CN101430616A

CN101430616A - 位置指示器及坐标输入装置

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Publication number: CN101430616A
Application number: CNA2008101657689A
Authority: CN
Inventors: 福岛康幸; 藤塚广幸
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-09-23
Also published as: TWI410827B; EP2045696A3; EP2045696B1; US8304671B2; CN101430616B; TW200919266A; JP2009086925A; JP4857451B2; EP2045696A2; US20090084614A1

Abstract

一种位置指示器(1)及坐标输入装置(101)，吸收及/或减轻施加在铁氧体芯和芯体的冲击力，防止铁氧体芯和芯体损伤。在作为外装部而形成的框体(2)容纳棒状的芯体(3)。使该芯体(3)贯通铁氧体芯(6)，以使指示部(31)从圆筒状的铁氧体芯(6)的轴方向的一端侧突出。在该铁氧体芯(6)的外周缠绕而安装有线圈(4)。另外，在铁氧体芯(6)的轴方向的另一端侧配设用于检测芯体(3)被按压的笔压检测器(5)。并且，将具有弹性的缓冲部件(7)安装在铁氧体芯(6)的轴方向的另一端，使缓冲部件(7)介于铁氧体芯(6)和笔压检测器(5)之间。从而，通过缓冲部件(7)吸收及/或减轻冲击力，能够防止或抑制铁氧体芯(6)和芯体(3)损伤。

Description

位置指示器及坐标输入装置

技术领域

本发明涉及一种位置指示器，将线圈缠绕而安装在铁氧体芯，特别涉及能够吸收或减轻来自外部的对铁氧体芯或芯体施加的冲击力的位置指示器、和具有该位置指示器的坐标输入装置。

背景技术

近年来，作为个人计算机等的输入器件，使用坐标输入装置。该坐标输入装置例如包括：位置指示器，形成为笔形状；和位置检测装置，具有使用该位置指示器进行点击操作或文字、图等输入的输入面。

另外，作为位置检测的驱动方式，有电磁感应方式，该电磁感应方式在位置指示器设置与从位置检测装置发送的特定频率的电磁波共振的共振电路，通过向位置检测装置发送共振信号而对位置检测装置指示位置。

该电磁感应方式的位置指示器包括构成共振电路的位置检测用的线圈及电容器、和贯通该线圈的芯体。一般来讲，位置检测用的线圈缠绕在圆筒状的铁氧体芯的外周，且在该铁氧体芯的贯通孔中贯通有芯体(例如参照专利文献1)。如此在铁氧体芯的外周缠绕线圈，是为了增强磁场而提高位置检测精度。

专利文献1：日本专利特开2001-319831号公报

但是，铁氧体芯是不容易弹性变形的材质，即不容易弯曲。而且，在现有的位置指示器中，芯体贯通铁氧体芯的贯通孔，且铁氧体芯的轴方向的一端安装在笔压检测器上。因此，铁氧体芯没有向其半径方向移动的余裕，随之贯通铁氧体芯的芯体也难以在半径方向上弯曲。其结果，当因摔落等而对位置指示器施加冲击力时，该冲击力得不到减轻地施加在铁氧体芯和芯体上。从而存在铁氧体芯和芯体因该冲击力而损伤导致位置指示器产生不良情况的问题。

发明内容

本发明考虑到上述问题点，目的在于提供一种位置指示器和具有该位置指示器的坐标输入装置，该位置指示器能够防止或抑制铁氧体芯和芯体因施加冲击力而损伤。

本发明的一种位置指示器，在框体内保持的铁氧体芯设有贯通孔，棒状的芯体(Core)贯通该贯通孔，上述芯体的一端向上述框体的外侧突出而作为指示部(Pen tip)，并且上述芯体从上述铁氧体芯的另一端也突出，在上述铁氧体芯的外周安装有线圈，其特征在于，使缓冲部件(Shock-absorbing member)与上述铁氧体芯的上述另一端侧扣合(Engage)而保持在上述框体内，从而提高应对在该位置指示器上施加的冲击的耐受性。

