JP2009130135A - 可変容量コンデンサ、位置指示器及び座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な圧力（筆圧）を検出することができ、圧力検出感度を向上させる。
【解決手段】誘電体１６は、互いに対向する第１の面部２６と第２の面部２７を有し、ピンヘッド部３１を有する導電ピン１７が挿通される孔２８と、ピンヘッド部３１が挿入される凹部２９を形成する。誘電体１６の凹部２９及び導電ピン１７のピンヘッド部３１に導電性弾性部材１９を対向して設ける。そして、この導電性弾性部材１９には、導電ピン１７のピンヘッド部３１に対向する位置に突起３８を設ける。これにより、微小な圧力（筆圧）を検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、芯体にかかる圧力を検出する筆圧検出部として用いられる可変容量コンデンサ、その可変容量コンデンサを有する位置指示器及びこの位置指示器を備えて構成される座標入力装置に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータ等の入力デバイスとして座標入力装置が用いられている。この座標入力装置は、例えば、ペン型に形成された位置指示器と、この位置指示器を用いて、ポインティング操作や文字及び図等の入力を行う入力面を有する位置検出装置から構成されている。

そして、位置指示器の筆圧検出部には、従来から特許文献１に記載されているような可変容量コンデンサが用いられている。この特許文献１に記載された可変容量コンデンサは、誘電体の一の面に取り付けられた第１の電極と、誘電体の他の面側に配置された可撓性を有する第２の電極を有している。そして、第２の電極と誘電体の他の面との間をその一部を除いてわずかな間隔だけ隔離する手段と、第２の電極と誘電体との間に相対的な圧力または変位を加える手段を備えている。

特開平４−９６２１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された可変容量コンデンサでは、第２の電極と誘電体の他の面との間にわずかな間隔が設けられている。そして、この第２の電極と誘電体の他の面が接触することで、芯体にかかった圧力を検出している。そのため、芯体に加わる圧力が微小な場合では、第２の電極と誘電体が接触しないため、芯体にかかる圧力を検出することができなかった。その結果、このような可変容量コンデンサを備えた位置指示器では、細かな筆圧を検出することができないため、繊細な描写を再現することができない、という問題があった。

本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、微小な圧力（筆圧）を検出することができ、圧力検出感度を向上することができる可変容量コンデンサを提供することにある。

本発明の可変容量コンデンサは、一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、第１の面部及び第２の面部とを貫通すると共に導電ピンが挿通される孔とを有し、第１の面部側における孔の縁に導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、誘電体の凹部及び導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、を備えている。そして、導電性弾性部材は、導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けたことを特徴とする。

本発明の位置指示器は、外装部として形成されるケースと、このケースに収納され、かつケースの外側に突出する指示部を有する棒状の芯体と、芯体が押圧されることにより圧力を検出する可変容量コンデンサと、を備えている。
この可変容量コンデンサは、上述したとおりのものであり、一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、第１の面部及び第２の面部とを貫通すると共に導電ピンが挿通される孔とを有し、第１の面部側における孔の縁に導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、誘電体の凹部及び導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、を備えている。そして、導電性弾性部材は、導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けたことを特徴としている。

また、本発明の座標入力装置は、入力面を有する位置検出装置と、入力面に対して位置を指示する位置指示器と、を備えた座標入力装置である。位置指示器は、上述したとおりのものであり、外装部として形成されるケースと、ケースに収納され、かつケースの外側に突出する指示部を有する棒状の芯体と、芯体が押圧されることにより圧力を検出する可変容量コンデンサと、から構成されている。
この可変容量コンデンサは、上述したものと同様に、一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、第１の面部及び第２の面部とを貫通すると共に導電ピンが挿通される孔とを有し、第１の面部側における孔の縁に導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、誘電体の凹部及び導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、を備えている。そして、導電性弾性部材は、導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けたことを特徴としている。

