位置指示器及坐標輸入裝置的制作方法

專利名稱：位置指示器及坐標輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠檢測筆壓的位置指示器及具備所述位置指示 器而構成的坐標輸入裝置。
背景技術：
近年來，作為個人計算機等的輸入設備，坐標輸入裝置被廣泛應 用。所述坐標輸入裝置構成為具備以下等設備，例如，形成為筆形的
位置指示器；位置檢測裝置，具有利用所述位置指示器進行指點操作 或文字及圖形等輸入的輸入面。具有這種構成的坐標輸入裝置的位置 指示器具有，檢測在進行輸入操作時對位置檢測裝置的輸入面按壓力、 即筆壓的功能。
現有的這種位置指示裝置如同例如專利文件1的記載。專利文件1 中記載有涉及，隨著外部施加的壓力或者位置變化而電容器值變化的 可變電容器，以及釆用所述可變電容器器的位置指示裝置。該專利文 件l記載的可變電容器的特征為，"具有，電介質；第一電極，安裝于 所述電介質一面；第二電極，配置于前述電介質另一面，具有撓性； 隔離方式，所述第二電極與前述電介質的另一面之間，除去一部分而 僅隔離極小的間隔；施加方式，在前述第二電極與前述電介質之間施 加相對的壓力或位置變化。"而且，采用所述可變電容器的位置指示器 的牛寺征為，"具備，將可變電容器作為電路元件的一部分的共振電路"。
專利文件1中記載的具有這樣構成的位置指示器，預期有以下等 效果，"與操作相對應，共振電路的共振頻率自初始狀態起產生較大變 化，然后可以連續的變化；可以將與開關的導通/關斷相對應的信息傳 送至平板側，同時，可以傳送之后的操作信息。"
現有的這種位置指示器的另一個例子是例如專利文件2的記載。 在專利文件2中記載有涉及能夠檢測筆壓的記錄筆即具備感壓機構的 記錄筆。所述專利文件2記載的記錄筆的特征為，"具備近似筒狀的筆殼和共振電路；而且具備感壓機構，利用在第一磁性體與纏繞有線圈
的第二磁性體之間的間隔因筆壓而位置變化，進而產生的電感變化來
感應測量所述筆壓。在所述記錄筆中具有按壓部件，其后端面由承 受筆壓的接觸部分及在所述接觸部分大致相反側的第一磁性體組成； 第二磁性體，纏繞有線圈，其前端面位置被設置在距離前述第一磁性 體組成的后端面既定的距離；彈性材料，被設置為夾在前述第一磁性 體組成的后端面與前述第二磁性體的前端面之間；第一支持手段，被 設置為抵抗經由前述按壓部件和前述彈性材料傳達的筆壓，維持前述 第二磁性體的位置；第二支持手段，在由于承受筆壓而使前述第一磁 性體組成的后端面與前述第二磁性體的前端面變為互相不平行狀態的 情況時，在所述不平行狀態中支持前述按壓部件。"
專利文件2記載的具有這樣結構的記錄筆，預期有以下等效果 "即使在傾斜地進行落筆操作的情況，依然可以靈敏地檢測筆壓。(段 落
)"
專利文件1:特開平04-96212號公報
專利文件2:特開平08-227336號公報

發明內容
發明想要解決的問題
在使用鉛筆等筆類的筆記用具時，經常會進行將筆記用具較大傾 斜而使用筆芯側面部分描繪的技法。這樣的技法中，可以通過調節對 筆記用具的壓力而使線的粗細和濃度的分布等產生微妙的變化。近年 來要求坐標輸入裝置中也可以實現如同上述的技法。
但是，專利文件1記載的位置指示器中，按壓可變電容器的按壓 體的構造為只能夠沿其軸方向運動。因此，如果在將位置指示器對于 平板(位置檢測裝置)的輸入面傾斜狀態操作時，有不能檢測筆壓的 問題。
專利文件1記載的位置指示器中，如果在將位置指示器對于位置 檢測裝置的輸入面垂直正交狀態操作時，由于被作為筆壓的外力沿按 壓體的軸方向作用，按壓體移動，能夠正確地檢測筆壓。但是，在將 位置指示器對于位置檢測裝置的輸入面傾斜狀態操作時，被作為筆壓的外力從側面方向施加于按壓體，按壓體沿軸方向不移動，不能檢測 筆壓。
另外，專利文件2中記載的記錄筆，在第一磁性體向第二磁性體 接近的時候，纏繞于第二磁性體的線圈的電感變化，檢測出筆壓。并 且，在將記錄筆對于位置檢測面為傾斜狀態操作時，如果在具有第一 磁性體的按壓部件施加筆壓，所述按壓部件在被第二支持體支持的狀 態下傾斜，使第一磁性體的一側接近第二磁性體。這時，第一磁性體 的另一側至少需要以從第二磁性體不離開的程度來壓入按壓部件。但 是，如果筆壓是從側面方向施加，由于不能充分壓入按壓部件，而不 能正確地檢測筆壓。
本發明的目的是，考慮到以上問題，提供一種位置指示器及坐標 輸入裝置，即使在將位置指示器對于位置檢測裝置的輸入面為傾斜狀 態操作，外力從側面方向施加于指示部，依然能夠精度優良地檢測所
述外力o
用于解決課題的方法。
