JPH06129929A - 圧力検出コンデンサおよび圧力検出座標指示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力によって静電容量が大きく変化する圧力
検出コンデンサを実現する。圧力によって共振周波数が
大きく変化する電磁誘導型座標読取装置の圧力検出座標
指示器を実現する。 【構成】 誘電体６は凸レンズ状に形成されており、第
１の圧力検出電極４および第２の圧力検出電極５によっ
て挟まれている。圧力伝達部材２はケース１から突出し
た部分に圧力が加えられることにより第２の圧力検出電
極５の周囲を押す。第１の圧力検出電極４および第２の
圧力検出電極５は圧力の増加に伴って誘電体６の曲面に
ならって撓み接触面積を増加させていく。こうして圧力
によって第１の圧力検出電極４および第２の圧力検出電
極５間の静電容量が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力によって静電容量
の変化するコンデンサと、それを用いて操作圧力を検出
するようにした電磁誘導型座標読取装置の座標指示器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来圧力検出コンデンサおよびこれを用
いた圧力検出座標指示器としては特開平３−６７３１８
（以下第１の従来例と呼ぶ）、特開平４−９６２１２
（以下第２の従来例と呼ぶ）が開示されている。

【０００３】図１４は第１の従来例による圧力検出コン
デンサの構成図である。この圧力検出コンデンサは誘電
体９０３を電極９０１と電極９０２で挟み、その外側に
弾性体９０４と弾性体９０５を配置したものである。弾
性体９０４と弾性体９０５に圧力を加えると、圧力に応
じて電極９０１と電極９０２間の静電容量が変化するこ
とになっている。

【０００４】また図１５は第２の従来例による圧力検出
コンデンサの構成図である。この圧力検出コンデンサは
誘電体９１３に第１の電極９１１を焼結し、リング状ス
ペーサ９１６を挟んで第２の電極９１２を配置し、さら
に押圧体９１７を設けたものである。押圧体９１７を押
すことによって第２の電極９１２が撓んで誘電体９１３
に接触し、両者の接触面積の変化によって第１の電極９
１１と第２の電極９１２間の静電容量が変化するように
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の従来例
による圧力検出コンデンサでは電極９０１、９０２と誘
電体９０３との接触状態は明確には設定されていないの
で、圧力と静電容量との関係は偶然による接触条件によ
って左右される。理想的な状態、すなわち電極９０１、
９０２と誘電体９０３とが完全に接触している状態では
圧力が変化しても静電容量が変化することはない。実際
には電極９０１、９０２と誘電体９０３との間にはある
程度のスペースが存在するので圧力を加えることによっ
て静電容量は変化するが、しかしその変化量は微小なも
のでしかない。

【０００６】第２の従来例による圧力検出コンデンサで
は第２の電極９１２と誘電体９１３との接触状態は、ス
ペーサ９１６の厚みおよび第２の電極９１２の撓みのバ
ネ定数によって定められる。しかし静電容量の変化に支
配的である接触面積はスペーサ９１６のリング内部での
電極の撓みによる分だけである。すなわち第２の電極９
１２と誘電体９１３とは全面で接触する状態にはならな
いので、静電容量の変化量は微小なものでしかないので
ある。第２の従来例ではスペーサ９１６を設けるかわり
に誘電体９１３の接触面にスペーサ９１６と同形状の突
出部を設けてもよいことを開示している。突出部を誘電
体９１３とリング状に形成して、はたして第２の従来例
の目的とする圧力検出コンデンサが実現できるか疑問は
あるが、しかしこのように構成しても静電容量の変化量
は同様に微小なものでしかない。

【０００７】一方、座標読取装置として図１６のブロッ
ク図で示される原理のものがある。この座標読取装置で
は座標指示器９２２に共振回路９２３を設け、これをセ
ンスライン１２１を交差させて敷設したタブレット９２
０上に置くと、センスライン９２１と共振回路９２３と
の電磁結合によって増幅器９２４を含んだ閉ループ回路
が構成され閉ループによる発振条件が成立して発振がお
こる。この発振の強度はセンスライン９２１の交差領域
と共振回路９２３との距離情報を有するので、センスラ
イン９２１を複数敷設し走査しながら発振強度を観測す
れば、発振強度の分布状態から座標指示器９２２の位置
を求めることができる。

