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1. WO2020161976 - STYLO ÉLECTRONIQUE DE TYPE À COUPLAGE ÉLECTROMAGNÉTIQUE

Document

明 細 書

発明の名称 電磁結合方式の電子ペン

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012  

課題を解決するための手段

0013   0014   0015  

図面の簡単な説明

0016  

発明を実施するための形態

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129  

符号の説明

0130  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 電磁結合方式の電子ペン

技術分野

[0001]
 この発明は、位置検出装置と共に使用される電磁結合方式の電子ペンに関する。

背景技術

[0002]
 電磁結合方式の電子ペンは、コイルとコンデンサとで構成される共振回路を備え、この共振回路と、ループコイルからなる複数の電極(アンテナ電極)を備える位置検出センサとの間で電磁結合による信号のインタラクションをすることで、位置検出センサに対する位置指示を行う。電子ペンの共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの間でやり取りされる信号の周波数に応じたものとなるように調整されている。
[0003]
 そして、電磁結合方式の電子ペンにおいては、コイルは、位置検出センサとの電磁結合の強度を確保するために、できるだけペン先に近い位置に配設される(特許文献1(WO2017/010336号公報))。
[0004]
 また、従来は、コイルは柱状形状の磁性体コアに巻回されていると共に、この柱状形状の磁性体コアの中心線位置に貫通孔が形成されると共に、筆圧検出部が磁性体コアの中心線方向のペン先とは反対側に配置され、樹脂などで構成される芯体が、磁性体コアの貫通孔を挿通して筆圧検出部に嵌合されて、芯体の先端に印加される筆圧を、筆圧検出部で検出することが可能な構成とされている。そして、芯体は、筆圧検出部に対して抜き差し可能、つまり、交換可能の構成とされている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : WO2017/010336号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 ところで、最近は、携帯機器に入力装置として位置検出装置が搭載され、電子ペンも携帯機器に付帯されるようになっている。そのため、付帯し易くするために、電子ペンの細型化の要求が大きくなっている。この場合に、電子ペンが細型化されると、それに伴い、電磁結合方式の電子ペンに設けられるコイルは、より細い磁性体コアに巻回されたものが用いられるようになっている。
[0007]
 また、電子ペンによる位置検出センサ上でのペン先部分での視認性を良くするために、電子ペンのペン先側の筐体の肉厚を薄くしたり、ペン先部分の形状をより細したりする要求もある。
[0008]
 しかし、ペン先側の筐体の肉厚を薄くすると、磁性体コアが細型化されているときには、電子ペンをペン先側から誤って落下させてしまったときに、ペン先側の樹脂筐体が破損し、これに伴い、コイルが巻回されている細い磁性体コアが破損して、共振回路を構成するコイルが不良となってしまう恐れがあった。
[0009]
 磁性体コアに貫通孔が設けられて、この貫通孔を通じて取り付けられる芯体は、交換可能であるので、電子ペンが落下して当該芯体が破損した場合には、当該芯体のみを交換するだけで済む。
[0010]
 ところが、上述の特許文献1に示されるように、従来の電磁結合方式の電子ペンでは、コイルは、当該コイルと共に共振回路を構成する部品が配設されている回路部用のプリント基板を保持するホルダーに、筆圧検出部などと共に、ユニット化されたモジュールの構成となっている。
[0011]
 このため、コイルが不良となってしまった場合には、電子ペンの筐体内のモジュールの全体を交換をしたり、場合によっては、電子ペン自身を新たに購入する事態となる場合もあり、使用者に経済的な負担を負わせることとなってしまっていた。
[0012]
 この発明は、以上の問題点を解決することができる電磁結合方式の電子ペンを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013]
 上記の課題を解決するために、
 コイルを含む共振回路により位置検出センサと電磁結合することに基づいて、前記位置検出センサに対して位置指示をするようにする電磁結合方式の電子ペンであって、
 電子ペン本体部と、
 前記電子ペン本体部に対して着脱可能なペン先ユニットと、
 を備え、
 前記ペン先ユニットは、所定の形状のペン先筐体の内部に、少なくとも前記コイルが収納されて構成されており、
 前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に装着されることで前記共振回路の一部となる回路部を備える
 ことを特徴とする電磁結合方式の電子ペンを提供する。
[0014]
 上述の構成の電子ペンにおいては、共振回路を構成するコイルは、電子ペン本体部とは別体のペン先ユニットのペン先筐体内に収納されている。そして、ペン先ユニットは、電子ペン本体部に対して着脱可能の構成とされており、ペン先ユニットが電子ペン本体部に装着されると、電子ペン本体部の回路部が共振回路の一部となって、電子ペンは、位置検出センサと電磁結合により信号のインタラクションを行う。
[0015]
 この構成の電子ペンによれば、コイルが、電子ペン本体部とは着脱可能なペン先ユニットに設けられるので、コイルが不良となってしまっても、ペン先ユニットだけを交換すればよく、使用者の経済的な負担を軽減させることができる。また、ペン先ユニットは、電子ペン本体部とは着脱可能であって、交換が容易であるので、ペン先筐体部の肉厚を薄くしたり、ペン先の先端部を細くしたりして視認性を良くしたものや、視認性は犠牲にしても、より強固で丈夫なペン先ユニットなど、種々のものを用意することが可能になるという効果もある。

図面の簡単な説明

[0016]
[図1] この発明による電磁結合方式の電子ペンの第1の実施形態の構成例を説明するための図である。
[図2] 第1の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの組み立て構成を示す分解斜視図である。
[図3] 第1の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの要部を構成するペンモジュールの構成例を示す図である。
[図4] 図3の例のペンモジュールのペン先ユニットの構成例を示す図である。
[図5] 図3の例のペンモジュールの回路部ユニットの構成例を示す図である。
[図6] 第1の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの共振回路と位置検出装置の回路構成例を示す図である。
[図7] この発明による電磁結合方式の電子ペンの第2の実施形態の構成例を説明するための図である。
[図8] この発明による電磁結合方式の電子ペンの他の実施形態の第1の構成例を説明するための図である。
[図9] 図8の例の電子ペンの共振回路と位置検出装置の回路構成例を示す図である。
[図10] この発明による電磁結合方式の電子ペンの他の実施形態の第2の構成例を説明するための図である。

