JP2013222268A5

JP2013222268A5 -

Info

Publication number: JP2013222268A5
Application number: JP2012092345A
Authority: JP
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2032-04-13

Description

また、ケース１１１内部に収納する部品および当該部品で構成される内部回路は、一般的に調整が必要である。ところが、図１５の構成の従来の位置指示器１００の場合、弾性のＯリング１０３を含む部品が、ケース１１１に対して直接的にストレスを印加する状態で収納されているので、調整をケース１１１に収納する前に行っても、前記ストレスによって、ケース１１１内に収納したときに定数が変化してしまう。このため、調整をケース１１１に収納する前に行っても、ケース１１１内に収納した状態での再調整が必要となってしまうという問題があった。

上記の課題を解決するために、この発明は、
筒状の筐体と、
前記筐体の一方の開口端側から、先端が突出するように、前記筐体内に配設される芯体と、
前記筐体内に配設され、前記芯体の前記先端に対して印加される押圧力を検出するための回路素子が設けられたプリント基板と、
前記先端に対して印加される押圧力に応じた前記芯体の前記筐体の軸芯方向の変位を検出するための１または複数の感圧用部品と、
前記筐体の中空部内に、前記筐体の軸芯方向を長手方向として収納されるホルダーと、
を備え、
前記ホルダーは、
前記芯体を保持し前記先端方向への移動を規制するように係止する芯体係止部と、
前記軸心方向に垂直な方向に開口部を有し、前記芯体に印加される押圧力を受けるように前記軸芯方向に前記１または複数の感圧用部品を配置するための部品配置部と、
前記プリント基板の長手方向を前記軸芯方向とする状態で、前記プリント基板を係止して載置するプリント基板載置部と、
を有し、
前記芯体と前記プリント基板と前記感圧用部品とを保持し載置した前記ホルダーが、前記筐体内に収納されることで、前記芯体に印加される押圧力をホルダーで受けることにより、前記押圧力が直接前記筐体に加わらないようにした
ことを特徴とする位置指示器を提供する。

電子機器２００においては、表示画面２００Ｄ上で、ペン形状の位置指示器１により位置指示操作がされると、表示画面２００Ｄの下部に設けられた位置検出装置２０２が、位置指示器１で操作された位置及び筆圧を検出し、電子機器２００の位置検出装置２０２が備えるマイクロコンピュータが、表示画面２００Ｄでの操作位置及び筆圧に応じた表示処理を施す。

芯体４の一部を構成するフェライトコア４２は、位置指示コイル４３の巻回部分よりも径が大きい鍔部４２ａを、突出部材４１側とは反対側に備え、この鍔部４２ａの部分がホルダー３の芯体係止部３１で係止されることにより、ホルダー３により係止されて保持される。

そして、この例では、位置指示器１のケース２の側周面の、プッシュスイッチ１１に対応する位置には貫通孔１４（図２参照）が穿かれており、スイッチ１１の押下操作子１６が、この貫通孔１４を通じて当該プッシュスイッチ１１を押下することができるように露呈するようにされている。この場合、押下操作子１６によるプッシュスイッチ１１の押下操作に対しては、位置検出装置２０２を備える電子機器２側で所定の機能が割り当て設定される。例えば、この例の電子機器２００においては、押下操作子１６によるプッシュスイッチ１１の押下操作は、マウスなどのポインティングデバイスにおけるクリック操作と同様の操作として割り当て設定が可能である。

なお、ケース２のペン先側とは反対側は、蓋体１７がケース２に嵌合するように装着されることで、閉塞される。この例では、蓋体１７のケース２の中空部に位置する面のほぼ中央部には、凹部１７ａが形成されている。一方、ホルダー３の軸芯方向の蓋体１７側の端部３４には、凹部１７ａに嵌合する突部３４ａが設けられている。そして、ケース２に対して蓋体１７が装着されることで、凹部１７ａと突部３４ａとが嵌合し、この嵌合により、ホルダー３は、その中心線位置が、筒状のケース３の中心線位置と一致するような状態で、ケース２内に係止される。

