WO2016030930A1 - 電子ペン - Google Patents

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WO2016030930A1
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electronic pen
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研二 田原
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ニューコムテクノ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to an electronic pen, and in particular, obtains electronic information corresponding to writing pressure.
  • an information processing apparatus having a tablet display board part
  • the information input means performs processing of information while responding to a change in writing pressure when the pen tip member is pressed against a tablet display board portion to be pressed and information is exchanged.
  • resonance circuit means for changing the resonance frequency by changing the inductance value of the resonance coil according to the writing pressure is provided in the electronic pen (Patent Document 1). 2 and 3).
  • Patent Document 1 changes the inductance value of the resonance coil by moving the ferrite chip provided on the pen tip member in the coil of the resonance circuit means according to the writing pressure.
  • the electronic pen of Patent Document 2 is attached to the tip of a ferrite core formed by winding a resonance coil.
  • the ferrite tip integrated with the pen tip member is brought into contact with each other through a pressing ring made of an elastic member, the inductance value of the resonance coil is changed when the ferrite tip approaches according to the writing pressure.
  • the electronic pen disclosed in Patent Document 3 has a ferrite core for detection integrated with a pen tip member brought into contact with the tip of a ferrite core body around which a coil for resonance is wound, via an elastic plate, in accordance with writing pressure.
  • the inductance value of the resonance coil is changed by bringing the detection ferrite core closer to the ferrite core body.
  • this type of conventional electronic pen is configured to change the inductance value of the resonance coil by providing a ferrite member that moves integrally with the pen tip member with respect to the resonance coil. There is.
  • ferrite members generally have a large variation in magnetic characteristics, and this has a problem directly related to variations in pen pressure characteristics of electronic pens.
  • ferrite members are generally made of a material that is brittle against external impacts, structural considerations are indispensable so that they will not be damaged when an impact is applied to an electronic pen. There was a problem that it was difficult to simplify and reduce the weight.
  • the present invention has been made in consideration of the above points.
  • the present invention effectively solves the problem of variation in magnetic characteristics and the problem of structural vulnerability.
  • the pen tip member 3 provided at the tip of the pen-shaped housing 2 made of a nonmagnetic material is pressed against the pressing target Q1 that generates the input drive signal magnetic field.
  • An electronic pen 1 that obtains internally generated electronic transmission information, and when the pen tip member 3 is pressed against the object Q1 to be pressed, slides on the central axis L1 from the front to the rear in the housing 2 together with the pen tip member 3.
  • the resonance operation core disposed so as to be movably penetrated through the press shaft 12 is provided. 21, resonance operation capacitors 25-1 to 25 -m that resonate together with the resonance operation coil 21, and the inductance value of the resonance operation coil 21 and the resonance operation capacitor 25-1 provided in the housing 2.
  • a resonance circuit 40A that generates a resonance current having a resonance frequency determined by a capacitance value of ⁇ 25-m as electronic transmission information and causes the resonance current to flow through the resonance operation coil 21, and the nib member 3 is pressed against
  • the pressure detecting metal slider 16 is moved away from the rear end surface of the resonance operation coil 21 in accordance with the writing pressure of the pen tip member 3 to move backward of the resonance operation coil 21.
  • the resonance frequency of the resonance current is changed according to the writing pressure.
  • the plate-like press detection made of a nonmagnetic and highly conductive metal material is detected.
  • (A) And (B) is a rough-line block diagram which shows the perspective view and information processing system which show the electronic pen in 1st Embodiment. It is a fragmentary sectional view showing the detailed composition of an electronic pen. It is an electric circuit diagram which shows an electric signal processing part.
  • (A), (B), and (C) are the plane structure figure which shows a pen pressure response part, a front structure figure, and a left side structure figure.
  • (A), (B) and (C) are signal waveform diagrams for explaining the characteristics of the resonance circuit mechanism section. It is a fragmentary sectional view showing other embodiments of an electronic pen. It is an electric circuit diagram which shows other embodiment of an electric signal processing part.
  • FIG. 1 shows an electronic pen as a whole, and as shown to FIG. 1 (A), for example from the front-end
  • the pen tip member 3 made of a nonmagnetic resin material is protruded.
  • the electronic pen 1 is pressed against the display surface Q5 of the tablet display plate part Q1 to be pressed by the user holding the casing 2 of the electronic pen 1 and holding the pen tip member 3 against it.
  • the XY coordinate position on the display surface Q5 can be designated.
  • the electronic pen 1 exchanges exchange information Q3 between the tablet display board part Q1 and the central processing part Q2, and the information processing system Q4 executes information processing
  • the user of the tablet display board part Q1 When the electronic pen 1 is pressed against the display surface Q5 as an object to be pressed, depending on the intersection of the X-axis loop coils X1, X2... XN and the Y-axis loop coils Y1, Y2.
  • XY coordinate designation information by the user can be supplied from the X axis control unit Q6 to the central processing unit Q2 as exchange information Q3.
  • the central processing unit Q2 reads the coordinate position designated by the user and the writing pressure information on the display surface Q5 of the electronic pen 1, and executes information processing according to the user's designation.
  • the pen tip member 3 of the electronic pen 1 is coupled to the resonance circuit mechanism portion 11 disposed inside the front end portion 2 ⁇ / b> A of the housing 2 via a pressing shaft 12.
  • the pressing shaft 12 is a rod having a circular cross section made of a nonmagnetic resin material, and the inside of the opening hole 13 formed at the tip of the housing 2 along the central axis L1 of the housing 2. The advancing / retreating operation of the pen tip member 3 disposed in the is transmitted to the resonance circuit mechanism unit 11.
  • the housing 2 includes a cylindrical outer case 14 extending on the central axis L1 and a cylindrical inner case 15 provided concentrically on the central axis L1 on the inner side thereof.
  • the pressing shaft 12 is slidably held so as to be able to advance and retreat in the front-rear direction by a partition wall 14A provided so as to be connected to the rear end side of the hole 13.
  • the rear end portion of the pressing shaft 12 is made of a synthetic resin material through a fitting hole 16A of a plate-like pressing detection metal slider 16 made of a nonmagnetic and highly conductive metal plate material made of, for example, aluminum or brass. Is connected to a support shaft 17.
  • the rear end portion of the support shaft 17 is slidably held in a guide hole 18 formed in the inner case 15 along the central axis L1.
  • the support shaft 17 can be moved in the front-rear direction as a unit on the central axis L1 of the electronic pen 1.
  • a cylindrical resonance operating coil 21 is fixed so as to penetrate the pressing shaft 12.
  • a pressing spring 22 is provided between the rear end surface of the pressing detection metal slider 16 and the annular rear step portion 15B provided at the rear position of the annular step portion 15A of the inner case 15.
  • the pressing spring 22 is compressed between the pressing detection metal slider 16 and the annular rear step portion 15B so that the front end surface of the pressing detection metal slider 16 is shared when the pressing shaft 12 is not moving rearward. The state of contacting the rear end surface of the vibration action coil 21 is maintained.
  • the pen tip member 3 when the pen tip member 3 is in a reset state in which the pen tip member 3 is not pressed against the tablet display plate part Q1 to be pressed, it is between the front end surface of the press detection metal slider 16 and the rear end surface of the resonance operation coil 21. The interval is maintained at 0 (this is called the reset interval).
  • the resonance circuit mechanism unit 11 is a pen pressure responding unit 11A for the resonance operation coil 21 that is integrally fixed to the housing 2 by the outer case 14 and the inner case 15 of the housing 2.
