CN101393491A - 位置指示器、可变电容器、位置输入装置及计算机系统 - Google Patents

位置指示器、可变电容器、位置输入装置及计算机系统 Download PDF

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Abstract

一种位置指示器(100)，可简化可变电容器的结构并缩小位置指示器的轴径。在框体(10)的内部与轴向正交地设有扁平的圆盘状的电介质(1)。其一个面的电极(2)和另一个面一侧的导电性弹性部件(3)形成可变电容器(200)。导电性弹性部件设置在向位置指示器的轴向延长的芯体(11)的一端。若在芯体施加箭头a方向的笔压，则导电性弹性部件的前端被按压而扁平，电容值可根据该扁平部分的面积而变化。在芯体所贯通的圆筒状铁氧体芯(12)卷绕有位置指示线圈(13)。位置指示线圈的两端经由导线(14)与共振电容器(15a)连接，与该共振电容器并联连接有可变电容器。

Description

位置指示器、可变电容器、位置输入装置及计算机系统
技术领域
本发明涉及一种在输入位置信息的数字转换器(digitizer)等中使用的位置指示器、适用于该位置指示器的可变电容器、使用该位置指示器的位置输入装置、及使用该位置输入装置的计算机系统。具体地讲，能够简化用于笔压检测部的可变电容器的结构，特别是能够容易地缩小轴径，上述笔压检测部使用于位置指示器。
背景技术
例如，在电磁感应方式的位置输入装置中使用的位置指示器的笔压检测部，一直以来使用可变电容器(例如参照专利文献1)。另外，上述可变电容器将一个面的电极一分为二，从而能够容易地取出信号(例如参照专利文献2)。然而，上述专利文献1、2中公开的可变电容器需要许多部件。
图10是表示专利文献1公开的可变电容器的具体结构的图。电介质201由具有彼此平行的两个面201a和201b的大致圆盘状的硬材料构成。该电介质201例如使用厚度为2mm、直径为4.6mm、相对介电常数为7000的陶瓷。在该电介质201的一个面201a设有第一电极202。在电介质201的另一个面201b光滑地进行了研磨加工，以使其表面精度在Ra＝0.1μm以下。
第一电极202由厚度为0.2mm、直径为4.0mm的大致圆盘状的银板构成。并且，该第一电极202通过烧结而安装在电介质201的一个面201a。第二电极203例如是具有挠性的绝缘膜。该第二电极203例如在厚度为75μm的聚酰亚胺膜上蒸镀了厚度为1000埃的镍铬合金。并且，该第二电极203包括直径为4.6mm的圆盘状的电极部、和由此延伸成舌状(未图示)的端子部。
垫片204例如由厚度为40μm、相对介电常数为3.5的聚酰亚胺膜构成，包括外径为4.6mm、内径为3.3mm的环状主体部、和由此延伸成舌状(未图示)的卡定部。弹性体205例如由厚度为0.35mm的硅橡胶构成。并且，该弹性体205例如包括直径为4.6mm的圆盘状主体部、和从与其直径方向相对的两个位置延伸成舌状(未图示)的卡定部。
进而，端子206、207从圆盘状电极部206a、207a的一个面的大致中央处，向与电极部206a的板面垂直的方向延伸设置有圆柱状的导线部206b、207b。上述导线部件206b、207b在黄铜上施行镀镍及镀金而形成。另外，电极部206a、207a的另一个面在施加有笔压时分别与第一电极202及第二电极203接触而电连接。
并且，如图10A所示，在上述的芯体210上完全没有施加压力或位移的状态(初始状态)下，在可变电容器中，由于垫片204，电介质201的另一个面201b和电极203除了其周边部以外分离了与该垫片204的厚度相当的间隔。其结果，在电介质201和第二电极203之间形成空气层208。因而，此时的端子206和端子207之间的电容值(初期电容)，大致为将由电介质201形成的电容和由相对介电常数为1.0的空气层208形成的电容串联连接时的合成电容，所以其合成电容很小。
另一方面，当芯体210上施加有压力或位移时，该压力或位移经由弹性体205施加到电极203。其结果，电极203向电介质201侧弯曲。此时，空气层208的厚度小于垫片204的厚度。空气层208的电容与其厚度成反比而增大，所以当空气层208的厚度减小时，空气层208的电容增大，其结果端子206、207间的电容值也增大。