本發明的位置指示器具備框體，作為外包裝部而形成；芯體， 能夠移動地被框體支持，同時具有突出于框體外側的指示部；導向組 件，在對于芯體的指示部從側方向施加外力時引導所述芯體的移動； 壓力檢測器，檢測被導向組件引導移動的芯體按壓的壓力。并且，最 主要特征為，導向組件由在框體及芯體的一方設置傾斜面和配合部組 成，配合部設置于在框體及芯體的另一方同時能夠滑動地配合于傾斜 面。
另外，本發明的坐標輸入裝置具備，具有輸入面的位置檢測裝置； 以及位置指示器，能夠對于輸入面指示位置的同時檢測出對所述輸入 面的按壓力。所述坐標輸入裝置的位置指示器具備，框體，作為外包 裝部而形成；芯體，能夠移動地被框體支持，同時具有突出于框體外 側的指示部；導向組件，在對于芯體的指示部從側方向施加外力時引 導所述芯體的移動；壓力檢測器，檢測被導向組件引導移動的芯體按 壓的壓力。并且，特征為，導向組件由在框體及芯體的一方設置傾斜 面和配合部組成，配合部設置于框體及芯體的另一方同時能夠滑動地 配合于傾斜面。發明的效果
本發明的位置指示器及坐標輸入裝置，即使在位置指示器對于位 置檢測裝置的輸入面為傾斜狀態操作時，外力從側面方向施加于指示 部，依然可以精度優良地檢測所述外力。


圖1是表示本發明位置指示器的第一實施方式的剖面圖。 圖2是本發明位置指示器的第一實施方式的電路圖。
圖3是說明本發明位置指示器的第一實施方式的動作的波形圖。
圖4說明將本發明位置指示器的第一實施方式傾斜操作狀態；圖
4A是說明將位置指示器對于位置檢測裝置的輸入面傾斜的狀態的說明
圖；圖4B是從圖4A所示狀態開始，進行對于位置檢測裝置的輸入面
按壓指示部31的操作狀態的說明圖。
圖5是表示本發明位置指示器的第二實施方式的剖面圖。
圖6是說明本發明位置指示器的第三實施方式的說明圖。
圖7是圖6所示A部分放大，說明導向組件的說明圖。
圖8是表示本發明坐標輸入裝置的第一實施方式的斜視圖。
圖9是表示涉及本發明坐標輸入裝置的位置檢測裝置的構成的方框圖。
符號說明
1、 8、 9位置指示器2殼體(框體)
3芯體4、 84、 94導向組件
5可變電容器(壓力檢測部)11、 81前端殼體
12中間殼體13后端殼體
15、 82開口部16、 83殼體側圓錐面(傾斜面)
21印刷基板25可動鐵芯
26線圈31、 86指示部
32保持部33軸部
34按壓部36芯體側圓錐面
37球面凸起(配合部)41共振電路
91球體(配合部)92球體保持部93殼體側圓錐面
101坐標輸入裝置 102a輸入面
96芯體側圓錐面(傾斜面) 102位置檢測裝置 105位置檢測部
114 CPU (中央處理裝置)
具體實施例方式
下面，參照

本發明所述的位置指示器及坐標輸入裝置的 最佳實施方式。本發明并不限定于以下方式。
圖1至圖9是說明本發明實施方式的例子。即，圖1是表示本發 明的位置指示器的第一實施方式的剖面圖，圖2是電路圖，圖3是說 明動作的波形圖，圖4是說明將位置指示器傾斜操作狀態的說明圖。 圖5是表示本發明的位置指示器的第二實施方式的剖面圖，圖6是說 明本發明的位置指示器的第三實施方式的說明圖，圖7是說明如圖6 所示位置指示器的導向組件的說明圖。圖8是表示本發明的位置指示 器的第一實施方式的斜視圖，圖9是表示如圖8所示坐標輸入裝置中 的位置檢測裝置的構成的方框圖。
圖1至圖4中表示的本發明位置指示器的第一實施方式是，作為 以電磁感應方式對于后述位置檢測裝置指示位置的位置指示器1而構 成。即，位置指示器1具有對于從位置檢測裝置發送的特定頻率電磁 波共振的共振電路，通過將共振信號發送至位置檢測裝置來對于位置 檢測裝置的指示位置。
如圖1所示，位置指示器1具備，殼體2，表示形成外包裝部的框 體的一個具體例子；芯體3，在殼體2內能夠移動地被支持，同時具有 突出于殼體2的外側的指示部31;導向組件4，在對于芯體3的指示 部31從側方向施加外力時引導芯體3的移動；可變電容器5，表示壓 力檢測器的一個具體例子，檢測被導向組件4引導移動的芯體3按壓 的壓力。
位置指示器1的殼體2是由一方封閉的有底的圓筒組成。所述殼 體2由以下構成，軸方向重合而組裝接合的前端殼體11及中間殼體12 及后端殼體13。前端殼體11在與中間殼體12相反側具有開口部15。 在所述前端殼體11的內面，設置有表示構成導向組件4的一部分的傾斜面的第一具體例子的殼體側圓錐面16。
所述殼體側圓錐面16與開口部15連續形成并傾斜，擴張前端殼
體11的內部空間。本實施方式中，殼體側圓錐面16的傾斜角度設定 為對于殼體2的中心軸Ll (與位置指示器1在非操作狀態時的芯體3 的中心軸L2—致)成45° 。在所述殼體側圓錐面16中，芯體3的后 述球面凸起37能夠滑動地配合。因此，殼體側圓錐面16中實施鏡面 加工，使與球面凸起37之間產生的摩擦抵抗減小。
