JP2006163798A - 座標指示器、および、座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筆圧検出機能を有する座標入力装置において、座標指示器が傾いた状態で操作された場合であっても、ユーザの筆圧を正確に検出できるようにする。
【解決手段】 棒状のケース１１にコイル１６を内蔵する入力ペン１０において、ケース１１の先端から一部が突出する芯１０１と、ケース１１内で芯１０１と一体に移動可能なフェライトコア１２１と、ケース１１内においてフェライトコア１２１とは所定距離離隔して固定配置され、コイル１６が巻回されたフェライトコア１３１とを備え、フェライトコア１２１に突起部１２１ａが形成され、フェライトコア１３１には、突起部１２１ａに対向する表面形状を有する嵌合部１３１ａが形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、タブレットと組み合わせて使用される座標指示器、および、この座標指示器を含んで構成される座標入力装置に関する。

近年、コンピュータ等の入力デバイスとして、ペンタブレットと呼ばれる座標入力装置が知られている。この座標入力装置は、ペン型の座標指示器と、操作面となる平板状のタブレットとによって構成され、ユーザは、座標指示器を手に持ってタブレット上で操作を行う。従来の座標入力装置は、ユーザがペン座標指示器を手に持って操作した場合に、ユーザが加えた力、すなわち筆圧を検出する機能を有する（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された座標指示器は、ペン型の筐体と、この筐体の先端から突出する芯とを備え、ユーザの筆圧により芯が筐体内に押し込まれる。筐体内には、芯の移動量に応じて互いに接近する２個のフェライトコアが内蔵され、一方のフェライトコアにはコイルが巻回されている。このため、ユーザの操作によって芯が筐体に押し込まれると、２個のフェライトコアが接近し、コイルのインダクタンスが変化する。このコイルのインダクタンスの変化を検出することにより、ユーザの筆圧が検出される。
特開２００２−２４４８０６号公報

上記従来の座標指示器は、筐体内に押し込まれる芯の移動量に基づき、ユーザの筆圧を検出するため、ユーザの操作の仕方によっては、筆圧を正確に検出できない場合があるという問題があった。
すなわち、ユーザが座標指示器を垂直に立てて操作を行った場合は、ユーザの筆圧が芯を押し込む方向に加わり、上記した２個のフェライトコアが接近する。このとき、ユーザが加えた筆圧と芯が押し込まれる移動量とは略比例することとなり、正確に筆圧筆圧を検出できる。
しかしながら、ユーザが座標指示器を斜めに傾けて操作した場合、芯がタブレットの操作面に対して斜めに押し付けられ、ユーザの筆圧が芯に対して斜めに加わる。この場合、芯は、筆圧によって筐体の軸よりもさらに大きく傾斜しながら押し込まれるように移動する。このため、ユーザが加えた筆圧と、芯が押し込まれる移動量とが比例せず、ユーザの筆圧を正確に検出できないという問題があった。

そこで、本発明は、筆圧検出機能を有する座標入力装置において、座標指示器が傾いた状態で操作された場合であっても、ユーザの筆圧を正確に検出できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも一つのコイルを棒形状の筐体に内蔵し、このコイルと外部の位置検出装置との間の電磁誘導作用により、前記位置検出装置に対して位置を指示する座標指示器において、前記筐体の一端からその一部が突出し、前記筐体内に前記筐体に対して相対的に移動可能に支持された芯部と、前記芯部に固定され、前記筐体内で当該芯部と一体に移動可能な第１の磁性体と、前記筐体内に前記第１の磁性体とは所定距離離隔して固定配置され、前記コイルが巻回された第２の磁性体と、を備え、前記第１の磁性体あるいは前記第２の磁性体のうちいずれか一方の磁性体に設けられ、所定の凹形状を有する凹部と、前記他方の磁性体に設けられ、前記凹部に対向する表面形状を有し、前記他方の磁性体に向けて突設された凸部とを備えたことを特徴とする。

さらに、本発明において、前記筐体の先端に、前記芯部がその軸に対して横方向の成分を含む外力を受けた場合に、当該芯部に当接するリング部材をさらに備える構成としてもよい。

また、本発明において、前記凸部が円錐台形状に形成され、前記凹部が、前記凸部を収容する円錐台形状に形成された構成としてもよい。

また、本発明において、前記凸部が半球形状に形成され、前記凹部が、前記第凸部を収容する半球形状に形成された構成としてもよい。

さらに、本発明において、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とを離隔した状態で保持する弾性体を備える構成としてもよい。

この場合、前記弾性体を、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とに接する板状部材またはリング状部材としてもよい。

また、この場合、前記弾性体を、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とに接する球体としてもよい。

さらに、本発明において、前記筐体がペン型形状を有する構成としてもよい。

本発明は、少なくとも一つのコイルを棒形状の筐体に内蔵した座標指示器と、前記座標指示器のコイルとの間の電磁誘導作用により、前記座標指示器により指示される位置を検出する位置検出装置とを含んで構成される座標入力装置において、前記座標指示器は、前記筐体の一端からその一部が突出し、前記筐体内に前記筐体に対して相対的に移動可能に支持された芯部と、前記芯部に固定され、前記筐体内で当該芯部と一体に移動可能な第１の磁性体と、前記筐体内に前記第１の磁性体とは所定距離離隔して固定配置され、前記コイルが巻回された第２の磁性体と、を備え、前記第１の磁性体あるいは前記第２の磁性体のうちいずれか一方の磁性体に設けられ、所定の凹形状を有する凹部と、前記他方の磁性体に設けられ、前記凹部に対向する表面形状を有し、前記他方の磁性体に向けて突設された凸部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、芯に対して加わる力の方向が筐体の軸に沿った方向であっても、斜めの方向であっても、共振回路の共振周波数が、芯に加わる力に応じて（略比例して）確実に変化するので、位置検出装置において芯に加わる力を正確に検出することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る座標入力装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、座標入力装置１は、ユーザが手に持って操作する入力ペン（座標指示器）１０と、入力ペン１０の操作台となる平面（以下、操作面という。）を有するタブレット２０（位置検出装置）と、タブレット２０と同一筐体に収容され、タブレット２０上における入力ペン１０の位置を検出する検出装置（位置検出装置）１００と、を含んで構成される。また、検出装置１００は、後述する電子機器４９に外部接続される。

入力ペン１０は、ボールペン等の一般的な筆記具を模した形状となっていて、ユーザは、入力ペン１０を手に持ち、タブレット２０の操作面において、あたかも文字や絵を描くように操作を行う。

図２は、入力ペン１０の構成を示す一部破断図である。この図２には、入力ペン１０の非操作状態を示す。
図中、１１はケース（筐体）、１２ａ、１２ｂは基板ホルダー、１３は基板、１４はコンデンサ、１５は共振回路、１６はコイル、１０１は芯（芯部）、１２１はフェライトコア（第１の磁性体）、１２１ａは突起部（凸部）、１３１はフェライトコア（第２の磁性体）、１３１ａは嵌合部（凹部）、１４１は弾性板（弾性体）、１６１はリング（リング部材）である。

ケース１１は、筆記具を模して形成された合成樹脂（ＡＢＳ樹脂等）製の筐体であって、図２に示すように中空となっている。ケース１１の一端は先細りに形成され、この端には孔が穿設されており、この孔に、ケース１１の内外に挿通する棒状の芯１０１が配設される。
以下の説明においては、芯１０１側の一端をケース１１の先端とし、反対側の一端をケース１１の基端とする。

基板１３は、コンデンサ１４等が実装されたプリント基板等であり、ケース１１の先端側に位置する基板ホルダー１２ａと、ケース１１の基端側に位置する基板ホルダー１２ｂとに挟まれて、ケース１１内に固定されている。なお、コンデンサ１４は公知の素子である。そして、基板１３上に実装されたコンデンサ１４を含む素子と、後述するコイル１６とを含んで共振回路１５が構成される。

ケース１１内においては、基板ホルダー１２ａに接してフェライトコア１３１が配設され、フェライトコア１３１は弾性板１４１を介してフェライトコア１２１に対向し、フェライトコア１２１の先端側には芯１０１が固定されている。なお、芯１０１とフェライトコア１２１とは、接着等の手段により固定されていてもよいし、あるいは、フェライトコア１２１に窪みを形成し、この窪みに芯１０１の基端部を嵌め込むことによって固定される構成としてもよい。

フェライトコア１２１は、例えばソフトフェライト等のフェライト磁石を円柱形状に形成した片体であり、フェライトコア１３１は、フェライト磁石をフェライトコア１２１より長尺の円柱形状に形成した棒状部材である。フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とは同径に形成される。

また、フェライトコア１３１の側面にはコイル１６が巻き回され、このコイル１６は基板１３に実装されたコンデンサ１４等に電気的に接続され、これらコンデンサ１４等とともに共振回路１５を構成する。

弾性板１４１は、シリコンゴム等の弾性体により構成され、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とを所定の距離だけ離隔させる。弾性板１４１は、入力ペン１０の操作時に押圧力が加わると弾性変形して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが接近する。また、弾性板１４１は、押圧力が消失した場合には、元の状態に復元し、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とを上記所定の距離だけ離隔させた状態を保つ。

芯１０１は、ケース１１の先端に穿設された孔の内側において、ケース１１の内外に挿通するよう配設された棒状部材であり、先端部分は先細りに形成されている。入力ペン１０の操作時には、芯１０１はタブレット２０の操作面に押し付けられ、当該操作面上を摺動させる等して、入力ペン１０の操作面から外力を受ける。この芯１０１は、摺動時の摩擦に対する耐性を考慮して、ポリアセタール樹脂（ジュラコン）等の合成樹脂製であることが好ましい。

また、芯１０１の基端部はフェライトコア１２１の先端側に固定され、入力ペン１０の操作時に外力が加わると、芯１０１はフェライトコア１２１とともに、ケース１１の内部に向けて、あるいはケース１１を傾ける方向に変位する。

