JP7361731B2 - 電磁結合方式の電子ペン - Google Patents

Description

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。

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。

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））。

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。

ＷＯ２０１７／０１０３３６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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４４ｃ及び４４ｄ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。

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４０ｃ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。

＜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。

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。

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）。

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５１ｂ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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のペン先に印加された筆圧を検出するようにする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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６８と電気的に接続されている。

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。

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。

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。

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６ＡＣ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６ＡＣ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。

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６ＡＣ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６ＡＣ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６ＡＣ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。

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。

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。

［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。

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。

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。

＜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。

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の調整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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (17)

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。
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。
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。
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。
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４に記載の電磁結合方式の電子ペン。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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