JPWO2016121477A1 - 電子ペン - Google Patents

Abstract

付加情報のセキュリティーの確保や不必要な送信の回避の問題と、芯体の保護の保護とを同時に解決することができるようにした電子ペンを提供する。位置検出装置のセンサに対して信号を送信する電子ペンである。芯体と、この芯体を通じて、あるいは、この芯体の近傍から、センサへ信号を送信するようにする信号送信部と、少なくとも芯体の先端を、外部に露出させない状態にして保護する保護機構と、この保護機構により少なくとも芯体の先端が保護されている状態にあるか否かを検出する検出手段とを備える。検出手段の検出結果に基づいて、保護機構により保護されずに、少なくとも芯体の先端が外部に露出しているときには、信号送信部から付加情報を含んだ信号を送信可能とし、保護機構により少なくとも芯体の先端が保護されているときには、付加情報を含んだ信号を送信不可とする。

Description

この発明は、位置検出装置と共に使用されるペン型の位置指示器である電子ペンに関する。

電子ペンは、使用者により把持されて、位置検出装置のセンサ上における位置指示のために用いられる。この電子ペンによるセンサ上の指示位置は、電子ペンとセンサとの間で、電磁誘導結合方式や、静電容量結合方式などの種々の結合方式によって位置検出用信号の授受が行われることによって、位置検出装置で検出される。

最近は、電子ペンと位置検出装置との間では、位置検出用信号の他に、筆圧データや電子ペンの識別情報などの付加情報の授受がなされるようになっている（例えば特許文献１（特開２０１４‐６７２６５号公報）参照）。

特開２０１４‐６７２６５号公報

電子ペンの付加情報としての識別情報等は、できれば秘匿すべき性質の情報であり、可能であればセキュリティー管理が要求されるものである。また、これらの付加情報は、使用者が電子ペンによりセンサ上において位置指示操作しているときに、位置検出装置に対して送出すべき情報であって、可能な限り、不必要に送信されるべきではない。しかし、従来は、位置検出用信号と共に、付加情報も同時に送出されるのが一般的であり、付加情報のセキュリティーの確保や必要時にのみ送信するようにすることについては考慮されていないという問題があった。

また、最近の電子ペンは、位置検出装置が組み込まれている携帯電話端末などの小型の携帯機器に装着されて使用されることを考慮して、細型化になってきている。この電子ペンの細型化に伴い、電子ペンに組み込まれる、ペン先を構成する芯体も細型化が進んでいる。

芯体は、通常、その先端が、電子ペンの筒状の筐体の一方の開口から突出する状態で取り付けられている。この細型化のため芯体が衝撃に弱くなっており、電子ペンを落としたりしたときに、芯体が折れてしまったり、歪んでしまったりする場合がある。さらに、最近は、芯体の素材がフェルトである場合もあるが、当該フェルトは繊維を束ねて接着をしているため、若干強度が弱く、落下による衝撃など、必要以上の力が芯体に加わると、束が、ばらばらになってしまう。特に、フェルトの芯体は、芯軸に対して垂直方向の大きな力には弱い。したがって、電子ペンの不使用時における芯体の保護が重要である。

この発明は、以上の問題点に鑑み、付加情報のセキュリティーの確保や不必要な送信の回避の問題と、芯体の保護の保護とを同時に解決することができるようにした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、請求項１の発明は、
位置検出装置のセンサに対して信号を送信する電子ペンであって、
芯体と、
前記センサへ信号を送信するようにする信号送信部と、
少なくとも前記芯体の先端を、外部に露出させない状態にして保護する保護機構と、
前記保護機構により少なくとも前記芯体の先端が保護されている状態にあるか否かを検出する検出手段と、
を備え、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記保護機構により保護されずに、少なくとも前記芯体の先端が外部に露出しているときには、前記信号送信部から、位置検出用信号と、前記センサ上において位置指示操作がなされるときに前記位置検出装置に送信すべき付加情報を含んだ信号とを送信可能とし、前記保護機構により少なくとも前記芯体の先端が保護されているときには、前記付加情報を含んだ信号を送信不可とするようにした
ことを特徴とする電子ペンを提供する。

上述の構成の請求項１の発明による電子ペンによれば、当該電子ペンの不使用時には保護機構により芯体が外部に突出していない状態として保護することができるので、落下などの衝撃から芯体を保護することができる。

そして、検出手段により、保護機構によって芯体の先端が保護されていることが検出されたときには、その検出結果に基づき、付加情報は送出不可とされる。そして、検出手段により、保護機構による芯体の先端の保護が解除されたことが検出されたときには、付加情報は送信可能とされる。

この発明による電子ペンによれば、保護機構によって芯体の先端が保護されているときには、付加情報の送信が不可とされ、保護機構による芯体の先端の保護が解除されたときには、付加情報の送信が可能とされることにより、付加情報のセキュリティーの確保や不必要な送信の回避の問題と、芯体の保護の保護とを同時に解決することができるようにした電子ペンを提供することができる。

この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態で用いられる電子ペン用カートリッジの構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態の電子回路の構成例を、位置検出装置の回路構成例と共に示す図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態の要部の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態の電子回路の構成例を、位置検出装置の回路構成例と共に示す図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態の要部の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による電子ペンの第３の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による電子ペンの第３の実施形態の構成例の一部を示す図である。 この発明による電子ペンの第３の実施形態の電子回路の構成例を示す図である。 この発明による電子ペンの第３の実施形態と共に使用される位置検出装置の構成例を示す図である。 この発明による電子ペンの第３の実施形態から送出される信号を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第４の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第５の実施形態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］
図１は、この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図である。この第１の実施形態の電子ペン１は、筒状の筐体２の中空部２ａ内に、電子ペン本体部を構成する電子ペン用カートリッジ３が収納され、ノックカム機構部４により、電子ペン用カートリッジ３のペン先が、筐体２の長手方向の一端の開口２ｂ側から出し入れされるノック式の構成を備える。ノックカム機構部４は、この例では保護機構を構成する。

図１（Ａ）は、電子ペン用カートリッジ３のペン先側（後述する芯体部３１のペン先部３１３の先端）を含め、電子ペン用カートリッジ３の全体が、筐体２の中空部２ａ内に収容されていて、保護機構によりペン先が保護されている状態を示している。図１（Ｂ）は、ノックカム機構部４により電子ペン用カートリッジ３のペン先の少なくとも先端が、筐体２の開口２ｂから突出して保護機構による保護が解除された状態を示している。なお、図１の例では、電子ペン１の筐体２が透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。

この実施形態の電子ペン１は、市販のノック式ボールペンと互換性が取れる構成とされている。すなわち、筐体２及び当該筐体２内に設けられるノックカム機構部４は、周知の市販のノック式ボールペンと同一の構成とされると共に、寸法関係も同一に構成される。換言すれば、筐体２及びノックカム機構部４は、市販のノック式のボールペンの筐体及びノックカム機構部をそのまま用いることもできる。そして、電子ペン用カートリッジ３は、後述するように、ボールペンの替え芯６と互換性がとられて、ボールペンの替え芯６（図２（Ａ）参照）の代わりに筐体２内に収納されてノックカム機構部４により、ノック式にペン先が出没可能の構成とされる。

ノックカム機構部４は、図１に示すように、カム本体４１と、ノック棒４２と、回転子４３とが組み合わされた周知の構成とされている。カム本体４１は、筒状の筐体２の内壁面に形成されている。ノック棒４２は、使用者のノック操作を受け付けることができるように、端部４２ａが、筐体２のペン先側とは反対側の開口２ｃから突出するようにされている。回転子４３は、電子ペン用カートリッジ３のペン先側とは反対側の端部が嵌合される嵌合部４３ａを備える。

図１（Ａ）の状態において、ノック棒４２の端部４２ａが押下されると、ノックカム機構部４により、電子ペン用カートリッジ３は、筐体２内において図１（Ｂ）の状態にロックされ、電子ペン用カートリッジ３のペン先側が、筐体２の開口２ｂから突出する状態になる。そして、この図１（Ｂ）の状態から、ノック棒４２の端部４２ａが再度押下されると、ノックカム機構部４によりロック状態が解除され、復帰用バネ５により、電子ペン用カートリッジ３の筐体２内の位置は、図１（Ａ）の状態に戻る。ノックカム機構部４の詳細な構成及びその動作は、周知であるので、ここでは、その説明を省略する。

［電子ペン用カートリッジの実施形態］
図２は、電子ペン用カートリッジ３の構成例を、市販のノック式ボールペンの替え芯と比較して示す図である。すなわち、図２（Ａ）は、市販のノック式ボールペンの替え芯６を示し、また、図２（Ｂ）は、この実施形態の電子ペン用カートリッジ３の構成例を示している。そして、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示すこの実施形態の電子ペン用カートリッジ３の要部の構成を説明するための図である。

市販のノック式ボールペンの替え芯６は、図２（Ａ）に示すように、ボールが先端に配設されているペン先部６１と、インク収納部６２とが、結合部６３で結合されて一体化された周知の構成を備える。結合部６３は、インク収納部６２と同じ径を有する。

一方、この実施形態の電子ペン用カートリッジ３は、図２（Ｂ）に示すように、芯体部３１と、筒状体部３２とが結合されて一体化された構成を有する。芯体部３１は、図２（Ｃ）に示すように、磁性体コア、この例ではフェライトコア３１０に、部分的にコイル３１１が巻回されていると共に、そのコイル３１１が巻回されていない部分を保護材３１２で覆うようにしてペン先部３１３が形成された構成とされている。

この例では、芯体部３１においては、コイル３１１は、フェライトコア３１０の一方の端部近傍から、フェライトコア３１０の全長の約１／２長の部分に巻回されている。そして、この例では、フェライトコア３１０の、コイル３１１が巻回されていない残りの約１／２長の部分が、例えば樹脂からなる保護材３１２で覆われてペン先部３１３とされている。ペン先部３１３の保護材３１２としては、比較的硬質で弾性を有する樹脂材料、例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene）が用いられる。

この場合に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の径及び長さは、ボールペンの替え芯６のペン先部６１の径Ｒ１及び長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。また、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のコイル３１１が巻回された部分の径は、ボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）とほぼ等しくなるように構成されている。

また、筒状体部３２は、電子回路部品が配設される第１の筒状体部３２１と、筆圧検出用部品が配設される第２の筒状体部３２２とで構成される。そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯体部３１と筒状体部３２とを結合した状態の長さ（全長）は、ボールペンの替え芯６の全長Ｌ２と等しく選定されている。

筒状体部３２の第１の筒状体部３２１内には、図２（Ｃ）に示すように、プリント基板３３が配設されると共に、そのプリント基板３３上には、コイル３１１と共に共振回路を構成するコンデンサや、使用者が電子ペンによりセンサ上において位置指示操作しているときに、位置検出装置に対して送出すべき付加情報の一部を構成する識別情報（ＩＤ（Identification））を記憶するメモリや、ＩＣ等を含む電子回路３４が設けられている。

