WO2020148977A1 - 静電結合方式の電子ペン - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrostatically coupled electronic pen.
- the position detection sensor detects the position indicated by the electronic pen by exchanging signals (interaction) through electrostatic coupling with the position detection sensor of the position detection device.
- An electronic pen of the so-called active electrostatic coupling system is used as a prize.
- This type of electrostatic coupling type electronic pen is a circuit in which a battery (primary battery or secondary battery) as a power source, a writing pressure detection unit, and a signal transmission circuit are mounted in a hollow portion of a cylindrical casing. A substrate and the like are arranged and housed side by side in the axial direction of the housing of the electronic pen (see Patent Document 1 (JP-A-2016-126503) and the like).
- the circuit board is placed on the board holder, and the writing pressure detection unit is configured such that the pressure sensing component and the pressure transmission member are housed in the writing pressure detection unit housing.
- the writing pressure detection unit and the substrate holder are united (modularized) by being coupled in the axial direction of the housing of the electronic pen.
- the substrate holder is configured so as to include the writing pressure detection unit housing portion.
- FIG. 9A and 9B show an example of the configuration on the pen tip side of this type of conventional electrostatic coupling type electronic pen.
- FIG. 9A shows a vertical cross-sectional view thereof
- FIG. FIG. 6 is an enlarged explanatory view of a portion where the substrate holder is configured and unitized so as to include the writing pressure detection unit housing portion.
- a front cap 102 made of a tapered tubular body is fitted and attached to an opening on a pen tip side of a tubular casing 101.
- the housing 101 is made of a conductive material, such as metal, so that the user can be grounded through the human body (earth earth) when the user holds the electronic pen 100 and operates it.
- the front cap 102 is made of an insulating material such as resin.
- a core body 103 made of a conductive material is inserted into the pen tip side so as to be freely movable in the axial direction, and is inserted into the core body holder 111. Is configured to be retained.
- the core body 103 made of a conductive material and the housing 101 made of a conductive material are electrically separated (insulated) by the interposition of the front cap 102.
- a printed circuit board 104 on which circuit components such as a signal transmission circuit are mounted, is mounted on a substrate mounting base 105a in a hollow portion of a housing 101. Is stored.
- the substrate holder 105 is provided with a tubular portion 105b that holds a tubular pressure-sensitive component holding portion 105c on the pen tip side of the substrate mounting table portion 105a.
- the pressure-sensitive component holding unit 105c accommodates the pressure-sensitive component that constitutes the writing pressure detection unit 106.
- the writing pressure detection unit 106 in this example is composed of a variable capacitance capacitor whose capacitance changes according to the writing pressure applied to the core 103.
- the pressure-sensitive component of this example includes a dielectric member 107, a spacer member 108 made of an insulating material, a conductive elastic member 109, and a locking member 110. It consists of several parts.
- the dielectric 107 has a disk shape, and although not shown in the drawing, an electrode forming the first electrode of the variable capacitor is provided on one end surface of the disk shape on the locking member 110 side in the axial direction. Are formed.
- the spacer member 108 is a ring-shaped member that has insulation and elasticity.
- the conductive elastic member 109 is made of, for example, conductive rubber, and is arranged such that the end face of the tip end portion thereof faces the other end face of the dielectric 107, and constitutes the second electrode of the variable capacitance capacitor.
- the locking member 110 is disposed on the side of the dielectric 107 on which the electrode is formed, and serves to regulate the dielectric 107 so as not to move to the rear end side in the axial direction.
- the conductive elastic member 109 is provided with the fitting recess 109a into which the core holder 111 is fitted.
- the core body holder 111 is made of a conductive material, and is integrally formed with a recessed hole 111a for accommodating the core body holding member 112 made of conductive elastic rubber and a bar-shaped portion 111b fitted into the writing pressure detection unit 106. It is a thing.
- the core 103 has a tip 103a opposite to the tip 103a, and an end 103b of the core 103 is fitted into a conductive core holding member 112 housed in a core holder 111 made of a conductive material.
- the body holder 111 is coupled and held in a state where it can be inserted and removed.
- the core body 103 and the core body holder 11 are integrally displaced in the axial direction according to the pressure applied to the tip end portion 103a of the core body 103, so that the pressure applied to the tip end portion 103a of the core body 103 (writing brush The pressure) is transmitted to the writing pressure detector 106.
- a coil spring 113 that constantly biases the core body holder 111 toward the core body 103 is provided between the core body holder 111 and the tubular portion 105 b of the substrate holder 105.
- the coil spring 113 is made of a conductive material such as a conductive metal, and one end 113a of the coil spring 113 is extended to the printed circuit board 104 as shown in FIG. It is electrically connected to the installed signal transmission circuit.
- the core body holder 111 is made of a conductive material
- the core body 103 made of a conductive material attached to the core body holder 111 via the conductive core body holding member 112 is the coil.
- the spring 113 it is electrically connected to the signal transmission circuit arranged on the printed circuit board 104.
- the signal from the signal transmission circuit in this example, the signal of the predetermined frequency f1 is transmitted to the position detection sensor through the core 103.
- the core 103 when pressure (writing pressure) is applied to the tip side of the core 103, the core 103 is displaced inside the housing 101 of the electronic pen 100 in the axial direction. Like Then, the core body holder 111 into which the core body 103 is fitted is displaced in the axial direction integrally with the core body 103, so that the conductive elastic member 109 of the writing pressure detection unit 106 is displaced toward the dielectric body 107 side. Let Then, the contact area between the conductive elastic member 109 and the dielectric 107 changes according to the applied pressure, and the capacitance of the variable capacitance capacitor configured by the writing pressure detection unit 106 is applied. It changes depending on the pressure. Therefore, the writing pressure can be detected from the electrostatic capacitance of the variable capacitance capacitor configured by the writing pressure detection unit 106.
- a peripheral electrode 114 made of a conductive material is provided to surround the periphery of the core body 103.
- the peripheral electrode 114 is electrically connected to the circuit component of the printed board 104.
- the peripheral electrode 114 detects a tilt of the electronic pen 100 by sending a signal from the signal transmitting circuit to the position detecting sensor, or receives an instruction signal sent from the position detecting device through the position detecting sensor. Used to do.
- the cylindrical insulating member 105d for ensuring the insulation between the core body 103 and the core body holder 111 and the peripheral electrode 114 is the outer periphery of the cylindrical portion 105b of the substrate holder 105. It is provided so that it may be fitted in a part.
- a cylindrical portion 102c for penetrating the core body 103 is provided inside the front cap 102 in the vicinity of the opening 102a, and the peripheral electrode 114 has the cylindrical portion 102c. Also, due to the presence of, the core body 103 is electrically isolated (insulated). Further, as shown in FIG. 9A, the front cap 102 is configured to also serve to electrically separate (insulate) the peripheral electrode 114 and the housing 101 of the electronic pen 100. There is.
- the core 103 having conductivity is electrically connected to the signal transmission circuit provided on the printed circuit board 104.
- a core holder 111 made of a conductive material Is fitted to a core holder 111 made of a conductive material, and a coil spring 113 made of a conductive material electrically connected to the core holder 111 is used. ..
- the core body 103 can be inserted into and removed from the electronic pen, and the core body 103 is displaced in the axial direction by the writing pressure, so that the core body 103 and the signal transmission circuit are directly connected to each other. Is difficult to electrically connect.
- the coil spring 113 is used because even if the core body 103 is displaced together with the core body holder 111 in the axial direction according to the writing pressure applied to the tip portion 103a, the displacement causes electrical connection failure. This is for ensuring electrical connection between the core body and the signal generating circuit by preventing this.
- the writing pressure detection unit 106 detects the writing pressure applied to the tip portion 103a of the core body 103, there is a problem that the coil spring 113 adversely affects the detected writing pressure. That is, even if the writing pressure detection unit is adjusted so that the transmission characteristic with respect to the load is uniform and the adjusted writing pressure detection unit is mounted as the writing pressure detection unit 106, the writing characteristic with respect to the load in the coil spring 113 is not changed. If there is a variation, there is a problem that the transmission characteristic with respect to the load in the writing pressure detection of the electronic pen 100 varies due to the variation of the coil spring 113.
- the present invention is an electrostatic coupling method capable of supplying a signal to a conductive core body without using an elastic member even when the writing pressure detection function is provided.
- the purpose is to provide an electronic pen.
- a cylindrical housing A tubular conductor fixedly arranged at a predetermined position in the housing in a state where the axial direction is the axial direction of the housing, A tip having a tip protruding from one opening in the axial direction of the casing, and a conductive core body having a side opposite to the tip movably inserted into the hollow portion of the tubular conductor, A signal transmission circuit disposed at a predetermined position in the housing in the axial direction, on the side opposite to the tip side of the core body with respect to the tubular conductor; A connecting member for electrically connecting the signal transmission circuit and the tubular conductor, Equipped with A signal from the signal transmission circuit is supplied to the core when the cylindrical conductor electrically connected to the signal transmission circuit by the connecting member and the core are not in contact with each other.
- An electrostatic-coupling type electronic pen is provided, which is transmitted to the core body through electrostatic coupling with the body, and is transmitted from the tip end portion of the core body to the outside.
- the tubular conductor is fixedly arranged at a predetermined position in the housing, and the side opposite to the tip of the conductive core is movably inserted into the hollow portion of the tubular conductor. Is configured to be.
- the signal transmission circuit and the tubular conductor are electrically connected by the connecting member.
- the signal from the signal transmission circuit is supplied to the core through the connecting member and the tubular conductor, and the position is detected from the tip of the core. Delivered to the sensor.
- the signal from the signal transmission circuit is transmitted to the core body through the connecting member and the electrostatic coupling between the tubular conductor and the core body. , Is transmitted from the tip of the core body to the outside.
- the electronic pen having the above-described configuration is configured to supply the signal of the signal transmission circuit circuit to the core body through the cylindrical conductor fixedly arranged at a predetermined position in the housing. Therefore, unlike the case of the electronic pen described at the beginning, it is not necessary to provide a core holder or a coil spring made of a conductive material in order to supply a signal from the signal transmission circuit to the core.
- the tubular conductor to be inserted may be arranged at a fixed position in the housing. Therefore, there is an effect that the electronic pen can be made thinner. Further, since the conductive coil spring is not necessary, it is possible to prevent the transmission characteristics of the adjusted writing pressure detecting unit from being varied even when the writing pressure detecting unit is provided in the electronic pen.
- FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of an embodiment of an electrostatic coupling type electronic pen according to the present invention
- FIG. 1(A) is an external view of the electrostatic coupling type electronic pen 1 of this embodiment
- FIG. 1B is a vertical cross-sectional view for explaining the configuration of the main part thereof.
- the housing 10 of the electronic pen 1 of this embodiment has a cylindrical shape, in this example, a cylindrical housing body 11, and a cone-shaped opening at the pen tip side.
- a front cap 12 formed of a tubular body is fitted and attached.
- the housing 10 is not limited to a cylindrical shape, and may have a tubular shape with a polygonal cross section.
- the housing body 11 is made of a conductive material, such as a metal, so that when the user holds the electronic pen 1 and operates it, the body is grounded through the human body (earth earth).
- the front cap 12 is made of an insulating material such as resin. As shown in FIG. 1B, an opening 12a is formed on the tapered nib side of the front cap 12 so that the core body 20 can be inserted so as to be freely movable in the axial direction. Has been.
- the core body 20 is made of an electrically conductive material, for example, a metal.
- the cross section in the direction orthogonal to the axial direction has a circular shape, and as shown in FIG. 21 and a core body 22.
- the core body 20 is inserted into the housing 10 of the electronic pen 1 through the opening 12a of the front cap 12 from the end portion 22b side of the core body body portion 22, and a part or the whole of the tip portion 21 of the core body 20 is inserted. It is in a state of protruding from the opening 12a to the outside.
- the conductive core 20 and the housing body 11 made of a conductive material are electrically separated (insulated) by the front cap 12 interposed therebetween.
- a board holder 40 having a printed board 41 mounted on a board mounting table 401 and a battery 42 as a power source are provided in the hollow portion of the housing body 11. It is stored.
- the battery 42 may be a primary battery or a secondary battery (rechargeable battery).
- the side opposite to the pen tip side of the housing body 11 (hereinafter, the side opposite to the pen tip side of the housing body 11 is referred to as the rear end side), as shown in FIG. Is blocked by.
- the substrate holder 40 has the same configuration as the substrate holder 105 of the electronic pen 100 described with reference to FIG. 9, is made of an insulating resin, and in the longitudinal direction that is the axial center direction of the electronic pen 1, The substrate mounting table portion 401 and the cylindrical portion 402 on the pen tip side of the substrate mounting table portion 401 are provided so as to be immovable in the axial direction in the housing 10. Then, in the cylindrical portion 402, similarly to the cylindrical portion 105b of the substrate holder 105 of the electronic pen 100 described above, there is a pressure-sensitive component holding portion 403 that holds the pressure-sensitive component that constitutes the writing pressure detection unit 50. doing.
- the pressure-sensitive component of this example held in the pressure-sensitive component holding portion 403 has the same configuration as that described with reference to FIG. 9, and includes the dielectric 51, the spacer member 52, and the conductive elastic member 53. And a locking member 54.
- the dielectric 51 is the dielectric 107 of FIG. 9, the spacer member 52 is the spacer member 108 of FIG. 9, the conductive elastic member 53 is the conductive elastic member 109 of FIG. 9, and the locking member 54 is The detailed configuration and operation of the writing pressure detection unit 50 corresponding to the locking members 110 of FIG. 9 are similar to those described for the writing pressure detection unit 106 of FIG. Is omitted.
- the writing pressure detection unit 50 and the substrate mounting table 401 are arranged in the substrate holder 40 in the axial direction to form a unitized (modularized) component.
- the core body 20 is fitted and attached to the writing pressure detection unit 50 constituting the above so as to transmit the writing pressure. Then, a signal is supplied to the conductive core body 20 from a signal transmission circuit provided on a printed circuit board 41 provided on the board holder 40 as described below. ..
