JP2013152705A - 電子ペン - Google Patents

Abstract

【課題】電子ペンにおいて、撮像結果を用いた信号処理の妨げとなる原因の発生を抑えつつ、寸法の肥大化を抑制する。
【解決手段】電子ペン１の筐体１０Ａには、開口部１２から内部に挿入されるリフィル２０を案内するリフィルガイド１１１が形成され、リフィルガイド１１１に嵌め込まれるリフィル２０の後端を保持するリフィルホルダ４０が固定されている。第１回路基板３０は、リフィルホルダ４０により保持されるリフィル２０を挟んで対向する位置で筐体１０Ａに固定され、基板面３０Ａに撮像装置５０が実装され、第１回路基板３０は、開口部１２から筐体１０外の媒体に光を照射する照射部７０により照射された光の当該媒体からの反射光を、撮像装置５０が撮像する。筐体１０Ａでは、リフィルガイド１１１と、リフィルホルダ４０が固定される部分と、第１回路基板３０が固定される部分とが、単一の部材で構成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子ペンに関する。

特許文献１，２は、符号化画像が形成された媒体を撮像し、撮像結果（撮像画像）を解析して符号化画像から情報を復号する信号処理を行う電子ペンについて開示している。一般に、電子ペンの撮像結果を用いた信号処理の妨げとなる原因として、例えば、ユーザに把持されたときに筐体に与えられる外力による構成部品の変位や、構成部品の公差の累積による影響がある。構成部品の変位を抑えようとして構成部品の固定箇所を増やすと、構成部品の公差の影響が大きくなったり、ペン先周辺など電子ペンの寸法が肥大化したりする。

特表２０１０−５２３０４３号公報 特表２００７−５２４１５５号公報

本発明の目的は、電子ペンにおいて、撮像結果を用いた信号処理の妨げとなる原因の発生を抑えつつ、寸法の肥大化を抑制することである。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る電子ペンは、開口部が形成され、当該開口部側から挿入されるペン軸を案内する案内溝が形成された筐体と、前記筐体に固定され、前記案内溝に嵌め込まれるペン軸を保持する保持部と、前記案内溝を挟んで対向する位置において前記筐体に固定され、一方の基板面に撮像装置が実装された第１回路基板であって、前記開口部から前記筐体外の媒体に光を照射する照射部により照射された光の前記媒体からの反射光を、前記撮像装置が撮像する第１回路基板とを備え、前記筐体において、前記案内溝の部分と、前記保持部が固定される部分と、前記第１回路基板が固定される部分とが、単一の部材で構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る電子ペンは、請求項１に係る構成において、前記第１回路基板が片面実装基板であることを特徴とする。
請求項３に係る電子ペンは、請求項１又は２に係る構成において、前記一方の基板面に対向するように前記第１回路基板から離間して設けられ、前記撮像装置の撮像結果を用いて処理を行う信号処理回路が実装された第２回路基板を備えることを特徴とする。

請求項４に係る電子ペンは、請求項３に係る構成において、前記第２回路基板の前記一方の基板面に対向する基板面には、電子部品が実装されていないことを特徴とする。

請求項５に係る電子ペンは、請求項３又は４に係る構成において、前記第２回路基板は、前記撮像装置が挿入される切欠部が形成された先端部を前記開口部側に有し、前記先端部の前記一方の基板面側の領域に前記照射部が実装され、前記撮像装置が、前記切欠部に挿入された部分から入射した前記反射光を撮像することを特徴とする。

請求項６に係る電子ペンは、請求項１から５のいずれか１項に係る構成において、前記筐体の前記案内溝の部分が非金属で形成され、前記ペン軸は、外周面に金属部分を含み、前記第１回路基板と、前記案内溝に嵌め込まれる前記ペン軸における前記金属部分との間に、絶縁材が設けられていることを特徴とする。

請求項７に係る電子ペンは、請求項１から６のいずれか１項に係る構成において、前記信号処理回路は、前記撮像装置の出力信号に基づいて生成した撮像画像の一部の画像領域を切り出し、切り出した画像領域の内容に応じた処理を行うことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、筐体において、案内溝の部分と、保持部が固定される部分と、第１回路基板が固定される部分とが単一の部材で構成されず、かつ、第１回路基板の固定方法を他の方法にした場合に比べて、撮像結果を用いた信号処理の妨げとなる原因の発生を抑えつつ、寸法の肥大化を抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、第１回路基板を両面実装基板とした場合に比べて、電子ペンを細くすることができる。
請求項３に係る発明によれば、撮像装置と信号処理回路とを共通の回路基板に実装しタ場合に比べて、撮像結果を用いた信号処理の妨げとなる原因の発生を抑えることができる。
請求項４に係る発明によれば、第２回路基板の第１回路基板側の基板面に対向する基板面に電子部品が実装された場合に比べて、電子ペンを細くすることができる。
請求項５に係る発明によれば、第２回路基板の切欠部が形成された先端部に対応した照射部及び撮像装置の配置にしない場合に比べて、撮像位置の変化を抑えることができる。
請求項６に係る発明によれば、絶縁材が設けられない場合に比べて、ペン軸の外周面の金属部分と第１回路基板との接触による電気的な不具合の発生を抑えることができる。
請求項７に係る発明によれば、残留してしまう部品誤差や組み付け誤差影響を、撮像面積のうち信号処理のために必要な画像面積を切り出す位置を調整することにより調整し改善することができる。