【０００８】また、発振信号の周波数は共振回路９２３
の共振周波数に等しいので、たとえば図１７に示すよう
に操作圧力によって静電容量の変化する圧力検出コンデ
ンサ９３５を共振回路９３３に並列に接続して、圧力検
出コンデンサ９３５に操作圧力を加えることによって共
振周波数が変化するように構成しておけば、タブレット
側で発振周波数を検出することによって圧力検出コンデ
ンサ９３５の操作状態を検出することができる。このと
き共振周波数を大きく変化させることができれば、その
変化を検出することは非常に容易になる。

【０００９】従来の座標読取装置では圧力検出コンデン
サとして静電容量の変化が微小なものしかなかったた
め、操作による発振周波数の変化は微小であった。その
ため発振周波数の変化を検出するためには実際には位相
の変化を検出することになり、そのための精密な位相検
出回路が必要であった。また操作しないときの座標指示
器の基準共振周波数も厳密に調整しておく必要があっ
た。位相の変化の検出誤差や基準共振周波数のずれはそ
のまま操作状態の検出誤差につながり、この技術による
圧力検出を困難なものにしていたのである。

【００１０】本発明は上記背景のもとに従来の圧力検出
コンデンサおよび圧力検出座標指示器の問題点を解決す
るためになされたものである。その第１の目的は圧力に
よって静電容量が連続的に大きく変化する圧力検出コン
デンサを実現することである。

【００１１】また第２の目的は圧力の小さい状態におい
て静電容量をオン／オフし、さらに圧力が増加すること
によって静電容量が連続的に大きく変化する圧力検出コ
ンデンサを実現することである。また第３の目的は電磁
誘導型座標読取装置に用いられ共振回路を有する座標指
示器であって、操作圧力によって共振周波数を連続的に
大きく変化させることのできる圧力検出座標指示器を実
現することである。

【００１２】さらに第４の目的は操作圧力の小さい状態
で共振周波数を不連続的に大きく変化させ、さらに圧力
を増加させることによって共振周波数を連続的に大きく
変化させることのできる圧力検出座標指示器を実現する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の構成では一対の圧力検出用電極と、
この圧力検出用電極との接触面が凹状または凸状の曲面
に形成された誘電体と、誘電体の接触面の凹凸に対応し
て圧力伝達面が凸状または凹状に形成され、圧力検出用
電極に圧力を伝達し、圧力の大きさによって圧力検出用
電極と前記誘電体との接触面積を変化させるようにした
圧力伝達部材とを設けて圧力検出コンデンサを構成し
た。

【００１４】また第２の構成では一対の圧力検出用電極
と、この圧力検出用電極との接触面が凹状または凸状の
曲面に形成された誘電体と、誘電体の接触面の凹凸に対
応して圧力伝達面が凸状または凹状に形成され、圧力検
出用電極に圧力を伝達し、圧力の大きさによって圧力検
出用電極と前記誘電体との接触面積を変化させるように
した第１の圧力伝達部材と、第１の圧力伝達部材の圧力
伝達面の反対側の面に設けられ、一方の電極は圧力検出
用電極の一方に接続された一対のスイッチ用電極と、第
１の圧力伝達部材に圧力を伝達する第２の圧力伝達部材
と、第２の圧力伝達部材のスイッチ用電極に対向する面
に設けられ、圧力を受けることによってスイッチ用電極
に接触してスイッチ用電極間を接続するように設けた導
電性部材とを設けて圧力検出コンデンサを構成した。

【００１５】また第３の構成では電磁誘導型座標読取装
置に用いられ、コイルとコンデンサとによる並列共振回
路を有する座標指示器において、前記第１の構成による
圧力検出コンデンサを前記並列共振回路に並列に接続
し、さらに押下操作による圧力を圧力検出コンデンサの
圧力伝達部材に伝達する操作部材を設け圧力検出座標指
示器を構成した。

【００１６】さらに第４の構成では電磁誘導型座標読取
装置に用いられ、コイルとコンデンサとによる並列共振
回路を有する座標指示器において、前記第２の構成によ
る圧力検出コンデンサを前記並列共振回路に並列に接続
し、さらに押下操作による圧力を圧力検出コンデンサの
第２の圧力伝達部材に伝達する操作部材を設け圧力検出
座標指示器を構成した。

【００１７】

【作用】第１の構成による圧力検出コンデンサによれ
ば、圧力伝達部材に圧力を加えると、その圧力伝達面が
圧力検出用電極を押し、このため圧力検出用電極は誘電
体の曲面に形成された接触面にならって撓み誘電体との
接触面積を増加させる。このため一対の圧力検出用電極
間の静電容量は、初期状態において一部で接触している
状態から全面が接触する状態までの間大きく変化するこ
とになる。

