WO2019008839A1

WO2019008839A1 - 電子ペン

Info

Publication number: WO2019008839A1
Application number: PCT/JP2018/011096
Authority: WO
Inventors: 一夫原; 義久杉山; 謙鈴木; 哲平菅野
Original assignee: 株式会社ワコム
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-01-10
Also published as: US20200142507A1; CN110770681B; CN110770681A; US11079863B2

Abstract

ひずみゲージを用いた場合でも細い形状の電子ペンを提供する。　電子ペンの筐体の軸心方向に直交する方向に起歪体の平面部が形成されており、起歪体の平面部には複数のひずみ受感素子が配設されている。起歪体の平面部に配設された複数のひずみ受感素子の端部と電気的に接続されて筐体の軸心方向に延伸された延伸部を介して、複数のひずみ受感素子と、ひずみ受感素子が受感した信号に基づいて制御をおこなう制御回路とが電気的に接続されており、起歪体と制御回路が延伸部を介して筐体の軸心方向に配設されることで電子ペンの筐体の細くすることができる。

Description

電子ペン

　この発明は、位置検出センサを備える位置検出装置と共に使用される電子ペンに関する。

　この種の電子ペンにおいては、位置検出センサの入力面に対する接触や、接触時の圧力（筆圧）を検出するための圧力センサを有するものが多い。圧力センサの構成としては、機構的に誘電体を２つの電極で挟み、筆圧に応じて２電極間の静電容量が変化する構成の容量可変キャパシタや、半導体デバイスで構成された容量可変キャパシタなどが用いられることが多いが、ひずみゲージを用いることも提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

　ひずみゲージは、物体のひずみを測定するための力学的センサ（力検出センサ）であり、電子ペンでは、半導体ひずみゲージが用いられることが多い。半導体ひずみゲージは、半導体の電気抵抗率が応力により変化するピエゾ抵抗効果（piezoresistive effect）や、印加された圧力に比例した分極（表面電荷）が現れる圧電効果（piezoelectric effect）を利用したひずみゲージである。

　ひずみゲージを用いた圧力センサとしては、いわゆる３軸力検出センサも提案されている。（特許文献３及び特許文献４参照）。

　ひずみゲージ（半導体ひずみゲージ；以下の説明においては、単にひずみゲージという）は、例えば、絶縁シート上にひずみに応じて抵抗値が変化するひずみ受感素子が配置されているとともに、ひずみゲージの出力端子が形成されている。

　ひずみゲージの抵抗変化は微小な値であるので、力検出センサ(フォースセンサ)においては、ホイートストンブリッジ回路等のブリッジ回路を用いることで、ひずみに応じた信号を得るようにしている。

米国特許第５５４８０９２号公報米国特許第９３２２７３２号公報特開２０１０－１６４４９５号公報米国特許第４８９６５４３号公報

　ところで、電子ペンにひずみゲージを用いる場合、細型化が進む最近の電子ペンにおいては、ひずみゲージを用いた力検出センサも小型のものが好ましい。

　ところが、従来のこの種のひずみゲージを用いた力検出センサは、小型化が困難であり、電子ペンの筐体が太くなってしまう恐れがある。

　この発明は、以上の点に鑑み、ひずみゲージを用いる３軸力検出センサを用いても、細型化及び小型化の目的を達成できるようにした電子ペンを提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、この発明は、
　前記筒状の筐体の軸心方向の一方の開口側から先端部が外部に突出する状態で前記筐体内に配置される芯体と、
　前記筒状の筐体内に配置された、前記筐体の軸心方向に直交する方向に平面部が形成されているとともに前記芯体に印加された力が伝達される起歪体と、
　前記起歪体の前記平面部に配設された複数のひずみ受感素子と、
　前記複数のひずみ受感素子が受感した信号に基づいて制御を行う制御回路と、
　前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子の端部と電気的に接続されて前記筐体の軸心方向に延伸された延伸部と、を備えており、
　前記延伸部を介して前記複数のひずみ受感素子と前記制御回路が電気的に接続されていることを特徴とする電子ペンを提供する。

　この発明による電子ペンによれば、電子ペンの筐体の軸心方向に直交する方向に起歪体の平面部が形成されており、この起歪体の平面部には複数のひずみ受感素子が配設されている。そして、起歪体の平面部に配設された複数のひずみ受感素子の端部と電気的に接続されて筐体の軸心方向に延伸された延伸部を介して、複数のひずみ受感素子とひずみ受感素子が受感した信号に基づいて制御をおこなう制御回路とが電気的に接続されているとともに、起歪体と延伸部、及び制御回路が電子ペンの筐体の軸心方向に配設されるために、電子ペンの筐体を細くすることができる。

この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。第１の実施形態の電子ペンの要部の構成部品の一例を説明するための図である。第１の実施形態の電子ペンの要部の構成部品の一例を説明するための図である。第１の実施形態の電子ペンに用いられるひずみゲージの一例を説明するための図である。第１の実施形態の電子ペンに用いられるひずみゲージの電子回路例を説明するための図である。この発明による電子ペンの第１の実施形態の電子回路例と、位置検出装置の回路例を説明するブロック図である。第１の実施形態の電子ペンに用いられるひずみゲージの他の一例を説明するための図である。この発明による電子ペンの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。第２の実施形態の電子ペンの電子回路例を示すブロック図である。第２の実施形態の電子ペンと共に用いられる位置検出装置の回路構成例を示すブロック図である。この発明による電子ペンの他の実施形態の要部を説明するための図である。この発明による電子ペンの、さらに他の実施形態の要部を説明するための図である。この発明による電子ペンの実施形態に用いる要部の構成部品の他の例を説明するための図である。この発明の実施形態の電子ペンに用いられるひずみゲージの他の一例を説明するための図である。この発明の実施形態の電子ペンに用いられるひずみゲージの他の一例を説明するための図である。この発明による電子ペンの、さらに他の実施形態の要部を説明するための図である。

　以下、この発明による電子ペンの幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。

　［第１の実施形態］
　この第１の実施形態は、この発明が、電磁誘導方式の電子ペンに適用された場合の例である。図１は、この第１の実施形態の電子ペン１の構成例を説明するためのもので、図１（Ａ）は、電子ペン１を、主要な部品に分解して示した図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した主要な部品を組み上げた電子ペン１の主要部を示した図である。

　電子ペン１は、軸心方向に細長であって、円筒状の筐体を構成する、第１のケース２Ａと第２のケース２Ｂから成るケース２を備える。このケース２は、例えば樹脂などからなり、図１（Ａ）に示すように、円筒状の第１のケース２Ａと円筒状の第２のケース２Ｂとは、軸心方向に分離されている。そして、第１のケース２Ａと第２のケース２Ｂとが、ケース結合部材３により、図１（Ｂ）に示すように結合されて、ケース２を形成するように構成されている。この例では、第１のケース２Ａは、電子ペン１のペン先側とされ、また、第２のケース２Ｂは、ペン先側とは反対側のペン後端側とされている。

　ケース結合部材３は、図２（Ａ）に示すように、円柱状部材の外周側面にねじ山が形成されているねじ部材３１と、ねじ部材３１に螺合されるリング部材３２とからなる。リング部材３２をねじ部材３１に螺合させることにより両者が結合されてケース結合部材３が形成される。この場合に、リング部材３２の、ねじ部材３１における軸心方向の位置は、任意に調整することが可能である。

　そして、図１（Ａ）に示すように、第１のケース２Ａのケース結合部材３との結合側の開口部の内壁面には、ケース結合部材３のねじ部材３１と螺合するねじ部２１が形成されている。また、図１（Ａ）に示すように、第２のケース２Ｂのケース結合部材３との結合側の開口部の内壁面には、ケース結合部材３のねじ部材３１と螺合するねじ部２２が形成されている。

　そして、ケース２内には、ペンモジュール１０が配設される。このペンモジュール１０は、この例では、芯体部４と、コイル５が巻回されている磁性体コア６と、力検出センサ７と、ケース結合部材３と、プリント基板（回路基板）８とを含んで構成される。そして、ケース２内にペンモジュール１０が収納された状態では、図１（Ｂ）に示すように、第１のケース２Ａ内には、ペンモジュール１０の内の、芯体部４と、コイル５が巻回されている磁性体コア６と、力検出センサ（フォースセンサ）７とからなる部分が収納され、第２のケース２Ｂ内には、ペンモジュール１０の内の、プリント基板８の部分が収納される。

　芯体部４は、この例では、図３（Ａ）に示すように細い棒状体部４１の一端側に円板部４２を備える形状とされており、例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene）などの硬質樹脂やＳＵＳ（Steel Special Use Stainless）などで構成されている。棒状体部４１と円板部４
２とは、この例では一体に形成されている。

　磁性体コア６は、この例ではフェライトコアとされている。この磁性体コア６は、円柱形状を有し、その中心線位置には、軸心方向に貫通孔６ａを備える。そして、芯体部４の棒状体部４１が、磁性体コア６の貫通孔６ａに挿入嵌合されて、芯体部４の棒状体部４１に対してコイル５が巻回されている磁性体コア６が係止されるように構成されている。

　芯体部４の円板部４２は、力検出センサ７の起歪体部を構成する。力検出センサ７は、この起歪体部を構成する円板部４２と、ひずみゲージ７１とで構成される。ひずみゲージ７１は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、絶縁性フィルムシートからなる同じ１枚のシート状基材７２に、後述するように、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２やブリッジ回路（図５参照）の一部を構成する固定抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３，Ｒ４が配設され、さらに、配線パターンが形成されたものである。

　この実施形態においては、ひずみゲージ７１は、図３及び図４に示すように、力感知部７３と、当該力感知部７３から左右に延伸する延伸部７４及び延伸部７５とを備える。力感知部７３と、延伸部７４及び延伸部７５とは、１枚のシート状基材７２により形成されている。力感知部７３と延伸部７４、また、力感知部７３と延伸部７５との間では、それぞれ屈曲容易性を有するように構成された連結部７６及び７７を介して連結されている。