システムの全体構成を示す図。 符号化画像の構成を説明する図。 電子ペンの構成を示すブロック図。 電子ペンの筐体の構成を示す図。 電子ペンの筐体の断面図。 電子ペンの構成を示す図（第１回路基板等を実装後）。 電子ペンの構成を示す図（撮像装置を実装後）。 電子ペンの構成を示す図（第２回路基板等を実装後）。 撮像装置及び照射部周辺部分の拡大図。 電子ペンを開口部側から見た様子の模式図。 撮像装置の周辺の配線構造の説明図。 電子ペンの校正の内容の説明図。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。
本実施形態に係るシステムは、電子ペン１と、媒体２００と、ＰＣ（Personal Computer）３００とに大別される。電子ペン１は、本発明の電子ペンの一例であり、媒体２００に文字や図形などをユーザが手書きで筆記する機能と、媒体２００上に形成された符号化画像を撮像する機能とを実現する。媒体２００上に形成された符号化画像は、決められた符号化方式に従って情報を符号化し画像化したものである。媒体２００は、紙やＯＨＰシートなどのプラスチック、その他の材質のものでもよいし、表示内容が電気的に書き換えられる電子ペーパでもよい。ＰＣ３００は、電子ペン１によって指定された位置の符号化画像から情報が復号されると、復号された情報を用いて処理を実行する。ＰＣ３００は、例えば、ユーザにより電子ペン１を用いて手書きされた筆記内容を電子化し、電子文書を示す電子データを生成する。
次に、媒体２００に形成された符号化画像について説明する。

図２は、符号化画像を説明する図である。
図２に示すように、符号化画像は、複数の点状画像の集合で構成される。図２において、黒で示した矩形の領域Ａ１，Ａ２が点状画像が配置された領域に対応し、斜線の領域Ａ３からＡ９が点状画像が配置されていない領域に対応する。符号化画像は、媒体２００を識別する識別情報や媒体２００上の位置を示す位置情報を表す画像であり、点状画像の配置パターンに応じて情報が表される。

図３は、電子ペン１の構成を示すブロック図である。
制御部１０１は、信号処理回路１０１Ａと駆動回路１０１Ｂとを備え、これ以外にも電子ペン１の電源管理を行うための構成などを備える。信号処理回路１０１Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む演算装置やメモリを備え、電子ペン１における信号処理を司るものである。例えば、信号処理回路１０１Ａは、媒体２００を撮像した画像である撮像画像を解析して符号化画像が示す情報を復号し、識別情報及び位置情報を抽出する。駆動回路１０１Ｂは、照射部７０の駆動を制御する回路であり、例えば、照射部７０による光（ここでは、赤外光）の照射タイミングを制御する。駆動回路１０１Ｂは、圧力センサ１０２の検出結果に応じた制御により、ユーザによって筆記動作がなされる際に、照射部７０によって媒体２００上の撮像範囲Ｒに光を照射させる。圧力センサ１０２は、電子ペン１による筆記動作をリフィル２０に作用する圧力（具体的には、筆圧）によって検出する。

撮像装置５０は、照射部７０から照射された赤外光の媒体２００からの反射光を撮像する。電子ペン１においては、撮像装置５０によりあらかじめ定められたフレームレート（例えば、６０ｆｐｓ（フレーム毎秒））で、媒体２００の表面が撮像される。情報メモリ１０３は、信号処理回路１０１Ａで抽出された識別情報および位置情報を記憶する。通信部１０４は、電子ペン１とＰＣ３００との無線通信に関する制御を行う。バッテリ１０５は、例えば充電池であり、電子ペン１を駆動するための電力を電子ペン１の各部に供給する。ペンＩＤメモリ１０６は、電子ペン１の識別情報を記憶する。スイッチ１０７は、電子ペン１の各種設定の切り替え等に用いられる。

リフィル２０は、本発明のペン軸の一例であり、電子ペン１に対して着脱可能である。リフィル２０の先端部には、ペン先２０ａが設けられている。ペン先２０ａは、ユーザによって電子ペン１を用いて筆記動作がなされる際に、符号化画像が形成された媒体２００上の位置を指示し、インクを吐出して媒体２００上への筆記を実現する。
次に、電子ペン１の構造について詳細に説明する。

