WO2018070085A1 - 多機能電子ペン - Google Patents

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WO2018070085A1
WO2018070085A1 PCT/JP2017/025943 JP2017025943W WO2018070085A1 WO 2018070085 A1 WO2018070085 A1 WO 2018070085A1 JP 2017025943 W JP2017025943 W JP 2017025943W WO 2018070085 A1 WO2018070085 A1 WO 2018070085A1
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electronic pen
pen
main body
housing
opening
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PCT/JP2017/025943
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English (en)
French (fr)
Inventor
健一 二宮
Original Assignee
株式会社ワコム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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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

Definitions

  • the present invention relates to a multifunctional electronic pen capable of switching and selecting a function of a writing instrument such as a ballpoint pen and a mechanical pencil, and other functions, and a function of an electromagnetic induction electronic pen.
  • a position detection device having an input surface for inputting a pointing operation or inputting characters and drawings, and detecting an operation input position designated by the electronic pen on the input surface by an electromagnetic induction method is used.
  • Position input devices are known.
  • an electromagnetic induction type electronic pen used in this position input device an electromagnetic wave from the position detection device is received by a resonance circuit composed of a coil and a capacitor, and the received electromagnetic wave is fed back to the position detection device, whereby the position detection device Is known to detect the pointing position of an electronic pen (see, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-229773)).
  • This type of electromagnetic induction type electronic pen has a feature that electromagnetic waves can be exchanged with the position detection device through a resonance circuit that does not require a battery power source. Even when this type of electronic pen includes an electronic circuit that requires a power source, the necessary power can be obtained by rectifying the electromagnetic waves received from the position detection device through the resonance circuit (for example, refer to Patent Document 2 (Japanese Patent No. 5892595).
  • the resonance frequency of the resonance circuit is adjusted to Adjustments have been made so as to be appropriate in the detection of the designated position.
  • JP 2004-212973 A Japanese Patent No. 5892595
  • multi-color ballpoint pens such as 2-color ballpoint pens and 3-color ballpoint pens, as well as a cartridge that implements the functions of a mechanical pencil and a ballpoint pen core (including cartridges and refills) can be selected and used.
  • Pens are commercially available.
  • As an example of this type of multi-function pen as a single ball-point pen (cartridge or refill) of a multi-color ball pen, or as one function of a multi-function pen, a cartridge or refill (hereinafter referred to as an electronic pen) having the function of an electronic pen.
  • an electronic pen main body There is a demand to realize a multifunctional electronic pen using a cartridge or a refill having a pen function (referred to as an electronic pen main body).
  • an electronic pen main body referred to as an electronic pen main body.
  • the electronic pen main body of such a multi-function electronic pen is equipped with the above-described electromagnetic induction type electronic pen function, a resonance circuit that does not require a battery is used, which is relatively easy to implement. There is an advantage of being.
  • the electronic pen main body that has been adjusted when using these with the electromagnetic induction type electronic pen main body portion in the multi-function electronic pen
  • the resonance frequency of the resonance circuit of the part may change, and the position detection accuracy in the position detection device may be reduced.
  • the same problem occurs when other functional parts of the electronic pen body (functional parts of mechanical pencils, ballpoint cartridges, refills, etc.) are not only made of metal but also a magnetic material. It will occur.
  • the present invention enables a multi-function electronic pen using an electromagnetic induction electronic pen main body to avoid an influence on the resonance circuit of the electromagnetic induction electronic pen main body. For the purpose.
  • An electromagnetic induction type electronic pen main body part can protrude from the opening to the outside of the casing in the hollow part of the casing made of a cylindrical body having an opening on one end side in the axial direction.
  • a rod-like functional member whose one end side protrudes outside the housing is housed in the hollow portion of the housing.
  • a multi-function electronic pen On the pen tip side of the electronic pen main body, a coil constituting a resonance circuit is disposed in a state in which the center line direction of the coil is along the axial direction of the casing, A switching mechanism that switches either the pen tip portion of the electronic pen main body portion or the one end portion side of the bar-shaped functional member so as to protrude from the opening to the outside of the housing in accordance with a user operation.
  • the switching mechanism is configured such that when the pen tip portion of the electronic pen main body portion protrudes from the opening to the outside of the housing, the end portion of the electronic pen main body portion opposite to the pen tip portion side of the coil A multifunction electronic pen is provided, wherein the position and the one end of the bar-shaped functional member are separated from each other by a predetermined distance or more in the axial direction of the housing. .
  • the switching mechanism portion causes the pen tip portion of the electromagnetic induction electronic pen main body portion to protrude from the opening to the outside of the housing in order to use the multi-function electronic pen as an electronic pen.
  • the end position of the electronic pen body portion opposite to the pen tip side of the coil and the one end portion of the rod-shaped functional member are separated from each other by a predetermined distance or more in the axial direction of the housing. .
  • the multifunction electronic pen when used as an electronic pen, even if one end of the rod-shaped functional member or the entire rod-shaped functional member is made of metal or magnetic material, the metal or magnetic Since the body part and the coil constituting the resonance circuit are separated from each other by a predetermined distance or more, the rod-shaped functional member can eliminate or reduce the influence on the resonance frequency of the resonance circuit.
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of the structure of the first embodiment of the multifunction electronic pen according to the present invention.
  • an electromagnetic induction electronic pen main body 3 and a ballpoint pen core (cartridge or refill) 4 as a writing instrument are accommodated in a hollow portion of a cylindrical external housing 2.
  • One end of the cylindrical external housing 2 in the axial direction is the pen tip side of the multifunction electronic pen 1, and an opening 2a is formed on the pen tip side. Note that the opening on the opposite side to the pen tip side of the cylindrical external housing 2 is closed by the rear end lid 2E.
  • the electronic pen body 3 and the ballpoint pen core 4 are housed in the external housing 2 so that any of the pen tip portions can protrude from the opening 2 a to the outside of the external housing 2.
  • the pen tip side is referred to as the leading end side and the rear end side opposite to the pen tip side.
  • the multi-function electronic pen 1 of this example includes a rotary switching mechanism 5 having a configuration as will be described in detail later. Then, by this rotary switching mechanism unit 5, either the pen tip portion of the electronic pen main body portion 3 or the pen tip portion of the ballpoint pen core 4 is externally connected from the opening 2 a of the external housing 2 of the electronic pen 1. It is configured to be able to switch whether to project outside the housing 2.
  • FIG. 2A shows a core 4 of a commercially available knock-type ballpoint pen
  • FIG. 2B shows a configuration example of the electronic pen main body 3 of this embodiment.
  • the commercially available knock-type ballpoint pen core 4 is composed of a metal pen tip portion 41 having a metal ball disposed at the tip thereof and an ink storage portion 42, and a coupling portion 43. It is provided with a well-known configuration that is combined and integrated with each other.
  • the core 4 of the ballpoint pen is a portion other than the pen tip portion 41, that is, the ink storage portion 42 is made of plastic or the like and has flexibility, so that it does not break even when an external force is applied. It is configured to bend to some extent in all directions.
  • the coupling portion 43 has the same diameter as the ink storage portion 42.
  • the outer diameter of the electronic pen body 3 of this embodiment is formed in the same outer shape as the core 4 of the ballpoint pen.
  • the electronic pen main body 3 includes an internal housing 33 corresponding to the ink storage portion 42 and a core 34 corresponding to the pen tip portion 41 of the core 4 of the ballpoint pen.
  • the inner casing 33 is formed in a cylindrical shape, and inside the inner casing 33, as shown in FIG. 3 described later, a ferrite core 32 as an example of a magnetic core around which a coil 31 is wound, a brush
  • the pressure detection unit 35, the printed circuit board (circuit board) 36, and the like are accommodated, and the core 34 is detachably attached to the writing pressure detection unit 35 as described later.
  • the front end side of the inner housing 33 of the electronic pen main body 3 has dimensions substantially equal to the dimensions of the pen tip 41 of the ballpoint pen core 4.
  • the formed core guide part 33b is configured.
  • the diameter of the core guide portion 33b is configured to be approximately equal to the diameter R1 of the pen tip portion 41 of the ballpoint pen core 4.
  • the main body component storage part 33c is comprised in the other end side of the core body guide part 33b.
  • the length from the end portion 33d on the front end side of the main body component storage portion 33c to the pen tip portion 34a of the core body 34 is configured to be substantially equal to the length L1 of the pen tip portion 41 of the core 4 of the ballpoint pen. Yes.
  • the diameter of the main body component storage portion 33c of the electronic pen main body portion 3 is substantially equal to the diameter R2 of the ink storage portion 42 of the core 4 of the ballpoint pen, and is set larger than the diameter R1 of the pen tip portion 41 (R2>). R1).
  • the diameter of the opening 2a of the external housing 2 shown in FIG. 1A is set smaller than the diameter R2 of the ink storage portion 42 of the ballpoint pen core 4. Accordingly, the pen tip portion 41 of the ballpoint pen core 4 and the core body guide portion 33b on the distal end side of the electronic pen main body portion 3 can protrude from the opening 2a of the external housing 2 to the outside.
  • the total length L2 of the ballpoint pen core 4 is selected.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an internal configuration example of the electronic pen main body unit 3 according to the first embodiment and a configuration on the pen tip side of a writing instrument configured using the electronic pen main body unit 3.
  • the electronic pen body 3 includes a coil 31, a ferrite core 32, an internal housing 33 including a core body guide portion 33 b and a main body component storage portion 33 c, a core body 34, and writing pressure detection.
  • the unit 35 includes a printed board 36, a protective pipe 37, a board holding member 38, and a fitting member 39.
  • the core body 34 is formed in a rod shape with, for example, resin, and includes a pen tip portion 34a and a shaft portion 34b.
  • the pen tip portion 34a is formed at the end portion on the distal end side of the shaft portion 34b, and is housed in the inner housing 33 so as to protrude from an opening 33a provided at the end portion on the distal end side of the inner housing 33. ing.
  • the internal housing 33 includes a core body guide portion 33b and a main body component storage portion 33c.
  • the core body guide portion 33b is connected to the main body component storage portion 33c at an end 33d on the distal end side of the main body component storage portion 33c. Yes.
  • the core body guide portion 33b accommodates a part of the front end side of the ferrite core 32 around which the coil 31 is wound, and the remaining portion on the rear end side of the ferrite core 32 together with the writing pressure detection unit 35 and the printed circuit board 36. It is stored in the main body component storage part 33c.
  • the pen tip portion 34 a of the core body 34 has a diameter larger than the diameter of the through hole of the ferrite core 32.
  • the tip end portion 34a of the core body 34 is processed into a hemispherical tip so that it can be smoothly moved on the operation surface of the electronic pen above the sensor of the position detection device. .
  • the coil 31 is wound by the part of the predetermined length of the axial direction of the ferrite core 32, and it becomes the coil winding part 32c.
  • the front end side and the rear end side of the ferrite core 32 are a coil non-winding portion 32a and a coil non-winding portion 32b around which the coil is not wound.
  • a resonance circuit is configured by the coil 31 and the capacitor on the printed circuit board 36.
