JP6858546B2 - 手書き入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、座標入力装置と、電子ペンとを有し、電磁誘導作用による座標検知方式を用いた手書き入力装置に関する。

近年、電子ペンに筆記ユニットを加え、座標入力装置の座標検知面上に用紙を置いて使用することで、用紙への筆記とともに、座標入力装置への入力とを同時に行うことが可能な手書き入力装置が知られている。

下記の特許文献１及び特許文献２には、筆記ユニットを備えた電子ペンの構造が、開示されている。

特許第２７１７７７４号公報 特許第４１１９１７４号公報

特許文献１及び特許文献２に開示された電子ペンは、いずれも筆圧検知機能を備えている。ここで、特許文献１及び特許文献２に記載の電子ペンは、筆圧を受けると、筆記ユニット全体が押圧力を受けて後退する構成である。このため、ペン先から芯が出ていない状態でも、筆記ユニットが押圧力を受けると筆圧検知がされてしまう。したがって、実際には用紙に筆記していないのにも関わらず（用紙に何も書いていないにも関わらず）、座標入力装置側では、筆跡データを取得する不正入力が生じる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、不正入力を抑制できる手書き入力装置を提供することを目的とする。

本発明の手書き入力装置は、座標入力装置と電子ペンとの電磁誘導作用により、前記座標入力装置の座標検知面上での前記電子ペンの筆跡データを取得可能な手書き入力装置であって、前記電子ペンは、コイルとコンデンサとコアとを備えた共振回路と、前記座標検知面に載置された用紙に筆記可能なシャープペンシルユニットと、前記シャープペンシルユニットの先端から突出する芯に加わる筆圧を受けて、前記シャープペンシルユニットの一部が押圧されることで、前記筆圧を検知可能な筆圧検知部とを備えており、前記筆圧が検知されることにより、前記電子ペンにて、前記用紙に筆記しながら、前記用紙上の筆跡に対応する前記筆跡データが、前記座標入力装置にて取得されるものであり、前記電子ペンの口金の内部には、前記芯を、前記シャープペンシルユニットの先端から繰り出すことを可能とする芯繰出し部が進退可能に設けられており、前記芯繰出し部は、前記口金の先端から前記芯が突出した状態にて前記筆圧を受けると、前記芯とともに、軸方向に後退可能とされており、前記筆圧による前記芯繰出し部の移動を受けて、前記筆圧検知部が作動し、前記芯が、前記シャープペンシルユニットに収容されておらず、或いは、前記芯が前記シャープペンシルユニットに収容されていても、前記芯が前記口金の先端から突出していない非筆記状態では、前記先端が押されても、前記芯繰出し部は後退せず、前記筆圧検知部が作動しないことを特徴とする。

上記の手書き入力装置によれば、シャープペンシルユニットの先端から突出した芯が、筆圧により押されると、芯とともに、シャープペンシルユニットの一部が押圧力を受け、筆圧検知部により筆圧が検知される構成である。このように、シャープペンシルユニットの一部は、芯が先端から突出しているときに押圧力を受けるものであり、芯が先端から突出していない状態では、シャープペンシルユニットの一部は、押圧力を受けず、筆圧は検知されない。したがって、本発明によれば、用紙に筆記していないのに、座標入力装置側で筆跡データが取得されてしまうといった不正入力を抑制でき、用紙に書いた筆跡と、座標入力装置にて取得した筆跡データとの整合性を向上させることができる。また、芯繰出し部は、芯が突出していない状態では、筆圧を受けても、電子ペンの内部で移動しない。よって、芯が出ていない状態では筆圧を検知せず、筆跡データを取得することを防止することができる。一方、シャープペンシルユニットの先端から芯が突出した状態では、筆圧を受けて、芯繰出し部が、電子ペンの内部を軸方向の後方に移動する。そして、芯繰出し部の移動を受けて、筆圧検知部が作動し、用紙への筆記と同時に、筆記座標データを取得することができる。

また、上記の手書き入力装置によれば、前記電子ペンの内部には、筒状の軸筒が固定して配置されており、前記軸筒の先端側に、前記芯繰出し部が挿入されており、前記芯繰出し部には、前記軸筒の先端面の前方に、前記先端面と対向するフランジが設けられており、前記フランジ及び前記先端面の一方に、前記筆圧検知部が設けられており、前記筆圧検知部が、前記先端面或いは前記フランジに押圧されて、前記筆圧が検知されることが好ましい。

本発明では、固定側の軸筒の先端面に、進退可能な芯繰出し部のフランジを、筆圧を受けて接触させることで、筆圧検知部が押圧される構成とすることができる。これにより、電子ペンの内部で固定される軸筒を利用して、芯繰出し部との間で筆圧検知を精度よく且つ簡単な構成で行うことができる。また、本発明によれば、シャープペンシルユニットの前方側に、筆圧検知部を配置して筆圧検知を行うことができ、筆圧検知の応答性を良好なものにできる。

また、上記の手書き入力装置によれば、前記芯繰出し部の周囲の一部に、緩衝材が配置されていることが好ましい。これにより、芯繰出し部の進退移動に基づく異音の発生を抑制できる。また、芯繰出し部が、筆圧の有無で急速に進退移動しないように、やや抵抗を持たせることができる。これにより、電子ペンでの書き心地を良好なものにできる。

また、上記の手書き入力装置によれば、筆圧による前記芯繰出し部の移動量が、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。このように、移動量を短くすることで、電子ペンでの書き心地を良好なものにできる。また、弱い筆圧でも検知することができる。

また、上記の手書き入力装置によれば、前記筆圧検知部は、感圧センサで構成されることが好ましい。このように、感圧センサを用いることで、薄型のセンサを構成でき、電子ペンの内部にて適切に配置することができる。また、感圧センサを用いることで、加圧センシング性を高めることができ、筆圧を高精度に検知することができる。