  • the writing pressure responsive portion 11 ⁇ / b> A has an inner case as a pressure detection metal slider 16, which includes a pressure shaft 12 that slides integrally with the tip member 3, a pressure detection metal slider 16, and a support shaft 17. 15 and a cylindrical surface portion 16A having substantially the same diameter R1 as the cylindrical inner diameter, and when viewed from the side (FIG.
  • the resonance circuit mechanism unit 11 can easily connect the resonance operation coil 21 and the electric signal processing unit 40 on the front side and the rear side of the pressure detection metal slider 16. It is made to be able to.
  • the characteristics of the resonance circuit mechanism unit 11 including the writing pressure responding unit 11A in the case of this embodiment are configured as shown in FIGS.
  • the relationship between the load F (that is, writing pressure) and the movement amount ⁇ of the writing pressure responding portion 11A (that is, the deflection amount of the pressing spring 22) is that the load F (that is, writing pressure) is The relationship between the normalized value and the deflection ⁇ (that is, the amount of movement of the writing pressure responding portion 11A) while changing to 0, 0.1, 0.2... 1 is that the deflection ⁇ is 0, 0.4. , 0.65... Select a characteristic that changes to 1.
  • the relationship between the movement amount ⁇ of the writing pressure responding portion 11A (that is, the deflection amount of the pressing spring 22) and the inductance value L of the resonance operation coil 21 is zero. , 0.2, 0.4..., 1 so that the inductance value L of the resonance operation coil 21 changes to 0.7, 0.84, 0.9. .
  • the relationship between the load F (that is, the pen pressure) and the inductance value L is the relationship of the load F-deflection ⁇ in FIG. 5A and the displacement ⁇ -inductance in FIG.
  • the value L characteristic is applied, as shown in FIG. 5C, the inductance value L is 0 while the load F (that is, writing pressure) is changed to 0, 0.1, 0.2.
  • Characteristics such as 0.32, 0.546... 1 can be realized.
  • the deflection amount ⁇ of the pressing spring 22 rises steeply while the writing pressure F changes from 0 to 0.2.
  • the spring characteristics are selected.
  • the characteristic of the inductance value L of the resonance operation coil 21 shows that the inductance value L is increased if the movement amount ⁇ increases so that the press detection metal slider 16 is separated from the resonance operation coil 21.
  • the inductance value L is steeply raised until the movement amount ⁇ changes from 0 to 0.2.
  • the change in the inductance value L due to the load F is the inductance between the light load in which the load F (that is, writing pressure) changes from 0 to 0.2.
  • An electronic pen 1 capable of sharply raising the value L is realized.
  • the electronic pen 1 having a steep rise characteristic as shown in FIG. 5C has a high sensitivity in the so-called “pen down characteristic” when the electronic pen 1 is started to be pressed against the tablet display board portion Q1 to be pressed. This means that the utility of the electronic pen 1 can be further enhanced.
  • the resonance operation coil 21 is fixed to the pen tip member 3 at a very close proximity position with the partition wall 14A of the outer case 14 of the housing 2 sandwiched therebetween.
  • the input drive pulse magnetic field is generated by magnetic coupling from the Y-axis loop coils Y1, Y2... YM of the tablet display plate part Q1.
  • the resonance energy is generated in the resonance operation coil 21 and the resonance energy is magnetically coupled from the resonance operation coil 21 to the X-axis loop coils X1, X2,... XN
  • the writing pressure detection magnetic field is returned.
  • signals are reliably exchanged at positions as close as possible to the Y-axis loop coils Y1, Y2... YM and the X-axis loop coils X1, X2. Have been able to do.
  • the press detection metal slider 16, the support shaft 17, and the press spring 22 are disposed at a position close to the rear end surface of the resonance operation coil 21, so that the resonance circuit mechanism unit 11 including them is the electronic pen 1. It arrange
  • the pressure detection metal slider 16 in the reset state, does not receive the deflection pressure from the pressure spring 22, so the front end surface of the pressure detection metal slider 16 abuts on the rear end surface of the resonance operation coil 21. It will be in the state positioned in the position of 15 A of annular
  • the cylindrical resonance operation coil 21 has substantially the same diameter from the central axis direction. Since the press detection metal slider 16 made of a disk-shaped non-magnetic metal material having a contact state is brought into contact with or close to the press detection metal slider 16, the secondary coil is provided to the resonance operation coil 21.
  • the amount of change in the inductance value L or Q value of the resonance operation coil 21 at this time varies depending on the separation distance between the rear end surface of the resonance operation coil 21 and the front end surface of the press detection metal slider 16.
  • the inductance value L and the Q value of the resonance operation coil 21 change as shown in FIG. 3 when the inductance derivation lines 21A and 21B connected to both ends of the resonance operation coil 21 are electronic.
  • the electrical signal processing unit 40 provided at the rear end 2B of the housing 2 of the pen 1, it is processed as a change in electrical signal.
  • the Y-axis control unit Q7 starts the input drive period.
  • a magnetic field having a repetition frequency of the input drive pulse signal is sent from the tablet display board portion Q1 based on the input drive pulse signal sequentially applied to the Y-axis loop coils Y1, Y2,.
  • the magnetic field from the Y-axis loop coils Y1, Y2,... YM in the vicinity of the pressing position crosses the resonance operation coil 21, whereby the resonance operation coil 21 obtains resonance energy and passes through the inductance derivation lines 21A and 21B.
  • a resonance current is passed through the resonance circuit 40A connected in parallel to the resonance operation capacitors 25-1, 25-2,.
  • the resonance current flowing through the resonance circuit 40A is accumulated as resonance energy having a resonance frequency determined by the inductance value L of the resonance operation coil 21 and the combined capacitance value of the resonance operation capacitors 25-1 to 25-6.
  • the resonance energy is sent back from the resonance operation coil 21 to the X-axis loop coils X1, X2,... XN in the vicinity of the pressing position of the tablet display plate part Q1 to be pressed as a magnetic field of the resonance frequency.
  • the tablet display board part Q1 is designated by the electronic pen 1 included in the returned resonance energy by sending the resonance energy sent back from the electronic pen 1 to the central processing unit Q2 as exchange information Q3.
  • the designated position information and the writing pressure information can be extracted as changes in the induced voltage.
  • the resonance operation capacitors 25-1 to 25-m constituting the resonance circuit 40A a plurality of fixed capacitors and variable capacitors are used to determine the resonance frequency of the resonance circuit 40A in the reset state where the writing pressure is zero. Is prepared, and a capacitance value corresponding to the structural portion of the electric circuit element in the housing 2 is set.
  • the induced voltage thus captured has the largest output voltage value at the coordinate position where the electronic pen 1 is pressed against the tablet display plate part Q1 to which the electronic pen 1 is pressed. Can be obtained by interpolation calculation.
  • the resonance current generated in the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 at this time is that the capacitance values of the resonance operation capacitors 25-1 to 25-6 are fixed, whereas the inductance value of the resonance operation coil 21 is fixed.
  • L changes according to the writing pressure of the nib member 3 against the object to be pressed
  • the resonance frequency changes to a value corresponding to the writing pressure.
  • the change in the resonance frequency of the resonance circuit 40A is caused by slightly changing the frequency of the input drive pulse signal given from the Y-axis control unit Q7 of the tablet display board unit Q1, thereby allowing the central processing unit Q2 to pass through the X-axis control unit Q6.
