KR20170105540A - 전자 펜 - Google Patents

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Abstract

부가 정보의 보안성 확보나 불필요한 송신 회피 문제와, 심체 보호의 보호를 동시에 해결할 수 있도록 한 전자 펜을 제공한다. 위치 검출 장치의 센서에 대해서 신호를 송신하는 전자 펜이다. 심체와, 이 심체를 통해서, 혹은, 이 심체의 근방으로부터, 센서에 신호를 송신하도록 하는 신호 송신부와, 적어도 심체의 선단을, 외부에 노출시키지 않는 상태로 하여 보호하는 보호 기구와, 이 보호 기구에 의해 적어도 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에 있는지 여부를 검출하는 검출 수단을 구비한다. 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 보호 기구에 의해 보호되지 않고, 적어도 심체의 선단이 외부에 노출되고 있을 때에는, 신호 송신부로부터 부가 정보를 포함한 신호를 송신 가능으로 하고, 보호 기구에 의해 적어도 심체의 선단이 보호되고 있을 때에는, 부가 정보를 포함한 신호를 송신 불가로 한다.

Description

전자 펜
본 발명은 위치 검출 장치와 함께 사용되는 펜형의 위치 지시기인 전자 펜에 관한 것이다.
전자 펜은, 사용자에 의해 파지되어, 위치 검출 장치의 센서 상에 있어서의 위치 지시를 위해서 이용된다. 이 전자 펜에 의한 센서 상의 지시 위치는, 전자 펜과 센서의 사이에서, 전자 유도 결합 방식이나, 정전 용량 결합 방식 등의 여러 가지의 결합 방식에 의해서 위치 검출용 신호의 수수(授受)가 행해짐으로써, 위치 검출 장치에서 검출된다.
최근에는, 전자 펜과 위치 검출 장치의 사이에서는, 위치 검출용 신호 외에, 필압 데이터나 전자 펜의 식별 정보 등의 부가 정보의 수수가 이루어지도록 되고 있다(예를 들면 특허문헌 1(일본국 특개 2014-67265호 공보) 참조).
일본국 특개 2014-67265호 공보
전자 펜의 부가 정보로서의 식별 정보 등은, 가능하면 감추어야 할 성질의 정보이며, 가능하면 보안성(security) 관리가 요구되는 것이다. 또한, 이들 부가 정보는 사용자가 전자 펜에 의해 센서 상에 있어서 위치 지시 조작하고 있을 때에, 위치 검출 장치에 대해서 송출해야 할 정보로서, 가능한 한 불필요하게 송신되어서는 안 된다. 그러나, 종래는, 위치 검출용 신호와 함께, 부가 정보도 동시에 송출되는 것이 일반적이며, 부가 정보의 보안성 확보나 필요시에만 송신하도록 하는 것에 대해서는 고려되고 있지 않다고 하는 문제가 있었다.
또한, 최근의 전자 펜은 위치 검출 장치가 내장되어 있는 휴대 전화 단말 등의 소형의 휴대 기기에 장착되어 사용되는 것을 고려하여, 세형화(細型化)가 되고 있다. 이 전자 펜의 세형화에 따라, 전자 펜에 내장되는, 펜 끝을 구성하는 심체도 세형화가 진행되고 있다.
심체는, 통상, 그 선단이 전자 펜의 통 모양의 하우징의 한쪽 개구로부터 돌출되는 상태로 장착되어 있다. 이 세형화 때문에 심체가 충격에 약해지고 있어, 전자 펜을 떨어뜨리거나 했을 때에, 심체가 꺾여 버리거나, 휘어져 버리거나 하는 경우가 있다. 또한, 최근에는, 심체의 소재가 펠트(felt)인 경우도 있지만, 해당 펠트는 섬유를 묶어서 접착을 하고 있기 때문에, 약간 강도가 약하고, 낙하에 의한 충격 등 필요 이상의 힘이 심체에 가해지면, 묶음이 뿔뿔이 흩어져 버린다. 특히, 펠트인 심체는 심축(芯軸)에 대해 수직 방향의 큰 힘에는 약하다. 따라서, 전자 펜의 미사용시에 있어서의 심체 보호가 중요하다.
본 발명은, 이상의 문제점을 감안하여, 부가 정보의 보안성 확보나 불필요한 송신의 회피 문제와, 심체 보호의 보호를 동시에 해결할 수 있도록 한 전자 펜을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명은,
위치 검출 장치의 센서에 대해서 신호를 송신하는 전자 펜으로서,
심체와,
상기 센서에 신호를 송신하도록 하는 신호 송신부와,
적어도 상기 심체의 선단을, 외부에 노출시키지 않는 상태로 하여 보호하는 보호 기구와,
상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에 있는지 여부를 검출하는 검출 수단을 구비하고,
상기 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 보호 기구에 의해 보호되지 않고, 적어도 상기 심체의 선단이 외부에 노출되고 있을 때에는, 상기 신호 송신부로부터, 위치 검출용 신호와, 상기 센서 상에 있어서 위치 지시 조작이 이루어질 때에 상기 위치 검출 장치에 송신해야 할 부가 정보를 포함한 신호를 송신 가능으로 하고, 상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체의 선단이 보호되고 있을 때에는, 상기 부가 정보를 포함한 신호를 송신 불가로 하도록 한 것을 특징으로 하는 전자 펜을 제공한다.
상술한 구성의 청구항 1의 발명에 따른 전자 펜에 의하면, 해당 전자 펜의 미사용시에는 보호 기구에 의해 심체가 외부에 돌출되지 않은 상태로서 보호할 수 있으므로, 낙하 등의 충격으로부터 심체를 보호할 수 있다.
그리고, 검출 수단에 의해, 보호 기구에 의해서 심체의 선단이 보호되고 있는 것이 검출되었을 때에는, 그 검출 결과에 기초하여, 부가 정보는 송출 불가로 된다. 그리고, 검출 수단에 의해, 보호 기구에 의한 심체의 선단의 보호가 해제된 것이 검출되었을 때에는, 부가 정보는 송신 가능으로 된다.
본 발명에 따른 전자 펜에 의하면, 보호 기구에 의해서 심체의 선단이 보호되고 있을 때에는, 부가 정보의 송신이 불가로 되고, 보호 기구에 의한 심체의 선단의 보호가 해제되었을 때에는, 부가 정보의 송신이 가능으로 됨으로써, 부가 정보의 보안성 확보나 불필요한 송신의 회피 문제와, 심체 보호의 보호를 동시에 해결할 수 있도록 한 전자 펜을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 펜의 제1 실시 형태의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 펜의 제1 실시 형태에서 이용되는 전자 펜용 카트리지의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 펜의 제1 실시 형태의 전자 회로의 구성 예를, 위치 검출 장치의 회로 구성 예와 함께 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자 펜의 제1 실시 형태의 주요부의 동작을 설명하기 위한 순서도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 펜의 제2 실시 형태의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전자 펜의 제2 실시 형태의 전자 회로의 구성 예를, 위치 검출 장치의 회로 구성 예와 함께 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자 펜의 제2 실시 형태의 주요부의 동작을 설명하기 위한 순서도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 전자 펜의 제3 실시 형태의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 전자 펜의 제3 실시 형태의 구성 예의 일부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 전자 펜의 제3 실시 형태의 전자 회로의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 전자 펜의 제3 실시 형태와 함께 사용되는 위치 검출 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 전자 펜의 제3 실시 형태로부터 송출되는 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 전자 펜의 제4 실시 형태의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 전자 펜의 제5 실시 형태의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 전자 펜의 몇 가지 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은 본 발명에 따른 전자 펜의 제1 실시 형태의 구성 예를 나타내는 도면이다. 이 제1 실시 형태의 전자 펜(1)은 통 모양의 하우징(2)의 중공부(2a) 내에, 전자 펜 본체부를 구성하는 전자 펜용 카트리지(3)가 수납되고, 노크 캠(knock cam) 기구부(4)에 의해, 전자 펜용 카트리지(3)의 펜 끝이, 하우징(2)의 길이 방향의 일단의 개구(2b) 측으로부터 출납되는 노크식의 구성을 구비한다. 노크 캠 기구부(4)는 이 예에서는 보호 기구를 구성한다.
도 1(A)는 전자 펜용 카트리지(3)의 펜 끝 측(후술하는 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단)을 포함하여, 전자 펜용 카트리지(3)의 전체가, 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 수용되어 있어서, 보호 기구에 의해 펜 끝이 보호되고 있는 상태를 나타내고 있다. 도 1(B)는 노크 캠 기구부(4)에 의해 전자 펜용 카트리지(3)의 펜 끝의 적어도 선단이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되어 보호 기구에 의한 보호가 해제된 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 1의 예에서는, 전자 펜(1)의 하우징(2)이 투명한 합성수지로 구성되어 있고, 그 내부가 들여다보이는 상태로서 나타내고 있다.
이 실시 형태의 전자 펜(1)은 시판(市販)된 노크식 볼펜과 호환성이 있는 구성으로 되어 있다. 즉, 하우징(2) 및 해당 하우징(2) 내에 마련되는 노크 캠 기구부(4)는 주지의 시판된 노크식 볼펜과 동일한 구성으로 되는 것과 함께, 치수 관계도 동일하게 구성된다. 바꿔말하면, 하우징(2) 및 노크 캠 기구부(4)는 시판된 노크식의 볼펜의 하우징 및 노크 캠 기구부를 그대로 이용할 수도 있다. 그리고, 전자 펜용 카트리지(3)는, 후술하는 바와 같이, 볼펜의 리필심(6)과 호환성이 있어서, 볼펜의 리필심(6)(도 2(A) 참조) 대신에 하우징(2) 내에 수납되어 노크 캠 기구부(4)에 의해, 노크식으로 펜 끝이 출몰(出沒) 가능한 구성으로 된다.
노크 캠 기구부(4)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 캠 본체(41)와, 노크봉(42)과, 회전자(43)가 조합된 주지의 구성으로 되어 있다. 캠 본체(41)는 통 모양의 하우징(2)의 내벽면에 형성되어 있다. 노크봉(42)은 사용자의 노크 조작을 접수하는 것이 가능하도록, 단부(42a)가 하우징(2)의 펜 끝 측과는 반대 측의 개구(2c)로부터 돌출되도록 되어 있다. 회전자(43)는 전자 펜용 카트리지(3)의 펜 끝 측과는 반대측의 단부가 감합(嵌合)되는 감합부(43a)를 구비한다.
도 1(A)의 상태에 있어서, 노크봉(42)의 단부(42a)가 프레스 되면, 노크 캠 기구부(4)에 의해, 전자 펜용 카트리지(3)는, 하우징(2) 내에 있어서, 도 1(B)의 상태로 잠금(lock) 되어, 전자 펜용 카트리지(3)의 펜 끝 측이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되는 상태가 된다. 그리고, 이 도 1(B)의 상태로부터, 노크봉(42)의 단부(42a)가 재차 프레스 되면, 노크 캠 기구부(4)에 의해 잠금 상태가 해제되어, 복귀용 스프링(5)에 의해, 전자 펜용 카트리지(3)의 하우징(2) 내의 위치는, 도 1(A)의 상태로 돌아온다. 노크 캠 기구부(4)의 상세한 구성 및 그 동작은, 주지이므로, 여기에서는, 그 설명을 생략한다.
[전자 펜용 카트리지의 실시 형태]
도 2는 전자 펜용 카트리지(3)의 구성 예를, 시판된 노크식 볼펜의 리필심과 비교하여 나타내는 도면이다. 즉, 도 2(A)는 시판된 노크식 볼펜의 리필심(6)을 나타내고, 또한, 도 2(B)는 이 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)의 구성 예를 나타내고 있다. 그리고, 도 2(C)는 도 2(B)에 나타내는 이 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)의 주요부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
시판된 노크식 볼펜의 리필심(6)은, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 볼이 선단에 배설되어 있는 펜 끝부(61)와, 잉크 수납부(62)가 결합부(63)로 결합되어 일체화된 주지의 구성을 구비한다. 결합부(63)는 잉크 수납부(62)와 같은 지름을 가진다.
한편, 이 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)는, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 심체부(31)와, 통상체(筒狀體)부(32)가 결합되어 일체화된 구성을 가진다. 심체부(31)는, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 자성체 코어, 이 예에서는 페라이트 코어(310)에, 부분적으로 코일(311)이 권회 되어 있는 것과 함께, 그 코일(311)이 권회되어 있지 않은 부분을 보호재(312)로 덮도록 하여 펜 끝부(313)가 형성된 구성으로 되어 있다.
이 예에서는, 심체부(31)에 있어서는, 코일(311)은 페라이트 코어(310)의 한쪽 단부 근방으로부터, 페라이트 코어(310)의 전체 길이의 약 1/2 길이 부분에 권회되어 있다. 그리고, 이 예에서는, 페라이트 코어(310)의, 코일(311)이 권회되어 있지 않은 나머지의 약 1/2 길이 부분이, 예를 들면 수지로 이루어진 보호재(312)로 덮여서 펜 끝부(313)로 되어 있다. 펜 끝부(313)의 보호재(312)로서는, 비교적 경질(硬質)로 탄성을 가지는 수지 재료, 예를 들면 POM(Polyoxymethylene)이 이용된다.
이 경우에, 도 2(A) 및 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 지름 및 길이는, 볼펜의 리필심(6)의 펜 끝부(61)의 지름 R1 및 길이 L1과 거의 같게 되도록 구성되어 있다. 또한, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 코일(311)이 권회된 부분의 지름은, 볼펜의 리필심(6)의 잉크 수납부(62)의 지름 R2(R2＞R1)와 거의 같게 되도록 구성되어 있다.