之后，如图10B所示，当施加在芯体210上的压力或位移增加，电极203与电介质201的另一个面201b接触时，在该接触部分仅有电介质201的电容。其结果，端子206和207之间的电容值与接触面积大致成比例地增加。如上所述，上述可变电容器与芯体210的一端上施加的压力或极微小的位移对应地，其电容值大幅度变化。
专利文献1：日文专利第3150685号公报
专利文献2：日本专利特开2001-319831号公报
但是，从图10也可知，上述可变电容器需要很多部件。进而，专利文献1中公开的可变电容器使用双重壳体等(参照专利文献1的图2)，所以难以缩小可变电容器外形的直径。另外，制造上述双重外罩需要精密成形，其制造工序要求有清洁间。其结果，该双重外罩成为制造成本上升的原因。
对此，专利文献2中公开的可变电容器通过在电介质的一个面侧设置连接用的端子而实现装置的简化。但是，在该被分割的两个电极之间会产生初始电容。其结果，该专利文献2中公开的可变电容器作为可变电容器的特性并不十分良好。
发明内容
本发明考虑到上述问题点，目的在于简化可变电容器的结构，进一步缩小位置指示器的轴径，以及降低可变电容器的初始电容。
为了解决上述课题并实现本发明的目的，技术方案1所述的位置指示器的特征在于，包括：电介质，具有相对的两个面；可变电容器，在电介质的一个面设有具有预定面积的电极，设有贯通电介质的一个及另一个面之间的孔，设有使孔的两端之间导通的导通部，靠近电介质的另一个面配置有导电性弹性部件；共振电路，与可变电容器连接，其包括位置检测用线圈及电容器；以及芯体，贯通位置检测用线圈而设置，芯体的一端与导电性弹性部件连接，该芯体的另一端作为位置指示点。
另外，作为本发明的优选方式，技术方案2所述的位置指示器的特征在于，在孔中插入导电销而构成导通部，技术方案3所述的位置指示器的特征在于，在导电销的一个端部设有扁平的销头部，在电介质的另一面侧的孔的周围，设有与销头部的厚度相同或略深的台阶部。另外，作为本发明的位置指示器的优选方式，技术方案4所述的位置指示器的特征在于，导通部在孔的内表面形成有导电层，技术方案5所述的位置指示器的特征在于，导电性弹性部件和电介质的接触面积根据施加在芯体上的笔压而变化。
另外，为了解决上述课题并实现本发明的目的，技术方案6所述的可变电容器的特征在于，包括：电介质，具有相对的两个面；电极，设置在电介质的一个面上，具有预定的面积；导电性弹性部件，靠近电介质的另一个面而设置；孔，贯通电介质的相对的两个面；以及导通部，使孔的两端之间导通。
进而，作为本发明的优选方式，技术方案7所述的可变电容器的特征在于，导通部在孔中插入有导电销，技术方案8所述的可变电容器的特征在于，在导电销的一个端部设有扁平的销头部，在电介质的另一面侧的孔的周围，设有和销头部的厚度相同或略深的台阶部。另外，作为本发明的优选方式，技术方案9所述的可变电容器的特征在于，导通部在孔的内表面形成有导电层，技术方案10所述的可变电容器的特征在于，向电介质按压的导电性弹性部件具有预定的硬度。另外，作为本发明的优选方式，技术方案11所述的可变电容器的特征在于，电介质为扁平的形状。
进而，为了解决上述课题并实现本发明的目的，技术方案12所述的位置输入装置的特征在于，包括位置指示器和位置检测器，位置指示器包括：电介质，具有相对的两个面；可变电容器，在电介质的一个面设有具有预定面积的电极，设有贯通电介质的一个及另一个面之间的孔，设有使孔的两端之间导通的导通部，靠近电介质的另一个面而配置有导电性弹性部件；共振电路，与可变电容器连接，其包括位置检测用线圈及电容器；以及芯体，贯通位置检测用线圈而设置，芯体的一端与导电性弹性部件连接，芯体的另一端作为位置指示点，位置检测器在位置指示点检测来自位置检测用线圈的信号。
另外，为了解决上述课题并实现本发明的目的，技术方案13所述的计算机系统是利用了技术方案12的位置输入装置的计算机系统。即，在该计算机系统中，根据由可变电容器检测的笔压信号使中央处理装置(CPU)动作，根据来自该CPU的数据，对位置输入装置进行控制。