- the core 20 and the output end of the signal transmission circuit on the printed board 41 are electrically connected without using a coil spring.
- FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a portion where the substrate holder 40 is configured and unitized so as to include the housing portion of the writing pressure detection unit 50.
- the configuration of the main part of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
- a cylindrical tubular conductor 60 in this example is provided on the pen tip side in the axial direction of the tubular pressure-sensitive component holding portion 403, and its axial direction is
- the housing 10 is fixed and held in a state where it coincides with the axial direction of the housing 10.
- the tubular conductor 60 is made of a conductive metal such as SUS in this example.
- the tubular conductor 60 has an inner diameter D1 larger than the outer diameter D2 of the core body 22 of the core 20.
- the length of the tubular conductor 60 in the axial direction is such that the tubular conductor 60 extends to the vicinity of the opening 12a, although the tubular conductor 60 does not project from the opening 12a of the front cap 12 to the outside.
- the length of the tubular conductor 60 in the axial direction is equal to the inner wall surface of the tubular portion 12b formed inside the opening 12a of the front cap 12, The length is set so that the outer peripheral side surface of the cylindrical conductor 60 on the pen tip side faces, and it is selected to be shorter than the axial length of the core body main body 22 of the core 20.
- one end 61a of the connecting wire 61 made of a conductive material is, for example, formed in a portion of the outer peripheral side surface of the tubular conductor 60 exposed to the outside. It is attached by being soldered or the like.
- the connecting wire 61 is arranged along the outer surface of the pressure-sensitive component holder 403 so as to be drawn out to the substrate mounting table 401 side.
- the other end 61b of the connecting wire 61 that is led out to the board mounting table 401 side is electrically connected to the signal output end of the signal transmission circuit (not shown in FIG. 1) of the printed board 41.
- the core body 20 has its core body portion 22 inserted through the hollow portion of the tubular conductor 60, and the end portion 22b of the core body portion 22 is a brush.
- the pressure detection unit 50 is fitted in a fitting recess 53a provided in the conductive elastic member 53 in a state where it can be pulled out. That is, in the electronic pen 1 of this embodiment, the core body 20 is provided directly on the conductive elastic member 53 of the writing pressure detection unit 50 with the end portion 22b of the core body body portion 22 without interposing the core body holder. It is configured to be fitted in the fitted recess 53a.
- the core body main body 22 of the core body 20 is smaller than the inner diameter of the tubular conductor 60, the core body main body 22 of the core body 20 and the inner wall surface of the hollow portion of the tubular conductor 60 are not. Be in contact.
- the outer peripheral surface of the core body main body 22 and the inner wall surface of the hollow portion of the tubular conductor 60 are electrostatically coupled to each other via the air layer in the gap between them, so that the core body main body 22 is A signal (AC signal) can be transmitted and received between the outer peripheral surface and the inner wall surface of the hollow portion of the tubular conductor 60 through the electrostatic coupling.
- AC signal AC signal
- a force in a direction orthogonal to the axial direction is also applied to the core body 20, so that the core body body of the core body 20.
- the portion 22 contacts the tubular conductor 60. In this way, when the core body 22 of the core 20 is in contact with the inner wall surface of the hollow portion of the tubular conductor 60, the signal is transmitted from the signal transmission circuit through the contact portion.
- the core body 20 when pressure (writing pressure) is applied to the tip portion 21 side of the core body 20, the core body 20 is axially centered in the direction inside the housing body 11 of the electronic pen 1. It will be displaced in the direction. Therefore, the conductive elastic member 53 of the pressure-sensitive component of the writing pressure detection unit 50 to which the end portion 22b of the core body portion 22 of the core body 20 is fitted is displaced toward the dielectric body 51 side. Then, the portion of the conductive elastic member 53 corresponding to the hollow portion of the ring-shaped spacer member 52 is displaced so as to come into contact with the dielectric 51.
- the contact area between both the conductive elastic member 53 and the dielectric 51 changes according to the applied pressure, and the capacitance of the variable capacitance capacitor constituted by the writing pressure detection unit 50 is applied. It changes according to the applied pressure. Therefore, the writing pressure can be detected from the electrostatic capacity of the variable capacitance capacitor configured by the writing pressure detection unit 50.
- a peripheral electrode 62 made of a conductive material is arranged inside the front cap 12.
- the peripheral electrode 62 is configured by forming a conductive metal wire into a coil shape.
- the cylindrical peripheral electrode holding portion 63 made of a resin of an insulating material is provided by being fitted to the outer peripheral portion on the pen tip side of the pressure-sensitive component holding portion 403 of the substrate holder 40. There is.
- the peripheral electrode holding portion 63 has a cylindrical shape similar to the inner wall surface of the front cap 12 so as to form a space with the inner wall surface of the front cap 12. As shown in FIG. 1B, the peripheral electrode 62 is arranged in the space between the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral electrode holding portion 63 and the inner wall surface of the front cap 12. Although not shown in FIG. 1B, the coil member forming the peripheral electrode 62 is electrically connected to the circuit component of the printed board 41 via the connecting member.
- a cylindrical portion 12b formed along the axial direction is formed inside the hollow portion of the front cap 12 inside the opening 12a.
- the peripheral electrode 62 is electrically separated (insulated) from the conductive core body 20 and the cylindrical conductor 60 by the peripheral electrode holding portion 63 and the cylindrical portion 12b. ..
- FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a signal processing circuit of the electronic pen 1 of this embodiment. It goes without saying that the electronic circuit components of this signal processing circuit are arranged on the printed board 41.
- the signal processing circuit of the electronic pen 1 of this embodiment includes a controller 501, a signal transmission circuit 502, an open/close switch circuit 503, and a changeover switch circuit 504.
- the terminal Pc of the controller 501 is grounded via a parallel circuit of a variable capacitor 50C and a resistor R that form the writing pressure detection unit 50.
- the controller 501 is composed of, for example, a microprocessor and constitutes a control circuit for controlling the processing operation of the electronic pen 1. Although not shown in FIG. 3, the controller 501 supplies a power supply voltage from a battery 42 as an example of a drive power supply. Is being supplied.
- the controller 501 has a function of a signal supply control circuit, controls the signal transmission circuit 502, and controls switching of each of the open/close switch circuit 503 and the changeover switch circuit 504.
- the controller 501 monitors the capacitance change according to the writing pressure applied to the tip portion 21 of the core body 20 of the variable capacitance capacitor 50C to apply the capacitance to the tip portion 21 of the core body 20 of the electronic pen 1. Detects pen pressure. In this embodiment, the controller 501 detects the writing pressure from the discharge time of the variable capacitor 50C having an electrostatic capacitance value corresponding to the writing pressure applied to the tip portion 21 of the core body 20.
- the controller 501 when detecting the writing pressure applied to the tip portion 21 of the core body 20, the controller 501 first sets the terminal Pc, to which one end of the variable capacitance capacitor 50C is connected, to the high level to thereby make the variable capacitance capacitor 50C. To charge. Next, the controller 501 switches the terminal Pc to the input state in which the voltage of the terminal Pc is monitored. At this time, the electric charge stored in the variable capacitor 50C is discharged with a discharge time constant determined by the resistor R connected in parallel with the variable capacitor 50C, and the voltage across the variable capacitor 50C gradually decreases. The controller 501 obtains the time Tp from the switching of the terminal Pc to the input state until the voltage across the variable capacitor 50C drops below a predetermined threshold voltage. This time Tp corresponds to the writing pressure to be obtained, and the controller 501 obtains a writing pressure value of a plurality of bits from this time Tp.
- the controller 501 supplies a control signal CT to the oscillation circuit that constitutes the signal transmission circuit 502 to turn the oscillation circuit on and off. Therefore, the oscillating circuit constituting the signal transmitting circuit 502 intermittently generates the alternating current signal generated in accordance with the control signal CT from the controller 501, whereby the signal transmitting circuit 502 outputs the ASK (Amplitude Shift Keying) modulated signal.
- Signal Sc is generated. That is, the controller 501 controls the oscillation circuit forming the signal transmission circuit 502, so that the signal transmission circuit 502 generates the ASK modulated signal.
- the signal generated by the signal transmission circuit 502 may be an OOK (On Off Keying) modulation signal, an FSK (Frequency Shift Keying) modulation signal, or another modulation signal.
- the signal Sc from the signal transmission circuit 502 is amplified by an amplifier (not shown) and then supplied to the tubular conductor 60 through the open/close switch circuit 503 in this embodiment. Then, the signal Sc supplied to the tubular conductor 60 passes through the electrostatic capacitance between the tubular conductor 60 and the core body main body 22 of the core body 20, or the core body of the tubular conductor 60 and the core body 20. It is supplied to the core body 20 through the contact portion with the main body portion 22 and is delivered from the tip portion 21.
- the signal Sc from the signal transmission circuit 502 is also supplied to one fixed terminal s of the changeover switch circuit 504.
- the other terminal g of the changeover switch circuit 504 is grounded.
- the movable terminal of the changeover switch circuit 504 is connected to the peripheral electrode 62.
- the open/close switch circuit 503 is turned on/off by the change control signal SW from the controller 501, and the change switch circuit 504 is switched between the terminal s and the terminal g.
- the signal processing circuit is configured to execute the position detection period Ta and the inclination detection period Tb alternately in a time division manner under the control of the controller 501, as shown in FIG. Has been done.
- the open/close switch circuit 503 and the changeover switch circuit 504 are controlled to be switched between the position detection period Ta and the inclination detection period Tb by a switching control signal SW from the controller 501.
- the open/close switch circuit 503 is turned on by the switching control signal SW from the controller 501, and the output end of the signal transmission circuit 502 has the cylindrical conductor 60.
- the changeover switch circuit 504 is switched to the terminal g side, and the peripheral electrode 62 is grounded.
- the signal transmission circuit 502 generates a position detection signal and a writing pressure information signal as the signal Sc by the control signal CT from the controller 501, and the position detection signal and the writing pressure information are written.
- the signal of pressure information is supplied to the core body 20 through the tubular conductor 60, and is sent out from the tip portion 21.
- the position detection signal is a continuous wave signal (burst signal) of frequency f1.
- the signal of the writing pressure information is an ASK signal in which the signal of the frequency f1 is modulated by the information of the writing pressure value of a plurality of bits obtained by the controller 501 detecting as described above.
- the position detection signal and then the writing pressure information signal are sent from the tip portion 21 of the core body 20.
- the peripheral electrode 62 Since the peripheral electrode 62 is grounded during the position detection period Ta, the portion of the core body 22 in the space covered by the peripheral electrode 62 in the core 20 is electrostatically shielded, The position detection sensor is not electrostatically coupled.
- the open/close switch circuit 503 is turned off by the switching control signal SW from the controller 501, and the output terminal of the signal transmission circuit 502 is electrically disconnected from the core body 20.
- the changeover switch circuit 504 is switched to the terminal s side, and the output end of the signal transmission circuit 502 is connected to the peripheral electrode 62.
- the signal transmission circuit 502 generates a continuous wave signal (burst signal) having the same frequency f1 as the position detection signal as the tilt detection signal by the control signal CT from the controller 501. ..
- writing pressure information (ASK signal) may be generated subsequent to the inclination detection signal.
- the tilt detection signal is sent to the position detection sensor through the peripheral electrode 62.
- the position detection device detects the tilt angle of the electronic pen 1 from the detection signal obtained through the position detection sensor.
- the position of the core body 20 of the electronic pen 1 is vertical to the input surface of the position detection sensor 201, the position of the core body 20 and the position of the core body 20 in the position detection period Ta is increased.
- a region OBa that is electrostatically coupled to the detection sensor 201 and is electrostatically coupled becomes a region of a perfect circle as shown in FIG.
- the peripheral electrode 62 and the position detection sensor 201 are electrostatically coupled, and the region OBb to be electrostatically coupled becomes a ring-shaped region as shown in FIG. 4C. ..
- an area OBb that is electrostatically coupled between the peripheral electrode 62 and the position detection sensor 201 in the tilt detection period Tb corresponds to the tilt angle and an ellipse elongated in the tilt direction. It becomes a region of shape.
- the position detection device can detect the size of the tilt angle of the electronic pen 1 from the length of the elliptical ellipse in the region OBb shown in FIG. 4(F), and FIG.
- the direction of the tilt of the electronic pen 1 can be detected by detecting the elliptical oval direction of the area OBb starting from the designated position of the electronic pen 1 shown in FIG.
- the peripheral electrode 62 used for the purpose of detecting the tilt angle uses the signal of the frequency f1 supplied to the core 20, but the frequency of the signal supplied to the core 20 The frequency of the signal supplied to the peripheral electrode 62 may be different. In that case, the position detection device can distinguish between the signal from the core body 20 and the signal from the peripheral electrode 62. Therefore, as described above, the position detection period and the tilt detection period are time-divided. Instead of repeating, the signal from the core body 20 and the signal from the peripheral electrode 62 may be simultaneously sent to the position detection sensor.
- the tubular conductor 60 is fixedly arranged at a predetermined position in the housing 10 of the electronic pen 1, and the tubular conductor 60 is connected through the connecting wire 61. It is electrically connected to the signal transmission circuit 502. Then, the core body portion 22 of the core body 20 is configured to be inserted into the tubular conductor 60 in a removable state. In this case, even if the core body 22 of the core body 20 and the tubular conductor 60 are not in contact with each other, the signal from the signal transmission circuit 502 (AC signal of frequency f1) is still in the tubular conductor 60. And is transmitted to the core body 20 through electrostatic coupling between the core body main body portion 22 of the core body 20.
- the cylindrical conductor 60 and the connecting wire 61 may be used. Therefore, according to the electronic pen 1 of the above-described embodiment, a large space for providing the elastic member for connection such as the core holder and the coil spring can be eliminated, and the pen tip side of the electronic pen 1 can be eliminated. Can be made thin, and the electronic pen 1 can be made thin easily.