【００１８】第２の構成による圧力検出コンデンサによ
れば、第２の圧力伝達部材に圧力を加えると、まずスイ
ッチ用電極に対向する導電性部材がスイッチ用電極に接
触し、スイッチ回路が閉じられる。さらに圧力を加える
ことによって第２の圧力伝達部材が第１の圧力伝達部材
を押し、その圧力伝達面が圧力検出用電極を押す。この
ため圧力検出用電極は誘電体の曲面に形成された接触面
にならって撓み誘電体との接触面積を増加させる。この
ため一対の圧力検出用電極間の静電容量は、初期状態に
おいて一部で接触している状態から全面が接触する状態
までの間大きく変化する。以上のように第２の構成では
圧力が小さい状態でまずスイッチ回路が閉じ、圧力が増
加するにつてれ静電容量が増加するという二段階の動作
となる。

【００１９】第３の構成による圧力検出座標指示器によ
れば、操作部材を押すことによって圧力検出コンデンサ
の圧力伝達部材が押され、押下圧力によって静電容量が
連続的に大きく変化する。このため共振回路の共振周波
数も連続的に大きく変化するようになる。

【００２０】第４の構成による圧力検出座標指示器によ
れば、操作部材を押すことによってまず圧力検出コンデ
ンサのスイッチが閉じ、さらに圧力を増加させることに
よって静電容量が大きく変化する。このため共振回路の
共振周波数は圧力が小さい状態で不連続的に変化し、そ
の後圧力によって連続的に大きく変化するようになる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の圧力検出コンデンサに関
する第１の実施例の構成図である。６は誘電体であり薄
い円盤状で両端面が凸レンズ状に形成されている。誘電
体６の材質は必要とする静電容量によって誘電率の大小
で任意に選択する。第１の圧力検出電極４および第２の
圧力検出電極５は薄い金属円板でありバネ性を有する素
材でできている。これらの電極は誘電体６を挟むように
配置される。圧力伝達部材２は第２の圧力検出電極５の
周囲を押すためのもので、圧力検出電極５に接触する圧
力伝達面は圧力検出電極５を押した場合にその中央が凸
状に撓む部分を避けるように凹状に加工されている。

【００２２】これらの部材はケース１に図のように納め
られる。ケース１の第１の圧力検出電極４が納められる
部分は、圧力伝達部材２の圧力伝達面と同様に第１の圧
力検出電極４が撓む部分を避けるように凹状に加工され
ている。各部材は圧力を加える方向、すなわち図の水平
方向に摺動可能なように納められている。圧力伝達部材
２はバネ９によってあらかじめ小さな圧力で第２の圧力
検出電極５を誘電体６に押しつけるようになっている。
また圧力伝達部材２の後端は一部がケース１から突出す
るようになっており外部からの圧力が加えられるように
なっている。第１の圧力検出電極４および第２の圧力検
出電極５には端子１０が接続されケース１の外部に導か
れている。

【００２３】次にこの圧力検出コンデンサの動作につい
て説明する。図１に描かれた初期状態においては第１の
圧力検出電極４および第２の圧力検出電極５は誘電体６
にその凸部でのみ接触している。このため両者の接触面
積は小さく第１の圧力検出電極４と第２の圧力検出電極
５の間の静電容量は比較的小さな値となっている。

【００２４】圧力伝達部材２のケース１から突出した部
分に圧力を加えると、圧力伝達部材２の圧力伝達面は第
２の圧力検出電極５の周囲を押す。誘電体６は凸レンズ
状に形成されているため、第２の圧力検出電極５は誘電
体６の曲面にならって撓み、しだいにその接触面積を大
きくしていく。このとき誘電体６も圧力が加えられる方
向に摺動可能であることから第１の圧力検出電極４をそ
の中央で押すことになるので、第１の圧力検出電極４も
誘電体６の曲面にならって撓み、接触面積を大きくして
いく。このように圧力が加えられることによって第１の
圧力検出電極４および第２の圧力検出電極５と誘電体６
との接触面積が増加し、それに伴って静電容量も連続的
に増加していくことになる。

【００２５】次に図２をもとに圧力検出コンデンサに関
する第２の実施例について説明する。誘電体２６、第１
の圧力検出電極２４、第２の圧力検出電極２５は前記第
１の実施例と同様である。第１の圧力伝達部材２２の第
２の圧力検出電極２５に接触する部分すなわち圧力伝達
面は、前記第１の実施例による圧力伝達部材と同様の形
状になっている。圧力伝達面の反対側の面には一対のス
イッチ電極２７が設けられている。このスイッチ電極２
７は導体によってたとえば図３のようなパターンを形成
したものであり、このパターンを別に設ける導電性部材
でショートすることによってスイッチとしての機能が果
たされるようになっている。スイッチとして構成される
このような電極パターンは公知のものである。２３は第
２の圧力伝達部材であり、前記スイッチ電極２７と対向
する面に導電電極２８が設けられている。導電電極２８
はスイッチ電極２７に接触することによって電極間をシ
ョートするものであり、導電ゴムのような導電性材質で
作られている。