根据本发明，能够简化可变电容器的结构，缩小位置指示器的轴径，并且能够降低可变电容器的初始电容。从而，能够形成良好的可变电容器、位置指示器、位置输入装置及计算机系统。
附图说明
图1是表示适用本发明的位置指示器及位置输入装置的一个实施方式的结构图。
图2是表示适用本发明的可变电容器的第一实施方式的结构图。
图3是位置指示器及位置输入装置的电路结构的示意框图。
图4是本发明的第一实施方式的处理装置中处理的流程图。
图5是表示X轴全扫描动作中的各部分波形的一例的图。
图6是表示Y轴全扫描动作中的各部分波形的一例的图。
图7是表示X轴部分扫描动作及Y轴部分扫描动作中的各部分波形的一例的图。
图8是位置指示器的其他实施方式例的电路结构图。
图9是表示适用本发明的可变电容器的第二实施方式例的结构图。
图10是用于说明现有可变电容器的图。
具体实施方式
下面，参照图1～图8对本发明的一个实施方式进行说明。首先，参照图1说明适用了本发明的包含可变电容器的位置指示器及位置输入装置整体的实施方式的结构。
位置输入装置包括位置指示器100和写字板300。位置指示器100在与写字板300的上表面300a相对的位置使用。并且，写字板300可与个人计算机(未图示)连接，该写字板300检测由位置指示器100指示的位置的位置坐标，并发送给个人计算机。个人计算机可根据从该写字板300发送的位置坐标，用该个人计算机中安装的各种软件进行绘图或文字输入。
位置指示器100具有可变电容器200、芯体11、铁氧体芯12、位置指示线圈13、导线14、和电路基板15，并将上述部件内置于例如圆珠笔、铅笔等所谓笔记工具形状的框体10中而构成。
可变电容器200包括电介质1、电极2、和导电性弹性部件3。电介质1为预定形状例如扁平的大致圆盘形状的电介质，并且设有孔1c，以贯通其一个面1a(以下称为上表面)和另一个面1b(以下称为下表面)之间。
并且，电介质1沿着框体10的轴方向而设置。电极2构成一对电极中的一个，被设置在电介质1的上表面1a，上述一对电极构成可变电容器200。导电性弹性部件3构成一对电极的另一个，被设置在与电介质1的下表面1b相对的位置，上述一对电极构成电容器。另外，在后文说明可变电容器200的结构及动作的详细情况。
芯体11相当于例如自动铅笔、圆珠笔等笔记工具的芯。该芯体11为大致棒状的部件，用于使用者在写字板300上使用位置指示器100时(例如记录文字等的操作)向导电性弹性部件3传递其笔压。
并且，芯体11贯通具有贯通孔的圆筒形状的铁氧体芯12而设置。该芯体11的长度方向的一端安装在导电性弹性部件3上。芯体11的另一端形成为大致凸状。该大致凸状的另一端从框体10的前端部10a突出，构成进行位置指示的笔尖。并且，虽然没有特别图示，但是当向框体10的轴方向施力时，该芯体11向箭头a方向移动且在框体10内得到支撑。
在铁氧体芯12的外周缠绕有位置指示线圈13。该位置指示线圈13是构成位置指示器100中设置的共振电路的线圈，经由导线14与共振电容器15a并联连接。共振电容器15a是构成位置指示器100中设置的共振电路的电容器，被设置在基板15上。
写字板300是用于对位置指示器100发送信号、并接收从位置指示器100发送来的信号而检测进行了位置指示操作的位置的装置。该写字板300具有多个位置检测线圈20，该位置检测线圈20在X轴方向及Y轴方向上以预定的间隔排列设置。
并且，写字板300从上述多个位置检测线圈20依次向位置指示器100提供特定频率的信号，并用位置检测线圈20依次检测来自位置指示器100的位置指示线圈13的共振信号。并且，写字板300能够根据在检测到从位置指示器100发送的信号时驱动的位置检测线圈20的位置、检测到该信号时的共振信号的大小及相位的变化，检测位置指示器100指示的位置、笔压。
接下来，根据图2详细说明适用本发明的可变电容器200的第一实施方式的结构及动作原理。图2A是适用本发明的可变电容器200的一个实施方式的俯视图，图2B是同一实施方式的侧视图，图2C是施加了笔压时的同一实施方式的侧视图。另外，在图2的说明中，与图1对应的部分标以相同的标号。
如图2A所示，在从上表面1a侧观察时，电介质1在大致中心部分具有向下表面1b贯通的孔1c。另外，在电介质1的上表面1a，在孔1c的开口部附近以外的区域设有具有预定面积的电极2。进而，在电介质1的孔1c的内壁面设有导电层1d，该导电层1d例如涂敷导电材料而形成。
