JPWO2018230077A1 - 電子ペン - Google Patents

Abstract

水平に近い状態に傾けて使用した場合に、広範囲を塗りつぶすような態様で描画装置に対して指示入力を行える電子ペンを実現する。芯体（１１０）は、テーパー形状の側面（１１１ｂ）と凹部（１１３）とを有する先端部（１１０）と芯棒（１１２）とを有している。この芯体（１１０）は、筆圧検出部（１５０）が搭載された筒状（１２０）の筐体に、芯棒（１１２）が筆圧検出部（１５０）を押圧できるように当該芯体（１１０）が軸心方向に移動可能に取り付けられる。芯体（１１０）が筐体（１２０）に取り付けられた状態において、筐体（１２０）は芯体の凹部（１３０）の内壁面（１１１ｉ）あるいは外壁面（１１１ｏ）に対向する面（１２１ｏ、１２１ｉ）を備え、先端部（１１１）の側面（１１１ｂ）に筆圧が掛けられても、芯棒（１１２）が撓むことを防止する。

Description

この発明は、例えば、静電結合方式や電磁誘導方式の位置検出装置に対する位置指示器としての機能を実現する電子ペンに関する。

例えば、鉛筆でデッサンをする場合において、細くはっきりとした線を描く場合には、鉛筆を板や紙などの記録媒体に対して垂直に近い状態に立てて使用する。これに対して、影を付ける場合などのように広範囲を塗りつぶすように描く場合には、鉛筆を記録媒体に対して水平に近い状態に傾けて使用する。具体的には、鉛筆を記録媒体に対して２５度〜３０度に傾けて、鉛筆の黒鉛部分の側面を使用して描くことにより、広範囲を塗りつぶすように描くことができる。

近年、電子ペンを用いて、例えばタブレット型情報端末などの描画装置に対して、デジタル的に絵を描く（入力する）ようにする利用態様が増えてきている。このため、電子ペンを用いて描画装置に対して絵を描くようにする場合にも、上述した鉛筆の場合と同様に、広範囲を塗りつぶすような使用態様でも電子ペンを使いたいとする要望がある。描画装置に電子ペンでの入力が反映される為には、描画装置に内蔵される位置検出装置で電子ペンが検出されなければならない。位置検出装置では、電子ペンのペン先の位置とペン先に加わる筆圧の値が検出される。

電子ペンの筆圧は、芯体が電子ペン内部の筆圧検出部を筆圧に応じて押圧することにより検出される。通常、鉛筆等の筆記具で紙等の記録媒体に文字を書く場合、筆記具を記録媒体に対して６０度〜８０度の角度傾けて文字を書く。このような状態で、電子ペンを用いて位置検出装置に文字を入力する場合は、ペン先の押圧力は芯体を伝わって、筆圧検出部を押圧する。

しかし、上記のような筆記具を２５度〜３０度に寝かせて（傾けて）、記録媒体に描かれた対象物に影を付ける等の描き方で電子ペンを使用した場合、芯体が電子ペンの軸心と交差する方向に撓ってしまい筆圧が筆圧検出部まで伝わらない。このため、後に記す特許文献１に開示されているように、電子ペンを水平に近い状態で使用するようにしても、筆圧を適切に検出することができるような工夫がなされてきている。

特開２００８−２６９２４４号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された方法の場合には、電子ペンの構成が複雑になる。また、芯体が挿入される電子ペンの筐体の先端部分には、信号の送信の為の部品が配置されている場合が多く、電子ペンの筐体の先端部分はある程度太くなっている。その為、特許文献１に記載の方法の場合、傾けると筐体の先端部分が位置検出装置の操作面に接触し芯体が離れてしまい、大きく傾けて描くことができない場合が発生する可能性がある。すなわち、特許文献１に記載の方法の場合、電子ペンを水平に近い状態に傾けて使用した場合に、鉛筆を水平に近い状態に傾けて使用した場合と同様の広範囲を塗りつぶすような使用態様を充分に実現できない場合があると考えられる。

以上のことに鑑み、水平に近い状態に傾けて使用した場合に、鉛筆を水平に近い状態に傾けて使用した場合と同様に、広範囲を塗りつぶすような態様で描画装置に対して指示入力を行える電子ペンを実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の電子ペンは、
先端に向かって先細となるテーパー形状の側面を有すると共に、前記先端の反対側から前記先端側に凹んだ凹部を有する先端部と、前記先端部の前記先端側から前記凹部の中心軸を通り、前記先端から離れる方向に延在する芯棒と、を有する芯体と、
筆圧検出部が搭載されると共に、前記芯体の前記芯棒により前記筆圧検出部を押圧できるように前記芯体が軸心方向に移動可能に取り付けられ、前記芯体の前記凹部の内側あるいは外側の面と対向する面を有する筒状の筐体と
を備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明の電子ペンによれば、芯体は、テーパー形状の側面と凹部とを有する先端部と芯棒とを有している。この芯体は、筆圧検出部が搭載された筒状の筐体に、芯棒が筆圧検出部を押圧できるように芯体が軸心方向に移動可能に取り付けられる。そして、芯体が筐体に取り付けられた状態において、筐体は芯体の凹部の内側あるいは外側の面と対向する面を備えている。

このように、当該電子ペンが水平に近い状態に傾けられて、先端部のテーパー形状の側面に筆圧が掛けられた場合でも、筐体は芯体の凹部の内側あるいは外側の面と対向する面を備えているので芯体の芯棒が撓ることを規制（防止）し、芯棒が筆圧に応じて筆圧検出部を押圧し、適切に筆圧の検出ができるようにされる。したがって、当該電子ペンが水平に近い状態に傾けて使用しても、適切に指示入力ができる。

第１の実施の形態の電子ペンの全体の外観と、電子ペンが用いられて情報の入力が行われるタブレット型情報端末の外観とを示す図である。 電子ペンの芯体と筐体との接続部分の外観図（図２（Ａ））と断面図（図２（Ｂ））である。 電子ペンの芯体の断面図（図３（Ａ））と、芯体側の筐体の断面図（図３（Ｂ））である。 電磁誘導方式の電子ペン及び位置検出装置の回路構成例を示す図である。 電子ペンの変形例の芯体の断面図（５（Ａ））と筐体の断面図（５（Ｂ））である。 電子ペンの変形例の芯体の断面図（６（Ａ））と筐体の断面図（６（Ｂ））である。 電子ペンの変形例の断面図である。 第２の実施の形態のアクティブ静電結合方式の電子ペンの断面図である。 第２の実施の形態の電子ペンの回路構成図である。 第２の実施の形態の静電結合方式の位置検出装置を説明するためのブロック図である。 芯体の形成例について説明するための図である。

以下、図を参照しながら、この発明の電子ペンの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
［電子ペン１の外観の一例］
図１は、第１の実施の形態の電子ペン１の全体の外観と、電子ペン１が用いられて情報の入力が行われるタブレット型情報端末２の外観とを示す図である。電子ペン１の外観構成は、芯体１１０と筐体１２０との大きく２つの部分からなる。芯体１１０は、万年筆などのペン先に相当する部分である。筐体１２０は、使用者の手によって把持される部分である。そして、電子ペン１は、タブレット型情報端末２に対して情報を入力する際に用いられるペン型の位置指示器（座標指示器）として機能する。

一方、タブレット型情報端末２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスの比較的に大きな表示画面２Ｄが露呈する構成を有する。表示画面２Ｄの裏部には、表示画面２Ｄ上のどの位置を指し示した場合にもその指示位置が検出できるように、表示画面２Ｄの全面に対応するセンサ部を有する位置検出装置（入力デバイス）２００が搭載されている。なお、位置検出装置２００のセンサ部は、表示画面２Ｄの裏部（背面）に設けられる場合もあれば、表部（表面）に設けられる場合もある。この例では、センサ部は、表示画面２Ｄの裏部に設けられているものとする。また、タブレット型情報端末２の筐体内部には、表示デバイス（ＬＣＤ等）や入力デバイス（位置検出装置２００）が接続され、種々の情報処理を行う情報処理装置部（図示せず。）が搭載されている。

