本发明涉及与位置检测装置一同被使用的位置指示器。
背景技术:
以往,在作为笔记工具的笔中,有如多色圆珠笔那样在一个共同的壳体中容纳填充了不同颜色的墨水的多根圆珠笔芯的笔。若使用该多色圆珠笔,则即使不持有墨水的颜色不同的多个笔,也能够由一根笔来进行多个颜色的笔记,非常方便。
另外,作为对平板式个人计算机或便携电话终端等便携终端进行输入指示的单元,已知被称为电子笔的位置指示器。作为输入单元来使用这种位置指示器的便携终端一般与显示画面重叠具备位置检测用的传感器,能够受理位置指示器在显示画面上的细致的指示/操作输入。并且,若使用位置指示器,则能够进行鼠标或手指等难以进行输入的纤细的输入指示,非常有用。
作为位置指示器中的操作的一个,存在绘制图像的情况。在绘制图像的情况下,利用多个颜色等进行绘制,但是以往,在搭载与位置指示器一同被使用的位置检测装置的便携终端等电子设备侧,呈现由位置指示器进行了指示输入的线的色彩等菜单,从该菜单中选择位置指示器的使用者所期望的颜色,从而改位移置指示器的输入色。或者,还存在使用被设定为预定的颜色的多个电子笔的情况。
此外,存在在对位置指示器的指示位置进行检测的传感器上,放置例如账票或合同,直接在文件上签字的同时想要在电子上也留下笔迹的情况。在这样的情况下,例如在专利文献1(日本特开2012-234423号公报)中所记载,通过在位置指示器的壳体中加入圆珠笔的芯来实现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-234423号公报
技术实现要素:
发明要解决的课题
能够对应于如上所述那样近年的使用方式的多样化的电子笔(位置指示器)的要求变得强烈。因此,考虑对应于多个颜色或功能等而具备多个电子笔的功能的位置指示器。作为其一个途径,存在将电子笔作为盒化,与圆珠笔的替换芯同样地加入到与多色圆珠笔的壳体同样的壳体中的方法。
作为采用了该途径的位置指示器的一例,虽然不是公知,但考虑如图7所示的位置指示器1m。在该例的位置指示器1m中,如图7(a)所示,在壳体2m内容纳3个位置指示器用盒3r、3b、3e,由敲击(knock)机构选择该3个位置指示器用盒3b、3r、3e中的1个,并将该选择的位置指示器用盒的笔头部的前端从壳体2m的笔头侧的开口2ma突出而使用。
这里,该例的位置指示器用盒3b、3r、3e分别是通过电磁感应方式与位置检测装置进行耦合的类型,构成为与市售的敲击式圆珠笔的替换芯相同的尺寸,以具有与市售的圆珠笔的替换芯取得互换性的结构。因此,壳体2m具有与市售的敲击式的多色圆珠笔的壳体以及敲击机构相同的结构,能够直接使用市售的敲击式的多色圆珠笔的壳体以及敲击机构。
图7的例子的位置指示器1m的位置指示器用盒3b、3r、3e全部具有相同的结构,但根据从该位置指示器用盒3b、3r、3e分别送出的识别信息,分配了各自的功能例如线的颜色、实线或虚线等线的类别等。
例如,位置指示器用盒3b被分配了使用黑色来表示根据其指示位置而显示的轨迹(字符或图形)的功能,位置指示器用盒3r被分配了使用红色来表示根据其指示位置而显示的轨迹的功能,位置指示器用盒3e被分配了根据其指示位置而删除之前进行了指示输入的轨迹的功能。
与位置指示器用盒3b、3r、3e一同被使用的位置检测装置接收从位置指示器用盒3b、3r、3e分别发送来的识别信息,判别位置指示器用盒3b、3r、3e的差异,使得实现对位置指示器用盒3b、3r、3e分别分配的功能。
图7(b)是表示位置指示器用盒3b、3r、3e的结构例的图。此外,图7(c)是用于说明图7(b)所示的位置指示器用盒3b、3r、3e的主要部分的结构的图。
如图7(b)所示,位置指示器用盒3b、3r、3e具有芯体部31和筒状体部32进行结合而成为一体的结构。如图7(c)所示,芯体部31成为如下结构:在磁芯上部分卷绕有线圈311,且通过保护材料312来覆盖没有卷绕该线圈311的部分而形成笔头部313,在该例中,磁芯为铁氧体磁芯310。
筒状体部32由配设有电子电路部件的第一筒状体部321和配设有笔压检测用部件的第二筒状体部322构成。在筒状体部32的第一筒状体部321内,如图7(c)所示,配设有印刷电路板33,且在该印刷电路板33上,设置有包括与线圈311一同构成谐振电路的电容器的电路部件34。
并且,芯体部31和筒状体部32的第一筒状体部321例如以芯体部31的铁氧体磁芯310的一部分插入到第一筒状体部321内的状态进行结合而构成为一体。
在该例中,第二筒状体部322由与市售的圆珠笔的替换芯的墨水容纳部的径相等的径的筒状体构成。如图7(b)所示,该第二筒状体部322被分为长部分322a和短部分322b这两个,在该结合部35的附近设置有笔压检测构件36。
如图7(c)所示,长部分322a和短部分322b在结合部25中经由连杆构件351和盘簧352进行结合。此时,长部分322a和短部分322b通过盘簧352以始终在轴心方向上相互隔离的方式进行弹性位移,但通过连杆构件351,在预定位置上卡定,使得不再进一步沿着轴芯方向产生位移。
并且,如图7(c)所示,在长部分322a设置有笔压检测构件36。并且,连杆构件351的一端351a侧作为笔压检测构件36的按压部来发挥作用。
该例的笔压检测构件36成为使用了例如在专利文献:日本特开2011-186803号公报中记载的众所周知的结构的笔压检测单元的、静电电容根据笔压而发生变化的可变电容器的结构。
若对位置指示器用盒3b、3r、3e的前端施加压力,则位置指示器用盒3b、3r、3e的长部分322a侧的整体抵抗盘簧352的弹性力,想要向短部分322b侧移动的力发挥作用,笔压检测构件36的静电电容成为与笔压相应的静电电容。因此,通过对笔压检测构件36的静电电容进行检测,能够检测对位置指示器用盒3b、3r、3e的前端所施加的压力(笔压)。
如以上的结构的位置指示器用盒3b、3r、3e分别通过保持部4,与构成位置指示器1m的敲击机构的一部分的敲击杆5b、5r、5e嵌合而容纳在壳体2m内。并且,通过敲击杆5b、5r、5e中的任一个向笔头侧进行滑动移动,从而位置指示器用盒3b、3r、3e中的任一个的笔头(前端)突出。并且,通过将由在该前端突出的位置指示器用盒的铁氧体磁芯310上卷绕的线圈311和省略了图示的电容器构成的谐振电路、和位置检测装置的传感器进行电磁耦合,能够由该前端突出的位置指示器用盒在与位置检测装置之间交换信号来进行位置指示。