本发明的一种坐标输入装置，具有位置指示器，该位置指示器用于在位置检测装置的输入面上指示坐标位置，其特征在于，上述位置指示器在框体内保持的铁氧体芯设有贯通孔，棒状的芯体贯通该贯通孔，上述芯体的一端向上述框体的外侧突出而作为指示部，并且上述芯体从上述铁氧体芯的另一端也突出，在上述铁氧体芯的外周安装有线圈，并且使缓冲部件与上述铁氧体芯的上述另一端侧扣合而保持在上述框体内，从而提高应对在该位置指示器上施加的冲击的耐受性。

根据本发明的位置指示器和坐标输入装置，通过在铁氧体芯安装缓冲部件，能够由缓冲部件吸收或减轻来自外部的冲击力，所以能够防止铁氧体芯和芯体损伤。

附图说明

图1是表示本发明的位置指示器的实施方式的剖视图。

图2是表示本发明的位置指示器的实施方式的主要部分的分解透视图。

图3是放大表示本发明的位置指示器的实施方式的主要部分的剖视图。

图4是表示在位置检测用线圈的周围产生的磁场的说明图。

图5是表示本发明的位置指示器的实施方式涉及的位置检测用线圈的剖视图。

图6是表示本发明的坐标输入装置的实施方式的透视图。

图7是表示本发明的坐标输入装置涉及的位置检测装置的结构的框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明用于实施本发明的位置指示器和坐标输入装置的实施方式，但是本发明并不限于以下实施方式。

图1～图7是说明本发明的实施方式的图。即，图1～图5表示本发明的位置指示器的实施方式，图6表示本发明的坐标输入装置的例子，图7表示使用了图6所示坐标输入装置的位置检测装置的结构。

图1～图5表示本发明的位置指示器的实施方式，是构成位置指示器1的图，该位置指示器1通过电磁感应方式对图6所示的位置检测装置指示位置。即，位置指示器1具有与从位置检测装置发送的特定频率的电磁波共振的共振电路，并将在该共振电路共振的信号发送给位置检测装置，从而对位置检测装置指示位置。

图1是表示本发明的位置指示器的实施方式的剖视图。位置指示器1包括：壳体2，表示形成外装部的框体的一个具体例；芯体3；位置检测用线圈4；开关部5，表示笔压检测器的一个具体例；和铁氧体芯6等。

位置指示器1的壳体2为一边封闭的有底的圆筒状。该壳体2包括在轴方向上重叠而组装结合的第一壳体11和第二壳体12。第一壳体11的轴方向的一端侧形成为大致圆锥状，在其前端具有开口部13。另外，该第一壳体11的轴方向的另一端侧也形成有开口部。

第二壳体12形成为轴方向的一端开口、另一端封闭的圆筒形。另外，第二壳体12在其内侧通过粘结剂、固定螺钉等固定手段，固定安装有电子部件的印刷基板21。并且，第一壳体11和第二壳体12配置在同一轴线上，通过粘结剂、固定螺钉等固定手段来固定。

芯体3由棒状部件形成，包括具有笔尖作用的指示部31、和与指示部31连接的轴部32。该芯体3沿着壳体2的轴方向容纳在壳体2内。指示部31形成为大致圆锥状，当将芯体3容纳在壳体2内时，指示部31从第一壳体11的开口部13向外侧突出。并且，在作为该指示部31的相反侧的轴部32的另一端，安装有芯支架14。

芯支架14形成为大致圆筒形，在其凹部(Recessed portion)插入轴部32的另一端。另外，在芯支架14的外周设有未图示的扣合部。进而，芯支架14插入到后述开关部5的开口部5a。并且，芯支架14的扣合部与开关部5上设置的未图示的受扣部扣合，从而安装到开关部5。在芯支架14安装到开关部5的状态下，若压力(笔压)施加到芯体3的指示部31，则在芯体3的另一端安装的芯支架14按压开关部5。

开关部5具有开关，该开关与施加的压力对应地进行接通/断开的切换动作。并且，开关部5根据该接通/断开的切换动作，检测指示部31和图6所示位置检测装置的输入面的接触。进而，该开关部5具有与印刷基板21连接的两个端子22、23，分别与印刷基板21的电子部件电连接。另外，开关部5形成为大致圆筒形，其一端部开口。并且，在开关部5的内壁设有未图示的受扣部，该受扣部与芯支架14的扣合部扣合。