このように、タブレット型情報端末２は、位置検出装置２００がメインの入力デバイスとなっている情報処理装置である。なお、表示画面２Ｄ上には例えば保護ガラスなどが設けられており、当該保護ガラスを介して表示画面２Ｄ上を操作面として電子ペンにより指示入力を行うことができる。そして、タブレット型情報端末２において、表示画面２Ｄ上で、電子ペン１により位置指示操作がされたとする。この場合、表示画面２Ｄの裏部に設けられた位置検出装置２００のセンサ部からの検出出力に基づいて、位置検出装置２００が備える処理部（ＣＰＵ（Central Processing Unit））が、表示画面２Ｄでの指示位置を特定する。当該処理部で特定された指示位置を示す情報は、タブレット型情報端末２に搭載されている情報処理装置部に供給され、これに応じた処理を行うことができる。

なお、電子ペンを用いて位置指示入力が可能な位置検出装置には、例えば、電磁誘導方式（ＥＭＲ（Erector Magnetic Resonance technology）方式）のものやアクティブ静電結合方式（ＡＥＳ（Active Electrostatic）方式）のものなどがある。この発明はいずれの方式の位置検出装置に対応する電子ペンにも適用可能である。以下においては、まず、第１の実施の形態として、電磁誘導方式の位置検出装置に対して用いられる電磁誘導方式の電子ペンに、この発明を適用した場合を例にして説明する。その後、第２の実施の形態として、静電結合方式の電子ペンについても説明する。

［電磁誘導方式の電子ペン１の構成例］
図２は、第１の実施の形態の電子ペン１の芯体１１０と筐体１２０との接続部分の外観図（図２（Ａ））と断面図（図２（Ｂ））である。図２（Ａ）の外観図に示すように、電子ペン１の外観は、芯体１１０と筐体１２０との大きく２つの部分からなる。芯体１１０は、図２（Ｂ）に示すように、先端１１１ａが丸みを帯びた三角錐（cone）形状の先端部１１１と、この先端部１１１の中心軸に合致する位置に設けられ、先端１１１ａから離れる方向に延在する芯棒１１２とからなる。

筐体１２０は、筒状に形成されたものであり、内部に電子ペンの機能を実現する電子ペン機能部が収納される。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、筐体１２０内の芯体１１０側には、芯体１１０の芯棒１１２が貫通する貫通孔を有するフェライトコア１３１の側面に被覆導線を巻回することによりコイル１３２を形成したコイル部１３０が設けられている。コイル部１３０の後端側には、接続部材１４０を介して筆圧検出部１５０が接続される。

筆圧検出部１５０は、図２（Ｂ）に示すように、芯体１１０側に開口を有するホルダ１５１内に、当該開口から挿入される芯棒１１２を保持する保持部材１５２と、当該保持部材１５２により保持される芯棒１１２により押圧される押圧部材１５３とが収納される。保持部材１５２は、例えばゴムなどの弾性材料により形成され、芯棒１１２の挿抜が可能にされるが、芯棒１１２が挿入された状態では簡単に抜けることがないように保持することができるようになっている。

ホルダ１５１の押圧部材１５３側の端部も開口になっており、導電ゴム１５４よって閉じられる。導電ゴム１５４は後述もするように可変容量コンデンサの一方の電極として機能するものである。導電ゴム１５４のホルダ１５１とは反対側には、図示しないがリング状のスペーサが設けられ、このスペーサを挟んで誘電体１５５が設けられる。したがって、導電ゴム１５４と誘電体１５５との間には空隙ＳＰ３が設けられる構造になっている。そして、誘電体１５５の導電ゴム１５４とは反対側の面には他方の電極１５６が設けられる。

このように、導電ゴム１５４と電極１５６とは誘電体１５５を挟んで対向するように設けられており、この構成によりコンデンサ（キャパシタ）が構成される。そして、導電ゴム１５４と誘電体１５５との間には、上述もしたように空隙ＳＰ３が設けられているので、当該コンデンサは、導電ゴム１５４の誘電体への近付き具合によって静電容量が変化する可変容量コンデンサとして機能する。

そして、詳しくは後述するが、芯体１１０の先端部１１１は先端１１１ａの反対側（底面側）から先端１１１ａ側に向かって凹んだ凹部を有している。このため、芯体１１０を、電子ペン機能部が搭載された筐体１２０に装着すると、図２（Ｂ）に示すように、芯体１１０の先端部１１１の凹部に筐体１２０の先端部及び電子ペン機能部を構成するフェライトコア１３１の先端部が入り込む。この場合に、図２（Ｂ）に示すように、芯体１１０と筐体１２０との間には、空隙ＳＰ１、ＳＰ２が設けられる。

このため、芯体１１０に筆圧がかかると、芯体１１０は、筐体１２０側に押し込まれ、芯体１１０の芯棒１１２が筆圧検出部１５０の押圧部材１５３を介して導電ゴム１５４を誘電体１５５側に押し込む。また、芯体１１０にかかる筆圧が解除されれば、導電ゴム１５４等の弾性力により、芯体１１０は押し返される。したがって、芯体１１０に加えられる筆圧に応じて導電ゴム１５４が誘電体１５５に近づく状態が変わり、筆圧検出部１５０の静電容量が変化するので、この変化する静電容量に応じて芯体１１０にかけられている筆圧を正確に検出できるようになっている。

そして、筆圧検出部１５０は、筒状に形成された内側筐体１９０内に挿入され、図２（Ｂ）に示すように、筆圧検出部１５０の電極１５６側には、電極１５６を誘電体１５５側に押し当てるように基板保持部材１６１が設けられる。基板保持部材１６１は、筒状の固定部材１６２によって内側筐体１９０内で軸心に交差する方向にがたつかないように保持される。そして、基板保持部材１６１と固定部材１６２とにより、回路基板１７０が挟持されて内側筐体１９０内に保持される。回路基板１７０には、制御部を構成するＩＣ（integrated circuit）や複数のコンデンサなどの種々の回路素子が用いられて電子回路が形成されている。

回路基板１７０と当該回路基板１７０の下側に位置する固定部材１６２は、基板保護パイプ１８０内に収納され、この基板保護パイプ１８０の芯体１１０側の端部は、固定部材１６２の端部に当接する。そして、内部筐体１９０の後端から基板保護パイプ１８０の後端側の端部に当接するようにして図示しない蓋によって閉じられる。これにより、筆圧検出部１５０と、基板保持部材１６１と、固定部材１６２と、回路基板１７０と、基板保護パイプ１８０とのそれぞれが、内側筐体１９０内において、その位置が固定される。また、上述したように、コイル部１３０と筆圧検出部１５０とは接続部材１４０によって接続されている。更に、筐体１２０の後端から所定の蓋によって内部筐体１９０が芯体１１０側に押されるようにして位置が規制される。

そして、図２（Ｂ）に示すように、フェライトコア１３１の周囲に設けられたコイル１３２と回路基板１７０に形成された電子回路とが導電線１３５によって接続される。図２（Ｂ）では１本の導電線しか示していないが、コイル１３２の両端のそれぞれが、回路基板１７０上の電子回路に接続される。回路基板１７０に形成される電子回路は、上述もしたように複数のコンデンサなどの回路素子が用いられて構成されており、コイル１３２と回路基板１７０上のコンデンサとによって共振回路が構成される。また、筆圧検出部１５０の導電ゴム１５４と電極１５６も導電線によって回路基板１７０の電子回路に接続される。このようにして、筐体１２０内に、コイル部１３０と筆圧検出部１５０と回路基板１７０とを主要部とする電子ペン機能部が構成される。

