TWI410827B - Position indicator and coordinate input device - Google Patents

Description

位置指示器及座標輸入裝置

本發明，係有關於將線圈捲繞於鐵氧體芯處而裝著之位置指示器，特別是有關於能夠將從外部而來之對於鐵氧體芯或是芯體的衝擊力作吸收又或是減輕的位置指示器、以及具備有此位置指示器而構成之座標輸入裝置。

近年來，作為個人電腦等之輸入裝置，係使用有座標輸入裝置。此座標輸入裝置，例如，係由被形成為筆形狀之位置指示器、和具備有使用此位置指示器而進行指向操作或是圖等之輸入的輸入面之位置檢測裝置所構成。

又，作為位置檢測之驅動方式，係有電磁感應方式，其係在位置指示器中，設置對於從位置檢測裝置所送訊而來之特定頻率的電磁波而共振之共振電路，並藉由將共振訊號送訊至位置檢測裝置，來對於位置檢測裝置而指示位置。

在此電磁感應方式中之位置指示器，係具備有：構成共振電路的位置檢測用之線圈以及電容器、和貫通此線圈之芯體。一般而言，位置檢測用之線圈，係捲繞於圓筒狀之鐵氧體芯的外週處，而芯體，係貫通於此鐵氧體芯之貫通孔中(例如，參考專利文獻1)。如此這般，在鐵氧體芯之外週處捲繞線圈，係為了增強磁場而提升位置檢測精確度之故。

[專利文獻1]日本特開2001－319831號公報

然而，鐵氧體芯，係難以產生彈性變形，亦即是，係為難以彎曲之材質。進而，在先前之位置指示器中，芯體係貫通於鐵氧體芯的貫通孔內，並且鐵氧體芯之軸方向的其中一端被安裝在筆壓檢測器。因此，鐵氧體芯，在其之半徑方向的移動上，係並沒有餘裕，伴隨於此，貫通鐵氧體芯之芯體，亦成為難以在半徑方向上彎曲。其結果，若是經由落下等而對位置指示器施加有衝擊力，則該衝擊力係並不會被減輕，而直接施加在鐵氧體芯以及芯體上。而，由於此衝擊力，會對鐵氧體芯以及芯體造成損傷，而有著會使位置指示器產生故障之問題。

本發明之目的，係在於考慮上述之問題點，而提供一種：能夠對由於被施加有衝擊力而對鐵氧體芯以及芯體造成損傷一事作防止又或是抑制之位置指示器、以及具備有此位置指示器之座標輸入裝置。

本發明之位置指示器，係在被保持於筐體內之鐵氧體芯處，被設置有貫通孔，而在該貫通孔中，係貫通配置有棒狀之芯體，該鐵氧體芯之其中一端，係藉由突出於前述筐體之外側，而被作為指示部，同時，從該鐵氧體芯之另 外一端，係突出有前述芯體，在前述鐵氧體芯之外週，係被裝著有線圈，該位置指示器，其特徵為：在前述鐵氧體芯之前述另外一端側，係卡止有緩衝構件，而被保持在前述筐體內，藉由此，而提升對於該位置指示器所施加之衝擊的耐性。

本發明之座標輸入裝置，其特徵為：係為具備有用以在位置檢測裝置之輸入面上而對座標位置作指示之位置指示器的座標輸入裝置，前述位置指示器，係在被保持於筐體內之鐵氧體芯處，被設置有貫通孔，而在該貫通孔中，係貫通配置有棒狀之芯體，該鐵氧體芯之其中一端，係藉由突出於前述筐體之外側，而被作為指示部，同時，從該鐵氧體芯之另外一端，係突出有前述芯體，在前述鐵氧體芯之外週，係被裝著有線圈，該位置指示器，在前述鐵氧體芯之前述另外一端側，係卡止有緩衝構件，而被保持在前述筐體內，藉由此，而提升對於該位置指示器所施加之衝擊的耐性。