図４は、電子ペン１の筐体１０の外観を示す図である。図４（ａ）は、筐体１０を側面の方向から見た様子を示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印IV方向である、筐体１０Ａの開放側から筐体１０Ａの内部を見た様子を表す平面図である。図５は、電子ペン１の長手方向に直交する平面で筐体１０Ａを切断した場合の断面を表す図である。図５（ａ）は、ボス１１２Ａの位置で筐体１０Ａを切断した場合の断面図（図４（ｂ）のＶa-Ｖa線断面図）である。図５（ｂ）はボス１１２Ｂ，１１２Ｃの位置で筐体１０Ａを切断した場合の断面図（図４（ｂ）のＶb-Ｖb線断面図）である。

筐体１０は、本発明の筐体の一例であり、実線で示した筐体１０Ａに、仮想線で示した位置において筐体１０Ｂが装着されて、全体としてペン形状をなす長尺状の部材である。筐体１０には、長手方向を有する円柱形状の内部空間が形成され、この内部空間に電子ペン１の構成部品が収容される。筐体１０Ａは、単一の部材で形成され、非金属の材料（例えば、樹脂材料）を用いて形成されている。筐体１０Ａには、筐体１０の内部空間の一端である図中左方向であるペン先方向に、カラス口形状の開口部１２が形成されている。開口部１２は、電子ペン１の筐体内外を通じさせ、照射部７０の照射光や媒体２００からの反射光の光路を確保するために筐体１０Ａに開けられている。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、電子ペン１の長手方向に直交する平面で筐体１０Ａを切断したときの各断面は「Ｕ」字形状を成している。筐体１０Ａの内側の面には、リフィルガイド１１１と、ボス１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃと、ボス１１３Ａ，１１３Ｃとが、筐体１０Ａにおいて一体成形されている。
リフィルガイド１１１は、本発明の案内溝の一例であり、筐体１０Ａの長手方向に沿ってしている。リフィルガイド１１１は、開口部１２側から筐体１０Ａ内にリフィル２０が挿入される際に、リフィル２０を図中右方向である電子ペン１の後端方向に案内する。リフィルガイド１１１は、開口部１２付近と、電子ペン１の後端付近とで円筒状に形成されているが、その他の部分は断面が図５に示すように「Ｕ」字形状であり、筐体１０Ａと同じ方向に開放している。

ボス１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、それぞれ雌螺子を構成する円筒形の部材である。ボス１１２Ａは、開口部１２に比較的近い位置に設けられている。ボス１１２Ｂ，１１２ｃは、ボス１１２Ａよりも開口部１２から離れた位置で、リフィルガイド１１１を挟んで対向するように設けられている。
ボス１１３Ａ，１１３Ｂは、それぞれ雌螺子を構成する円筒形の部材である。ボス１１３Ａ，１１３Ｂは、それぞれボス１１２Ｂ，１１２Ｃよりも開口部１２から離れた位置で、リフィルガイド１１１の延長線上の位置を挟んで対向するように設けられている。
次に、図４に示す電子ペン１に、リフィル２０、第１回路基板３０及びリフィルホルダ４０を設けた構成を説明する。

図６は、図４に示す筐体１０に、リフィル２０、第１回路基板３０及びリフィルホルダ４０を設けた構成を示す図である。図６（ａ）は、図５（ａ）と同じ方向に筐体１０Ａを見た様子を表す平面図である。図６（ｂ）は、電子ペン１の長手方向に沿った平面で、電子ペン１を切断した場合の断面図（図６（ａ）のVI-VI線断面図）である。以下の断面図において、図が煩雑になるのを防ぐため、リフィル２０のハッチングを省略する。
リフィル２０は、金属で形成され、内部にインクが封入されている。リフィル２０は、リフィルガイド１１１によって電子ペン１の後端方向へ案内された後、後端部分がリフィルホルダ４０によって保持される。リフィル２０は、リフィルガイド１１１に嵌め込まれた状態で、リフィルホルダ４０により筐体１０Ａ内で固定される。このとき、リフィル２０のペン先２０ａは、筐体１０外に位置している。

第１回路基板３０は、本発明の第１回路基板の一例である。図６（ａ）に示すように、第１回路基板３０は矩形状の基板面を有し、例えば、多層配線構造のプリント基板である。第１回路基板３０は、雄螺子である固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを用いて、基板面３０Ａ（第１基板面の一例。）側から筐体１０Ａに固定されている。具体的には、第１回路基板３０は、固定具３１Ａを用いてボス１１２Ａに螺子止めされ、固定具３１Ｂを用いてボス１１２Ｂに螺子止めされ、固定具３１Ｃを用いてボス１１２Ｃに螺子止めされている。第１回路基板３０の筐体１０Ａへの固定は、これら３つの固定具のみを用いて行われていて、これら以外の固定具は用いられていない。このように、第１回路基板３０の基板面の四隅のうち、３つの隅部付近で第１回路基板３０が螺子止めされている。
また、第１回路基板３０の基板面３０Ａには、コネクタ３２が実装されている。コネクタ３２は、第１回路基板３０と後述する第２回路基板６０とを電気的に接続するためのケーブルが接続されるものである。コネクタ３２周辺の配線構造については後述する。コネクタ３２などの部品の回路基板への実装は、例えば、基板上に半田を塗布して部品を載せるプロセスにより実現される。