これにより、タブレット型情報端末２の電磁誘導型の位置検出装置２００から送信された信号を、電子ペン１のコイル１３２及びコンデンサからなる共振回路で受信する。そして、電子ペン１の当該共振回路では、受信信号に応じた信号を生じさせ、位置検出装置２００に送信する。この時に送信信号の位相が筆圧検出部１５０において検出された筆圧に応じて調整され、電子ペン１の芯体１１０にかけられている筆圧も位置検出装置２００に通知される。

そして、タブレット型情報端末２の表示画面２Ｄ上の操作面に対して、電子ペン１を倒し（寝かせて）芯体１１０の先端部１１１の側面を接触させるようにして指示入力を行うようにしたとする。図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明したように、芯体１１０の先端部１１１は三角錐形状（テーパー形状）であるため、先端部１１１の側面は傾斜しており、図２（Ａ）において実線矢印ｆで示したように筆圧がかかる。この筆圧ｆは、図２（Ａ）において点線矢印で示したように、電子ペン１の軸心と交差する方向の成分ｆａと、電子ペン１の軸心に沿う方向の成分ｆｂとを含んだものとなる。

このため、芯体１１０の先端部１１１の側面に筆圧ｆがかかると、そのうちの成分ｆｂが芯体１１０の芯棒１１２にかかり、これが筆圧検出部１５０に伝わって筆圧の検出ができる。指示位置と筆圧との両方が検出できれば、タブレット型情報端末２に対して指示入力が可能となるので、例えば、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力が、電子ペン１を用いてタブレット型情報端末２に対して行うことができる。

［電子ペン１の芯体１１０と筐体１２０の接続部分の構成］
図３は、第１の実施の形態の電子ペン１の芯体１１０の断面図（図３（Ａ））と、芯体１１０側の筐体１２０の断面図（図３（Ｂ））である。芯体１１０は、上述もしたように、先端部１１１と芯棒１１２とから構成される。芯体１１０の先端部１１１は、先端１１１ａが丸みを帯びた三角錐（cone）形状になっており、図３（Ａ）に示すように側面１１１ｂが先端部１１１のテーパー形状を形成している。先端１１１ａとは反対側の側面１１１ｂの端部は、軸心に交差する方向の端面１１１ｃになっている。すなわち、端面１１１ｃは、側面１１１ｂの端部に形成されたリング状の面部である。

そして、図３（Ａ）に示すように、端面１１１ｃから軸心方向に沿って延伸された嵌合部１１１ｄが設けられている。すなわち、嵌合部１１１ｄは、リング状の面部である端面１１１ｃから軸心方向に延伸された筒状部である。そして、先端部１１１には、先端部１１１の先端１１１ａとは反対側の端部（嵌合部１１１ｄの端部側）から先端１１１ａ側に向かって凹んだ凹部１１３が設けられている。

なお、嵌合部１１１ｄにおいて、凹部１１３側の側面が内壁面１１１ｉとなり、凹部１１３とは反対側の側面が外壁面１１１ｏとなる。また、嵌合部１１１ｄの端部は、軸心と交差する方向の端面１１１ｅになっている。したがって、嵌合部１１１ｄの端面もまたリング状の面部である。

そして、図３（Ａ）に示すように、芯棒１１２は、先端部１１１の先端１１１ａ側から先端部１１１の中心軸（凹部１１３の中心軸）を通り、先端１１１ａから離れる方向に延在するものである。この芯棒１１２が図２（Ｂ）を用いて説明したように、芯体１１０の先端部１１１にかけられる筆圧に応じて、筆圧検出部１５０を押圧する。

一方、筐体１２０は、芯体１１０が装着される側に外側筒状部１２１が設けられていると共に、外側筒状部１２１から軸心側に所定の間隔を空けて内側筒状部１２２が設けられている。この所定の間隔は、芯体１１０の嵌合部１１１ｄの厚みよりもやや広い距離となっている。外側筒状部１２１の端部は軸心方向と交差する方向の端面１２１ｅになっている。この端面１２１ｅは筐体１２０の中心軸を中心とするリング状の面部である。そして、内側筒状部１２２は、外側筒状部１２１よりも芯体１１０が装着される側に突き出した形状を有し、その端部は開口部１２０ａとなっている。また、内側筒状部１２２の開口部１２０ａ側の端部部分は、図２（Ｂ）に示したように、コイル部１３０を筐体１２０内に位置させるようにするために軸心方向に張り出した張り出し部１２２ａとなっている。

開口部１２０ａ側から筐体１２０を見ると、軸心を中心にして外側筒状部１２１と内側筒状部１２２とが同心円状に形成されている。このように、外側筒状部１２１と内側筒状部１２２とが軸心と交差する方向に所定距離離れて形成されることにより、外側筒状部１２１と内側筒状部１２２との間に嵌合溝１２３が形成される。この嵌合溝１２３の底が底面１２３ｅとなっている。

そして、図３（Ａ）に示した芯体１１０の芯棒１１２が、図３（Ｂ）に示した筐体１２０の開口部１２０ａから挿入するようにされ、芯体１１０の嵌合部１１１ｄが筐体１２０の嵌合溝１２３に嵌合して、芯体１１０が筐体１２０に取り付けられる。この場合、芯体１１０の側面１１１ｂの端面１１１ｃと筐体１２０の外側筒状部１２１の端面１２１ｅとが対向し、芯体１１０の嵌合部１１１ｄの端面１１１ｅと筐体１２０の嵌合溝１２３の底面１２３ｅとが対向する。

そして、筐体１２０に対して芯体１１０が取り付けられた状態では、筐体１２０の内側筒状部１２２の部分が、芯体１１０の先端部１１１の凹部１１３に差し込まれた状態となる。また、図２（Ｂ）に示したように、筐体１２０内に電子ペン機能部が搭載されている時には、内側筒状部１２２の開口部１２０ａからコイル部１３０のフェライトコア１３１の先端部分が突出した状態となるので、このフェライトコア１３１の先端部分も芯体１１０の先端部１１１の凹部１１３内に位置する。

このように、筐体１２０に対して芯体１１０が装着された状態では、筐体１２０の内側筒状部１２２の外壁面１２２ｏと芯体１１０の嵌合部１１１ｄの内壁面１１１ｉとが対向する。また、筐体１２０の外側筒状部１２１の内壁面１２１ｉと芯体１１０の嵌合部１１１ｄの外壁面１１１ｏとが対向する。そして、図２（Ｂ）に示したように、芯体１１０の先端部１１１の内側とフェライトコア１３１及び内側筒状部１２２との間には空隙ＳＰ１が設けられる。また、芯体１１０の嵌合部１１１ｄの端面１１１ｅと筐体１２０の嵌合溝１２３の底面１２３ｅとの間には空隙ＳＰ２が設けられる。したがって、芯体１１０の軸心方向への摺動移動（押し下げ／押し上げ）ができるように構成されている。

このため、図２（Ａ）に示したように、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧ｆがかかったとする。この場合、軸心方向と交差する方向の成分ｆａは、軸心方向と交差する方向に積層構造となる筐体１２０の内側筒状部１２２、芯体１１０の嵌合部１１１ｄ、筐体１２０の外側筒状部１２１の３層構造によって抑止される。このため、芯体１１０の芯棒１１２が電子ペン１Ａの軸心と交差する方向に撓むことがない。一方、軸心方向の成分ｆｂは、適切に芯体１１０に作用する。これにより、全体として先端部１１１の側面１１１ｂにかけられた筆圧ｆは、効率よく芯棒１１２に伝達され、芯体１１０を軸心方向に適切に摺動移動させる。

これにより、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂにかけられた筆圧に応じて、芯体１１０の芯棒１１２が筆圧検出部１５０を適切に押圧し、側面１１１ｂにかけられた筆圧も適切に検知できる。そして、上述したように、指示位置と筆圧との両方が検出できれば、タブレット型情報端末２に対して指示入力が可能となるので、例えば、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力が、電子ペン１を用いてタブレット型情報端末２に対して行うことができる。