  • the phase of the induced voltage captured by the electronic pen 1 changes so that the resonance frequency of the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 is shifted in phase by an amount corresponding to the change of the writing pressure with respect to the pen tip member 3, and this change is used as writing pressure detection information. It will be taken into the central processing unit Q2.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 is determined from the Y-axis loop coils Y1, Y2,... YM in a reset state in which the pen tip member 3 is not pressed against the tablet display plate part Q1.
  • a frequency that matches the frequency of the input drive pulse signal to be applied is selected in advance.
  • the electronic processing unit Q2 when the electronic processing unit Q2 is in a reset state in which the electronic pen 1 is not pressed against the tablet display board unit Q1, the electronic processing unit Q2 obtains an induced voltage having the frequency of the input drive pulse signal provided from the Y-axis control unit Q7. At the same time that the coordinate position designated by 1 is detected, the resonance frequency of the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 coincides with the frequency of the input drive pulse signal, so that no phase shift is caused, thereby reducing the writing pressure to 0.
  • the central processing unit Q2 can determine the reset state.
  • the pressing shaft 12 is interposed.
  • the pressure detection metal slider 16 moves rearward, the distance between the front end surface of the pressure detection metal slider 16 and the rear end surface of the resonance operation coil 21 increases from the reset position in contact with the resonance.
  • the inductance value L of the resonance operation coil 21 decreases, and as a result, the resonance frequency of the resonance circuit 40A changes.
  • the change in the resonance frequency of the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 is detected by the central processing unit Q2 as a phase change with respect to the input drive pulse signal, so that the writing pressure value corresponding to the change in the phase is obtained from the central processing unit Q2. Will be able to get.
  • the inductance value L of the resonance operation coil 21 in the resonance circuit 40A of the electronic pen 1 changes so as to correspond to the writing pressure applied to the pen tip member 3, whereby the tablet display board portion of the electronic pen 1 is changed.
  • the pen pressure for Q1 can be detected.
  • the pressure detection metal slider 16 which is an element used for obtaining a detection output corresponding to the writing pressure is made of a plate-like material made of a nonmagnetic and highly conductive metal material, so that a metal material can be externally used. It is possible to realize an electronic pen that is strong against impact from the surface and easy to process as a member in a pen-shaped housing.
  • the pen tip member 3 detects a pen pressure with respect to the tablet display plate part Q1 as a pressing target.
  • a non-magnetic, highly conductive, plate-like non-magnetic material such as aluminum or brass
  • the resonance frequency of the electronic pen 1 is changed without using a ferrite material as in the conventional case.
  • the configuration is adopted based on the following confirmation items.
  • the pressure detection metal made of the non-magnetic body / good conductor metal plate having the same outer diameter shape on the rear end surface of the cylindrical resonance operation coil 21.
  • the slider 16 is brought into contact with or close to the central axis direction so that the nonmagnetic metal plate acts as a secondary coil to lower the impedance value and Q value of the resonance operation coil, thereby reducing the resonance frequency of the resonance operation coil. It is devised to produce characteristics that change
  • the metal plate is formed of a ferrite chip, which is a magnetic material, as in the past, the method of changing the writing pressure detection characteristics is not uniform depending on the frequency handled, and the inductance value not only decreases but also increases. In some cases, this is not adopted in this embodiment.
  • the pressure detection metal slider 16 is made of a non-magnetic material having high conductivity such as the above-described aluminum or brass.
  • the press detection metal slider 16 has a larger change in the inductance value L of the resonance operation coil 21 with respect to the load (that is, writing pressure) on the pen tip member 3 as the outer diameter increases.
  • the size of the slider 16 is appropriate from the outer diameter shape of the resonance operation coil 21 to the size of about 80%.
  • the thickness of the pressure detection metal slider 16 is produced until the influence on the change characteristic of the inductance value L with respect to the writing pressure becomes a thickness (for example, 0.1 [mm] or less) at which the conductivity is reduced. Therefore, it can be applied up to 0.1 [mm].
  • the change in the inductance value L of the resonance operation coil 21 can be practically sufficient in the position and size range of the press detection metal slider 16.
  • the X-axis loop coils X1, X2,... Of the tablet display board portion Q1 are based on the pressing strength (that is, writing pressure) against the tablet display board portion Q1 to which the electronic pen 1 is pressed as a whole.
  • the pressing strength that is, writing pressure
  • exchange information Q3 obtained from XN it has been confirmed that a practically sufficient writing pressure detection effect can be obtained even if the fluctuation of the signal level that can be determined by the central processing unit Q2 becomes somewhat small.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the electronic pen 1, and as shown in FIG.
  • the pressure spring 22 of the writing pressure responding portion 11A constituting the portion 11 is constituted by two pressure spring members 22A and 22B having different spring constants.
  • the front pressing spring member 22A that contacts the pressing detection metal slider 16 is constituted by a coil spring having a small wire diameter, and therefore has a small spring constant.
  • the pressure spring member 22A mainly bends in a range where the load F (that is, writing pressure) is small, so that the load F (writing pressure) is changed.
  • a spring that can exhibit a spring characteristic that sharply changes the deflection ⁇ (as shown in FIG. 5A), and has a large spring constant when the load F (writing pressure) increases.
  • the member 22B bends it exhibits a spring characteristic that slowly changes the deflection ⁇ with respect to the change in the writing pressure.
  • the change in the inductance value L of the resonance operation coil 21 with respect to the change in the load F (that is, the writing pressure) is previously applied to the electronic pen 1 as described above with reference to FIG.
  • the planned pen-down characteristic can be easily realized.
  • the resonance frequency of the resonance circuit mechanism unit 11 is minimized when the writing pressure is maximum (in this case, the inductance value L of the resonance operation coil 21 is maximized), and co-vibration occurs. It is set so that the Q value of the working coil 21 is maximized.
  • the electronic pen 1 is used. It was confirmed that a change in pen pressure within an appropriate pen pressure range could be detected.
  • the resonance operation coil 21 is wound on a cylindrical coil core 21C made of a nonmagnetic synthetic resin material, and the front end surface of the pressure detection metal slider 16 is placed on the rear end surface of the coil core 21C.
  • the front end surface of the pressing detection metal slider 16 of the resonance detecting coil 21 is at the time of reset operation in which the writing pressure on the pen tip member 3 is zero. It is in a state close to a position separated by the protruding distance of the coil core 21 without contacting the rear end face.
  • FIG. 7 shows another embodiment of the electric signal processing unit 40. As shown in FIG. 7 by assigning the same reference numerals to the parts corresponding to those in FIG. 3, the resonance operation capacitor 25 of the resonance circuit 40A.
  • the resonance frequency switching circuit 40B is connected to the terminal positions of -1 to 25-m.
  • the resonance frequency switching circuit 40B has a configuration in which a parallel circuit of a fixed capacitor 51A and a semi-fixed capacitor 51B is connected to the resonance circuit 40A via a changeover switch 52.
  • the resonance frequency determined by the inductance value L of the resonance operation coil 21 and the capacitance values of the resonance operation capacitors 25-1 to 25-m in the resonance circuit 40A is set to the fixed capacitor 51A and the half.
  • the electronic pen 1 can be changed to the resonance frequency including the capacitance value of the fixed capacitor 51B, and thus the electronic pen 1 can select an appropriate resonance frequency according to the application.
  • the pressure detection metal slider 16 is configured to come into contact with the coil core 21C of the resonance operation coil 21, but instead of this, the rear end surface of the coil core 21C and the pressure detection metal
  • a film or foam material of about 0.1 [mm] may be inserted between the slider 16, and as a result, an impact is applied to the electronic pen 1 as an internal structure of the electronic pen 1.