また、上記の手書き入力装置によれば、前記座標入力装置には、前記用紙を前記座標検知面上に固定するための固定部が設けられ、前記固定部にて前記用紙の有無が検知可能とされており、前記用紙が無いと判断されると、前記筆跡データの取得が停止されることが好ましい。このように、座標検知面上に用紙がセットされていない状態で筆記しても、筆跡データの取得は停止されるので、用紙が無い状態を不正入力として適切に抑制することができる。

また、上記の手書き入力装置によれば、前記座標入力装置には、前記用紙が、前記座標検知面上の所定位置に配置されたか否かを検知する位置ずれ検知部が設けられ、前記位置ずれ検知部にて、前記用紙が所定位置に配置されていないと判断されると、前記筆跡データの取得が停止されることが好ましい。このように、用紙の位置ずれが生じた状態で筆跡しても、筆跡データの取得は停止されるので、用紙の位置ずれが生じた状態を不正入力として適切に抑制することができる。

本発明によれば、用紙に筆記していないのに、座標入力装置側で筆跡データが取得されてしまうといった不正入力を抑制でき、用紙に書いた筆跡と、座標入力装置にて取得した筆跡データとの整合性を向上させることができる。

本実施の形態における手書き入力装置の模式図である。 本実施の形態における手書き入力装置のブロック図である。 図３Ａは、本実施の形態における電子ペンの平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す電子ペンの断面図である。 図４Ａは、非筆記状態における本実施の形態の電子ペンの部分拡大断面図であり、図４Ｂは、筆圧が芯に加わった状態における本実施の形態の電子ペンの部分拡大断面図である。 図３とは別の本実施の形態の非筆記状態を示す電子ペンの断面図である。 図５に示す電子ペンの部分拡大断面図である。 図５の電子ペンにおいて、ノックして芯を送り出す状態を示す断面図である。 図５に示す電子ペンの筆記状態を示す断面図である。 図５の電子ペンにおいて、筆圧が芯に加わった状態を示す断面図である。 図１０Ａは、本実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す電子消し具の断面図である。 図１１Ａは、図１０とは別の実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す電子消し具の断面図である。 図１２Ａは、図１０及び図１１とは別の実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示す電子消し具の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態における手書き入力装置の模式図である。図２は、本実施の形態における手書き入力装置のブロック図である。図３Ａは、本実施の形態における電子ペンの平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す電子ペンの断面図である。図４Ａは、非筆記状態における本実施の形態の電子ペンの部分拡大断面図であり、図４Ｂは、筆圧が芯に加わった状態における本実施の形態の電子ペンの部分拡大断面図である。図５は、図３とは別の本実施の形態の非筆記状態を示す電子ペンの断面図である。図６は、図５に示す電子ペンの部分拡大断面図である。図７は、図５の電子ペンにおいて、ノックして芯を送り出す状態を示す断面図である。図８は、図５に示す電子ペンの筆記状態を示す断面図である。図９は、図５の電子ペンにおいて、筆圧が芯に加わった状態を示す断面図である。図１０Ａは、本実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す電子消し具の断面図である。図１１Ａは、図１０とは別の実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す電子消し具の断面図である。図１２Ａは、図１０及び図１１とは別の実施の形態における電子消し具の平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示す電子消し具の断面図である。

なお、本明細書において「筆記」とは、用紙に文字や絵等を、シャープペンシルの芯により書くことを指し、「筆跡」とは、文字や絵等の用紙７に書かれたものを指す。また、電子ペン３、４において、「前方」とは、芯が先端から突出する側（Ｘ１側）を指し、「後方」とは、その反対側（Ｘ２側）を指す。また、電子消し具５において、「前方」とは、消し具５１が存在し、用紙７に書かれた文字等を消す側（Ｘ１側）を指し、「後方」とは、その反対側（Ｘ２側）を指す。

図１に示すように、手書き入力装置１は、座標入力装置２と、電子ペン３と、電子消し具５とを有して構成される。なお、本実施の形態において、座標入力装置２と、電子ペン３は、必須の構成部材であるが、電子消し具５は、選択可能であり、無くてもよい。

図１に示す手書き入力装置１は、座標入力装置２と、電子ペン３及び電子消し具５との電磁誘導作用により、座標入力装置２の座標検知面２ａ（図１及び図２を参照）上での電子ペン３及び、電子消し具５の各座標データ（入力位置情報）が取得可能な電磁誘導方式デジタイザである。

（座標入力装置）
座標入力装置２は、座標検知面２ａを備えたデジタイザ本体であり、座標検知面２ａの内側には、互いに直交する２次元方向に複数のアンテナコイル（図示せず）が並設されている。座標入力装置２では、アンテナコイルを順次切り替えて、座標検知面２ａをスキャンする。このとき、座標検知面２ａ上において、電子ペン３に最も近いアンテナコイルからは、最も強い信号が生じる。この信号に基づいて、電子ペン３の座標検知面２ａ上での座標データを、図２に示す座標入力装置２の制御部２ｂにて算出することができる。同様に、電子消し具５の座標検知面２ａ上での座標データを、図２に示す制御部２ｂにて算出することができる。

制御部２ｂにて算出された座標データは、図２に示す記録部２ｃにて記録される。また、座標データは、送信部２ｄから、手書き入力装置１の外部に接続された、パーソナルコンピュータや携帯端末等の表示装置６に送信することができる。表示装置６では、用紙７に書いた筆跡９を表示することができる。なお、表示装置６の接続は、任意である。

（電子ペン）
電子ペン３の構成について、主に、図３及び図４を用いて説明する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、電子ペン３の外郭は、先軸３０ａと後軸３０ｂとで構成される軸筒３０と、先軸３０ａの外周に位置するグリップ３１と、先軸３０ａの前方（図３Ｂに示すＸ１側）に位置する口金３２と、後軸３０ｂの後方（図３ＢのＸ２側）に位置するノック部３３と、を有して構成される。

図３Ｂに示すように電子ペン３には、内部に、筆記ユニットとしてシャープペンシルユニット３４が配置されている。よって、図１に示すように、座標検知面２ａ上に載置した用紙７上に、電子ペン３を用いて筆記することができる。「用紙」は、シャープペンシルユニット３４の芯８で筆記可能なものであれば、その材質を問うものではない。以下、電子ペン３に設けられるシャープペンシルユニット３４について詳述する。