これにより、電子ペン１を用いてタブレット型情報端末２に対して描く電子画像を、鉛筆を用いて紙に対して描く画像と同じタッチで描くことが可能になる。したがって、電子ペン１を用いた指示入力のバリエーションを増やし、表現の多様性を拡大することができる。

［電磁誘導方式の電子ペン１及び位置検出装置２００の回路構成例］
図４は、電子ペン１及び位置検出装置２００の回路構成例を示す図である。この実施の形態においては、上述もしたように、電子ペン１及び位置検出装置２００は電磁誘導方式のものである。電子ペン１は、図４の左上に示すように、信号送受信用に用いられるコイル１３２と、可変容量コンデンサである筆圧検出部１５０と、回路基板１７０上に設けられた共振コンデンサＣｆ等が並列に接続されることにより共振回路の構成とされたものである。

一方、位置検出装置２００は、位置（座標）検出センサ２０１と位置検出回路２０２とから構成される。位置検出センサ２０１は、Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａと、Ｙ軸方向ループコイル群２０４ｂとを積層させて設けることにより形成されたものである。各ループコイル群２０４ａ，２０４ｂは、例えば、それぞれ４０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２０４ａ，２０４ｂ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。

位置検出回路２０２は、発振器２０３と、電流ドライバ２０５と、選択回路２０６と、切り替え接続回路２０７と、受信アンプ２０８とを備える。更に、位置検出回路２０２は、検波器２０９と、低域フィルタ２１０と、サンプルホールド回路２１２と、Ａ／Ｄ変換回路２１３とからなる位置検出系と、同期検波器２１６と、低域フィルタ２１７と、サンプルホールド回路２１８と、Ａ／Ｄ変換回路２１９とからなる筆圧検出系と、処理部２１４とを備える。

発振器２０３は、周波数ｆ０の交流信号を発生し、電流ドライバ２０５と同期検波器２１６に供給する。電流ドライバ２０５は、発振器２０３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２０７へ送出する。切り替え接続回路２０７は、処理部２１４からの制御により、２つのループコイル群２０４ａ，２０４ｂのうちの一のループコイルを順次選択する選択回路２０６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Ｓ）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２０５が、受信側端子Ｒには受信アンプ２０８が、それぞれ接続されている。

選択回路２０６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２０６及び切り替え接続回路２０７を介して受信アンプ２０８に送られる。受信アンプ２０８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２０９及び同期検波器２１６へ送出する。

検波器２０９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、低域フィルタ２１０へ送出する。低域フィルタ２１０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２０９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２１２へ送出する。サンプルホールド回路２１２は、低域フィルタ２１０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２１３へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１３は、サンプルホールド回路２１２のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。

一方、同期検波器２１６は、受信アンプ２０８の出力信号を発振器２０３からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ２１７に送出する。この低域フィルタ２１７は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器２１６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２１８に送出する。このサンプルホールド回路２１８は、低域フィルタ２１７の出力信号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２１９へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１９は、サンプルホールド回路２１８のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。

処理部２１４は、位置検出装置２００の各部を制御する。すなわち、処理部２１４は、選択回路２０６におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２０７の切り替え、サンプルホールド回路２１２、２１８のタイミングを制御する。処理部２１４は、Ａ／Ｄ変換回路２１３、２１９からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａ及びＹ軸方向ループコイル群２０４ｂから一定の送信継続時間をもって電波を送信させる。

Ｘ軸方向ループコイル群２０４ａ及びＹ軸方向ループコイル群２０４ｂ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。処理部２１４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、処理部２１４は、送信した電波と受信した電波との位相差に基づいて筆圧を検出する。

このように、この実施の形態の電磁誘導方式の電子ペン１と図４に示した電磁誘導方式の位置検出装置２００とにより、タブレット型情報端末２の入力デバイスが構成される。そして、電子ペン１を用いてタブレット型情報端末２に対して従来と同様にして指示入力を行うことができる。また、電子ペン１をタブレット型情報端末２の操作面に対して寝かすように用いることにより、電子ペン１の先端部１１１の側面１１１ｂを操作面に接触させるようにして、指示入力を行うようにすることもできる。すなわち、鉛筆を紙に対して寝かすようにして用いることにより、紙のより広い範囲に芯を接触させて影付けをするような使い方を、電子ペン１を用いて行うことができる。

［電子ペン１の変形例（１）］
図５は、電子ペン１の変形例である電子ペン１Ａを説明するための図であり、図５（Ａ）は電子ペン１Ａの芯体１１０の断面図であり、図５（Ｂ）は電子ペン１Ａの筐体１２０Ａの断面図である。図５において、図３を用いて説明した電子ペン１と同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらについての詳細な説明については省略する。すなわち、図５（Ａ）に示した芯体１１０は、図３（Ａ）に示した芯体１１０と同様に構成されたものである。そして、図５（Ｂ）に示す筐体１２０Ａが、図３（Ｂ）に示した筐体１２０とは異なるものである。

図３（Ｂ）を用いて説明した電子ペン１の筐体１２０は、外側筒状部１２１と内側筒状部１２２とを備えていた。これに対して、図５（Ｂ）に示す電子ペン１Ａの筐体１２０Ａは、外側筒状部１２１を備えるが、内側筒状部１２２は備えないものである。そして、図５（Ｂ）に示すように、外側筒状部１２１の芯体１１０が装着される側が開口部１２０Ａａになっており、筐体１２０Ａの内部の開口部１２０Ａａ寄りの位置にリング状の張出部１２４が形成されている。

図３（Ｂ）に示した筐体１２０の場合には、この張出部１２４から芯体１１０が装着される側に円筒が延在することにより内側筒状部１２２が形成されていた。これに対して、図５（Ｂ）に示す筐体１２０Ａの場合には、張出部１２４の開口部１２０Ａａ側はリンク状の端面１２４ａｅになっている。また、張出部１２４の後端側はリンク状の端面１２４ｂｅになっている。

そして、芯体１１０の芯棒１１２が開口部１２０Ａａから筐体１２０Ａに挿入するようにされ、筐体１２０Ａの外側筒状部１２１の内側に芯体１１０の筒状に形成された嵌合部１１１ｄが嵌合する。この場合、外側筒状部１２１の内壁面１２１ｉと、芯体１１０の嵌合部１１１ｄの外壁面１１１ｏとが対向する。そして、芯体１１０の側面１１１ｂの端面１１１ｃと、筐体１２０Ａの外側筒状部１２１の端面１２１ｅとが対向し、芯体１１０の嵌合部１１１ｄの端面１１１ｅと、筐体１２０Ａの張出部１２４の端面１２４ａｅとが対向する。

なお、図５（Ｂ）に示したこの変形例の筐体１２０Ａ内にも、電子ペン機能部が図２（Ｂ）を用いて説明した場合と同様に搭載される。電子ペン機能部は上述もしたように、コイル部１３０、接続部材１４０、筆圧検出部１５０、基板保持部材１６１、固定部材１６２、回路基板１７０、基板保護パイプ１８０、内側筐体１９０などからなる部分である。そして、上述もしたように、コイル部１３０と筆圧検出部１５０とは接続部材１４０によって接続され、この接続部材１４０は、張出部１２４の後端側の端面１２４ｂｅに係合して、電子ペン機能部が開口部１２０Ａａ側に移動しないように位置規制される。

そして、この変形例の電子ペン１Ａにおいて筐体１２０Ａは、内側筒状部１２２を備えていないので、コイル部１３０の芯体側の部分が、そのまま芯体１１０の先端部１１１の凹部１１３内に入り込む。このような構成を有するこの変形例の電子ペン１Ａにおいて、図２（Ａ）において矢印で示したように、筐体１２０Ａに対して装着された芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧ｆが加わったとする。この場合、電子ペン１Ａの軸心と交差する方向の成分ｆａは、筐体１２０Ａの外側筒状部１２１と芯体１１０の嵌合部１１１ｄとの重なり部分によって抑止される。このため、芯体１１０の芯棒が電子ペン１の軸心と交差する方向に撓むことがない。

