CN101813986A - 位置指示器 - Google Patents
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Abstract
一种位置指示器，能够防止水等从芯体的周围进入到壳体内。上述位置指示器具有形成为大致棒状的芯体(12)、容纳芯体(12)的中空壳体(11)、和弹性部件。壳体(11)上设有用于芯体(12)的轴向一端突出的开口部(20)。弹性部件(18)设置于壳体(11)上，具有用于插通芯体(12)的孔(36)，并且保持孔(36)与芯体(12)的紧密接触状态。由此，能够通过弹性部件(18)防止水和尘埃等进入到壳体(11)内。
Description
技术领域
本发明涉及一种进行指示操作及文字和图等的输入的位置指示器。
背景技术
近年来，输入装置被用作个人计算机等的输入部。该输入装置例如由形成为笔型的位置指示器、和位置检测装置构成，该位置检测装置具有使用上述位置指示器进行指示操作及文字和图等的输入的输入面。
关于把位置指示器用作输入单元的输入方式有电磁感应方式，在位置指示器中设置与从位置检测装置发送的特定频率的电磁波共振的共振电路，把由该共振电路产生的共振信号发送给位置检测装置，由此对位置检测装置指示位置。一般情况下，电磁感应方式的位置指示器由大致棒状的芯体、及容纳该芯体和共振电路的壳体构成。并且，在壳体上设有开口部，以使形成于芯体的轴向一端的指示部突出(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2001-319831号公报
近年来，开始要求具有防水性和防尘性的位置指示器，以在室外使用位置指示器。但是，以往的位置指示器在壳体上设有用于使芯体的指示部突出的开口部，所以在芯体与壳体之间产生间隙。结果存在以下问题，水和尘埃等从该间隙进入到壳体内，对容纳在壳体内的共振电路等造成影响，容易成为位置指示器发生故障的原因。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种位置指示器，具有防水和防尘结构，能够防止水和尘埃等从芯体的周围进入。
本发明的一种位置指示器，具有：形成为大致棒状的芯体；和壳体，具有容纳芯体的中空部、和在芯体容纳在中空部中时用于芯体的一端突出的开口部。另外，还具有弹性部件，其设置于壳体上，具有用于插通芯体的孔，并且保持孔与芯体的紧密接触状态。
根据本发明的位置指示器，通过设置保持孔与芯体的紧密接触状态的弹性部件，能够防止水从芯体的周围进入到壳体内。结果，能够提供即使在水和尘埃等容易进入位置指示器的壳体内的环境下也能够使用的位置指示器。
附图说明
图1是表示适用了本发明的输入装置的实施方式的透视图。
图2是表示图1所示的第1实施方式的位置指示器的T-T’线剖面的说明图。
图3是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的主要部分的剖面的说明图。
图4是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的可变电容器的图。
图5是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的弹性部件的图，图5A是俯视图，图5B是仰视图，图5C是正视图，图5D是剖视图。
图6是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的芯体和弹性部件的固定状态的剖视图。
图7是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的芯体和弹性部件的固定状态的变形例的剖视图。
图8是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的芯体和弹性部件的固定状态的其他变形例的剖视图。
图9是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的芯体和弹性部件的固定状态的其他变形例的剖视图。
图10是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的芯体和弹性部件的固定状态的第4变形例的剖视图。
图11是表示本发明的第1实施方式的位置指示器的弹性部件的其他变形例的剖视图。
图12是适用了本发明的位置指示器和位置检测装置的电路结构的示意框图。
图13是适用了本发明的输入装置的位置检测装置的处理部的处理流程图。
图14是表示适用了本发明的输入装置的位置检测装置的X轴整体扫描动作中的各部分的波形的一例的图。
图15是表示适用了本发明的输入装置的位置检测装置的Y轴整体扫描动作中的各部分的波形的一例的图。