発明を実施するための形態

[0017]
 以下、この発明による電磁結合方式の電子ペンの幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。
[0018]
 [第1の実施形態]
 従来は、電子ペンでの位置指示入力は、専用のタブレットの入力面でなされるので、当該位置指示入力をすることができさえすればよく、電子ペンの入力面での書き味については考慮する必要がなかった。
[0019]
 ところが、最近は、表示ディスプレイを備える携帯端末の入力装置として位置検出装置が用いられ、その表示ディスプレイの硬質の保護ガラス上を入力面として、電子ペンにより指示入力することができるようにされている。この場合に、電子ペンのペン先が硬い材質の樹脂等で作られている場合には、保護ガラス上で滑ってしまい、使用者が慣れている紙に鉛筆で書く場合のような書き味とは程遠い書き味となっていた。そのため、近年、電子ペンでの書き味を求めるようになってきた。
[0020]
 書き味を変更する方策として、容易なのは、背景技術の欄で上述した交換可能な芯体の材質を変更することである。例えば、芯体をPOM(Polyoxymethylene)で構成した場合、POMは硬い材質であり、滑り易い。また、芯体をエラストマーで構成した場合には、材質が柔らかいが粘りのある書き味となる。
[0021]
 しかし、電子ペンにおいて、万年筆のペン先のように、ペン先に弾力性を持たせることは、従来の棒状などの特定の形状の芯体の先端の素材を変更するだけでは対応することができない。
[0022]
 以下に説明する第1の実施形態では、上述のような芯体を用いることなく、所望のペン先の構造及び形状に変更することが容易な構成にして、ペン先の硬軟のみならず、弾力性を持たせることも可能として、様々な書き味を実現することを可能とする電子ペンを提供する。
[0023]
 図1(A)は、この第1の実施形態の電子ペン1の全体の構成例を説明するための断面図である。また、図2は、この第1の実施形態の電子ペン1の組み立て構成を示す分解斜視図である。
[0024]
 図1(A)に示すように、この第1の実施形態の電子ペン1においては、筒状の電子ペン外筐2の中空部2a内に、ペンモジュール3が収納されている。電子ペン外筐2は、この例では、図2に示すように、中空部2aの形状が、円柱形状とされている円筒形とされている。
[0025]
 ペンモジュール3は、図1(A)、(B)及び図2に示すように、この例では、ペン先ユニット4と、回路部ユニット5とからなる。そして、図1(B)に示すように、ペン先ユニット4は、回路部ユニット5に対して、着脱可能とされている。
[0026]
 ペンモジュール3は、図1(A)に示すように、ペン先ユニット4のペン先部分が、筒状の電子ペン外筐2の一方の開口から外部に突出する状態で、電子ペン外筐2の中空部2a内に収納される。この場合に、ペンモジュール3は、電子ペン外筐2の中空部2a内において、軸心方向に移動可能の状態で収納されている。そして、この第1の実施形態の電子ペン1では、ペンモジュール3の回路部ユニット5には、ペン先ユニット4との結合側とは反対側の端部に、筆圧検出部6が設けられている。
[0027]
 この例の筆圧検出部6は、ペン先側に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサで構成される。この例の筆圧検出部6は、感圧用部品として、図1(A)及び(B)に示すように、誘電体61と、絶縁性材料からなるスペーサ部材62と、導電性弾性部材63と、係止用部材64とで構成される複数個の部品からなる。これらの部品は、筆圧検出部6の筐体65に収納されている。この場合に、この例では、図1(A)及び(B)に示すように、ペン先側から後端側(軸心方向においてペン先側とは反対側)に向かう軸心方向において、係止用部材64、誘電体61、スペーサ部材62、導電性弾性部材63の順に、感圧用部品が並べられて配設される。
[0028]
 誘電体61は円板形状のもので、図示は省略するが、当該円板形状の軸心方向の係止用部材64側の一方の端面には可変容量コンデンサの第1の電極を構成する電極が形成されている。
[0029]
 スペーサ部材62は、絶縁性を有すると共に弾性を有するリング状の部材である。導電性弾性部材63は例えば導電性ゴムで構成され、その先端部端面が誘電体61の他方の端面に対向するように配され、前記可変容量コンデンサの第2の電極を構成する。
[0030]
 係止用部材64は、誘電体61の電極が形成されている側に配置されて、誘電体61が軸心方向のペン先側に移動しないように規制するためのものである。この例では、係止用部材64は、筐体65からペン先側に突出する状態とされている。そして、この例では、係止用部材64の外周部には、図示は省略するが、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサの第1の電極と第2の電極とにそれぞれ接続されている端子導体が、例えば印刷などにより形成されている。
[0031]
 そして、後述するように、筆圧検出部6は、回路部ユニット5のホルダー51の筒状部51b内に収納保持される。係止用部材64は、筆圧検出部6が筒状部51b内に収納されたときに、図1(A)及び(B)に示すように、回路部ユニット5のプリント基板載置部51aに載置されているプリント基板52を挟持して、プリント基板52と衝合するようにスリット64aを備えている。そして、係止用部材64がプリント基板52を挟持する状態で、係止用部材64に形成されている端子導体が、プリント基板52の導体パターンに接続されることで、後述するように、この例では、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6Cが、共振回路RC(図6参照)の一部を構成するようにされている。
[0032]
 そして、この例では、筆圧検出部6の導電性弾性部材63は、後端側から押子部材66の押子661が嵌合される嵌合凹部63aを備えている。押子部材66は、押子保持部660に、押子661が保持される構成とされている。この例では、押子661の、導電性弾性部材63との嵌合側とは反対側(後端側)は球形部661aとされ、この球形部661aが押子保持部660の嵌合部660a内に、回転自在の状態で収納される。つまり、押子661は、押子保持部660に対して、いわゆるユニバーサルジョイントの状態で結合保持されている。
[0033]
 そして、電子ペン外筐2の、電子ペン1のペン先側とは反対側、つまり、後端側の開口は、図1(A)及び(B)に示すように、後端部材7により閉塞されるように構成されている。後端部材7は、電子ペン外筐2の中空部2a内に挿入されて、当該後端部材7を電子ペン外筐2に対して係止させる係止用挿入部分7aを備える。そして、この第1の実施形態の電子ペン1では、この後端部材7の係止用挿入部分7aのペン先側の端部に、筆圧検出部6の押子部材66の一部が嵌合される嵌合部7bが設けられる。
[0034]
 電子ペン1の組み立てに当たっては、図2に示すように、先ず、後端部材7の係止用挿入部分7aの端部に設けられている嵌合部7bに、ペンモジュール3の回路部ユニット5に設けられている筆圧検出部6の押子部材66を嵌合させて、後端部材7とペンモジュール3とを結合させておく。そして、当該結合したペンモジュール3及び後端部材7を、図2に示すようにして、電子ペン外筐2の後端側の開口から挿入させて、後端部材7を電子ペン外筐2に係止させるようにする。このとき、ペン先ユニット4のペン先部が、図1(A)に示すように、電子ペン外筐2から突出する状態となるのは、前述した通りである。
[0035]
 この場合に、図1(A)及び図2に示すように、ペンモジュール3の回路部ユニット5の回路部筐体50の外周側面には、リング状突部50aが形成されていると共に、電子ペン外筐2の中空部2aには、段差部2bが形成されており、ペンモジュール3の回路部ユニット5の回路部筐体50のリング状突部50aが、段差部2bと係合することで、ペンモジュール3と後端部材7との結合が外れてしまったとしても、電子ペン外筐2のペン先側の開口から抜け落ちてしまわないように構成されている。
[0036]
 このようにして組み立てられた電子ペン1において、ペンモジュール3のペン先ユニット4のペン先に筆圧が印加されると、ペンモジュール3の全体が、電子ペン外筐2の中空部2a内において、軸心方向に、印加された筆圧に応じて後端部材7側に変位する。後端部材7は、電子ペン外筐2に圧入嵌合されているため、筆圧が印加されても、移動することはない。このため、筆圧検出部6においては、筆圧に応じたペンモジュール3の軸心方向の変位に応じて、誘電体61が導電性弾性部材63側に押圧されて、スペーサ部材62を介して対向している導電性弾性部材63と誘電体61との接触面積が、筆圧に応じて変化し、可変容量コンデンサの容量が、筆圧に応じたものとなる。以上のようにして、筆圧検出部6は、印加された筆圧に応じたペンモジュール3の軸心方向の移動による圧力を受けることになって、ペン先に印加された筆圧を検出する。