そして、芯体部３１と、筒状体部３２の第１の筒状体部３２１とは、例えば芯体部３１のフェライトコア３１０の一部が、第１の筒状体部３２１内に挿入される状態で結合されて一体的に構成される。この場合に、芯体部３１と、筒状体部３２の第１の筒状体部３２１との結合に際しては、コイル３１１の巻き始め端３１１ａと巻き終わり端３１１ｂとが、第１の筒状体部３２１内の電子回路３４に設けられているコンデンサの一端と他端とに電気的に接続されるようにされる。

第２の筒状体部３２２は、この例では、市販のボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２と等しい径の筒状体で構成されている。図２（Ｂ）の例では、この第２の筒状体部３２２は、長尺部３２２ａと、短尺部３２２ｂとに２分されており、この例では、その結合部３５の近傍に筆圧検出部材３６が設けられている。

すなわち、図２（Ｃ）に示すように、この例においては、長尺部３２２ａと短尺部３２２ｂとは、結合部３５において、連結棒部材３５１とコイルバネ３５２を介して結合されている。この場合に、長尺部３２２ａと短尺部３２２ｂとは、コイルバネ３５２により、常に、軸心方向において、互いに離れるように弾性変位されるが、連結棒部材３５１により、所定位置で係止して、それ以上は軸芯方向に変位しないように構成されている。そして、その係止状態における電子ペン用カートリッジ３の全長が、前述したボールペンの替え芯６の全長Ｌ２と等しくなるように構成されている。

そして、図２（Ｃ）に示すように、この実施形態では、長尺部３２２ａには、筆圧検出部材３６が設けられる。そして、連結棒部材３５１の一端３５１ａ側が、筆圧検出部材３６の押圧部として働くように構成されている。

この例の筆圧検出部材３６は、例えば特許文献：特開２０１１−１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段を使用した、筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサの構成とすることができる。なお、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半導体素子を用いた構成することもできる。

この電子ペン用カートリッジ３が筐体２に収納されている状態で、芯体部３１に圧力が加わると、電子ペン用カートリッジ３の長尺部３２２ａ側の全体が、コイルバネ３５２の弾性力に抗して、短尺部３２２ｂ側に移動しようとする力が働き、筆圧検出部材３６の静電容量が筆圧に応じたものとなる。

以上のような構成の電子ペン用カートリッジ３を、その筒状体部３２の短尺部３２２ｂをノックカム機構部４の回転子４３の嵌合部４３ａに嵌合させることにより、筐体２内に収納する。この状態では、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１を含めて、その全体が筐体２内に収納されて、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１が保護される。

そして、この実施形態の電子ペン１においては、使用者は、位置検出装置と共に使用するときには、ノック棒４２の端部４２ａを押下することで、図１（Ｂ）に示すように、芯体部３１のペン先部３１３の先端を筐体２の開口２ｂから突出させるようにする。これにより、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１の保護が解除される。そして、電子ペン１の使用が終了したら、ノック棒４２の端部４２ａを再押下することで、図１（Ａ）に示すように、電子ペン用カートリッジ３の全体を筐体２の中空部２ａ内に収容するようにして、芯体部３１を保護するようにする。

［電子ペン１の回路構成及び電子ペン１と共に使用される位置検出装置の回路構成］
図３は、電子ペン１の電子回路３４の回路構成例と、この電子ペン１と電磁誘導結合による信号授受を行う位置検出装置２００の回路構成例を示すものである。

電子ペン１は、この実施形態では、位置検出装置２００のセンサの導体と電磁誘導結合することにより、位置検出用信号を授受すると共に、筆圧検出部材３６を通じて検出される筆圧情報と、電子ペン１自身の識別情報（ＩＤ）や電子ペン用カートリッジ３の識別情報（ＩＤ）を、位置検出装置２００に送信するように構成される。

すなわち、電子ペン用カートリッジ３の電子回路３４においては、コイル３１１に対して、コンデンサ４０１が並列に接続されて並列共振回路４０Ｒが構成される。

そして、電子回路３４は、図３に示すように、付加情報の送信を制御する制御回路４００を備える。この例では、この制御回路４００はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；集積回路）として構成されている。この制御回路４００を構成するＩＣは、並列共振回路４０Ｒにて位置検出装置２００から電磁結合により受信した交流信号を、ダイオード４０２及びコンデンサ４０３からなる整流回路（電源供給回路）４０４にて整流して得られる電源Ｖｃｃにより動作するように構成されている。

そして、この例では、並列共振回路４０Ｒと電源供給回路４０４との間には、通常は開（ノーマルオープン）の状態とされるスイッチ回路４０５が設けられている。このスイッチ回路４０５は、例えば半導体スイッチ回路で構成され、開の状態では、高インピーダンスの状態となっている。

このスイッチ回路４０５は、スイッチ制御回路４０６からのスイッチ制御信号によりオンとなるように制御される。スイッチ制御回路４０６は、並列共振回路４０Ｒにて位置検出装置２００から電磁結合により受信した交流信号からスイッチ制御信号を生成する。

また、電子回路３４においては、コイル３１１と、コンデンサ回路４０１とにより構成される並列共振回路４０Ｒに並列に、スイッチ回路４０７が接続されている。このスイッチ回路４０７は、制御回路４００によりオン・オフ制御されるように構成されている。なお、制御回路４００には、位置検出装置２００との間での電磁誘導信号の授受のための同期信号として、コンデンサ４０８を介して、位置検出装置２００から送信された電磁誘導信号が供給される。

この実施形態では、図３に示すように、制御回路４００には、筆圧検出部材３６で構成される可変容量コンデンサ３６Ｃが接続される。この可変容量コンデンサ３６Ｃには、抵抗Ｒが並列に接続されている。この例では、制御回路４００は、可変容量コンデンサ３６Ｃを充電した後、抵抗Ｒを通じて放電させ、可変容量コンデンサ３６Ｃが接続されている端子の電圧（可変容量コンデンサ３６Ｃの両端電圧に相当）が所定閾値になるまでの時間を計測することで、可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量を測定する。

そして、制御回路４００は、その測定した可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量の変化から筆圧の変化を検出し、電子ペン用カートリッジ３に筆圧が印加されたかどうかを検出すると共に、筆圧が印加されたことを検出したときには、その筆圧値を可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量の値から算出するようにする。

そして、この実施形態では、制御回路４００は、算出した筆圧値の情報（筆圧データ）を、スイッチ回路４０７をオン・オフ制御することで、複数ビットのデジタル信号として位置検出装置２００に送信する。この実施形態では、筆圧データは、付加情報の一部を構成する。

また、制御回路４００には、この例では、電子ペン１または電子ペン用カートリッジ３の製造者番号及び製品番号を含む識別情報（ＩＤ）を記憶するＩＤメモリ４０９が接続されている。そして、制御回路４００は、このＩＤメモリ４０９に記憶されている識別情報を読み出して、スイッチ回路４０７をオン・オフ制御することで、複数ビットのデジタル信号として位置検出装置２００に送信する。この実施形態では、この識別情報も、付加情報の一部を構成する。

この実施形態では、制御回路４００は、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が保護されているか否かを検出し、保護されていない状態であるときにのみ、付加情報を送出するように制御する。この実施形態では、制御回路４００は、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が保護されているか否かは、筆圧検出部材３６により筆圧が印加されたと検出されか否かにより検出するようにする。

すなわち、電子ペン用カートリッジ３の全体が筐体２内に収納されている保護状態では、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端は外部に突出していないので、芯体部３１には筆圧が印加されることはない。一方、ノックカム機構部４のノック棒が操作されて、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が筐体２の開口２ｂから外部に突出されている保護状態が解除されている状態では、芯体部３１に筆圧が印加されることが可能であり、実際に筆圧が印加される状態は、使用者により電子ペン１が使用される状態である。そして、この例では、制御回路４００は、筆圧が印加されていない状態から、筆圧値が所定の閾値以上増加したとき、それを検出して筆圧の印加が開始されたと判断する。

以上のように、制御回路４００では、筆圧の印加が開始されたか否かを検出することで、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が保護されているか否かを検出することができる。すなわち、この実施形態では、筆圧検出手段は、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が保護されているか否かを検出するための検出手段としての機能も有する。

この実施形態では、制御回路４００は、筆圧の印加が開始されてはいないと検出したときには、スイッチ回路４０７は常にオフとして、並列共振回路４０Ｒが常に働く状態にする。そして、制御回路４００は、筆圧の印加が開始されたと検出したときには、コンデンサ４０８を通じて受信される位置検出装置からの同期信号に基づいたタイミングで、スイッチ回路４０７をオン・オフ制御することにより、筆圧データや識別情報を、後述するようにＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号として、位置検出装置２００に送信するようにする。なお、ＡＳＫ変調に代えてＯＯＫ（On Off Keying）信号に変調するようにしてもよい。

位置検出装置２００には、図３に示すように、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘと、Ｙ軸方向ループコイル群２１２Ｙとが積層されて位置検出コイルが形成されている。各ループコイル群２１１Ｘ，２１２Ｙは、例えば、それぞれｎ，ｍ本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群２１１Ｘ，２１２Ｙを構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。

また、位置検出装置２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙ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２１１Ｘ，２１２Ｙのうちの一のループコイルを順次選択する。

さらに、位置検出装置２００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、検波器２２５と、ローパスフィルタ２２６と、サンプルホールド回路２２７と、Ａ／Ｄ変換回路２２８と、処理制御部２２９とが設けられている。処理制御部２２９は、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。

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で発生した交流信号は電流ドライバ２２２に供給される。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２２９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、検波器２２５へ送出する。

検波器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、ローパスフィルタ２２６へ送出する。ローパスフィルタ２２６は、前述した周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、検波器２２５の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路２２７へ送出する。サンプルホールド回路２２７は、ローパスフィルタ２２６の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路２２８へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２２８は、サンプルホールド回路２２７のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部２２９に出力する。

処理制御部２２９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、サンプルホールド回路２２７のタイミングを制御する。処理制御部２２９は、Ａ／Ｄ変換回路２２８からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙから一定の送信継続時間をもって電磁誘導信号を送信させる。

Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙの各ループコイルには、電子ペン１から送信される電磁誘導信号によって誘導電圧が発生する。処理制御部２２９は、この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。

また、処理制御部２２９は、電流ドライバ２２２に、送信信号を断続制御するための信号及び送信信号レベル制御のための信号を供給すると共に、電子ペン１からの筆圧データや識別情報などの付加情報の受信処理を行うようにする。処理制御部２２９は、後述するように、電子ペン１からのＡＳＫ信号からなる断続信号を、複数ビットのデジタル信号として検出して、筆圧データや識別情報などの付加情報を検出するようにする。