さらに、ケース１１の先端に穿設された孔の縁において、ケース１１の内側にはリング１６１が配設される。リング１６１は、芯１０１の側面を囲むように位置し、入力ペン１０の非操作状態においては芯１０１に接触しないが、後述するように芯１０１に対して斜め方向の外力が加わった場合に、芯１０１の側面に当接する。この場合、芯１０１が直接ケース１１の内面に当接しないので、リング１６１により芯１０１を保護することができる。

図３（ａ）〜（ｃ）および図４（ａ）〜（ｃ）は、入力ペン１０の先端部分の構成および操作状態を示す要部拡大断面図である。
図３（ａ）は入力ペン１０がタブレット２０の操作面に対して垂直に保持された状態を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態で入力ペン１０に鉛直方向の外力が加わった状態を示し、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す状態で、さらに大きい同方向の外力が入力ペン１０に加わった状態を示す。図４（ａ）は、入力ペン１０がタブレット２０の操作面に対して斜めに保持された状態を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態で入力ペン１０に鉛直方向の外力が加わった状態を示し、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す状態で、さらに大きい同方向の外力が入力ペン１０に加わった状態を示す。

なお、以下の説明においては、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが対向する面において、当該対向面の外周側の端部を、それぞれ対向面端部１２１ｂ、対向面端部１３１ｂとする。

図３（ａ）に示すように、フェライトコア１２１において、フェライトコア１３１に対向する側には円錐台形状の突起部１２１ａが形成され、フェライトコア１３１に向かって凸になっている。また、フェライトコア１３１において、フェライトコア１２１に対向する側には、円錐台形状の凹部である嵌合部１３１ａが形成されている。嵌合部１３１ａは、突起部１２１ａとほぼ同じか大きいサイズに形成され、嵌合部１３１ａに突起部１２１ａが収まるようになっている。そして、弾性板１４１は、突起部１２１ａと嵌合部１３１ａとの対向面において、突起部１２１ａと嵌合部１３１ａとの両方の表面に密着するように、コーン型に形成されている。なお、弾性板１４１は、弾性体をコーン型に形成したものを突起部１２１ａと嵌合部１３１ａとの間に挟んだものであってもよいし、あるいは、流動性を有する材料を突起部１２１ａと嵌合部１３１ａとの間に充填して硬化させ、弾性を持たせたものであってもよい。

続いて、入力ペン１０の操作について説明する。
図３（ａ）に示す非操作状態では、入力ペン１０は、タブレット２０の操作面に対して垂直に立てられている。ここで入力ペン１０が操作され、図３（ｂ）中に矢印で示すように、芯１０１の先端に鉛直方向の外力が加わると、この外力により弾性板１４１が弾性変形して、芯１０１がケース１１内に押し込まれる。これにより、芯１０１とともにフェライトコア１２１がフェライトコア１３１に近づく方向に変位し、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが接近する。この図３（ｂ）に示す状態で、さらに大きい外力が芯１０１に加わると、図３（ｃ）に示すように、弾性板１４１がより大きく弾性変形し、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とがさらに接近する。

そして、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化することで、フェライトコア１３１に巻回されたコイル１６のインダクタンスが変化するため、共振回路１５の共振周波数が変化する。したがって、検出装置１００によって共振回路１５の共振周波数の変化を検出することで、芯１０１に加わる外力、すなわち、ユーザが入力ペン１０をタブレット２０に押し付ける際の筆圧を検出できる。

また、図４（ａ）に示すように、タブレット２０の操作面に対して入力ペン１０が傾いた状態、すなわち芯１０１がタブレット２０の操作面に斜めに接する状態において、入力ペン１０をタブレット２０の操作面に押し付ける操作が行われると、図４（ｂ）の図中矢印で示すように、鉛直（タブレット２０の操作面に対して垂直）方向の外力が加わる。この場合、芯１０１に対して斜めに外力が加わり、芯１０１が横に押されてリング１６１に当接する。ここで、芯１０１はフェライトコア１２１と一体となってリング１６１との接点を支点として回転しようとするので、弾性板１４１が弾性変形することにより、フェライトコア１２１が変位して、突起部１２１ａの側面が嵌合部１３１ａに接近する。また、フェライトコア１２１の変位により、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との対向面において、外周側の端部である対向面端部１２１ｂと対向面端部１３１ｂとが、互いに接近する。このため、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなり、フェライトコア１３１に巻回されたコイル１６のインダクタンスが変化する。

さらに、図４（ｂ）に示す状態で、さらに同方向の大きな外力が芯１０１に加わった場合、図４（ｃ）に示すように、芯１０１はフェライトコア１２１とともに大きく変位し、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離がより小さくなる。これにより、コイル１６のインダクタンスは、より大きく変化する。

このように、入力ペン１０の操作時には、入力ペン１０の芯１０１がタブレット２０の操作面に対して垂直に位置する場合に加え、芯１０１がタブレット２０の操作面に対して斜めに位置する場合も、芯１０１に加わる外力により芯１０１とともにフェライトコア１２１が変位し、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近する。これにより、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化して、コイル１６のインダクタンスが変化する。コイル１６のインダクタンスは、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が縮まるほど、大きく変化するので、コイル１６のインダクタンスの変化を直接または間接的に検出することにより、芯１０１に加わる外力すなわち筆圧を検出できる。

図５は、座標入力装置１の構成を詳細に示す回路図である。また、図６は、タブレット２０の要部構成を示す分解斜視図であり、詳細には、タブレット２０を構成するＸ方向のループコイル群２１およびＹ方向のループコイル群２２の配置状態を示す図である。図７は、検出装置１００における信号の変化を示すタイミングチャートである。図７のタイミングチャートにおいては、実質的に同一の信号について、符号を併記して一個のチャートのみを図示する。
以下、図５〜図７の各図を参照して、座標入力装置１が備えるタブレット２０および検出装置１００について説明する。

検出装置１００は、制御回路３０、信号発生回路３１、Ｘ方向選択回路３２、Ｙ方向選択回路３３、送受切替回路３４、３５、ＸＹ切替回路３６、受信タイミング切替回路３７、帯域フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）３８、検波器３９、低域フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）４０、位相検波器（ＰＳＤ：Phase Shift Detector）４１、４２、低域フィルタ（ＬＰＦ）４３、４４、駆動回路４５、４６、増幅器４７、４８を備えており、これらの各部はタブレット２０と同一の筐体に納められる。

また、検出装置１００は、表示装置５０および出力装置５１を備える電子機器４９に接続される。
電子機器４９は、入力ペン１０の操作により入力を行うことが可能な機器であって、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によってなる表示装置５０を一体として、もしくは外部に具備したパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、無線通信機能を有する携帯端末装置等として構成される。また、出力装置５１は、電子機器４９に一体、もしくは電子機器４９側に外部接続された印刷装置、無線通信装置、各種ディスクドライブ、各種半導体メモリデバイス等として構成される。

図６に示すように、タブレット２０は、図中符号Ｘで示す方向へ延びるＸ方向のループコイル群２１と、図中符号Ｙで示す方向へ延びるＹ方向のループコイル群２２とを備えて構成される。なお、図中符号ＸおよびＹで示す方向は、同一平面上において互いに直交する。

Ｘ方向のループコイル群２１は、Ｘ方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば４８本のループコイル２１-1、２１-2、…、２１-48を備えている。また、Ｙ方向のループコイル群２２は、Ｙ方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば上記と同じく４８本のループコイル２２-1、２２-2、…、２２-48を備えている。

Ｘ方向のループコイル群２１とＹ方向のループコイル群２２とは、互いに密接して重ね合わされ、さらに図示しない非金属材料からなる平板状のケースに収容されている。なお、図６中においては、理解の便宜を図るため、ループコイル群２１とループコイル群２２とを離して図示している。また、符号２１-1〜２１-48、２２-1〜２２-48で示す各ループコイルは１ターンで構成されるものとして図示しているが、必要に応じて複数ターンをなす構成としてもよい。

図５に示す制御回路３０は周知のマイクロプロセッサ等により構成され、信号発生回路３１を制御するとともに、選択回路３２、３３を介してタブレット２０の各ループコイルの切替を制御する。このループコイルの切替動作については図８のフローチャートを参照して後述する。また、制御回路３０は、ＸＹ切替回路３６および受信タイミング切替回路３７に対し、座標検出方向の切替を制御する。さらに制御回路３０は、低域フィルタ４０、４３、４４からの出力値をアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換し、後述する演算処理を実行して入力ペン１０による指示位置の座標値を求めるとともに、受信信号の位相を検出して、これらを電子機器４９に送出する。

選択回路３２は、Ｘ方向（図６）のループコイル群２１から一のループコイルを順次選択するものである。また、選択回路３３はＹ方向（図６）のループコイル群２２より一のループコイルを順次選択するものである。これら選択回路３２、３３は、それぞれ制御回路３０からの情報に従って動作する。
送受切替回路３４は、選択回路３２により選択されたＸ方向の一のループコイルを駆動回路４５並びに増幅器４７に交互に接続するものである。また、送受切替回路３５は、選択回路３３により選択されたＹ方向の一のループコイルを駆動回路４６並びに増幅器４８に交互に接続するものであって、送受切替回路３４、３５は後述する送受切替信号Ｃに従って動作する。

信号発生回路３１は、所定の周波数ｆ０、例えば５００ｋＨｚ（キロヘルツ）の矩形波信号Ａ、該矩形波信号Ａの位相を９０度遅らせた信号Ｂ、所定の周波数ｆｋ（例えば１６．６２５ｋＨｚ）の送受切替信号Ｃ、および、受信タイミング信号Ｄを生成して出力する。