  • the resonance circuit is coupled to the position detection device by electromagnetic induction so that signals can be transmitted to and received from each other.
  • the writing pressure detection part 35 is provided in the coil unwinding part 32b side of the rear end side of the ferrite core 32.
  • FIG. The writing pressure detection unit 35 includes a mold unit 35A and a fitting unit 35B, and is held inside the internal housing 33 by the fitting unit 35B.
  • a core body holding part A1, a conductive rubber A2, a ring spacer A3, a dielectric A4, and a terminal member A5 are provided in the mold part 35A in this order from the tip side.
  • Each of these parts is sandwiched between the mold part 35 ⁇ / b> A and the fitting part 35 ⁇ / b> B, and constitutes a writing pressure detection part 35 that detects writing pressure.
  • the core body holding portion A1 is formed in a cup shape by, for example, hard rubber or the like, and the end portion on the rear end side of the shaft portion 34b of the core body 34 is removably inserted to hold the core body 34.
  • the core body holding portion A1 is disposed to face the conductive rubber A2 formed in a flat plate shape, for example, and moves in the axial direction according to the writing pressure applied to the pen tip portion 34a of the core body 34. It functions as a pressing portion that presses the conductive rubber A2 via the ring spacer A3.
  • a terminal member A5 having a predetermined area is provided at a position facing the rear end surface of the dielectric A4.
  • the conductive rubber (first electrode) A2 and the terminal member (second electrode) A5 are opposed to each other via the dielectric A4 to form a variable capacitor (capacitor).
  • the writing pressure applied to the core body 34 is detected as a change in capacitance.
  • a writing pressure detection unit 35 including a core body holding portion A1, a conductive rubber A2, a ring spacer A3, a dielectric A4, and a terminal member A5 is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-275283. This is similar to the well-known writing pressure detecting means.
  • the writing pressure detection unit 35 can also be configured in the same manner as a writing pressure detection unit having a known configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-186803. Further, for example, a configuration using a semiconductor element whose capacitance is variable according to the writing pressure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-161307 can be used.
  • the end portion 36a on the front end side of the printed circuit board 36 is fitted into the fitting portion 35B, whereby the printed circuit board 36 is housed and fixed in the internal housing 33.
  • the end portion 36 b on the rear end side of the printed circuit board 36 is configured to be held by a substrate holding member 38 provided near the end portion 33 e on the rear end side of the internal housing 33.
  • the printed circuit board 36 is protected by being partially or entirely covered by the protection pipe 37 in the internal housing 33.
  • the printed circuit board 36 is mounted with circuit components such as a capacitor for adjusting the resonance frequency of the resonance circuit, in addition to the main capacitor constituting the resonance circuit together with the coil 31.
  • the end 33e on the rear end side of the internal housing 33 is closed by a fitting member 39 that also serves as a lid member.
  • the fitting member 39 is formed with a spherical recess 39a for fitting with the fitting member of the switching mechanism portion of the multifunction electronic pen 1.
  • the external housing 2 of the multi-function electronic pen 1 of this embodiment has a pen tip-side housing 2A and a rear-end-side housing 2B so that a part of the external housing 2 can be rotated by a rotary switching mechanism 5. It is divided into two.
  • FIG. 1A in order to facilitate understanding of the characteristics of the multi-function electronic pen 1 of this embodiment, the internal components of the external housing 2 are not shown in a cross-sectional view. Only a broken sectional view is shown.
  • the pen tip side housing 2A and the rear end side housing 2B are connected by a joint pipe 2C for connecting them.
  • a connection portion ring 2D is provided at a connection portion where the pen tip side housing 2A and the rear end side housing 2B face each other in the axial direction, and the user can connect the pen tip side housing 2A and the rear end side.
  • Each part of the housing 2B can be clearly distinguished.
  • the pen tip side housing 2A and the rear end side housing 2B are configured to be able to rotate with respect to each other about the axial center position of the external housing 2 in a state where they are connected by the joint pipe 2C. ing.
  • the rear end portion 2G of the rear end side housing 2B is closed by the rear end lid portion 2E.
  • the rear end cover 2E is provided with a clip 2F for stopping the multifunction electronic pen 1 in a user's jacket pocket or the like.
  • a triangular cam 51 having an outer diameter that matches the inner diameter of the rear end side housing 2B is provided on the rear end lid 2E side in the rear end side housing 2B.
  • the triangular cam 51 is formed in a shape having an inclined portion 51a that is obliquely cut from the upper surface portion to the bottom surface portion of the cylindrical member. The triangular cam 51 rotates together with the pen end side housing 2A when the rear end side housing 2B is rotated.
  • an extrusion bar 52 for the electronic pen body 3 and an extrusion bar 53 for the ballpoint pen core 4 are provided in the rear end side housing 2B.
  • These push-out rods 52 and 53 are held inside the rear end side housing 2B by the joint pipe 2C, and slide portions 52A and 53A are provided at the end portions on the rear end side, respectively.
  • the slide portions 52A and 53A are formed in a mountain shape so as to abut on the end surface of the inclined portion 51a of the triangular cam 51 and slide along the end surface of the inclined portion 51a of the triangular cam 51.
  • springs 52B and 53B are provided around the push rods 52 and 53, respectively.
  • Each of the springs 52B and 53B is provided so as to be held between the end portion on the rear end side of the joint pipe 2C and the slide portions 52A and 53A of the push rods 52 and 53.
  • Each of these springs 52B and 53B causes the switching mechanism 5 to cause the electronic pen body 3 or the ballpoint pen core 4 to move from the opening 2a of the external housing 2 from the state where the pen tip protrudes from the opening 2a of the external housing 2.
  • the push-out bar 52 or push-out bar 53 connected to the electronic pen body 3 or the pen 4 of the ball-point pen projecting from the pen tip part is pulled to the rear end cover 2E side. To function.
  • Fitting portions 52C and 53C that fit the fitting member 39 of the electronic pen main body 3 and the fitting portion on the rear end side of the ballpoint pen core 4 are provided at the ends of the push rod 52 and the push rod 53, respectively. Is formed.
  • the fitting part 52C of the extrusion rod 52 is provided with a spherical convex part 52Ca.
  • the spherical convex portion 52Ca is fitted into the spherical concave portion 39a of the fitting member 39 provided on the rear end side of the electronic pen main body portion 3.
  • the spherical convex portion 52Ca of the fitting portion 52C of the push rod 52 and the spherical concave portion 39a of the fitting member 39 of the electronic pen main body portion 3 constitute a so-called universal joint.
  • the fitting portion 53C of the push-out bar 53 is configured so that the rear end portion of the core 4 of the ballpoint pen is fitted.
  • the electronic pen main body 3 has a printed board 36, a protective pipe 37, and the like housed therein, and therefore is less likely to bend than the core 4 of the ballpoint pen.
  • the electronic pen main body 3 is a portion in which the spherical convex portion 52 ⁇ / b> Ca of the fitting portion 52 ⁇ / b> C of the push rod 52 and the spherical concave portion 39 a of the fitting member 39 of the electronic pen main body portion 3 are fitted. Can be easily bent in all directions.
  • the electronic pen main body portion 3 is bent. It is possible to move in and out without applying a large load. That is, the electronic pen main body 3 moves obliquely within the external housing 2 of the multifunction electronic pen 1, and the pen tip portion 34 a can protrude from the opening 2 a of the external housing 2.
  • a universal joint may be used similarly to the connection part of the electronic pen main body 3A.
  • the switching mechanism unit 5 in the multi-function electronic pen 1 of this embodiment allows the pen tip side housing 2A and the rear end side housing 2B to rotate via the joint pipe 2C. It is configured to include a coupled structure, a triangular cam 51, and push rods 52 and 53.
  • the pen tip 41 of the electronic pen body 3 or the ballpoint pen core 4 fitted to the push rod 52 or the push rod 53 moved to the tip side of the triangular cam 51 is the opening of the pen tip housing 2A. It is pushed out to the 2a side and protrudes from the opening 2a of this pen tip side housing 2A.
  • the ball-point pen core 4 or the electronic pen main body 3 whose pen tip portion 34a does not protrude from the opening 2a has the push-out bar 53 or the push-out bar 52 into which the pen point 34a is fitted by the spring 53B or the spring 52B. While being pulled to the rear end side of the multi-function electronic pen 1, it moves to the rear end side of the triangular cam 51 and is stored in the external housing 2.
  • the push bar 52 is located on the tip side of the triangular cam 51, and a part of the tip side of the electronic pen main body 3 fitted to the push bar 52 is part of the pen tip side housing 2A.
  • the push-out bar 53 protrudes from the opening 2a (see FIG. 1B), and the push-out bar 53 is positioned on the rear end side of the triangular cam 51, and is pulled in by the spring 53B.
  • the entire core 4 is accommodated in the external housing 2.
  • a resonance circuit comprising a coil 31 and a capacitor provided on the printed circuit board 36 is coupled to a sensor of the position detection device by electromagnetic induction so that signals can be transmitted and received with each other.
  • the end portion on the rear end side of the coil 31 and the metal pen 4 core 4 are made of metal.
  • the switching mechanism 5 is configured so as to be separated from the tip of the pen tip part 4a by a predetermined distance ⁇ L3. Furthermore, in this embodiment, the edge of the coil non-winding portion 32b on the rear end side of the ferrite core 32 around which the coil 31 is not wound and the tip of the metal pen tip portion 4a of the core 4 of the ballpoint pen are The switching mechanism unit 5 is configured so as to be separated from each other by a predetermined distance ⁇ L4.
  • the switching mechanism unit 5 of this embodiment is devised to include the triangular cam 51 and push rods 52 and 53 in order to reveal the above state. That is, the switching mechanism unit 5 has a configuration including a triangular cam 51 and push-out rods 52 and 53 as in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-196260. The difference between the switching mechanism and the gazette is that the separation distance is relatively large as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a portion of the switching mechanism unit 5 including a triangular cam 51 and push rods 52 and 53.
  • the triangular cam 51 has such a shape that the cylindrical member is obliquely cut from the front end side to substantially the entire circumference on the rear end side. Therefore, the inclined portion 51a of the triangular cam 51 has two lengths corresponding to an approximately 180 degree angle range from the tip end portion 51b on the pen tip side to the rear end side portion 51c on the rear end lid portion 2E side to the left and right. It is formed as an inclined part.
  • FIG. 4B is a view showing a state in which the triangular cam 51 is unfolded, and is approximately 180 degrees from the front end portion 51b to the left and right and the rear end side portion 51c on the rear end lid portion 2E side.
  • Two inclined portions 51aL and 51aR having a length corresponding to a corner range are formed.
  • the push-out bar 52 into which the electronic pen main body 3 is fitted and the push-out bar 53 into which the ball-point pen core 4 is fitted are the pen tip 41 of the electronic pen main body 3 and the ball-point pen core 4.
  • the rear end side casing 2B is rotated 90 degrees clockwise around the axial center position of the outer casing 2 with respect to the pen tip side casing 2A.
  • the electronic pen main body 3 is fitted as shown in FIG.
  • the push bar 52 moves to the position of the tip 51b of the triangular cam 51 as indicated by the solid arrow 52AR.