【００２６】これらの部材はケース２１に図のように納
められる。ケース２１の第１の圧力検出電極２４が納め
られる部分の形状は前記第１の実施例と同様に加工され
ている。各部材は圧力を加える方向、すなわち図の水平
方向に摺動可能なように納められている。第１の圧力伝
達部材２２と第２の圧力伝達部材２３の間にはバネ２９
が設けられ、初期状態ではスイッチ電極２７と導電電極
２８が接触しないように、また第１の圧力伝達部材２２
によって小さな圧力で第２の圧力検出電極２５を誘電体
２６に押しつけるようになっている。また第２の圧力伝
達部材２３の後端は一部がケース２１から突出するよう
になっており外部からの圧力が加えられるようになって
いる。第２の圧力検出電極２５とスイッチ電極２７の一
方は電気的に接続され、第１の圧力検出電極２４および
スイッチ電極２７の他の一方には端子３０が接続されケ
ース２１の外部に導かれている。

【００２７】ところで本実施例においてはバネ２９と第
１の圧力検出電極２４および第２の圧力検出電極２５の
バネ定数は次のような関係にしておく。定性的にいえ
ば、バネ２９は第１の圧力検出電極２４および第２の圧
力検出電極２５よりも柔らかくしておき、第２の圧力伝
達部材２３に加える圧力を増加させていった場合に、ま
ず導電電極２８がスイッチ電極２７に接触し、その後に
第１の圧力検出電極２４および第２の圧力検出電極２５
が撓むような関係にしておく必要がある。

【００２８】次にこの圧力検出コンデンサの動作につい
て説明する。図２に描かれた初期状態においては第１の
圧力伝達部材２２と第２の圧力伝達部材２３とは離れて
おり、スイッチ電極２７間も開いている。このため端子
３０の間は開かれている状態、すなわちスイッチオフの
状態となっている。このとき第１の圧力検出電極２４お
よび第２の圧力検出電極２５は誘電体２６にその凸部で
のみ接触している。このため両者の接触面積は小さく第
１の圧力検出電極２４と第２の圧力検出電極２５の間の
静電容量は比較的小さな値となっている。

【００２９】次に第２の圧力伝達部材２３のケース２１
から突出した部分に小さな圧力を加えていくと、まず主
に第２の圧力伝達部材２３が動き、その先端に設けられ
た導電電極２８がスイッチ電極２７に接触する。この状
態でスイッチ電極２７間は接続され端子３０間には小さ
な静電容量が形成されることになる。

【００３０】第２の圧力伝達部材２３にさらに圧力を加
えると第１の圧力伝達部材２２が押され、その圧力伝達
面が第２の圧力検出電極２５の周囲を押す。第２の圧力
検出電極が押されることによって静電容量が増加してい
くことは前記第１の実施例と同様である。

【００３１】このように圧力が加えられることによって
まずスイッチ電極２７間が閉じて端子３０間に静電容量
が構成され、さらなる圧力の増加に伴って静電容量が連
続的に増加していくことになる。図４は本実施例の圧力
−静電容量特性の一例を示したものである。この図の例
ではまず圧力１０ｇを加えたときにスイッチが閉じて初
期容量５０ｐＦとなり、その後圧力を加えるに従って静
電容量が増加し、圧力が５００ｇになったとき静電容量
が１００ｐＦになる特性を示している。スイッチがオン
する圧力や最大圧力等はこのコンデンサを使用する場面
に応じて設定する。

【００３２】次に上記実施例におけるバリエーションに
ついて説明を加える。まず誘電体の形状は第１および第
２の実施例で示した凸レンズ状の他に種々の形状が考え
られる。図５（ａ）は誘電体１０６の一面のみを凸状に
形成したものであり、他の一面は平面となっている。こ
のため第１の圧力検出電極１０４は実際には圧力によっ
て静電容量を変化させる働きはなくなっている。したが
って第１の圧力検出電極１０４は誘電体１０６の面に焼
結等で固着してしまってもよい。またケース１０１の第
１の圧力検出電極１０４が納められる部分は撓みを避け
る必要がないので、図のように偏平のままでよい。その
他の部材は前記実施例と同様である。