リフィルホルダ４０は、リフィル２０の後端部分を保持する部材であり、本発明の保持部の一例である。図６（ａ）に示すように、リフィルホルダ４０は、雄螺子である固定具４１Ａを用いてボス１１３Ａに螺子止めされ、固定具４１Ｂを用いてボス１１３Ｂに螺子止めされることで、筐体１０Ａに固定されている。リフィルホルダ４０の筐体１０Ａへの固定は、これら２つの固定具のみを用いて行われていて、これら以外の固定具は用いられていない。また、リフィルホルダ４０は、リフィルガイド１１１に嵌め込まれたリフィル２０の後端部分が挿入される挿入孔４２を有している。リフィルホルダ４０の挿入孔４２に、リフィル２０の後端部分が挿入されることにより、リフィル２０の位置が筐体１０Ａに対して固定される。リフィルホルダ４０の挿入孔４２の最も奥側には、電子ペン１の筆圧を検知するための圧力センサ１０２が設けられている。

また、上述したようにリフィル２０は金属で形成されるが、第１回路基板３０と、リフィルガイド１１１に嵌め込まれたリフィル２０とが空間を介して面している位置に、膜状の絶縁材８０が設けられている。絶縁材８０は、リフィル２０と第１回路基板３０とが接触して、電子ペン１において電気的な不具合（例えば、ショート）が発生することを防止するために設けられている。リフィル２０と第１回路基板３０との接触が回避されればよいので、絶縁材８０の素材については特に問わない。
なお、リフィルガイド１１１は両端付近が円筒状に形成されているが、この位置ではリフィル２０と第１回路基板３０とが接触することはないので、この位置には絶縁材８０が設けられていなくてもよい。
次に、図６に示す電子ペン１に撮像装置５０を設けた構成について説明する。

図７は、図６に示す電子ペン１に撮像装置５０を設けた構成を示す図である。図７（ａ）は、図５（ａ），図６（ａ）と同じ方向に筐体１０Ａを見た様子を表す平面図である。図７（ｂ）は、電子ペン１の長手方向に沿った平面で、電子ペン１を切断した場合の断面図（図７（ａ）のVII-VII線断面図）である。
撮像装置５０は、例えば接着により第１回路基板３０の基板面３０Ａに実装されている。撮像装置５０は、筐体１０Ａの開放側から平面視（以下、単に「平面視」ということがある。）したときに、固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｂにそれぞれ重ならない位置に設けられている。一方で、撮像装置５０は平面視でリフィルガイド１１１に嵌め込まれるリフィル２０に重なる位置に設けられ、この周辺部分では高さ方向の寸法（紙面垂直方向の寸法）が比較的大きい。
以上の構成の第１回路基板３０及び撮像装置５０は、事前に撮像装置５０を第１回路基板３０に実装した光学モジュールとして作製された後に、固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを用いて筐体１０Ａに取り付けられる。
次に、図７に示す電子ペン１に第２回路基板６０及び照射部７０を設けた構成について説明する。

図８は、図７に示す電子ペン１に第２回路基板６０及び照射部７０を設けた構成を示す図である。図８（ａ）は、図５（ａ）〜図７（ａ）と同じ方向に筐体１０Ａを見た様子を表す平面図である。図８（ｂ）は、電子ペン１の長手方向に沿った平面で、電子ペン１を切断した場合の断面図（図８（ａ）のVIII-VIII線断面図）である。図９は、撮像装置５０及び照射部７０の周辺部分の拡大図であり、図８の矢印IX方向から該当部分を見た様子を表す図である。図１０は、電子ペン１を開口部１２側から見た様子を模式的に表した図である。

第２回路基板６０は、本発明の第２回路基板の一例であり、第１回路基板３０から離間して基板面３０Ａに対向するように設けられたフレキシブルプリント基板である。すなわち、第２回路基板６０は、可撓性を有し、外力に応じて撓み変形する。第２回路基板６０は、切欠部６１が形成された先端部６２をペン先２０ａ方向（開口部１２）側に有している。切欠部６１は、第２回路基板６０の基板面が「Ｌ」字形状になるように形成されている。切欠部６１には、第１回路基板３０に実装された撮像装置５０が挿入され、撮像装置５０は切欠部６１の縁に接している。図１０の記載からも分かるように、切欠部６１は、撮像装置５０の配置スペースを確保するために形成されている。これにより、第１回路基板３０と第２回路基板６０との間隔が、撮像装置５０の高さ方向の最大寸法よりも小さくなるので、切欠部６１が形成されない場合に比べて、この高さ方向に対する電子ペン１の肥大化が抑制される。第２回路基板６０には、照射部７０が先端部６２と第１回路基板３０とに挟まれるように、先端部６２の基板面３０Ａ側の領域に実装されている。照射部７０の外側の面には２つの突起部７０Ａが設けられている。２つの突起部７０Ａが第２回路基板６０の先端部６２に開けられた孔部（図示せず）に嵌め込まれることで、照射部７０は第２回路基板６０に実装されている。