또한, 통상체부(32)는 전자 회로 부품이 배설되는 제1 통상체부(321)와, 필압 검출용 부품이 배설되는 제2 통상체부(322)로 구성된다. 그리고, 도 2(A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, 심체부(31)와 통상체부(32)를 결합한 상태의 길이(전체 길이)는, 볼펜의 리필심(6)의 전체 길이 L2와 같게 선정되어 있다.
통상체부(32)의 제1 통상체부(321) 내에는, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 프린트 기판(33)이 배설되는 것과 함께, 그 프린트 기판(33) 상에는, 코일(311)과 함께 공진 회로를 구성하는 콘덴서나, 사용자가 전자 펜에 의해 센서 상에 있어서 위치 지시 조작하고 있을 때에, 위치 검출 장치에 대해서 송출해야 할 부가 정보의 일부를 구성하는 식별 정보(ID(Identification))를 기억하는 메모리나, IC 등을 포함하는 전자 회로(34)가 마련되어 있다.
그리고, 심체부(31)와, 통상체부(32)의 제1 통상체부(321)는, 예를 들면 심체부(31)의 페라이트 코어(310)의 일부가, 제1 통상체부(321) 내에 삽입되는 상태로 결합되어 일체적으로 구성된다. 이 경우에, 심체부(31)와, 통상체부(32)의 제1 통상체부(321)의 결합시에는, 코일(311)의 권회 개시단(311a)과 권회 종료단(311b)이, 제1 통상체부(321) 내의 전자 회로(34)에 마련되어 있는 콘덴서의 일단과 타단에 전기적으로 접속되게 된다.
제2 통상체부(322)는, 이 예에서는, 시판된 볼펜의 리필심(6)의 잉크 수납부(62)의 지름 R2와 같은 지름의 통상체로 구성되어 있다. 도 2(B)의 예에서는, 이 제2 통상체부(322)는 장척부(長尺部)(322a)와, 단척부(短尺部)(322b)로 2분 되어 있고, 이 예에서는, 그 결합부(35)의 근방에 필압 검출 부재(36)가 마련되어 있다.
즉, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 이 예에 있어서는, 장척부(322a)와 단척부(322b)는, 결합부(35)에 있어서, 연결봉 부재(351)와 코일 스프링(352)을 통해서 결합되어 있다. 이 경우에, 장척부(322a)와 단척부(322b)는, 코일 스프링(352)에 의해, 항상, 축심 방향에 있어서, 서로 떨어지도록 탄성 변위되지만, 연결봉 부재(351)에 의해, 소정 위치에서 걸리고, 그 이상은 축심방향으로 변위하지 않게 구성되어 있다. 그리고, 그 걸림 상태에 있어서의 전자 펜용 카트리지(3)의 전체 길이가, 전술한 볼펜의 리필심(6)의 전체 길이 L2와 같게 되도록 구성되어 있다.
그리고, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 장척부(322a)에는 필압 검출 부재(36)가 마련된다. 그리고, 연결봉 부재(351)의 일단(351a) 측이, 필압 검출 부재(36)의 압압(押壓)부로서 작동하도록 구성되어 있다.
이 예의 필압 검출 부재(36)는, 예를 들면 특허문헌：일본국 특개 2011-186803호 공보에 기재되어 있는 주지의 구성인 필압 검출 수단을 사용한, 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 콘덴서의 구성으로 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 일본국 특개 2013-161307호 공보에 개시되어 있는 필압에 따라 정전 용량이 가변되게 하는 반도체소자를 이용한 구성으로 할 수도 있다.
이 전자 펜용 카트리지(3)가 하우징(2)에 수납되어 있는 상태에서, 심체부(31)에 압력이 가해지면, 전자 펜용 카트리지(3)의 장척부(322a) 측의 전체가, 코일 스프링(352)의 탄성력에 저항하여, 단척부(322b) 측으로 이동하려고 하는 힘이 작용해서, 필압 검출 부재(36)의 정전 용량이 필압에 따른 것으로 된다.
이상과 같은 구성의 전자 펜용 카트리지(3)를, 그 통상체부(32)의 단척부(322b)를 노크 캠 기구부(4)의 회전자(43)의 감합부(43a)에 감합시킴으로써, 하우징(2) 내에 수납한다. 이 상태에서는, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)를 포함해서, 그 전체가 하우징(2) 내에 수납되어, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)가 보호된다.
그리고, 이 실시 형태의 전자 펜(1)에 있어서는, 사용자는 위치 검출 장치와 함께 사용할 때에는, 노크봉(42)의 단부(42a)를 프레스함으로써, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이, 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단을 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되게 한다. 이것에 의해, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 보호가 해제된다. 그리고, 전자 펜(1)의 사용이 종료되면, 노크봉(42)의 단부(42a)를 다시 프레스함으로써, 도 1(A)에 나타내는 바와 같이, 전자 펜용 카트리지(3)의 전체를 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 수용하도록 하여, 심체부(31)를 보호하도록 한다.
[전자 펜(1)의 회로 구성 및 전자 펜(1)과 함께 사용되는 위치 검출 장치의 회로 구성]
도 3은 전자 펜(1)의 전자 회로(34)의 회로 구성 예와, 이 전자 펜(1)과 전자 유도 결합에 의한 신호 수수를 행하는 위치 검출 장치(200)의 회로 구성 예를 나타내는 것이다.
전자 펜(1)은, 이 실시 형태에서는, 위치 검출 장치(200)의 센서의 도체와 전자 유도 결합함으로써, 위치 검출용 신호를 수수하는 것과 함께, 필압 검출 부재(36)를 통해서 검출되는 필압정보와, 전자 펜(1) 자신의 식별 정보(ID)나 전자 펜용 카트리지(3)의 식별 정보(ID)를, 위치 검출 장치(200)에 송신하도록 구성된다.
즉, 전자 펜용 카트리지(3)의 전자 회로(34)에 있어서는, 코일(311)에 대해서, 콘덴서(401)가 병렬로 접속되어 병렬 공진 회로(40R)가 구성된다.
그리고, 전자 회로(34)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 부가 정보의 송신을 제어하는 제어 회로(400)를 구비한다. 이 예에서는, 이 제어 회로(400)는 IC(Integrated Circuit; 집적회로)로서 구성되어 있다. 이 제어 회로(400)를 구성하는 IC는 병렬 공진 회로(40R)에서 위치 검출 장치(200)로부터 전자 결합에 의해 수신한 교류 신호를, 다이오드(402) 및 콘덴서(403)로 이루어진 정류회로(전원 공급 회로)(404)에서 정류하여 얻어지는 전원(Vcc)에 의해 동작하도록 구성되어 있다.
그리고, 이 예에서는, 병렬 공진 회로(40R)와 전원 공급 회로(404)의 사이에는, 통상은 열림(노멀 오픈) 상태로 되는 스위치 회로(405)가 마련되어 있다. 이 스위치 회로(405)는 예를 들면 반도체 스위치 회로로 구성되어, 열림 상태에서는 고(高)임피던스의 상태로 되어 있다.
이 스위치 회로(405)는 스위치 제어 회로(406)로부터의 스위치 제어 신호에 의해 온이 되도록 제어된다. 스위치 제어 회로(406)는 병렬 공진 회로(40R)에서 위치 검출 장치(200)로부터 전자 결합에 의해 수신한 교류 신호로부터 스위치 제어 신호를 생성한다.
또한, 전자 회로(34)에 있어서는, 코일(311)과, 콘덴서 회로(401)에 의해 구성되는 병렬 공진 회로(40R)에 병렬로, 스위치 회로(407)가 접속되어 있다. 이 스위치 회로(407)는 제어 회로(400)에 의해 온·오프 제어되도록 구성되어 있다. 또한, 제어 회로(400)에는 위치 검출 장치(200)와의 사이에서의 전자 유도 신호의 수수를 위한 동기 신호로서, 콘덴서(408)를 통해서, 위치 검출 장치(200)로부터 송신된 전자 유도 신호가 공급된다.
이 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 회로(400)에는 필압 검출 부재(36)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(36C)가 접속된다. 이 가변 용량 콘덴서(36C)에는 저항(R)이 병렬로 접속되어 있다. 이 예에서는, 제어 회로(400)는 가변 용량 콘덴서(36C)를 충전한 후, 저항(R)을 통해서 방전시켜, 가변 용량 콘덴서(36C)가 접속되어 있는 단자의 전압(가변 용량 콘덴서(36C)의 양단 전압에 상당)이 소정 임계치가 될 때까지의 시간을 계측함으로써, 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량을 측정한다.
그리고, 제어 회로(400)는 그 측정한 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량의 변화로부터 필압의 변화를 검출하고, 전자 펜용 카트리지(3)에 필압이 인가되었는지 여부를 검출하는 것과 함께, 필압이 인가된 것을 검출했을 때에는, 그 필압값을 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량의 값으로부터 산출하도록 한다.
그리고, 이 실시 형태에서는, 제어 회로(400)는 산출한 필압값의 정보(필압 데이터)를, 스위치 회로(407)를 온·오프 제어함으로써, 복수 비트의 디지털 신호로서 위치 검출 장치(200)에 송신한다. 이 실시 형태에서는, 필압 데이터는 부가 정보의 일부를 구성한다.
또한, 제어 회로(400)에는, 이 예에서는, 전자 펜(1) 또는 전자 펜용 카트리지(3)의 제조자 번호 및 제품 번호를 포함하는 식별 정보(ID)를 기억하는 ID 메모리(409)가 접속되어 있다. 그리고, 제어 회로(400)는 이 ID 메모리(409)에 기억되어 있는 식별 정보를 읽어내서, 스위치 회로(407)를 온·오프 제어함으로써, 복수 비트의 디지털 신호로서 위치 검출 장치(200)에 송신한다. 이 실시 형태에서는, 이 식별 정보도, 부가 정보의 일부를 구성한다.
이 실시 형태에서는, 제어 회로(400)는 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있는지 여부를 검출하여, 보호되고 있지 않은 상태일 때에만, 부가 정보를 송출하도록 제어한다. 이 실시 형태에서는, 제어 회로(400)는 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있는지 여부는, 필압 검출 부재(36)에 의해 필압이 인가되었다고 검출되는지 여부에 의해 검출하도록 한다.
즉, 전자 펜용 카트리지(3)의 전체가 하우징(2) 내에 수납되어 있는 보호 상태에서는, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단은 외부에 돌출되어 있지 않으므로, 심체부(31)에는 필압이 인가되는 일은 없다. 한편, 노크 캠 기구부(4)의 노크봉이 조작되어, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부에 돌출되어 있는 보호 상태가 해제되어 있는 상태에서는, 심체부(31)에 필압이 인가되는 것이 가능하고, 실제로 필압이 인가되는 상태는, 사용자에 의해 전자 펜(1)이 사용되는 상태이다. 그리고, 이 예에서는, 제어 회로(400)는 필압이 인가되고 있지 않은 상태로부터, 필압값이 소정의 임계치 이상 증가했을 때, 그것을 검출하여 필압의 인가가 개시되었다고 판단한다.
이상과 같이, 제어 회로(400)에서는, 필압의 인가가 개시되었는지 여부를 검출함으로써, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있는지 여부를 검출할 수 있다. 즉, 이 실시 형태에서는, 필압 검출 수단은 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있는지 여부를 검출하기 위한 검출 수단으로서의 기능도 가진다.
이 실시 형태에서는, 제어 회로(400)는 필압의 인가가 개시되고 있지는 않다고 검출했을 때에는, 스위치 회로(407)는 항상 오프로 하여, 병렬 공진 회로(40R)가 항상 작동하는 상태로 한다. 그리고, 제어 회로(400)는 필압의 인가가 개시되었다고 검출했을 때에는, 콘덴서(408)를 통해서 수신되는 위치 검출 장치로부터의 동기 신호에 기초한 타이밍에서, 스위치 회로(407)를 온·오프 제어함으로써, 필압 데이터나 식별 정보를, 후술하는 바와 같이 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 신호로서, 위치 검출 장치(200)에 송신하도록 한다. 또한, ASK 변조 대신에 OOK(On Off Keying) 신호로 변조하도록 해도 된다.
위치 검출 장치(200)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, X축 방향 루프 코일 그룹(211X)과, Y축 방향 루프 코일 그룹(212Y)이 적층 되어 위치 검출 코일이 형성되어 있다. 각 루프 코일 그룹(211X, 212Y)은, 예를 들면, 각각 n, m개의 구형(矩形)의 루프 코일로 이루어져 있다. 각 루프 코일 그룹(211X, 212Y)을 구성하는 각 루프 코일은 등간격으로 늘어서 순차 중첩되게 배치되어 있다.
또한, 위치 검출 장치(200)에는, X축 방향 루프 코일 그룹(211X) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212Y)이 접속되는 선택 회로(213)가 마련되어 있다. 이 선택 회로(213)는 2개의 루프 코일 그룹(211X, 212Y) 중 하나의 루프 코일을 차례로 선택한다.
또한, 위치 검출 장치(200)에는, 발진기(221)와, 전류 드라이버(222)와, 전환 접속 회로(223)와, 수신 앰프(224)와, 검파기(225)와, 로우 패스 필터(226)와, 샘플 홀드 회로(227)와, A/D 변환 회로(228)와, 처리 제어부(229)가 마련되어 있다. 처리 제어부(229)는 예를 들면 마이크로컴퓨터에 의해 구성되어 있다.
발진기(221)는 주파수 f0의 교류 신호를 발생시킨다. 그리고, 발진기(221)에서 발생한 교류 신호는 전류 드라이버(222)에 공급된다. 전류 드라이버(222)는 발진기(221)로부터 공급된 교류 신호를 전류로 변환하여 전환 접속 회로(223)에 송출한다. 전환 접속 회로(223)는, 처리 제어부(229)로부터의 제어에 의해, 선택 회로(213)에 의해서 선택된 루프 코일이 접속되는 접속처(송신측 단자(T), 수신측 단자(R))를 전환한다. 이 접속처 중, 송신측 단자(T)에는 전류 드라이버(222)가, 수신측 단자(R)에는 수신 앰프(224)가, 각각 접속되어 있다.