［電子ペン１の動作及び位置検出装置２００の動作］
以下に、電子ペン１及び位置検出装置２００間での位置検出動作及び付加情報の送受について説明する。

位置検出装置２００は、処理制御部２２９の処理制御に基づいて送信信号の交流信号を送出している。電子ペン１では、位置検出装置２００からの交流信号を並列共振回路４０Ｒで受信する状態にないときには、スイッチ回路４０５がオフで、電源供給回路４０４から電源電圧Ｖｃｃが供給されていない。この状態では制御回路４００は動作を停止しており、スイッチ回路４０７はオフとされている。

したがって、電子ペン１は、並列共振回路４０Ｒにおいて、位置検出装置２００からの交流信号を受信可能の状態となっている。そして、使用者により電子ペン１が位置検出装置２００のセンサ上の持ち来たらされると、電子ペン用カートリッジ３が保護状態であるか否かに関係なく、電子ペン１の並列共振回路４０Ｒが位置検出装置２００からの交流信号を電磁誘導結合により受けることが可能な状態になる。

すると、電子ペン１の電子回路３４のスイッチ制御回路４０６は、並列共振回路４０Ｒが位置検出装置２００のセンサから受信した交流信号から、スイッチ回路４０５をオンにするスイッチ制御信号を生成する。これにより、スイッチ回路４０５がオンになると、並列共振回路４０Ｒが受信した交流信号を整流して生成された電源電圧Ｖｃｃが、電源供給回路４０４から制御回路４００に供給される。

電源電圧Ｖｃｃが供給されると制御回路４００は動作を開始する。図４は、電子ペン１の電子回路３４の制御回路４００の処理動作を説明するためのフローチャートである。

制御回路４００は、先ず、筆圧検出部材３６で構成される可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量の変化を監視して、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３を通じて筆圧が印加されたか否か判別する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１で、筆圧が印加されていないと判別したときには、制御回路４００は、付加情報の送信停止状態とし、スイッチ回路４０７は常時オフの状態のままとする（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の後には、制御回路４００は、処理をステップＳ１０１に戻し、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

前述もしたように、電子ペン用カートリッジ３が筐体２内に全て収納されていて保護状態にあるときには筆圧が印加される状態にはならないので、ステップＳ１０２の状態は、当該保護状態にあるときを含む。

使用者により、ノックカム機構部４のノック棒４２の端部４２ａが押下されて、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が、筐体２の開口２ｂから突出する保護状態の解除状態になると、筆圧の印加が可能になる。

ステップＳ１０１で、筆圧が印加されたと判別したときには、制御回路４００は、付加情報の送信を開始するようにする（ステップＳ１０３）。すなわち、制御回路４００は、筆圧検出部材３６で構成される可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量の測定結果から筆圧値を算出して筆圧データを生成する。そして、制御回路４００は、その生成した筆圧データに応じてスイッチ回路４０７をオン・オフ制御することで、付加情報の一部として、電子ペン１から筆圧データを位置検出装置２００に送信する。

また、制御回路４００は、ステップＳ１０３において、ＩＤメモリ４０９から、電子ペン１または電子ペン用カートリッジ３の識別情報を読み出し、その読み出した識別情報に応じてスイッチ回路４０７をオン・オフ制御することで、付加情報の一部として、電子ペン１から識別情報を位置検出装置２００に送信する。

すなわち、スイッチ回路４０７がオフであるときには、並列共振回路４０Ｒは、位置検出装置２００から送信された交流信号に対して共振動作を行って、電磁誘導信号を位置検出装置２００に返送することができる。位置検出装置２００のループコイルは、電子ペン１の共振回路４０Ｒからの電磁誘導信号を受信する。これに対して、スイッチ回路４０７がオンであるときには、並列共振回路４０Ｒは、位置検出装置２００からの交流信号に対する共振動作が禁止された状態になり、このために、並列共振回路４０Ｒから位置検出装置２００に電磁誘導信号は返送されず、位置検出装置２００のループコイルは、電子ペン１からの信号を受信しない。

この例では、位置検出装置２００の処理制御部２２９は、電子ペン１からの受信信号の有無の検出を、付加情報のビット数分の回数だけ行うことにより、当該複数ビットのデジタル信号の付加情報を受信する。

一方、電子ペン１の制御回路４００は、送信する付加情報に対応した複数ビットのデジタル信号を生成し、その複数ビットのデジタル信号により、位置検出装置２００との間の電磁誘導信号の送受信に同期してスイッチ回路４０７をオン・オフ制御する。例えば、付加情報のビットが「１」であるときには、スイッチ回路４０７はオンにされる。すると、前述したように、電子ペン１からは、電磁誘導信号が位置検出装置２００に返送されない。一方、付加情報のビットが「０」であるときには、スイッチ回路４０７はオフにされる。すると、前述したように、電子ペン１からは、電磁誘導信号が位置検出装置２００に返送される。

したがって、位置検出装置２００の処理制御部２２９は、電子ペン１からの受信信号の有無の検出を付加情報のビット数分の回数だけ行うことにより、デジタル信号である付加情報を受信することができる。

次に、制御回路４００は、筆圧検出部材３６で構成される可変容量コンデンサ３６Ｃの静電容量に基づく筆圧の変化を監視し、筆圧が印加されなくなって消失したか否か判別する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４で、筆圧は印加されていて消失してはいないと判別したときには、制御回路４００は、処理をステップＳ１０３に戻し、このステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１０４で筆圧が印加されなくなって消失したと判別したときには、制御回路４００は、筆圧の消失状態が所定時間以上、例えば１０秒以上、継続したか否か判別し（ステップＳ１０５）、所定時間以上経過してはいないと判別したときには、処理をステップＳ１０３に戻し、このステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。ステップＳ１０５で、筆圧の消失状態が所定時間以上継続したと判別したときには、制御回路４００は、付加情報の送信を停止し（ステップＳ１０６）、付加情報のセキュリティーの保護を図るようにする。このステップＳ１０６の次には、制御回路４００は、処理をステップＳ１０１に戻し、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１０４で、筆圧が印加されなくなって消失したと判別したときに即座に付加情報の送出を停止しなかったのは、使用者が電子ペン１により位置検出装置２００のセンサ面での入力を継続しているが、一時的に、電子ペン１をセンサ面から離間させる場合を考慮したものである。

電子ペン１において、ノックカム機構部４のノック棒４２の端部４２ａが再度押されて、電子ペン用カートリッジ３が筐体２内に収納されて保護される状態にされるときには、筆圧の消失状態が所定時間以上継続するので、電子ペン用カートリッジ３の保護状態では、確実に電子ペン１からの付加情報の送信は停止される。

［第１の実施形態の効果］
以上説明したようにして、上述した第１の実施形態の電子ペン１では、ノックカム機構部により、電子ペン用カートリッジ３を筐体２内に収納しておき、必要に応じてノック棒を操作して、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端を、筐体２の開口から突出させるようにすることができる。

したがって、電子ペン用カートリッジ３が筐体２内に収納される状態では、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端を筐体２内に収納することで、保護状態とすることができる。すなわち、この保護状態においては、芯体部３１のペン先部３１３の先端は、外部に突出しないので、電子ペン１を誤って落としてしまっても、その衝撃を電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１が直接受けることはなく保護される。

そして、この保護状態では、電子ペン１や電子ペン用カートリッジ３の識別情報などの付加情報は位置検出装置２００には送信されず、付加情報のセキュリティーの確保をすることができる。電子ペン用カートリッジ３が保護されている状態は、使用者による電子ペン１の使用状態ではないので、この付加情報の送信停止状態は、無駄に信号を送出することを回避することができ、必要時にのみ、付加情報を位置検出装置に送信するようにすることができるという効果もある。

そして、使用者によりノック棒が押されて、電子ペン用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の先端が、筐体２の開口から突出され、かつ、ペン先部３１３に筆圧が印加される電子ペン１の使用状態においては、付加情報が位置検出装置２００に送出されるように制御される。したがって、この実施形態の電子ペン１によれば、使用者による実際的な使用状態においてのみ、必要な付加情報が位置検出装置２００に送出されるので、セキュリティーの確保が必要な付加情報の送出を、必要最小限とすることができるという効果がある。

以上のようにして、この第１の実施形態の電子ペンによれば、付加情報のセキュリティーの確保や不必要な送信の回避の問題と、芯体の保護の問題とを同時に解決することができる。

また、上述した第１の実施形態の電子ペンにおいては、芯体部３１に加えて、筒状体部３２を細型にすることで、電子ペン用カートリッジ３の全体の細型化が可能となる。これにより、電子ペン１の細型化が実現できる。また、上述の実施形態のように、電子ペン用カートリッジ３を、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とすることができるようになる。

電子ペン用カートリッジ３を、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とした場合には、電子ペン１の筐体２を、市販のボールペンの筐体を流用することができるというメリットがある。すなわち、ボールペンの替え芯の代わりに、この実施形態の電子ペン用カートリッジ３を、ボールペンの筐体に収納することで、電子ペン１を構成することが可能となる。

［第１の実施形態の変形例］
なお、電子ペン１の電子回路３４のスイッチ制御回路４０６がスイッチ回路４０５をオンにして、制御回路４００に電源Ｖｃｃを供給するようにする方法は、上述のような方法に限られるものではない。

例えば、他の例としては、位置検出装置２００から所定のデジタル信号を電子ペン１に送り、このデジタル信号を受け取ったスイッチ制御回路４０６にスイッチ回路４０５をオンにするスイッチ制御信号を生成させるように構成することもできる。

また、上述の実施形態では、電子ペン用カートリッジには、筆圧検出部材を設けると共に、筆圧検出部材で検出される圧力に対して閾値を設け、筆圧検出部材で検出された圧力が閾値を超えたときに、ペン先部３１３の先端が保護されていると検出するようにした。しかし、筆圧検出部材の代わりに、電子ペン用カートリッジに印加される圧力に応じてオンとされるスイッチを設け、このスイッチがオンとされたときに、少なくとも芯体部３１のペン先部３１３の先端が保護されていると検出するようにしてもよい。

［第２の実施形態］
この第２の実施形態の電子ペンは、第１の実施形態の変形例である。上述した第１の実施形態では、電子ペン用カートリッジを筐体内に１本のみを収納するようにした。この第２の実施形態では、筐体内に複数本の電子ペン用カートリッジを収納させ、ノック機構により、その複数本の電子ペン用カートリッジの内の１本を選択して、その選択した電子ペン用カートリッジのペン先部の先端を、筐体のペン先側の開口から突出させて使用するようにする。

上述したように、第１の実施形態の電子ペン１の電子ペン用カートリッジ３は、ボールペンの替え芯６と互換性を取れる構成を備えるようにされている。市販のボールペンとしては、インク色の異なる替え芯を装着した多色ボールペンが存在する。この第２の実施形態は、電子ペン用カートリッジ３を、この多色ボールペンの筐体と同様の構成の筐体に収納することで構成される電子ペンを提供するものである。

図５（Ａ）は、この第２の実施形態の電子ペン１Ｍの外観を示す構成図である。この図５（Ａ）の例も、電子ペン１Ｍの筐体２Ｍが透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。

