JP3914421B2 - Pen type coordinate indicator - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置を測定するタブレット等の位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに、操作者の操作を通知するペン型座標指示器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、コンピュータ用の入力装置として、ペンタブレットと呼ばれるポインティングデバイスが利用されている。ペンタブレットは、板状のタブレットと、このタブレット上で操作者により操作される入力ペンとにより構成される。そして、操作者が入力ペンでタブレット上の任意の位置を指示すると、その位置がタブレットによって検出され、位置情報がコンピュータへ出力される。
【0003】
本出願人は、例えば実公平5−4034号公報に示すように、ペンタブレットの入力ペン等を種々提案してきた。ここで、従来の入力ペンの一例について、図13を参照して説明する。
【0004】
図13は、従来の入力ペンの一例として、入力ペン90の概略構成を示す断面図である。入力ペン90は、ボールペンや万年筆等の筆記具とほぼ同形状に形成されたペン軸91に各部を収容している。
【0005】
ペン軸91の先端には、ペン軸91の内部に連通する芯体92が配設されている。芯体92の基端部側は、フェライトコア94が有する貫通孔に挿入されており、さらに芯体92の基端部は芯ホルダ96に固定されている。芯ホルダ96は、バネ97を介してペン軸91に固定されている。
芯体92はフェライトチップ93を内蔵しており、入力ペン90の非操作状態においては、フェライトチップ93の3分の2程度が、フェライトコア94の貫通孔の中に入った状態となる。そして、芯体92は、芯ホルダ96とともにバネ97によって支持されており、バネ97の伸縮方向、即ちペン軸91の軸方向及びフェライトコア94の貫通孔に沿って、移動可能である。
【0006】
フェライトコア94は円筒状に形成されたフェライトであって、長手方向に沿って貫通孔を有し、その内部に芯体92が挿入されている。また、フェライトコア94の外側面にはコイル95が巻回されており、コイル95は、ペン軸91内のコンデンサ98と接続されて同調回路99を構成している。
【0007】
入力ペン90が具備する同調回路99は、タブレット(図示略)から所定の同調周波数、例えば周波数fの電波が発信されると、該電波を受けて励振され、コイル95には誘導電圧が誘起される。そして、該電波の発信が停止されると、前記誘導電圧に基づく電流により、コイル95から所定の周波数の電波が発信される。この同調回路99から発信された電波をタブレット(図示略)で受信することで、タブレット(図示略)上における入力ペン90の位置を検知できる。
【0008】
また、入力ペン90は、ペン軸91の先端をタブレットに押しつけるように操作される。この操作時には、芯体92がペン軸91内に押し込まれ、芯体92に内蔵されたフェライトチップ93がフェライトコア94の内部において、基端部側へ向かって移動する。
【0009】
上記のように、フェライトコア94にはコイル95が巻回されているので、フェライトコア94の両端とフェライトチップ93との位置関係に変化が生じると、コイル95のインダクタンスが変化する。従って、コイル95を含んで構成される同調回路99においては、フェライトチップ93の移動により、コイル95のインダクタンスが変化して、同調回路99の同調周波数が変化する。
【0010】
この場合、タブレット(図示略)から周波数fの無線信号を発信すると、同調回路99の同調周波数が変化しているため、コイル95に生じる誘導電圧は、非操作時とは位相がずれたものとなる。このため、同調回路99からは、タブレット(図示略)から発信された電波とは位相がずれた電波が発信される。
従って、タブレット(図示略)から電波を発信して同調回路99を励振するとともに、同調回路99から発せられる電波における位相差を検知すれば、入力ペン90の操作を検知することができる。
【0011】
上記に例示したように、従来のペンタブレットは、タブレットと入力ペンとを結線する必要がなく、また、万年筆やボールペン等の通常の筆記具に似た使用感が得られるので、操作性に富むという利点を有する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、入力ペン90に例示される従来の入力ペンは、ボールペン等の通常の筆記具と同様のサイズであり、据え置き型のデスクトップコンピュータ等に特に好適である。
一方、最近では、PDA(Personal Digital Assistant)と呼ばれる携帯型の電子機器が普及するなど、電子機器の小型化が進んでいる。このため、小型の電子機器に使用するための入力装置についても、小型化が望まれている。しかしながら、上記従来の入力ペンの構造を変えずに大幅な小型化を実現するのは難しいという問題があった。
【0013】
上記の入力ペン90を例にとれば、小型化に際しては、単に短小にするだけでなく細型のものにしなければならないので、フェライトコア94及び芯体92を細くする必要がある。
しかし、芯体92はフェライトチップ93を内蔵しているため、芯体92を細くすると、フェライトチップ93が内蔵される部分の壁面は肉薄になってしまう。一般に、芯体92のような部材は樹脂製であることが多いので、肉薄になることで強度が不足し、操作時の荷重により塑性変形する恐れがある。そして、フェライトコア94の内部で芯体92が変形した場合、フェライトコア94の内壁に芯体92が当たってしまい、芯体92が移動しなくなる恐れがある。この状態では、入力ペン90による入力操作は行えない。従って、芯体92を細くすることは困難である。
【0014】
一方、フェライトコア94は芯体92が挿入される貫通孔を有するので、フェライトコア94を細くするためには、貫通孔を細くし、かつ、肉薄にしなければならない。しかし、芯体92の細型化が難しい上、フェライトは構造材としては脆いものであり、限度を超えて肉薄にしてしまうと強度不足から割れを生じる恐れがある。
【0015】
例えば、入力ペン90の製造過程において、フェライトコア94にコイル95の巻線を行う工程ではフェライトコア94に線材の張力が加わる。また、該工程はフェライトコア94を固定して行われるが、線材の張力によってフェライトコア94の固定部分には応力が集中するので、フェライトコア94には相応の堅牢性が求められる。さらに、輸送時の振動や製品としての落下衝撃試験を考慮すれば、フェライトコア94に要求される強度は決して小さくない。
【0016】
そして、フェライトコア94が割れてしまうとコイル95のインダクタンスが当初の値よりも低下し、同調回路99の同調周波数がずれてしまうので、入力装置としての使用に耐えられない可能性がある。
【0017】
従って、上記入力ペン90の例では、芯体92及びフェライトコア94は一定以上の強度を確保する必要があり、入力ペン90の構成をそのまま小型化することは困難であった。
【0018】
さらに、電子機器が小型化されると、携帯性の向上がもたらされる一方で、入力操作時における操作性の低下が懸念される。このため、小型で、かつ操作性の良い入力装置が求められていた。
【0019】
そこで、本発明は、位置を測定するタブレット等の位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに、操作者の操作を通知するペン型座標指示器において、より細型の構成を実現することを目的とする。
【0020】
また、本発明の他の目的は、細型のペン型座標指示器において、良好な操作性を確保することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、次のような特徴を備えている。なお、次に示す説明中、括弧書きにより実施の形態に対応する構成を一例として示す。符号等は、後述する図面参照符号等である。
【0022】
請求項1記載の発明に係るペン型座標指示器は、位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器であって、開口部の無い端面を有する円柱形状のコア(例えば、図1に示すフェライトコア104)に巻回されたコイル(105)と、該コイルの軸線に沿って、前記コアと離隔し操作者の操作に応じて接近する、前記コアの端面に対向して配設される円柱形状の磁性体(例えば、図1に示すフェライトチップ102)と、前記コアの端面と前記磁性体との間に介設される弾性体(例えば、図 1 に示すOリング103)と、を備え、前記弾性体は、前記コアの端面と前記磁性体の対向面とに連通する貫通孔を有する環状部材であって、前記コアの端面において、該端面の一部においてのみ接触し、かつ前記磁性体の面のうち前記コアの端面に対向する対向面において、該対向面の一部においてのみ接触しており、前記コアの端面の一部と前記磁性体の対向面の一部である前記弾性体を介さずに対向する部分のいずれか一方または両方に突出部が形成されており、該突出部は、前記弾性体の内側面に沿った側面を有しており、前記突出部の高さは、前記弾性体の厚みよりも小さい高さになっていることを特徴とする。
【0023】
ここで、上記位置検出装置としては、例えば、平板形状のケース内に複数のループコイルを備え、これらのループコイルから所定の発振周波数の電波を発信し、該電波によりペン型座標指示器内のコイルに誘起される電圧をもとにペン型座標指示器の位置を検出するものが挙げられるが、液晶表示パネル等の表示画面と一体となって構成されるものとしても良く、また、形状は平板以外であっても良い。また、上記磁性体としては、例えばソフトフェライトが挙げられる。さらに、上記コアとしては、例えばソフトフェライト等の磁性体やその他の各種金属を用いた部材が挙げられる。
【0024】
請求項1記載の発明によれば、位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器において、開口部の無い端面を有するコアに巻回されたコイルと、このコイルの軸線に沿ってコアの端面に対向して配設される磁性体とを備え、コアと磁性体とは離隔して配設されており、操作者の操作に応じて接近する。また、コアの端面には開口部が無く、磁性体とコアとが接近しても磁性体がコイルの内側に進入することはない。
【0025】
従って、本発明に係るペン型座標指示器においては、磁性体がコイルのコアに接近することによってコイルのインダクタンスを変化させ、位置を測定する位置検出装置に対し、操作者の操作を通知することができる。
また、コアの端面には開口部を設ける必要が無いので、コアを細くしてもコアの強度不足等を招く恐れがない。これにより、コアを細く形成し、コアと磁性体とをコイルの軸線に沿って配設することで、非常に細いペン型座標指示器を実現できる。
【0026】
また、操作者による操作の際には、コアと磁性体が接近するので、コイルのインダクタンスは増大する方向へ変化する。位置検出装置とともに使用される座標指示器には、操作を検知するために加圧時に容量が変化する可変コンデンサを用いたLC共振回路を採用することがある。このような座標指示器は、操作者による操作が加わると可変コンデンサの容量が増大し、結果的にLC共振回路の共振周波数が低い方へシフトするもので、感度が良い一方で構造が複雑であり、高価である。本発明に係るペン型座標指示器は、操作時にコイルのインダクタンスが増大するので、該コイルを含むLC共振回路を構成すれば、操作時に共振周波数が低い方へシフトする。従って、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。
さらに、操作時におけるコイルのインダクタンス変化は、コイルと磁性体とが近接しているほど顕著である。このため、初期状態におけるコイルと磁性体との間の所定の距離を短くすれば、より確実に操作を検知できる上、より小型のペン型座標指示器を実現できる。
【0029】
また、コアの端面と磁性体との間に介設される弾性体により、操作が無い初期状態ではコアと磁性体とが互いに離隔した状態で保持され、操作によってコアと磁性体が接近した場合はコアと磁性体とが互いに離隔する方向へ付勢され、操作後は初期状態が復元される。
【0030】
従って、操作後の復元動作がスムーズに行われるので、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。即ち、操作時の応答が良好で、かつ速やかに復元する機構を簡単な構成によって実現するものであり、容易に小型化でき、かつ、低コスト化が可能である。また、一般に、弾性体に力が加わる場合の変形量は加わった力の大きさに対応するので、コイルのインダクタンスの変化量から弾性体の変形量を求め、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
【0033】
従って、コアの端面或いは磁性体の対向面の全面が弾性体で覆われた場合に比べて、操作時にコイルのインダクタンスが顕著に変化する。さらに、操作時に、弾性体の弾力に比較して大きい力が加わった場合には、コアと磁性体とが非常に近接し、或いは接触して、コイルのインダクタンスがより大きく変化する。
これにより、操作者による操作が鋭敏に、かつ確実に検知されるので、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【0035】
また、請求項1記載の発明によれば、コアの端面と、磁性体においてコアの端面に対向する対向面との少なくともいずれか一方には、弾性体の厚みよりも低い突出部が形成されており、コアと磁性体とが対向する部分では、突出部と面、もしくは突出部どうしが対向する。つまり、突出部が無い場合と比較して、初期状態でコアと磁性体とがより近接しており、操作時にはコアと磁性体とがさらに接近する。また、突出部の高さは弾性体の厚みよりも低く、初期状態においてコアと磁性体とは接触しない。
【0036】
コイルのインダクタンスに対する磁性体の影響はコイルと磁性体との間の距離の2乗に反比例するので、コアと磁性体とが近接しているほど操作時にコイルのインダクタンスが急激に変化する。
本発明に係るペン型座標指示器は突出部を備えるので、初期状態における弾性体とコアの間隔を小さくし、操作時に、コアと磁性体とを速やかに接近させることができる。さらに、突出部の高さは弾性体の厚みよりも低いので、非操作時にコアと磁性体とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。
従って、操作時にコイルのインダクタンスが鋭敏に変化し、位置検出装置側において操作者の操作を確実に検知できるので、良好な応答を示し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【0041】
また、請求項 1 に記載の発明によれば、弾性体は、弾性体は、例えばO(オー)リングのように、コア及び磁性体に対して線接触する環状部材であり、コアと磁性体とが接近する際には容易に弾性変形する。そして、前記突出部は、弾性体の内側面に沿った側面を有し、弾性体の中央部における空間内へ突出するものであり、弾性体の内側面と突出部の側面とが当接することで弾性体は支持される。
【0042】
従って、より弱い力で操作しても、確実に弾性体が変形してコアと磁性体とが接近するので、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能なペン型座標指示器を実現できる。また、突出部が弾性体を支持するので、使用に際してコア、磁性体及び弾性体の相対位置のずれを防止でき、より信頼性の高いペン型座標指示器を実現できる。さらに、コアと磁性体とをコアの軸線に沿って配置し、コアと磁性体との間に弾性体を配設する際の位置合わせが容易である。
【0043】
また、請求項2記載のペン型座標指示器では、請求項1記載のペン型座標指示器において、コア及び磁性体は、ペン型のケース内に収容されており、該ケースの先端には該ケース内外に挿通する芯(101)が配置され、前記磁性体は芯の基端部に連結されることを特徴としている。
【0044】
請求項2記載の発明によれば、ペン型のケース内にコア及び磁性体を収容して構成され、該ケースの先端には該ケース内外に挿通する芯を備えており、磁性体は芯の外側において芯の基端部に連結され、操作者の操作によって芯がケース内に押し込まれると、芯とともに磁性体が移動してコアに接近し、コイルのインダクタンスを変化させる。
【0045】
従って、操作者の操作に対して確実に磁性体が移動し、例えば操作者がケースを傾けて操作した場合のように、操作による力が伝達されにくい場合であっても、磁性体がコアに接近する。これにより、操作者の操作に確実に応答し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
また、磁性体は芯の外側にあるので、芯の内部に磁性体を収容する空間等を設ける必要がなく、芯を細くすることができる。即ち、芯に磁性体を収容するために芯の内部に空間を形成すると、この空間の壁部は肉薄になってしまうので、使用に耐えうる強度を確保するためには芯を太くせざるを得ない。しかしながら、本発明に係るペン型座標指示器では、芯は磁性体を内蔵しないので、芯を細くしても強度が不足する恐れがない。このため、芯を細く形成して、より細型のペン型座標指示器を実現できる。また、芯を細くすると芯を挿通させるためのケース先端の孔が小さくて済むため、ケースの細型化が容易である他、ペン先として機能する芯を細くすることで、細かな操作を行う際の操作性が向上する。さらに、例えば、芯、磁性体、弾性体及びコアをコアの軸線に沿って直列に配置した場合、ケースを非常に細くすることが可能であり、より細型のペン型座標指示器を実現できる。
【0046】
請求項3記載の発明は、請求項2に記載のペン型座標指示器において、前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、前記中空部の内径が狭まる段部(例えば、図16に示す段部B)が形成され、前記コアの前記磁性体に対向する端面が前記中空部に形成された段部に当接するように配置されることを特徴とする。
【0047】
請求項3記載の発明によれば、コア及び磁性体を収容するケースの中空部には、ケースの先端側において、中空部の内径が狭まる段が形成され、コアは、磁性体に対向する端面がケースの中空部に形成された段に当接するように配置されるので、コアは、ケースの中空部から外側へ移動しないように段によって支持されている。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0048】
請求項4記載の発明は、請求項2または3記載のペン型座標指示器において、前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記ケースの中空部における基端部との間に介設される第2の弾性体(例えば、図15に示す緩衝部材707)を備えることを特徴とする。
【0049】
請求項4記載の発明によれば、コアの磁性体に対向しない側の端面と、ケースの中空部における基端部との間に第2の弾性体が介設されるので、第2の弾性体の弾性によってコアを支持することができる。また、コアの長手方向のサイズに公差が生じた場合であっても、この公差を第2の弾性体の弾性によって吸収することが可能となり、コアの公差に関わらずコアを確実に支持することができるので、安定した操作感を実現できる。また、本発明を適用したペン型座標指示器は、コアの公差を補正する必要がないため、少ない工数で容易に製造可能である。
【0050】
請求項5記載の発明は、請求項4記載のペン型座標指示器において、前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記第2の弾性体との間に介設される支持部材(例えば、図15に示す基板ホルダー703)をさらに備え、前記支持部材は、前記コアの端面に向かって突出するコア保持突起(例えば、図16に示すコア保持突起721)を備え、前記コアの前記支持部材に接する端面には、前記コア保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする。
【0051】
請求項5記載の発明によれば、コアの磁性体に対向しない側の端面と、第2の弾性体との間に支持部材が介設され、支持部材はコアの端面に向かって突出するコア保持突起を備え、コアの支持部材に接する端面には、コア保持突起と嵌合する凹部が形成されてなるので、コア保持突起とコアの凹部とが嵌合し、さらに第2の弾性体と支持部材とによってコアが支持されることで、コアを確実に支持することができる。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0054】
請求項6記載の発明は、請求項2〜5のいずれかに記載のペン型座標指示器において、前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、該中空部の内径が更に狭まる第2の段部(例えば、図16に示す段部C)が形成され、前記芯の基端部には前記ケースの横断面に平行な平面部が形成されてなり、前記芯は、前記ケースの中空部に形成された第2の段部に前記平面部が接するように配置されることを特徴とする。
【0055】
請求項6記載の発明によれば、コア及び磁性体を収容するケースの中空部に、ケースの先端側において中空部の内径が狭まる第2の段が形成され、芯の基端部にはケースの横断面に平行な平面部が形成され、芯は、ケースの中空部に形成された第2の段に平面部が接するように配置されるので、第2の段によって、芯がケースの外側へ移動しないように保持される。これにより、芯がケースの外側へ動くことが無いので、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0056】
請求項7記載の発明は、請求項6記載のペン型座標指示器において、前記芯の基端部に形成された平面部には、さらに前記磁性体の端面に向かって突出する磁性体保持突起(例えば、図16に示すチップ保持突起722)が形成され、前記磁性体の前記芯に接する端面には、前記磁性体保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする。
【0057】
請求項7記載の発明によれば、芯の基端部に形成された平面部には、さらに磁性体の端面に向かって突出する磁性体保持突起が形成され、磁性体の芯に接する端面には、磁性体保持突起と嵌合する凹部が形成されてなるので、磁性体保持突起と磁性体の凹部とが嵌合することで磁性体と芯が互いに一体となった状態で支持される。これにより、芯がケースの外側へ向かって移動したり、ケースの横断面方向に動くことがなく、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0058】
なお、以上の説明において括弧書きにより示した符号は、あくまで一例として、請求項記載の構成要件に対応する図面参照符号を示すものであり、請求項記載の構成要件を具体的に限定するものでは無い。
【0059】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図1から図18の各図に基づき説明する。
【0060】
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る入力ペン10の構成を示す断面図である。同図において、11はケース、12は基板ホルダー、13は基板、14はコンデンサ、15は同調回路、101は芯、102はフェライトチップ、103はO(オー)リング、104はフェライトコア、105はコイルであり、102aは、フェライトチップ102に設けられた突起である。なお、図1には、非操作状態における入力ペン10を示す。
【0061】
ケース11は、ボールペンやシャープペンシル等の一般的な筆記具を模して、より小型に形成されたABS樹脂等の合成樹脂あるいは金属製の筐体であって、中空となっている。ケース11の先端には、ケース11の内外に挿通する棒状の芯101が配設され、芯101の基端部にはフェライトチップ102が固定されている。フェライトチップ102は、例えばソフトフェライト等のフェライト磁石の片体であって、可撓性のOリング103を介してフェライトコア104の先端に対向している。
【0062】
フェライトコア104は、断面が円形や方形に形成された棒状のフェライトであり、先端面がフェライトチップ102に対向するように配設され、基端部は基板13に固定されている。また、フェライトコア104の側面にはコイル105が巻回されている。
【0063】
基板13は、コンデンサ14等が実装されたプリント基板等であり、基板ホルダー12を介してケース11に固定されている。なお、コンデンサ14は公知の素子である。そして、基板13上に実装されたコンデンサ14等の素子と、コイル105とを含んで同調回路15が構成される。
【0064】
ここで、フェライトコア104の先端面はほぼ平滑に形成され、フェライトチップ102の、フェライトコア104の先端面に対向する面のほぼ中央には、例えば円柱形状の突起102aが形成されている。
【0065】
また、Oリング103は、合成樹脂や合成ゴム等を英字「O」状に形成してなるリングであり、平面中央部に貫通孔を有し、この貫通孔にフェライトチップ102の突起102aが嵌入している。
【0066】
従って、Oリング103を介して、フェライトコア104の端面と突起102aとが対向する構成となっている。また、Oリング103は、フェライトチップ102とフェライトコア104とを離隔させて保持するとともに、フェライトチップ102とフェライトコア104とを接近させる方向の押圧力が加わった場合には弾性変形する。
【0067】
なお、Oリング103は、例えばシリコンゴムのような弾性体により構成され、押圧力が加わった後の初期状態への回復性を考慮すれば、好ましくは純シリコン製であり、より好ましくはゴム硬度30度の純シリコンである。
また、芯101は、摺動時の摩擦に対する耐性を考慮して、ポリアセタール樹脂(ジュラコン)等の合成樹脂製であることが好ましい。
【0068】
入力ペン10は、略平板状のタブレット20(図2)の上で操作される。操作時には、入力ペン10は通常の筆記具と同じくケース11の先端を下方に向けて保持され、芯101をタブレット(図2)に押しつけるように操作される。
【0069】
従って、入力ペン10の操作時には芯101がケース11の内部に押し込まれることにより、芯101とともにフェライトチップ102がフェライトコア104側へ押圧され、Oリング103が弾性変形して、フェライトチップ102がフェライトコア104に接近する。
【0070】