シャープペンシルユニット３４は、後述する共振回路４０、筆圧検知部４５、外郭としての軸筒３０、及びグリップ３１を除き、芯８を収容して、例えば、ノック式にて芯８を口金３２の先端部３２ａから前方に送り出す機構部全体を指す（図４Ｂ参照）。したがって、具体的には、本実施の形態におけるシャープペンシルユニット３４は、主に図３Ｂ及び図４Ａに示すように、口金３２の先端部３２ａから、先軸３０ａの内部に位置する芯繰出し部３６、芯ケース３７、及び芯ケース３７の後端側に配置されたノック部３３にまで至る機構部とされる。

口金３２は、中空状の略円錐形状を成し、前方に突出した先端部３２ａが一体的に形成されている。先端部３２ａには、図４Ｂに示す芯８と同径の貫通孔が設けられているが、先端部３２ａよりも後端側の略円錐形状の内部では、該貫通孔と連通する孔径は徐々に広がっている。特に、口金３２の後述する芯繰出し部３６と対向する後端側では、芯繰出し部３６を構成するチャック３６０の把持部３６０ａが入り込めるスペースが設けられている。図４Ａに示すように、口金３２の内部であって先端部３２ａの後端位置には、保持チャック３５が設けられている。口金３２の材質を限定するものでないが、例えば、セラミックス、ステンレス及び樹脂等である。また、保持チャック３５は、ゴム製であることが好ましい。

次に、芯繰出し部３６について説明する。図４Ａに示すように、芯繰出し部３６は、チャック３６０と、締め具３６１と、継手３６２と、継手３６２と芯ケース３７との間を接続するチャックスプリング３６３と、を有して構成される。図４Ａに示すように、芯繰出し部３６は、先軸３０ａの先端側（Ｘ１側）に挿入されている。

図４Ａに示すように、チャック３６０の前方側（Ｘ１側）には、周方向に複数（例えば３つ）に分割された把持部３６０ａが設けられ、把持部３６０ａは、例えば、真ちゅうによりリング状に形成された締め具３６１内に遊びを有した状態で嵌められている。

図４Ａに示すように、チャック３６０は、その前方周囲を覆う円筒状の継手３６２の内側にて、軸方向Ｏ（Ｘ１−Ｘ２方向）に摺動可能に装着されており、継手３６２の外周面は、先軸３０ａの前方部の内周面に位置している。そして、先軸３０ａの内部では、継手３６２の後端部と、該後端部と対向する、先軸３０ａの内周面に設けられた内周端部との間が、クッションスプリング３８にて接続されている。

また、先軸３０ａ内では、継手３６２の後端部と芯ケース３７の先端部との間が、コイル状のチャックスプリング３６３で接続されている。

電子ペン３の口金３２側を下向きに、ノック部３３を上向きに持ち、図３に示すノック部３３を前方にノックすると、芯ケース３７が前進し、チャックスプリング３６３は圧縮され、チャック３６０は前方に突き出される。このとき、チャック３６０の分割された把持部３６０ａは開き、また、芯ケース３７に収容された芯８は、自重で落下してチャック３６０内を通過する。芯８は、口金３２の内部に設けられた保持チャック３５の位置で、自重による落下が阻止される。ノック部３３を元の位置に戻すと、芯ケース３７が後方に戻り、チャック３６０の把持部３６０ａは、締め具３６１で締め付けられる。これにより、芯８が、チャック３６０の把持部３６０ａで把持される。このノック動作を繰り返すことで、芯８が、少しずつ保持チャック３５よりも前方への前進と、把持部３６０ａによる把持とを繰り返し、やがて、芯８は、口金３２の先端部３２ａから前方に突出する。

本実施の形態における電子ペン３は、図４Ａに示すように、先軸３０ａの外周側にて略円筒状に形成されたフェライトコア４３と、フェライトコア４３の外周に巻回されたコイル４１と、後軸３０ｂ側に配置されたコンデンサ４２と、を有して構成された第１の共振回路４０を備える。

また、本実施の形態における電子ペン３は、内部に、筆圧検知部４５を備える。図４Ａに示すように、本実施の形態では、筆圧検知部４５が、先軸３０ａの前方側（Ｘ１側）の先端面３０ａ１に設けられている。図４Ａに示すように、先軸３０ａの先端面３０ａ１の前方には、芯繰出し部３６を構成する継手３６２と一体的に設けられたフランジ３６２ａが対向している。そして、先軸３０ａの先端面３０ａ１に設けられた筆圧検知部４５と、フランジ３６２ａとの間にストローク幅Ｓが設けられている。ストローク幅Ｓは、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。ストローク幅Ｓが、０ｍｍの場合、筆圧検知部４５とフランジ３６２ａとは、常に接触した状態を保つ。

図４Ａは、芯８が芯ケース３７に収容されておらず、或いは、芯８が芯ケース３７に収容されていても、芯８が口金３２の先端部３２ａから突出していない非筆記状態である。この非筆記状態で、電子ペン３を用いて、図１に示す用紙７上に筆記しても、芯８による筆跡９は、用紙７上に残らず、また、筆圧検知部４５は作動せず筆圧が検知されることはない。

一方、図４Ｂは、芯８が、口金３２の先端部３２ａから突出した状態にある筆記可能状態である。図４Ｂの状態では、芯８に加わる筆圧を受けて、クッションスプリング３８が圧縮され、芯繰出し部３６がＸ２方向に後退する。これにより、筆圧検知部４５がフランジ３６２ａに押圧されて筆圧が検知される。

筆圧検知部４５は、例えば、感圧センサであり、押圧力を受けて抵抗値や静電容量が変化する。筆圧検知部４５は、第１の共振回路４０に、抵抗器或いは可変容量コンデンサとして組み込まれている。筆圧を受けることで、第１の共振回路４０の共振特性は変化し、座標入力装置２の制御部２ｂでは、筆圧を検知することができる。例えば、座標入力装置２側では、アンテナコイルに、電子ペン３から送信される信号（電波）により誘電電圧が生じており、誘電電圧の電圧値のレベルに基づいて、電子ペン３の座標値が算出される。また、制御部２ｂでは、電子ペン３より送信された信号（電波）と、受信した電波との位相差に応じた信号レベルに基づいて電圧を検知することができる。