  • an electronic pen that can effectively absorb this can be realized.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 40A is set in a state in which the resonance frequency of the resonance circuit 40A is 0 with respect to the pen tip member 3.
  • the resonance circuit 40A having the configuration shown in FIG. 3 when the resonance circuit 40A having the configuration shown in FIG. 3 is generally used, the frequency of the input drive pulse signal in the tablet display plate portion Q1 is fixed, so that the inductance value L of the resonance operation coil 21 varies according to the change in the writing pressure.
  • the resonance frequency deviates from the frequency of the input drive pulse signal of the tablet display board part Q1, so that the level of the detection signal given from the electronic pen 1 to the central processing part Q2 fluctuates.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 40A is set in a state where the writing pressure is zero, fluctuations in the signal level when the writing pressure fluctuates from zero can be reduced.
  • (3-5) In the above embodiment, the case where the pressure detection metal slider 16 is made of aluminum or brass material has been described, but instead of this, (3-5-1) copper as a non-magnetic metal is used.
  • Aluminum, gold, silver, zinc, tin, lead, magnesium, titanium, alloy of (3-5-2) metal, brass, bronze, solder, Nichrome (registered trademark), and the above-mentioned fine metal wire (filler) were blended
  • a material such as a conductive resin, a conductive film, a conductive polymer material, or a conductive polymer may be used.
  • the electronic pen according to the present invention can be used for detecting the writing pressure when the electronic pen is pressed against the surface to be pressed.

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Abstract

筆圧に対応したペン出力を得るものである。 ペン先部材３が押し当て対象Ｑ１から受ける筆圧に応じて、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌを変更させるにつき、非磁性・良導電性金属材料で構成された板状の押圧検出金属スライダ１６を共振動作用コイル２１の後端面位置に配設するようにしたことにより、筐体２に対する外部からの衝撃によって筐体２内部の部材に損傷を生じさせることがないような構造を工夫し易い実用性が大きい電子ペン１を実現できる。

Description

電子ペン
本発明は電子ペンに関し、特に筆圧に対応した電子情報を得るようにしたものである。
タブレット表示板部を有する情報処理装置として、ユーザが電子ペンをタブレット表示板部に押し当てながら、当該タブレット表示板部との間で情報のやり取りをする情報入力手段を形成する手法のものがある。
　従来、当該情報入力手段は、ペン先部材を押し当て対象であるタブレット表示板部に押し当てて情報のやり取りをする際に筆圧に変化が生じたとき、これに応答しながら情報の処理を行うことができるように、筆圧に応じて共振用コイルのインダクタンス値を変更することにより共振周波数を変化させる共振回路手段を電子ペン内に設けた構成のものが提案されている（特許文献１、２及び３参照）。
　特許文献１の電子ペンは、共振回路手段のコイル内にペン先部材に設けられたフェライトチップを筆圧に応じて移動させることにより共振用コイルのインダクタンス値を変更する。
　また特許文献２の電子ペンは、共振用コイルを巻回してなるフェライトコアの先端に、
ペン先部材と一体のフェライトチップを弾性部材でなる押圧リングを介して対接させ、フェライトチップが筆圧に応じて近づいたとき、共振用コイルのインダクタンス値を変更する。
　さらに特許文献３の電子ペンは、共振用コイルを巻装させたフェライトコア本体の先端に対して弾性板を介してペン先部材と一体の検出用フェライトコアを当接させ、筆圧に応じて検出用フェライトコアをフェライトコア本体に近づけることにより、共振用コイルのインダクタンス値を変更する。
特開昭６４－５３２２３ 特開２００２－２４４８０６ 特開２００６－１６３７９８
　ところがこの種の従来の電子ペンは、共振用コイルに対してペン先部材と一体に移動するフェライト部材を設けることにより共振用コイルのインダクタンス値を変更するように構成されているために以下の不都合がある。
　第１に、一般にフェライト部材は磁気特性のばらつきが大きく、これが電子ペンの筆圧特性のばらつきに直結する問題があった。
　また第２に、フェライト部材は一般に外部から与えられる衝撃に対して脆い材質であるため、電子ペンに対して衝撃が与えられたとき、破損しないような構造上の配慮が不可欠で、そのため電子ペンを簡略・軽量化しにくい問題があった。
　本発明は以上の点を考慮してなされたもので、共振用コイルのインダクタンス値を変更するにつき、磁気特性のばらつきの問題や、構造的脆弱性の問題を有効に解決することにより、実用性を向上させた電子ペンを提案するものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、非磁性材料でなるペン型の筐体２の先端に設けられたペン先部材３を入力駆動信号磁界を発生する押し当て対象Ｑ１に押し当てることにより、内部に生成した電子伝送情報を得る電子ペン１であって、ペン先部材３を押し当て対象Ｑ１に押し当てたときペン先部材３と共に筐体２内において中心軸線Ｌ１上を前方から後方に摺動する押圧シャフト１２と、中心軸線Ｌ１上における押圧シャフト１２の後端面位置に配設された非磁性・良導電性金属材料でなる板状の押圧検出金属スライダ１６と、筐体２の先端部２Ａにおけるペン先部材３の後端面と押圧検出金属スライダ１６の前端面との間の筐体２の前端部分において、押圧シャフト１２を移動自在に貫通させるように配設された共振動作用コイル２１と、共振動作用コイル２１と共に共振動作する共振動作用コンデンサ２５－１～２５－ｍと、筐体２内に設けられ、共振動作用コイル２１のインダクタンス値と共振動作用コンデンサ２５－１～２５－ｍの容量値とにより決まる共振周波数の共振電流を電子伝送情報として生起させて、当該共振電流を共振動作用コイル２１に流す共振回路４０Ａとを具え、ペン先部材３が押し当て対象Ｑ１に押し当てられたとき、当該ペン先部材３の筆圧に応じて押圧検出金属スライダ１６を共振動作用コイル２１の後端面から後方に離間するように移動させることによって共振動作用コイル２１のインダクタンス値を変更させることにより共振電流の共振周波数を筆圧に応じて変更するようにする。