第２回路基板６０には、基板面３０Ａに対向する基板面６０Ｂと反対側の基板面６０Ａに、信号処理回路１０１Ａ及び駆動回路１０１Ｂが実装されている。このように、電子ペン１では、撮像装置５０の構成部品が実装される第１回路基板３０と、撮像装置５０の構成部品が実装されない第２回路基板６０とが分離されている。

図９に示すように、照射部７０は、光源７１と、第１透光部材７２と、第２透光部材７３とを有している。光源７１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、赤外光を発光して、その発光光を媒体２００の方向に照射する。第１透光部材７２は、本発明の透光部材の一例であり、光源７１が照射した光を拡散して筐体１０外に透過する。第１透光部材７２は、光源７１側を向く面に、光源７１が位置する凹部７２１が形成されている。また、第１透光部材７２のうち凹部７２１とは反対側の面には、平面視で三角形を複数配列した形状の拡散部７２２が形成されている。拡散部７２２は、光源７１の照射光を屈折させて光路を変化させ、図３に示した撮像範囲Ｒに光源７１の発光光を照射させるためのものである。拡散部７２２の作用により照射光の方向が変更させられ（二点鎖線の矢印で図示）、その結果、ペン先２０ａに近い位置に撮像範囲Ｒが設定される。

第２透光部材７３は、第１透光部材７２よりも更にペン先２０ａ方向に設けられている。第２透光部材７３は板状に構成され、照射部７０が照射する光を透過するが、その他の波長域の光を遮断するフィルタとして機能する。第２透光部材７３は、太陽光などの、照射部７０の照射光以外の光が撮像装置５０で撮像されるのを抑制するもので、外乱による撮像結果への影響を抑えるために設けられている。第２透光部材７３は、少なくとも媒体２００からの反射光が通過する位置に設けられるが、媒体２００に照射される前の照射光を透過させてもよい。
なお、拡散部７２２は、第１透光部材７２の凹部７２１に形成されてもよい。

また、第２回路基板６０の基板面６０Ａには、コネクタ６３が実装されている。コネクタ６３は、第１回路基板３０と第２回路基板６０を電気的に接続するための後述するフレキシブルケーブル９０が接続されるものである。
以上が、電子ペン１の全体構成の説明である。図８から図１０に示す電子ペン１において、上述した筐体１０Ａに筐体１０Ｂが装着されることで、電子ペン１の全体構成が完成する。
続いて、撮像装置５０周辺の配線構造について詳細に説明する。

図１１は、図８（ｂ）に示す断面図の撮像装置５０周辺を拡大した様子を示す図であり、撮像装置５０周辺の配線構造を説明する図である。撮像装置５０は、レンズ５１と、絞込部５２と、リフレクタ５３と、撮像部５４とを有している。
図１１に示すように、図中左方向に対応するペン先２０ａ方向から媒体２００からの反射光（二点鎖線の矢印で図示。）が撮像装置５０内に入射し、この反射光がレンズ５１で集光される。レンズ５１で集光された反射光は、絞込部５２で絞込みが行われた後にリフレクタ５３に入射する。リフレクタ５３は、入射した反射光を第１回路基板３０に実装された撮像部５４の方向に導く。

撮像部５４は、収容容器５４１と、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ５４２と、カバーガラス５４３とにより構成される。撮像部５４は、無蓋の収容容器５４１の上部がカバーガラス５４３で塞がれることにより、撮像素子であるＣＭＯＳセンサ５４２がパッケージ化された構成である。ＣＭＯＳセンサ５４２は、ワイヤボンディング方式で第１回路基板３０の基板面３０Ａに実装されている。ＣＭＯＳセンサ５４２は、リフレクタ５３から入射した反射光を撮像する。第１回路基板３０には収容容器５４１内でスルーホールが形成されている。ＣＭＯＳセンサ５４２はこのスルーホール経由で、第１回路基板３０の基板面３０Ａと反対側の基板面３０Ｂ（第２基板面の一例。）に沿って配された信号線５５に、撮像結果を示す信号を出力する。信号線５５は、基板面３０Ｂの表面に、開口部１２側から離れる方向（電子ペン１の後端方向）に配された配線パターンであり、コネクタ３２に電気的に接続されている。信号線５５には、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）形式の高周波信号が流れる。

また、第１回路基板３０の基板面３０Ａには、撮像装置５０の構成部品以外の電子部品３３（ここでは受動部品）も実装されている。電子部品３３は、固定具３１Ｂ，３１Ｃの最もペン先から遠い位置よりもペン先方向（開口部１２）側に実装されている。このようにすることで、コネクタ３２よりも後端側に電子部品３３を実装する場合に比べて、第１回路基板３０の肥大化が抑えられ、結果として、電子ペン１の肥大化が抑えられる。
電子部品３３は、撮像装置５０を構成する電子部品でなければ、抵抗素子、コンデンサ、インダクタ、トランジスタ、ＩＣチップ等のいかなるものでもよい。また、電子部品３３は、固定具３１Ｂと固定具３１Ｃとに挟まれる位置に設けられてもよい。すなわち、電子部品３３は、第１回路基板３０の筐体１０Ａに対する固定位置（ここでは固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの位置）のうち、電子ペン１の長手方向（つまりリフィル２０の軸方向）において最も後端側の固定位置（ここでは固定具３１Ｂ，３１Ｃの後端位置）よりも開口部１２側の領域に実装される。この構成とすることにより、電子ペン１において、第１回路基板３０の筐体１０Ａに対する固定位置よりも更に後端側に、電子部品３３を実装するための領域を確保しなくて済むか、又は、その領域が小さくなる。その結果、電子ペン１の長手方向における寸法の肥大化が抑えられる。

