位置指示器及坐标输入装置的制作方法

专利名称：位置指示器及坐标输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够检测笔压的位置指示器及具备所述位置指示 器而构成的坐标输入装置。
背景技术：
近年来，作为个人计算机等的输入设备，坐标输入装置被广泛应 用。所述坐标输入装置构成为具备以下等设备，例如，形成为笔形的
位置指示器；位置检测装置，具有利用所述位置指示器进行指点操作 或文字及图形等输入的输入面。具有这种构成的坐标输入装置的位置 指示器具有，检测在进行输入操作时对位置检测装置的输入面按压力、 即笔压的功能。
现有的这种位置指示装置如同例如专利文件1的记载。专利文件1 中记载有涉及，随着外部施加的压力或者位置变化而电容器值变化的 可变电容器，以及釆用所述可变电容器器的位置指示装置。该专利文 件l记载的可变电容器的特征为，"具有，电介质；第一电极，安装于 所述电介质一面；第二电极，配置于前述电介质另一面，具有挠性； 隔离方式，所述第二电极与前述电介质的另一面之间，除去一部分而 仅隔离极小的间隔；施加方式，在前述第二电极与前述电介质之间施 加相对的压力或位置变化。"而且，采用所述可变电容器的位置指示器 的牛寺征为，"具备，将可变电容器作为电路元件的一部分的共振电路"。
专利文件1中记载的具有这样构成的位置指示器，预期有以下等 效果，"与操作相对应，共振电路的共振频率自初始状态起产生较大变 化，然后可以连续的变化；可以将与开关的导通/关断相对应的信息传 送至平板侧，同时，可以传送之后的操作信息。"
现有的这种位置指示器的另一个例子是例如专利文件2的记载。 在专利文件2中记载有涉及能够检测笔压的记录笔即具备感压机构的 记录笔。所述专利文件2记载的记录笔的特征为，"具备近似筒状的笔壳和共振电路；而且具备感压机构，利用在第一磁性体与缠绕有线圈
的第二磁性体之间的间隔因笔压而位置变化，进而产生的电感变化来
感应测量所述笔压。在所述记录笔中具有按压部件，其后端面由承 受笔压的接触部分及在所述接触部分大致相反侧的第一磁性体组成； 第二磁性体，缠绕有线圈，其前端面位置被设置在距离前述第一磁性 体组成的后端面既定的距离；弹性材料，被设置为夹在前述第一磁性 体组成的后端面与前述第二磁性体的前端面之间；第一支持手段，被 设置为抵抗经由前述按压部件和前述弹性材料传达的笔压，维持前述 第二磁性体的位置；第二支持手段，在由于承受笔压而使前述第一磁 性体组成的后端面与前述第二磁性体的前端面变为互相不平行状态的 情况时，在所述不平行状态中支持前述按压部件。"
专利文件2记载的具有这样结构的记录笔，预期有以下等效果 "即使在倾斜地进行落笔操作的情况，依然可以灵敏地检测笔压。(段 落
)"
专利文件1:特开平04-96212号公报
专利文件2:特开平08-227336号公报

发明内容
发明想要解决的问题
在使用铅笔等笔类的笔记用具时，经常会进行将笔记用具较大倾 斜而使用笔芯侧面部分描绘的技法。这样的技法中，可以通过调节对 笔记用具的压力而使线的粗细和浓度的分布等产生微妙的变化。近年 来要求坐标输入装置中也可以实现如同上述的技法。
但是，专利文件1记载的位置指示器中，按压可变电容器的按压 体的构造为只能够沿其轴方向运动。因此，如果在将位置指示器对于 平板(位置检测装置)的输入面倾斜状态操作时，有不能检测笔压的 问题。
专利文件1记载的位置指示器中，如果在将位置指示器对于位置 检测装置的输入面垂直正交状态操作时，由于被作为笔压的外力沿按 压体的轴方向作用，按压体移动，能够正确地检测笔压。但是，在将 位置指示器对于位置检测装置的输入面倾斜状态操作时，被作为笔压的外力从侧面方向施加于按压体，按压体沿轴方向不移动，不能检测 笔压。
另外，专利文件2中记载的记录笔，在第一磁性体向第二磁性体 接近的时候，缠绕于第二磁性体的线圈的电感变化，检测出笔压。并 且，在将记录笔对于位置检测面为倾斜状态操作时，如果在具有第一 磁性体的按压部件施加笔压，所述按压部件在被第二支持体支持的状 态下倾斜，使第一磁性体的一侧接近第二磁性体。这时，第一磁性体 的另一侧至少需要以从第二磁性体不离开的程度来压入按压部件。但 是，如果笔压是从侧面方向施加，由于不能充分压入按压部件，而不 能正确地检测笔压。
本发明的目的是，考虑到以上问题，提供一种位置指示器及坐标 输入装置，即使在将位置指示器对于位置检测装置的输入面为倾斜状 态操作，外力从侧面方向施加于指示部，依然能够精度优良地检测所
述外力o
用于解决课题的方法。