本発明の可変容量コンデンサ、位置指示器及び座標入力装置によれば、微小な圧力（筆圧）を検出することができ、圧力の検出感度を高めることができる。

以下、本発明の可変容量コンデンサ、位置指示器及び座標入力装置を実施するための実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の位置指示器の実施形態を示す断面図、図２は、本発明の可変容量コンデンサの実施形態を示す断面図、図３は、本発明の可変容量コンデンサにかかる誘電体の要部を拡大して示す断面図、図４は、本発明の可変容量コンデンサにかかる導電ピンの要部を拡大して示す断面図、図５は、本発明の可変容量コンデンサにかかる導電性弾性部材を示す斜視図である。そして、図６は、本発明の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、ピンヘッド部の厚さが最大のときにおける断面図、図７は、本発明の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、凹部の深さが最大のときにおける断面図である。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の位置指示器の実施形態を示す断面図であり、電磁誘導方式により図１６に示すような位置検出装置に対して位置を指示する位置指示器１を構成するものである。すなわち、位置指示器１は、位置検出装置から送信される特定周波数の電磁波に対して共振する共振回路を有しており、この共振回路で検出した共振信号を位置検出装置に送信することにより位置検出装置に対して位置を指示するようになっている。

図１に示すように、位置指示器１は、外装部を形成するケース２と、指示部３ａを有する芯体３と、位置検出用コイル４と、筆圧検出部として作用する可変容量コンデンサ５と、フェライトコア６と、電子部品が実装されたプリント基板７等を備えて構成されている。

位置指示器１のケース２は、一方が閉じられた有底の円筒状をなしている。このケース２は、軸方向に重ね合わされて組立結合される第１のケース８と第２のケース９とから構成されている。第１のケース８は、軸方向の一端側が略円錐状をなしており、その先端に開口部１１を有している。そして、この第１のケース８の軸方向の他端側も、開口部を形成している。また、第１のケース８は、その内部にフェライトコア６が収納されている。

第２のケース９は、軸方向の一端が開口し、かつ他端が閉じられた円筒形をなしている。また、第２のケース９は、その内部に電子部品が実装されたプリント基板７が接着剤や固定ねじ等の固定手段によって固定されている。そして、第１のケース８と第２のケース９は、同一軸線上に配置されて、接着剤や固定ねじ等の固定手段により固定されている。

フェライトコア６は、円筒形をなしており、その筒孔６ａに芯体３が貫通している。そして、フェライトコア６の軸方向の一端側から芯体３の指示部３ａが突出している。更に、フェライトコア６の外周には、共振回路を構成する位置検出用コイル４が巻回して装着されている。位置検出用コイル４の図示しない両端は、プリント基板７を介して電子部品に電気的に接続されている。

芯体３は、棒状の部材からなり、ペン先の役割を有する指示部３ａと、指示部３ａに連続する軸部３ｂから構成されている。この芯体３は、ケース２の軸方向に沿ってケース２内に収納されている。指示部３ａは、略円錐状をなしており、芯体３をケース２内に収納した際に、第１のケース８の開口部１１から外側に突出するようになっている。そして、軸部３ｂの他端には、芯ホルダ１２が取り付けられている。

芯ホルダ１２は、略円筒形をなしており、その筒孔に、芯体３の軸部３ｂが挿入される。この芯ホルダ１２の外周には、図２に示すように、断面形状が略三角形状の２つの係合部１２ａ，１２ｂが設けられている。

次に、図２を参照して本発明の可変容量コンデンサの実施の形態を説明する。ここで、図２は、本発明の可変容量コンデンサの実施の形態を示す断面図である。
この図２に示すように、可変容量コンデンサ５は、筐体の一具体例を示すスリーブ部１５と、誘電体１６と、誘電体１６の両端間の電気的な導通を行う導電ピン１７と、２つのリード電極１８Ａ，１８Ｂと、導電性弾性部材１９等から構成されている。そして、可変容量コンデンサ５は、加えられる圧力に対応して容量値を変化させるコンデンサである。この可変容量コンデンサ５は、その容量値の変化によって、指示部３ａに加わった筆圧を検出する。