そして、フェライトチップ102がフェライトコア104に接近することにより、フェライトコア104に巻回されたコイル105のインダクタンスが変化する。即ち、入力ペン10においては、操作時にコイル105のインダクタンスが変化する。
【0071】
次いで、入力ペン10を含んでなる座標入力装置1について説明する。
図2は、座標入力装置1の構成を示す回路図である。図中、20はタブレット、30は制御回路、31は信号発生回路、32,33はX方向及びY方向の選択回路、34,35は送受切替回路、36はXY切替回路、37は受信タイミング切替回路、38は帯域フィルタ(BPF:Band Pass Filter)、39は検波器、40は低域フィルタ(LPF:Low Pass Filter)、41,42は位相検波器(PSD:Phase Shift Detector)、43,44は低域フィルタ(LPF)、45,46は駆動回路、47,48は増幅器、49は電子機器、50は表示装置、51は出力装置である。
【0072】
なお、電子機器49としては、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)等によってなる表示装置50を一体として、若しくは外部に具備したパーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、無線通信機能を有する携帯端末装置等が挙げられる。また、出力装置51としては、電子機器49に一体として、若しくは外部接続された印刷装置、無線通信装置、各種ディスクドライブ、各種半導体メモリデバイス等が挙げられる。
【0073】
図3は、図2に示すタブレット20の要部構成を示す分解斜視図であり、詳細には、タブレット20を構成するX方向のループコイル群21及びY方向のループコイル群22の配置状態を示す図である。
図3に示すように、タブレット20は、図中符号Xで示す方向へ延びるX方向のループコイル群21と、図中符号Yで示す方向へ延びるY方向のループコイル群22とを備えて構成される。なお、図中符号X,Yで示す方向は互いに直交する。
【0074】
X方向のループコイル群21は、X方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば48本のループコイル21−1,21−2,…21−48からなる。また、Y方向のループコイル群22は、Y方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば上記と同じく48本のループコイル22−1,22−2,…22−48からなるものである。
【0075】
X方向のループコイル群21とY方向のループコイル群22とは、互いに密接して重ね合わされ、さらに図示しない非金属素材からなるケースに収容されている。なお、図3では理解の便宜を図るため、ループコイル群21とループコイル群22とを離して図示している。また、符号21−1〜21−48,22−1〜22−48で示す各ループコイルは1ターンで構成されるものとして図示しているが、必要に応じて複数ターンをなす構成としても良い。
【0076】
次に、座標入力装置1の構成及び動作を説明する。
まず、入力ペン10とタブレット20との間における電波の送受信と、その際に得られる信号について、上記図2,3及び図4に示すタイミングチャートに従って説明する。なお、図4のタイミングチャートにおいて、後述するように実質的に同一の信号については、符号を併記して一個のチャートのみを図示する。
【0077】
図2に示す制御回路30は周知のマイクロプロセッサ等により構成され、信号発生回路31を制御するとともに、後述する図5のフローチャートに従って選択回路32,33を介してタブレット20の各ループコイルの切り替えを制御する。また、制御回路30は、XY切替回路36及び受信タイミング切替回路37に対し、座標検出方向の切り替えを制御する。
さらに制御回路30は、低域フィルタ40,43,44からの出力値をアナログ・ディジタル(A/D)変換し、後述する演算処理を実行して入力ペン10による指示位置の座標値を求めるとともに、受信信号の位相を検出して、これらを電子機器49に送出する。
【0078】
選択回路32は、X方向(図3参照)のループコイル群21から一のループコイルを順次選択するものである。また、選択回路33はY方向(図3参照)のループコイル群22より一のループコイルを順次選択するものである。これら選択回路32,33は、それぞれ制御回路30からの情報に従って動作する。
送受切替回路34は、選択回路32により選択されたX方向の一のループコイルを駆動回路45並びに増幅器47に交互に接続するものである。また、送受切替回路35は、選択回路33により選択されたY方向の一のループコイルを駆動回路46並びに増幅器48に交互に接続するものであって、送受切替回路34,35は後述する送受切替信号Cに従って動作する。
【0079】
信号発生回路31は、所定の周波数f、例えば500 kHz(キロヘルツ)の矩形波信号A、該矩形波信号Aの位相を90゜(度:Degree)遅らせた信号B、所定の周波数f、例えば16.625 kHzの送受切替信号C、及び、受信タイミング信号Dを発生して出力する。
【0080】
信号発生回路31から出力された矩形波信号Aは、そのまま位相検波器41に送出されるとともに、図示しない低域フィルタにより正弦波信号Eに変換され、さらにXY切替回路36を介して駆動回路45,46のいずれか一方へ送出される。また、信号発生回路31から出力される矩形波信号Bは位相検波器42へ送出され、送受切替信号Cは送受切替回路34,35に送出され、さらに、受信タイミング信号Dは受信タイミング切替回路37に送出される。
【0081】
制御回路30からX方向を選択する情報が出力され、XY切替回路36及び受信タイミング切替回路37に入力されている状態では、信号発生回路31から出力される正弦波信号Eは駆動回路45に送出されて平衡信号に変換され、さらに送受切替回路34に送出される。ここで、送受切替回路34は、送受切替信号Cに基づいて駆動回路45又は増幅器47のいずれか一方を切り替えて接続するので、送受切替回路34から選択回路32に出力される信号は、時間T(=1/2f)毎、上記例によれば32μsec(マイクロ秒)毎に、500 kHzの信号の出力/停止が繰り返される信号Fとなる。
そして、送受切替回路34から出力される信号Fは、選択回路32を介してタブレット20のX方向の一のループコイル21−i(i=1,2,…48)に送出され、該ループコイル21−iにおいては信号Fに基づく電波が発生する。
【0082】
ここで、信号Fに信号が出力されている期間を送信期間とし、信号Fに信号が出力されていない期間を受信期間とする。図4のタイミングチャートに示すように、送信期間と受信期間とは上記時間T毎に、交互に繰り返される。
【0083】
タブレット20上において、入力ペン10が略直立状態、即ち使用状態に保持されると、ループコイル21−iから発生した電波によって入力ペン10のコイル105(図1)が励振され、同調回路15(図1)において、信号Fに同期した誘導電圧Gが発生する。
【0084】
その後、送受切替回路34の動作によって信号Fにおいて信号無しの期間、即ち受信期間に入るとともにループコイル21−iが増幅器47側に切り替えられると、該ループコイル21−iからの電波は直ちに消滅するが、入力ペン10の同調回路15に生じた誘導電圧Gは、同調回路15内の損失に応じて徐々に減衰する。
【0085】
そして、誘導電圧Gに基づいて同調回路15を流れる電流により、コイル105から電波が発信される。コイル105から発信された電波によって、増幅器47に接続されたループコイル群21−iが励振され、該ループコイル群21−iにはコイル105からの電波による誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、受信期間の間のみ送受切替回路34から増幅器47に送出され、増幅されて受信信号Hとなって受信タイミング切替回路37に送出される。
【0086】
受信タイミング切替回路37には、X方向又はY方向の選択情報のいずれか一方、ここではX方向の選択情報と、実質的に送受切替信号Cの反転信号である受信タイミング信号Dとが入力されている。受信タイミング切替回路37は、信号Dが‘Hi’レベルの期間は受信信号Hを出力し、‘Lo’レベルの期間は何も出力しないため、実質的に受信信号Hと同一の信号Iを出力する。
【0087】
信号Iは帯域フィルタ38に送出される。帯域フィルタ38は、周波数fを固有の振動数とするセラミックフィルタであり、信号I中の周波数f成分のエネルギーに応じた振幅を有する信号Jを検波器39及び位相検波器41,42に送出する。厳密には、帯域フィルタ38は、数個の信号Iが帯域フィルタ38に入力され収束した状態において、これらの信号Jを検波器39及び位相検波器41,42に送出する。
【0088】
検波器39に入力された信号Jは検波・整流され、信号Kとされた後、さらに遮断周波数の充分低い低域フィルタ40によって振幅のほぼ1/2に対応する電圧値、例えばVxを有する直流信号Lに変換され、制御回路30に送出される。
【0089】
信号Lの電圧値Vxは、ループコイル21−iに誘起される誘導電圧に基づくものであり、入力ペン10とループコイル21−iとの間の距離に依存した値、ここではほぼ距離の4乗に反比例した値を示す。このため、ループコイル21−iが異なるループコイルに切り替えられると、信号Lの電圧値Vxは異なる値となる。
【0090】
従って、制御回路30において、各ループコイル毎に得られる電圧値Vxをディジタル値に変換し、これらに後述する演算処理を実行することにより、各ループコイルと入力ペン10との位置関係を求めることにより、入力ペン10による指示位置のX方向の座標値が求められる。なお、入力ペン10による指示位置のY方向の座標値についても同様にして求められる。
【0091】
一方、位相検波器41には、信号発生回路31により発生された矩形波信号Aが検波信号として入力され、位相検波器42には、矩形波信号Aと位相が90°遅れた矩形波信号Bが検波信号として入力されている。
そして、信号Jの位相が矩形波信号Aの位相とほぼ一致している場合は、位相検波器41はちょうど信号Jを正側に反転した信号M1を出力し、また、位相検波器42は正側及び負側に対称な波形を有する信号M2を出力する。なお、位相検波器41から出力される信号M1は実質的に信号Kと同一である。
【0092】
信号M1は、上記の信号Kと同様に、低域フィルタ43によって信号Jの振幅のほぼ1/2に対応する電圧値、即ちVxを有する直流信号N1に変換され制御回路30に送出される。ここで、直流信号N1は実質的に信号Lと同一である。
また、信号M2は、同様に低域フィルタ44によって直流信号N2に変換され、制御回路30に送出されるが、図4に示す例では位相検波器42からの信号M2において正側及び負側の成分が同一であるため、低域フィルタ44の出力の電圧値は0[V]となる。
【0093】
制御回路30は、低域フィルタ43,44の出力値、ここでは信号N1,N2をディジタル値に変換し、得られたディジタル値を用いて下記式(1)で示される演算処理を実行することにより、位相検波器41,42に加わった信号、ここでは信号Jと矩形波信号Aとの位相差θを求める。
【数1】
θ=−tan−1(VQ/VP) …(1)
【0094】
前記式(1)で、VPは低域フィルタ43の出力に対応するディジタル値を、また、VQは低域フィルタ44の出力に対応するディジタル値を示す。
例えば、前述した信号Jの場合、信号N1の電圧値はVxであるが、信号N2の電圧値は0[V]、即ちVQ=0であるから位相差θ=0゜となる。
【0095】
ところで、信号Jの位相は、入力ペン10の同調回路15における同調周波数に対応して変化する。即ち、同調回路15における同調周波数が所定の周波数fと一致している場合、同調回路15には信号の送信期間及び受信期間とも周波数fの誘導電圧が発生し、また、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号H(又はI)の周波数及び位相は矩形波信号Aと一致することになり、信号Jの位相も矩形波信号Aと一致する。
【0096】
一方、同調回路15における同調周波数が所定の周波数fと一致していない場合、例えば周波数fよりわずかに低い周波数fの場合は、送信期間において同調回路15には周波数fの誘導電圧が発生するが、この誘導電圧により同調回路15には位相遅れを伴う誘導電流が流れる。そして、受信期間においてはほぼ周波数fの誘導電圧が生じ、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号H(又はI)の周波数は矩形波信号Aの周波数よりわずかに低く、また、その位相もやや遅れたものとなる。
【0097】
前述したように、帯域フィルタ38は周波数fのみを固有の振動数とするものであるから、その入力信号の低い方への周波数のずれは位相遅れとして出力されることになり、従って、信号Jの位相は受信信号H(又はI)よりさらに遅れたものとなる。
【0098】
また、逆に同調回路15における同調周波数が所定の周波数fよりわずかに高い場合、例えば周波数fの場合、送信期間において同調回路15には周波数fの誘導電圧が発生し、同調回路15には位相進みを伴う誘導電流が流れる。また、受信期間においてはほぼ周波数fの誘導電圧及びこれに同期した誘導電流が流れるため、受信信号H(又はI)の周波数は矩形波信号Aの周波数よりわずかに高く、また、その位相もやや進んだものとなる。帯域フィルタ38において、その入力信号の高い方への周波数のずれは、前述した場合とは逆に位相進みとして出力されることになり、従って、信号Jの位相は受信信号H(又はI)よりさらに進んだものとなる。
【0099】
前述のように、入力ペン10においては、操作時にフェライトチップ102がフェライトコア104に接近する。従って、入力ペン10の操作時にはコイル105のインダクタンスが増大し、同調回路15の同調周波数は低い周波数に変化する。この同調周波数の変化は、コイル105のインダクタンスの変化量、即ち、Oリング103の変形量に対応する。
従って、制御回路30によって前記式(1)で示される演算処理により得られた位相差θの値をもとに、Oリング103の変形量、即ち入力ペン10の操作時に加わった力を検出することができる。
【0100】
次に、図5及び図6に従って、入力ペン10により指示された座標検出動作及び位相検出動作について詳細に説明する。図5は制御回路30の動作を示すフローチャートである。また、図6は、タブレット20における信号検出動作を示すタイミングチャートであり、図中、(a)はタブレット20のループコイルへ送出される正弦波信号を示し、(b)は送信期間と受信期間の切替状態を示し、(c)はタブレット20のループコイルにおける検出電圧を示す。
【0101】
まず、座標入力装置1全体の電源が投入され、測定開始状態になると、制御回路30(図2)は、X方向を選択する情報をXY切替回路36及び受信タイミング切替回路37に送出するとともに、タブレット20が有するX方向のループコイル21−1〜21−48(図3)のうち、最初のループコイル21−1を選択する情報を選択回路32に送り、該ループコイル21−1を送受切替回路34に接続する。
【0102】
続いて、送受切替回路34は、信号発生回路31から出力された送受切替信号Cに基づいて、ループコイル21−1を駆動回路45並びに増幅器47に交互に接続する。このとき、駆動回路45は、32μsecの送信期間において、図6(a)に示すような500 kHzの16個の正弦波信号を該ループコイル21−1へ出力する。
【0103】
上記の送受切替回路34,35による送信及び受信の切り替えは、図6(b)に示すように一のループコイル、ここでは21−1に対して7回繰返される。この7回の送信及び受信の繰返し期間が、一のループコイルの選択期間(448μsec)に相当する。
【0104】
この448μsecの選択期間には、一のループコイルに対して7回の受信期間が含まれ、増幅器47の出力としては受信期間毎に誘導電圧が得られる。
ここで得られる誘導電圧は、前述したように受信タイミング切替回路37を介して帯域フィルタ38に送出されて平均化され、検波器39、位相検波器41,42及び低域フィルタ40,43,44を経て制御回路30に送出される。
【0105】
そして、制御回路30は、低域フィルタ40の出力値をA/D変換して入力し、入力ペン10とループコイル21−1との距離に依存した検出電圧、例えばVx1として一時記憶する。
【0106】
次いで、制御回路30は、ループコイル21−2を選択する情報を選択回路32へ送出し、該ループコイル21−2を送受切替回路34に接続させる。そして、入力ペン10とループコイル21−2との距離に比例した検出電圧Vx2を得てこれを記憶し、以後、同様にループコイル21−3〜21−48を順次、送受切替回路34に接続させて、図6(c)に示すような各ループコイル毎の入力ペン10とのX方向の距離に依存した検出電圧Vx1〜Vx48(但し、図6(c)にはその一部のみをアナログ的な表現で示す。)を記憶する(以上、図5:ステップS1)。
【0107】
実際には、全てのループコイルで検出電圧を得る動作には時間がかかり非効率的であるため、入力ペン10が置かれた位置(xp)に最も近いループコイルを中心として、その前後の数本のループコイルのみについて検出電圧が得られる。なお、これら数本のループコイル以外のループコイルにおける検出電圧は無視できるほど小さい値である。
【0108】
制御回路30は、上記ステップS1における処理により記憶した検出電圧の電圧値が一定の検出レベル以上であるか否かをチェックし(ステップS2)、一定の検出レベルより下であれば(ステップS3;No)、再度、X方向の各ループコイルの選択及び電圧検出を繰返す。また、一定の検出レベル以上であれば(ステップS3;Yes)、次の処理へ移行する。
【0109】
なお、ステップS2で実行されるレベルチェックにおいて、制御回路30は、検出電圧の最大値が検出レベルに達しているか否か、及び、最大値の検出電圧を有するループコイルがどのループコイルであるかをチェックし、検出レベルに達していなければ以後の座標計算等を停止し、或いは、次回の座標検出動作及び位相検出動作において選択するループコイルの中心を設定する処理を行う。
【0110】
続いて、制御回路30は、XY切替回路36及び受信タイミング切替回路37に対してY方向の選択情報を送出し、上記ステップS1の処理と同様にして選択回路33及び送受切替回路35に切り替えを実行させ、電波を送受信した時の低域フィルタ40の出力値をA/D変換して得られる入力ペン10とY方向の各ループコイル22−1〜22−48との距離に依存した検出電圧を一時記憶する(ステップS4)。
【0111】
この後、制御回路30は、記憶した検出電圧のレベルチェックを実行し(ステップS5)、一定の検出レベルより下であれば(ステップS6;No)、再度、X方向の各ループコイルの選択及び電圧検出へ戻る。また、一定の検出レベル以上であれば(ステップS6;Yes)、記憶した電圧値から入力ペン10による指示位置のX方向及びY方向の座標値を算出する(ステップS7)。
【0112】
ここで、ステップS7における処理の例について説明する。
X方向又はY方向の座標値、例えば前記座標値xpを求める算出方法の一つとして、前記検出電圧Vx1〜Vx48の極大値付近の波形を適当な関数で近似し、その関数の極大値の座標を求める方法がある。
【0113】
例えば図6(c)に示す最大値の検出電圧Vx3と、その両側の検出電圧Vx2及びVx4を2次関数で近似すると、次のようにして算出することができる。
なお、下記式(2)〜(7)においては、各ループコイル21−1〜21−48の中心位置の座標値をx1〜x48とし、その間隔をΔxとする。
【0114】
まず、各検出電圧と座標値については、下記式(2),(3),(4)が成り立つ。なお、下記式(2)〜(4)においてa,bは定数(a<0)である。
【数2】
Vx2=a(x2−xp)+b …(2)
Vx3=a(x3−xp)+b …(3)
Vx4=a(x4−xp)+b …(4)
【0115】
また、各ループコイルの中心位置の座標値については、下記式(5),(6)が成り立つ。
【数3】
x3−x2=Δx …(5)
x4−x2=2Δx …(6)
【0116】
ここで、前記式(5),(6)を前記式(3),(4)に代入して整理すると、下記式(7)が導かれる。
【数4】
xp=x2+Δx/2{(3Vx2−4Vx3+Vx4)/(Vx2−2Vx3+Vx4)} …(7)
【0117】
このように、各ループコイルからの検出電圧Vx1〜Vx48から、ステップS2のレベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧と、その前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検出電圧が得られたループコイルの1つ前のループコイルの座標値(既知)とをもとにして、前記式(7)に相当する演算を行なうことにより、入力ペン10の座標値xpを算出できる。
【0118】
その後、制御回路30は、X方向のループコイル21−1〜21−48(又はY方向のループコイル22−1〜22−48)のうち、最大の検出電圧が得られたループコイル(ピークコイル)を選択する情報を選択回路32(又は33)に送出し(ステップS8)、入力ペン10に対する電波の送受信を複数回、例えば7回繰返させ、低域フィルタ43,44から得られた出力値をA/D変換し(ステップS9)、前述のように位相差θを算出する(ステップS10)。
【0119】
得られた位相差θは、制御回路30によって、例えば40゜加算する等の処理により調整され、筆圧を表す位相情報に変換されて、ステップS7で求められた入力ペン10による指示位置の座標値とともに、電子機器49へ出力される(ステップS11)。
【0120】
以上のステップS1〜11に示す処理によって第1回目の座標検出動作及び位相検出動作が終了すると、制御回路30は、第2回目以降の座標検出動作として、X方向のループコイル21−1〜21−48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数、例えば10本のループコイルのみを選択する情報を選択回路32に送出し、同様に、Y方向のループコイル22−1〜22−48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数、例えば10本のループコイルのみを選択する情報を選択回路33に送出する。そして、同様に出力値を得て入力ペン10による指示位置のX方向及びY方向の座標検出動作並びに位相検出動作を行ない、得られた座標値及び位相情報を電子機器49に転送し、以下、これら一連の処理を繰返す。
これにより、随時、入力ペン10による指示位置の座標と、操作時の筆圧に係る情報とを取得できる。
【0121】
続いて、上記のように座標入力装置1で使用される入力ペン10の構成について詳述する。
図7は、フェライトチップ102に形成された突起102aの高さと、座標入力装置1における検知状態の一例を示す図であり、(a)は入力ペン10に加わる荷重と座標入力装置1により検知される筆圧とに関する試験結果を示すグラフであり、(b)は同図(a)に示す試験の条件を示す図である。
【0122】
なお、図7(a)に示す試験は、次の条件下で行われたものである。
・フェライトコア104としては、L6材(TDK製)を用い、外径φ2.5mm(ミリメートル)、長さ20mmの構成とした。
・コイル105は、φ0.07mmの線材による7芯、46ターンの構成とした。
・Oリング103は、硬度30度のシリコンゴム製とし、外径φ2mm、内径φ1mm、線形0.5mmの構成とした。
・フェライトチップ102としては、L6材(TDK製)を用い、外径φ2.5mm、長さ1mmの構成とした。
【0123】
また、図7(a)中に示す(1)〜(3)の各試験において、図7(b)に示す突起102aは下記の構成とした。なお、突起102aの高さは、図7(b)中符号Xで示す高さであり、突起102aの断面は円形である。また、下記の値は入力ペン10の非操作状態における値を示す。
・条件(1)…外径φ0.8mm,高さ0.3mm。
・条件(2)…外径φ0.8mm,高さ0.1mm。
・条件(3)…突起102aは無し。
【0124】
図7(a)に示すグラフにおいて、横軸は入力ペン10に対して加えられる荷重を、縦軸は座標入力装置1により検知される筆圧レベルを示す。
タブレット20により検知される筆圧レベルの変化は、前述のように、コイル105のインダクタンスの変化に基づくものである。従って、グラフの縦軸方向の変化は、間接的にコイル105のインダクタンスの変化を示すものである
【0125】
図7(a)に示すように、(3)の条件下、即ち突起102aが存在せず、フェライトチップ102の端面が平滑である場合は、入力ペン10に加わる荷重の増加に伴って、座標入力装置1により検知される筆圧レベルも緩やかに上昇している。
【0126】
また、(2)の条件下、即ち高さ0.1mmの突起102aを有する場合は、同図(3)に示す場合に比べて荷重の増加とともに筆圧レベルが速やかに上昇し、グラフが速やかに立ち上がっている。
【0127】
さらに、(1)の条件下、即ち突起102aの高さが0.3mmの場合には、荷重の増大に応じて、より速やかに筆圧レベルが上昇しており、グラフの立ち上がりは非常に早い。
【0128】
なお、(1)及び(2)のグラフにおいて、入力ペン10に対する荷重が所定の値を超えると筆圧レベルがほぼ一定になっているが、この状態は、Oリング103の弾性変形によって突起102aとフェライトコア104とが当接したことを示している。
【0129】
このように、図7(a)に示す結果から、入力ペン10に加わる荷重に対する筆圧レベルの変化は、非操作状態において突起102aとフェライトコア104の端面とが近接しているほど、鋭敏であるといえる。また、突起102aの有無は筆圧レベルの応答に大きく影響し、突起102aの高さがわずか0.1mmであっても、突起102aが無い場合とは明らかに異なる結果が得られている。さらに突起102aの高さが0.3mmの場合は、その差が顕著である。
従って、フェライトチップ102の端面に突起102aを設けて、非操作状態でフェライトチップ102とフェライトコア104とが近接する構成とすれば、入力ペン10への荷重が小さい場合でも、検知される筆圧レベルは鋭敏に応答し、一定以上の筆圧レベルを検知できる。これにより、弱い力でも確実に動作し、操作性の良い入力ペン10を実現できる。
【0130】
本第1の実施の形態においては、フェライトチップ102とフェライトコア104との間にOリング103を介設することにより、フェライトチップ102及びフェライトコア104を同一軸線上に配設して、ケース11の細型化を図っている。