　シート状基材７２における力感知部７３の部分は、芯体部４の円板部４２の径に等しい、あるいは円板部４２の径よりわずかに小さい径の円形形状に形成されている。そして、この円形形状の力感知部７３の、円形形状部のひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２が形成されていない面側が、芯体部４の円板部４２の、棒状体部４１とは反対側の底面に対して例えば接着材により貼付されることで接合される。これにより、ひずみゲージ７１の力感知部７３は、芯体部４の円板部４２に固着され、力感知部７３には、芯体部４の円板部４２に生じるひずみと同じひずみが生じ、力感知部７３のひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２は、円板部４２に棒状体部４１を介して印加される力を感知することができる。

　シート状基材７２において、延伸部７４及び延伸部７５の部分は、この例では、力感知部７３から左右に延伸された矩形形状部分として形成されている。延伸部７４及び延伸部７５は、この例では、図４（Ａ）に示すように、延伸方向の長さがＬ、延伸方向に直交する幅がＷの矩形状に形成されている。この例の場合、延伸部７４及び延伸部７５の延伸方向の長さＬ及び幅Ｗは、当該延伸部７４及び延伸部７５に構成する電子部品や配線パターンを考慮したものとされる。図４の例では、延伸部７４及び延伸部７５の幅Ｗは、力感知部７３の半径よりは大きく、直径よりは小さい値に選定されている。

　連結部７６及び連結部７７は、延伸部７４及び延伸部７５が力感知部７３に対して屈曲容易性を有し、折り曲げ易くなるように、延伸方向に直交する方向の幅が、力感知部７３の直径よりも短く、かつ、延伸部７４及び延伸部７５の幅Ｗよりも短い長さとされている。すなわち、この例では、連結部７６及び連結部７７は、くびれ部を構成するようにされている。

　この実施形態では、延伸部７４及び延伸部７５は、この例では、力感知部７３が貼付された円板部４２の面に対して、連結部７６及び連結部７７の部分で、直交する方向（電子ペン１の軸心方向）であって、第２のケース２Ｂ側に容易に折り曲げることができるために、力感知部７３の円板部４２の一面に設けられたひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２の各端部を延伸部７４及び延伸部７５を介して電子ペン１の軸心方向に容易に延出することができる。

　なお、図３及び図４の例では、延伸部７４及び延伸部７５の延伸方向に直交する方向の幅Ｗは、力感知部７３の直径よりも短いものとしたが、力感知部７３の直径よりも長くてもよい。

　また、力感知部７３と延伸部７４及び延伸部７５との間の屈曲容易性を維持することができれば、図４の例のようなくびれ部を構成する連結部７６及び連結部７７を設けなくてもよい。例えば、円形の力感知部７３から、延伸方向に直交する方向の幅Ｗを備える延伸部７４及び延伸部７５を連続的に形成し、その後、円形の力感知部７３と延伸部７４及び延伸部７５との結合部分に、図４の例の連結部７６及び連結部７７と同等の幅部分を残すような状態で、円形の力感知部７３の円周に沿った切込みあるいは切欠きを形成するようにしてもよい。

　図４（Ａ）に示すように、力感知部７３の円板部４２と接合される面とは反対側の面に、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２と配線パターンが形成されている。

　ひずみ受感素子Ｘ１及びＸ２は、芯体部４の、棒状体部４１の軸心方向に直交する第１の方向（以下、Ｘ軸方向という）に印加される力に応じてひずみゲージ７１に生じるＸ軸方向のひずみを検出するもので、円形形状の力感知部７３の中心位置から、Ｘ軸方向に対応する方向に互いに等距離だけ離れた位置に配置される。

　また、ひずみ受感素子Ｙ１及びＹ２は、芯体部４の、棒状体部４１の軸心方向に直交する方向であって、前記Ｘ軸方向に直交する第２の方向（以下、Ｙ軸方向という）に印加される力に応じてひずみゲージ７１に生じるＹ軸方向のひずみを検出するもので、円形形状の力感知部７３の中心位置から、Ｙ軸方向に対応する方向に互いに等距離だけ離れた位置に配置される。

　また、ひずみ受感素子Ｚ１及びＺ２は、芯体部４の、棒状体部４１の軸心方向の第３の方向（以下、Ｚ軸方向という）に印加される力に応じてひずみゲージ７１に生じるＺ軸方向のひずみを検出するもので、この例では、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の配置位置の外周側において、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２で構成されるＸ軸と、ひずみ受感素子Ｙ１，Ｙ２で構成されるＹ軸とは、Ｘ軸とＹ軸との交点を中心点として、互いに４５度ずれた位置に配置されている。なお、互いに４５度ずれた位置に配置された４つの素子の内の互いに近傍に位置する２つの素子が連結されているとともに、残りの２つの素子が互いに連結されていることでひずみ受感素子Ｚ１及びＺ２をそれぞれ構成する。そして、力感知部７３においては、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２のそれぞれの両端から延出する配線パターン（図４において太線で示す。以下同じ）が形成されている。

　この実施形態では、ひずみゲージ７１においては、ブリッジ回路構成を用いることで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のひずみを感度良く検出するようにする。図５は、ブリッジ回路構成とされたひずみゲージ７１の回路図の例である。

　この図５に示すように、端子Ｄと端子Ｆとの間には、ひずみ受感素子Ｘ１とひずみ受感素子Ｘ２との直列回路と、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との直列回路とが、並列に接続されてブリッジ回路７１Ｘが形成されている。そして、ひずみ受感素子Ｘ１とひずみ受感素子Ｘ２との接続中点から端子Ｅが導出され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続中点から端子Ｈが導出される。

　また、端子Ａと端子Ｃとの間にはひずみ受感素子Ｙ１とひずみ受感素子Ｙ２との直列回路と、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路とが、並列に接続されてブリッジ回路７１Ｙが形成されている。そして、ひずみ受感素子Ｙ１とひずみ受感素子Ｙ２との接続中点から端子Ｂが導出され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続中点から端子Ｇが導出される。

　さらに、ひずみ受感素子Ｚ１とひずみ受感素子Ｚ２とは、ブリッジ回路７１Ｘとブリッジ回路７１Ｙと共にブリッジ回路７１Ｚを形成する。すなわち、端子Ｃと端子Ｆとの間に、ひずみ受感素子Ｚ１とブリッジ回路７１Ｙとの直列回路と、ひずみ受感素子Ｚ２とブリッジ回路７１Ｘとの直列回路とが、並列に接続されてブリッジ回路７１Ｚが形成されている。この場合、ひずみ受感素子Ｚ１とブリッジ回路７１Ｙとの接続中点は端子Ａとなり、ひずみ受感素子Ｚ２とブリッジ回路７１Ｘとの接続中点は端子Ｄとなる。

　そして、この実施形態では、ひずみゲージ７１の延伸部７５に、ひずみ受感素子Ｘ１及びＸ２と共にブリッジ回路７１Ｘを構成する回路要素である固定抵抗の抵抗Ｒ３及びＲ４が配置され、また、延伸部７４に、ひずみ受感素子Ｙ１及びＹ２と共にブリッジ回路７１Ｙを構成する固定抵抗の抵抗Ｒ１及びＲ２が配設される。

　そして、この例では、延伸部７４及び延伸部７５には、力感知部７３に形成されているひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２のそれぞれの両端から延出する配線パターンと連続的に連なる配線パターンが、図５に示したブリッジ回路を構成するように形成されている。そして、延伸部７４の力感知部７３とは反対側の端縁には、端子Ａ，Ｂ，Ｇ，Ｃが、延伸部７５の力感知部７３とは反対側の端縁には、端子Ｆ，Ｅ，Ｈ，Ｄが、半田タブとして形成されている。

　なお、この場合に、延伸部７４及び延伸部７５には、配線パターンが形成されるとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のそれぞれを取り付けるためのパッドが形成され、当該形成されたパッドに、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のそれぞれが例えば半田付けされて取り付けられるものである。図４（Ａ）において、点線で示す配線パターンは、２重丸の記号で示すスルーホールを介して裏面側に配線されている部分を示している。

　そして、さらに、この実施形態では、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５には、図４（Ａ）に示すように、コイル５の巻き始め端５ａ及び巻き終わり端５ｂのそれぞれと、第２のケース２Ｂ側に配される、後述するプリント基板の電子回路との接続のための導体パターン７４１及び７５１が形成されている。

　ひずみゲージ７１の力感知部７３が貼付される円板部４２の面には、この例では４本の脚部４３が形成されている。一方、ケース結合部材３のねじ部材３１の、第１のケース２Ａ側の端面３１ａには、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、芯体部４の円板部４２の４本の脚部４３が嵌合する４個の凹穴３１１が形成されている。また、ケース結合部材３のねじ部材３１には、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、延伸部７４及び７５の力感知部７３からの延伸方向に直交する方向の幅Ｗ（図４（Ａ）参照）分の長さに相当する角範囲に亘る弧状貫通孔３１２が、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５に対応して形成されている。

　そして、円板部４２にひずみゲージ７１の力感知部７３が貼付されて取り付けられた状態で、芯体部４の円板部４２は、ケース結合部材３のねじ部材３１に対して、その脚部４３が凹穴３１１に嵌合されると共に、円板部４２がねじ部材３１の端面３１ａに接着材により接着されることにより固着される。

　この場合に、芯体部４の円板部４２を、ケース結合部材３のねじ部材３１に固着するに先立ち、図１（Ａ）に示すように、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５に形成されている導体パターン７４１及び７５１の端部子７４１ａ及び７５１ａ（図４（Ａ）参照）に、コイル５の巻き始め端５ａ及び巻き終わり端５ｂのそれぞれを、例えば半田付けしておく。なお、図１（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、芯体部４の円板部４２の外周部には、軸心方向のスリット４２ａ、４２ｂが形成されており、コイル５の巻き始め端５ａ及び巻き終わり端５ｂのそれぞれの被覆線が、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５の導体パターン７４１及び７５１との接続の際に、このスリット４２ａ及び４２ｂ内に収納されて、円板部４２の径よりも外部に出っ張らないようにされている。