并且，如图2B所示，在与电介质1的孔1c的下表面1b侧的开口部相对的位置，设有导电性弹性部件3。并且，该导电性弹性部件3设置在芯体11的一端。
接下来，参照图2B、图2C和图2D说明适用本发明的可变电容器200的动作。
在使用者操作位置指示器100例如进行文字书写或绘图时，即若笔尖接触到写字板300的上表面300a，则从位置指示器100施加到写字板300的上表面300a上的力的应力经由芯体11向图2B中的箭头a方向传递到导电性弹性部件3。此时，导电性弹性部件3向箭头a方向移动，并在孔1c的下表面1b侧的开口部与导电层1d接触而导通(图2C)。
并且，当使用者加强笔压时，箭头a方向的力也增大，导电性弹性部件3强力按压电介质1的下表面1b而变形(扁平化)。其结果，导电性弹性部件3相对电介质1的下表面1b扁平化的部分的面积增加(图2D)。此时，与电极2相对的导电性弹性部件3的面积发生变化，从而电极2和导电性弹性部件3之间的电容值发生变化。另外，若笔尖从写字板300的上表面300a离开，则导电性弹性部件3由于导电性弹性部件3的弹力和导电性弹性部件3及芯体11的重量而从导电层1d离开，恢复到原来的状态(图2B)。
然而，电容器的电容C一般由C＝∈0(S/d)求得。在此，值∈0表示电介质的相对介电常数，值d表示电容器的相对的两电极间距离，值S表示电极的面积。
在图2B的状态时，导电性弹性部件3从导电层1d物理性分离，所以导电性弹性部件3未导通，因此可变电容器200的电容为0。此外，若将图2C的状态、即导电性弹性部件3与导电层1d接触时的面积设为S1，则此时的可变电容器200的电容C1为C1＝∈0(S1/d)。
并且，若进一步向导电性弹性部件3施力，则导电性弹性部件3按压到电介质1的下表面1b，如图2D所示，导电性弹性部件3的上表面扁平化。若将此时扁平化的部分的面积设为S2，则因为该S2为可变电容器200的电极的面积，所以此时的可变电容器200的电容C2为C2＝∈0(S2/d)。如上所述，可变电容器200的电容根据导电性弹性部件3与电极2相对的面积S的变化而变化。
接下来，参照图3说明适用本发明的位置指示器100及写字板300的具体实施方式的电路结构。
位置指示器100包括位置指示线圈13和共振电路，该共振电路包括共振电容器15a和可变电容器200。
另一方面，写字板300具有位置检测线圈20，该位置检测线圈20将X轴方向的环形线圈组21a和Y轴方向的环形线圈组21b层叠而设置。上述环形线圈组21a、21b分别将例如40根矩形的环形线圈以等间隔依次重合地排列设置。并且，上述环形线圈组21a、21b与选择电路22连接，选择电路22依次选择环形线圈组21a、21b内的一个环形线圈。
进而在振荡器23产生的频率f0的交流信号提供到电流驱动器24。电流驱动器24将该交流信号转换成电流后向切换连接电路25发送。切换连接电路25将由选择电路22选择的一个环形线圈切换连接到电流驱动器24及接收放大器26。接收放大器26对在所选择的一个环形线圈产生并经由选择电路22及切换连接电路25发送来的感应电压进行放大。并且，接收放大器26向检波器27和同步检波器31发送该放大的感应电压。
检波器27对在一个环形线圈产生的感应电压即接收信号进行检波，并向低通滤波器28发送。该低通滤波器28是具有比上述频率f0足够低的截止频率的滤波器。该低通滤波器28将检波器27的输出信号转换成直流信号，并向S/H(Sample Hold，采样保持)电路29发送。S/H电路29保持低通滤波器28的输出信号的预定时序，具体地讲是接收信号期间中的预定时序下的电压值，并向A/D(Analog to Digital，模数)转换电路30发送。A/D转换电路30对S/H电路29的输出进行模拟/数字转换。
另外，同步检波器31用来自振荡器23的交流信号对接收放大器26的输出信号进行同步检波，并向低通滤波器32发送与输出信号和交流信号之间的相位差对应的电平的信号。该低通滤波器32是具有比频率f0足够低的截止频率的滤波器。该低通滤波器32将同步检波器31的输出信号转换成直流信号，并向S/H(Sample Hold)电路33发送。S/H电路33保持低通滤波器32的输出信号的预定时序下的电压值，并向A/D(Analog to Digital)转换电路34发送。A/D转换电路34对S/H电路33的输出进行模拟/数字转换。