この場合、フェライトチップ102とフェライトコア104とはOリング103の分だけ離隔されてしまうが、フェライトチップ102側に突起102aを形成し、突起102aがOリング103の中央に嵌入する構成とすれば、フェライトチップ102とフェライトコア104とをより近接させることができる。
【0131】
ここで、図7(a)に示す試験と同一の条件下で、フェライトチップ102の突起102aの高さをさらに変化させた場合の試験結果について説明する。
図14は、フェライトチップ102に形成された突起102aの高さと、座標入力装置1における検知状態の別の例を示す図であり、(a)は入力ペン10に加わる加重と座標入力装置1により検知される筆圧とに関する試験結果を示すグラフであり、(b)は同図(a)に示す試験の条件を示す図である。
【0132】
図14(a)に示すグラフは、図7(a)に示す試験と同一条件下で突起102aの高さのみを変更した例を追加して示すものである。すなわち、図14(b)に示すように、突起102aの高さを0.4mmとした場合の筆圧レベル−荷重特性を、図中(4)として示す。
図14(a)に示すように、突起102aの高さを0.4mmとした場合、突起102aが0.1mm或いは0.3mmである場合に比べて、荷重に応答して検知される筆圧レベルの立ち上がりが速やかである。
【0133】
図14(a)に示す筆圧レベルの立ち上がりが速やかであれば、入力ペン10への荷重が小さい場合であっても、筆圧レベルが鋭敏に応答し、一定以上の筆圧レベルを検知できる。すなわち、入力ペン10を操作する操作者が、軽い力で操作を行った場合であっても、座標入力装置1において操作を確実に検知できる。
【0134】
従って、図7(a)および図14(a)に示す結果から、フェライトチップ102の突起102aの高さは、0.1mm以上であることが好ましく、さらに0.3mm以上であればより好ましく、最適な値としては0.4mmが挙げられる。
【0135】
なお、ここで、フェライトチップ102およびフェライトコア104に用いられる磁性材料の特性について、説明する。
上述のように、図7(a)および図14(a)に示す試験においては、フェライトチップ102とフェライトコア104とはL6材(TDK製)により構成されるものとした。
【0136】
しかしながら、フェライトチップ102は芯101に近接する部材であって、操作者により力が加わりやすいことから、より強度の高い材料を用いて構成しても良い。例えば、フェライトチップ102をL9G材(TDK製)により構成した場合、L6材の曲げ強度が、一般的なニッケル系フェライトの強度である1.0E+07(kg/m)程度であるのに対し、L9G材の曲げ強度は1.8E+07(kg/m)であるから、曲げ強度が約1.8倍まで高められる。
なお、L6材とL9G材との特性の違いから、L6材に代えてL9G材を用いた場合に座標入力装置1の動作に影響を与える可能性がある。例えば、フェライトコア104をL9G材で構成した場合、コイル105のインダクタンスの変化が鈍くなる可能性がある。しかし、フェライトチップ102はフェライトコア104に比べて微小な部材であるから、フェライトチップ102をL9G材で構成した場合の影響はごく軽微であり、座標入力装置1を使用する上で問題は無い。
そこで、フェライトチップ102をL9G材(TDK製)により構成し、フェライトコア104をL6材(TDK製)により構成すると、コイル105における特性と強度の両面から、非常に好ましい。
【0137】
なお実際に、フェライトチップ102にL9G材(TDK製)を用い、フェライトコア104にL6材(TDK製)を用いて構成した入力ペン10について、芯101に荷重を加えて耐久性を調べる試験を行ったところ、300gの荷重を3回/秒の頻度で加えた場合に、1000万回以上の荷重に耐えうることが明らかになった。
【0138】
また、さらにフェライトコア104の径をより太くすることで、フェライトコア104の耐久性を高めることも可能であり、フェライトコア104の径が2.5mm以上であれば、入力ペン10に衝撃が加わった場合にも耐えうる高い耐久性が得られるが、3.0mm以上であれば、より高い耐久性が得られる。
【0139】
図8は、入力ペン10におけるフェライトチップ102及びフェライトコア104の構成例を示す図であり、(a)は図1に示した構成例を示す断面図であり、(b)は同図(a)とは異なる構成例を示す断面図であり、(c)は同図(a)及び(b)とはさらに異なる構成例を示す断面図である。
【0140】
図8(a)に示すように、図1に示す入力ペン10においては、ほぼ平滑の端面を有するフェライトコア104と、突起102aを有するフェライトチップ102とを対向させる構成とした。
しかしながら、フェライトチップ102とフェライトコア104とが、Oリング103を間に介しながら近接する条件は、その他の構成によっても実現可能である。
【0141】
例えば、図8(b)に示すように、フェライトチップ102に代えて、ほぼ平滑の端面を有するフェライトチップ601を用い、フェライトコア104に代えて突起602aを有するフェライトコア602を用いても良い。突起602aは、突起102aと同様に端面の中央に形成された突起であり、Oリング103の貫通孔に嵌入する。
この場合、フェライトチップ601が有するほぼ平滑の端面とフェライトコア602が有する突起602aとが、Oリング103を介して対向するので、図8(a)に示す構成と同様の効果が得られる。なお、突起602aは、突起102aと同様に、入力ペン10の非操作状態において対向する端面に接触しない高さに形成されるものとする。
【0142】
また、例えば、図8(c)に示すように、フェライトチップ102に代えて、突起603aを有するフェライトチップ603を用い、フェライトコア104に代えて突起604aを有するフェライトコア604を用いることも可能である。突起603a,604aは、突起102aと同様に端面の中央に形成された突起であり、Oリング103の貫通孔に嵌入する。この場合、フェライトチップ603が有する突起603aと、フェライトコア604が有する突起604aとがOリング103を介して対向するので、図8(a)に示す構成と同様の効果が得られる。なお、突起603a,604aは、入力ペン10の非操作状態において互いに接触しない高さに形成されるものとする。
【0143】
図9は、フェライトチップ102及びフェライトコア104に代わる他の構成例を示す図であり、(a)はフェライトチップ611及びフェライトコア612を用いた構成を示す断面図であり、(b)はフェライトチップ614及びフェライトコア615を用いた構成を示す断面図であり、(c)はフェライトチップ616及びフェライトコア617を用いた構成を示す断面図である。
【0144】
上記図8(b)及び(c)には、端面のほぼ中央に棒状の突起が形成された構成例を図示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図9(a)に示すように、フェライトチップ102に代えて、端面の外縁に外周突起611aを有するフェライトチップ611を用い、Oリング103に代えて、Oリング103よりも外径が小さく、外周突起611a内に収容可能なOリング613を用い、フェライトコア104に代えて、ほぼ平滑な端面を有するフェライトコア612を用いる構成とすることも可能である。
【0145】
ここで、フェライトチップ611は、図10(a)に示すように、略円柱状の部材であって、上面の外縁部分のみが突出して外周突起611aをなしており、外周突起611aの内側は陥没している。外周突起611aの内部には、Oリング613が収容される。そして、Oリング613の厚みと外周突起611aの高さを調整し、図9(a)に示すように、入力ペン10の非操作状態において外周突起611aがフェライトコア612の端面に接触しないように構成すれば、図1に示す入力ペン10と同様の効果が得られる。
【0146】
また、図9(b)に示すように、外周突起611aと同様の外周突起615aを有するフェライトコア615を、フェライトコア104に代えて用い、フェライトチップ102に代えてほぼ平滑な端面を有するフェライトチップ614を用いる構成とすることも可能である。そして、図9(b)に示すように、入力ペン10の非操作状態において外周突起615aがフェライトチップ614の端面に接触しないように構成すれば、図1に示す入力ペン10と同様の効果が得られる。
【0147】
さらに、図9(c)に示すように、外周突起611aと同様の外周突起616aを有するフェライトチップ616をフェライトチップ102に代えて用い、外周突起611aと同様の外周突起617aを有するフェライトコア617をフェライトコア104に代えて用いる構成とすることも可能である。この場合、図9(c)に示すように、入力ペン10の非操作状態において外周突起616aと外周突起617aが互いに接触しない構成とすれば、図1に示す入力ペン10と同様の効果が得られる。
【0148】
また、外周突起611a,615a,616a,617aは、図10(a)に示す構成だけでなく、図10(b)に示すフェライトチップ618のように、切欠部618aを備える構成としても良い。この場合、切欠部618aの数や形状については任意である。
【0149】
さらに、例えば図9(a)に示すフェライトチップ611とフェライトコア612とを同一軸線上に保持し、横方向へずれない構成とすれば、Oリング613に代えて、可撓性の球を用いることも可能である。
つまり、図1に示すOリング103、及び、図9(a)に示すOリング613のいずれも、入力ペン10の非操作状態においてフェライトチップとフェライトコアとを離隔させて保持し、入力ペン10の操作時に弾性変形するものであれば良いので、Oリング613に代えて複数の球を用いることも可能である。
【0150】
図11は、フェライトチップ102が有する突起102a、及び、Oリング103の構成例を示す図であり、(a)は突起102aの構成を示す斜視図であり、(b)は同図(a)とは異なる構成例を示す斜視図であり、(c)は同図(a)及び(b)とはさらに異なる構成例を示す斜視図である。また、図9(d)は、図1に示したOリング103の構成を示す斜視図であり、(e)は断面図である。(f)は同図(e)とは異なる構成例を示す斜視図であり、(g)は断面図である。
【0151】
入力ペン10におけるフェライトチップ102が有する突起102aは、図11(a)に示すように断面円形の棒状としたが、例えば図11(b)に示すように、断面が方形の突起605aとして構成しても良い。
この突起605aを有するフェライトチップ605をフェライトチップ102に代えて入力ペン10に適用した場合、突起605aがOリング103の貫通孔に嵌入するのであれば、上記と同様の効果が得られる。
【0152】
さらに、図11(c)に示すように、フェライトチップ102に代えて、断面が三角形の突起606aを有するフェライトチップ606を用いても良い。この場合、突起606aがOリング103の貫通孔に嵌入するのであれば、上記と同様の効果が得られる。なお、上記突起605a,606aの他、さらに異なる形状の突起を使用することも勿論可能である。
【0153】
また、入力ペン10におけるOリング103は、図11(d)及び(e)に示すように、断面が円形の線材が英字「O」をなす構成とした。このOリング103は、断面形状が円形であり、フェライトチップ102及びフェライトコア104の端面に対して線で接触する。このため、入力ペン10の操作時に、フェライトチップ102とフェライトコア104とに挟まれて弾性変形する際、フェライトコア104の端面に沿って水平方向へ広がるように変形可能である。即ち、Oリング103においては、フェライトチップ102及びフェライトコア104に対する接触部が線の状態から面の状態へ変化するので、Oリング103は入力ペン10の操作時に弾性変形しやすい。これにより、入力ペン10の操作時には速やかにOリング103が変形し、フェライトチップ102とフェライトコア104とが近接するので、図11(d)及び(e)に示すOリング103は、入力ペン10に好適である。
【0154】
しかしながら、図11(f)及び(g)に示すように、断面が方形の線材が英字「O」状に形成されてなるOリング607を、Oリング103に代えて入力ペン10に用いることも可能である。この場合、Oリング607はフェライトチップ102及びフェライトコア104に対して面で接触するため、比較的弾性変形しにくいが、より柔軟な材料によりOリング607を形成すれば、Oリング103と同様の操作性が得られる。また、入力ペン10を、比較的強い力での操作に適した構成とする場合、Oリング103より弾性変形しにくいOリング607は好適である。
【0155】
以上のように、入力ペン10においては、フェライトコア104には開口部や中空部が形成されないので、フェライトコア104を細型にしても強度不足を招く恐れがない。また、芯101及びフェライトチップ102についても、容易に細型化が可能であり、非常に細型のケース11内に各部を収容して、小型の入力ペン10とすることができる。また、入力ペン10においては、操作時にコイル105のインダクタンスが増大するので、高価な可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器と同様の動作をさせることができる。即ち、位置検出装置とともに使用される座標指示器には、操作を検知するために加圧時に容量が変化する可変コンデンサを用いたLC共振回路を採用することがある。このような座標指示器は、操作者による操作が加わると可変コンデンサの容量が増大し、結果的にLC共振回路の共振周波数が低い方へシフトするもので、感度が良い一方で構造が複雑であり、高価である。入力ペン10においては、操作時にコイル105のインダクタンスが増大するので、操作時に同調回路15の共振周波数が低い方へシフトする。従って、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。
【0156】
また、フェライトチップ102とフェライトコア104との間にOリング103が介設されるので、操作後の復元動作がスムーズに行われ、良好な操作性が得られる。さらに、コイル105のインダクタンスの変化量からOリング103の変形量を求めることで、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
【0157】
また、Oリング103はフェライトチップ102とフェライトコア104の端面の全面を覆わないように形成されているので、フェライトチップ102とフェライトコア104とが直接対向する部分が存在するので、操作時にはコイル105のインダクタンスが鋭敏に変化し、操作が確実に検知されるので、入力ペン10の応答を良好にし、良好な操作性を確保できる。
【0158】
また、フェライトチップ102に突起102aを設けることにより、初期状態におけるフェライトチップ102とフェライトコア104の間隔を小さくし、操作時にフェライトチップ102とフェライトコア104とを速やかに接近させることができる。さらに、突起102aの高さはOリング103の厚みよりも低いので、非操作時にフェライトチップ102とフェライトコア104とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。
【0159】
さらに、フェライトチップ102とフェライトコア104との間の弾性体としてOリング103を用いるので、比較的弱い力で操作してもフェライトチップ102とフェライトコア104とを容易に接近させることができる。このため、入力ペン10は、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能である。
【0160】
なお、上記第1の実施の形態においては、フェライトチップ102とフェライトコア104とは円柱形状として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フェライトコア104はコイル105を巻回すことが可能な形状であれば良いし、フェライトチップ102は、芯101に固定可能な形状であれば良い。また、Oリング103の構成は、上述したものの他、例えば複数の直方体等の可撓性部材をフェライトチップ102に張り付けして代えることも可能である。
さらに、ケース11の形状は筆記具を模した形状に限られず、フェライトチップ102、Oリング103、フェライトコア104、基板ホルダー12、基板13、コンデンサ14、同調回路15等を内蔵できる構成であれば特に限定されず、その他の細部構成についても、特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲内において種々の変更が可能なのはいうまでもない。
【0161】
また、上記第1の実施の形態では、フェライトチップ102、Oリング103、及びフェライトコア104をケース11の先端側に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケース11の後端側に設けても良い。以下、この場合について、図12を参照し、変形例として説明する。
【0162】
[変形例]
図12は、本発明の第1の実施の形態における変形例として、入力ペン80の構成を示す断面図である。
図12において、81はケース、82は基板ホルダー、83は基板、84は芯である。また、図1に示す入力ペン10と同様に構成されるものについては、同符号を付して説明を省略する。
【0163】
図12に示す入力ペン80は、ケース11と同様に、ボールペンやシャープペンシル等の一般的な筆記具を模して形成された小型の合成樹脂あるいは金属製のケース81内に、各部を収容して構成される。
ケース81の先端には、ケース81の内外に挿通する棒状の芯84が配設され、芯84の基端部は基板ホルダー82の一端に固定されている。
基板ホルダー82には基板83が固定され、基板83には、コンデンサ14を含む各種素子が実装されている。これら基板83に実装された各種素子、コンデンサ14及びコイル105を含んで同調回路15が構成される。
【0164】
基板ホルダー82の他端にはフェライトコア104が固定されており、フェライトコア104は、Oリング103を介してフェライトチップ102に対向する。そして、フェライトチップ102は、ケース81の基端部において、ケース81の内面に固定されている。
【0165】
入力ペン80は、入力ペン10と同様に、略平板状のタブレット20(図2)の上で、通常の筆記具と同じくケース11の先端を下方に向けて保持され、芯84をタブレット(図2)に押しつけるように操作される。
【0166】
つまり、入力ペン80の操作時には、芯84がケース81の内部に押し込まれる。すると、芯84とともに基板ホルダー82が押圧されるので、基板ホルダー82に固定されたフェライトコア104が、ケース81の基端部側、即ちフェライトチップ102側へ押圧される。そして、フェライトコア104を介して加わる押圧力によってOリング103が弾性変形し、フェライトコア104と突起102aとが接近する。
【0167】
従って、入力ペン80の操作時には、入力ペン10の操作時と同様に突起102aとフェライトコア104とが接近し、コイル105のインダクタンスが変化する。このため、入力ペン10に代えて入力ペン80を用い、タブレット20の上で操作すると、座標入力装置1によって、入力ペン80の操作により指示された座標位置を検知することができる。
【0168】
このように、上記第1の実施の形態における入力ペン10は、芯101側にフェライトチップ102を設ける構成としたことで、例えばケース11が斜めに傾いた状態で操作されても確実に操作に応答するという効果を奏するものであり、より好適である。しかしながら、この点を除いては、図12に示す入力ペン80のように、フェライトチップ102がケース81の基端部側に配設された構成であっても同様の効果を得ることが可能である。
【0169】
[第2の実施の形態]
続いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図15は、本第2の実施の形態における入力ペン70の構成を示す断面図である。なお、図15に示す入力ペン70を構成する各部の材料については、上記第1の実施の形態における入力ペン10の各部と共通である。
【0170】
図15に示す入力ペン70は、入力ペン10と同様に座標入力装置1において座標を指示する目的で操作者により操作されるペン型の座標指示器である。
入力ペン70は、後尾が開口した中空のケース701と、ケース701の後尾開口部に嵌め込まれて該開口部を塞ぐキャップ702、ケース701の中空部に収納される基板ホルダー703、基板ホルダー703に固定される基板704、基板704上に実装されるコンデンサ705、コンデンサ705を含んで構成される同調回路706、基板ホルダー703に当接して配置されたフェライトコア708、フェライトコア708に巻回されたコイル709、フェライトコア708の先端面とOリング711を介して対向するように配置されたフェライトチップ710、および、フェライトチップ710に接して配置され、先端がケース701の先端から外へ突出する芯712等の各部を備えて構成される。
さらに、入力ペン70においては、基板ホルダー703の基端部とキャップ702との間には緩衝部材707が介設される。
なお、以下において、入力ペン70が備える各部についてはケース701の先端側を「先端部」、ケース701の後尾側を「基端部」と称して説明する。
【0171】
なお、基板704、コンデンサ705、同調回路706およびコイル709の各部は、上記第1の実施の形態における基板13、コンデンサ14、同調回路15およびコイル105と同様に構成され、同等の機能を有するものであるから、ここでは説明を省略する。
【0172】
入力ペン70の先端においてはケース701が開口しており、この開口部からケース701の先端が突出する。ケース701は、円盤状の基端部と、この基端部に立設された棒状部とで構成され、基端部はフェライトチップ710に接している。フェライトチップ710は、Oリング711を挟んでフェライトコア708に対向する。なお、フェライトチップ710は、上記第1の実施の形態におけるフェライトチップ102の突起102aと同様の突起を有している。
さらにフェライトコア708は、フェライトチップ710と基板ホルダー703とに挟まれるように配置され、基板ホルダー703の基端部は、緩衝部材707を介してキャップ702に接している。そして、芯712、フェライトチップ710、Oリング711、フェライトコア708、基板ホルダー703、キャップ702およびケース701は同一軸線上に配置されている。緩衝部材707は、発泡ウレタンやゴム等の弾性体により構成されたものである。
【0173】
ここで、入力ペン70の先端部の構成について詳細に説明する。
図16は、入力ペン70の先端部を拡大して示す要部拡大図である。図16に示すように、ケース701の内側に設けられた中空部の内径は、入力ペン70の先端部に向かって3段階に細くなり、入力ペン70の基端部側から順に図中符号A,B,Cで示す段部が形成されている。このうち、段部Aとケース701の基端部との間において、ケース701の中空部には基板ホルダー703等の各部が収容される。
フェライトコア708の先端は段部Bに接し、基端部分が基板ホルダー703の先端に当接する。また、芯712の基端部は段部Cに接し、段部Cと段部Bとの間において、芯712の基端部、フェライトチップ710およびOリング711が収容された構成となっている。
【0174】
基板ホルダー703の先端には、ケース701の先端側へ向かって突出するコア保持突起721が形成されており、コア保持突起721は、フェライトコア708の基板ホルダー703側に穿設された穴と嵌合する。これにより、フェライトコア708と基板ホルダー703とは、入力ペン70の横断面方向へずれないように固定される。
【0175】
さらに、芯712の基端部の円盤状部分には、ケース701の基端部側へ向かって突出するチップ保持突起722が形成され、チップ保持突起722は、フェライトチップ710の芯712側に穿設された穴と嵌合する。これにより、フェライトチップ710と芯712とは、入力ペン70の横断面方向へずれないよう固定される。
【0176】
以上のように構成される入力ペン70において、ケース701の中空部に収容された基板ホルダー703とフェライトコア708は、先端側は段部Bにより固定され、基端部側は緩衝部材707を介してキャップ702によって固定される。このため、基板ホルダー703とフェライトコア708は、緩衝部材707の弾性力によって固定される。
また、フェライトチップ710および芯712は、先端側は段部Cにより固定され、基端部側はOリング711を介してフェライトコア708により固定されている。このため、フェライトチップ710および芯712は、Oリング711が屈曲可能な範囲において、入力ペン70の基端部側へ移動することが可能となる。
【0177】
入力ペン70の操作時には、入力ペン70の先端がタブレット20(図2)表面に押しつけられることにより、芯712がケース701の内部側へ押し込まれ、芯712とともにフェライトチップ710がケース701の基端部側へ移動する。これにより、フェライトコア708に巻回されたコイル709のインダクタンスが変化することにより、座標入力装置1によって入力ペン70の操作を検出できる。
【0178】
そして、入力ペン70においては、基板ホルダー703とフェライトコア708が緩衝部材707の弾性力によって固定され、さらに、フェライトチップ710と芯712とが段部CとOリング711に挟まれた構成となっているので、入力ペン70の非操作時に芯712がケース701の外側へ脱落することも、フェライトコア708や芯712が遊動することも無いので、座標入力装置1の使用感をより快適なものとすることができる。
【0179】
また、基板ホルダー703とフェライトコア708とはコア保持突起721により固定され、芯712とフェライトチップ710とはチップ保持突起722によって固定されるので、基板ホルダー703とフェライトコア708、或いは芯712とフェライトチップ710とを接着する必要がない。一般に、摺動時の耐久性を有する樹脂に対して接着剤を用いた場合、強固な接着力を得ることが難しい。入力ペン70によれば、芯712や基板ホルダー703を、接着剤を用いることなく固定することができるので、耐久性に優れた入力ペン70を実現できる上、製造時の工数と作業負担を削減することで、容易に低コストで製造できる。
【0180】