  • the push-out bar 53 into which the ballpoint pen core 4 is fitted moves to the position of the rear end side 51c of the triangular cam 51, as indicated by the solid line arrow 53AR. That is, the pusher bar 52 and the pusher bar 53 move away from each other.
  • FIG. 4C is a diagram for explaining the conventional switching mechanism unit disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-196260, and corresponds to FIG. 4B, the conventional switching mechanism unit. It is a figure which shows the state which expanded the triangular cam.
  • the triangular cam 510 obliquely cuts the angular range portion of 180 degrees from the tip end portion 510b on the pen tip side to the rear end side portion 510c on the rear end cover portion 2E side, and the rest.
  • the 180-degree angular range has a shape cut in a direction orthogonal to the axial direction at the position of the rear end side portion 510c. Therefore, the triangular cam 510 is provided with two inclined portions 510aL and 510aR each having a length corresponding to a 90-degree angle range from the front end portion 510b to the left and right end portions 510c. Is formed.
  • the two push-out rods 52 and 53 used together with the triangular cam 510 are such that both the electronic pen main body 3 and the pen tip of the ball-point pen core 4 protrude from the opening 2 a of the external housing 2 of the electronic pen 1. In the state of being housed in the external housing 2 without being arranged, as shown by the dotted arrows 520AR ′ and 530AR ′ in FIG. 4C, it is configured to be at the position of the rear end side portion 510c.
  • the push bar 52 with which the electronic pen main body 3 is fitted is indicated by a solid line arrow 520AR.
  • the push bar 53 which is moved to the position of the tip portion 510b of the triangular cam 51 and fitted with the core 4 of the ballpoint pen, has a rear end side portion of the triangular cam 510 as indicated by a solid arrow 530AR. It moves in the rotational direction at the position 510c.
  • the switching mechanism portion 5 including the triangular cam 51 and the two push-out rods 52 and 53 according to this embodiment is configured as described above, and thus the triangular cam 510 in FIG. 4C.
  • the electronic pen body 3 has a circuit configuration of a resonance circuit including a signal transmission / reception coil 31, a capacitor Cf connected in parallel to the coil 31, and a variable capacitance capacitor 35 ⁇ / b> C constituting the writing pressure detection unit 35. Expressed by.
  • an X-axis direction loop coil group 204X and a Y-axis direction loop coil group 204Y are provided in a stacked manner to form an electromagnetic induction type coordinate detection sensor 201.
  • Each of the loop coil groups 204X and 204Y is composed of n and m (n and m are positive integers) rectangular loop coils.
  • the loop coils constituting the loop coil groups 204X and 204Y are arranged so as to overlap each other at regular intervals.
  • the position detection device 200 is provided with a selection circuit 206 to which the X-axis direction loop coil group 204X and the Y-axis direction loop coil group 204Y are connected.
  • the selection circuit 206 sequentially selects one loop coil of the two loop coil groups 204X and 204Y.
  • the position detection device 200 includes an oscillator 203, a current driver 205, a switching connection circuit 207, a reception amplifier 208, a detector 209, a low-pass filter 210, a sample hold circuit 212, and an A / D conversion.
  • a circuit 213, a synchronous detector 216, a low-pass filter 217, a sample hold circuit 218, an A / D conversion circuit 219, and a processing unit 214 are provided.
  • the oscillator 203 is an oscillator 203 that generates an AC signal having a frequency f0 and supplies the AC signal to the current driver 205 and the synchronous detector 216.
  • the current driver 205 converts the AC signal supplied from the oscillator 203 into a current and sends it to the switching connection circuit 207.
  • the switching connection circuit 207 switches the connection destination (transmission side terminal T, reception side terminal S) to which the loop coil selected by the selection circuit 206 is connected under the control of the processing unit 214 described later.
  • a current driver 205 is connected to the transmission side terminal T, and a reception amplifier 208 is connected to the reception side terminal R.
  • the induced voltage generated in the loop coil selected by the selection circuit 206 is sent to the reception amplifier 208 via the selection circuit 206 and the switching connection circuit 207.
  • the receiving amplifier 208 amplifies the induced voltage supplied from the loop coil and sends it to the detector 209 and the synchronous detector 216.
  • the detector 209 detects the induced voltage generated in the loop coil, that is, the received signal, and sends it to the low-pass filter 210.
  • the low-pass filter 210 has a cutoff frequency sufficiently lower than the above-described frequency f0, converts the output signal of the detector 209 into a DC signal, and sends it to the sample and hold circuit 212.
  • the sample hold circuit 212 holds a voltage value at a predetermined timing of the output signal of the low-pass filter 210, specifically, a predetermined timing during the reception period, and sends it to an A / D (Analog-to-Digital) conversion circuit 213. .
  • the A / D conversion circuit 213 converts the analog output of the sample hold circuit 212 into a digital signal and outputs the digital signal to the processing unit 214.
  • the synchronous detector 216 synchronously detects the output signal of the reception amplifier 208 with the AC signal from the oscillator 203 and sends a signal of a level corresponding to the phase difference between them to the low-pass filter 217.
  • the low-pass filter 217 has a cutoff frequency sufficiently lower than the frequency f 0, converts the output signal of the synchronous detector 216 into a DC signal, and sends it to the sample hold circuit 218.
  • the sample hold circuit 218 holds a voltage value at a predetermined timing of the output signal of the low-pass filter 217 and sends it to an A / D (Analog to Digital) conversion circuit 219.
  • the A / D conversion circuit 219 converts the analog output of the sample hold circuit 218 into a digital signal and outputs the digital signal to the processing unit 214.
  • the processing unit 214 controls each unit of the position detection device 200. That is, the processing unit 214 controls the selection of the loop coil in the selection circuit 206, the switching of the switching connection circuit 207, and the timing of the sample hold circuits 212 and 218. Based on the input signals from the A / D conversion circuits 213 and 219, the processing unit 214 causes the X-axis direction loop coil group 204X and the Y-axis direction loop coil group 204Y to transmit radio waves with a certain transmission duration.
  • An induced voltage is generated in each loop coil of the X-axis direction loop coil group 204X and the Y-axis direction loop coil group 204Y by radio waves transmitted from the electronic pen 1.
  • the processing unit 214 calculates the coordinate value of the indicated position of the electronic pen 1 in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the voltage value level of the induced voltage generated in each loop coil.
  • the processing unit 214 detects the writing pressure based on the phase difference (frequency difference) between the transmitted radio wave and the received radio wave.
  • the position detection device 200 transmits and receives an electromagnetic wave of a predetermined frequency to and from the electromagnetic induction electronic pen main body unit 3, The pen pressure applied to the core body 34 of the pen body 3 is detected.
  • the electromagnetic wave from the position detection device 200 is received and transmitted by the resonance circuit including the coil 31 and the capacitor, so that the resonance frequency of the resonance circuit is the position detection device.
  • the frequency is adjusted to be the frequency of the electromagnetic wave transmitted from 200.
  • the resonance resonance of the resonance circuit is adjusted under the influence of the metal.
  • the frequency (phase) changes.
  • the detection sensitivity of the indicated position by the electronic pen body 3 in the position detection device 200 deteriorates and the core of the electronic pen body 3 It may be difficult to accurately detect the writing pressure applied to the tip of the body 34.
  • FIG. 6 shows an example of the result of measuring the relationship between the distance between the metal pen tip 4a of the core 4 of the ball-point pen and the end of the coil 31 and the change in the phase (resonance frequency) of the resonance circuit. From FIG. 6, if the distance between the metal pen tip 4a of the core 4 of the ball-point pen and the end of the coil 31 is 5 mm or more, the change in the phase of the resonance circuit is small, which is acceptable in practice. I understood that I could do it.
  • the coil 31 is wound up to the end of the ferrite core 32, and the end of the coil 31 and the end of the ferrite core 32 are substantially in the same position. Is the case.
  • the core of the ball-point pen is also formed from the end portion of the ferrite core 32. It goes without saying that the influence on the resonance circuit is eliminated when the metallic nib portion 4a of 4 is separated.
  • the relationship in the example of FIG. 6 is merely an example, and if the metal material and the outer diameter, the specification of the coil 31, the magnetic core, etc. constituting the pen tip portion 4a of the ballpoint pen core 4 are changed, the resonance circuit The distance at which the phase changes also changes.
  • the coil 31 and The end portion of the ferrite core 32 and the pen tip portion 4a of the ballpoint pen core 4 are separated from each other by a distance ⁇ L3 and a distance ⁇ L4, respectively.
  • At least the distance ⁇ L4 is set to be 5 mm or more.
  • the tip of the core 34 of the electronic pen body 3 is protruded from the opening 2a of the external housing 2 to the outside. In the use state, there is a remarkable effect that the influence of the metallic pen tip portion 4a of the core 4 of the ballpoint pen can be minimized.
  • the multifunction electronic pen according to the second embodiment is a case where the switching mechanism unit is a knock-type multifunction electronic pen having a knock-type structure instead of a rotary type.
  • FIG. 7 shows an electronic pen body 3P having the same configuration as the electronic pen body 3 used in the multifunction electronic pen 1 of the first embodiment described above, and a ballpoint pen core having the same configuration as the ballpoint pen replacement core 4.
  • It is a block diagram which shows the external appearance of the knock type multifunctional electronic pen 1P comprised using 4Bk and 4Rd.
  • the external housing 2P of the multifunction electronic pen 1P is made of a transparent synthetic resin, and the inside thereof is shown through.
  • the external housing 2P of the multifunction electronic pen 1P has the same configuration as the commercially available knock-type multicolor ballpoint pen housing and knock mechanism.
  • a commercially available knock-type multicolor ballpoint pen housing and knock mechanism may be used as they are.
  • an electronic pen main body 3P of this embodiment, a black ink ballpoint pen replacement core 4Bk, and a red ink ballpoint pen replacement core 4Rd are housed in the external housing 2P.
  • the electronic pen main body 3P has the same configuration as that of the electronic pen main body 3 shown in FIGS. 2B and 3A, except that a fitting portion with a knock bar 6E described later is different.
  • Each of the ballpoint pen replacement cores 4Bk and 4Rd has the same configuration as that of the ballpoint pen replacement core 4 shown in FIG.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the electronic pen main body 3 and the ballpoint pen core 4 of the first embodiment described above.
  • the knock mechanism of the multi-function electronic pen 1P includes a knock bar 6E into which the electronic pen body 3P is fitted, a knock bar 6Bk into which the black ink ball pen core 4Bk is fitted, and a red ink ball pen.
  • a knock bar 6Rd to which the core 4Rd is fitted is provided.
  • the knock bar 6E is slid to the pen tip side, as shown in FIG. 7B, the pen tip portion 34a of the core body 34 of the electronic pen main body portion 3P, the core body guide portion 33b, and the main body components
  • the pen tip side portion of the internal housing 33 formed of the storage portion 33c protrudes from the opening 2Pa of the external housing 2P.
  • the resonance circuit composed of the coil 31 and the capacitor wound around the ferrite core 32 is coupled to the sensor of the position detection device 200 by electromagnetic induction so that signals can be transmitted to and received from each other.