进而，处理装置35对写字板300的各部分进行控制。即，处理装置35对选择电路22的选择、切换连接电路25的切换、S/H电路29、33的时序进行控制。并且处理装置35根据来自A/D转换电路30、34的输入信号，根据以一定的发送持续时间发送了电波时从X轴方向环形线圈组21a和Y轴方向环形线圈组21b的各环形线圈得到的感应电压的电压值的电平，算出位置指示器100的X轴方向和Y轴方向的指示位置的坐标值，并且根据与相位差对应的信号的电平检测笔压。
接下来，参照图4对写字板300的动作进行说明。在此，图4是表示处理装置35中的处理流程的图。
首先，处理装置35向选择电路22发送选择X轴方向环形线圈组21a中第一个环形线圈、例如X1的信息，并且向收发切换电路25送出选择发送侧的信号，并从振荡器23向环形线圈X1提供频率f0的正弦波信号，产生频率f0的电波。此时，若位置指示器100在写字板300上，则该频率f0的电波对与位置指示线圈13连接的共振电容器15a和可变电容器200的共振电路进行励磁，使该共振电路产生频率f0的感应电压。
接下来，若向收发切换电路25发送了一定时间选择发送侧的信号，则处理装置35发送选择接收侧的信号，使从环形线圈X1产生的电波消失。此时，在与位置指示器100的位置指示线圈13连接的共振电容器15a和可变电容器200的共振电路上产生的感应电压随着发送频率f0的电波而逐渐衰减。从该位置指示器100发送的频率f0的电波，反过来对上述环形线圈X1进行励磁，使之产生感应电压。
进而，若向收发切换电路25发送了一定时间选择接收侧的信号，则处理装置35向选择电路22发送选择X轴方向环形线圈组21a中第二个环形线圈、例如环形线圈X2的信息，进行和上述同样的电波收发，以后依次扫描、选择(全扫描)X轴方向环形线圈组21a中从第3个到第40个环形线圈、例如环形线圈X3～X40，进行同样的电波收发(步骤S1)。
另外，上述的依次扫描、选择(全扫描)也可以不选择X轴方向环形线圈组21a的所有环形线圈，而是适当地间隔着进行选择，如隔一个、隔两个。另外，上述的依次扫描、选择(全扫描)也可以对一个环形线圈进行多次电波的收发。进而，上述的依次扫描、选择(全扫描)对各环形线圈的发送时间以及对各环形线圈的接收时间必须相等，但是发送时间和接收时间也可以不一定相同。另外，在以下说明中，将依次扫描、选择(全扫描)X轴方向环形线圈组21a的所有环形线圈称为X轴全扫描，将依次扫描、选择(全扫描)Y轴方向环形线圈组21b的所有环形线圈称为Y轴全扫描。
并且，通过检波器27对上述接收期间中在X轴方向环形线圈组21a的环形线圈产生的感应电压即接收信号进行检波而转换成直流信号，利用低通滤波器28进行平滑化，利用S/H电路29在预定的时序进行保持，进而经由A/D转换电路30，作为电压值向处理装置35发送。图5是表示上述X轴全扫描动作中各部分波形的一例的图，图中(a)是从位置检测线圈20发送的电波，(b)是在共振电路产生的感应电压，(c)是接收信号，(d)是S/H电路29的输出信号。
在此，S/H电路29的输出电平为取决于位置指示器100和环形线圈之间的距离的值。因此，处理装置35判别S/H电路29的输出电平的最大值是否在预先设定的一定值以上，从而判断位置指示器100是否在写字板300的有效读取高度内(步骤S2)。
进而在处理装置35判断为位置指示器100在有效读取高度内时，选出从各环形线圈获得的信号中S/H电路29的输出电平为最大值的X轴方向环形线圈(以下称为峰值线圈)。并且，处理装置35存储峰值线圈的编号，此处为X7(步骤S3)。另外，处理装置35在判断为位置指示器100不在有效读取高度内时，重复步骤S1、S2的处理。
另外，处理装置35依次扫描、选择Y轴方向环形线圈组21b的各环形线圈而进行和上述同样的电波收发(步骤S4)，选出Y轴方向的峰值线圈，并存储该峰值线圈的编号，此处为Y5(步骤S5)。另外，图6是表示Y轴全扫描动作中各部分波形的一例的图，各信号和图5的情况相同。