一方、芯体１１０に対して側面１１１ｂにかけられた筆圧ｆの軸心方向の成分ｆｂは、そのまま芯体１１０に作用する。したがって、全体として、先端部１１１の側面１１１ｂにかけられた筆圧ｆは、効率よく芯棒１１２に伝達され、芯体１１０の軸心方向への摺動移動（押し下げ／押し上げ）が可能にされる。

これにより、図５に示す変形例の電子ペン１Ａの場合にも、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧がかけられると、芯体１１０の芯棒１１２が筆圧検出部１５０を押圧し、その筆圧を適切に検知できる。そして、指示位置と筆圧とが検出できれば、タブレット型情報端末２に対して指示入力が可能となる。したがって、この図５に示す電子ペン１Ａの場合にも、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力を、タブレット型情報端末２に対して行うことができる。

［電子ペン１の変形例（２）］
図６は、電子ペン１の変形例である電子ペン１Ｂを説明するための図であり、図６（Ａ）は電子ペン１Ｂの芯体１１０Ａの断面図であり、図６（Ｂ）は電子ペン１Ｂの筐体１２０Ｂの断面図である。図６において、図３を用いて説明した電子ペン１と同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらについての詳細な説明については省略する。そして、この変形例の電子ペン１Ｂの場合には、芯体１１０Ａ、筐体１２０Ｂは、図３を用いて説明した電子ペン１とは、その構成が異なっている。

図３（Ｂ）を用いて説明した電子ペン１の筐体１２０は、外側筒状部１２１と内側筒状部１２２とを備えていた。これに対して、図６（Ｂ）に示す電子ペン１Ｂの筐体１２０Ａの場合には、内側筒状部１２２を備えるが、外側筒状部１２１は備えないものである。すなわち、図６（Ｂ）に示す電子ペン１Ｂの筐体１２０Ｂの場合には、張出部１２４から芯体１１０が装着される側に円筒が延在することにより内側筒状部１２２が形成されている。そして、図３（Ｂ）に示した筐体１２０において外側筒状部１２１が存在していた部分は、図６（Ｂ）に示すように、リング状の端面（平面）１２５ｅになっている。また、内側筒状部１２２の芯体１１０が装着される側が、図６（Ｂ）に示すように開口部１２０Ｂａになっており、張出部１２４の後端側はリンク状の端面１２４ｂｅになっている。

このように、この変形例の電子ペン１Ｂの筐体１２０Ｂは、内側筒状部１２２を備え、外側筒状部１２１は備えていないものである。このため、芯体１１０Ａは、芯体１１０Ａの先端１１１Ａａに向かって先細となるテーパー形状の側面１１１Ａｂの端部から延びる嵌合部１１１ｘは、筐体１２０Ｂの端面１２５ｅに対応して幅広の（厚みのある）筒状部となっている。すなわち、図３（Ａ）、図５（Ａ）に示した芯体１１０の場合には側面１１１ｂは、その端部に端面１１１ｃを備えていた。これに対して、この変形例の電子ペン１Ｂの芯体１１０Ａの場合には、図６（Ａ）に示すように、側面１１１Ａｂは端面１１１ｃを備えず、嵌合部１１１ｘの外壁面１１１ｘｏが連続して形成されている。これにより、芯体１１０Ａの嵌合部１１１ｘは、図３（Ａ）、図５（Ａ）に示した芯体１１０の嵌合部１１１ｄよりも厚みのある筒状部となっている。

そして、芯体１１０Ａの芯棒１１２Ａが開口部１２０Ｂａから筐体１２０Ｂに挿入するようにされ、筐体１２０Ｂの内側筒状部１２２の外側に芯体１１０Ａの筒状の嵌合部１１１ｘが嵌合する。この場合、内側筒状部１２２の外壁面１２２ｏと、芯体１１０Ａの嵌合部１１１ｘの内壁面１１１ｘｉとが対向する。そして、芯体１１０の嵌合部１１１ｘの端面１１１ｘｅと、筐体１２０Ｂの端面１２５ｅとが対向する。

そして、この例の場合には、内側筒状部１２２とコイル部１３０の芯体側の部分とが、芯体１１０Ａの凹部１１３内に入り込むようにされる。このような構成を有するこの変形例の電子ペン１Ｂにおいて、図２（Ａ）において矢印で示したように、筐体１２０Ｂに対して装着された芯体１１０Ａの先端部１１１Ａの側面１１１Ａｂに筆圧ｆが加わったとする。この場合、電子ペン１Ｂの軸心と交差する方向の成分ｆａは、筐体１２０Ｂの内側筒状部１２２と芯体１１０の嵌合部１１１ｘとの重なり部分によって抑止される。このため、芯体１１０Ａの芯棒１１２Ａが電子ペン１Ｂの軸心と交差する方向に撓むことがない。

一方、芯体１１０Ａに対して側面１１１Ａｂにかけられた筆圧ｆの軸心方向の成分ｆｂは、そのまま芯体１１０Ａに作用する。したがって、全体として、先端部１１１Ａの側面１１１Ａｂにかけられた筆圧ｆは、効率よく芯棒１１２Ａに伝達され、芯体１１０Ａが軸心方向に摺動移動（押し下げ／押し上げ）ができるようにされる。

これにより、図６に示す変形例の電子ペン１Ｂの場合にも、芯体１１０Ａの先端部１１１Ａの側面１１１Ａｂに筆圧がかけられると、芯体１１０Ａの芯棒１１２Ａが筆圧検出部１５０を押圧し、その筆圧を適切に検知できる。指示位置と筆圧とが検出できれば、タブレット型情報端末２に対して指示入力が可能となる。したがって、この図６に示す電子ペン１Ｂの場合にも、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力を、タブレット型情報端末２に対して行うことができる。

［電子ペン１の変形例（３）］
図７は、電子ペン１の変形例である電子ペン１Ｃを説明するための断面図である。図７において、図２、図３を用いて説明した電子ペン１と同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらについての詳細な説明については省略する。この変形例の電子ペン１Ｃは、筐体１２０Ｃの先端側には外側筒状部１２１や内側筒状部１２２は設けられず、また、芯体１１０Ｂにも、嵌合部１１１ｄや嵌合部１１１ｘが設けられないものである。

すなわち、この変形例の芯体１１０Ｂは、図７に示すように、先端１１１Ｂａに向かって先細となるテーパー形状を有し、先端１１１Ｂａが丸みを帯びた三角錐（cone）形状になっている。そして、芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂは、先端１１１Ｂａの反対側（底面側）から先端１１１Ｂａ側に向かって凹んだ凹部１１３Ｂを有している。そして、芯体１１０Ｂの芯棒１１２Ｂは、図７に示すように、先端部１１１Ｂの先端１１１Ｂａ側から先端部１１１Ｂが備える凹部１１３Ｂの中心軸を通り、先端１１１Ｂａから離れる方向に延在するものである。

そして、芯体１１０Ｂの側面１１１Ｂｂの端部は、軸心に交差する方向の端面にリング状の端面１１１Ｂｃが形成されている。このように、図７に示す芯体１１０Ｂは、上述した電子ペン１、１Ａの芯体１１０が備えていた嵌合部１１１ｄや上述した電子ペン１Ｂが備えていた嵌合部１１１ｘは設けられていないものである。

一方、この変形例の電子ペン１Ｃの筐体１２０Ｃは、筒状のものであるが、その先端側には、軸心に交差する方向の端面１２０Ｃｃを備え、この端面１２０Ｃｃから先端側（芯体１１０Ｂ側）に向かってリング状であって先細になった（テーパー形状の）突起１２０Ｃａが設けられている。この突起１２０Ｃａの先端側は開口部になっており、図７に示すようにコイル部１３０のフェライトコア１３１の先端が突出するようになっている。