電子ペン１Ｍの筐体２Ｍは、市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構と同一の構成を備えている。市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構をそのまま用いてもよい。この筐体２Ｍ内には、この例では、３本の電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが収納されている。

筐体２Ｍの軸心方向の一端側には開口２Ｍａが形成されており、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのいずれかがノック機構により軸心方向にスライド移動させられたときに、その芯体部３１のペン先部３１３の先端が、この開口２Ｍａを通じて外部に突出するようにされる。

電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅは、ノック機構により軸心方向にスライド移動させられてはいない状態では、図５（Ａ）に示すように、それぞれの芯体部３１のペン先部３１３の先端を含め全体が筐体２Ｍの中空部内に収納されており、保護されている状態となる。そして、前述したように、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの内、ノック機構により軸心方向にスライド移動させられた電子ペン用カートリッジの芯体部３１のペン先部３１３の先端が、この開口２Ｍａを通じて外部に突出するようにされる。したがって、ノック機構により、芯体部３１のペン先部３１３の先端が開口２Ｍａを通じて外部に突出するようにされた電子ペン用カートリッジは、前記保護が解除されることになる。

この電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅは、多色ボールペンの替え芯と同寸法に構成されている点を除けば、外形的には、第１の実施形態の電子ペン用カートリッジ３と同様に構成される。ただし、この第２の実施形態の場合の電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅにおいては、後述するように第２の筒状体部３２２に、ノック機構による軸心方向の移動に応じてオン・オフするスイッチ部材が設けられる。

この第２の実施形態の電子ペン１Ｍでは、後述するように、この電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅに設けられたスイッチの状態により、ノック機構により電子ペン１Ｍにおいて、それぞれの電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが保護されている状態となっているかどうかを検出するようにする。電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのその他の構成は、第１の実施形態の電子ペン用カートリッジ３と同様とされる。

電子ペン１Ｍのノック機構は、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれが嵌合される嵌合部４２Ｂａ，４２Ｒａ，４２Ｅａを備えるノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅと、ばね受け部材７と、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれの嵌合部４２Ｂａ，４２Ｒａ，４２Ｅａとばね受け部材７との間に配設されるコイルばね８Ｂ，８Ｒ，８Ｅとからなる。

ばね受け部材７は、筐体２Ｍの中空部内の軸心方向の所定位置に固定されて取り付けられている。このばね受け部材７には、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの第２の筒状体部３２２Ｂ，３２２Ｒ，３２２Ｅが挿通される貫通孔７Ｂ，７Ｒ，７Ｅが形成されている。電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれは、このばね受け部材７の貫通孔７Ｂ，７Ｒ，７Ｅのそれぞれ、及びコイルばね８Ｂ，８Ｒ，８Ｅのそれぞれを挿通して、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅの嵌合部４２Ｂａ，４２Ｒａ，４２Ｅａに嵌合されることにより、電子ペン１Ｍに取り付けられる。

筐体２Ｍの、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅが収納される部分には、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅの一部が外部に露出されると共に、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅのそれぞれが、軸心方向に移動することが可能なようにされた透孔スリット（図５（Ａ）では図示を省略）が設けられている。

電子ペン１Ｍは、周知の多色ボールペンと同様に、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅのいずれかが開口２Ｍａ側にスライドさせられて、そのノック棒に嵌合している電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのいずれかの芯体部３１のペン先部３１３の先端が開口２Ｍａから外部に突出する状態になったときに、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅの係止部（図示は省略）が、筐体２Ｍの中空部内に形成されている係合部に係合して、その状態で係止するロック状態となる。

そして、そのロック状態で、他のノック棒が、開口２Ｍａ側にスライド移動させられると、ロック状態にあるノック棒のロックが解除されて、コイルばね８Ｂ，８Ｒ，８Ｅのいずれかにより、そのノック棒が図５（Ａ）に示す元の状態に戻る。そして、後からスライド移動させられたノック棒は、そのノック棒に嵌合している電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのいずれかの芯体部３１のペン先部３１３の先端が開口２Ｍａから外部に突出する状態で、ロック状態となることができる。

以下、同様に、ノック棒をスライド移動させることにより、開口２Ｍａから先端を突出させる電子ペン用カートリッジを変えることができる。ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅのいずれかのスライド移動を、ロック状態になる途中で停止したときには、ロック中の他のノック棒のロック解除を行うと共に、そのノック棒は、コイルばね８Ｂ，８Ｒ，８Ｅのいずれかにより、図５（Ａ）の保護状態に復帰する。

図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅに設けられるスイッチについて説明するための図である。この図５（Ｂ），（Ｃ）は、電子ペン用カートリッジ３Ｂに設けられるスイッチについて示したもので、他の電子ペン用カートリッジ３Ｒ，３Ｅについても同様に構成されるものである。

すなわち、電子ペン用カートリッジ３Ｂが、非ロック状態であるノック棒４２Ｂの嵌合部４２Ｂａに嵌合されたときに、丁度、ばね受け部材７の貫通孔７Ｂに収納される第２の筒状体部３２２Ｂの部位の周面に貫通孔３２２Ｂａが設けられると共に、第２の筒状体部３２２Ｂ内に、この貫通孔３２２Ｂａから一部が露呈するように、スイッチ部材９Ｂが設けられる。

このスイッチ部材９Ｂは、弾性を有すると共に導電性を有する材料、例えば弾性を有する導電性金属で構成される。このスイッチ部材９Ｂは、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２の筒状体部３２２Ｂの貫通孔３２２Ｂａの近傍の内壁面に固定される固定端子片９１と、当該固定端子片９１と弾性的に接触可能な可動端子片９２とからなる。可動端子片９２は、固定端子片９１と弾性的に接触する状態と、非接触の状態とを取り得るように構成された折り曲げ部９２ａを備え、この折り曲げ部９２ａの一部が貫通孔３２２Ｂａから突出することが可能ように、第２の筒状体部３２２Ｂ内に取り付けられている。

電子ペン用カートリッジ３Ｂが、非ロック状態であるノック棒４２Ｂの嵌合部４２Ｂａに嵌合されて、電子ペン用カートリッジ３Ｂの全てが筐体２Ｍの中空部に存在する保護状態であるときには、図５（Ｂ）に示すように、スイッチ部材９Ｂは、丁度、ばね受け部材７の貫通孔７Ｂ内に位置する。このため、可動端子片９２の折り曲げ部９２ａは、貫通孔７Ｂの内壁により第２の筒状体部３２２Ｂ内側に弾性的に変位し、固定端子片９１と可動端子片９２とは接触せずに離間する状態となる。すなわち、スイッチ部材９Ｂは、オフの状態となる。

ノック棒４２Ｂがロック状態までスライド移動されて、電子ペン用カートリッジ３Ｂの芯体部３１のペン先部３１３の先端が筐体２Ｍの開口２Ｍａから突出している非保護状態になると、図５（Ｃ）に示すように、スイッチ部材９Ｂは、ばね受け部材７の貫通孔７Ｂから脱する状態になる。すると、可動端子片９２の折り曲げ部９２ａの一部が貫通孔３２２Ｂａから突出するように弾性変位し、これにより、可動端子片９２と固定端子片９１とが接触する状態となる。すなわち、スイッチ部材９Ｂは、オンの状態となる。

このスイッチ部材９Ｂの固定端子片９ａと、可動端子片９ｂとは、図６に示すように、第１の筒状体部３２１Ｂに収納されている電子回路３４Ｂの制御回路４００Ｂに電気的に接続されている。制御回路４００は、このスイッチ部材９Ｂのオン・オフ状態を監視することで、電子ペン用カートリッジ３Ｂの全てが筐体２Ｍの中空部に存在する保護状態であるか、あるいはノック棒４２Ｂにより電子ペン用カートリッジ３Ｂの芯体部３１のペン先部３１３の先端が筐体２Ｍの開口２Ｍａから突出している非保護状態であるかを検出するようにする。

電子ペン用カートリッジ３Ｒ及び電子ペン用カートリッジ３Ｅにおいても、同様にして、第２の筒状体部３２２Ｒ内にスイッチ部材９Ｒ，９Ｅ（図示は省略）が設けられており、第１の筒状体部３２１Ｒ，３２１Ｅに収納されている電子回路３４Ｒ，３４Ｅ（図示は省略）の制御回路４００Ｒ，４００Ｅ（図示は省略）に接続されている。

なお、図６は、電子ペン１Ｍの内の電子ペン用カートリッジ３Ｂと、位置検出装置２００との関係を示したものであるが、電子ペン１Ｍの電子ペン用カートリッジ３Ｒ及び３Ｅと、位置検出装置２００との関係も同様であることは言うまでもない。

そして、この実施形態の場合、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅと共に使用される位置検出装置は、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれから送信されてくる識別情報を受信して、判別する機能を備える。すなわち、この実施形態の場合の位置検出装置は、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの違いを判別して、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれに割り当てられた機能を実現するようにする。

例えば、電子ペン用カートリッジ３Ｂは、その指示位置に応じて表示する軌跡（文字や図形）を黒色で表す機能を割り当てられ、電子ペン用カートリッジ３Ｒは、その指示位置に応じて表示する軌跡を赤色で表す機能を割り当てられ、電子ペン用カートリッジ３Ｅは、その指示位置に応じて、先に指示入力された軌跡を消去する機能を割り当てられる。ＩＤメモリ４０９には、この実施形態においては、電子ペン１Ｍや電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの識別情報の他、これら文字色を通知する情報や、消去機能を通知する情報が記憶される。

電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅから送出される付加情報には、電子ペン１Ｍや電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの識別情報の他、これら文字色を通知する情報や、消去機能を通知する情報が含まれる。

なお、電子ペン用カートリッジに割り当てられる機能は、この例のような指示位置に応じた軌跡の表示色のみではなく、軌跡の太さや、実線、点線、一点鎖線などの表示する線の種別などであってもよい。

［電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの動作］
以下に、電子ペン１Ｍの電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅにおける付加情報の送出動作について説明する。ただし、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅは、同様の動作をするので、ここでは、電子ペン用カートリッジ３Ｂの場合を例にとって説明する。なお、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれと、位置検出装置２００との間のやり取りは、第１の実施形態の場合と同様であるので、ここではその説明は省略する。

図７は、電子ペン用カートリッジ３Ｂの電子回路３４Ｂの制御回路４００Ｂにおける付加情報の送出制御の処理動作を説明するためのフローチャートである。

制御回路４００Ｂは、使用者によるノック棒４２Ｂのノック操作（スライド移動操作）により、スイッチ部材９Ｂがオンにされたか否か判別する（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１で、スイッチ部材９Ｂがオンではなくオフであると判別したときには、制御回路４００Ｂは、電子ペン用カートリッジ３Ｂが筐体２Ｍ内に全て収納されていて保護状態にあるとして、付加情報の送信停止状態とし、スイッチ回路４０７は常時オフの状態のままとする（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２の後には、制御回路４００Ｂは、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２０１で、スイッチ部材９Ｂがオンであると判別したときには、制御回路４００Ｂは、使用者により、ノック棒４２Ｂがノック操作（スライド移動操作）されて、電子ペン用カートリッジ３Ｂの芯体部３１のペン先部３１３の先端が、筐体２の開口２ｂから突出する非保護状態にあると判断して、付加情報の送信を開始するようにする（ステップＳ２０３）。