コネクタ３２は、フレキシブルケーブル９０を用いて第２回路基板６０上に実装されたコネクタ６３と電気的に接続される。信号線５５からコネクタ６３に伝送された出力信号は、フレキシブルケーブル９０経由でコネクタ６３に伝送し、信号処理回路１０１Ａにおいて出力信号に応じた処理が行われる。
以上が、電子ペン１の構造に関する説明である。次に、信号処理回路１０１Ａの処理の内容について説明する。

信号処理回路１０１Ａは、撮像装置５０の撮像結果を示す撮像画像に応じた信号処理を行う。具体的には、信号処理回路１０１Ａは、撮像画像から符号パターン画像を含む部分画像を切り出して、部分画像を復号し、符号パターン画像に埋め込まれている情報（つまり、座標情報と識別情報）を抽出する。信号処理回路１０１Ａが撮像画像のうちのどの範囲の部分画像を切り出すかは、検査段階での電子ペン１の校正により設定される。

図１２は、電子ペン１の校正の内容を説明する図である。
図１２において、撮像画像の矩形の画像領域Ｔの紙面左右方向を、「ｘ軸方向」とし、紙面上下方向を、「ｙ軸方向」としたｘｙ座標系を定める。また、画像領域Ｔにおいて左上隅点を原点（０，０）として、各画素にｘｙ座標が割り当てられている。画像領域Ｔは、６４０画素×４８０画素の矩形領域である。これに対し、信号処理回路１０１Ａが座標情報と識別情報の抽出に用いるのは、２４０画素×２４０画素の部分画像である。検査段階では、例えば、電子ペン１が検査用の画像（例えばマーク画像）を撮像し、この検査用の画像が部分画像において決められた位置（例えば、部分画像の中心）に表示されるように校正が行われる。例えば、電子ペン１の撮像位置の理想的な位置からのずれがゼロであった場合、図１２（ａ）に示すように、（ｘ，ｙ）＝（２００，１２０）、（４４０，１２０）、（４４０，３６０）、（２００，３６０）を四隅とした矩形の部分画像Ｐ１が採用されるものとする。これに対し、電子ペン１の撮像位置がずれた場合、例えば図１２（ｂ）に示すように、（ｘ，ｙ）＝（３００，８０）、（５４０，８０）、（５４０，３２０）、（３００，３２０）を四隅とした矩形の部分画像Ｐ２を採用するように、電子ペン１の校正が行われる。仮に撮像位置のずれが相当大きい場合には校正にも限界があり、信号処理回路１０１Ａによる信号処理の妨げになりうるが、電子ペン１では以下の作用により校正がしやすくなる。この電子ペン１の校正によって、電子ペン１毎の撮像範囲Ｒを均一にして個体差の発生が抑制される。

まず、電子ペン１において第１回路基板３０と第２回路基板６０とが分離されたことにより、撮像位置の変化の原因となる外力（例えば、筐体１０の捩れや歪み）の撮像装置５０への伝達が抑制され、この外力を原因とした撮像位置のずれが抑制される。具体的には、光源７１が第１透光部材７２の凹部７２１に位置しているので、光源７１が外力を受けた場合であっても、光源７１の変位が凹部７２１により制限される。光源７１の変位が制限されるということは、光源７１が固定される先端部６２の変位も抑制される。これにより、第２回路基板６０（先端部６２）の変位によって生じる、第２回路基板６０が撮像装置５０を押す力の発生が抑制され、結果として、撮像装置５０の変位も抑制される。

また、リフィルガイド１１１と、ボス１１２Ｂ，１１２ｃと、ボス１１３Ａ，１１３Ｂとが筐体１０Ａにおいて一体成形されているので、第１回路基板３０の固定に係る部材を別途設けた場合の公差の影響を受けない。また、第１回路基板３０は、固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを用いて３箇所で筐体１０Ａに固定されている。この固定方法によれば、固定箇所を更に多くしたり、別の箇所で固定したりするといった他の方法にした場合に比べて、電子ペン１の撮像位置の変化を抑えつつ、第１回路基板３０を固定するための構造が複雑になることが抑制される。
更に、電子ペン１では、撮像位置の変化の抑制以外に以下の作用効果も奏する。