如以上这样构成的位置指示器1m具有能够直接使用市售的笔记工具的多色圆珠笔的壳体的优点,但另一方面,具有如以下的问题。
即,位置指示器1m使用能够与市售的圆珠笔的替换芯进行更换的位置指示器用盒。并且,该位置指示器用盒的每一个分别具备在铁氧体磁芯上卷绕了线圈的部分,通过在与位置检测装置的传感器侧之间进行电磁感应(谐振动作)而进行信号的交换。
并且,由于位置指示器1m是多个位置指示器用盒容纳在一个壳体内的结构,所以这些多个位置指示器用盒的铁氧体磁芯和线圈相邻,以便在壳体内相邻。因此,在位置指示器用盒和位置检测装置的传感器之间每次进行信号的交换时,存在相邻的位置指示器用盒的谐振电路产生干扰的情况。
此外,各个位置指示器用盒需要具备在铁氧体磁芯上卷绕的线圈,且还需要预定的电路。因此,各个位置指示器用盒成为高价,对于想要使用多种位置指示器用盒(例如,黑色用、红色用、橡皮擦用等)的使用者来说,存在成本提高的问题。
本发明的目的在于提供一种能够解决以上的问题点的位置指示器。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题,本发明提供一种位置指示器,其特征在于,具备:
筒状的壳体,在一端侧具有开口部;
多个芯体,容纳在所述壳体内;
芯体选择机构部,使所述多个芯体中的一个芯体的至少前端选择性地从所述开口部突出;以及
磁芯,配设于所述壳体的具有所述开口部的所述一端侧且卷绕有线圈,
所述磁芯具有能够供所述多个芯体中的一个芯体插入及插通且与所述开口部连通的贯通孔,
没有由所述芯体选择机构部所选择的所述芯体位于与所述磁芯的所述贯通孔隔离的位置,且由所述芯体选择机构部所选择的所述芯体的至少前端通过所述贯通孔从所述开口部向外部突出。
在上述的结构的本发明的位置指示器中,在一端侧具有开口部的筒状的壳体的、具有所述开口部的一端侧,配设有卷绕了线圈的磁芯。并且,在壳体内容纳有多个芯体,没有由芯体选择机构部所选择的芯体位于与磁芯的贯通孔隔离的位置,且由芯体选择机构部所选择的芯体的至少前端通过贯通孔从开口部向外部突出。
即,在本发明的位置指示器中,对于多个芯体共同的铁氧体磁芯配设在壳体的形成开口部的一端侧,在该铁氧体磁芯上卷绕线圈,能够进行与位置检测装置的传感器之间的信号的交换。因此,根据本发明,不使用如前所述的位置指示器用盒,就能够对壳体安装市售的圆珠笔的芯或电子笔的芯体而使用。
由于使用在对多个芯体共同的一个铁氧体磁芯上卷绕了线圈的位置指示器,不会产生如前述的多个位置指示器用盒的情况那样的干扰,并且,由于能够使用市售的圆珠笔的芯或电子笔的芯体,所以在成本上也能够设为廉价。
发明效果
根据本发明,由于不需要如位置指示器用盒那样的特殊的结构作为部件,所以能够廉价地构成,且起到在与位置检测装置的传感器部之间的信号的交换中不会产生干扰等不适的效果。
附图说明
图1是表示本发明的位置指示器的实施方式的概要的结构例的图。
图2是用于说明本发明的位置指示器的实施方式的主要部分的结构例的图。
图3是将本发明的位置指示器的实施方式的电子电路的结构例与对应的位置检测装置的电路结构例一同表示的框图。
图4是用于说明本发明的位置指示器的实施方式的动作的一例的图。
图5是用于说明本发明的位置指示器的另一实施方式的图。
图6是用于说明本发明的位置指示器的另一实施方式的图。
图7是用于说明之前提案的不是公知的位置指示器的结构例的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的位置指示器的实施方式。图1是用于说明本发明的实施方式的位置指示器100的整体的结构的概略结构图。此外,图2(a)是实施方式的位置指示器100的纵剖视图。进一步,图2(b)是表示实施方式的位置指示器100的壳体101的、芯体的前端突出的开口部侧的结构的图。
如图1以及图2(a)所示,该实施方式的位置指示器100在壳体101内容纳第一芯体102以及第二芯体103这两个芯体,在这两个芯体102以及103中、由芯体选择机构所选择的芯体(在图2(a)的例中为芯体102)的前端(在图2(a)的例中为芯体102的前端102a)从在壳体101的轴心方向的一端侧形成的开口部101a突出。在该例中,开口部101a形成在第一壳体部111上。
壳体101由在一端侧具有开口部101a的筒状体构成。在该例中,如图2所示,壳体101通过沿着其轴心方向分成两部分的第一壳体部111和第二壳体部112在芯体保持器104的部分进行结合,从而结合为一体。壳体101的开口部101a形成在第一壳体部111的与芯体保持器104进行结合的一侧的相反侧。
芯体保持器104具备2个芯体102以及103插通的贯通孔104a以及104b。并且,如图2(a)所示,第一壳体部111在芯体保持器104的螺纹部104c中与芯体保持器104进行螺合结合。第二壳体部112在芯体保持器104的嵌合部104d中进行嵌合结合。
在第二壳体部112中,设置有第一芯体102用的第一敲击操作部120和第二芯体103用的敲击操作部130,且设置有止动件140。第一敲击操作部120具备从在第二壳体部112上形成的切口112a向外部突出的突出部121和向第二壳体部112的中心轴方向突出的突部122以及123、与止动件140卡合的切缺槽124。同样地,第二敲击操作部130具备从在第二壳体部112上形成的切口112b向外部突出的突出部131和向第二壳体部112的中心轴方向突出的突部132以及133、与止动件140卡合的切缺槽134。在止动件140的前端,形成有与第一敲击操作部120的切缺槽124或者第二敲击操作部130的切缺槽134卡合的凹部141。
此外,在第一敲击操作部120以及第二敲击操作部130的轴心方向的开口部101a侧的端部,设置有笔压检测构件105以及106。该笔压检测构件105以及106成为使用了例如在前述的专利文献:日本特开2011-186803号公报中记载的众所周知的结构的笔压检测单元的、静电电容根据笔压发生变化的可变电容器的结构。
