CN111984134A - 位置指示器及坐标输入装置 - Google Patents
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Abstract
提供能够得到与书写文具同样的笔压感触的易用性好的位置指示器及坐标输入装置。具备：压力检测部，将向从筒状的壳体的一方的开口向外部突出的芯体的前端部施加的压力作为与该压力的大小对应的电位移量而检测；压力输出电路，输出与由该压力检测部检测到的电位移量是否为规定的设定值以上对应的具备第一极性或与所述第一极性不同的第二极性的压力信息，规定的设定值比在未向芯体的前端部施加压力时由压力检测部检测的电位移量的初始值大；及发送电路，将从所述压力输出电路输出的具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息向位置检测装置发送。
Description
技术领域
本发明涉及与位置检测装置一起使用且具有压力检测功能的位置指示器。另外，涉及具备位置指示器和位置检测装置的坐标输入装置。
背景技术
由具备位置检测传感器的位置检测装置和被称作电子笔的笔型的位置指示器构成的坐标输入装置根据位置检测传感器与位置指示器之间的耦合方式的差异而存在例如电磁耦合方式、静电耦合方式等各种方式。
在这种坐标输入装置中使用的笔型的位置指示器一般构成为具备检测向芯体的前端部(笔尖)施加的压力(笔压)并向位置检测装置传递的功能。在该情况下，在位置指示器中，为了检测向芯体施加的压力，使芯体的前端部从位置指示器的壳体的开口突出，并且使芯体能够相对于壳体在其轴心方向上移动。并且，在芯体的与前端部相反的一侧设置压力检测部，在该压力检测部中，构成为将与向前端部施加的压力对应的芯体的轴心方向的位移作为静电电容的变化、电感值的变化、电阻变化等电变化而检测。
关于作为静电电容的变化进行检测的压力检测部，已知有通过电介质与导电性弹性构件的接触面积根据施加的压力变化而静电电容变化的结构(例如参照专利文献1(日本特开2016-126503号公报))、由隔着作为电介质的空气层而互相对向的2个电极间的距离根据施加的压力而变化的半导体器件构成的压力检测部(例如参照专利文献2(日本特开2013-161307号公报))等。
另外，也已知有将芯体根据施加的压力而在轴心方向上位移作为电感值的变化而检测的压力检测部(例如参照专利文献3(例如日本特开2017-216002号公报))。而且，还已知将芯体根据施加的压力而在轴心方向上位移作为电阻值的变化而检测的压力检测部使用应变计(例如参照专利文献4(日本特开2019-016038号公报))。
在位置指示器中，通过芯体的前端部与位置检测传感器的输入面接触，位置指示器的芯体的前端部相对于输入面压靠，从而向芯体的前端部施加压力。压力检测部检测向该芯体的前端部施加的压力。并且，在坐标输入装置中，位置检测装置接收与由位置指示器的压力检测部检测到的压力对应的信息，作为向位置指示器的芯体的前端部施加的笔压值的信息而输出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-126503号公报
专利文献2：日本特开2013-161307号公报
专利文献3：日本特开2017-216002号公报
专利文献4：日本特开2019-016038号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述的专利文献1～4的所有压力检测部都是检测通过位置指示器的芯体的前端部相对于输入面压靠而芯体在轴心方向上位移从而产生的反作用力(压力)的构造。因而，位置指示器的芯体的前端部仅与位置检测传感器的输入面轻轻接触的话，在前端部上几乎未施加压力，由压力检测部检测的静电电容、电感、电阻值几乎不变化，因此难以利用这些压力检测部检测压力。另外，在位置指示器的芯体的前端部相对于输入面接触后微小的压力施加于芯体的前端部的状态下，与该施加的压力对应的静电电容、电感、电阻值的变化不稳定，难以准确地检测压力。
于是，在以往的压力检测部中，能够检测施加的压力时的载荷不是0克，设定规定的大小的偏置载荷，在该偏置载荷以下的载荷下，将位置指示器的压力检测部的输出压力值作为零而输出，并向位置检测装置发送。
对此，例如以使用静电电容来检测压力的压力检测部的情况为例，进一步说明。图9是示出由压力检测部检测的施加载荷对静电电容的变化特性的图。即，如图9所示，由压力检测部构成的可变容量电容器的静电电容C在施加载荷为零时成为最小值Cmin，随着施加载荷变大而以逐渐变大的方式变化。
在该情况下，如上所述，压力检测部的静电电容C在施加载荷为零时不变化，另外，在施加载荷为零的附近时，无法得到稳定值。于是，确定规定的偏置载荷Lg，该偏置载荷Lg以下时的压力检测部的静电电容不在输出压力值的运算中使用。偏置载荷Lg通过加上考虑了静电电容根据施加载荷不稳定的范围并且也考虑了由温度变化等环境变化、历时变化引起的变动的规定的余裕而确定。以往，偏置载荷Lg例如被设为5克左右。