若藉由本發明之位置指示器以及座標輸入裝置，則由於藉由在鐵氧體芯處安裝緩衝構件，能夠將從外部而來之衝擊力藉由緩衝構件而作吸收又或是減輕，因此，能夠防止對鐵氧體芯以及芯體所造成之損傷。

以下，參考圖面，而針對用以實施本發明之位置指示器以及座標輸入裝置的實施型態作說明，但是，本發明，係並不被限定於下述之實施型態。

圖1~圖7，係為對本發明之實施形態之例作說明者。亦即是，圖1~圖5，係展示本發明之位置指示器的實施型態例，圖6係為展示本發明之座標輸入裝置之例，而圖7係為展示使用有在圖6中所示之座標輸入裝置的位置檢測裝置之構成者。

圖1~圖5，係展示本發明之位置指示器的實施型態，而為藉由電磁感應方式來構成對於如同圖6所示一般之位置檢測裝置來指示位置之位置指示器1者。亦即是，位置指示器1，係具備有對於從位置檢測裝置所送訊而來之特定頻率的電磁波而共振之共振電路，並成為藉由將以此共振電路所共振之訊號送訊至位置檢測裝置，來對於位置檢測裝置而指示位置。

圖1，係為展示本發明之位置指示器的實施形態之剖面圖。位置指示器1，係具備有代表形成外裝部之筐體的其中一種具體例之殼體2、和芯體3、和位置檢測用線圈4、和代表筆壓檢測器之其中一種具體例的開關部5、和鐵氧體芯6等，而被構成。

位置指示器1之殼體2，係成為其中一方被關閉之有底的圓筒狀。此殼體2，係由在軸方向上被重合地組裝結合之第1殼體11與第2殼體12所構成。第1殼體11，其軸方向之其中一端側，係成為略圓錐狀，於其前端，係 具備有開口部13。又，此第1殼體11之軸方向的另外一端側，係亦形成有開口部。

第2殼體12，係成為軸方向之其中一端被開口，而另外一端被被關閉之圓筒形。又，第2殼體12，係在其內側，經由接著劑或是固定螺絲等之固定手段而固定著被安裝有電子構件之印刷基板21。而，第1殼體11與第2殼體12，係被配置在同一軸線上，並藉由接著劑或是固定螺絲等之固著手段而被作固定。

芯體3，係由棒狀之構件所成，並由具備有筆尖之功能的指示部31、和連續於指示部31之軸部32所構成。此芯體3，係沿著殼體2之軸方向而被收容於殼體2內。指示部31，係成為略圓錐狀，當將芯體3收容於殼體2內時，係成為從第1殼體11之開口部13而朝向外側突出。而，在身為此指示部31之相反側的軸部32之另外一端處，係被安裝有芯支持部14。

芯支持部14，係成為略圓筒形，於其之凹部處，係被插入有軸部32之另外一端。又，在芯支持部14之外週處，係被設置有未圖示之卡合部。進而，芯支持部14，係被插入至後述之開關部5的開口部5a中。而後，芯支持部14，係將其之卡合部與被設置在開關部5處之未圖示的卡合接受部相卡合，並被安裝於開關部5處。在將芯支持部14安裝於開關部5處的狀態下，若是在芯體3之指示部31處被施加有壓力(筆壓)，則被安裝於芯體3之另外一端的芯支持部14，係成為對開關部5作推壓。

開關部5，係具備有對應於所被施加之壓力而進行導通．斷路之切換動作的開關。而後，經由此導通．斷路之切換動作，開關部5，係檢測出指示部31與在圖6中所示之位置檢測裝置之輸入面間的接觸。進而，此開關部5，係具備有被連接於印刷基板21之2個端子22、23，並分別地被與印刷基板21之電子構件作電性連接。另外，開關部5，係成為略圓筒形，而其之一端部，係被開口。而，在開關部5之內壁處，係被設置有與芯支持部14之卡合部相卡合之未圖示的卡合接受部。

接下來，參考圖2以及圖3，針對適用於本發明中之位置指示器1的緩衝構件7與開關部5與鐵氧體芯6間之安裝構造作說明。於此，圖2係為展示本發明之位置指示器的實施型態之重要部分的分解立體圖，圖3係為將本發明之位置指示器的實施型態之重要部分擴大作展示的剖面圖。