선택 회로(213)에 의해 선택된 루프 코일에 발생하는 유도 전압은, 선택 회로(213) 및 전환 접속 회로(223)를 통해서 수신 앰프(224)로 보내진다. 수신 앰프(224)는 루프 코일로부터 공급된 유도 전압을 증폭하여, 검파기(225)에 송출한다.
검파기(225)는 루프 코일에 발생한 유도 전압, 즉 수신 신호를 검파하여, 로우 패스 필터(226)에 송출한다. 로우 패스 필터(226)는 전술한 주파수 f0보다 충분히 낮은 차단 주파수를 가지고 있고, 검파기(225)의 출력 신호를 직류 신호로 변환하여 샘플 홀드 회로(227)에 송출한다. 샘플 홀드 회로(227)는 로우 패스 필터(226)의 출력 신호의 소정의 타이밍, 구체적으로는 수신 기간 중의 소정의 타이밍에 있어서의 전압치를 유지하여, A/D(Analog to Digital) 변환 회로(228)에 송출한다. A/D 변환 회로(228)는 샘플 홀드 회로(227)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(229)에 출력한다.
처리 제어부(229)는, 선택 회로(213)에 있어서의 루프 코일의 선택, 전환 접속 회로(223)의 전환, 샘플 홀드 회로(227)의 타이밍을 제어한다. 처리 제어부(229)는, A/D 변환 회로(228)로부터의 입력 신호에 기초하여, X축 방향 루프 코일 그룹(211X) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212Y)으로부터 일정한 송신 계속 시간으로 전자 유도 신호를 송신시킨다.
X축 방향 루프 코일 그룹(211X) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(212Y)의 각 루프 코일에는, 전자 펜(1)으로부터 송신되는 전자 유도 신호에 의해서 유도 전압이 발생한다. 처리 제어부(229)는 이 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 전압치의 레벨에 기초하여 전자 펜(1)의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표치를 산출한다.
또한, 처리 제어부(229)는, 전류 드라이버(222)에, 송신 신호를 단속(斷續) 제어하기 위한 신호 및 송신 신호 레벨 제어를 위한 신호를 공급하는 것과 함께, 전자 펜(1)으로부터의 필압 데이터나 식별 정보 등의 부가 정보의 수신 처리를 행하도록 한다. 처리 제어부(229)는, 후술하는 바와 같이, 전자 펜(1)으로부터의 ASK 신호로 이루어진 단속 신호를, 복수 비트의 디지털 신호로서 검출하고, 필압 데이터나 식별 정보 등의 부가 정보를 검출하도록 한다.
[전자 펜(1)의 동작 및 위치 검출 장치(200)의 동작]
이하에, 전자 펜(1) 및 위치 검출 장치(200) 사이에서의 위치 검출 동작 및 부가 정보의 송수(送受)에 대해 설명한다.
위치 검출 장치(200)는 처리 제어부(229)의 처리 제어에 기초하여 송신 신호의 교류 신호를 송출하고 있다. 전자 펜(1)에서는 위치 검출 장치(200)로부터의 교류 신호를 병렬 공진 회로(40R)에서 수신하는 상태가 아닐 때에는, 스위치 회로(405)가 오프로, 전원 공급 회로(404)로부터 전원 전압(Vcc)이 공급되고 있지 않다. 이 상태에서는 제어 회로(400)는 동작을 정지하고 있고, 스위치 회로(407)는 오프로 되어 있다.
따라서, 전자 펜(1)은, 병렬 공진 회로(40R)에 있어서, 위치 검출 장치(200)로부터의 교류 신호를 수신 가능한 상태로 되어 있다. 그리고, 사용자에 의해 전자 펜(1)이 위치 검출 장치(200)의 센서 상에 가져 오게 되면, 전자 펜용 카트리지(3)가 보호 상태인지 여부에 관계없이, 전자 펜(1)의 병렬 공진 회로(40R)가 위치 검출 장치(200)로부터의 교류 신호를 전자 유도 결합에 의해 받는 것이 가능한 상태가 된다.
그러면, 전자 펜(1)의 전자 회로(34)의 스위치 제어 회로(406)는 병렬 공진 회로(40R)가 위치 검출 장치(200)의 센서로부터 수신한 교류 신호로부터, 스위치 회로(405)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 생성한다. 이것에 의해, 스위치 회로(405)가 온이 되면, 병렬 공진 회로(40R)가 수신한 교류 신호를 정류하여 생성된 전원 전압(Vcc)이, 전원 공급 회로(404)로부터 제어 회로(400)에 공급된다.
전원 전압(Vcc)이 공급되면 제어 회로(400)는 동작을 개시한다. 도 4는 전자 펜(1)의 전자 회로(34)의 제어 회로(400)의 처리 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
제어 회로(400)는, 먼저, 필압 검출 부재(36)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량의 변화를 감시하여, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)를 통해서 필압이 인가되었는지 여부를 판별한다(스텝 S101). 이 스텝 S101에서, 필압이 인가되고 있지 않다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400)는 부가 정보의 송신 정지 상태로 하여, 스위치 회로(407)는 상시 오프의 상태인 채로 한다(스텝 S102). 이 스텝 S102 후에는, 제어 회로(400)는 처리를 스텝 S101로 되돌려, 이 스텝 S101 이후의 처리를 반복한다.
전술도 한 바와 같이, 전자 펜용 카트리지(3)가 하우징(2) 내에 모두 수납되어 있어서, 보호 상태에 있을 때에는 필압이 인가되는 상태로는 되지 않기 때문에, 스텝 S102의 상태는 해당 보호 상태에 있을 때를 포함한다.
사용자에 의해, 노크 캠 기구부(4)의 노크봉(42)의 단부(42a)가 프레스되어, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되는 보호 상태의 해제 상태가 되면, 필압의 인가가 가능하게 된다.
스텝 S101에서, 필압이 인가되었다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400)는 부가 정보의 송신을 개시하도록 한다(스텝 S103). 즉, 제어 회로(400)는 필압 검출 부재(36)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량의 측정 결과로부터 필압값을 산출하여 필압 데이터를 생성한다. 그리고, 제어 회로(400)는 그 생성한 필압 데이터에 따라 스위치 회로(407)를 온·오프 제어함으로써, 부가 정보의 일부로서, 전자 펜(1)으로부터 필압 데이터를 위치 검출 장치(200)에 송신한다.
또한, 제어 회로(400)는, 스텝 S103에 있어서, ID 메모리(409)로부터, 전자 펜(1) 또는 전자 펜용 카트리지(3)의 식별 정보를 읽어내고, 그 읽어낸 식별 정보에 따라 스위치 회로(407)를 온·오프 제어함으로써, 부가 정보의 일부로서, 전자 펜(1)으로부터 식별 정보를 위치 검출 장치(200)에 송신한다.
즉, 스위치 회로(407)가 오프일 때에는, 병렬 공진 회로(40R)는 위치 검출 장치(200)로부터 송신된 교류 신호에 대해서 공진 동작을 행해서, 전자 유도 신호를 위치 검출 장치(200)에 반송할 수 있다. 위치 검출 장치(200)의 루프 코일은 전자 펜(1)의 공진 회로(40R)로부터의 전자 유도 신호를 수신한다. 이에 대해서, 스위치 회로(407)가 온일 때에는, 병렬 공진 회로(40R)는 위치 검출 장치(200)로부터의 교류 신호에 대한 공진 동작이 금지된 상태가 되고, 이 때문에, 병렬 공진 회로(40R)로부터 위치 검출 장치(200)로 전자 유도 신호는 반송되지 않고, 위치 검출 장치(200)의 루프 코일은 전자 펜(1)으로부터의 신호를 수신하지 않는다.
이 예에서는, 위치 검출 장치(200)의 처리 제어부(229)는 전자 펜(1)으로부터의 수신 신호의 유무의 검출을, 부가 정보의 비트 수 분의 횟수만큼 행함으로써, 해당 복수 비트의 디지털 신호의 부가 정보를 수신한다.
한편, 전자 펜(1)의 제어 회로(400)는 송신하는 부가 정보에 대응한 복수 비트의 디지털 신호를 생성하고, 그 복수 비트의 디지털 신호에 의해, 위치 검출 장치(200)와의 사이의 전자 유도 신호의 송수신에 동기하여 스위치 회로(407)를 온·오프 제어한다. 예를 들면, 부가 정보의 비트가 「1」일 때에는, 스위치 회로(407)는 온으로 된다. 그러면, 전술한 바와 같이, 전자 펜(1)으로부터는, 전자 유도 신호가 위치 검출 장치(200)에 반송되지 않는다. 한편, 부가 정보의 비트가 「0」일 때에는, 스위치 회로(407)는 오프로 된다. 그러면, 전술한 바와 같이, 전자 펜(1)으로부터는, 전자 유도 신호가 위치 검출 장치(200)에 반송된다.
따라서, 위치 검출 장치(200)의 처리 제어부(229)는 전자 펜(1)으로부터의 수신 신호의 유무의 검출을 부가 정보의 비트 수 분의 횟수만큼 행함으로써, 디지털 신호인 부가 정보를 수신할 수 있다.
다음으로, 제어 회로(400)는, 필압 검출 부재(36)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(36C)의 정전 용량에 기초하는 필압의 변화를 감시하여, 필압이 인가되지 않게 되어 소실되었는지 여부를 판별한다(스텝 S104). 이 스텝 S104에서, 필압은 인가되고 있고 소실되고 있지는 않다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400)는 처리를 스텝 S103으로 되돌려, 이 스텝 S103 이후의 처리를 반복한다.
또한, 스텝 S104에서 필압이 인가되지 않게 되어 소실되었다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400)는 필압의 소실 상태가 소정 시간 이상, 예를 들면 10초 이상, 계속되었는지 여부를 판별하고(스텝 S105), 소정 시간 이상 경과 하고 있지는 않다고 판별했을 때에는, 처리를 스텝 S103으로 되돌려, 이 스텝 S103 이후의 처리를 반복한다. 스텝 S105에서, 필압의 소실 상태가 소정 시간 이상 계속되었다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400)는 부가 정보의 송신을 정지하여(스텝 S106), 부가 정보의 보안성 보호를 도모하도록 한다. 이 스텝 S106의 다음에는, 제어 회로(400)는 처리를 스텝 S101로 되돌려, 이 스텝 S101 이후의 처리를 반복한다.
스텝 S104에서, 필압이 인가되지 않게 되어 소실되었다고 판별했을 때에 바로 부가 정보의 송출을 정지하지 않았던 것은, 사용자가 전자 펜(1)에 의해 위치 검출 장치(200)의 센서면에서의 입력을 계속하고 있지만, 일시적으로, 전자 펜(1)을 센서면으로부터 이격시키는 경우를 고려한 것이다.
전자 펜(1)에 있어서, 노크 캠 기구부(4)의 노크봉(42)의 단부(42a)가 재차 프레스되어, 전자 펜용 카트리지(3)가 하우징(2) 내에 수납되어 보호되는 상태로 될 때에는, 필압의 소실 상태가 소정 시간 이상 계속되므로, 전자 펜용 카트리지(3)의 보호 상태에서는, 확실히 전자 펜(1)으로부터의 부가 정보의 송신은 정지된다.
[제1 실시 형태의 효과]
이상 설명한 바와 같이 하여, 상술한 제1 실시 형태의 전자 펜(1)에서는, 노크 캠 기구부에 의해, 전자 펜용 카트리지(3)를 하우징(2) 내에 수납해 놓고, 필요에 따라서 노크봉을 조작하여, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단을, 하우징(2)의 개구로부터 돌출되게 할 수 있다.
따라서, 전자 펜용 카트리지(3)가 하우징(2) 내에 수납되는 상태에서는, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단을 하우징(2) 내에 수납함으로써, 보호 상태로 할 수 있다. 즉, 이 보호 상태에 있어서는, 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단은, 외부에 돌출되지 않기 때문에, 전자 펜(1)을 실수로 떨어뜨려 버려도, 그 충격을 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)가 직접 받는 일은 없게 보호된다.
그리고, 이 보호 상태에서는, 전자 펜(1)이나 전자 펜용 카트리지(3)의 식별 정보 등의 부가 정보는 위치 검출 장치(200)에는 송신되지 않고, 부가 정보의 보안성 확보를 할 수 있다. 전자 펜용 카트리지(3)가 보호되고 있는 상태는, 사용자에 의한 전자 펜(1)의 사용 상태는 아니기 때문에, 이 부가 정보의 송신 정지 상태는, 쓸데없게 신호를 송출하는 것을 회피할 수 있고, 필요시에만, 부가 정보를 위치 검출 장치에 송신하도록 할 수 있다고 하는 효과도 있다.
그리고, 사용자에 의해 노크봉이 프레스되어, 전자 펜용 카트리지(3)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이, 하우징(2)의 개구로부터 돌출되고, 또한, 펜 끝부(313)에 필압이 인가되는 전자 펜(1)의 사용 상태에 있어서는, 부가 정보가 위치 검출 장치(200)에 송출되도록 제어된다. 따라서, 이 실시 형태의 전자 펜(1)에 의하면, 사용자에 의한 실제적인 사용 상태에 있어서만, 필요한 부가 정보가 위치 검출 장치(200)에 송출되므로, 보안성 확보가 필요한 부가 정보의 송출을, 필요 최소한으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
이상과 같이 하여, 이 제1 실시 형태의 전자 펜에 의하면, 부가 정보의 보안성 확보나 불필요한 송신의 회피 문제와, 심체 보호의 문제를 동시에 해결할 수 있다.