并且，以往的位置指示器作为由压力检测部检测到的输出压力值信息而具有如图10所示的施加载荷对输出压力值的特性，在偏置载荷Lg以下时，输出压力值设为零。
在以往的位置指示器的压力检测部中设置偏置载荷Lg也考虑了以下这样的情况。即，若例如考虑一边躺着一边将位置指示器的芯体的前端部朝上并对平板装置等输入装置进行书写输入的情况，则在无偏置载荷而将输出压力值输出的载荷成为了0克的情况下，通过位置指示器的芯体、压力传递构件等的自重，尽管位置指示器的芯体的前端部未与输入面接触，却会由压力检测部检测出规定的压力。为了避免该情况，在以往的压力检测部中构成为，在位置指示器的芯体的前端部相对于输入面压靠而被施加了例如5克以上的规定的载荷偏置时才检测压力。
因此，在具备如上所述的压力检测部的位置指示器中，由于未成为在位置指示器的芯体的前端部与位置检测装置的输入面接触的同时检测向位置指示器的芯体的前端部施加的压力的结构，所以存在如下问题：从位置指示器的芯体的前端部与输入面接触起到施加例如5克以上的规定的载荷为止，在位置检测装置中，会成为不将基于位置指示器的书写输入作为有效的输入来处理的结构。
最近，位置指示器作为在纸上形成书写痕迹的铅笔等书写文具的代替而使用，但如上所述，在成为了“若不从位置指示器的芯体的前端部与位置检测传感器的输入面接触的状态成为进一步施加规定的偏置载荷的状态，则不由压力检测部检测压力”的结构的情况下，从位置指示器的芯体的前端部与输入面接触起到书写输入被作为有效处理为止需要规定的感应时间。因而，在使用了以往的位置指示器的情况下，难以得到与利用书写文具在纸张上进行书写的情况同样的易用性好的操作状况。
另外，在位置指示器相对于位置检测装置的输入面不垂直而倾斜的状态下，向位置指示器的芯体的前端部施加的压力的仅与倾斜对应的相对于输入面垂直的方向的小的力分量由压力检测部检测。因此，在位置指示器成为了相对于位置检测装置的输入面倾斜的状态时，能够由位置指示器的压力检测部检测的压力变小，因此也存在如下问题：若不成为超过了如上所述的偏置载荷Lg的压力以上，则无法得到有效的输出压力值。
本发明的目的在于，提供能够解决以上的问题点的位置指示器及坐标输入装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题，提供一种位置指示器，其特征在于，具备：
压力检测部，将向从筒状的壳体的一方的开口向外部突出的芯体的前端部施加的压力作为与该压力对应的电位移量而检测；
压力输出电路，将由所述压力检测部检测到的所述电位移量与规定的设定值进行比较，输出与由所述压力检测部检测到的所述电位移量是否为所述设定值以上对应的具备第一极性或与所述第一极性不同的第二极性的压力信息，所述设定值比未向所述芯体的前端部施加压力时的由所述压力检测部检测的所述电位移量的值大；及
发送电路，将从所述压力输出电路输出的具备所述第一极性或所述第二极性的压力信息向位置检测装置发送。
在上述的位置指示器中，构成为能够输出具备第一极性及第二极性的压力信息，关于与由压力检测部检测到的压力对应的电位移量，设定比在未向芯体的前端部施加压力时由压力检测部检测的电位移量的值大的规定的设定值(偏置值)，即使在由压力检测部检测到的电位移量比该设定值小时，与由压力检测部检测到的压力对应的电位移量所对应的压力信息也与极性信息一起向位置检测装置发送。
在位置检测装置中，根据从该位置指示器接收到的具备极性信息的压力信息，生成输出的笔压值的信息并予以输出。在该情况下，位置检测装置通过监视具备该极性信息的压力信息，能够进行位置指示器是否是与位置检测传感器的输入面接触而用于书写输入的状态的状态推定，能够缩短从位置指示器的芯体的前端部与输入面接触起到书写输入被作为有效处理为止的感应时间。由此，通过使用上述的结构的位置指示器，能够得到接近与利用书写文具在纸张上书写的情况同样的易用性好的操作状况的环境。
附图说明
图1是用于说明本发明的坐标输入装置的第一实施方式的概要的图。
图2是用于说明本发明的位置指示器的第一实施方式的结构例的图。
图3是示出本发明的位置指示器的第一实施方式的输出压力值的信息的特性的图。
图4是用于说明本发明的坐标输入装置的第一实施方式的电结构例的图。
图5是示出图4的电结构例的主要部分的一例的结构的图。
图6是用于说明本发明的位置指示器的第二实施方式的结构例的图。
图7是用于说明本发明的坐标输入装置的第二实施方式的电结构例的图。
图8是示出位置指示器的其他实施方式的主要部分的结构例的图。
图9是示出压力检测部的特性的一例的图。
图10是示出以往的位置指示器的输出压力值的信息的特性的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的位置指示器及坐标输入装置的一些实施方式。
[第一实施方式]
本发明的坐标输入装置由位置指示器和检测由该位置指示器指示的位置的坐标的位置检测装置。本发明的坐标输入装置的第一实施方式是使用电磁感应方式的位置指示器的情况。