スリーブ部１５は、中空の略円筒形をなしており、その軸方向の一端に一面が開口された開口部２１を有し、軸方向の他端に主面部２２を有している。開口部２１と対向する主面部２２には、略中心に導電ピン１７が貫通する貫通孔２３が設けられている。そして、スリーブ部１５の側面部には、芯ホルダ１２の２つの係合部１２ａ，１２ｂと係合する２つの係合受部２４ａ，２４ｂが設けられている。なお、このスリーブ部１５の材質としては、例えばエンジニアリングプラスチック等が挙げられる。

また、スリーブ部１５の開口部２１側から、芯ホルダ１２がその内部に挿入される。そして、芯ホルダ１２の２つの係合部１２ａ，１２ｂとスリーブ部１５の２つの係合受部２４ａ，２４ｂが係合することで、芯ホルダ１２がスリーブ部１５に取り付けられる。この状態で、芯体３の指示部３ａに圧力（筆圧）がかかると、芯体３の他端部に取り付けた芯ホルダ１２が導電性弾性部材１９を介して誘電体１６を押圧するようになっている。

誘電体１６は、薄い円柱形状をなしており、その角部は面取りされている。誘電体１６は、略円形の第１の面部２６と、この第１の面部２６と対向する第２の面部２７を有している。更に、誘電体１６は、第１の面部２６から第２の面部２７にかけて貫通する孔２８が設けられている。この第１の面部２６側における孔２８の縁には、孔２８の直径よりも大きな直径を有する凹部２９が設けられている。また、この誘電体１６は、第２の面部２７をスリーブ部１５の主面部２２側に向けてスリーブ部１５内に収納される。

導電ピン１７は、細い棒状をなしており、軸方向の一端に円盤状のピンヘッド部３１を有している。ピンヘッド部３１は、導電ピン１７を誘電体１６の孔２８に挿入した際に、第１の面部２６に設けた凹部２９に挿入される。

第１のリード電極１８Ａは、平板状をなす接触部３２と、１つの端子片３３を有している。接触部３２は、誘電体１６の第２の面部２７と略等しい大きさに設定されている。また、接触部３２は、略中心に導電ピン１７が挿通する開口穴３４を有している。端子片３３は、接触部３２の一端部から略垂直をなして連続して形成されている。この第１リード電極１８Ａの材質としては、例えばチタン銅に銀メッキを施したものが挙げられる。

なお、第１のリード電極１８Ａは、端子片３３をスリーブ部１５の主面部２２から外側に突出させて、接触部３２をスリーブ部１５の内部に収納される。そして、端子片３３は、プリント基板７の図示しない接点部に、例えば抵抗溶接や超音波溶接等によって接続される。これにより、第１のリード電極１８Ａは、プリント基板７の電子部品と電気的に接続される。

第２のリード電極１８Ｂは、略Ｊの字型をなしており、一端部が導電ピン１７に、例えば溶接３６により接続される。そして、他端部が、プリント基板７の図示しない接点部に例えば抵抗溶接や超音波溶接等によって接続される。これにより、第２のリード電極１８Ｂに接続された導電ピン１７は、プリント基板７の電子部品と電気的に接続される。

図３は、本発明の可変容量コンデンサにかかる誘電体の要部を拡大して示す断面図であり、誘電体を軸方向に断面して孔２８及び凹部２９の寸法を示している。
図３に示すように、孔２８の直径は、Ｕに設定され、凹部２９の直径は、Ｔに設定されている。そして、凹部２９の深さは、加工時の寸法公差を考慮して、Ｓ_ＭＩＮ＜Ｓ＜Ｓ_ＭＡＸに設定されている。

図４は、本発明の可変容量コンデンサにかかる導電ピンの要部を拡大して示す断面図であり、導電ピン１７を軸方向に断面して導電ピン１７の軸径及びピンヘッド部３１の直径を示している。
この図４に示すように、導電ピン１７の軸径は、Ｎに設定され、ピンヘッド部３１の直径は、Ｍに設定されている。そして、ピンヘッド部３１の厚さは、加工時の寸法公差を考慮して、Ｌ_ＭＩＮ＜Ｌ＜Ｌ_ＭＡＸに設定されている。