또한, 상술한 제1 실시 형태의 전자 펜에 있어서는, 심체부(31)에 더하여, 통상체부(32)를 세형(細型)으로 함으로써, 전자 펜용 카트리지(3) 전체의 세형화가 가능해진다. 이것에 의해, 전자 펜(1)의 세형화가 실현 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태와 같이, 전자 펜용 카트리지(3)를, 시판된 볼펜의 리필심과 호환성이 있는 구성으로 할 수 있게 된다.
전자 펜용 카트리지(3)를, 시판된 볼펜의 리필심과 호환성이 있는 구성으로 했을 경우에는, 전자 펜(1)의 하우징(2)을, 시판된 볼펜의 하우징을 유용할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 즉, 볼펜의 리필심 대신에, 이 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)를, 볼펜의 하우징에 수납함으로써, 전자 펜(1)을 구성하는 것이 가능해진다.
[제1 실시 형태의 변형 예]
또한, 전자 펜(1)의 전자 회로(34)의 스위치 제어 회로(406)가 스위치 회로(405)를 온으로 하여, 제어 회로(400)에 전원(Vcc)을 공급하도록 하는 방법은, 상술한 바와 같은 방법으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 다른 예로서는, 위치 검출 장치(200)로부터 소정의 디지털 신호를 전자 펜(1)에 보내서, 이 디지털 신호를 받은 스위치 제어 회로(406)에 스위치 회로(405)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 생성시키도록 구성할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 전자 펜용 카트리지에는, 필압 검출 부재를 마련하는 것과 함께, 필압 검출 부재에서 검출되는 압력에 대해서 임계치를 마련하여, 필압 검출 부재에서 검출된 압력이 임계치를 넘었을 때에, 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있다고 검출하도록 했다. 그러나, 필압 검출 부재 대신에, 전자 펜용 카트리지에 인가되는 압력에 따라 온으로 되는 스위치를 마련하고, 이 스위치가 온으로 되었을 때에, 적어도 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 보호되고 있다고 검출하도록 해도 된다.
[제2 실시 형태]
이 제2 실시 형태의 전자 펜은 제1 실시 형태의 변형 예이다. 상술한 제1 실시 형태에서는, 전자 펜용 카트리지를 하우징 내에 1개만을 수납하도록 했다. 이 제2 실시 형태에서는, 하우징 내에 복수 개의 전자 펜용 카트리지를 수납시켜, 노크 기구에 의해, 그 복수 개의 전자 펜용 카트리지 내의 1개를 선택하고, 그 선택한 전자 펜용 카트리지의 펜 끝부의 선단을, 하우징의 펜 끝 측의 개구로부터 돌출되게 하여 사용하도록 한다.
상술한 바와 같이, 제1 실시 형태의 전자 펜(1)의 전자 펜용 카트리지(3)는, 볼펜의 리필심(6)과 호환성이 있는 구성을 구비하도록 되어 있다. 시판된 볼펜으로서는, 잉크색이 다른 리필심을 장착한 다색 볼펜이 존재한다. 이 제2 실시 형태는, 전자 펜용 카트리지(3)를, 이 다색 볼펜의 하우징과 같은 구성의 하우징에 수납함으로써 구성되는 전자 펜을 제공하는 것이다.
도 5(A)는 이 제2 실시 형태의 전자 펜(1M)의 외관을 나타내는 구성도이다. 이 도 5(A)의 예도, 전자 펜(1M)의 하우징(2M)이 투명한 합성수지로 구성되어 있고, 그 내부가 들여다보이는 상태로서 나타내고 있다.
전자 펜(1M)의 하우징(2M)은 시판된 노크식의 다색 볼펜의 하우징 및 노크 기구와 동일한 구성을 구비하고 있다. 시판된 노크식의 다색 볼펜의 하우징 및 노크 기구를 그대로 이용해도 된다. 이 하우징(2M) 내에는, 이 예에서는, 3개의 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)가 수납되어 있다.
하우징(2M)의 축심 방향의 일단 측에는 개구(2Ma)가 형성되어 있고, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E) 중 어느 것이 노크 기구에 의해 축심 방향으로 슬라이드 이동되어졌을 때에, 그 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이, 이 개구(2Ma)를 통해서 외부에 돌출되도록 된다.
전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)는 노크 기구에 의해 축심 방향으로 슬라이드 이동되지는 않은 상태에서는, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 각각의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단을 포함해 전체가 하우징(2M)의 중공부 내에 수납되어 있어, 보호되고 있는 상태가 된다. 그리고, 전술한 바와 같이, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E) 중, 노크 기구에 의해 축심 방향으로 슬라이드 이동된 전자 펜용 카트리지의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이, 이 개구(2Ma)를 통해서 외부에 돌출되도록 된다. 따라서, 노크 기구에 의해, 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 개구(2Ma)를 통해서 외부에 돌출되도록 된 전자 펜용 카트리지는, 상기 보호가 해제되게 된다.
이 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)는 다색 볼펜의 리필심과 같은 치수로 구성되어 있는 점을 제외하면, 외형적으로는, 제1 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)와 같이 구성된다. 다만, 이 제2 실시 형태의 경우의 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)에 있어서는, 후술하는 바와 같이 제2 통상체부(322)에, 노크 기구에 의한 축심 방향의 이동에 따라 온·오프 하는 스위치 부재가 마련된다.
이 제2 실시 형태의 전자 펜(1M)에서는, 후술하는 바와 같이, 이 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)에 마련된 스위치의 상태에 따라, 노크 기구에 의해 전자 펜(1M)에 있어서, 각각의 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)가 보호되고 있는 상태로 되어 있는지 여부를 검출하도록 한다. 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 그 외의 구성은, 제1 실시 형태의 전자 펜용 카트리지(3)와 같게 된다.
전자 펜(1M)의 노크 기구는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각이 감합되는 감합부(42Ba, 42Ra, 42Ea)를 구비하는 노크봉(42B, 42R, 42E)과, 스프링 베어링 부재(7)와, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각의 감합부(42Ba, 42Ra, 42Ea)와 스프링 베어링 부재(7)의 사이에 배설되는 코일 스프링(8B, 8R, 8E)으로 이루어진다.
스프링 베어링 부재(7)는 하우징(2M)의 중공부 내의 축심 방향의 소정 위치에 고정되어서 장착되어 있다. 이 스프링 베어링 부재(7)에는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 제2 통상체부(322B, 322R, 322E)가 삽입 통과되는 관통공(7B, 7R, 7E)이 형성되어 있다. 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각은, 이 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B, 7R, 7E)의 각각, 및 코일 스프링(8B, 8R, 8E)의 각각을 삽입 통과하여, 노크봉(42B, 42R, 42E)의 감합부(42Ba, 42Ra, 42Ea)에 감합됨으로써, 전자 펜(1M)에 장착된다.
하우징(2M)의 노크봉(42B, 42R, 42E)이 수납되는 부분에는, 노크봉(42B, 42R, 42E)의 일부가 외부에 노출되는 것과 함께, 노크봉(42B, 42R, 42E)의 각각이, 축심 방향으로 이동하는 것이 가능하게 된 투공(透孔) 슬릿(도 5(A)에서는 도시를 생략)이 마련되어 있다.
전자 펜(1M)은, 주지의 다색 볼펜과 마찬가지로, 노크봉(42B, 42R, 42E) 중 어느 것이 개구(2Ma) 측으로 슬라이드되어, 그 노크봉에 감합하고 있는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E) 중 어느 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 개구(2Ma)로부터 외부에 돌출되는 상태가 되었을 때에, 노크봉(42B, 42R, 42E)의 걸림부(도시는 생략)가 하우징(2M)의 중공부 내에 형성되어 있는 맞물림부에 맞물림 되어, 그 상태로 걸리는 잠금 상태가 된다.
그리고, 그 잠금 상태에서, 다른 노크봉이, 개구(2Ma) 측에 슬라이드 이동되면, 잠금 상태에 있는 노크봉의 잠금이 해제되어, 코일 스프링(8B, 8R, 8E) 중 어느 것에 의해, 그 노크봉이 도 5(A)에 나타내는 원래 상태로 돌아온다. 그리고, 후에 슬라이드 이동된 노크봉은, 그 노크봉에 감합하고 있는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E) 중 어느 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 개구(2Ma)로부터 외부에 돌출되는 상태에서, 잠금 상태로 될 수 있다.
이하, 마찬가지로, 노크봉을 슬라이드 이동시킴으로써, 개구(2Ma)로부터 선단을 돌출시키는 전자 펜용 카트리지를 바꿀 수 있다. 노크봉(42B, 42R, 42E) 중 어느 슬라이드 이동을, 잠금 상태가 되는 도중에 정지했을 때에는, 잠금 중인 다른 노크봉의 잠금 해제를 행하는 것과 함께, 그 노크봉은 코일 스프링(8B, 8R, 8E) 중 어느 것에 의해, 도 5(A)의 보호 상태로 복귀한다.
도 5(B) 및 (C)는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)에 마련되는 스위치에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 이 도 5(B), (C)는 전자 펜용 카트리지(3B)에 마련되는 스위치에 대해서 나타낸 것으로, 다른 전자 펜용 카트리지(3R, 3E)에 대해서도 마찬가지로 구성되는 것이다.
즉, 전자 펜용 카트리지(3B)가 비(非)잠금 상태인 노크봉(42B)의 감합부(42Ba)에 감합되었을 때에, 정확히, 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B)에 수납되는 제2 통상체부(322B) 부위의 둘레면에 관통공(322Ba)이 마련되는 것과 함께, 제2 통상체부(322B) 내에, 이 관통공(322Ba)으로부터 일부가 드러나도록, 스위치 부재(9B)가 마련된다.
이 스위치 부재(9B)는 탄성을 가지는 것과 함께 도전성을 가지는 재료, 예를 들면 탄성을 가지는 도전성 금속으로 구성된다. 이 스위치 부재(9B)는, 도 5(B) 및 (C)에 나타내는 바와 같이, 제2 통상체부(322B)의 관통공(322Ba)의 근방의 내벽면에 고정되는 고정 단자편(91)과, 해당 고정 단자편(91)과 탄성적으로 접촉 가능한 가동 단자편(92)으로 이루어진다. 가동 단자편(92)은 고정 단자편(91)과 탄성적으로 접촉하는 상태와, 비접촉의 상태를 취할 수 있도록 구성된 절곡(折曲)부(92a)를 구비하고, 이 절곡부(92a)의 일부가 관통공(322Ba)으로부터 돌출되는 것이 가능하도록, 제2 통상체부(322B) 내에 장착되어 있다.
전자 펜용 카트리지(3B)가 비잠금 상태인 노크봉(42B)의 감합부(42Ba)에 감합되어, 전자 펜용 카트리지(3B)의 모두가 하우징(2M)의 중공부에 존재하는 보호 상태일 때에는, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이, 스위치 부재(9B)는, 정확히, 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B) 내에 위치한다. 이 때문에, 가동 단자편(92)의 절곡부(92a)는 관통공(7B)의 내벽에 의해 제2 통상체부(322B) 내측으로 탄성적으로 변위하여, 고정 단자편(91)과 가동 단자편(92)은 접촉하지 않고 이격되는 상태가 된다. 즉, 스위치 부재(9B)는 오프 상태가 된다.
노크봉(42B)이 잠금 상태까지 슬라이드 이동되어, 전자 펜용 카트리지(3B)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 하우징(2M)의 개구(2Ma)로부터 돌출되어 있는 비보호 상태가 되면, 도 5(C)에 나타내는 바와 같이, 스위치 부재(9B)는 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B)로부터 벗어나는 상태가 된다. 그러면, 가동 단자편(92)의 절곡부(92a)의 일부가 관통공(322Ba)으로부터 돌출되도록 탄성 변위하고, 이것에 의해, 가동 단자편(92)과 고정 단자편(91)이 접촉하는 상태가 된다. 즉, 스위치 부재(9B)는 온 상태가 된다.
이 스위치 부재(9B)의 고정 단자편(9a)과 가동 단자편(9b)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 통상체부(321B)에 수납되어 있는 전자 회로(34B)의 제어 회로(400B)에 전기적으로 접속되어 있다. 제어 회로(400)는 이 스위치 부재(9B)의 온·오프 상태를 감시함으로써, 전자 펜용 카트리지(3B)의 모두가 하우징(2M)의 중공부에 존재하는 보호 상태인지, 혹은 노크봉(42B)에 의해 전자 펜용 카트리지(3B)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이 하우징(2M)의 개구(2Ma)로부터 돌출되어 있는 비보호 상태인지를 검출하도록 한다.
전자 펜용 카트리지(3R) 및 전자 펜용 카트리지(3E)에 있어서도, 마찬가지로 하여, 제2 통상체부(322R) 내에 스위치 부재(9R, 9E)(도시는 생략)가 마련되어 있고, 제1 통상체부(321R, 321E)에 수납되어 있는 전자 회로(34R, 34E)(도시는 생략)의 제어 회로(400R, 400E)(도시는 생략)에 접속되어 있다.
또한, 도 6은 전자 펜(1M) 내의 전자 펜용 카트리지(3B)와, 위치 검출 장치(200)의 관계를 나타낸 것이지만, 전자 펜(1M)의 전자 펜용 카트리지(3R 및 3 E)와, 위치 검출 장치(200)의 관계도 마찬가지인 것은 말할 필요도 없다.
그리고, 이 실시 형태의 경우, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)와 함께 사용되는 위치 검출 장치는, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각으로부터 송신되어 오는 식별 정보를 수신하고, 판별하는 기능을 구비한다. 즉, 이 실시 형태의 경우의 위치 검출 장치는 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 차이를 판별하고, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각에 할당된 기능을 실현하도록 한다.