すなわち、制御回路４００Ｂは、付加情報として、筆圧データを位置検出装置２００に送信する。また、制御回路４００Ｂは、ＩＤメモリ４０９から、電子ペン１または電子ペン用カートリッジ３の識別情報及び文字色を通知する情報を読み出し、その読み出した識別情報及び文字色を通知する情報を、付加情報として位置検出装置２００に送信する。なお、電子ペン用カートリッジ３Ｅの場合には、文字色の通知に代えて、消去機能を通知する。

次に、制御回路４００Ｂは、スイッチ部材９Ｂがオフとなったか否か判別し（ステップＳ２０４）、オフとなっていないと判別したときには、制御回路４００Ｂは、処理をステップＳ２０３に戻し、このステップＳ２０３以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ２０４でスイッチ部材９Ｂがオフとなったと判別したときには、制御回路４００Ｂは、他の電子ペン用カートリッジ３Ｒまたは３Ｂのノック棒４２Ｒまたは４２Ｅがノック操作されたことにより、電子ペン用カートリッジ３Ｂの全てが筐体２Ｍの中空部内に収納される保護状態に戻ったと判断して、付加情報の送信を停止し（ステップＳ２０５）、付加情報のセキュリティーの保護を図るようにする。このステップＳ２０５の次には、制御回路４００Ｂは、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

以上のようにして、この第２の実施形態の電子ペン１Ｍによれば、一つの筐体２Ｍに複数本の電子ペン用カートリッジが収納されている状態においても、付加情報のセキュリティーの確保の問題と、芯体の保護の問題とを同時に解決することができる。

なお、上述の第２の実施形態においては、ノック機構による電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの軸心方向のスライド移動に応じた保護状態と、非保護状態とを検出する検出手段としては、スイッチ部材９Ｂ，９Ｒ，９Ｅを用いたが、これに限られるものではない。

例えば、スイッチ部材の代わりに、第２の筒状体部の対応する位置に光センサを設けるようにしてもよい。その場合には、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが保護状態にあるときには、光センサは、ばね受け部材７の貫通孔７Ｂ，７Ｒ，７Ｅ内に位置して、光を受光しない状態となる。一方、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが非保護状態になると、光センサは、ばね受け部材７の貫通孔７Ｂ，７Ｒ，７Ｅ外に位置して、透明の筐体２Ｍを通じて光を受光可能の状態になる。したがって、制御回路４００Ｂ，４００Ｒ，４００Ｅのそれぞれは、光センサの光受光出力のレベルを監視することで、電子ペン用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが保護状態にあるか、非保護状態にあるかを検出することができる。

［第３の実施形態］
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態の電子ペン１，１Ｍは、位置検出装置２００と電磁誘導結合により位置検出用信号や付加情報の授受を行うようにした電磁誘導結合方式の場合であった。しかし、この発明の電子ペンは、電磁誘導結合方式の電子ペンに限られるものではなく、位置検出装置との間で、静電結合により信号の授受を行う静電結合方式のものでもよい。第３の実施形態は、この静電結合方式の電子ペンの例であって、発信型の電子ペンの例である。

図８は、この第３の実施形態の電子ペン１Ｃの機械的な構成の概要を示すものである。この例の電子ペン１Ｃは、電子ペン本体１Ｃａと、この電子ペン本体１Ｃａのペン先となる芯体５０６側を覆うように、当該電子ペン本体と係合するキャップ１Ｃｂとからなる。図８では、電子ペン本体１Ｃａ及びキャップ１Ｃｂの一部を破断して、その内部を示したものとしている。そして、図８では破断していない電子ペン本体１Ｃａのペン先側の部分の内部構成を説明するための拡大断面図を、図９に示す。また、図１０は、電子ペン１Ｃの内部回路構成例を示す図である。

電子ペン本体１Ｃａは、軸心方向に細長の円筒状形状とされている筐体を構成するケース５０１を備える。ケース５０１は、導電性材料からなるケース本体５０２と、このケース本体５０２と結合される導電性材料からなるペン先スリーブ５０３及び非導電性材料からなる蓋部５０４とにより構成されている。

ペン先スリーブ５０３のペン先側の端部には、絶縁性材料からなるペン先ガード部材５０５が嵌合されて設けられる。芯体５０６は、導電性材料、この例では金属粉が混入された樹脂で構成され、図９に示すように、ペン先ガード部材５０５の貫通孔５０５ａ内に、自由に軸心方向に移動可能となる状態で、開口５０１ａから挿入される。

ケース本体５０の中空部内には、図８及び図９に示すように、基板ホルダー５０７と電池５０８と芯体ホルダー５０９が収納される。

基板ホルダー５０７は、絶縁性の樹脂、例えば液晶ポリマーにより構成され、圧力検知手段の例としての筆圧検出モジュール７０の保持部（以下、感圧用部品保持部という）５０７ａと、プリント基板載置台部５０７ｂとを備える。基板ホルダー５０７は、ケース本体５０２内の軸心方向の芯体５０６側に移動しないように位置規制されている。

プリント基板載置台部５０７ｂの蓋部５０４側の端部には、電池５０８のプラス側端子５０８ａと電気的に衝合する端子導体５１０が設けられている。この端子導体５１０は、プリント基板５１１の電源ラインの銅箔パターンと電気的に接続されている。また、蓋部５０４のケース本体５０２への圧入嵌合部には、図８に示すように、電池５０８のマイナス側端子５０８ｂと電気的に接続すると共に、プリント基板５１１のアース導体と接続されている導電性金属からなるコイルバネ端子５１２が設けられている。なお、プリント基板５１１のアース導体は、ケース本体５０２やペン先スリーブ５０３とは接続されていない。

この実施形態では、プリント基板５１１上には、図１０に示すように、電子ペン１Ｃの芯体５０６から送出する信号を発生する発信回路１０２、当該発信回路１０２の起動制御及び発信動作状態の制御する制御回路１０１、電源回路１０３などや、その周辺回路部品が設けられている。

芯体ホルダー５０９は、導電性材料からなり、例えば導電性ゴムからなる導電性弾性部材５１３を収納嵌合する収納嵌合部５０９ａと、筆圧検出モジュール７０に嵌合する棒状部５０９ｂとが一体に形成された形状を備える。芯体５０６は、導電性弾性部材５１３を介して芯体ホルダー５０９に嵌合保持されるが、所定の力で引っ張ることで、芯体ホルダー５０９から引き抜くことができるように構成されている。芯体ホルダー５０９の棒状部５０９ｂは、基板ホルダー５０７の感圧用部品保持部５０７ａ内の筆圧検出モジュール７０の後述する保持部材７３に嵌合される。

芯体ホルダー５０９の棒状部５０９ｂには、導電性金属などの導電性材料からなるコイルばね５１５が装着されており、芯体ホルダー５０９は、このコイルばね５１５により、基板ホルダー５０７に対して常に芯体５０６側に付勢されるように構成されている。

そして、この実施形態では、基板ホルダー５０７に対して、感圧用部品保持部５０７ａを跨ぐように設けられた導体端子部材５１６と、導電性材料からなるコイルばね５１５とにより電気的接続用部材を構成し、この電気的接続用部材により、プリント基板５１１の発信回路１０２からの信号供給のための電気的接続を実現している（図９参照）。導体端子部材５１６は、図９に示すように、コイルばね５１５の一端が当接する当接板部５１６ａと、当該当接板部５１６ａとプリント基板載置台部５０７ｂの発信回路１０２の信号供給端に接続されている銅箔部分とを基板ホルダー５０７の感圧用部品保持部５０７ａの部分を跨いで接続するための延伸部５１６ｂとからなる。発信回路１０２からの信号は、導体端子部材５１６、コイルばね５１５、芯体ホルダー５０９及び導電性弾性部材５１３を介して、導電性弾性部材５１３に挿入嵌合される芯体５０６に供給される。

この例の筆圧検出モジュール７０は、芯体５０６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の構成とされている。この実施形態における筆圧検出モジュール７０は、例えば特開２０１１‐１８６８０３号公報に記載されている周知の可変容量コンデンサを用いて構成される。

この例の筆圧検出モジュール７０を構成する感圧用部品は、図９に示すように、誘電体７１と、端子部材７２と、保持部材７３と、導電部材７４と、弾性部材７５との複数個の部品からなる。これら筆圧検出モジュール７０を構成する感圧用部品は、基板ホルダー５０７の感圧用部品保持部５０７ａの筒状体５１７の中空部内において軸心方向に並べられて収納されている。

この例の筆圧検出モジュール７０として構成される可変容量コンデンサは、その一方の電極を構成する端子部材７２と、他方の電極を構成する導電部材７４との間に、誘電体７１が挟まれて構成される。端子部材７２と導電部材７４は、壁部を跨いでプリント基板５１１の銅箔パターンに接続される。

そして、導電部材７４を保持する保持部材７３が、筒状体５１７内を軸心方向に移動可能となるように構成されている。そして、導電性材料からなるコイルばねで構成される弾性部材７５により、保持部材７３が常時、芯体側に付勢される。導電部材７４と弾性部材７５とは電気的に接続されており、弾性部材７５を構成するコイルばねの一端７５ａが可変容量コンデンサの他方の電極として、プリント基板５１１の銅箔パターンに接続される。

保持部材７３には、図９に示すように、その軸心方向の芯体５０６側となる側に、凹穴７３ａが設けられており、芯体ホルダー５０９の棒状部５０９ｂが、この部材７３の凹穴７３ａに圧入嵌合され、芯体５０６側には抜け落ちないように係合される。

芯体５０６の先端部に圧力が印加されると、その圧力に応じて、芯体５０６及び芯体ホルダー５０９は、軸心方向に蓋部５０４側に変位し、この変位により、感圧用部品保持部５０７ａ内の保持部材７３が弾性部材７５の弾性偏倚力に抗して誘電体７１側に変位する。その結果、保持部材７３に嵌合されている導電部材７４が、誘電体７１側に変位し、導電部材７４と誘電体７１との間の距離、さらには、導電部材７４と誘電体７１との接触面積が、芯体５０６に印加される圧力に応じて変化する。これにより、筆圧検出モジュール７０を構成する可変容量コンデンサの静電容量が、芯体５０６に印加される圧力に応じて変化し、その静電容量の変化が制御回路１０１で検出されて筆圧が検出される。