位置指示器１は、前述したように位置指示コイル４３とコンデンサ１２，１３とからなる共振回路を備える。この共振回路は、図３に示すように、インダクタンス素子としての位置指示コイル４３と、チップ部品により構成されるトリマーコンデンサ１２とが互いに並列に接続されると共に、プッシュスイッチ１１とチップ部品からなるコンデンサ１３との直列回路が、さらに並列に接続されて構成される。

このようにして、位置検出装置２０２では、接近した位置指示器１の位置を処理制御部２３３で検出することができる。しかも、受信した信号の位相（周波数偏移）を検出することにより、位置指示器１において、押下操作子１６が押下されたか否かを検出することができる。

図４（Ａ）に示すように、ホルダー３に保持される部品は、芯体４のうちのフェライトコア４２（位置指示コイル４３が巻回されている）と、感圧用部品５の全てであり、この例では、プリント基板６は、ホルダー３に載置される。

ホルダー３は、図４（Ｂ）に示すように、ケース２の中空部に対応した円筒を、軸芯方向に沿って、部分的に切り欠いた軸芯方向に垂直な方向に開口部を備える。そして、このホルダー３の芯体側となる端部に、芯体係止部３１が形成される。また、この芯体係止部３１と連続するようにして前記開口部を有し、感圧用部品５を配置するための部品配置部３２が、ホルダー３に形成される。図４（Ｂ）に示すように、芯体係止部３１及び部品配置部３２は、少なくとも、ケース２の中空部に対応した円筒の周側面のうちの１８０度角間隔分、あるいはそれ以上の角範囲分を備える。

図４、図５及び図６に示すように、芯体係止部３１の内径は、位置指示コイル４３が巻回されるフェライトコア４２の部分の径より若干大きく選定されている。そして、この芯体係止部３１と連続的に部品配置部３２が形成されるが、部品配置部３２の芯体係止部３１との連結部分は、フェライトコア４２の鍔部４２ａの外径よりも若干大きな内径を有するように構成されて、芯体係止部３１と部品配置部３２との連結部分に、段差部３１ａが形成される。

フェライトコア４２は、図６に示すように、その鍔部４２ａが、芯体係止部３１よりも部品配置部３２側に配置されることで、段差部３１ａにより、ホルダー３から軸芯方向のペン先側に抜けないように係止されている。また、部品配置部３２においては、フェライトコア４２の鍔部４２ａも、その内部に挿入可能となるように切り欠かれているが、芯体係止部３１では、フェライトコア４２の鍔部４２ａの、１８０度角間隔よりも大きい角範囲分を保持するように形成されている。このため、フェライトコア４２は、その中心線位置が、ホルダー３の仮想円筒の中心線位置と一致する状態で、軸芯方向に直交する方向にも、芯体係止部３１から離脱しないように保持される。

なお、実際的には作業者は、フェライトコア４２にシリコンゴム５３を嵌合して装着した後、コイルバネ５２をフェライトチップ５１の径小部に装着し、更にコイルバネ５２の巻径の中にシリコンゴム５３を入れるようにして、フェライトコア４２に装着されたシリコンゴム５３とフェライトチップ５１の端面とを仮に連結させ、その状態で、ホルダー３の部品配置部３２に、その開口部側から挿入する。この場合に、フェライトチップ５１の鍔部５１ｂは、嵌合凹部３２ｂ内に嵌合し、且つ、コイルバネ５２が、フェライトコア４２の鍔部４２ａの端面と、段部３２ｃとコイル配置部３２ｄとの間で形成される段差部３２ｅに衝合するように挿入する。

以上のようにして、位置指示コイル４３が巻回されたフェライトコア４２及び感圧用部品５がホルダー３に保持され、また、プリント基板６がホルダー３に載置及び係止された状態において、更にフェライトコア４２の先端に突出部材４１を装着する。そして、そのホルダー３を、ケース２の中空部内に挿入し、最後に、蓋体１７で、ケース２を閉塞する。この閉塞時には、蓋体１７の凹部１７ａ内に、ホルダー３の端部３４に形成されている突部３４ａが嵌合し、ホルダー３は、その中心線位置が、筒状のケース２の中心線位置と一致するような状態で、ケース２内に係止される。