接下来，参照图2和图3对本发明适用的位置指示器1的缓冲部件7、开关部5、和铁氧体芯6的安装结构进行说明。在此，图2是表示本发明的位置指示器的实施方式的主要部分的分解透视图，图3是放大表示本发明的位置指示器的实施方式的主要部分的剖视图。

如图2所示，铁氧体芯6形成为圆筒形，在该实施方式中，铁氧体芯6的轴方向的长度设定为14mm。并且，如图1所示，芯体3贯通铁氧体芯6的贯通孔6a，芯体3的指示部31从铁氧体芯6的轴方向的一端侧突出。另外，在该铁氧体芯6的轴方向的另一端部，安装缓冲部件7。

缓冲部件7具有在轴方向上连接直径不同的两个圆筒(圆环)的形状。缓冲部件7具有第一圆筒部15、和直径小于第一圆筒部15的第二圆筒部16。第一圆筒部15的内径设定成与铁氧体芯6的外径大致相等。第二圆筒部16的外径设定成与开关部5的开口部5a的内径大致相等。第一圆筒部15和第二圆筒部16配置成穿过各自中心的轴线在同一轴线上。并且，如图1所示，在第一圆筒部15的轴方向的另一端，与第二圆筒部16的轴方向的一端连续并扣合。

另外，在该实施方式中，关于缓冲部件7的形状，说明了在轴方向上连接两个圆筒的形状，但是并不限于此。例如，缓冲部件的形状也可以是在轴方向上连接两个方筒的结构，或者为一个圆筒形。即，本发明在铁氧体芯6保持于框体2内时，使缓冲部件与铁氧体芯6的至少笔芯突出的一侧的相反侧扣合，从而保持在上述框体内，由此提高应对该位置指示器上施加的冲击的耐受性。

并且，如图3所示，缓冲部件7在第一圆筒部15的贯通孔插入铁氧体芯6的另一端部，第二圆筒部16插入到开关部5的开口部5a。进而，芯体3的轴部32贯通第一圆筒部15和第二圆筒部16的贯通孔。从而，缓冲部件介于铁氧体芯6和开关部5之间。作为缓冲部件7的材质，具有弹性即可，优选使用硅橡胶等。

如上所述，通过在铁氧体芯6的另一端部安装具有弹性的缓冲部件7，在从外部输入冲击力时，可以通过该缓冲部件7弹性变形而吸收或减轻冲击力。其结果，因为施加在铁氧体芯6和芯体3上的冲击力减轻，所以能够防止或抑制铁氧体芯6和芯体3损伤。

然而，因使缓冲部件7介于铁氧体芯6和开关部5之间，所以位置指示器1在轴方向的长度比没有安装缓冲部件7的现有位置指示器长。与此相伴，还需要加长壳体2在轴方向的长度。其结果，在具有上述结构时，可能需要重新设计专用的壳体，也会导致成本增加。因此，为了在使缓冲部件7介于铁氧体芯6和开关部5之间时，也使用与现有位置指示器通用的壳体，而不需要使用专用的壳体，优选缩短铁氧体芯6在轴方向的长度。然而，若缩短铁氧体芯6在轴方向的长度，则会新产生无法确保在该铁氧体芯6的外周缠绕的位置检测用线圈4得到足够磁场的绕线数的问题。

因此，如图3所示，为了解决上述课题，在本发明中，在铁氧体芯6的外周N重(N≥2，例如双重)缠绕安装构成共振电路的位置检测用线圈4，从而得到预期的磁场。另外，该位置检测用线圈4的未图示的两端经由印刷基板21与电子部件电连接。