并且,在使第一芯体102的、与前端102a相反侧的端部插通了芯体保持器104的贯通孔104a之后,对与第一敲击操作部120结合设置的笔压检测构件105的嵌合部(省略图示)压入嵌合,从而能够使第一芯体102对第一敲击操作部120进行结合安装。由此,能够将第一芯体102容纳在壳体101内。
同样地,在使第二芯体103的、与前端103a相反侧的端部插通了芯体保持器104的贯通孔104b之后,对与第二敲击操作部130结合设置的笔压检测构件106的进行压入嵌合,从而能够使第二芯体103对第二敲击操作部130进行结合安装。由此,能够将第二芯体103容纳在壳体101内。在该状态下,由笔压检测构件105以及106构成的可变电容器能够呈现与对第一芯体102以及103的前端102a以及103a所施加的压力相应的静电电容。
另外,由于第一芯体102以及103通过与笔压检测构件105以及106进行嵌合从而能够安装,所以能够进行更换是理所当然的。
如图1所示,由笔压检测构件105构成的可变电容器的一端及另一端以及由笔压检测构件106构成的可变电容器的一端及另一端分别与在第二壳体部112内配设的印刷电路板150的导体图案进行电连接。在印刷电路板150中,设置有例如由ic(集成电路(integratedcircuit))构成的控制电路400等。如后所述,控制电路400基于分别由笔压检测构件105以及106构成的可变电容器的静电电容,计算各自检测出的笔压值。
并且,如图1以及图2(a)所示,在芯体保持器104和笔压检测构件105之间,设置有被第一芯体102插通的状态的弹簧125。并且,如图1以及图2(a)所示,在芯体保持器104和笔压检测构件106之间,设置有被第二芯体103插通的状态的弹簧135。这些弹簧125以及135是用于使敲击操作部120以及130恢复到原来的位置的弹性构件。
在该例中,由敲击操作部120以及130、止动件140、弹簧125以及135构成芯体选择机构的一例。即,使用者能够使从在第二壳体部112中形成的切口112a以及112b突出的敲击操作部120以及130的突出部121以及131中的任一个,以通过切口112a或者112b而被引导的状态下,向开口部101a的方向(以下,称为笔头方向)抵抗弹簧125或者135的弹性力而滑动移动。
并且,若敲击操作部120或者敲击操作部130中的任一个滑动移动至预定位置,则该滑动移动的敲击操作部120或者130中的任一个的切缺槽124或者134与止动件140的凹部141进行嵌合,成为在该位置卡定的状态。在图2(a)中,表示敲击操作部120进行滑动移动,第一芯体102的前端102a从开口部101a向壳体101的外部突出的状态。通过这样前端102a向外部突出,第一芯体102成为能够接受笔压的状态。
并且,如图2(a)所示,在第一芯体102的前端102a向外部突出的状态的情况下,通过使第二敲击操作部130向笔头方向进行滑动移动,能够使第一芯体102的前端102a恢复到容纳在壳体101内的状态,且能够使第二芯体103的前端103a变更为向壳体101的外部突出的状态。
此时,若进行使第二敲击操作部130的突出部131向笔头方向进行滑动移动的操作(敲击操作),则敲击操作部130的突部132以及133以将第一敲击操作部120向切口112a的方向推压的方式进行动作。由此,第一敲击操作部120的切缺槽124脱离止动件140的凹部141。于是,通过弹簧125的恢复力,第一敲击操作部120向与笔头方向相反的方向被施力而沿着止动件140移动,前端102a成为容纳在壳体101内的状态。
并且,第二敲击操作部130通过其切缺槽134与止动件140的凹部141进行嵌合,成为在该位置卡定的状态。若从这个状态,第一敲击操作部120向笔头方向进行滑动移动,则同样地,第一敲击操作部120的突部122以及123以将第二敲击操作部130向切口112b的方向推压的方式进行动作。由此,第二敲击操作部130的切缺槽134脱离止动件140的凹部141,通过弹簧135的恢复力,第二敲击操作部130向与笔头方向相反的方向被施力而沿着止动件140移动,第二芯体103的前端103a成为容纳在壳体101内的状态,取而代之,第一芯体102的前端102a成为向壳体101的外部突出的状态。
如以上所述,该实施方式的位置指示器100通过敲击操作,切换为第一芯体102的前端102a从开口部101a向外部突出的状态(第一状态)、第二芯体103的前端103a从开口部101a向外部突出的状态(第二状态)、或者第一芯体102以及第二芯体103的双方容纳在壳体101内的状态(第三状态)中的任一个状态。
并且,在该实施方式的位置指示器100中,在第一壳体部111的开口部101a侧配设有作为磁芯的例子的铁氧体磁芯161。在该铁氧体磁芯161的周围卷绕了线圈162。并且,如图1所示,线圈162的一端162a以及另一端162b分别与印刷电路板150的导体图案进行电连接。
如后所述,在印刷电路板150中,设置有与线圈162并联连接而构成谐振电路的电容器(图3的电容器401)。使用该谐振电路来进行位置指示器100和位置检测装置的传感器的信号的交换,在位置检测装置中能够检测位置指示器100的指示位置。
在铁氧体磁芯161中,如图1以及图2(a)、(b)所示,形成有被插通第一芯体102或者第二芯体103的贯通孔161a。铁氧体磁芯161配置于第一壳体部111的开口部101a侧的端部,以使该贯通孔161a的中心轴线位置与壳体101的中心轴线位置一致且该贯通孔161a与壳体101的开口部101a连通。
如图2(b)所示,贯通孔161a的开口部101a侧的直径成为与开口部101a的直径r1相同。此外,贯通孔161a的与开口部101a侧相反侧的直径r2被选定为大于开口部101a侧的直径r1(r1<r2)。此时,如图2(b)所示,贯通孔161a的与开口部101a侧相反侧的直径r2优选成为如下大小:在第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a一同容纳在壳体101内的状态(前述的第三状态)下,该第一第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a的中心线102z以及103z的延长线包含在该直径r2内。