- the housing 10 of the electronic pen 1 can be configured to be thin. Produce an effect.
- the portion electrically connected to the signal transmission circuit was the core body holder that was displaced integrally with the displacement of the core body in the axial direction. It has been necessary to use an elastic member such as a coil spring that can absorb.
- the electrical connection with the signal transmission circuit maintains the fixed state even if the core body 20 is displaced in the axial direction according to the writing pressure. Since the cylindrical conductor 60 and the connecting wire 61 are used, it is not necessary to use an elastic member as the connecting member. Therefore, when the writing pressure detection unit 50 detects the writing pressure, the influence of an elastic member such as a coil spring for electrical connection with the signal transmission circuit can be eliminated, and the characteristics of the writing pressure detection unit 50 vary.
- the writing pressure (called an on-load) when the tip 21 of the core body 20 of the electronic pen 1 comes into contact with the input surface of the position detection sensor to start writing varies in the presence of a conventional coil spring.
- the variation can be greatly reduced.
- the exchange of signals with the position detection sensor is due to the electric field that can be transmitted and received by electrostatic coupling, and its reach is very short. Therefore, the peripheral electrodes of the electronic pen are arranged at positions close to the pen tip so that signals can be exchanged with the position detection sensor with high strength. That is, the position and size of the peripheral electrodes are important for transmitting and receiving signals to and from the position detection sensor.
- the peripheral electrode 62 is provided in the front cap 12 in order to ensure insulation from the housing body 11 made of a conductive material. There is. Since it is inside the front cap 12, the position and size of the peripheral electrode are limited due to space limitations.
- the electronic pen 1A according to the second embodiment described below is an example in which the above problems can be improved.
- a configuration example of the electronic pen 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
- FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of the electronic pen 1A of the second embodiment of the electrostatic coupling system according to the present invention
- FIG. 6A is the electrostatic coupling of the second embodiment
- FIG. 6B is a vertical cross-sectional view of the pen tip side of the electronic pen 1A of the system.
- FIG. 7 is an exploded perspective view for explaining the configuration of the housing 10A of the capacitance type electronic pen 1A of this embodiment. 6 and 7, the same parts as those of the electronic pen 1 of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the housing 10A of the capacitance-type electronic pen 1A of this embodiment has a front cap on the pen tip side of a housing body 11A having a cylindrical shape, which is cylindrical in this example, as in the first embodiment described above. 12A is attached and configured.
- the configurations of the housing body 11A and the front cap 12A are different from those of the housing body 11 and the front cap 12 of the first embodiment.
- the housing body 11A includes the first housing portion 11A1 on the pen tip side and the second housing portion 11A2 on the rear end side. They are connected to each other via a linear connecting member 13. Then, the front cap 12A is fitted through the opening 11A1c (see FIG. 7) on the first housing 11A1 side of the housing main body 11A. Then, the core body 20 is held in the housing 10A of the electronic pen 1A in a state where the tip end portion 21 of the core body 20 projects to the outside from the opening 12Ac (see FIG. 6B) of the front cap 12A. Is configured.
- the first housing portion 11A1 on the pen tip side and the second housing portion 11A2 on the rear end side are each made of a conductive material, for example, a conductive metal, and are shown in FIGS. 6(A) and (B) and FIG. It consists of a cylindrical body as shown in.
- the first housing portion 11A1 is formed with a cylindrical portion 11A1a having a constant outer diameter and a taper shape that is gradually tapered toward the pen tip side. It has a shape having a tapered portion 11A1b.
- the second casing 11A2 has a cylindrical shape with an outer diameter equal to the outer diameter of the cylindrical portion 11A1a of the first casing 11A1.
- the tubular coupling member 13 is made of an insulating material, which is a resin in this example, and is a tubular body as shown in FIGS. 6B and 7, and the center of the outer peripheral surface thereof is in the axial direction.
- a ring-shaped brim portion 13F is formed to project from the outer peripheral side surface in a direction orthogonal to the axial direction.
- the ring-shaped collar portion 13F has a predetermined width W (see FIGS. 6 and 7) in the axial direction, and its end surface (outer peripheral side surface) is, as shown in FIGS.
- the first casing 11A1 and the second casing 11A2 are flush with the first casing 11A1 and form a part of the casing 10A. That is, the diameter of the outer peripheral portion of the ring-shaped collar portion 13F is selected to be equal to the outer diameters of the first casing portion 11A1 and the second casing portion 11A2.
- the fitting tubular portion 13a (see FIGS. 6B and 7) is used.
- the outer diameter of the first fitting tubular portion 13a of the tubular coupling member 13 is equal to or slightly smaller than the inner diameter on the opening side of the cylindrical portion 11A1a of the first housing portion 11A1.
- the housing portion 11A1 is configured to be press-fitted and coupled to the ring-shaped flange portion 13F.
- the rear end side of the tubular coupling member 13 in the axial direction with respect to the ring-shaped brim portion 13F is a second fitting tubular portion 13b fitted with the second housing portion 11A2.
- the outer diameter of the second fitting tubular portion 13b of the tubular coupling member 13 is equal to or slightly smaller than the inner diameter of the second housing portion 11A2, and the second housing portion 11A2 is
- the ring-shaped flange portion 13F is configured to be press-fitted and coupled to each other.
- the first housing portion 11A1 surrounds the core body main body portion 22 of the core body 20 inserted through the tubular conductor 60A, as described later. It is arranged so as to cover and constitutes a peripheral electrode. Therefore, it is necessary to electrically connect the first housing portion 11A1 forming the peripheral electrode and the circuit portion of the printed board 41. A configuration for this will be described.
- a concave groove 13 c is formed on the outer peripheral side surface of the tubular coupling member 13 in a direction along the axial center direction of the tubular coupling member 13 for the first fitting. It is formed from the tubular portion 13a to the second fitting tubular portion 13b through the lower portion of the ring-shaped brim portion 13F.
- the recessed groove 13c is formed on the outer peripheral side surface of the first fitting tubular portion 13a, passing through the lower portion of the ring-shaped collar portion 13F to the intermediate portion thereof, and the second fitting portion 13c.
- the outer peripheral side surface of the tubular portion 13b is formed over the entire axial direction.
- connection terminal conductor 14 made of a conductive material, in this example, a conductive metal, is disposed in the concave groove 13c.
- the end portion 14a of the connection terminal conductor 14 disposed in the groove 13c on the first fitting tubular portion 13a side of the tubular coupling member 13 is disposed. Is disposed so that at least a part thereof bulges out slightly from the outer peripheral surface of the first fitting tubular portion 13a.
- the end portion 14a is elastically pushed down.
- the end portion 14a of the connection terminal conductor 14 and the first housing portion 11A1 are joined together. It is configured such that the first housing portion 11A1 and the connection terminal conductor 14 are electrically connected to each other with certain contact with the inner wall.
- the portion of the concave groove 13c provided on the second fitting cylindrical portion 13b side of the cylindrical coupling member 13 has a deeper depth and is arranged in the concave groove 13c.
- the upper surface of the connection terminal conductor 14 is positioned lower than the outer peripheral side surface position of the second fitting tubular portion 13b.
- connection terminal conductor 14 extending toward the printed board 41 is bent and electrically connected to the printed board 41.
- the second fitting tubular portion 13b covers the upper surface of the connection terminal conductor 14 of the recessed groove 13c with an insulating layer to more reliably connect the connection terminal. Insulation between the conductor 14 and the second casing 11A2 may be realized.
- the inner diameter of the first housing portion 11A1 is such that the cylindrical portion 11A1a is the first fitting of the tubular coupling member 13.
- the inner diameter extending to the tapered portion 11A1b except for the opening side where the tubular portion 13a is fitted is selected to be equal to the inner diameter of the tubular coupling member 13.
- the front cap 12A of the electronic pen 1A of this embodiment has a protrusion 12Aa protruding from the pen tip side opening 11A1c side of the tapered portion 11A1b of the first casing 11A1.
- a tubular portion 12Ab having an outer diameter equal to or slightly smaller than the inner diameter of the tubular first housing portion 11A1 and the inner diameter of the tubular coupling member 13.
- the protruding portion 12Aa of the front cap 12A has an outer shape that is gradually tapered so as to be continuous with the tapered portion 11A1b of the first housing portion 11A1, and in this example, the tip portion of the core body 20 is formed.
- An opening 12Ac having an inner diameter slightly larger than the maximum outer diameter of 21 is provided.
- the tubular portion 12Ab of the front cap 12A has an axial length extending from the first housing portion 11A1 to the tubular coupling member 13 as shown in FIG. 6(B). ing.
- the cylindrical conductor 60A which is cylindrical in this example, is fitted into the cylindrical portion 12Ab of the front cap 12A by, for example, press fitting. It is fixed. Therefore, the cylindrical conductor 60A and the first casing 11A1 made of a conductive metal are insulated by the front cap 12A.
- the cylindrical conductor 60A has an inner diameter larger than the outer diameter of the core body main body 22 of the core body 20, and the core body main body 22 of the core body 20 is inserted into the cylindrical conductor 60A.
- the conductor 60A is made of a conductive metal such as SUS, like the cylindrical conductor 60 of the above-described example.
- the method of fixing the tubular conductor 60A to the tubular portion 12Ab of the front cap 12A is not limited to press-fitting, and may be adhesion or the like.
- the axial length of the tubular conductor 60A is selected to be shorter than the axial length of the core body 22 of the core body 20.
- a portion of the tubular conductor 60A on the side opposite to the tip 21 side of the core body 20 has a portion exposed to the outside without being covered by the front cap 12A.
- One end 61Aa of the connecting wire 61A as a connecting member for electrically connecting to the output end of the signal transmitting circuit is soldered to the portion of the cylindrical conductor 60A exposed to the outside, for example. And then connected.
- the connecting wire 61A is laid along a groove formed on the outer surface of the cylindrical portion 402A of the substrate holder 40A that houses the writing pressure detector 50A described later, and the other end 61Ab is on the printed circuit board 41 side. Will be derived.
- the other end 61Ab of the connecting wire 61A is connected to the conductor pattern to which the output end of the signal transmission circuit is connected, for example, by soldering, on the back surface side of the printed board 41 in this example.
- the writing pressure detection unit 50A is provided in the second fitting tubular portion 13b of the tubular coupling member 13. Then, in the axial direction of the housing 10A of the electronic pen 1A, a board holder 40A on which the printed board 41 is placed on the board placing table 401A is arranged on the rear end side of the writing pressure detector 50A. .. Similar to the above-described first embodiment, the substrate holder 40A is arranged in the housing 10A so as to be immovable in the axial direction.
- the writing pressure detection unit 50A has the same configuration as the writing pressure detection unit 50 according to the first embodiment, and includes a plurality of dielectric members 51, spacer members 52, conductive elastic members 53, and locking members 54. It is composed of pressure-sensitive parts consisting of individual parts.
- the substrate holder 40A similar to the first embodiment, includes a tubular portion 402A on the core body 20 side with respect to the substrate mounting table portion 401A in the axial direction.
- the tubular portion 402A is configured to be located inside the hollow portion of the tubular coupling member 13 as shown in FIG. 6(B).
- the cylindrical portion 402A is configured so as to be able to house the pressure-sensitive component of the writing pressure detection unit 50A similarly to the pressure-sensitive component holding portion 403 of the first embodiment. To be done. Then, in the tubular portion 402A, the conductive elastic member 53, the spacer member 52, the dielectric 51, and the locking member 54 are arranged in a line in the axial direction in this order from the pen tip side, and the brush is drawn. A pressure-sensitive component forming the pressure detection unit 50A is stored.
- the pressure-sensitive component holding portion 403 is omitted and the pressure sensitive component holding portion 403 is directly inserted into the tubular portion 402A of the substrate holder 40A.
- the pressure-sensitive component is housed to make the electronic pen 1A thinner. That is, in the second embodiment, since the tubular coupling member 13 is present, the tubular coupling member 13 is configured to also serve as the outer casing of the writing pressure detection unit 50A. Then, in the second embodiment, the cylindrical portion 402A of the substrate holder 40A is configured to serve as a pressure-sensitive component holding portion.
- the core body main body 22 of the core body 20 is inserted from the opening 12a of the front cap 12A and fixed to the front cap 12A.
- the end 22b of the core body 22 of the core 20 is fitted into the fitting recess 53a of the conductive elastic member 53 of the writing pressure detector 50A so as to penetrate the cylindrical conductor 60A.
- the core body 20 is fitted in the conductive elastic member 53 in a removable state.
- a holder 40 and a battery 42 as a power source are stored.
- the rear end side of the second housing portion 11A2 is closed by a back cap 30 as shown in FIG. 6(A).
- the second casing 11A2 made of a conductive material is electrically connected to the copper foil pattern of the ground line of the printed board 41.
- a signal generating circuit for generating a signal to be sent from the core body 20 and transmission of a signal from the signal generating circuit to the core body 20 are controlled.
- a circuit section including an IC (Integrate Circuit) that constitutes the control circuit and its peripheral circuit components is provided.
- the peripheral circuit section includes a push switch (side switch) and a charging circuit for the battery 42.
- the signal processing circuit has the same configuration as that described with reference to FIG. 3 in the electronic pen 1A according to the second embodiment.
- the electronic pen 1A according to the second embodiment is configured as described above, in order to supply the signal from the signal transmission circuit 502 to the core body 20 like the first embodiment, the electronic pen 1A has a cylindrical shape. Since it suffices to provide the conductor 60A and the connecting wire 61A, it is not necessary to use an elastic member as the connecting member, the electronic pen 1A can be easily miniaturized, and variation in the characteristics of the writing pressure detection unit 50A is reduced. The effect is that you can.
- the housing 10A is separated into the first housing portion 11A1 and the second housing portion 11A2, and one side in the axial direction of the tubular coupling member 13 is formed. It is formed by fitting the first casing 11A1 and the second casing 11A2 to the side and the other side, respectively.