そして、位置指示器１の使用者により、ペン先を構成する突出部材４１に押圧力（筆圧）が印加されると、その押圧力に応じて、突出部材４１が結合されているフェライトコア４２の鍔部４２ａの端面が、コイルバネ５２の偏倚力に抗して、フェライトチップ５１側に偏倚して接近する。すると、これに応じて位置指示コイル４３のインダクタンスが変化し、共振回路のコイル４３から送信される電波の位相（共振周波数）が変化する。

そして、更に、押圧力が大きくなると、フェライトチップ５１の端面が、シリコンゴム５３に当接し、このシリコンゴム５３を弾性偏倚させる。これにより、シリコンゴム５３の弾性係数に応じた変化特性で、位置指示コイル４３のインダクタンスが変化し、共振回路のコイル４３から送信される電波の位相（共振周波数）が変化する。

また、ホルダー３には、部品を軸芯方向に沿って、単に並べて配置することで、ケース２の中心線位置と各部品の中心線位置を一致させた状態で保持することができ、その状態で、あたかもモジュールのように扱うことができるため、位置指示器の製造上の作業効率がよくなる。

なお、上述の実施形態では、ホルダー３の芯体係止部３１及び部品配置部３２においては、各部品を、その外径に応じて設けた開口部から挿入して配置するようにしたが、ホルダー３が樹脂等の弾性を有する材料で構成している場合には、各部品の外径よりも小さい開口としておき、挿入は、ホルダー側を弾性的に偏倚させて行い、挿入後は、弾性復帰により、軸芯方向には、各部品が外れないようにすることもできる。

そして、この例の場合、第１のホルダー３Ａは、前述したホルダー３と全く同様の構成とし、この第１のホルダー３Ａに、芯体係止部３１、部品配置部３２、プリント基板載置部３３を形成する。一方、第２のホルダー３Ｂは、ケース２の中空部に対応した円筒から、第１のホルダー３Ａの部分を除いた部分に相当するものとして形成する。

そして、この第３の実施形態においては、ホルダー３００は、ペン先側となる開口部３００ａの内径は、位置指示コイル３０１が巻回されたフェライトコア３０２の径小部３０２ａの径に応じた径Ｒ１とされる。また、ホルダー３００のペン先側とは反対側の開口部３００ｂの内径は、フェライトコア３０２の鍔部３０２ｂの外径に応じた径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）とされる。

そして、ホルダー３００は、ペン先側の開口部３００ａから若干の長さ部分は、その内径を径Ｒ１とすると共に、その他の部分の内径を、開口部３００ｂと同じ径Ｒ２とする。これにより、開口部３００ａから若干の長さ部分と、その他の部分との間には、段差部３００ｃが形成される。

これらの感圧用部品は、ホルダー３００内に、図示の順で挿入される。そして、ホルダー３００の開口部３００ｂ側は、例えばプリント基板３０７をその中心を通る溝３０８ａ内に収納する蓋体３０８により閉塞される。この場合に、ホルダー３００への挿入方法としては、次のようにすることができる。先ず、作業者によりホルダー３００に挿入する順番に、挿入用トレー上に、部品が並べられる。その後、押圧操作機により挿入用トレーに並べられた部品が押されて、順番に、ホルダー３００の中空部内に自動的に挿入される。

ホルダー３００内に挿入されたフェライトコア３０２は、位置指示コイル３０１が巻回されている径小部３０２ａが、開口部３００ａから突出する状態となると共に、フェライトコア３０２の鍔部３０２ｂが、ホルダー３００の中空部内の段差部３００ｃと係合することにより、フェライトコア３０２がホルダー３００内に係止される。

こうして、各部品がホルダー３００内に収納されて、蓋体３０８により開口部３００ｂ側が閉塞された状態では、図９に示すように、導電体３０３と、導電体３０６とが、コイルバネ３０４により離間されて、空隙Ａｒ１及び誘電体３０５を介して対向するように保持される。