铁氧体磁芯161的贯通孔161a的内壁面形成为锥状,以从直径r2缓慢地减小至直径r1。这里,只要是从直径r2缓慢地减小至直径r1的变化,则贯通孔161a的内壁面的锥形面可以不是直线性的变化。
并且,如图2(a)、(b)所示,铁氧体磁芯161在通过固定构件163而被按压到第一壳体部111的开口部101a侧的状态下被固定。固定构件163是具有贯通孔163a的具有环状形状的构件,其外周侧面的直径大致等于第一壳体部111的内径或者成为比第一壳体部111的内径稍微小的值。并且,通过该固定构件163的外周侧面与第一壳体部111的内壁面例如粘结等,固定构件163在第一壳体部111内固定,从而铁氧体磁芯161也在第一壳体部111内固定。
固定构件163构成为贯通孔163a与铁氧体磁芯161的贯通孔161a连通,使得贯通孔163a的中心轴线位置与铁氧体磁芯161的贯通孔161a的中心轴线位置一致。并且,如图2(b)所示,固定构件163的贯通孔163a的开口部101a侧的直径r3成为铁氧体磁芯161的贯通孔161a的与开口部101a侧相反侧的直径r2以下的值(r3≤r2)。
此外,固定构件163的贯通孔163a的与开口部101a侧相反侧的直径r4被选定为大于铁氧体磁芯161的贯通孔161a的与开口部101a侧相反侧的直径r2的值(r4>r2)。
并且,固定构件163的贯通孔163a的内壁面形成为锥状,以从直径r4缓慢地变细至直径r3。这里,只要是从直径r4缓慢地减小至直径r3的变化,则贯通孔163a的内壁面的锥形面可以不是直线性的变化。
在固定构件163的贯通孔163a的直径r3、r4如上所述那样被选定的结果,如图2(b)所示,在第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a一同容纳在壳体101内的状态(前述的第三状态)下,第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a的中心线102z以及103z的延长线包含在固定构件163的直径r4内。
如图2(b)所示,在第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a一同容纳在壳体101内的状态(前述的第三状态)下,第一芯体102的前端102a以及第二芯体103的前端103a成为比固定构件163的贯通孔163a更加远离的位置。
并且,如前所述,若敲击操作部120或者130中的任一个被操作而使其向笔头方向侧滑动移动,则与其相应的第一芯体102或者第二芯体103首先被固定构件163的贯通孔163a的锥状部分的面引导的同时被导入铁氧体磁芯161的贯通孔161a内。并且,根据敲击操作部120或者130中的任一个的滑动移动操作,第一芯体102的前端102a或者第二芯体103的前端103a贯通铁氧体磁芯161的贯通孔161a,如图2(a)所示,成为从开口部101a向外部突出的状态。
另外,该实施方式的第一芯体102以及第二芯体103能够向与其轴心方向交叉的方向弯曲。
在该例中,第一芯体102成为市售的圆珠笔的芯的结构,前端102a例如由金属构成,且为了对该前端102a送入例如黑色的墨水,由在内部填充了该黑色的墨水的由树脂构成的管状构件构成。众所周知,该圆珠笔的芯能够向与其轴心方向交叉的方向弯曲。
此外,第二芯体103成为作为电磁感应方式的电子笔的芯体来构成的电子笔芯。该电子笔芯由比较硬且具有弹性的树脂材料例如pom(聚甲醛(polyoxymethylene))构成,能够向与其轴心方向交叉的方向弯曲。通过使构成第二芯体103的树脂材料包括例如磁粉,从而被选定为与第一芯体102的例子的圆珠笔芯的导磁率相等或者大致相等的树脂材料。
如以上所述,在该实施方式的位置指示器100中,对第一芯体102和第二芯体103共同的一个铁氧体磁芯161被设置在成为笔头的壳体101的一端侧。并且,通过该铁氧体磁芯161的贯通孔161a成为锥状,第一芯体102或者第二芯体103容易被插通到铁氧体磁芯161的贯通孔161a内。
此外,在该实施方式中,在将铁氧体磁芯161固定在壳体101内的固定构件163中也形成具有锥状的内壁面的贯通孔163,所以通过该固定构件163的贯通孔163a,第一芯体102或者第二芯体103容易导入到铁氧体磁芯161的贯通孔161a内。
并且,在该实施方式中,通过由在铁氧体磁芯161上卷绕的线圈162和在印刷电路板150上设置的电容器构成的谐振电路,在与位置检测装置的传感器之间进行信号的交换,但该谐振电路构成为第一芯体102的前端102a或者第二芯体103的前端103a从开口部101a向外部突出,在对该突出的前端102a或者前端103a施加了预定以上的笔压时开始动作。
进一步,在该实施方式的位置指示器100中,通过判别在笔压检测构件105和106中的哪一个中检测出预定以上的笔压,从而能够判别第一芯体102的前端102a和第二芯体103的前端103a中的哪一个从开口部101a向外部突出。实现以上的功能的电子电路形成在印刷电路板150上。
[位置指示器100的电路结构例以及位置检测装置的电路结构例]
图3是将在该实施方式的位置指示器100的印刷电路板150上形成的电子电路40的一例和与该位置指示器100进行基于电磁感应耦合的信号收发的位置检测装置200的电路结构例一同表示的图。
在该实施方式中,位置指示器100通过与位置检测装置200的传感器的导体进行电磁感应耦合,从而收发位置检测用信号,且将通过笔压检测构件105或者106检测出的笔压信息、位置指示器100自身的识别信息(id)、处于第一芯体102和第二芯体103中的哪一个的前端从开口部101a突出的状态的识别信息(id)发送给位置检测装置200。
即,在位置指示器100的电子电路40中,电容器401对卷绕在铁氧体磁芯161上的线圈162进行并联连接而构成并联谐振电路40r。