  • the electronic pen main body 3P when the pen tip side of the electronic pen main body 3P protrudes from the opening 2Pa of the external housing 2P as described above, the electronic pen main body 3P is stored in the internal housing 33 of the electronic pen main body 3P.
  • the end of the coil 31 on which the coil 31 is wound, the edge of the coil unwinding portion on the rear end of the ferrite core 32 around which the coil 31 is wound, and the pen nibs of the ballpoint pen replacement cores 4Bk and 4Rd, Each is configured to be separated by a distance ⁇ L3 or more and a distance ⁇ L4 or more.
  • the ballpoint pen when using the electronic pen main body 3P in which the pen tip side of the electronic pen main body 3P protrudes from the opening 2Pa of the external housing 2P, the ballpoint pen is used. Since the influence of the metal pen tip portions of the cores 4Bk and 4Rd is reduced and the resonance frequency of the resonance circuit is substantially adjusted, the position detection device 200 can change the indication position by the electronic pen main body portion 3P. The detection can be performed satisfactorily and the pen pressure can be detected appropriately.
  • the knock bar 6Bk when the knock bar 6Bk is slid to the pen tip side, the pen tip portion of the ballpoint pen core 4Bk protrudes and writing can be performed with black ink.
  • the knock bar 6Rd when the knock bar 6Rd is slid to the pen tip side, the pen tip portion of the ballpoint pen replacement core 4Rd protrudes and writing can be performed with red ink.
  • the electronic pen main body 3P and the ballpoint pen cores 4Bk and 4Rd are respectively connected to the external casing 2P from an oblique direction inside the external casing 2P in accordance with the sliding movement by the knock bars 6E, 6Bk and 6Rd. It moves toward the opening 2Pa. For this reason, the pen tip of each of the electronic pen main body 3P and the ballpoint pen cores 4Bk and 4Rd is likely to come into contact with the external housing 2P.
  • the core 34 and the ferrite core 32 of the electronic pen main body 3P are the same as in the case of the multifunction electronic pen 1 which is the writing instrument of the above-described embodiment. Is protected by the inner casing 33 and moves and projects without being caught by the peripheral portion of the opening 2Pa of the outer casing 2P. Thus, even when the electronic pen main body 3P of the above-described embodiment is applied to the knock-type multifunction pen having the configuration shown in FIG. So that it can be prevented from being damaged or deformed.
  • the connecting portion between the electronic pen main body 3P and the push-out bar corresponding to the electronic pen main body 3P is constituted by a universal joint so that the electronic pen main body Even when 3P moves obliquely toward the opening 2Pa, it can be moved without applying a large load.
  • the functional member that can be switched to the electronic pen main body by the switching mechanism unit is a ballpoint pen replacement core, but may be a mechanical pencil functional member having a cartridge or refill configuration.
  • the functional member that can be switched to the electronic pen body by the switching mechanism is a member that has a metal at the tip that affects the resonance frequency of the resonance circuit, but it has a magnetic effect on the tip that affects the resonance frequency of the resonance circuit.
  • the present invention is also applicable to a member having a body.
  • the functional member that can be switched to the electronic pen main body by the switching mechanism is not limited to a writing instrument such as a ballpoint pen replacement cartridge or a cartridge or a refill mechanical pencil, but a rod-shaped member with a tip made of metal or a magnetic material. Any material can be used as long as it consists of
  • the electronic pen main body receives the electromagnetic wave from the position detection device by the resonance circuit, and returns the electromagnetic wave based on the received electromagnetic wave to the position detection device.
  • the electromagnetic pen type electronic pen main body is not limited to such a configuration, and the electronic pen main body includes a signal generation circuit, and a signal from the signal generation circuit is transmitted to the position detection device through the resonance circuit. It may be configured to transmit.

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Abstract

電磁誘導方式の電子ペン本体部を用いる多機能電子ペンにおいて、電子ペン本体部の共振回路への影響を回避する。　軸心方向の一端側に開口を備える筒状体からなる筐体の中空部内に、電磁誘導方式の電子ペン本体部が、そのペン先部が前記開口から前記筐体外に突出することが可能に収納されていると共に、開口から、電子ペン本体部のペン先部に代わって、筐体外に一端部側が突出することが可能な棒状の機能部材が筐体の中空部内に収納されている多機能電子ペンである。切替機構部により、電子ペン本体部のペン先部と、棒状の機能部材の一端部側とのいずれかを、使用者の操作に応じて、開口から筐体外に突出させるように切り替えたときに、電子ペン本体部のコイルのペン先部側とは反対側の端部位置と、棒状の機能部材の一端部とが、筐体の軸心方向に所定距離以上、離間する状態となる。

Description

多機能電子ペン
　この発明は、例えばボールペンやシャープペンシルなどの筆記具の機能やその他の機能と、電磁誘導方式の電子ペンの機能とを切り替え選択することが可能な多機能電子ペンに関する。
　パーソナルコンピュータ等の入力デバイスとして、ポインティング操作や文字及び図等の入力を行う入力面を有し、この入力面における電子ペンにより指示された操作入力位置を電磁誘導方式で検出する位置検出装置を用いる位置入力装置が知られている。この位置入力装置に用いられる電磁誘導方式の電子ペンとして、位置検出装置からの電磁波をコイルとキャパシタとからなる共振回路で受信し、受信した電磁波を位置検出装置に帰還することで、位置検出装置が電子ペンの指示位置を検出するようにするものが知られている（例えば特許文献１（特開２００４－２１２９７３号公報）参照）。
　この種の電磁誘導方式の電子ペンは、位置検出装置との電磁波の授受を、電池（バッテリー）電源を必要としない共振回路を通じて行えるという特徴がある。そして、この種の電子ペンが電源を必要とする電子回路を備える場合にも、必要な電力は、共振回路を通じて位置検出装置から受け取った電磁波を整流することで得ることができるという特徴もある（例えば特許文献２（特許第５８９２５９５号公報）参照）。
　ただし、電磁誘導方式の電子ペンにおいては、共振回路の共振周波数を規定値に調整することが重要であり、従来からトリマーコンデンサなどを用いて、共振回路の共振周波数が、位置検出装置で電子ペンの指示位置の検出において適切となるように調整がされていた。
特開２００４－２１２９７３号公報 特許第５８９２５９５号公報