图16是表示适用了本发明的输入装置的位置检测装置的X轴局部扫描动作和Y轴局部扫描动作中的各部分的波形的一例的图。
图17是表示适用了本发明的位置指示器中所设置的共振电路的其他示例的说明图。
图18是表示适用了本发明的位置指示器中的电路结构的其他实施方式的电路图。
图19是表示本发明的第2实施方式的位置指示器的剖面的说明图。
图20是表示本发明的第3实施方式的位置指示器的剖面的说明图。
图21是表示本发明的第4实施方式的位置指示器的剖面的说明图。
具体实施方式
以下，参照图1～图21说明用于实施本发明的位置指示器的第1～第4实施方式，但本发明不限于下述方式。另外，在各附图中，对相同的部件标以相同的标号。
此外，按以下顺序进行说明。
1.第1实施方式
1-1.输入装置的结构例
1-2.输入装置的电路结构
2.第2实施方式
3.第3实施方式
4.第4实施方式
(第1实施方式)
1-1.输入装置的结构例
[输入装置]
首先，根据图1说明本发明适用的输入装置的概要结构。
本发明的第1实施方式(以下称为“本例”)的输入装置10由位置检测装置1、和向该位置检测装置1输入信息的位置指示器2构成。
[位置检测装置]
位置检测装置1通过电缆8与个人计算机、PDA(Personal DigitalAssistant：个人数码助理)等未图示的外部装置连接，由此被用作这些外部装置的输入装置。另外，虽然没有特别图示，但也可以将该位置检测装置1内置在个人计算机等中。
位置检测装置1由检测部4和框体5构成，检测部4检测由位置指示器2指示的位置，框体5呈具有该检测部4的中空且较薄的大致长方体。框体5具有：上部框体7，其具有用于使检测部4的检测面露出的开口部6；和未图示的下部框体，重叠在该上部框体7上。并且，上部框体7具有用于使检测部4的输入面露出的四边形的开口部6，检测部4嵌入到该开口部6中。使用具有这种结构的位置检测装置1，根据通过位置指示器2进行的指示操作来输入文字和图等。
[位置指示器]
下面，参照图2～图6说明第1实施方式的位置指示器2的概要结构。
该位置指示器2用于通过电磁感应方式对文字检测装置1指示位置。即，位置指示器2具有与从位置检测装置1发送的特定频率的电磁波共振的共振电路。并且，位置指示器2把由该共振电路检测到的共振信号发送给位置检测装置1，由此对位置检测装置1指示位置。
如图2所示，位置指示器2具有壳体11、芯体12、线圈13、可变电容器15、铁氧体芯16、印刷基板17和橡胶帽18。
壳体11形成为位置指示器2的外装部。该壳体11形成为中空的大致圆筒状，其轴向的两端开口。壳体11的轴向的一端侧呈大致圆锥状，在其前端具有开口部20、和固定有橡胶帽18的扣合部21(参照图3)。在壳体11的轴向上嵌入有帽部件22，以密封其另一端侧的开口。例如通过粘接剂等固定方法来固定该帽部件22。在该帽部件22的外周面设有夹子22a。
并且，在壳体11的轴向的大致中央形成有用于嵌入开关部件23的嵌合凹部24。在该嵌合凹部24上形成有开口孔26，用于插通开关部件23的按压突起23a。在该开口孔26的周缘形成有肋26a。该肋26a扣合在开关部件23上。
另外，在该壳体11内容纳有可变电容器15、铁氧体芯16、和安装有电子部件的印刷基板17等。
铁氧体芯16例如呈圆筒形，芯体12插通其筒孔16a。并且，在该铁氧体芯16的轴向的一端侧安装有环状的缓冲部件25。关于该缓冲部件25的材质，只要具有弹性即可，但优选使用硅橡胶等。这样，通过在铁氧体芯16的一端部安装具有弹性的缓冲部件25，在从外部输入有冲击力时，该缓冲部件25弹性变形，由此能够吸收或减轻冲击力。
另外，在铁氧体芯16的外周卷绕安装有构成共振电路的线圈13。该线圈13的未图示的两端与印刷基板17上的电子部件电连接。该印刷基板17安装在支撑部件27上。
支撑部件27具有呈大致平板状的承载部27a、形成于该承载部27a的长度方向的一端侧的第1隔壁27b、和形成于该承载部27a的长度方向的另一端侧的第2隔壁27c。印刷基板17安装在支撑部件27的承载部27a上。第1隔壁27b和第2隔壁27c在承载部27a的两端侧与承载部27a大致垂直。另外，在第1隔壁27b上设有与可变电容器15的端部扣合的扣合片28、和连接孔29。
该支撑部件27被容纳在壳体11内，承载部27a的长度方向沿着壳体11的轴向。并且，第1隔壁27b配置在壳体11的轴向的一侧，第2隔壁27c配置在壳体11的轴向的另一侧。因此，壳体11的内部空间被支撑部件27的第1隔壁27b和第2隔壁27c划分为三部分。此时，印刷基板17配置在由第1隔壁27b和第2隔壁27c划分的壳体11内的三个空间中的中央空间中。