并且,如图3所示,电子电路40具备对附加信息的发送进行控制的控制电路400。在该例中,该控制电路400作为ic(integratedcircuit;集成电路)来构成。构成该控制电路400的ic根据从作为蓄电单元的例子的双电层电容器410得到的电源vcc来动作。并且,在并联谐振电路40r中从位置检测装置200通过电磁耦合而接收到的交流信号通过由二极管402以及电容器403构成的整流电路404而被整流,并在双电层电容器410中进行蓄电。另外,在图3的例中,整流电路404成为半波整流电路,但当然也可以是全波整流电路。此外,作为由ic构成的控制电路400的电源,当然也可以是电池,而不是如该例的双电层电容器410这样的蓄电单元。
并且,在该例中,在并联谐振电路40r和整流电路404之间,设置有始终成为打开(常开)的状态的开关电路405。该开关电路405例如由半导体开关电路构成,在打开的状态下成为高阻抗的状态。
该开关电路405被控制为根据来自开关控制电路406的开关控制信号而成为导通。开关控制电路406根据在并联谐振电路40r中从位置检测装置200通过电磁耦合而接收到的交流信号,生成开关控制信号。
此外,在电子电路40中,与由线圈162和电容器401构成的并联谐振电路40r并联地连接有开关电路407。该开关电路407根据控制电路400而被控制为导通/断开。另外,在控制电路400中,作为用于在与位置检测装置200之间的电磁感应信号的收发的同步信号,经由电容器408而被供应从位置检测装置200发送的电磁感应信号。
在该实施方式中,如图3所示,在控制电路400上,连接有由笔压检测构件105以及106构成的可变电容器105c以及106c。在这些可变电容器105c以及106c上,分别并联连接有电阻ra以及rb。在该例中,控制电路400在对可变电容器105c以及106c进行了充电之后,使其通过电阻ra以及rb而放电,测量可变电容器105c以及106c所连接的端子的电压(相当于可变电容器105c以及106c的两端电压)成为预定阈值为止的时间,从而测定可变电容器105c以及106c各自的静电电容。
并且,控制电路400根据该测定的可变电容器105c以及106c的静电电容的变化来检测笔压的变化,检测是否对第一芯体102或者第二芯体103施加了笔压,且在检测出施加了笔压时,根据可变电容器105c、106c的静电电容的值来计算该笔压值。
并且,在该实施方式中,控制电路400通过对开关电路407进行导通/断开控制,从而将计算出的笔压值的信息(笔压数据)作为多比特的数字信号来发送给位置检测装置200。在该实施方式中,笔压数据构成附加信息的一部分。
此外,在控制电路400上,在该例中,连接有id存储器409,该id存储器409存储包括位置指示器100的制造者号以及产品号的识别信息(id)、和用于识别与笔压检测构件105对应的第一芯体102(在该例中,圆珠笔芯)的识别信息以及用于识别与笔压检测构件106对应的第二芯体103(在该例中,电子笔芯)的识别信息。并且,控制电路400读出在该id存储器409中存储的识别信息,并通过对开关电路407进行导通/断开控制,从而作为多比特的数字信号来发送给位置检测装置200。在该实施方式中,该识别信息也构成附加信息的一部分。
在该实施方式中,控制电路400判别是第一芯体102的前端102a从开口部101a向外部突出的状态(第一状态)或者第二芯体103的前端103a从开口部101a向外部突出的状态(第二状态),还是两个芯体102以及103的前端一同容纳在壳体101内的状态(第三状态)。该判别基于在笔压检测构件105以及笔压检测构件106中检测出的笔压值来进行。
即,在位置指示器100的第三状态下,由于两个芯体102以及103的前端一同容纳在壳体101内,所以不会对芯体102以及103施加笔压。并且,在第一状态下,虽然第一芯体102的前端102a向外部突出,但成为由笔压检测构件105来检测对该前端102a所施加的笔压的状态。此外,在第二状态下,虽然第二芯体103的前端103a向外部突出,但成为由笔压检测构件106来检测对该前端103a所施加的笔压的状态。
并且,在该例中,控制电路400在从没有施加笔压的状态起笔压值增加了预定的阈值以上时,将其进行检测而判断为开始了笔压的施加。
在该实施方式中,控制电路400在检测出对第一芯体102或者第二芯体103中的任一个都没有开始笔压的施加时,将开关电路407作为导通,将并联谐振电路40r设为非动作状态。此外,控制电路400在检测出对第一芯体102或者第二芯体103中的任一个开始了笔压的施加时,将开关电路407作为断开,将并联谐振电路40r设为动作状态。
因此,在第一芯体102的前端102a从开口部101a向外部突出的状态(第一状态)或者第二芯体103的前端103a从开口部101a向外部突出的状态(第二状态)下,在预定的笔压被施加到芯体的前端时,根据成为了动作状态的谐振电路40r,开始与位置检测装置200的信号的交换。
在这个状态下,若通过电容器408接收到来自位置检测装置的同步信号,则控制电路400在基于该同步信号的定时,对开关电路407进行导通/断开控制,从而将笔压数据或识别信息如后所述那样作为ask(幅移键控(amplitudeshiftkeying))调制信号来发送给位置检测装置200。另外,也可以代替ask调制而调制为ook(开关键控(onoffkeying))信号。
在位置检测装置200中,如图3所示,x轴方向环路线圈组211x和y轴方向环路线圈组212y层叠而形成位置检测线圈。各环路线圈组211x、212y例如分别由n、m个矩形的环路线圈构成。构成各环路线圈组211x、212y的各环路线圈配置成隔着等间隔而顺次重合。
此外,在位置检测装置200中,设置有连接了x轴方向环路线圈组211x以及y轴方向环路线圈组212y的选择电路213。该选择电路213顺次选择2个环路线圈组211x、212y中的一个环路线圈。
进一步,在位置检测装置200中,设置有振荡器221、电流驱动器222、切换连接电路223、接收放大器224、检波器225、低通滤波器226、采样保持电路227、a/d转换电路228、和处理控制部229。处理控制部229例如由微型计算机构成。