さらに、フェライトコア708の製造時における公差により、フェライトコア708の長手方向のサイズが、設計上のサイズからずれてしまうことがある。入力ペン70においては、公差によってフェライトコア708の長手方向のサイズが違っても、緩衝部材707の弾性によって公差を吸収することが可能である。これにより、製造時の工数と作業負担をさらに削減し、より一層低コストで容易に製造できる。
【0181】
また、入力ペン70に衝撃が加わった場合、この衝撃をOリング711とともに緩衝部材707によって吸収することができるので、より耐久性に優れた入力ペン70を実現できる上、良好な操作性を永く保つことができる。そして、耐久性に優れることから入力ペン70をさらに細く構成することもできる。
【0182】
なお、本第2の実施の形態において、フェライトコア708の製造上の公差による長手方向のずれが明らかな場合、リング状に形成された樹脂片等を用いて公差を補正することもできる。
図17は、図16と同様に入力ペン70の要部を拡大して示す断面図である。
【0183】
前述のように、基板ホルダー703の先端部とフェライトコア708の基端部とはコア保持突起721により固定されている。そこで、リング状に形成されたリング型フィルム723を、コア保持突起721に嵌め込むように装着し、基板ホルダー703とフェライトコア708との間にリング型フィルム723が介在する構成とすることができる。
リング型フィルム723は、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂製のフィルムであって、その厚さは、例えば0.1mmである。また、リング型フィルム723は中央に孔を有し、孔の径はコア保持突起721の外径と同程度またはそれ以上である。
【0184】
例えばフェライトコア708の長手方向のサイズが、設計上のサイズより0.3mm短いことが明らかな場合、0.1mm厚のリング型フィルム723をコア保持突起721に3枚嵌め込むことにより、基板ホルダー703とフェライトコア708とが0.3mm離隔される。これにより、フェライトコア708が設計上のサイズ通りに形成された場合と同様に、入力ペン70を組み立てることができる。
【0185】
なお、同様に、リング型フィルム723と同様のフィルムを、チップ保持突起722に嵌め込むように装着することにより、フェライトチップ710の長手方向のサイズが設計上のサイズとずれた場合に、ずれを補正することが可能となる。
【0186】
また、リング型フィルム723はフェライトコア708の公差を補正して基板ホルダー703とフェライトコア708とを固定する目的で設けられるものであるから、リング型フィルム723を用いずに緩衝部材707のみによって基板ホルダー703とフェライトコア708とを固定することも可能である。しかしながら、入力ペン70にスイッチを設けた場合、リング型フィルム723を用いることが好ましい。
以下、入力ペン70にスイッチを設けた場合について説明する。
【0187】
図18は、図15に示す入力ペン70にスイッチ73を設けてなる入力ペン71の構成を示す断面図である。
なお、入力ペン71において、入力ペン70と同一の構成によってなる部分については、同符号を付して説明を省略する。
【0188】
図18中に破線で示すように、入力ペン71の側面には、操作者により押圧操作されるスイッチ73が設けられている。スイッチ73はケース701の外装に組み付けられるスイッチであり、基板704上には、スイッチ73の押圧操作を検知するための検知部(図示略)が設けられている。
ケース701およびスイッチ73はいずれも合成樹脂等により構成されるので、製造上の公差は無視できる程度であり、ケース701におけるスイッチ73の位置はほぼ一定である。
【0189】
ここで、フェライトコア708の製造上の公差を緩衝部材707の弾性により吸収しようとすると、基板ホルダー703の位置、すなわち基板704の位置が、入力ペン71の軸方向に沿って移動することになる。基板704が移動すると、スイッチ73の位置と、スイッチ73の押圧操作を検知する検知部(図示略)の位置がずれる可能性があるため、好ましいとは言えない。
一方、フェライトコア708の製造上の公差をリング型フィルム723によって吸収する構成とすれば、フェライトコア708のサイズに関係なく基板ホルダー703の位置すなわち基板704の位置は一定である。このため、スイッチ73の位置と、スイッチ73の押圧操作を検知する検知部(図示略)の位置がずれる恐れが無い。
【0190】
なお、基板ホルダー703とフェライトコア708との間に介設されるリング状の部材は、リング型フィルム723に限らず、フェライトコア708の公差に応じたサイズで所定の弾性を有する部材であれば良く、いわゆるOリングを用いて同様の効果を得ることも可能である。このOリングは、例えば線径0.4mm、外径2.2mm、内径1.4mmのサイズに構成すると、入力ペン71のサイズからみて好適であるが、外径及び内径は入力ペン71のサイズに応じて変化させても良く、線径はフェライトコア708の公差により変更させても良い。また、Oリングの材質としては、例えば硬度70のNBR(ニトリルゴム)が好適である。
フェライトコア708の公差として0.4mmの公差を吸収するためには、0.1mm厚のリング型フィルム723を用いると4枚のリング型フィルム723を重ねることとなるが、線径0.4mmのOリングを用いれば、部品点数が1個で済む。このため、フェライトコア708の公差が微細な値に収まらない場合、上記Oリングをコア保持突起721に嵌め込むように装着し、フェライトコア708の公差を吸収させれば、作業工程を複雑化することなく確実に公差を補正できる。
【0191】
なお、以上の第2の実施の形態における入力ペン70,71の構成は、あくまで好適な一例を示すものであり、例えばリング型フィルム723や上記Oリングを用いる代わりに緩衝部材707を省いて構成するようにしても良く、その他、各部を構成する材料等の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて任意に変更可能である。
【0192】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、コアの端面には開口部を設ける必要が無いので、コアを細く形成して、非常に細いペン型座標指示器を実現することができる。また、操作時にコイルのインダクタンスが増大して、該コイルを含むLC共振回路の共振周波数が低い方へシフトするので、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。
【0193】
また、弾性体により操作後の復元動作がスムーズに行われるので、操作性の良いペン型座標指示器を簡単な構成によって実現できる。また、コイルのインダクタンスの変化量から弾性体の変形量を求め、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
【0194】
さらに、操作時にコイルのインダクタンスが顕著に変化し、弾性体の弾力に比較して大きい力が加わった場合にはコアと磁性体とが非常に近接し、或いは接触して、コイルのインダクタンスがより大きく変化するので、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【0195】
また、初期状態における弾性体とコアの間隔を小さくし、操作時にコアと磁性体とを速やかに接近させることで、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。さらに、非操作時にコアと磁性体とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。
【0197】
また、請求項1記載の発明によれば、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能なペン型座標指示器を実現できる。また、突出部により弾性体を支持させて、コア、磁性体及び弾性体の相対位置のずれを防止し、より信頼性の高いペン型座標指示器を実現できる。さらに、コアと磁性体との間に弾性体を配設する際の位置合わせが容易である。
【0198】
また、請求項2記載の発明によれば、操作者の操作に対して確実に磁性体が移動し、例えば操作者がケースを傾けて操作した場合のように、操作による力が伝達されにくい場合であっても、操作者の操作に確実に応答し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。また、芯を細くすることにより、ケースの細型化と操作性の向上を図ることができる。
【0199】
請求項3記載の発明によれば、コアがケースの中空部から外側へ移動しないように段によって支持されているので、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0200】
請求項4記載の発明によれば、第2の弾性体の弾性によってコアを支持することができる上、コアの長手方向のサイズに公差が生じた場合であっても、この公差を第2の弾性体の弾性によって吸収することが可能となり、コアの公差に関わらずコアを確実に支持することができ、安定した操作感を実現できる。また、本発明を適用したペン型座標指示器は、コアの公差を補正する必要がないため、少ない工数で容易に製造可能である。
【0201】
請求項5記載の発明によれば、コア保持突起とコアの凹部とが嵌合し、さらに第2の弾性体と支持部材とによってコアが支持されることで、コアを確実に支持することができる。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0203】
請求項6記載の発明によれば、第2の段部によって芯がケースの外側へ移動しないように保持されるので、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【0204】
請求項7記載の発明によれば、磁性体保持突起と磁性体の凹部とが嵌合することで磁性体と芯が互いに一体となって支持されるので、芯がケースの外側へ向かって移動したりケースの横断面方向に動くことがなく、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る入力ペン10の構成を示す断面図である。
【図2】図1の入力ペン10を含んでなる座標入力装置1の構成を示す回路図である。
【図3】図2のタブレット20の要部構成を示す分解斜視図であり、詳細には、タブレット20を構成するX方向のループコイル群21及びY方向のループコイル群22の配置状態を示す図である。
【図4】図2の座標入力装置1における各信号を示すタイミングチャートである。
【図5】図2の制御回路30の動作を示すフローチャートである。
【図6】図2のタブレット20における信号検出動作を示すタイミングチャートであり、(a)はタブレット20のループコイルへ送出される正弦波信号を示し、(b)は送信期間と受信期間の切替状態を示し、(c)はタブレット20のループコイルにおける検出電圧を示す。
【図7】図1のフェライトチップ102に形成された突起102aの高さと、図2に示す座標入力装置1における検知状態の関係を示す図であり、(a)は入力ペン10に加わる荷重と座標入力装置1により検知される筆圧とに関する試験結果のグラフを示し、(b)は同図(a)の試験条件を示す図である。
【図8】図1の入力ペン10におけるフェライトチップ102及びフェライトコア104の構成例を示す断面図であり、(a)は図1に示した構成例を示し、(b)はフェライトチップ601及びフェライトコア602を用いた構成例を示し、(c)はフェライトチップ603及びフェライトコア604を用いた構成例を示す。
【図9】図1のフェライトチップ102及びフェライトコア104に代わる構成例を示す図であり、(a)はフェライトチップ611及びフェライトコア612を用いた構成を示す断面図であり、(b)はフェライトチップ614及びフェライトコア615を用いた構成を示す断面図であり、(c)はフェライトチップ616及びフェライトコア617を用いた構成を示す断面図である。
【図10】図1のフェライトチップ102に代わる構成例を示す図であり、(a)はフェライトチップ611の構成を示す斜視図であり、(b)は、同図(a)とはさらに異なる構成例としてのフェライトチップ618を示す斜視図である。
【図11】図1の入力ペン10が有するフェライトチップ102の突起102a、及び、Oリング103の構成例を示す図であり、(a)は図1に示した突起102aの構成を示す斜視図であり、(b)はフェライトチップ605の構成を示す斜視図であり、(c)はフェライトチップ606の構成を示す斜視図である。また、図9(d)は、Oリング103の構成を示す斜視図であり、(e)はOリング103の構成を示す断面図である。(f)はOリング607の構成を示す斜視図であり、(g)はOリング607の構成を示す断面図である。
【図12】本発明の第1の実施の形態における変形例として、入力ペン80の構成を示す断面図である。
【図13】従来のペンタブレットにおける入力ペンの一例として、入力ペン90の構成を示す断面図である。
【図14】図1のフェライトチップ102に形成された突起102aの高さと、座標入力装置1における検知状態の別の例を示す図であり、(a)は入力ペン10に加わる加重と座標入力装置1により検知される筆圧とに関する試験結果を示すグラフであり、(b)は同図(a)に示す試験の条件を示す図である。
【図15】本発明の第2の実施の形態における入力ペン70の構成を示す断面図である。
【図16】図15に示す入力ペン70の先端部を示す要部拡大図である。
【図17】図15に示す入力ペン70の先端部を示す要部拡大図である。
【図18】本発明の第2の実施の形態における入力ペン70にスイッチ73を設けてなる入力ペン71の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 座標入力装置
10,70,71 入力ペン
11,701 ケース
12,703 基板ホルダー
13,704 基板
14,705 コンデンサ
15,706 同調回路
101,712 芯
102,710 フェライトチップ
102a 突起
103,711 Oリング
104,708 フェライトコア
105,709 コイル
707 緩衝部材
721 コア保持突起
722 チップ保持突起
723 リング型フィルム
73 スイッチ
A,B,C 段部
20 タブレット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pen-type coordinate indicator that indicates a position to be measured to a position detection device such as a tablet that measures a position and notifies an operation of an operator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a pointing device called a pen tablet has been used as an input device for a computer. The pen tablet is composed of a plate-like tablet and an input pen operated by an operator on the tablet. When the operator designates an arbitrary position on the tablet with the input pen, the position is detected by the tablet, and the position information is output to the computer.
[0003]
The present applicant has proposed various input pens for pen tablets as shown in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 5-4034. Here, an example of a conventional input pen will be described with reference to FIG.
[0004]
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an input pen 90 as an example of a conventional input pen. The input pen 90 accommodates each part on a pen shaft 91 formed in substantially the same shape as a writing instrument such as a ballpoint pen or a fountain pen.
[0005]
A core body 92 communicating with the inside of the pen shaft 91 is disposed at the tip of the pen shaft 91. The base end side of the core body 92 is inserted into a through hole of the ferrite core 94, and the base end portion of the core body 92 is fixed to the core holder 96. The lead holder 96 is fixed to the pen shaft 91 via a spring 97.
The core body 92 has a built-in ferrite chip 93. When the input pen 90 is not operated, about two-thirds of the ferrite chip 93 is in a through hole of the ferrite core 94. The core body 92 is supported by a spring 97 together with the core holder 96, and is movable along the expansion / contraction direction of the spring 97, that is, the axial direction of the pen shaft 91 and the through hole of the ferrite core 94.
[0006]
The ferrite core 94 is a ferrite formed in a cylindrical shape, has a through hole along the longitudinal direction, and a core body 92 is inserted therein. A coil 95 is wound around the outer surface of the ferrite core 94, and the coil 95 is connected to a capacitor 98 in the pen shaft 91 to form a tuning circuit 99.
[0007]
A tuning circuit 99 provided in the input pen 90 is supplied from a tablet (not shown) to a predetermined tuning frequency, for example, a frequency f.0When the radio wave is transmitted, the radio wave is received and excited, and an induced voltage is induced in the coil 95. When the transmission of the radio wave is stopped, a radio wave having a predetermined frequency is transmitted from the coil 95 by a current based on the induced voltage. The position of the input pen 90 on the tablet (not shown) can be detected by receiving the radio wave transmitted from the tuning circuit 99 with a tablet (not shown).
[0008]
The input pen 90 is operated so as to press the tip of the pen shaft 91 against the tablet. During this operation, the core body 92 is pushed into the pen shaft 91, and the ferrite chip 93 built in the core body 92 moves toward the base end side inside the ferrite core 94.
[0009]
As described above, since the coil 95 is wound around the ferrite core 94, when the positional relationship between the both ends of the ferrite core 94 and the ferrite chip 93 changes, the inductance of the coil 95 changes. Therefore, in the tuning circuit 99 including the coil 95, the inductance of the coil 95 changes due to the movement of the ferrite chip 93, and the tuning frequency of the tuning circuit 99 changes.
[0010]
In this case, the frequency f from the tablet (not shown)0When the radio signal is transmitted, the tuning frequency of the tuning circuit 99 is changed, so that the induced voltage generated in the coil 95 is out of phase with the non-operating state. For this reason, the tuning circuit 99 transmits a radio wave that is out of phase with the radio wave transmitted from the tablet (not shown).
Therefore, if the tuning circuit 99 is excited by transmitting a radio wave from a tablet (not shown), and the phase difference in the radio wave emitted from the tuning circuit 99 is detected, the operation of the input pen 90 can be detected.
[0011]
As illustrated above, the conventional pen tablet does not need to connect the tablet and the input pen, and a feeling of use similar to that of a normal writing instrument such as a fountain pen or a ballpoint pen is obtained, so that it is rich in operability. Have advantages.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional input pen exemplified by the input pen 90 has the same size as a normal writing instrument such as a ballpoint pen, and is particularly suitable for a stationary desktop computer or the like.
On the other hand, recently, portable electronic devices called PDA (Personal Digital Assistant) have become popular, and electronic devices have been downsized. For this reason, downsizing of an input device for use in a small electronic device is also desired. However, there is a problem that it is difficult to realize a significant downsizing without changing the structure of the conventional input pen.
[0013]
Taking the above-described input pen 90 as an example, in miniaturization, it is necessary to make the ferrite core 94 and the core body 92 thin, because it is necessary not only to make it short, but also to make it thin.