如圖2中所示一般，鐵氧體芯6，係成為圓筒形，在此實施型態中，鐵氧體芯6之軸方向的長度，係被設定為14mm。而後，如圖1所示一般，在鐵氧體芯6之貫通孔6a中，係貫通有芯體3，並從鐵氧體芯6之軸方向的其中一端側，突出有芯體3之指示部31。又，在此鐵氧體芯6之軸方向的另外一端部處，係被安裝有緩衝構件7。

緩衝構件7，係具備有將直徑相異之2個圓筒(圓環)在軸方向上作連結一般之形狀。緩衝構件7，係具備有第1圓筒部15、和直徑為較第1圓筒部15更小之第2 圓筒部16。第1圓筒部15之內徑，係被設定為成為與鐵氧體芯6的外徑略相等。第2圓筒部16之外徑，係被設定為成為與開關部5之開口部5a的內徑略相等。第1圓筒部15與第2圓筒部16，係以使通過各別之中心的軸線成為位在同一軸線上的方式而被配置。而後，如圖1所示一般，在第1圓筒部15之軸方向的另外一端處，係連續有第2圓筒部16之軸方向的其中一端，而兩者係相卡合。

另外，在此實施型態中，針對緩衝構件7之形狀，雖係作為將2個圓筒在軸方向上作了連接一般之形狀而作了說明，但是，係並非限定於此。例如，係亦可將緩衝構件之形狀，設為將2個角筒在軸方向上作連結，或者是亦可作為1個圓筒形來構成。亦即是，本發明，在將鐵氧體芯6保持於筐體2內時，係至少在鐵氧體芯6之與筆晶片所突出之側相反側處，將緩衝構件作卡合並保持在前述筐體內，藉由此，來提升對於施加在該位置指示器處之衝擊的耐性。

而後，如圖3所示一般，緩衝構件7，係在第1圓筒部15之貫通孔處，被插入有鐵氧體芯6之另外一端部，而第2圓筒部16，係被插入至開關部5之開口部5a中。進而，在第1圓筒部15以及第2圓筒部16之貫通孔中，係貫通有芯體3之軸部32。藉由此，緩衝構件7，係介於存在於鐵氧體芯6與開關部5之間。作為緩衝構件7之材質，雖只要是具備有彈性者即可，但是，係以使用矽橡膠 等為理想。

如此這般，藉由在鐵氧體芯6之另外一端部安裝具備有彈性之緩衝構件7，當從外部而被輸入有衝擊力時，經由此緩衝構件7之彈性變形，能夠將衝擊力作吸收又或是減輕。其結果，由於被施加在鐵氧體芯6以及芯體3處之衝擊力係被減輕，因此，能夠防止又或是抑制對於鐵氧體芯6以及芯體3之損傷。

然而，藉由使緩衝構件7介於存在於鐵氧體芯6與開關部5之間，位置指示器1之軸方向的長度，會成為較未安裝有緩衝構件7之先前技術的位置指示器更長。伴隨於此，在殼體2之軸方向的長度上，亦成為有必要將其增長。其結果，在具備有此種構成的情況時，可能會有需要重新設計專用的殼體，而可能會導致成本之上升。因此，就算是當使緩衝構件7介於存在於鐵氧體芯6與開關部5之間的情況時，為了不使用專用之殼體，而使用與先前之位置指示器共通的殼體，係以將鐵氧體芯6之軸方向的長度縮短為理想。但是，若是將鐵氧體芯6之軸方向的長度縮短，則會導致有新的問題，亦即是，會成為無法確保在此鐵氧體芯6之外週處所捲繞之位置檢測用線圈的用以得到充分之磁場的匝數。

因此，為了解決上述課題，在本發明中，係如圖3所示一般，在鐵氧體芯6之外週處，藉由將構成共振電路之位置檢測用線圈4捲繞N重(N≧2，例如2重)而裝著，來得到所期望之磁場。另外，在此位置檢測用線圈4 之未圖示的兩端，係經由印刷基板21而被電性連接於電子構件處。