另外，作為具有殼體側圓錐面16的前端殼體11的材料，適合使 用摩擦系數較小、滑動特性優良的聚甲醛(水。'J 7七夕一A)樹脂 (POM)。但是，作為本發明的具有殼體側圓錐面16的前端殼體11的 材料，當然也可以是氟(7 7素)樹脂等滑動特性優良的其他合成樹 脂，也可以采用聚碳酸脂(爾"力一求'冬一卜/PC)、丙烯腈(7夕II 口 二卜'J A/ABS)等其他合成樹脂。此外，本實施方式中，構成導向 組件4的一部分的傾斜面做成為圓錐面，但是作為本發明的構成導向 組件4的一部分的傾斜面，也可以做成為角錐面。
后端殼體13中，提供接合劑或固定螺釘等固定方法，固定有安裝 了后述電子部件的印刷基板21。另外，中間殼體12中，后端殼體13 側固定有可變電容器5，前端殼體11側固定有可動鐵芯25。
可變電容器5是對應于施加的壓力而電容器值變化的電容器，與 位置指示器1的非操作狀態下芯體3的后述按壓部34分開極小的間隙 而相對向。本實施方式中，可變電容器5與按壓部34間隔距離設定為 大約0.1mm。另外，可變電容器5具有連接于印刷基板21的兩個端子 22、 23。通過這兩個端子22、 23，可變電容器5與印刷基板21的電子 部件電性連接。
可動鐵芯25由圓筒體組成，芯體3的后述軸部33貫通于所述筒 穴25a。所述可動鐵芯25的外周纏繞有線圈26。所述線圈26未圖示 的兩端經由印刷基板21電性連接于電子部件。
芯體3由具有中心軸L2的長條形部件組成，有以下構成，具有筆 尖作用的指示部31;保持所述指示部31的保持部32;連接于保持部 32的軸部33，連接于軸部33的按壓部34。芯體3的指示部31從殼體 2的開口部15突出于外側。芯體3的指示部31，從殼體2的開口部15突出于外側。所述指示 部31，由極細的尼龍纖維和彈性(二" ^卜7—)樹脂組合而形成毛 筆形狀。這樣，使用者可以獲得毛筆的筆記感覺而進行文字或圖形等 的輸入操作。所述指示部31可以適合使用，例如奧文斯(才 一《1 ^ ) 股份公司制造的FX型。
芯體3的保持部32收藏于前端殼體11內。所述保持部32為大致 圓柱體，在指示部31側形成有芯體側圓錐面36。本實施方式中芯體側 圓錐面36的傾斜角度設定為對于芯體3的中心軸L2成45。。在所述 芯體側圓錐面36，設置有表示構成導向組件4 一部分的配合部的第一 具體例子的八個球面凸起37。
八個球面凸起37，沿芯體側圓錐面36而等間隔配置，在位置指示 器1的非操作狀態中，分別與前端殼體11的殼體側圓錐面16點接觸。 在這八個球面凸起37的表面施加鏡面加工，減小與前端殼體11的殼 體側圓錐面16之間產生的摩擦抵抗。
另外，設置有八個球面凸起37的保持部32的材料適合使用與前 端殼體11同樣的，摩擦系數小、滑動特性優良的聚甲醛樹脂(POM)。 但是，作為本發明的球面凸起37的保持部32的材料，當然也可以是 氟樹脂等滑動特性優良的其他合成樹脂，也可以采用聚碳酸脂(PC)、 丙烯腈(ABS)等其他合成樹脂。
芯體3的軸部33及按壓部34，收藏于中間殼體12內。軸部33 由直徑設定為小于保持部32的圓柱體組成，貫通于固定在中間殼體12 的可動鐵芯(7工， < 卜- 7 ) 25的筒穴25a。按壓部34由直徑設定
為小于軸部33的圓柱體組成，與可變電容器5分開極小的間隙(本實 施方式中設定為O.lmm)而相對向。
這樣構成的芯體3，以被未圖示的彈壓(付勢)組件保持彈壓在殼 體2的開口部15側的常態，對于殼體2能夠相對移動地被支持。并且， 芯體3抵抗彈壓組件的彈壓力而向可變電容器5側移動，由此芯體3 的按壓部34按壓可變電容器5。
圖2是表示位置指示器1的電路構成的一個例子，圖3表示在圖2 中顯示的電路圖中a g表示的各個部分的波形。圖2中除可變電容器5 及線圈26以外的部件，作為電子部件安裝于圖1所示的印刷基板21。所述電路中設定為，將施加于可變電容器5的壓力(筆壓)轉換為八 位的數字值返回到位置檢測裝置。
位置指示器l的電路具備，共振電路41、電源電路42、第一檢波 電路43、單通道多頻振蕩電路(7 > '> 3 7卜乇乂 7》* ) 44、第二 檢波電路45、電壓檢測電路46、并行串行變換電路47等。
共振電路41具有線圈26和電容器51 。所述共振電路41與從位置 檢測裝置提供的電波a的頻率共振而產生感應電壓b。另外，在共振電 路41連接有開關52。所述開關52根據后述控制信號g的提供來控制 共振電路的共振狀態。在所述共振電路41連接有電源電路42和第一 檢波電路43及第二檢波電路45。