図５、図６に示す電子ペン４は、図３、図４に示す電子ペン３と一部構成が異なっている。図５、図６の電子ペン４は、芯ホルダ（ホルダタイプ）と呼ばれる構造である。ここで、便宜上、図５、図６において、図３、図４の電子ペン３と同一、又は類似の構成部材に関しては、同じ符号を付した。なお、図５、図６に示した電子ペン４は、図１、図２に示す手書き入力装置の電子ペンとして適用される。

図５に示すように、電子ペン４の外郭は、先軸３０ａと後軸３０ｂとで構成される軸筒３０と、先軸３０ａの外周に位置するグリップ３１と、先軸３０ａの前方（図５に示すＸ１側）に位置する口先部材７２と、後軸３０ｂの後方（図５のＸ２側）に位置するノック部３３と、を有して構成される。図５に示す電子ペン４には、図３Ｂに示す保持チャック３５を備えた口金３２は設けられていない。

図５、図６に示す電子ペン４のシャープペンシルユニット７４は、口先部材７２、芯繰出し部３６、芯ケース３７、及び芯ケース３７の後端側に配置されたノック部３３にまで至る機構部とされる。

芯繰出し部３６の構成は、図４Ａで説明した通りであり、すなわち、芯繰出し部３６は、チャック３６０と、締め具３６１と、継手３６２と、継手３６２と芯ケース３７との間を接続するチャックスプリング３６３と、を有して構成される。図６に示す構成では、締め具３６１と、継手３６２と、更には、フランジ３６２ａとが、一体に形成されている。

図６に示すように、チャック３６０の前方側（Ｘ１側）には、周方向に複数に分割された把持部３６０ａが設けられており、また、チャック３６０は、継手３６２の内側にて、軸方向Ｏ（Ｘ１−Ｘ２方向）に摺動可能に装着されている。図６に示すように、先軸３０ａの内部では、継手３６２の後端部と、該後端部と対向する、先軸３０ａの内周面に設けられた内周端部との間が、クッションスプリング３８にて接続されている。また、先軸３０ａ内では、継手３６２の後端部と芯ケース３７の先端部との間が、コイル状のチャックスプリング３６３で接続されている。

図７は、図５の電子ペンにおいて、ノックして芯を送り出す状態を示す断面図である。図７に示すように、ノック部３３を前方（Ｘ１）にノックすると、芯ケース３７が前進し、チャックスプリング３６３は圧縮され、チャック３６０は、口先部材７２から前方に突き出される。このとき、チャック３６０の分割された把持部３６０ａは開き、また、芯ケース３７に収容された芯８は、自重で落下してチャック３６０内を通過する。このとき、ノック部３３を元の位置に戻すと、芯ケース３７が後方（Ｘ２）に戻り、チャック３６０の把持部３６０ａは、締め具３６１で締め付けられる。これにより、図８に示すように、芯８が、チャック３６０の把持部３６０ａで把持される。

また、本実施の形態における電子ペン４は、図４に示す電子ペン３と同様に、図６に示すように、先軸３０ａの外周側にて略円筒状に形成されたフェライトコア４３と、フェライトコア４３の外周に巻回されたコイル４１と、後軸３０ｂ側に配置されたコンデンサ４２と、を有して構成された第１の共振回路４０を備える。

図６に示すように、電子ペン４は、内部に、筆圧検知部４５を備える。筆圧検知部４５は、例えば、先軸３０ａの先端面に配置されている。また、図６に示すように、筆圧検知部４５の前方側（Ｘ１側）には、芯繰出し部３６を構成する継手３６２と一体的に設けられたフランジ３６２ａが対向している。筆圧検知部４５と、フランジ３６２ａとの間に設けられたストローク幅Ｓについては、図４での説明を参照されたい。

図６では、芯が芯ケース３７に収容されておらず、或いは、芯が芯ケース３７に収容されていても、芯が把持部３６０ａの先端から突出していない非筆記状態である。この非筆記状態で、電子ペン４を用いて、図１に示す用紙７上に筆記しても、芯による筆跡９は、用紙７上に残らず、また、筆圧検知部４５は作動せず筆圧が検知されることはない。

すなわち、図６に示すように、非筆記状態では、把持部３６０ａは、口先部材７２の内側にほぼ収まった状態にある。口先部材７２は、加圧力を受けても移動しない部分である。よって、非筆記状態にて、把持部３６０ａが加圧力を受けることはなく、したがって、芯繰出し部３６は後方に移動せず、筆圧検知部４５が、フランジ３６２ａにて押圧されることがない。また、非筆記状態にて、把持部３６０ａが多少、口先部材７２から突き出しており、その突き出し分だけ、芯繰出し部３６の後方への移動が許容されていても、その移動距離は、筆圧検知部４５が、フランジ３６２ａにて押圧されることがない長さとされている。

一方、図９に示すように、芯８が、把持部３６０ａの先端から突出した筆記可能状態では、芯８に加わる筆圧を受けて、クッションスプリング３８が圧縮され、芯繰出し部３６がＸ２方向に後退する。これにより、筆圧検知部４５がフランジ３６２ａに押圧されて筆圧が検知される。

（電子消し具）
続いて、電子消し具５について、主に図１０〜図１２を参照しながら説明する。図１０Ａに示すように、電子消し具５の外郭は、筒状の本体５０と、本体５０の前方（Ｘ１側）から挿入され、一部が本体５０の前方（Ｘ１側）から突出した状態で保持される消しゴム等の消し具５１と、本体５０の後方（Ｘ２側）の蓋材としての尾栓５２と、を有して構成される。よって、図１に示すように、用紙７上に書かれた筆跡９を、電子消し具５を用いて消去することができる。