图4表示可变电容器15的具体结构。该可变电容器15具有大致圆盘状的电介质201、安装在电介质201的一个面201a上的第1电极202、和配置于电介质201的另一个面201b一侧的第2电极203等。第2电极203具有挠性，夹着环状的垫片204配置在电介质201的另一个面201b一侧。并且，在第2电极203的与电介质201相反的一侧，夹着弹性体205设有棒状的芯体12。
在第1电极202的一面侧设有第1端子206。第1端子206由圆盘状的凸缘部206a、和从该凸缘部206a的一面的大致中央延伸的导线部206b构成。在对芯体12施加笔压时，凸缘部206a与第1电极202的一面接触，并与该第1电极202电连接。并且，该第1端子206的导线部206b与基板17电连接(参照图3)。
在第2电极203的端部设有第2端子207。第2端子207与第1端子206同样由圆盘状的凸缘部207a、和从该凸缘部207a的一面的大致中央延伸的导线部207b构成。在对芯体12施加笔压时，凸缘部207a与第2电极203的一面的端部接触，并与该第2电极203电连接。
在具有这种结构的可变电容器15中，在芯体12完全没有被施加压力或位移的状态下(初始状态下)，电介质201的另一面201b与电极203被垫片204分离开(参照图4A)。因此，在两者之间形成与垫片204的厚度相当的空气层208。因此，此时的端子206、207之间的电容值(初始电容)相当小，基本上是电介质201的电容与相对介电常数为1.0的空气层208的电容的串联合成电容。
另一方面，如图4B所示，在芯体12被施加压力时，电极203向电介质201一侧弯曲，空气层208的厚度小于垫片204的厚度。此时，空气层208的电容与其厚度成反比例地增大，随之端子206、207之间的电容值也增大。
之后，在电极203与电介质201的另一面201b接触时，端子206、207之间的电容值与电介质203和电介质201的另一面201b的接触面积大致成比例地增加。通过检测该第1和第2端子206、207之间的电容值的变化，能够检测到施加给芯体12的压力(笔压)。
另外，在芯体12上没有施加笔压时，因弹性体205的弹力和芯体12的重力，电极203离开电介质201的另一端面201b。
并且，如图3所示，可变电容器15的外周面例如被由硅橡胶等构成的具有弹性的保护部件31覆盖。该保护部件31具有第1筒部31a和第2筒部31b。并且，在连接第1筒部31a和第2筒部31b的面31c上形成有用于插通芯体12的插通孔31d。
第1筒部31a形成为大致圆筒形，并被设定为其内径与铁氧体芯16的外径大致相等。铁氧体芯16的轴向的另一端部被插入到该第1筒部31a的筒孔中。并且，在第1筒部31a的轴向的另一端侧连续形成有第2筒部31b。另外，第1筒部31a和第2筒部31b被配置为通过各自的中心的轴线处于同一轴线上。
第2筒部31b形成为大致圆筒形，并被设定为其内径与可变电容器15的外径大致相等。可变电容器15嵌入到该第2筒部31b的筒孔中。并且，可变电容器15的外周面的大致整体被该第2筒部31b覆盖。由此，能够防止水和尘埃进入到可变电容器的内部，并防止可变电容器产生故障。
另外，在该实施方式中，关于保护部件31的形状说明了将两个圆筒沿轴向连接形成的形状，但不限于此。例如，只要保护部件31的第2筒部31b的形状是具有与可变电容器15的形状对应的筒孔的形状即可。
下面，参照图3、图5、图6说明芯体12和橡胶帽18。
芯体12由大致棒状的部件构成，由在其方向的一端发挥笔尖作用的指示部12a、和从指示部12a开始连续形成的轴部12b构成。轴部12b插通到铁氧体芯16的筒孔16a中，从而该芯体12被沿着壳体11的轴向容纳在壳体11内。并且，轴部12b的轴向的另一端部插通保护部件31的插通孔31d，从而被安装在可变电容器15上。
如图3和图6所示，指示部12a形成为大致圆锥状。在芯体12容纳到壳体11内时，该指示部12a从壳体11的开口部20朝向壳体11的外侧突出。并且，在指示部12a上设有由槽部33a和凸缘部33b构成的嵌合部33。嵌合部33被设置在指示部12a的轴向的另一端侧且与轴部12b连接的位置。嵌合部33的槽部33a例如沿着指示部12a的圆周方向连续形成。凸缘部33b相比槽部33a更靠近轴部12b一侧，是沿着指示部12a的圆周方向连续突出的凸边状的突出部。并且，橡胶帽18嵌合在该嵌合部33上。
如图5A～图5D所示，表示弹性部件的一个具体示例的橡胶帽18形成为彼此相对的两个面开口的中空的大致圆锥台形状。该橡胶帽18具有形成为锥状的锥部34、和与该锥部34连续形成的固定部35。
在橡胶帽18的顶部设有用于贯通芯体12的指示部12a的贯通孔36。并且，该贯通孔36的周缘嵌合在指示部12a的嵌合部33上。该贯通孔36的直径被设定为与指示部12a的嵌合部33的槽部33a周缘的直径大致相等或者比其略小。即，该橡胶帽18与嵌合部33的嵌合被设定为过盈配合的关系。结果，通过将芯体12的周围和贯通孔36保持为紧密接触状态，能够将芯体12的周围和贯通孔36之间密封。结果，能够防止水和尘埃等从芯体12的周围进入到壳体11内。另外，也可以使用粘接剂来固定橡胶帽18和芯体12。