於此，在本發明中，係如圖3所示一般，藉由將位置檢測用線圈4作2重捲繞，來增強在位置檢測用線圈4處所產生之磁場，而成為就算是在將鐵氧體芯6之軸方向的長度縮短的情況時，亦能夠得到充分之磁場。

然而，若是如上述一般而將位置檢測用線圈4以2重捲繞來構成，則如圖5所示一般，從位置檢測用線圈4所產生之磁場E，會被線圈本身所遮蔽。其結果，在此位置檢測用線圈4中，係會在該當位置檢測用線圈4處產生反方向之電流，而使原本之從位置檢測用線圈4所產生的磁場E衰減。故而，係成為無法從位置指示器1而得到所期望之強度的磁場，而產生成為無法進行正確的位置檢測之新的問題。

因此，為了解決此種問題點，在本發明中，係在位置檢測用線圈4之材質中，使用例如磁性電鍍線。如圖5所示一般，磁性電鍍線，係為在銅線41之圓周上，被膜有由強磁性體所成之薄膜層42，並於其上進行有燒附聚胺酯絕緣被膜層43之處理者。其結果，藉由由強磁性體所成之薄膜層42，從位置檢測用線圈4所產生之磁場，係不會穿透銅線41，而通過薄膜層42。因此，在位置檢測用線圈4處，能夠減輕在對於使磁場產生之電流造成妨礙之方向上所流動的電流之產生。

如此這般，藉由將位置檢測用線圈4作N重(N≧ 2，例如2重)的捲繞，而能夠確保磁場之強度。進而，藉由作為位置檢測用線圈4之材質而使用磁性電鍍線，則經由從位置檢測用線圈4所產生之磁場，能夠對在線圈本身處產生新的電流一事作抑制，而能夠防止Q特性之降低。

具備有此種構成之位置指示器1，例如係如同下述一般地被組裝。首先，在鐵氧體芯6之外週處，將位置檢測用線圈4作2重捲繞並裝著。藉由此，而形成由鐵氧體芯6與位置檢測用線圈4所成之線圈組裝體。接下來，在此線圈組裝體之鐵氧體芯6的軸方向之另外一端部處，安裝緩衝構件7。而後，在被安裝有緩衝構件7之鐵氧體芯6的貫通孔6a處，使芯體3作貫通，並在芯體3之軸方向的另外一端部處，安裝芯支持部14。

接下來，將被安裝於芯體3處之芯支持部14插入至開關部5之開口部5a中，並使卡合部與卡合接受部相卡合。此時，將被安裝在鐵氧體芯6上之緩衝構件7的第2圓筒部16插入至開關部5之開口部5a中，並使緩衝構件7介於存在於鐵氧體芯6與開關部5之間。而後，將開關部5之2個端子22、23以及位置檢測用線圈4之兩端，與印刷基板21之電子構件作電性連接。

接下來，將印刷基板21收容於第2殼體12中，並將此印刷基板21藉由接著劑或是固定螺絲等之固著手段，而固定於第2殼體12處。而後，以使收容有印刷基板21之第2殼體12的軸方向之其中一端側的開口封閉的方 式，而接近於第1殼體11之軸方向的另外一端部並作配置。此時，芯體之指示部31，係成為從第1殼體11之開口部13而突出至外側。而後，將第1殼體11與第2殼體12之相重合的部分，藉由接著劑或是固定螺絲等之固著手段而作固定。藉由此，而結束位置指示器1之組裝。另外，位置指示器1之組裝順序，係並不被前述之步驟所限定，不用說，亦可藉由例如在最初便將印刷基板21固定在第2殼體處等之其他順序來進行組裝。

如6，係為展示具備有具有如同前述一般之構成以及作用的位置指示器1之本發明的座標輸入裝置之實施型態者。又，圖7，係為展示圖6中所示之座標輸入裝置的位置檢測裝置之構成的區塊圖。