本发明的位置指示器具备框体，作为外包装部而形成；芯体， 能够移动地被框体支持，同时具有突出于框体外侧的指示部；导向组 件，在对于芯体的指示部从侧方向施加外力时引导所述芯体的移动； 压力检测器，检测被导向组件引导移动的芯体按压的压力。并且，最 主要特征为，导向组件由在框体及芯体的一方设置倾斜面和配合部组 成，配合部设置于在框体及芯体的另一方同时能够滑动地配合于倾斜 面。
另外，本发明的坐标输入装置具备，具有输入面的位置检测装置； 以及位置指示器，能够对于输入面指示位置的同时检测出对所述输入 面的按压力。所述坐标输入装置的位置指示器具备，框体，作为外包 装部而形成；芯体，能够移动地被框体支持，同时具有突出于框体外 侧的指示部；导向组件，在对于芯体的指示部从侧方向施加外力时引 导所述芯体的移动；压力检测器，检测被导向组件引导移动的芯体按 压的压力。并且，特征为，导向组件由在框体及芯体的一方设置倾斜 面和配合部组成，配合部设置于框体及芯体的另一方同时能够滑动地 配合于倾斜面。发明的效果
本发明的位置指示器及坐标输入装置，即使在位置指示器对于位 置检测装置的输入面为倾斜状态操作时，外力从侧面方向施加于指示 部，依然可以精度优良地检测所述外力。


图1是表示本发明位置指示器的第一实施方式的剖面图。 图2是本发明位置指示器的第一实施方式的电路图。
图3是说明本发明位置指示器的第一实施方式的动作的波形图。
图4说明将本发明位置指示器的第一实施方式倾斜操作状态；图
4A是说明将位置指示器对于位置检测装置的输入面倾斜的状态的说明
图；图4B是从图4A所示状态开始，进行对于位置检测装置的输入面
按压指示部31的操作状态的说明图。
图5是表示本发明位置指示器的第二实施方式的剖面图。
图6是说明本发明位置指示器的第三实施方式的说明图。
图7是图6所示A部分放大，说明导向组件的说明图。
图8是表示本发明坐标输入装置的第一实施方式的斜视图。
图9是表示涉及本发明坐标输入装置的位置检测装置的构成的方框图。
符号说明
1、 8、 9位置指示器2壳体(框体)
3芯体4、 84、 94导向组件
5可变电容器(压力检测部)11、 81前端壳体
12中间壳体13后端壳体
15、 82开口部16、 83壳体侧圆锥面(倾斜面)
21印刷基板25可动铁芯
26线圈31、 86指示部
32保持部33轴部
34按压部36芯体侧圆锥面
37球面凸起(配合部)41共振电路
91球体(配合部)92球体保持部93壳体侧圆锥面
101坐标输入装置 102a输入面
96芯体侧圆锥面(倾斜面) 102位置检测装置 105位置检测部
114 CPU (中央处理装置)
具体实施例方式
下面，参照

本发明所述的位置指示器及坐标输入装置的 最佳实施方式。本发明并不限定于以下方式。
图1至图9是说明本发明实施方式的例子。即，图1是表示本发 明的位置指示器的第一实施方式的剖面图，图2是电路图，图3是说 明动作的波形图，图4是说明将位置指示器倾斜操作状态的说明图。 图5是表示本发明的位置指示器的第二实施方式的剖面图，图6是说 明本发明的位置指示器的第三实施方式的说明图，图7是说明如图6 所示位置指示器的导向组件的说明图。图8是表示本发明的位置指示 器的第一实施方式的斜视图，图9是表示如图8所示坐标输入装置中 的位置检测装置的构成的方框图。
图1至图4中表示的本发明位置指示器的第一实施方式是，作为 以电磁感应方式对于后述位置检测装置指示位置的位置指示器1而构 成。即，位置指示器1具有对于从位置检测装置发送的特定频率电磁 波共振的共振电路，通过将共振信号发送至位置检测装置来对于位置 检测装置的指示位置。
如图1所示，位置指示器1具备，壳体2，表示形成外包装部的框 体的一个具体例子；芯体3，在壳体2内能够移动地被支持，同时具有 突出于壳体2的外侧的指示部31;导向组件4，在对于芯体3的指示 部31从侧方向施加外力时引导芯体3的移动；可变电容器5，表示压 力检测器的一个具体例子，检测被导向组件4引导移动的芯体3按压 的压力。
位置指示器1的壳体2是由一方封闭的有底的圆筒组成。所述壳 体2由以下构成，轴方向重合而组装接合的前端壳体11及中间壳体12 及后端壳体13。前端壳体11在与中间壳体12相反侧具有开口部15。 在所述前端壳体11的内面，设置有表示构成导向组件4的一部分的倾斜面的第一具体例子的壳体侧圆锥面16。
所述壳体侧圆锥面16与开口部15连续形成并倾斜，扩张前端壳
体11的内部空间。本实施方式中，壳体侧圆锥面16的倾斜角度设定 为对于壳体2的中心轴Ll (与位置指示器1在非操作状态时的芯体3 的中心轴L2—致)成45° 。在所述壳体侧圆锥面16中，芯体3的后 述球面凸起37能够滑动地配合。因此，壳体侧圆锥面16中实施镜面 加工，使与球面凸起37之间产生的摩擦抵抗减小。