そして、この第３の実施形態の電子ペン１Ｃにおいては、電子ペン本体１Ｃａの芯体５０６側に、キャップ１Ｃｂが被せられることで、電子ペン本体１Ｃａのケース５０１の開口５０１ａから突出する芯体５０６の先端が保護される。すなわち、この第３の実施形態では、キャップ１Ｃｂが、電子ペン本体１Ｃａの開口５０１ａから突出する芯体５０６の保護機構の働きをする。

そして、この第３の実施形態では、キャップ１Ｃｂは、電子ペン本体１Ｃａのケース５０１と螺合することで、ケース５０１に係止する状態となる。このため、キャップ１Ｃｂの中空部５２０の内壁面には、図８に示すように、ネジ部５２１が設けられている。一方、電子ペン本体１Ｃａのケース本体５０２には、このキャップ１Ｃｂのネジ部５２１と螺合するネジ部５１８が形成されている。

そして、キャップ１Ｃｂと、ケース本体５０２とには、キャップ１Ｃｂがケース本体５０２に螺合したときに対向する状態となる互いの位置に、永久磁石５２２と、磁気センサ５１９とがそれぞれ設けられる。永久磁石５２２からの磁束を検出する磁気センサ５１９は、電子ペン１Ｃの芯体の先端が保護されているか否かの検出手段を構成する。

したがって、キャップ１Ｃｂが、ケース本体５０２に螺合して結合された状態においては、ケース本体５０２に設けられている磁気センサにより、キャップ１Ｃｂに設けられている永久磁石５２２からの磁束が検出されて、芯体５０６が保護されている状態であることが検出される。また、キャップ１Ｃｂがケース本体５０２との結合が解除されて、芯体５０６が外部に露呈する状態のときには、磁気センサ５１９では、キャップ１Ｃｂの永久磁石５２２からの磁束を検出することができないので、その時の磁気センサ５１９の出力により、芯体５０６が保護されていない状態であることを検出することができる。

図８に示すように、磁気センサ５１９は、プリント基板５１１の導電パターンに電気的に接続されている。すなわち、図１０に示すように、磁気センサ５１９は、プリント基板５１１に設けられている制御回路１０１に接続されている。

［第３の実施形態の電子ペン１Ｃの動作制御］
図１０は、上述した制御回路１０１及び発信回路１０２を中心とした、この第３の実施形態の電子ペン１Ｃの要部の電子回路の構成を示すブロック図である。この図１０に示すように、電池５０８は電源回路１０３に接続されており、この電源回路１０３において、この実施形態の発信型の電子ペン１Ｃの電源電圧が生成され、制御回路１０１及び発信回路１０２に供給される。この例では、制御回路１０１は、ＩＣ（Integrate Circuit）として構成されている。

発信回路１０２は、この例では発振器（図示は省略）を内蔵しており、この発振器からの発振信号に基づく発信信号を生成して出力する。この例では、発信回路１０２からの発信信号は、導電体である芯体５０６に供給されており、当該発信信号が、芯体５０６を通じて位置検出装置２００Ｃに対して送信される。

制御回路１０１は、この例ではマイクロコンピュータで構成されており、発信回路１０２の発信動作の起動を制御すると共に、その発信動作状態を制御する。この発信動作状態の制御には、発信回路１０２が備える発振器からの発振信号の振幅制御や、発振信号の断続の制御などを含む。

また、制御回路１０１は、筆圧検出モジュール７０からなる可変容量コンデンサ７０Ｃの容量Ｃｖを監視して、前述の実施形態と同様にして、可変容量コンデンサ７０Ｃの容量Ｃｖから芯体５０６に印加される筆圧値を検出するようにする。

そして、制御回路１０１には、電子ペン１Ｃの識別情報（ＩＤ）を記憶するＩＤメモリ１０４が接続されると共に、前述したように、磁気センサ５１９が接続される。制御回路１０１は、磁気センサ５１９のセンサ出力を監視して、キャップ１Ｃｂにより芯体５０６が保護されている状態であるか否かを判別するようにする。

制御回路１０１は、この実施形態においては、磁気センサ５１９のセンサ出力から、芯体５０６がキャップ１Ｃｂにより保護されている状態であると判別したときには、筆圧データ及びＩＤメモリ１０４の識別情報からなる付加情報は、位置検出装置２００Ｃには送出しないように制御する。

そして、制御回路１０１は、磁気センサ５１９のセンサ出力から、芯体５０６がキャップ１Ｃｂにより保護されておらず、露呈されている状態、つまり、電子ペン１Ｃの使用状態であると判別したときには、筆圧データを算出し、また、ＩＤメモリ１０４から識別情報を読み出して、それらからなる付加情報を、位置検出装置２００Ｃに送出するように制御する。

上述の制御回路１０１による付加情報の送出制御の流れは、図７に示した第２の実施形態の電子ペンの制御回路４００Ｂ，４００Ｒ，４００Ｅによる付加情報の送出制御と同様となる。ただし、制御回路１０１は、ステップＳ２０１及びステップＳ２０４に対応するステップでは、スイッチ部材９Ｂ，９Ｒ，９Ｅのオンまたはオフを検出する代わりに、磁気センサ５１９のセンサ出力から、芯体５０６がキャップ１Ｃｂにより保護されている状態であるか否かを判別するものとなる。

なお、この第３の実施形態の電子ペン１Ｃの場合においては、制御回路１０１は、ステップＳ２０２及びステップＳ２０５に対応するステップで、芯体５０６が保護状態にあると判別したときには、付加情報の送信を停止するのみではなく、発信回路１０２からの発信信号の発信を停止状態にして、電池５０８の電池の消耗ができるだけ軽減されるようにしている。

［電子ペン１Ｃと位置検出装置２００Ｃとの間の信号の授受］
この第３の実施形態の電子ペン１Ｃからの信号を受信する位置検出装置２００Ｃは、図１１に示すように、センサ２３０と、このセンサ２３０に接続されるペン指示検出回路２４０とで構成されている。

この例の位置検出装置２００Ｃのセンサ２３は、第１の導体の群と第２の導体の群を交差させて形成したセンサパターンを用いて、発信型の電子ペン１Ｃから送出される信号を受信して、電子ペン１Ｃが指示する位置を検出すると共に、付加情報を受信する構成を備えている。

第１の導体の群は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体２３１Ｙ_１、２３１Ｙ_２、…、２３１Ｙ_ｍ（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。

また、第２の導体の群は、第１の導体２３１Ｙ_１、２３１Ｙ_２、…、２３１Ｙ_ｍの延在方向に対して交差する方向、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の第２の導体２３２Ｘ_１、２３２Ｘ_２、…、２３２Ｘ_ｎ（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。

なお、以下の説明において、第１の導体２３１Ｙ_１、２３１Ｙ_２、…、２３１Ｙ_ｍについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体２３１Ｙと称する。同様に、第２の導体２３２Ｘ_１、２３２Ｘ_２、…、２３２Ｘ_ｎについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体２３２Ｘと称することとする。

ペン指示検出回路２４０は、センサ２３０との入出力インターフェースとされる選択回路２４１と、増幅回路２４２と、バンドパスフィルタ２４３と、検波回路２４４と、サンプルホールド回路２４５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路２４６と、制御回路２４７とからなる。

選択回路２４１は、制御回路２４７からの制御信号に基づいて、第１の導体の群および第２の導体の群の中からそれぞれ１本の導体を選択する。選択回路２４１により選択された導体は増幅回路２４２に接続され、電子ペン１Ｃからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路２４２により増幅される。この増幅回路２４２の出力はバンドパスフィルタ２４３に供給されて、電子ペン１Ｃから送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。

バンドパスフィルタ２４３の出力信号は検波回路２４４によって検波される。この検波回路２４４の出力信号はサンプルホールド回路２４５に供給されて、制御回路２４７からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路２４６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路２４６からのデジタルデータは制御回路２４７によって読み取られ、処理される。

制御回路２４７は、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路２４５、ＡＤ変換回路２４６、および選択回路２４１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。また、制御回路２４７は、ＡＤ変換回路２４６からのデジタルデータから、電子ペン１Ｃによって指示されたセンサ２３０上の位置座標を算出する。また、ＡＤ変換回路２４６からのデジタルデータから、電子ペン１Ｃから送られてきた付加情報を復調するようにする。

図１２は、この位置検出装置２００Ｃのセンサ２３０で受信される、この実施形態の発信型の電子ペン１Ｃからの所定のパターンの信号を説明するためのタイミングチャートである。この実施形態の電子ペン１Ｃにおいては、図１０に示したように、制御回路１０１は、磁気センサ５１９のセンサ出力に基づいて、芯体５０６がキャップ１Ｃｂにより保護されている状態か否かを判別し、保護されていない状態であると判別したときに、発信回路１０２から、位置検出用信号及び付加情報とからなる所定のパターンの信号を繰り返し出力するようにする。

付加情報は、筆圧検出モジュール７０で構成される可変容量コンデンサ７０Ｃの静電容量から算出される筆圧データと、ＩＤメモリ１０４から読み出される電子ペン１Ｃの識別情報とからなる。

図１２（Ａ）は、制御回路１０１からの制御信号の例を示すもので、ハイレベルを維持する一定期間は、図１２（Ｂ）に示すように、発信回路１０２からの発信信号をバースト信号として連続送信する（図１２（Ｃ）の連続送信期間）。

この連続送信期間の長さは、位置検出装置２００Ｃのペン指示検出回路２４０において、電子ペン１Ｃによるセンサ２３０上の指示位置を検出することが可能な時間長とされ、例えば第１の導体２３１Ｙ及び第２の導体２３２Ｘの全てを１回以上、好ましくは複数回以上スキャンすることができる時間長とされる。

この連続送信期間中に、制御回路１０１は、芯体５０６に印加される筆圧の値を、第１の実施形態で説明したのと同様の方法で、筆圧検出モジュール７０で構成される可変容量コンデンサ７０Ｃの静電容量に応じた値として検出し、その筆圧値を複数ビット例えば１０ビットの値（２進コード）として求める。

そして、制御回路１０１は、図１２（Ａ）に示すように、連続送信期間が終了すると、制御信号を所定の周期（Td）でハイレベルまたはローレベルに制御することにより発信回路１０２からの発信信号をＡＳＫ変調する。このとき、所定の周期(Td)の初回は必ずハイレベルとし、それを図１２（Ｃ）のスタート信号とする。このスタート信号は、以降のデータ送出タイミングを位置検出装置２００Ｃ側で正確に判定することができるようにするためのタイミング信号である。なお、このスタート信号に代えて、連続送信期間のバースト信号をタイミング信号として利用することもできる。

制御回路１０１は、スタート信号に続いて、複数ビットの筆圧データを順次送信するように発信回路１０２を制御する。この場合に、制御回路１０１は、図１２（Ａ）に示すように、送信データ（２進コード）が「０」のときは制御信号をローレベルとして発信信号の送出はせず、送信データ（２進コード）が「１」のときは制御信号をハイレベルとして発信信号の送出するように制御する。