図５は、本発明の導電性弾性部材の第１の実施の形態を示す斜視図である。図２及び図５に示すように、導電性弾性部材１９は、軸方向の一端部がドーム状をなしており、他端部が円柱状をなしている。ドーム状をなす一端部の先端には、他端側の底面と略平行をなす略円形の平面部３７が設けられている。そして、図６に示すように、平面部３７の直径Ｅは、誘電体１６の凹部２９の直径Ｔと等しいか、あるいは、やや大きく設定されている（Ｅ≧Ｔ）。

さらに、この平面部３７の略中央分には、軸方向の一端側に突出する略半球状の小さな突起３８が設けられている。このように、突起３８を略半球状に形成することにより、突起３８にかかる荷重（圧力）をバランスよく分散することができ、突起３８の耐久性を高めることができる。さらに、突起３８の高さは、図７に示すように、誘電体１６の凹部２９の最大許容寸法Ｓ_ＭＡＸと導電ピン１７のピンヘッド部３１の最小許容寸法Ｌ_ＭＩＮとの寸法差Ｐよりも同じか、あるいは少し高くなるように設定されている。また、この突起３８は、その半径が誘電体１６の凹部２９の開口半径よりも小さく形成されており、５ｇ以下の微小な荷重によって容易に変形する。そして、この導電性弾性部材１９の材質としては、シリコン導電ゴムや加圧導電ゴムなどが挙げられる。

なお、図６に示すように、凹部２９の深さが最小許容寸法Ｓ_ＭＩＮで、ピンヘッド部３１の厚さが最大許容寸法Ｌ_ＭＡＸのとき、Ｓ_ＭＩＮ＝Ｌ_ＭＡＸであり、ピンヘッド部３１が凹部２９の開口面から誘電体１６の外側に突出しないように設定されている。また、図７に示すように、凹部２９の深さが最大許容寸法Ｓ_ＭＡＸで、ピンヘッド部３１の厚さが最小許容寸法Ｌ_ＭＩＮのとき、凹部２９とピンヘッド部３１の寸法差は、Ｐである。

このような構成を有する導電性弾性部材１９は、図２に示すように、円柱部を芯ホルダ１２に取り付けられてスリーブ部１５内に収納される。このようにして、導電性弾性部材１９は、芯ホルダ１２を介して芯体３の軸方向の他端部に取り付けられる。この時、導電性弾性部材１９のドーム状をなす先端部は、誘電体１６の第１の面部２６及び導電ピン１７のピンヘッド部３１に近接し、導電性弾性部材１９の平面部３７が誘電体１６の第１の面部２６及び凹部２９と、導電ピン１７のピンヘッド部３１に対して略平行をなして対向する。さらに、導電性弾性部材１９の突起３６が、導電ピン１７のピンヘッド部３１に対向するように位置する。

この状態で、芯体３の指示部３ａに圧力がかかると、導電性弾性部材１９の突起３８が導電ピン１７のピンヘッド部３１に接触すると共に、平面部３７が誘電体１６の凹部２９の周縁部に接触する。そのため、導電ピン１７のピンヘッド部３１と誘電体１６の第１の面部２６が導電性弾性部材１９を介して電気的に接続する。さらに芯体３の指示部３ａに圧力が加わると、導電性弾性部材１９のドーム状をなす一端部が変形（扁平化）し、導電性弾性部材１９と第１の面部２６との接触面積が増加する。その結果、導電性弾性部材１９と誘電体１６の第１の面部２６との接触面積が変化することにより、誘電体１６の容量値が変化する。そして、導電ピン１７と第１のリード電極１８Ａの間でその容量値が検出される。このようにして、指示部３ａにかかる圧力を検出することができる。

このような構成を有する可変容量コンデンサ５は、例えば次のようにして組み立てられる。まず、図３に示すように、スリーブ部１５の主面部２２に第１のリード電極１８Ａの端子片３３を挿通させて、第１のリード電極１８Ａをスリーブ部１５内に収納する。ここで、第２のリード電極１８Ｂは、スリーブ部１５の主面部２２に一体をなして取り付けられている。次に、誘電体１６の第２の面部２７と第１のリード電極１８Ａの接触部３２が近接するように、誘電体１６をスリーブ部１５内に収納する。これにより、第１のリード電極１８Ａの接触部３２が、誘電体１６とスリーブ部１５の主面部２２の間に介在される。