電源電路42具有，從由共振電路41產生的感應電壓b抽出電源 的電容器54及二極管55、 57和作為充電組件的電容器56等。在所述 電容器56存儲的電壓作為電源提供至第一檢波電路43等的各個電路。
第一檢波電路43連接于單通道多頻振蕩電路44，將輸出信號c輸 出。所述第一檢波電路43具有，二極管58、電阻59、電容器60、緩 沖放大器7 7 7 >y) 61。第一檢波電路中，由電阻59和電容 器60構成積分電路。如果來自位置檢測裝置提供的電波a的發送持續 時間超過第一既定時間(本實施方式中大約為5(^ s)，則所述積分電 路的時間常數，由來自第一檢波電路43的輸出信號c的輸出來決定。
單通道多頻振蕩電路44具有，D觸發器63、電阻64、電容器65。 所述單通道多頻振蕩電路44產生從第一檢波電路43提供的輸出信號c 上升時刻開始一定時間幅度的輸出信號d。單通道多頻振蕩電路44產 生的輸出信號d提供至并行串行變換電路47。
第二檢波電路45連接于并行串行變換電路47，將輸出信號e輸出。 所述第二檢波電路45，與第一檢波電路同樣，具有二極管68、電阻69、 電容器70、緩沖放大器71。第二檢波電路中，由電阻69及電容器70 構成積分電路。如果來自位置檢測裝置提供的電波a的發送持續時間 超過第二既定時間(本實施方式中大約為200"s)，所述積分電路的時 間常數，由來自第二檢波電路45的輸出信號e的輸出來決定。
電壓檢測電路46具有，電阻73、可變電容器5、直流放大器74、 與門(7 > K y—卜)75、計數器(力々 > 夕)76。所述電壓檢測電路46中，通過電阻73、可變電容器5、直流放大器74、與門75，產 生對應施加在可變電容器5的壓力(筆壓)而脈沖幅度變化的輸出信 號f。即，輸出信號f的脈沖幅度與施加于可變電容器5的壓力呈比例 變大。所述輸出信號f提供至計數器76。
在計數器76的時鐘脈沖端子，經由電容器78連接有共振電路41。 所述計數器76，只對在對應筆壓而變化的輸出信號f的脈沖幅度期間 共振電路41產生的高頻波信號的波數進行計數，變為八位的數字值 Q0至Q7輸出到并行串行變換電路47。這時，計數器76的動作為， 在重置狀態(輸出信號f為低電位的情況)輸出全0，每當時鐘脈沖輸 入則輸出增加l。另外，計數器76設定為，如果時鐘脈沖輸入255次 則變為全l，不再接受之后的時鐘脈沖輸入。
在并行串行變換電路47的時鐘脈沖輸入端子，連接有單通道多頻 振蕩電路44，提供輸出信號d。所述并行串行變換電路47將自計數器 76提供的八位數字值Q0至Q7，每當輸出信號d上升時間，依次輸出。 輸出的信號通過位置檢測裝置80，變為只在產生輸出信號d的間隙輸 出的控制信號g。
通過將所述控制信號g輸出到開關52來開關控制開關52，將筆壓 數字化為八位的數據作為信號的有無傳送到位置檢測裝置。即，在位 置檢測裝置，當控制信號g為"0"時檢測信號，當控制信號g為"1" 時不檢測信號。這樣，位置檢測裝置將施加于位置指示器1的可變電 容器5的壓力作為筆壓來檢測。
接著，參照圖4A及圖4B說明將位置指示器1對于位置檢測裝置 的輸入面為傾斜狀態操作時芯體3的動作。圖4A是表示對于位置檢測 裝置的輸入面102a傾斜的狀態。所述狀態是，對于輸入面102a，指示 部31進行按壓接觸操作前的狀態，芯體3由未圖示的彈壓組件彈壓在 開口部15側。
圖4B是從圖4A所示狀態開始，對于輸入面102a，進行指示部31 按壓接觸操作的狀態。這種情況下，由于按壓接觸方向及按壓接觸狀 態，指示部31對應于移動方向彎曲而彈性變形。因此，在指示部31 施加的外力，沿側面方向比芯體3的軸方向的作用更強。而且，如果 在指示部31從側面方向施加外力，芯體3的球面凸起37在前端殼體11的殼體側圓錐面16上滑動，抵抗未圖示的彈壓組件的彈壓力，芯體 3對于殼體2相對地移動。
艮P，在指示部31從側面方向施加的外力F1分為分力F2、 F3，分 力F2作用于與設置在前端殼體11的殼體側圓錐面16的傾斜角度平行 的方向，F3作用于與設置在前端殼體11的殼體側圓錐面16的傾斜角 度垂直相交的方向。并且，對應分力F2的大小，芯體3對于殼體2相 對地移動。這時，因為前端殼體11及保持部32由滑動特性優良的材 料即合成樹脂形成，同時在殼體側圓錐面16及球面凸起37實施鏡面 加工，所以可以減小殼體側圓錐面16與球面凸起37之間產生的摩擦 抵抗，可以減小分力F2的損失。其結果是，可高精度地對應分力F2 的大小，移動芯體3。