図１０Ｂに示すように、本体５０の内部には、消し具５１の後端側（Ｘ２側）に位置し、消し具５１を保持する消し具受け台５３と、尾栓５２の先端側に保持される消去圧検知部５４と、消し具受け台５３と尾栓５２との間に接続されるクッションスプリング５５と、コイル５７、コンデンサ５８及びフェライトコア５９を有して構成される第２の共振回路５６と、を有して構成される。消し具受け台５３には、前方（Ｘ１方向）に突出する筒状部５３ａが設けられており、消し具５１は、筒状部５３ａ内に圧入されて保持されている。

また、コイル５７は、略円筒状のフェライトコア５９の外周に巻回されており、コイル５７及びフェライトコア５９は、本体５０と尾栓５２との間、及び本体５０と消し具受け台５３の間の隙間に配置されている。また、コンデンサ５８は、例えば、尾栓５２の内部空間に保持されている。

図１０Ｂに示す構成では、消し具５１が、消し具受け台５３とともに、軸方向Ｏ（Ｘ１−Ｘ２）に移動可能に支持されている。よって、Ｘ２方向に押圧力を受けると、消し具５１とともに消し具受け台５３がＸ２方向に後退して、消去圧検知部５４を押圧し、消去圧を検知することができる。

また、図１１に示す電子消し具５は、消し具５１の後端側形状と、消し具５１の保持部材の形状が図１０とは異なるのみで、他の構成部材は、図１０と同じである。

図１１Ｂに示すように、消し具５１には後端側に凹部５１ａが設けられており、この凹部５１ａ内に、消し具台座５９の前方（Ｘ１方向）に突出する筒状部５９ａが圧入されている。これにより、消し具５１が、消し具台座５９に保持される。

図１０及び図１１に示す電子消し具５は、いずれも消し具５１の外周側に、略円筒状のフェライトコア５９及びコイル５７が配置された構造となっている。これに対して、図１２に示す電子消し具５は、図１０、図１１に示す構造と異なり、棒状のフェライトコア５９の外周に巻回とされたコイル５７の外周側に、消し具５１が配置された構造となっている。なお、図１２の電子消し具５において、図１０、図１１と同じ符号の部分は、図１０及び図１１と同じ部材を示している。

図１２Ｂに示すように、消し具台座６０の内部には後端側から前方に向けて凹部６０ａが形成されており、凹部６０ａ内に、フェライトコア５９及びコイル５７が設けられている。そして、フェライトコア５９の後端側は、台座尾栓６０ｃで塞がれている。また、消し具台座６０の前方には、突出する突部６０ｂが設けられており、突部６０ｂが、消し具５１の後端側に形成された凹部内に圧入されている。これにより、消し具５１が、消し具台座６０に保持される。

また、図１０、図１１及び図１２に示すように、電子消し具５には、消去圧検知部５４が設けられており、消去圧検知部５４は、例えば、感圧センサであり、押圧力を受けて抵抗値や静電容量が変化する。消去圧検知部５４は、第２の共振回路５６に、抵抗器或いは可変容量コンデンサとして組み込まれている。消去圧を受けることで、第２の共振回路５６の共振特性は変化し、座標入力装置２の制御部２ｂでは、消去圧を検知することができる。例えば、座標入力装置２側では、アンテナコイルに、電子消し具５から送信される信号（電波）により誘電電圧が生じており、誘電電圧の電圧値のレベルに基づいて電子消し具５の座標値が算出される。また、制御部２ｂでは、電子消し具５より送信された信号（電波）と、受信した電波との位相差に応じた信号レベルに基づいて消去圧を検知することができる。

従来では、電子ペンにて書かれた内容は、外部ディスプレイやパーソナルコンピュータ等で表示して確認することが必要であったが、本実施の形態によれば、用紙７をディスプレイ代わりにして、外部ディスプレイ等への接続なしに簡単に筆跡データを取得できる。

本実施の形態では、用紙７に筆記していないのに座標入力装置２側では、筆跡データを取得してしまうといった不正入力を抑制すべく、芯８に加わる筆圧を検知し、筆圧が検知されたとき、座標入力装置２では、電子ペン３の筆跡データ（座標データ）を取得する。一方、筆圧が検知されないときは、筆跡データを取得しない。

本実施の形態では、シャープペンシルユニット３４全体が、筆圧を受けて押圧される形態ではない。シャープペンシルユニット３４全体とは、芯８が外部へ繰出されるペン先（図３、図４では、口金３２の先端部３２ａであり、図５、図６では、チャック３６０の把持部３６０ａや口先部材７２）からノック部３３まで全てを含むユニットである。そして、シャープペンシルユニット３４全体が、筆圧を受けて押圧される構成の場合、ペン先が押圧されると筆圧を検知するため、芯８が先端から出ていない状態でも筆圧を検知してしまう。まさに、特許文献１及び特許文献２に記載の発明は、筆記ユニット全体が、筆圧を受けて押圧される構成であり、芯８が先端から出ていない状態でも筆圧を検知する。

これに対して、本実施の形態では、シャープペンシルユニット３４全体ではなく、芯８に加わる筆圧を受けると、シャープペンシルユニット３４の一部だけが移動する構成である。すなわち、シャープペンシルユニット３４を構成する口金３２の先端部３２ａ（図３、図４参照）や、口先部材７２（図５、図６参照）は押圧されても移動することはなく、移動するのは、電子ペン３、４の内部に位置する芯繰出し部３６である。よって、芯が、口金３２や口先部材７２の先端から突出していない図４Ａや図６では、先端部３２ａや口先部材７２が押されても、芯繰出し部３６は後退せず、あるいは後退量は小さく、筆圧検知部４５がフランジ３６２ａに押圧されることはない。したがって、筆圧検知部４５は作動せず、筆圧を検知しない。

