WO2020161976A1 - 電磁結合方式の電子ペン - Google Patents

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WO2020161976A1
WO2020161976A1 PCT/JP2019/044208 JP2019044208W WO2020161976A1 WO 2020161976 A1 WO2020161976 A1 WO 2020161976A1 JP 2019044208 W JP2019044208 W JP 2019044208W WO 2020161976 A1 WO2020161976 A1 WO 2020161976A1
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electronic pen
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circuit
pen tip
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PCT/JP2019/044208
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航平 田中
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株式会社ワコム
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    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetically coupled electronic pen used with a position detection device.
  • An electromagnetic coupling type electronic pen includes a resonance circuit including a coil and a capacitor, and a signal by electromagnetic coupling between the resonance circuit and a position detection sensor including a plurality of electrodes (antenna electrodes) each including a loop coil. By performing the above interaction, the position is instructed to the position detection sensor. The resonance frequency of the resonance circuit of the electronic pen is adjusted so as to correspond to the frequency of the signal exchanged with the position detection sensor.
  • the coil is arranged at a position as close to the pen tip as possible in order to secure the strength of the electromagnetic coupling with the position detection sensor (Patent Document 1 (WO2017/010336). )).
  • the coil is wound around a columnar magnetic core, a through hole is formed at the center line position of the columnar magnetic core, and the writing pressure detector is
  • the core which is placed on the side opposite to the pen tip in the centerline direction and is made of resin, is inserted into the penetrating hole of the magnetic core and fitted into the writing pressure detector, and applied to the tip of the core.
  • the writing pressure is detected by the writing pressure detection unit.
  • the core body is configured to be removable from the writing pressure detection unit, that is, replaceable.
  • a position detection device is installed as an input device in a mobile device, and an electronic pen is also attached to the mobile device. Therefore, in order to facilitate the attachment, there is an increasing demand for making the electronic pen thinner.
  • the coil provided in the electromagnetic coupling type electronic pen is accordingly wound around a thinner magnetic core.
  • the thickness of the pen tip side housing of the electronic pen is reduced, and the shape of the pen tip portion is made thinner. There is also a request.
  • the pen tip side housing is made thin, the magnetic pen is made thinner, and if the electronic pen is accidentally dropped from the pen tip side, the pen tip side resin housing And the thin magnetic core around which the coil is wound may be damaged, resulting in a defective coil forming the resonance circuit.
  • a through hole is provided in the magnetic core, and the core body attached through this through hole is replaceable. Therefore, when the electronic pen drops and the core body is damaged, only the core body is replaced. Just do it.
  • the coil holds the printed circuit board for the circuit portion in which the coil and the component that constitutes the resonance circuit are arranged.
  • the holder is composed of a unitized module along with a pen pressure detector.
  • the entire module in the housing of the electronic pen may be replaced, or in some cases, the electronic pen itself may be newly purchased. Had to impose an economic burden on the person.
  • the present invention aims to provide an electromagnetic coupling type electronic pen that can solve the above problems.
  • An electronic pen of an electromagnetic coupling system for giving a position indication to the position detection sensor based on electromagnetically coupling with a position detection sensor by a resonance circuit including a coil, An electronic pen body, A pen tip unit detachable from the electronic pen body, Equipped with The nib unit is configured such that at least the coil is housed inside a nib housing having a predetermined shape,
  • An electronic coupling type electronic pen is provided, wherein the electronic pen main body section includes a circuit section that becomes a part of the resonance circuit when the pen tip unit is attached to the electronic pen main body section.
  • the coil forming the resonance circuit is housed in the pen tip housing of the pen tip unit that is separate from the electronic pen body.
  • the pen tip unit is configured to be attachable to and detachable from the electronic pen body, and when the pen tip unit is attached to the electronic pen body, the circuit of the electronic pen body causes a part of the resonance circuit. Then, the electronic pen interacts with the position detection sensor by electromagnetic coupling.