振荡器221产生频率f0的交流信号。位置指示器100的谐振电路40r的谐振频率被选定为以该频率f0作为中心频率。并且,在振荡器221中产生的交流信号被供应给电流驱动器222。电流驱动器222将从振荡器221被供应的交流信号转换为电流并向切换连接电路223送出。切换连接电路223根据来自处理控制部229的控制,切换由选择电路213所选择的环路线圈进行连接的连接目的地(发送侧端子t、接收侧端子r)。在该连接目的地中,对发送侧端子t连接了电流驱动器222,对接收侧端子r连接了接收放大器224。
在由选择电路213所选择的环路线圈中产生的感应电压经由选择电路213以及切换连接电路223而传送到接收放大器224。接收放大器224将从环路线圈供应的感应电压进行放大,并向检波器225送出。
检波器225对在环路线圈中产生的感应电压、即接收信号进行检波,并向低通滤波器226送出。低通滤波器226具有比前述的频率f0足够低的截止频率,将检波器225的输出信号转换为直流信号并向采样保持电路227送出。采样保持电路227保持低通滤波器226的输出信号在预定的定时、具体为接收期间中的预定的定时中的电压值,并向a/d(模拟至数字(analogtodigital))转换电路228送出。a/d转换电路228将采样保持电路227的模拟输出转换为数字信号,并向处理控制部229送出。
处理控制部229对选择电路213中的环路线圈的选择、切换连接电路223的切换、采样保持电路227的定时进行控制。处理控制部229基于来自a/d转换电路228的输入信号,从x轴方向环路线圈组211x以及y轴方向环路线圈组212y在固定的发送持续时间发送电磁感应信号。
在x轴方向环路线圈组211x以及y轴方向环路线圈组212y的各环路线圈中,根据从位置指示器100发送的电磁感应信号而产生感应电压。处理控制部229基于在该各环路线圈中产生的感应电压的电压值的电平,计算位置指示器100的x轴方向以及y轴方向的指示位置的坐标值。
此外,处理控制部229对电流驱动器222供应用于对发送信号进行断续控制的信号以及用于发送信号电平控制的信号,且进行来自位置指示器100的笔压数据或识别信息等附加信息的接收处理。如后所述,处理控制部229作为多比特的数字信号来检测来自位置指示器100的由ask信号构成的断续信号,从而检测笔压数据或识别信息等附加信息。
[位置指示器100的动作以及位置检测装置200的动作]
以下,说明位置指示器100以及位置检测装置200间的位置检测动作以及附加信息的发送接收。
位置检测装置200基于处理控制部229的处理控制,送出发送信号的交流信号。在位置指示器100中,不处于在并联谐振电路40r中接收来自位置检测装置200或者充电装置的交流信号的状态时,开关电路405断开,不对双电层电容器410进行充电。并且,若成为在并联谐振电路40r中接收来自位置检测装置200或者充电装置的交流信号的状态,则开关电路405成为导通,进行向双电层电容器410的充电(蓄电)。
并且,该实施方式的位置指示器100在第一芯体102或者第二芯体103中的任一个没有从壳体101的开口部101a向外部突出,且对哪一个都没有施加笔压的状态下,开关电路407成为导通,谐振电路40r成为非动作的状态。
若位置指示器100的敲击操作部120或者130被操作,成为第一芯体102或者第二芯体103中的任一个的前端102a或者前端103a从开口部101a向外部突出的状态、且对笔压检测构件105或者106中的任一个被施加预定的笔压值以上的笔压,则谐振电路40r成为动作状态。由此,位置指示器100在并联谐振电路40r中成为能够接收来自位置检测装置200的交流信号的状态。并且,若由使用者将位置指示器100带到位置检测装置200的传感器上,则并联谐振电路40r成为能够通过电磁感应耦合而接受来自位置检测装置200的交流信号的状态。
于是,位置指示器100的电子电路40的开关控制电路406根据并联谐振电路40r从位置检测装置200的传感器接收到的交流信号,生成将开关电路405设为导通的开关控制信号。由此,若开关电路405成为导通,则并联谐振电路40r接收到的交流信号在整流电路404中进行整流,双电层电容器410进行充电(蓄电)。
控制电路400根据来自双电层电容器410的电源电压vcc来动作。图4是用于说明位置指示器100的电子电路40的控制电路400的处理动作的流程图。
控制电路400首先监视由笔压检测构件105、106构成的可变电容器105c、106c的静电电容的变化,判别是否对第一芯体102的前端102a或者第二芯体103的前端103a中的任一个施加了预定值以上的笔压(步骤s101)。在该步骤s101中判别为没有检测出预定值以上的笔压的施加时,控制电路400将开关电路407作为导通,将谐振电路40r设为非动作状态(步骤s102)。在该步骤s102之后,控制电路400将处理返回到步骤s101,重复该步骤s101以后的处理。
在步骤s101中判别为检测出对第一芯体102的前端102a或者第二芯体103的前端103a中的任一个施加了预定值以上的笔压时,控制电路400将开关电路407设为断开,将谐振电路40r设为动作状态(步骤s103)。并且,接着,控制电路400通过判别检测出预定值以上的笔压的施加的是笔压检测构件105或者106中的哪一个,从而检测前端突出的是第一芯体还是第二芯体(步骤s104)。
在谐振电路40r为动作状态下,位置指示器100进行动作,使得在谐振电路40r中接收来自位置检测装置200的传感器的信号,并将该接收到的信号反馈给位置检测装置200的传感器。在位置检测装置200中,通过接收来自该位置指示器100的反馈信号,从而检测位置指示器100的指示位置。并且,若成为来自位置指示器100的附加信息的接收定时,则位置检测装置200如前所述那样将同步信号传送给位置指示器100。