一方、図４Ｂのように、芯８が先端部３２ａから突出した状態では、芯８に加わる筆圧を受けて、芯８を把持した芯繰出し部３６が後退し、筆圧検知部４５がフランジ３６２ａに押圧されて筆圧検知部４５が作動する。なお、図４Ｂは、芯繰出し部３６が後退して筆圧検知部４５が押圧された状態を示している。また、図６に示す実施の形態においても、芯が把持部３６０ａの先端から突出した状態では、芯８に加わる筆圧を受けて、芯繰出し部３６が後退し、筆圧検知部４５がフランジ３６２ａに押圧されて筆圧検知部４５が作動する（図９参照）。

また、図４Ａに示すように、フランジ３６２ａと筆圧検知部４５との間に所定のストローク幅Ｓを有する構成では、例えば、フランジ３６２ａが筆圧検知部４５に接触した後、筆圧検知部４５を作動させることができるが、ストローク途中で作動させてもよい。また、フランジ３６２ａと筆圧検知部４５とを常に接触させた状態としておき、筆圧検知部４５を作動させた後に、筆圧検知部４５が押圧される構成とすることもできる。また、図４では、筆圧検知部４５が先軸３０ａの先端面３０ａ１に配置されているが、先軸３０ａの先端面３０ａ１と対向するフランジ３６２ａの後端面に配置されていてもよい。ストローク幅Ｓや、筆圧検知部４５の配置に関しては、図５、図６に示す実施の形態においても適用可能である。

このように、本実施の形態では、芯８に加わる筆圧を検知したときに、座標入力装置２では、電子ペン３、４の筆跡データを取得するので、電子ペン３、４にて、用紙７への筆記と同時に、筆跡に対応する筆跡データとを取得することができる。このため、本実施の形態では、紙データと、座標入力装置２にて取得される筆跡データとを同時に且つ整合性よく得ることができる。

また、本実施の形態では、筆圧の有無の検知のみを行う構成であってもよいが、筆圧の大きさが検知可能な構成であると、筆圧の大きさ情報も筆跡データに取り入れることで、筆圧が大きいと、表示装置６に表示される線を太くするといった処理が可能であり、より筆跡に近い筆跡データを記録することが可能である。

本実施の形態では、シャープペンシルユニット３４の前方部分で筆圧検知が行われる構成であることが好ましい。これにより、筆圧検知の応答性を良好なものにできる。

図３、図４に示す実施の形態では、先端部３２ａよりも後方に位置する芯繰出し部３６が、先端部３２ａとは独立して電子ペン３の内部で進退可能に設けられている。芯繰出し部３６は、シャープペンシルユニット３４の先端から芯８が突出した状態にて筆圧を受けると、芯８とともに、軸方向Ｏに後退する。そして、筆圧による芯繰出部３６の移動を受けて、筆圧検知部４５が作動する。これにより、芯繰出し部３６は、芯８が、口金３２の先端部３２ａから突出していない状態では、筆圧を受けても、電子ペン３の内部で移動しない。よって、芯８が出ていない状態では筆圧を検知せず、座標入力装置２にて筆跡データを取得することを防止することができる。一方、シャープペンシルユニット３４の先端部３２ａから芯８が突出した状態では、筆圧を受けて、芯繰出し部３６が、電子ペン３の内部を移動できる。これにより、筆圧検知部４５が作動し、用紙７に筆記している際には、適切に、筆跡データを取得することができる。

図５、図６に示す実施の形態では、進退可能な芯繰出し部３６は、口先部材７２の内側に配置されており、芯が、把持部３６０ａから突出した筆記状態のとき、芯繰出し部３６が移動して筆圧検知部４５が作動する。一方、非筆記状態では、芯筆圧を受けても、芯繰出し部３６は電子ペン４の内部で移動しない。或いは、移動してもその移動量は非常に小さい。これにより、筆記状態では、筆圧検知部４５が作動し、用紙７に筆記している際には、適切に、筆跡データを取得することができる。一方、非筆記状態では、筆圧を検知せず、座標入力装置２にて筆跡データを取得することを防止することができる。

また、電子ペン３の内部には、筒状の軸筒３０が固定して配置されており、図４に示すように、軸筒３０を構成する先軸３０ａの先端側に、芯繰出し部３６の一部が挿入されている。また、芯繰出し部３６には、先軸３０ａの先端面３０ａ１の前方に、該先端面３０ａ１と対向するフランジ３６２ａが設けられており、フランジ３６２ａ及び先端面３０ａ１の一方に、筆圧検知部４５が設けられている。そして、筆圧検知部４５が先端面３０ａ１或いはフランジ３６２ａに押圧されて、筆圧が検知される。これにより、電子ペン３の内部にて固定される軸筒３０を利用して、芯繰出し部３６との間で筆圧検知を、精度よく且つ簡単な構成で行うことができる。図６に示す実施の形態の電子ペン４においても同様である。

また、芯繰出し部３６の周囲の一部に、緩衝材が配置されていることが好ましい。例えば、芯繰出し部３６と先軸３０ａとの間の隙間や、図４Ｂに示すフランジ３６２ａと口金３２との間の空間Ａに、緩衝材を介在させることができる。緩衝材としては、例えば、グリースを例示することができる。或いは、機械的なダンパー機構を備えたものであってもよい。また、図６に示す実施の形態においても、緩衝材を、フランジ３６２ａと口先部材７２との間の隙間等に介在させることができる。

緩衝材を配置することで、芯繰出し部３６の進退移動に基づく異音の発生を抑制できる。また、芯繰出し部３６が、筆圧の有無で急速な進退移動をしないように、やや抵抗を持たせることができる。これにより、電子ペン３、４での書き心地を良好なものにできる。

また、筆圧による芯繰出し部３６の移動量（図４Ａや図６に示すストローク幅Ｓ）が、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。このように、移動量を短くすることで、電子ペン３、４での書き心地を良好なものにできる。また、弱い筆圧でも検知することができる。

また、本実施の形態では、筆圧検知部４５を、感圧センサで構成することができる。このように、感圧センサを用いることで、薄型のセンサを構成でき、電子ペン３、４の内部にて適切に配置することができる。また、感圧センサを用いることで、加圧センシング性を高めることができ、筆圧を高精度に検知することができる。