そして、図７に示すように、芯体１１０Ｂは、その芯棒１１２Ｂを、筐体１２０Ｃの先端から突出したフェライトコア１３１の貫通孔に差し込むことにより、筐体１２０Ｃに装着する。この場合、芯体１１０Ｂの凹部１１３Ｂに、筐体１２０Ｃの突起１２０Ｃａとフェライトコア１３１の先端部分が差し込まれる。この状態のときには、芯体１１０Ｂの側面１１１Ｂｂの内側の面（凹部１１３Ｂ側の面）１１１Ｂｂｉと、フェライトコア１３１の先端及び突起１２０Ｃａの外壁面１２０Ｃｏが対向する。同時に、芯体１１０Ｂの端面１１１Ｂｃと筐体１２０Ｃの端面１２０Ｃｃとが対向する。

このような構成を有するこの変形例の電子ペン１Ｃにおいて、図２（Ａ）において矢印で示したように、筐体１２０Ｃに対して装着された芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂに筆圧ｆが加わったとする。この場合、電子ペン１Ｃの軸心と交差する方向の成分ｆａは、筐体１２０Ｃの突起１２０Ｃａと芯体１１０Ｂの側面１１１Ｂｂとの重なり部分によって抑止される。このため、芯体１１０Ｂの芯棒１１２Ｂが電子ペン１Ｃの軸心と交差する方向に撓むことがない。

一方、芯体１１０Ｂに対して側面１１１Ｂｂにかけられた筆圧ｆの軸心方向の成分ｆｂは、そのまま芯体１１０Ｂに作用する。したがって、全体として、先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂにかけられた筆圧ｆは、効率よく芯棒１１２Ｂに伝達され、芯体１１０Ｂの軸心方向への摺動移動（押し下げ／押し上げ）が可能にされる。

これにより、図７に示す変形例の電子ペン１Ｃの場合にも、芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂに筆圧がかけられると、芯体１１０Ｂの芯棒１１２Ｂが筆圧検出部１５０を押圧し、その筆圧を適切に検知できる。そして、指示位置と筆圧とが検出できれば、タブレット型情報端末２に対して指示入力が可能となる。したがって、この図７に示す電子ペン１Ｃの場合にも、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力を、タブレット型情報端末２に対して行うことができる。

なお、図７に示し変形例の電子ペン１Ｃの場合には、芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂの端面１１１Ｂｃと、筐体１２０Ｃの端面１２０Ｃｃとの間隔を比較的に大きく取っているが、この間隔を狭めることもできる。簡単には、先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂの長さを長く取るようにすればよい。このようにすれば、先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂの内側の面１１１Ｂｂｉと、筐体１２０Ｃの突起１２０Ｃａの外壁面１２０Ｃｏが対向する面積が大きくなり、芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂに筆圧ｆが加わった場合の電子ペン１Ｃの軸心と交差する方向の成分ｆａを、より確実に抑止できる。このように、芯体１１０Ｂの先端部１１１Ｂの側面１１１Ｂｂの長さや筐体１２０Ｃの突起１２０Ｃａの先端側への長さは適宜の長さとすることができる。

＜第２の実施の形態＞
［アクティブ静電結合方式の電子ペン３への適用］
上述した第１の実施の形態の電子ペン１は電磁誘導方式のものであり、位置検出装置２００と電子ペン１の共振回路との間で信号の送受信を行うことにより、電子ペン１から位置検出装置２００に対して位置指示と筆圧の通知とを行うようにした。しかし、この発明は、電磁誘導方式の電子ペンに限るものではない。この発明は、電子ペンに搭載された発振回路からの信号を位置検出装置に送信して、位置指示と筆圧の通知とを行うアクティブ静電結合方式の電子ペンにも適用できる。

図８は、この発明を適用したアクティブ静電結合方式の電子ペン３について説明するための図であり、電子ペン３の断面図である。図８において、図２、図３を用いて説明した第１の実施の形態の電磁誘導方式の電子ペン１と同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらの部分についての詳細な説明は省略する。なお、芯体１１０と筐体１２０とは、図２、図３を用いて説明した電子ペン１の場合と同様に構成されるものであるが、芯体１１０の材質は導電性材料が用いられて形成される。アクティブ静電結合方式の電子ペン３の場合、芯体１１０を通じて信号を送信するためである。

そして、この第２の実施の形態の電子ペン３の回路基板１７０Ａには、発振回路や電圧変換回路などが搭載されて電子回路が形成される。更に、回路基板１７０Ａ側には、回路基板１７０Ａに形成される電子回路に電源を供給するバッテリが搭載される。また、電子ペン３において、コイル１３２は信号の送受信用の共振回路を構成するものではない。電子ペン３のコイル１３２は、導電線１３５Ａを通じて回路基板１７０Ａ側に設けられているバッテリ（図示せず）に接続されており、非接触の充電器から交流磁界の作用を受けて、電流を発生させ当該バッテリを充電するために用いられる。すなわち、コイル１３２は、この第２の実施の形態の電子ペン３においてはバッテリ充電用のものである。

また、筆圧検出部１５０の導電ゴム１５４と電極１５６とは、回路基板１７０に搭載された発振回路に接続されている。これにより、当該発振回路は、筆圧検出部１５０で静電容量の変化として検出される筆圧に応じて変化する信号を発生さることができる。更に、図８に示すように、筆圧検出部１５０の保持部材１５２の内側側面には、端子１５７が設けられている。この端子１５７は、導電線１５８を通じて回路基板１７０Ａに搭載されている発振回路に接続されて発振回路からの信号を、芯体１１０を通じて送信することができる。

そして、上述もしたように、この第２の実施の形態の電子ペン３において、芯体１１０と筐体１２０とは、図２、図３を用いて説明した第１の実施の形態の電子ペン１と同様に構成される。また、芯体１１０に加わる筆圧の検出機構も電子ペン３と電子ペン１とで同じである。このため、図２（Ａ）に示したように、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧ｆがかかったとする。この場合、軸心方向と交差する方向の成分ｆａは、軸心方向と交差する方向に積層構造となる筐体１２０の内側筒状部１２２、芯体１１０の嵌合部１１１ｄ、筐体１２０の外側筒状部１２１の３層構造によって抑止される。このため、芯体１１０の芯棒１１２が電子ペン１Ａの軸心と交差する方向に撓むことがない。一方、軸心方向の成分ｆｂは、適切に芯体１１０に作用する。したがって、全体として、先端部１１０の側面１１１ｂにかけられた筆圧ｆは、効率よく芯棒１１２に伝達され、芯体１１０を軸心方向に摺動移動させる。

これにより、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂにかけられた筆圧に応じて、芯体１１０の芯棒１１２が筆圧検出部１５０を適切に押圧し、側面１１１ｂにかけられた筆圧も適切に検知できる。そして、指示位置と筆圧とが検出できれば、静電結合方式のタブレット型情報端末に対して指示入力が可能となるので、例えば、鉛筆を倒して影付けをするような指示入力が、静電結合方式の電子ペン３を用いて行うことができる。

［静電結合方式の電子ペン３及び位置検出装置７００の回路構成例］
図９は、第２の実施の形態の電子ペン３の回路構成図である。図８と図９において、同一構成要素は同一符号で示す。図９において、１７１は電気二重層キャパシタ、１７２は整流用ダイオード、１７３は電圧変換回路、１７４は発振回路であり、これらの構成要素が、以下に説明するように接続されて、回路基板１７０Ａ上に電子回路を形成する。すなわち、図９に示すように、この例では、コイル１３２の一端はダイオード１７２のアノードに接続され、他端は、接地（ＧＮＤ）されている。また、電気二重層キャパシタ１７１の一端はダイオード１７２のカソードに接続され、他端は、接地されている。電極芯を構成する芯体１１０は、発振回路１７４に対して端子１５７及び導電線１５８を通じて電気的に接続される。また、上述したように、電子ペン３の筐体１２０内に設けられる筆圧検出部１５０が発振回路１７４に対して電気的に接続されている。