- the tubular coupling member 13 is configured to house the tubular portion 402A of the substrate holder 40A that houses the pressure-sensitive component that constitutes the writing pressure detection unit 50A therein.
- the tubular coupling member 13 serves as the tubular portion 402 of the electronic pen 1 of the first embodiment, and the tubular portion 402A of the first embodiment.
- the electronic pen 1 is configured to function as a pressure-sensitive component holding portion, and can be made thinner than the electronic pen 1 of the first embodiment.
- the housing 101 and the peripheral electrode 114, or the housing 10 and the peripheral electrode 62 are made of an insulating material.
- the first housing portion 11A1 and the second housing portion 11A2 that form the peripheral electrodes. Is electrically separated (insulated) from the ring-shaped collar portion 13F of the tubular coupling member 13 in the axial direction, and the first casing portion 11A1 and the second casing portion 11A1 are separated from each other. Since the housing 11A2 can be arranged in the axial direction, it is possible to reduce the size.
- the electrical isolation (insulation) between the first casing 11A1 as a peripheral electrode and the core body 20 can be achieved simply by providing the cylindrical front cap 12A on the opening side of the first casing 11A1. Can be realized.
- the tubular conductor 60A can be attached by fixing it to the front cap 12A, and the tubular conductor 60A is located in the vicinity of the tip end portion 21 of the core body 22 of the core body 20. It is easy to arrange so as to cover up to.
- first fitting tubular portion 13a of the tubular coupling member 13 and the first housing portion 11A1, and the second fitting tubular portion of the tubular coupling member 13 are also included.
- the portion 13b and the second housing portion 11A2 are press-fitted to be joined to each other to form the housing 10A.
- they may be screwed together.
- a ring-shaped protrusion is provided on one side of the housing 11A2 of the above, and a ring-shaped recess corresponding to the other is provided, and the ring-shaped protrusion and the ring-shaped recess are fitted so as to be click-locked. It may be configured as follows.
- the outer diameter of the end surface of the ring-shaped collar portion 13F of the tubular coupling member 13, the outer diameter of the first housing portion 11A1, and the outer diameter of the second housing portion 11A2 must all be the same. There is no.
- the tubular portion 402A of the substrate holder 40A is configured to be housed in the hollow portion of the tubular coupling member 13, but the second fitting tubular portion 13b of the tubular coupling member 13 does not.
- the end in the axial direction and the end in the axial direction of the tubular portion 402A of the substrate holder 40A may be simply joined together.
- the holding portion for the pressure-sensitive component of the writing pressure detection unit 50A may not be provided integrally with the substrate holder 40A, but the hollow portion of the tubular coupling member 13 may be used as the holding portion.
- tubular coupling member 13 and the substrate holder 40A may be integrally configured.
- the outer diameter of the portion of the substrate holder 40A is made smaller than the outer diameter of the second fitting tubular portion 13b of the tubular coupling member 13, and is housed in the second housing portion 11A2. The configuration can be made easier.
- the second casing 11A2 is made of a conductive material.
- the second casing 11A2 is made conductive. It is not essential that the second casing 11A2 is made of a conductive material, and the second casing 11A2 may be made of an insulating material such as resin.
- the cylindrical conductors 60 and 60A are arranged so as not to project outside from the openings of the front caps 12 and 12A. As shown in FIGS. 8A and 8B, the ends of the tubular conductors 60 and 60A on the tip end 21 side of the core body 20 project to the outside from the openings 12a and 12Ac of the front caps 12 and 12A. It may be configured as follows.
- FIG. 8A is a diagram showing a configuration example of a pen tip side of an electronic pen 1B which is an improved example of the electronic pen 1 of the first embodiment.
- FIG. 8A the configuration of the first embodiment is described.
- the same parts as those of the electronic pen 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- the length in the axial direction of the cylindrical conductor 60B fitted and attached to the pen tip side of the pressure-sensitive component holding portion 403 is set.
- the length is made longer so that the end portion of the tubular conductor 60B on the side of the tip portion 21 of the core body 20 projects to the outside from the opening 12a of the front cap 12.
- the inner diameter of the opening 12a of the front cap 12 is selected to be larger than the outer diameter of the tubular conductor 60B.
- FIG. 8B is a diagram showing a configuration example on the pen tip side of an electronic pen 1C which is an improved example of the electronic pen 1A of the second embodiment.
- the second embodiment is shown.
- the same parts as those of the electronic pen 1A of the embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- the length of the tubular conductor 60C attached to the front cap 12A in the axial direction is increased so that the core of the tubular conductor 60C.
- the end portion of the body 20 on the side of the front end portion 21 is configured to project to the outside from the opening 12Ac of the front cap 12A.
- the cylindrical conductor 60C is fixed to the front cap 12A, as in the above-described second embodiment.
- the other configuration of the electronic pen 1C of this example is similar to that of the electronic pen 1 of the first embodiment described above.
- the electronic pens 1B and 1C of the modified example described above in addition to the effect of the electronic pen 1 of the first embodiment and the effect of the electronic pen 1A of the second embodiment described above, respectively, It is possible to easily extend the coupling position of the cylindrical conductors 60B and 60C for transmitting a signal to the core body 20 and the core body 20 to the vicinity of the distal end portion 21 of the core body 20, and at the same time, the core body 20.
- the remarkable effect that it is possible to bring the coupling portion of the cylindrical conductors 60B and 60C in the vicinity of the distal end portion 21 of (1) to be closer to the input surface of the position detection sensor can be achieved.
- the signal transmission/reception coupling between the cylindrical conductors 60B and 60C and the position detection sensor should be strengthened by strengthening the signal transmission/reception coupling between the electronic pens 1B and 1C and the position detection sensor.
- the tubular conductor is made of metal and has strength, it is possible to extend the pen tip thinly and long. As a result, it is possible to use the pen tip so as to improve its visibility like a mechanical pencil.
- the end 22b of the core body 22 of the core 20 is fitted into the fitting recess 53a provided in the conductive elastic member 53 of the writing pressure detectors 50 and 50A.
- a pressure transmission member is interposed between the end 22b of the core body 22 of the core 20 and the conductive elastic members 53 of the writing pressure detection units 50 and 50A.
- the peripheral electrodes are used to detect the tilt angle with respect to the input surface of the position detection sensor of the electronic pen, but the peripheral electrodes may be used for other purposes.
- the peripheral electrodes may be used for receiving a signal from the position detection device through the position detection sensor.
- peripheral electrodes may be used as transmission electrodes of information transmitted from the electronic pen to the position detection device through the position detection sensor.
- the core body 20 is configured to only send signals to the position detection sensor, but the core body 20 is used to send signals to the position detection sensor.