接着，处理装置35对X轴方向环形线圈组21a中以峰值线圈为中心的预定数量、例如5个环形线圈进行电波的收发。在此，使用该5个环形线圈的电波的收发，在发送电波时，即在收发切换电路25选择发送侧时，总是选择峰值线圈(此处线圈编号为X7)。与此相对，在接收电波时，即在收发切换电路25选择接收侧时，从线圈编号小的环形线圈向线圈编号大的环形线圈(或者从线圈编号大的环形线圈向线圈编号小的环形线圈)依次扫描、选择(部分扫描)(步骤S6)。另外，在以下说明中，将对X轴方向环形线圈组21a中以峰值线圈为中心的预定数量的环形线圈进行电波的收发称为X轴部分扫描。
若X轴部分扫描动作结束，则处理装置35对Y轴方向环形线圈组21b中以峰值线圈为中心的预定数量的、例如5个环形线圈进行电波的收发。在此，使用该5个环形线圈的电波的收发，在发送电波发送时，即在收发切换电路25选择发送侧时，总是选择峰值线圈(此处线圈编号为Y5)。与此相对，在接收电波时，即在收发切换电路25选择接收侧时，从线圈编号小的环形线圈向线圈编号大的环形线圈(或者从线圈编号大的环形线圈向线圈编号小的环形线圈)依次扫描、选择(部分扫描)(步骤S7)。另外，在以下说明中，将对Y轴方向环形线圈组21b中以峰值线圈为中心的预定数量的环形线圈进行电波的收发称为Y轴部分扫描。
图7是表示X轴部分扫描动作及Y轴部分扫描动作中各部分波形的一例的图，各信号和图5的情况相同。
进而，若X轴部分扫描动作和Y轴部分扫描动作结束，则处理装置35再次判别从环形线圈得到的感应电压的最大值是否在预先设定的一定值以上，并判断位置指示器100是否在写字板300的有效读取高度内(步骤S8)。在该步骤8中，在处理装置35判断为位置指示器100在写字板300的有效读取高度内时，再次选出并存储得到了最大感应电压的X轴方向及Y轴方向的峰值线圈(步骤S9)。
并且，处理装置35在每次进行X轴方向及Y轴方向的部分扫描时，按照电平从大到小的顺序分别抽出多个、例如3个感应电压，并根据上述信号，执行本发明申请人在先申请的专利第2131145号中所述的周知的坐标计算，求得位置指示器100的指示位置在X轴方向及Y轴方向的坐标值(步骤S10)另外，处理装置35在进行坐标计算后，从与相位差对应的信号的电平检测笔压(步骤S11)。
之后，只要位置指示器100持续在写字板300的有效读取高度内，处理装置35就重复步骤S6～S11的处理，当判断为不在有效读取高度内时，回到步骤S1的处理。
如上所述，处理装置35可检测位置指示器100靠近的位置。另外，处理装置35通过检测所接收的信号的相位，还可以得到位置指示器100的笔压值的信息。进而，因为处理装置35中可以使用根据任意程序进行运算处理的中央处理装置，所以也可以说图3的框结构图表示根据位置指示器100向写字板300靠近的位置信息进行运算处理的计算机系统。
另外，本发明的可变电容器200可以仅由导电性弹性部件3和扁平形状的电介质1这两个部件构成，该电介质1在其上表面1a设有电极2，并且在孔1c的内壁面设有导电层1d。因而，本发明的可变电容器200可以充分减少部件数量。另外，导电性弹性部件3可以使用硅导电橡胶、加压导电橡胶(PCR：Pressure sensitive Conductive Rubber)等。
进而，根据该结构，因为不需要在现有结构中必须附带的如图10所示的端子206、207的构成要素，所以可以将以往7mm左右的可变电容器整体的直径变为例如5mm左右。因而，若其他结构相同，则可以将以往9mm的位置指示器的轴径缩小到7mm。另外，在轴径为和以往相同的9mm时，可以在富裕的2mm部分设置加强材料、缓冲材料，从而可提高位置指示器的耐久性能、耐冲击性能。
接下来，根据图8对图3所示位置指示器100的其他实施方式进行说明。该图8是大致表示位置指示器100的电路的其他实施方式的图。另外，在该图8的说明中，与图3对应的部分标以和图3相同的标号，并省略详细说明。
位置指示线圈13和共振电容器15a构成共振电路36，该共振电路36以从写字板300中设置的位置检测线圈20发送的f0频率共振。另外，在图1中的电路基板15上，配置有基于周知的CMOS技术的集成电路(IC：Integrated Circuit)37。该集成电路37由包括二极管38和电容器39的驱动电源驱动。