発振回路１７４は、筆圧検出部１５０の可変容量キャパシタの容量に応じて周波数が変化する信号を発生し、その発生した信号を芯体１１０に供給する。発振回路１７４からの信号は、芯体１１０の先端部１１１よりその信号に基づく電界として放射される。発振回路１７４は、例えばコイルとキャパシタによる共振を利用したＬＣ発振回路により構成される。この第２の実施形態の電子ペン３により指示された座標位置を検出する位置検出装置では、この信号の周波数より芯体１１０に加えられた筆圧を求めることができる。

電圧変換回路１７３は、電気二重層キャパシタ１７１に蓄えられた電圧を一定の電圧に変換して発振回路１７４の電源として供給する。この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３を図示しない充電器に装着したときに、充電器が発生する交番磁界によりコイル１３２には誘導起電力が発生して、ダイオード１７２を介して電気二重層キャパシタ１７１を充電する。すなわち、電気二重層キャパシタ１７１が、上述のバッテリに相当する。

このように、この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３は、発振回路１７４からの信号を、芯体１１０を通じて送信することにより、位置検出装置に対して位置を指示することができると共に、筆圧を通知することもできるものである。

図１０は、図８、図９を用いて説明した、この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３からの信号を受け、センサ上の位置を検出すると共に、筆圧を検出するようにする位置検出装置７００を説明するためのブロック図である。静電結合方式のタブレット型情報端末の場合には、電磁誘導方式の位置検出装置２００に替えて、この静電結合方式の位置検出装置７００が搭載される。

この第２の実施形態の静電結合方式の位置検出装置７００は、図１０に示すように、センサ７１０と、このセンサ７１０に接続されるペン検出回路７２０とからなる。センサ７１０は、第１の導体群７１１、第２の導体群７１２を積層して形成されたものである。第１の導体群７１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体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の導体群７１２は、第１の導体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。このように、位置検出装置７００のセンサ７１０では、第１の導体群７１１と第２の導体群７１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、静電方式の電子ペン３が指示する位置を検出する構成を備えている。

ペン検出回路７２０は、センサ７１０との入出力インターフェースとされる選択回路７２１と、増幅回路７２２と、バンドパスフィルタ７２３と、検波回路７２４と、サンプルホールド回路７２５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路７２６と、制御回路７２７とからなる。

選択回路７２１は、制御回路７２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群７１１および第２の導体群７１２の中から１本の導体７１１Ｙまたは７１２Ｘを選択する。選択回路７２１により選択された導体は増幅回路７２２に接続され、静電結合方式の電子ペン３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７２２により増幅される。この増幅回路７２２の出力はバンドパスフィルタ７２３に供給されて、静電結合方式の電子ペン３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７２３の出力信号は検波回路７２４によって検波される。この検波回路７２４の出力信号はサンプルホールド回路７２５に供給されて、制御回路７２７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７２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータは制御回路７２７によって読み取られ、処理される。

制御回路７２７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７２５、ＡＤ変換回路７２６、および選択回路７２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路７２７は、ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータから、静電結合方式の電子ペン３によって指示されたセンサ７１０上の位置座標を算出すると共に、筆圧検出部１５０で検出された筆圧を検出するようにする。

そして、上述もしたように、この第２の実施の形態の電子ペン３は、外観が三角錐形状の先端部１１１を有する芯体１１０と、これと接続される筐体１２０とからなっている。このため、電子ペン３を大きく傾けて、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧が加わるようにしても、筆圧を適切に検出できる。すなわち、芯体１１０の先端部１１１の側面１１１ｂに筆圧が加わるようにした場合でも、その指示位置と筆圧とを電子ペン３から位置検出装置７００に適切に通知できる。

これにより、この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３を用いてタブレット型情報端末に対して描く電子画像を、鉛筆を用いて紙に対して描く画像と同じタッチ（質感）で描くことが可能になる。したがって、この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３を用いた場合にも、指示入力のバリエーションを増やし、表現の多様性を拡大することができる。

なお、この第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３の場合にも、図５〜図７を用いて説明した変形例を適用することができる。そして、図５〜図７の変形例を適用した場合にも、図８を用いて説明した電子ペン３の場合と同様の効果を得ることができる。

また、図７、図８を用いて説明した電子ペン３の場合には、充電用のコイル１３２を備えていた。しかしこれに限るものではない。例えば、コイル１３２に替えて充電用の接触端子を設けて、電気二重層キャパシタ１７１を充電するように構成することもできる。また、バッテリとして交換可能な電池を用いるようにすればコイル１３２や充電端子を設ける必要もない。

［芯体１１０の形成例と材質］
上述した第１の実施の形態の電磁誘導方式の電子ペン１の芯体１１０は、例えば、ゴム弾性を有する工業用材料であるエラストマー(elastomer)、強化プラスチックなどの種々の合成樹脂、セラミックなどの単一の材料を用いて、先端部１１１と芯棒とを一体に成型することができる。また、上述した第２の実施の形態の静電結合方式の電子ペン３の芯体１１０は、例えば、種々の金属やカーボン材料を混ぜた合成樹脂（カーボン樹脂）などの単一の導電性材料を用いて、先端部１１１と芯棒とを一体に成型することができる。また、図６（Ａ）に示した変形例の先端部１１１Ａの場合にも、上述の場合と同様の材料を用いて一体に成型することができる。

また、芯体１１０は、種々の態様で形成することが可能である。図１１は、芯体１１０の形成例について説明するための図である。図１１（Ａ）は、異なる材料（異材質材料)同士を組み合わせて一体に成形する２色成型（ダブルモールド）により芯体１１０を形成する場合の例である。この例の先端部１１１Ｆは、頂点部１１１ＦＡと側面部１１１ＦＢとからなり、これら頂点部１１１ＦＡと側面部１１１ＦＢとは異なる材料により形成されている。また、この例では、側面部１１１ＦＢと芯棒１１２Ｆとが同一材料により一体に形成されている。

そして、図１１（Ａ）に示すように、頂点部１１１ＦＡと、側面部１１１ＦＢ及び芯棒１１２Ｆとが、二色成型により一体となるように形成される。このようにすれば、例えば、文字などの細かな入力に頻繁に用いられる頂点部１１１ＦＡは、ある程度の弾性を有すると共に有し、摩擦が少ない滑り易い材料を使用して形成し、側面部１１１ＦＢは、硬度が比較的に高い材料を用いて形成するといったことができる。

また、図１１（Ｂ）は、先端部１１１Ｇの凹部１１３の底面に嵌合穴１１１ＧＰを設け、この嵌合穴１１１ＧＰに対して芯棒１１２Ｇを差し込んで（嵌合させて）固定することにより芯体１１０を形成した場合の例である。この場合には、先端部１１１Ｇと芯棒１１２Ｇを接着材により接着するようにしてもよい。なお、先端部１１１Ｇと芯棒１１２Ｇとは、同じ材料により形成してもよいし、異なる材料も用いて形成してもよい。

また、図１１（Ｃ）は、先端部１１１Ｈの凹部１１３の底面から先端部１１１Ｈの先端まで貫通した貫通孔１１１ＨＨを設け、この貫通孔１１１ＨＨに対して芯棒１１２Ｈを差し込んで（嵌合させて）固定することにより芯体１１０を形成した場合の例である。この場合は、芯棒１１２Ｈが、先端部１１１Ｈから突出して先端を構成する。また、先端部１１１Ｈと芯棒１１２Ｈとを接着材により接着するようにしてもよい。なお、先端部１１１Ｈと芯棒１１２Ｈとは、同じ材料により形成してもよいし、異なる材料も用いて形成してもよい。