另外，作为具有壳体侧圆锥面16的前端壳体11的材料，适合使 用摩擦系数较小、滑动特性优良的聚甲醛(水。'J 7七夕一A)树脂 (POM)。但是，作为本发明的具有壳体侧圆锥面16的前端壳体11的 材料，当然也可以是氟(7 7素)树脂等滑动特性优良的其他合成树 脂，也可以采用聚碳酸脂(尔"力一求'冬一卜/PC)、丙烯腈(7夕II 口 二卜'J A/ABS)等其他合成树脂。此外，本实施方式中，构成导向 组件4的一部分的倾斜面做成为圆锥面，但是作为本发明的构成导向 组件4的一部分的倾斜面，也可以做成为角锥面。
后端壳体13中，提供接合剂或固定螺钉等固定方法，固定有安装 了后述电子部件的印刷基板21。另外，中间壳体12中，后端壳体13 侧固定有可变电容器5，前端壳体11侧固定有可动铁芯25。
可变电容器5是对应于施加的压力而电容器值变化的电容器，与 位置指示器1的非操作状态下芯体3的后述按压部34分开极小的间隙 而相对向。本实施方式中，可变电容器5与按压部34间隔距离设定为 大约0.1mm。另外，可变电容器5具有连接于印刷基板21的两个端子 22、 23。通过这两个端子22、 23，可变电容器5与印刷基板21的电子 部件电性连接。
可动铁芯25由圆筒体组成，芯体3的后述轴部33贯通于所述筒 穴25a。所述可动铁芯25的外周缠绕有线圈26。所述线圈26未图示 的两端经由印刷基板21电性连接于电子部件。
芯体3由具有中心轴L2的长条形部件组成，有以下构成，具有笔 尖作用的指示部31;保持所述指示部31的保持部32;连接于保持部 32的轴部33，连接于轴部33的按压部34。芯体3的指示部31从壳体 2的开口部15突出于外侧。芯体3的指示部31，从壳体2的开口部15突出于外侧。所述指示 部31，由极细的尼龙纤维和弹性(二" ^卜7—)树脂组合而形成毛 笔形状。这样，使用者可以获得毛笔的笔记感觉而进行文字或图形等 的输入操作。所述指示部31可以适合使用，例如奥文斯(才 一《1 ^ ) 股份公司制造的FX型。
芯体3的保持部32收藏于前端壳体11内。所述保持部32为大致 圆柱体，在指示部31侧形成有芯体侧圆锥面36。本实施方式中芯体侧 圆锥面36的倾斜角度设定为对于芯体3的中心轴L2成45。。在所述 芯体侧圆锥面36，设置有表示构成导向组件4 一部分的配合部的第一 具体例子的八个球面凸起37。
八个球面凸起37，沿芯体侧圆锥面36而等间隔配置，在位置指示 器1的非操作状态中，分别与前端壳体11的壳体侧圆锥面16点接触。 在这八个球面凸起37的表面施加镜面加工，减小与前端壳体11的壳 体侧圆锥面16之间产生的摩擦抵抗。
另外，设置有八个球面凸起37的保持部32的材料适合使用与前 端壳体11同样的，摩擦系数小、滑动特性优良的聚甲醛树脂(POM)。 但是，作为本发明的球面凸起37的保持部32的材料，当然也可以是 氟树脂等滑动特性优良的其他合成树脂，也可以采用聚碳酸脂(PC)、 丙烯腈(ABS)等其他合成树脂。
芯体3的轴部33及按压部34，收藏于中间壳体12内。轴部33 由直径设定为小于保持部32的圆柱体组成，贯通于固定在中间壳体12 的可动铁芯(7工， < 卜- 7 ) 25的筒穴25a。按压部34由直径设定
为小于轴部33的圆柱体组成，与可变电容器5分开极小的间隙(本实 施方式中设定为O.lmm)而相对向。
这样构成的芯体3，以被未图示的弹压(付勢)组件保持弹压在壳 体2的开口部15侧的常态，对于壳体2能够相对移动地被支持。并且， 芯体3抵抗弹压组件的弹压力而向可变电容器5侧移动，由此芯体3 的按压部34按压可变电容器5。
图2是表示位置指示器1的电路构成的一个例子，图3表示在图2 中显示的电路图中a g表示的各个部分的波形。图2中除可变电容器5 及线圈26以外的部件，作为电子部件安装于图1所示的印刷基板21。所述电路中设定为，将施加于可变电容器5的压力(笔压)转换为八 位的数字值返回到位置检测装置。
位置指示器l的电路具备，共振电路41、电源电路42、第一检波 电路43、单通道多频振荡电路(7 > '> 3 7卜乇乂 7》* ) 44、第二 检波电路45、电压检测电路46、并行串行变换电路47等。
共振电路41具有线圈26和电容器51 。所述共振电路41与从位置 检测装置提供的电波a的频率共振而产生感应电压b。另外，在共振电 路41连接有开关52。所述开关52根据后述控制信号g的提供来控制 共振电路的共振状态。在所述共振电路41连接有电源电路42和第一 检波电路43及第二检波电路45。