由于芯體3對于殼體2相對地移動，芯體3全體進行向可變電容 器5側的移動。由此，芯體3的按壓部34按壓可變電容器5，所以可 以通過可變電容器5而精度優良地檢測筆壓。這時，芯體3沿對于軸 方向傾斜(本實施方式中是45° )相交方向移動，但是所述芯體3傾 斜方向的移動與沿芯體3軸方向的長度相比很微小。因此，由芯體3 的按壓部34在可變電容器5施加的壓力，作用于與芯體3軸方向大致 平行方向。
另外，在位置指示器1對輸入面102a垂直正交狀態操作的情況下， 芯體3抵抗未圖示的彈壓組件的彈壓力而沿軸方向移動(對于殼體2 相對地移動)。由此，芯體3的按壓部34按壓可變電容器5，所以可以 通過可變電容器5而精度優良地檢測筆壓。
本實施方式中構成為，在芯體3的保持部32設置八個球面凸起37， 但是作為本發明涉及的配合部的球面凸起37，較佳為至少設置三個。 這種情況下，不少于三個的球面凸起37沿保持部32的芯體側圓錐面 36等間隔地分開配置。這樣，無論位置指示器l向任何方向傾斜操作， 都可以構成不少于一個的球面凸起37在殼體2的殼體側圓錐面16上 滑動，可以將芯體3引導向可變電容器5頂iJ。
另外，本實施方式中構成為，在保持部32的芯體側圓錐面36設 置球面凸起37，但是作為本發明的球面凸起37也可以構成為設置在前 端殼體11的殼體側圓錐面16。這種情況下，表示配合部的第一具體例子的球面凸起37設置于殼體2 (前端殼體11)，所以設置于芯體3的 保持部32的芯體側圓錐面36成為構成導向組件一部分的傾斜面。還有，本實施方式中構成為，作為配合部的第一具體例子而設置 球面凸起37，但是作為本發明涉及的配合部，也可以例如做成，形成 圓錐形或角錐形的突起，在殼體2的殼體側圓錐面16點接觸。另外， 作為本發明涉及的配合部，也可以做成在傾斜面能夠滑動配合的配合 傾斜面。即，如果以本實施方式為例說明，只要是將在前端殼體ll的 殼體側圓錐面16能夠滑動地配合的配合圓錐面設置于保持部32的構 成即可。這種情況下，設置于保持部32的配合圓錐面，以與殼體側圓 錐面16線接觸的狀態滑動，由此，芯體3對于殼體2相對地滑動。圖5表示本發明的位置指示器的第二實施方式。所述位置指示器8 與第一實施方式的位置指示器1同樣構成為，通過電磁感應方式指示 對于位置檢測裝置的位置。所述位置指示器8與第一實施方式的位置 指示器1不同之處是，殼體2的前端殼體81和芯體3的指示部86。因 此，這里針對前端殼體81及指示部86進行說明，與位置指示器l相 同的部分附加相同符號并省略說明。前端殼體81具有在中間殼體12相反側的開口部82，指示部86 的后述的固定片88貫通于所述開口部82。在前端殼體81的內面，設 置有表示傾斜面的一個具體例子的殼體側圓錐面83。所述殼體側圓錐 面83連續形成于開口部82，沿擴張前端殼體81內部空間的方向傾斜。 本實施方式中，殼體側圓錐面83的傾斜角度設定為，與殼體2的中心 軸Ll (與位置指示器1在非操作狀態時芯體3的中心軸L2 —致)成 45° 。在前端殼體81的殼體側圓錐面83，能夠滑動地配合有設置于芯體 3的保持部32的八個球面凸起37。 S卩，由殼體側圓錐面83和八個球 面凸起37構成將芯體3引導向可變電容器5側的導向組件84。在所述 殼體側圓錐面83實施使表面平滑的鏡面加工，減小與球面凸起37之 間產生的摩擦抵抗。另外，作為具有殼體側圓錐面83的前端殼體81 的材料，與第一實施方式的前端殼體11同樣，適合使用摩擦系數較小、 滑動特性優良的聚甲醛樹脂(POM)。芯體3的指示部86具有，在操作狀態與位置檢測裝置的輸入面接觸的接觸片87;與所述接觸片87連接同時固定于保持部32的固定片88。指示部86的接觸片87形成為前端呈球狀的大致圓錐形狀。所述 指示部36的材料可以使用例舉的摩擦系數較小、滑動特性優良的聚甲 醛樹脂(POM)等，但也可以采用聚碳酸脂(PC)、丙烯腈(ABS)等 其他合成樹脂。在具有上述構成的位置指示器8中，如果將位置指示器8對于位 置檢測裝置的輸入面在傾斜狀態操作，則在指示部86從側面方向施加 壓力(筆壓)。并且，如果在指示部86從側面方向施加筆壓，芯體3 的球面凸起37在前端殼體81的殼體側圓錐面83上滑動，抵抗未圖示 的彈壓組件的彈壓力，芯體3與殼體2相對地移動。其結果是，芯體3 的按壓部34按壓可變電容器5，可以精度優良地檢測筆壓。還有，芯體3對于殼體2相對地移動，作用在對于芯體3軸方向 傾斜(本實施方式中是45。)的方向。但是，與位置指示器l同樣， 芯體3傾斜方向的移動與其軸方向的長度相比很微小，所以由按壓部 34施加于可變電容器5的壓力作用于與芯體3軸方向大致平行的方向。另外，在將位置指示器8對于位置檢測裝置的輸入面垂直正交狀 態操作的情況下，與位置指示器l同樣，芯體3抵抗未圖示的彈壓組 件的彈壓力而沿軸方向移動，按壓部34按壓可變電容器5。