　ところで、２色ボールペンや３色ボールペンなどの多色ボールペンや、シャープペンシルの機能を実現するカートリッジとボールペンの芯 （カートリッジやリフィルを含む）とが搭載されていずれかを選択して使用できる多機能ペンが市販されている。この種の多機能ペンの例である多色ボールペンの１つのボールペンの芯（カートリッジやリフィル）として、或いは、多機能ペンの１つの機能として、電子ペンの機能を備えるカートリッジやリフィル（以下、電子ペンの機能を備えるカートリッジやリフィルを電子ペン本体部という）を用いた多機能電子ペンを実現したいとする要求がある。このように、筆記具の機能を備えると共に電子ペンの機能を搭載した多機能電子ペンが実現できれば、電子ペンと他の筆記具とを別々に携帯しなくてもよいので便利である。
　そして、このような多機能電子ペンの電子ペン本体部として、上述した電磁誘導方式の電子ペンの機能を備えるものを用いれば、電池を不要とする共振回路を用いるので、実現が比較的容易であるという利点がある。
　しかしながら、ボールペンの芯のペン先は、金属で構成されていることが多いので、多機能電子ペンにおいて、これらを電磁誘導方式の電子ペン本体部と共に使用する場合に、調整されていた電子ペン本体部の共振回路の共振周波数が変化してしまい、位置検出装置での位置検出精度が低下してしまう恐れがあった。多機能電子ペンにおいて、電子ペン本体部の他の機能部（シャープペンシルの機能部や、ボールペンのカートリッジやリフィル等）に金属のみではなく、磁性体が使用されている場合にも同様の問題が生じてしまう。
　この発明は、以上の問題点に鑑み、電磁誘導方式の電子ペン本体部を用いる多機能電子ペンにおいて、電磁誘導方式の電子ペン本体部の共振回路への影響を回避することができるようにすることを目的とする。
　上記の課題を解決するために、
　軸心方向の一端側に開口を備える筒状体からなる筐体の中空部内に、電磁誘導方式の電子ペン本体部が、そのペン先部が前記開口から前記筐体外に突出することが可能に収納されていると共に、前記開口から、前記電子ペン本体部のペン先部に代わって、前記筐体外に一端部側が突出することが可能な棒状の機能部材が前記筐体の中空部内に収納されている多機能電子ペンであって、
　前記電子ペン本体部の前記ペン先部側には、共振回路を構成するコイルが、当該コイルの中心線方向が前記筐体の軸心方向に沿う状態で配設されていると共に、
　前記電子ペン本体部のペン先部と、前記棒状の機能部材の前記一端部側とのいずれかを、使用者の操作に応じて、前記開口から前記筐体外に突出させるように切り替える切替機構部を備え、
　前記切替機構部は、前記電子ペン本体部のペン先部が前記開口から前記筐体外に突出させたときに、前記電子ペン本体部の前記コイルの前記ペン先部側とは反対側の端部位置と、前記棒状の機能部材の前記一端部とが、前記筐体の軸心方向に所定距離以上、離間する状態となるように構成されている
　ことを特徴とする多機能電子ペンを提供する。
　上述の構成の多機能電子ペンによれば、切替機構部により、多機能電子ペンを、電子ペンとして使用すべく、電磁誘導方式の電子ペン本体部のペン先部が開口から筐体外に突出させたときには、電子ペン本体部のコイルのペン先部側とは反対側の端部位置と、棒状の機能部材の一端部とが、筐体の軸心方向に所定距離以上、離間する状態となる。
　したがって、多機能電子ペンが、電子ペンとして使用される状態のときには、棒状の機能部材の一端部、あるいは棒状の機能部材の全体が金属や磁性体で構成されていたとしても、その金属や磁性体部分と、共振回路を構成するコイルとは、所定距離以上、離間する状態となっているので、棒状の機能部材が、共振回路の共振周波数に対する影響を無くすあるいは軽減することができる。
この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態の外部筐体内に収納される電子ペン本体部及びボールペンの替え芯の例を説明するための図である。 この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態で用いられる電子ペン本体部の構成例を示す図である。 この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態における切替機構部を説明するための図である。 この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態で用いられる電子ペン本体部と共に用いられる位置検出装置の構成例を説明するための回路図である。 この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態の要部の構成を説明するために用いる図である。 この発明による多機能電子ペンの第２の実施形態の構成例を示す図である。
　以下、この発明による多機能電子ペンの実施形態を、図を参照しながら説明する。
　［第１の実施形態；回転式の切替機構部を備える多機能電子ペン］
　図１（Ａ）は、この発明による多機能電子ペンの第１の実施形態の構造の一例を示す図である。この例の多機能電子ペン１においては、筒状の外部筐体 ２ の中空部内に、電磁誘導方式の電子ペン本体部３と、筆記具としてのボールペンの芯（カートリッジやリフィル）４とが収納されている。そして、筒状の外部筐体２の軸心方向の一方の端部は多機能電子ペン１のペン先側とされていて、ペン先側には開口２ａが形成されている。なお、筒状の外部筐体２のペン先側とは反対側の開口は、後端蓋部２Ｅにより閉塞されている。電子ペン本体部３と、ボールペンの芯４とは、この開口２ａから、それらのペン先部のいずれかが外部筐体２の外部に突出させることができるように、外部筐体２内に収納されている。なお、以下の説明において、この発明による多機能電子ペンの軸心方向のうち、ペン先側を先端側、ペン先側とは反対側の後端側と称する。 
　そして、この例の多機能電子ペン１は、後で詳述するような構成の回転式の切替機構部５を備える。そして、この回転式の切替機構部５により、電子ペン１の外部筐体２の開口２ａからは、電子ペン本体部３のペン先部と、ボールペンの芯４のペン先部とのいずれを外部筐体２の外部に突出させるかを切り替えることができるように構成されている。
　　［電子ペン本体部３及びボールペンの芯４の構成例］
　図２（Ａ）は、市販のノック式ボールペンの芯４を示し、また、図２（Ｂ）は、この実施形態の電子ペン本体部３の構成例を示している。市販のノック式ボールペンの芯４は、図２（Ａ）に示すように、金属のボールが先端に配設されている金属製のペン先部４１と、インク収納部４２とが、結合部４３で結合されて一体化された周知の構成を備える。ボールペンの芯４は、周知のようにペン先部４１以外の部分、すなわち、インク収納部４２はプラスチックなどにより構成され、柔軟性を有しているので、外力を加えても折れることなく、容易に全方向にある程度曲がるように構成されている。なお、結合部４３は、インク収納部４２と同じ径を有している。
　一方、この実施形態の電子ペン本体部３は、図２（Ｂ）に示すように、その外径がボールペンの芯４と同様の外形に形成されている。この電子ペン本体部３は、インク収納部４２に対応する内部筐体３３と、ボールペンの芯４のペン先部４１に対応する芯体３４とを備える。内部筐体３３は、筒状に形成され、この内部筐体３３の内部には、後述の図３に示すように、コイル３１が巻回された磁性体コアの例としてのフェライトコア３２、筆圧検出部３５、プリント基板（回路基板）３６などが収納されていると共に、後述するように、筆圧検出部３５に対して、芯体３４が挿脱自在に取り付けられる構成を備える。
　そして、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部３の内部筐体３３の先端側には、ボールペンの芯４のペン先部４１の寸法とほぼ等しい寸法で形成された芯体ガイド部３３ｂが構成されている。この芯体ガイド部３３ｂの径は、ボールペンの芯４のペン先部４１の径Ｒ１とほぼ等しくなるように構成されている。そして、芯体ガイド部３３ｂの他端側には、本体部品収納部３３ｃが構成されている。この本体部品収納部３３ｃの先端側の端部３３ｄから芯体３４のペン先部３４ａまでの長さは、ボールペンの芯４のペン先部４１の長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。
　また、電子ペン本体部３の本体部品収納部３３ｃの径は、ボールペンの芯４のインク収納部４２の径Ｒ２とほぼ等しく、ペン先部４１の径Ｒ１よりは大きく設定されている（Ｒ２＞Ｒ１）。図１（Ａ）に示した外部筐体２の開口２ａの径は、ボールペンの芯４のインク収納部４２の径Ｒ２よりは小さく設定されている。したがって、外部筐体２の開口２ａからは、ボールペンの芯４のペン先部４１及び電子ペン本体部３の先端側の芯体ガイド部３３ｂが、外部に突出することができる。そして、電子ペン本体部３の芯体３４のペン先部３４ａから本体部品収納部３３ｃの後端側の端部３３ｅ側の端縁までの長さ、すなわち、電子ペン本体部３の全長は、ボールペンの芯４の全長Ｌ２と等しく選定されている。
　次に、電子ペン本体部３の内部の構成例について説明する。図３は、第１の実施の形態の電子ペン本体部３の内部の構成例と当該電子ペン本体部３を用いて構成される筆記具のペン先側の構成について説明するための図である。
　図３に示すように、電子ペン本体部３は、コイル３１と、フェライトコア３２と、芯体ガイド部３３ｂ及び本体部品収納部３３ｃからなる内部筐体３３と、芯体３４と、筆圧検出部３５と、プリント基板３６と、保護パイプ３７と、基板保持部材３８と、嵌合部材３９とから構成される。
　芯体３４は、例えば樹脂等により棒状に形成され、ペン先部３４ａと、軸部３４ｂとからなる。ペン先部３４ａは、軸部３４ｂの先端側の端部に形成され、内部筐体３３の先端側の端部に設けられた開口３３ａから突出させることができるように内部筐体３３に収納されている。
　内部筐体３３は、芯体ガイド部３３ｂと、本体部品収納部３３ｃとからなり、芯体ガイド部３３ｂは本体部品収納部３３ｃの先端側の端部３３ｄで本体部品収納部３３ｃと連結されている。そして、芯体ガイド部３３ｂには、コイル３１が巻回されたフェライトコア３２の先端側の一部が収納され、フェライトコア３２の後端側の残部が筆圧検出部３５、プリント基板３６とともに本体部品収納部３３ｃに収納される。
　フェライトコア３２は、例えば円柱状のフェライト材料に、芯体３４を挿通するための所定の径（例えば径＝１ｍｍ）を有する軸心方向へ延伸形成された貫通孔が、軸心方向の中心線を含む位置に配置されたものである。芯体３４は、このフェライトコア３２の軸心方向の長さよりも長く構成されている。また、フェライトコア３２の当該貫通孔には、芯体３４の軸部３４ｂが挿入される。この芯体３４の軸部３４ｂは、フェライトコア３２の貫通孔の径よりもやや小さい径を有するものとされており、フェライトコア３２の貫通孔内を軸心方向に移動可能となるように構成されている。
　なお、芯体３４のペン先部３４ａは、フェライトコア３２の貫通孔の径よりも大きい径を有している。そして、この芯体３４のペン先部３４ａは、先端部分が半球状に加工され、位置検出装置のセンサの上部の電子ペンの操作面上において、スムーズに移動させることができるようにされている。
　そして、図３（Ａ）に示すように、フェライトコア３２の軸心方向の所定の長さの部分にはコイル３１が巻回されてコイル巻回部３２ｃとなる。そして、このコイル巻回部３２ｃを挟んで、フェライトコア３２の先端側と後端側はコイルが巻回されていないコイル非巻回部３２ａ及びコイル非巻回部３２ｂとなっている。
　フェライトコア３２に巻回されたコイル３１は、その巻き始め端及び巻き終わり端からのリード線（図示は省略）が、内部筐体３３の内側を、プリント基板３６まで延伸されて、プリント基板３６に設けられているキャパシタに接続される。コイル３１とプリント基板３６上のキャパシタとによって共振回路が構成され、位置検出装置との間において、電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにしている。
　そして、フェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部３２ｂ側には、筆圧検出部３５が設けられている。この筆圧検出部３５は、モールド部３５Ａと、嵌合部３５Ｂとを有し、この嵌合部３５Ｂにより内部筐体３３の内部に保持される。この例では、モールド部３５Ａの内部には、先端側から順に、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５が設けられている。これらの各部が、モールド部３５Ａと、嵌合部３５Ｂとによって挟み込まれ、筆圧を検出する筆圧検出部３５を構成する。
　芯体保持部Ａ１は、例えば硬質ゴム等によりカップ状に形成され、芯体３４の軸部３４ｂの後端側の端部が挿脱自在に差し込まれて、芯体３４を保持する。そして、芯体保持部Ａ１は、例えば平板形状に形成された導電ゴムＡ２に対向して配置され、芯体３４のペン先部３４ａに加えられる筆圧に応じて軸心方向に移動することで、リングスペーサＡ３を介して導電ゴムＡ２を押圧する押圧部として機能する。