また、図１に示すように、座標入力装置２には、用紙７を座標検知面２ａ上に固定するための固定部（例えば、用箋ばさみ）１０に、用紙７の有無が検知可能なセンサ（図示せず）が取り付けられている。このため、固定部１０にて用紙７が座標検知面２ａ上にセットされていないことが検知されると、座標入力装置２では、電子ペン３、４の筆跡データを取得しないように制御できる。このように、座標検知面２ａ上に用紙７がセットされていない状態で筆記しても、電子ペン３、４の筆跡データの取得は停止されるので、用紙７が無い状態を、不正入力として適切に抑制することができる。

また、図１に示すように、座標入力装置２には、用紙７が、座標検知面２ａ上の所定位置に配置されたか否かを検知する位置ずれ検知部１１が設けられている。位置ずれ検知部１１にて、用紙７が所定位置に配置されていないと判断されると、電子ペン３、４の筆跡データの取得が停止される。位置ずれ検知部１１の設置位置や数を限定するものではないが、位置ずれ検知部１１を複数個とし、且つ座標検知面２ａの隅に配置することが好ましい。例えば、図１に示すように、位置ずれ検知部１１を、座標検知面２ａの四隅に配置する。これにより、用紙７の位置が座標検知面２ａに対してずれて配置され、複数の位置ずれ検知部１１のうち、少なくとも一つの位置ずれ検知部１１と用紙７とが重なっていない場合、位置ずれ検知部１１にて位置ずれが生じたと判断できる。このように、用紙７の位置ずれが生じた状態で筆跡しても、電子ペン３、４の筆跡データの取得は停止されるので、用紙７の位置ずれが生じた状態を、不正入力として適切に抑制することができる。

なお、固定部１０に配置されたセンサ及び、位置ずれ検知部１１には、赤外線センサ、照度センサ、及び、タッチセンサ等を選択することができる。また、用紙７がない場合や、用紙７の位置ずれが生じている場合に、使用者に対して、音や光等で報知可能な構成としてもよい。

また、本実施の形態では、手書き入力装置１には、座標入力装置２及び電子ペン３、４の他に、更に、電子消し具５を備えた構成とすることができる。

このとき、第１の共振回路４０を有する電子ペン３、４と、座標入力装置２との間で作用する電磁誘導による共振周波数と、第２の共振回路５６を有する電子消し具５と、座標入力装置２との間で作用する電磁誘導による共振周波数とを、異なせることができる。よって、座標検知面２ａ上での電子ペン３、４と、電子消し具５との各座標データを、適切に識別することが可能である。

本実施の形態における電子消し具５には、用紙７に書かれた筆跡９を消去可能な消し具５１を備える。よって、図１に示すように、電子消し具５にて、用紙７上の筆跡９を消すと同時に、座標入力装置２にて取得される電子消し具５の座標データ（消去データ）に基づいて、記録部２ｃに記録された筆跡データを、消去された筆跡９に応じて消去制御することが可能である。

これにより、用紙７に筆記した筆跡９の消去と、それに対応する筆跡データの消去制御とを、同時に行うことができる。ここで、「筆跡データの消去制御」については、制御部２ｂにて、電子ペン３、４による筆跡データと、電子消し具５による消去データとを取得した際、消去データと重なるデータを、記録部２ｃに記録された筆跡データから消去して記録し直すことの他、例えば、筆跡データと消去データとを階層に分けて記録しておき、送信部２ｄから、筆跡データと消去データとを夫々送信可能な状態等も含まれる。すなわち、筆跡データをデータとして消去せずに、表示装置６に表示する際に、消去された筆記９と対応できるようにデータを置いておく状態も、筆跡データを消去制御した状態に含まれる。

本実施の形態では、電子消し具５の内部には、消去圧を検知可能な消去圧検知部５４が設けられている。図１０、図１１及び図１２の構成では、消し具５１が押圧されると、消し具５１が後退して消去圧検知部５４が作動し、消去圧が検知される。そして、本実施の形態では、消去圧の検知により、記録部２ｃに記録された筆跡データを消去するように制御することができる。用紙に書かれた筆跡９は、ある程度の消去圧が無ければ適切に消すことはできない。このため、消去圧を検知したときに、筆跡データを消去することができるように制御することで、用紙７に筆記した筆跡９の消去と、それに対応する筆跡データの消去とを、より整合させることができる。

また、本実施の形態では、消去圧検知部５４にて、消去圧の有無の検知のみを行うように制御してもよい。ただし、消去圧の大きさが検知可能な構成であると、消去圧の大きさ情報も取り入れることで、消去圧が大きいと、筆跡に対する消去幅が大きくなるようなデータ処理が可能である。

また、本実施の形態では、消去圧検知部５４を、感圧センサにて構成することができる。感圧センサを用いることで、薄型のセンサを構成でき、電子消し具５の内部にて適切に配置することができる。また、感圧センサを用いることで、加圧センシング性を高めることができ、消去圧を高精度に検知することができる。

また、電子消し具５の内部における、消し具５１とコイル５７及びフェライトコア５９との位置関係においては、図１０及び図１１に示すように、消し具５１の後端側の外周に、コイル５７及びフェライトコア５９が配置されても、図１２に示すように、コイル５７及びフェライトコア５９の前端側の外周から、コイル５７及びフェライトコア５９の前方にかけて消し具５１が配置されてもどちらでもよい。これにより、電子消し具５の内部に、簡単な構成でコンパクトに、コイル５７及びフェライトコア５９と消し具５１とを配置することができる。また、本実施の形態では、コイル５７と消し具５１とを接近して配置でき、コイル５７と消し具５１との間の位置ずれを最小限に抑えることができる。よって、座標入力装置２側で取得される消去位置のデータと、用紙７上での消し具５１による消し位置とのずれを小さくできる。このため、用紙７に筆記した筆跡９の消去と、それに対応する筆跡データの消去との整合性をより向上させることができる。