在此，如图3所示，在本发明中，通过双重缠绕位置检测用线圈4而增强在位置检测用线圈4产生的磁场，从而在铁氧体芯6在轴方向的长度缩短时也得到足够的磁场。

但是，若如上所述双重缠绕位置检测用线圈4，则如图5所示从位置检测用线圈4产生的磁场B被线圈自身屏蔽。其结果，在该位置检测用线圈4产生与该位置检测用线圈4反方向的电流，从位置检测用线圈4产生的原来的磁场B衰减。因此，新产生无法从位置指示器1得到预期强度的磁场而无法进行正确的位置检测的问题。

因此，为了解决该问题，在本发明中位置检测用线圈4的材质使用例如镀磁线。如图5所示，镀磁线在铜线41的圆周上覆盖由强磁性体形成的薄膜层42，并在其上烧镀有聚氨酯绝缘覆盖膜层43。其结果，由于由强磁性体形成的薄膜层42，从位置检测用线圈4产生的磁场不会穿透铜线41而在薄膜层42通过。因此，能够减轻在位置检测用线圈4上新产生向妨碍产生磁场的电流的方向流过的电流。

如上所述，能够通过N重(N≥2，例如双重)缠绕位置检测用线圈4而确保磁场的强度。进而，作为位置检测用线圈4的材质，使用镀磁线，从而可以抑制因从位置检测用线圈4产生的磁场而在线圈自身产生新的电流，由此可防止Q特性下降。

具有该结构的位置指示器1例如可如下进行组装。首先，在铁氧体芯6的外周双重缠绕安装位置检测用线圈4。从而形成包括铁氧体芯6和位置检测用线圈4的线圈组装体。接着，在该线圈组装体的铁氧体芯6的轴方向的另一端部安装缓冲部件7。并且，使芯体3贯通安装有缓冲部件7的铁氧体芯6的贯通孔6a，并在芯体3的轴方向的另一端部安装芯支架14。

接着，将芯体3上安装的芯支架14插入到开关部5的开口部5a，使扣合部和受扣部扣合。此时，将铁氧体芯6上安装的缓冲部件7的第二圆筒部16插入到开关部5的开口部5a，使缓冲部件7介于铁氧体芯6和开关部5之间。并且，使开关部5的两个端子22、23及位置检测用线圈4的两端与印刷基板21的电子部件电连接。

接着，将印刷基板21容纳到第二壳体12，并通过粘结剂、固定螺钉等固定手段将该印刷基板21固定在第二壳体12。并且，使第一壳体11的轴方向的另一端部靠近配置，以使容纳有印刷基板21的第二壳体12的轴方向的一端侧的开口封闭。此时，芯体3的指示部31从第一壳体11的开口部13向外侧突出。并且，通过粘结剂、固定螺钉等固定手段固定第一壳体11和第二壳体12重合的部分。从而，完成位置指示器1组装。另外，位置指示器1的组装步骤并不限于上述步骤，也可以按照最先将印刷基板21固定在第二壳体等其他步骤进行组装。

图6表示具备拥有上述结构及作用的位置指示器1的本发明的坐标输入装置的实施方式。另外，图7是表示图6所示坐标输入装置涉及的位置检测装置的结构的框图。

如图6所示，表示本发明的实施方式的坐标输入装置101包括具有输入面102a的位置检测装置102、和对该位置检测装置102的输入面102a指示位置的位置指示器1。该坐标输入装置101通过将位置检测装置102与个人计算机或PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等未图示的外部装置连接，从而用作上述外部装置的输入装置。

接下来，根据图7对该坐标输入装置101涉及的位置检测装置102的结构、和使用位置检测装置102的位置检测方法的概要进行说明。

坐标输入装置101的位置检测装置102形成为大致四边形的平板状，在一侧平面具有输入面102a，该输入面102a的相反侧的平面作为放置面。如图7所示，在该位置检测装置102的内部，在与输入面102a对应的位置设有电磁感应方式的位置检测部105。

位置检测部105具有在X轴方向排列配置的例如40根环形线圈X₁～X₄₀、和在Y轴方向排列配置的例如40根环形线圈Y₁～Y₄₀。上述环形线圈X₁～X₄₀和环形线圈Y₁～Y₄₀与选择各环形线圈的选择电路106连接。另外，虽然在该实施方式中环形线圈的数量为40根，但是并不限于此。