图1示出作为该实施方式的坐标输入装置的例的平板型信息终端1的一例。在该例中，平板型信息终端1具备显示装置(在该例中是LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器))，并且在该显示装置的显示画面1D的下部(背面侧)具备电磁感应方式的位置检测装置200。另外，平板型信息终端1具备作为对该位置检测装置200的位置检测传感器以电磁感应方式进行位置指示的位置指示器的例的电子笔100。
使用者使电子笔100的芯体的前端部(笔尖)17a与显示画面1D的表面接触，以向前端部17a施加了规定的压力的状态在显示画面1D的表面上进行画线等书写输入操作。位置检测装置200检测电子笔100的书写输入，并且检测该书写输入时的电子笔100的笔压。
[电子笔100的结构例]
图2是用于说明在作为该第一实施方式的坐标输入装置的例的平板型信息终端1中使用的电子笔100的结构例的局部剖视图。如图2所示，该第一实施方式的电子笔100在筒状的壳体11的中空部内收纳有模块化的电子笔主体部。
如图2所示，电子笔主体部通过卷绕有线圈12的磁性体芯(在该例中是铁氧体芯13)相对于支架14在轴心方向上结合而构成。支架14被设为载置印制基板15的基板载置部14a和收纳压力检测部的筒状部14b以在轴心方向上并列的方式结合的结构。并且，在支架14的筒状部14b嵌合铁氧体芯13的与轴心方向的笔尖侧相反一侧的端部，在支架14结合卷绕有线圈12的铁氧体芯13。
如图2所示，在支架14的筒状部14b收纳由多个部件构成的压力检测部20。
该例的压力检测部20与作为专利文献1而说明的压力检测部同样，是使用了根据向电子笔100的笔尖施加的压力(笔压)而静电电容变化的可变容量电容器的情况。
该例的压力检测部20由电介质21、端子构件22、保持构件23、导电构件24及弹性构件25这多个部件构成。构成压力检测部20的这多个部件在支架14的筒状部14b的中空部内如图2所示那样在轴心方向上排列而收纳。
支架14的筒状部14b的基板载置部14a侧由壁部16封锁。另外，支架14的筒状部14b的轴心方向的笔尖侧被设为开口14c。并且，以在筒状部14b内收纳有构成压力检测部20的多个部件的状态，卷绕有线圈12的铁氧体芯13的轴心方向的一端部向筒状部14b嵌合。
在铁氧体芯13的中心位置设置有在轴心方向上贯通的贯通孔13a，例如由树脂构成的芯体17插通该贯通孔13a而与压力检测部20结合。芯体17被设为其前端部17a从筒状的壳体11的开口11a向外部突出的状态。
电介质21在该例中具备圆板状形状。端子构件22构成由压力检测部20构成的可变容量电容器的第一电极，配设于圆板状形状的电介质21的一方的平面侧。该端子构件22具备引线部22a，该引线部22a跨过壁部16而与载置于基板载置部14a上的印制基板15软钎焊连接。
另外，在电介质21的与一方的平面侧对向的另一方的面侧配设有导电构件24和弹性构件25。导电构件24和弹性构件25电连接而构成可变容量电容器的第二电极。
导电构件24由具有导电性并且能够弹性变形的弹性构件构成，例如由硅导电橡胶、加压导电橡胶构成。导电构件24具有与电介质21的另一方的平面对向的前端部侧呈圆顶状鼓出的炮弹型的形状。导电构件24由保持构件23保持。
弹性构件25例如由具有导电性的螺旋弹簧构成，以在该螺旋弹簧的卷绕空间内收纳导电构件24的状态配设于保持构件23与电介质21之间。并且，构成弹性构件25的螺旋弹簧的一端与导电构件24结合而两者电连接，并且，螺旋弹簧的另一端(图示省略)跨过壁部16而与载置于支架14的基板载置部14a的印制基板15软钎焊而电连接。
并且，保持构件23在其轴心方向的成为笔尖侧的一侧具备凹孔23c，芯体17的与前端部17a相反一侧的端部向该凹孔23c内压入嵌合。
在如以上这样形成的电子笔100中，若向芯体17的前端部17a施加压力，则芯体17使压力检测部20的保持构件23在轴心方向上位移。于是，压力检测部20的导电构件24的前端侧与电介质21的接触面积根据压力而变化。因而，压力检测部20的第一电极与第二电极之间的静电电容根据施加的压力而变化。电子笔100根据由该压力检测部20构成的可变容量电容器的静电电容的变化来检测向电子笔100的芯体17的前端部17a施加的压力(载荷)，将与该检测到的压力(载荷)对应的输出压力值向位置检测装置200发送。
图3是作为该实施方式的坐标输入装置的例的平板型信息终端1中的电子笔100的载荷对输出压力值的特性图。在该实施方式的电子笔100中，如图3所示，确定稳定地得到输出压力值的偏置载荷Lg(也包括余裕)，并且在由压力检测部20检测到的压力(载荷)比该偏置载荷Lg小时，输出标注了负的符号(第二极性)的输出压力值，在比偏置载荷Lg大时，输出标注了正的符号(第一极性)的输出压力值。
即，以往，在由压力检测部20检测到的压力(载荷)比偏置载荷Lg小时，始终将零作为输出压力值而输出，与由压力检测部20检测到的载荷对应的输出压力值不向位置检测装置传递，而在该实施方式中，构成为，即使在由压力检测部20检测到的压力(载荷)比偏置载荷Lg小时，也赋予负的符号，将与由压力检测部20检测到的压力(载荷)对应的输出压力值向位置检测装置200发送。