そして、制御回路１０１は、筆圧データに引き続いて、ＩＤメモリ１０４から読み出した電子ペン１Ｃ自身の識別情報を、上述と同様にしてＡＳＫ信号やＯＯＫ（On Off Keying）信号として送出するように発信回路１０２を制御する。

制御回路１０１は、以上のような連続送信期間と送信データ期間とからなるパターンの信号を、制御回路１０１からの制御に基づいた周期で繰り返し送信するようにする。

位置検出装置２００Ｃのペン指示検出回路２４０においては、制御回路２４７は、例えばまず第２の導体２３２Ｘ_１〜２３２Ｘ_ｎを順次に選択する選択信号を選択回路２４１に供給し、第２の導体２３２Ｘ_１〜２３２Ｘ_ｎのそれぞれの選択時に、ＡＤ変換回路２４６から出力されるデータを信号レベルとして読み取る。そして、第２の導体２３２Ｘ_１〜２３２Ｘ_ｎの全ての信号レベルが所定値に達していなければ、制御回路２４７は、電子ペン１Ｃはセンサ２３０上に無いものと判断し、第２の導体２３２Ｘ_１〜２３２Ｘ_ｎを順次に選択する制御を繰り返す。

第２の導体２３２Ｘ_１〜２３２Ｘ_ｎのいずれかから所定値以上のレベルの信号が検出された場合には、制御回路２４７は、最も高い信号レベルが検出された第２の導体２３２Ｘの番号とその周辺の複数個の第２の導体２３２Ｘを記憶する。そして、制御回路２４７は、選択回路２４１を制御して、第１の導体２３１Ｙ_１〜２３１Ｙ_ｍを順次選択して、ＡＤ変換回路２４６からの信号レベルを読み取る。このとき制御回路２４７は、最も大きい信号レベルが検出された第１の導体２３１Ｙとその周辺の複数個の第１の導体２３１Ｙの番号を記憶する。

そして、制御回路２４７は、以上のようにして記憶した、最も大きい信号レベルが検出された第２の導体２３２Ｘの番号及び第１の導体２３１Ｙの番号とその周辺の複数個の複数個の第２の導体２３２Ｘ及び第１の導体２３１Ｙから、電子ペン１Ｃにより指示されたセンサ２３０上の位置を検出する。

制御回路２４７は、選択回路２４１で最後の第１の導体２３１Ｙ_ｍを選択して信号レベルの検出を終了したら、電子ペン１Ｃからの連続送信期間の終了を待ち、連続送信期間の終了後のスタート信号を検出したら、筆圧データ及び識別情報のデータを読み取る動作を行い、読み取った筆圧データや識別情報のデータを、位置検出装置２００Ｃが接続されるホストコンピュータなどに送出するようにする。そして、制御回路２４７は、以上の動作を繰り返すようにする。

以上のようにして、この第３の実施形態の電子ペン１Ｃによれば、静電容量方式の発信型の電子ペンにおいても、付加情報のセキュリティーの確保の問題と、芯体の保護の問題とを同時に解決することができる。

［第３の実施形態の電子ペンの変形例］
なお、芯体の先端が保護されている状態であるか否かの検出は、磁気センサ５１９を用いる構成に限られるものではない。例えば磁気センサ５１９に代わりに、光センサを、ケース本体５０２にキャップ１Ｃｂが係合したときに当該キャップ１Ｃｂにより隠されるケース本体５０２の位置に、外部からの光を受光可能に設けておき、この光センサの光検出出力を制御回路１０１が監視することで、芯体５０６が保護されているか否かを判別するようにしてもよい。

また、磁気センサ５１９に代わりに、ケース本体５０２にキャップ１Ｃｂが係合したときにオンまたはオフとなるスイッチ部材を、ケース本体５０２を設けておき、そのスイッチ部材のオン・オフの状態を制御回路１０１が監視することで、芯体５０６が保護されているか否かを判別するようにしてもよい。

さらに、そのスイッチ部材を、ケース本体５０２にキャップ１Ｃｂが係合したときにオフ、キャップ１Ｃｂをケース本体５０２から外して芯体５０６を露呈した状態としたときにオンとなるように構成すると共に、当該スイッチ部材を電池５０８と電源回路１０３との間に設けて電源スイッチとするようにしてもよい。その場合には、キャップ１Ｃｂが外されて芯体５０６が露呈された状態になった時にのみ、スイッチ部材がオンとなって電池５０８の電圧が電源回路１０３に供給され、制御回路１０１及び発信回路１０２に電源電圧が供給される。そして、制御回路１０１は、発信回路１０２を制御して、位置検出用信号及び付加情報の送信を開始するようにする。すなわち、その場合には、制御回路１０１は、スイッチ部材のオン・オフの監視をする必要はなく、スイッチ部材のオン・オフによる電源供給の有無を、保護機構による芯体５０６の保護状態の検出結果として判断し、それに基づいて、付加情報の送出の制御を行うことになる。

また、ペン先端は、芯体５０６に一体に形成されている必要はなく、芯体本体の先端に被着されていたり、接合されていたり、２色成形されていたりしてもよい。その場合には、導電性のペン先端は、例えば芯体本体を介して、信号生成回路に電気的に接続される。あるいは、芯体本体も導電性材料で構成されている場合には、芯体本体を信号生成回路に電気的に接続すればよい。また、芯体本体が樹脂などの絶縁体で構成されている場合には、樹脂表面に導体膜を被着したり、樹脂内部を貫通する貫通導電体を設けたりして、それら導電膜や貫通導電体を信号生成回路に電気的に接続することで、ペン先端と、信号生成回路とを電気的に接続することができる。

［第４の実施形態］
この第４の実施形態は、第３の実施形態の静電結合方式の電子ペンの変形例である。上述の第３の実施形態の電子ペン１Ｃは、信号発生回路（発振回路）を備えていて、芯体５０６から信号を送出する構成であった。これに対して、この第４の実施形態の静電結合方式の電子ペン１Ｄにおいては、位置検出装置のセンサからの信号を受信し、その受信した信号を増幅するなど信号増強した信号を、位置検出装置のセンサに帰還させるようにする。この電子ペン１Ｄのセンサとの信号の授受に関する技術については、例えば特開２０１２−２２１３０４号公報に詳しい。

この第４の実施形態の電子ペン１Ｄは、芯体に印加される筆圧のデータや、電子ペンの識別情報などの付加情報は、位置検出用信号とは別経路で、無線通信回路を通じて位置検出装置に無線通信するようにする。無線通信回路は、例えばブルートゥース（登録商標）規格などの近距離無線通信規格の無線通信回路で構成する。

そして、電子ペン本体に対して、キャップが係合される構成は、上述した第３の実施形態と同様である。そして、キャップにより芯体が保護される状態と、キャップが外された芯体が保護されていない状態との検出は、この実施形態でも、第３の実施形態と同様に、キャップの着脱を検出するための磁気センサにより行うようにする。

図１３（Ａ）は、この第４の実施形態において、キャップと係合される電子ペン本体側の電子回路構成を説明するための図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＡ−Ａ断面図であって、この第４の実施形態の電子ペン１Ｄの電子ペン本体１Ｄａのペン先部の断面図である。

この第４の実施形態の電子ペン１Ｄにおいては、ケース５０１Ｄの開口部から先端が突出するように、導電性の芯体５３１を配設すると共に、この芯体５３１の周囲を囲むようにした周辺電極５３２を配設する。この周辺電極５３２は、ケース５０１Ｄの外周側面に配設してもよいし、ケース５０１Ｄの内壁面に配設するようにしてもよい。ただし、芯体５３１と、周辺電極５３２とは、互いに絶縁される構成とされる。

この第４の実施形態の電子ペン１Ｄにおいては、位置検出装置のセンサ２３０Ｄから送出される交流信号を静電結合により周辺電極５３２で受信し、その受信した信号を送信信号生成回路６０１及び電源回路６０２に供給する。電源回路６０２は、センサ２３０Ｄから受信した交流信号を開始トリガーとして電池６０３からの電圧から、電源電圧を生成するようにする。

そして、電源回路６０２は、生成した電源電圧を送信信号生成回路６０１及び制御回路６０４、更には、無線通信回路６０５に供給する。

送信信号生成回路６０１は、周辺電極５３２で受信されたセンサ２３０Ｄからの交流信号を、増幅するなどして増強した後、その増強後の信号を、芯体５３１を通じて、静電結合により、センサ２３０Ｄに帰還させるようにする。

そして、制御回路６０４は、電子ペン本体１Ｄａに対するキャップの着脱に応じたセンサ出力を送出する磁気センサ６０７のセンサ出力を監視し、キャップにより芯体５３１が保護されている状態であると判別したときには、無線通信回路６０５からの付加情報の送信は停止するように制御する。

そして、制御回路６０４は、磁気センサ６０７のセンサ出力から、キャップにより芯体５３１が保護されていない状態であると判別したときには、ＩＤメモリ６０６から電子ペン１Ｄの識別情報を読み出して、付加情報として無線通信回路６０５を通じて位置検出装置２００Ｄに送信するようにする。また、制御回路６０４は、芯体５３１に印加される筆圧を検出する筆圧検出モジュール７０で構成される可変容量コンデンサ７０Ｃの静電容量の値から、芯体５３１に印加されている筆圧値のデータを算出して、その筆圧データを付加情報として、無線通信回路６０５を通じて位置検出装置２００Ｄに送信するようにする。

この第４の実施形態の電子ペン１Ｄにおいても、芯体５３１がキャップにより保護されている状態のときには、無線通信による付加情報の送信は停止されて、セキュリティーの確保がなされる。

［第５の実施形態］
上述の第１の実施形態及び第２の実施形態の電子ペン１，１Ｍは、ノック式に電子ペン用カートリッジの芯体部の先端を出没させる方式であったが、回転式に電子ペン用カートリッジの芯体部の先端を出没させるようにする方式であってもよい。

図１４（Ａ），（Ｂ）は、第５の実施形態の回転式の電子ペン１Ｓの構成例を説明するための図である。この実施形態の電子ペン１Ｓは、電子ペン本体部２Ｓａと、この電子ペン本体部２Ｓａに対して回転可能に嵌合されるキャップ部２Ｓｂとからなる。電子ペン本体部２Ｓａは第１の部材を構成し、キャップ部２Ｓｂは第２の部材を構成する。

電子ペン本体部２Ｓａは、電子ペン用カートリッジ３Ｓのペン先の先端３Ｓａを回転式に出没させる出没機構７０１を備える。電子ペン用カートリッジ３Ｓは、出没機構７０１に挿入されて、この出没機構７０１に対して保持される。キャップ部２Ｓｂは、電子ペン本体部２Ｓａに対しては、回転可能となるが、出没機構７０１とは嵌合して、当該出没機構に対して回転を加える構成を有する。