예를 들면, 전자 펜용 카트리지(3B)는 그 지시 위치에 따라 표시하는 궤적(문자나 도형)을 흑색으로 나타내는 기능이 할당되고, 전자 펜용 카트리지(3R)는 그 지시 위치에 따라 표시하는 궤적을 적색으로 나타내는 기능이 할당되며, 전자 펜용 카트리지(3E)는 그 지시 위치에 따라 먼저 지시 입력된 궤적을 소거하는 기능이 할당된다. ID 메모리(409)에는, 이 실시 형태에 있어서는, 전자 펜(1M)이나 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 식별 정보 외, 이들 문자색을 통지하는 정보나, 소거 기능을 통지하는 정보가 기억된다.
전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)로부터 송출되는 부가 정보에는, 전자 펜(1M)이나 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 식별 정보 외, 이들 문자색을 통지하는 정보나, 소거 기능을 통지하는 정보가 포함된다.
또한, 전자 펜용 카트리지에 할당되는 기능은, 이 예와 같은 지시 위치에 따른 궤적의 표시색 만이 아니라, 궤적의 굵기나, 실선, 점선, 일점 쇄선 등의 표시하는 선의 타입 등이어도 된다.
[전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 동작]
이하에, 전자 펜(1M)의 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)에 있어서의 부가 정보의 송출 동작에 대해 설명한다. 다만, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)는, 같은 동작을 하므로, 여기에서는, 전자 펜용 카트리지(3B)의 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 각각과, 위치 검출 장치(200) 사이의 교환은, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이므로, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
도 7은 전자 펜용 카트리지(3B)의 전자 회로(34B)의 제어 회로(400B)에 있어서의 부가 정보의 송출 제어의 처리 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
제어 회로(400B)는 사용자에 의한 노크봉(42B)의 노크 조작(슬라이드 이동 조작)에 의해, 스위치 부재(9B)가 온이 되었는지 여부를 판별한다(스텝 S201). 이 스텝 S201에서, 스위치 부재(9B)가 온이 아니라 오프라고 판별했을 때에는, 제어 회로(400B)는 전자 펜용 카트리지(3B)가 하우징(2M) 내에 모두 수납되어 있어서 보호 상태에 있다고 하여, 부가 정보의 송신 정지 상태로 하고, 스위치 회로(407)는 상시 오프 상태인 채로 한다(스텝 S202). 이 스텝 S202 후에는, 제어 회로(400B)는, 처리를 스텝 S201로 되돌려, 이 스텝 S201 이후의 처리를 반복한다.
스텝 S201에서, 스위치 부재(9B)가 온이라고 판별했을 때에는, 제어 회로(400B)는, 사용자에 의해, 노크봉(42B)이 노크 조작(슬라이드 이동 조작)되어, 전자 펜용 카트리지(3B)의 심체부(31)의 펜 끝부(313)의 선단이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되는 비보호 상태에 있다고 판단하여, 부가 정보의 송신을 개시하도록 한다(스텝 S203).
즉, 제어 회로(400B)는, 부가 정보로서, 필압 데이터를 위치 검출 장치(200)에 송신한다. 또한, 제어 회로(400B)는, ID 메모리(409)로부터, 전자 펜(1) 또는 전자 펜용 카트리지(3)의 식별 정보 및 문자색을 통지하는 정보를 읽어내고, 그 읽어낸 식별 정보 및 문자색을 통지하는 정보를, 부가 정보로서 위치 검출 장치(200)에 송신한다. 또한, 전자 펜용 카트리지(3E)의 경우에는, 문자색의 통지 대신에, 소거 기능을 통지한다.
다음으로, 제어 회로(400B)는 스위치 부재(9B)가 오프로 되었는지 여부를 판별하고(스텝 S204), 오프로 되어 있지 않다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400B)는, 처리를 스텝 S203으로 되돌려, 이 스텝 S203 이후의 처리를 반복한다.
또한, 스텝 S204에서 스위치 부재(9B)가 오프로 되었다고 판별했을 때에는, 제어 회로(400B)는 다른 전자 펜용 카트리지(3R 또는 3B)의 노크봉(42R 또는 42E)이 노크 조작됨으로써, 전자 펜용 카트리지(3B)의 모두가 하우징(2M)의 중공부 내에 수납되는 보호 상태로 돌아왔다고 판단하여, 부가 정보의 송신을 정지하고(스텝 S205), 부가 정보의 보안성 보호를 도모하도록 한다. 이 스텝 S205 다음에는, 제어 회로(400B)는 처리를 스텝 S201로 되돌려, 이 스텝 S201 이후의 처리를 반복한다.
이상과 같이 하여, 이 제2 실시 형태의 전자 펜(1M)에 의하면, 하나의 하우징(2M)에 복수 개의 전자 펜용 카트리지가 수납되어 있는 상태에 있어서도, 부가 정보의 보안성 확보의 문제와, 심체 보호의 문제를 동시에 해결할 수 있다.
또한, 상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 노크 기구에 의한 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)의 축심 방향의 슬라이드 이동에 따른 보호 상태와, 비보호 상태를 검출하는 검출 수단으로서는, 스위치 부재(9B, 9R, 9E)를 이용했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 스위치 부재 대신에, 제2 통상체부의 대응하는 위치에 광 센서를 마련하도록 해도 된다. 그 경우에는, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)가 보호 상태에 있을 때에는, 광 센서는 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B, 7R, 7E) 내에 위치하여, 광을 수광하지 않는 상태가 된다. 한편, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)가 비보호 상태가 되면, 광 센서는 스프링 베어링 부재(7)의 관통공(7B, 7R, 7E) 밖에 위치하여, 투명한 하우징(2M)을 통해서 광을 수광 가능한 상태가 된다. 따라서, 제어 회로(400B, 400R, 400E)의 각각은, 광 센서의 광 수광 출력의 레벨을 감시함으로써, 전자 펜용 카트리지(3B, 3R, 3E)가 보호 상태에 있는지, 비보호 상태에 있는지를 검출할 수 있다.
[제3 실시 형태]
상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 전자 펜(1, 1M)은, 위치 검출 장치(200)와 전자 유도 결합에 의해 위치 검출용 신호나 부가 정보의 수수를 행하도록 한 전자 유도 결합 방식의 경우였다. 그러나, 본 발명의 전자 펜은 전자 유도 결합 방식의 전자 펜으로 한정되는 것은 아니며, 위치 검출 장치와의 사이에서, 정전 결합에 의해 신호의 수수를 행하는 정전 결합 방식의 것이어도 된다. 제3 실시 형태는, 이 정전 결합 방식의 전자 펜의 예로서, 발신형 전자 펜의 예이다.
도 8은 이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)의 기계적인 구성의 개요를 나타내는 것이다. 이 예의 전자 펜(1C)은 전자 펜 본체(1Ca)와, 이 전자 펜 본체(1Ca)의 펜 끝이 되는 심체(506) 측을 덮도록, 해당 전자 펜 본체와 맞물림 되는 캡(1Cb)으로 이루어진다. 도 8에서는 전자 펜 본체(1Ca) 및 캡(1Cb)의 일부를 파단하여, 그 내부를 나타낸 것으로 하고 있다. 그리고, 도 8에서는 파단되어 있지 않은 전자 펜 본체(1Ca)의 펜 끝 측 부분의 내부 구성을 설명하기 위한 확대 단면도를, 도 9에 나타낸다. 또한, 도 10은 전자 펜(1C)의 내부 회로 구성 예를 나타내는 도면이다.
전자 펜 본체(1Ca)는 축심 방향으로 가늘고 긴 원통형 형상으로 되어 있는 하우징을 구성하는 케이스(501)를 구비한다. 케이스(501)는 도전성 재료로 이루어진 케이스 본체(502)와, 이 케이스 본체(502)와 결합되는 도전성 재료로 이루어진 펜 끝 슬리브(503) 및 비도전성 재료로 이루어진 덮개부(504)에 의해 구성되어 있다.
펜 끝 슬리브(503)의 펜 끝 측의 단부에는, 절연성 재료로 이루어진 펜 끝 가이드 부재(505)가 감합되어 마련된다. 심체(506)는 도전성 재료, 이 예에서는 금속 분말이 혼입된 수지로 구성되어, 도 9에 나타내는 바와 같이, 펜 끝 가이드 부재(505)의 관통공(505a) 내에, 자유롭게 축심 방향으로 이동 가능하게 되는 상태에서, 개구(501a)로부터 삽입된다.
케이스 본체(50)의 중공부 내에는, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 기판 홀더(507)와 전지(508)와 심체 홀더(509)가 수납된다.
기판 홀더(507)는 절연성의 수지, 예를 들면 액정 폴리머에 의해 구성되고, 압력 검지 수단의 예로서의 필압 검출 모듈(70)의 유지부(이하, 감압용 부품 유지부라고 한다)(507a)와, 프린트 기판 재치대부(507b)를 구비한다. 기판 홀더(507)는 케이스 본체(502) 내의 축심 방향의 심체(506) 측으로 이동하지 않게 위치 규제되어 있다.
프린트 기판 재치대부(507b)의 덮개부(504) 측의 단부에는, 전지(508)의 플러스측 단자(508a)와 전기적으로 충합되는 단자 도체(510)가 마련되어 있다. 이 단자 도체(510)는 프린트 기판(511)의 전원 라인의 동박 패턴과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 덮개부(504)의 케이스 본체(502)에의 압입(壓入) 감합부에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 전지(508)의 마이너스측 단자(508b)와 전기적으로 접속되는 것과 함께, 프린트 기판(511)의 어스 도체와 접속되어 있는 도전성 금속으로 이루어진 코일 스프링 단자(512)가 마련되어 있다. 또한, 프린트 기판(511)의 어스 도체는 케이스 본체(502)나 펜 끝 슬리브(503)와는 접속되어 있지 않다.
이 실시 형태에서는, 프린트 기판(511) 상에는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전자 펜(1C)의 심체(506)로부터 송출하는 신호를 발생시키는 발신 회로(102), 해당 발신 회로(102)의 기동 제어 및 발신 동작 상태를 제어하는 제어 회로(101), 전원 회로(103) 등이나, 그 주변 회로 부품이 마련되어 있다.
심체 홀더(509)는 도전성 재료로 이루어지며, 예를 들면 도전성 고무로 이루어진 도전성 탄성 부재(513)를 수납 감합하는 수납 감합부(509a)와, 필압 검출 모듈(70)에 감합하는 막대 모양부(509b)가 일체로 형성된 형상을 구비한다. 심체(506)는 도전성 탄성 부재(513)를 통해서 심체 홀더(509)에 감합 유지되지만, 소정의 힘으로 잡아당김으로써, 심체 홀더(509)로부터 뽑아 낼 수 있도록 구성되어 있다. 심체 홀더(509)의 막대 모양부(509b)는 기판 홀더(507)의 감압용 부품 유지부(507a) 내의 필압 검출 모듈(70)의 후술하는 유지 부재(73)에 감합된다.
심체 홀더(509)의 막대 모양부(509b)에는, 도전성 금속 등의 도전성 재료로 이루어진 코일 스프링(515)이 장착되어 있고, 심체 홀더(509)는 이 코일 스프링(515)에 의해, 기판 홀더(507)에 대해서 항상 심체(506) 측으로 가압되도록 구성되어 있다.
그리고, 이 실시 형태에서는, 기판 홀더(507)에 대해서, 감압(感壓)용 부품 유지부(507a)에 걸치도록 마련된 도체 단자 부재(516)와, 도전성 재료로 이루어진 코일 스프링(515)에 의해 전기적 접속용 부재를 구성하고, 이 전기적 접속용 부재에 의해, 프린트 기판(511)의 발신 회로(102)로부터의 신호 공급을 위한 전기적 접속을 실현하고 있다(도 9 참조). 도체 단자 부재(516)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 코일 스프링(515)의 일단이 맞닿는 당접판부(516a)와, 해당 당접판부(516a)와 프린트 기판 재치대부(507b)의 발신 회로(102)의 신호 공급단에 접속되어 있는 동박 부분을 기판 홀더(507)의 감압용 부품 유지부(507a)의 부분을 넘어서 접속하기 위한 연신부(516b)로 이루어진다. 발신 회로(102)로부터의 신호는, 도체 단자 부재(516), 코일 스프링(515), 심체 홀더(509) 및 도전성 탄성 부재(513)를 통해서, 도전성 탄성 부재(513)에 삽입 감합되는 심체(506)에 공급된다.
이 예의 필압 검출 모듈(70)은 심체(506)에 인가되는 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 콘덴서의 구성으로 되어 있다. 이 실시 형태에 있어서의 필압 검출 모듈(70)은 예를 들면 일본국 특개 2011-186803호 공보에 기재되어 있는 주지의 가변 용량 콘덴서를 이용하여 구성된다.
이 예의 필압 검출 모듈(70)을 구성하는 감압용 부품은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 유전체(71)와, 단자 부재(72)와, 유지 부재(73)와, 도전 부재(74)와, 탄성 부재(75)의 복수 개의 부품으로 이루어진다. 이들 필압 검출 모듈(70)을 구성하는 감압용 부품은 기판 홀더(507)의 감압용 부품 유지부(507a)의 통상체(517)의 중공부 내에 있어서 축심 방향으로 늘어서서 수납되어 있다.
이 예의 필압 검출 모듈(70)로서 구성되는 가변 용량 콘덴서는, 그 한쪽 전극을 구성하는 단자 부재(72)와, 다른 쪽 전극을 구성하는 도전 부재(74)의 사이에, 유전체(71)가 끼워져 구성된다. 단자 부재(72)와 도전 부재(74)는, 벽부를 넘어서 프린트 기판(511)의 동박 패턴에 접속된다.
그리고, 도전 부재(74)를 유지하는 유지 부재(73)가, 통상체(517) 내를 축심 방향으로 이동 가능하게 되도록 구성되어 있다. 그리고, 도전성 재료로 이루어진 코일 스프링으로 구성되는 탄성 부재(75)에 의해, 유지 부재(73)가 상시, 심체 측에 가압된다. 도전 부재(74)와 탄성 부재(75)는 전기적으로 접속되어 있고, 탄성 부재(75)를 구성하는 코일 스프링의 일단(75a)이 가변 용량 콘덴서의 다른 쪽 전극으로서, 프린트 기판(511)의 동박 패턴에 접속된다.