第２回路基板６０において信号処理回路１０１Ａや駆動回路１０１Ｂには高周波信号や大電流が流れることがあり、これらが電気的なノイズの発生源となることがある。ノイズ発生源の近くに信号線５５やＣＭＯＳセンサ５４２が設けられると、これらがノイズの影響を受けて撮像画像にノイズが混入し、信号処理回路１０１Ａにおいて符号化画像の解析の妨げとなることがある。これに対し、ＣＭＯＳセンサ５４２がスルーホール実装されることで、第２回路基板６０から発生させられる電気的なノイズが、信号線５５を伝送する信号やＣＭＯＳ５４２の出力信号に与える影響が小さくなる。また、信号線５５からも電気的なノイズが発生させられるが、信号線５５とＣＭＯＳ５４２との間に第１回路基板３０が位置するので、第１回路基板３０によってＣＭＯＳ５４２へのノイズの伝搬が抑制される。

更に、電子ペン１では、リフィル２０や撮像装置５０の位置ずれを抑えるための構成を開口部１２付近のペン先２０ａ付近に必要としない。撮像装置５０が実装される第１回路基板３０は、固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを用いて筐体１０Ａに固定され、更に、リフィル２０は後端部分が固定具４１Ａ，４１Ｂを用いて筐体１０Ａに固定されたリフィルホルダ４０に保持される。この固定方法により、リフィル２０及び撮像装置５０の固定に別部材を電子ペン１に設けなくてよいので、その分、電子ペン１のペン先に近い部分が肥大化することがない。また、電子ペン１では、第１透光部材７２によってリフィル２０と照射部７０とが一直線上に配置されなくても、ペン先２０ａで指定された位置と、撮像装置５０で撮像される位置とが、第１透光部材７２が設けられない場合に比べて近接する。

また、第２回路基板６０には撮像系の構成部品が設けられていないので、第２回路基板６０では構成部品の実装においては、第１回路基板３０ほど高い位置精度が要求されない。このように、第２回路基板６０は、構成部品の実装位置にずれが生じても信号処理回路１０１Ａにおける信号処理に与える影響が小さい。また、電子ペン１の製造工程において、２つの回路基板の実装において高い位置精度が要求されない。更に、第２回路基板６０では光学モジュールとは異なり、ゴミ混入などの悪影響を受けにくいので、両基板への構成部品の実装に高い位置精度とゴミ混入の抑制が要求される場合に比べて、電子ペン１の製造工程が簡素化される。

［変形例］
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施してもよい。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。
上述した実施形態において、第１透光部材７２には凹部７２１が形成され、凹部７２１に光源７１が位置していた。これにより、筐体１０に与えられる外力などによって光源７１が変位しようとした場合であっても、第１透光部材７２によりその変位が制限されて、光源７１の位置決め精度が向上していた。これに対し、光源７１の変位が問題とならない場合には、第１透光部材７２に凹部７２１を設けなくてもよく、例えば第１透光部材７２を平板状にしてもよい。また、外乱などによる影響が問題とならないのであれば、第２透光部材７３は不要である。また、光源７１は、先端部６２と第１回路基板３０とに挟まれた構成に限らず、先端部６２に設けられていれば、第１回路基板３０に挟まれた構成でなくてもよい。

上述した実施形態では、第１回路基板３０は固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｂを用いて筐体１０Ａに固定されることで、公差による撮像位置の変化を抑えていた。これに対し、撮像位置の変化が増大する可能性があるが、電子ペン１で別途固定具が用いられることを妨げない。また、固定具は、螺子に限らずピンやナットなどの別の固定具であってもよい。また、筐体１０Ａ側に突起があって、これが第１回路基板３０に開けられた孔に挿入されることで、第１回路基板３０が筐体１０Ａに直接固定されてもよい。この場合も、筐体１０Ａの突起がリフィルガイド１１１と一体成形されていることが好ましい。
また、上述した実施形態では、第１回路基板３０は固定具３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを用いて３箇所で固定されていたが、４箇所以上で固定されてもよい。

上述した実施形態では、第１回路基板３０の電子部品３３が固定具３１Ｂ及び固定具３１Ｃよりも開口部１２側に実装されていたが、電子ペン１の長手方向における寸法の肥大化が許容されるのであれば、電子部品３３がコネクタ３２よりも電子ペン１の後端側に実装されてもよい。また、第１回路基板３０は、基板面３０Ａに配置される電子部品３３を、撮像装置５０の近傍に実装した構成であってもよい。この場合、電子部品３３は、撮像装置５０が実装された領域を利用して第１回路基板３０に実装される。これにより、第１回路基板３０の筐体１０Ａに対する固定位置よりも更に後端側に、電子部品３３を実装するための領域を確保しなくて済むか、又は、その領域が小さくなるので、これらの領域の分だけ、電子ペン１の長手方向における寸法の肥大化が抑えられる。
また、コネクタ６３は第２回路基板６０の基板面６０Ａに実装されていたが、基板面６０Ｂに実装されてもよい。すなわち、第２回路基板６０は、基板面６０Ａ，６０Ｂにコネクタ６３やその他の電子部品を実装した両面実装基板であってよい。一方で、第２回路基板６０の基板面６０Ｂに電子部品が実装されていない片面実装基板とした場合には、両面実装基板とした場合に比べて、第２回路基板６０と第１回路基板３０との距離を小さくしやすいから、その結果電子ペン１を更に細くしやすくなる。