また、本実施の形態において、消し具５１の径は、５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、消し具５１が円形以外の場合、消し具５１の径とは最大径を指す。消し具５１の径を５ｍｍ以下に設定することで、コイル５７と消し具５１との間の位置ずれをより小さくできる。よって、用紙７に筆記した筆跡９の消去と、それに対応する筆跡データの消去との整合性をより向上させることができる。

図１０、図１１及び図１２に示す消し具５１は、いずれも、消し具受け台５３や消し具台座５９、６０に対して圧入により保持された構成であり、消し具５１を適宜交換することができる。このように、電子消し具５のうち消し具５１の部分だけを交換して使用できるので経済的である。また、使用による消し具５１の形状変形により、座標入力装置２との電磁誘導による共振特性が変化する恐れがあるため、適宜、消し具５１を交換することで、紙データの消去と、筆跡データの消去との整合性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、消し具５１は、コイル５７との距離をほぼ一定に保つ素材で形成されていることが好ましい。例えば、塩基性炭酸カルシウム多孔体等の吸液性多孔体を、消し具５１の素材として選択することができる。これにより、シャープペンシルユニット３４の芯８による筆跡９に対して、確実に消去することができると共に、消しカスがでない（重量変化しない）消し具５１とすることができる。このように、消し具５１による消去作業によっても、消し具５１の形状を略一定に保つことができるため、コイル５７との距離をほぼ一定に保つことができる。このため、座標入力装置２との電磁誘導による共振特性は変化せず、紙データと筆跡データとの整合性をより向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、電子ペン３、４と電子消し具５とを、同時に使用することができる。例えば、ある使用者が電子ペン３、４で用紙に書きながら、他の使用者が用紙に書かれた筆跡９を電子消し具５で消去するような使い方を例示することができる。また、例えば、電子消し具５は、電子ペン３、４の尾部に設けられており、電子ペン３、４と電子消し具５とが一体化していてもよい。

また、例えば、座標入力装置２には、図２に示すブロック図において、時計部が設けられ、記録部２ｃには時刻情報も加味して記録することができる。例えば、筆跡データと電子消し具５の消去データとを時間に分けて階層的に記録しておくことで、きめ細かいデータ保存を行うことができる。

１ 手書き入力装置
２ 座標入力装置
２ａ 座標検知面
２ｂ 制御部
２ｃ 記録部
２ｄ 送信部
３、４ 電子ペン
５ 電子消し具
６ 表示装置
７ 用紙
８ 芯
９ 筆跡
１０ 固定部
１１ 位置ずれ検知部
３０ 軸筒
３０ａ 先軸
３０ａ１ 先端面
３１ グリップ
３２ 口金
３２ａ 先端部
３３ ノック部
３４、７４ シャープペンシルユニット
３５ 保持チャック
３６ 芯繰出し部
３７ 芯ケース
３８、５５ クッションスプリング
４０ 第１の共振回路
４１、５７ コイル
４２、５８ コンデンサ
４３、５９ フェライトコア
４５ 筆圧検知部
５０ 本体
５１ 消し具
５２ 尾栓
５３ 消し具受け台
５４ 消去圧検知部
５６ 第２の共振回路
５９、６０ 消し具台座
７２ 口先部材
３６０ チャック
３６０ａ 把持部
３６１ 締め具
３６２ 継手
３６２ａ フランジ
３６３ チャックスプリング

Claims (7)

1. 座標入力装置と電子ペンとの電磁誘導作用により、前記座標入力装置の座標検知面上での前記電子ペンの筆跡データを取得可能な手書き入力装置であって、
   前記電子ペンは、コイルとコンデンサとコアとを備えた共振回路と、前記座標検知面に載置された用紙に筆記可能なシャープペンシルユニットと、前記シャープペンシルユニットの先端から突出する芯に加わる筆圧を受けて、前記シャープペンシルユニットの一部が押圧されることで、前記筆圧を検知可能な筆圧検知部とを備えており、
   前記筆圧が検知されることにより、前記電子ペンにて、前記用紙に筆記しながら、前記用紙上の筆跡に対応する前記筆跡データが、前記座標入力装置にて取得されるものであり、
   前記電子ペンの口金の内部には、前記芯を、前記シャープペンシルユニットの先端から繰り出すことを可能とする芯繰出し部が進退可能に設けられており、前記芯繰出し部は、前記口金の先端から前記芯が突出した状態にて前記筆圧を受けると、前記芯とともに、軸方向に後退可能とされており、前記筆圧による前記芯繰出し部の移動を受けて、前記筆圧検知部が作動し、
   前記芯が、前記シャープペンシルユニットに収容されておらず、或いは、前記芯が前記シャープペンシルユニットに収容されていても、前記芯が前記口金の先端から突出していない非筆記状態では、前記先端が押されても、前記芯繰出し部は後退せず、前記筆圧検知部が作動しないことを特徴とする手書き入力装置。
2. 前記電子ペンの内部には、筒状の軸筒が固定して配置されており、前記軸筒の先端側に、前記芯繰出し部が挿入されており、前記芯繰出し部には、前記軸筒の先端面の前方に、前記先端面と対向するフランジが設けられており、前記フランジ及び前記先端面の一方に、前記筆圧検知部が設けられており、前記筆圧検知部が、前記先端面或いは前記フランジに押圧されて、前記筆圧が検知されることを特徴とする請求項１に記載の手書き入力装置。
3. 前記芯繰出し部の周囲の一部に、緩衝材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の手書き入力装置。
4. 筆圧による前記芯繰出し部の移動量が、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の手書き入力装置。
5. 前記筆圧検知部は、感圧センサで構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の手書き入力装置。
6. 前記座標入力装置には、前記用紙を前記座標検知面上に固定するための固定部が設けられ、前記固定部にて前記用紙の有無が検知可能とされており、前記用紙が無いと判断されると、前記筆跡データの取得が停止されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の手書き入力装置。
7. 前記座標入力装置には、前記用紙が、前記座標検知面上の所定位置に配置されたか否かを検知する位置ずれ検知部が設けられ、前記位置ずれ検知部にて、前記用紙が所定位置に配置されていないと判断されると、前記筆跡データの取得が停止されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の手書き入力装置。

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