【００３３】図５（ｂ）は誘電体１１６の一面のみを凹
状に形成し、圧力伝達部材１１２の圧力伝達面を凸状に
加工したものである。第２の圧力検出電極１１５は初期
状態では誘電体１１６と接触面の周囲で接触しており、
圧力伝達部材１１２によって中央部が押されると誘電体
１１６の凹状面にならって撓み、誘電体１１６との接触
面積を増加させ静電容量増加させていく。

【００３４】図５（ｃ）は誘電体１２６の両面を凹状に
形成したものである。この場合ケース１２１の第１の圧
力検出電極１２４が納められる部分はこの電極の中央を
押すように凸状に加工しておく。さらに誘電体の形状
は、たとえば図６のように一面を凸状、他面を凹状にし
てもよく、それぞれの面に対向する圧力伝達部材および
ケースの面を誘電体の形状に合わせて凹凸に加工してお
けば同様の機能を持たせることができる。

【００３５】また以上の説明では誘電体は球面状に形成
しているが、これを円筒面とし、その他の部材も圧力検
出電極を円筒面に押しつけるような形状にしても同様の
機能を持たせることができる。なお、圧力伝達部材の圧
力伝達面は図１等においてはリング状に、また図５
（ｂ）等においては球面状としているがこの形状に限定
されるものではない。たとえば図１の実施例では圧力伝
達面の周囲にいくつかの突起を離散的に設けても第２の
圧力検出電極５の周囲を押すことができ同様の機能を持
たせることができる。

【００３６】誘電体の曲面が球面状であっても、また円
筒面であっても、その曲面形状は希望とする圧力−静電
容量特性にあわせて決定する。図７に示したように圧力
に対して静電容量が一様に増加するようにすることも、
また圧力の大小によって増加率を変化させることも誘電
体の曲面形状で決定される。このような特性を持たせる
ことが可能になるのも本発明が誘電体の電極との接触面
を曲面によって形成したことによって可能になったので
ある。

【００３７】次に本発明による圧力検出座標指示器に関
する第３の実施例について図８ないし図１０をもとに説
明する。この実施例は前記第１の実施例による圧力検出
コンデンサを用いて構成したものである。５０は圧力検
出コンデンサであり、基本的な構造は前記第１の実施例
と同様である。一部圧力伝達部材５１が本構成をなすた
めに変更されており、ペン芯５５を着脱自在に保持する
ための穴と割りが加工されている。ペン芯５５は座標読
取装置の入力面を指示するためのものである。ペン芯５
５を入力面に押しつけると、その押圧は圧力検出コンデ
ンサ５０の圧力伝達部材５１に伝えられる。コイル５３
はフェライトのような強磁性体コアに線材を巻いたもの
であり、コンデンサ５４とともにＬＣ並列共振回路を構
成する。また前記圧力検出コンデンサ５０は、その端子
５２によって前記共振回路に並列に接続されている。こ
れらの接続等価回路は図９のようになっている。各部材
はペン状のケース５６に格納される。図ではペンの先端
部のみを示している。

【００３８】次にこの圧力検出座標指示器の動作につい
て説明する。図８のようにペン芯５５が何物にも押しつ
けられていない初期状態においては圧力伝達部材５１に
は圧力は加えられない。この状態では第１の実施例にお
いて説明したように圧力検出コンデンサ５０は比較的な
小さな静電容量となっている。このときの圧力検出コン
デンサの静電容量をＣｐ、コンデンサ５４の静電容量を
Ｃ、コイル５３のインダクタンスをＬとすれば、図９に
示す共振回路の共振周波数ｆｒはよく知られているよう
に次の式１となる。

【００３９】 ｆｒ＝１／（２πｓｑｒｔ（Ｌ（Ｃ＋Ｃｐ））） （式１） ここでｓｑｒｔ（Ｘ）はＸの平方根を求める演算子であ
る。ペン芯５５がタブレット上で押しつけられると、そ
の押圧は圧力伝達部材５１に伝えられ、圧力検出コンデ
ンサ５０は圧力に応じた静電容量を持つようになる。初
期状態からの静電容量の増加をΔＣｐとすれば、新たな
状態での共振回路の共振周波数ｆｐは次の式２となる。