在位置指示器100中,基于来自该位置检测装置200的同步信号,将在步骤s104中检测出的芯体的识别信息以及位置指示器100自身的识别信息、和在笔压检测构件105或者106中检测出的笔压值作为附加信息来生成。并且,控制电路400根据该生成的附加信息的数字值来对开关电路407进行导通/断开控制,从而将生成的附加信息从位置指示器100发送给位置检测装置200(步骤s105)。另外,控制电路400从id存储器409读出在步骤s104中检测出的芯体的识别信息。
此时,在开关电路407为断开时,并联谐振电路40r对从位置检测装置200发送的交流信号进行谐振动作,能够将电磁感应信号返回给位置检测装置200。位置检测装置200的环路线圈接收来自位置指示器100的谐振电路40r的电磁感应信号。相对于此,在开关电路407为导通时,并联谐振电路40r成为对于来自位置检测装置200的交流信号的谐振动作被禁止的状态,因此,不能从并联谐振电路40r对位置检测装置200返回电磁感应信号,位置检测装置200的环路线圈不接收来自位置指示器100的信号。
在该例中,位置检测装置200的处理控制部229通过将有无来自位置指示器100的接收信号的检测进行附加信息的比特数量的次数,从而接收该多比特的数字信号的附加信息。
另一方面,位置指示器100的控制电路400生成与要发送的附加信息对应的多比特的数字信号,根据该多比特的数字信号,和与位置检测装置200之间的电磁感应信号的发送接收同步地,将开关电路407进行导通/断开控制。例如,在附加信息的比特为“0”时,开关电路407成为导通。于是,如前所述,电磁感应信号不能从位置指示器100返回给位置检测装置200。另一方面,在附加信息的比特为“1”时,开关电路407成为断开。于是,如前所述,电磁感应信号从位置指示器100返回给位置检测装置200。
因此,位置检测装置200的处理控制部229通过将有无来自位置指示器100的接收信号的检测进行附加信息的比特数量的次数,从而能够接收作为数字信号的附加信息。
接着,控制电路400监视基于由笔压检测构件105或者106构成的可变电容器105c或者106c的静电电容的笔压的变化,判别是否没有施加预定值以上的笔压而消失(步骤s106)。在该步骤s106中判别为施加笔压而没有消失时,控制电路400将处理返回到步骤s105,重复该步骤s105以后的处理。
此外,在步骤s106中判别为没有施加笔压而消失时,控制电路400判别笔压的消失状态是否继续了预定时间以上、例如10秒以上(步骤s107),在判别为没有经过预定时间以上时,将处理返回到步骤s105,重复该步骤s105以后的处理。在步骤s107中判别为笔压的消失状态继续了预定时间以上时,控制电路400将开关电路407作为导通,将谐振电路40r设为非动作状态(步骤s108)。在该步骤s108之后,控制电路400将处理返回到步骤s101,重复该步骤s101以后的处理。
在步骤s107中判别为没有施加笔压而消失时没有立即停止附加信息的送出是考虑了使用者通过位置指示器100继续位置检测装置200的传感器面中的输入,但临时使位置指示器100从传感器面离开的情况。
在上述的实施方式的位置指示器100中,在使作为第一芯体102的圆珠笔芯的前端102a突出的状态下,通过作为第一芯体102的圆珠笔芯对在位置检测装置的传感器上配置的纸张进行描绘,则在位置检测装置200中,能够将该描绘轨迹作为指示位置的检测结果来进行检测。因此,能够对纸张进行描绘的同时,取得该描绘信息的电子数据(指示位置数据)。
此外,在位置检测装置200的传感器的上面重叠配置了显示画面的情况下,通过设为使作为第二芯体103的电子笔芯突出的状态,能够使芯体的前端无障碍地接触到显示画面,能够通过位置指示器100进行指示输入。
并且,在上述的实施方式的位置指示器100中,芯体不需要设为具备笔压检测构件或电路部件的盒的结构,能够直接使用圆珠笔芯或由树脂构成的电子笔芯。因此,上述的实施方式的位置指示器100能够在成本上廉价地构成,用于更换芯体的成本也成为廉价。
[上述的实施方式的变形例]
在上述的实施方式中,将第一芯体102设为圆珠笔芯,将第二芯体103设为电子笔芯,但作为这些第一芯体和第二芯体,可以是任意的芯体。例如,可以将第一芯体102以及第二芯体103一同设为圆珠笔芯。此时,能够将第一芯体102的圆珠笔芯设为黑色墨水,将第二芯体的圆珠笔芯设为红色墨水。并且,在位置检测装置中,由于能够接收第一芯体102和第二芯体103的识别信息,所以基于该识别信息,关于各个圆珠笔芯的描绘信息的电子数据(指示位置数据),能够识别描绘颜色,并将其包含在电子数据中。
此外,也可以将第一芯体102以及第二芯体103一同设为电子笔芯。此时,对第一芯体102的电子笔芯和第二芯体的电子笔芯所分配的显示颜色、线种、线的粗细等功能能够通过在位置检测装置中从位置指示器100作为附加信息而接收第一芯体102和第二芯体103的识别信息来进行判别。
另外,对于本发明的位置指示器而言,将第一芯体和第二芯体的识别信息作为附加信息而发送给位置检测装置不是必须的条件。如上述的实施方式所示,还存在如将第一芯体102设为圆珠笔芯、将第二芯体103设为电子笔芯的情况那样用途被限定,不需要在位置检测装置侧识别哪一个芯体的前端被突出。
在上述的实施方式中,只有在笔压检测构件中检测出预定值以上的笔压时,才使谐振电路进行动作,但谐振电路也可以始终设为动作状态。此时,在位置指示器100与位置检测装置的传感器接触之前的悬停状态下,在位置检测装置中,也能够检测位置指示器100的位置。
此外,在上述的实施方式中,第一芯体和第二芯体中的哪一个的前端从开口部101a向外部突出的检测使用了在笔压检测构件中检测出的笔压值,但并不限定于此。例如,也可以在芯体保持器104的部分设置用于检测第一芯体、第二芯体的滑动移动的传感器构件。
此外,在上述的实施方式中,笔压检测构件成为关于第一芯体以及第二芯体分别设置各自的笔压检测构件的结构。但是,在不根据笔压值来检测第一芯体和第二芯体中的哪一个从开口部101a向外部突出的情况下,也可以对第一芯体以及第二芯体共同地设置笔压检测构件。例如,也可以构成为在止动件140的部分设置共同的一个笔压检测构件,且设置具备与敲击操作部120、130的切缺槽124、134嵌合的凹部的按压传递构件,使该按压传递构件与共同的一个笔压检测构件嵌合。