信号発生回路３１から出力された矩形波信号Ａは、そのまま位相検波器４１に送出されるとともに、図示しない低域フィルタにより正弦波信号Ｅに変換され、さらにＸＹ切替回路３６を介して駆動回路４５、４６のいずれか一方へ送出される。また、信号発生回路３１から出力される矩形波信号Ｂは位相検波器４２へ送出され、送受切替信号Ｃは送受切替回路３４、３５に送出され、さらに、受信タイミング信号Ｄは受信タイミング切替回路３７に送出される。

制御回路３０からＸ方向を選択する情報が出力され、ＸＹ切替回路３６および受信タイミング切替回路３７に入力されている状態では、信号発生回路３１から出力される正弦波信号Ｅは駆動回路４５に送出されて平衡信号に変換され、さらに送受切替回路３４に送出される。ここで、送受切替回路３４は、送受切替信号Ｃに基づいて駆動回路４５または増幅器４７のいずれか一方を切り替えて接続するので、送受切替回路３４から選択回路３２に出力される信号は、時間Ｔ（＝１／２ｆｋ）毎、上記例によれば３２μｓｅｃ（マイクロ秒）毎に、５００ｋＨｚの信号の出力／停止が繰り返される信号Ｆとなる。そして、送受切替回路３４から出力される信号Ｆは、選択回路３２を介して、タブレット２０におけるＸ方向の一のループコイル２１-i（ｉ＝１、２、…、４８）に送出され、該ループコイル２１-iにおいては信号Ｆに基づく電波が発生する。

ここで、信号Ｆが出力されている期間を送信期間とし、信号Ｆが出力されていない期間を受信期間とする。図７のタイミングチャートに示すように、送信期間と受信期間とは上記時間Ｔ毎に、交互に繰り返される。

タブレット２０上において、入力ペン１０が使用状態に保持されると、ループコイル２１-iから発生した電波によって入力ペン１０のコイル１６（図２）が励振され、共振回路１５（図２）において、信号Ｆに同期した誘導電圧Ｇが発生する。

その後、送受切替回路３４の動作によって信号Ｆが出力されていない期間、即ち受信期間に入るとともにループコイル２１-iが増幅器４７側に切り替えられると、該ループコイル２１-iからの電波は直ちに消滅するが、入力ペン１０の共振回路１５に生じた誘導電圧Ｇは、共振回路１５内の損失に応じて徐々に減衰する。

そして、誘導電圧Ｇに基づいて共振回路１５を流れる電流により、コイル１６から電波が発信される。コイル１６から発信された電波によって、増幅器４７に接続されたループコイル群２１-iが励振され、該ループコイル群２１-iにはコイル１６からの電波による誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、受信期間の間のみ送受切替回路３４から増幅器４７に送出され、増幅されて受信信号Ｈとなって受信タイミング切替回路３７に送出される。

受信タイミング切替回路３７には、Ｘ方向またはＹ方向の選択情報のいずれか一方、ここではＸ方向の選択情報と、実質的に送受切替信号Ｃの反転信号である受信タイミング信号Ｄとが入力されている。受信タイミング切替回路３７は、信号ＤがHighレベルの期間は受信信号Ｈを出力し、Lowレベルの期間は何も出力しないため、実質的に受信信号Ｈと同一の信号Ｉを帯域フィルタ３８に出力する。

帯域フィルタ３８は、周波数ｆ０を固有の振動数とするセラミックフィルタであり、信号Ｉ中の周波数ｆ０成分のエネルギーに応じた振幅を有する信号Ｊを検波器３９および位相検波器４１、４２に送出する。厳密には、帯域フィルタ３８は、数個の信号Ｉが帯域フィルタ３８に入力され収束した状態において、これらの信号Ｊを検波器３９および位相検波器４１、４２に送出する。

検波器３９に入力された信号Ｊは検波・整流され、信号Ｋとされた後、さらに遮断周波数の充分低い低域フィルタ４０によって振幅のほぼ１／２に対応する電圧値Ｖｘiを有する直流信号Ｌに変換され、制御回路３０に送出される。

信号Ｌの電圧値Ｖｘiは、ループコイル２１-iに誘起される誘導電圧に基づくものであり、入力ペン１０とループコイル２１-iとの間の距離に依存した値、ここではほぼ距離の４乗に反比例した値を示す。このため、ループコイル２１-iが異なるループコイルに切り替えられると、当該ループコイルにおける信号Ｌの電圧値Ｖｘiは異なる値となる。

したがって、制御回路３０において、ループコイル毎に得られる電圧値Ｖｘiをディジタル値に変換し、これらに後述する演算処理を実行することにより、各ループコイルと入力ペン１０との位置関係を求めることにより、入力ペン１０による指示位置のＸ方向の座標値が求められる。また、入力ペン１０による指示位置のＹ方向の座標値についても同様にして求められる。

一方、位相検波器４１には、信号発生回路３１により発生された矩形波信号Ａが検波信号として入力され、位相検波器４２には、矩形波信号Ａと位相が９０度遅れた矩形波信号Ｂが検波信号として入力されている。そして、信号Ｊの位相が矩形波信号Ａの位相とほぼ一致している場合は、位相検波器４１は信号Ｊを全波整流した場合と同様の波形を有する信号Ｍ１を出力し、また、位相検波器４２は正側および負側に対称な波形を有する信号Ｍ２を出力する。なお、位相検波器４１から出力される信号Ｍ１は実質的に信号Ｋと同一である。

信号Ｍ１は、上記の信号Ｋと同様に、低域フィルタ４３によって信号Ｊの振幅のほぼ１／２に対応する電圧値、即ちＶｘiを有する直流信号Ｎ１に変換され制御回路３０に送出される。ここで、直流信号Ｎ１は実質的に信号Ｌと同一である。また、信号Ｍ２は、同様に低域フィルタ４４によって直流信号Ｎ２に変換され、制御回路３０に送出されるが、図７に示す例では位相検波器４２からの信号Ｍ２において正側および負側の成分が同一であるため、低域フィルタ４４の出力の電圧値は０Ｖ（ボルト）となる。

制御回路３０は、低域フィルタ４３、４４の出力値、ここでは信号Ｎ１、Ｎ２をディジタル値に変換し、得られたディジタル値を用いて下記式（１）で示される演算処理を実行することにより、位相検波器４１、４２に加わった信号、ここでは信号Ｊと矩形波信号Ａとの位相差θを求める。

θ＝−ｔａｎ^-1（ＶＱ／ＶＰ）…（１）
上記式（１）で、ＶＰは低域フィルタ４３の出力に対応するディジタル値を、また、ＶＱは低域フィルタ４４の出力に対応するディジタル値を示す。例えば、前述した信号Ｊの場合、信号Ｎ１の電圧値はＶｘiであるが、信号Ｎ２の電圧値は０Ｖ、即ちＶＱ＝０であるから位相差θ＝０゜となる。

ところで、信号Ｊの位相は、入力ペン１０の共振回路１５における共振周波数に対応して変化する。即ち、共振回路１５における共振周波数が所定の周波数ｆ０と一致している場合、共振回路１５には信号の送信期間および受信期間とも周波数ｆ０の誘導電圧が発生し、また、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（またはＩ）の周波数および位相は矩形波信号Ａと一致することになり、信号Ｊの位相も矩形波信号Ａと一致する。

一方、共振回路１５における共振周波数が所定の周波数ｆ０と一致していない場合、例えば周波数ｆ０よりわずかに低い周波数ｆ１（ｆ１＜ｆ０、かつ、ｆ１がｆ０とほぼ等しい）の場合は、送信期間において共振回路１５には周波数ｆ０の誘導電圧が発生するが、この誘導電圧により共振回路１５には位相遅れを伴う誘導電流が流れる。そして、受信期間においてはほぼ周波数ｆ１の誘導電圧が生じ、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（またはＩ）の周波数は矩形波信号Ａの周波数よりわずかに低く、また、その位相もやや遅れたものとなる。

前述したように、帯域フィルタ３８は周波数ｆ０のみを固有の振動数とするものであるから、その入力信号の低い方への周波数のずれは位相遅れとして出力されることになり、したがって、信号Ｊの位相は受信信号Ｈ（またはＩ）よりさらに遅れたものとなる。

また、逆に共振回路１５における共振周波数が所定の周波数ｆ０よりわずかに高い場合、例えば周波数ｆ２（ｆ１＞ｆ０、かつ、ｆ２がｆ０とほぼ等しい）の場合、送信期間において共振回路１５には周波数ｆ０の誘導電圧が発生し、共振回路１５には位相進みを伴う誘導電流が流れる。また、受信期間においてはほぼ周波数ｆ２の誘導電圧およびこれに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（またはＩ）の周波数は矩形波信号Ａの周波数よりわずかに高く、また、その位相もやや進んだものとなる。帯域フィルタ３８において、その入力信号の高い方への周波数のずれは、前述した場合とは逆に位相進みとして出力されることになり、したがって、信号Ｊの位相は受信信号Ｈ（またはＩ）よりさらに進んだものとなる。

前述のように、入力ペン１０においては、操作時にフェライトコア１０２がフェライトコア１０４に接近する。したがって、入力ペン１０の操作時にはコイル１０５のインダクタンスが増大し、共振回路１５の共振周波数は低い周波数に変化する。この共振周波数の変化は、コイル１６のインダクタンスの変化量に対応する。コイル１６のインダクタンスは、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との接近の度合いに応じて変化するものであり、芯１０１およびフェライトコア１２１の変位量、すなわち弾性板１４１の変形量に対応する。そして、弾性板１４１の変形量は、弾性板１４１に加わる外力に応じたものとなるから、制御回路３０によって上記式（１）で示される演算処理により得られた位相差θの値をもとに、入力ペン１０の操作時に芯１０１に加わった力を検出できる。