유지 부재(73)에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 그 축심 방향의 심체(506) 측이 되는 측에, 오목 구멍(73a)이 마련되어 있고, 심체 홀더(509)의 막대 모양부(509b)가, 이 부재(73)의 오목 구멍(73a)에 압입 감합되어, 심체(506) 측으로는 빠지지 않게 맞물림 된다.
심체(506)의 선단부에 압력이 인가되면, 그 압력에 따라, 심체(506) 및 심체 홀더(509)는, 축심 방향에 덮개부(504) 측으로 변위하고, 이 변위에 의해, 감압용 부품 유지부(507a) 내의 유지 부재(73)가 탄성 부재(75)의 탄성 편의력(偏倚力)에 저항하여 유전체(71) 측으로 변위한다. 그 결과, 유지 부재(73)에 감합되어 있는 도전 부재(74)가, 유전체(71) 측으로 변위하여, 도전 부재(74)와 유전체(71) 사이의 거리, 추가로는, 도전 부재(74)와 유전체(71)의 접촉 면적이, 심체(506)에 인가되는 압력에 따라 변화한다. 이것에 의해, 필압 검출 모듈(70)을 구성하는 가변 용량 콘덴서의 정전 용량이, 심체(506)에 인가되는 압력에 따라 변화하고, 그 정전 용량의 변화가 제어 회로(101)에서 검출되어 필압이 검출된다.
그리고, 이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)에 있어서는, 전자 펜 본체(1Ca)의 심체(506) 측에, 캡(1Cb)이 씌워짐으로써, 전자 펜 본체(1Ca)의 케이스(501)의 개구(501a)로부터 돌출되는 심체(506)의 선단이 보호된다. 즉, 이 제3 실시 형태에서는, 캡(1Cb)이 전자 펜 본체(1Ca)의 개구(501a)로부터 돌출되는 심체(506)의 보호 기구의 기능을 한다.
그리고, 이 제3 실시 형태에서는, 캡(1Cb)은 전자 펜 본체(1Ca)의 케이스(501)와 나사 결합함으로써, 케이스(501)에 걸리는 상태가 된다. 이 때문에, 캡(1Cb)의 중공부(520)의 내벽면에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 나사부(521)가 마련되어 있다. 한편, 전자 펜 본체(1Ca)의 케이스 본체(502)에는, 이 캡(1Cb)의 나사부(521)와 나사 결합하는 나사부(518)가 형성되어 있다.
그리고, 캡(1Cb)과, 케이스 본체(502)에는, 캡(1Cb)이 케이스 본체(502)에 나사 결합했을 때에 대향하는 상태가 되는 서로의 위치에, 영구자석(522)과, 자기 센서(519)가 각각 마련된다. 영구자석(522)으로부터의 자속을 검출하는 자기 센서(519)는 전자 펜(1C)의 심체의 선단이 보호되고 있는지 여부의 검출 수단을 구성한다.
따라서, 캡(1Cb)이 케이스 본체(502)에 나사 결합하여 결합된 상태에 있어서는, 케이스 본체(502)에 마련되어 있는 자기 센서에 의해, 캡(1Cb)에 마련되어 있는 영구자석(522)으로부터의 자속이 검출되어, 심체(506)가 보호되고 있는 상태인 것이 검출된다. 또한, 캡(1Cb)이 케이스 본체(502)와의 결합이 해제되어, 심체(506)가 외부에 드러나는 상태일 때에는, 자기 센서(519)에서는 캡(1Cb)의 영구자석(522)으로부터의 자속을 검출할 수 없기 때문에, 그때의 자기 센서(519)의 출력에 의해, 심체(506)가 보호되고 있지 않은 상태인 것을 검출할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 자기 센서(519)는 프린트 기판(511)의 도전 패턴에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 도 10에 나타내는 바와 같이, 자기 센서(519)는 프린트 기판(511)에 마련되어 있는 제어 회로(101)에 접속되어 있다.
[제3 실시 형태의 전자 펜(1C)의 동작 제어]
도 10은 상술한 제어 회로(101) 및 발신 회로(102)를 중심으로 한, 이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)의 주요부의 전자 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도 10에 나타내는 바와 같이, 전지(508)는 전원 회로(103)에 접속되어 있고, 이 전원 회로(103)에 있어서, 이 실시 형태의 발신형 전자 펜(1C)의 전원 전압이 생성되어, 제어 회로(101) 및 발신 회로(102)에 공급된다. 이 예에서는, 제어 회로(101)는 IC(Integrate Circuit)로서 구성되어 있다.
발신 회로(102)는 이 예에서는 발진기(도시는 생략)를 내장하고 있고, 이 발진기로부터의 발진 신호에 기초하는 발신 신호를 생성하여 출력한다. 이 예에서는, 발신 회로(102)로부터의 발신 신호는, 도전체인 심체(506)에 공급되고 있고, 해당 발신 신호가 심체(506)를 통해서 위치 검출 장치(200C)에 대해서 송신된다.
제어 회로(101)는 이 예에서는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있고, 발신 회로(102)의 발신 동작의 기동을 제어하는 것과 함께, 그 발신 동작 상태를 제어한다. 이 발신 동작 상태의 제어에는, 발신 회로(102)가 구비하는 발진기로부터의 발진 신호의 진폭 제어나, 발진 신호의 단속 제어 등을 포함한다.
또한, 제어 회로(101)는 필압 검출 모듈(70)로 이루어진 가변 용량 콘덴서(70C)의 용량(Cv)을 감시하고, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 하여, 가변 용량 콘덴서(70C)의 용량(Cv)으로부터 심체(506)에 인가되는 필압값을 검출하도록 한다.
그리고, 제어 회로(101)에는 전자 펜(1C)의 식별 정보(ID)를 기억하는 ID 메모리(104)가 접속되는 것과 함께, 전술한 바와 같이, 자기 센서(519)가 접속된다. 제어 회로(101)는 자기 센서(519)의 센서 출력을 감시하여, 캡(1Cb)에 의해 심체(506)가 보호되고 있는 상태인지 여부를 판별하도록 한다.
제어 회로(101)는, 이 실시 형태에 있어서는, 자기 센서(519)의 센서 출력으로부터, 심체(506)가 캡(1Cb)에 의해 보호되고 있는 상태라고 판별했을 때에는, 필압 데이터 및 ID 메모리(104)의 식별 정보로 이루어진 부가 정보는, 위치 검출 장치(200C)에는 송출되지 않게 제어한다.
그리고, 제어 회로(101)는 자기 센서(519)의 센서 출력으로부터, 심체(506)가 캡(1Cb)에 의해 보호되어 있지 않고, 드러나 있는 상태, 즉, 전자 펜(1C)의 사용 상태라고 판별했을 때에는, 필압 데이터를 산출하고, 또한, ID 메모리(104)로부터 식별 정보를 읽어내서, 그것들로 이루어진 부가 정보를, 위치 검출 장치(200C)에 송출하도록 제어한다.
상술한 제어 회로(101)에 의한 부가 정보의 송출 제어의 흐름은, 도 7에 나타낸 제2 실시 형태의 전자 펜의 제어 회로(400B, 400R, 400E)에 의한 부가 정보의 송출 제어와 동일하게 된다. 다만, 제어 회로(101)는, 스텝 S201 및 스텝 S204에 대응하는 스텝에서는, 스위치 부재(9B, 9R, 9E)의 온 또는 오프를 검출하는 대신에, 자기 센서(519)의 센서 출력으로부터, 심체(506)가 캡(1Cb)에 의해 보호되고 있는 상태인지 여부를 판별하는 것으로 된다.
또한, 이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)의 경우에 있어서는, 제어 회로(101)는 스텝 S202 및 스텝 S205에 대응하는 스텝에서, 심체(506)가 보호 상태에 있다고 판별했을 때에는, 부가 정보의 송신을 정지할 뿐만 아니라, 발신 회로(102)로부터의 발신 신호의 발신을 정지 상태로 하여, 전지(508)의 전지 소모가 가능한 한 경감되게 하고 있다.
[전자 펜(1C)과 위치 검출 장치(200C) 사이의 신호의 수수]
이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)으로부터의 신호를 수신하는 위치 검출 장치(200C)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 센서(230)와, 이 센서(230)에 접속되는 펜 지시 검출 회로(240)로 구성되어 있다.
이 예의 위치 검출 장치(200C)의 센서(23)는 제1 도체 그룹과 제2 도체 그룹을 교차시켜 형성한 센서 패턴을 이용하여, 발신형 전자 펜(1C)으로부터 송출되는 신호를 수신하여, 전자 펜(1C)이 지시하는 위치를 검출하는 것과 함께, 부가 정보를 수신하는 구성을 구비하고 있다.
제1 도체 그룹은, 예를 들면, 가로 방향(X축 방향)으로 연장된 복수의 제1 도체(231Y1, 231Y2,…, 231Ym)(m은 1 이상의 정수)를 서로 소정 간격을 떨어트려 병렬로, Y축 방향으로 배치한 것이다.
또한, 제2 도체 그룹은 제1 도체(231Y1, 231Y2,…, 231Ym)의 연장 방향에 대해서 교차하는 방향, 이 예에서는 직교하는 세로 방향(Y축 방향)으로 연장된 복수의 제2 도체(232X1, 232X2,…, 232Xn)(n은 1 이상의 정수)를 서로 소정 간격을 떨어트려 병렬로, X축 방향으로 배치한 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 제1 도체(231Y1, 231Y2,…, 231Ym)에 대해서, 각각의 도체를 구별할 필요가 없을 때에는, 그 도체를 제1 도체(231Y)라고 칭한다. 마찬가지로, 제2 도체(232X1, 232X2,…, 232Xn)에 대해서, 각각의 도체를 구별할 필요가 없을 때에는, 그 도체를 제2 도체(232X)라고 칭하는 것으로 한다.
펜 지시 검출 회로(240)는 센서(230)와의 입출력 인터페이스로 되는 선택 회로(241)와, 증폭 회로(242)와, 밴드 패스 필터(243)와, 검파 회로(244)와, 샘플 홀드 회로(245)와, AD(Analog to Digital) 변환 회로(246)와, 제어 회로(247)로 이루어진다.
선택 회로(241)는 제어 회로(247)로부터의 제어 신호에 기초하여, 제1 도체 그룹 및 제2 도체 그룹 중에서 각각 1개의 도체를 선택한다. 선택 회로(241)에 의해 선택된 도체는 증폭 회로(242)에 접속되어, 전자 펜(1C)으로부터의 신호가, 선택된 도체에 의해 검출되어 증폭 회로(242)에 의해 증폭된다. 이 증폭 회로(242)의 출력은 밴드 패스 필터(243)에 공급되고, 전자 펜(1C)으로부터 송신되는 신호의 주파수 성분만이 추출된다.
밴드 패스 필터(243)의 출력 신호는 검파 회로(244)에 의해서 검파된다. 이 검파 회로(244)의 출력 신호는 샘플 홀드 회로(245)에 공급되고, 제어 회로(247)로부터의 샘플링 신호에 의해, 소정의 타이밍에서 샘플 홀드 된 후, AD 변환 회로(246)에 의해서 디지털 값으로 변환된다. AD 변환 회로(246)로부터의 디지털 데이터는 제어 회로(247)에 의해서 읽어 내지고, 처리된다.
제어 회로(247)는 내부의 ROM에 저장된 프로그램에 의해서, 샘플 홀드 회로(245), AD 변환 회로(246), 및 선택 회로(241)에, 각각 제어 신호를 송출하도록 동작한다. 또한, 제어 회로(247)는 AD 변환 회로(246)로부터의 디지털 데이터로부터, 전자 펜(1C)에 의해서 지시된 센서(230) 상의 위치 좌표를 산출한다. 또한, AD 변환 회로(246)로부터의 디지털 데이터로부터, 전자 펜(1C)으로부터 보내져 온 부가 정보를 복조하도록 한다.
도 12는 이 위치 검출 장치(200C)의 센서(230)에서 수신되는, 이 실시 형태의 발신형 전자 펜(1C)으로부터의 소정 패턴의 신호를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 이 실시 형태의 전자 펜(1C)에 있어서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제어 회로(101)는 자기 센서(519)의 센서 출력에 기초하여, 심체(506)가 캡(1Cb)에 의해 보호되고 있는 상태인지 여부를 판별하고, 보호되고 있지 않은 상태라고 판별했을 때에, 발신 회로(102)로부터, 위치 검출용 신호 및 부가 정보로 이루어진 소정 패턴의 신호를 반복해서 출력하도록 한다.
부가 정보는 필압 검출 모듈(70)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(70C)의 정전 용량으로부터 산출되는 필압 데이터와, ID 메모리(104)로부터 읽어내지는 전자 펜(1C)의 식별 정보로 이루어진다.
도 12(A)는 제어 회로(101)로부터의 제어 신호의 예를 나타내는 것으로, 하이 레벨을 유지하는 일정기간은, 도 12(B)에 나타내는 바와 같이, 발신 회로(102)로부터의 발신 신호를 버스트 신호로서 연속 송신한다(도 12(C)의 연속 송신 기간).
이 연속 송신 기간의 길이는, 위치 검출 장치(200C)의 펜 지시 검출 회로(240)에 있어서, 전자 펜(1C)에 의한 센서(230) 상의 지시 위치를 검출하는 것이 가능한 시간 길이로 되고, 예를 들면 제1 도체(231Y) 및 제2 도체(232X) 모두를 1회 이상, 바람직하게는 복수 회 이상 스캔 할 수 있는 시간 길이로 된다.