However, since the core body 92 includes the ferrite chip 93, if the core body 92 is thinned, the wall surface of the portion where the ferrite chip 93 is embedded becomes thin. In general, since the member such as the core 92 is often made of resin, the thickness becomes insufficient due to thinning, and there is a risk of plastic deformation due to a load during operation. When the core body 92 is deformed inside the ferrite core 94, the core body 92 may hit the inner wall of the ferrite core 94, and the core body 92 may not move. In this state, the input operation with the input pen 90 cannot be performed. Therefore, it is difficult to make the core 92 thin.
[0014]
On the other hand, since the ferrite core 94 has a through-hole into which the core body 92 is inserted, in order to make the ferrite core 94 thin, the through-hole must be made thin and thin. However, it is difficult to reduce the size of the core body 92 and ferrite is brittle as a structural material. If the core body 92 is made thinner than the limit, cracks may occur due to insufficient strength.
[0015]
For example, in the process of manufacturing the input pen 90, in the process of winding the coil 95 on the ferrite core 94, the tension of the wire is applied to the ferrite core 94. The process is performed with the ferrite core 94 fixed. Since stress concentrates on the fixed portion of the ferrite core 94 due to the tension of the wire rod, the ferrite core 94 is required to have appropriate robustness. Furthermore, the strength required for the ferrite core 94 is not small considering vibration during transportation and a drop impact test as a product.
[0016]
If the ferrite core 94 is broken, the inductance of the coil 95 is lowered from the initial value, and the tuning frequency of the tuning circuit 99 is shifted. Therefore, there is a possibility that it cannot be used as an input device.
[0017]
Therefore, in the example of the input pen 90, the core body 92 and the ferrite core 94 need to ensure a certain level of strength, and it is difficult to downsize the configuration of the input pen 90 as it is.
[0018]
Further, when the electronic device is downsized, the portability is improved, but there is a concern that the operability during the input operation is lowered. For this reason, an input device that is small and has good operability has been demanded.
[0019]
Therefore, the present invention realizes a finer configuration in a pen-type coordinate indicator that indicates a position to be measured to a position detection device such as a tablet for measuring a position and notifies an operator's operation. For the purpose.
[0020]
Another object of the present invention is to ensure good operability in a thin pen-type coordinate indicator.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention has the following features. In the following description, a configuration corresponding to the embodiment is shown as an example in parentheses. Reference numerals and the like are reference numerals for drawings to be described later.
[0022]
  The pen-type coordinate indicator according to the invention of claim 1 is a pen-type coordinate indicator that indicates the position to be measured and notifies the operator's operation to the position detection device that measures the position, Has an end face without an openingCylindrical shapeA coil (105) wound around a core (eg, ferrite core 104 shown in FIG. 1);A cylindrical magnetic body (for example, the ferrite chip 102 shown in FIG. 1) disposed opposite to the end surface of the core, which is separated from the core and approaches according to the operation of the operator along the axis of the coil. )When,An elastic body (for example, a figure) interposed between the end surface of the core and the magnetic body 1 The elastic body is an annular member having a through hole communicating with the end surface of the core and the opposing surface of the magnetic body, and the end surface of the core Of the surfaces of the magnetic material that are in contact with each other and facing the end surface of the core, they are in contact with only a portion of the facing surface, and a portion of the end surface of the core and the magnetic material A protruding portion is formed on one or both of the opposing portions without the elastic body being a part of the opposing surface, and the protruding portion has a side surface along the inner surface of the elastic body. The height of the protrusion isThan the thickness of the elastic bodySmall heightIt is characterized by becoming.
[0023]
Here, as the position detecting device, for example, a plurality of loop coils are provided in a flat plate-shaped case, radio waves of a predetermined oscillation frequency are transmitted from these loop coils, and the pen-type coordinate indicator in the pen-type coordinate indicator is transmitted by the radio waves. Examples include detecting the position of a pen-type coordinate indicator based on the voltage induced in the coil, but it may be configured integrally with a display screen such as a liquid crystal display panel, and the shape is It may be other than a flat plate. Moreover, as said magnetic body, a soft ferrite is mentioned, for example. Furthermore, examples of the core include members using magnetic materials such as soft ferrite and other various metals.
[0024]
According to the first aspect of the present invention, the pen-type coordinate indicator that indicates the position to be measured and notifies the operator's operation to the position detecting device that measures the position has an end face without an opening. A coil wound around the core and a magnetic body disposed opposite to the end surface of the core along the axis of the coil, the core and the magnetic body being spaced apart from each other; Approach according to the operation. Moreover, there is no opening in the end surface of the core, and the magnetic body does not enter the inside of the coil even if the magnetic body and the core approach each other.
[0025]
Therefore, in the pen-type coordinate indicator according to the present invention, when the magnetic body approaches the coil core, the inductance of the coil is changed, and the position detection device for measuring the position is notified of the operation of the operator. Can do.
In addition, since it is not necessary to provide an opening on the end face of the core, there is no possibility of causing insufficient strength of the core even if the core is thinned. Thereby, a very thin pen-type coordinate indicator can be realized by forming the core thin and disposing the core and the magnetic body along the axis of the coil.
[0026]
Further, when the operation is performed by the operator, the core and the magnetic body are close to each other, so that the inductance of the coil is changed in an increasing direction. A coordinate indicator used together with a position detection device may employ an LC resonance circuit using a variable capacitor whose capacity changes during pressurization in order to detect an operation. Such a coordinate indicator increases the capacity of the variable capacitor when an operation by the operator is applied, and as a result, the resonance frequency of the LC resonance circuit shifts to a lower side, and has a high sensitivity but a complicated structure. Yes and expensive. In the pen-type coordinate indicator according to the present invention, since the inductance of the coil increases during operation, if the LC resonance circuit including the coil is configured, the resonance frequency is shifted toward the lower side during operation. Therefore, a pen-type coordinate indicator that performs the same operation as a coordinate indicator using a variable capacitor can be realized at a low cost with a simpler configuration.
Furthermore, the change in inductance of the coil during operation becomes more conspicuous as the coil and the magnetic body are closer to each other. For this reason, if the predetermined distance between the coil and the magnetic body in the initial state is shortened, the operation can be detected more reliably, and a smaller pen-type coordinate indicator can be realized.
[0029]
  Also coreIn an initial state where there is no operation, the core and the magnetic body are held apart from each other by an elastic body interposed between the end surface of the core and the magnetic body. The magnetic bodies are urged away from each other, and the initial state is restored after the operation.
[0030]
Therefore, since the restoration operation after the operation is performed smoothly, a pen-type coordinate indicator with good operability can be realized. That is, a response during operation is good and a mechanism for quick restoration is realized with a simple configuration, which can be easily reduced in size and reduced in cost. In general, the amount of deformation when force is applied to the elastic body corresponds to the magnitude of the applied force. Therefore, the amount of deformation of the elastic body is obtained from the amount of change in coil inductance, and the force applied during operation is obtained. Is also possible.
[0033]
Therefore, compared with the case where the entire end surface of the core or the entire opposing surface of the magnetic body is covered with an elastic body, the inductance of the coil changes significantly during operation. Furthermore, when a force greater than the elasticity of the elastic body is applied during the operation, the core and the magnetic body are very close to or in contact with each other, and the inductance of the coil changes more greatly.
Thereby, since the operation by the operator is detected sharply and reliably, it is possible to realize a pen-type coordinate indicator with good response and good operability.
[0035]
  The invention of claim 1According to the present invention, at least one of the end surface of the core and the facing surface of the magnetic body that faces the end surface of the core is formed with a protruding portion that is lower than the thickness of the elastic body. In the facing portion, the protrusion and the surface or the protrusions face each other. That is, compared with the case where there is no protrusion, the core and the magnetic body are closer to each other in the initial state, and the core and the magnetic body are closer to each other during operation. Moreover, the height of the protrusion is lower than the thickness of the elastic body, and the core and the magnetic body do not contact in the initial state.
[0036]
Since the influence of the magnetic body on the inductance of the coil is inversely proportional to the square of the distance between the coil and the magnetic body, the closer the core and the magnetic body are, the more rapidly the inductance of the coil changes during operation.
Since the pen-type coordinate indicator according to the present invention includes the protruding portion, the interval between the elastic body and the core in the initial state can be reduced, and the core and the magnetic body can be brought close to each other quickly during operation. In addition, since the height of the protruding portion is lower than the thickness of the elastic body, it is sufficient to sandwich the elastic body as a configuration for separating the core and the magnetic body during non-operation. can avoid.
Accordingly, the inductance of the coil changes sharply during operation, and the operator's operation can be reliably detected on the position detection device side, so that a pen-type coordinate indicator that exhibits good response and good operability can be realized.
[0041]
  Claims 1 According to the invention described inThe elastic body is an annular member that is in line contact with the core and the magnetic body, such as an O (O) ring, and easily elastically deforms when the core and the magnetic body approach each other. And the said protrusion part has a side surface along the inner surface of an elastic body, protrudes in the space in the center part of an elastic body, and the inner surface of an elastic body and the side surface of a protrusion part contact | abut. The elastic body is supported.
[0042]
Therefore, even if it is operated with a weaker force, the elastic body is reliably deformed and the core and the magnetic body approach each other, so a pen-type coordinate indicator that has a low resistance during operation and can be operated with a relatively weak force. realizable. In addition, since the protrusion supports the elastic body, the relative position of the core, the magnetic body, and the elastic body can be prevented from shifting during use, and a pen-type coordinate indicator with higher reliability can be realized. Furthermore, it is easy to align the core and the magnetic body along the axis of the core and dispose the elastic body between the core and the magnetic body.
[0043]
  Also,Claim 2In the pen-type coordinate indicator described,Claim 1In the described pen-type coordinate indicator,The core and the magnetic body are accommodated in a pen-type case, and a core (101) that is inserted into and out of the case is disposed at the tip of the case, and the magnetic body is connected to the base end portion of the core.It is characterized by that.
[0044]
  Claim 2According to the described invention, the core and the magnetic body are accommodated in the pen-shaped case, and the tip of the case is provided with the core inserted into the inside and outside of the case, and the magnetic body is the core on the outside of the core. When the core is pushed into the case by the operation of the operator, the magnetic body moves together with the core and approaches the core to change the inductance of the coil.
[0045]
Therefore, even if the magnetic body moves reliably with respect to the operation of the operator and the force due to the operation is difficult to be transmitted, for example, when the operator tilts the case and operates the magnetic body, approach. Thereby, it is possible to realize a pen-type coordinate indicator that responds reliably to the operation of the operator and has good operability.
In addition, since the magnetic body is outside the core, it is not necessary to provide a space for accommodating the magnetic body inside the core, and the core can be made thin. That is, if a space is formed inside the core to accommodate the magnetic material in the core, the wall portion of the space becomes thin, so the core must be thickened in order to ensure strength to withstand use. I don't get it. However, in the pen-type coordinate indicator according to the present invention, since the core does not contain a magnetic material, there is no fear that the strength is insufficient even if the core is thinned. For this reason, a finer pen-type coordinate indicator can be realized by forming a thin core. In addition, if the lead is made thinner, the hole at the tip of the case for inserting the lead can be made smaller, so the case can be made thinner, and the tip that functions as the pen tip can be made thinner for fine operations. Improved operability. Furthermore, for example, when a core, a magnetic body, an elastic body, and a core are arranged in series along the axis of the core, the case can be made very thin, and a finer pen-type coordinate indicator can be realized.
[0046]
  Claim 3The described inventionClaim 2The pen-shaped coordinate indicator according to claim 1, wherein an inner diameter of the hollow portion is narrowed at a distal end side of the case in the hollow portion of the case housing the core and the magnetic body.Step(For example, stepped portion B shown in FIG. 16) is formed, and the end surface of the core facing the magnetic body is formed in the hollow portion.StepIt arrange | positions so that it may contact | abut.
[0047]
  Claim 3According to the described invention, the hollow portion of the case housing the core and the magnetic body is formed with a step in which the inner diameter of the hollow portion is narrowed on the tip end side of the case, and the end surface of the core facing the magnetic body is Since it arrange | positions so that it may contact | abut to the step formed in the hollow part, the core is supported by the step so that it may not move outside from the hollow part of a case. As a result, the core does not move during use of the pen-type coordinate indicator of the present invention, and a stable operation feeling without rattling can be realized. Further, it is not necessary to use a technique such as adhesion to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0048]
  Claim 4The described inventionClaim 2 or 3In the pen-type coordinate indicator described above, a second elastic body (for example, FIG. 15) interposed between an end surface of the core that does not face the magnetic body and a base end portion of the hollow portion of the case. And a buffer member 707) shown in FIG.
[0049]
  Claim 4According to the described invention, since the second elastic body is interposed between the end surface of the core not facing the magnetic body and the base end portion of the hollow portion of the case, the elasticity of the second elastic body Can support the core. Even if there is a tolerance in the size of the core in the longitudinal direction, this tolerance can be absorbed by the elasticity of the second elastic body, and the core can be reliably supported regardless of the tolerance of the core. Can realize a stable operation feeling. Further, the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied does not need to correct the core tolerance, and can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0050]
  Claim 5The described inventionClaim 4In the pen-type coordinate indicator described above, a support member (for example, a substrate holder 703 shown in FIG. 15) interposed between the end surface of the core that does not face the magnetic body and the second elastic body. The support member further includes a core holding protrusion (for example, a core holding protrusion 721 shown in FIG. 16) that protrudes toward the end surface of the core, and the end surface of the core that contacts the support member has the core A concave portion that fits into the holding projection is formed.
[0051]
  Claim 5According to the described invention, the support member is interposed between the end surface of the core not facing the magnetic body and the second elastic body, and the support member has the core holding projection protruding toward the end surface of the core. A recess that fits with the core holding projection is formed on the end surface that contacts the support member of the core, so that the core holding projection and the recess of the core are fitted, and the second elastic body and the support member Since the core is supported by, the core can be reliably supported. As a result, the core does not move during use of the pen-type coordinate indicator of the present invention, and a stable operation feeling without rattling can be realized. Further, it is not necessary to use a technique such as adhesion to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0054]
  Claim 6The described inventionClaims 2-5In the pen-type coordinate indicator according to any one of the above, the hollow portion of the case that accommodates the core and the magnetic body has a second narrower inner diameter at the distal end side of the case.Step(For example, a step C shown in FIG. 16) is formed, and a flat portion parallel to the transverse section of the case is formed at the base end portion of the core, and the core is formed in the hollow portion of the case. Second madeStepIt arrange | positions so that the said plane part may touch.
[0055]
  Claim 6According to the described invention, the second step in which the inner diameter of the hollow portion is narrowed on the distal end side of the case is formed in the hollow portion of the case that accommodates the core and the magnetic body, and the transverse section of the case is formed at the proximal end portion of the core. Is formed so that the flat portion is in contact with the second step formed in the hollow portion of the case, and the second step does not move the core to the outside of the case. To be held. Thereby, since the lead does not move to the outside of the case, it is possible to realize a stable operation feeling without rattling. Further, it is not necessary to use a technique such as bonding the core and a magnetic material to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0056]
  Claim 7The described inventionClaim 6In the pen-type coordinate indicator described above, a magnetic body holding protrusion (for example, a chip holding protrusion 722 shown in FIG. 16) further protrudes toward the end surface of the magnetic body on the flat surface portion formed at the base end portion of the core. ), And a concave portion that fits with the magnetic material holding protrusion is formed on an end surface of the magnetic material that is in contact with the core.
[0057]
  Claim 7According to the described invention, the flat portion formed at the base end portion of the core is further formed with the magnetic body holding projection that protrudes toward the end surface of the magnetic body, and the end surface in contact with the core of the magnetic body is magnetically Since the concave portion for fitting with the body holding projection is formed, the magnetic body holding projection and the concave portion of the magnetic body are fitted, so that the magnetic body and the core are supported in an integrated state. As a result, the core does not move toward the outside of the case or moves in the cross-sectional direction of the case, and a stable operational feeling without rattling can be realized. Further, it is not necessary to use a technique such as bonding the core and a magnetic material to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0058]
In addition, the code | symbol shown in the parenthesis in the above description shows the drawing reference code corresponding to the component requirement of a claim as an example to the last, and does not specifically limit the component requirement of a claim. No.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0060]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 10 according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a case, 12 is a substrate holder, 13 is a substrate, 14 is a capacitor, 15 is a tuning circuit, 101 is a core, 102 is a ferrite chip, 103 is an O (O) ring, 104 is a ferrite core, 105 is The coil 102 a is a protrusion provided on the ferrite chip 102. FIG. 1 shows the input pen 10 in a non-operation state.
[0061]
The case 11 is a hollow housing made of a synthetic resin such as an ABS resin or a metal, which is made in a smaller size, imitating a general writing instrument such as a ballpoint pen or a mechanical pencil, and is hollow. A rod-shaped core 101 that is inserted into and out of the case 11 is disposed at the distal end of the case 11, and a ferrite chip 102 is fixed to the proximal end portion of the core 101. The ferrite chip 102 is a piece of ferrite magnet such as soft ferrite, for example, and faces the tip of the ferrite core 104 via a flexible O-ring 103.
[0062]
The ferrite core 104 is a rod-shaped ferrite having a circular or square cross section, and is disposed so that the distal end surface faces the ferrite chip 102, and the base end portion is fixed to the substrate 13. A coil 105 is wound around the side surface of the ferrite core 104.
[0063]
The board 13 is a printed board or the like on which a capacitor 14 or the like is mounted, and is fixed to the case 11 via the board holder 12. The capacitor 14 is a known element. The tuning circuit 15 includes an element such as the capacitor 14 mounted on the substrate 13 and the coil 105.
[0064]
Here, the front end surface of the ferrite core 104 is formed to be substantially smooth, and, for example, a columnar protrusion 102 a is formed at substantially the center of the surface of the ferrite chip 102 facing the front end surface of the ferrite core 104.
[0065]
The O-ring 103 is a ring made of synthetic resin, synthetic rubber, or the like in the shape of the letter “O”. The O-ring 103 has a through hole at the center of the plane, and the protrusion 102a of the ferrite chip 102 is inserted into the through hole. is doing.
[0066]
Therefore, the end face of the ferrite core 104 and the protrusion 102a are opposed to each other through the O-ring 103. The O-ring 103 holds the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 apart from each other, and elastically deforms when a pressing force is applied in a direction in which the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are brought close to each other.
[0067]
Note that the O-ring 103 is made of an elastic body such as silicon rubber, and is preferably made of pure silicon, more preferably rubber hardness, considering the recovery to the initial state after the pressing force is applied. 30 degree pure silicon.
The core 101 is preferably made of a synthetic resin such as polyacetal resin (Duracon) in consideration of resistance to friction during sliding.
[0068]
The input pen 10 is operated on a substantially flat tablet 20 (FIG. 2). At the time of operation, the input pen 10 is held so that the tip of the case 11 faces downward as in a normal writing instrument, and the lead 101 is pressed against the tablet (FIG. 2).
[0069]
Accordingly, when the input pen 10 is operated, the lead 101 is pushed into the case 11, whereby the ferrite chip 102 is pressed together with the lead 101 toward the ferrite core 104, the O-ring 103 is elastically deformed, and the ferrite tip 102 becomes ferrite. Approach the core 104.
[0070]
When the ferrite chip 102 approaches the ferrite core 104, the inductance of the coil 105 wound around the ferrite core 104 changes. That is, in the input pen 10, the inductance of the coil 105 changes during operation.
[0071]
Next, the coordinate input device 1 including the input pen 10 will be described.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the coordinate input device 1. In the figure, 20 is a tablet, 30 is a control circuit, 31 is a signal generation circuit, 32 and 33 are X and Y direction selection circuits, 34 and 35 are transmission / reception switching circuits, 36 is an XY switching circuit, and 37 is reception timing switching. Circuit, 38 is a band pass filter (BPF), 39 is a detector, 40 is a low pass filter (LPF), 41 and 42 are phase detectors (PSD), 43 and 44 Is a low-pass filter (LPF), 45 and 46 are drive circuits, 47 and 48 are amplifiers, 49 is an electronic device, 50 is a display device, and 51 is an output device.
[0072]
As the electronic device 49, for example, a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), a portable terminal device having a wireless communication function, or the like, which is integrated with an external display device 50 such as an LCD (Liquid Crystal Display) or the like. Is mentioned. Examples of the output device 51 include a printing device, a wireless communication device, various disk drives, and various semiconductor memory devices that are integrated with or externally connected to the electronic device 49.
[0073]
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the main configuration of the tablet 20 shown in FIG. 2. Specifically, the arrangement state of the X-direction loop coil group 21 and the Y-direction loop coil group 22 constituting the tablet 20 is shown. FIG.
As shown in FIG. 3, the tablet 20 includes an X-direction loop coil group 21 extending in a direction indicated by a reference sign X in the drawing and a Y-direction loop coil group 22 extending in a direction indicated by a reference sign Y in the drawing. Is done. Note that the directions indicated by the symbols X and Y in the figure are orthogonal to each other.
[0074]
The loop coil group 21 in the X direction is composed of a number of loop coils, for example, 48 loop coils 21-1, 21-2,. Further, the loop coil group 22 in the Y direction has a large number of loop coils arranged parallel to and overlapping each other along the Y direction, for example, 48 loop coils 22-1, 22-2,. 48.
[0075]
The X-direction loop coil group 21 and the Y-direction loop coil group 22 are closely overlapped with each other, and are housed in a case made of a non-metallic material (not shown). In FIG. 3, the loop coil group 21 and the loop coil group 22 are illustrated separately for convenience of understanding. Moreover, although each loop coil shown with the code | symbol 21-1 to 21-48 and 22-1 to 22-48 is illustrated as what is comprised by 1 turn, it is good also as a structure which makes several turns as needed. .