次に、導電ピン１７を、誘電体１６の第１の面部２６側から孔２８に挿入し、第１のリード電極１８Ａの開口穴３４及びスリーブ部１５の主面部２２の貫通孔２３に挿通する。その結果、導電ピン１７の一端部が、主面部２２の貫通孔２３から外側に突出し、ピンヘッド部３１が、誘電体１６の第１の面部２６に設けた凹部２９に挿入される。この時、ピンヘッド部３１は、凹部２９の底面に当接する。そして、導電ピン１７の一端部と第２の電極１８Ｂの一端部を、溶接３６により電気的に接続する。

次に、導電性弾性部材１９を取り付けた芯ホルダ１２を、開口部２１側からスリーブ部１５内に挿入する。そして、芯ホルダ１２の係合部１２ａ，１２ｂとスリーブ部１５の係合受部２４ａ，２４ｂを係合させる。すると、導電性弾性部材１９のドーム状をなす先端部が、誘電体１６の第１の面部２６及び導電ピン１７のピンヘッド部３１に近接する。これにより、可変容量コンデンサ５の組立が完了する。

次に、このような構成を有する可変容量コンデンサ５の圧力の検出精度について、図６〜図９を参照して説明する。図６では、誘電体１６の凹部２９の深さが最小のＳ_ＭＩＮで、導電ピン１７のピンヘッド部３１の厚さが最大のＬ_ＭＡＸに設定されている。図７では、誘電体１６の凹部２９の深さが最大のＳ_ＭＡＸで導電ピン１７のピンヘッド部３１の厚さが最小のＬ_ＭＩＮに設定されている。また、図８及び図９は、横軸に芯体３にかかる荷重をとり、縦軸に位相をとって、可変容量コンデンサの位相−荷重特性を示すグラフである。そして、図８は図６に示した凹部２９とピンヘッド部３１の寸法にかかるグラフであり、図９は図７に示した凹部２９とピンヘッド部３１の寸法にかかるグラフである。

図６に示すように、誘電体１６の凹部２９と導電ピン１７のピンヘッド部３１において高さ方向の寸法差が無い場合では、導電性弾性部材１９の先端部に設けた小さな突起３８を変形させると、導電性段性部材１９の平面部３７と誘電体１６の第１の面部２６が接触する。そして、導電性段性部材１９の平面部３７と誘電体１６の第１の面部２６が接触すると、導電ピン１７のピンヘッド部３１と誘電体１６の第１の面部２６が導電性弾性部材１９を介して電気的に接続される。そのため、導電性弾性部材１９の先端に設けた小さな突起３８を変形させるだけで、圧力を検出することができる。その結果、図８に示すように、５ｇ以下の微小な荷重（圧力）を検出することが可能である。

また、図７に示すように、誘電体１６の凹部２９と導電ピン１７のピンヘッド部３１における高さ方向の寸法差が最大になる場合では、導電性弾性部材１９に設けた突起３８が、誘電体１６の凹部２９内に挿入される。そして、導電性弾性部材１９の先端部に形成された平面部３７が誘電体１６の凹部２９の周縁部に極めて接近している。そのため、微小な荷重によって、導電性弾性部材１９と誘電体１６とを接触させることができ、導電ピン１７のピンヘッド部３１と誘電体１６の第１の面部２６を電気的に接続することができる。

その結果、図９に示すように、誘電体１６の凹部２９と導電ピン１７のピンヘッド部３１の寸法差が最大になる場合においても、５ｇ以下の微小な荷重（圧力）を検出することができる。このように、本実施の形態の可変容量コンデンサ５によれば、芯体３にかかる微小な圧力を正確に検出することができる。また、誘電体１６の凹部２９と導電ピン１７のピンヘッド部３１の寸法差に影響を受けることなく、正確に芯体３にかかる圧力を検出することができる。