なお、この第５の実施形態の電子ペン１Ｓの電子ペン用カートリッジ３Ｓは、前述した電子ペン用カートリッジ３、３Ｂ，３Ｒ，３Ｅとは異なる形態を有するものであり、出没機構７０１に挿入されて当該出没機構に固定されるようにされる嵌合部を備える。

そして、この第５の実施形態の電子ペン１Ｓにおいては、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部２Ｓａには磁気センサ７０２を、キャップ部２Ｓｂには永久磁石７０３を、互いにキャップ部２Ｓｂの回転により近接する状態となるような位置に、それぞれ設ける。そして、磁気センサ７０２を、第３の実施形態と同様に、電子ペン本体部２Ｓａ内の電子回路に設けられている、付加情報の送出の制御を行う制御回路に接続する。

そして、この第５の実施形態の電子ペン１Ｓにおいては、図１４（Ａ）に示すように、電子ペン用カートリッジ３Ｓの全体が、電子ペン本体部２Ｓａ内に収納されて、先端３Ｓａが保護される状態においては、永久磁石７０３と磁気センサ７０２とは比較的遠く離れた状態となる。したがって、磁気センサ７０２では、永久磁石７０３からの磁束を検出せず、そのセンサ出力は、低レベルとなる。

この状態から、キャップ部２Ｓｂが回転されて、電子ペン用カートリッジ３Ｓの先端３Ｓａが電子ペン本体部２Ｓａから突出して保護されていない状態になると、永久磁石７０３と磁気センサ７０２とは近接した状態となる。したがって、磁気センサ７０２では、永久磁石７０３からの磁束を検出し、そのセンサ出力は、高レベルとなる。

電子ペン本体部２Ｓａ内の電子回路に設けられている制御回路は、磁気センサ７０２のセンサ出力を監視して、センサ出力が低レベルであるときには、電子ペン用カートリッジ３Ｓの先端３Ｓａは保護されている状態であると判別し、付加情報の送出を停止するように制御する。また、制御回路は、センサ出力が高レベルであるときには、電子ペン用カートリッジ３Ｓの先端３Ｓａは保護されていないと判別し、付加情報を送出するように制御する。

この第５の実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。

なお、電子ペン用カートリッジの先端が保護されている状態であるか否かの検出は、磁気センサ７０２を用いる構成に限られるものではない。例えば、磁気センサ５１９に代わりに、図１４（Ａ）の状態から、図１４（Ｂ）の状態に、キャップ部２Ｓｂが回転したときに、オンまたはオフとなるスイッチ部材を、電子ペン本体部２Ｓａを設けておき、そのスイッチ部材のオン・オフの状態を制御回路が監視することで、電子ペン用カートリッジの先端が保護されているか否かを判別するようにしてもよい。

［その他の変形例］
なお、第１実施形態及び第２の実施形態では、付加情報は、芯体の近傍に設けられた共振回路を通じて、位置検出用信号と共に、位置検出装置のセンサに対して送信するようにした。しかし、第１実施形態及び第２の実施形態においても、付加情報は、第４の実施形態と同様に、位置検出用信号とは別個に、無線通信回路を通じて、位置検出装置に送信するようにしてもよい。また、第３の実施形態においても、位置検出用信号は導電性の芯体を通じて位置検出装置に送信し、付加情報は、無線通信回路を通じて位置検出装置に送信するようにしてもよい。

また、無線通信回路を用いて付加情報を位置検出装置に送信する場合には、全ての付加情報を無線通信回路を通じて送信するようにしてもよいし、付加情報の内、例えば電子ペンや電子ペン用カートリッジの識別情報は無線通信回路を送信し、筆圧データは、位置検出用信号と共に位置検出装置に送信するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、保護機構により少なくとも芯体の先端が保護されている状態にあるか否かを検出する検出手段の検出結果を制御回路に供給し、制御回路が付加情報の送信を可能とするか、不可とするかを制御するようにしたが、制御回路を経由せずに、検出手段の検出結果に基づいて、付加情報の送信を可能とするか、不可とするかを制御することもできる。例えば、付加情報を無線通信回路を通じて送信する場合には、検出手段の検出出力により、無線通信回路の動作・非動作を制御するように構成することで、付加情報の送信を可能とするか、不可とするかを制御することができる。

また、上述の第２の実施形態〜第５の実施形態においても、芯体の少なくとも先端が保護されているか否かの判別は、芯体に印加される筆圧を検出する筆圧検出手段の出力に基づくようにしてもよい。

また、この発明の電子ペンは、保護機構により少なくとも芯体の先端が保護されている状態にあるか否かを検出する検出手段の検出結果に基づいて付加情報の送信を可能とするか、不可とするかを制御する制御回路自体が無い構成であってもよい。例えば、電子ペン本体部を構成する電子ペン用カートリッジには、コイルとコンデンサとからなる共振回路に並列に、筆圧検出部材として構成される可変容量コンデンサが接続される回路が設けられる構成としてもよい。

この場合には、位置検出装置では、電子ペンからの信号の周波数の変化（位相変化でもよい）により、筆圧を検出するようにする。したがって、電子ペンが、保護機構により芯体の先端が保護されている状態では、ペン先に加わる筆圧は検出されず、付加情報の例としての筆圧の情報は、位置検出装置には、送信されない。そして、電子ペンが、保護機構により芯体の先端が保護されない状態になると芯体の先端に筆圧が印加可能の状態となり、実際に筆圧が印加されると、筆圧に応じて共振回路の周波数が変化し、その変化した周波数として、位置検出装置に、付加情報としての筆圧の情報が送信されるものである。

なお、上述の実施形態では、筆圧検出手段は、筆圧に応じて機械的な可動部により静電容量を可変する可変容量コンデンサを用いるようにしたが、可変容量コンデンサを半導体デバイスからなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップとして構成したものを用いるようにしてもよい。また、筆圧検出手段は、静電容量の変化を検出するものではなく、インダクタンス値や抵抗値を可変するものであってもよいことは言うまでもない。

１，１Ｍ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｓ…電子ペン、１Ｃａ…電子ペン本体、１Ｃｂ…キャップ、２…筐体、３，３Ｂ，３Ｒ，３Ｅ，３Ｓ…電子ペン用カートリッジ、４…ノック機構、７…ばね受け部材、９Ｂ…スイッチ部材、３１…芯体、３６…筆圧検出部材、４０Ｒ…共振回路、１０１…制御回路、１０２…発信回路、１０４…ＩＤメモリ、２００…位置検出装置、３１０…フェライトコア、３１１…コイル、３４…電子回路、４００…制御回路、４０９…ＩＤメモリ、５１９…磁気センサ、５２２…永久磁石

Claims (16)

1. 位置検出装置のセンサに対して信号を送信する電子ペンであって、
   芯体と、
   前記センサへ信号を送信するようにする信号送信部と、
   少なくとも前記芯体の先端を、外部に露出させない状態にして保護する保護機構と、
   前記保護機構により少なくとも前記芯体の先端が保護されている状態にあるか否かを検出する検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記保護機構により保護されずに、少なくとも前記芯体の先端が外部に露出しているときには、前記信号送信部から、位置検出用信号と、前記センサ上において位置指示操作がなされるときに前記位置検出装置に送信すべき付加情報を含んだ信号とを送信可能とし、前記保護機構により少なくとも前記芯体の先端が保護されているときには、前記付加情報を含んだ信号を送信不可とするようにした
   ことを特徴とする電子ペン。
2. 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記保護機構により保護されずに、少なくとも前記芯体の先端が外部に露出しているときには、前記信号送信部から、前記位置検出用信号と、前記付加情報を含んだ信号とを送信可能とし、前記保護機構により少なくとも前記芯体の先端が保護されているときには、前記付加情報を含んだ信号を送信不可とするように制御する制御回路を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
3. 前記保護機構により少なくとも前記芯体が保護されているときには、位置検出用信号を送出するが、前記付加情報を含んだ信号は送信不可とするようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
4. 前記検出手段は、前記芯体に加わる筆圧を検出する筆圧検出手段からなり、前記筆圧検出手段により前記筆圧が前記芯体に印加されていることを検出したときには、前記保護機構により前記芯体は保護されていないと検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
5. 筒状の第１の筐体に、前記芯体と前記信号送信部と前記検出手段とが配設された電子ペン本体部を備えると共に、前記電子ペン本体部を収納する筒状の第２の筐体を備え、
   前記電子ペン本体部は、前記第２の筐体に設けられている嵌合部に嵌合することで、前記第２の筐体に保持される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
6. 前記保護機構は、ノック機構を含み、
   前記ノック機構により、前記電子ペン本体部に配設されている前記芯体の全体を前記第２の筐体の中空部内に収納することにより、前記芯体を保護する状態と、少なくとも前記芯体の先端を前記第２の筐体から外部に突出するようにして前記芯体を保護しない状態とに切り替える
   ことを特徴とする請求項５に記載の電子ペン。
7. 前記検出手段は、前記ノック機構の動作に連動してオン・オフするスイッチからなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の電子ペン。
8. 少なくとも前記芯体の先端を一方の開口から突出される状態で保持する筒状の筐体と、前記芯体の先端が突出されている側から前記筐体を覆うように、前記筐体と係合するキャップとを備え、
   前記保護機構は、前記筐体に前記キャップを係合させることで構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
9. 前記検出手段は、前記キャップが前記筐体に係合されている状態か否かを検出するものからなる
   ことを特徴とする請求項８に記載の電子ペン。
10. 前記芯体の先端を回転式に一方の開口から出没させる出没機構を具備する筒状の第１の部材を備えると共に、前記第１の筐体に対して回転可能の状態で嵌合し、前記第１の部材に対する回転により前記芯体の先端の出没を実現する第２の部材とを備え、
    前記保護機構は、前記芯体の先端の回転式の出没機構で構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
11. 前記検出手段は、前記第１の部材に対する前記第２の部材の回転を検出することで、前記芯体の先端の出没を検出するものからなる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電子ペン。
12. 前記付加情報には、電子ペンの識別情報を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
13. 前記芯体の近傍に磁性体コアに巻回されたコイルが設けられ、
    前記コイルと並列にコンデンサが接続されて共振回路が構成され、
    前記共振回路において、前記センサとの間で電磁誘導結合により信号の送受信を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
14. 位置検出用信号と前記付加情報とを発生可能であり、前記制御回路により出力する信号が制御される信号発生回路を備えると共に、
    前記芯体は導電性を有し、
    前記信号送信部は、前記信号発生回路からの信号を、前記芯体を通じて静電結合により前記センサに送信する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
15. 前記芯体は導電性を有すると共に、前記芯体の周囲に周辺電極を備え、
    前記芯体または前記周辺電極のいずれか一方を通じて、静電結合により前記センサからの信号を受信すると共に、前記芯体または前記周辺電極の他方から、前記受信した信号に基づいて生成した信号を、静電結合により前記センサに送信する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
16. 前記信号送信部は、前記付加情報の一部または全部を前記位置検出装置に無線通信路を通じて送信する無線通信回路を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
    

Images