【００４０】 ｆｐ＝１／（２πｓｑｒｔ（Ｌ（Ｃ＋Ｃｐ＋ΔＣｐ））） （式２） 第１の実施例で説明したようにΔＣｐは従来の圧力検出
コンデンサに比較すれば大きな値であり、したがって共
振周波数の変化も大きなものとなる。図１０は図１７に
示したタブレット上にこの座標指示器を置いて圧力を加
えていったときの閉ループ回路のゲインの周波数特性の
変化を示した説明図である。閉ループ回路ではゲインが
ピークとなる周波数付近で発振がおこる（ただし位相の
回転が３６０度あることが必要である）。圧力が加わっ
ていない状態では周波数特性は図１０（イ）で示される
曲線となっている。圧力が増加するにつれこの曲線は
（ロ）、（ハ）、（ニ）のように周波数の低い方に連続
的に変化する。発振周波数は圧力によって大きく変化
し、この変化量は従来の圧力検出座標指示器に比べると
大きいのである。

【００４１】次に本発明による圧力検出座標指示器に関
する第４の実施例について図１１ないし図１３をもとに
説明する。この実施例は前記第２の実施例による圧力検
出コンデンサを用いて構成したものである。６０は圧力
検出コンデンサであり、基本的な構造は前記第２の実施
例と同様である。第２の圧力伝達部材６１には前記第３
の実施例と同様にペン芯６５を着脱自在に保持するため
の穴と割りが加工されている。圧力検出コンデンサ６０
以外の部材は基本的には前記第３の実施例と同様であ
る。この実施例の接続等価回路は図１２のようになって
おり、圧力を検出するコンデンサ部にスイッチが直列に
接続された回路になっている。

【００４２】次にこの圧力検出座標指示器の動作につい
て説明する。図１１のようにペン芯６５が何物にも押し
つけられていない初期状態においては圧力伝達部材６１
には圧力は加えられない。この状態では第２の実施例に
おいて説明したように圧力検出コンデンサ６０はそのス
イッチ部が開いており、図１２に示す共振回路はコイル
６３とコンデンサ６４のみで構成される回路となってい
る。したがってコンデンサ６４の静電容量をＣ、コイル
６３のインダクタンスをＬとすれば、この共振回路の共
振周波数ｆｒは次の式３となる。

【００４３】 ｆｒ＝１／（２πｓｑｒｔ（ＬＣ）） （式３） ペン芯６５がタブレット上で弱い力で押しつけられる
と、その押圧は第２の圧力伝達部材６１に伝えられ、ス
イッチが閉じられる。このため圧力検出コンデンサは比
較的小さな静電容量で共振回路に接続される。さらに圧
力を加えると圧力に応じて静電容量が増加することは前
記第３の実施例と同様である。

【００４４】図１３は前記第３の実施例と同様に圧力を
加えていったときの閉ループ回路のゲインの周波数特性
の変化を示した説明図である。圧力が加わっていない状
態では周波数特性は図１３（イ）で示される曲線となっ
ている。圧力が増加しスイッチが閉じると共振周波数は
（ロ）の状態まで不連続に変化する。その後圧力が増加
するにつれこの曲線は（ロ）、（ハ）、（ニ）のように
周波数の低い方に連続的に変化する。スイッチのオン／
オフによって周波数特性の変化にとびが生じることが特
徴的である。

【００４５】次に上記実施例におけるバリエーションに
ついて説明を加える。第３および第４の実施例による座
標指示器はペン状ケースに納められたスタイラスペンと
呼ばれるものである。座標読取装置ではこの他にカーソ
ルと呼ばれる座標指示器もあり、この場合には操作部材
はたとえばボタン状とし、このボタンを押すことによっ
て圧力が伝達されるようにしてもよい。

【００４６】また本発明の背景技術として閉ループによ
る発振を動作原理とする座標読取装置を示したが、本発
明は圧力によって座標指示器の共振周波数を大きく変化
させるところに特徴があるのであるから、この座標読取
装置の原理に限定されるものではない。

【００４７】さらにつけ加えれば、この発明で検出しよ
うとする物理量は圧力と明記しているが、物理的には圧
力を微小な変位として検出しているのであり、本発明は
変位検出のためにも有効である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成では端面を凹状または凸状の曲面で形成した誘電体を
一対の圧力検出電極で挟み、圧力伝達部材によって圧力
検出電極を誘電体の曲面にそって撓ませ、接触面積を変
化させることによって圧力検出電極間の静電容量が変化
するようにした。このため圧力によって静電容量が連続
的に大きく変化する圧力検出コンデンサを実現すること
ができた。

【００４９】また第２の構成では上記第１の構成に加
え、前記圧力検出電極に直列に接続された一対のスイッ
チ電極と、第２の圧力伝達部材と、前記スイッチ電極に
対向するように第２の圧力伝達部材に導電部材を設け
た。このため圧力の小さい状態で静電容量をオン／オフ
し、さらに圧力を増加させることによって静電容量が連
続的に大きく変化する圧力検出コンデンサを実現するこ
とができた。