另外，以上说明了在指示部12a的外周连续地形成槽部33a的示例，但不限于此。例如，也可以在指示部12a形成至少一个以上的凹部，并使该凹部与橡胶帽18的贯通孔36嵌合。
另外，在橡胶帽18嵌入到嵌合部33上时，指示部12a的凸缘部33b与贯通孔36的周缘抵接。由此，凸缘部33b成为芯体12的防松脱部，能够解决由于跌落等的冲击而引起芯体12从壳体11飞出的问题。
固定部35在锥部34的与设有贯通孔36的端部的相反侧端部连续设置。该固定部35形成为挂钩状，并朝向橡胶帽18的内侧突出。并且，该固定部35扣合在壳体11的扣合部21上，从而橡胶帽18被固定在壳体11上(参照图6)。并且，壳体11的设有扣合部21的前端部形成为锥状。因此，能够将固定部35扣合在扣合部21上，能够提高橡胶帽18的安装作业效率。
并且，橡胶帽18由例如橡胶等具有弹性的部件形成，锥部34也具有弹性。并且，因锥部34的弹力，芯体12被向使指示部12a从壳体11的开口部20突出的方向施力。即，该橡胶帽18兼用作施力单元。
可是，在芯体12被向从壳体11的开口部20突出的方向施力时，由于芯体12与橡胶帽18的摩擦，芯体12被固定在可变电容器15的工作位置，可变电容器15始终处于接通状态。并且，由于在芯体12和橡胶帽18之间产生的摩擦力，导致位置指示器2的书写效果恶化以及所输入的笔压不稳定。
但是，在本例中，由橡胶帽18的锥部34对芯体12向使其从壳体11突出的方向施力。因此，在芯体12没有被施加笔压时，能够保持芯体12与贯通孔36的密封状态，并对芯体12向使其从可变电容器15的工作位置离开的方向施力。结果，能够防止因芯体12与橡胶帽18的摩擦而导致芯体12被固定在可变电容器15的工作位置，从而防止可变电容器15始终处于接通状态。
并且，在芯体12被施加了笔压(压力)时，由于橡胶帽18的锥部34弹性变形，所以能够抑制芯体12与橡胶帽18接触而产生的摩擦力的影响。结果，能够抑制位置指示器2的书写效果下降，并且能够使施加在芯体12上的笔压稳定。
(芯体的变形例)
下面，参照图7～图10说明芯体12的变形例。
(第1变形例)
如图7所示，第1变形例的芯体12A仅由槽部33aA构成嵌合部33A。该槽部33aA被设置在芯体12A的指示部12aA与轴部12bA之间，并沿着其圆周方向连续形成。并且，橡胶帽18嵌合在该槽部33aA中。根据具有这种结构的芯体12A，也能够获得与上述芯体12相同的作用及效果。另外，该变形例的芯体12A也可以与上述芯体12同样在指示部12aA上形成至少一个以上的凹部，并使该凹部与橡胶帽18的贯通孔36嵌合。
(第2变形例)
如图8所示，第2变形例的芯体12B将嵌合部33B构成为形成于指示部12aB与轴部12bB之间的台阶部33aB。并且，橡胶帽18的贯通孔36的周缘与该台阶部33aB的指示部12aB一侧的面抵接，由此橡胶帽18被固定在嵌合部33B上。根据具有这种结构的芯体12B，也能够获得与上述芯体12相同的作用及效果。
(第3变形例)
如图9所示，第3变形例的芯体12C上不设置嵌合部33，而是将芯体12C的指示部12aC压入到橡胶帽18的贯通孔36中，由此将橡胶帽18和芯体12C固定。另外，在该第3变形例的芯体12C的情况下，为了可靠地封闭芯体12C与橡胶帽18的间隙，优选使用粘接剂将芯体12C和橡胶帽18固定。根据具有这种结构的芯体12C，也能够获得与上述芯体12、12A、12B相同的作用及效果。
(第4变形例)
下面，参照图10说明第4变形例的芯体12D。该芯体12D在指示部12aD上设置凸部12cD。并且，通过使橡胶帽18的贯通孔36与该凸部12cD抵接，橡胶帽18被固定在芯体12D上。根据具有这种结构的芯体12D，也能够获得与上述芯体12～12C相同的作用及效果。
(橡胶帽的变形例)
下面，参照图11说明橡胶帽18的变形例。
如该图11所示，该变形例的橡胶帽18A在锥部34A和固定部35A之间设置有施力部37A。该施力部37A形成为波纹状，并具有弹性。并且，该施力部37A对芯体12向使其从壳体11的开口部20突出的方向施力。根据具有这种结构的橡胶帽18A，也能够获得与上述橡胶帽18相同的作用及效果。
1-2.输入装置的电路结构
下面，参照图12说明适用了本发明的输入装置10的具体实施方式的电路结构例。图12是表示位置指示器2及位置检测装置1的电路结构例的框图。
位置指示器2由共振电路61实现，该共振电路61由线圈13、与该线圈13连接的可变电容器15、与该可变电容器15并联连接的共振电容器60a构成。