如圖6所示一般，展示本發明之實施型態的座標輸入裝置101，其構成係具備有：具備輸入面102a之位置檢測裝置102、和對於此位置檢測裝置102之輸入面102a而指示位置之位置指示器1。此座標輸入裝置101，係經由將位置檢測裝置102連接於個人電腦或是PDA等之未圖示的外部裝置，而作為此些外部裝置之輸入裝置來使用者。

接下來，根據圖7，對此座標輸入裝置101之位置檢測裝置102的構成，以及使用有此之位置檢測方法的概略作說明。

座標輸入裝置101之位置檢測裝置102，係成為略四角形之平板狀，並在其中一方之平面處具備有輸入面 102a，而與此輸入面102a相反側之平面，係成為載置面。在此位置檢測裝置102之內部，在對應於輸入面102a之位置處，係如圖7所示一般，被設置有電磁感應方式之位置檢測部105。

位置檢測部105，係具備有在X軸方向而被並排配置之例如40根的迴圈線圈X₁ ~X₄₀ 、和在Y軸方向而被並排配置之例如40根的迴圈線圈Y₁ ~Y₄₀ 。此些之迴圈線圈X₁ ~X₄₀ 以及迴圈線圈Y₁ ~Y₄₀ ，係被連接於對各個的迴圈線圈作選擇之選擇電路106處。另外，在此實施型態中，雖係將迴圈線圈之數設為40根，但是，係並不限定於此。

選擇電路106，係被連接於送受訊切換電路107處，在此送受訊切換電路107之受訊側，係被連接有放大器108。放大器108，係被連接於檢波電路109，檢波電路109，係經由低通濾波器(LPF)110而被連接於取樣保持電路112。進而，取樣保持電路112，係被連接於類比/數位變換電路(AD變換電路)113，此類比/數位變換電路113，係被連接於CPU(中央處理裝置)114。而，CPU114，係對於上述之選擇電路106、取樣保持電路112、類比/數位變換電路113、以及送受訊切換電路107，而分別供給控制訊號。

又，在位置檢測裝置102中，係被設置有：產生頻率f₀ 之交流訊號的振盪器116、和將交流訊號變換為電流之電流驅動部117，此電流驅動部117，係被連接於送受訊 切換電路107之送訊側。亦即是，若是經由從CPU114所供給而來之控制訊號，而使送受訊切換電路107之接點被切換至送訊側，則係從位置檢測部105之迴圈線圈X₁ ~X₄₀ 以及迴圈線圈Y₁ ~Y₄₀ 而產生磁場。

而後，若是位置指示器1接近位置檢測部105，則內藏於位置指示器1中之共振電路係共振，並產生感應電壓。接下來，經由從CPU114所供給而來之控制訊號，送受訊切換電路107之接點係被切換至受訊側。經由此切換，對於位置指示器1之磁場的供給係停止，而在共振電路所激勵之訊號，係從位置檢測用線圈4而被送出至位置檢測部105側。在位置檢測部105處，藉由對從此位置檢測線圈4所送出之訊號作受訊，亦即是，藉由對迴圈線圈X₁ ~X₄₀ 、Y₁ ~Y₄₀ 適宜作選擇並檢測出從此位置檢測線圈4所送出之訊號，而檢測出位置指示器1所指示之位置。

如同以上所說明一般，在本發明之位置指示器中，於鐵氧體芯處，係卡合有具備彈性之緩衝構件。其結果，當從外部而施加衝擊力時，藉由緩衝構件，能夠將該衝擊力作吸收以及/減輕。藉由此，能夠防止鐵氧體芯以及芯體由於被輸入有衝擊力而產生損傷。

又，藉由將位置檢測用之線圈在鐵氧體芯上作N重(N≧2，例如2重)的捲繞，而將線圈之匝數增多。進而，作為位置檢測用線圈之材質，係藉由使用磁性電鍍線，而能夠減低高頻損耗。其結果，能夠將作為位置檢測用線圈之檢測感度提升，且能夠提升高頻線圈之效率性 (Q特性)。故而，藉由將緩衝構件卡合於鐵氧體芯，而能夠防止由於鐵氧體芯6之軸方向的長度之縮短所致的Q特性之降低。