この実施形態では、このコンデンサが位置指示コイル３０１と並列に接続されて共振回路を構成しているので、変化した容量に応じて、共振回路の共振周波数が変化する。すなわち、共振回路のコイル３０１から送信される電波の位相（共振周波数）が変化する。

上述した第３の実施形態では、フェライトコア３０２の径小部３０２ａに巻回された位置指示コイル３０１は、ホルダー３００の開口部３００ａから突出するようにした。しかし、フェライトコア３０２に結合される突出部材のみをホルダー３００の開口部３００ａから外部に突出するようにして、位置検出コイル３０１は、ホルダー３００内の収納するようにしても良い。図１０は、そのようにした場合のホルダー３００内の部品配列の例を示す図である。

そして、ホルダー４００は、ペン先側の開口部４００ａから若干の長さ部分は、内径が径Ｒ１１とすると共に、その他の部分の内径は、開口部４００ｂと同じ径Ｒ１２とする。これにより、開口部４００ａから若干の長さ部分には、段差部４００ｃが形成される。

そして、蓋体４１０がホルダー４００の開口部４００ｂ側を閉塞するように嵌合されることにより、プリント基板４０２の端面に設けられた圧力センシングデバイス５００に、芯体４０１に設けられた押圧部材４０１ｃが衝合するようになる。プリント基板４０２には、圧力センシングデバイス５００の可変容量を、例えば周波数変化として検出するための回路素子４０３ａと、検出した可変容量に応じた筆圧の情報を、赤外線や電波などを用いて無線で伝送するための回路素子４０３ｂが設けられている。

この図１４に示すように、この例の圧力感知チップ６００は、縦×横×高さ＝Ｌ×Ｌ×Ｈの直方体形状とされている。この例では、Ｌ＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．５ｍｍとされている。

この実施形態の圧力センシングデバイス５００においては、以上のような構成を備える圧力感知チップ６００は、圧力を受ける第１の電極６０１の面６０１ａが、図１３（Ａ）及び（Ｂ）において、パッケージ５１０の上面５１０ａに平行で、かつ、上面５１０ａに対向する状態でパッケージ５１０内に収納されている。

この場合、押圧部材４０１ｃの径よりも凹穴５１２ａの径が若干小さいので、押圧部材４０１ｃは、弾性部材５１２の凹穴５１２ａにおいて、弾性部材５１２により弾性的に保持される状態となる。つまり、押圧部材４０１ｃは、圧力センシングデバイス５００の連通穴５１３に挿着されると、当該押圧部材４０１ｃは、圧力センシングデバイス５００に保持される。そして、押圧部材４０１ｃは、所定の力で引き抜くことにより、圧力センシングデバイス５００による保持状態を容易に解除させることができる。