另一方面，在位置检测装置1上层叠设置X轴方向环路线圈组104a和Y轴方向环路线圈组104b，由此形成位置检测线圈101。各环路线圈组104a、104b例如分别由40根矩形环路线圈构成。构成各环路线圈组104a、104b的各环路线圈被配置为等间隔排列并依次重合。
并且，在位置检测装置1上设有选择电路106，其与X轴方向环路线圈组104a和Y轴方向环路线圈组104b连接。该选择电路106依次选择两个环路线圈组104a、104b中的一个环路线圈。
另外，在位置检测装置1上设有振荡器103、电流驱动器105、切换连接电路107、接收放大器108、检波器109、低通滤波器(LPF)110、S/H(采样保持)电路112、A/D(模拟数字)转换电路113、同步检波器116、低通滤波器(LPF)117、S/H电路118、A/D转换电路119和处理部114。
振荡器103产生频率f0的交流信号，并提供给电流驱动器105和同步检波器116。电流驱动器105把从振荡器103提供的交流信号转换为电流，并发送给切换连接电路107。通过来自后面叙述的处理部114的控制，切换连接电路107切换由选择电路106选择的环路线圈所连接的连接点(发送侧端子T、接收侧端子R)。在该连接点中，电流驱动器105与发送侧端子T连接，接收放大器108与接收侧端子R连接。
在由选择电路106选择的环路线圈中产生的感应电压，通过选择电路106和切换连接电路107发送给接收放大器108。接收放大器108将从环路线圈提供的感应电压放大，并发送给检波器109和同步检波器116。
检波器109对产生于环路线圈的感应电压即接收信号进行检波，并发送给低通滤波器110。低通滤波器110具有比上述频率f0足够低的截止频率，把检波器109的输出信号转换为直流信号，并发送给S/H电路112。S/H电路112保持低通滤波器110的输出信号的预定时序、具体地讲是接收期间中的预定时序下的电压值，并发送给A/D转换电路113。A/D转换电路113对S/H电路112的输出进行模拟/数字转换，并输出给处理部114。
另一方面，同步检波器116通过来自振荡器103的交流信号同步检波接收放大器108的输出信号，将电平与这些信号之间的相位差对应的信号发送给低通滤波器117。该低通滤波器117具有比频率f0足够低的截止频率，把同步检波器116的输出信号转换为直流信号，并发送给S/H电路118。该S/H电路118保持低通滤波器117的输出信号的预定时序下的电压值，并发送给A/D转换电路119。A/D转换电路119对S/H电路118的输出进行模拟/数字转换，并输出给处理部114。
处理部114控制位置检测装置1的各部分。即，处理部114控制选择电路106对环路线圈的选择、切换连接电路107的切换、S/H电路112及118的时序。并且，处理部114根据来自A/D转换电路113、119的输入信号，从X轴方向环路线圈组104a和Y轴方向环路线圈组104b在一定的发送持续时间内发送电波。
在X轴方向环路线圈组104a和Y轴方向环路线圈组104b的各环路线圈上，根据从位置指示器2发送的电波产生感应电压。处理部114根据产生于该各环路线圈的感应电压的电压值的电平，计算位置指示器2的X轴方向和Y轴方向上的指示位置的坐标值。并且，处理部114根据所发送的电波与接收到的电波的相位差来检测笔压。
下面，参照图13说明位置检测装置1按照处理部114的处理流程进行的动作。图13是表示处理部114的处理流程的流程图。
首先，处理部114依次扫描/选择X轴方向环路线圈组104a的各环路线圈(步骤S1)。下面，把该依次扫描/选择称为整体扫描。
具体地说明该整体扫描，处理部114首先向选择电路106发送选择X轴方向环路线圈组104a中的第1个环路线圈、例如X1的信息，并向切换连接电路107发送选择发送侧的信号。由此，从振荡器103向环路线圈X1提供频率f0的正弦波信号，环路线圈X1产生频率f0的电波。此时，若位置指示器2接近或接触位置检测装置1的上表面300a，则从环路线圈X1产生的电波激励具有线圈13的共振电路61。结果，在共振电路61中产生频率f0的感应电压。
当处理部114在预定的一定时间内向切换连接电路107发送选择发送侧端子T的信号时，向切换连接电路107发送选择接收侧端子R的信号，消除由环路线圈X1产生的电波。此时，位置指示器2的具有共振电容器60a及可变电容器15的共振电路61发出频率f0的电波。另外，产生于该共振电路61的感应电压与其损耗对应地逐渐衰减。并且，由该共振电路61发送的电波此次相反地激励上述环路线圈X1，使环路线圈X1产生感应电压。
接着，处理部114在一定时间内向切换连接电路107发送选择接收侧端子R的信号后，向切换连接电路107发送选择发送侧端子T的信号。并且，通过切换连接电路107向选择电路106发送选择X轴方向环路线圈组104a中的第2个环路线圈、例如环路线圈X2的信息。之后，处理部114向切换连接电路107发送选择接收侧端子R的信号，由此进行与上述相同的电波的发送接收。