이 연속 송신 기간 중에, 제어 회로(101)는 심체(506)에 인가되는 필압의 값을, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 같은 방법으로, 필압 검출 모듈(70)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(70C)의 정전 용량에 따른 값으로서 검출하고, 그 필압값을 복수 비트 예를 들면 10비트의 값(2진 코드)으로 해서 구한다.
그리고, 제어 회로(101)는, 도 12(A)에 나타내는 바와 같이, 연속 송신 기간이 종료되면, 제어 신호를 소정의 주기(Td)에서 하이 레벨 또는 로우 레벨로 제어함으로써 발신 회로(102)로부터의 발신 신호를 ASK 변조한다. 이때, 소정의 주기(Td)의 첫회는 반드시 하이 레벨로 하고, 그것을 도 12(C)의 스타트 신호로 한다. 이 스타트 신호는 이후의 데이터 송출 타이밍을 위치 검출 장치(200C) 측에서 정확하게 판정할 수 있도록 하기 위한 타이밍 신호이다. 또한, 이 스타트 신호 대신에, 연속 송신 기간의 버스트 신호를 타이밍 신호로서 이용할 수도 있다.
제어 회로(101)는, 스타트 신호에 이어서, 복수 비트의 필압 데이터를 차례로 송신하도록 발신 회로(102)를 제어한다. 이 경우에, 제어 회로(101)는, 도 12(A)에 나타내는 바와 같이, 송신 데이터(2진 코드)가 「0」일 때는 제어 신호를 로우 레벨로 하여 발신 신호의 송출은 하지 않고, 송신 데이터(2진 코드)가 「1」일 때는 제어 신호를 하이 레벨로 하여 발신 신호를 송출하도록 제어한다.
그리고, 제어 회로(101)는, 필압 데이터에 계속해서, ID 메모리(104)로부터 읽어낸 전자 펜(1C) 자신의 식별 정보를, 상술한 바와 같게 하여 ASK 신호나 OOK(On Off Keying) 신호로서 송출하도록 발신 회로(102)를 제어한다.
제어 회로(101)는 이상과 같은 연속 송신 기간과 송신 데이터 기간으로 이루어진 패턴의 신호를, 제어 회로(101)로부터의 제어에 기초한 주기로 반복 송신하도록 한다.
위치 검출 장치(200C)의 펜 지시 검출 회로(240)에 있어서는, 제어 회로(247)는, 예를 들면 우선 제2 도체(232X1~232Xn)를 차례로 선택하는 선택 신호를 선택 회로(241)에 공급하고, 제2 도체(232X1~232Xn)의 각각의 선택시에, AD 변환 회로(246)로부터 출력되는 데이터를 신호 레벨로서 읽어낸다. 그리고, 제2 도체(232X1~232Xn)의 모든 신호 레벨이 소정치에 이르지 않으면, 제어 회로(247)는 전자 펜(1C)은 센서(230) 상에 없는 것이라고 판단하여, 제2 도체(232X1~232Xn)를 차례로 선택하는 제어를 반복한다.
제2 도체(232X1~232Xn) 중 어느 것으로부터 소정치 이상의 레벨의 신호가 검출된 경우에는, 제어 회로(247)는 가장 높은 신호 레벨이 검출된 제2 도체(232X)의 번호와 그 주변의 복수 개의 제2 도체(232X)를 기억한다. 그리고, 제어 회로(247)는 선택 회로(241)를 제어하여, 제1 도체(231Y1~231Ym)를 차례로 선택하고, AD 변환 회로(246)로부터의 신호 레벨을 읽어낸다. 이때 제어 회로(247)는 가장 큰 신호 레벨이 검출된 제1 도체(231Y)와 그 주변의 복수 개의 제1 도체(231Y)의 번호를 기억한다.
그리고, 제어 회로(247)는, 이상과 같이 하여 기억한, 가장 큰 신호 레벨이 검출된 제2 도체(232X)의 번호 및 제1 도체(231Y)의 번호와 그 주변의 복수 개의 복수 개의 제2 도체(232X) 및 제1 도체(231Y)로부터, 전자 펜(1C)에 의해 지시된 센서(230) 상의 위치를 검출한다.
제어 회로(247)는 선택 회로(241)에서 최후의 제1 도체(231Ym)를 선택하여 신호 레벨의 검출을 종료하면, 전자 펜(1C)으로부터의 연속 송신 기간의 종료를 기다리고, 연속 송신 기간의 종료 후의 스타트 신호를 검출하면, 필압 데이터 및 식별 정보의 데이터를 읽어내는 동작을 행하여, 읽어낸 필압 데이터나 식별 정보의 데이터를, 위치 검출 장치(200C)가 접속되는 호스트 컴퓨터 등에 송출하도록 한다. 그리고, 제어 회로(247)는 이상의 동작을 반복하도록 한다.
이상과 같이 하여, 이 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)에 의하면, 정전 용량 방식의 발신형 전자 펜에 있어서도, 부가 정보의 보안성 확보의 문제와, 심체 보호의 문제를 동시에 해결할 수 있다.
[제3 실시 형태의 전자 펜의 변형 예]
또한, 심체의 선단이 보호되고 있는 상태인지 여부의 검출은, 자기 센서(519)를 이용하는 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 자기 센서(519) 대신에, 광 센서를 케이스 본체(502)에 캡(1Cb)이 맞물림 됐을 때에 해당 캡(1Cb)에 의해 가려지는 케이스 본체(502)의 위치에, 외부로부터의 광을 수광 가능하게 마련해 놓고, 이 광 센서의 광 검출 출력을 제어 회로(101)가 감시함으로써, 심체(506)가 보호되고 있는지 여부를 판별하도록 해도 된다.
또한, 자기 센서(519) 대신에, 케이스 본체(502)에 캡(1Cb)이 맞물림 됐을 때에 온 또는 오프가 되는 스위치 부재를, 케이스 본체(502)에 마련해 놓고, 그 스위치 부재의 온·오프 상태를 제어 회로(101)가 감시함으로써, 심체(506)가 보호되고 있는지 여부를 판별하도록 해도 된다.
또한, 그 스위치 부재를 케이스 본체(502)에 캡(1Cb)이 맞물림 됐을 때에 오프, 캡(1Cb)을 케이스 본체(502)로부터 빼내 심체(506)를 드러낸 상태로 했을 때에 온이 되도록 구성하는 것과 함께, 해당 스위치 부재를 전지(508)와 전원 회로(103)의 사이에 마련하여 전원 스위치로 하도록 해도 된다. 그 경우에는, 캡(1Cb)이 빼내져 심체(506)가 드러난 상태가 되었을 때에만, 스위치 부재가 온이 되어 전지(508)의 전압이 전원 회로(103)에 공급되고, 제어 회로(101) 및 발신 회로(102)에 전원 전압이 공급된다. 그리고, 제어 회로(101)는 발신 회로(102)를 제어하여, 위치 검출용 신호 및 부가 정보의 송신을 개시하도록 한다. 즉, 그 경우에는, 제어 회로(101)는 스위치 부재의 온·오프 감시를 할 필요는 없고, 스위치 부재의 온·오프에 의한 전원 공급의 유무를, 보호 기구에 의한 심체(506)의 보호 상태의 검출 결과로서 판단하고, 그것에 기초하여, 부가 정보의 송출 제어를 행하게 된다.
또한, 펜 끝단은 심체(506)에 일체로 형성되어 있을 필요는 없고, 심체 본체의 선단에 피착(被着)되어 있거나, 접합되어 있거나, 2색 성형되어 있거나 해도 된다. 그 경우에는, 도전성의 펜 끝단은, 예를 들면 심체 본체를 통해서, 신호 생성 회로에 전기적으로 접속된다. 혹은, 심체 본체도 도전성 재료로 구성되어 있는 경우에는, 심체 본체를 신호 생성 회로에 전기적으로 접속하면 된다. 또한, 심체 본체가 수지 등의 절연체로 구성되어 있는 경우에는, 수지 표면에 도체막을 피착하거나, 수지 내부를 관통하는 관통 도전체를 마련하거나 하여, 그들 도전막이나 관통 도전체를 신호 생성 회로에 전기적으로 접속함으로써, 펜 끝단과, 신호 생성 회로를 전기적으로 접속할 수 있다.
[제4 실시 형태]
이 제4 실시 형태는 제3 실시 형태의 정전 결합 방식의 전자 펜의 변형 예이다. 상술한 제3 실시 형태의 전자 펜(1C)은 신호 발생 회로(발진 회로)를 구비하고 있고, 심체(506)로부터 신호를 송출하는 구성이었다. 이에 대해서, 이 제4 실시 형태의 정전 결합 방식의 전자 펜(1D)에 있어서는, 위치 검출 장치의 센서로부터의 신호를 수신하고, 그 수신한 신호를 증폭하는 등 신호 증강한 신호를, 위치 검출 장치의 센서에 귀환시키도록 한다. 이 전자 펜(1D)의 센서와의 신호의 수수에 관한 기술에 대해서는, 예를 들면 일본국 특개 2012-221304호 공보에 설명된다.
이 제4 실시 형태의 전자 펜(1D)은, 심체에 인가되는 필압의 데이터나, 전자 펜의 식별 정보 등의 부가 정보는, 위치 검출용 신호와는 다른 경로로, 무선 통신 회로를 통해서 위치 검출 장치에 무선 통신 하도록 한다. 무선 통신 회로는 예를 들면 블루투스(등록상표) 규격 등의 근거리 무선 통신 규격의 무선 통신 회로로 구성한다.
그리고, 전자 펜 본체에 대해서, 캡이 맞물림 되는 구성은, 상술한 제3 실시 형태와 같다. 그리고, 캡에 의해 심체가 보호되는 상태와, 캡이 빼내진 심체가 보호되고 있지 않은 상태의 검출은, 이 실시 형태에서도, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 캡의 착탈을 검출하기 위한 자기 센서에 의해 행하도록 한다.
도 13(A)는, 이 제4 실시 형태에 있어서, 캡과 맞물림 되는 전자 펜 본체 측의 전자 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 13(B)는, 도 13(A)의 A-A 단면도로서, 이 제4 실시 형태의 전자 펜(1D)의 전자 펜 본체(1Da)의 펜 끝부의 단면도이다.
이 제4 실시 형태의 전자 펜(1D)에 있어서는, 케이스(501D)의 개구부로부터 선단이 돌출되도록, 도전성의 심체(531)를 배설하는 것과 함께, 이 심체(531)의 주위를 둘러싸도록 한 주변 전극(532)을 배설한다. 이 주변 전극(532)은 케이스(501D)의 외주 측면에 배설해도 되고, 케이스(501D)의 내벽면에 배설하도록 해도 된다. 다만, 심체(531)와, 주변 전극(532)은 서로 절연되는 구성으로 된다.
이 제4 실시 형태의 전자 펜(1D)에 있어서는, 위치 검출 장치의 센서(230D)로부터 송출되는 교류 신호를 정전 결합에 의해 주변 전극(532)에서 수신하고, 그 수신한 신호를 송신 신호 생성 회로(601) 및 전원 회로(602)에 공급한다. 전원 회로(602)는 센서(230D)로부터 수신한 교류 신호를 개시 트리거로서 전지(603)로부터의 전압으로부터, 전원 전압을 생성하도록 한다.
그리고, 전원 회로(602)는 생성한 전원 전압을 송신 신호 생성 회로(601) 및 제어 회로(604), 또한, 무선 통신 회로(605)에 공급한다.
송신 신호 생성 회로(601)는 주변 전극(532)에서 수신된 센서(230D)로부터의 교류 신호를, 증폭하는 등 하여 증강한 후, 그 증강 후의 신호를, 심체(531)를 통해서, 정전 결합에 의해, 센서(230D)에 귀환시키도록 한다.
그리고, 제어 회로(604)는 전자 펜 본체(1Da)에 대한 캡의 착탈에 따른 센서 출력을 송출하는 자기 센서(607)의 센서 출력을 감시하여, 캡에 의해 심체(531)가 보호되고 있는 상태라고 판별했을 때에는, 무선 통신 회로(605)로부터의 부가 정보의 송신은 정지하도록 제어한다.
그리고, 제어 회로(604)는 자기 센서(607)의 센서 출력으로부터, 캡에 의해 심체(531)가 보호되고 있지 않은 상태라고 판별했을 때에는, ID 메모리(606)로부터 전자 펜(1D)의 식별 정보를 읽어내서, 부가 정보로서 무선 통신 회로(605)를 통해서 위치 검출 장치(200D)에 송신하도록 한다. 또한, 제어 회로(604)는 심체(531)에 인가되는 필압을 검출하는 필압 검출 모듈(70)로 구성되는 가변 용량 콘덴서(70C)의 정전 용량의 값으로부터, 심체(531)에 인가되고 있는 필압값의 데이터를 산출하고, 그 필압 데이터를 부가 정보로서, 무선 통신 회로(605)를 통해서 위치 검출 장치(200D)에 송신하도록 한다.
이 제4 실시 형태의 전자 펜(1D)에 있어서도, 심체(531)가 캡에 의해 보호되고 있는 상태일 때에는, 무선 통신에 의한 부가 정보의 송신은 정지되어, 보안성 확보가 이루어진다.
[제5 실시 형태]
상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 전자 펜(1, 1M)은, 노크식으로 전자 펜용 카트리지의 심체부의 선단을 출몰시키는 방식이었지만, 회전식으로 전자 펜용 카트리지의 심체부의 선단을 출몰시키도록 하는 방식이어도 된다.
도 14(A), (B)는 제5 실시 형태의 회전식 전자 펜(1S)의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다. 이 실시 형태의 전자 펜(1S)은 전자 펜 본체부(2Sa)와, 이 전자 펜 본체부(2Sa)에 대해서 회전 가능하게 감합되는 캡부(2Sb)로 이루어진다. 전자 펜 본체부(2Sa)는 제1 부재를 구성하고, 캡부(2Sb)는 제2 부재를 구성한다.