[0037]
 なお、図2では、ペンモジュール3の回路部ユニット5に対してペン先ユニット4が装着されている状態で、後端部材7とペンモジュール3とを結合し、電子ペン外筐2の中空部2a内に挿入するようにした。しかし、ペン先ユニット4は、ペンモジュール3の回路部ユニット5の回路部筐体50に対して、後から、図1(B)に示すように、装着することができる。
[0038]
 この第1の実施形態の電子ペン1では、電子ペン外筐2内に、ペンモジュール3の内の回路部ユニット5と、後端部材7とが収納されたものを電子ペン本体部8とすることができる。そして、ペンモジュール3のペン先ユニット4は、ペンモジュール3の回路部ユニット5の筐体に対して着脱可能となっているので、この第1の実施形態の電子ペン1は、図1(B)に示すように、電子ペン本体部8に対して、ペン先ユニット4が着脱可能の構成を備える。
[0039]
 以上が第1の実施形態の電子ペン1の概略である。次に、この第1の実施形態の電子ペン1の要部であるペンモジュール3の詳細な構成について説明する。
[0040]
 [ペンモジュール3の構成例]
 図3は、この第1の実施形態の電子ペン1のペンモジュール3の構成例を示す図であり、図3(A)はペン先ユニット4と回路部ユニット5とが分離された状態の斜視図、図3(B)はペン先ユニット4と回路部ユニット5とが結合された状態の斜視図、図3(C)はペン先ユニット4と回路部ユニット5との結合部における電気的な接続を説明するための拡大図である。
[0041]
 <ペン先ユニット4の構成例>
 図4は、ペン先ユニット4の構成例を説明するための分解斜視図である。図4(B)に示すように、この例では、ペン先ユニット4は、ペン先筐体40内に、コイル部材41が収納された構成とされている。
[0042]
 ペン先筐体40は、この例では、弾性を有する樹脂で構成され、万年筆のペン先形状を有するように形成されたペン先部40aと、回路部ユニット5の後述する回路部筐体50内に挿入嵌合されて、回路部ユニット5と結合するための嵌合部40bとを備える。ペン先筐体40のペン先部40aの形状は、図1(A),(B)、図2、図3(A),(B)並びに図4(B),(C)に示すように、この例では、ペン先位置が電子ペン外筐2の中心線の延長線の線上からずれた偏心位置となる形状を備える。このペン先筐体40のペン先部40aの形状により、ペン先ユニット4のペン先部40aは、万年筆のペン先で書いたときと同様の弾性を有するように構成されている。
[0043]
 また、ペン先筐体40は、図4(B)において、点線で示すように、コイル部材41を、当該ペン先筐体40内に収納するために、コイル部材41の形状に対応した凹部40cを備えている。
[0044]
 コイル部材41は、コイル42が巻回された、例えばフェライトコアで構成される磁性体コア43を保持部44で保持する構成とされる。この例では、保持部44は、コイル42の巻き始め端42aと巻き終わり端42bのそれぞれと電気的に接続される2個の電極端子45及び46を備える。
[0045]
 電極端子45及び46は、例えば導電性金属からなり、図4(A)に示すように、棒状部45a及び46aと、これら棒状部45a及び46aの径よりも若干径が大きい頭部45b,46bを備える棒状体により構成されている。そして、コイル42の巻き始め端42aが、電極端子45の頭部45bの近傍に、コイル42の巻き終わり端42bが、電極端子46の頭部46bの近傍に、それぞれ例えば巻き付けられる等して、電極端子45及び46に電気的に接続されている。
[0046]
 保持部44は、絶縁材料、この例では樹脂からなり、この例では円柱形状とされている。そして、図4(A)に示すように、円柱形状の保持部44の一方の円形端面44aには、コイル42が巻回されている磁性体コア43のペン先側とは反対側の端部が嵌合される凹部44bが形成されている。凹部44bは、保持部44の円形端面44aの中心位置ではなく、万年筆のペン先形状に合わせるために、図4(A)に示すように、円形端面44aにおいて中心位置から偏心した位置に形成されている。
[0047]
 また、保持部44には、電極端子45及び46の棒状部45a及び46aのそれぞれが挿通される、軸心方向の貫通孔44c及び44dが形成されている。電極端子45及び46の頭部45b及び46bは、貫通孔44c及び44dよりも大きい径を有する。そして、電極端子45及び46の棒状部45a及び46aが、保持部44の貫通孔44b及び44cに挿通されて、図4(B)に示すように、当該棒状部45a及び46aの端部が保持部44の円形端面44aとは反対側の端面44eから突出するようにされる。そして、磁性体コア43のペン先側とは反対側の端部が、円形端面44aの凹部44bに嵌合され、これにより、図4(B)の右側に示すコイル部材41が形成される。
[0048]
 以上のようにして形成されたコイル部材41が、図4(B)に示すように、ペン先筐体40の凹部40a内に挿入されて収納され、接着材により接着されるなどして、当該ペン先筐体40内に固定される。これにより、図4(C)に示すようなペン先ユニット4が形成される。この場合に、図1(B)及び図3(A)に示すように、コイル部材41の保持部44の端面44eは、ペン先筐体40のペン先側とは反対側において露出しており、この端面44eから突出している2個の電極端子45及び46は、ペン先ユニット4のペン先側とは反対側の端部から軸心方向に突出するように構成されている。
[0049]
 <回路部ユニット5の構成例>
 図5(A)は、回路部ユニット5の回路部筐体50内に収納される構成部品を説明するための分解斜視図である。図5(B)は、図5(A)に示した構成部品を組み上げたものを、回路部筐体50内に収納する様子を説明するための図である。そして、図5(C)は、回路部筐体50内に構成部品を組み上げたものを収納した回路部ユニット5の外観を示す図である。この図5(C)の回路部ユニット5の内部構成は、図3(A)の右側において構成部品を点線で示した回路部ユニット5と同一のものとなる。
[0050]
 図5(B)に示すように、この例では、回路部ユニット5は、回路部筐体50内に、プリント基板52を保持すると共に、筆圧検出部6を保持するホルダー51が収納された構成とされている。
[0051]
 回路部筐体50は、この例では絶縁性の樹脂で構成され、図5(B)に示すように、前述したリング状突部50aを外周部に備える筒状体である。この筒状体である回路部筐体50の外径は、この例では、ペン先ユニット4のペン先筐体40のペン先部の最も大きい外径と等しく、内径は、ペン先ユニット4のペン先筐体40の嵌合部40bの外径とほぼ等しい、あるいは若干小さい径とされている(図3(A)及び(B)参照)。
[0052]
 ホルダー51は、この例では絶縁性の樹脂で構成され、図5(A)及び(B)に示すように、プリント基板載置部51aと、筆圧検出部6の収納用の筒状部50bとを備える。プリント基板載置部51aは、図5(A)及び(B)に示すように、筒状体の周側面の軸心方向の一部分を半円周分切り欠いた形状とされ、ホルダー51はボート形状の構成とされている。そして、図5(A)に示すように、プリント基板52がこのプリント基板載置部51aに載置され、例えば接着固定されることで、図5(B)に示すようにホルダー51にプリント基板52が保持される。
[0053]
 プリント基板52には、図5(A)及び(B)に示すように、コイル42と共に共振回路を構成する共振用のコンデンサ53が配設されていると共に、このコンデンサ53の一端及び他端のそれぞれが電気的に接続されている端子板54及び55が、ペン先ユニット4との結合側の端部に配設されている。これら端子板54及び55は、この例では導電性の金属板で構成され、図3(A)及び(B)に示すようにして、ペン先ユニット4が回路部ユニット5と結合されたときに、ペン先ユニット4の電極端子45及び46と接触して電気的に接続される位置に配設されている。この場合に、図3(A)~(C)に示すように、端子板54及び55は、プリント基板52の長辺方向に直交する幅方向に弾性変位することが可能なように湾曲した形状に構成されている。
[0054]
 また、プリント基板52の長手方向の後端側には、筆圧検出部6との接続用の導電パターン56及び57が形成されている。