以上、本実施の形態の可変容量コンデンサにかかる圧力検出精度について説明したが、次に、図１０〜図１３を参照して、導電性弾性部材の先端に平面部及び突起を設けない場合における可変容量コンデンサの圧力の検出精度について説明する。図１０は、誘電体１６の凹部２９及び導電ピン１７のピンヘッド部３１の寸法は図６と同一であり、図１１は、誘電体１６の凹部２９及び導電ピン１７のピンヘッド部３１の寸法は図７と同一である。図１２は図１０に示す可変容量コンデンサにおける芯体３にかかる荷重と位相の関係を示すグラフであり、図１３は図１１に示す可変容量コンデンサにおける芯体３にかかる荷重と位相の関係を示すグラフである。

図１０に示すように、この導電性弾性部材１９Ａは、その先端が導電ピン１７のピンヘッド部３１に接触しているが、誘電体１６に接触していない。そのため、導電性弾性部材１９Ａと誘電体１６が接触するには、導電性弾性部材１９Ａの先端部全体を変形（扁平）させる必要がある。その結果、微小な荷重（圧力）では、導電性弾性部材１９Ａの先端部全体が変形しないため、図１２に示すグラフのように、所定以上の荷重（この例では、５ｇ以上）がかかるまで、圧力を検出することができない。

また、図１１に示すように、この導電性弾性部材１９Ａは、誘電体１６の凹部２９の周縁部に接触しているが、その先端は、導電ピン１７のピンヘッド部３１に接触していない。そのため、導電性弾性部材１９Ａと導電ピン１７のピンヘッド部３１が接触して、導電性弾性部材１９Ａを介して導電ピン１７のピンヘッド部３１と誘電体１６の第１の面部２６が電気的に接続されるまでに所定の荷重（圧力）が必要となる。その結果、図１３に示すグラフのように、５ｇ以上の荷重がかからないと、芯体３にかかる圧力を検出することができない。このように、図１１及び図１２に示すような導電性弾性部材１９Ａを有する可変容量コンデンサでは、５ｇ以下の微小な圧力（筆圧）を検出することができない。

なお、この実施の形態では、導電性弾性部材１９の突起３８の形状を略半球状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、突起３８Ａを円柱または角柱状に形成してもよい。さらに、図１５に示すように、突起３８Ｂを平面部３７に複数設けてもよい。

図１６は、前述したような構成及び作用を有する位置指示器１を備えた本発明の座標入力装置の実施の形態を示すものである。また、図１７は図１６に示す座標入力装置に係る位置指示器の構成を示すブロック図である。

図１６に示すように、本発明の実施の形態を示す座標入力装置１０１は、入力面１０２ａを有する位置検出装置１０２と、この位置検出装置１０２の入力面１０２ａに対して位置を指示する位置指示器１とを備えて構成されている。この座標入力装置１０１は、位置検出装置１０２をパーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の図示しない外部装置に接続することによって、これら外部装置の入力装置として用いられるものである。

次に、図１７に基づいて、この座標入力装置１０１に係る位置検出装置１０２の構成と、これを用いた位置検出方法について説明する。
座標入力装置１０１の位置検出装置１０２は、略四角形の平板状をなしており、一方の平面に入力面１０２ａを有し、この入力面１０２ａと反対側の平面が載置面とされている。この位置検出装置１０２の内部において、入力面１０２ａに対応する位置には、図１６に示すように、電磁誘導方式の位置検出部１０５が設けられている。

位置検出部１０５は、Ｘ軸方向に並べて配置される４０本のループコイルＸ_１〜Ｘ_４０と、Ｙ軸方向に並べて配置される４０本のループコイルＹ_１〜Ｙ_４０とを有している。これらループコイルＸ_１〜Ｘ_４０及びループコイルＹ_１〜Ｙ_４０は、各々のループコイルを選択する選択回路１０６に接続されている。なお、この実施の形態では、ループコイルの数を４０本としたが、これに限定されるものではない。

選択回路１０６は、送受切替回路１０７に接続されており、この送受切替回路１０７の受信側にアンプ１０８が接続されている。アンプ１０８は、検波回路１０９に接続されており、検波回路１０９がローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１０を介してサンプルホールド回路１１２に接続されている。更に、サンプルホールド回路１１２は、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤ変換回路）１１３に接続され、このアナログ／デジタル変換回路１１３はＣＰＵ（中央処理装置）１１４に接続されている。そして、ＣＰＵ１１４は、上述した選択回路１０６と、サンプルホールド回路１１２と、アナログ／デジタル変換回路１１３及び送受切替回路１０７にそれぞれ制御信号を供給する。