选择电路106与收发切换电路107连接，在该收发切换电路107的接收侧连接有放大器108。放大器108与检波电路109连接，检波电路109经由低通滤波器(LPF)110连接到采样保持电路112。进而，采样保持电路112与模拟/数字转换电路(AD转换电路)113连接，该模拟/数字转换电路113与CPU(中央处理装置)114连接。并且，CPU114分别向上述的选择电路106、采样保持电路112、模拟/数字转换电路113、和收发切换电路107提供控制信号。

另外，在位置检测装置102设有产生频率f₀的交流信号的振荡器116、和将交流信号转换成电流的电流驱动器117，该电流驱动器117和收发切换电路107的发送侧连接。即，若收发切换电路107的接点根据从CPU 114提供的控制信号而切换到发送侧，则从位置检测部105的环形线圈X₁～X₄₀和环形线圈Y₁～Y₄₀产生磁场。

并且，若位置指示器1靠近位置检测部105，则位置指示器1中内置的共振电路产生共振，并产生感应电压。接着，收发切换电路107的接点根据从CPU 114提供的控制信号而切换到接收侧。由于该切换，停止向位置指示器1提供磁场，在共振电路感应产生的信号从位置检测用线圈4送出到位置检测部105侧。在位置检测部105，通过接收从该位置检测用线圈4发送的信号，即通过适当地选择环形线圈X₁～X₄₀、Y₁～Y₄₀而检测从该位置检测用线圈4发送的信号，从而检测出位置指示器1指示的位置。

如上所述，在本发明的位置指示器中，使具有弹性的缓冲部件与铁氧体芯扣合。其结果，在从外部施加冲击力时，能够由缓冲部件吸收及/或减轻该冲击力。从而，能够防止铁氧体芯和芯体因输入冲击力而损伤。

另外，在铁氧体芯上N重(N≥2，例如双重)缠绕位置检测用线圈，从而增加线圈的缠绕数。进而，作为位置检测用线圈的材质，使用镀磁线，从而能够降低高频损失。其结果，能够提高作为位置检测用线圈的检测灵敏度，而且能够提高高频线圈的效率(Q特性)。因而，通过使缓冲部件与铁氧体芯扣合，能够防止因铁氧体芯6在轴方向的长度缩短引起的Q特性下降。

另外，本发明并不限定于上述说明及附图所示的实施方式，在不脱离权利要求范围中所述的发明宗旨的范围内，可以实施各种变形。

Claims

1.一种位置指示器，在框体内保持的铁氧体芯设有贯通孔，棒状的芯体贯通该贯通孔，上述芯体的一端向上述框体的外侧突出而作为指示部，并且上述芯体从上述铁氧体芯的另一端也突出，在上述铁氧体芯的外周安装有线圈，其特征在于，

使缓冲部件与上述铁氧体芯的上述另一端侧扣合而保持在上述框体内，从而提高对于在该位置指示器上施加的冲击的耐受性。

2.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，

上述缓冲部件形成为圆环状而贯通有上述芯体，并且上述铁氧体芯的另一端部插入到该缓冲部件。

3.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，

上述缓冲部件由硅橡胶形成。

4.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，

上述线圈由镀磁线形成。

5.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，

上述线圈在上述铁氧体芯的外周缠绕N重而安装，其中N≥2。

6.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，

对检测电路进行控制，该检测电路用于对从上述铁氧体芯的另一端突出的上述芯体根据在上述指示部上施加的压力，与使用该位置指示器的位置检测装置的输入面进行的接触进行检测。

7.一种坐标输入装置，具有位置指示器，该位置指示器用于在位置检测装置的输入面上指示坐标位置，其特征在于，

上述位置指示器在框体内保持的铁氧体芯设有贯通孔，棒状的芯体贯通该贯通孔，上述芯体的一端向上述框体的外侧突出而作为指示部，并且上述芯体从上述铁氧体芯的另一端也突出，在上述铁氧体芯的外周安装有线圈，

并且使缓冲部件与上述铁氧体芯的上述另一端侧扣合而保持在上述框体内，从而提高对于在该位置指示器上施加的冲击的耐受性。