在该情况下，在该实施方式中，在电子笔100中，输出压力值作为多位的数字信息而向位置检测装置200发送，对该多位的输出压力值例如附加区分正负的1位的符号位。
并且，在该实施方式中，在位置检测装置200中，根据从电子笔100接收到的带正、负的符号的输出压力值的信息，生成向电子笔100的芯体17的前端部17a施加的笔压值，并输出该笔压值。
即，在该实施方式的位置检测装置200中，根据带正、负的符号的输出压力值的信息，检测推定为电子笔100的芯体17的前端部17a与位置检测传感器的输入面接触而开始了书写时的输出压力值P0。在该输出压力值P0的检测时，在位置检测装置中，例如，监视被赋予了负的符号的输出压力值的变化，在该被赋予了负的符号的输出压力值成为了进行稳定地上升的变化的状态时，基于向输出压力值赋予的符号位的变化(极性反转)来推定并检测输出压力值P0。作为输出压力值P0的检测的具体的方法，例如使用将符号位变化的时间点下的输出压力值作为输出压力值P0而检测的方法。或者，也可以将符号位变化以后的生成了规定的输出压力值的时间点作为输出压力值P0而检测。而且，还可以基于符号位的变化和输出压力值的特性变化来设定输出压力值P。
并且，位置检测装置将与该检测到的输出压力值P0对应的笔压值视为零，输出与该检测到的输出压力值P0以上的输出压力值对应的笔压值。
这样，在该实施方式的坐标输入装置中，从电子笔100向位置检测装置200发送带符号的输出压力值，在位置检测装置中，能够构成为从电子笔100的芯体17的前端部17a与位置检测装置200的输入面接触的时间点附近起输出笔压值，因此，使用者能够得到与铅笔和纸的书写感觉近似的笔压感应感觉。
接着，说明作为上述的坐标输入装置的例的平板型信息终端1中的电子笔100及位置检测装置200的电结构例。
图4是示出该实施方式的电子笔100的电子电路的结构的一例和与该电子笔100进行基于电磁感应耦合的信号授受的位置检测装置200的电子电路的结构的一例的图。
在该实施方式中，电子笔100构成为，通过与位置检测装置200的位置检测传感器210之间进行电磁感应耦合而授受位置检测用信号，并且将根据由压力检测部20构成的可变容量电容器20C的静电电容而生成的输出压力值的信息作为附加信息向位置检测装置200发送。
即，如图4所示，在电子笔100中，对卷绕于铁氧体芯13的线圈12并联连接电容器101而构成谐振电路100R。
如图4所示，电子笔100具备控制附加信息的发送的控制电路110。在该例中，该控制电路110构成为IC(Integrated Circuit；集成电路)。构成该控制电路110的IC构成为利用从作为蓄电电路的例的电容器(例如双电层电容器109)得到的电源电压Vcc进行动作。并且，在谐振电路100R中从位置检测装置200通过电磁耦合而接收到的交流信号被由二极管102及电容器103构成的整流电路104整流，利用由该整流电路104整流后的电流对双电层电容器109进行充电。
在该例中，在谐振电路100R与整流电路104之间设置有通常被设为断开(常开)的状态的开关电路105。该开关电路105例如由半导体开关电路构成，在断开的状态下成为高阻抗的状态。
该开关电路105由来自开关控制电路106的开关控制信号控制成接通。开关控制电路106根据在谐振电路100R中从位置检测装置200通过电磁耦合而接收到的交流信号来生成开关控制信号。
另外，在电子笔100中，与由线圈12和电容器101构成的并联谐振电路100R并联地连接有开关电路107。该开关电路107构成为由控制电路110进行接通·断开控制。需要说明的是，对于控制电路110，作为用于与位置检测装置200之间的电磁感应信号的授受的同步信号，经由电容器108而供给从位置检测装置200发送出的信号。
在该实施方式中，如图4所示，对控制电路110连接由压力检测部20构成的可变容量电容器20C。对该可变容量电容器20C并联连接电阻R而构成了时间常数电路。
控制电路110测定可变容量电容器20C的静电电容，根据该测定到的可变容量电容器20C的静电电容来检测向芯体17的前端部17a施加的压力(载荷)，根据该检测到的压力(载荷)来生成由带符号的多位的数字信息构成的输出压力值的信息。
在图5中，将控制电路110的用于压力检测及输出压力值生成的结构作为功能框图而示出。压力检测电路111如以下这样检测可变容量电容器20C的静电电容。即，在该例中，压力检测电路111将可变容量电容器20C充电至满充电后，通过电阻R而使可变容量电容器20C放电，通过计测直到连接有可变容量电容器20C的端子的电压(相当于可变容量电容器20C的两端电压)成为规定阈值为止的时间来测定可变容量电容器20C的静电电容。
然后，压力检测电路111根据测定到的静电电容来检测向芯体17的前端部17a施加的压力(载荷)，将该检测压力值向构成比较电路的差动放大器112的正侧输入端(非反转输入端)供给。