次に、図８および図９に従って、検出装置１００による座標検出動作および位相検出動作について詳細に説明する。図８は検出装置１００の動作を示すフローチャートである。また、図９は、図８に示す動作における各信号の状態を示すタイミングチャートであり、図９において、（ａ）はタブレット２０のループコイルへ送出される正弦波信号を示し、（ｂ）は送信期間と受信期間の切替状態を示し、（ｃ）はタブレット２０のループコイルにおける検出電圧を示す。
以下に説明する動作においては、タブレット２０における入力ペン１０の位置のＸ座標をｘｐ、Ｙ座標をｙｐと表記する。

まず、検出装置１００の電源が投入され、測定開始状態になると、制御回路３０（図５）は、ＸＹ切替回路３６および受信タイミング切替回路３７に対してＸ方向を選択する情報を送出するとともに、タブレット２０が有するＸ方向のループコイル２１-1〜２１-48（図６）のうち、最初のループコイル２１-1を選択する情報を選択回路３２に送り、該ループコイル２１-1を送受切替回路３４に接続する。

続いて、送受切替回路３４は、信号発生回路３１から出力された送受切替信号Ｃに基づいて、ループコイル２１-1を駆動回路４５並びに増幅器４７に交互に接続する。このとき、駆動回路４５は、３２μｓｅｃの送信期間において、図９中に（ａ）で示すような５００ｋＨｚの１６個の正弦波信号を該ループコイル２１-1へ出力する。

上記の送受切替回路３４、３５による送信および受信の切替は、図９中に（ｂ）で示すように一のループコイル、ここでは２１-1に対して７回繰り返される。この７回の送信および受信の繰返し期間が、一のループコイルの選択期間（４４８μｓｅｃ）に相当する。

この４４８μｓｅｃの選択期間には、一のループコイルに対して７回の受信期間が含まれ、増幅器４７の出力としては受信期間毎に誘導電圧が得られる。ここで得られる誘導電圧は、前述したように受信タイミング切替回路３７を介して帯域フィルタ３８に送出されて平均化され、検波器３９、位相検波器４１、４２および低域フィルタ４０、４３、４４を経て制御回路３０に送出される。

そして、制御回路３０は、低域フィルタ４０の出力値をＡ／Ｄ変換して入力し、入力ペン１０とループコイル２１-1との距離に依存した検出電圧、例えばＶｘ１として一時記憶する。

次いで、制御回路３０は、ループコイル２１-2を選択する情報を選択回路３２へ送出し、該ループコイル２１-2を送受切替回路３４に接続させる。そして、入力ペン１０とループコイル２１-2との距離に比例した検出電圧Ｖｘ２を得てこれを記憶し、以後、同様にループコイル２１-3〜２１-48を順次、送受切替回路３４に接続させて、図７（ｃ）に示すようなループコイル毎の入力ペン１０とのＸ方向の距離に依存した検出電圧Ｖｘ１〜Ｖｘ４８（但し、図９（ｃ）にはその一部のみをアナログ的な表現で図示する。）を記憶する（以上、図８：ステップＳ１）。

なお、実際には、全てのループコイルで検出電圧を得る動作には時間がかかり非効率的であるため、入力ペン１０の位置（ｘｐ）に最も近いループコイルを中心として、その前後の数本のループコイルのみについて検出電圧を得る。これら数本のループコイル以外のループコイルにおける検出電圧は無視できるほど小さい値であるため、検出電圧＝０Ｖとみなして処理することとなる。

続いて、制御回路３０は、上記ステップＳ１における処理により記憶した検出電圧の電圧値をチェックする（ステップＳ２）。このステップＳ２で実行されるレベルチェックにおいて、制御回路３０は、検出電圧の最大値が検出レベルに達しているか否か、および、最大値の検出電圧を有するループコイルがどのループコイルであるかをチェックし、検出レベルに達していなければ以後の座標計算等を停止し、あるいは、次回の座標検出動作および位相検出動作において選択するループコイルの中心を設定する処理を行う。

そして、制御回路３０は、検出電圧の電圧値が一定の検出レベル以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。ここで、検出電圧の電圧値が一定の検出レベルより下であれば（ステップＳ３：Ｎｏ）、再度、Ｘ方向の各ループコイルの選択および電圧検出を繰り返す。また、検出電圧の電圧値が一定の検出レベル以上であれば（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４で、制御回路３０は、ＸＹ切替回路３６および受信タイミング切替回路３７に対してＹ方向の選択情報を送出し、上記ステップＳ１の処理と同様にして選択回路３３および送受切替回路３５に切替を実行させ、電波を送受信した時の低域フィルタ４０の出力値をＡ／Ｄ変換して得られる検出電圧、すなわち入力ペン１０とＹ方向の各ループコイル２２-1〜２２-48との距離に依存した検出電圧を一時的に記憶する。

その後、制御回路３０は、記憶した検出電圧のレベルチェックを実行し（ステップＳ５）、検出電圧が一定の検出レベル以上であるか否かを判別する（ステップＳ６）。
ここで、検出電圧が一定の検出レベルより下であれば（ステップＳ６：Ｎｏ）、再度、Ｘ方向の各ループコイルの選択および電圧検出へ戻る。また、検出電圧が一定の検出レベル以上であれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御回路３０は、記憶した電圧値から入力ペン１０による指示位置のＸ方向およびＹ方向の座標値を算出する（ステップＳ７）。

ここで、ステップＳ７における処理について例を挙げて説明する。入力ペン１０の位置座標を求める算出方法の一つとして、上述した検出電圧の極大値付近の波形を適当な関数で近似し、その関数の極大値の座標を求める方法がある。

例えば、図９（ｃ）に示す最大値の検出電圧Ｖｘ３と、その両側の検出電圧Ｖｘ２およびＶｘ４を２次関数で近似すると、次のようにして算出することができる。なお、下記式（２）〜（７）においては、各ループコイル２１-1〜２１-48の中心位置の座標値をｘ１〜ｘ４８とし、隣接するループコイルの中心位置どうしの間隔をΔｘとする。

まず、各検出電圧と座標値については、下記式（２）、（３）、（４）が成り立つ。なお、下記式（２）〜（４）においてａ、ｂは定数（ａ＜０）である。
Ｖｘ２＝ａ（ｘ２−ｘｐ）²＋ｂ…（２）
Ｖｘ３＝ａ（ｘ３−ｘｐ）²＋ｂ…（３）
Ｖｘ４＝ａ（ｘ４−ｘｐ）²＋ｂ…（４）

また、各ループコイルの中心位置の座標値については、下記式（５）、（６）が成り立つ。
ｘ３−ｘ２＝Δｘ…（５）
ｘ４−ｘ２＝２Δｘ…（６）

ここで、上記式（５）、（６）を上記式（３）、（４）に代入して整理すると、下記式（７）が導かれる。
ｘｐ＝ｘ２＋Δｘ／２｛（３Ｖｘ２−４Ｖｘ３＋Ｖｘ４）／（Ｖｘ２−２Ｖｘ３＋Ｖｘ４）｝…（７）

このように、各ループコイルからの検出電圧Ｖｘ１〜Ｖｘ４８から、ステップＳ２のレベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧と、その前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検出電圧が得られたループコイルの１つ前のループコイルの座標値（既知）とをもとにして、上記式（７）に相当する演算を行うことにより、入力ペン１０のＸ方向の座標値ｘｐを算出できる。また、入力ペン１０のＹ方向の座標値ｙｐについても、最大値の検出電圧および両側の検出電圧に基づき、同様の方法により算出できる。

その後、制御回路３０は、Ｘ方向のループコイル２１-1〜２１-48（またはＹ方向のループコイル２２-1〜２２-48）のうち、最大の検出電圧が得られたループコイル（ピークコイル）を選択する情報を選択回路３２（または選択回路３３）に送出し（ステップＳ８）、入力ペン１０に対する電波の送受信を複数回、例えば７回繰り返させ、低域フィルタ４３、４４から得られた出力値をＡ／Ｄ変換し（ステップＳ９）、上述したように、上記式（１）の演算処理によって位相差θを算出する（ステップＳ１０）。

得られた位相差θは、制御回路３０によって、例えば４０゜加算する等の処理により調整され、筆圧を表す位相情報に変換されて、ステップＳ７で求められた入力ペン１０による指示位置の座標値とともに、電子機器４９へ出力される（ステップＳ１１）。

以上のステップＳ１〜１１に示す処理によって第１回目の座標検出動作および位相検出動作が終了すると、制御回路３０は、第２回目以降の座標検出動作として、Ｘ方向のループコイル２１-1〜２１-48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数、例えば１０本のループコイルのみを選択する情報を選択回路３２に送出し、同様に、Ｙ方向のループコイル２２-1〜２２-48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数（例えば、１０本）のループコイルのみを選択する情報を選択回路３３に送出する。そして、同様に出力値を得て入力ペン１０による指示位置のＸ方向およびＹ方向の座標検出動作並びに位相検出動作を行い、得られた座標値および位相情報を電子機器４９に転送し、以下、これら一連の処理を繰り返す。これにより、随時、入力ペン１０による指示位置の座標と、操作時の筆圧に係る情報とを取得できる。

このように、本実施形態に係る座標入力装置１によれば、ユーザが入力ペン１０を手に持ってタブレット２０上で操作を行い、タブレット２０の操作面における任意の点を指示した場合に、指示された点の位置座標を、検出装置１００によって正確かつ速やかに検出することができる。

さらに、検出装置１００は、ユーザが入力ペン１０の芯１０１をタブレット２０の操作面に押し付ける操作を行った場合、ユーザが入力ペン１０に加えた力（いわゆる筆圧）を検出することが可能である。
すなわち、芯１０１がタブレット２０の操作面に押し付けられた場合に、芯１０１に加わる外力により弾性板１４１が弾性変形して、芯１０１とともにフェライトコア１２１が変位してフェライトコア１３１に接近し、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。これにより、フェライトコア１３１に巻回されたコイル１６のインダクタンスが変化して、共振回路１５の共振周波数が変化するので、検出装置１００によって共振回路１５の共振周波数の変化を検出することで、ユーザが入力ペン１０に加えた力を検出できる。