[0055]
 そして、筆圧検出部6に押子部材66の押子661が嵌合されたものが、図5(B)に示すように、ホルダー51の筆圧検出部6の収納用の筒状部51b内に収納される。このとき、図1(A)及び(B)の断面図に示すように、筆圧検出部6の筐体65及び係止用部材64が筒状部51b内に収納されるが、係止用部材64のペン先側の端部は、プリント基板52を、スリットにおいて挟持するようにされる。そして、係止用部材64に形成されている、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6Cの第1の電極及び第2の電極と接続されている端子導体(図示は省略)と、プリント基板52の導電パターン56及び57とがそれぞれ、例えば半田付けされて電気的に接続される。
[0056]
 そして、プリント基板52及び筆圧検出部6を保持するホルダー51が、筆圧検出部6側から、図5(B)に示すように、回路部筐体50のペン先側の開口50bから挿入されて、図5(C)に示すような回路部ユニット5が形成される。このとき、回路部筐体50の開口50b側には、図3(A)に示すように、ペン先ユニット4の嵌合部40bが挿入されるスペースが形成される。
[0057]
 そして、図3(A)及び図3(B)に示すように、この回路部ユニット5の回路部筐体50の開口50bからペン先ユニット4の嵌合部40bを挿入すると、図3(B)及び(C)に示すように、ペン先ユニット4の電極端子45及び46が、それぞれ回路部ユニット5のプリント基板52に形成されている端子板54及び55に弾性的に接触して電気的に接続される。これにより、ペン先ユニット4のコイル42と、回路部ユニット5のプリント基板52上のコンデンサ53とにより並列共振回路が構成される。そして、この実施形態では、この並列共振回路に対して、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6C(図6参照)が、更に並列に接続される。
[0058]
 そして、以上のようにしてペンモジュール3が形成されると、図2に示すように、このペンモジュール3の後端側に、後端部材7が、筆圧検出部6の押子部材66を、係止用挿入部分7aの嵌合部7bに収納することで、結合される。そして、ペンモジュール3と後端部材7が結合されたものが電子ペン外筐2内に挿入されて、ペン先ユニット4のペン先部40aが電子ペン外筐2の開口から突出するようにされる。以上により、この第1の実施形態の電子ペンが形成される。ペン先ユニット4は、電子ペン外筐2内に収納されているペンモジュール3の回路部ユニット5から着脱することができることは前述した通りである。
[0059]
 [電子ペン1の共振回路と位置検出装置の回路構成例]
 図6は、以上のようにペン先ユニット4が、電子ペン本体部8内に収納されているペンモジュール3の回路部ユニット5と結合されたときに、この実施形態の電子ペン1において構成される共振回路RCと、この共振回路RCと電磁結合される位置検出センサ210を備える位置検出装置200との回路構成例を示す図である。
[0060]
 図6の左上方部に示すように、電子ペン1においては、ペン先ユニット4が回路部ユニット5と結合されると、ペン先ユニット4の電極端子45及び46が、回路部ユニット5のプリント基板52に配設されている端子板54及び55と接触して電気的に接続され、これにより、コイル42にコンデンサ53が並列に接続されて並列共振回路RCが形成される。
[0061]
 そして、回路部ユニット5のプリント基板52においては、筆圧検出部6を構成する可変容量コンデンサ6Cの第1の電極及び第2の電極が、導電パターン56及び57に電気的に接続されているので、コンデンサ53には、可変容量コンデンサ6Cが並列に接続されている。したがって、この第1の実施形態の電子ペン1の共振回路RCは、コイル42に並列にコンデンサ53と可変容量コンデンサ6Cとが接続された回路構成を備える。
[0062]
 なお、この第1の実施形態の電子ペン1において、ペン先ユニット4が、装着されていないときには、共振回路RCは形成されないので、電子ペン1は、非動作となる。
[0063]
 図6に示すように、共振回路RCは、位置検出装置200の位置検出センサ210と電磁結合して、位置検出センサ210から送られている電磁波信号を受信する受信部の機能と、受信した電磁波信号を位置検出センサ210に帰還するように送信する機能とを備える。
[0064]
 この実施形態では、共振回路RCを構成するコンデンサ53に並列に筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6Cが接続されているので、共振回路RCの共振周波数は、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6Cの静電容量が、ペン先ユニット4のペン先部40aに印加される圧力(筆圧)に応じて変化することにより変化する。
[0065]
 一方、この例の電磁結合方式の位置検出装置200は、位置検出センサ210と、送受信処理回路220とを備える。
[0066]
 位置検出センサ210は、X軸方向ループコイル群211と、Y軸方向ループコイル群212とが積層された位置検出コイルにより構成されている。位置検出装置200は、位置検出センサ210を通じて電子ペン1の共振回路RCに対して電磁結合により信号を送信し、電子ペン1は、位置検出装置200から受信した信号を共振回路RCを介して、位置検出センサ210に帰還する。
[0067]
 そして、位置検出装置200では、電子ペン1の共振回路RCからの帰還信号を、電磁結合により受信し、その受信した信号が検出される位置検出センサ210上の位置から、電子ペン1により指示された位置検出センサ210上の位置を検出すると共に、電子ペン1の共振回路RCから電磁結合により受信する信号の位相変化を検出することより共振周波数の変化を検出して、電子ペン1の芯体30に印加された筆圧を検出するようにする。
[0068]
 送受信処理回路220には、位置検出センサ210のX軸方向ループコイル群211及びY軸方向ループコイル群212が接続される選択回路213が設けられている。この選択回路213は、2つのループコイル群211,212のうちの一のループコイルを順次選択する。
[0069]
 そして、送受信処理回路220には、発振器221と、電流ドライバ222と、切り替え接続回路223と、受信アンプ224と、指示位置検出用回路225と、筆圧検出用回路226と、処理制御部227とが設けられている。処理制御部227は、マイクロコンピュータにより構成されている。処理制御部227は、選択回路213におけるループコイルの選択、切り替え接続回路223の切り替えを制御すると共に、指示位置検出用回路225及び筆圧検出用回路226での処理タイミングを制御する。
[0070]
 発振器221は、周波数f0の交流信号を発生する。そして、発振器221は、発生した交流信号を、電流ドライバ222と筆圧検出用回路226に供給する。電流ドライバ222は、発振器221から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路223へ送出する。切り替え接続回路223は、処理制御部227からの制御により、選択回路213によって選択されたループコイルが接続される接続先(送信側端子T、受信側端子R)を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Tには電流ドライバ222が、受信側端子Rには受信アンプ224が、それぞれ接続されている。
[0071]
 選択回路213により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路213及び切り替え接続回路223を介して受信アンプ224に送られる。受信アンプ224は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、指示位置検出用回路225及び筆圧検出用回路226へ送出する。
[0072]
 X軸方向ループコイル群211及びY軸方向ループコイル群212の各ループコイルには、電子ペン1から送信される電波によって誘導電圧が発生する。指示位置検出用回路225は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、その検波出力信号をディジタル信号に変換し、処理制御部227に出力する。処理制御部227は、指示位置検出用回路225からのデジタル信号、すなわち、各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン1のX軸方向及びY軸方向の指示位置の座標値を算出する。