该二极管38与共振电路36连接。并且，根据从位置检测线圈20提供的励磁信号而在共振电路36产生的交流电压施加到该二极管38。该交流电压由二极管38和电容器39整流，进而转换成直流，成为集成电路37的驱动电源。另外，在共振电路36产生的信号经由电容器40提供到集成电路37。该集成电路37根据经由电容器40而提供的信号，生成用于在位置指示器100和写字板300之间收发信号的时钟信号、和用于检测笔压的时钟信号。
如上所述，可变电容器200的电容根据笔压而变化。该可变电容器200与电阻(未图示)连接而构成时间常数电路。其结果，因为可变电容器200的电容根据笔压而变化，所以该时间常数电路的时间常数也发生变化。并且，以与该时间常数对应的时间间隔，由集成电路37计测在共振电路36产生的信号的波数。该计测的数值被转换成预定比特数、例如8比特的笔压值。
如此求出的笔压数据与用于上述写字板300与位置指示器100之间信号收发的时钟信号同步地从集成电路37逐1比特输出，对与共振电路36并联连接的开关15b进行控制。从而，当该开关15b断开时，在写字板300上可检测来自位置指示器100的信号，由于当开关15b接通时共振电路36短路，所以无法检测从位置指示器100发送的信号。
由此，通过检测从位置检测线圈20发送一定时间励磁信号后从位置指示器100发送的信号，可在写字板300求出笔压。
另外，本发明的可变电容器、位置指示器、位置输入装置和计算机系统，具有电介质和可变电容器，上述电介质具有相对的两个面，上述可变电容器具有：电极，设置在上述电介质的一个面上，具有预定的面积；贯通电介质的相对的两个面的孔；使孔的两端间电导通的导通部；和靠近另一个面而设置的导电性弹性部件。由此，可简化作为笔压检测部的可变电容器的结构，缩小位置指示器的轴径。
接下来，根据图9说明适用本发明的可变电容器的第二实施方式例的结构。图9是适用本发明的可变电容器的剖视图。另外，在图9的说明中，与图2对应的部分标以和图2相同的标号，并省略详细说明。
在该第二实施例中，代替在电介质1的孔1c的内壁设置导电层1d，在该孔1c中插入导电销41。并且，在该导电销41和导电性弹性部件3接触时，导电性弹性部件3经由导电销41与共振电路电接触。该导电销41在其长度方向的一个端部设有销头部42。另一方面，在电介质1的下表面1b设有台阶部43。该台阶部43是在孔1c的周围和销头部42的厚度相同或略深的凹部，导电销41的销头部42嵌于其中。并且，导电销41的长度方向的另一个端部从孔1c的台阶部43侧的开口部插入。并且，当将导电销41向电介质1的上表面1a按入时，导电销41的销头部42嵌入到台阶部43，该销头部42的端部和电介质1的下表面1b平齐或略微凹入。
进而，在该第二实施例中，公开了在由喷射模制而形成的套筒44中内置有电介质1、导电性弹性部件3和导电销41的实施方式。该套筒44在长度方向的一个端部具有开口部，并具有中空部，该中空部用于内置电介质1、导电性弹性部件3和导电销41。并且，套筒44的长度方向的另一个端部为闭口部，并设有贯通孔，该贯通孔用于使插入到中空部的导电销41和导线部件45、46向套筒44的外部突出。并且，从该套筒44的开口部侧插入在芯体11的端部上设置的导电性弹性部件3。
在套筒44的另一个端部设有导线部件45、46，用于将可变电容器200与共振电路连接。导线部件45设置成贯通套筒44的另一个端部。进而，该导线部件45的一端与电极2接触，该电极2设置在从套筒44的开口部插入的电介质1的上表面1a。另外，导线部件45的另一端与共振电路电连接。导线部件46的一个端部通过焊接47等与从套筒44的另一个端部突出的导电销41连接。并且，导线部件46的另一端与共振电路电连接。并且，通过检测该导线部件45、46间的电容值的变化，检测施加在芯体11上的笔压。
如上所述，在该第二实施方式例中，作为笔压检测部的可变电容器的结构，也可以仅由以下4个部件非常简单地构成：设有导电性弹性部件3的芯体11；扁平形状的电介质1；通过喷射模制等形成的设置有导线部件45、46的套筒44；和导电销41。另外，不需要现有结构中必须附带的如图9所示的端子206、207的构成要素，能够缩小可变电容器整体的直径。