　さらに、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５を、ねじ部材３１の弧状貫通孔３１２を挿通させて、ケース結合部材３のねじ部材３１の第２のケース２Ｂとの結合側に突出させるようにしておく。この場合、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５の延伸方向の長さＬ（図４（Ａ）参照）は、ケース結合部材３のねじ部材３１の軸心方向の長さよりも長く選定されているので、芯体部４の円板部４２を、ケース結合部材３のねじ部材３１に固定した状態では、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５は、ねじ部材３１を貫通して、第２のケース２Ｂ内のプリント基板８側に突出する状態となる。

　プリント基板８には、上述したコイル５と接続されて共振回路を構成するキャパシタ８１が設けられていると共に、この実施形態の電子ペン１の全体の制御をするための制御回路（ＩＣ（Integrated Circuit；集積回路））８２、その他の回路構成要素が形成されている。制御回路８２は、後述するようにして、芯体部４に印加される力のＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の成分を検出することができるように構成されている。

　そして、プリント基板８のケース結合部材３側の端部には、突部８ａが形成されていると共に、ケース結合部材３のねじ部材３１のプリント基板８側の端面３１ｂには、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、プリント基板８の突部８ａを嵌合する凹穴３１３が形成されている。

　プリント基板８は、突部８ａがケース結合部材３のねじ部材３１の凹穴３１３に嵌合された状態で、以下に説明するように、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５との間で、例えばリード線を半田付けして電気的に接続することで、ケース結合部材３に係止するようにされる。

　すなわち、プリント基板８に設けられているキャパシタ８１の一方及び他方の電極と接続されている導体パターンのそれぞれを、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５の導体パターン７４１及び７５１の端部７４１ｂ及び７５１ｂと、例えばリード線を介して接続する。また、ひずみゲージ７１の前述した端子Ａ～Ｈを、プリント基板８に設けられている制御回路８２の対応する端子に接続されている導体パターンと、リード線を介して接続する。

　こうして、ケース結合部材３のねじ部材３１を貫通して第２のケース２Ｂ側に突出する状態となっているひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５の端部に形成されている端子Ａ～Ｈ及び導体パターン７４１及び７５１の端部７４１ｂ及び７５１ｂと、プリント基板８の対応する導体パターン部分との間を、リード線を半田付けして接続することにより、プリント基板８とひずみゲージ７１とを電気的に接続すると共に、プリント基板８をケース結合部材３に対して結合する。プリント基板８とひずみゲージ７１との電気的接続は、コネクタ接続やＡＣＦ圧着などの方法であってもよい。

　以上のようにして、ケース結合部材３のねじ部材３１に対して、ひずみゲージ７１を取り付けた芯体部４の円板部４２を固定すると共に、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５に対してプリント基板８を接続して結合したものとして、ペンモジュール１０を構成する。なお、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５と、プリント基板との接続は、上述の例のようなリード線を半田付けするのではなく、コネクタ接続やＡＣＦ圧着などの方法で、接続するようにすることもできることは言うまでもない。

　以上のようにして構成したペンモジュール１０のケース結合部材３のねじ部材３１に対して、芯体部４、コイル５が巻回された磁性体コア６及び力検出センサ７の一部が、第１のケース２Ａ内に収納される状態で、第１のケース２Ａが螺合されると共に、プリント基板８及び力検出センサ７の一部が第２のケース２Ｂ内に収納される状態で第２のケース２Ｂが螺合されて電子ペン１が構成される。

　第１のケース２Ａの先端部には、芯体部４の棒状体部４１の先端部が突出するように開口部２Ａａが形成されている。そして、芯体部４の棒状体部４１の先端部には、この実施形態では、図１（Ａ）に示すように、ねじ部４１ａが形成されており、この先端部のねじ部４１ａに、図１（Ｂ）に示すように、ペン先部材１１が螺合されて取り付けられてペン先端部を構成する。

　この場合、このペン先部材１１が、電子ペン１の軸心方向の力及び軸心方向に交差する方向の力を受けたときに、当該力を芯体部４の棒状体部４１を介して円板部４２に伝達することができるようにすると共に、ペン先部材１１に力が印加されていないときには、ひずみゲージ７１の検出出力が０としておくようにするために、第１のケース２Ａの開口部２Ａａ側の端面とペン先部材１１との間には所定の空隙δを設けておくようにする。

　この実施形態では、この所定の空隙δは、ケース結合部材３のリング部材３２のねじ部材３１に対する軸心方向の位置を調整して、ひずみゲージ７１のひずみ検出出力が０となるようにする。すなわち、先ず、ペンモジュール１０のケース結合部材３に第１のケース２Ａを螺合させて取り付けて、ペンモジュール１０の芯体部４の棒状体部４１の先端４１ａを第１のケース２Ａの開口部２Ａａから突出させるようにする。そして、第１のケース２Ａの開口部２Ａａから突出する芯体部４の棒状体部４１の先端４１ａにペン先部材１１を螺合させて固定する。この際に、所定の隙間δが、第１のケース２Ａの開口部２Ａａ側の端面とペン先部材１１との間に形成されてひずみゲージ７１のひずみ検出出力が０となるように、ケース結合部材３のリング部材３２のねじ部材３１に対する軸心方向の位置を調整しつつ、図１（Ｂ）に示すように、第１のケース２Ａをリング部材３２と衝合するように螺合させることで、第１のケース２Ａをケース結合部材３に対してしっかりと結合させる。

　このようにして、所定の隙間δが、第１のケース２Ａの開口部２Ａａ側の端面とペン先部材１１との間に形成されるように、ケース結合部材３に第１のケース２Ａが螺合されて結合されたら、第２のケース２Ｂを、図１（Ｂ）に示すように、ペンモジュール１０のプリント基板８を、その中空部内に収納させた状態で、ケース結合部材３のねじ部材３１に対して螺合して結合する。そして、図示は、省略するが、第２のケース２Ｂのケース結合部材３側とは反対側の開口を蓋部材により塞いで、電子ペン１が完成となる。

　［電子ペン１の電子回路構成例及び動作例］
　図６は、この実施形態の電子ペン１の電子回路１００の一例を、この電子ペン１と電磁誘導結合による信号授受を行う位置検出装置２００の回路構成例と共に示す図である。この実施形態の電子ペン１は、位置検出装置２００のセンサの導体と電磁誘導結合することにより、位置検出用信号を授受すると共に、ひずみゲージ７１を備えた力検出センサ７の出力に基づいて制御回路８２で検出される、芯体部４に印加される力の３軸方向成分と、電子ペン１自身の識別情報（ＩＤ（Identification））を、位置検出装置２００に送信するように構成される。

　すなわち、電子ペン１の電子回路１００においては、磁性体コア６に巻回されたコイル５に対して、プリント基板８に形成されているキャパシタ８１が並列に接続されて並列共振回路１０１が構成される。

　そして、電子回路１００は、図６に示すように、前述した制御回路８２と、ひずみゲージ７１と、電源電圧生成回路１１０と、位置検出装置２００に対して位置検出用信号に付加して位置検出装置２００に送信する付加情報の生成制御のためのスイッチ回路１０２と、ＩＤメモリ８３とを含む。

　制御回路８２を構成するＩＣは、電源電圧生成回路１１０に設けられる蓄電手段の例としての電気二重層キャパシタ１１１から得られる電源Ｖｃｃにより動作するように構成されている。そして、電源電圧生成回路１１０においては、並列共振回路１０１にて位置検出装置２００から電磁結合により受信した交流信号が、ダイオード１１２及びキャパシタ１１３からなる整流回路１１４にて整流され、充電回路としての電気二重層キャパシタ１１１に蓄電される。

　そして、この例では、並列共振回路１０１と整流回路１１４との間には、通常は開（ノーマルオープン）の状態とされるスイッチ回路１１５が設けられている。このスイッチ回路１１５は、例えば半導体スイッチ回路で構成され、開の状態では、高インピーダンスの状態となっている。

　このスイッチ回路１１５は、スイッチ制御回路１１６からのスイッチ制御信号によりオンとなるように制御される。スイッチ制御回路１１６は、並列共振回路１０１にて位置検出装置２００から電磁結合により受信した交流信号からスイッチ制御信号を生成する。すなわち、電子ペン１が位置検出装置２００に接近して電磁結合によって、当該位置検出装置から交流信号を受信する状態になると、スイッチ回路１１５がスイッチ制御回路１１６によりオンとされて、電源電圧生成回路１１０の電気二重層キャパシタ１１１を充電する状態になる。

　なお、図６の例では、整流回路１１４は半波整流回路とされているが、全波整流回路でもよいことは言うまでもない。また、ＩＣからなる制御回路８２の電源としては、この例の電気二重層キャパシタ１１１のような蓄電手段ではなく、電池であっても勿論よい。

　また、電子回路１００においては、前述したスイッチ回路１０２が、コイル５と、キャパシタ８１とにより構成される並列共振回路１０１に並列に接続されている。このスイッチ回路１０２は、制御回路８２によりオン・オフ制御されるように構成されている。そして、制御回路８２には、位置検出装置２００との間での電磁誘導信号の授受のための同期信号として、キャパシタ１０３を介して、位置検出装置２００から送信された電磁誘導信号が供給される。

　したがって、電子ペン１の制御回路８２は、この位置検出装置２００から送信される電磁誘導信号の授受のための同期信号の電磁誘導信号を検出することで、位置検出装置２００との間で電磁結合している状態であるかどうかを判断することができる。制御回路８２は、電子ペン１が、位置検出装置２００との間で電磁結合していない状態であると判断しているときには、スイッチ回路１０２を常にオフの状態として、並列共振回路１０１を動作状態にする。そして、制御回路８２は、電子ペン１が、位置検出装置２００との間で電磁結合している状態であると判断しているときには、後述するように、付加情報の送信タイミングにおいて、スイッチ回路１０２をオン、オフ制御することで、付加情報を位置検出装置２００に送信するようにする。