[0073]
 一方、筆圧検出用回路226は、受信アンプ224の出力信号を発振器221からの交流信号で同期検波して、それらの間の位相差(周波数偏移)に応じたレベルの信号を得、その位相差(周波数偏移)に応じた信号をデジタル信号に変換して処理制御部227に出力する。処理制御部227は、筆圧検出用回路226からのデジタル信号、すなわち、送信した電波と受信した電波との位相差(周波数偏移)に応じた信号のレベルに基づいて、電子ペン1に印加されている筆圧を検出する。
[0074]
 [第1の実施形態の電子ペン1の効果]
 以上説明した第1の実施形態の電子ペン1においては、ペン先ユニット4に共振回路を構成するコイル42を巻回した磁性体コア43を備えるコイル部材41を収納し、このペン先ユニット4を、電子ペン本体部8に対して着脱可能に構成した。したがって、電子ペン1を誤って落下させてしまって、磁性体コア43が破損し、コイル部材41が不良なってしまったとした場合でも、当該ペン先ユニット4のみを交換すればよいという効果を奏する。
[0075]
 そして、コイル部材41を収納するペン先ユニット4を、電子ペン本体部8に対して着脱可能に構成したことにより、種々のペン先部分の構造、形状を備えるペン先ユニット4を用意して、交換可能にすることができる。この場合に、ペン先ユニット4は、そのペン先部分の構造、形状に応じて位置検出センサとの電磁結合を常に最適に構成することができるという効果もある。
[0076]
 すなわち、電磁結合方式の電子ペンの共振回路を構成するコイルのペン先における位置は、共振回路と電磁結合する位置検出センサとの間で所定の位置関係が必要であり、ペン先の構造や形状が変更されると、それに最適なコイルの位置が変わってしまう。
[0077]
 しかし、上述の実施形態の電子ペン1は、電子ペン本体部8に対して着脱可能に構成されるペン先ユニット4にコイル部材41が収納されている構成であるので、ペン先ユニット4は、ペン先の構造や形状を変更した場合には、そのペン先の構造や形状に応じた最適な位置にコイルを配置する構成とすることができる。
[0078]
 この場合に、第1の実施形態の電子ペンでは、筆圧検出部6は、ペン先に印加される筆圧を、ペンモジュール3の全体の筆圧に応じた変位として検出する構成であるので、貫通孔を有する磁性体コアと、その貫通孔を挿通する芯体は不要となる。これにより、ペン先ユニット4の、例えば樹脂からなるペン先筐体40のペン先部40aを、種々のペン先形状や構造とすることにより、所望の書き味を備えるペン先を容易に構成できる。
[0079]
 したがって、この第1の実施形態の電子ペンによれば、例えば上述した万年筆のペン先形状ではなく、ボールペンのペン先形状や、シャープペンシルのペン先形状などの種々のペン先の構造や形状を有するペン先ユニット4を用意して、それらを交換して使用することで、様々な書き味を実現することが可能となる。ちなみに、上述の第1の実施形態で説明した例では、ペン先ユニット4は万年筆のペン先形状とされているので、ペン先に弾力性を持たせること可能である。
[0080]
 [第2の実施形態]
 上述した第1の実施形態においては、ペン先ユニット4には、コイル42が巻回された磁性体コアのみが収納されるようにしたが、ペン先ユニットに、筆圧検出部をも収納するようにしてもよい。以下に説明する第2の実施形態は、ペン先ユニットに、筆圧検出部をも収納するようにした電子ペンの例である。
[0081]
 図7は、この第2の実施形態の電子ペン1Aの構成例を説明するための図であり、図7(A)は、電子ペン1Aのペン先側の構成例を説明するための断面図、図7(B)は、電子ペン1Aにおいて、ペン先ユニット4Aが着脱可能であることを説明するための図、図7(C)は、ペン先ユニット4Aと電子ペン1A内の回路部との電気的な接続を説明するための図、図7(D)は、電子ペン1Aの共振回路RCAを説明するための図である。図7において、上述の第1の実施形態の電子ペン1と同一の部分については同一の参照符号を付してその説明は省略する。また、若干構成は異なるが、第1の電子ペン1と対応する部分は、同一参照符号にサフィックス「A」を付加して示す。
[0082]
 この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいても、電子ペン本体部8Aに対して、コイル部材41Aを備えるペン先ユニット4Aが着脱可能に構成されるのは、第1の実施形態と同様である。
[0083]
 ただし、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、第1の実施形態の電子ペン1における電子ペン外筐2内に収納される回路部ユニット5を備えるペンモジュール3は形成されず、プリント基板52Aに形成される回路部は、電子ペン外筐2A内に直接に収納される。すなわち、この第2の実施形態の電子ペン1Aでは、図7(A)に示すように、電子ペン外筐2Aの中空部2Aa内に、プリント基板52Aを保持するホルダー51Aが収納されて、電子ペン本体部8Aが構成される。図示は省略するが、ホルダー51Aは、プリント基板載置部のみを備え、筆圧検出部を収納する筒状部は有しない。筆圧検出部6Aは、ペン先ユニット4Aに設けられていて、当該筆圧検出部6Aを保持する筒状部は不要であるからである。
[0084]
 プリント基板52Aには、図7(C)に示すように、電子ペン1Aの共振回路RCAを構成するコンデンサ53Aが配設されると共に、このコンデンサ53Aの第1の電極及び第2の電極と電気的に接続されている端子板54A及び55Aが、ペン先ユニット4Aとの結合側の端部に配設されている。
[0085]
 そして、この第2の実施形態の電子ペン1Aの電子ペン外筐2Aの中空部2Aaの後端側には、図7(A)では図示を省略したが、ホルダー51Aの後端側を位置規制するように、第1の実施形態の後端部材7と同様の形状の後端部材が挿入されて閉塞される。ただし、この第2の実施形態の場合には、プリント基板52Aの後端側には筆圧検出部は設けられないので、後端部材7Aには、筆圧検出部の押子部材を収納するための凹部は設けられない。
[0086]
 ペン先ユニット4Aは、図7(A)及び(B)に示すように、ペン先筐体40A内に、コイル部材41A及び筆圧検出部6Aが収納された構成とされている。この例のペン先筐体40Aは、図7(A)に示すように、外観が円錐形状のペン先部40Aaと、外観が柱状形状の嵌合部40Abとが結合されて構成される。嵌合部40Abは、電子ペン外筐2Aの中空部2Aa内に挿入嵌合されて、電子ペン本体部8Aに装着される部分である。
[0087]
 ペン先部40Aaには、その中心部において軸心方向に貫通孔40Aaaが設けられていると共に、嵌合部40Abのペン先部40Aaとの結合側には、貫通孔40Aaaに連通する凹部40Abaが形成されている。そして、このペン先部40Aaの貫通孔40Aaa及び嵌合部40Abの凹部40Abaの部分に、コイル42Aが巻回された、例えばフェライトコアで構成される磁性体コア43Aが収納されて固着される。この場合に、磁性体コア43Aのペン先側の先端部がペン先部40Aaより突出するようにされている。また、磁性体コア43Aの当該突出している先端側は、図7(A)に示すように、先細となるようにテーパが付されている。
[0088]
 嵌合部40Abのペン先部40Aaとの結合側とは反対側には、筆圧検出部6Aを収納する凹部40Abbが形成されている。この嵌合部40Abの凹部40Abbと、ペン先側の凹部40Abaとの間には、後述する芯体48が挿通可能である貫通孔40Abcが形成されている。
[0089]
 この例の筆圧検出部6Aは、上述の第1の実施形態における筆圧検出部6と同様の構成の可変容量コンデンサ6ACで構成される。すなわち、この例の筆圧検出部6Aは、感圧用部品として、図7(A)に示すように、誘電体61Aと、絶縁性材料からなるスペーサ部材62Aと、導電性弾性部材63Aと、係止用部材64Aとで構成される複数個の部品からなる。これらの部品は、筆圧検出部6Aの筐体65Aに収納されている。この場合に、この例では、図7(A)に示すように、ペン先側から後端側に向かう軸心方向において、導電性弾性部材63A、スペーサ部材62A、誘電体61A、係止用部材64Aの順に、感圧用部品が並べられて配設される。
[0090]