电源电路42具有，从由共振电路41产生的感应电压b抽出电源 的电容器54及二极管55、 57和作为充电组件的电容器56等。在所述 电容器56存储的电压作为电源提供至第一检波电路43等的各个电路。
第一检波电路43连接于单通道多频振荡电路44，将输出信号c输 出。所述第一检波电路43具有，二极管58、电阻59、电容器60、缓 冲放大器7 7 7 >y) 61。第一检波电路中，由电阻59和电容 器60构成积分电路。如果来自位置检测装置提供的电波a的发送持续 时间超过第一既定时间(本实施方式中大约为5(^ s)，则所述积分电 路的时间常数，由来自第一检波电路43的输出信号c的输出来决定。
单通道多频振荡电路44具有，D触发器63、电阻64、电容器65。 所述单通道多频振荡电路44产生从第一检波电路43提供的输出信号c 上升时刻开始一定时间幅度的输出信号d。单通道多频振荡电路44产 生的输出信号d提供至并行串行变换电路47。
第二检波电路45连接于并行串行变换电路47，将输出信号e输出。 所述第二检波电路45，与第一检波电路同样，具有二极管68、电阻69、 电容器70、缓冲放大器71。第二检波电路中，由电阻69及电容器70 构成积分电路。如果来自位置检测装置提供的电波a的发送持续时间 超过第二既定时间(本实施方式中大约为200"s)，所述积分电路的时 间常数，由来自第二检波电路45的输出信号e的输出来决定。
电压检测电路46具有，电阻73、可变电容器5、直流放大器74、 与门(7 > K y—卜)75、计数器(力々 > 夕)76。所述电压检测电路46中，通过电阻73、可变电容器5、直流放大器74、与门75，产 生对应施加在可变电容器5的压力(笔压)而脉冲幅度变化的输出信 号f。即，输出信号f的脉冲幅度与施加于可变电容器5的压力呈比例 变大。所述输出信号f提供至计数器76。
在计数器76的时钟脉冲端子，经由电容器78连接有共振电路41。 所述计数器76，只对在对应笔压而变化的输出信号f的脉冲幅度期间 共振电路41产生的高频波信号的波数进行计数，变为八位的数字值 Q0至Q7输出到并行串行变换电路47。这时，计数器76的动作为， 在重置状态(输出信号f为低电位的情况)输出全0，每当时钟脉冲输 入则输出增加l。另外，计数器76设定为，如果时钟脉冲输入255次 则变为全l，不再接受之后的时钟脉冲输入。
在并行串行变换电路47的时钟脉冲输入端子，连接有单通道多频 振荡电路44，提供输出信号d。所述并行串行变换电路47将自计数器 76提供的八位数字值Q0至Q7，每当输出信号d上升时间，依次输出。 输出的信号通过位置检测装置80，变为只在产生输出信号d的间隙输 出的控制信号g。
通过将所述控制信号g输出到开关52来开关控制开关52，将笔压 数字化为八位的数据作为信号的有无传送到位置检测装置。即，在位 置检测装置，当控制信号g为"0"时检测信号，当控制信号g为"1" 时不检测信号。这样，位置检测装置将施加于位置指示器1的可变电 容器5的压力作为笔压来检测。
接着，参照图4A及图4B说明将位置指示器1对于位置检测装置 的输入面为倾斜状态操作时芯体3的动作。图4A是表示对于位置检测 装置的输入面102a倾斜的状态。所述状态是，对于输入面102a，指示 部31进行按压接触操作前的状态，芯体3由未图示的弹压组件弹压在 开口部15侧。
图4B是从图4A所示状态开始，对于输入面102a，进行指示部31 按压接触操作的状态。这种情况下，由于按压接触方向及按压接触状 态，指示部31对应于移动方向弯曲而弹性变形。因此，在指示部31 施加的外力，沿侧面方向比芯体3的轴方向的作用更强。而且，如果 在指示部31从侧面方向施加外力，芯体3的球面凸起37在前端壳体11的壳体侧圆锥面16上滑动，抵抗未图示的弹压组件的弹压力，芯体 3对于壳体2相对地移动。
艮P，在指示部31从侧面方向施加的外力F1分为分力F2、 F3，分 力F2作用于与设置在前端壳体11的壳体侧圆锥面16的倾斜角度平行 的方向，F3作用于与设置在前端壳体11的壳体侧圆锥面16的倾斜角 度垂直相交的方向。并且，对应分力F2的大小，芯体3对于壳体2相 对地移动。这时，因为前端壳体11及保持部32由滑动特性优良的材 料即合成树脂形成，同时在壳体侧圆锥面16及球面凸起37实施镜面 加工，所以可以减小壳体侧圆锥面16与球面凸起37之间产生的摩擦 抵抗，可以减小分力F2的损失。其结果是，可高精度地对应分力F2 的大小，移动芯体3。