之后，处理部114执行相同的处理，由此依次扫描/选择X轴方向环路线圈组104a中的第3个到第40个环路线圈、例如环路线圈X3～X40。结果，在环路线圈X3～X40中进行电波的发送接收。
另外，在步骤S1的处理中，处理部114也可以不选择X轴方向环路线圈组104a的全部环路线圈，而是如间隔一个、间隔两个这样适当相隔选择环路线圈。并且，也可以对一个环路线圈进行多次电波的发送接收。另外，虽然对各环路线圈的发送时间以及对各环路线圈的接收时间必须相等，但是发送时间和接收时间不一定相同。
在上述的接收期间内X轴方向环路线圈组104a的环路线圈中产生的感应电压即接收信号，在由检波器109检波后被转换为直流信号，并被低通滤波器110平滑化。并且，由S/H电路112在预定时序保持，通过A/D转换电路113作为电压值发送到处理部114。
图14表示上述的X轴整体扫描动作(图13中的步骤S1)中的各部分的波形的一例。在图14中，(a)表示从位置检测线圈101发送的电波，(b)表示产生于共振电路61的感应电压，(c)表示位置检测装置1接收到的接收信号，(d)表示S/H电路112的输出信号。
其中，S/H电路112的输出电平是取决于位置指示器2与环路线圈之间的距离的值。因此，处理部114判断S/H电路112的输出电平的最大值是否为预先设定的一定值以上(步骤S2)，并判断位置指示器2是否在位置检测装置1的有效读取高度内。
在步骤S2的处理中，在判断为S/H电路112的输出电平的最大值不在预先设定的一定值以上、即位置指示器2不在有效读取高度内的情况下(步骤S2：否)，处理部114使处理返回到步骤S1。
而在判断为位置指示器2在有效读取高度内的情况下(步骤S2：是)，处理部114提取各环路线圈X1～X40中获得最大值的环路线圈(以下称为峰值线圈)，并存储其编号(在本例中为“X7”)(步骤S3)。
接着，处理部114依次扫描/选择(整体扫描)Y轴方向环路线圈组104b的各环路线圈(步骤S4)，并进行Y轴方向环路线圈组104b的各环路线圈的电波的发送接收。
图15表示Y轴整体扫描动作中的各部分的波形的一例。在图15中，(a)、(b)、(c)、(d)表示的各信号是与图14中的(a)、(b)、(c)、(d)表示的信号相同的信号。
接着，处理部114提取各环路线圈Y1～Y40中获得最大值的环路线圈(以下称为峰值线圈)，并存储其编号(在本例中为“Y5”)(步骤S5)。
接着，处理部114以X轴方向环路线圈组104a中的峰值线圈作为中心，对与该峰值线圈邻接的预定数量的环路线圈、例如5个环路线圈进行电波的发送接收。在该电波的发送接收中，在发送电波时，即在由切换连接电路107选择发送侧端子T时，处理部114始终选择峰值线圈(在本例中为“环路线圈X7”)。而在接收电波时，即在由切换连接电路107选择接收侧端子R时，处理部114按照编号从小到大(或者从大到小)依次扫描/选择环路线圈(在本例中为5个)(步骤S6)。把该依次扫描/选择称为局部扫描。
在X轴局部扫描动作结束时，处理部114对Y轴方向环路线圈组104b中以峰值线圈作为中心的预定数量、例如5个环路线圈进行电波的发送接收。在该电波的发送接收中，在发送电波时，即在由切换连接电路107选择发送侧端子T时，处理部114始终选择峰值线圈(在本例中为“环路线圈Y5”)。而在接收电波时，即在由切换连接电路107选择接收侧端子R时，处理部114按照编号从小到大(或者从大到小)依次扫描/选择(局部扫描)环路线圈(在本例中为5个)(步骤S7)。
图16表示X轴局部扫描动作及Y轴局部扫描动作中的各部分的波形的一例。在图16中，(a)、(b)、(c)、(d)表示的各信号，是通过与生成图14和图15中的(a)、(b)、(c)、(d)表示的信号的方法相同的方法生成的信号。
在Y轴局部扫描动作结束时，处理部114判断通过步骤S6、S7的处理得到的感应电压的最大值是否为预先设定的一定值以上(步骤S8)，并判断位置指示器2是否在位置检测装置1的有效读取高度内。
在步骤S8的处理中，在判断为S/H电路112的输出电平的最大值不在预先设定的一定值以上、即位置指示器2不在有效读取高度内的情况下(步骤S8：否)，处理部114使处理返回到步骤S1。
而在判断为位置指示器2在有效读取高度内的情况下(步骤S8：是)，处理部114提取获得最大感应电压的X轴方向的峰值线圈和Y轴方向的峰值线圈，并存储各编号(步骤S9)。
接着，对于X轴方向和Y轴方向的各局部扫描，处理部114按照电平从大到小的顺序分别提取多个例如3个感应电压，根据这些信号来求出位置指示器2的指示位置在X轴方向和Y轴方向上的坐标值(步骤S10)。该X轴方向和Y轴方向的坐标值可通过执行本申请人的在先申请即日本专利第2131145号中记述的公知的坐标计算来算出。