　本発明によれば、ペン先部材が押し当て対象から受ける筆圧に応じて、共振動作用コイルのインダクタンス値を変更させるにつき、非磁性・良導電性金属材料で構成された板状の押圧検出金属スライダを共振動作用コイルの後端面位置に配設するようにしたことにより、筐体に対する外部からの衝撃によって筐体内部の部材に損傷を生じさせることがないような構造を工夫し易い実用性が大きい電子ペンを実現できる。
（Ａ）及び（Ｂ）は第１の実施の形態における電子ペンを示す斜視図及び情報処理システムを示す略線的ブロック図である。 電子ペンの詳細構成を示す部分的断面図である。 電気信号処理部を示す電気回路図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は筆圧応動部を示す平面構造図、正面構造図及び左側面構造図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は共振回路機構部の特性の説明に供する信号波形図である。 電子ペンの他の実施の形態を示す部分的断面図である。 電気信号処理部の他の実施の形態を示す電気回路図である。
　以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
　（１）第１の実施の形態
　図１において、１は全体として電子ペンを示し、図１（Ａ）に示すように、例えば非磁性樹脂材料で構成されたペン型の筐体２の先端から同様に非磁性樹脂材料で構成されたペン先部材３を突出させた構成を有する。
　電子ペン１は、図１（Ｂ）に示すように、ユーザが電子ペン１の筐体２を手に持ってペン先部材３を押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１の表示面Ｑ５に押し当てることにより、表示面Ｑ５上のＸＹ座標位置を指定できるようにされている。
　すなわち、電子ペン１は、タブレット表示板部Ｑ１が中央処理部Ｑ２との間に交換情報Ｑ３をやり取りすることにより、情報の処理を実行する情報処理システムＱ４において、ユーザがタブレット表示板部Ｑ１の表示面Ｑ５を押し当て対象として電子ペン１を押し当てたとき、表示面Ｑ５のＸＹ座標を表すＸ軸ループコイルＸ１、Ｘ２……ＸＮ及びＹ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭの交点位置によって決まるＸＹ座標位置を指定することにより、ユーザによるＸＹ座標指定情報をＸ軸制御部Ｑ６から交換情報Ｑ３として中央処理部Ｑ２に供給できるようになされている。
　かくして中央処理部Ｑ２は、ユーザにより指定された座標位置と、電子ペン１の表示面Ｑ５に対する筆圧情報とを読み取って、ユーザの指定に応じた情報の処理を実行する。
　電子ペン１のペン先部材３は、図２に示すように、筐体２の先端部２Ａの内部に配設された共振回路機構部１１に押圧シャフト１２を介して結合されている。
　この実施の形態の場合、押圧シャフト１２は非磁性樹脂材料でなる断面円形の棒体でなり、筐体２の中心軸線Ｌ１に沿って、筐体２の先端に穿設された開口孔１３内に配設されたペン先端部材３の進退動作を共振回路機構部１１に伝達する。
　筐体２は、中心軸線Ｌ１上に延長する円筒形状の外側ケース１４と、その内側に中心軸線Ｌ１上に同心的に設けられた円筒形状の内側ケース１５とで構成され、外側ケース１４の開口孔１３の後端側に連接するように設けられた隔壁１４Ａによって押圧シャフト１２を、前後方向に進退できるように、摺動自在に保持されている。
　押圧シャフト１２の後端部は、例えばアルミニウム又は真鍮材料でなる非磁性・良導電性金属板材料によって構成された板状の押圧検出金属スライダ１６の嵌合孔１６Ａを貫通して合成樹脂材料でなる支持シャフト１７に結合されている。
　支持シャフト１７の後端部は内側ケース１５に中心軸線Ｌ１に沿うように形成された案内孔１８に摺動自在に保持され、かくしてペン先部材３と、押圧シャフト１２と、押圧検出金属スライダ１６と、支持シャフト１７とが、電子ペン１の中心軸線Ｌ１上を一体として前後方向に移動できるようになされている。
　外側ケース１４の隔壁１４Ａの後面と、内側ケース１５の前端面に設けられた円環状段部１５Ａとの間には、円筒形状の共振用動作コイル２１が押圧シャフト１２を貫通させるように固着されていると共に、押圧検出金属スライダ１６の後端面と、内側ケース１５の円環状段部１５Ａの後方位置に設けられた円環状後方段部１５Ｂとの間に押圧スプリング２２が設けられている。
　この押圧スプリング２２は、押圧検出金属スライダ１６と、円環状後方段部１５Ｂとの間で圧縮動作することにより、押圧シャフト１２が後方に移動していないとき押圧検出金属スライダ１６の前端面が共振動作用コイル２１の後端面に対接した状態を維持するようになされている。
　かくして、ペン先部材３が押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１に押し当てられていないリセット状態にあるとき、押圧検出金属スライダ１６の前端面と共振動作用コイル２１の後端面との間の間隔が０（これをリセット間隔という）を維持する状態になっている。
　この実施の形態の場合、共振回路機構部１１は、筐体２の外側ケース１４と内側ケース１５とによって筐体２に一体に固着された共振動作用コイル２１に対する筆圧応動部１１Ａとして、ペン先部材３と一体に摺動する押圧シャフト１２、押圧検出金属スライダ１６及び支持シャフト１７を有し、当該筆圧応動部１１Ａは、図４に示すように、押圧検出金属スライダ１６として、内側ケース１５の円筒状内径とほぼ同じ直径Ｒ１を有する円筒面部１６Ａと、側面から見たとき（図４（Ｃ））、円筒面１６Ａの上下側面を削り取ったと同様の切除面１６Ｂ１及び１６Ｂ２（対向距離Ｒ２）を形成し、これにより押圧検出金属スライダ１６の前端面と対向するように設けられた共振動作用コイル２１から導出されるインダクタンス導出線２１Ａ及び２１Ｂ（図３）を、押圧検出金属スライダ１６と干渉しないように、切除面１６Ｂ１及び１６Ｂ２の外側位置を通って、後方位置にある電気信号処理部４０に導出できるようになされている。
　かくして共振回路機構部１１は筐体２の直径を小さくした場合にも、押圧検出金属スライダ１６の前面側及び後面側にある共振動作用コイル２１及び電気信号処理部４０との電気的接続を簡易にできるようになされている。
　またこの実施の形態の場合の筆圧応動部１１Ａを含む共振回路機構部１１の特性は、図５（Ａ）～（Ｃ）のように構成される。
　図５（Ａ）に示すように、荷重Ｆ（すなわち筆圧）と筆圧応動部１１Ａの移動量δ（すなわち押圧スプリング２２のたわみ量）との関係は、荷重Ｆ（すなわち筆圧）が、正規化した値として、０、０．１、０．２……１まで変化する間における、たわみδ（すなわち筆圧応動部１１Ａの移動量）との関係は、たわみδが０、０．４、０．６５……１に変化するような特性に選定する。
　また筆圧応動部１１Ａの移動量δ（すなわち押圧スプリング２２のたわみ量）と、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌとの関係を、図５（Ｂ）に示すように、移動量δが０、０．２、０．４……１まで変化する間に、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌを０．７、０．８４、０．９……１に変化するような特性に選定する。
　このような特性を選定すると、荷重Ｆ（すなわち筆圧）とインダクタンス値Ｌとの関係は、図５（Ａ）の荷重Ｆ－たわみδの関係に、図５（Ｂ）の移動量δ－インダクタンス値Ｌ特性を当てはめれば、図５（Ｃ）に示すように、荷重Ｆ（すなわち筆圧）を０、０．１、０．２……１に変化する間に、インダクタンス値Ｌが０、０．３２、０．５４６……１になるような特性が実現できる。