如上所述，根据本例的可变电容器、位置指示器、位置输入装置和计算机系统，可简化作为笔压检测部的可变电容器的结构，特别是可容易地形成缩小轴径的位置指示器。
另外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离权利要求中记载的本发明宗旨的范围内包括各种变形例和应用例。

Claims (13)

1.一种位置指示器，其特征在于，包括：
电介质，具有相对的两个面；
可变电容器，在上述电介质的一个面设有具有预定面积的电极，设有贯通上述电介质的一个及另一个面之间的孔，设有使上述孔的两端之间导通的导通部，靠近上述电介质的另一个面配置有导电性弹性部件；
共振电路，与上述可变电容器连接，该共振电路包括位置检测用线圈及电容器；以及
芯体，贯通上述位置检测用线圈而设置，
该芯体的一端与上述导电性弹性部件连接，另一端作为位置指示点。
2.根据权利要求1所述的位置指示器，其中，
上述导通部在上述孔中插入有导电销。
3.根据权利要求2所述的位置指示器，其中，
在上述导电销的一个端部设有扁平的销头部，
在上述电介质的另一个面一侧的上述孔的周围，设有与上述销头部的厚度相同或略深的台阶部。
4.根据权利要求1所述的位置指示器，其中，
上述导通部在上述孔的内表面形成有导电层。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的位置指示器，其中，
上述导电性弹性部件和上述电介质的接触面积根据施加在上述芯体上的笔压而变化。
6.一种可变电容器，其特征在于，包括：
电介质，具有相对的两个面；
电极，设置在上述电介质的一个面上，具有预定的面积；
孔，贯通上述电介质的上述相对的两个面；
导通部，使上述孔的两端之间导通；以及
导电性弹性部件，靠近上述电介质的另一个面而设置。
7.根据权利要求6所述的可变电容器，其中，
上述导通部在上述孔中插入有导电销。
8.根据权利要求7所述的可变电容器，其中，
在上述导电销的长度方向的一个端部设有扁平的销头部，
在上述电介质的另一个面一侧的上述孔的周围，设有和上述销头部的厚度相同或略深的台阶部。
9.根据权利要求6所述的可变电容器，其中，
上述导通部在上述孔的内表面形成有导电层。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的可变电容器，其中，
上述导电性弹性部件具有预定的硬度。
11.根据权利要求6～10中任一项所述的可变电容器，其中，
上述电介质为扁平的形状。
12.一种位置输入装置，其特征在于，
包括位置指示器和位置检测器，
上述位置指示器包括：
电介质，具有相对的两个面；
可变电容器，在上述电介质的一个面设有具有预定面积的电极，设有贯通上述电介质的一个及另一个面之间的孔，设有使上述孔的两端之间导通的导通部，靠近上述电介质的另一个面配置有导电性弹性部件；
共振电路，与上述可变电容器连接，该共振电路包括位置检测用线圈及电容器；以及
芯体，贯通上述位置检测用线圈而设置，该芯体的一端与上述导电性弹性部件连接，
上述芯体的另一端作为位置指示点，
上述位置检测器在上述位置指示点检测来自上述位置检测用线圈的信号。
13.一种计算机系统，其特征在于，
包括位置指示器和位置检测器，
上述位置指示器包括：
电介质，具有相对的两个面；
可变电容器，在上述电介质的一个面设有具有预定面积的电极，设有贯通上述电介质的一个及另一个面之间的孔，设有使上述孔的两端之间导通的导通部，靠近上述电介质的另一个面配置有导电性弹性部件；
共振电路，与上述可变电容器连接，该共振电路包括位置检测用线圈及电容器；以及
芯体，贯通上述位置检测用线圈而设置，该芯体的一端与上述导电性弹性部件连接，
上述芯体的另一端作为位置指示点，
上述位置检测器在上述位置指示点检测来自上述位置检测用线圈的信号，
该计算机系统将由上述可变电容器检测的笔压信号在中央处理装置中转换成数据信号，并根据该数据信号使上述共振电路的共振特性改变，从而进行位置输入。
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