接着，处理部114根据与所发送的电波和接收到的电波的相位差对应的信号的电平来检测笔压(步骤S11)。之后，只要位置指示器2持续位于有效读取高度内，处理部114就反复执行步骤S6～S11的处理。并且，在判断为位置指示器2不在有效读取高度内的情况下，即在步骤S2、S8判断为没有输出一定值以上的电压的情况下，返回到步骤S1的处理。
这样，在位置检测装置1中，能够通过处理部14检测所接近的位置指示器2的位置。而且，通过检测接收到的信号的相位，能够获得位置指示器2的笔压值的信息。
图17表示设置于位置指示器2中的共振电路的其他示例。该共振电路62由线圈13和可变电容器15构成。在图12所示的位置指示器2的共振电路61中，可变电容器15和共振电容器60a并联连接而构成并联共振电路，但也可以如图17所示，仅使用可变电容器15作为电容器而构成电路。
下面，参照图18说明本发明的位置指示器中的电路结构的其他实施方式。图18是表示本发明的位置指示器中的电路结构的实施方式的电路图。另外，在图18的说明中，对与图12对应的部分标以与图12相同的标号，并省略具体说明。
位置指示器2A具有共振电路121，其以从位置检测装置1中所设置的位置检测线圈101(参照图12)发送的频率f0共振。该共振电路121由线圈13和共振电容器60a构成。并且，在位置指示器2A的电路基板上配置有基于公知的CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)技术的集成电路(IC：IntegratedCircuit)122。该集成电路122通过由二极管123和电容器124构成的驱动电源驱动。
该二极管123与共振电路121连接。并且，根据从位置检测线圈101提供的激励信号产生于共振电路121的交流电压施加到该二极管123。该交流电压通过二极管123和电容器124被整流，并被转换为直流，作为集成电路122的驱动电源。并且，产生于共振电路121的信号通过电容器125也提供给集成电路122。该集成电路122根据通过电容器125提供的信号，生成在位置指示器2A和位置检测装置1之间进行信号的发送接收时所使用的时钟信号、和用于检测笔压的时钟信号。
如上所述，可变电容器15的电容根据施加给芯体12(参照图2)的笔压而变化。该可变电容器15与电阻(未图示)连接并构成时间常数电路。因此，在可变电容器15的电容根据笔压而变化时，时间常数电路的时间常数变化。并且，该时间常数通过集成电路122被转换为预定的位数、例如8位的笔压值。
这样求出的笔压数据(8位的笔压值)与前面叙述的在位置检测装置1和位置指示器2A之间进行信号的发送接收时所使用的时钟信号同步，逐位从集成电路122输出。根据该输出，集成电路122控制与共振电路121并联连接的开关60b的接通/断开的切换。因此，在该开关60b断开时，位置检测装置1检测来自位置指示器2A的信号。并且，在开关60b接通时，共振电路121短路，所以从位置指示器2A发送的信号不能被位置检测装置1检测到。
由此，位置检测装置1在一定时间内从位置检测线圈101发送用于向位置指示器2A提供电力的激励信号，之后检测从位置指示器2A发送的信号，由此能够求出施加给芯体12的笔压。
(2.第2实施方式)
下面，参照图19说明位置指示器的第2实施方式。
该第2实施方式的位置指示器40与第1实施方式的位置指示器2的不同之处是，作为弹性部件的橡胶帽的形状和壳体的前端部的形状。因此，在此说明橡胶帽和壳体，对与第1实施方式的位置指示器2相同的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
如图19所示，在位置指示器40上以覆盖壳体41的轴向一端侧的前端部的大致整体的方式安装有橡胶帽48。橡胶帽48由具有用于贯通芯体12的贯通孔56的锥部54、和与该锥部54连续的固定部55构成。
锥部54形成为大致圆锥形状，并与壳体41的前端部的形状对应。在该锥部54的前端形成有用于贯通芯体12的贯通孔56。并且，从锥部54的与设有贯通孔56的端部相反侧的端部开始连续地设置有固定部55。
固定部55形成为大致圆筒形状，其筒孔与壳体41的轴向一端侧的外周面紧密接触。并且，该固定孔55的筒孔的内径被设定为与壳体41的轴向一端侧的外径大致相等或者比其略小。因此，橡胶帽48的固定部55和壳体41以过盈配合的关系相嵌合。另外，也可以使用粘接剂将该橡胶帽48的固定部55粘接在壳体41上。
其他结构与第1实施方式的位置指示器2相同，所以省略这些结构的说明。根据具有这种结构的位置指示器40，也能够获得与上述的第1实施方式的位置指示器2相同的作用效果。
(3.第3实施方式)
下面，参照图20说明位置指示器的第3实施方式。