　誘電体Ａ４の後端側の面に対向する位置には、所定の面積を有する端子部材Ａ５が設けられている。導電ゴム（第１の電極）Ａ２と端子部材（第２の電極）Ａ５とが、誘電体Ａ４を介して対向する構成により、可変容量コンデンサ（キャパシタ）が構成され、この可変容量コンデンサの静電容量の変化として、芯体３４に印加される筆圧を検出する。
　この例において、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５により構成される筆圧検出部３５は、例えば特許文献：特開平５－２７５２８３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様のものである。また、筆圧検出部３５は、特開２０１１－１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様に構成することもできる。また、例えば、特開２０１３－１６１３０７号公報に開示されているような筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子を用いた構成することもできる。
　そして、嵌合部３５Ｂには、プリント基板３６の先端側の端部３６ａが嵌合され、これにより、プリント基板３６が、内部筐体３３内に収納固定される。なお、プリント基板３６の後端側の端部３６ｂは、内部筐体３３の後端側の端部３３ｅ付近に設けられている基板保持部材３８により保持されるように構成されている。また、この例では、プリント基板３６は、内部筐体３３内においては、保護パイプ３７により、一部または全部が覆われて保護されている。
　プリント基板３６には、コイル３１と共に共振回路を構成する主要なキャパシタの他、共振回路の共振周波数を調整するためのキャパシタなどの回路部品が搭載されている。
　そして、この例では、内部筐体３３の後端側の端部３３ｅは、蓋部材を兼用する嵌合部材３９により閉塞される。この嵌合部材３９には、後述するように、多機能電子ペン１の切替機構部の嵌合部材と嵌合するための球形の凹部３９ａが形成されている。
　次に、この実施形態の多機能電子ペン１の回転式の切替機構部５について、図１（Ａ）を参照して説明する。
　この実施形態の多機能電子ペン１の外部筐体２は、回転式の切替機構部５により、その一部を回転可能とするために、 ペン先側筐体２Ａと、後端側筐体２Ｂとの２つに分かれている。なお、図１（Ａ）においては、この実施形態の多機能電子ペン１の特徴を理解し易くするために、外部筐体２の内部の構成部分は断面図とせず、外部筐体２の部分のみを破断した断面図として示した。
　この実施形態の多機能電子ペン１においては、ペン先側筐体２Ａと、後端側筐体２Ｂとは、これらを接続するためのジョイントパイプ２Ｃによって接続される。そして、ペン先側筐体２Ａと後端側筐体２Ｂとが、軸心方向において対向する接続部には、接続部リング２Ｄが設けられ、使用者がペン先側筐体２Ａと後端側筐体２Ｂのそれぞれの部分を明確に区別できるようにしている。そして、ペン先側筐体２Ａと後端側筐体２Ｂは、ジョイントパイプ２Ｃにより接続された状態で、外部筐体２の軸心位置を中心にして、互いに回転させることができるように構成されている。
　後端側筐体２Ｂの後端部２Ｇは、後端蓋部２Ｅにより閉じられる。この後端蓋部２Ｅには、多機能電子ペン１を使用者の上着のポケットなどに止めるためのクリップ２Ｆが設けられている。そして、後端側筐体２Ｂ内の後端蓋部２Ｅ側には、後端側筐体２Ｂの内径に一致する外径を有する三角カム５１が設けられている。この三角カム５１は、円筒状の部材の上面部から底面部にかけて斜めに切断した傾斜部５１ａを有するようにした形状に形成される 。この三角カム５１は、ペン先側筐体２Ａに対して、後端側筐体２Ｂを回転させたときに、これに連動して一緒に回転する。
　また、後端側筐体２Ｂ内には、電子ペン本体部３用の押し出し棒５２及びボールペンの芯４用の押し出し棒５３が設けられる。これら押し出し棒５２及び５３は、ジョイントパイプ２Ｃにより後端側筐体２Ｂの内部に保持され、その後端側の端部には、それぞれスライド部５２Ａ及び５３Ａが設けられている。このスライド部５２Ａ及び５３Ａは、上述した三角カム５１の傾斜部５１ａの端面に当接し、当該三角カム５１の傾斜部５１ａの端面に沿ってスライド移動するように、山型に形成される。
　そして、押し出し棒５２及び５３の周囲には、バネ５２Ｂ及び５３Ｂが設けられる。これらバネ５２Ｂ及び５３Ｂのそれぞれは、ジョイントパイプ２Ｃの後端側の端部と、押し出し棒５２及び５３のスライド部５２Ａ、５３Ａとの間に保持されるように設けられる。これらバネ５２Ｂ及び５３Ｂのそれぞれは、切替機構部５により、電子ペン本体部３またはボールペンの芯４を、そのペン先部が外部筐体２の開口２ａから突出している状態から外部筐体２の内部に収納するように切り替えるときに、そのペン先部が突出している電子ペン本体部３またはボールペンの芯４と結合している押し出し棒５２または押し出し棒５３を、後端蓋部２Ｅ側に引き込むように機能する。
　押し出し棒５２及び押し出し棒５３の先端側の端部には、電子ペン本体部３の嵌合部材３９及びボールペンの芯４の後端側の嵌合部と嵌合する嵌合部５２Ｃ及び５３Ｃが形成されている。
　そして、押し出し棒５２の嵌合部５２Ｃは、球状凸部５２Ｃａが設けられている。この球状凸部５２Ｃａは、電子ペン本体部３の後端側に設けられた嵌合部材３９の球状凹部３９ａに嵌合する。そして、押し出し棒５２の嵌合部５２Ｃの球状凸部５２Ｃａと電子ペン本体部３の嵌合部材３９の球状凹部３９ａとによって、いわゆる自在継手（ユニバーサルジョイント）を構成する。一方、押し出し棒５３の嵌合部５３Ｃは、ボールペンの芯４の後端部が嵌合するように構成されている。
　この場合、電子ペン本体部３は、その内部に、プリント基板３６や保護パイプ３７などが収納されているため、ボールペンの芯４に比べて曲がりにくいものである。しかし、電子ペン本体部３は、図１に示すように、押し出し棒５２の嵌合部５２Ｃの球状凸部５２Ｃａと電子ペン本体部３の嵌合部材３９の球状凹部３９ａとが嵌合した部分において、全方向に自在に、かつ、容易に折れ曲がることができる。これにより、ペン先側筐体２Ａ及び後端側筐体２Ｂ内において、電子ペン本体部３の内部筐体３３がペン先側筐体２Ａの内壁に当たっても、電子ペン本体部３を撓ませるような大きな負荷がかかることなく、出没移動することができる。すなわち、多機能電子ペン１の外部筐体２内で電子ペン本体部３が斜めに移動し、そのペン先部３４ａを外部筐体２の開口２ａから突出させることができる。
　なお、ボールペンの芯４のインク収納部４２が金属製のボールペン用芯を用いる場合などにおいては、電子ペン本体部３Ａの接続部分と同様に自在継手を用いる構成としてもよい。
　以上の説明から理解されるように、この実施形態の多機能電子ペン１における切替機構部５は、ペン先側筐体２Ａと後端側筐体２Ｂとがジョイントパイプ２Ｃを介して回転可能に結合される構成と、三角カム５１と、押し出し棒５２及び５３とを含んで構成されるものである。
　そして、上述したように構成される多機能電子ペン１において、ペン先側筐体２Ａに対して、後端側筐体２Ｂを、外部筐体２の軸心位置を中心にして回転させると、後端側筐体２Ｂ内に設けられた三角カム５１が、後端側筐体２Ｂと共に回転する。これに応じて、押し出し棒５２及び５３の後端側の端部に設けられているスライド部５２Ａ及び５３Ａが、三角カム５１の端面上をスライド移動する。
　すなわち、三角カム５１の回転によって、押し出し棒５２，５３のうちの一方は、三角カム５１の先端側 に移動し、同時に、押し出し棒５２，５３のうちの他方は、三角カム５１の後端側に移動する。
　このため、三角カム５１の先端側に移動した押し出し棒５２または押し出し棒５３に嵌合されている電子ペン本体部３またはボールペンの芯４のペン先部４１が、ペン先側筐体２Ａの開口２ａ側に押し出されて、このペン先側筐体２Ａの開口２ａから突出される。同時に、ペン先部３４ａが開口２ａから突出していない方のボールペンの芯４または電子ペン本体部３は、それが嵌合している押し出し棒５３または押し出し棒５２が、バネ５３Ｂあるいはバネ５２Ｂにより、多機能電子ペン１の後端側に引き込まれながら、三角カム５１の後端側に移動して、外部筐体２内に収納される状態になる。
　この例の場合には、押し出し棒５２は三角カム５１の先端側に位置し、この押し出し棒５２に嵌合されている電子ペン本体部３の先端側の一部がペン先側筐体２Ａの開口２ａから突出している（図１（Ｂ）参照）と共に、押し出し棒５３が三角カム５１の後端側に位置し、バネ５３Ｂにより引き込まれて、この押し出し棒５３に嵌合されているボールペンの芯４の全体が、外部筐体２内に収納されている。
　そして、この実施形態では、このように電子ペン本体部３の先端側の部分が、開口２ａから外部筐体２の外部に突出する状態では、電子ペン本体部３のフェライトコア３２に巻回されたコイル３１及びプリント基板３６に設けられたキャパシタからなる共振回路が、位置検出装置のセンサとの間で電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにされる。
　この場合に、電子ペン本体部３の先端側の部分が、開口２ａから外部筐体２の外部に突出する状態では、コイル３１の後端側の端部と、ボールペンの芯４の金属製のペン先部４ａの先端とは、互いに所定距離ΔＬ３だけ離間する状態となるように、切替機構部５は構成されている。さらに、この実施形態では、コイル３１が巻回されていないフェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部３２ｂの端縁と、ボールペンの芯４の金属製のペン先部４ａの先端とは、互いに所定距離ΔＬ４だけ離間する状態となるように、切替機構部５は構成されている。
　この実施形態の切替機構部５は、上記の状態を現出するために、三角カム５１と、押し出し棒５２及び５３とからなる構成が工夫されている。すなわち、切替機構部５は、例えば特開２００９－１９６２６０号公報と同様に三角カム５１と、押し出し棒５２及び５３とを備える構成を有するが、電子ペン本体部３とボールペンの替え芯４との離間距離が図１（Ｂ）のように、比較的大きくなるようにした点が、前記公報との切替機構部の構成とは異なる。
　図４は、この切替機構部５の、三角カム５１と、押し出し棒５２及び５３とからなる部分の構成を説明するための図である。
　図４（Ａ）において実線で示すものは、図１（Ａ）の状態、すなわち電子ペン本体部３を使用している際における三角カム５１に対する押し出し棒５２及び５３の位置を示すものである。そして、この実施形態においては、三角カム５１は、円筒部材を先端側から、後端側のほぼ全周分に亘って斜めに切断したような形状を有する。したがって、三角カム５１の傾斜部５１ａは、ペン先側の先端部５１ｂから、左右に後端蓋部２Ｅ側の後端側部５１ｃまでのほぼ１８０度角範囲分の長さを有する２個の傾斜部として形成される。
　図４（Ｂ）は、三角カム５１を展開した状態を示す図であり、その先端部５１ｂから、左右に、後端蓋部２Ｅ側の後端側部５１ｃまでに亘って、それぞれほぼ１８０度角の範囲分の長さを有する２個の傾斜部５１ａＬ及び５１ａＲが形成されている。そして、この実施形態では、電子ペン本体部３が嵌合される押し出し棒５２とボールペンの芯４が嵌合される押し出し棒５３は、電子ペン本体部３とボールペンの芯４のペン先部４１が共に電子ペン１の外部筐体２の開口２ａから突出することなく当該外部筐体２内に収納される状態では、図４（Ｂ）において点線矢印５２ＡＲ´及び５３ＡＲ´で示すように、傾斜部５１ａＬ及び５１ａＲの丁度中央の位置に在るように構成されている。図４（Ａ）では、このときの押し出し棒５２及び５３の位置を点線５２´及び５３´で示している。
　この状態で、ペン先側筐体２Ａに対して、後端側筐体２Ｂを、外部筐体２の軸心位置を中心にして時計回りに９０度回転させる。すると、後端側筐体２Ｂ内に設けられた三角カム５１が、後端側筐体２Ｂと共に回転するので、図４（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部３が嵌合されている押し出し棒５２は、実線矢印５２ＡＲで示すように、三角カム５１の先端部５１ｂの位置に移動する。一方、ボールペンの芯４が嵌合されている押し出し棒５３は、実線矢印５３ＡＲで示すように、三角カム５１の後端側部５１ｃの位置に移動する。すなわち、押し出し棒５２と押し出し棒５３とは、互いに、より離れる方向に移動する。
　これにより、電子ペン本体部３の芯体３４のペン先部３４ａが外部筐体２の開口２ａから外部に突出する状態では、図４（Ｂ）に示すように、押し出し棒５２と押し出し棒５３とは、互いに、傾斜部５１ａＬ、５１ａＲ分の距離ＳＲ２だけ離れる状態になる。そして、この距離ＳＲ２により、図１（Ｂ）に示したように、電子ペン本体部３のコイル３１の後端側の端部及びフェライトコア３２の後端側の端部と、ボールペンの芯４のペン先部４ａの先端とは、それぞれΔＬ３及びΔＬ４以上離れるように構成されている。