特に、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との対向面においては、突起部１２１ａおよび嵌合部１３１ａが形成され、嵌合部１３１ａに突起部１２１ａが収まる格好となっている。このため、突起部１２１ａの嵌合部１３１ａに対向する面は、三次元的に対向している。
したがって、従来のように二つのフェライトコアが平面で対向している（二次元的に対向している）場合には、芯側のフェライトコアが斜めに傾いた場合に、一部はコイル側のフェライトコアに近接するものの、他の一部はコイル側のフェライトコアから離間することとなり、コイルのインダクタンス変化量が相殺され、共振回路の共振周波数の変化も微小になってしまっていたのに対し、芯１０１がその軸方向に移動しても、芯１０１がその軸方向に対して斜めに傾いた場合でも、突起部１２１ａは、嵌合部１３１ａに近接することとなり、いずれも場合も、コイル１６のインダクタンス変化量が大きくなって共振回路１５の共振周波数の変化量も大きくなる。
これらの結果、芯１０１に印加される外力の向きに拘わらず、外力の大きさに応じてコイル１６のインダクタンスが変化し、印加された外力の大きさを検出装置１００によって確実に検出することが可能となる。
したがって、本実施形態の構成によれば、タブレット２０に体する入力ペン１０の角度に拘わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた筆圧をより正確に検出できる。

さらに、ケース１１の先端には、芯１０１の周囲を囲むリング１６１が配設されており、芯１０１が、芯１０１の軸に対して横方向の成分を含む外力（斜め方向または横方向の外力）を受けた場合に、芯１０１がリング１６１に当接し、その接点を支点として回転するように変位する。このため、リング１６１のサイズや位置を適宜調整し、芯１０１のタブレット２０との接触点からリング１６１までの距離と、リング１６１からフェライトコア１２１までの距離の比を調整することにより、フェライトコア１２１を外力に応じて大きく変位させることができる。この場合、同じ大きさの外力が加わった場合に、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａにより近い位置まで接近するので、コイル１６のインダクタンスが大きく変化し、検出装置１００によって外力の大きさを検出しやすくなるという効果が見込まれる。

なお、上記実施形態において、各種信号の周波数や動作に係る時間等はあくまで一例であって、例えば、ループコイル２１-1〜２１-48およびループコイル２２-1〜２２-48の数は４８本に限定されず、タブレット２０のサイズや検出精度等に応じて変更可能である。

また、上記実施形態においては、フェライトコア１２１の突起部１２１ａは円錐台形状であり、嵌合部１３１ａは円錐台形状の凹部として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の形状とすることも可能である。以下、その一例について、変形例として説明する。

［変形例１］
図１０は、第１の変形例としての入力ペン１０の構成を示す要部拡大断面図であり、入力ペン１０のケース１１、基板ホルダー１２ａ等の各部については図示を省略する。なお、上記実施形態と同様に構成される各部については同符号を用い、説明を省略する。

図１０に示す構成では、上記実施形態におけるフェライトコア１２１に代えてフェライトコア１２２が配設され、フェライトコア１３１に代えてフェライトコア１３２が配設される。また、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間には弾性板１４２が配設される。

フェライトコア１２２は、フェライトコア１３２と対向する面において、半球形状の突起部１２２ａが形成されている。一方、フェライトコア１３２には、フェライトコア１２２と対向する面に、半球形状の凹部である嵌合部１３２ａが形成され、嵌合部１３２ａに突起部１２２ａが所定距離離隔した状態で収まるよう構成されている。弾性板１４２は、弾性板１４１と同様に弾性を有する材料により構成され、突起部１２２ａと嵌合部１３２ａの両方に密着するようドーム状に形成される。
ここで、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とが対向する面において、当該対向面の外周側の端部を、それぞれ対向面端部１２２ｂ、対向面端部１３２ｂとする。

図１０に示す構成では、芯１０１に対して、芯１０１の軸に沿った方向に外力が加わった場合、芯１０１とともにフェライトコア１２２がケース１１内に押し込まれる方向に変位し、弾性板１４２が押圧されて屈曲変形し、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近するので、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。また、芯１０１の軸に対して斜め方向や横方向の外力が加わった場合、この外力によって芯１０１とフェライトコア１２２とが一体となって傾くように変位する。この場合、フェライトコア１２２の変位により、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近し、また、対向面端部１２２ｂと対向面端部１３２ｂとが接近するので、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。

したがって、図１０に示すように、半球形状の突起部１２２ａを有するフェライトコア１２２と、半球形状の凹部である嵌合部１３２ａを有するフェライトコア１３２とを用いた場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できるとの効果が得られる。
また、突起部１２２ａおよび嵌合部１３２ａを半球形状とすることにより、複雑な面を有する形状とした場合に比べて容易に製造可能であるという利点がある。

なお、本変形例２における弾性板１４２としては、弾性体を予めドーム形状に形成したものであってもよいし、あるいは、流動性を有する材料を突起部１２２ａと嵌合部１３２ａとの間に充填して硬化させ、弾性を持たせたものであってもよい。

また、上記実施形態においては、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間に弾性板１４１が配設され、変形例１においてはフェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間に弾性板１４２が配設された構成となっていた。これら弾性板１４１、１４２は必須のものではなく、非操作時においてフェライトコア１２１とフェライトコア１３１とを離隔した状態で保持するとともに、操作時に加わる外力により変形して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とを接近させ、かつ、外力が消失した後に元の状態に復元するものであれば、コイルばね等を用いることも可能である。以下、その具体的な例について説明する。

［変形例２］
図１１は、上記実施形態の第２の変形例としての入力ペン１０の構成を示す要部拡大断面図であり、入力ペン１０のケース１１、基板ホルダー１２ａ等の各部については図示を省略する。なお、上記実施形態と同様に構成される各部については同符号を用い、説明を省略する。

図１１に示す構成では、上記実施形態における弾性板１４１に代えて、ばね１４３が配設されている。ばね１４３は、いわゆる押しばね（圧縮コイルばね）である。
ばね１４３の両端は、突起部１２１ａの先端面と嵌合部１３１ａの底部とに接着固定され、入力ペン１０の非操作時においてフェライトコア１２１とフェライトコア１３１とを所定の距離だけ離隔させて保持する。

入力ペン１０の操作により、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、ばね１４３に対しては、ばね１４３を圧縮する方向に力が加わる。ここで、ばね１４３が圧縮変形することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２１とが一体となって斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、ばね１４３には、ばね１４３の軸に対して横方向（せん断方向）の力が加わり、この力に応じてばね１４３が変形する。そして、ばね１４３の変形によってフェライトコア１２１が変位することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近するとともに、対向面端部１２１ｂが対向面端部１３１ｂに接近する。これにより、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

したがって、図１１に示すように、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とがばね１４３を介して対向する構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

さらに、ばね１４３は弾性板１４１に比較して単純な形状であるから、製造コストの低減が期待できる。

［変形例３］
図１２には、第３の変形例として、変形例１（図１０）で上述した構成において、ばね１４３を用いた例を示す。図１２に示す構成においては、フェライトコア１２２の突起部１２２ａと、フェライトコア１３２の嵌合部１３２ａとの間にばね１４３が配設され、ばね１４３の両端は、突起部１２２ａの先端面と嵌合部１３２ａの底部とに各々固定される。

図１２に示す構成では、入力ペン１０の非操作時において、ばね１４３の弾性により、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とが離隔した状態で保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２２がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、ばね１４３に対して、ばね１４３を圧縮する方向に力が加わる。ここで、ばね１４３が圧縮変形することにより、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近して、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２２とが斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、ばね１４３には、ばね１４３の軸に対して横方向（せん断方向）の力が加わり、この力に応じてばね１４３が変形する。そして、ばね１４３の変形により、フェライトコア１２２が変位して、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近するとともに、対向面端部１２２ｂが対向面端部１３２ｂに接近する。これにより、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。

したがって、図１２に示すように、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とがばね１４３を介して対向する構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

さらに、ばね１４３は弾性板１４２に比べて単純な形状であるから、製造コストの低減が期待できる。

［変形例４］
図１３には、第４の変形例として、上記実施形態における入力ペン１０において、弾性板１４１に代えてテーパーばね１４４を用いた例を示す。この変形例４においては、上記実施形態で説明したフェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間に、テーパーばね１４４が配設される。
テーパーばね１４４は、いわゆる押しばね（圧縮コイルばね）であり、一端から他端に向けて徐々に幅および断面積が拡大するようテーパーが付された形状となっている。テーパーばね１４４の端のうち、幅広の端がフェライトコア１２１側となり、幅が狭い端がフェライトコア１３１側となって、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とに挟まれる。このため、円錐台形状の突起部１２１ａがテーパーばね１４４の内部に入り込んだ格好となっている。なお、テーパーばね１４４の両端が、フェライトコア１２１およびフェライトコア１３１に接着固定される構成としてもよいし、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とに挟まれてテーパーばね１４４が移動しない状態が保たれる場合は、特に接着等を施さなくてもよい。

図１３に示す構成では、入力ペン１０の非操作時において、テーパーばね１４４の弾性により、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが離隔した状態で保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、テーパーばね１４４に対しては、テーパーばね１４４を圧縮する方向に力が加わる。ここで、テーパーばね１４４が圧縮変形することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２１とが一体となって斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、テーパーばね１４４には、テーパーばね１４４の軸に対して横方向（せん断方向）の力が加わり、この力に応じてテーパーばね１４４が変形する。そして、テーパーばね１４４の変形により、フェライトコア１２１が変位して、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近し、また、対向面端部１２１ｂが対向面端部１３１ｂに接近する。これにより、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