由于芯体3对于壳体2相对地移动，芯体3全体进行向可变电容 器5侧的移动。由此，芯体3的按压部34按压可变电容器5，所以可 以通过可变电容器5而精度优良地检测笔压。这时，芯体3沿对于轴 方向倾斜(本实施方式中是45° )相交方向移动，但是所述芯体3倾 斜方向的移动与沿芯体3轴方向的长度相比很微小。因此，由芯体3 的按压部34在可变电容器5施加的压力，作用于与芯体3轴方向大致 平行方向。
另外，在位置指示器1对输入面102a垂直正交状态操作的情况下， 芯体3抵抗未图示的弹压组件的弹压力而沿轴方向移动(对于壳体2 相对地移动)。由此，芯体3的按压部34按压可变电容器5，所以可以 通过可变电容器5而精度优良地检测笔压。
本实施方式中构成为，在芯体3的保持部32设置八个球面凸起37， 但是作为本发明涉及的配合部的球面凸起37，较佳为至少设置三个。 这种情况下，不少于三个的球面凸起37沿保持部32的芯体侧圆锥面 36等间隔地分开配置。这样，无论位置指示器l向任何方向倾斜操作， 都可以构成不少于一个的球面凸起37在壳体2的壳体侧圆锥面16上 滑动，可以将芯体3引导向可变电容器5顶iJ。
另外，本实施方式中构成为，在保持部32的芯体侧圆锥面36设 置球面凸起37，但是作为本发明的球面凸起37也可以构成为设置在前 端壳体11的壳体侧圆锥面16。这种情况下，表示配合部的第一具体例子的球面凸起37设置于壳体2 (前端壳体11)，所以设置于芯体3的 保持部32的芯体侧圆锥面36成为构成导向组件一部分的倾斜面。还有，本实施方式中构成为，作为配合部的第一具体例子而设置 球面凸起37，但是作为本发明涉及的配合部，也可以例如做成，形成 圆锥形或角锥形的突起，在壳体2的壳体侧圆锥面16点接触。另外， 作为本发明涉及的配合部，也可以做成在倾斜面能够滑动配合的配合 倾斜面。即，如果以本实施方式为例说明，只要是将在前端壳体ll的 壳体侧圆锥面16能够滑动地配合的配合圆锥面设置于保持部32的构 成即可。这种情况下，设置于保持部32的配合圆锥面，以与壳体侧圆 锥面16线接触的状态滑动，由此，芯体3对于壳体2相对地滑动。图5表示本发明的位置指示器的第二实施方式。所述位置指示器8 与第一实施方式的位置指示器1同样构成为，通过电磁感应方式指示 对于位置检测装置的位置。所述位置指示器8与第一实施方式的位置 指示器1不同之处是，壳体2的前端壳体81和芯体3的指示部86。因 此，这里针对前端壳体81及指示部86进行说明，与位置指示器l相 同的部分附加相同符号并省略说明。前端壳体81具有在中间壳体12相反侧的开口部82，指示部86 的后述的固定片88贯通于所述开口部82。在前端壳体81的内面，设 置有表示倾斜面的一个具体例子的壳体侧圆锥面83。所述壳体侧圆锥 面83连续形成于开口部82，沿扩张前端壳体81内部空间的方向倾斜。 本实施方式中，壳体侧圆锥面83的倾斜角度设定为，与壳体2的中心 轴Ll (与位置指示器1在非操作状态时芯体3的中心轴L2 —致)成 45° 。在前端壳体81的壳体侧圆锥面83，能够滑动地配合有设置于芯体 3的保持部32的八个球面凸起37。 S卩，由壳体侧圆锥面83和八个球 面凸起37构成将芯体3引导向可变电容器5侧的导向组件84。在所述 壳体侧圆锥面83实施使表面平滑的镜面加工，减小与球面凸起37之 间产生的摩擦抵抗。另外，作为具有壳体侧圆锥面83的前端壳体81 的材料，与第一实施方式的前端壳体11同样，适合使用摩擦系数较小、 滑动特性优良的聚甲醛树脂(POM)。芯体3的指示部86具有，在操作状态与位置检测装置的输入面接触的接触片87;与所述接触片87连接同时固定于保持部32的固定片88。指示部86的接触片87形成为前端呈球状的大致圆锥形状。所述 指示部36的材料可以使用例举的摩擦系数较小、滑动特性优良的聚甲 醛树脂(POM)等，但也可以采用聚碳酸脂(PC)、丙烯腈(ABS)等 其他合成树脂。在具有上述构成的位置指示器8中，如果将位置指示器8对于位 置检测装置的输入面在倾斜状态操作，则在指示部86从侧面方向施加 压力(笔压)。并且，如果在指示部86从侧面方向施加笔压，芯体3 的球面凸起37在前端壳体81的壳体侧圆锥面83上滑动，抵抗未图示 的弹压组件的弹压力，芯体3与壳体2相对地移动。其结果是，芯体3 的按压部34按压可变电容器5，可以精度优良地检测笔压。还有，芯体3对于壳体2相对地移动，作用在对于芯体3轴方向 倾斜(本实施方式中是45。)的方向。但是，与位置指示器l同样， 芯体3倾斜方向的移动与其轴方向的长度相比很微小，所以由按压部 34施加于可变电容器5的压力作用于与芯体3轴方向大致平行的方向。另外，在将位置指示器8对于位置检测装置的输入面垂直正交状 态操作的情况下，与位置指示器l同样，芯体3抵抗未图示的弹压组 件的弹压力而沿轴方向移动，按压部34按压可变电容器5。