其結果是， 在將位置指示器8對于位置檢測裝置的輸入面垂直正交狀態操作的情 況下，也可以由可變電容器5精度優良地檢測筆壓。圖6說明本發明位置指示器的第三實施方式。另外，圖7是圖6 所示A部分的放大圖。所述位置指示器9，與第一實施方式的位置指 示器1同樣，構成為以電磁感應方式指示對于位置檢測裝置的位置。 所述位置指示器9與第一實施方式的位置指示器1不同之處只有，將 芯體3引導向可變電容器5側的導向組件94。因此，這里針對導向組 件94進行說明，與位置指示器1相同的部分附加相同符號并省略說明。如圖6及圖7所示，位置指示器9的導向組件94由以下構成，八 個球體91 (圖6中僅顯示兩個)，表示被殼體2的前端殼體11自由轉 動地保持的配合部的第二具體例子；芯體側圓錐面96，表示設置于芯 體3的保持部32的傾斜面的一個具體例子。導向組件94的八個球體91自由轉動地分別被保持于設置在前端殼體11的球體保持部92。球體保持部92設置于在前端殼體11內面形 成的殼體側圓錐面93。保持于所述球體保持部92的八個球體91，沿 著前端殼體11的殼體側圓錐面93等間隔地配置，分別與殼體側圓錐 面93點接觸。與這八個球體91點接觸的殼體側圓錐面93的傾斜角度 設定為，對于殼體2的中心軸L1 (在位置指示器9的非操作狀態，與 芯體3的中心軸L2—致)成45° 。還有，作為球體91的材料，較佳為具有高強度，例如，可以例舉 陶瓷或不銹鋼等。但是，作為球體91的材料，并不限定于此，也可以 使用構造用碳素鋼等金屬或工程塑料。保持部32的芯體側圓錐面96與第一實施方式同樣，形成于指示 部31側，傾斜角度設定為對于芯體3的中心軸L2成45。。由此，球 體91在位置指示器9的組裝狀態，夾在殼體2的殼體側圓錐面93與 芯體3的芯體側圓錐面96之間，兩者以點接觸狀態自由旋轉。還有， 在殼體側圓錐面93及芯體側圓錐面96施加使表面平滑的鏡面加工， 減小與球體91之間產生的摩擦抵抗。在具有上述構成的位置指示器9中同樣，如果將位置指示器9對 于位置檢測裝置的輸入面傾斜狀態操作，則在指示部31從側面方向施 加壓力(筆壓)。并且，如果在指示部31從側面方向施加壓筆壓，夾 在殼體2的殼體側圓錐面93與芯體3的芯體側圓錐面96之間的球體 91轉動，抵抗未圖示的彈壓組件的彈壓力，芯體3與殼體2相對地移 動。其結果是，芯體3的按壓部34按壓可變電容器5，可以精度優良 地檢測筆壓。本實施方式中構成為，在球體保持部92保持八個球體91，但是在 球體保持部92至少保持三個球體91即可。這種情況下，不少于三個 的球體91沿著前端殼體11的殼體側圓錐面93分開等間隔而配置。這 樣可以構成為，將位置指示器9向任何方向傾斜操作，都有不少于一 個球體91在殼體側圓錐面93與芯體側圓錐面96之間轉動，可以將芯 體3引導向可變電容器5側。再有，在本實施方式中構成為，在前端殼體11的殼體側圓錐面93 設置自由轉動地保持球體91的球體保持部92，但是作為本發明的球體 保持部92也可以構成為設置于保持部32的芯體側圓錐面96。這種情況下，表示配合部的第二具體例子的球體91被保持于芯體3，所以殼體2的殼體側圓錐面93變成為構成導向組件的一部分的傾斜面。另外，上述第一實施方式至第三實施方式中構成為，將作為構成 導向組件一部分的傾斜面設置成為圓錐面，但是作為本發明的傾斜面 也可以是角錐面。再有，作為本發明的傾斜面，也可以做成為，例如 對于殼體2及芯體3的中心軸L1、 L2傾斜的平面。這種情況下，在將 位置指示器對于位置檢測裝置的輸入面傾斜狀態操作，將芯體3引導 向可變電容器5頂U，需要將位置指示器沿既定方向傾斜。為此可以構 成為，在殼體2的外面設置操作按鈕、設置印字等記號，從而在使用 者將位置指示器傾斜操作時使位置指示器保持傾斜在既定方向即可。還有，在第一實施方式至第三實施方式中，作為構成導向組件一 部分的傾斜面的殼體側圓錐面16、 83及芯體側圓錐面96的傾斜角度 設定為，對于芯體3的中心軸L2成45。。這是為了，如圖4B所示， 高效率地從外力F1中得到分力F2。但是，作為本發明的傾斜面角度， 并不僅限定為對于芯體3的中心軸L2成45。，可以設定為任意傾斜角 度。還有，為了高效率地從外力F1中得到分力F2，較佳為傾斜面的傾 斜角度做成對于芯體3的中心軸L2成30° ~60° 。圖8顯示具備有前述構成及作用的位置指示器1的本發明坐標輸 入裝置的第一實施方式。另外，圖9是表示圖8所示坐標輸入裝置的 位置檢測裝置構成的方框圖。如圖S所示，表示本發明的坐標輸入裝置的第一實施方式的坐標 輸入裝置101構成為具備，具有輸入面102a的位置檢測裝置102、對 于所述位置檢測裝置102的輸入面102a指示位置的位置指示器1。