　ここで、荷重Ｆ／たわみδの特性（図５（Ａ））から見られるように、押圧スプリング２２は、筆圧Ｆが０から０．２に変化する間にたわみ量δが急峻に立ち上がるように、ばね特性が選定されている。
　ここで共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌの特性（図５（Ｂ））は、押圧検出金属スライダ１６が共振動作用コイル２１から離れるように移動量δが増加していけば、インダクタンス値Ｌが増大するような関係になるようにし、特に移動量δが０から０．２に変化するまでの間に急峻にインダクタンス値Ｌを立ち上げるようにする。
　この結果図５（Ｃ）に示すように、荷重Ｆ（すなわち筆圧）によるインダクタンス値Ｌの変化は、荷重Ｆ（すなわち筆圧）が０から０．２まで変化する軽荷重の間に、インダクタンス値Ｌを急峻に立ち上げることができるような電子ペン１を実現する。
　図５（Ｃ）に示すような急峻な立ち上がり特性を有する電子ペン１は、当該電子ペン１を押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１に押し当て開始する際のいわゆる「ペンダウン特性」が高感度の特性を持つことができることを意味し、これにより電子ペン１の実用性を一段と高めることができる。
　この実施の形態の場合、ペン先部材３に対して共振動作用コイル２１は、筐体２の外側ケース１４の隔壁１４Ａを間に挟んだだけの極く近い近接位置に固着されている。
かくして、ユーザが電子ペン１を押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１に押し当てたとき、タブレット表示板部Ｑ１のＹ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭからの磁界結合によって入力駆動パルス磁界を受けて共振動作用コイル２１内に共振エネルギーを生起する際、並びに当該共振エネルギーを共振動作用コイル２１からＸ軸ループコイルＸ１、Ｘ２……ＸＮに磁界結合することにより筆圧検出磁界を返送する際に、押し当て対象のＹ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭ、並びにＸ軸ループコイルＸ１、Ｘ２……ＸＮにできるだけ近い位置において（従って極く簡略な構成によって）、確実に信号のやり取りを行うことができるようなされている。
　この共振動作用コイル２１の後端面に近接する位置には、押圧検出金属スライダ１６及び支持シャフト１７並びに押圧スプリング２２が配設されていることにより、これらを含む共振回路機構部１１は電子ペン１の先端部２Ａにまとまるように配置されている。
　以上の構成において、リセット状態では、押圧検出金属スライダ１６は、押圧スプリング２２からたわみ圧力を受けることがないため、押圧検出金属スライダ１６の前端面が共振動作用コイル２１の後端面に当接した状態のまま、内側ケース１５の円環状段部１５Ａの位置に位置決めされた状態になる。
　このリセット状態において、ユーザが電子ペン１を手にしてペン先部材３を押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１の表示面Ｑ５に押し当てることにより、ペン先部材３が後方に移動したとき、押圧検出金属スライダ１６は押圧シャフト１２によって後方に移動することによりその後端面によって押圧スプリング２２を圧縮して行き、これにより押圧検出金属スライダ１６の前端面の位置が円環状段部１５Ａに位置決めされたリセット状態から後方に移動して行くことにより、当該移動量の分だけ押圧検出金属スライダ１６の前端面と共振動作用コイル２１の後端面との間の間隔が広がって行く。
　このとき、電気回路要素として機能する共振動作用コイル２１と非磁性体金属材料でなる押圧検出金属スライダ１６との関係を考えると、円筒形状の共振動作用コイル２１の中心軸方向からほぼ同じ直径を有する円板状の非磁性体金属材料でなる押圧検出金属スライダ１６を接触ないし近接させた状態になるので、当該押圧検出金属スライダ１６が共振動作用コイル２１に対して２次コイルを設けたと等価な動作をし、これにより、共振動作用コイル２１のインダクタンス値ＬやＱ値を押圧検出金属スライダ１６の近接距離の変更状態に応じて変更させるような現象が生じ、その結果共振動作用コイル２１が本来持っているインダクタンス値ＬやＱ値が、押圧検出金属スライダ１６を近接又は接触させたことにより低下させる現象が生ずる。
　このときの共振動作用コイル２１のインダクタンス値ＬやＱ値の変更量は、共振動作用コイル２１の後端面と押圧検出金属スライダ１６の前端面との間の離間距離に応じて変化する。
　この実施の形態の場合、当該共振動作用コイル２１のインダクタンス値ＬやＱ値の変化は、図３に示すように、共振動作用コイル２１の両端に接続されたインダクタンス導出線２１Ａ及び２１Ｂが電子ペン１の筐体２の後端部２Ｂに設けた電気信号処理部４０に接続されていることにより、電気信号の変化として処理される。
　図３の電気信号処理部４０は、電子ペン１のペン先部材３を押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１（図１）に押し当てたとき、入力駆動期間の間Ｙ軸制御部Ｑ７から順次Ｙ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭに与えられている入力駆動パルス信号に基づいて当該入力駆動パルス信号の繰返し周波数の磁界がタブレット表示板部Ｑ１から送出され、当該タブレット表示板部Ｑ１の押し当て位置近傍のＹ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭからの磁界が共振動作用コイル２１に差交することにより共振動作用コイル２１が共振エネルギーを得てインダクタンス導出線２１Ａ及び２１Ｂを介して共振動作用コンデンサ２５－１、２５－２……２５－ｍに並列に接続された共振回路４０Ａに共振電流を流す。
　このとき共振回路４０Ａに流れる共振電流は、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌと共振動作用コンデンサ２５－１～２５－６の合成容量値とによって決まる共振周波数を有する共振エネルギーとして蓄積され、当該共振エネルギーは共振動作用コイル２１から当該共振周波数の磁界として押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１の押し当て位置近傍のＸ軸ループコイルＸ１、Ｘ２…ＸＮに送り返される。
　かくしてタブレット表示板部Ｑ１は電子ペン１から送り返されてくる共振エネルギーを交換情報Ｑ３として中央処理部Ｑ２に送り込むことにより、送り返されてきた共振エネルギーに含まれている、電子ペン１によって指定された指定位置情報と、筆圧情報とを、誘導電圧の変化として、取り出すことができる。
　この実施の形態の場合、共振回路４０Ａを構成する共振動作用コンデンサ２５－１～２５－ｍとして、筆圧が０のリセット状態における共振回路４０Ａの共振周波数を決めるため複数の固定コンデンサ及び可変コンデンサが用意されており、筐体２内の電気回路要素の構造部分に対応する容量値が設定されている。
　このようにして取り込まれた誘導電圧は、電子ペン１が押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１に押し当てられた座標位置において最も出力電圧値が大きくなるので、中央処理部Ｑ２は電子ペン１の押し当て座標値を補間演算により求めることができる。
　ところが、このとき電子ペン１の共振回路４０Ａにおいて発生される共振電流は、共振動作用コンデンサ２５－１～２５－６の容量値が固定であるのに対して、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌが押し当て対象に対するペン先部材３の筆圧に応じて変化することにより、共振周波数が当該筆圧に対応した値に変化する。