控制电路110具备输出与利用压力检测电路111检测到偏置载荷Lg时的检测压力值相等的偏置值的偏置值输出电路113。该偏置值输出电路113例如能够由存储器(寄存器)构成。来自该偏置值输出电路113的偏置值向差动放大器112的负侧输入端(反转输入端)供给。
在差动放大器112中，进行向正侧输入端供给的检测压力值与向负侧输入端供给的偏置值的差分运算，在向正侧输入端供给的检测压力值为偏置值以上时，得到正极性的差分输出。另外，在向正侧输入端供给的检测压力值比偏置值小时，得到负极性的差分输出。该差动放大器112的差分输出向输出压力值信息生成电路114供给。
输出压力值信息生成电路114在来自差动放大器112的差分输出是正极性时，将该差分输出变换为多位的数字信号，并且附加表示正的符号位并输出。另外，输出压力值信息生成电路114在来自差动放大器112的差分输出是负极性时，将该差分输出变换为多位的数字信号，并且附加表示负的符号位并输出。
然后，在该实施方式中，控制电路110通过使谐振电路100R的动作断续而将生成的输出压力值的信息(数字信号)例如作为ASK(Amplitude Shift Keying：幅移键控)调制信号向位置检测装置200发送。也可以取代ASK调制而调制成OOK(On Off Keying：开关键控)信号。
与谐振电路100R并联连接的开关电路107用于对谐振电路100R进行接通、断开控制。即，在开关电路107为断开时，谐振电路100R成为能够进行谐振动作的状态(谐振开启)，在开关电路为接通时，在谐振电路100R中，电容器101的两端被短路，因此成为不进行谐振动作的状态(谐振关闭)。控制电路110利用在输出压力值信息生成电路114中生成的输出压力值的数字信号来对该开关电路107进行接通·断开控制。
在该实施方式中，控制电路110仅在将作为附加信息的输出压力值的信息向位置检测装置200发送时，对开关电路107进行接通·断开控制，在其他的时候，开关电路107保持断开状态，使谐振电路100R成为动作状态。控制电路110当通过电容器108而接收到来自位置检测装置200的同步信号时，判断为成为了附加信息的发送定时，在基于接收到的同步信号的定时下对开关电路107进行接通·断开控制。
如图4所示，在位置检测装置200通过层叠X轴方向环形线圈组211X和Y轴方向环形线圈组212Y而形成有位置检测传感器210。各环形线圈组211X、212Y例如分别由n条及m条的多条矩形的环形线圈构成。构成各环形线圈组211X、212Y的各环形线圈以等间隔地并列且依次重叠的方式配置。
另外，在位置检测装置200设置有与X轴方向环形线圈组211X及Y轴方向环形线圈组212Y连接的选择电路213。该选择电路213依次选择2个环形线圈组211X、212Y中的一个环形线圈。
而且，在位置检测装置200设置有振荡器221、电流驱动器222、切换连接电路223、接收放大器224、检波器225、低通滤波器226、采样保持电路227、A/D(Analog to Digital：模拟到数字)变换电路228及处理控制部229。处理控制部229例如由微型计算机构成。
位置检测装置200基于处理控制部229的处理控制而发送交流信号。电子笔100的开关控制电路106根据谐振电路100R从位置检测装置200的位置检测传感器210接收到的交流信号来生成使开关电路105成为接通的开关控制信号。由此，当开关电路105成为接通后，谐振电路100R接收到的交流信号由整流电路104整流，双电层电容器109被充电(蓄电)。
电子笔100的谐振电路100R在通常状态下是动作状态，因此，当电子笔100接近位置检测传感器210时，该谐振电路100R成为与位置检测传感器210电磁耦合的状态。并且，电子笔100的谐振电路100R接收从位置检测装置200发送的交流信号，电子笔100将与该接收到的信号对应的信号从谐振电路100R向位置检测传感器210反馈。
位置检测装置200在该例中确认从电子笔100发送出的信号(反馈信号)后，从位置检测传感器210向电子笔100发送通知输出压力值的信息的发送定时的同步信号。
电子笔100的控制电路110由来自双电层电容器109的电源电压Vcc驱动，根据通过电容器108而接收到的同步信号来进行输出压力值的信息的发送。
位置检测装置200的振荡器221产生频率f0的交流信号。电子笔100的谐振电路100R的谐振频率被选定成以该频率f0为中心频率。并且，在振荡器221中产生的交流信号向电流驱动器222供给。电流驱动器222将从振荡器221供给的交流信号变换为电流并向切换连接电路223送出。切换连接电路223通过来自处理控制部229的控制而切换与由选择电路213选择出的环形线圈连接的连接对象(发送侧端子T、接收侧端子R)。在该连接对象中的发送侧端子T上连接有电流驱动器222，在接收侧端子R上连接有接收放大器224。
在由选择电路213选择出的环形线圈产生的感应电压经由选择电路213及切换连接电路223而向接收放大器224输送。接收放大器224将从环形线圈供给的感应电压放大，并向检波器225送出。