所 述坐標輸入裝置101，將位置檢測裝置102與具有顯示裝置的個人計算 機或PDA (Personal Digital Assistant)等未圖示的外部設備連接，作為 所述外部設備的輸入裝置來使用。坐標輸入裝置101的位置檢測裝置102成為大致四角形的平板形 狀， 一側平面具有輸入面102a，所述輸入面102a的相反側的平面做成 載置面。在所述位置檢測裝置102內部，在輸入面102a對應位置，如 圖9所示，設置電磁感應方式的位置檢測部105。位置檢測裝置102的位置檢測部105具有，沿X軸方向并列配置的四十條環形線圈X廣X40，沿Y軸方向并列配置的四十條環形線圈
Y, Y40。這些環形線圈X, X4o及環形線圈Y, Y4o與選擇各個環形線圈 的選擇電路106連接。
選擇電路106連接于發送接受切換電路107，所述發送接受切換電 路107的受信側連接于放大器108。放大器108連接于檢波電路109， 檢波電路109經由低通濾波器(LPF) 110連接于取樣保持電路112。 再有，取樣保持電路112連接于模擬/數字轉換電路(AD轉換電路) 113，所述模擬/數字轉換電路113連接于CPU (中央處理裝置)114。 還有，CPU114分別提供控制信號至上述選擇電路106、取樣保持電路 112、模擬/數字轉換電路113及發送接受切換電路107。
另外，在位置檢測裝置102設置產生頻率f0的交流信號的起振器 116、將交流信號轉換為電流的電流驅動器117。所述電流驅動器U7 連接于發送接受切換電路107的送信側。g卩，如果因CPU 114提供控 制信號，發送接受切換電路107的接點切換至送信側，則從位置檢測 部105的環形線圈X廣X4o及環形線圈Y, Y4o輸出頻率fD的交流信號。
如果位置指示器1接近輸出交流信號的位置檢測部105，則位置指 示器l，內藏的共振電路41共振，輸出共振信號。并且，位置檢測部 105檢測從共振電路41提供的共振信號和來自環形線圈X, X40、 Y廣Y4。選擇位置的位置指示器1指示位置，作為X-Y坐標。
從位置指示器1輸出的共振信號中，位置指示器1傾斜方向的磁 力線比相反方向的磁力線更多地與位置檢測部105交叉。因此，位置 檢測部105檢測位置指示器1指示位置的同時，也可以檢測位置指示 器l對于輸入面102a的傾斜。
這樣，位置檢測裝置102的CPU 114依據位置檢測部105檢測到 位置指示器1的傾斜和經由位置檢測部105、從位置指示器1提供的筆 壓信息來判定在位置指示器1施加的筆壓。并且，CPU 114對應于判 定的筆壓而控制，例如，對應于筆壓而進行輸入的線的濃淡變化的控 制等。另外，將從位置指示器1提供的筆壓信息作為筆壓，在CPU 114 也可以進行對應于所述筆壓控制。
如同以上說明，本發明的位置指示器及坐標輸入裝置，由于設置 有在從側方向對芯體的指示部施加外力時引導所述芯體移動的導向組件，即使從側面方向對芯體的指示部施加外力芯體3也可以可靠的移 動。其結果是，由移動的芯體3按壓壓力檢測部，可以將施加的外力 作為筆壓而精度優良地檢測。
另外，由于導向組件的傾斜面形成為，對于芯體的中心軸成30°
至60°的角度，從側面方向對指示部施加外力時，可以從所述外力效
率優良地得到作用于芯體移動方向的分力。其結果是，即使從側面方 向對指示部施加外力也可以敏感度優良地檢測所述外力。
再有，由于導向組件的配合部做成為，在傾斜面點接觸的不少于 三個的凸起部，可以減小傾斜面與配合部之間產生的摩擦抵抗，可以 減小作用于芯體移動方向的分力損失。其結果是，即使從側面方向對 指示部施加外力也可以敏感度優良地檢測所述外力。
另外，由于導向組件的配合部做成為，自由轉動地被框體或者芯 體支持的球體或者圓筒狀旋轉體，可以減小傾斜面與配合部之間產生 的摩擦抵抗，可以減小作用于芯體移動方向的分力損失。其結果是， 即使從側面方向對指示部施加外力也可以敏感度優良地檢測所述外 力。
另外，由于構成導向組件的傾斜面及配合部是由氟樹脂或者聚碳 酸脂形成，同時在這些傾斜面及配合部施加鏡面加工，所以可以減小 傾斜面及配合部之間產生的摩擦抵抗，可以減小作用于芯體移動方向 的分力損失。其結果是，即使從側面方向對指示部施加外力也可以敏 感度優良地檢測所述外力。
另外，芯體的指示部是由毛或者有彈性的材料形成毛筆形狀，可 以實現，能夠與毛筆同樣感覺進行文字及圖形輸入的位置指示器。
另外，本發明的坐標輸入裝置中，位置檢測裝置構成為具有，檢