[0076]
Next, the configuration and operation of the coordinate input device 1 will be described.
First, transmission / reception of radio waves between the input pen 10 and the tablet 20 and signals obtained at that time will be described with reference to the timing charts shown in FIGS. In the timing chart of FIG. 4, as will be described later, with respect to substantially the same signal, only one chart is illustrated with reference numerals.
[0077]
The control circuit 30 shown in FIG. 2 is configured by a known microprocessor or the like, controls the signal generation circuit 31, and switches each loop coil of the tablet 20 via the selection circuits 32 and 33 according to the flowchart of FIG. Control. The control circuit 30 controls the coordinate detection direction switching for the XY switching circuit 36 and the reception timing switching circuit 37.
Further, the control circuit 30 performs analog / digital (A / D) conversion on the output values from the low-pass filters 40, 43, and 44, and executes arithmetic processing described later to obtain the coordinate value of the indicated position by the input pen 10. The phase of the received signal is detected and sent to the electronic device 49.
[0078]
The selection circuit 32 sequentially selects one loop coil from the loop coil group 21 in the X direction (see FIG. 3). The selection circuit 33 sequentially selects one loop coil from the loop coil group 22 in the Y direction (see FIG. 3). These selection circuits 32 and 33 operate according to information from the control circuit 30, respectively.
The transmission / reception switching circuit 34 alternately connects one loop coil in the X direction selected by the selection circuit 32 to the drive circuit 45 and the amplifier 47. The transmission / reception switching circuit 35 alternately connects one loop coil in the Y direction selected by the selection circuit 33 to the drive circuit 46 and the amplifier 48. The transmission / reception switching circuits 34 and 35 are transmission / reception switching described later. Operate according to signal C.
[0079]
The signal generation circuit 31 has a predetermined frequency f0For example, a rectangular wave signal A of 500 kHz (kilohertz), a signal B obtained by delaying the phase of the rectangular wave signal A by 90 ° (degree: Degree), a predetermined frequency fkFor example, a transmission / reception switching signal C and a reception timing signal D of 16.625 kHz are generated and output.
[0080]
The rectangular wave signal A output from the signal generation circuit 31 is sent to the phase detector 41 as it is, converted to a sine wave signal E by a low-pass filter (not shown), and further via a XY switching circuit 36 to a drive circuit 45. , 46. The rectangular wave signal B output from the signal generation circuit 31 is sent to the phase detector 42, the transmission / reception switching signal C is sent to the transmission / reception switching circuits 34 and 35, and the reception timing signal D is received by the reception timing switching circuit 37. Is sent out.
[0081]
When the information for selecting the X direction is output from the control circuit 30 and is input to the XY switching circuit 36 and the reception timing switching circuit 37, the sine wave signal E output from the signal generation circuit 31 is sent to the drive circuit 45. Then, it is converted into a balanced signal and further sent to the transmission / reception switching circuit 34. Here, since the transmission / reception switching circuit 34 switches and connects either the drive circuit 45 or the amplifier 47 based on the transmission / reception switching signal C, the signal output from the transmission / reception switching circuit 34 to the selection circuit 32 is the time T (= 1 / 2fk), According to the above example, the signal F is repeatedly output / stopped at 500 kHz every 32 μsec (microseconds).
Then, the signal F output from the transmission / reception switching circuit 34 is sent to one loop coil 21-i (i = 1, 2,..., 48) in the X direction of the tablet 20 via the selection circuit 32. In 21-i, a radio wave based on the signal F is generated.
[0082]
Here, a period in which the signal F is output is a transmission period, and a period in which the signal F is not output is a reception period. As shown in the timing chart of FIG. 4, the transmission period and the reception period are alternately repeated every time T.
[0083]
When the input pen 10 is held in a substantially upright state, that is, in use, on the tablet 20, the coil 105 (FIG. 1) of the input pen 10 is excited by radio waves generated from the loop coil 21-i, and the tuning circuit 15 ( In FIG. 1), an induced voltage G synchronized with the signal F is generated.
[0084]
Thereafter, when the operation of the transmission / reception switching circuit 34 enters a period in which there is no signal in the signal F, that is, a reception period and the loop coil 21-i is switched to the amplifier 47 side, the radio wave from the loop coil 21-i immediately disappears. However, the induced voltage G generated in the tuning circuit 15 of the input pen 10 gradually attenuates according to the loss in the tuning circuit 15.
[0085]
A radio wave is transmitted from the coil 105 by the current flowing through the tuning circuit 15 based on the induced voltage G. The loop coil group 21-i connected to the amplifier 47 is excited by the radio wave transmitted from the coil 105, and an induced voltage due to the radio wave from the coil 105 is generated in the loop coil group 21-i. This induced voltage is sent from the transmission / reception switching circuit 34 to the amplifier 47 only during the reception period, amplified, and sent to the reception timing switching circuit 37 as a reception signal H.
[0086]
The reception timing switching circuit 37 receives either selection information in the X direction or the Y direction, here, selection information in the X direction and a reception timing signal D that is substantially an inverted signal of the transmission / reception switching signal C. ing. The reception timing switching circuit 37 outputs the reception signal H while the signal D is at the “Hi” level, and outputs nothing during the period when the signal D is at the “Lo” level. To do.
[0087]
The signal I is sent to the band filter 38. The bandpass filter 38 has a frequency f0Is a ceramic filter having a natural frequency, and the frequency f in the signal I is0A signal J having an amplitude corresponding to the component energy is sent to the detector 39 and the phase detectors 41 and 42. Strictly speaking, the band filter 38 sends these signals J to the detector 39 and the phase detectors 41 and 42 in a state where several signals I are input to the band filter 38 and converged.
[0088]
The signal J input to the detector 39 is detected and rectified to be a signal K, and then a DC value having a voltage value corresponding to approximately half of the amplitude, for example, Vx, by the low-pass filter 40 having a sufficiently low cutoff frequency. The signal L is converted and sent to the control circuit 30.
[0089]
The voltage value Vx of the signal L is based on the induced voltage induced in the loop coil 21-i, and is a value depending on the distance between the input pen 10 and the loop coil 21-i, which is approximately 4 in this case. The value is inversely proportional to the power. For this reason, when the loop coil 21-i is switched to a different loop coil, the voltage value Vx of the signal L becomes a different value.
[0090]
Accordingly, the control circuit 30 obtains the positional relationship between each loop coil and the input pen 10 by converting the voltage value Vx obtained for each loop coil into a digital value and performing arithmetic processing described later on the digital value. Thus, the coordinate value in the X direction of the position indicated by the input pen 10 is obtained. Note that the coordinate value in the Y direction of the position indicated by the input pen 10 is obtained in the same manner.
[0091]
On the other hand, the rectangular wave signal A generated by the signal generation circuit 31 is input to the phase detector 41 as a detection signal, and the rectangular wave signal B whose phase is 90 ° behind the rectangular wave signal A is input to the phase detector 42. Is input as a detection signal.
When the phase of the signal J substantially matches the phase of the rectangular wave signal A, the phase detector 41 outputs the signal M1 obtained by inverting the signal J to the positive side, and the phase detector 42 is positive. A signal M2 having a symmetrical waveform on the side and the negative side is output. The signal M1 output from the phase detector 41 is substantially the same as the signal K.
[0092]
Similarly to the signal K, the signal M 1 is converted into a DC signal N 1 having a voltage value corresponding to approximately half of the amplitude of the signal J, that is, Vx, by the low-pass filter 43, and sent to the control circuit 30. Here, the DC signal N1 is substantially the same as the signal L.
Similarly, the signal M2 is converted into a DC signal N2 by the low-pass filter 44 and sent to the control circuit 30. In the example shown in FIG. 4, the positive and negative sides of the signal M2 from the phase detector 42 are shown. Since the components are the same, the output voltage value of the low-pass filter 44 is 0 [V].
[0093]
The control circuit 30 converts the output values of the low-pass filters 43 and 44, here, the signals N1 and N2 into digital values, and executes the arithmetic processing represented by the following equation (1) using the obtained digital values. Thus, the phase difference θ between the signal applied to the phase detectors 41 and 42, here, the signal J and the rectangular wave signal A is obtained.
[Expression 1]
θ = -tan-1(VQ / VP) (1)
[0094]
In the above equation (1), VP represents a digital value corresponding to the output of the low-pass filter 43, and VQ represents a digital value corresponding to the output of the low-pass filter 44.
For example, in the case of the signal J described above, the voltage value of the signal N1 is Vx, but the voltage value of the signal N2 is 0 [V], that is, VQ = 0, so that the phase difference θ = 0 °.
[0095]
Incidentally, the phase of the signal J changes corresponding to the tuning frequency in the tuning circuit 15 of the input pen 10. That is, the tuning frequency in the tuning circuit 15 is a predetermined frequency f.0, The tuning circuit 15 has a frequency f in both the signal transmission period and the reception period.0And an induced current synchronized therewith flows, so that the frequency and phase of the received signal H (or I) coincide with the rectangular wave signal A, and the phase of the signal J also has the rectangular wave signal. Match A.
[0096]
On the other hand, the tuning frequency in the tuning circuit 15 is a predetermined frequency f.0For example, the frequency f0Slightly lower frequency f1In this case, the tuning circuit 15 has a frequency f in the transmission period.0The induced voltage causes an induced current with a phase delay to flow through the tuning circuit 15. In the reception period, the frequency f1Inductive voltage is generated and an induced current synchronized therewith flows, so that the frequency of the reception signal H (or I) is slightly lower than the frequency of the rectangular wave signal A and the phase thereof is slightly delayed.
[0097]
As described above, the bandpass filter 38 has the frequency f.0Therefore, the frequency shift to the lower side of the input signal is output as a phase delay, and therefore the phase of the signal J is higher than that of the received signal H (or I). It will be further delayed.
[0098]
Conversely, the tuning frequency in the tuning circuit 15 is a predetermined frequency f.0If it is slightly higher, eg frequency f2, The tuning circuit 15 has a frequency f during the transmission period.0Inductive voltage is generated, and an induced current with phase advance flows through the tuning circuit 15. In the reception period, the frequency f2Therefore, the frequency of the reception signal H (or I) is slightly higher than the frequency of the rectangular wave signal A, and the phase thereof is slightly advanced. In the band-pass filter 38, the frequency shift to the higher side of the input signal is output as a phase advance contrary to the case described above, and therefore the phase of the signal J is higher than that of the received signal H (or I). It goes even further.
[0099]
As described above, in the input pen 10, the ferrite chip 102 approaches the ferrite core 104 during operation. Therefore, when the input pen 10 is operated, the inductance of the coil 105 increases, and the tuning frequency of the tuning circuit 15 changes to a low frequency. This change in tuning frequency corresponds to the amount of change in inductance of the coil 105, that is, the amount of deformation of the O-ring 103.
Therefore, the amount of deformation of the O-ring 103, that is, the force applied when operating the input pen 10 is detected based on the value of the phase difference θ obtained by the arithmetic processing represented by the expression (1) by the control circuit 30. be able to.
[0100]
Next, the coordinate detection operation and the phase detection operation instructed by the input pen 10 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control circuit 30. FIG. 6 is a timing chart showing a signal detection operation in the tablet 20. In FIG. 6, (a) shows a sine wave signal sent to the loop coil of the tablet 20, and (b) shows a transmission period and a reception period. (C) shows the detected voltage in the loop coil of the tablet 20.
[0101]
First, when the power of the entire coordinate input device 1 is turned on and the measurement is started, the control circuit 30 (FIG. 2) sends information for selecting the X direction to the XY switching circuit 36 and the reception timing switching circuit 37. Among the X-direction loop coils 21-1 to 21-48 (FIG. 3) of the tablet 20, information for selecting the first loop coil 21-1 is sent to the selection circuit 32, and the loop coil 21-1 is switched between transmission and reception. Connect to circuit 34.
[0102]
Subsequently, the transmission / reception switching circuit 34 alternately connects the loop coil 21-1 to the drive circuit 45 and the amplifier 47 based on the transmission / reception switching signal C output from the signal generation circuit 31. At this time, the drive circuit 45 outputs 16 sine wave signals of 500 kHz as shown in FIG. 6A to the loop coil 21-1 in the transmission period of 32 μsec.
[0103]
Switching between transmission and reception by the transmission / reception switching circuits 34 and 35 is repeated seven times for one loop coil, here 21-1, as shown in FIG. 6B. The seven repetition periods of transmission and reception correspond to one loop coil selection period (448 μsec).
[0104]
The selection period of 448 μsec includes seven reception periods for one loop coil, and an induced voltage is obtained for each reception period as an output of the amplifier 47.
The induced voltage obtained here is sent to the band-pass filter 38 via the reception timing switching circuit 37 and averaged as described above, and the detector 39, the phase detectors 41 and 42, and the low-pass filters 40, 43, and 44. And then sent to the control circuit 30.
[0105]
Then, the control circuit 30 inputs the output value of the low-pass filter 40 after A / D conversion, and temporarily stores it as a detection voltage that depends on the distance between the input pen 10 and the loop coil 21-1, for example, Vx1.
[0106]
Next, the control circuit 30 sends information for selecting the loop coil 21-2 to the selection circuit 32, and connects the loop coil 21-2 to the transmission / reception switching circuit 34. Then, the detection voltage Vx2 proportional to the distance between the input pen 10 and the loop coil 21-2 is obtained and stored, and thereafter the loop coils 21-3 to 21-48 are sequentially connected to the transmission / reception switching circuit 34 in the same manner. The detected voltages Vx1 to Vx48 depending on the distance in the X direction from the input pen 10 for each loop coil as shown in FIG. 6 (c) (however, only a part of them is analog in FIG. 6 (c)). (Shown in a typical expression) is stored (FIG. 5: step S1).
[0107]
Actually, since the operation for obtaining the detection voltage in all the loop coils is time-consuming and inefficient, the number before and after the loop coil closest to the position (xp) where the input pen 10 is placed is the center. A detection voltage can be obtained for only one loop coil. Note that the detected voltage in loop coils other than these several loop coils is a negligible value.
[0108]
The control circuit 30 checks whether or not the voltage value of the detection voltage stored by the processing in step S1 is equal to or higher than a certain detection level (step S2), and if it is below the certain detection level (step S3; No) Again, selection of each loop coil in the X direction and voltage detection are repeated. If the detected level is equal to or higher than a certain detection level (step S3; Yes), the process proceeds to the next process.
[0109]
In the level check executed in step S2, the control circuit 30 determines whether or not the maximum value of the detection voltage has reached the detection level, and which loop coil has the maximum detection voltage. If the detection level has not been reached, the subsequent coordinate calculation or the like is stopped, or processing for setting the center of the loop coil to be selected in the next coordinate detection operation and phase detection operation is performed.
[0110]
Subsequently, the control circuit 30 sends selection information in the Y direction to the XY switching circuit 36 and the reception timing switching circuit 37, and switches to the selection circuit 33 and the transmission / reception switching circuit 35 in the same manner as in step S1. Detected voltage depending on the distance between the input pen 10 obtained by performing A / D conversion on the output value of the low-pass filter 40 when transmitting and receiving radio waves and the loop coils 22-1 to 22-48 in the Y direction Is temporarily stored (step S4).
[0111]
Thereafter, the control circuit 30 performs a level check of the stored detection voltage (step S5). If the level is below a certain detection level (step S6; No), the selection and selection of each loop coil in the X direction are performed again. Return to voltage detection. If the detected level is equal to or higher than a certain detection level (step S6; Yes), the coordinate values in the X direction and Y direction of the position indicated by the input pen 10 are calculated from the stored voltage value (step S7).
[0112]
Here, an example of the process in step S7 will be described.
As one of the calculation methods for obtaining the coordinate value in the X direction or the Y direction, for example, the coordinate value xp, the waveform near the maximum value of the detection voltages Vx1 to Vx48 is approximated by an appropriate function, and the coordinate of the maximum value of the function is obtained. There is a way to ask.
[0113]
For example, when the maximum detection voltage Vx3 shown in FIG. 6C and the detection voltages Vx2 and Vx4 on both sides thereof are approximated by a quadratic function, they can be calculated as follows.
In the following formulas (2) to (7), the coordinate values of the center positions of the loop coils 21-1 to 21-48 are x1 to x48, and the interval is Δx.
[0114]
First, the following formulas (2), (3), and (4) hold for each detection voltage and coordinate value. In the following formulas (2) to (4), a and b are constants (a <0).
[Expression 2]
Vx2 = a (x2-xp)2+ B (2)
Vx3 = a (x3-xp)2+ B (3)
Vx4 = a (x4-xp)2+ B (4)
[0115]
Further, the following formulas (5) and (6) are established for the coordinate value of the center position of each loop coil.
[Equation 3]
x3−x2 = Δx (5)
x4−x2 = 2Δx (6)
[0116]
Here, when the formulas (5) and (6) are substituted into the formulas (3) and (4) and rearranged, the following formula (7) is derived.
[Expression 4]
xp = x2 + Δx / 2 {(3Vx2-4Vx3 + Vx4) / (Vx2-2Vx3 + Vx4)} (7)
[0117]
In this way, the maximum detection voltage obtained at the level check in step S2 and the detection voltages before and after that are extracted from the detection voltages Vx1 to Vx48 from each loop coil, and detection of these and the maximum value is performed. The coordinate value xp of the input pen 10 is calculated by performing an operation corresponding to the equation (7) based on the coordinate value (known) of the loop coil immediately before the loop coil from which the voltage is obtained. it can.
[0118]
Thereafter, the control circuit 30 selects the loop coil (peak coil) from which the maximum detected voltage is obtained among the X direction loop coils 21-1 to 21-48 (or the Y direction loop coils 22-1 to 22-48). ) Is sent to the selection circuit 32 (or 33) (step S8), and transmission / reception of radio waves to / from the input pen 10 is repeated a plurality of times, for example, seven times, and output values obtained from the low-pass filters 43 and 44 are obtained. A / D conversion is performed (step S9), and the phase difference θ is calculated as described above (step S10).
[0119]
The obtained phase difference θ is adjusted by the control circuit 30 by, for example, adding 40 °, converted into phase information representing writing pressure, and the coordinates of the indicated position by the input pen 10 obtained in step S7. Together with the value, it is output to the electronic device 49 (step S11).
[0120]
When the first coordinate detection operation and the phase detection operation are completed by the processing shown in steps S1 to S11 described above, the control circuit 30 performs the X-direction loop coils 21-1 to 21 as the second and subsequent coordinate detection operations. -48, information about selecting only a certain number of, for example, 10 loop coils around the loop coil with the maximum detected voltage is sent to the selection circuit 32. Similarly, in the Y direction Out of the loop coils 22-1 to 22-48, centering on the loop coil where the maximum detection voltage is obtained, information for selecting only one constant, for example, 10 loop coils, is sent to the selection circuit 33. . Similarly, the output value is obtained, the coordinate detection operation and the phase detection operation in the X direction and the Y direction of the indicated position by the input pen 10 are performed, and the obtained coordinate value and phase information are transferred to the electronic device 49. These series of processes are repeated.
Thereby, the coordinate of the indication position by the input pen 10 and the information regarding the pen pressure at the time of operation can be acquired at any time.
[0121]
Next, the configuration of the input pen 10 used in the coordinate input device 1 as described above will be described in detail.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the height of the protrusion 102 a formed on the ferrite chip 102 and a detection state in the coordinate input device 1, and (a) is detected by the load applied to the input pen 10 and the coordinate input device 1. It is a graph which shows the test result regarding the writing pressure which is, (b) is a figure which shows the conditions of the test shown to the figure (a).
[0122]
In addition, the test shown to Fig.7 (a) was done on the following conditions.
-As the ferrite core 104, L6 material (made by TDK) was used, and it was set as the structure of outer diameter (phi) 2.5mm (millimeter) and length 20mm.
The coil 105 has a 7-core, 46-turn configuration with a wire having a diameter of 0.07 mm.
The O-ring 103 is made of silicon rubber having a hardness of 30 degrees, and has an outer diameter of 2 mm, an inner diameter of 1 mm, and a linear shape of 0.5 mm.
-As the ferrite chip 102, an L6 material (manufactured by TDK) was used, and the configuration had an outer diameter of 2.5 mm and a length of 1 mm.
[0123]
In each test of (1) to (3) shown in FIG. 7A, the protrusion 102a shown in FIG. 7B has the following configuration. The height of the protrusion 102a is the height indicated by the symbol X in FIG. 7B, and the protrusion 102a has a circular cross section. The following values indicate values when the input pen 10 is not operated.
Condition (1): outer diameter φ0.8 mm, height 0.3 mm.
Condition (2): outer diameter φ0.8 mm, height 0.1 mm.
Condition (3): No protrusion 102a.
[0124]
In the graph shown in FIG. 7A, the horizontal axis represents the load applied to the input pen 10, and the vertical axis represents the writing pressure level detected by the coordinate input device 1.
The change in the pen pressure level detected by the tablet 20 is based on the change in the inductance of the coil 105 as described above. Therefore, the change in the vertical axis direction of the graph indirectly indicates the change in the inductance of the coil 105.
[0125]
As shown in FIG. 7A, under the condition of (3), that is, when the protrusion 102a is not present and the end face of the ferrite chip 102 is smooth, the coordinates are increased along with an increase in the load applied to the input pen 10. The writing pressure level detected by the input device 1 also rises gently.