また、リフィル２０の外周面が金属製でない場合や、リフィル２０と第１回路基板３０との接触のおそれがない場合には、絶縁材８０は不要である。
また、信号線５５はノイズによる影響を抑えるために第１回路基板３０にスルーホール実装により基板面３０Ｂの表面に配置（パターニング）されていたが、この影響が問題とならないのであれば、基板面３０Ａに信号線５５が実装されてもよい。また、信号線５５は、第１回路基板３０の内部に配置されてもよい。第１回路基板３０が前述したように多層配線構造のプリント基板である場合、内側の層の基板に信号線５５が配置されるとよい。第１回路基板３０が片面実装基板である場合、例えば、リフィル２０と基板面３０Ａとの距離を小さくしやすいから、その結果電子ペン１を更に細くしやすくなる。また、第１回路基板３０が片面実装基板である場合、電子ペン１の中心軸と、撮像範囲Ｒ（つまり撮像面）に導かれる光の光線角度とをより平行な関係に近づけやすくなり、且つ、電子ペン１の視野をよりペン先２０ａの位置に近づけやすくなるため、電子ペン１の認識特性が電子ペン１の傾きに依存しづらくなる。また、第１回路基板３０が片面実装基板である場合、ペン先２０ａの位置を電子ペン１の中心軸に近づけやすい。
また、第２回路基板６０の基板面はＬ字形状でなくてもよく、撮像装置５０の形状に合った形状で切り欠かれていればよい。
また、本発明の電子ペンは、筐体及びその内部空間が長尺状であることを必須としない。

１…電子ペン、１０，１０Ａ，１０Ｂ…筐体、１０１…制御部、１０１Ａ…信号処理回路、１０１Ｂ…駆動回路、１０２…圧力センサ、１０３…情報メモリ、１０４…通信部、１０５…バッテリ、１０６…ペンＩＤメモリ、１０７…スイッチ、１１１…リフィルガイド、１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１３Ａ，１１３Ｂ…ボス、１２…開口部、２０…リフィル、２０ａ…ペン先、２００…媒体、３０…第１回路基板、３０Ａ，３０Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ…基板面、３００…ＰＣ、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，４１Ａ，４１Ｂ…固定具、３２…コネクタ、３３…電子部品、４０…リフィルホルダ、４２…挿入孔、５０…撮像装置、５１…レンズ、５２…絞込部、５３…リフレクタ、５４…撮像部、５４１…収容容器、５４２…ＣＭＯＳセンサ、５４３…カバーガラス、５５…信号線、６０…第２回路基板、６１…切欠部、６２…先端部、６３…コネクタ、７０…照射部、７１…光源、７２…第１透光部材、７２１…凹部、７２２…拡散部、７３…第２透光部材、８０…絶縁材、９０…フレキシブルケーブル。

Claims (7)

1. 開口部が形成され、当該開口部側から挿入されるペン軸を案内する案内溝が形成された筐体と、
   前記筐体に固定され、前記案内溝に嵌め込まれるペン軸を保持する保持部と、
   前記案内溝を挟んで対向する位置において前記筐体に固定され、一方の基板面に撮像装置が実装された第１回路基板であって、前記開口部から前記筐体外の媒体に光を照射する照射部により照射された光の前記媒体からの反射光を、前記撮像装置が撮像する第１回路基板と
   を備え、
   前記筐体において、前記案内溝の部分と、前記保持部が固定される部分と、前記第１回路基板が固定される部分とが、単一の部材で構成されている
   ことを特徴とする電子ペン。
2. 前記第１回路基板が片面実装基板である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
3. 前記一方の基板面に対向するように前記第１回路基板から離間して設けられ、前記撮像装置の撮像結果を用いて処理を行う信号処理回路が実装された第２回路基板
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ペン。
4. 前記第２回路基板の前記一方の基板面に対向する基板面には、電子部品が実装されていないことを特徴とする請求項３に記載の電子ペン。
5. 前記第２回路基板は、
   前記撮像装置が挿入される切欠部が形成された先端部を前記開口部側に有し、前記先端部の前記一方の基板面側の領域に前記照射部が実装され、
   前記撮像装置が、前記切欠部に挿入された部分から入射した前記反射光を撮像する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電子ペン。
6. 前記筐体の前記案内溝の部分が非金属で形成され、
   前記ペン軸は、外周面に金属部分を含み、
   前記第１回路基板と、前記案内溝に嵌め込まれる前記ペン軸における前記金属部分との間に、絶縁材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電子ペン。
7. 前記信号処理回路は、
   前記撮像装置の出力信号に基づいて生成した撮像画像の一部の画像領域を切り出し、切り出した画像領域の内容に応じた処理を行う
   を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子ペン。

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