　制御回路８２には、ひずみゲージ７１の端子Ａ～Ｈが接続されており、前述したように、制御回路８２は、ひずみゲージ７１の前述した図５の回路を用いて、電子ペン１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸に印加される力を検出する機能を備えている。このひずみゲージ７１の図５の回路を用いた前記３軸方向の力の検出動作について、説明する。

　ひずみゲージ７１においては、芯体部４の棒状体部４１に力が印加されておらず、円板部４２にひずみが生じていないときには、各ブリッジ回路７１Ｘ、７１Ｙ及び７１Ｚにおいて信号のバランスが取れた状態になるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の各抵抗値が設定されている。このため、制御回路８２から、例えば端子Ｃと端子Ｆとの間に所定の入力電圧が印加されたとき、端子Ａと端子Ｄとの間の電位差は０であり（ブリッジ回路７１Ｚ）、端子Ｂと端子Ｇとの間の電位差は０であり（ブリッジ回路７１Ｙ）、端子Ｅと端子Ｈとの間の電位差は０である（ブリッジ回路７１Ｘ）。

　そして、電子ペンのペン先部、すなわち芯体部４の棒状体部４１に嵌合しているペン先部材１１に力が印加されると、その印加された力のＸ軸方向の成分により、棒状体部４１を介して円板部４２のＸ軸方向には、当該円板部４２の中心位置の一方側においては伸びる方向のひずみが生じ、中心位置から他方側においては縮む方向のひずみが生じる。このため、ひずみゲージ７１の力感知部７３のひずみ受感素子Ｘ１及びＸ２の抵抗値が変化して、ブリッジ回路７１Ｘの信号バランスが崩れ、端子Ｅと端子Ｈとの間に電位差が生じる。

　同様にして、ペン先部材１１に印加された力のＹ軸方向の成分により、棒状体部４１を介して円板部４２のＹ軸方向には、当該円板部４２の中心位置の一方側においては伸びる方向のひずみが生じ、中心位置から他方側においては縮む方向のひずみが生じる。このため、ひずみゲージ７１の力感知部７３のひずみ受感素子Ｙ１及びＹ２の抵抗値が変化して、ブリッジ回路７１Ｙの信号バランスが崩れ、端子Ｂと端子Ｇとの間に電位差が生じる。

　同様にして、ペン先部材１１に印加された力のＺ軸方向の成分により、ひずみゲージ７１の力感知部７３のひずみ受感素子Ｚ１及びＺ２の抵抗値が変化して、ブリッジ回路７１Ｚの信号バランスが崩れ、端子Ａと端子Ｄとの間に電位差が生じる。

　制御回路８２は、上記の各端子間の電位差に基づいて、３軸の各方向にかかった力を検出する。そして、制御回路８２は、Ｚ軸方向の力の検出情報を、筆圧データとして位置検出装置２００に伝達し、また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の力を、位置検出装置の入力面に対する電子ペン１の傾き角の検出用として位置検出装置２００に伝達する。この実施形態では、制御回路８２は、検出した３軸の各方向の力の情報を、スイッチ回路１０２をオン・オフ制御することで、複数ビットのデジタル信号として位置検出装置２００に送信する。この実施形態では、検出した３軸の各方向の力の情報は、電子ペン１から位置検出装置２００に送る付加情報の一部を構成する。

　また、図６に示すように、この実施形態では、プリント基板８上には、電子ペン１の製造者番号及び製品番号を含む識別情報（ＩＤ）を記憶するＩＤメモリ８３が設けられている。制御回路８２には、このＩＤメモリ８３が接続されている。制御回路８２は、このＩＤメモリ８３に記憶されている識別情報を読み出して、スイッチ回路１０２をオン・オフ制御することで、複数ビットのデジタル信号として位置検出装置２００に送信する。この実施形態では、この識別情報も、付加情報の一部を構成する。

　制御回路８２は、キャパシタ１０３を通じて位置検出装置２００からの同期信号を受信すると、その同期信号に基づいたタイミングで、スイッチ回路１０２をオン・オフ制御することにより、３軸の各方向の力の情報や識別情報を、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号として、位置検出装置２００に送信するようにする。なお、ＡＳＫ変調に代えてＯＯＫ（On　Off　Keying）信号に変調するようにしてもよい。

　位置検出装置２００には、図６に示すように、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘと、Ｙ軸方向ループコイル群２１２Ｙとが積層されて位置検出コイルが形成されている。各ループコイル群２１１Ｘ，２１２Ｙは、例えば、それぞれｎ，ｍ本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群２１１Ｘ，２１２Ｙを構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。なお、この位置検出コイルにおけるＸ軸方向及びＹ軸方向と、電子ペン１のひずみゲージ７１が検出する力のＸ軸方向及びＹ軸方向とは、相互に関連がある訳ではなく、単に直交する２軸方向の位置座標軸及び、互いに直交する３軸方向の力を表すために用いたものである。

　また、位置検出装置２００には、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙが接続される選択回路２１３が設けられている。この選択回路２１３は、２つのループコイル群２１１Ｘ，２１２Ｙのうちの一のループコイルを順次選択する。

　さらに、位置検出装置２００には、発振器２２１と、電流ドライバ２２２と、切り替え接続回路２２３と、受信アンプ２２４と、検波器２２５と、ローパスフィルタ２２６と、サンプルホールド回路２２７と、Ａ／Ｄ変換回路２２８と、処理制御部２２９とが設けられている。処理制御部２２９は、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。

　発振器２２１は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。電子ペン１の並列共振回路１０１の共振周波数は、この周波数ｆ０を中心周波数とするように選定されている。そして、発振器２２１で発生した交流信号は電流ドライバ２２２に供給される。電流ドライバ２２２は、発振器２２１から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路２２３へ送出する。切り替え接続回路２２３は、処理制御部２２９からの制御により、選択回路２１３によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ２２２が、受信側端子Ｒには受信アンプ２２４が、それぞれ接続されている。

　選択回路２１３により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路２１３及び切り替え接続回路２２３を介して受信アンプ２２４に送られる。受信アンプ２２４は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器２２５へ送出する。

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

　処理制御部２２９は、選択回路２１３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２２３の切り替え、サンプルホールド回路２２７のタイミングを制御する。処理制御部２２９は、Ａ／Ｄ変換回路２２８からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙから一定の送信継続時間をもって電磁誘導信号を送信させる。

　Ｘ軸方向ループコイル群２１１Ｘ及びＹ軸方向ループコイル群２１２Ｙの各ループコイルには、電子ペン１から送信される電磁誘導信号によって誘導電圧が発生する。処理制御部２２９は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン１のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。

　また、処理制御部２２９は、電流ドライバ２２２に、送信信号を断続制御するための信号及び送信信号レベル制御のための信号を供給すると共に、電子ペン１からの３軸の各力の情報や識別情報などの付加情報の受信処理を行うようにする。処理制御部２２９は、後述するように、電子ペン１からのＡＳＫ信号からなる断続信号を、複数ビットのデジタル信号として検出して、３軸の各力の情報や識別情報などの付加情報を検出するようにする。

　［電子ペン１と位置検出装置２００との間の動作］
　位置検出装置２００は、処理制御部２２９の処理制御に基づいて交流信号を送信する。一方、電子ペン１の制御回路８２は、電気二重層キャパシタ１１１からの電源電圧Ｖｃｃにより動作している。ただし、電子ペン１では、位置検出装置２００からの交流信号を並列共振回路１０１で受信する状態にないときには、スイッチ回路１１５がオフで、電気二重層キャパシタ１１１には充電されない。そして、位置検出装置２００からの交流信号を並列共振回路１０１で受信する状態になるとスイッチ回路１１５がオンとなって、電気二重層キャパシタ１１１への充電（蓄電）がなされる。

　そして、この実施形態の電子ペン１の制御回路８２は、キャパシタ１０３を通じて位置検出装置２００からの同期信号を受信しておらず、位置検出装置２００と電磁結合していないと判断しているときには、スイッチ回路１０２はオフとして、並列共振回路１０１は常に動作の状態としている。

　したがって、このとき、電子ペン１は、並列共振回路１０１において、位置検出装置２００からの交流信号を受信可能の状態となっている。そして、電子ペン１が位置検出装置２００のセンサに近づくと、位置検出装置２００からの交流信号を電磁誘導結合により受信する。

　すると、電子ペン１の電子回路１００のスイッチ制御回路１１６は、位置検出装置２００のセンサから受信した交流信号から、スイッチ回路１１５をオンにするスイッチ制御信号を生成する。このスイッチ制御信号により、スイッチ回路１１５がオンになると、並列共振回路１０１が受信した交流信号が整流回路１１４で整流され、電気二重層キャパシタ１１１が充電（蓄電）される。

　並列共振回路１０１が動作状態においては、電子ペン１では、位置検出装置２００のセンサからの信号を並列共振回路１０１で受信し、その受信した信号を、位置検出装置２００のセンサに帰還するように電子ペン１は動作する。位置検出装置２００では、この電子ペン１からの帰還信号を受信することで、電子ペン１の指示位置を検出するようにする。そして、位置検出装置２００は、電子ペン１からの付加情報の受信タイミングになると前述したように同期信号を電子ペン１に送る。

　電子ペン１の制御回路８２は、この位置検出装置２００からの同期信号に基づいて、電子ペン１自身の識別情報と、ひずみゲージ７１を用いて検出した３軸の各方向の力の情報値を、付加情報として生成する。そして、制御回路８２は、その生成した付加情報のデジタル値に応じてスイッチ回路１０２をオン・オフ制御することで、生成した付加情報を、電子ペン１から位置検出装置２００に送信する。

　この場合に、スイッチ回路１０２がオフであるときには、並列共振回路１０１は、位置検出装置２００から送信された交流信号に対する共振動作によって、電磁誘導信号を位置検出装置２００に返送することができる。位置検出装置２００のループコイルは、電子ペン１の並列共振回路１０１からの電磁誘導信号を受信する。これに対して、スイッチ回路１０２がオンであるときには、並列共振回路１０１は、位置検出装置２００からの交流信号に対する共振動作が禁止された状態になり、このために、並列共振回路１０１から位置検出装置２００に電磁誘導信号は返送されず、位置検出装置２００のループコイルは、電子ペン１からの信号を受信しない。