　次に、前述した特開２００９－１９６２６０号公報に開示されている従来の切替機構部と、この実施形態の切替機構部５との構成の違いについて説明する。図４（Ｃ）は、前述した特開２００９－１９６２６０号公報に開示されている従来の切替機構部を説明するための図で、図４（Ｂ）に対応して、従来の切替機構部の三角カム５１０を展開した状態を示す図である。
　すなわち、この三角カム５１０は、円筒部材をペン先側の先端部５１０ｂから、後端蓋部２Ｅ側の後端側部５１０ｃにまで亘って１８０度の角範囲部分を斜めに切断すると共に、残りの１８０度の角範囲は、後端側部５１０ｃの位置で、軸心方向に直交する方向に切断した形状を有する。したがって、三角カム５１０は、その先端部５１０ｂから、左右に、後端側部５１０ｃまでに亘って、それぞれほぼ９０度角範囲分の長さを有する２個の傾斜部５１０ａＬ及び５１０ａＲを備えるものとして形成されている。
　そして、この三角カム５１０と共に用いられる２個の押し出し棒５２，５３は、電子ペン本体部３とボールペンの芯４のペン先部が共に電子ペン１の外部筐体２の開口２ａから突出することなく当該外部筐体２内に収納される状態では、図４（Ｃ）において点線矢印５２０ＡＲ´及び５３０ＡＲ´で示すように、後端側部５１０ｃの位置に在るように構成されている。
　この状態で、ペン先側筐体２Ａに対して、後端側筐体２Ｂを、外部筐体２の軸心位置を中心にして時計回りに９０度回転させると、後端側筐体２Ｂ内に設けられた三角カム５１０が、後端側筐体２Ｂと共に回転するので、図４（Ｃ）に示すように、電子ペン本体部３が嵌合されている押し出し棒５２は、実線矢印５２０ＡＲで示すように、三角カム５１の先端部５１０ｂの位置に移動し、一方、ボールペンの芯４が嵌合されている押し出し棒５３は、実線矢印５３０ＡＲで示すように、三角カム５１０の後端側部５１０ｃの位置で回転方向に移動する。
　したがって、電子ペン本体部３の芯体３４のペン先部３４ａが外部筐体２の開口２ａから外部に突出する状態では、図４（Ｃ）に示すように、２個の押し出し棒５２，５３は、互いに傾斜部５１０ａＬまたは５１０ａＲの距離ＳＲ１だけ離れる状態になる。すなわち、三角カム５１０の場合には、一方の押し出し棒は、三角カム５１０の後端側部５１０ｃの位置で回転方向に移動するだけであるので、２個の押し出し棒は、互いに傾斜部５１０ａＬ、５１０ａＲ分の距離ＳＲ１だけしか離れることができない。この距離ＳＲ１は、図４（Ｂ）と図４（Ｃ）とから明らかなように、距離ＳＲ２の１／２である。
　このため、従来の三角カム５１０を用いて、電子ペン本体部３のコイル３１の後端側の端部及びフェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部３２ｂの端縁と、ボールペンの芯４のペン先部４ａの先端とを、それぞれΔＬ３及びΔＬ４以上離れるようにするためには、傾斜部５１０ａＬまたは５１０ａＲの長さを、図４（Ｂ）の傾斜部５１ａＬ，５１ａＲと等しくする必要がある。このように等しくするためには、傾斜部５１ａＬ及び５１ａＲの傾斜角をより急峻にする必要がある。しかしながら、このように傾斜部５１ａＬ及び５１ａＲの傾斜角をより急峻にすると、押し出し棒の三角カム５１０に対するスライド移動がスムーズに行えない恐れがある。これを回避するために、傾斜部５１０ａＬまたは５１０ａＲの傾斜角を変えないようにしてしまうと、外部筐体２の径が太くなってしまうという問題を新たに招来してしまう。
　これに対して、この実施形態の三角カム５１と、２個の押し出し棒５２及び５３とからなる切替機構部５は、上述のように構成されているので、図４（Ｃ）の三角カム５１０を用いる場合の外部筐体２の径を太くすることなく、電子ペン本体部３のコイル３１の後端側の端部及びフェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部３２ｂの端縁と、ボールペンの芯４のペン先部の先端とを、所望する距離だけ離間させるようにすることができる。
　［電子ペン本体部３と電磁誘導方式の座標検出センサの回路構成例］ 
　次に、多機能電子ペン１において、図１（Ａ）に示したように、電子ペン本体部３の芯体３４の先端が、外部筐体２の開口２ａから外部筐体２の外部に突出しているときに、この電子ペン本体部３により指示された位置の検出および筆圧の検出（検知）を行う電磁誘導方式の位置検出装置２００の回路構成例について、図５を参照して説明する。
　電子ペン本体部３は、回路構成としては、信号送受用のコイル３１と、このコイル３１に並列に接続されるキャパシタＣｆと、筆圧検出部３５を構成する可変容量キャパシタ３５Ｃとからなる共振回路によって現される。
　一方、位置検出装置２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２０４Ｘと、Ｙ軸方向ループコイル群２０４Ｙとを積層させて設けることにより、電磁誘導方式の座標検出センサ２０１が形成されている。各ループコイル群２０４Ｘ，２０４Ｙは、それぞれｎ本，ｍ本（ｎ，ｍは正の整数）の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群２０４Ｘ，２０４Ｙを構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。
　また、位置検出装置２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２０４Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２０４Ｙが接続される選択回路２０６が設けられている。この選択回路２０６は、２つのループコイル群２０４Ｘ，２０４Ｙのうちの一のループコイルを順次選択する。
　さらに、位置検出装置２００には、発振器２０３と、電流ドライバ２０５と、切り替え接続回路２０７と、受信アンプ２０８と、検波器２０９と、低域フィルタ２１０と、サンプルホールド回路２１２と、Ａ／Ｄ変換回路２１３と、同期検波器２１６と、低域フィルタ２１７と、サンプルホールド回路２１８と、Ａ／Ｄ変換回路２１９と、処理部２１４とが設けられている。
　発振器２０３は、周波数ｆ０の交流信号を発生し、電流ドライバ２０５と同期検波器２１６に供給する発振器２０３である。電流ドライバ２０５は、発振器２０３から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路２０７へ送出する。切り替え接続回路２０７は、後述する処理部２１４からの制御により、選択回路２０６によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｓ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ２０５が、受信側端子Ｒには受信アンプ２０８が、それぞれ接続されている。
　選択回路２０６に選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路２０６及び切り替え接続回路２０７を介して受信アンプ２０８に送られる。受信アンプ２０８は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器２０９及び同期検波器２１６へ送出する。
　検波器２０９は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、低域フィルタ２１０へ送出する。低域フィルタ２１０は、前述した周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、検波器２０９の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路２１２へ送出する。サンプルホールド回路２１２は、低域フィルタ２１０の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路２１３へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１３は、サンプルホールド回路２１２のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。
　一方、同期検波器２１６は、受信アンプ２０８の出力信号を発振器２０３からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ２１７に送出する。この低域フィルタ２１７は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器２１６の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路２１８に送出する。このサンプルホールド回路２１８は、低域フィルタ２１７の出力信号の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路２１９へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１９は、サンプルホールド回路２１８のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理部２１４に出力する。
　処理部２１４は、位置検出装置２００の各部を制御する。すなわち、処理部２１４は、選択回路２０６におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２０７の切り替え、サンプルホールド回路２１２、２１８のタイミングを制御する。処理部２１４は、Ａ／Ｄ変換回路２１３、２１９からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群２０４Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２０４Ｙから一定の送信継続時間をもって電波を送信させる。
　Ｘ軸方向ループコイル群２０４Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２０４Ｙの各ループコイルには、電子ペン１から送信される電波によって誘導電圧が発生する。処理部２１４は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン１のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。また、処理部２１４は、送信した電波と受信した電波との位相差（周波数差）に基づいて筆圧を検出する。
　［電子ペン本体部３のコイルの端部と、ボールペンの芯４のペン先部４ａとの離間距離について］
　図５を用いて説明したように、位置検出装置２００は、電磁誘導方式の電子ペン本体部３と、所定周波数の電磁波を授受することにより、電子ペン本体部３により指示された位置や、電子ペン本体部３の芯体３４に印加される筆圧を検出するようにする。この場合に、電子ペン本体部３では、コイル３１とキャパシタとからなる共振回路で、位置検出装置２００からの電磁波を受信し、また、送信するので、当該共振回路の共振周波数は、位置検出装置２００から送出される電磁波の周波数となるように調整されている。
　ところが、冒頭で述べたように、共振回路を構成するコイル３１の近傍に金属、すなわちボールペンの芯４のペン先部４ａが存在すると、当該金属の影響を受けて、共振回路の調整された共振周波数（位相）が変化してしまう。
　この共振回路の調整された共振周波数（位相）が変化してしまうと、位置検出装置２００での電子ペン本体部３による指示位置の検出感度が劣化してしまうと共に、電子ペン本体部３の芯体３４の先端に印加される筆圧を正確に検出することが困難になる恐れがある。
　図６に、ボールペンの芯４の金属のペン先部４ａと、コイル３１の端部との距離と、共振回路の位相（共振周波数）の変化との関係を測定した結果の例を示す。この図６からは、ボールペンの芯４の金属のペン先部４ａとコイル３１の端部との距離が、５ｍｍ以上であれば、共振回路の位相の変化が小さく、実用上、許容することができることが分かった。
　なお、この図６の例の関係は、コイル３１がフェライトコア３２の端部にまで巻回されていて、コイル３１の端部と、フェライトコア３２の端部とがほぼ同一位置となっている場合である。コイル３１がフェライトコア３２の端部にまで巻回されずに、フェライトコア３２の端部にコイルが巻回されていない部分が生じているときには、フェライトコア３２の端部からも、ボールペンの芯４の金属のペン先部４ａが離間していた方が、共振回路への影響がなくなることは言うまでもない。
　なお、図６の例の関係は、一例であり、ボールペンの芯４のペン先部４ａを構成する金属の材質や外径、コイル３１の仕様や、磁性体コアなどが変わると、共振回路の位相が変化する距離も変化するものである。