したがって、図１３に示すように、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とがテーパーばね１４４を介して対向する構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

さらに、テーパーばね１４４は、弾性板１４１に比べて単純な形状であり、フェライトコア１２１の突起部１２１ａに被せるだけで取付可能であるから、製造コストの低減が期待できる。

［変形例５］
図１４には、第５の変形例として、上記変形例１（図１０）で説明した構成において、弾性板１４１に代えてテーパーばね１４４を用いた例を示す。この変形例５においては、上記実施形態で説明したフェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間に、テーパーばね１４４が配設される。テーパーばね１４４の端のうち、幅広の端がフェライトコア１２２側となり、幅が狭い端がフェライトコア１３２側となって、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とに挟まれて固定される。このため、半球形状の突起部１２２ａがテーパーばね１４４の内部に入り込んだ格好となっている。

図１４に示す構成では、入力ペン１０の非操作時において、テーパーばね１４４の弾性により、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とが離隔した状態で保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２２がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、テーパーばね１４４に対しては、テーパーばね１４４を圧縮する方向に力が加わる。ここで、テーパーばね１４４が圧縮変形することにより、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近して、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２２とが一体となって斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、テーパーばね１４４には、テーパーばね１４４の軸に対して横方向（せん断方向）の力が加わり、この力に応じてテーパーばね１４４が変形する。そして、テーパーばね１４４の変形により、フェライトコア１２２が変位すると、突起部１２２ａが嵌合部１３２ａに接近し、また、対向面端部１２２ｂが対向面端部１３２ｂに接近するので、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が小さくなる。

したがって、図１４に示すように、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２とがテーパーばね１４４を介して対向する構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２２とフェライトコア１３２との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

さらに、テーパーばね１４４は、弾性板１４２に比べて単純な形状であり、フェライトコア１２２の突起部１２２ａに被せるだけで取付可能であるから、製造コストの低減が期待できる。

［変形例６］
図１５には、第６の変形例として、フェライトコアの外周に押しばねを配置した構成を示す。この図１５に示す構成においては、上記実施の形態におけるフェライトコア１２１に代えてフェライトコア１２３が配設され、フェライトコア１３１に代えてフェライトコア１３３が配設される。

フェライトコア１２３は、フェライトコア１２１と同様に、円柱形状のフェライトの片体であり、フェライトコア１３３に対向する面において円錐台形状の突起部１２３ａが形成されている。フェライトコア１３３は、円柱状のフェライトの棒状部材であり、フェライトコア１２３に対向する面には、円錐台形状の凹部である嵌合部１３３ａが形成されている。

突起部１２３ａおよび嵌合部１３３ａはいずれも円錐台形状であり、嵌合部１３３ａに突起部１２３ａが収まる構成となっている。ここで、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３とが対向する面において、当該対向面の外周側の端部を、それぞれ対向面端部１２３ｂ、対向面端部１３３ｂとする。

また、フェライトコア１２３の一部は細径に形成されており、フェライトコア１２３の側面において、細径部分と他の部分との境界は段差となっている。一方、フェライトコア１３３の一部は細径に形成されており、フェライトコア１３３の側面において、細径部分と他の部分との境界は段差となっている。
そして、フェライトコア１２３の細径部分はフェライトコア１３３側にあり、フェライトコア１３３の細径部分はフェライトコア１２３側にある。すなわち、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３との対向面において、互いの細径部分が連通する配置となっている。

そして、フェライトコア１２３の細径部分とフェライトコア１３３の細径部分とに跨るように、フェライトコア１２３およびフェライトコア１３３の側面には、ばね１４５が巻回されている。ばね１４５は、押しばね（圧縮コイルばね）であり、その両端は、フェライトコア１２３の側面における段差と、フェライトコア１３３の側面における段差とに、それぞれ係合している。

図１５に示す構成では、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３とは、ばね１４５の弾性によって互いに離隔した状態に保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２３がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、ばね１４５に対しては、ばね１４５を圧縮する方向に力が加わる。ここで、ばね１４５が圧縮変形することにより、突起部１２３ａが嵌合部１３３ａに接近して、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２３とが斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、ばね１４５には、横方向（せん断方向）または、ばね１４５を撓ませる方向の力が加わり、この力に応じてばね１４５が変形する。そして、ばね１４５の変形により、フェライトコア１２３が変位することで、突起部１２３ａが嵌合部１３３ａに接近し、また、対向面端部１２３ｂが対向面端部１３３ｂに接近する。これにより、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３との間の距離が小さくなる。

したがって、図１５に示すように、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３とが対向し、ばね１４５により支持される構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２３とフェライトコア１３３との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

また、ばね１４５は、ばね１４３やテーパーばね１４４に比べて大きいサイズであり、より汎用的なものを利用できるので、製造コストの低減が期待できる。さらに、フェライトコア１２３およびフェライトコア１３３の外側に配設されることから、突起部１２３ａおよび嵌合部１３３ａの形状に関係なく取付可能である。

［変形例７］
図１６には、第７の変形例として、変形例６（図１５）の構成において、フェライトコア１２３に代えて、半球形状の突起部１２４ａを有するフェライトコア１２４が配設され、フェライトコア１３３に代えて、半球形状の凹部である嵌合部１３４ａを有するフェライトコア１３４が配設された構成を示す。

フェライトコア１２４は、フェライトコア１２３と同様に一部が細径に形成され、フェライトコア１２４の側面において、細径部分と他の部分との境界は段差となっている。
また、フェライトコア１３４は、フェライトコア１３３と同様に一部が細径に形成され、フェライトコア１３４の側面において、細径部分と他の部分との境界は段差となっている。さらに、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４との対向面において、互いの細径部分が連通する配置となっている。

そして、フェライトコア１２４の細径部分とフェライトコア１３４の細径部分とに跨るように、フェライトコア１２４およびフェライトコア１３４の側面には、ばね１４５が巻回されている。ばね１４５の両端は、フェライトコア１２４の側面における段差と、フェライトコア１３４の側面における段差とに、それぞれ係合している。

突起部１２４ａおよび嵌合部１３４ａはいずれも半球形状であり、嵌合部１３４ａに突起部１２４ａが収まる構成となっている。また、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４とが対向する面において、当該対向面の外周側の端部を、それぞれ対向面端部１２４ｂ、対向面端部１３４ｂとする。

図１６に示す構成では、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４とは、ばね１４５の弾性によって互いに離隔した状態に保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２４がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、ばね１４５に対しては、ばね１４５を圧縮する方向に力が加わる。ここで、ばね１４５が圧縮変形することにより、突起部１２４ａが嵌合部１３４ａに接近して、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２４とが斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、ばね１４５には、横方向（せん断方向）または、ばね１４５を撓ませる方向の力が加わり、この力に応じてばね１４５が変形する。そして、ばね１４５の変形により、フェライトコア１２４が変位することで、突起部１２４ａが嵌合部１３４ａに接近し、また、対向面端部１２４ｂが対向面端部１３４ｂに接近する。これにより、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４との間の距離が小さくなる。

したがって、図１６に示すように、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４とが対向し、ばね１４５により支持される構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２４とフェライトコア１３４との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

また、ばね１４５は、ばね１４３やテーパーばね１４４に比べて大きいサイズであり、より汎用的なものを利用できるので、製造コストの低減が期待できる。さらに、フェライトコア１２４およびフェライトコア１３４の外側に配設されることから、突起部１２４ａおよび嵌合部１３４ａの形状に関係なく取付可能である。

［変形例８］
図１７には、第８の変形例として、上記実施形態の構成において、弾性板１４１を用いずに、フェライトコア１２１およびフェライトコア１３１の側面にばね１４５が配設された構成を示す。
ばね１４５は、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とに跨るように、フェライトコア１２１およびフェライトコア１３１の側面に巻き回される。ばね１４５の両端部は、それぞれ、フェライトコア１２１の側面およびフェライトコア１３１の側面に接着固定される。

図１７に示す構成では、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とは、ばね１４５の弾性によって互いに離隔した状態に保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、ばね１４５に対しては、ばね１４５を圧縮する方向に力が加わる。ここで、ばね１４５が圧縮変形することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。
また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２１とが斜めに傾くように変位しようとする。この場合、ばね１４５には、横方向（せん断方向）または、ばね１４５を撓ませる方向の力が加わり、この力に応じてばね１４５が変形する。そして、ばね１４５の変形により、フェライトコア１２１が変位することで、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近し、また、対向面端部１２１ｂが対向面端部１３１ｂに接近するので、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

したがって、図１７に示すように、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが、ばね１４５により支持される構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

さらに、図１７に示す構成においては、フェライトコア１２１およびフェライトコア１３１の外側に段差を設ける等の加工を施す必要がないので、フェライトコア１２３やフェライトコア１３３を用いる場合に比べて、より簡単に実現可能である。

［変形例９］
図１８には、第９の変形例として、上記実施形態の入力ペン１０において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間に、弾性板１４１に代えて弾性球体１４６を介設し、さらに、フェライトコア１２１とケース１１の内面との間に弾性を有するＯリング１４７を配設した構成を示す。

弾性球体１４６およびＯリング１４７は、いずれも合成ゴムまたは天然ゴム等の弾性を有する材料により構成され、外力に応じて弾性変形し、外力の消失後は元の状態に復元する。

Ｏリング１４７は、芯１０１の基端部、すなわち芯１０１とフェライトコア１２１との境界部分において、芯１０１の側面とケース１１の内面とを離隔させるように配設される。

図１８に示す構成では、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とは、弾性球体１４６の弾性によって互いに離隔した状態に保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、弾性球体１４６に対しては、弾性球体１４６を圧縮する方向に力が加わる。ここで、弾性球体１４６が圧縮変形することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２１とが斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、芯１０１は、ケース１１の先端に穿設された孔の縁に当接し、この孔の縁を支点として回転するように、すなわち、芯１０１の基端部がケース１１の内面に近づく方向に変位しようとする。このため、芯１０１の基端部においては、芯１０１がＯリング１４７を押圧する力が加わる。この力により、Ｏリング１４７が弾性変形すると、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１の内面に近づくように変位して、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近し、また、対向面端部１２１ｂが対向面端部１３１ｂに接近するので、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