检波器225对在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226送出。低通滤波器226具有比前述的频率f0充分低的隔断频率，将检波器225的输出信号变换为直流信号并向采样保持电路227送出。采样保持电路227保持低通滤波器226的输出信号的规定的定时(具体而言是接收期间中的规定的定时)下的电压值，并向A/D变换电路228送出。A/D变换电路228将采样保持电路227的模拟输出变换为数字信号，并向处理控制部229输出。
处理控制部229控制选择电路213中的环形线圈的选择、切换连接电路223的切换、采样保持电路227的定时。处理控制部229基于来自A/D变换电路228的输入信号，从X轴方向环形线圈组211X及Y轴方向环形线圈组212Y以一定的发送持续时间发送电磁感应信号。
在X轴方向环形线圈组211X及Y轴方向环形线圈组212Y的各环形线圈中，通过从电子笔100发送的电磁感应信号而产生感应电压。处理控制部229基于在该各环形线圈产生的感应电压的电压值的信号电平来算出电子笔100的X轴方向及Y轴方向的指示位置的坐标值。
另外，处理控制部229向电流驱动器222供给用于对发送信号进行断续控制的信号及用于发送信号电平控制的信号，并且进行来自电子笔100的输出压力值的信息的接收处理。即，处理控制部229将来自电子笔100的由ASK信号构成的断续信号作为带正负的符号位的多位的数字信号而检测，检测输出压力值的信息。
并且，如前所述，处理控制部229通过监视附加有负的符号位的多位的数字信号的输出压力值的信息的变化，在与向芯体17的前端部17a施加了压力对应而赋予有该负的符号位的输出压力值成为了逐渐上升的状态时，基于向输出压力值赋予的符号位的变化(极性反转)，将与规定的输出压力值对应的笔压值视为零来进行检测。并且，处理控制部229在带符号位的数字信号所表示的值比与该零的笔压值对应的输出压力值大时，输出与该输出压力值对应的正的笔压值。
因此，处理控制部229能够从向电子笔100的芯体17的前端部17a施加了比与偏置值对应的载荷Lg小的载荷时起检测笔压值，能够使将书写输入设为有效的定时比直到成为与偏置值对应的载荷为止作为笔压值而输出零的情况早。因而，从使电子笔100与位置检测传感器210的输入面上接触起到书写输入设为有效为止的笔压感应时间变短，使用者能够得到与铅笔和纸的书写感觉近似的笔压感应感觉。
需要说明的是，以上的说明设想了偏置值被设定为比在位置检测装置200中将笔压值设为零的压力(载荷)大的值而在输出压力值的信息的负侧存在能够将笔压值设为零的压力(载荷)的情况，因此，在位置检测装置200中，仅监视带符号数字信号的负侧的输出压力值的信息的变化。
但是，也可以在正侧也利用位置检测装置200检测输出压力值的变化。在该情况下，即使在例如前述的图5所示的电子笔的电子电路的控制电路110中的偏置值不恰当或者因环境变化、历时变化而偏置值偏离从而应该将输出的笔压值的零点设为比偏置值大的值的情况下，也能够合适地设定输出的笔压值的零点。
例如，电子笔100通过利用谐振电路100R来接收从位置检测传感器210发送出的用于合适地设定在位置检测装置200中生成的偏置值的信息，并经由电容器108而向控制电路110供给，能够根据需要而适当设定偏置值。在该情况下，从电子笔向位置检测装置发送的输出压力值的信息也可以不是带正负的符号，而是如图10所示那样直到超过偏置值为止输出0值且在超过了偏置值时输出与检测到的压力值对应的值。
另外，在位置检测装置200中，也存在如下效果：通过解析带符号数字信号的从负侧向正侧的输出压力值的信息的变化，能够高精度地检测电子笔100在位置检测传感器210的输入面上的接触。
[第二实施方式]
本发明的坐标输入装置的第二实施方式是位置指示器被设为静电耦合方式的电子笔的结构的情况。构成该第二实施方式的坐标输入装置的静电耦合方式的电子笔300具备如图6所示的结构。
如图6所示，电子笔300在壳体301内收纳有静电耦合方式的电子笔主体部。壳体301由非导电性的材料(在该例中是树脂)构成，具有笔尖侧变得尖细的形状，并且具备用于使由导电性材料(例如金属)构成的芯体302的前端部302a向外部突出的开口301a。
在该例中，电子笔主体部具备信号发送电路303、压力检测部304、控制电路305及无线通信部306。无线通信部306在该例中被设为进行蓝牙(注册商标)标准的近距离无线通信的结构。控制电路305由IC构成。
信号发送电路303将规定频率的交流信号向芯体302供给。供给到该芯体302的信号通过静电耦合而向位置检测传感器410(参照图7)发送。压力检测部304具备与上述的第一实施方式的电子笔100的压力检测部20同样的可变容量电容器的结构，芯体302的与前端部302a相反一侧的端部与压力检测部304结合。压力检测部304与上述的第一实施方式的压力检测部20同样地检测向芯体302的前端部302a施加的压力(载荷)。