其结果是， 在将位置指示器8对于位置检测装置的输入面垂直正交状态操作的情 况下，也可以由可变电容器5精度优良地检测笔压。图6说明本发明位置指示器的第三实施方式。另外，图7是图6 所示A部分的放大图。所述位置指示器9，与第一实施方式的位置指 示器1同样，构成为以电磁感应方式指示对于位置检测装置的位置。 所述位置指示器9与第一实施方式的位置指示器1不同之处只有，将 芯体3引导向可变电容器5侧的导向组件94。因此，这里针对导向组 件94进行说明，与位置指示器1相同的部分附加相同符号并省略说明。如图6及图7所示，位置指示器9的导向组件94由以下构成，八 个球体91 (图6中仅显示两个)，表示被壳体2的前端壳体11自由转 动地保持的配合部的第二具体例子；芯体侧圆锥面96，表示设置于芯 体3的保持部32的倾斜面的一个具体例子。导向组件94的八个球体91自由转动地分别被保持于设置在前端壳体11的球体保持部92。球体保持部92设置于在前端壳体11内面形 成的壳体侧圆锥面93。保持于所述球体保持部92的八个球体91，沿 着前端壳体11的壳体侧圆锥面93等间隔地配置，分别与壳体侧圆锥 面93点接触。与这八个球体91点接触的壳体侧圆锥面93的倾斜角度 设定为，对于壳体2的中心轴L1 (在位置指示器9的非操作状态，与 芯体3的中心轴L2—致)成45° 。还有，作为球体91的材料，较佳为具有高强度，例如，可以例举 陶瓷或不锈钢等。但是，作为球体91的材料，并不限定于此，也可以 使用构造用碳素钢等金属或工程塑料。保持部32的芯体侧圆锥面96与第一实施方式同样，形成于指示 部31侧，倾斜角度设定为对于芯体3的中心轴L2成45。。由此，球 体91在位置指示器9的组装状态，夹在壳体2的壳体侧圆锥面93与 芯体3的芯体侧圆锥面96之间，两者以点接触状态自由旋转。还有， 在壳体侧圆锥面93及芯体侧圆锥面96施加使表面平滑的镜面加工， 减小与球体91之间产生的摩擦抵抗。在具有上述构成的位置指示器9中同样，如果将位置指示器9对 于位置检测装置的输入面倾斜状态操作，则在指示部31从侧面方向施 加压力(笔压)。并且，如果在指示部31从侧面方向施加压笔压，夹 在壳体2的壳体侧圆锥面93与芯体3的芯体侧圆锥面96之间的球体 91转动，抵抗未图示的弹压组件的弹压力，芯体3与壳体2相对地移 动。其结果是，芯体3的按压部34按压可变电容器5，可以精度优良 地检测笔压。本实施方式中构成为，在球体保持部92保持八个球体91，但是在 球体保持部92至少保持三个球体91即可。这种情况下，不少于三个 的球体91沿着前端壳体11的壳体侧圆锥面93分开等间隔而配置。这 样可以构成为，将位置指示器9向任何方向倾斜操作，都有不少于一 个球体91在壳体侧圆锥面93与芯体侧圆锥面96之间转动，可以将芯 体3引导向可变电容器5侧。再有，在本实施方式中构成为，在前端壳体11的壳体侧圆锥面93 设置自由转动地保持球体91的球体保持部92，但是作为本发明的球体 保持部92也可以构成为设置于保持部32的芯体侧圆锥面96。这种情况下，表示配合部的第二具体例子的球体91被保持于芯体3，所以壳体2的壳体侧圆锥面93变成为构成导向组件的一部分的倾斜面。另外，上述第一实施方式至第三实施方式中构成为，将作为构成 导向组件一部分的倾斜面设置成为圆锥面，但是作为本发明的倾斜面 也可以是角锥面。再有，作为本发明的倾斜面，也可以做成为，例如 对于壳体2及芯体3的中心轴L1、 L2倾斜的平面。这种情况下，在将 位置指示器对于位置检测装置的输入面倾斜状态操作，将芯体3引导 向可变电容器5顶U，需要将位置指示器沿既定方向倾斜。为此可以构 成为，在壳体2的外面设置操作按钮、设置印字等记号，从而在使用 者将位置指示器倾斜操作时使位置指示器保持倾斜在既定方向即可。还有，在第一实施方式至第三实施方式中，作为构成导向组件一 部分的倾斜面的壳体侧圆锥面16、 83及芯体侧圆锥面96的倾斜角度 设定为，对于芯体3的中心轴L2成45。。这是为了，如图4B所示， 高效率地从外力F1中得到分力F2。但是，作为本发明的倾斜面角度， 并不仅限定为对于芯体3的中心轴L2成45。，可以设定为任意倾斜角 度。还有，为了高效率地从外力F1中得到分力F2，较佳为倾斜面的倾 斜角度做成对于芯体3的中心轴L2成30° ~60° 。图8显示具备有前述构成及作用的位置指示器1的本发明坐标输 入装置的第一实施方式。另外，图9是表示图8所示坐标输入装置的 位置检测装置构成的方框图。