したがって、図１８に示すように、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが弾性球体１４６により支持され、さらに、芯１０１がＯリング１４７により支持される構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。また、弾性球体１４６およびＯリング１４７は非常に単純な形状であり、安価に実現可能である上、突起部１２１ａおよび嵌合部１３１ａの形状に関わらず使用可能である。このため、弾性球体１４６を用いることで製造コストの低減が期待できる。
なお、弾性球体１４６に代えて、弾性体として、弾性球体１４６と同材料を円柱形状に形成したものを用いることも可能である。この場合、フェライトコア１２１、１３１と弾性体とが平面で当接するので、より一層の安定性の向上が期待できる。
さらに、弾性球体１４６に代えて、合成ゴムまたは天然ゴム等の弾性を有する材料により構成されるＯリング（リング状部材）を配設することも可能である。この場合、突起部１２１ａの先端にＯリングが乗り、その上から嵌合部１３１ａが被さり、突起部１２１ａの先端と嵌合部１３１ａの底部との間にＯリングが挟まれる構成としてもよいし、或いは、突起部１２１ａがＯリングに嵌め込まれ、突起部１２１ａの側面と嵌合部１３１ａの側面とがＯリングを挟んで対向するようにしてもよい。この場合も、弾性球体１４６を用いた場合と同様の効果が得られる。

［変形例１０］
図１９には、第１０の変形例として、変形例９（図１８）に示す構成において、Ｏリング１４７を排し、フェライトコア１２１の側面とケース１１の内面との間にＯリング１４８が配設され、フェライトコア１３１の側面とケース１１との間にＯリング１４９が配設された構成を示す。

図１９に示す構成において、Ｏリング１４８およびＯリング１４９は、いずれも合成ゴムまたは天然ゴム等の弾性を有する材料により構成され、外力に応じて弾性変形し、外力の消失後は元の状態に復元する。
Ｏリング１４８は、フェライトコア１２１の側面に巻き付くように配設され、フェライトコア１２１の側面とケース１１の内面とに接し、フェライトコア１２１をケース１１から離隔させて支持する。また、Ｏリング１４９は、フェライトコア１３１の側面に巻き付くように配設され、フェライトコア１３１の側面とケース１１の内面とに接し、フェライトコア１３１を、ケース１１から離隔させて支持する。

図１９に示す構成では、入力ペン１０の非操作状態において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とは、弾性球体１４６の弾性によって互いに離隔した状態に保持される。そして、芯１０１に対して芯１０１の軸方向の外力が加わり、芯１０１とともにフェライトコア１２１がケース１１内に押し込まれる方向に変位しようとした場合、弾性球体１４６に対しては、弾性球体１４６を圧縮する方向に力が加わる。ここで、弾性球体１４６が圧縮変形することにより、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近して、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

また、芯１０１の軸に対して斜め方向の外力が芯１０１に加わった場合、芯１０１とフェライトコア１２１とが斜めに傾く方向に変位しようとする。この場合、芯１０１は、ケース１１の先端に穿設された孔の縁に当接し、この孔の縁を支点として回転するように変位しようとする。このため、フェライトコア１２１は、ケース１１の内面に近づくように変位しようとして、Ｏリング１４８を押圧する力が加わる。この力により、Ｏリング１４８が弾性変形すると、フェライトコア１２１がケース１１の内面に近づくように変位して、突起部１２１ａが嵌合部１３１ａに接近し、また、対向面端部１２１ｂが対向面端部１３１ｂに接近するので、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が小さくなる。

したがって、図１９に示すように、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とが弾性球体１４６により支持され、さらに、フェライトコア１２１がＯリング１４８により支持される構成とした場合、芯１０１に外力が加わることにより、芯１０１に加わる外力の方向に関わらず、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が変化し、コイル１６のインダクタンスが変化する。このため、上記実施形態と同様に、タブレット２０に対する入力ペン１０の角度に関わらず、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。また、弾性球体１４６、Ｏリング１４８およびＯリング１４９は、いずれも非常に単純な形状であり、安価に実現可能である上、突起部１２１ａおよび嵌合部１３１ａの形状に関わらず使用可能である。このため、弾性球体１４６を用いることで製造コストの低減が期待できる。
なお、弾性球体１４６に代えて、弾性体として、弾性球体１４６と同材料を円柱形状に形成したものを用いることも可能である。この場合、フェライトコア１２１、１３１と弾性体とが平面で当接するので、より一層の安定性の向上が期待できる。
さらに、弾性球体１４６に代えて、合成ゴムまたは天然ゴム等の弾性を有する材料により構成されるＯリング（リング状部材）を配設することも可能である。この場合、突起部１２１ａの先端にＯリングが乗り、その上から嵌合部１３１ａが被さり、突起部１２１ａの先端と嵌合部１３１ａの底部との間にＯリングが挟まれる構成としてもよいし、或いは、突起部１２１ａがＯリングに嵌め込まれ、突起部１２１ａの側面と嵌合部１３１ａの側面とがＯリングを挟んで対向するようにしてもよい。この場合も、弾性球体１４６を用いた場合と同様の効果が得られる。

［変形例１１］
図２０には、第１１の変形例として、変形例８（図１７）に示す構成をケース１１に収め、ケース１１の先端部分を一部取り除いて芯１０１を大きく露出させた構成を示す。なお、図２０においては、基板ホルダー１２ａ、基板１３等の各部は図示を省略する。また、図２０に示す構成において、上記実施形態ならびに変形例１〜１０と同様に構成される各部については同符号を付して説明を省略する。

図２０に示す構成においては、上記変形例８（図１７）と同様に、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とに跨るようにばね１４５が配設され、ばね１４５の両端は、フェライトコア１２１の側面とフェライトコア１３１の側面とにおいて、それぞれ接着固定されている。
また、図２０に示す構成では、ケース１１の先端部分が一部切除されたように短くなっており、芯１０１が、大きく露出する。このため、芯１０１が斜めに傾いた場合に、ケース１１の先端の縁に当接しにくくなっている。このため、芯１０１が、芯１０１の軸に対して、より大きく傾くように変位するようになっている。従って、図２０に示す構成によれば、芯１０１に対して斜め方向の外力が加わった場合に、芯１０１とともにフェライトコア１２１が大きく変位することにより、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間の距離が大きく変位する。これにより、ユーザが入力ペン１０に加えた力を確実に検出できる。

ここで、上記実施形態並びに変形例として示した構成を用い、実際に測定を行った結果を、実施例として示す。

［実施例］
図２１は、本発明を適用した実施例における入力ペン１０の構成を示す要部断面図である。なお、図２１においては、基板ホルダー１２ａ、基板１３等の各部は図示を省略する。また、図２１に示す構成において、上記実施形態ならびに変形例１〜１０と同様に構成される各部については同符号を付して説明を省略する。

図２１に示す構成においては、上記実施形態における入力ペン１０において、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１との間に、弾性板１４１に代えて弾性体１５０が介設され、さらに、フェライトコア１２１とケース１１の内面との間に弾性を有するＯリング１５１が配設されている。

弾性体１５０は、ゴム等の弾性を有する材料により構成された柱状部材であり、Ｏリング１５１は、ゴム等の弾性を有する材料により構成されたリング状部材である。
これら弾性体１５０およびＯリング１５１は、いずれも外力に応じて弾性変形し、外力の消失後は元の状態に復元する。
そして、弾性体１５０により、フェライトコア１２１とフェライトコア１３１とは所定の距離だけ離隔して保持され、外力に応じて接近する。また、Ｏリング１５１により、フェライトコア１２１はケース１１の内面から離隔した状態を保ち、芯１０１に対し、芯１０１を傾ける方向の外力が加わった場合には、Ｏリング１５１の弾性により、芯１０１およびフェライトコア１２１はケース１１の内面に接近する。

図２２は、芯１０１に荷重を加えた場合に検出装置１００により検出された位相差を示す図表である。
図２２においては、タブレット２０の操作面の鉛直線と、芯１０１の軸とがなす角度をθとして、θを０度、３０度、４５度、５３度、６０度にした場合について、検出装置１００により検出された位相差と、芯１０１に加わった荷重との関係をグラフに示す。例えばθ＝０度であれば、芯１０１がタブレット２０の操作面に対して垂直な場合に相当する。図中、（１）はθ＝０度の場合、（２）はθ＝３０度の場合、（３）はθ＝４５度の場合、（４）はθ＝５３度の場合、（５）はθ＝６０度の場合を示す。
図２２における縦軸は、検出装置１００により検出された位相差Δφ（度）である。横軸は、芯１０１に対して加わる荷重（芯先鉛直荷重）の大きさを示す。芯先鉛直荷重とは、タブレット２０の操作面に対して鉛直方向の荷重である。従って、例えばθ＝０度の場合、芯先鉛直荷重は芯１０１の軸に沿った方向の荷重となり、θ＝３０度の場合、芯先鉛直荷重が加わる方向は、芯１０１の軸に対して３０度の傾きを有する。

図２２に（１）で示すように、θ＝０度の場合、芯先鉛直荷重は芯１０１の軸に沿った方向に加わる。この場合、芯１０１に加わる荷重が増大すると、これに伴って検出装置１００により検出される位相差が鋭く立ち上がっており、芯１０１に加わる荷重を検出装置１００によって速やかに、かつ正確に検出できることを示している。この（１）の場合は、タブレット２０の操作面に対し、入力ペン１０を垂直に立てて操作を行った場合に相当する。

