的材料。顯然地，陶瓷管103，緩沖件105的厚度等均是任意的。同樣對于其它的細部結構，可在不損害本發明的實質的范圍內，進行適當變更。
權利要求
1.一種坐標指示器，該坐標指示器對測定位置的位置檢測器，指示應測定的位置，并且通知操作者的操作，其特征在于其包括2個磁芯體，該2個磁芯體分別由磁性體形成，按照規定的間距并排地設置；管，該管容納上述2個磁芯體中的至少一部分；線圈，該線圈由纏繞于上述管的側面上的導線形成；對應上述操作者的操作，使上述2個磁芯體接近。
2.根據權利要求1所述的坐標指示器，其特征在于彈性體夾持于上述2個磁芯體之間。
3.根據權利要求1或2所述的坐標指示器，其特征在于上述2個磁芯體中的至少1個由多個磁性體形成。
4.根據權利要求1～3中任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述線圈中的至少一部分為雙重結構，其中，上述線圈的導線還按照重合的方式纏繞于該線圈的一部分上。
5.根據權利要求1～4中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述2個磁芯體中的至少一個在與另一磁芯體相對的相對面上，具有突起。
6.根據權利要求1～5中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于還具有纏繞于上述線圈的外側的緩沖件。
7.根據權利要求2～6中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述彈性體為O形環。
8.根據權利要求1～7中的任意一項所述的坐標指示器，其特征在于上述管由氧化鋁或氧化鋯形成。
全文摘要
本發明的目的在于在作為電子設備輸入裝置的坐標指示器中，通過減小部件的尺寸，實現指示器整體尺寸的減小，并且確保較高的耐沖擊性和可靠性。一種坐標指示器(11)，其中，在由外殼頂部(101)，襯底支架(102)，陶瓷管(103)和外殼前端(104)形成的外殼中，容納有芯(114)；鐵氧體磁芯(121)，在操作時，該鐵氧體磁芯(121)與芯(114)一起移動；鐵氧體磁芯(122)，該鐵氧體磁芯(122)按照與鐵氧體磁芯(121)相對的方式固定，鐵氧體磁芯(121)的一部分和鐵氧體磁芯(122)的全部容納于管(115)中，覆蓋導線纏繞于管(115)上，形成線圈(116)。
文檔編號G06F3/033GK1744020SQ20051009349
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月30日 優先權日2004年8月30日
發明者福島康幸, 藤塚広幸 申請人:株式會社華科姆