- the electronic pen may be configured so that the transmission and the signal reception from the position detection sensor can be performed in a time division manner.
- the signal is transmitted and received only between the core body 20 and the peripheral electrodes and the position detection sensor of the position detection device.
- a wireless communication of Bluetooth (registered trademark) standard is used.
- the electronic pen may be configured to transmit and receive signals to and from the position detection device by wireless communication by using the communication unit.
- the writing pressure detection unit presses the conductive elastic member against one end surface (one electrode surface) of the dielectric body via the ring-shaped spacer member according to the writing pressure.
- the contact area between the dielectric and the conductive elastic member is changed according to the writing pressure, and the writing pressure is applied between one end face of the dielectric and the other end face (the other electrode face).
- a variable capacitor having an electrostatic capacity according to the above is constructed.
- the configuration of the writing pressure detection unit is not limited to this, and for example, the variable capacitor may be configured by sandwiching the dielectric between the terminal member and the conductive elastic member, or
- a semiconductor element is used which is configured as a variable capacitance capacitor composed of a MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems) element, which has a variable capacitance according to a writing pressure. It can also be configured.
- the writing pressure detection unit may be configured to change the inductance value according to the writing pressure instead of the variable capacitor.
- the peripheral electrode is one conductive member, but the peripheral electrode is provided with a plurality of conductive members such as two or three divided in the circumferential direction, A signal may be independently supplied to each of the plurality of conductive members and may be transmitted to the position detection sensor. In that case, the position detection device can also detect the rotation angle of the electronic pen.
- the tubular conductors 60 and 60A are made of conductive metal, but are made of conductive metal such as mixed with conductive metal powder instead of metal. It may be made of a hard resin.
- the tubular conductors 60A and 60C are fixed to the front cap 12A, but the electronic pen 1A of the tubular conductors 60A and 60C is fixed.
- 1C is not limited to this, but is attached to a fixed position in the housing.
- the tubular conductors 60A and 60C may be fixed to the tubular portion that holds the writing pressure detection unit 50A.
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Abstract
細型化を可能にすると共に、筆圧検出機能を備える場合においても、弾性部材を用いずに導電性の芯体に信号を供給することができるようにする。 筒状の筐体内の所定位置に、軸心方向が筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体を備える。導電性を有する芯体を、筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、当該先端とは反対側が筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される。信号発信回路が、筐体内の所定位置に、軸心方向において、筒状導体に対して、芯体の先端側とは反対側に配設される。信号発信回路と筒状導体とは、接続用部材により電気的に接続される。信号発信回路からの信号は、信号発信回路に電気的に接続されている筒状導体と芯体とが非接触状態であるときには、筒状導体と芯体との間の静電結合を通じて芯体に伝達され、芯体の先端部から外部に送信される。
Description
この発明は、静電結合方式の電子ペンに関する。
静電結合方式の電子ペンとして、位置検出装置の位置検出センサとの間の静電結合を通じて信号の授受(インタラクション)を行うことで、位置検出センサで電子ペンにより指示された位置を検出するようにする、いわゆるアクティブ静電結合方式の電子ペンが賞用されている。
この種の静電結合方式の電子ペンは、筒状の筐体の中空部内に、電源としての電池(一次電池又は二次電池)と、筆圧検出部と、信号発信回路が搭載される回路基板等が、電子ペンの筐体の軸心方向に並べられて収納されて構成されている(特許文献1(特開2016-126503号公報)等参照)。
この場合に、回路基板は基板ホルダーに載置されると共に、筆圧検出部は、筆圧検出部用筐体内に感圧用部品及び圧力伝達部材が収納される構成とされている。そして、筆圧検出部と基板ホルダーとが電子ペンの筐体の軸心方向において結合されることでユニット化(モジュール化)されているものが多い。基板ホルダーが、筆圧検出部用筐体部分を備えるように構成されているものもある。
図9は、この種の従来の静電結合方式の電子ペンのペン先側の構成の一例を示すものであり、図9(A)は、その縦断面図を示し、図9(B)は、基板ホルダーが、筆圧検出部用筐体部分を備えるように構成されてユニット化されている部分の拡大説明図である。
この例の電子ペン100は、図9(A)に示すように、筒状の筐体101のペン先側の開口に、テーパ形状の筒状体からなるフロントキャップ102が嵌合されて取り付けられている。筐体101は、使用者が電子ペン100を持って操作するときに、人体を通じてアース(地球アース)されるように、導電性材料、例えば金属で構成されている。また、フロントキャップ102は、絶縁性材料、例えば樹脂で構成されている。
図9(A)に示すように、ペン先側には、導電性材料で構成されている芯体103が軸心方向に自由に移動可能となるように挿通可能とされ、芯体ホルダー111に保持されるように構成されている。導電性材料からなる芯体103と、導電性材料からなる筐体101とは、フロントキャップ102が介在することにより電気的に分離(絶縁)されている。
図9(A)に示すように、筐体101の中空部内には、信号発信回路等の回路部品が搭載されているプリント基板104を、基板載置台部105aに載置している基板ホルダー105が収納されている。
基板ホルダー105は、基板載置台部105aよりもペン先側に、筒状の感圧用部品保持部105cを保持する筒状部105bを備えている。感圧用部品保持部105c内には、筆圧検出部106を構成する感圧用部品が収納される。この例の筆圧検出部106は、芯体103に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する容量可変コンデンサで構成される。
この例の感圧用部品は、図9(A)及び(B)に示すように、誘電体107と、絶縁性材料からなるスペーサ部材108と、導電性弾性部材109と、係止用部材110とで構成される複数個の部品からなる。誘電体107は円板形状のもので、図示は省略するが、当該円板形状の軸心方向の係止用部材110側の一方の端面には容量可変コンデンサの第1の電極を構成する電極が形成されている。
スペーサ部材108は、絶縁性を有すると共に弾性を有するリング状の部材である。導電性弾性部材109は例えば導電性ゴムで構成され、その先端部端面が誘電体107の他方の端面に対向するように配され、前記容量可変コンデンサの第2の電極を構成する。
係止用部材110は、誘電体107の電極が形成されている側に配置されて、誘電体107が軸心方向の後端側に移動しないように規制するためのものである。
そして、この例では、導電性弾性部材109には、芯体ホルダー111が嵌合される嵌合凹部109aを備えている。
芯体ホルダー111は、導電性材料からなり、導電性弾性ゴムからなる芯体保持部材112を収納する凹穴111aと、筆圧検出部106に嵌合する棒状部111bとが一体に形成されたものである。
芯体103は、その先端部103aとは反対側の端部103bが、導電性材料からなる芯体ホルダー111に収納されている導電性の芯体保持部材112に嵌合されることにより、芯体ホルダー111に対して抜き差し可能の状態で結合保持されている。芯体103の先端部103aに印加される圧力に応じて芯体103及び芯体ホルダー11が一体的に軸心方向に変位することにより、芯体103の先端部103aに印加される圧力(筆圧)が筆圧検出部106に伝達されるように構成されている。
そして、芯体ホルダー111を常に芯体103側に付勢するようにするコイルばね113が、芯体ホルダー111と基板ホルダー105の筒状部105bとの間に設けられている。このコイルばね113は、導電性金属などの導電性材料で構成されており、その一端113aは、図9(A)に示すように、プリント基板104にまで延長されて、当該プリント基板104に配設されている信号発信回路と電気的に接続されている。
芯体ホルダー111は、導電性材料で構成されているので、この芯体ホルダー111に対して導電性の芯体保持部材112を介して装着された導電性材料からなる芯体103は、このコイルばね113を通じて、プリント基板104に配設されている信号発信回路と電気的に接続されている。これにより、信号発信回路からの信号、この例では、所定の周波数f1の信号が、芯体103を通じて位置検出センサに対して送出される。
そして、この例の電子ペン100においては、芯体103の先端側に圧力(筆圧)が印加されると、芯体103は、軸心方向に、電子ペン100の筐体101内側に変位するようになる。すると、芯体103が嵌合されている芯体ホルダー111が、芯体103と一体的に軸心方向に変位するので、筆圧検出部106の導電性弾性部材109を誘電体107側に変位させる。すると、導電性弾性部材109と誘電体107との両者の接触面積が、印加された圧力に応じて変化して、筆圧検出部106で構成される容量可変コンデンサの静電容量が印加された圧力に応じて変化する。したがって、この筆圧検出部106で構成される容量可変コンデンサの静電容量から、筆圧を検出することができる。
そして、この例の電子ペン100においては、図9(A)に示すように、芯体103の周囲を囲む導電性材料からなる周辺電極114が設けられている。この周辺電極114は、図9(A)では図示を省略したが、プリント基板104の回路部品と電気的に接続されている。この周辺電極114は、信号発信回路からの信号を位置検出センサに送出することで、電子ペン100の傾きを検出したり、あるいは、位置検出装置から位置検出センサを通じて送られる指示信号を受信したりするために用いられる。
そして、この例の電子ペン100においては、芯体103及び芯体ホルダー111と、周辺電極114との絶縁を確保するための筒状の絶縁部材105dが、基板ホルダー105の筒状部105bの外周部に嵌合するようにして設けられている。
また、図9(A)に示すように、フロントキャップ102の開口102a近傍の内側には、芯体103を貫通させる筒状部102cが設けられており、周辺電極114は、この筒状部102cの存在によっても、芯体103とは電気的に分離(絶縁)された状態となるようにされている。また、フロントキャップ102は、図9(A)に示すように、周辺電極114と、電子ペン100の筐体101との間の電気的な分離(絶縁)の役割をも担うように構成されている。
以上説明したように、従来の静電結合方式の電子ペン100においては、導電性を有する芯体103と、プリント基板104に設けられている信号発信回路との電気的な接続は、芯体103を、導電性材料で構成されている芯体ホルダー111に嵌合すると共に、芯体ホルダー111に対して電気的に接続される導電性材料で構成されているコイルばね113を用いるようにしている。
このようにするのは、芯体103を電子ペンに対して抜き差し可能とすると共に、芯体103が筆圧により軸心方向に変位するために、直接的に、芯体103と信号発信回路とを電気的に接続することが困難であることに起因する。また、コイルばね113を用いるのは、芯体103が芯体ホルダー111と共に、先端部103aに印加される筆圧に応じて軸心方向に変位しても当該変位によって電気的な接続が不良とならないようにして、芯体と信号発生回路との電気的接続を確保するためである。
以上のように、従来の電子ペンの場合には、導電性の芯体ホルダー111を用いると共に、コイルばね113により芯体103と信号発生回路との電気的接続を確保するように構成する必要があり、芯体ホルダー111やコイルばね113の存在のため、電子ペンの細型化が困難であるという問題がある。
また、芯体103の先端部103aに印加される筆圧を筆圧検出部106で検出する際に、このコイルばね113が、検出する筆圧に悪影響を与えるという問題がある。すなわち、荷重に対する伝達特性を均一になるように筆圧検出部を調整しておき、その調整した筆圧検出部を筆圧検出部106として搭載したとしても、コイルばね113における荷重に対する伝達特性にばらつきが存在すると、当該コイルばね113のばらつきのため、電子ペン100の筆圧検出における荷重に対する伝達特性がばらついてしまうという問題が生じる。
この発明は、以上のような問題点に鑑み、筆圧検出機能を備える場合においても、弾性部材を用いずに導電性の芯体に信号を供給することができるようにした静電結合方式の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、
筒状の筐体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向が前記筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体と、
前記筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、前記先端とは反対側が前記筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される導電性を有する芯体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向において、前記筒状導体に対して、前記芯体の前記先端側とは反対側に配設される信号発信回路と、
前記信号発信回路と前記筒状導体とを電気的に接続するための接続用部材と、
を備え、
前記信号発信回路からの信号は、前記信号発信回路と前記接続用部材により電気的に接続されている前記筒状導体と前記芯体とが非接触状態であるときには、前記筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて前記芯体に伝達され、前記芯体の先端部から外部に送信される
ことを特徴とする静電結合方式の電子ペンを提供する。
筒状の筐体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向が前記筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体と、
前記筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、前記先端とは反対側が前記筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される導電性を有する芯体と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向において、前記筒状導体に対して、前記芯体の前記先端側とは反対側に配設される信号発信回路と、