  • the coil is provided in the pen tip unit that is detachable from the electronic pen body, so even if the coil becomes defective, only the pen tip unit needs to be replaced. It is possible to reduce the financial burden on the person. Also, the pen tip unit is detachable from the electronic pen body and can be easily replaced, so it is possible to reduce the wall thickness of the pen tip housing or thin the tip of the pen tip. There is also an effect that it is possible to prepare various things such as a pen tip unit which is improved in visibility and is stronger and more durable even if the visibility is sacrificed.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing an assembly configuration of the electromagnetic coupling type electronic pen of the first embodiment. It is a figure which shows the structural example of the pen module which comprises the principal part of the electronic pen of the electromagnetic coupling system of 1st Embodiment. It is a figure which shows the structural example of the pen point unit of the pen module of the example of FIG. It is a figure which shows the structural example of the circuit part unit of the pen module of the example of FIG. It is a figure which shows the resonance circuit of the electronic pen of the electromagnetic coupling system of 1st Embodiment, and the circuit structural example of a position detection apparatus.
  • FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration example of the resonance circuit of the electronic pen and the position detection device of the example of FIG. 8. It is a figure for demonstrating the 2nd structural example of other embodiment of the electronic pen of the electromagnetic coupling system by this invention.
  • a position detection device has been used as an input device of a mobile terminal having a display display, and an instruction can be input with an electronic pen on a hard protective glass of the display display as an input surface. ..
  • the pen tip of the electronic pen is made of a hard material such as resin, it slips on the protective glass and the writing feel is the same as when writing with a pencil on paper that the user is accustomed to. Was far from the writing taste. Therefore, in recent years, there has been a demand for writing with an electronic pen.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view for explaining an example of the overall configuration of the electronic pen 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an assembled configuration of the electronic pen 1 of the first embodiment.
  • a pen module 3 is housed in a hollow portion 2a of a cylindrical electronic pen outer casing 2.
  • the electronic pen outer casing 2 has a hollow portion 2a having a cylindrical shape with a cylindrical shape.
  • the pen module 3 is composed of a pen tip unit 4 and a circuit unit 5 in this example. Then, as shown in FIG. 1B, the pen tip unit 4 is attachable to and detachable from the circuit unit 5.
  • the pen module 3 has a pen tip portion of a pen tip unit 4 protruding outside from one opening of a cylindrical electronic pen outer casing 2 to the outside of the electronic pen outer casing 2. Is housed in the hollow portion 2a. In this case, the pen module 3 is housed in the hollow portion 2a of the electronic pen outer casing 2 in a state of being movable in the axial direction.
  • the writing unit 6 is provided in the circuit unit 5 of the pen module 3 at the end opposite to the side where the pen tip unit 4 is connected. ing.
  • the writing pressure detection unit 6 in this example is composed of a variable capacitance capacitor whose capacitance changes according to the writing pressure applied to the pen tip side.
  • the writing pressure detection unit 6 of this example includes a dielectric 61, a spacer member 62 made of an insulating material, and a conductive elastic member 63 as pressure sensitive components. , A locking member 64 and a plurality of parts. These parts are housed in the housing 65 of the writing pressure detection unit 6. In this case, in this example, as shown in FIGS.
  • the pressure-sensitive component is arranged and arranged in the order of the stop member 64, the dielectric 61, the spacer member 62, and the conductive elastic member 63.
  • the dielectric 61 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 64 side in the axial direction. Are formed.
  • the spacer member 62 is a ring-shaped member that has insulation and elasticity.
  • the conductive elastic member 63 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 61, and constitutes the second electrode of the variable capacitance capacitor.
  • the locking member 64 is arranged on the side of the dielectric 61 on which the electrode is formed, and is for restricting the dielectric 61 from moving toward the pen tip side in the axial direction. In this example, the locking member 64 is in a state of protruding from the housing 65 to the pen tip side. Further, in this example, although not shown, the outer peripheral portion of the locking member 64 is connected to the first electrode and the second electrode of the variable capacitance capacitor configured by the writing pressure detection unit 6, respectively.
  • the terminal conductors are formed by printing, for example.
  • the writing pressure detection unit 6 is housed and held in the cylindrical portion 51b of the holder 51 of the circuit unit 5.
  • the locking member 64 as shown in FIGS. 1A and 1B, is provided on the printed circuit board mounting portion 51a of the circuit unit 5.
  • the printed circuit board 52 placed on the substrate is sandwiched and a slit 64a is provided so as to abut against the printed circuit board 52.
  • variable-capacitance capacitor 6C configured by the writing pressure detector 6 constitutes a part of the resonance circuit RC (see FIG. 6).
  • the conductive elastic member 63 of the writing pressure detection unit 6 has a fitting recess 63a into which the pusher 661 of the pusher member 66 is fitted from the rear end side.
  • the pusher member 66 is configured such that the pusher 661 is held by the pusher holding portion 660.