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

　一方、電子ペン１の制御回路８２は、送信する付加情報に対応した複数ビットのデジタル信号を生成し、その複数ビットのデジタル信号により、位置検出装置２００との間の電磁誘導信号の送受信に同期してスイッチ回路１０２をオン・オフ制御する。例えば、付加情報のビットが「０」であるときには、スイッチ回路１０２はオンにされる。すると、前述したように、電子ペン１からは、電磁誘導信号が位置検出装置２００に返送されない。一方、付加情報のビットが「１」であるときには、スイッチ回路１０２はオフにされる。すると、前述したように、電子ペン１からは、電磁誘導信号が位置検出装置２００に返送される。

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

　そして、位置検出装置２００は、受信したデジタル信号の内の３軸の各方向の力の情報を解析し、Ｚ軸方向の力の情報から、電子ペン１に印加されている筆圧を検出し、また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の力の情報から、位置検出装置２００の入力面に対する電子ペン１の傾き角を検出することができる。

　［実施形態の効果］
　以上説明したように、この実施形態の電子ペン１においては、力感知部７３の円板部４２の一面に形成されたひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２の端部を延伸部７４及び延伸部７５を介して電子ペン１の軸心方向に延出させることで、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２と電気的に接続される、例えばブリッジ回路を構成する回路要素、例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を電子ペン１の軸心方向に収納させることができるために電子ペン１を細くすることができる。

　そして、上述の実施形態の電子ペン１は、ケース結合部材３のねじ部材３１に対して、ひずみゲージ７１を取り付けた芯体部４の円板部４２を固定すると共に、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５に対してプリント基板８を接続して結合することで、ペンモジュール１０を構成している。そして、このペンモジュール１０のケース結合部材３のねじ部材３１に対して第１のケース２Ａと第２のケース２Ｂとを螺合するだけで電子ペン１が構成でき、量産化に適するという効果がある。

　そして、電子ペン１のペン先部に印加される力を芯体部４に確実に伝達させるようにするために、芯体部４の棒状体部４１の先端部に、ペン先部材１１を設け、かつ、ペン先部材と、第１のケースの軸心方向の端部との間に所定の隙間δを形成するように調整する。その調整は、ケース結合部材３を、ねじ部材３１とリング部材３２で構成して、リング部材３２のねじ部材３１の軸心方向の位置を調整するだけで行うことができるという効果がある。

　［第１の実施形態の変形例］
　上述の第１の実施形態の説明では、ひずみゲージ７１は、起歪体に貼付（あるいは固着）する力感知部７３から２個の延伸部７４及び延伸部７５を延伸させて形成するようにしたが、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２の接続端を延出する延伸部は１個としてもよい。

　すなわち、この図７の例のひずみゲージ７１Ａも、図７（Ｂ）に示すように、同じ１枚のシート状基材７２Ａに、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２やブリッジ回路（図５参照）の一部を構成する固定抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３，Ｒ４が形成されるものであるが、この例では、円形形状の力感知部７３Ａと、当該力感知部７３Ａと、第１の実施形態のひずみゲージ７１の連結部７４と同様に構成された連結部７４Ａを介して連結される１個の延伸部７４Ａとからなる。そして、力感知部７３Ａには、上述の実施形態と同様に、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２及び配線パターンを形成すると共に、延伸部７４Ａには、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、力感知部７３Ａから連続する配線パターン及び出力用の端子Ａ～Ｈ、更には、コイルとプリント基板との間を説明するために用いる導体パターンが形成される。

　また、図示は省略するが、ひずみゲージ７１の延伸部の数は、必要に応じて３個や４個であってもよい。３個の場合には、そのうちの一つの延伸部には、例えば４個の抵抗Ｒ１～Ｒ４の内の２個の抵抗を配設すると共に、他の２個の延伸部のそれぞれには１個ずつの抵抗を配設することができる。また、４個の場合には、それぞれの延伸部に、１個ずつの抵抗を配設することができる。

　なお、ひずみゲージの力感知部の形状は、円形に限られるものではなく、起歪体の形状に合わせた形状とすることができることは言うまでもない。

　また、上述の実施形態では、起歪体は、芯体部４の棒状体部４１と一体的に形成された円板部４２としたが、円板部４２と、棒状体部４１とは、別部材としてもよい。

　［第２の実施形態］
　第１の実施形態の電子ペンは、電磁誘導結合方式の場合の例であったが、この発明は、静電容量結合方式の電子ペンにも適用することができることは言うまでもない。この第２の実施形態は、静電容量結合方式の電子ペンに、この発明を適用した場合であって、特に、いわゆるアクティブ静電容量結合方式の電子ペンの場合である。

　図８は、この発明の第２の実施形態の電子ペン１Ｅの要部の構成例を説明するための図である。この第２の実施形態の構成は、芯体部の構成が、第１の実施形態の芯体部４とは異なると共に、プリント基板に配置される電子回路の構成が異なるが、その他は第１の実施形態と同様に構成した場合である。そこで、この第２の実施形態の電子ペン１Ｅにおいて、第１の実施形態と同一部分には、同一参照符号を付すこととして、その詳細な説明は省略する。

　この第２の実施形態の電子ペン１Ｅの芯体部４Ｅは、導体の材料で構成される点が第１の実施形態の芯体部４とは異なるだけで、棒状体部４１Ｅと起歪体部を構成する円板部４２Ｅとが一体物として構成されているのは、第１の実施形態の芯体部４と同様である。そして、この第２の実施形態では、フェライトコア及びコイルが不要であるので、棒状体部４１Ｅは、比較的短い長さとすることができる。また、ケース結合部材３は、第１の実施形態と同様に、ねじ部材３１にリング部材３２が螺合されて構成されている。

　この第２の実施形態の筐体（ケース）を構成する第１のケース２ＡＥは、芯体部４の棒状体部４１Ｅの長さが短いのに合わせて、軸心方向の長さが、短くされた点が異なるのみで、ケース結合部材３のねじ部材３１と螺合するねじ部２１や、棒状体部４１Ｅを挿通させて外部に突出させるための開口部２ＡＥａを備えるなど、その他は、第１の実施形態の電子ペン１の第１のケース２Ａと同様の構成とされている。そして、この実施形態では、棒状体部４１Ｅの先端部４１Ｅａに螺合されるペン先部材１１Ｅは、導電体で構成されている。

　また、第２のケース２Ｂは、第１の実施形態とほぼ同様に構成され、その中空部内にプリント基板８を収納される。ただし、この第２の実施形態の場合には、プリント基板８には、キャパシタ８１は設けられず、図８（Ａ）に示すように、制御回路８２とＩＤメモリ８３が設けられると共に、芯体部４Ｅを通じて位置検出装置の位置検出センサに送出する信号を発生する信号発信回路８４が、更に設けられる。

　この第２の実施形態においては、芯体部４Ｅの円板部４２Ｅには、図４に示したひずみゲージ７１の力感知部７３が貼付されて、力検出センサ７Ｅが構成されている。そして、ひずみゲージ７１の延伸部７４及び延伸部７５が、ケース結合部材３のねじ部材３１の弧状貫通孔３１２（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）を挿通されて、プリント基板８側に露出するようにされた状態で、芯体部４Ｅがケース結合部材３と結合される。

　そして、この第２の実施形態では、図８（Ａ）に示すように、ひずみゲージ７１の延伸部７５の導体パターン７５１の一端７５１ａは、導電体からなる円板部４２Ｅと電気的に接続される。また、延伸部７５がケース結合部材３のねじ部材３１を挿通してプリント基板８側に露出する導体パターン７５１の他端７５１ｂは、プリント基板８に形成されている信号発信回路８４の信号出力端に電気的に接続される。また、ケース結合部材３のねじ部材３１に固定するために複数本の脚部４３Ｅが形成されている。これにより、この第２の実施形態の電子ペン１Ｅでは、信号発信回路８４からの信号が、芯体部４Ｅ及びペン先部材１１Ｅから外部に送出するように構成される。

　この例においても、ケース結合部材３に対して芯体部４Ｅが結合されると共に、プリント基板８が結合され、かつ、電気的な接続がなされることで、ペンモジュール１０Ｅが構成される。そして、第１の実施形態と同様にして、ケース結合部材３に対して、第１のケース２ＡＥ及び第２のケース２Ｂが螺合され、芯体部４Ｅの先端にペン先部材１１Ｅが螺合されて取り付けらることにより、図８（Ｂ）に示すように、この第２の実施形態の実施形態の電子ペン１Ｅが構成される。

　図９は、この第２の実施形態の電子ペン１Ｅの電子回路の構成を示すである。この図９に示すように、制御回路８２は、信号発信回路８４を制御して、位置検出用の信号を芯体部４Ｅを通じて送出させる。そして、制御回路８２は、ひずみゲージ７１の端子Ａ～Ｈから受けた情報に基づいて、ペン先部材１１Ｅに印加された力についての３軸の各方向の力の情報を検出する。そして、制御回路８２は、信号発信回路８４を制御して、検出した３軸の各方向の力の情報を、芯体部４Ｅを通じて送出させるように制御する。さらに、制御回路８２は、信号発信回路８４を制御して、ＩＤメモリ８３から電子ペン１Ｅの識別情報を読み出して、当該識別情報を、芯体部４Ｅを通じて送出させるように制御する。この場合に、信号発信回路８４は、３軸の各方向の力の情報や識別情報などの付加情報は、前述の第１の実施形態と同様に、例えばＡＳＫ変調信号やＯＯＫ変調信号などとして位置検出装置に伝送することができる。

　図１０は、電子ペン１Ｅからの信号を受け、センサ上の位置を検出すると共に、前述した３軸の各方向の力の情報及び識別情報を検出するようにする静電容量結合方式の座標検出センサが用いられた位置検出装置５００を説明するためのブロック図である。