前記信号発信回路と前記筒状導体とを電気的に接続するための接続用部材と、
を備え、
前記信号発信回路からの信号は、前記信号発信回路と前記接続用部材により電気的に接続されている前記筒状導体と前記芯体とが非接触状態であるときには、前記筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて前記芯体に伝達され、前記芯体の先端部から外部に送信される
ことを特徴とする静電結合方式の電子ペンを提供する。
上述の構成の電子ペンにおいては、筐体内の所定位置に筒状導体が固定配置されており、その筒状導体の中空部内に、導電性を有する芯体の先端とは反対側が移動可能に挿通されるように構成されている。そして、信号発信回路と筒状導体とが、接続用部材により電気的に接続されている。
芯体と筒状導体とは互いに導体であるので、両者が接触していれば、信号発信回路からの信号は、接続用部材及び筒状導体を通じて芯体に供給されて、その先端から位置検出センサに対して送出される。
そして、芯体と筒状導体とが非接触状態であるときには、信号発信回路からの信号は、接続用部材を通じ、筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて芯体に伝達され、芯体の先端部から外部に送信される。
以上のように、上述の構成の電子ペンは、筐体内の所定位置に固定配置された筒状導体を通じて、信号発信回路回路の信号を芯体に供給する構成である。このため、冒頭で説明した電子ペンの場合のように、信号発信回路からの信号を芯体に供給するために、芯体ホルダーや導電性材料からなるコイルばねを設ける必要はなく、芯体を挿通させる筒状導体を筐体内の固定位置に配置すればよい。したがって、電子ペンの細型化が可能になるという効果がある。また、導電性のコイルばねが不要になるので、筆圧検出部を電子ペンに設けた場合にも、調整後の筆圧検出部の荷重に対する伝達特性にばらつきが生じることを防止することできる。
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]
図1は、この発明による静電結合方式の電子ペンの実施形態の構成例を説明するための図であり、図1(A)は、この実施形態の静電結合方式の電子ペン1の外観を示す図、図1(B)は、その要部の構成を説明するための縦断面図である。
図1は、この発明による静電結合方式の電子ペンの実施形態の構成例を説明するための図であり、図1(A)は、この実施形態の静電結合方式の電子ペン1の外観を示す図、図1(B)は、その要部の構成を説明するための縦断面図である。
この実施形態の電子ペン1の筐体10は、図1(A)及び(B)に示すように、筒状、この例では円筒状の筐体本体部11のペン先側の開口に、円錐形状の筒状体からなるフロントキャップ12が嵌合されて取り付けられて構成されている。筐体10は、円筒形状に限らず、断面が多角形の筒状形状であってもよい。
筐体本体部11は、使用者が電子ペン1を持って操作するときに、人体を通じてアース(地球アース)されるように、導電性材料、例えば金属で構成されている。また、フロントキャップ12は、絶縁性材料、例えば樹脂で構成されている。図1(B)に示すように、フロントキャップ12の先細となっているペン先側には、芯体20が軸心方向に自由に移動可能となるように挿通可能とされる開口12aが設けられている。
芯体20は、導電性を有する材料、例えば金属で構成されており、この例では、軸心方向に直交する方向の断面が円形を有し、図1(B)に示すように、先端部21と芯体本体部22とを備えている。芯体20は、フロントキャップ12の開口12aから芯体本体部22の端部22b側から電子ペン1の筐体10内に挿入されて、その先端部21の一部又は全部が、フロントキャップ12の開口12aから、外部に突出する状態とされている。この場合に、導電性を有する芯体20と、導電性材料からなる筐体本体部11とは、両者の間にフロントキャップ12が介在することにより電気的に分離(絶縁)されている。
筐体本体部11の中空部内には、図1(A)及び(B)に示すように、基板載置台部401にプリント基板41が載置された基板ホルダー40と、電源としての電池42が収納されている。電池42としては、一次電池であっても、二次電池(充電式電池)であってもよい。筐体本体部11のペン先側とは反対側(以下、筐体本体部11のペン先側とは反対側を後端側という)は、図1(A)に示すように、バックキャップ30により閉塞されている。
基板ホルダー40は、図9を用いて説明した電子ペン100の基板ホルダー105と同様の構成を有しており、絶縁性の樹脂により構成され、電子ペン1の軸心方向となる長手方向において、基板載置台部401と、この基板載置台部401よりもペン先側に筒状部402を備え、筐体10内において軸心方向に移動不可の状態となるように配設されている。そして、筒状部402内には、前述した電子ペン100の基板ホルダー105の筒状部105bと同様に、筆圧検出部50を構成する感圧用部品を保持する感圧用部品保持部403を有している。
感圧用部品保持部403内に保持されるこの例の感圧用部品は、図9を用いて説明したのと同様の構成を有し、誘電体51と、スペーサ部材52と、導電性弾性部材53と、係止用部材54とで構成される複数個の部品からなる。誘電体51は、図9の誘電体107に、スペーサ部材52は、図9のスペーサ部材108に、導電性弾性部材53は、図9の導電性弾性部材109に、係止用部材54は、図9の係止用部材110に、それぞれ対応し、筆圧検出部50の詳細な構成及び動作は、図9の筆圧検出部106について説明したのと同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
この例の場合にも、筆圧検出部50と基板載置台部401とが基板ホルダー40において軸心方向において配設されることでユニット化(モジュール化)部品とされており、このユニット化部品を構成する筆圧検出部50に対して、芯体20が、筆圧を伝達するように嵌合されて取り付けられる。そして、導電性の芯体20に対して、基板ホルダー40に設けられているプリント基板41に配設されている信号発信回路から、以下に説明するように信号が供給される構成とされている。
この実施形態の電子ペン1においては、芯体20とプリント基板41上の信号発信回路の出力端との電気的接続は、コイルばねを利用せずに行うように構成する。
図2は、基板ホルダー40が、筆圧検出部50の筐体部分を備えるように構成されてユニット化されている部分の拡大説明図である。図1(B)及び図2を参照して、この実施形態における要部の構成を以下に説明する。
すなわち、この実施形態の電子ペン1においては、筒状の感圧用部品保持部403の軸心方向のペン先側には、この例では円筒形の筒状導体60が、その軸心方向が、筐体10の軸心方向と一致する状態で固定保持されている。筒状導体60は、この例では導電性金属例えばSUSで構成されている。この筒状導体60は、図2に示すように、芯体20の芯体本体部22の外径D2よりも大きい内径D1を備える。そして、この実施形態では、筒状導体60の軸心方向の長さは、当該筒状導体60がフロントキャップ12の開口12aから外部には突出しないが、当該開口12a近傍まで延長される長さとされる。図1(B)に示すように、この例では、筒状導体60の軸心方向の長さは、フロントキャップ12の開口12aよりも内側に形成されている筒状部12bの内壁面と、筒状導体60のペン先側の外周側面とが対向するような長さとされており、芯体20の芯体本体部22の軸心方向の長さよりも短く選定されている。
そして、図1(B)及び図2に示すように、この筒状導体60の外周側面部分において、外部に露出している部分に、導電性材料からなる接続用線材61の一端61aが、例えば半田付け等されることにより取り付けられる。接続用線材61は、感圧用部品保持部403の外側面に沿って引き回されて基板載置台部401側に導出されるように配設される。そして、基板載置台部401側に導出された接続用線材61の他端61bがプリント基板41の信号発信回路(図1では図示を省略)の信号出力端に電気的に接続される。
芯体20は、図1(B)及び図2に示すように、その芯体本体部22がこの筒状導体60の中空部内を挿通されて、芯体本体部22の端部22bが、筆圧検出部50の導電性弾性部材53に設けられている嵌合凹部53a内に、抜き指し可能の状態で嵌合される。すなわち、この実施形態の電子ペン1では、芯体20は、芯体ホルダーを介することなく、直接に、芯体本体部22の端部22bが筆圧検出部50の導電性弾性部材53に設けられている嵌合凹部53a内に嵌合される構成とされる。この場合に、筒状導体60の内径よりも芯体20の芯体本体部22の外径が小さいので、芯体20の芯体本体部22と筒状導体60の中空部の内壁面は非接触となる。
しかし、この場合に、芯体本体部22の外周面と筒状導体60の中空部の内壁面とは、両者の間の隙間の空気層を介して静電結合するので、芯体本体部22の外周面と筒状導体60の中空部の内壁面との間では当該静電結合を通じて信号(交流信号)の授受が可能となる。
なお、例えば電子ペン1が位置検出センサの入力面に対して傾いている場合には、芯体20に対しては、軸心方向に直交する方向の力も加わるので、芯体20の芯体本体部22が筒状導体60に接触する場合もある。そのように、芯体20の芯体本体部22と筒状導体60の中空部の内壁面とが接触している場合には、当該接触部を通じて信号発信回路からの信号の伝達がなされる。
この例の電子ペン1においては、芯体20の先端部21側に圧力(筆圧)が印加されると、芯体20は、電子ペン1の筐体本体部11内の向かう方向に軸心方向に変位するようになる。このため、芯体20の芯体本体部22の端部22bが嵌合されている筆圧検出部50の感圧用部品の導電性弾性部材53を誘電体51側に変位させる。すると、導電性弾性部材53の、リング状のスペーサ部材52の中空部に対応する部分が誘電体51と接触するように変位する。そして、この導電性弾性部材53と、誘電体51との両者の接触面積が、印加された圧力に応じて変化して、筆圧検出部50で構成される容量可変コンデンサの静電容量が印加された圧力に応じて変化する。したがって、この筆圧検出部50で構成される容量可変コンデンサの静電容量から、筆圧を検出することができる。
そして、この実施形態の電子ペン1においては、図1(B)に示すように、筒状導体60内に挿通されている芯体20の芯体本体部22の部分の周囲を囲むように、導電性材料からなる周辺電極62がフロントキャップ12内に配設されている。この例では、周辺電極62は、導電性の金属線がコイル状に形成されて構成されている。そして、この例では、絶縁材料の樹脂で構成されている筒状の周辺電極保持部63が、基板ホルダー40の感圧用部品保持部403のペン先側の外周部に嵌合して設けられている。この周辺電極保持部63は、フロントキャップ12の内壁面との間に空間を形成するように、フロントキャップ12の内壁面と相似形の筒状形状とされている。図1(B)に示すように、周辺電極62は、この筒状の周辺電極保持部63の外周面とフロントキャップ12の内壁面との間の空間に配設されている。この周辺電極62を構成するコイル部材は、図1(B)では図示を省略したが、接続用部材を介してプリント基板41の回路部品と電気的に接続されている。
また、この例では、開口12aより内側のフロントキャップ12の中空部内には、軸心方向に沿って形成されている筒状部12bが形成されている。周辺電極62は、周辺電極保持部63と、この筒状部12bとにより、導電性の芯体20及び筒状導体60とは電気的に分離(絶縁)された状態となるようにされている。
[電子ペン1の信号処理回路の構成例]
図3は、この実施形態の電子ペン1の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。この信号処理回路の電子回路部品は、プリント基板41上に配設されているのは言うまでもない。この実施形態の電子ペン1の信号処理回路は、図3に示すように、コントローラ501と、信号発信回路502と、開閉スイッチ回路503及び切替スイッチ回路504とを備える。そして、コントローラ501の端子Pcは、筆圧検出部50を構成する可変容量コンデンサ50Cと抵抗Rの並列回路を介して接地されている。
図3は、この実施形態の電子ペン1の信号処理回路の構成例を示すブロック図である。この信号処理回路の電子回路部品は、プリント基板41上に配設されているのは言うまでもない。この実施形態の電子ペン1の信号処理回路は、図3に示すように、コントローラ501と、信号発信回路502と、開閉スイッチ回路503及び切替スイッチ回路504とを備える。そして、コントローラ501の端子Pcは、筆圧検出部50を構成する可変容量コンデンサ50Cと抵抗Rの並列回路を介して接地されている。
コントローラ501は、例えばマイクロプロセッサで構成されており、電子ペン1の処理動作を制御する制御回路を構成するもので、図3では図示は省略するが、駆動電源の例としての電池42から電源電圧が供給されている。コントローラ501は、信号供給制御回路の機能を備えるもので、信号発信回路502を制御したり、開閉スイッチ回路503,切替スイッチ回路504のそれぞれをスイッチング制御したりする。
また、コントローラ501は、可変容量コンデンサ50Cの芯体20の先端部21に印加される筆圧に応じた容量変化を監視することで、電子ペン1の芯体20の先端部21に印加される筆圧を検出する。この実施形態では、コントローラ501は、芯体20の先端部21に印加される筆圧に応じた静電容量値となっている可変容量コンデンサ50Cの放電時間から筆圧を検出する。
すなわち、コントローラ501は、芯体20の先端部21に印加される筆圧の検出に際しては、先ず、可変容量コンデンサ50Cの一端が接続されている端子Pcをハイレベルとすることで可変容量コンデンサ50Cを充電する。次いで、コントローラ501は、端子Pcを、当該端子Pcの電圧を監視する入力状態に切り替える。このとき、可変容量コンデンサ50Cに蓄えられた電荷はこれと並列に接続された抵抗Rによって定まる放電時定数で放電され、可変容量コンデンサ50Cの両端電圧は徐々に低下する。コントローラ501は、端子Pcを入力状態に切り替えてから、可変容量コンデンサ50Cの両端電圧が、予め定めた閾値電圧以下に低下するまでの時間Tpを求める。この時間Tpは、求める筆圧に相当するものであり、コントローラ501は、この時間Tpから、複数ビットの筆圧値を求める。
信号発信回路502は、この実施形態では、所定周波数f1、例えば周波数f1=1.8MHzの交流信号を発生する発振回路を備える。コントローラ501は、この信号発信回路502を構成する発振回路に制御信号CTを供給することで、当該発振回路をオン、オフ制御する。したがって、信号発信回路502を構成する発振回路は、コントローラ501からの制御信号CTに応じて、発生する交流信号を断続させ、これにより、信号発信回路502は、ASK(Amplitude Shift Keying)変調信号からなる信号Scを発生する。つまり、コントローラ501によって信号発信回路502を構成する発振回路を制御することにより、信号発信回路502はASK変調信号を生成する。ASK変調に代えて信号発信回路502で生成される信号をOOK(On Off Keying)変調信号、FSK(Frequency Shift Keying)変調信号、あるいはその他の変調信号とするようにしてもよい。
信号発信回路502からの信号Scは、図示を省略したアンプで増幅された後、この実施形態では、開閉スイッチ回路503を通じて筒状導体60に供給される。そして、筒状導体60に供給された信号Scは、筒状導体60と芯体20の芯体本体部22との間の静電容量を通じて、あるいは、筒状導体60と芯体20の芯体本体部22との接触部を通じて、芯体20に供給され、先端部21から送出される。
信号発信回路502からの信号Scは、また、切替スイッチ回路504の一方の固定端子sに供給される。この切替スイッチ回路504の他方の端子gは接地されている。そして、この切替スイッチ回路504の可動端子は、周辺電極62に接続されている。
そして、コントローラ501からの切替制御信号SWにより開閉スイッチ回路503がオン、オフ制御されると共に、切替スイッチ回路504が端子sと端子gとに切り替えられる。
この実施形態の電子ペン1では、コントローラ501による制御により、図4(A)に示すように、位置検出期間Taと傾き検出期間Tbとを時分割で交互に実行するように信号処理回路が構成されている。開閉スイッチ回路503及び切替スイッチ回路504は、図4(B)に示すように、コントローラ501からの切替制御信号SWにより、位置検出期間Taと傾き検出期間Tbとで切り替え制御がなされる。
すなわち、図3の例の信号処理回路においては、位置検出期間Taでは、コントローラ501からの切替制御信号SWにより開閉スイッチ回路503がオンとされて、信号発信回路502の出力端が筒状導体60に接続されると共に、切替スイッチ回路504は、端子g側に切り替えられて、周辺電極62が接地される。
そして、この位置検出期間Taでは、信号発信回路502は、コントローラ501からの制御信号CTにより、信号Scとして位置検出用信号と筆圧の情報の信号とを発生し、この位置検出用信号と筆圧の情報の信号とが、筒状導体60を通じて芯体20に供給され、先端部21から送出される。位置検出用信号は、周波数f1の連続波信号(バースト信号)とされる。また、筆圧の情報の信号は、コントローラ501で上述のようにして検出して得た複数ビットの筆圧値の情報により周波数f1の信号が変調されたASK信号とされる。そして、この例では、位置検出期間Taでは、先ず、位置検出用信号が、次いで、筆圧の情報の信号が、芯体20の先端部21から送出される。
この位置検出期間Taでは、周辺電極62は接地されているので、芯体20の内、周辺電極62により覆われている空間に存在する芯体本体部22の部分は、静電シールドされて、位置検出センサと静電結合しないようにされている。
次に、傾き検出期間Tbでは、コントローラ501からの切替制御信号SWにより開閉スイッチ回路503がオフとされて、信号発信回路502の出力端の、芯体20との電気的な接続が切断されると共に、切替スイッチ回路504は、端子s側に切り替えられて、信号発信回路502の出力端が周辺電極62に接続される。
そして、この傾き検出期間Tbでは、信号発信回路502は、コントローラ501からの制御信号CTにより、傾き検出用信号として、位置検出用信号と同様の周波数f1の連続波信号(バースト信号)を発生する。なお、この傾き検出期間Tbにおいても、傾き検出用信号に引き続いて筆圧の情報(ASK信号)を発生するようにしてもよい。