[0126]
Further, under the condition (2), that is, when the protrusion 102a has a height of 0.1 mm, the writing pressure level rises more rapidly as the load increases than in the case shown in FIG. Standing up to.
[0127]
Furthermore, under the condition (1), that is, when the height of the protrusion 102a is 0.3 mm, the writing pressure level increases more rapidly as the load increases, and the graph rises very quickly. .
[0128]
In the graphs (1) and (2), when the load on the input pen 10 exceeds a predetermined value, the writing pressure level is substantially constant. This state is caused by the elastic deformation of the O-ring 103 and the protrusion 102a. And the ferrite core 104 are in contact with each other.
[0129]
As described above, from the result shown in FIG. 7A, the change in the writing pressure level with respect to the load applied to the input pen 10 is more sensitive as the protrusion 102a and the end face of the ferrite core 104 are closer to each other in the non-operation state. It can be said that there is. In addition, the presence or absence of the protrusion 102a greatly affects the response of the writing pressure level. Even when the height of the protrusion 102a is only 0.1 mm, a result clearly different from the case without the protrusion 102a is obtained. Further, when the height of the protrusion 102a is 0.3 mm, the difference is remarkable.
Therefore, if the protrusion 102a is provided on the end face of the ferrite chip 102 so that the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are close to each other in a non-operating state, the pen pressure detected even when the load on the input pen 10 is small. The level responds sharply and can detect a pressure level above a certain level. Thus, the input pen 10 that operates reliably even with a weak force and has good operability can be realized.
[0130]
In the first embodiment, the O-ring 103 is interposed between the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 so that the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are disposed on the same axis, and the case 11 We are trying to make it thinner.
In this case, the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are separated from each other by the O-ring 103, but if the protrusion 102 a is formed on the ferrite chip 102 side and the protrusion 102 a is inserted into the center of the O-ring 103, The ferrite chip 102 and the ferrite core 104 can be brought closer to each other.
[0131]
Here, the test results when the height of the protrusion 102a of the ferrite chip 102 is further changed under the same conditions as the test shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing another example of the height of the protrusion 102 a formed on the ferrite chip 102 and the detection state in the coordinate input device 1, and (a) shows the weight applied to the input pen 10 and the coordinate input device 1. It is a graph which shows the test result regarding the detected pen pressure, (b) is a figure which shows the conditions of the test shown to the figure (a).
[0132]
The graph shown in FIG. 14A shows an example in which only the height of the protrusion 102a is changed under the same conditions as the test shown in FIG. 7A. That is, as shown in FIG. 14B, the writing pressure level-load characteristic when the height of the protrusion 102a is 0.4 mm is shown as (4) in the figure.
As shown in FIG. 14A, when the height of the protrusion 102a is set to 0.4 mm, the writing pressure detected in response to the load is compared with the case where the protrusion 102a is 0.1 mm or 0.3 mm. The level rises quickly.
[0133]
If the writing pressure level rises quickly as shown in FIG. 14 (a), even if the load on the input pen 10 is small, the writing pressure level responds sharply and a writing pressure level above a certain level can be detected. . That is, even if the operator who operates the input pen 10 performs the operation with a light force, the operation can be reliably detected in the coordinate input device 1.
[0134]
Therefore, from the results shown in FIGS. 7A and 14A, the height of the protrusion 102a of the ferrite chip 102 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, An optimum value is 0.4 mm.
[0135]
Here, the characteristics of the magnetic material used for the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 will be described.
As described above, in the tests shown in FIGS. 7A and 14A, the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are made of the L6 material (manufactured by TDK).
[0136]
However, since the ferrite chip 102 is a member close to the core 101 and is easy to apply force to the operator, it may be configured using a material having higher strength. For example, when the ferrite chip 102 is made of an L9G material (manufactured by TDK), the bending strength of the L6 material is 1.0E + 07 (kg / m), which is the strength of general nickel-based ferrite.2The bending strength of the L9G material is 1.8E + 07 (kg / m).2), The bending strength can be increased up to about 1.8 times.
Note that due to the difference in characteristics between the L6 material and the L9G material, the operation of the coordinate input device 1 may be affected when the L9G material is used instead of the L6 material. For example, when the ferrite core 104 is made of an L9G material, the change in inductance of the coil 105 may become dull. However, since the ferrite chip 102 is a minute member compared to the ferrite core 104, the influence when the ferrite chip 102 is made of the L9G material is very slight, and there is no problem in using the coordinate input device 1.
Therefore, it is very preferable that the ferrite chip 102 is made of L9G material (manufactured by TDK) and the ferrite core 104 is made of L6 material (manufactured by TDK) in terms of both characteristics and strength of the coil 105.
[0137]
Actually, a test for examining durability by applying a load to the core 101 of the input pen 10 configured using the L9G material (made by TDK) for the ferrite chip 102 and the L6 material (made by TDK) for the ferrite core 104. As a result, it was found that when a load of 300 g was applied at a frequency of 3 times / second, it could withstand a load of 10 million times or more.
[0138]
Further, it is possible to increase the durability of the ferrite core 104 by further increasing the diameter of the ferrite core 104. If the diameter of the ferrite core 104 is 2.5 mm or more, an impact is applied to the input pen 10. However, if it is 3.0 mm or more, higher durability can be obtained.
[0139]
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 in the input pen 10. FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating the configuration example illustrated in FIG. 1, and FIG. (C) is a cross-sectional view showing a configuration example further different from FIGS. (A) and (b).
[0140]
As shown in FIG. 8A, the input pen 10 shown in FIG. 1 has a configuration in which a ferrite core 104 having a substantially smooth end face and a ferrite chip 102 having a protrusion 102a are opposed to each other.
However, the condition that the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are close to each other with the O-ring 103 interposed therebetween can be realized by other configurations.
[0141]
For example, as shown in FIG. 8B, a ferrite chip 601 having a substantially smooth end face may be used instead of the ferrite chip 102, and a ferrite core 602 having a protrusion 602a may be used instead of the ferrite core 104. The protrusion 602 a is a protrusion formed at the center of the end face similarly to the protrusion 102 a, and fits into the through-hole of the O-ring 103.
In this case, since the substantially smooth end face of the ferrite chip 601 and the protrusion 602a of the ferrite core 602 face each other through the O-ring 103, the same effect as the configuration shown in FIG. 8A can be obtained. Note that the protrusion 602a is formed at a height that does not come into contact with the opposing end face when the input pen 10 is not operated, like the protrusion 102a.
[0142]
Further, for example, as shown in FIG. 8C, a ferrite chip 603 having a protrusion 603a can be used instead of the ferrite chip 102, and a ferrite core 604 having a protrusion 604a can be used instead of the ferrite core 104. is there. The protrusions 603a and 604a are protrusions formed at the center of the end face similarly to the protrusion 102a, and fit into the through-hole of the O-ring 103. In this case, since the protrusion 603a included in the ferrite chip 603 and the protrusion 604a included in the ferrite core 604 are opposed to each other via the O-ring 103, the same effect as that of the configuration illustrated in FIG. The protrusions 603a and 604a are formed at a height that does not contact each other when the input pen 10 is not operated.
[0143]
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example instead of the ferrite chip 102 and the ferrite core 104, (a) is a cross-sectional view showing a configuration using the ferrite chip 611 and the ferrite core 612, and (b) is a ferrite diagram. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration using a chip 614 and a ferrite core 615, and (c) is a cross-sectional view showing a configuration using a ferrite chip 616 and a ferrite core 617.
[0144]
Although FIGS. 8B and 8C show a configuration example in which a rod-like protrusion is formed at the approximate center of the end face, the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 9A, a ferrite chip 611 having an outer peripheral projection 611 a on the outer edge of the end face is used instead of the ferrite chip 102, and the outer diameter is smaller than the O-ring 103 instead of the O-ring 103. Alternatively, an O-ring 613 that can be accommodated in the outer peripheral projection 611a may be used, and a ferrite core 612 having a substantially smooth end face may be used instead of the ferrite core 104.
[0145]
Here, as shown in FIG. 10A, the ferrite chip 611 is a substantially cylindrical member, and only the outer edge portion of the upper surface protrudes to form an outer peripheral protrusion 611a, and the inner side of the outer peripheral protrusion 611a is depressed. is doing. An O-ring 613 is accommodated in the outer peripheral projection 611a. Then, the thickness of the O-ring 613 and the height of the outer peripheral protrusion 611a are adjusted so that the outer peripheral protrusion 611a does not contact the end face of the ferrite core 612 when the input pen 10 is not operated as shown in FIG. If configured, the same effect as the input pen 10 shown in FIG. 1 can be obtained.
[0146]
Further, as shown in FIG. 9B, a ferrite core 615 having an outer peripheral protrusion 615a similar to the outer peripheral protrusion 611a is used in place of the ferrite core 104, and a ferrite chip having a substantially smooth end face instead of the ferrite chip 102 is used. A configuration using 614 is also possible. Then, as shown in FIG. 9B, if the outer peripheral projection 615a is configured not to contact the end face of the ferrite chip 614 when the input pen 10 is not operated, the same effect as the input pen 10 shown in FIG. can get.
[0147]
Further, as shown in FIG. 9C, a ferrite chip 616 having an outer peripheral protrusion 616a similar to the outer peripheral protrusion 611a is used in place of the ferrite chip 102, and a ferrite core 617 having an outer peripheral protrusion 617a similar to the outer peripheral protrusion 611a is used. It is also possible to adopt a configuration used instead of the ferrite core 104. In this case, as shown in FIG. 9C, if the outer peripheral protrusion 616a and the outer peripheral protrusion 617a are not in contact with each other when the input pen 10 is not operated, the same effect as the input pen 10 shown in FIG. It is done.
[0148]
Further, the outer peripheral protrusions 611a, 615a, 616a, and 617a may be configured to have notches 618a as in the ferrite chip 618 shown in FIG. 10 (b) as well as the configuration shown in FIG. 10 (a). In this case, the number and shape of the notches 618a are arbitrary.
[0149]
Further, for example, if the ferrite chip 611 and the ferrite core 612 shown in FIG. 9A are held on the same axis and do not shift laterally, a flexible ball is used instead of the O-ring 613. It is also possible.
That is, both the O-ring 103 shown in FIG. 1 and the O-ring 613 shown in FIG. 9A hold the ferrite chip and the ferrite core separately in a non-operating state of the input pen 10. A plurality of spheres may be used in place of the O-ring 613 as long as they are elastically deformed during the operation.
[0150]
11A and 11B are diagrams illustrating a configuration example of the protrusion 102a and the O-ring 103 included in the ferrite chip 102. FIG. 11A is a perspective view illustrating a configuration of the protrusion 102a, and FIG. It is a perspective view which shows the structural example different from FIG., (C) is a perspective view which shows the structural example further different from the figure (a) and (b). FIG. 9D is a perspective view showing the configuration of the O-ring 103 shown in FIG. 1, and FIG. 9E is a cross-sectional view. (F) is a perspective view which shows the structural example different from the figure (e), (g) is sectional drawing.
[0151]
The protrusion 102a of the ferrite chip 102 in the input pen 10 is a rod having a circular cross section as shown in FIG. 11 (a). For example, as shown in FIG. 11 (b), the protrusion 102a is formed as a protrusion 605a having a square cross section. May be.
When the ferrite chip 605 having the protrusion 605a is applied to the input pen 10 instead of the ferrite chip 102, the same effect as described above can be obtained if the protrusion 605a is fitted into the through-hole of the O-ring 103.
[0152]
Further, as shown in FIG. 11C, a ferrite chip 606 having a protrusion 606a having a triangular cross section may be used instead of the ferrite chip 102. In this case, if the projection 606a is fitted into the through hole of the O-ring 103, the same effect as described above can be obtained. Of course, in addition to the protrusions 605a and 606a, protrusions having different shapes can be used.
[0153]
Further, as shown in FIGS. 11D and 11E, the O-ring 103 in the input pen 10 is configured such that a wire having a circular cross section forms the letter “O”. The O-ring 103 has a circular cross-sectional shape and contacts the end surfaces of the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 with a line. Therefore, when the input pen 10 is operated, when it is sandwiched between the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 and elastically deformed, the input pen 10 can be deformed so as to spread in the horizontal direction along the end face of the ferrite core 104. That is, in the O-ring 103, the contact portion with respect to the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 changes from a line state to a surface state, so that the O-ring 103 is easily elastically deformed when the input pen 10 is operated. Accordingly, when the input pen 10 is operated, the O-ring 103 is quickly deformed, and the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 are brought close to each other. Therefore, the O-ring 103 shown in FIGS. It is suitable for.
[0154]
However, as shown in FIGS. 11 (f) and 11 (g), an O-ring 607 in which a wire having a square cross section is formed in the letter “O” may be used for the input pen 10 instead of the O-ring 103. Is possible. In this case, since the O-ring 607 is in surface contact with the ferrite chip 102 and the ferrite core 104, the O-ring 607 is relatively hardly elastically deformed. However, if the O-ring 607 is formed of a more flexible material, the same as the O-ring 103 is obtained. Operability is obtained. Further, when the input pen 10 is configured to be suitable for operation with a relatively strong force, the O-ring 607 that is less elastically deformed than the O-ring 103 is preferable.
[0155]
As described above, in the input pen 10, the ferrite core 104 is not formed with an opening or a hollow portion. Therefore, even if the ferrite core 104 is made thin, there is no risk of insufficient strength. Further, the core 101 and the ferrite chip 102 can be easily reduced in size, and each part can be accommodated in a very thin case 11 to make a small input pen 10. In addition, since the inductance of the coil 105 increases during operation, the input pen 10 can be operated in the same manner as a pen-type coordinate indicator that performs the same operation as a coordinate indicator using an expensive variable capacitor. In other words, the coordinate indicator used with the position detection device may employ an LC resonance circuit using a variable capacitor whose capacitance changes during pressurization in order to detect an operation. Such a coordinate indicator increases the capacity of the variable capacitor when an operation by the operator is applied, and as a result, the resonance frequency of the LC resonance circuit shifts to a lower side, and has a high sensitivity but a complicated structure. Yes and expensive. In the input pen 10, since the inductance of the coil 105 increases during operation, the resonance frequency of the tuning circuit 15 shifts to a lower side during operation. Therefore, a pen-type coordinate indicator that performs the same operation as a coordinate indicator using a variable capacitor can be realized at a low cost with a simpler configuration.
[0156]
Further, since the O-ring 103 is interposed between the ferrite chip 102 and the ferrite core 104, the restoration operation after the operation is performed smoothly, and good operability is obtained. Further, by obtaining the deformation amount of the O-ring 103 from the amount of change in the inductance of the coil 105, it is possible to obtain the force applied during the operation.
[0157]
Further, since the O-ring 103 is formed so as not to cover the entire end face of the ferrite chip 102 and the ferrite core 104, there is a portion where the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 directly face each other. Since the inductance of the input pen 10 changes sharply and the operation is reliably detected, the response of the input pen 10 can be improved and good operability can be ensured.
[0158]
Also, by providing the protrusion 102a on the ferrite chip 102, the distance between the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 in the initial state can be reduced, and the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 can be brought close to each other quickly during operation. Further, since the height of the protrusion 102a is lower than the thickness of the O-ring 103, the structure for separating the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 from each other when not operated may be sandwiched by an elastic body. Can be avoided.
[0159]
Furthermore, since the O-ring 103 is used as an elastic body between the ferrite chip 102 and the ferrite core 104, the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 can be easily brought close to each other even when operated with a relatively weak force. For this reason, the input pen 10 has a small resistance during operation and can be operated with a relatively weak force.
[0160]
In the first embodiment, the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 have been described as cylindrical. However, the present invention is not limited to this, and the ferrite core 104 winds the coil 105. The ferrite chip 102 may have any shape that can be fixed to the core 101. In addition to the configuration described above, the O-ring 103 can be replaced by attaching a flexible member such as a plurality of rectangular parallelepipeds to the ferrite chip 102, for example.
Further, the shape of the case 11 is not limited to a shape imitating a writing instrument, and any shape that can incorporate the ferrite chip 102, the O-ring 103, the ferrite core 104, the substrate holder 12, the substrate 13, the capacitor 14, the tuning circuit 15, etc. Needless to say, other detailed configurations can be variously modified within the scope of the technical idea described in the claims.
[0161]
In the first embodiment, the ferrite chip 102, the O-ring 103, and the ferrite core 104 are provided on the front end side of the case 11. However, the present invention is not limited to this, and the case 11 It may be provided on the rear end side. Hereinafter, this case will be described as a modification with reference to FIG.
[0162]
[Modification]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the input pen 80 as a modified example of the first embodiment of the present invention.
In FIG. 12, 81 is a case, 82 is a substrate holder, 83 is a substrate, and 84 is a core. Moreover, about what is comprised similarly to the input pen 10 shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0163]
As in the case 11, the input pen 80 shown in FIG. 12 accommodates each part in a small synthetic resin or metal case 81 formed by imitating a general writing instrument such as a ballpoint pen or a mechanical pencil. Composed.
A rod-shaped core 84 that is inserted into and out of the case 81 is disposed at the distal end of the case 81, and a base end portion of the core 84 is fixed to one end of the substrate holder 82.
A substrate 83 is fixed to the substrate holder 82, and various elements including the capacitor 14 are mounted on the substrate 83. The tuning circuit 15 includes the various elements mounted on the substrate 83, the capacitor 14, and the coil 105.
[0164]
A ferrite core 104 is fixed to the other end of the substrate holder 82, and the ferrite core 104 faces the ferrite chip 102 via the O-ring 103. The ferrite chip 102 is fixed to the inner surface of the case 81 at the base end portion of the case 81.
[0165]
Similar to the input pen 10, the input pen 80 is held on the substantially flat tablet 20 (FIG. 2) with the tip of the case 11 facing downward like a normal writing instrument, and the lead 84 is held in the tablet (FIG. 2). ).
[0166]
That is, the core 84 is pushed into the case 81 when the input pen 80 is operated. Then, since the substrate holder 82 is pressed together with the core 84, the ferrite core 104 fixed to the substrate holder 82 is pressed to the base end side of the case 81, that is, the ferrite chip 102 side. The O-ring 103 is elastically deformed by the pressing force applied via the ferrite core 104, and the ferrite core 104 and the protrusion 102a approach each other.
[0167]
Therefore, when the input pen 80 is operated, the protrusion 102a and the ferrite core 104 approach each other as in the operation of the input pen 10, and the inductance of the coil 105 changes. For this reason, if the input pen 80 is used instead of the input pen 10 and operated on the tablet 20, the coordinate position indicated by the operation of the input pen 80 can be detected by the coordinate input device 1.
[0168]
As described above, the input pen 10 according to the first embodiment is configured such that the ferrite chip 102 is provided on the core 101 side, so that the operation can be reliably performed even when the case 11 is operated in an inclined state, for example. The effect of responding is achieved, which is more preferable. However, except for this point, the same effect can be obtained even when the ferrite chip 102 is arranged on the base end side of the case 81 as in the input pen 80 shown in FIG. is there.
[0169]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the input pen 70 in the second embodiment. Note that the material of each part constituting the input pen 70 shown in FIG. 15 is the same as that of each part of the input pen 10 in the first embodiment.
[0170]
An input pen 70 shown in FIG. 15 is a pen-type coordinate indicator that is operated by an operator for the purpose of indicating coordinates in the coordinate input device 1 in the same manner as the input pen 10.
The input pen 70 includes a hollow case 701 having a rear opening, a cap 702 that is fitted in the rear opening of the case 701 to close the opening, a substrate holder 703 that is accommodated in the hollow portion of the case 701, and a substrate holder 703. A substrate 704 to be fixed, a capacitor 705 mounted on the substrate 704, a tuning circuit 706 including the capacitor 705, a ferrite core 708 disposed in contact with the substrate holder 703, and wound around the ferrite core 708 A coil 709, a ferrite chip 710 disposed so as to face the front end surface of the ferrite core 708 via an O-ring 711, and a core that is disposed in contact with the ferrite chip 710 and has a front end protruding outward from the front end of the case 701 712 and the like.
Further, in the input pen 70, a buffer member 707 is interposed between the base end portion of the substrate holder 703 and the cap 702.
In the following description, for each part of the input pen 70, the distal end side of the case 701 is referred to as a “front end portion”, and the rear side of the case 701 is referred to as a “base end portion”.
[0171]
In addition, each part of the board | substrate 704, the capacitor | condenser 705, the tuning circuit 706, and the coil 709 is comprised similarly to the board | substrate 13, the capacitor | condenser 14, the tuning circuit 15, and the coil 105 in the said 1st Embodiment, and has an equivalent function Therefore, the description is omitted here.
[0172]
A case 701 is open at the tip of the input pen 70, and the tip of the case 701 protrudes from this opening. The case 701 includes a disc-shaped base end portion and a rod-like portion standing on the base end portion, and the base end portion is in contact with the ferrite chip 710. The ferrite chip 710 faces the ferrite core 708 with the O-ring 711 interposed therebetween. The ferrite chip 710 has a protrusion similar to the protrusion 102a of the ferrite chip 102 in the first embodiment.
Further, the ferrite core 708 is disposed so as to be sandwiched between the ferrite chip 710 and the substrate holder 703, and the base end portion of the substrate holder 703 is in contact with the cap 702 via the buffer member 707. The core 712, the ferrite chip 710, the O-ring 711, the ferrite core 708, the substrate holder 703, the cap 702, and the case 701 are arranged on the same axis. The buffer member 707 is made of an elastic material such as urethane foam or rubber.