　この例の位置検出装置５００は、図１０に示すように、静電容量結合方式の座標検出センサ（以下、センサと略称する）５１０とペン検出回路５２０を備える。センサ５１０は、この例では、断面図は省略するが、下層側から順に、第１の導体群５１１、絶縁層（図示は省略）、第２の導体群５１２を積層して形成されたものである。第１の導体群５１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体５１１Ｙ１、５１１Ｙ２、…、５１１Ｙｍ（ｍは正の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。また、第２の導体群５１２は、第１の導体群５１１と直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の第２の導体５１２Ｘ１、５１２Ｘ２、…、５１２Ｘｎ（ｎは正の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。

　このように、位置検出装置５００のセンサ５１０では、第１の導体群５１１と第２の導体群５１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、電子ペン１Ｅが指示する位置を検出する構成を備えている。なお、以下の説明において、第１の導体５１１Ｙ１、５１１Ｙ２、…、５１１Ｙｍについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体５１１Ｙと称する。同様に、第２の導体５１２Ｘ１、５１２Ｘ２、…、５１２Ｘｎについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体５１２Ｘと称することとする。

　ペン検出回路５２０は、センサ５１０との入出力インターフェースとされる選択回路５２１と、増幅回路５２２と、バンドパスフィルタ５２３と、検波回路５２４と、サンプルホールド回路５２５と、ＡＤ（Analog　to　Digital）変換回路５２６と、制御回路５２
７とからなる。

　選択回路５２１は、制御回路５２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群５１１および第２の導体群５１２の中から１本の導体５１１Ｙまたは５１２Ｘを選択する。選択回路５２１により選択された導体は増幅回路５２２に接続され、電子ペン１Ｅからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路５２２により増幅される。この増幅回路５２２の出力はバンドパスフィルタ５２３に供給されて、電子ペン１Ｅから送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。

　バンドパスフィルタ５２３の出力信号は検波回路５２４によって検波される。この検波回路５２４の出力信号はサンプルホールド回路５２５に供給されて、制御回路５２７からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路５２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路５２６からのデジタルデータは制御回路５２７によって読み取られ、処理される。

　制御回路５２７は、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路５２５、ＡＤ変換回路５２６、および選択回路５２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路５２７は、ＡＤ変換回路５２６からのデジタルデータから、電子ペン１Ｅによって指示されたセンサ５１０上の位置座標を算出する。さらに、制御回路５２７は、電子ペン１Ｅのひずみゲージ７１で検出された３軸の各方向の力の情報を検出すると共に、電子ペン１Ｅの識別情報を検出する。

　以上のようにして、この第２の実施形態の電子ペン１Ｅにおいても、上述の実施形態と同様に、電子ペンを細くすることができる。また、電子ペン１Ｅに印加される力を正確に検出することができる。

　なお、上述の静電容量結合方式の電子ペンでは、芯体のみから信号を送出するようにしたが、信号の送出の仕方としてはこれに限られるものではない。例えば、静電容量結合方式の電子ペンの筒状の筐体のペン先側に、芯体の周囲を囲むように設けられるスリーブを導電体で構成し、芯体に代えて、あるいは、芯体と共に、このスリーブから信号を送出するように構成することできる。また、芯体とスリープの一方で、静電容量結合により、位置検出装置からの信号を受信し、その受信した信号を増幅等して、芯体とスリープの他方から位置検出装置に信号を帰還するような静電容量結合方式の電子ペンの構成であってもよい。

　［他の実施形態または変形例］
　［ひずみゲージを備える芯体部の変形例］
　上述した第１の実施形態の電子ペン１や、第２の実施形態の電子ペン１Ｅでは、芯体部を棒状体部と起歪体部とからなる構成とし、起歪体部にひずみゲージを貼付あるいは固着することで力検出センサを構成するようにした。そして、第１の実施形態の電子ペン１や、第２の実施形態の電子ペン１Ｅの力検出センサでは、起歪体部を、棒状体部と一体の、あるいは、棒状体部とは別体の円板部として、この円板部の一方の平坦面に、ひずみゲージの力感知部を貼付あるいは固着するようにした。

　この種のタイプの力検出センサの構成は、上述の実施形態のような棒状体部と円板部とからなるものに限られるものではないことは言うまでもない。

　［アクティブ静電容量結合方式の電子ペンにおける信号発生回路からの信号の送出の仕方の例］
　図１１は、アクティブ静電容量結合方式の電子ペンにおける信号発生回路からの信号の送出の仕方の例を説明するための図である。この例の電子ペン１Ｊにおいては、筒状のケース２Ｊのペン先側にはねじ部２Ｊａが形成されており、例えば金属などの導電体で構成されるペン先スリーブ２３が、このねじ部２Ｊａに螺合されて設けられている。この例の電子ペン１Ｊにおいては、ペン先スリーブ２３が導電性を有しているため、ペン先スリーブ２３からも信号の送出が可能に構成されている。

　そして、この例の電子ペン１Ｊでは、芯体部４Ｊは、例えば樹脂からなる起歪体部４２Ｊと、金属などの導電体から構成されている棒状体部４１Ｊとで構成される。棒状体部４１Ｊは、ペン先スリーブ２３に設けられている開口部２３ａから外部に突出するように構成されている。そして、棒状体部４１Ｊの先端部に、導電体からなるペン先部材１１Ｊが例えば螺合されて取り付けられる。この場合、それぞれが導電性を有しており互いに連結された棒状体部４１Ｊとペン先部材１１Ｊが、導電性を有するペン先スリーブ２３の開口部２３ａから突出するように構成されているために、棒状体部４１Ｊと対向するペン先スリーブ２３の壁部と、ペン先部材１１Ｊと所定の隙間δを介して対向する壁部のそれぞれには、図１１において太線で示すように絶縁膜２３ｂが形成されていて、棒状体部４１Ｊとペン先部材１１Ｊとが、ペン先スリーブ２３とが電気的に絶縁状態とされている。あるいは、形成される絶縁膜２３ｂと同様な形状を備えた絶縁部材をペン先スリーブ２３の開口部２３ａに嵌装しても良い。例えば樹脂部材で構成されており、棒状体部４１Ｊを挿通する開口部を備えた筒部を中心部に備えた円盤形状の樹脂部材を絶縁部材として、ペン先スリーブ２３の開口部２３ａに嵌装させてもよい。

　そして、芯体部４Ｊの起歪体部４２Ｊには、力感知部７３Ｊと２個の延伸部７４Ｊ及び延伸部７５Ｊとからなるひずみゲージ７１Ｊが取り付けられている。すなわち、この例では、芯体部４Ｊとひずみゲージ７１Ｊとにより、力検出センサが構成される。

　この例では、図４を用いて説明したひずみゲージ７１と同様に、ひずみゲージ７１Ｊには、力感知部７３Ｊに対して延伸部７４Ｊ及び延伸部７５Ｊが折り曲げ易いように構成された連結部７６Ｊ及び連結部７７Ｊが形成されている。そして、ひずみゲージ７１Ｊの力感知部７３Ｊに対して、連結部７６Ｊの部分で延伸部７４Ｊが折り曲げられた状態で、力感知部７３Ｊが起歪体部４２Ｊの底面（平面）に貼付あるいは固着され、また、延伸部７４Ｊが起歪体部４２Ｊの周側面（曲面）に貼付されることで、図１１に示すように、ひずみゲージ７１Ｊが、起歪体部４２Ｊに貼付あるいは固着されている。

　力感知部７３Ｊには、図示は省略するが、前述の実施形態と同様にひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２が設けられ、延伸部７４Ｊには、図５に示したようなブリッジ回路を構成するための回路要素、例えば抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が設けられている。すなわち、この例のひずみゲージ７１Ｊも、１枚の絶縁性シートに、図５に示したブリッジ回路が、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を含めて形成されている。

　延伸部７５Ｊには、この例では、ひずみゲージ７１Ｊに設けられた端子Ａ～Ｈ（図１１では図示は省略）は、導体パターン７５１Ｊ及び７５２Ｊを介して、プリント基板８Ｊに設けられている信号発信回路（図１１では図示は省略）からの信号を、ペン先スリーブ２３と、棒状体部４１Ｊとのそれぞれに供給する。

　そして、延伸部７５Ｊは、連結部７７Ｊで折り曲げられると共に、その端部は、プリント基板８Ｊと、リード線やコネクタ接続あるいはＡＣＦ圧着により、電気的に接続されている。なお、この例では、延伸部７５Ｊの導体パターン７５１Ｊ及び７５２Ｊは、図１１に示すように、力感知部７３Ｊに設けられたひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２の各端部が延伸部７４Ｊを介して延伸されており、当該延伸部７４Ｊにおいて、端子７４１Ｊａ及び７４２Ｊａが形成されている。そして、導体パターン７５１Ｊに接続されている延伸部７４Ｊの端子７４１Ｊａと、ペン先スリーブ２３とが、例えばリード線により電気的に接続され、また、導体パターン７５２Ｊに接続されている延伸部７４Ｊの端子７４２Ｊａと、棒状体部４１Ｊとが、例えばリード線により電気的に接続されている。

　そして、この電子ペン１Ｊの電子回路においては、制御回路８２は、ひずみゲージ７１Ｊからの情報を監視して、電子ペン１Ｊのペン先部材１１Ｊが位置検出センサの入力面に接触していないときには、信号発信回路８４からの信号をペン先スリーブ２３と棒状体部４１Ｊとから、あるいは、ペン先スリーブ２３から送出するように制御する。

　そして、制御回路８２は、ひずみゲージ７１Ｊからの情報を監視して、電子ペン１Ｊのペン先部材１１Ｊが位置検出センサの入力面に接触したときには、信号発信回路８４からの信号を、ペン先スリーブ２３からは送出せずに、棒状体部４１Ｊ及びペン先部材１１Ｊから送出するように制御する。なお、棒状体部４１Ｊとペン先部材１１Ｊは、電子ペンの先端部から外部に突出して位置指示を行う導電性中心導体である。