　この共振回路４０Ａの共振周波数の変化は、タブレット表示板部Ｑ１のＹ軸制御部Ｑ７から与えられる入力駆動パルス信号の周波数を若干変更させることにより、Ｘ軸制御部Ｑ６を介して中央処理部Ｑ２に取り込まれる誘導電圧の位相が、電子ペン１の共振回路４０Ａの共振周波数がペン先部材３に対する筆圧の変化に対応する分だけ位相ずれするように変化し、この変化が筆圧検出情報として中央処理部Ｑ２に取り込まれることになる。
　この実施の形態の場合、電子ペン１の共振回路４０Ａの共振周波数は、ペン先部材３がタブレット表示板部Ｑ１に押し当てられていないリセット状態において、Ｙ軸ループコイルＹ１、Ｙ２……ＹＭから与えられる入力駆動パルス信号の周波数と一致する周波数にあらかじめ選定されている。
　従って中央処理部Ｑ２は電子ペン１がタブレット表示板部Ｑ１に押し当てられていないリセット状態のとき、Ｙ軸制御部Ｑ７から与えられる入力駆動パルス信号の周波数の誘導電圧が得られることにより電子ペン１によって指定された座標位置を検出すると同時に、電子ペン１の共振回路４０Ａの共振周波数が入力駆動パルス信号の周波数と一致することによりその位相ずれを発生させない状態になり、これにより筆圧が０であるリセット状態を中央処理部Ｑ２が判定することができる。
　これに対して、電子ペン１のペン先部材３がタブレット表示板部Ｑ１に押し当てられて、電子ペン１の中心軸線Ｌ１上において筐体２内に押し込まれていくと、押圧シャフト１２を介して押圧検出金属スライダ１６が後方に移動することにより、押圧検出金属スライダ１６の前端面と共振動作用コイル２１の後端面との間の距離が、接触しているリセット位置から広がることにより、共振回路４０Ａにおいて共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌが低下し、その結果共振回路４０Ａの共振周波数が変化する。
　この電子ペン１の共振回路４０Ａの共振周波数の変化は、入力駆動パルス信号に対する
位相の変化として、中央処理部Ｑ２が検出することにより、当該位相の変化に対応する筆圧値を中央処理部Ｑ２が取得することができることになる。
　以上の構成によれば、電子ペン１の共振回路４０Ａにおいて共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌがペン先部材３に対する筆圧に対応するように変化することにより、電子ペン１のタブレット表示板部Ｑ１に対する筆圧を検出することができる。
　かくするにつき、筆圧に対応する検出出力を得るために用いられる要素である押圧検出金属スライダ１６を、非磁性・良導電性金属材料の板状材料で構成したことにより、金属材料として、外部からの衝撃に対して強く、しかもペン形状の筐体内の部材として加工し易い電子ペンを実現できる。
（２）非磁性・良導電性金属材料を利用した筆圧検出構造
　第１の実施の形態の場合、ペン先部材３が押し当て対象としてのタブレット表示板部Ｑ１に対する筆圧を検出する共振回路機構部１１として、アルミニウムや真鍮といった非磁性・良導電性・板状の非磁性体材料を用いることにより、従来の場合のようにフェライト素材を用いずに、電子ペン１の共振周波数を変更する構成を以下の確認事項に基づいて採用している。
（２－１）この実施の形態のように、共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌを変更するために金属材料でなる素材を接触又は近接させると、原理的に共振エネルギーを損失させる要素となって、当該共振動作用コイル２１の共振周波数を決めるインダクタンス値や、当該共振系の感度を表す量であるＱ値を低下させることから、『一般には共振動作を制御する部材としては不向きである』と考えられ、従来の電子ペンでは、当該金属材料を用いることはなく、フェライト部材が使用されている。
（２－２）これに対して上述の実施の形態においては、円筒形状の共振動作用コイル２１の後端面にほぼ同じ大きさの外径形状の非磁性体・良導体金属板でなる押圧検出金属スライダ１６を中心軸方向から接触ないし近接させ、これにより当該非磁性体金属板を二次コイルとして作用させて共振動作用コイルのインピーダンス値とＱ値を低下させることにより共振動作用コイルの共振周波数を変更させるような特性を生じさせるように工夫している。
　当該金属板が従来のように、磁性体材料であるフェライトチップで形成されている場合は、筆圧検出特性の変化の仕方が扱う周波数によって一様ではなく、インダクタンス値が低下するばかりではなく増加するような場合もあるので、この実施の形態においては採用していない。
（２－３）押圧検出金属スライダ１６としては、上述のアルミニウムや真鍮のように、非磁性体であり、かつ導電性が高い材質のものを用いる。
（２－４）押圧検出金属スライダ１６としては外径が大きいほどペン先部材３に対する荷重（すなわち筆圧）に対する共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌの変化が大きくなるが、実用上押圧検出金属スライダ１６の大きさは、共振動作用コイル２１の外径形状から８割程度の大きさまで、適正がある。
（２－５）押圧検出金属スライダ１６の厚みは、筆圧に対するインダクタンス値Ｌの変化特性に対する影響が、導電性が低下する程度の厚み（例えば０．１［ｍｍ］以下）になるまでは生じないので、０．１［ｍｍ］までは適用できる。
　これに対して押圧検出金属スライダ１６の厚みを増加しても荷重Ｆ（すなわち筆圧）と共振動作用コイル２１のインダクタンス値特性に対する変化はほとんどない。
（２－６）上記（２－１）～（２－５）の条件によれば、筆圧の変化に対する共振動作用コイル２１のインピーダンス値Ｌの低下は、押圧検出金属スライダ１６の位置及び寸法範囲では十分な変化を得ることができ、また共振動作用コイル２１のＱ値の低下（従って感度の低下）は、押圧検出金属スライダ１６の位置及び寸法範囲では、使用可能な程度の低下にとどまっていることが確認できる。
　かくして結果的には、情報処理システムＱ４において共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌの変化は、押圧検出金属スライダ１６の位置と、大きさの範囲において実用上十分な変化を得ることができる。
　かくして結果的には、全体として電子ペン１の押し当て対象となるタブレット表示板部Ｑ１に対する押し当て強さ（すなわち筆圧）に基づいてタブレット表示板部Ｑ１のＸ軸ループコイルＸ１、Ｘ２……ＸＮから得られる交換情報Ｑ３として、中央処理部Ｑ２が判断できる信号レベルの変動が多少は小さくなっても実用上充分な筆圧検出効果を得ることができることを確認できた。
（２－７）よって、押圧検出金属スライダ１６としては、一般的に得られる０．５［ｍｍ］程度の薄型の金属材料を適用する（板状製品であっても、固形製品を切削したものであっても良い）ことよって電子ペン１の共振回路機構部１１を実現することができる。
（３）他の実施の形態
（３－１）図６は電子ペン１の他の実施の形態を示すもので、図２との対応部分に同一符号を付して示すように、共振回路機構部１１を構成する筆圧応動部１１Ａの押圧スプリング２２がばね定数が互いに異なる２つの押圧スプリング部材２２Ａ及び２２Ｂによって構成されている。
　この実施の形態の場合、押圧検出金属スライダ１６に対接する前部の押圧スプリング部材２２Ａは、線径が小さいコイルスプリングで構成されているためばね定数が小さいので、ペン先部材３が押し当て対象であるタブレット表示板部Ｑ１によって後方に荷重を受けたとき、荷重Ｆ（すなわち筆圧）が小さい範囲において主として押圧スプリング部材２２Ａがたわみ動作することにより、荷重Ｆ（筆圧）の変化に対してたわみδを急峻に変化させるようなばね特性を呈することができ（図５（Ａ）のように）、これに対して荷重Ｆ（筆圧）が大きくなったとき、主としてばね定数が大きな押圧スプリング部材２２Ｂがたわみ動作することにより、筆圧の変化に対してたわみδをゆっくりと変化させるようなばね特性を呈することになる。
　かくして図６の構成によれば、荷重Ｆ（すなわち筆圧）の変化に対する共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌの変化を、図５（Ｃ）ついて上述したように、電子ペン１に対して予め予定したペンダウン特性を容易に実現できる。