出部，檢測位置指示器對于輸入面的傾斜；控制部，依據檢測到位置 指示器傾斜和從位置指示器提供的壓力信息判定筆壓。因此，對于位 置指示器的輸入面傾斜不同的情況且施加外力相等的情況，作用于芯 體移動方向的分力也產生不同，可以將這些外力作為同樣大小的筆壓 來認知。其結果是，可以給使用者提供舒適的操作感。
本發明并非僅限定于前述附圖所述的實施方式，只要不脫離所述 主旨的范圍內還可能有各種變形實施。例如，在前述實施方式中，說明適用于電磁感應方式的位置指示器及坐標輸入裝置，但是也可以適 用于采用靜電耦合方式、感壓方式、激光方式的其他坐標檢測方式的 位置指示器及坐標輸入裝置。
權利要求
1、一種位置指示器，其特征在于，具備框體，作為外包裝部而形成；芯體，能夠移動地被前述框體支持，同時具有突出于前述框體外側的指示部；導向組件，在從側方向對前述芯體的前述指示部施加外力時引導該芯體的移動；壓力檢測器，檢測被前述導向組件引導移動的前述芯體按壓的壓力；前述導向組件由在前述框體及前述芯體一方設置的傾斜面和配合部組成，配合部設置于前述框體及前述芯體另一方同時能夠滑動地配合于前述傾斜面。
2、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述傾斜面 形成為對于前述芯體的中心軸成30。 60°的角度。
3、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述傾斜面 為對于前述芯體的中心軸傾斜的圓錐面或者角錐面。
4、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 為與前述傾斜面平行延伸的配合傾斜面。
5、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 為與前述傾斜面點接觸的不少于三個的凸起部。
6、 根據權利要求5所述的位置指示器，其特征在于，前述凸起部 為球面凸起部，具有與前述傾斜面接觸的球面。
7、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 為球體或者圓筒狀旋轉體，自由轉動地被前述框體或前述芯體支持。
8、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，在前述傾斜 面及/或前述配合部施加鏡面加工。
9、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述傾斜面 及/或前述配合部由氟樹脂或者聚碳酸樹脂形成。
10、 根據權利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述芯體的前述指示部由毛或者具有彈性的材料形成為毛筆形狀。
11、 一種坐標輸入裝置，其特征在于，具備具有輸入面的位置檢測裝置；位置指示器，對于前述輸入面指示位置的同時能夠檢測對于該輸入面的按壓力；前述位置指示器具備 框體，作為外包裝部而形成；芯體，能夠移動地被前述框體支持，同時具有突出于前述框體外 側的指示部；導向組件，在從側方向對前述芯體的前述指示部施加外力時引導 該芯體的移動；壓力檢測器，檢測被前述導向組件引導移動的前述芯體按壓的壓力；前述導向組件由在前述框體及前述芯體一方設置的傾斜面和配合 部組成，配合部設置于前述框體及前述芯體另一方同時能夠滑動地配 合于前述傾斜面。
12、 根據權利要求ll所述的坐標輸入裝置，其特征在于，前述位 置檢測裝置具有檢出部，檢測前述位置指示器對于前述輸入面的傾 斜；控制部，依據檢測到前述位置指示器傾斜和從前述位置指示器提 供的壓力信息判定筆壓。
全文摘要
提供一種位置指示器及坐標輸入裝置，即使在位置指示器對于位置檢測裝置的輸入面為傾斜狀態操作時，外力從側面方向施加于指示部，依然能夠精度優良地檢測筆壓。位置指示器(1)具備，殼體(2)，表示作為外包裝部而形成；芯體(3)，在殼體(2)內能夠移動地被支持，同時具有突出于所述殼體(2)的外側的指示部(31)；導向組件(4)，在從側方向對芯體(3)的指示部(31)施加外力時引導芯體(3)的移動；可變電容器(5)，檢測由被導向組件(4)引導移動的芯體(3)按壓的壓力。并且，導向組件(4)由以下構成，殼體側圓錐面(16)，設置于殼體(2)；球面凸起(37)，設置于芯體(3)，同時與殼體側圓錐面(16)能夠滑動地配合。
文檔編號G06F3/038GK101290549SQ200810092529
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月18日 優先權日2007年4月19日
發明者桂平勇次 申請人:株式會社和冠