　［ペン先部材とケースとの隙間の調整のための構成の他の例］
　図１２は、アクティブ静電容量結合方式の電子ペンにおいて、ペン先部材とケースとの隙間の調整のための構成に関する、他の例を示す図である。この例の電子ペン１Ｋの芯体部４Ｋは、ペン先部材１１Ｋを取り付けるためのねじ部４１Ｋと、起歪体部を構成するペン先支持部４２Ｋとからなる。ねじ部４１Ｋとペン先支持部４２Ｋとは、この例では一体に構成されて芯体部４Ｋを構成している。

　そして、ペン先部材１１Ｋと、電子ペン１Ｋのケース２Ｋとの隙間δの調整のための部材として、芯体部４Ｋのねじ部４１Ｋに螺合する２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢが設けられる。この２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢは、ねじ部４１Ｋに対して螺合する回転方向が異なるように、ねじが形成されている。すなわち、リング部材４５ＫＡが、右回転させると、ねじ部４１Ｋに螺合してペン先支持部４２Ｋ側に移動するように構成されている場合には、リング部材４５ＫＢは、左回転するとねじ部４１Ｋに螺合してペン先支持部４２Ｋ側に移動するように構成されている。このため、２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢを互いに逆方向に回転させて衝合させることで、ねじ部４１Ｋの軸心方向の任意の位置で固定させることが可能となる。

　一方、ペン先部材１１Ｋは、この例では、芯体部４Ｋのねじ部４１Ｋと螺合するねじ穴部１１Ｋｂを備える突部１１Ｋａを、ペン先側とは反対側に備えている。そして、図１２に示すように、２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢが予め螺合されているねじ部４１Ｋが、ペン先部材１１Ｋの突部１１Ｋａのねじ穴部１１Ｋｂにねじ込まれることで、ペン先部材１１Ｋと芯体部４Ｋとが結合される。

　そして、２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢのねじ部材４１Ｋの軸心方向の固定位置を調整することで、ねじ部４１Ｋを、ペン先部材１１Ｋのねじ穴部１１Ｋｂのどの位置までねじ込むことができるかが決まる。したがって、これにより、ペン先部材１１ＪＫと、電子ペン１ＪＫのケース２ＪＫとの隙間δの調整ができる。

　電子ペン１Ｋのケース２Ｋは、この例では、筒状のケース本体２１Ｋに、ペン先側ケース２２Ｋが螺合されて構成される。ケース本体２１Ｋの中空部には、芯体部４Ｋのペン先支持部４２Ｋのねじ部４２Ｋａと螺合するねじ部２Ｋｂが形成されている。また、ペン先側ケース２２Ｋには、ケース２Ｋから突出する状態となるペン先部材１１Ｋの突部が位置する状態となる開口部２Ｋａが形成されている。

　芯体部４Ｋのペン先支持部４２Ｋは、図１１に示すように、内部が中空の筒状体を有する構造となっており、ペン先部１１Ｋに圧力が印加されると、その印加圧力に応じたひずみを生じる起歪体部の構成を備えている。そして、この芯体部４Ｋのペン先支持部４２Ｋの中空部の底面には、ひずみゲージ７１Ｋが取り付けられる。この例では、芯体部４Ｋとひずみゲージ７１Ｋとにより力検出センサが構成される。ひずみゲージ７１Ｋは、例えば第１の実施形態のひずみゲージ７１と同様の構成を有し、１枚の絶縁性シートに、力感知部７３Ｋと１個の延伸部７４Ｋが形成されている。

　この場合に、ペン先支持部４２Ｋの中空部の底面に、ひずみゲージ７１Ｋの力感知部７３Ｋが貼付されて、ペン先支持部４２Ｋにひずみゲージ７１Ｋが固着される。そして、ひずみゲージ７１Ｋの延伸部７４Ｋがプリント基板８Ｋに対して、例えばコネクタ接続やＡＣＦ圧着により接続される。

　以上のようにして、芯体部４Ｋのペン先支持部４２Ｋに対してひずみゲージ７１Ｋが固着され、かつ、プリント基板８Ｋがひずみゲージ７１Ｋと接続されると共に、芯体部４Ｋのねじ部４１Ｋにペン先部材１１Ｋが螺合されることで、ペンモジュールが構成される。このペンモジュールは、図１２に示すように、プリント基板８Ｋがケース２Ｋの中空部内に挿入されると共に、芯体部４Ｋのペン先支持部４２Ｋのねじ部４２Ｋｂが、電子ペン１Ｋの筒状のケース２Ｋの中空部内に形成されているねじ部２Ｋｂと螺合されて、ケース２Ｋに固定される。その後、ペン先側ケース２２Ｋが、ケース本体２１Ｋに螺合される。そして、最後に、ペン先部材１１Ｋが、芯体部４Ｋのねじ部４１Ｋに螺合されて取り付けられる。

　この際に、ペン先部材１１Ｋと、ペン先側ケース２２Ｋの開口部２Ｋａの端面との間に所定の隙間δが、２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢの固定位置の調整により調整される。もしも、隙間δが適切でないときには、ペン先部材１１Ｋをねじ部４１Ｋから外すと共に、ペン先側ケース２２Ｋを外して、２個のリング部材４５ＫＡ及び４５ＫＢのねじ部材４１Ｋの軸心方向の固定位置を調整するようにする。そして、調整後、再度、ペン先側ケース２２Ｋが、ケース本体２１Ｋに螺合され、その後、ペン先部材１１Ｋが、ペン先取付用部材４１Ｋに嵌合されて取り付けられる。

　［耐衝撃性を持たせた芯体部の構成例］
　図１３は、ひずみゲージによりペン先に印加される力を検出することができるようにする芯体部の他の構成例を示すもので、この例は、特に、耐衝撃性を有するように構成した例である。図１３（Ａ）は、この例の芯体部４Ｌを、ペン先側から見た平面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。

　この例の芯体部４Ｌは、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、耐衝撃性を有するように特殊形状に構成された芯体本体部４１Ｌと、ひずみゲージ７１Ｌが固着された起歪体部４２Ｌとからなる。

　図１３（Ｃ）は、この芯体部４Ｌを構成する芯体本体部４１Ｌを、起歪体部４２Ｌとの結合側から見た斜視図である。この図１３（Ｃ）及び図１３（Ｂ）の断面図に示すように、この例の芯体部４Ｌの芯体本体部４１Ｌは、直方体形状の外観を有し、当該直方体の底面側がドーム状に抉られてアーチ構造となるように形成された基部４１２Ｌと、基部４１２Ｌの直方体形状の一面（上面）の中心位置から、当該上面に対して直交する方向に植立するように形成された棒状体部４１１Ｌとからなる。この例では、基部４１２Ｌと、棒状体部４１１Ｌとは一体に形成されているが、別々の部品を結合したものであってもよい。

　この例の基部４１２Ｌの、棒状体部４１１Ｌの軸心方向と直交する方向の横断面の外径形状は正方形とされ、また、基部４１２Ｌのドーム状に抉られて形成された空洞部分４１２Ｌａの横断面形状は円形とされている。したがって、基部４１２Ｌの底面４１２Ｌｂ側の４辺のそれぞれの中央部近傍は、図１３（Ｃ）に示すように薄肉部となっており、当該基部４１２Ｌは、その底面４１２Ｌｂ側の薄肉部が外方に容易に撓みやすい構造となっている。

　この例の基部４１２Ｌは、以上のように、ドーム状に抉られて形成された空洞部分４１２Ｌａの存在により、図１３（Ｄ）に示すようなアーチ構造を有するものとなる。このため、図１３（Ｄ）に示すように、棒状体部４１１Ｌに対して、矢印ＡＲ０で示すような軸心方向の力が印加されたときには、この力は、基部４１２Ｌに対する圧縮力（物体を押しつぶそうとする力）として作用する。しかし、ドーム状に抉られて形成された空洞部分４１２Ｌａを有していてアーチ構造とされている基部４１２Ｌにおいては、当該圧縮力は、図１３（Ｄ）に示すように、基部４１２Ｌの底面４１２Ｌｂ側においては、矢印ＡＲ１に示すような引張力（物体を引き伸ばそうとする力）に変換される。そして、上述したように、この例の基部４１２Ｌの底面４１２Ｌｂ側は、引張力の方向に撓みやすい構造とされているので、この引張力を吸収ことが容易である。

　したがって、この例の芯体本体部４１Ｌにおいては、棒状体部４１１Ｌを通じて基部４１２Ｌに印加される圧縮力に対する耐衝撃性を有するものである。

　この例の芯体本体部４１Ｌの起歪体部４２Ｌは、芯体本体部４１Ｌの基部４１２Ｌの、棒状体部４１１Ｌに印加される力に応じた変位を良好に受けることができる構造とされている。すなわち、起歪体部４２Ｌは、図１３（Ｂ）の断面図に示すように、例えば樹脂からなる２枚の板状体４２１Ｌ及び４２２Ｌを所定の空間を隔てて平行に対向させて結合したものとして構成されている。そして、基部４１２Ｌ側となる板状体４２２Ｌには、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基部４１２Ｌの側面方向に張り出す庇部４２３Ｌａ、４２３Ｌｂ，４２３Ｌｃ，４２３Ｌｄが形成されている。

　一方、基部４１２Ｌの側面には、図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、起歪体部４２Ｌの板状体４２２Ｌの庇部４２３Ｌａ，４２３Ｌｂ，４２３Ｌｃ，４２３Ｌｄのそれぞれと係合する張り出し部４１３Ｌａ，４１３Ｌｂ，４１３Ｌｃ，４１３Ｌｄが形成されている。

　そして、芯体本体部４１Ｌは、起歪体部４２Ｌの板状体４２２Ｌに対して、基部４１２Ｌの張り出し部４１３Ｌａ，４１３Ｌｂ，４１３Ｌｃ，４１３Ｌｄが、板状体４２２Ｌの庇部４２３Ｌａ，４２３Ｌｂ，４２３Ｌｃ，４２３Ｌｄのそれぞれの内側において、図１３（Ｂ）に示すように係合するように結合される。そして、芯体本体部４１Ｌの基部４１２Ｌの底面部と起歪体部４２Ｌの板状体４２２Ｌの面との間で、例えば接着材により接着されて両者が固着される。