 そして、筆圧検出部6Aは、図7(A)に示すように、ペン先ユニット4Aの嵌合部40Abの凹部40Abb内に収納保持される。この場合に、係止用部材64Aの一部は、図7(A)及び(B)に示すように、嵌合部40Abよりもペン先部40Aaとは反対側に突出する状態となるようにされている。そして、係止用部材64Aには、図7(B)及び(C)に示すように、例えばMID(Molded Interconnect Device)技術により形成された筆圧検出部6Aで構成される可変容量コンデンサ6ACの第1の電極及び第2の電極と電気的に接続されている端子導体67及び68が形成されている。そして、この第2の実施形態のペン先ユニット4Aにおいては、図示は省略するが、コイル42Aの一端及び他端も、端子導体67及び67と電気的に接続されている。
[0091]
 そして、第1の実施形態と同様に、係止用部材64Aは、図7(A)に示すように、ペン先ユニット4Aが、電子ペン本体部8Aに対して装着されたときに、プリント基板52Aを挟持して、プリント基板52Aと衝合するスリット64Aaを備えている。そして、この装着状態では、図7(C)に示すように、係止用部材64Aに形成されている端子導体67及び68が、プリント基板52の端子板54A及び55Aに接続されるように構成されている。
[0092]
 そして、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、磁性体コア43Aの中心線位置には、貫通孔43Aaが形成されており、例えば樹脂から構成される芯体48が、この貫通孔43Aa及び嵌合部40Abの貫通孔40Abcを通じて、筆圧検出部6Aの導電性弾性部材63Aに設けられている嵌合凹部63Aaに嵌合される。
[0093]
 したがって、芯体48の先端に圧力(筆圧)が印加されると、芯体48が印加された圧力に応じて軸心方向に変位し、これにより、筆圧検出部6Aの導電性弾性部材63Aをスペーサ部材62Aを介して誘電体61A側に変位させる。すると、導電性弾性部材63Aと誘電体61Aとの接触面積が、筆圧に応じて変化し、筆圧検出部6Aで構成される可変容量コンデンサ6ACの容量が、筆圧に応じたものとなる。
[0094]
 この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいて、ペン先ユニット4Aが、電子ペン本体部8Aに対して装着されたときには、図7(D)に示すような共振回路RCAが形成される。すなわち、図7(D)に示すように、ペン先ユニット4Aにおいては、コイル42Aに対して筆圧検出部6Aで構成される可変容量コンデンサ6CAが並列に接続されている。そして、このコイル42Aと可変容量コンデンサ6CAとの並列回路の一端及び他端が、端子導体67及び68に接続されている。
[0095]
 したがって、ペン先ユニット4Aが、電子ペン本体部8Aに対して装着されると、コイル42Aと可変容量コンデンサ6CAとの並列回路に対して、プリント基板52A上のコンデンサ53Aが並列に接続されて並列共振回路RCAが形成される。コイル42Aと可変容量コンデンサ6CAとの並列回路からなる共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの電磁結合のために設定された周波数とは一致しない。コイル42Aと可変容量コンデンサ6CAとの並列回路に、更にコンデンサ53Aが並列に接続された共振回路RCAは、位置検出センサとの電磁結合のために設定された周波数と一致し、電子ペン1Aは、位置検出センサと良好に電磁結合して、位置指示をすることができるようになる。
[0096]
 この第2の実施形態の電子ペン1Aも、第1の実施形態の電子ペン1と同様にして、位置検出装置200と電磁結合することで、位置検出センサ210上において位置指示をすることができると共に、筆圧情報を位置検出装置200に送信することができる。
[0097]
 この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいても、上述した第1の実施形態の電子ペン1と同様の効果を奏する。また、この第2の実施形態の電子ペン1Aの場合には、芯体48も単独で交換可能であるという利点がある。
[0098]
 [他の実施形態]
 上述したように、第1及び第2の実施形態の電子ペン1,1Aは、共振回路を構成するコイルを収納するペン先ユニット4,4Aが、電子ペン本体部8,8Aに対して着脱可能(交換可能)とされている。電磁結合方式の電子ペンの共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの電磁結合が大きくなる周波数に調整されている。
[0099]
 しかし、ペン先の構造や形状が異なるペン先ユニット4,4Aに交換したときには、周波数特性が変わる恐れがある。また、同種のペン先の構造や形状であっても、コイルが巻回された磁性体コアからなるコイル部材にばらつきがあると、ペン先ユニット4,4Aを交換したときには、共振回路の共振周波数が変わる恐れがある。そのために、共振回路の共振周波数を調整することができれば非常に便利である。
[0100]
 以下に説明する他の実施形態の電子ペンは、以上の点に鑑み、共振回路の共振周波数を調整することが可能に構成した例である。
[0101]
 <第1の例>
 図8は、使用者が共振回路の共振周波数を調整することができるようにした第1の例の電子ペン1Bの例を示すものである。この図8の例の電子ペン1Bは、第1の実施形態の構成を備える電子ペンにおいて、共振回路の共振周波数を調整することができるようにしたもので、第1の実施形態の電子ペン1と同一部分には、同一参照符号を付して、それらの説明は省略する。
[0102]
 この図8の例の電子ペン1Bにおいては、回路部ユニット5内のホルダー51のプリント基板載置部51aに載置されているプリント基板52に配設されている共振回路を構成するコンデンサは静電容量が可能なトリマーコンデンサ53Bで構成されていると共に、このトリマーコンデンサ53Bの真上の回路部筐体50及び電子ペン外筐2の側周面には、開口50H及び2Hが設けられる。そして、電子ペン外筐2の側周面には、開口2H及び50Hを開閉可能に閉塞するキャップ部材2CPが設けられている。
[0103]
 使用者は、ペン先ユニット4を交換したときには、キャップ部材2CPを取り外して、開口2H及び50Hを外部に臨ませるようにする。そして、電子ペン1Bと位置検出装置200Bとを共振回路RCBを通じて電磁結合させる状態において、トリマーコンデンサ53Bの静電容量を調整する治具9を、開口2H及び50Hを通じて挿入して、トリマーコンデンサ53Bの静電容量を調整するようにする。
[0104]
 この例の電子ペン1Bとと共に使用される位置検出装置200Bは、電子ペン1Bの共振回路RCBの共振周波数が適切なものとなったか否かを、周波数調整中の使用者に報知することができるように構成されている。
[0105]
 図9に、電子ペン1Bの共振回路RCBの構成例と位置検出装置200Bの要部を回路構成例を示す。この図9において、図6に示した位置検出装置200と同一部分には、同一参照符号を付してその説明は省略する。
[0106]
 この例の位置検出装置200Bにおいては、位置検出センサ210と接続される送受信処理回路220Bは、電子ペン1Bの共振回路RCBの共振周波数が適切なものとなったかどうかを検出する機能部と、共振周波数が適切なものとなったときに、その旨を周波数調整中の電子ペン1Bの使用者に報知する機能部とを備える。
[0107]
 すなわち、図9に示すように、この例の位置検出装置200Bの送受信処理回路220Bは、位置検出センサ210の選択回路213によって選択されたループコイルが接続される接続先を、送信側端子Tと受信側端子Rとに切り替えるだけでなく、送信側端子Tと共振周波数調整用端子Fとに切り替え可能な切り替え接続回路223Bを備える。また、送受信処理回路220Bは、切り替え接続回路223Bの共振周波数調整用端子Fに接続される周波数検出回路228と、この周波数検出回路228の検出出力に応じて使用者に、例えばビープ音により共振周波数が適切であるか否かを報知するインジケータ229を備える。そして、処理制御部227Bは、使用者により電子ペンの共振周波数調整用モードの起動指示を受けたときに、切り替え接続回路223Bを、送信側端子Tと共振周波数調整用端子Fとに切り替え接続するように構成されている。その他は、図6の位置検出装置200と同様に構成されている。
[0108]
 使用者による電子ペン1Bの共振周波数調整用モードの起動指示を受けたときには、処理制御部227Bは、切り替え接続回路223Bを送信側端子Tと共振周波数調整用端子Fとに切り替え接続するようにする。このとき、電子ペン1Bの共振回路RCBから帰還される信号は、切り替え接続回路223Bの共振周波数調整用端子Fを通じて周波数検出回路228に供給されて、その周波数が検出され、適切な周波数となっているか否かが検出される。そして、周波数検出回路228は、受信した周波数が適切な周波数となっていると判別したときには、インジケータ229にその旨の検出出力信号を出力する。インジケータ229は、この周波数検出回路228から、受信した周波数が適切な周波数となっているとの検出出力信号を受けると、ビープ音を放音して、使用者に報知する。