【００５０】また第３の構成では電磁誘導型座標読取装
置に用いられ、コイルとコンデンサによる並列共振回路
を有する座標指示器の並列共振回路に前記第１の構成に
よる圧力検出コンデンサを並列に接続し、さらに操作に
よって前記圧力伝達部材に操作圧力を伝達する操作部材
を設けて圧力検出座標指示器を構成した。このため操作
圧力によって共振周波数を連続的に大きく変化させるこ
とのできる圧力検出座標指示器を実現することができ
た。

【００５１】さらに第４の構成では上記第３の構成にお
ける圧力検出コンデンサに前記第２の構成による圧力検
出コンデンサを用いて圧力検出座標指示器を構成した。
このため操作圧力の小さい状態で共振周波数を不連続的
に大きく変化させ、さらに圧力を増加させることによっ
て共振周波数を連続的に大きく変化させることのできる
圧力検出座標指示器を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧力検出コンデンサに関する第１
の実施例の構成図である。

【図２】本発明による圧力検出コンデンサに関する第２
の実施例の構成図である。

【図３】第２の実施例におけるスイッチ電極の平面図で
ある。

【図４】第２の実施例における圧力−静電容量特性のグ
ラフである。

【図５】本発明による圧力検出コンデンサの誘電体の形
状のバリエーションを示す構成図である。

【図６】本発明による圧力検出コンデンサの誘電体の形
状のバリエーションを示す構成図である。

【図７】本発明による圧力検出コンデンサの圧力−静電
容量特性のグラフである。

【図８】本発明による圧力検出座標指示器に関する第３
の実施例の構成図である。

【図９】第３の実施例による圧力検出座標指示器の等価
回路図である。

【図１０】第３の実施例による圧力検出座標指示器を用
いた座標読取装置の閉ループ回路のゲインの周波数特性
の説明図である。

【図１１】本発明による圧力検出座標指示器に関する第
４の実施例の構成図である。

【図１２】第４の実施例による圧力検出座標指示器の等
価回路図である。

【図１３】第４の実施例による圧力検出座標指示器を用
いた座標読取装置の閉ループ回路のゲインの周波数特性
の説明図である。

【図１４】従来の圧力検出コンデンサの構成説明図であ
る。

【図１５】従来の圧力検出コンデンサの構成説明図であ
る。

【図１６】本発明の背景となる座標読取装置の原理説明
図である。

【図１７】本発明の背景となる圧力検出座標指示器の原
理説明図である。

【符号の説明】

１、２１、１０１、１１１、１２１ ケース ２、１０２、１１２、１２２、１３２、１４２ 圧力伝
達部材 ２２ 第１の圧力伝達部材 ２３ 第２の圧力伝達部材 ４、２４、１０４、１１４、１２４、１３４、１４４
第１の圧力検出電極 ５、２５、１０５、１１５、１２５、１３５、１４５
第２の圧力検出電極 ６、２６、１０６、１１６、１２６、１３６、１４６、
９０３、９１３ 誘電体 ２７ スイッチ電極 ２８ 導電電極 ９、２９ バネ １０、３０ 端子 ５０、６０ 圧力検出コンデンサ ５１ 圧力伝達部材 ６１ 第２の圧力伝達部材 ５２、６２ 端子 ５３、６３ コイル ５４、６４ コンデンサ ５５、６５ ペン芯 ５６、６６ ペン状ケース ９０１、９０２ 電極 ９０４、９０５ 弾性体 ９１１ 第１の電極 ９１２ 第２の電極 ９１６ スペーサ ９１７ 押圧体 ９２０ タブレット ９２１ センスライン ９２２、９３２ 座標指示器 ９２３、９３３ 共振回路 ９２４ 増幅回路 ９３５ 圧力検出コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の圧力検出用電極と、該圧力検出用
   電極に挟まれ、初期状態では該圧力検出用電極と接触面
   の一部が接触するように接触面の一面または二面が凹状
   または凸状の曲面に形成された誘電体と、前記誘電体の
   接触面の凹凸に対応して圧力伝達面が凸状または凹状に
   形成され、該圧力伝達面によって前記圧力検出用電極に
   圧力を伝達し、圧力の大きさによって前記圧力検出用電
   極と前記誘電体との接触面積を変化させるように設けた
   圧力伝達部材とによって構成され、前記一対の圧力検出
   用電極間の静電容量が圧力の大きさによって変化するよ
   うになした圧力検出コンデンサ。
2. 【請求項２】 一対の圧力検出用電極と、該圧力検出用