このようにすることによって、例えば、頂点部１１１ＦＡ、先端部１１１Ｇ、１１１Ｈは、エストラマや合成樹脂やセラミックなどの非導電性材料により形成し、側面部１１１ＦＢ及び芯棒１１２Ｆ、芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈは、金属やカーボン樹脂などの導電性材料により形成するといったことが可能となる。もちろん、頂点部１１１ＦＡ、先端部１１１Ｇ、１１１Ｈと、側面部１１１ＦＢ及び芯棒１１２Ｆ、芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈとの両方を、非導電性の材料で形成したり、導電性の材料を形成したりすることもできる。

また、頂点部１１１ＦＡ、先端部１１１Ｇ、１１１Ｈと、側面部１１１ＦＢ及び芯棒１１２Ｆ、芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈとの両方を同じ材料で形成する場合であっても、一体成型するのではなく、それらを別々に形成し、これらを接続して芯体１１０を形成することもできる。

また、図１１（Ｂ）、（Ｃ）の場合であって、先端部１１１Ｇ、１１１Ｈが合成樹脂で、芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈが金属である場合には、いわゆるインサート成型により芯体１１０を形成することもできる。この場合には、先端部１１１Ｇ、１１１Ｈ用の樹脂成形金型に金属の芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈを装填した後、当該成形金型に樹脂を注入し、芯棒１１２Ｇ、１１２Ｈを溶融樹脂で包み込み固化させ、樹脂と芯棒を一体化した芯体１１０を形成できる。図１１を用いて説明した芯体１１０の形成方法は一例であり、この他にも種々の方法により芯体１１０を形成することができる。

［実施の形態の効果］
上述した実施の形態の電子ペンによれば、水平に近い状態に傾けて使用した場合に、鉛筆を水平に近い状態に傾けて使用した場合と同様に、広範囲を塗りつぶすような態様で指示入力を行える電子ペンが実現できる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、３…電子ペン、１１０、１１０Ａ…芯体、１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ…先端部、１１１ａ、１１１Ａａ、１１１Ｂａ…先端、１１１ｂ、１１１Ａｂ…側面、１１１ｃ、１１１Ｂｃ…端面、１１１ｄ、１１１ｘ…嵌合部、１１１ｏ、１１１ｘｏ…外壁面、１１１ｉ、１１１ｘｉ、１１１Ｂｂｉ…内壁面、１１１ｅ、１１１ｘｅ…端面、１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ…芯棒、１１３、１１３Ｂ…凹部、１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ…筐体、１２０ａ、１２０Ａａ、１２０Ｂａ…開口部、１２０Ｃａ…突起、１２０Ｃｃ…端面、１２０Ｃｏ…外壁面、１２１…外側筒状部、１２１ｅ…端面、１２１ｉ…内壁面、１２２…内側筒状部、１２２ｏ…外壁面、１２２ａ…張出部、１２３…嵌合溝、１２３ｅ…底面、１２４…張出部、１２４ａｅ…端面、１２４ｂｅ…端面、１３０…コイル部、１３１…フェライトコア、１３２…コイル、１３５、１３５Ａ…導電線、１４０…接続部材、１５０…筆圧検出部、１５１…ホルダ、１５２…保持部材、１５３…押圧部材、１５４…導電ゴム、１５５…誘電体、１５６…電極、１５７…電極、１５８…導電線、１６１…基板保持部材、１６２…固定部材、１７０、１７０Ａ…回路基板、１７１…電気二重層キャパシタ、１７２…整流用ダイオード、１７３…電圧変換回路、１７４…発振回路、１８０…基板保護パイプ、１９０…内側筐体、１１１Ｆ、１１１Ｇ、１１１Ｈ…先端部、１１１ＦＡ…頂点部、１１１ＦＢ…側面部、１１２Ｆ、１１２Ｇ、１１２Ｈ…芯棒、１１１ＦＴ…底面、１１１ＧＰ…嵌合穴、１１１ＨＨ…貫通孔

Claims (13)

1. 先端に向かって先細となるテーパー形状の側面を有すると共に、前記先端の反対側から前記先端側に凹んだ凹部を有する先端部と、前記先端部の前記先端側から前記凹部の中心軸を通り、前記先端から離れる方向に延在する芯棒と、を有する芯体と、
   筆圧検出部が搭載されると共に、前記芯体の前記芯棒により前記筆圧検出部を押圧できるように前記芯体が軸心方向に移動可能に取り付けられ、前記芯体の前記凹部の内側あるいは外側の面と対向する面を有する筒状の筐体と
   を備えることを特徴とする電子ペン。
2. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体は、前記凹部の開口側に筒状の嵌合部を備え、
   前記筐体は、端部に開口部を形成する筒状部を備え、
   前記筐体の前記筒状部の内壁面と前記芯体の前記嵌合部の外壁面とが対向して嵌合することにより、前記筐体に前記芯体が取り付けられる
   ことを特徴とする電子ペン。
3. 請求項２に記載の電子ペンであって、
   前記筐体に対して前記芯体が取り付けられた状態にあるときに、前記芯体の前記嵌合部の前記外壁面と前記筐体の前記筒状部の前記内壁面とは、軸心に対して平行である
   ことを特徴とする電子ペン。
4. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体は、前記凹部の開口側に筒状の嵌合部を備え、
   前記筐体は、端部に開口部を形成する筒状部を備え、
   前記筐体の前記筒状部の外壁面と前記芯体の前記嵌合部の内壁面とが対向して嵌合することにより、前記筐体に前記芯体が取り付けられる
   ことを特徴とする電子ペン。
5. 請求項４に記載の電子ペンであって、
   前記筐体に対して前記芯体が取り付けられた状態にあるときに、前記芯体の前記嵌合部の前記内壁面と前記筐体の前記筒状部の前記外壁面とは、軸心に対して平行である
   ことを特徴とする電子ペン。
6. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体は、前記凹部の開口側に筒状の嵌合部を備え、
   前記筐体は、端部側において軸心を中心として同心円状に外側筒状部と内側筒状部とが前記軸心と交差する方向に所定の間隔を空けて形成されることにより、前記外側筒状部と前記内側筒状部との間に嵌合溝が形成されており、
   前記筐体の前記嵌合溝に、前記芯体の嵌合部が嵌合することにより、前記筐体に前記芯体が取り付けられる
   ことを特徴とする電子ペン。
7. 請求項６に記載の電子ペンであって、
   前記筐体に対して前記芯体が取り付けられた状態にあるときに、前記芯体の前記嵌合部と、前記筐体の前記嵌合溝とは、軸心に対して平行である
   ことを特徴とする電子ペン。
8. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記筐体には、前記芯体の前記芯棒が貫通する貫通孔を有するフェライトコアが、その先端を当該筐体の前記端部の開口部から突出させるようにして設けられ、
   前記筐体に対して前記芯体が取り付けられた状態にあるときに、前記芯体の前記先端部の前記凹部内に、前記フェライトコアの前記先端が位置する
   ことを特徴とする電子ペン。
9. 請求項１に記載の電子ペンであって、
   前記芯体は、樹脂により形成されることを特徴とする電子ペン。
10. 請求項１に記載の電子ペンであって、
    前記芯体は、前記先端部と前記芯棒とが異なる材料が用いられることにより二色成型により形成されることを特徴とする電子ペン。
11. 請求項１に記載の電子ペンであって、
    前記芯体の少なくとも前記先端部はエラストマー材料により形成されることを特徴とする電子ペン。
12. 請求項１に記載の電子ペンであって、
    共振回路を備え、
    電磁誘導授受方式の位置検出センサからの信号を、前記共振回路を通じて受信し、これを利用した信号を、前記電磁誘導授受方式の位置検出センサに対して、前記共振回路を通じて送信することにより、前記電磁誘導授受方式の位置検出センサを通じて情報の入力を行うようにする電磁誘導授受方式の電子ペン。
13. 請求項１に記載の電子ペンであって、
    前記芯体は、導電性材料により形成され、
    発振回路を備え、
    前記発振回路からの信号を、前記芯体を通じて送出することにより静電結合方式の位置検出センサを通じて情報の入力を行うようにする静電結合方式の電子ペン。
    

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