[0109]
 以上のようにして、使用者は、このビープ音を頼りに、治具9を用いて、電子ペン1Bのトリマーコンデンサ53Bの静電容量を調整して、共振回路RCBの共振周波数を適切な周波数に調整することができる。
[0110]
 なお、以上の第1の例は、第1の実施形態の電子ペン1に適用した場合として説明したが、第2の実施形態の電子ペン1Aにも適用することができることは言うまでもない。また、上述の例では、電子ペンの共振回路の共振周波数を調整する素子として、共振用のコンデンサとしてトリマーコンデンサを用いるようにしたが、操作者による調整操作によりインダクタンス値を可変可能な可変インダクタンス素子を、共振回路に接続して、それを調整するようにしてもよい。
[0111]
 <第2の例>
 第2の例は、電子ペンと位置検出装置とを無線通信可能として、位置検出装置からの補正信号により、電子ペンの共振回路の共振周波数を、自動的に調整することができるようにした例である。
[0112]
 図10は、この第2の例の場合の実施形態の電子ペン1Cの電子回路例と、位置検出装置200Cの電子回路例とを示す図である。この図10の例の電子ペン1Cは、第1の実施形態の構成を備える電子ペンにおいて、共振回路の共振周波数を調整することができるようにしたもので、図4に示した第1の実施形態の電子ペン1及び位置検出装置200、また、上述の位置検出装置200Bと同一部分には同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
[0113]
 この例の電子ペン1Cにおいては、図10に示すように、回路部ユニット5には、共振用コンデンサ53Cと、筆圧検出部6で構成される可変容量コンデンサ6Cとに加えて、供給電圧に応じて静電容量を可変する可変容量ダイオード58が設けられている。そして、これら共振用コンデンサ53Cと、可変容量コンデンサ6Cと、可変容量ダイオード58とは互いに並列に接続されて共振回路RCCが構成されている。
[0114]
 さらに、この例では回路部ユニット5には、可変容量ダイオード58に制御電圧を供給する制御回路100と、位置検出装置200Cと無線通信する無線通信部101とが設けられる。無線通信部101は、この例ではブルートゥース(登録商標)規格の無線通信手段が用いられる。この無線通信部101は、位置検出装置200Cから受信した後述する補正信号を制御回路100に供給し、制御回路100は、受け取った補正信号から、可変容量ダイオード58の静電容量を制御する制御電圧を生成する。
[0115]
 一方、位置検出装置200Cは、図9に示した第1の例の位置検出装置200Bと同様の切り替え接続回路223Bを備えると共に、周波数検出回路228Cを備える。処理制御部227Bは、使用者から、電子ペン1Cの共振回路RCCの共振周波数調整モードの起動指示を受けたときに、切り替え接続回路223Bを共振周波数調整用端子Fに切り替えるように制御する。
[0116]
 そして、この例の位置検出装置200Cにおいては、周波数検出回路228Cは、電子ペン1Cの共振回路RCCから帰還される信号の周波数を検出し、その検出した周波数に対応する信号を補正信号生成回路229Cに供給する。補正信号生成回路229Cは、周波数検出回路228Cから受け取った信号から電子ペン1Cの共振回路RCCから帰還される信号の周波数を認識し、その周波数と適切な周波数との差分に応じた補正信号を生成する。
[0117]
 そして、この例の位置検出装置200Cにおいては、電子ペン1Cの無線通信部101と無線通信可能な無線通信部230を備える。そして、補正信号生成回路229Cで生成された補正信号が無線通信部230を通じて、電子ペン1Cに送信されるように構成されている。
[0118]
 この第2の例の場合には、電子ペン1Cの共振回路RCCの共振周波数を調整する場合には、電子ペン1Cと位置検出センサ210とを電磁結合させた状態において、処理制御部227Bに共振周波数調整モードの起動指示をする。
[0119]
 すると、切り替え接続回路223Bが共振周波数調整用端子Fに切り替えられて、電子ペン1Cから受信した受信信号が周波数検出回路228Cに供給されて、その周波数が検出される。そして、補正信号生成回路229Cで検出された周波数と適切な周波数との差分に応じた補正信号が生成され、その補正信号が無線通信回路230を通じて電子ペン1Cに送信される。
[0120]
 電子ペン1Cでは、無線通信部101で、位置検出装置200Cからの補正信号を受信し、制御回路100に供給される。制御回路100は、この補正信号から制御電圧を生成して、可変容量ダイオード58に供給する。これにより、共振回路RCCの共振周波数が制御されて、適切な周波数となるように自動的に調整される。
[0121]
 なお、以上の第2の例は、第1の実施形態の電子ペン1に適用した場合として説明したが、第2の実施形態の電子ペン1Aにも適用することができることは言うまでもない。また、以上の第2の例では、共振周波数を調整するために可変容量ダイオード58を、共振用のコンデンサ53Cに対して並列に接続したが、コンデンサ53Cに直列に接続するように構成してもよい。
[0122]
 また、以上の第2の例では、共振周波数を調整するために可変容量ダイオード58を用いるようにしたが、電圧可変型のインダクタンス素子を用いるようにしてもよい。
[0123]
 [その他の実施形態または変形例]
 上述の実施形態では、筆圧検出部で検出した筆圧は、電子ペンから、共振回路の共振周波数の変移(位相の変移)として位置検出装置に送信するようにしたが、共振回路の動作をオン・オフ断続することができるように構成して、筆圧値をデジタル信号に変換して送信するようにすることもできる。
[0124]
 その場合には、電子ペンの回路部においては、共振回路のコイルに並列に、共振回路の動作をオン・オフ制御するためのスイッチ回路を接続すると共に、例えばIC(Integrated Circuit;集積回路)で構成される制御回路を設ける。そして、制御回路で、筆圧検出部で構成される可変容量コンデンサの静電容量容量を検出して、その検出した静電容量から筆圧値を検出し、その筆圧値をデジタル信号に変換する。そして、制御回路は、そのデジタル信号の2値の値「1」、「0」により、スイッチ回路をオン・オフ制御することで、共振回路の動作をオン・オフさせ、これにより、筆圧情報を、共振周波数の信号のASK(Amplitude Shift Keying)信号として位置検出装置に供給する。
[0125]
 上述した他の実施形態の第2の例の電子ペン1Cを、そのように構成した場合には、共振回路の動作のオン・オフ制御用の制御回路は、図10に示した制御回路100を用いることができる。
[0126]
 また、図10の例のように、電子ペンと位置検出装置とが無線通信部により無線通信可能となっている場合には、筆圧検出部で検出された筆圧情報は、電子ペンから無線通信部を用いた無線通信により位置検出装置に送信するようにしてもよい。
[0127]
 なお、上述の実施形態では、筆圧検出部は、誘電体の一方の端面(一方の電極面)に対して、リング状スペーサ部材を介して導電性弾性部材を、筆圧に応じて押圧して、誘電体と導電性弾性部材との接触面積を、筆圧に応じて可変するように構成して、誘電体の一方の端面と他方の端面(他方の電極面)との間で筆圧に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサを構成するようにした。しかし、筆圧検出部の構成は、これに限られるものではなく、例えば、誘電体を端子部材と導電性弾性部材とで挟持することで可変容量コンデンサを構成するようにしてもよいし、また、例えば特開2013-161307号公報に開示されているような筆圧に応じて静電容量を可変とする、MEMS(Micro Elector Mechanical Systems)素子からなる可変容量コンデンサとして構成され半導体素子を用いて筆圧検出部を構成することもできる。
[0128]
 さらには、筆圧検出部は、可変容量コンデンサではなく、筆圧に応じてインダクタンス値を変更するように構成したものを用いるようにしてもよい。
[0129]
 また、電子ペンの回路部に共振用コンデンサを設けるようにしたが、ペン先ユニット内に、コイルと共振用コンデンサとを収納するように構成してもよい。