如图S所示，表示本发明的坐标输入装置的第一实施方式的坐标 输入装置101构成为具备，具有输入面102a的位置检测装置102、对 于所述位置检测装置102的输入面102a指示位置的位置指示器1。所 述坐标输入装置101，将位置检测装置102与具有显示装置的个人计算 机或PDA (Personal Digital Assistant)等未图示的外部设备连接，作为 所述外部设备的输入装置来使用。坐标输入装置101的位置检测装置102成为大致四角形的平板形 状， 一侧平面具有输入面102a，所述输入面102a的相反侧的平面做成 载置面。在所述位置检测装置102内部，在输入面102a对应位置，如 图9所示，设置电磁感应方式的位置检测部105。位置检测装置102的位置检测部105具有，沿X轴方向并列配置的四十条环形线圈X广X40，沿Y轴方向并列配置的四十条环形线圈
Y, Y40。这些环形线圈X, X4o及环形线圈Y, Y4o与选择各个环形线圈 的选择电路106连接。
选择电路106连接于发送接受切换电路107，所述发送接受切换电 路107的受信侧连接于放大器108。放大器108连接于检波电路109， 检波电路109经由低通滤波器(LPF) 110连接于取样保持电路112。 再有，取样保持电路112连接于模拟/数字转换电路(AD转换电路) 113，所述模拟/数字转换电路113连接于CPU (中央处理装置)114。 还有，CPU114分别提供控制信号至上述选择电路106、取样保持电路 112、模拟/数字转换电路113及发送接受切换电路107。
另外，在位置检测装置102设置产生频率f0的交流信号的起振器 116、将交流信号转换为电流的电流驱动器117。所述电流驱动器U7 连接于发送接受切换电路107的送信侧。g卩，如果因CPU 114提供控 制信号，发送接受切换电路107的接点切换至送信侧，则从位置检测 部105的环形线圈X广X4o及环形线圈Y, Y4o输出频率fD的交流信号。
如果位置指示器1接近输出交流信号的位置检测部105，则位置指 示器l，内藏的共振电路41共振，输出共振信号。并且，位置检测部 105检测从共振电路41提供的共振信号和来自环形线圈X, X40、 Y广Y4。选择位置的位置指示器1指示位置，作为X-Y坐标。
从位置指示器1输出的共振信号中，位置指示器1倾斜方向的磁 力线比相反方向的磁力线更多地与位置检测部105交叉。因此，位置 检测部105检测位置指示器1指示位置的同时，也可以检测位置指示 器l对于输入面102a的倾斜。
这样，位置检测装置102的CPU 114依据位置检测部105检测到 位置指示器1的倾斜和经由位置检测部105、从位置指示器1提供的笔 压信息来判定在位置指示器1施加的笔压。并且，CPU 114对应于判 定的笔压而控制，例如，对应于笔压而进行输入的线的浓淡变化的控 制等。另外，将从位置指示器1提供的笔压信息作为笔压，在CPU 114 也可以进行对应于所述笔压控制。
如同以上说明，本发明的位置指示器及坐标输入装置，由于设置 有在从侧方向对芯体的指示部施加外力时引导所述芯体移动的导向组件，即使从侧面方向对芯体的指示部施加外力芯体3也可以可靠的移 动。其结果是，由移动的芯体3按压压力检测部，可以将施加的外力 作为笔压而精度优良地检测。
另外，由于导向组件的倾斜面形成为，对于芯体的中心轴成30°
至60°的角度，从侧面方向对指示部施加外力时，可以从所述外力效
率优良地得到作用于芯体移动方向的分力。其结果是，即使从侧面方 向对指示部施加外力也可以敏感度优良地检测所述外力。
再有，由于导向组件的配合部做成为，在倾斜面点接触的不少于 三个的凸起部，可以减小倾斜面与配合部之间产生的摩擦抵抗，可以 减小作用于芯体移动方向的分力损失。其结果是，即使从侧面方向对 指示部施加外力也可以敏感度优良地检测所述外力。
另外，由于导向组件的配合部做成为，自由转动地被框体或者芯 体支持的球体或者圆筒状旋转体，可以减小倾斜面与配合部之间产生 的摩擦抵抗，可以减小作用于芯体移动方向的分力损失。其结果是， 即使从侧面方向对指示部施加外力也可以敏感度优良地检测所述外 力。
另外，由于构成导向组件的倾斜面及配合部是由氟树脂或者聚碳 酸脂形成，同时在这些倾斜面及配合部施加镜面加工，所以可以减小 倾斜面及配合部之间产生的摩擦抵抗，可以减小作用于芯体移动方向 的分力损失。其结果是，即使从侧面方向对指示部施加外力也可以敏 感度优良地检测所述外力。
另外，芯体的指示部是由毛或者有弹性的材料形成毛笔形状，可 以实现，能够与毛笔同样感觉进行文字及图形输入的位置指示器。
另外，本发明的坐标输入装置中，位置检测装置构成为具有，检