したがって、この傾き検出期間Tbでは、傾き検出用信号が周辺電極62を通じて位置検出センサに送出される。位置検出装置では、位置検出センサを通じて得た検出信号から、電子ペン1の傾き角を検出する。
この位置検出装置での電子ペン1の傾き角の検出の方法について、図5を参照して説明する。
図5(A)の模式図に示すように、位置検出センサ201の入力面に対して、電子ペン1の芯体20が垂直の状態にあるときには、位置検出期間Taでは、芯体20と位置検出センサ201との間で静電結合し、その静電結合する領域OBaは、図4(B)に示すように、真円の領域となる。一方、傾き検出期間Tbでは、周辺電極62と位置検出センサ201との間で静電結合し、その静電結合する領域OBbは、図4(C)に示すように、リング状の領域となる。
また、図4(D)の模式図に示すように、位置検出センサ201の入力面に対して、電子ペン1の芯体20が傾いている状態にあるときには、位置検出期間Taにおいて芯体20と位置検出センサ201との間で静電結合する領域OBaは、図4(E)に示すように、ほぼ真円の領域のままとなる。一方、傾き検出期間Tbにおいて周辺電極62と位置検出センサ201との間で静電結合する領域OBbは、図4(F)に示すように、傾き角に応じると共に傾きの方向に長く伸びた楕円形状の領域となる。
したがって、位置検出装置では、図4(F)に示した領域OBbの楕円形状の長円方向の長さから電子ペン1の傾き角の大きさを検出することができ、また、図4(E)に示した電子ペン1の指示位置を起点とした領域OBbの楕円形状の長円方向を検出することにより、電子ペン1の傾きの方向を検出することができる。
なお、図3の例では、傾き角を検出する用途に用いられる周辺電極62には、芯体20に供給する周波数f1の信号を用いるようにしたが、芯体20に供給する信号の周波数と、周辺電極62に供給する信号の周波数とを異ならせてもよい。その場合には、位置検出装置では、芯体20からの信号と、周辺電極62からの信号とを区別することができるので、上述のように、位置検出期間と傾き検出期間とを時分割で繰り返すするのではなく、芯体20からの信号と、周辺電極62からの信号とを同時に位置検出センサに送出するようにしてもよい。
以上説明した第1の実施形態の電子ペン1においては、電子ペン1の筐体10内の所定位置に筒状導体60を固定して配置すると共に、この筒状導体60を接続用線材61を通じて信号発信回路502に電気的に接続する。そして、この筒状導体60内に芯体20の芯体本体部22を、抜き差し可能の状態で挿通させるように構成する。この場合に、芯体20の芯体本体部22と、筒状導体60とは非接触の状態となっても、信号発信回路502からの信号(周波数f1の交流信号)は、筒状導体60と芯体20の芯体本体部22との間の静電結合を介して芯体20に伝達される。
この構成により、上述の第1の実施形態の電子ペン1によれば、信号発信回路502からの信号を芯体20に供給するために、冒頭で説明したような芯体嵌合部を備える導体からなる芯体ホルダーやコイルばねなどの接続用の弾性部材を用いる代わりに、筒状導体60及び接続用線材61を用いるだけで良い。このため、上述の実施形態の電子ペン1によれば、芯体ホルダーやコイルばねなどの接続用の弾性部材を設けるための大きなスペースを不要とすることができて、電子ペン1のペン先側を細型に構成することでき、電子ペン1の細型化が容易となる。特に、この実施形態のように、芯体20の芯体本体部22の周囲を覆うように配される周辺電極62を設けても、電子ペン1の筐体10を細型に構成することできるという効果を奏する。
また、信号発信回路と電気的に接続される部分は、従来は、芯体の軸心方向の変位と一体に変位する芯体ホルダーであったので、接続用部材としては軸心方向の変位を吸収することができるコイルばねなどの弾性部材を用いる必要があった。しかし、上述した第1のの実施形態の電子ペン1では、信号発信回路との電気的な接続には、芯体20が筆圧に応じて軸心方向に変位しても、固定状態が維持される筒状導体60と接続用線材61を用いるものであるので、接続用部材に弾性部材を用いる必要がない。このため、筆圧検出部50での筆圧検出において、信号発信回路との電気的な接続用のコイルばねなどの弾性部材による影響を排除することができ、筆圧検出部50の特性のバラツキを少なくすることができる。特に、電子ペン1の芯体20の先端部21が位置検出センサの入力面に接触して筆記開始となるときの筆圧(オン荷重という)は、従来のようなコイルばねが存在すると、バラツキが生じてしまうが、そのばらつきを大きく低減することができる。
[第2の実施形態]
近年のアクティブ静電結合方式の電子ペンにおいては、電子ペンによる指示位置を検出する位置検出センサ側からの信号を受信して、その受信した信号の要求に基づいたフォーマットの信号を発信する双方向通信型の電子ペンも登場してきた。上述した周辺電極は、この位置検出センサ側からの信号を受信するためにも用いられるようになってきている。
近年のアクティブ静電結合方式の電子ペンにおいては、電子ペンによる指示位置を検出する位置検出センサ側からの信号を受信して、その受信した信号の要求に基づいたフォーマットの信号を発信する双方向通信型の電子ペンも登場してきた。上述した周辺電極は、この位置検出センサ側からの信号を受信するためにも用いられるようになってきている。
静電結合方式の電子ペンの場合、位置検出センサとの間での信号の授受は、静電結合により送受信可能な電界によるものであり、その到達距離は非常に短い。そのため、電子ペンの周辺電極は、位置検出センサとの間での信号の授受を大きい強度で行えるように、ペン先に近い位置に配置される。すなわち、位置検出センサとの間で信号の送受をするために、周辺電極の位置と大きさが重要である。
ところで、上述した第1の実施形態の電子ペン1においては、周辺電極62は、導電性材料で構成される筐体本体部11との絶縁を確保するために、フロントキャップ12内に設けられている。フロントキャップ12内であるために、スペースの関係上、周辺電極を設ける位置や大きさが制限される。
以下に説明する第2の実施形態の電子ペン1Aは、以上の問題を改善できるようにした例である。以下、図6及び図7を参照して、この第2の実施形態の電子ペン1Aの構成例を説明する。
図6は、この発明による静電結合方式の第2の実施形態の電子ペン1Aの構成例を説明するための図であり、図6(A)は、この第2の実施形態の静電結合方式の電子ペン1Aの外観を示す図、図6(B)は、そのペン先側の縦断面図である。また、図7は、この実施形態の静電容量方式の電子ペン1Aの筐体10Aの構成を説明するための分解斜視図である。図6及び図7において、上述した第1の実施形態の電子ペン1と同一の部分については、同一に参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の静電容量方式の電子ペン1Aの筐体10Aは、上述した第1の実施形態と同様に、筒状、この例では円筒形状の筐体本体部11Aのペン先側にフロントキャップ12Aが取り付けられて構成されている。ただし、筐体本体部11A及びフロントキャップ12Aの構成は、第1の実施形態の筐体本体部11及びフロントキャップ12とは異なる。
すなわち、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、筐体本体部11Aは、ペン先側の第1の筐体部11A1と、後端側の第2の筐体部11A2とが、筒状結合部材13を介して結合されて構成されている。そして、この筐体本体部11Aの第1の筐体部11A1側の開口11A1c(図7参照)から、フロントキャップ12Aが嵌合される。そして、フロントキャップ12Aの開口12Ac(図6(B)参照)から芯体20の先端部21が外部に突出する状態で、芯体20が、電子ペン1Aの筐体10A内で保持されるように構成されている。
ペン先側の第1の筐体部11A1及び後端側の第2の筐体部11A2は、それぞれ導電性材料、例えば導電性金属で構成され、図6(A)及び(B)並びに図7に示すような筒状体からなる。
第1の筐体部11A1は、図6及び図7に示すように、外径が一定の円筒形状部11A1aと、ペン先側に向かって徐々に先細となるようにテーパー状に形成されているテーパー部11A1bとを有する形状とされている。第2の筐体部11A2は、第1の筐体部11A1の円筒形状部11A1aの外径と等しい外径の円筒形状を有している。
筒状結合部材13は、絶縁性材料、この例では樹脂で構成されており、図6(B)及び図7に示すような筒状体であって、その外周面の軸心方向の中ほどの位置には、当該外周側面から前記軸心方向に直交する方向に突出するリング状鍔部13Fが形成されている。このリング状鍔部13Fは、軸心方向に所定の幅W(図6及び図7参照)を有し、その端面(外周側面)は、図6(A)及び(B)に示すように、第1の筐体部11A1及び第2の筐体部11A2と段差を生じることなく面一となって筐体10Aの一部を構成するようにされている。つまり、リング状鍔部13Fの外周部の径は、第1の筐体部11A1及び第2の筐体部11A2の外径と等しく選定されている。
そして、この筒状結合部材13の、リング状鍔部13Fよりも軸心方向の一方側であるペン先側は、第1の筐体部11A1の円筒形状部11A1aと嵌合される第1の嵌合筒状部13a(図6(B)及び図7参照)とされる。この筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13aの外径は、第1の筐体部11A1の円筒形状部11A1aの開口側の内径と等しいか僅かに小さくされており、第1の筐体部11A1は、リング状鍔部13Fのところまで圧入嵌合されて結合されるように構成されている。
また、筒状結合部材13の、リング状鍔部13Fよりも軸心方向に後端側は、第2の筐体部11A2と嵌合される第2の嵌合筒状部13bとされる。この筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bの外径は、第2の筐体部11A2の内径と等しいか若しくは僅かに小さくされており、第2の筐体部11A2は、リング状鍔部13Fのところまで圧入嵌合されて結合されるように構成されている。
第1の筐体部11A1と、第2の筐体部11A2とが、筒状結合部材13に対して、図7で矢印で示すように挿入されて嵌合され、結合された状態では、図6(A)及び(B)に示すように、1本の筒状体の筐体10Aが形成される。このとき、前述したように、第1の筐体部11A1の円筒形状部11A1aの外周側面と、第2の筐体部11A2の外周側面と、リング状鍔部13Fの端面(外周面)とは面一の状態となっている。そして、導電性材料からなる第1の筐体部11A1と第2の筐体部11A2とは、筒状結合部材13のリング状鍔部13Fの存在により接触することなく互いに電気的に分離(絶縁)されている状態となっている。
そして、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、第1の筐体部11A1は、後述するように、筒状導体60A内を挿通される芯体20の芯体本体部22の周囲を覆うように配設されていて、周辺電極を構成する。このため、この周辺電極を構成する第1の筐体部11A1と、プリント基板41の回路部とが電気的に接続される必要がある。このための構成について説明する。
図6(B)及び図7に示すように、筒状結合部材13の外周側面には、凹溝13cが、当該筒状結合部材13の軸心方向に沿った方向に、第1の嵌合筒状部13aから、リング状鍔部13Fの下部を通って、第2の嵌合筒状部13bに亘って形成されている。この場合に、凹溝13cは、第1の嵌合筒状部13aの外周側面では、リング状鍔部13Fの下部を通って、その中間部まで形成されており、また、第2の嵌合筒状部13bの外周側面では、その軸心方向の全体に亘って形成されている。
そして、図7に示すように、凹溝13c内には、導電体材料、この例では、導電体金属からなる接続端子導体14が配設される。この場合に、図6(B)及び図7に示すように、筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13a側の凹溝13cに配設される接続端子導体14の端部14aは、少なくとも一部が、当該第1の嵌合筒状部13aの外周面よりも若干膨出するように配設される。ただし、当該端部14aを上から押下したときには、端部14aが弾性的に下方に押下できるように構成されている。
したがって、筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13aに第1の筐体部11A1が嵌合されたときに、接続端子導体14の端部14aと、第1の筐体部11A1の内壁とが確実に接触して、第1の筐体部11A1と接続端子導体14とが電気的に接続される状態となるように構成されている。
なお、凹溝13cの内、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13b側に設けられている部分は、深さが深くされていて、この凹溝13c内に配設される接続端子導体14の上面が、第2の嵌合筒状部13bの外周側面位置よりも低い位置となるようにされている。
これにより、第2の筐体部11A2が、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bに嵌合されたときには、凹溝13c内の接続端子導体14の上面と第2の筐体部11A2の内壁面と両者の電気的分離(絶縁)が実現される。
そして、図6(B)及び図7に示すように、接続端子導体14のプリント基板41側に伸びている端部14bは、折り曲げられて、プリント基板41に電気的に接続される。
なお、凹溝13cの深さを調整するのではなく、第2の嵌合筒状部13bでは、凹溝13cの接続端子導体14の上面を絶縁層で覆うようにして、より確実に接続端子導体14と第2の筐体部11A2との絶縁を実現するようにしてもよい。
この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、図6(B)に示すように、第1の筐体部11A1の内径は、円筒形状部11A1aが筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13aと嵌合する開口側を除いて、テーパー部11A1bにまで亘る内径は、筒状結合部材13の内径と等しく選定されている。
そして、第1の筐体部11A1のテーパー部11A1bのペン先側の開口11A1c(図7参照)側から、図6(A)及び(B)に示すように、絶縁性材料、例えば樹脂からなるフロントキャップ12Aが差し込まれて取り付けられる。
この実施形態の電子ペン1Aのフロントキャップ12Aは、図6(B)に示すように、第1の筐体部11A1のテーパー部11A1bのペン先側の開口11A1c側から突出する突出部12Aaと、筒状の第1の筐体部11A1の内径及び筒状結合部材13の内径に等しい若しくは若干小さい外径を有する筒状部12Abとを備える。
フロントキャップ12Aの突出部12Aaは、第1の筐体部11A1のテーパー部11A1bに連続するように徐々に先細となるように外形が形成されていると共に、この例では、芯体20の先端部21の最大外形よりも若干大きい内径を有する開口12Acを備える。また、フロントキャップ12Aの筒状部12Abは、その軸心方向の長さが、図6(B)に示すように、第1の筐体部11A1から筒状結合部材13にまで亘る長さとされている。
そして、図6(B)に示すように、この実施形態では、このフロントキャップ12Aの筒状部12Ab内に、この例では円筒形の筒状導体60Aが、例えば圧入嵌合されて取り付けられて固定されている。したがって、筒状導体60Aと導電性金属で構成されている第1の筐体部11A1とは、フロントキャップ12Aにより絶縁されている。
筒状導体60Aは、芯体20の芯体本体部22の外径よりも大きい内径を有し、芯体20の芯体本体部22が、この筒状導体60A内を挿通される、筒状導体60Aは、この例においては、前述の例の筒状導体60と同様に、導電性金属例えばSUSで構成されている。なお、筒状導体60Aのフロントキャップ12Aの筒状部12Abに対する固定方法は、圧入嵌合に限られる訳ではなく、接着などでもよいことは言うまでもない。
この筒状導体60Aの軸心方向の長さは、芯体20の芯体本体部22の軸心方向の長さよりも短い長さに選定されている。そして、この例では、筒状導体60Aの芯体20の先端部21側とは反対側の部分には、フロントキャップ12Aに覆われることなく、外部に露出する部分が形成されている。この外部に露出されている筒状導体60Aの部分には、信号発信回路の出力端との電気的接続を行うための接続用部材としての接続用線材61Aの一端61Aaが、例えば半田付けされるなどして接続される。
この接続用線材61Aは、後述する筆圧検出部50Aを収納する基板ホルダー40Aの筒状部402Aの外側面に形成される凹溝に沿って這わせられて、その他端61Abがプリント基板41側に導出されるようにされる。そして、接続用線材61Aの他端61Abは、この例ではプリント基板41の裏面側において、信号発信回路の出力端が接続されている導体パターンに、例えば半田付け等されて接続される。
そして、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13b内に、筆圧検出部50Aが設けられる。そして、電子ペン1Aの筐体10Aの軸心方向において、筆圧検出部50Aの後端側には、プリント基板41を基板載置台部401Aに載置している基板ホルダー40Aが配設される。前述の第1の実施形態と同様に、基板ホルダー40Aは、筐体10A内において軸心方向に移動不可の状態となるように配設されている。
筆圧検出部50Aは、第1の実施形態における筆圧検出部50と同一の構成を備え、誘電体51と、スペーサ部材52と、導電性弾性部材53と、係止用部材54との複数個の部品からなる感圧用部品で構成される。この第2の実施形態においては、第1の実施形態と同様に、基板ホルダー40Aは、軸心方向において基板載置台部401Aよりも芯体20側には筒状部402Aを備える。第2の実施形態では、この筒状部402Aは、図6(B)に示すように、筒状結合部材13の中空部内に位置するように構成される。
そして、この第2の実施形態においては、筒状部402Aは、第1の実施形態の感圧用部品保持部403と同様に筆圧検出部50Aの感圧用部品を収納することができるように構成される。そして、この筒状部402A内に、ペン先側から順に、導電性弾性部材53、スペーサ部材52、誘電体51、係止用部材54というように、軸心方向に一列に並べられて、筆圧検出部50Aを構成する感圧用部品が収納される。