　これにより、起歪体部４２Ｌの板状体４２２Ｌ及び板状体４２１Ｌには、上述のようにして印加された力に応じて芯体本体部４１Ｌの基部４１２Ｌに生じる引張力に応じた変位（ひずみ）が生じる。板状体４２１Ｌの、板状体４２２Ｌ側とは反対側の面には、図１３（Ｂ）に示すように、ひずみゲージ７１Ｌが取り付けられる。したがって、この例では、芯体本体部４１Ｌと、起歪体部４２Ｌと、ひずみゲージ７１Ｌとにより力検出センサが構成される。

　このひずみゲージ７１Ｌは、上述の実施形態の例と同様に、力感知部７３Ｌと延伸部７４Ｌを備え、図示は省略するが、力感知部７３Ｌには、ひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２及び配線パターンが設けられると共に、延伸部７４Ｌには抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及び配線パターンが設けられて、図５に示したようなブリッジ回路が構成されている。そして、力感知部７３Ｌが、板状体４２１Ｌの前記面に貼付されて、ひずみゲージ７１Ｌが、起歪体部４２Ｌに固着される。この場合、力感知部７３Ｌのひずみ受感素子Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、板状体４２１Ｌの四角形の面の、例えば横方向をＸ軸方向とし、縦方向をＹ軸方向として取り付けられる。

　この図１３の例の起歪体部４２Ｌ及びひずみゲージ７１Ｌが取り付けられた芯体本体部４１Ｌによれば、耐衝撃性を有しながら、ひずみゲージ７１Ｌにより、棒状体部４１１Ｌに印加される力の３軸の各方向の力の情報を検出することが可能となる。

　［その他の変形例］
　なお、ひずみゲージの力感知部の中央には、貫通孔を設けておくようにしてもよい。すなわち、図１４の例のひずみゲージ７１Ｍは、図４の例のひずみゲージ７１の力感知部７３の中央に貫通孔７３ｐを形成した例を示している。なお、貫通孔７３ｐ以外は、図４の例のひずみゲージ７１と全く同一であるので、図１４においては、それら同一の部分には、図４と同一の参照符号を付してある。この例のような貫通孔７３ｐを有するひずみゲージを固着する起歪体部にも、当該貫通孔７３ｐと連通する貫通孔を設けることで、当該貫通孔７３ｐを通じて所定の部品を挿通することが可能となる。

　すなわち、図１５の例のひずみゲージ７１Ｎにおいては、力感知部７３のひずみ受感素子Ｚ１，Ｚ２の外側に、半円周分の導体パターン７３Ｎ１及び７３Ｎ２を設ける。そして、この例では、この導体パターン７３Ｎ１及び７３Ｎ２を延長して、延伸部７４には、導体パターン７４３Ｎ及び端子７４３Ｎａを形成し、延伸部７５には、導体パターン７５３Ｎ及び端子７５３Ｎａを形成するようにする。この場合、信号発信回路からの信号は、それぞれ、端子７４３Ｎａ及び端子７５３Ｎａを通じて導体パターン７４３Ｎ及び７５３Ｎに供給される。

　なお、電子ペンのペン先スリーブが、図１１に示した例のような導電体で構成されていない場合において、当該導電体でないペン先スリーブに、導体パターン７３ＭＮ１及び７３ＭＮ２と同様の導体パターンを形成して、当該導体パターンを、芯体部の導体部と共に、信号送信用とするようにしてもよい。

　なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態の電磁誘導結合方式の電子ペンでは、磁性体コアに巻回されたコイルを、電子ペンの軸心方向において、芯体と力検出センサの間に配置するようにしたが、力検出センサを、電子ペンの軸心方向において、芯体と磁性体コアに巻回されたコイルとの間に配置するように構成することもできる。

　図１６は、そのように構成した電子ペン１Ｐの要部を示すものである。この例の電子ペン１Ｐにおいては、芯体部４Ｐは、図３（Ａ）に示した第１の実施形態の芯体部４と同様に、棒状体部４１Ｐと円板部４２Ｐとを一体に結合した構成を備える。そして、この芯体部４Ｐの円板部４２Ｐに、図３（Ｂ）に示した第１の実施形態の力検出センサ７のひずみゲージ７１と同様の構成の、力検出センサ７Ｐのひずみゲージ７１Ｐが、第１の実施形態の芯体部４の場合と同様にして、固着される。すなわち、ひずみゲージ７１Ｐは、力感知部７３Ｐと延伸部７４Ｐ及び７５Ｐを備え（図１６では延伸部７５Ｐのみを記載）、円板部４２Ｐの棒状体部４１Ｐとの結合側とは反対側の面に、力感知部７３Ｐが固着されることで、芯体部４Ｐに取り付けられる。

　そして、コイル５Ｐが巻回されている磁性体コア６Ｐの、芯体部４Ｐ側の端面に、芯体部４Ｐの円板部４２Ｐが固着されて取り付けられる。この場合、円板部４２Ｐの力感知部７３Ｐが固着されている面側には、複数本の脚部４３Ｐが形成されていると共に、磁性体コア６Ｐの端面には、円板部４２Ｐの脚部４３Ｐが嵌合する複数個の凹穴６１Ｐが形成されている。そして、芯体部４Ｐの円板部４２Ｐは、磁性体コア６Ｐの端面に対して、その脚部４３Ｐが凹穴６１Ｐに嵌合されると共に、円板部４２Ｐが磁性体コア６Ｐの端面に接着材により接着されることにより固着される。

　このとき、ひずみゲージ７１の延伸部７４Ｐ及び７５Ｐは、円板部４２Ｐの力感知部７３Ｐに対して折り曲げられて、磁性体コア６Ｐの側周面に沿って配置されるようになる。そして、図１６では、図示は省略するが、コイル５Ｐの両端５Ｐａ及び５Ｐｂが、ひずみゲージ７１Ｐの延伸部７４Ｐ及び７５Ｐの配線パターンに対して接続される。延伸部７４Ｐ及び７５Ｐには、前述したようにブリッジ回路及びその他の配線パターンが形成されており、図示を省略するプリント基板に形成されている回路部品と、この延伸部７４Ｐ及び７５Ｐの端子部とが接続されるものである。この場合、コイル５Ｐの両端５Ｐａ及び５Ｐｂは、延伸部７４Ｐ及び７５Ｐを介してプリント基板と接続されるものである。

　この図１６の電子ペン１Ｐのひずみゲージ７１Ｐによっても、上述の実施形態の電子ペンと同様にして、芯体部４Ｐに印加される筆圧が、電子ペン１Ｐの傾きと共に検出することができる。

　なお、図５の例に示したひずみゲージのブリッジ回路は一例であり、ひずみゲージのブリッジ回路の構成は、この図５の例に限らないことは言うまでもない。

　なお、上述の実施形態は、力検出センサは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向、さらに、Ｚ軸方向の３軸方向の圧力を検出する３軸センサとしたが、力検出センサは、２軸センサとして、Ｚ軸方向については、従来から用いられている筆圧検出センサを用いてもよい。

　１，１Ｅ，ＩＪ，１Ｋ…電子ペン、２…ケース、３…ケース結合部材、４…芯体部、５…コイル、６…フェライトコア、７…力検出センサ、８…プリント基板、７１…ひずみゲージ、７２…シート状基材、７３…力感知部、７４、７５…延伸部、８２…制御回路

Claims

　筒状の筐体と、
　前記筒状の筐体の軸心方向の一方の開口側から先端部が外部に突出する状態で前記筐体内に配置される芯体と、
　前記筒状の筐体内に配置された、前記筐体の軸心方向に直交する方向に平面部が形成されているとともに前記芯体に印加された力が伝達される起歪体と、
　前記起歪体の前記平面部に配設された複数のひずみ受感素子と、
　前記複数のひずみ受感素子が受感した信号に基づいて制御を行う制御回路と、
　前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子の端部と電気的に接続されて前記筐体の軸心方向に延伸された延伸部と、を備えており、
　前記延伸部を介して前記複数のひずみ受感素子と前記制御回路が電気的に接続されていることを特徴とする電子ペン。
　前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子の端部と前記筐体の軸心方向に延伸された延伸部とは一体的構成を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
　前記筐体の軸心方向に配設された前記起歪体と前記制御回路の間に設けられた前記延伸部には、前記複数のひずみ受感素子の端部と電気的に接続されて前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子によって受感した歪を電気信号に変換する電子回路が配設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。
　前記電子回路は、前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子とともにブリッジ回路を構成することで、前記起歪体の前記平面部に配設された前記複数のひずみ受感素子が受感した歪を電気信号に変換するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子ペン
　前記電子回路は、少なくとも能動素子を含んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子ペン。
　前記電子回路は、少なくとも受動素子を含んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子ペン。
　前記複数のひずみ受感素子は前記起歪体の前記平面部に固着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。
　前記複数のひずみ受感素子は前記起歪体の前記平面部に貼付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。
　前記複数のひずみ受感素子と前記延伸部はシート状基材に配設されており、前記延伸部は前記複数のひずみ受感素子に対して屈曲されて前記筐体の軸心方向に延伸されていることを特徴とする請求項８に記載の電子ペン。
　前記ひずみ受感素子は、芯体に印加された力を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の内の少なくとも１軸の力を検出するように、前記起歪体の前記平面部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
　前記起歪体は、前記芯体と一体的に構成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。
　前記筒状の筐体には磁性体コアに巻回されたコイルを有しており、前記コイルによって生成される電磁誘導信号によって前記芯体が指示する位置が検出されるように構成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。
　前記芯体は導電性を有しているとともに、発信回路によって発信された信号が導電性を有する前記芯体に供給されることで、前記芯体が指示する位置が静電的に検出されるように構成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。