[0173]
Here, the configuration of the tip of the input pen 70 will be described in detail.
FIG. 16 is an enlarged view showing a main part of the input pen 70 in an enlarged manner. As shown in FIG. 16, the inner diameter of the hollow portion provided inside the case 701 becomes narrower in three steps toward the distal end portion of the input pen 70, and reference sign A in the drawing sequentially from the proximal end portion side of the input pen 70. , B, and C are formed. Among these, each part such as the substrate holder 703 is accommodated in the hollow part of the case 701 between the step A and the base end part of the case 701.
The distal end of the ferrite core 708 is in contact with the step B, and the proximal end portion is in contact with the distal end of the substrate holder 703. Further, the base end portion of the core 712 is in contact with the stepped portion C, and the base end portion of the core 712, the ferrite chip 710, and the O-ring 711 are accommodated between the stepped portion C and the stepped portion B. .
[0174]
A core holding projection 721 that protrudes toward the tip side of the case 701 is formed at the tip of the substrate holder 703. The core holding projection 721 is fitted with a hole formed on the ferrite holder 708 on the substrate holder 703 side. Match. Thereby, the ferrite core 708 and the substrate holder 703 are fixed so as not to be displaced in the cross-sectional direction of the input pen 70.
[0175]
Further, a chip holding projection 722 that protrudes toward the base end side of the case 701 is formed on the disc-shaped portion of the base end portion of the core 712, and the chip holding projection 722 is formed on the core 712 side of the ferrite chip 710. Mates with the provided hole. Thereby, the ferrite chip 710 and the core 712 are fixed so as not to be displaced in the cross-sectional direction of the input pen 70.
[0176]
In the input pen 70 configured as described above, the substrate holder 703 and the ferrite core 708 housed in the hollow portion of the case 701 are fixed at the distal end side by the stepped portion B, and the proximal end portion side through the buffer member 707. The cap 702 is fixed. For this reason, the substrate holder 703 and the ferrite core 708 are fixed by the elastic force of the buffer member 707.
Further, the ferrite chip 710 and the core 712 are fixed at the distal end side by a stepped portion C, and the proximal end side is fixed by a ferrite core 708 via an O-ring 711. For this reason, the ferrite chip 710 and the core 712 can move to the base end side of the input pen 70 within a range in which the O-ring 711 can be bent.
[0177]
When the input pen 70 is operated, the tip of the input pen 70 is pressed against the surface of the tablet 20 (FIG. 2), so that the lead 712 is pushed into the inside of the case 701. Move to the club side. Thereby, the operation of the input pen 70 can be detected by the coordinate input device 1 when the inductance of the coil 709 wound around the ferrite core 708 changes.
[0178]
In the input pen 70, the substrate holder 703 and the ferrite core 708 are fixed by the elastic force of the buffer member 707, and the ferrite chip 710 and the core 712 are sandwiched between the step C and the O-ring 711. Therefore, when the input pen 70 is not operated, the core 712 does not fall out of the case 701, and the ferrite core 708 and the core 712 do not move freely. It can be.
[0179]
Further, since the substrate holder 703 and the ferrite core 708 are fixed by the core holding projection 721, and the core 712 and the ferrite chip 710 are fixed by the chip holding projection 722, the substrate holder 703 and the ferrite core 708 or the core 712 and the ferrite are fixed. There is no need to bond the chip 710. Generally, when an adhesive is used for a resin having durability during sliding, it is difficult to obtain a strong adhesive force. According to the input pen 70, since the core 712 and the substrate holder 703 can be fixed without using an adhesive, the input pen 70 having excellent durability can be realized, and the man-hours and work load at the time of manufacturing can be reduced. By doing so, it can be easily manufactured at low cost.
[0180]
Furthermore, due to tolerances in manufacturing the ferrite core 708, the size of the ferrite core 708 in the longitudinal direction may deviate from the designed size. In the input pen 70, even if the longitudinal size of the ferrite core 708 differs depending on the tolerance, the tolerance can be absorbed by the elasticity of the buffer member 707. Thereby, the man-hours and work load at the time of manufacture are further reduced, and it can manufacture easily at further low cost.
[0181]
In addition, when an impact is applied to the input pen 70, the shock can be absorbed by the buffer member 707 together with the O-ring 711. Therefore, the input pen 70 having higher durability can be realized, and good operability is maintained for a long time. Can keep. And since it is excellent in durability, the input pen 70 can also be comprised further thinly.
[0182]
In the second embodiment, when the longitudinal shift due to the manufacturing tolerance of the ferrite core 708 is obvious, the tolerance can be corrected using a resin piece or the like formed in a ring shape.
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the input pen 70 as in FIG.
[0183]
As described above, the distal end portion of the substrate holder 703 and the proximal end portion of the ferrite core 708 are fixed by the core holding protrusion 721. Therefore, the ring-shaped film 723 formed in a ring shape is mounted so as to be fitted into the core holding protrusion 721, and the ring-shaped film 723 is interposed between the substrate holder 703 and the ferrite core 708. .
The ring type film 723 is a film made of a resin such as PET (polyethylene terephthalate), and the thickness thereof is, for example, 0.1 mm. The ring film 723 has a hole in the center, and the diameter of the hole is approximately the same as or larger than the outer diameter of the core holding projection 721.
[0184]
For example, when it is clear that the length in the longitudinal direction of the ferrite core 708 is 0.3 mm shorter than the designed size, by inserting three ring-shaped films 723 each having a thickness of 0.1 mm into the core holding protrusion 721, the substrate holder 703 and the ferrite core 708 are separated by 0.3 mm. Thereby, the input pen 70 can be assembled similarly to the case where the ferrite core 708 is formed according to the designed size.
[0185]
Similarly, by attaching a film similar to the ring-type film 723 so as to be fitted into the chip holding protrusion 722, the shift is not caused when the longitudinal size of the ferrite chip 710 is deviated from the designed size. It becomes possible to correct.
[0186]
Further, since the ring type film 723 is provided for the purpose of correcting the tolerance of the ferrite core 708 and fixing the substrate holder 703 and the ferrite core 708, the substrate is formed only by the buffer member 707 without using the ring type film 723. It is also possible to fix the holder 703 and the ferrite core 708. However, when the input pen 70 is provided with a switch, it is preferable to use the ring type film 723.
Hereinafter, a case where the input pen 70 is provided with a switch will be described.
[0187]
18 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 71 in which a switch 73 is provided on the input pen 70 shown in FIG.
In addition, in the input pen 71, about the part which consists of the same structure as the input pen 70, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0188]
As shown by a broken line in FIG. 18, a switch 73 that is pressed by an operator is provided on the side surface of the input pen 71. The switch 73 is a switch assembled to the exterior of the case 701, and a detection unit (not shown) for detecting a pressing operation of the switch 73 is provided on the substrate 704.
Since both the case 701 and the switch 73 are made of synthetic resin or the like, manufacturing tolerances are negligible, and the position of the switch 73 in the case 701 is substantially constant.
[0189]
Here, if the tolerance in manufacturing the ferrite core 708 is to be absorbed by the elasticity of the buffer member 707, the position of the substrate holder 703, that is, the position of the substrate 704 moves along the axial direction of the input pen 71. . If the substrate 704 moves, the position of the switch 73 and the position of a detection unit (not shown) that detects the pressing operation of the switch 73 may be shifted, which is not preferable.
On the other hand, if the manufacturing tolerance of the ferrite core 708 is absorbed by the ring film 723, the position of the substrate holder 703, that is, the position of the substrate 704 is constant regardless of the size of the ferrite core 708. For this reason, there is no possibility that the position of the switch 73 and the position of the detection unit (not shown) for detecting the pressing operation of the switch 73 are shifted.
[0190]
The ring-shaped member interposed between the substrate holder 703 and the ferrite core 708 is not limited to the ring-type film 723 and may be any member having a predetermined elasticity and a size corresponding to the tolerance of the ferrite core 708. It is possible to obtain the same effect by using a so-called O-ring. For example, when the O-ring is configured to have a wire diameter of 0.4 mm, an outer diameter of 2.2 mm, and an inner diameter of 1.4 mm, it is preferable in view of the size of the input pen 71, but the outer diameter and inner diameter are the sizes of the input pen 71. The wire diameter may be changed depending on the tolerance of the ferrite core 708. As a material of the O-ring, for example, NBR (nitrile rubber) having a hardness of 70 is suitable.
In order to absorb the tolerance of 0.4 mm as the tolerance of the ferrite core 708, when the ring-type film 723 having a thickness of 0.1 mm is used, four ring-type films 723 are overlapped, but the wire diameter is 0.4 mm. If an O-ring is used, only one component is required. For this reason, when the tolerance of the ferrite core 708 does not fall within a fine value, the O-ring is fitted so as to be fitted into the core holding protrusion 721, and the tolerance of the ferrite core 708 is absorbed to complicate the work process. Tolerances can be corrected without fail.
[0191]
Note that the configuration of the input pens 70 and 71 in the second embodiment described above is only a preferable example, and is configured by omitting the buffer member 707 instead of using the ring-type film 723 or the O-ring, for example. In addition, specific details such as materials constituting each part can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.
[0192]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since it is not necessary to provide an opening on the end surface of the core, it is possible to realize a very thin pen-type coordinate indicator by forming the core thinly. it can. In addition, since the inductance of the coil increases during operation and the resonance frequency of the LC resonance circuit including the coil shifts to a lower side, a pen-type coordinate indicator that performs the same operation as a coordinate indicator using a variable capacitor is provided. It can be realized at a low cost with a simpler configuration.
[0193]
  Also,Since the restoring operation after the operation is smoothly performed by the elastic body, a pen-type coordinate indicator with good operability can be realized with a simple configuration. It is also possible to determine the amount of deformation of the elastic body from the amount of change in coil inductance and to determine the force applied during operation.
[0194]
  further,The coil inductance changes significantly during operation, and when a large force is applied compared to the elasticity of the elastic body, the core and magnetic body are very close to or in contact with each other, and the coil inductance changes more greatly. Therefore, it is possible to realize a pen-type coordinate indicator with good response and good operability.
[0195]
  AlsoBy reducing the distance between the elastic body and the core in the initial state and quickly bringing the core and the magnetic body close to each other during operation, it is possible to realize a pen-type coordinate indicator with good response and good operability. Further, as a configuration for separating the core and the magnetic body from each other when not operated, it is only necessary to sandwich the elastic body, so that the structure is not complicated.
[0197]
  Claim 1According to the described invention, it is possible to realize a pen-type coordinate indicator that has low resistance during operation and can be operated with a relatively weak force. In addition, the elastic body is supported by the protruding portion to prevent the relative position of the core, the magnetic body, and the elastic body from shifting, and a pen-type coordinate indicator with higher reliability can be realized. Furthermore, alignment when arranging an elastic body between the core and the magnetic body is easy.
[0198]
  According to the invention of claim 2,Even if the magnetic body moves reliably in response to the operator's operation and the force due to the operation is difficult to be transmitted, for example, when the operator tilts the case and operates it, A pen type coordinate indicator that responds and has good operability can be realized. Further, by thinning the core, the case can be made thinner and the operability can be improved.
[0199]
  Claim 3According to the described invention, since the core is supported by the step so as not to move outward from the hollow portion of the case, the core does not move during use of the pen-type coordinate indicator of the present invention, A stable operation feeling can be realized. Further, it is not necessary to use a technique such as adhesion to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0200]
  Claim 4According to the described invention, the core can be supported by the elasticity of the second elastic body, and even if there is a tolerance in the size of the core in the longitudinal direction, this tolerance is reduced by the second elastic body. It can be absorbed by elasticity, can support the core reliably regardless of the tolerance of the core, and can realize a stable operation feeling. Further, the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied does not need to correct the core tolerance, and can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0201]
  Claim 5According to the described invention, the core holding projection and the concave portion of the core are fitted, and the core is supported by the second elastic body and the support member, so that the core can be reliably supported. As a result, the core does not move during use of the pen-type coordinate indicator of the present invention, and a stable operation feeling without rattling can be realized. Further, it is not necessary to use a technique such as adhesion to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0203]
  Claim 6According to the described invention, the secondStepSince the core is held so as not to move to the outside of the case, it is possible to realize a stable operation feeling without rattling. Further, it is not necessary to use a technique such as bonding the core and a magnetic material to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[0204]
  Claim 7According to the described invention, since the magnetic body holding projection and the concave portion of the magnetic body are fitted together, the magnetic body and the core are supported integrally with each other. Therefore, it is possible to realize a stable operation feeling without rattling. Further, it is not necessary to use a technique such as bonding the core and a magnetic material to fix the core, and the pen-type coordinate indicator to which the present invention is applied can be easily manufactured with a small number of man-hours.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 10 according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a configuration of a coordinate input device 1 including the input pen 10 of FIG.
3 is an exploded perspective view showing a configuration of a main part of the tablet 20 of FIG. 2, and specifically shows an arrangement state of an X-direction loop coil group 21 and a Y-direction loop coil group 22 constituting the tablet 20. FIG. FIG.
4 is a timing chart showing each signal in the coordinate input device 1 of FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control circuit 30 of FIG.
6 is a timing chart showing a signal detection operation in the tablet 20 of FIG. 2, wherein (a) shows a sine wave signal sent to the loop coil of the tablet 20, and (b) shows switching between a transmission period and a reception period. A state is shown, (c) shows the detection voltage in the loop coil of the tablet 20. FIG.
7 is a diagram showing the relationship between the height of the protrusion 102a formed on the ferrite chip 102 of FIG. 1 and the detection state in the coordinate input device 1 shown in FIG. 2, where (a) shows the load applied to the input pen 10. FIG. The graph of the test result regarding the writing pressure detected with the coordinate input device 1 is shown, (b) is a figure which shows the test conditions of the figure (a).
8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a ferrite chip 102 and a ferrite core 104 in the input pen 10 of FIG. 1, in which (a) shows the configuration example shown in FIG. 1, and (b) shows a ferrite chip 601 and A configuration example using the ferrite core 602 is shown, and (c) shows a configuration example using the ferrite chip 603 and the ferrite core 604.
9 is a diagram showing a configuration example instead of the ferrite chip 102 and the ferrite core 104 in FIG. 1. FIG. 9A is a cross-sectional view showing a configuration using the ferrite chip 611 and the ferrite core 612, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration using a ferrite chip 614 and a ferrite core 615, and FIG. 2C is a cross-sectional view showing a configuration using a ferrite chip 616 and a ferrite core 617. FIG.
10A and 10B are diagrams showing a configuration example instead of the ferrite chip 102 in FIG. 1, wherein FIG. 10A is a perspective view showing a configuration of a ferrite chip 611, and FIG. 10B is further different from FIG. It is a perspective view which shows the ferrite chip | tip 618 as a structural example.
11 is a diagram illustrating a configuration example of the protrusion 102a of the ferrite chip 102 and the O-ring 103 included in the input pen 10 of FIG. 1, and FIG. 11A is a perspective view illustrating a configuration of the protrusion 102a illustrated in FIG. (B) is a perspective view showing the configuration of the ferrite chip 605, and (c) is a perspective view showing the configuration of the ferrite chip 606. FIG. 9D is a perspective view showing the configuration of the O-ring 103, and FIG. 9E is a cross-sectional view showing the configuration of the O-ring 103. (F) is a perspective view showing the configuration of the O-ring 607, and (g) is a cross-sectional view showing the configuration of the O-ring 607.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 80 as a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 90 as an example of an input pen in a conventional pen tablet.
14 is a diagram showing another example of the height of the protrusion 102a formed on the ferrite chip 102 of FIG. 1 and a detection state in the coordinate input device 1, and FIG. It is a graph which shows the test result regarding the writing pressure detected by the apparatus 1, (b) is a figure which shows the conditions of the test shown to the figure (a).
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 70 according to a second embodiment of the present invention.
16 is an enlarged view of a main part showing a tip portion of the input pen 70 shown in FIG.
17 is an enlarged view of a main part showing a distal end portion of the input pen 70 shown in FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of an input pen 71 in which a switch 73 is provided in the input pen 70 according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Coordinate input device
10, 70, 71 Input pen
11,701 cases
12,703 Substrate holder
13,704 substrate
14,705 capacitor
15,706 tuning circuit
101,712 core
102,710 Ferrite chip
102a protrusion
103,711 O-ring
104,708 ferrite core
105,709 coil
707 cushioning member
721 Core holding protrusion
722 Tip holding protrusion
723 Ring-type film
73 switch
A, B, C Step
20 tablets

Claims (7)

位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器であって、
開口部の無い端面を有する円柱形状のコアに巻回されたコイルと、
該コイルの軸線に沿って、前記コアと離隔し操作者の操作に応じて接近する、前記コアの端面に対向して配設される円柱形状の磁性体と、
前記コアの端面と前記磁性体との間に介設される弾性体と、を備え、
前記弾性体は、前記コアの端面と前記磁性体の対向面とに連通する貫通孔を有する環状部材であって、前記コアの端面において、該端面の一部においてのみ接触し、かつ前記磁性体の面のうち前記コアの端面に対向する対向面において、該対向面の一部においてのみ接触しており、
前記コアの端面の一部と前記磁性体の対向面の一部である前記弾性体を介さずに対向する部分のいずれか一方または両方に突出部が形成されており、該突出部は、前記弾性体の内側面に沿った側面を有しており、前記突出部の高さは、前記弾性体の厚みよりも小さい高さになっていることを特徴とするペン型座標指示器。
A pen-type coordinate indicator that indicates a position to be measured to a position detection device that measures a position and notifies an operator's operation,
A coil wound around a cylindrical core having an end face without an opening;
A cylindrical magnetic body disposed opposite to the end surface of the core, which is separated from the core and approaches in accordance with the operation of the operator along the axis of the coil ,
An elastic body interposed between an end surface of the core and the magnetic body,
The elastic body is an annular member having a through hole communicating with an end face of the core and a facing face of the magnetic body, and is in contact with only a part of the end face of the core, and the magnetic body In the facing surface that faces the end face of the core of the surface, only a part of the facing surface is in contact,
A protrusion is formed on one or both of a part of the end face of the core and a part of the opposing surface of the magnetic body facing each other without the elastic body, and the protrusion is The pen-type coordinate indicator characterized by having a side surface along the inner side surface of the elastic body, and the height of the protruding portion being smaller than the thickness of the elastic body.
前記コア及び前記磁性体は、ペン型のケース内に収容されており、該ケースの先端には該ケース内外に挿通する芯が配置され、前記磁性体は前記芯の基端部に連結されることを特徴とする請求項1に記載のペン型座標指示器。 The core and the magnetic body are housed in a pen-type case, and a lead that is inserted into and out of the case is disposed at the tip of the case, and the magnetic body is connected to a base end portion of the lead. The pen-type coordinate indicator according to claim 1. 前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、前記中空部の内径が狭まる段部が形成され、前記コアの前記磁性体に対向する端面が前記中空部に形成された段部に当接するように配置されることを特徴とする請求項2に記載のペン型座標指示器。The hollow portion of the case that accommodates the core and the magnetic body is formed with a step portion in which the inner diameter of the hollow portion is narrowed on the distal end side of the case, and the end surface of the core that faces the magnetic body is hollow. The pen-type coordinate indicator according to claim 2 , wherein the pen-type coordinate indicator is disposed so as to abut on a step portion formed in the portion . 前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記ケースの中空部における基端部との間に介設される第2の弾性体を備えることを特徴とする請求項2または3に記載のペン型座標指示器。  The second elastic body is provided between the end surface of the core not facing the magnetic body and a base end portion of the hollow portion of the case. Pen-type coordinate indicator. 前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記第2の弾性体との間に介設される支持部材をさらに備え、前記支持部材は、前記コアの端面に向かって突出するコア保持突起を備え、前記コアの前記支持部材に接する端面には、前記コア保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする請求項4に記載のペン型座標指示器。The core further includes a support member interposed between an end surface of the core not facing the magnetic body and the second elastic body, and the support member protrudes toward the end surface of the core. 5. The pen-type coordinate indicator according to claim 4, wherein the pen-type coordinate indicator is provided with a protrusion, and an end surface of the core in contact with the support member is formed with a recess that fits into the core holding protrusion. 前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、該中空部の内径が更に狭まる第2の段部が形成され、前記芯の基端部には前記ケースの横断面に平行な平面部が形成されてなり、前記芯は、前記ケースの中空部に形成された第2の段部に前記平面部が接するように配置されることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のペン型座標指示器。In the hollow portion of the case that accommodates the core and the magnetic body, a second step portion in which the inner diameter of the hollow portion is further narrowed is formed on the distal end side of the case. flat portion parallel to the cross section of the case is formed, the core is characterized in the that the flat portion is arranged to be in contact with the second stepped portion formed in the hollow portion of the case according Item 6. The pen-type coordinate indicator according to any one of Items 2 to 5 . 前記芯の基端部に形成された平面部には、さらに前記磁性体の端面に向かって突出する磁性体保持突起が形成され、前記磁性体の前記芯に接する端面には、前記磁性体保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする請求項6に記載のペン型座標指示器。The flat portion formed at the base end portion of the core is further formed with a magnetic body holding projection that protrudes toward the end surface of the magnetic body, and the end surface of the magnetic body that is in contact with the core has the magnetic body holding portion. The pen-type coordinate indicator according to claim 6, wherein a concave portion that fits into the protrusion is formed.
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