전자 펜 본체부(2Sa)는 전자 펜용 카트리지(3S)의 펜 끝의 선단(3Sa)을 회전식으로 출몰시키는 출몰 기구(701)를 구비한다. 전자 펜용 카트리지(3S)는 출몰 기구(701)에 삽입되어, 이 출몰 기구(701)에 대해서 유지된다. 캡부(2Sb)는 전자 펜 본체부(2Sa)에 대해서는, 회전 가능하게 되지만, 출몰 기구(701)와는 감합하여, 해당 출몰 기구에 대해서 회전을 가하는 구성을 가진다.
또한, 이 제5 실시 형태의 전자 펜(1S)의 전자 펜용 카트리지(3S)는, 전술한 전자 펜용 카트리지(3, 3B, 3R, 3E)와는 다른 형태를 가지는 것이며, 출몰 기구(701)에 삽입되어 해당 출몰 기구에 고정되도록 되는 감합부를 구비한다.
그리고, 이 제5 실시 형태의 전자 펜(1S)에 있어서는, 도 14(A), (B)에 나타내는 바와 같이, 전자 펜 본체부(2Sa)에는 자기 센서(702)를, 캡부(2Sb)에는 영구자석(703)을, 서로 캡부(2Sb)의 회전에 의해 근접하는 상태가 되는 위치에, 각각 마련한다. 그리고, 자기 센서(702)를, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 전자 펜 본체부(2Sa) 내의 전자 회로에 마련되어 있는, 부가 정보의 송출 제어를 행하는 제어 회로에 접속한다.
그리고, 이 제5 실시 형태의 전자 펜(1S)에 있어서는, 도 14(A)에 나타내는 바와 같이, 전자 펜용 카트리지(3S)의 전체가, 전자 펜 본체부(2Sa) 내에 수납되어, 선단(3Sa)이 보호되는 상태에 있어서는, 영구자석(703)과 자기 센서(702)는 비교적 멀리 떨어진 상태가 된다. 따라서, 자기 센서(702)에서는, 영구자석(703)으로부터의 자속을 검출하지 않고, 그 센서 출력은 저레벨이 된다.
이 상태로부터, 캡부(2Sb)가 회전되어, 전자 펜용 카트리지(3S)의 선단(3Sa)이 전자 펜 본체부(2Sa)로부터 돌출되어 보호되고 있지 않은 상태가 되면, 영구자석(703)과 자기 센서(702)는 근접한 상태가 된다. 따라서, 자기 센서(702)에서는, 영구자석(703)으로부터의 자속을 검출하고, 그 센서 출력은 고레벨이 된다.
전자 펜 본체부(2Sa) 내의 전자 회로에 마련되어 있는 제어 회로는, 자기 센서(702)의 센서 출력을 감시하여, 센서 출력이 저레벨일 때에는, 전자 펜용 카트리지(3S)의 선단(3Sa)은 보호되고 있는 상태라고 판별하고, 부가 정보의 송출을 정지하도록 제어한다. 또한, 제어 회로는 센서 출력이 고레벨일 때에는, 전자 펜용 카트리지(3S)의 선단(3Sa)은 보호되고 있지 않다고 판별하고, 부가 정보를 송출하도록 제어한다.
이 제5 실시 형태에 있어서도, 상술한 실시 형태와 같은 효과를 달성하는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 전자 펜용 카트리지의 선단이 보호되고 있는 상태인지 여부의 검출은, 자기 센서(702)를 이용하는 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 자기 센서(519) 대신에, 도 14(A)의 상태로부터, 도 14(B)의 상태로, 캡부(2Sb)가 회전했을 때에, 온 또는 오프가 되는 스위치 부재를, 전자 펜 본체부(2Sa)를 마련해 놓고, 그 스위치 부재의 온·오프 상태를 제어 회로가 감시함으로써, 전자 펜용 카트리지의 선단이 보호되고 있는지 여부를 판별하도록 해도 된다.
[그 외의 변형 예]
또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 부가 정보는 심체의 근방에 마련된 공진 회로를 통해서, 위치 검출용 신호와 함께, 위치 검출 장치의 센서에 대해서 송신하도록 했다. 그러나, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서도, 부가 정보는, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 위치 검출용 신호와는 별개로, 무선 통신 회로를 통해서, 위치 검출 장치에 송신하도록 해도 된다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서도, 위치 검출용 신호는 도전성의 심체를 통해서 위치 검출 장치에 송신하고, 부가 정보는 무선 통신 회로를 통해서 위치 검출 장치에 송신하도록 해도 된다.
또한, 무선 통신 회로를 이용하여 부가 정보를 위치 검출 장치에 송신하는 경우에는, 모든 부가 정보를 무선 통신 회로를 통해서 송신하도록 해도 되고, 부가 정보 중, 예를 들면 전자 펜이나 전자 펜용 카트리지의 식별 정보는 무선 통신 회로로 송신하고, 필압 데이터는 위치 검출용 신호와 함께 위치 검출 장치에 송신하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 보호 기구에 의해 적어도 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에 있는지 여부를 검출하는 검출 수단의 검출 결과를 제어 회로에 공급하여, 제어 회로가 부가 정보의 송신을 가능으로 하는지, 불가로 하는지를 제어하도록 했지만, 제어 회로를 경유하지 않고, 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 부가 정보의 송신을 가능으로 하는지, 불가로 하는지를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 부가 정보를 무선 통신 회로를 통해서 송신하는 경우에는, 검출 수단의 검출 출력에 의해, 무선 통신 회로의 동작·비동작을 제어하도록 구성함으로써, 부가 정보의 송신을 가능으로 하는지, 불가로 하는지를 제어할 수 있다.
또한, 상술한 제2 실시 형태~제5 실시 형태에 있어서도, 심체의 적어도 선단이 보호되고 있는지 여부의 판별은, 심체에 인가되는 필압을 검출하는 필압 검출 수단의 출력에 기초하도록 해도 된다.
또한, 본 발명의 전자 펜은 보호 기구에 의해 적어도 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에 있는지 여부를 검출하는 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 부가 정보의 송신을 가능으로 하는지, 불가로 하는지를 제어하는 제어 회로 자체가 없는 구성이어도 된다. 예를 들면, 전자 펜 본체부를 구성하는 전자 펜용 카트리지에는, 코일과 콘덴서로 이루어진 공진 회로에 병렬로, 필압 검출 부재로서 구성되는 가변 용량 콘덴서가 접속되는 회로가 마련되는 구성으로 해도 된다.
이 경우에는, 위치 검출 장치에서는, 전자 펜으로부터의 신호의 주파수의 변화(위상 변화여도 된다)에 의해, 필압을 검출하도록 한다. 따라서, 전자 펜이, 보호 기구에 의해 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에서는, 펜 끝에 가해지는 필압은 검출되지 않고, 부가 정보의 예로서의 필압의 정보는, 위치 검출 장치에는 송신되지 않는다. 그리고, 전자 펜이, 보호 기구에 의해 심체의 선단이 보호되지 않는 상태가 되면 심체의 선단에 필압이 인가 가능한 상태로 되어, 실제로 필압이 인가되면, 필압에 따라 공진 회로의 주파수가 변화하고, 그 변화한 주파수로서, 위치 검출 장치에, 부가 정보로서의 필압의 정보가 송신되는 것이다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 필압 검출 수단은 필압에 따라 기계적인 가동부에 의해 정전 용량을 가변하는 가변 용량 콘덴서를 이용하도록 했지만, 가변 용량 콘덴서를 반도체 디바이스로 이루어진 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 칩으로서 구성한 것을 이용하도록 해도 된다. 또한, 필압 검출 수단은 정전 용량의 변화를 검출하는 것이 아니라, 인덕턴스 값이나 저항값을 가변하는 것이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
1, 1M, 1C, 1D, 1S…전자 펜, 1Ca…전자 펜 본체, 1Cb…캡, 2…하우징, 3, 3B, 3R, 3E, 3S…전자 펜용 카트리지, 4…노크 기구, 7…스프링 베어링 부재, 9B…스위치 부재, 31…심체, 36…필압 검출 부재, 40R…공진 회로, 101…제어 회로, 102…발신 회로, 104…ID 메모리, 200…위치 검출 장치, 310…페라이트 코어, 311…코일, 34…전자 회로, 400…제어 회로, 409…ID 메모리, 519…자기 센서, 522…영구자석

Claims (16)

  1. 위치 검출 장치의 센서에 대해서 신호를 송신하는 전자 펜으로서,
    심체와,
    상기 센서에 신호를 송신하도록 하는 신호 송신부와,
    적어도 상기 심체의 선단을, 외부에 노출시키지 않는 상태로 하여 보호하는 보호 기구와,
    상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체의 선단이 보호되고 있는 상태에 있는지 여부를 검출하는 검출 수단을 구비하고,
    상기 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 보호 기구에 의해 보호되지 않고, 적어도 상기 심체의 선단이 외부에 노출되고 있을 때에는, 상기 신호 송신부로부터, 위치 검출용 신호와, 상기 센서 상에 있어서 위치 지시 조작이 이루어질 때에 상기 위치 검출 장치에 송신해야 할 부가 정보를 포함한 신호를 송신 가능으로 하고, 상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체의 선단이 보호되고 있을 때에는, 상기 부가 정보를 포함한 신호를 송신 불가로 하도록 한 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 보호 기구에 의해 보호되지 않고, 적어도 상기 심체의 선단이 외부에 노출되고 있을 때에는, 상기 신호 송신부로부터, 상기 위치 검출용 신호와, 상기 부가 정보를 포함한 신호를 송신 가능으로 하고, 상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체의 선단이 보호되고 있을 때에는, 상기 부가 정보를 포함한 신호를 송신 불가로 하도록 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 기구에 의해 적어도 상기 심체가 보호되고 있을 때에는, 위치 검출용 신호를 송출하지만, 상기 부가 정보를 포함한 신호는 송신 불가로 하도록 한 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출 수단은 상기 심체에 가해지는 필압을 검출하는 필압 검출 수단으로 이루어지고, 상기 필압 검출 수단에 의해 상기 필압이 상기 심체에 인가되고 있는 것을 검출했을 때에는, 상기 보호 기구에 의해 상기 심체는 보호되고 있지 않다고 검출하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  5. 청구항 1에 있어서,
    통 모양의 제1 하우징에, 상기 심체와 상기 신호 송신부와 상기 검출 수단이 배설된 전자 펜 본체부를 구비하는 것과 함께, 상기 전자 펜 본체부를 수납하는 통 모양의 제2 하우징을 구비하고,
    상기 전자 펜 본체부는 상기 제2 하우징에 마련되어 있는 감합부에 감합함으로써, 상기 제2 하우징에 유지되는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보호 기구는 노크 기구를 포함하고,
    상기 노크 기구에 의해, 상기 전자 펜 본체부에 배설되어 있는 상기 심체의 전체를 상기 제2 하우징의 중공부 내에 수납함으로써, 상기 심체를 보호하는 상태와, 적어도 상기 심체의 선단을 상기 제2 하우징으로부터 외부에 돌출되도록 하여 상기 심체를 보호하지 않는 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 검출 수단은 상기 노크 기구의 동작에 연동하여 온·오프 하는 스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  8. 청구항 1에 있어서,
    적어도 상기 심체의 선단을 한쪽 개구로부터 돌출되는 상태로 유지하는 통 모양의 하우징과, 상기 심체의 선단이 돌출되어 있는 측으로부터 상기 하우징을 덮도록, 상기 하우징과 맞물림 되는 캡을 구비하고,
    상기 보호 기구는 상기 하우징에 상기 캡을 맞물림 시킴으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 검출 수단은 상기 캡이 상기 하우징에 맞물림 되어 있는 상태인지 여부를 검출하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 심체의 선단을 회전식으로 한쪽 개구로부터 출몰시키는 출몰 기구를 구비하는 통 모양의 제1 부재를 구비하는 것과 함께, 상기 제1 하우징에 대해서 회전 가능한 상태로 감합하여, 상기 제1 부재에 대한 회전에 의해 상기 심체의 선단의 출몰을 실현하는 제2 부재를 구비하고,
    상기 보호 기구는 상기 심체의 선단의 회전식 출몰 기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 검출 수단은 상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 회전을 검출함으로써, 상기 심체의 선단의 출몰을 검출하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 부가 정보에는 전자 펜의 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 심체의 근방에 자성체 코어에 권회된 코일이 마련되고,
    상기 코일과 병렬로 콘덴서가 접속되어 공진 회로가 구성되며,
    상기 공진 회로에 있어서, 상기 센서와의 사이에서 전자 유도 결합에 의해 신호의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  14. 청구항 1에 있어서,
    위치 검출용 신호와 상기 부가 정보를 생성 가능하고, 상기 제어 회로에 의해 출력하는 신호가 제어되는 신호 발생 회로를 구비하는 것과 함께,
    상기 심체는 도전성을 가지며,
    상기 신호 송신부는, 상기 신호 발생 회로로부터의 신호를, 상기 심체를 통해서 정전 결합에 의해 상기 센서에 송신하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 심체는 도전성을 가지는 것과 함께, 상기 심체의 주위에 주변 전극을 구비하고,
    상기 심체 또는 상기 주변 전극 중 어느 한쪽을 통해서, 정전 결합에 의해 상기 센서로부터의 신호를 수신하는 것과 함께, 상기 심체 또는 상기 주변 전극 중 다른 쪽으로부터, 상기 수신한 신호에 기초하여 생성한 신호를, 정전 결합에 의해 상기 센서에 송신하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 송신부는 상기 부가 정보의 일부 또는 전부를 상기 위치 검출 장치에 무선 통신로를 통해서 송신하는 무선 통신 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펜.
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