Claims

筒状の筐体と、
前記筐体の一方の開口端側から、先端が突出するように、前記筐体内に配設される芯体と、
前記筐体内に配設され、前記芯体の前記先端に対して印加される押圧力を検出するための回路素子が設けられたプリント基板と、
前記先端に対して印加される押圧力に応じた前記芯体の前記筐体の軸芯方向の変位を検出するための１または複数の感圧用部品と、
前記筐体の中空部内に、前記筐体の軸芯方向を長手方向として収納されるホルダーと、
を備え、
前記ホルダーは、
前記芯体を保持し前記先端方向への移動を規制するように係止する芯体係止部と、
前記軸心方向に垂直な方向に開口部を有し、前記芯体に印加される押圧力を受けるように前記軸芯方向に前記１または複数の感圧用部品を配置するための部品配置部と、
前記プリント基板の長手方向を前記軸芯方向とする状態で、前記プリント基板を係止して載置するプリント基板載置部と、
を有し、
前記芯体と前記プリント基板と前記感圧用部品とを保持し載置した前記ホルダーが、前記筐体内に収納されることで、前記芯体に印加される押圧力をホルダーで受けることにより、前記押圧力が直接前記筐体に加わらないようにした
ことを特徴とする位置指示器。
前記芯体係止部と前記部品配置部により、前記芯体と前記感圧用部品の前記中心位置は、所定の位置で合致するように保持され、
前記ホルダーが、前記筐体内に収納されることで、前記押圧力が直接前記筐体に加わらないようにし、
前記芯体からの押圧力を前記プリント基板上の回路素子により検出することで、前記押圧力の検出を可能とする
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
前記ホルダーは、樹脂により構成され、前記芯体係止部と前記部品配置部は、前記芯体と前記感圧用部品を前記ホルダーにより弾性的に保持することで、前記芯体と前記感圧用部品の中心位置が前記所定の位置となるようにする
ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
前記ホルダーは、前記所定の位置が前記筒状の筐体の中心線位置に合致するように、前記筒状の筐体の中空部内に収納される
ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
前記軸芯方向の前記芯体側とは反対側は、蓋体により前記筐体の中空部が閉塞されるものであり、
前記ホルダーは、前記軸芯方向の長さに応じた長手方向の長さを備え、
前記ホルダーの前記長手方向の前記芯体係止部とは反対側の端部には、前記蓋体の嵌合凹部または嵌合凸部と嵌合する嵌合凸部または嵌合凹部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の位置指示器。
前記部品配置部に配置された１または複数の感圧用部品のうちの、前記軸芯方向において前記芯体とは反対側の端部の部品に対しては、その中心位置が前記所定の位置となるようする係合部が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
前記係合部は、前記芯体とは反対側の端部の部品の前記軸芯方向に交差する方向の面において、前記反対側の部品の中心位置に設けられた凹部と、前記ホルダーに設けられた前記軸芯方向に交差する方向の壁部を貫通する貫通孔を介して前記凹部に嵌合する棒状体とからなる
ことを特徴とする請求項６に記載の位置指示器。
前記ホルダーは、筒状体をその軸芯方向に沿って２つに分けた第１の収納部及び第２の収納部とからなり、
前記第１の収納部または第１及び第２の収納部は、前記芯体係止部と、前記部品配置部と、前記プリント基板載置部とを備え、
前記芯体と前記感圧用部品と前記プリント基板とを収納配置した前記第１の収納部に、前記第２の収納部を係合することにより、前記芯体と前記感圧用部品と前記プリント基板とを、前記ホルダーの前記筒状体内に収納する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
前記ホルダーは、前記筐体の前記中空部に収納される筒状体からなり、
前記芯体、前記複数の感圧用部品、前記プリント基板の順に前記筒状体のホルダー内に挿入され、挿入口が閉塞されることにより、モジュール化され、
前記モジュール化されて、前記芯体、前記複数の感圧用部品、前記プリント基板を保持した前記ホルダーが、前記筐体の前記中空部内に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
前記感圧用部品は、誘電体と、前記誘電体を挟んで配置される２つの導体とを含み、前記芯体へ印加される押圧力に応じた前記２つの導体間の距離の変化を、前記誘電体を挟む前記２つの導体で構成されるコンデンサの静電容量の変化として検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
前記感圧用部品は、
第１の電極と、前記第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に静電容量が形成され、前記第１の電極に印加された押圧力に応じて前記距離が変化することで前記静電容量が変化する半導体素子で構成されおり、
前記芯体に印加された押圧力を前記半導体素子の前記第１の電極に伝達するための押圧部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
静電容量方式のセンサ用である
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
電磁誘導方式のセンサ用である
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
前記感圧用部品は、前記芯体へ印加される押圧力に応じたインダクタンスの変化を検出するための複数の部品からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
第１の磁性体を中心に巻回されたコイルを備えると共に、
前記感圧用部品は、
前記第１の磁性体の中心線方向において、前記第１の磁性体上に設けられる弾性体と、
前記第１の磁性体の中心線方向において、前記第１の磁性体と離間して設けられる第２の磁性体と、
前記第１の磁性体の中心線方向において、前記第２の磁性体を前記第１の磁性体に対して所定距離だけ離間するようにするためのバネ部材と、
を備え、かつ、前記芯体に印加される押圧力に応じて、前記第１の磁性体が、前記バネ部材の偏倚力に抗して前記第２の磁性体の方向に偏倚することで、インダクタンスが変化することを検知するための部品である
ことを特徴とする請求項１４に記載の位置指示器。