また、図２２に（２）〜（５）で示す場合は、タブレット２０の操作面に対して入力ペン１０を傾けて操作を行った場合に相当する。これらの場合においては、芯先鉛直荷重は、芯１０１の軸に対して斜め方向から加わっている。これらの場合においても、検出装置１００により検出される位相差は、芯１０１に加わる荷重に対して的確に応答し、鋭敏に立ち上がっている。特に、図中に（５）で示すθ＝６０度の場合には、入力ペン１０をタブレット２０の操作面に対してほぼ寝かせた状態で測定しているが、この場合においても、芯１０１に加わる荷重を検出装置１００により確実に検出できることが明らかとなった。

そして、図２２中に（１）〜（５）で示すいずれの場合においても、芯先鉛直荷重が３５０〜４００（ｇｆ）に達するまでの間、検出装置１００により検出される位相差は殆ど同じように立ち上がっている。このことから、タブレット２０の操作面に対する入力ペン１０の角度に拘わらず、芯１０１に加わる荷重を同じように検出できることが明らかである。従って、入力ペン１０を傾けた状態で操作しても、入力ペン１０を垂直に立てて操作した場合と変わりなく、荷重を検出できるといえる。

このように、実施例２においては、入力ペン１０をタブレット２０の操作面に対して垂直に立てて操作を行った場合、および、入力ペン１０をタブレット２０の操作面に対して傾けて操作を行った場合のいずれも、タブレット２０における操作を検出装置１００において正確に検出できるといえる。

図２３は、図２１および図２２に示す実施例の比較対象として、従来の入力ペンを用いて、芯に荷重を加えた場合に検出装置により検出された位相差を示す図表である。なお、図２３中に示す縦軸（位相差Δφ）、横軸（芯先鉛直荷重）および入力ペンの角度θは、いずれも図２２と同様の事項を示す。

図２３に示すように、従来の入力ペンを用いた場合には、θが大きくなるほど、すなわちタブレットの操作面に対する入力ペンの傾きが大きいほど、検出される位相差の立ち上がりが鈍くなる。従って、入力ペンの傾きが変化すると、芯先鉛直荷重が同じであったとしても、検出される位相差が小さくなってしまう。これは、入力ペンを傾けた場合に、ユーザの操作に対する応答が低下することを意味する。
これに対し、図２２に示すように、本発明を適用した実施例における入力ペン１０を用いれば、入力ペン１０を傾けた場合に、入力ペンを垂直に立てた場合と何ら変わりなく、芯に加わる荷重に対して良好に応答するので、ユーザは入力ペンの傾きを意識することなく操作することが可能であり、本発明が極めて有効であることが明らかである。

なお、上述した実施形態および各変形例は、本発明の実施態様の例を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用可能であることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、円錐台形状の突起部１２１ａを有するフェライトコア１２１や、半球形状の突起部１２２ａを有するフェライトコア１２２を用いる構成について説明したが、これらフェライトコア１２１、１２２に代えて、球形の突起を有するフェライトコアや、先端が尖った突起を有するフェライトコアを用いることも可能である。また、これらのフェライトコアと対向するフェライトコアにおいては、上記の突起を収めることが可能な凹部を有するものであればよく、その形状は特に限定されない。
さらに、上述した実施形態および各変形例においては、芯１０１側のフェライトコア１２１、１２２、１２３、１２４に突起部を設け、コイル１６側のフェライトコア１３１、１３２、１３３、１３４において、上記突起部に対応する表面形状を有する嵌合部を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイル１６側のフェライトコアに突起部を設け、芯１０１側のフェライトコアにおいて、当該突起部に対応する表面形状を有する嵌合部を設ける構成とすることも勿論可能である。

また、ばね１４３、テーパーばね１４４、およびばね１４５は、いずれも、共振回路１５とタブレット２０との間における信号の送受信を妨げない材料で構成されることが好ましく、合成樹脂製であればより好ましいが、その他の材料を用いることも可能である。さらに、ばね１４３、１４５、およびテーパーばね１４４に代えて、ゴム等の弾性体を筒状に形成したものを用いることも可能である。また、弾性板１４１、１４２に代えて、合成ゴムまたは天然ゴム等の弾性を有する材料により構成されるＯリング（リング状部材）を配設することも可能である。さらに、上記実施形態および変形例においてはリング１６１を設けた構成を示したが、ケース１１の先端と芯１０１との間に介設され、芯１０１が傾く際に支点となる機能を有するものであれば、その形状は任意である。勿論、リング１６１を省いた構成としても十分な効果が得られる。さらに、リング１６１に代えて、リング１６１または同等の機能を有する部材を用いることにより、或いは、ケース１１の先端に、芯１０１側に突出するリング１６１と同形状の突起を設けることにより、芯１０１が傾く場合の変位が大きく確実になり、高い効果が得られる。また、ケース１１の形状はペン型に限定されず、ユーザが手に持って操作可能であり、かつ、タブレット２０の操作面に芯１０１を押し付けることが可能な形状であればよく、その他の細部構成についても任意に変更可能である。

本発明を適用した実施形態に係る座標入力装置の概略構成を示す図である。 入力ペンの構成を示す一部破断図である。 入力ペンの先端部分の構成および操作状態を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は入力ペンが後述するタブレット２０に接する状態を示し、（ｂ）は入力ペンに鉛直方向の外力が加わった状態を示し、（ｃ）は、さらに大きい同方向の外力が入力ペンに加わった状態を示す。 入力ペンの先端部分の構成および操作状態を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は、入力ペンが傾いてタブレット２０に接する状態を示し、（ｂ）は傾いた入力ペン１０に鉛直方向の外力が加わった状態を示し、（ｃ）は傾いた入力ペンに、より大きい同方向の外力が加わった状態を示す。 座標入力装置の構成を詳細に示す回路図である。 タブレットの要部構成を示す分解斜視図である。 検出装置における各信号の状態を示すタイミングチャートである。 検出装置の動作を示すフローチャートである。 図８に示す動作における各信号の状態を示すタイミングチャートである。 本発明を適用した実施形態について、第１の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第２の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第３の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第４の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第５の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第６の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第７の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第８の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第９の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第１０の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明を適用した実施形態について、第１１の変形例の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施例における入力ペンの構成を示す要部断面図である。 本発明の実施例における測定結果を示す図表である。 本発明の実施例と比較するため、従来の入力ペンを用いた場合における測定結果を示す図表である。

符号の説明

１ 座標入力装置
１０ 入力ペン（座標指示器）
１１ ケース（筐体）
１２ａ、１２ｂ 基板ホルダー
１３ 基板
１４ コンデンサ
１５ 共振回路
１６ コイル
２０ タブレット（位置検出装置）
１００ 検出装置（位置検出装置）
１０１ 芯（芯部）
１２１、１２２、１２３、１２４ フェライトコア（第１の磁性体）
１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ 突起部（凸部）
１３１、１３２、１３３、１３４ フェライトコア（第２の磁性体）
１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ、１３４ａ 嵌合部（凹部）
１４１、１４２ 弾性板（弾性体）
１４３、１４５ ばね（弾性体）
１４４ テーパーばね（弾性体）
１４６ 弾性球体（弾性体）
１４７、１４８、１４９ Ｏリング
１５０、１５１ Ｏリング
１６１ リング（リング部材）

Claims (9)

1. 少なくとも一つのコイルを棒形状の筐体に内蔵し、このコイルと外部の位置検出装置との間の電磁誘導作用により、前記位置検出装置に対して位置を指示する座標指示器において、
   前記筐体の一端からその一部が突出し、前記筐体内に前記筐体に対して相対的に移動可能に支持された芯部と、
   前記芯部に固定され、前記筐体内で当該芯部と一体に移動可能な第１の磁性体と、
   前記筐体内に前記第１の磁性体とは所定距離離隔して固定配置され、前記コイルが巻回された第２の磁性体と、を備え、
   前記第１の磁性体あるいは前記第２の磁性体のうちいずれか一方の磁性体に設けられ、所定の凹形状を有する凹部と、
   前記他方の磁性体に設けられ、前記凹部に対向する表面形状を有し、前記他方の磁性体に向けて突設された凸部と、
   を備えたことを特徴とする座標指示器。
2. 前記筐体の先端において、前記芯部がその軸に対して横方向の成分を含む外力を受けた場合に、当該芯部に当接するリング部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の座標指示器。
3. 前記凸部は円錐台形状に形成され、前記凹部は、前記凸部を収容する円錐台形状に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の座標指示器。
4. 前記凸部は半球形状に形成され、前記凹部は、前記第凸部を収容する半球形状に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の座標指示器。
5. 前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とを離隔した状態で保持する弾性体を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の座標指示器。
6. 前記弾性体は、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とに接する板状部材またはリング状部材であることを特徴とする請求項５記載の座標指示器。
7. 前記弾性体は、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体とに接する球体であることを特徴とする請求項５記載の座標指示器。
8. 前記筐体はペン型形状を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の座標指示器。
9. 少なくとも一つのコイルを棒形状の筐体に内蔵した座標指示器と、前記座標指示器のコイルとの間の電磁誘導作用により、前記座標指示器により指示される位置を検出する位置検出装置とを含んで構成される座標入力装置において、
   前記座標指示器は、
   前記筐体の一端からその一部が突出し、前記筐体内に前記筐体に対して相対的に移動可能に支持された芯部と、
   前記芯部に固定され、前記筐体内で当該芯部と一体に移動可能な第１の磁性体と、
   前記筐体内に前記第１の磁性体とは所定距離離隔して固定配置され、前記コイルが巻回された第２の磁性体と、を備え、
   前記第１の磁性体あるいは前記第２の磁性体のうちいずれか一方の磁性体に設けられ、所定の凹形状を有する凹部と、
   前記他方の磁性体に設けられ、前記凹部に対向する表面形状を有し、前記他方の磁性体に向けて突設された凸部と、を備えること、
   を特徴とする座標入力装置。

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