出部，检测位置指示器对于输入面的倾斜；控制部，依据检测到位置 指示器倾斜和从位置指示器提供的压力信息判定笔压。因此，对于位 置指示器的输入面倾斜不同的情况且施加外力相等的情况，作用于芯 体移动方向的分力也产生不同，可以将这些外力作为同样大小的笔压 来认知。其结果是，可以给使用者提供舒适的操作感。
本发明并非仅限定于前述附图所述的实施方式，只要不脱离所述 主旨的范围内还可能有各种变形实施。例如，在前述实施方式中，说明适用于电磁感应方式的位置指示器及坐标输入装置，但是也可以适 用于采用静电耦合方式、感压方式、激光方式的其他坐标检测方式的 位置指示器及坐标输入装置。
权利要求
1、一种位置指示器，其特征在于，具备框体，作为外包装部而形成；芯体，能够移动地被前述框体支持，同时具有突出于前述框体外侧的指示部；导向组件，在从侧方向对前述芯体的前述指示部施加外力时引导该芯体的移动；压力检测器，检测被前述导向组件引导移动的前述芯体按压的压力；前述导向组件由在前述框体及前述芯体一方设置的倾斜面和配合部组成，配合部设置于前述框体及前述芯体另一方同时能够滑动地配合于前述倾斜面。
2、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述倾斜面 形成为对于前述芯体的中心轴成30。 60°的角度。
3、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述倾斜面 为对于前述芯体的中心轴倾斜的圆锥面或者角锥面。
4、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 为与前述倾斜面平行延伸的配合倾斜面。
5、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 为与前述倾斜面点接触的不少于三个的凸起部。
6、 根据权利要求5所述的位置指示器，其特征在于，前述凸起部 为球面凸起部，具有与前述倾斜面接触的球面。
7、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述配合部 为球体或者圆筒状旋转体，自由转动地被前述框体或前述芯体支持。
8、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，在前述倾斜 面及/或前述配合部施加镜面加工。
9、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述倾斜面 及/或前述配合部由氟树脂或者聚碳酸树脂形成。
10、 根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，前述芯体的前述指示部由毛或者具有弹性的材料形成为毛笔形状。
11、 一种坐标输入装置，其特征在于，具备具有输入面的位置检测装置；位置指示器，对于前述输入面指示位置的同时能够检测对于该输入面的按压力；前述位置指示器具备 框体，作为外包装部而形成；芯体，能够移动地被前述框体支持，同时具有突出于前述框体外 侧的指示部；导向组件，在从侧方向对前述芯体的前述指示部施加外力时引导 该芯体的移动；压力检测器，检测被前述导向组件引导移动的前述芯体按压的压力；前述导向组件由在前述框体及前述芯体一方设置的倾斜面和配合 部组成，配合部设置于前述框体及前述芯体另一方同时能够滑动地配 合于前述倾斜面。
12、 根据权利要求ll所述的坐标输入装置，其特征在于，前述位 置检测装置具有检出部，检测前述位置指示器对于前述输入面的倾 斜；控制部，依据检测到前述位置指示器倾斜和从前述位置指示器提 供的压力信息判定笔压。
全文摘要
提供一种位置指示器及坐标输入装置，即使在位置指示器对于位置检测装置的输入面为倾斜状态操作时，外力从侧面方向施加于指示部，依然能够精度优良地检测笔压。位置指示器(1)具备，壳体(2)，表示作为外包装部而形成；芯体(3)，在壳体(2)内能够移动地被支持，同时具有突出于所述壳体(2)的外侧的指示部(31)；导向组件(4)，在从侧方向对芯体(3)的指示部(31)施加外力时引导芯体(3)的移动；可变电容器(5)，检测由被导向组件(4)引导移动的芯体(3)按压的压力。并且，导向组件(4)由以下构成，壳体侧圆锥面(16)，设置于壳体(2)；球面凸起(37)，设置于芯体(3)，同时与壳体侧圆锥面(16)能够滑动地配合。
文档编号G06F3/038GK101290549SQ200810092529
公开日2008年10月22日 申请日期2008年4月18日 优先权日2007年4月19日
发明者桂平勇次 申请人:株式会社和冠