[其他的实施方式]
上述的实施方式是电磁感应方式的位置指示器的情况,但本发明还能够应用于具备信号发信电路的、所谓的主动静电方式的位置指示器。此时,由在铁氧体磁芯161上卷绕的线圈162和在印刷电路板140上设置的电容器401构成的谐振电路构成电磁感应方式的充电电路的一部分,信号发信电路根据来自充电式蓄电池的电源电压而被驱动。
图5是表示该主动静电方式的位置指示器100es和与该位置指示器100es一同被使用的位置检测装置500的电路结构例的图。位置指示器100es具备充电式的蓄电池(未图示),且具备信号发信电路170。该信号发信电路包括与上述的实施方式的位置指示器100的控制电路400对应的控制电路。
信号发信电路170内置振荡器(未图示),来自该信号发信电路170的发信信号通过作为导电体的芯体而被发送给位置检测装置500。因此,在该例的位置指示器的情况下的芯体分别由导电体构成。
在上述的实施方式的位置指示器100中,使用谐振电路40r而进行与位置检测装置200之间的信号的交换,但在该例的位置指示器100es中,从信号发信电路170通过由芯体选择机构选择性地前端从壳体101的开口部101a突出的芯体而送出信号,在这一点上不同,在其他的点上,与位置指示器100同样地构成。在以下的说明中,关于与上述的实施方式的位置指示器100相同的部分,使用相同的参照标号。
通过与该例的位置指示器100es进行静电电容耦合而接收信号的位置检测装置500的传感器510具备如下结构:使用如图5所示那样使第一导体的组和第二导体的组交叉而形成的传感器图案,接收从位置指示器100es送出的信号,检测由位置指示器100es所指示的位置,并接收附加信息。
第一导体的组例如将沿着横方向(x轴方向)延伸的多个第一导体511y1、511y2、…、511ym(m为1以上的整数)相互隔着预定间隔而并联配置在y轴方向上。
此外,第二导体的组将沿着与第一导体511y1、511y2、…、511ym的延伸方向交叉的方向、在该例中为正交的纵方向(y轴方向)延伸的多个第二导体512x1、512x2、…、512xn(n为1以上的整数)相互隔着预定间隔而并联配置在x轴方向上。
位置检测装置500由成为与传感器510的输入输出接口的选择电路521、放大电路522、带通滤波器523、检波电路524、采样保持电路525、ad(模拟至数字(analogtodigital))转换电路526和控制电路527构成。
选择电路521基于来自控制电路527的控制信号,从第一导体的组以及第二导体的组中分别选择一个导体。由选择电路521所选择的导体连接到放大电路522,来自位置指示器100es的信号通过所选择的导体而被检测,并通过放大电路522进行放大。该放大电路522的输出被供应给带通滤波器523,只有从位置指示器100es发送的信号的频率的分量被提取。
带通滤波器523的输出信号通过检波电路524进行检波。该检波电路524的输出信号被供应给采样保持电路525,根据来自控制电路527的采样信号,在预定的定时进行采样保持之后,通过ad转换电路526而被转换为数字值。来自ad转换电路526的数字数据通过控制电路527而被读取,进行处理。
控制电路527根据在内部的rom中保存的程序进行动作,以对采样保持电路525、ad转换电路526以及选择电路521分别送出控制信号。此外,控制电路527根据来自ad转换电路526的数字数据,计算由位置指示器100es所指示的传感器510上的位置坐标。此外,根据来自ad转换电路526的数字数据,对从位置指示器100es传送来的附加信息进行解调。
图6是用于说明在该位置检测装置500的传感器510中接收到的、来自该实施方式的发信型的位置指示器100es的预定的图案的信号的时序图。在该实施方式的位置指示器100es中,信号发信电路170的控制电路重复输出由位置检测用信号以及附加信息构成的预定的图案的信号。
图6(a)是表示来自信号发信电路170的控制电路的控制信号的例子的图,在维持高电平的固定期间,如图6(b)所示,将来自信号发信电路170的发信信号作为突发信号而连续发送(图6(c)的连续发送期间)。
在该连续发送期间中,信号发信电路170的控制电路通过与在前述的实施方式的位置指示器100中说明的方法同样的方法,作为与由笔压检测构件105、106构成的可变电容器105c、106c的静电电容相应的值来检测对前端从开口部101a突出的芯体所施加的笔压的值,并作为多比特例如10比特的值(二进制码)来求出该笔压值。
信号发信电路170的控制电路对信号发信电路170进行控制,使得接着起始信号,顺次发送与上述的位置指示器100同样的多比特的附加信息。信号发信电路170的控制电路重复发送由如以上所述的连续发送期间和发送数据期间构成的图案的信号。
如以上所述,根据该例的位置指示器100es,在静电电容方式的发信型的电子笔中,也能够得到与上述的实施方式的位置指示器100同样的作用效果。
另外,通过将信号发信电路设置在前述的电子电路40内,在检测出由导体构成的芯体的前端从壳体101的开口部101a向外部突出的情况时,将来自电子电路40的信号发信电路的信号通过该前端向外部突出的导电性的芯体而发送,从而也能够将位置指示器对应于静电电容方式和电磁感应方式这两种方式。
[其他的实施方式以及变形例]
另外,在上述的实施方式中,将笔压检测构件设为使用了在专利文献:日本特开2011-186803号公报中记载的众所周知的结构的笔压检测单元的、静电电容根据笔压而发生变化的可变电容器的结构,但并不限定于此,例如,还能够设为使用了在日本特开2013-161307号公报中公开的将静电电容根据笔压而改变的半导体元件的结构。
此外,在上述的实施方式中,在壳体内容纳的芯体设为2个,但可以是2个以上是理所当然的。
标号说明
100…位置指示器、101…壳体、102…第一芯体、103…第二芯体、105,106…笔压检测构件、120,130…敲击操作部、150…印刷电路板、161…铁氧体磁芯、162…线圈、163…固定构件、401…构成谐振电路的电容器。