该第3实施方式的位置指示器70中施力单元和弹性部件为不同部件。另外，对与第1实施方式的位置指示器2相同的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
如图20所示，该第3实施方式的位置指示器70，在形成于壳体71的轴向一端侧的开口部80的内壁上设置有安装槽81。安装槽81沿着壳体71的内壁的圆周方向连续形成。并且，表示弹性部件的其他具体示例的O型环78嵌入在该安装槽81中。
并且，在芯体72的指示部72a和轴部72b之间设有抵接部72c。该抵接部72c是沿轴部72b的圆周方向连续突出的凸边状的突出部。并且，抵接部72c与轴部72b一起被容纳在壳体71内。另外，在芯体72的抵接部72c和铁氧体芯16的轴向一端侧之间设有压缩状态的螺旋弹簧77，该螺旋弹簧77表示施力单元的其他具体示例。由此，芯体72因螺旋弹簧77的弹力始终被向从壳体71突出的方向施力。
其他结构与第1实施方式的位置指示器2相同，所以省略这些结构的说明。根据具有这种结构的位置指示器70，也能够获得与上述的第1实施方式的位置指示器2相同的作用效果。
(4.第4实施方式)
下面，参照图21说明位置指示器的第4实施方式。
与上述第3实施方式的位置指示器70同样，该第4实施方式的位置指示器70A中施力单元和弹性部件为不同部件。另外，该位置指示器70A中作为施力单元的螺旋弹簧安装在芯体的轴向的大致中心。
如图21所示，芯体72A具有与指示部72aA连续形成的第1轴部72bA和第2轴部72cA。第2轴部72cA设置于第1轴部72bA的轴向的另一端侧，并通过螺旋弹簧77A与第1轴部72bA连接。螺旋弹簧77A被设置为压缩在第1轴部72bA和第2轴部72cA之间的状态。由此，芯体72A的第1轴部72bA因螺旋弹簧77A的弹力始终被向从壳体71A突出的方向施力。
并且，在壳体71A的内壁和铁氧体芯16的轴向的一端侧之间，设有表示弹性部件的其他具体示例的平板状的橡胶片78A。在该橡胶片78A上设有用于贯通芯体72A的贯通孔86A。
其他结构与第1实施方式的位置指示器2相同，所以省略这些结构的说明。根据具有这种结构的位置指示器70A，也能够获得与上述的第1实施方式的位置指示器2相同的作用效果。
另外，在第3实施方式的位置指示器70中，说明了弹性部件适用O型环78的示例，但也可以取代O型环78，而采用在第4实施方式的位置指示器70A中使用的橡胶片78A。同样，在第4实施方式的位置指示器70A中，弹性部件也可以使用O型环78来取代橡胶片78A。
如上所述，根据本发明的位置指示器，设置有由与芯体紧密接触的橡胶帽或O型环构成的弹性部件，密封芯体和壳体内壁的间隙。结果，能够防止水和尘埃等从芯体的周围进入到壳体内。
并且，通过设置从壳体的开口部向外侧对芯体施力的施力单元，能够防止由于芯体与弹性部件的摩擦而导致芯体被固定在可变电容器的工作位置。
另外，通过具有弹性的保护部件覆盖可变电容器的外周面。因此，能够防止水和尘埃进入到可变电容器的内部，能够进一步提高位置指示器的防水效果。
另外，本发明不限于上述说明及附图所示的实施方式，可以在不脱离权利要求书记载的本发明宗旨的范围内进行各种变形。
Claims (10)
1.一种位置指示器，具有：
形成为大致棒状的芯体；
壳体，具有容纳所述芯体的中空部和在所述芯体容纳在所述中空部中时用于使所述芯体的一端突出的开口部；以及
密封部件，设置于所述壳体上，具有用于插通所述芯体的孔，并且密封所述孔与所述芯体之间。
2.根据权利要求1所述的位置指示器，其中，
所述密封部件设置于所述壳体的开口部。
3.根据权利要求2所述的位置指示器，其中，
所述密封部件由弹性部件构成，该弹性部件与所述芯体保持紧密接触的状态，并向使所述芯体从所述壳体突出的方向对所述芯体施力。
4.根据权利要求3所述的位置指示器，其中，
所述弹性部件形成为大致锥体形状，在该锥体形状的顶部设置有所述孔。
5.根据权利要求4所述的位置指示器，其中，
在所述芯体的一端还设置有凸部，
所述凸部与所述弹性部件的所述孔的外周抵接。
6.根据权利要求4所述的位置指示器，其中，
在所述芯体的一端还设置有凹部，
所述凹部与所述弹性部件的所述孔的外周嵌合。
7.根据权利要求1所述的位置指示器，其中，
所述密封部件被设置在所述壳体的所述中空部中。
8.根据权利要求7所述的位置指示器，其中，
还设置有施力部件，向使所述芯体从所述壳体突出的方向对所述芯体施力。
9.根据权利要求8所述的位置指示器，其中，
在所述壳体的所述中空部还设置有用于嵌合所述密封部件的凹部。
10.根据权利要求8所述的位置指示器，其中，
所述密封部件由弹性部件构成。
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