   電極に挟まれ、初期状態では該圧力検出用電極と接触面
   の一部が接触するように接触面の一面または二面が凹状
   または凸状の曲面に形成された誘電体と、前記誘電体の
   接触面の凹凸に対応して圧力伝達面が凸状または凹状に
   形成され、該圧力伝達面によって前記圧力検出用電極に
   圧力を伝達し、圧力の大きさによって前記圧力検出用電
   極と前記誘電体との接触面積を変化させるように設けた
   第１の圧力伝達部材と、該第１の圧力伝達部材の前記圧
   力伝達面の反対側の面に設けられた一対の電極であっ
   て、一方の電極は前記圧力検出用電極の一方に電気的に
   接続されたスイッチ用電極と、圧力によって前記第１の
   圧力伝達部材に圧力を伝達する第２の圧力伝達部材と、
   該第２の圧力伝達部材の前記スイッチ用電極に対向する
   面に設けられ、圧力を受けることによって前記スイッチ
   用電極に接触して該スイッチ用電極間を接続するように
   設けた導電性部材とによって構成され、前記第２の圧力
   伝達部材に圧力が加えられることにより前記スイッチ用
   電極間を接続し、さらに圧力が加わることにより前記第
   １の圧力伝達部材に圧力が伝えられ、前記圧力検出用電
   極の前記スイッチ用電極に接続されない他の電極と前記
   スイッチ用電極の前記圧力検出用電極に接続されない他
   の電極との間の静電容量が圧力の大きさによって変化す
   るようになした圧力検出コンデンサ。
3. 【請求項３】 電磁誘導型座標読取装置に用いられ、コ
   イルとコンデンサによる並列共振回路を有する座標指示
   器であって、一対の圧力検出用電極と、該圧力検出用電
   極に挟まれ、初期状態では該圧力検出用電極と接触面の
   一部が接触するように接触面の一面または二面が凹状ま
   たは凸状の曲面に形成された誘電体と、前記誘電体の接
   触面の凹凸に対応して圧力伝達面が凸状または凹状に形
   成され、該圧力伝達面によって前記圧力検出用電極に圧
   力を伝達し、圧力の大きさによって前記圧力検出用電極
   と前記誘電体との接触面積を変化させるように設けた圧
   力伝達部材とによって構成され、前記一対の圧力検出用
   電極間の静電容量が圧力の大きさによって変化するよう
   になした圧力検出コンデンサを前記並列共振回路に並列
   に接続し、さらに押下操作による圧力を前記圧力伝達部
   材に伝達する操作部材を設けた圧力検出座標指示器。
4. 【請求項４】 電磁誘導型座標読取装置に用いられ、コ
   イルとコンデンサによる並列共振回路を有する座標指示
   器であって、一対の圧力検出用電極と、該圧力検出用電
   極に挟まれ、初期状態では該圧力検出用電極と接触面の
   一部が接触するように、接触面の一面または二面が凹状
   または凸状の曲面に形成された誘電体と、前記誘電体の
   接触面の凹凸に対応して圧力伝達面が凸状または凹状に
   形成され、該圧力伝達面によって前記圧力検出用電極に
   圧力を伝達し、圧力の大きさによって前記圧力検出用電
   極と前記誘電体との接触面積を変化させるように設けた
   第１の圧力伝達部材と、該第１の圧力伝達部材の前記圧
   力伝達面の反対側の面に設けられた一対の電極であっ
   て、一方の電極は前記圧力検出用電極の一方に電気的に
   接続されたスイッチ用電極と、圧力によって前記第１の
   圧力伝達部材に圧力を伝達する第２の圧力伝達部材と、
   該第２の圧力伝達部材の前記スイッチ用電極に対向する
   面に設けられ、圧力を受けることによって前記スイッチ
   用電極に接触して該スイッチ用電極間を接続するように
   設けた導電性部材とによって構成され、前記第２の圧力
   伝達部材に圧力が加えられることにより前記スイッチ用
   電極間を接続し、さらに圧力が加わることにより前記第
   １の圧力伝達部材に圧力が伝えられ、前記圧力検出用電
   極の前記スイッチ用電極に接続されない他の電極と前記
   スイッチ用電極の前記圧力検出用電極に接続されない他
   の電極との間の静電容量が圧力の大きさによって変化す
   るようになした圧力検出コンデンサを前記並列共振回路
   に並列に接続し、さらに押下操作による圧力を前記第２
   の圧力伝達部材に伝達する操作部材を設けた圧力検出座
   標指示器。