在该第二实施方式的电子笔300的例中，由压力检测部304构成的可变容量电容器连接于控制电路305。控制电路305具备通过检测该可变容量电容器的静电电容而与上述的第一实施方式的电子笔100的控制电路110同样地根据由压力检测部304检测到的压力(载荷)来生成被设为带符号位的数字信号的输出压力值的信息的功能。并且，在该实施方式中，控制电路305构成为将生成的输出压力值的信息通过无线通信部306而向位置检测装置400(参照图7)发送。
图7示出位置检测装置400的电结构例，是示出位置检测传感器410和控制电路420的概略结构例的框图。
在该例中，位置检测传感器410通过从下层侧起依次层叠Y导体组412、绝缘层、X导体组411而形成，具备使X导体组411和Y导体组412在互相正交的方向上交叉而得到的网格结构。Y导体组412例如将在横向(X轴方向)上延伸的多个Y导体412Y1、412Y2、…、412Yn(n是1以上的整数)互相隔开规定间隔而并列配置。另外，X导体组411将在相对于Y导体412Y1、412Y2、…、412Yn交叉(在该例中是正交)的纵向(Y轴方向)上延伸的多个X导体411X1、411X2、…、411Xm(m是1以上的整数)互相隔开规定间隔而并列配置。
控制电路420由指示位置检测电路421、处理控制电路422及无线通信部423构成。无线通信部423用于与电子笔300的无线通信部306进行无线通信。
指示位置检测电路421通过位置检测传感器410而监视来自电子笔300的发送信号的接收，通过检测接收到发送信号的X导体411X及Y导体412Y来检测由电子笔300的芯体302的前端部302a指示的位置检测传感器410上的位置，并将该检测位置的信息向处理控制电路422供给。
无线通信部423接收从电子笔300发送的输出压力值的信息，并向处理控制电路422供给。处理控制电路422根据收取到的带正负的符号位的数字信号的输出压力值的信息，与第一实施方式同样地生成输出的笔压值。
因此，在第二实施方式中，也能够与第一实施方式同样地从电子笔300与位置检测装置400的输入面接触时起在短时间内实现在输入面上能够进行书写输入的操作状况。
需要说明的是，在上述的第二实施方式中，由电子笔300的压力检测部304检测到的压力的信息通过无线通信部306而向位置检测装置400发送，但也可以构成为包含于来自信号发送电路303的信号并通过位置检测传感器410而向位置检测装置400发送。即，例如，也可以构成为使从信号发送电路303产生的交流信号的频率根据由压力检测部304检测到的压力而变化，在位置检测装置中，通过检测从电子笔300接收到的信号的频率来检测压力。另外，也可以将从信号发送电路303产生的交流信号根据由压力检测部304检测到的压力而调制，通过位置检测传感器410而向位置检测装置400发送。
需要说明的是，在第一实施方式中，由压力检测部检测到的压力的信息作为谐振频率的频率变化而向位置检测装置发送，但在第一实施方式中也可以在电子笔100及位置检测装置200设置无线通信部，构成为使用它们来无线发送由压力检测部检测到的压力的信息。
[其他实施方式及变形例]
在上述的第一实施方式及第二实施方式中，设置于位置指示器的压力检测部设为了使用了专利文献1所记载的压力检测部的结构，但不限于此，当然也可以使用专利文献2～专利文献4所记载的压力检测部的任一者。
在电子笔300中，也能够与电子笔100的情况同样地合适地设定偏置值。即，电子笔300通过将从位置检测装置400的无线通信部423发送出的用于合适地设定偏置值的信息利用无线通信部306接收并向控制电路305供给，能够根据需要而适当设定偏置值。在该情况下也是，从电子笔向位置检测装置发送的输出压力值的信息不是带正负的符号，也可以如图10所示那样直到超过偏置值为止输出0值，在超过了偏置值时输出与检测到的压力值对应的值。
需要说明的是，电子笔100及300中的控制电路110及305分别由IC构成，但也可以是分别具备图5所示的框的结构的电路。
另外，在上述的实施方式中，在位置检测装置中，根据从电子笔收取到的带正负的符号位的数字信号的输出压力值的信息来生成恰当的偏置值，使用该恰当的偏置值来生成输出的笔压值。但是，也可以是，通过由电子笔自身生成恰当的偏置值，在位置检测装置侧能够省略偏置值的生成。
图8示出这样构成的情况下的电子笔的控制电路110A的结构例，对与图5所示的控制电路110同样的结构部标注有同一附图标记。
在该图8的例的控制电路110A中，对差动放大器112的负侧输入端供给来自偏置值生成电路115的偏置值。并且，来自差动放大器112的正负的极性的差分输出向输出压力值信息生成电路116供给，并且向变化监视电路117供给。并且，变化监视电路117的输出(偏置值控制信号)向偏置值生成电路115供给。其他电路与在图5中说明的电路同样地构成。
偏置值生成电路115构成为，例如能够以预先确定的规定的偏置值为中心，根据来自变化监视电路117的输出而修正成其上下的值。