　この実施形態では、上述したように、切替機構部５により、電子ペン本体部３の芯体３４のペン先部３４ａが外部筐体２の開口２ａから外部に突出する状態のときには、コイル３１及びフェライトコア３２の端部と、ボールペンの芯４のペン先部４ａとは、それぞれ距離ΔＬ３及び距離ΔＬ４だけ離間するようになっている。
　そして、この実施形態では、図６の関係を踏まえ、少なくとも距離ΔＬ４が５ｍｍ以上となるようにしている。この結果、この実施形態の多機能電子ペン１においては、電子ペン本体部３の芯体３４の先端を、外部筐体２の開口２ａから外部に突出させるようにする当該電子ペン本体部３の使用状態においては、ボールペンの芯４の金属製のペン先部４ａの影響を最小限にすることができるという顕著な効果を奏する。
　［第２の実施形態；ノック式の多機能電子ペンの例］ 
　第２の実施形態の多機能電子ペンは、切替機構部が、回転式ではなく、ノック式の構造を備えるノック式の多機能電子ペンの場合である。
　図７は、上述した第１の実施形態の多機能電子ペン１に用いた電子ペン本体部３と同様の構成の電子ペン本体部３Ｐと、ボールペンの替え芯４と同様の構成のボールペンの芯４Ｂｋ，４Ｒｄとを用いて構成するノック式の多機能電子ペン１Ｐの外観を示す構成図である。この図７の例では、多機能電子ペン１Ｐの外部筐体２Ｐが透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。
　多機能電子ペン１Ｐの外部筐体２Ｐは、市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構と同一の構成を備えている。市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノック機構をそのまま用いてもよい。この外部筐体２Ｐ内には、この例では、この実施形態の電子ペン本体部３Ｐと、黒色のインクのボールペンの替え芯４Ｂｋと、赤色のインクのボールペンの替え芯４Ｒｄとが収納されている。電子ペン本体部３Ｐは、後述するノック棒６Ｅとの嵌合部が異なるだけで、図２（Ｂ）及び図（３）（Ａ）に示した電子ペン本体部３と同様の構成を備える。ボールペンの替え芯４Ｂｋ、４Ｒｄは、いずれも図２（Ａ）に示したボールペンの替え芯４と同様の構成を有するものである。以下の説明においては、上述した第１の実施形態の電子ペン本体部３及びボールペンの芯４と同一部分には、同一の参照符号を付す。
　多機能電子ペン１Ｐのノック機構には、電子ペン本体部３Ｐが嵌合されるノック棒６Ｅと、黒色のインクのボールペンの芯４Ｂｋが嵌合されるノック棒６Ｂｋと、赤色のインクのボールペンの芯４Ｒｄが嵌合されるノック棒６Ｒｄとが備えられている。
　ノック棒６Ｅが、ペン先側にスライド移動されることで、図７（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部３Ｐの芯体３４のペン先部３４ａと、芯体ガイド部３３ｂ及び本体部品収納部３３ｃからなる内部筐体３３のペン先側部が外部筐体２Ｐの開口２Ｐａから突出する。これにより、フェライトコア３２に巻回されたコイル３１及びキャパシタからなる共振回路が、位置検出装置２００のセンサと電磁誘導により結合して、相互に信号を送受することができるようにされる。
　この場合に、この実施形態では、このように電子ペン本体部３Ｐのペン先側が外部筐体２Ｐの開口２Ｐａから突出する状態のときには、電子ペン本体部３Ｐの内部筐体３３内に収納されているコイル３１の後端側の端部及びコイル３１が巻回されたフェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部の端縁と、ボールペンの替え芯４Ｂｋ及び４Ｒｄのペン先部とが、それぞれ距離ΔＬ３以上及び距離ΔＬ４以上離間するように構成されている。すなわち、ノック棒６Ｅのスライド移動距離は、電子ペン本体部３Ｐの内部筐体３３内に収納されているコイル３１の後端側の端部及びコイル３１が巻回されたフェライトコア３２の後端側のコイル非巻回部の端縁と、ボールペンの替え芯４Ｂｋ及び４Ｒｄのペン先部とが、それぞれ距離ΔＬ３以上及び距離ΔＬ４以上離間するような距離とされている。
　したがって、この第２の実施形態の多機能電子ペン１Ｐにおいても、電子ペン本体部３Ｐのペン先側が外部筐体２Ｐの開口２Ｐａから突出する状態とされる電子ペン本体部３Ｐの使用時には、ボールペンの芯４Ｂｋ及び４Ｒｄの金属製のペン先部の影響が軽減されて、共振回路の共振周波数は、ほぼ調整された通りとなるので、位置検出装置２００では、電子ペン本体部３Ｐによる指示位置の検出を良好に行うことができると共に、筆圧のも適切に検出することが可能となる。
　なお、ノック棒６Ｂｋが、ペン先側にスライド移動されることで、ボールペンの芯４Ｂｋのペン先部が突出して黒色のインクで筆記が可能にされる。また、同様に、ノック棒６Ｒｄが、ペン先側にスライド移動されることで、ボールペンの替え芯４Ｒｄのペン先部が突出して赤色のインクで筆記が可能にされる。
　図７に示す多機能電子ペン１Ｐの場合、電子ペン本体部３Ｐ、ボールペンの替え芯４Ｂｋ、４Ｒｄのそれぞれは、多機能電子ペン１Ｐの外部筐体２Ｐ内において軸心を囲むように軸心の周囲に位置するようにして、外部筐体２Ｐ内に収納される。
　このため、電子ペン本体部３Ｐ、ボールペンの芯４Ｂｋ、４Ｒｄのそれぞれは、ノック棒６Ｅ，６Ｂｋ、６Ｒｄによるスライド移動に応じて、外部筐体２Ｐの内部においては、斜めの方向から外部筐体２Ｐの開口２Ｐａに向かって移動することになる。このため、電子ペン本体部３Ｐ、ボールペンの芯４Ｂｋ、４Ｒｄのそれぞれは、そのペン先が外部筐体２Ｐと接触しやすくなる。
　しかし、図７に示した多機能電子ペン１Ｐの場合にも、上述した実施の形態の筆記具である多機能電子ペン１の場合と同様に、電子ペン本体部３Ｐの芯体３４やフェライトコア３２は、内部筐体３３に保護されて、外部筐体２Ｐの開口２Ｐａの周囲部分に引っかかることなく移動し、突出する。これにより、上述した実施の形態の電子ペン本体部３Ｐを、図７に示した構成のノック式の多機能ペンに適用した場合であっても、芯体３４やフェライトコア３２が内部筐体３３により保護されるので、損傷したり、変形したりすることがないようにできる。しかも、芯体３４が、外部筐体２Ｐの開口２Ｐａの周囲部分と接触した状態が生じることがないので、外部筐体２Ｐの開口２Ｐａの周囲部分が芯体３４の摺動移動の障害になることがなく、適切に筆圧の検出も可能である。
　なお、図７に示したノック式の多機能電子ペンの場合にも、電子ペン本体部３Ｐと、これに対応する押し出し棒との接続部分は、自在継手の構成することによって、電子ペン本体部３Ｐが開口２Ｐａに向って斜めに移動する場合にも、大きな負荷がかかることなく移動させることができる。
　［その他の実施形態または変形例］
　なお、上述の実施形態では、切替機構部により電子ペン本体部と切り替えられる機能部材はボールペンの替え芯としたが、カートリッジやリフィルの構成のシャープペンシル機能部材であってもよい。
　また、切替機構部により電子ペン本体部と切り替えられる機能部材は、共振回路の共振周波数に影響を及ぼす、先端に金属を有する部材としたが、共振回路の共振周波数に影響を及ぼす、先端に磁性体を有する部材である場合にも、この発明は適用可能である。
　また、切替機構部により電子ペン本体部と切り替えられる機能部材はボールペンの替え芯やカートリッジやリフィルの構成のシャープペンシルなどの筆記具に限られるものではなく、棒状の部材で先端が金属や磁性体材料からなるものであれば、どのようなものでもよい。
　なお、上述の実施形態では、電子ペン本体部は、位置検出装置からの電磁波を共振回路で受信し、その受信した電磁波に基づいた電磁波を、位置検出装置に帰還するようにしたものとした。しかし、電磁誘導方式の電子ペン本体部は、このような構成のものに限らず、電子ペン本体部に信号発生回路を備え、その信号発生回路からの信号を、共振回路を通じて、位置検出装置に送信する構成のものであってもよい。
　１，１Ｐ…多機能電子ペン、２，２Ｐ…外部筐体、３，３Ｐ…電子ペン本体部、４，４Ｂｋ，４Ｒｄ…ボールペンの替え芯、５…切替機構部、５１…三角カム、５２，５３…押し出し棒、６Ｅ，６Ｂｋ，６Ｒｄ…ノック棒、３１…コイル、３２…フェライトコア、３３…内部筐体、３５…筆圧検出部
 

Claims (8)

  1. 　軸心方向の一端側に開口を備える筒状体からなる筐体の中空部内に、電磁誘導方式の電子ペン本体部が、そのペン先部が前記開口から前記筐体外に突出することが可能に収納されていると共に、前記開口から、前記電子ペン本体部のペン先部に代わって、前記筐体外に一端部側が突出することが可能な棒状の機能部材が前記筐体の中空部内に収納されている多機能電子ペンであって、
    　前記電子ペン本体部の前記ペン先部側には、送信信号を出力するための信号出力部が配設されていると共に、
    　前記電子ペン本体部のペン先部と、前記棒状の機能部材の前記一端部側とのいずれかを、使用者の操作に応じて、前記開口から前記筐体外に突出させるように切り替える切替機構部を備え、
    　前記切替機構部は、前記電子ペン本体部のペン先部が前記開口から前記筐体外に突出させたときに、前記電子ペン本体部の前記送信部と、前記棒状の機能部材とが前記筐体の軸心方向に所定距離以上、離間する状態となるように構成されている、
    　ことを特徴とする多機能ペン。
  2. 　前記電子ペン本体部に設けられた前記信号送信部は、共振回路を有しており、該共振回路を構成するコイルが、当該コイルの中心線方向が前記筐体の軸心方向に沿う状態で配設され、前記電子ペン本体部の前記コイルの前記ペン先部側とは反対側の端部位置と、前記棒状の機能部材の前記一端部とが、前記筐体の軸心方向に所定距離以上、離間する状態となるように構成されている
    　ことを特徴とする多機能電子ペン。
  3. 　前記電子ペン本体部は、前記ペン先部に印加される筆圧を、静電容量値あるいはインダクタンス値の変化として検出する筆圧検出部を備え、
    　前記筆圧検出部は、前記共振回路の一部を構成するように電気的に接続されて、前記筆圧検出部で検出された前記筆圧は、前記共振回路の共振周波数の変化として、位置検出装置に送信する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の多機能電子ペン。
  4. 　前記コイルは、磁性体コアに巻回されており、
    　前記切替機構部は、前記電子ペン本体部のペン先部が前記開口から前記筐体外に突出させたときに、前記電子ペン本体部の前記コイルが巻回されている磁性体コアの前記ペン先部側とは反対側の端部位置と、前記棒状の機能部材の前記一端部とが、前記筐体の軸心方向に、所定距離以上、離間する状態となるように構成されている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の多機能電子ペン。
  5. 　前記棒状の機能部材は、筆記具の芯である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の多機能電子ペン。
  6. 　前記筐体は、ペン先部側の第１の筐体部と、ペン先部側とは反対側の第２の筐体部とが互いに回転可能な状態で結合されるものであり、
    　前記切替機構部は、前記第２の筐体部が、前記第１の筐体部に対して回転されたときに、前記電子ペン本体部のペン先部が前記開口から前記筐体外に突出する状態と、前記棒状の機能部材の前一端部側が前記開口から前記筐体外に突出する状態とを切り替える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の多機能電子ペン。
  7. 　前記切替機構部は、前記電子ペン本体部の前記ペン先部側とは反対側の端部が衝合すると共に、前記棒状の機能部材の前記一端側とは反対側の端部が衝合する傾斜部を備えるカムを備え、前記電子ペン本体部の前記ペン先部と、前記棒状の機能部材の前記一端とが、前記筐体の軸心方向において同じ位置にあるときに、前記電子ペン本体部の前記ペン先部側とは反対側の端部と、前記棒状の機能部材の前記一端側とは反対側の端部とが、異なる傾斜部の中間に位置している
    　ことを特徴とする請求項１に記載の多機能電子ペン。
  8. 　前記切替機構部は、前記筐体の軸心方向の前記開口側とは反対側の側面から外部に突出する、前記電子ペン本体部及び前記棒状の機能部材とのそれぞれに結合されている操作部を、前記軸心方向にスライド移動させることにより、前記電子ペン本体部のペン先部が前記開口から前記筐体外に突出する状態と、前記棒状の機能部材の前一端部側が前記開口から前記筐体外に突出する状態とを切り替える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の多機能電子ペン。
     
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