以上のように、この第2の実施形態の電子ペン1Aでは、第1の実施形態とは異なり、感圧用部品保持部403は省略されて、基板ホルダー40Aの筒状部402A内に、直接的に、感圧用部品が収納されて、電子ペン1Aのより細型化を図る構成とされている。すなわち、この第2の実施形態では、筒状結合部材13が存在しているので、この筒状結合部材13を、筆圧検出部50Aの外筐の役割も果たすように構成する。そして、この第2の実施形態では、基板ホルダー40Aの筒状部402Aを感圧用部品保持部とするように構成する。
以上のように構成されている電子ペン1Aにおいて、図6(B)に示すように、芯体20の芯体本体部22が、フロントキャップ12Aの開口12aから挿入されて、フロントキャップ12Aに固定されている筒状導体60Aを貫通するようにされて、芯体20の芯体本体部22の端部22bが、筆圧検出部50Aの導電性弾性部材53の嵌合凹部53aに嵌合される。この例においても、芯体20は、導電性弾性部材53に対して抜き差し可能の状態で嵌合される。
そして、第2の実施形態の電子ペン1Aの第2の筐体部11A2の中空部内には、図6(B)に示すように、基板載置台部401にプリント基板41が載置された基板ホルダー40と、電源としての電池42が収納されている。第2の筐体部11A2の後端側は、図6(A)に示すように、バックキャップ30により閉塞されている。なお、この実施形態では、導電性材料からなる第2の筐体部11A2は、電気的に、プリント基板41のアースラインの銅箔パターンと接続されている。
この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいても、プリント基板41上には、芯体20から送出する信号を発生する信号発生回路および当該信号発生回路からの信号の芯体20への送信を制御する制御回路を構成するIC(Integrate Circuit)及びその周辺回路部品からなる回路部が設けられている。周辺回路部には、図示を省略するが、プッシュスイッチ(サイドスイッチ)や、電池42の充電回路が含まれる。そして、信号処理回路は、この第2の実施形態の電子ペン1Aにおいても、図3を用いて説明したものと同様の構成とされる。
第2の実施形態の電子ペン1Aは、以上のように構成されているので、第1の実施形態と同様に、信号発信回路502からの信号を芯体20に供給するためには、筒状導体60A及び接続用線材61Aを設けるだけで良いため、接続用部材に弾性部材を用いる必要がなく、電子ペン1Aの細型化が容易となると共に、筆圧検出部50Aの特性のバラツキを少なくすることができるという効果がある。
そして、第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、筐体10Aは、第1の筐体部11A1と第2の筐体部11A2とに分離され、筒状結合部材13の軸心方向の一方側及び他方側に対して、これら第1の筐体部11A1及び第2の筐体部11A2がそれぞれ嵌合されることで形成される。そして、筒状結合部材13は、この実施形態では、筆圧検出部50Aを構成する感圧用部品を内部に収納する基板ホルダー40Aの筒状部402Aを内部に収納する構成とされている。
したがって、この第2の実施形態の電子ペン1Aでは、筒状結合部材13が第1の実施形態の電子ペン1における筒状部402の役割をし、筒状部402Aが第1の実施形態の電子ペン1における感圧用部品保持部の役割をするようにした構成であり、第1の実施形態の電子ペン1よりも細型化が可能となる。
また、図9に示した従来の電子ペン100及び上述の第1の実施形態の電子ペン1においては、筐体101と周辺電極114、又は、筐体10と周辺電極62とは、絶縁材料であるフロントキャップ102又は12を介在させる構成であるのに対して、この第2の実施形態の電子ペン1Aでは、周辺電極を構成する第1の筐体部11A1と、第2の筐体部11A2との電気的な分離(絶縁)は、筒状結合部材13のリング状鍔部13Fを、軸心方向に介在されることで実現する構成であって、第1の筐体部11A1と第2の筐体部11A2とを軸心方向に並べることができる構成であるので、細型化が可能となる。
そして、周辺電極としての第1の筐体部11A1と芯体20との電気的な分離(絶縁)は、筒状形状のフロントキャップ12Aを第1の筐体部11A1の開口側に設けるだけで実現することができる。
そして、この第2の実施形態では、筒状導体60Aは、フロントキャップ12Aに固定することで取り付けることができ、筒状導体60Aを芯体20の芯体本体部22の先端部21の近傍位置まで覆うように配設することが容易である。
なお、上述の第2の実施形態では、筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13aと第1の筐体部11A1、また、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bと第2の筐体部11A2とは、圧入嵌合することで結合させて筐体10Aを構成するようにした。しかし、圧入嵌合ではなく、互いに螺合するようにしてもよい。また、筒状結合部材13の第1の嵌合筒状部13aと第1の筐体部11A1との一方に、あるいは、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bと第2の筐体部11A2との一方に、リング状突部を設けると共に、他方に対応するリング状凹部を設けて、当該リング状突部とリング状凹部でクリック的に係止するように嵌合させるように構成してもよい。
また、上述の第2の実施形態では、筒状結合部材13のリング状鍔部13Fの端面の外径と、第1の筐体部11A1の外径と、第2の筐体部11A2の外径とは、全て同一として、筐体10Aとしては、軸心方向に凹凸の無い形状とした。しかし、筒状結合部材13のリング状鍔部13Fの端面の外径と、第1の筐体部11A1の外径と、第2の筐体部11A2の外径とは、全て同一とする必要はない。
上述の第2の実施形態では、基板ホルダー40Aの筒状部402Aを筒状結合部材13の中空部内に収納する構成としたが、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bの軸心方向の端部と、基板ホルダー40Aの筒状部402Aの軸心方向の端部とが単に衝合するような状態で結合される構成としてもよい。
また、筆圧検出部50Aの感圧用部品の保持部は、基板ホルダー40Aと一体的に設けるのではなく、筒状結合部材13の中空部を当該保持部とするように構成してもよい。
また、筒状結合部材13と、基板ホルダー40Aとを一体的に構成するようにするようにしてもよい。その場合には、基板ホルダー40Aの部分の外径は、筒状結合部材13の第2の嵌合筒状部13bの外径よりも小さくして、第2の筐体部11A2内に収納し易くする構成とすることができる。
なお、上述の第2の実施形態では、第1の筐体部11A1だけではなく、第2の筐体部11A2も導電性材料で構成するようにしたが、第2の筐体部11A2を導電性材料で構成することは必須ではなく、第2の筐体部11A2は、例えば樹脂などの絶縁性材料で構成してもよい。
[その他の実施形態または変形例]
上述した第1の実施形態の電子ペン1及び第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、筒状導体60及び60Aは、フロントキャップ12及び12Aの開口から外部に突出しないように配設したが、図8(A)及び(B)に示すように、筒状導体60及び60Aの芯体20の先端部21側の端部が、フロントキャップ12及び12Aの開口12a及び12Acから外部に突出するように構成してもよい。
上述した第1の実施形態の電子ペン1及び第2の実施形態の電子ペン1Aにおいては、筒状導体60及び60Aは、フロントキャップ12及び12Aの開口から外部に突出しないように配設したが、図8(A)及び(B)に示すように、筒状導体60及び60Aの芯体20の先端部21側の端部が、フロントキャップ12及び12Aの開口12a及び12Acから外部に突出するように構成してもよい。
図8(A)は、第1の実施形態の電子ペン1の改良例の電子ペン1Bのペン先側の構成例を示す図であり、この図8(A)において、第1の実施形態の電子ペン1と同一部分には、同一の参照符号を付して、その説明は省略する。
この例の電子ペン1Bにおいては、図8(A)に示すように、感圧用部品保持部403のペン先側に嵌合されて取り付けられている筒状導体60Bの軸心方向の長さを長くして、当該筒状導体60Bの芯体20の先端部21側の端部が、フロントキャップ12の開口12aから外部に突出するように構成する。この例の場合、フロントキャップ12の開口12aの内径は、筒状導体60Bの外径よりも大きく選定されている。この例の電子ペン1Bにおいて、その他の構成は、上述した第1の実施形態の電子ペン1と同様とされる。
また、図8(B)は、第2の実施形態の電子ペン1Aの改良例の電子ペン1Cのペン先側の構成例を示す図であり、この図8(B)において、第2の実施形態の電子ペン1Aと同一部分には、同一の参照符号を付して、その説明は省略する。
この例の電子ペン1Cにおいては、図8(B)に示すように、フロントキャップ12Aに取り付けられている筒状導体60Cの軸心方向の長さを長くして、当該筒状導体60Cの芯体20の先端部21側の端部が、フロントキャップ12Aの開口12Acから外部に突出するように構成している。この例の場合、フロントキャップ12Aに筒状導体60Cが固定されるのは上述の第2の実施形態と同様である。この例の電子ペン1Cにおいて、その他の構成は、上述した第1の実施形態の電子ペン1と同様とされる。
上述の変形例の電子ペン1B及び1Cによれば、上述した第1の実施形態の電子ペン1の効果及び第2の実施形態の電子ペン1Aの効果に加えて、それぞれ、信号発信回路からの信号を芯体20に伝達する筒状導体60B及び60Cと芯体20との結合位置を、当該芯体20の先端部21の近傍にまで亘らせることが容易にできると共に、その芯体20の先端部21の近傍と筒状導体60B及び60Cの結合部を位置検出センサの入力面に、より近づけることも可能であるという顕著な効果を奏する。この場合には、筒状導体60B及び60Cと、位置検出センサとの間での信号授受の結合により、電子ペン1B及び1Cと位置検出センサとの間での信号授受の結合をより強くすることができる。また、筒状導体は、金属で強度があるため、ペン先を細く長く伸ばすことも可能である。これにより、シャープペンシルのようにペン先の視認性を高めるような使用が可能となる。
なお、上述の第1及び第2の実施形態では、芯体20の芯体本体部22の端部22bを筆圧検出部50及び50Aの導電性弾性部材53に設けられた嵌合凹部53aに直接に嵌合させるように構成したが、芯体20の芯体本体部22の端部22bと、筆圧検出部50及び50Aの導電性弾性部材53との間に圧力伝達部材を介在させるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、周辺電極は、電子ペンの位置検出センサの入力面に対する傾き角を検出するために用いるようにしたが、周辺電極は、他の用途として用いてもよい。例えば、周辺電極を、位置検出センサを通じた位置検出装置からの信号の受信用として用いてもよい。また、電子ペンから位置検出センサを通じて位置検出装置に伝達する情報の送信電極として、周辺電極を用いるようにしてもよい。
また、上述の実施形態の電子ペン1,1A,1B,1Cでは、芯体20は、位置検出センサに対して信号送信のみをするように構成したが、芯体20を、位置検出センサに対する信号送信と、位置検出センサからの信号受信とを、時分割で行えるように構成した電子ペンの構成とすることもできる。
また、上述の実施形態の電子ペンでは、芯体20や周辺電極と位置検出装置の位置検出センサとの間でのみ信号の送受信を行うように説明したが、例えばブルートゥース(登録商標)規格の無線通信手段を用いることで、位置検出装置との間で無線通信により信号の送受信を行うように、電子ペンを構成してもよい。
なお、上述の実施形態では、筆圧検出部は、誘電体の一方の端面(一方の電極面)に対して、リング状スペーサ部材を介して導電性弾性部材を、筆圧に応じて押圧して、誘電体と導電性弾性部材との接触面積を、筆圧に応じて可変するように構成して、誘電体の一方の端面と他方の端面(他方の電極面)との間で筆圧に応じた静電容量を呈する可変容量コンデンサを構成するようにした。しかし、筆圧検出部の構成は、これに限られるものではなく、例えば、誘電体を端子部材と導電性弾性部材とで挟持することで可変容量コンデンサを構成するようにしてもよいし、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、MEMS(Micro Elector Mechanical Systems)素子からなる可変容量コンデンサとして構成され半導体素子を用いて構成することもできる。
さらには、筆圧検出部は、可変容量コンデンサではなく、筆圧に応じてインダクタンス値を変更するように構成したものを用いるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、周辺電極を、1個の導電性部材としたが、この周辺電極を、周方向に分割した2個や3個などの複数個の導電性部材を備えるものとし、それらの複数個の導電性部材のそれぞれに独立に信号を供給して、位置検出センサに対し送信することができるように構成してもよい。その場合には、位置検出装置では、電子ペンの回転角も検出することができる。
また、上述の実施形態では、筒状導体60,60Aは、導電性金属で構成するようにしたが、金属ではなく、例えば導電性金属粉が混合されるなどして導電性を有するように形成された硬質の樹脂で構成するようにしてもよい。
また、上述の第2の実施形態及び図8(B)の実施形態の例では、筒状導体60A,60Cをフロントキャップ12Aに固定するようにしたが、筒状導体60A,60Cの電子ペン1A,1Cの筐体内での固定位置への取付方法は、これに限られるものではない。例えば、第1の実施形態と同様に、筆圧検出部50Aを保持する筒状部に、筒状導体60A,60Cを固定するようにしてもよい。
1,1A,1B,1C…電子ペン、10,10A…筐体、11…筐体本体部、11A1…第1の筐体部(周辺電極)、11A2…第2の筐体部、12,12A…フロントキャップ、13…筒状結合部材、20…芯体、40,40A…基板ホルダー、50,50A…筆圧検出部、60,60A…筒状導体60,61A…接続用線材、62…周辺電極
Claims (15)
- 筒状の筐体と、
前記筐体内に配設される信号発信回路と、
前記筐体内の所定位置に、軸心方向が前記筐体の軸心方向の方向となる状態で固定配置された筒状導体と、
前記筐体の軸心方向の一方の開口から先端が突出すると共に、前記先端とは反対側が前記筒状導体の中空部内に移動可能に挿通される導電性を有する芯体と、
前記信号発信回路と前記筒状導体とを電気的に接続するための接続用部材と、
を備え、
前記信号発信回路からの信号は、前記信号発信回路に電気的に接続されている前記筒状導体と前記芯体とが非接触状態であるときには、前記筒状導体と前記芯体との間の静電結合を通じて前記芯体に伝達され、前記芯体の先端部から外部に送信される
ことを特徴とする静電結合方式の電子ペン。 - 前記筒状導体は、前記筐体内の、軸心方向において前記筒状導体と前記信号発信回路との間の位置に固定配置されたホルダーの前記筐体の前記一方の開口側に固定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記芯体の前記先端側と反対側の端部は、前記筒状導体を貫通して、前記ホルダーに設けられている嵌合部材の嵌合部に嵌合されている
ことを特徴とする請求項2に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記芯体は、前記ホルダーに設けられている前記嵌合部材に対して抜き差し可能に嵌合されている
ことを特徴とする請求項3に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記ホルダーは、前記芯体の先端に印加される筆圧を検出する感圧用部品を保持する筆圧検出部用ホルダーである
ことを特徴とする請求項2に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記芯体の前記先端側と反対側の端部は、前記筒状導体を貫通して、前記ホルダーに設けられている嵌合部材の嵌合部に抜き差し可能に嵌合されており、
前記嵌合部材は、前記芯体が前記先端に印加される筆圧より軸心方向に変位するときに、前記芯体と共に軸心方向に変位可能に前記ホルダー内に配設されており、
前記ホルダーは、前記芯体及び前記嵌合部材を通じて伝達される圧力を検出することにより、前記芯体の先端に印加される筆圧を検出する感圧用部品を保持する
ことを特徴とする請求項2に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記接続用部材は、前記ホルダーを迂回して、前記筒状導体と前記信号発信回路とを電気的に接続するように設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記接続用部材は、前記ホルダーの外表面に形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記芯体が挿通されている前記筒状導体の周囲を覆うように周辺電極が設けられており、前記周辺電極も位置検出センサとの静電結合して信号の授受を行うように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記筒状導体と前記周辺電極との間に絶縁部材が設けられている
ことを特徴とする請求項9に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記周辺電極は、前記芯体と静電結合する位置検出センサを備える位置検出装置からの信号を、前記位置検出センサを通じて受信する
ことを特徴とする請求項9に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記周辺電極は、前記芯体の軸心方向が位置検出センサの入力面に対する傾き角の検出用とされる
ことを特徴とする請求項9に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記周辺電極は、外部に露出する状態で取り付けられている
ことを特徴とする請求項9に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記筒状導体の前記芯体の先端側は、前記筐体の一方の開口から外部に突出している
ことを特徴とする請求項1に記載の静電結合方式の電子ペン。 - 前記筒状導体は、導電性の金属で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の静電結合方式の電子ペン。
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