また、位置検出装置１０２には、周波数ｆ_０の交流信号を発生する発振器１１６と、交流信号を電流に変換する電流ドライバ１１７が設けられており、この電流ドライバ１１７が送受切替回路１０７の送信側に接続されている。即ち、ＣＰＵ１１４から供給される制御信号によって送受切替回路１０７の接点が送信側に切り替えられると、位置検出部１０５のループコイルＸ_１〜Ｘ_４０及びループコイルＹ_１〜Ｙ_４０から磁界が発生する。

位置指示器１が位置検出部１０５に接近すると、位置指示器１に内蔵された共振回路が共振し、誘導電圧が発生する。そして、位置検出部１０５は、ＣＰＵ１１４から供給される制御信号によって送受切替回路１０７の接点が受信側に切り替えられると、位置指示器１へ磁界が供給されなくなる。その結果、受信時に発生した誘導電圧により位置検出用コイル４から磁界が発生する。位置検出部１０５は、この位置検出コイル４が発生した磁界を検出することで、位置指示器１の位置を検出するようになっている。
そして、ループコイルＸ_１〜Ｘ_４０，Ｙ_１〜Ｙ_４０の選択位置から位置指示器１が指示する位置をＸ−Ｙ座標として検出する。

位置指示器１から出力される共振信号において、位置指示器１が傾いた方向の磁力線が反対方向の磁力線よりも多く位置検出部１０５に交差する。そのため、位置検出部１０５は、位置指示器１が指示する位置を検出すると共に、入力面１０２ａに対する位置指示器１の傾きを検出することができる。

これにより、位置検出装置１０２のＣＰＵ１１４は、位置検出部１０５で検出した位置指示器１の傾きと、位置検出部１０５を介して位置指示器１から供給される筆圧情報に基づいて位置指示器１に加えられた筆圧を決定する。そして、ＣＰＵ１１４は、決定した筆圧に応じた制御、例えば、筆圧に応じて入力する線の濃淡を変化させる制御等を行う。なお、位置指示器１から供給される筆圧情報に基づいて、制御をＣＰＵ１１４に行わせることもできる。

以上説明してきたように、本発明の可変容量コンデンサによれば、導電性弾性部材のドーム状をなす一端部の先端を略平面に形成すると共に、この平面部に小さな突起を設けた。そのため、芯体にかかった微小な圧力（筆圧）で突起が変形（扁平）し、平面部が凹部の周縁部に接触する。その結果、この導電性弾性部材を介して導電ピンと誘電体の第１の面部が電気的に接続する。これにより、芯体にかかった微小な圧力を検出することができ、圧力検出の感度を向上させることができる。

また、加工時の誤差により誘電体の凹部の深さと導電ピンのピンヘッド部の厚さの違が生じた場合でも、平面部に設けた突起が確実に導電ピンのピンヘッド部に接触するため、圧力検出の感度が低下することを防止することができる。さらに、微小な圧力を検出することができるので、鉛筆やペンの繊細な描写を再現することができる。