变化监视电路117监视来自差动放大器112的正负的极性的差分输出的变化，判别从偏置值生成电路115输出的偏置值是否恰当，在判别为不恰当时，将输出恰当的偏置值的偏置控制信号向偏置值生成电路115供给。偏置值生成电路115根据来自变化监视电路117的偏置控制信号而修正输出的偏置值。通过以上，能够从偏置值生成电路115始终输出恰当的偏置值。
在该例中，输出压力值信息生成电路116在差动放大器112的差分输出为负时，如图10所示那样输出0值，在差分输出值为正时，输出与该差分输出对应的值。需要说明的是，在该例中，输出压力值信息生成电路116也可以构成为输出带正负的符号位的数字信号的输出压力值。
标号说明
1…作为坐标输入装置的例的平板型信息终端，17、302…芯体，20、304…压力检测部，100、300…电子笔，110、305…控制电路，200、400…位置检测装置，210、410…位置检测传感器，229、422…处理控制电路。
Claims (12)
1.一种位置指示器，其特征在于，具备：
压力检测部，将向从筒状的壳体的一方的开口向外部突出的芯体的前端部施加的压力作为与该压力的大小对应的电位移量而检测；
压力输出电路，输出与由所述压力检测部检测到的所述电位移量是否为规定的设定值以上对应的具备第一极性或与所述第一极性不同的第二极性的压力信息，所述规定的设定值比未向所述芯体的前端部施加压力时的由所述压力检测部检测的所述电位移量的值大；及
发送电路，将从所述压力输出电路输出的具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息向位置检测装置发送。
2.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
所述压力检测部通过检测根据所述压力而变化的静电电容来检测向所述芯体的前端部施加的压力。
3.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
所述压力检测部通过检测根据所述压力而变化的电感来检测向所述芯体的前端部施加的压力。
4.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
所述压力检测部通过检测根据所述压力而变化的电阻值来检测向所述芯体的前端部施加的压力。
5.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
具备用于与所述位置检测装置的位置检测传感器之间进行指示位置的检测用的信号的交换的相互作用部，
所述发送电路通过所述相互作用部而将具备所述第一极性或所述第二极性的压力信息向所述位置检测装置发送。
6.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
具备用于与所述位置检测装置进行无线通信的无线通信部，
所述发送电路通过所述无线通信部而将具备所述第一极性或所述第二极性的压力信息向所述位置检测装置发送。
7.根据权利要求5所述的位置指示器，其特征在于，
所述相互作用部通过电磁感应耦合来进行所述信号的交换。
8.根据权利要求5所述的位置指示器，其特征在于，
所述相互作用部通过静电耦合来进行所述信号的交换。
9.一种坐标输入装置，具备位置指示器和位置检测装置，其特征在于，
所述位置指示器具备：
压力检测部，将向从筒状的壳体的一方的开口向外部突出的芯体的前端部施加的压力作为与该压力对应的电位移量而检测；
压力输出电路，输出与由所述压力检测部检测到的所述电位移量是否为规定的设定值以上对应的具备第一极性或与所述第一极性不同的第二极性的压力信息，所述规定的设定值比在未向所述芯体的前端部施加压力时由所述压力检测部检测的所述电位移量的值大；及
发送电路，将从所述压力输出电路输出的具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息向位置检测装置发送，
所述位置检测装置具备：
接收电路，接收从所述位置指示器发送出的具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息；及
笔压值输出电路，根据由所述接收电路接收到的具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息，输出向所述位置指示器的所述芯体的前端部施加的笔压值的信息。
10.根据权利要求9所述的坐标输入装置，其特征在于，
所述笔压值输出电路根据具备所述第一极性或所述第二极性的所述压力信息来推定所述笔压值的零值，并输出所述笔压值的信息。
11.根据权利要求9所述的坐标输入装置，其特征在于，
在所述位置指示器与所述位置检测装置的位置检测传感器之间，通过电磁感应耦合来进行用于进行指示位置的检测用的信号的交换的相互作用。
12.根据权利要求9所述的坐标输入装置，其特征在于，
在所述位置指示器与所述位置检测装置的位置检测传感器之间，通过静电耦合来进行用于进行指示位置的检测用的信号的交换的相互作用。
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