  • the side (rear end side) of the pusher 661 opposite to the side where the conductive elastic member 63 is fitted is a spherical portion 661a, and this spherical portion 661a is the fitting portion 660a of the pusher holding portion 660. It is housed in a freely rotatable state. That is, the pusher 661 is coupled and held to the pusher holding portion 660 in a so-called universal joint state.
  • the opening of the electronic pen outer casing 2 on the side opposite to the pen tip side of the electronic pen 1, that is, on the rear end side is closed by a rear end member 7 as shown in FIGS. 1(A) and 1(B).
  • the rear end member 7 includes a locking insertion portion 7 a that is inserted into the hollow portion 2 a of the electronic pen outer casing 2 and locks the rear end member 7 with respect to the electronic pen outer casing 2.
  • a part of the pusher member 66 of the writing pressure detection unit 6 is fitted to the pen tip side end of the locking insertion portion 7a of the rear end member 7.
  • a fitting portion 7b to be fitted is provided.
  • the circuit unit 5 of the pen module 3 is attached to the fitting portion 7b provided at the end of the locking insertion portion 7a of the rear end member 7.
  • the pusher member 66 of the writing pressure detection unit 6 provided on the rear end member 7 and the pen module 3 are coupled to each other.
  • the combined pen module 3 and rear end member 7 are inserted from the opening on the rear end side of the electronic pen outer casing 2 as shown in FIG. 2, and the rear end member 7 is attached to the electronic pen outer casing 2. Try to lock it.
  • the pen tip portion of the pen tip unit 4 is in a state of protruding from the electronic pen outer casing 2 as shown in FIG.
  • a ring-shaped protrusion 50a is formed on the outer peripheral side surface of the circuit unit housing 50 of the circuit unit unit 5 of the pen module 3, and the A step portion 2b is formed in the hollow portion 2a of the pen outer casing 2, and the ring-shaped protrusion 50a of the circuit portion housing 50 of the circuit portion unit 5 of the pen module 3 is engaged with the step portion 2b. Then, even if the pen module 3 and the rear end member 7 are disconnected from each other, the pen module 3 and the rear end member 7 are configured so as not to fall off from the opening on the pen tip side of the electronic pen outer casing 2.
  • the entire pen module 3 is set inside the hollow portion 2a of the electronic pen outer casing 2. , And is displaced toward the rear end member 7 side in the axial direction according to the applied writing pressure. Since the rear end member 7 is press-fitted into the electronic pen outer casing 2, it does not move even when a writing pressure is applied. Therefore, in the writing pressure detection unit 6, the dielectric 61 is pressed toward the conductive elastic member 63 side in accordance with the displacement of the pen module 3 in the axial direction according to the writing pressure, and the spacer 61 is used.
  • the contact area between the conductive elastic member 63 and the dielectric 61 facing each other changes according to the writing pressure, and the capacitance of the variable capacitance capacitor changes according to the writing pressure.
  • the writing pressure detector 6 receives the pressure due to the movement of the pen module 3 in the axial direction according to the applied writing pressure, and detects the writing pressure applied to the pen tip. ..
  • the rear end member 7 and the pen module 3 are coupled to each other with the pen tip unit 4 attached to the circuit unit unit 5 of the pen module 3 to form a hollow portion of the electronic pen outer casing 2. It was designed to be inserted into 2a. However, the pen tip unit 4 can be mounted later on the circuit unit housing 50 of the circuit unit unit 5 of the pen module 3 as shown in FIG.
  • an electronic pen body 8 in which the circuit unit 5 in the pen module 3 and the rear end member 7 are housed in the electronic pen outer casing 2 is used. be able to. Since the pen tip unit 4 of the pen module 3 is attachable to and detachable from the housing of the circuit unit unit 5 of the pen module 3, the electronic pen 1 of the first embodiment is shown in FIG. ), the pen tip unit 4 is attachable to and detachable from the electronic pen body 8.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the pen module 3 of the electronic pen 1 of the first embodiment
  • FIG. 3A is a perspective view showing a state where the pen tip unit 4 and the circuit unit 5 are separated.
  • FIG. 3(B) is a perspective view showing a state in which the pen tip unit 4 and the circuit section unit 5 are combined
  • FIG. 3(C) is an electric view in the joint section between the pen tip unit 4 and the circuit section unit 5. It is an enlarged view for explaining a connection.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view for explaining a configuration example of the pen tip unit 4.