なお、本発明は前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明の位置指示器の実施の形態を示す断面図である。 本発明の可変容量コンデンサの実施の形態を示す断面図である。 本発明の可変容量コンデンサにかかる誘電体の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の可変容量コンデンサにかかる導電ピンの要部を拡大して示す断面図である。 本発明の可変容量コンデンサにかかる導電性弾性部材を示す斜視図である。 本発明の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、凹部の深さが最小でピンヘッド部の厚さが最大のときにおける断面図である。 本発明の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、凹部の深さが最大でピンヘッド部の厚さが最大のときにおける断面図である。 図６に示す本発明の可変容量コンデンサにおける位相−荷重特性を示すグラフである。 図７に示す本発明の可変容量コンデンサにおける位相−荷重特性を示すグラフである。 従来の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、凹部の深さが最小でピンヘッド部の厚さが最大のときにおける断面図である。 従来の可変容量コンデンサの要部を拡大して示すもので、凹部の深さが最大でピンヘッド部の厚さが最大のときにおける断面図である。 図１０に示す従来の可変容量コンデンサにおける位相−荷重特性を示すグラフである。 図１１に示す従来の可変容量コンデンサにおける位相−荷重特性を示すグラフである。 本発明の可変容量コンデンサにかかる導電性弾性部材の他の実施形態を示す説明図である。 本発明の可変容量コンデンサにかかる導電性弾性部材のさらに別の実施形態を示す説明図である。 本発明の座標入力装置の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の座標入力装置に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…位置指示器、 ２…ケース（筐体）、 ３…芯体、 ４・・・位置検出用コイル（コイル）、 ５・・・可変容量コンデンサ、 ６・・・フェライトコア、 １６・・・誘電体、 １７・・・導電ピン、 １８Ａ・・・第１のリード電極、 １８Ｂ・・・第２のリード電極、 １９・・・導電性弾性部材、 ２６・・・第１の面部、 ２７・・・第２の面部、 ２８・・・孔、 ２９・・・凹部、 ３１・・・ピンヘッド部、 ３７・・・平面部、 ３８，３８Ａ，３８Ｂ・・・突起、 １０１・・・座標入力装置、 １０２・・・位置検出装置、 １０２ａ・・・入力面、 １０５・・・位置検出部、 １０４・・・ＣＰＵ（中央処理装置）

Claims (8)

1. 一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、
   互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、前記第１の面部及び前記第２の面部とを貫通すると共に前記導電ピンが挿通される孔とを有し、前記第１の面部側における前記孔の縁に前記導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、
   前記誘電体の凹部及び前記導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、を備え、
   前記導電性弾性部材は、前記導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けた
   ことを特徴とする可変容量コンデンサ。
2. 前記導電性弾性部材は、前記突起の周囲に前記導電性弾性部材の第１の面部と略平行な平面部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
3. 前記導電性弾性部材の平面部は、前記凹部の開口面積以上の面積を有している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量コンデンサ。
4. 前記導電性弾性部材は、軸方向の一端部が略ドーム状をなしており、その先端に前記突起が設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量コンデンサ。
5. 前記導電性弾性部材の突起は、略半球状をなしている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量コンデンサ。
6. 前記導電性弾性部材の突起における前記ピンヘッド部に当接する面積は、前記凹部の開口面積よりも小さく形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量コンデンサ。
7. 外装部として形成されるケースと、
   前記ケースに収納され、かつ前記ケースの外側に突出する指示部を有する棒状の芯体と、
   前記芯体が押圧されることにより圧力を検出する可変容量コンデンサと、を備え、
   前記可変容量コンデンサは、
   一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、
   互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、前記第１の面部及び前記第２の面部とを貫通すると共に前記導電ピンが挿通される孔とを有し、前記第１の面部側における前記孔の縁に前記導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、
   前記誘電体の凹部及び前記導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、から構成され、
   前記導電性弾性部材は、前記導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けた
   ことを特徴とする位置指示器。
8. 入力面を有する位置検出装置と、
   前記入力面に対して位置を指示する位置指示器と、を備えた座標入力装置であって、
   前記位置指示器は、
   外装部として形成されるケースと、
   前記ケースに収納され、かつ前記ケースの外側に突出する指示部を有する棒状の芯体と、
   前記芯体が押圧されることにより圧力を検出する可変容量コンデンサと、から構成されており、
   前記可変容量コンデンサは、
   一端部にピンヘッド部を有する棒状の導電ピンと、
   互いに対向する第１の面部及び第２の面部と、前記第１の面部及び前記第２の面部とを貫通すると共に前記導電ピンが挿通される孔とを有し、前記第１の面部側における前記孔の縁に前記導電ピンのピンヘッド部が挿入される凹部が形成された誘電体と、
   前記誘電体の凹部及び前記導電ピンのピンヘッド部に対向して設けられる導電性弾性部材と、から構成され、
   前記導電性弾性部材は、前記導電ピンのピンヘッド部に対向する位置に突起を設けた
   ことを特徴とする座標入力装置。

Images