另外，本發明係並不被於前所述且藉由圖面而作了展示之實施型態所限定，在不脫離申請專利範圍中所記載之發明的要旨之範圍內，係可作各種之變形實施。

1‧‧‧位置指示器

2‧‧‧殼體(筐體)

3‧‧‧芯體

4‧‧‧位置檢測用線圈(線圈)

5‧‧‧開關部(筆壓檢測器)

6‧‧‧鐵氧體芯

6a‧‧‧開口部

7‧‧‧緩衝構件

11‧‧‧第1殼體

12‧‧‧第2殼體

13‧‧‧開口部

14‧‧‧芯支持部

15‧‧‧第1圓筒部

16‧‧‧第2圓筒部

21‧‧‧印刷基板

31‧‧‧指示部

101‧‧‧座標輸入裝置

102‧‧‧位置檢測裝置

102a‧‧‧輸入面

105‧‧‧位置檢測部

104‧‧‧CPU(中央處理裝置)

[圖1]展示本發明之位置指示器的實施形態之剖面圖。

[圖2]展示本發明之位置指示器的實施形態之重要部分的分解立體圖。

[圖3]將本發明之位置指示器的實施形態之重要部分作擴大展示的剖面圖。

[圖4]展示在位置檢測用線圈之周圍所產生的磁場之說明圖。

[圖5]展示本發明之位置指示器的實施形態之位置檢測線圈的剖面圖。

[圖6]展示本發明之座標輸入裝置的實施形態之立體圖。

[圖7]展示本發明之座標輸入裝置的位置檢測裝置之構成之區塊圖。

1‧‧‧位置指示器

2‧‧‧殼體(筐體)

3‧‧‧芯體

4‧‧‧位置檢測用線圈(線圈)

5‧‧‧開關部(筆壓檢測器)

6‧‧‧鐵氧體芯

6a‧‧‧開口部

7‧‧‧緩衝構件

11‧‧‧第1殼體

12‧‧‧第2殼體

13‧‧‧開口部

14‧‧‧芯支持部

15‧‧‧第1圓筒部

16‧‧‧第2圓筒部

21‧‧‧印刷基板

22‧‧‧端子

23‧‧‧端子

31‧‧‧指示部

32‧‧‧軸部

Claims (6)

1. 一種位置指示器，係為將鐵氧體芯與壓力檢測器以及芯體收容在筐體內所構成之位置指示器，其特徵為：前述鐵氧體芯，係於外週被配設有線圈，並具備有使前述芯體作貫通之孔，被插通於該孔中之前述芯體的其中一方之端部，係為了進行位置指示而從前述筐體突出，並且，另外一方之端部，係被設置為可對於前述壓力檢測器作推壓，藉由此，而構成為能夠藉由前述壓力檢測器來檢測出從前述芯體之其中一方之端部所被施加了的壓力，並且，係設置有緩衝構件，其係藉由將前述鐵氧芯體與前述壓力檢測器作彈性結合，而將對於前述筐體所施加之從外部而來的衝擊力之對於前述鐵氧體芯的傳導降低。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之位置指示器，其中，在前述緩衝構件處，係被設置有用以與前述鐵氧體芯作嵌合結合之第1筒部。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之位置指示器，其中，前述緩衝構件，係設置有用以與前述壓力檢測器作嵌合結合之第2筒部。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之位置指示器，其中， 前述壓力檢測器，係將其內徑形成為與前述緩衝構件之前述第2筒部的外徑略相同，並且，具備有用以與前述緩衝構件作嵌合結合之開口部，前述緩衝構件之前述第2筒部的內徑，係被形成為與前述鐵氧體芯之外徑略相同。
5. 如申請專利範圍第4項所記載之位置指示器，其中，前述線圈，係由磁性電鍍線所形成。
6. 如申請專利範圍第5項所記載之位置指示器，其中，前述線圈，係在前述鐵氧體芯之外周處而被作2重捲繞，並被裝著於前述鐵氧體芯處。