　図６の場合の電子ペン１は、筆圧が最大のときに共振回路機構部１１の共振周波数が最小になる（このとき共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌが最大になる）と共に、共振動作用コイル２１のＱ値が最大になるように設定されている。
　かくして電子ペン１の共振周波数をタブレット表示板部Ｑ１から生起される磁界の入力駆動パルス信号の周波数に対して、若干低い周波数で筆圧が最大になるように設定することにより、電子ペン１として適切な筆圧範囲の筆圧変化を検出できることを確認できた。
　図６の実施の形態の場合、共振動作用コイル２１は非磁性合成樹脂材料でなる筒状のコイルコア２１Ｃ上に巻装されていると共に、コイルコア２１Ｃの後方端面に押圧検出金属スライダ１６の前端面が押圧スプリング２２の弾発力によって当接した状態になるようになされ、これによりペン先部材３に対する筆圧が０のリセット動作時、押圧検出金属スライダ１６の前端面は共振動作用コイル２１の後端面に接触せずに、コイルコア２１の突出距離だけ離間した位置に近接した状態になっている。
（３－２）図７は電気信号処理部４０の他の実施の形態を示すもので、図３との対応部分に同一符号を付して示すように、共振回路４０Ａの共振動作用コンデンサ２５－１～２５－ｍの終端位置に共振周波数切換回路４０Ｂを接続する。
　共振周波数切換回路４０Ｂは固定コンデンサ５１Ａ及び半固定コンデンサ５１Ｂの並列回路を、切換スイッチ５２を介して共振回路４０Ａに接続する構成を有する。
　かくして切換スイッチ５２をオン動作させれば、共振回路４０Ａにおいて共振動作用コイル２１のインダクタンス値Ｌと共振動作用コンデンサ２５－１～２５－ｍの容量値によって決まる共振周波数を、固定コンデンサ５１Ａ及び半固定コンデンサ５１Ｂの容量値を含めた共振周波数に変更することができ、かくして電子ペン１として用途に応じて適正な共振周波数を選定できる電子ペン１を実現できる。
（３－３）図６の電子ペン１においては、押圧検出金属スライダ１６を共振動作用コイル２１のコイルコア２１Ｃに対接させるように構成したが、これに代えコイルコア２１Ｃの後端面と押圧検出金属スライダ１６との間に例えば０．１［ｍｍ］程度のフィルムや発泡材を挿入しても良く、これにより電子ペン１の内部構造として、例え外部から電子ペン１に対して衝撃が与えられたとしてもこれを有効に吸収できるような電子ペンを実現できる。
（３－４）図３の電気信号処理部４０において、共振回路４０Ａの共振周波数をペン先部材３に対する筆圧が０の状態において共振回路４０Ａの共振周波数を設定する。
　このようにした場合、電子ペン１に筆圧が与えられたとき、これに応じて共振動作用コイル２１のインダクタンス値が変化して共振回路４０Ａの共振周波数が変化することにより当該筆圧を中央処理部Ｑ２において検出できるが、このとき筆圧０のときの共振周波数を共振回路４０Ａにおいて設定したことにより中央処理部Ｑ２に受け渡される信号レベルの変動が少なくなることにより中央処理部Ｑ２における筆圧の検出精度が高い状態に維持できる。
　因みに一般的に図３の構成の共振回路４０Ａを用いる場合タブレット表示板部Ｑ１における入力駆動パルス信号の周波数が固定されているため、共振動作コイル２１のインダクタンス値Ｌが筆圧の変化に応じて変化すると、その共振周波数はタブレット表示板部Ｑ１の入力駆動パルス信号の周波数からずれるために、電子ペン１から中央処理部Ｑ２に与えられる検出信号のレベルが変動することになる。
　しかしながら共振回路４０Ａの共振周波数を筆圧０の状態で設定すれば、筆圧が０から変動したときの信号レベルの変動を少なくすることができる。
（３－５）上述の実施の形態においては、押圧検出金属スライダ１６をアルミニウム又は真鍮材料によって構成した場合について述べたが、これに代え、（３－５－１）非磁性体金属として、銅、アルミニウム、金、銀、亜鉛、錫、鉛、マグネシウム、チタン、（３－５－２）金属の合金として、真鍮、青銅、半田、ニクロム（登録商標）、上記金属細線（フィラ）を配合した導電性樹脂、導電性接着剤、（３－５－３）炭素系の導電材料として、グラファイト（板、シート）、（３－５－４）上記導電材料を塗布・コーディング等した材料として、導電性樹脂、導電性フィルム、導電性高分子材料・導電性ポリマーといった材料を用いるようにしても良い。
　本発明による電子ペンは押し当て対象面に電子ペンを押し当てる際の筆圧を検出する場合に利用できる。
　１……電子ペン、２……筐体、３……ペン先部材、１１……共振回路機構部、１１Ａ……筆圧応動部、１２……押圧シャフト、１３……開口孔、１４……外側ケース、１４Ａ……隔壁、１５……内側ケース、１５Ａ……円環状段部、１６……押圧検出金属スライダ、１６Ａ……嵌合孔、１７……支持シャフト、１５Ｂ……円環状後方段部、４０……電気信号処理部、４０Ａ……共振回路、４０Ｂ……共振周波数切換回路、Ｑ１……タブレット表示板部、Ｑ２……中央処理部、Ｑ３……交換情報、Ｑ４……情報処理システム、Ｑ５……表示面、Ｑ６……Ｘ軸制御部、Ｑ７……Ｙ軸制御部、Ｘ１～ＸＮ……Ｘ軸ループコイル、Ｙ１～ＹＭ……Ｙ軸ループコイル

Claims (6)

  1. 　非磁性材料でなるペン型の筐体の先端に設けられたペン先部材を入力駆動信号磁界を発生する押し当て対象に押し当てることにより、内部に生成した電子伝送情報を得る電子ペンであって、
    　上記ペン先部材を上記押し当て対象に押し当てたとき上記ペン先部材と共に上記筐体内において中心軸線上を前方から後方に摺動する押圧シャフトと、
    　上記中心軸線上における上記押圧シャフトの後端面位置に配設された非磁性・良導電性金属材料でなる板状の押圧検出金属スライダと、
    　上記筐体の前端部における上記ペン先部材の後端面と上記押圧検出金属スライダの前端面との間の上記筐体の前端部分において、上記押圧シャフトを移動自在に貫通させるように配設された共振動作用コイルと、
    　上記共振動作用コイルと共に共振動作する共振動作用コンデンサと、
    　上記筐体内に設けられ、上記共振動作用コイルのインダクタンス値と上記共振動作用コンデンサの容量値とにより決まる共振周波数の共振電流を上記電子伝送情報として生起させて、当該共振電流を上記共振動作用コイルに流す共振回路と
    　を具え、
    　上記ペン先部材が上記押し当て対象に押し当てられたとき、当該ペン先部材の筆圧に応じて上記押圧検出金属スライダを上記共振動作用コイルの後端面から後方に離間するように移動させることによって上記共振動作用コイルのインダクタンス値を変更させることにより上記共振電流の上記共振周波数を上記筆圧に応じて変更する
    　ことを特徴とする電子ペン。
  2. 　上記筆圧に応じて変更された上記共振電流によって上記共振動作用コイルに流した共振電流によって発生させた筆圧検出磁界を、上記押し当て対象に返送する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
  3. 　上記押圧検出金属スライダの上記筆圧に応じた移動の仕方は、当該押し当て動作の開始初期時において、上記筆圧の変化に対して急峻なインダクタンス値の変化を生じさせる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
  4. 　上記押圧検出金属スライダは、上記急峻なインダクタンス値の変化を生じさせるように、上記押圧シャフトの移動を制御する特性を持つばね特性を有する押圧スプリングを上記押圧検出金属スライダの後面側に設けた
    　ことを特徴とする請求項３に記載の電子ペン。
  5. 　上記共振回路において生起される上記共振電流の共振周波数は、上記筆圧が最大のとき、最大になるように、上記共振動作用コイルのインダクタンス値及び上記共振動作用コンデンサの容量値が設定されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
  6. 　上記共振回路において生起される上記共振電流の共振周波数は、上記筆圧が０であることを条件として設定されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
     
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