符号の説明

[0130]
 1,1A,1B,1C…電子ペン、2…電子ペン外筐、3…ペンモジュール、4…ペン先ユニット、5…回路部ユニット、6…筆圧検出部、7…後端部材、8,8A…電子ペン本体部、40…ペン先筐体、41…コイル部材、42…コイル、43…磁性体コア、44,45…電極端子、50…回路部筐体、51…ホルダー、52…プリント基板、53,53B,53C…共振用コンデンサ、55,56…端子板

請求の範囲

[請求項1]
 コイルを含む共振回路により位置検出センサと電磁結合することに基づいて、前記位置検出センサに対して位置指示をするようにする電磁結合方式の電子ペンであって、
 電子ペン本体部と、
 前記電子ペン本体部に対して着脱可能なペン先ユニットと、
 を備え、
 前記ペン先ユニットは、所定の形状のペン先筐体の内部に、少なくとも前記コイルが収納されて構成されており、
 前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に装着されることで前記共振回路の一部となる回路部を備える
 ことを特徴とする電磁結合方式の電子ペン。
[請求項2]
 前記コイルは、棒状形状の磁性体コアに巻回されており、前記棒状形状の磁性体コアの中心線方向が、電子ペンの軸心方向に平行となる状態で、前記ペン先ユニットに収納されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項3]
 前記ペン先ユニットは、前記ペン先筐体のペン先とは反対側が、前記電子ペン本体部側に設けられる筒状部の一方の開口側から前記筒状部の中空部内に収納されることで、前記電子ペン本体部に対して着脱可能に装着される
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項4]
 前記ペン先ユニットは、前記コイルの一端及び他端のそれぞれと電気的に接続されている2個の第1の端子部(電極)を備え、
 前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが装着されたときに、前記2個の第1の端子部のそれぞれと電気的に接続される2個の第2の端子部を備え、前記2個の第2の端子部は、前記回路部と電気的に接続されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項5]
 前記電子ペン本体部の前記回路部は、回路基板を含み、前記回路基板には、前記第2の端子部が、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記ペン先ユニットの前記2個の第1の端子部のそれぞれと接触して電気的な接続をするように設けられている
 ことを特徴とする請求項3に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項6]
 前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体には、前記共振回路の一部を構成するコンデンサが前記コイルと並列に接続されて設けられている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項7]
 前記電子ペン本体部の前記回路部は、操作者による操作に応じてオン・オフされるスイッチ回路を備えると共に、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記スイッチ回路のオン・オフにより、前記共振回路の共振周波数を変更するように構成されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項8]
 前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットのペン先に印加される筆圧を、前記共振回路の共振周波数を変更する共振周波数変更要素として検出する筆圧検出部を備え、
 前記回路部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記筆圧検出部で構成される前記共振周波数変更要素により、前記印加される前記筆圧に応じて前記共振回路の共振周波数を変更するように構成されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項9]
 前記筆圧検出部は、電子ペンの筒状の外筐の中空部内を軸心方向に移動可能となる筒状部内に収納されており、
 前記筆圧検出部は、前記電子ペン本体部に対して装着された前記ペン先ユニットのペン先に印加される圧力に応じて、前記ペン先ユニット及び前記電子ペン本体部の全体が移動することによる圧力を、前記筆圧として検出する
 ことを特徴とする請求項8に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項10]
 前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体は、少なくとも樹脂で構成されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項11]
 前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体は、筆記具の万年筆のペン先形状を有しており、
 前記コイルは、前記電子ペンの筒状の外筐の中心線位置から偏心した前記万年筆のペン先の裏側に対応する位置に設けられている
 ことを特徴とする請求項10に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項12]
 前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体には、前記ペン先ユニットのペン先に印加される筆圧を、前記共振回路の共振周波数を変更する共振周波数変更要素として検出する筆圧検出部が設けられている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項13]
 前記コイルは、軸心方向の貫通孔を備える磁性体コアに巻回されていると共に、前記コイルが巻回された磁性体コアは、前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体に、前記筆圧検出部よりも前記磁性体コアがペン先側となる状態で前記筆圧検出部と軸心方向に並べられて収納されると共に、前記磁性体コアの前記貫通孔が前記ペン先筐体の外部に臨む状態で収納されており、
 芯体が、前記貫通孔を通じて前記磁性体コアに対して軸心方向に移動可能状態で挿入され、前記芯体のペン先側とは反対側の端部が前記筆圧検出部に筆圧を伝達するように嵌合される
 ことを特徴とする請求項12に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項14]
 前記磁性体コアの軸心方向のペン先側の端部は、前記ペン先筐体よりも突出して設けられており、
 前記磁性体コアの前記突出している部分の前記貫通孔を通じて、芯体が前記磁性体コアに挿入される
 ことを特徴とする請求項13に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項15]
 前記電子ペン本体部が備える回路部には、前記共振回路の共振周波数を調整可能とする可変容量素子または可変インダクタンス素子を含み、
 前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子は、外部から容量値またはインダクタンス値を調整することが可能に構成されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項16]
 前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体内には、前記共振回路の共振周波数を調整可能とする可変容量素子または可変インダクタンス素子を含み、
 前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子は、外部から容量値またはインダクタンス値を調整することが可能に構成されている
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。
[請求項17]
 前記電子ペン本体部が備える回路部には、前記共振回路の共振周波数を、制御信号を受けることで調整可能である可変容量素子または可変インダクタンス素子と、前記制御信号を発生する制御回路と、位置検出装置からの共振周波数調整用信号を受信する通信回路とを含み、
 前記制御回路は、前記通信回路を通じて受信した前記共振周波数調整用信号から前記制御信号を生成して、前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子に供給する
 ことを特徴とする請求項1に記載の電磁結合方式の電子ペン。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]