  • the pen tip unit 4 has a configuration in which a coil member 41 is housed in a pen tip housing 40.
  • the pen nib housing 40 is made of a resin having elasticity, and a pen nib portion 40 a formed to have a fountain pen nib shape and a circuit housing 50 of the circuit unit 5 to be described later. And a fitting portion 40b that is inserted into and fitted to the circuit portion unit 5 to be joined.
  • the shape of the pen tip portion 40a of the pen tip housing 40 is as shown in FIGS. 1(A), (B), FIG. 2, FIG. 3(A), (B) and FIG. 4(B), (C).
  • the pen tip position has an eccentric position deviated from the extension of the center line of the electronic pen outer casing 2. Due to the shape of the pen tip portion 40a of the pen tip housing 40, the pen tip portion 40a of the pen tip unit 4 is configured to have elasticity similar to that when writing with a pen tip of a fountain pen.
  • the pen tip housing 40 has a recess 40c corresponding to the shape of the coil member 41 in order to house the coil member 41 in the pen tip housing 40 as indicated by a dotted line in FIG. 4B. Equipped with.
  • the coil member 41 is configured such that a holding portion 44 holds a magnetic core 43, for example, a ferrite core, around which a coil 42 is wound.
  • the holding portion 44 includes two electrode terminals 45 and 46 that are electrically connected to the winding start end 42a and the winding end end 42b of the coil 42, respectively.
  • the electrode terminals 45 and 46 are made of, for example, a conductive metal, and as shown in FIG. 4A, the rod-shaped portions 45a and 46a and the head portions 45b and 46b having a diameter slightly larger than the diameter of the rod-shaped portions 45a and 46a. It is composed of a rod-shaped body.
  • the winding start end 42a of the coil 42 is wound near the head portion 45b of the electrode terminal 45, and the winding end end 42b of the coil 42 is wound near the head portion 46b of the electrode terminal 46. It is electrically connected to the electrode terminals 45 and 46.
  • the holding portion 44 is made of an insulating material, resin in this example, and has a cylindrical shape in this example. Then, as shown in FIG. 4(A), one end portion 44a of the cylindrical holding portion 44 has an end portion opposite to the pen tip side of the magnetic core 43 around which the coil 42 is wound. Is formed with a recess 44b.
  • the recess 44b is formed not at the center position of the circular end surface 44a of the holding portion 44 but at a position eccentric from the center position on the circular end surface 44a in order to match the pen tip shape of the fountain pen. ing.
  • the holding portion 44 is formed with axial through-holes 44c and 44d through which the rod-shaped portions 45a and 46a of the electrode terminals 45 and 46 are inserted.
  • the head portions 45b and 46b of the electrode terminals 45 and 46 have a larger diameter than the through holes 44c and 44d.
  • the rod-shaped portions 45a and 46a of the electrode terminals 45 and 46 are inserted into the through holes 44b and 44c of the holding portion 44, and the ends of the rod-shaped portions 45a and 46a are held as shown in FIG. 4B.
  • the portion 44 projects from the end surface 44e on the opposite side of the circular end surface 44a.
  • the end of the magnetic core 43 on the side opposite to the pen tip side is fitted into the recess 44b of the circular end surface 44a, whereby the coil member 41 shown on the right side of FIG. 4B is formed.
  • the coil member 41 formed as described above is inserted and housed in the recess 40a of the pen nib case 40, and is adhered by an adhesive material. It is fixed in the nib housing 40.
  • the pen tip unit 4 as shown in FIG. 4C is formed.
  • the end surface 44e of the holding portion 44 of the coil member 41 is exposed on the side of the pen tip housing 40 opposite to the pen tip side.
  • the two electrode terminals 45 and 46 projecting from the end surface 44e are configured to project in the axial direction from the end of the pen tip unit 4 opposite to the pen tip side.
  • FIG. 5A is an exploded perspective view for explaining components housed in the circuit unit housing 50 of the circuit unit 5.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining how the assembled components shown in FIG. 5A are housed in the circuit unit housing 50.
  • 5C is an external view of the circuit unit 5 in which the assembled components are housed in the circuit housing 50.
  • the internal configuration of the circuit unit 5 in FIG. 5C is the same as that of the circuit unit 5 in which the components are shown by dotted lines on the right side of FIG.
  • the circuit unit 5 includes a printed circuit board 52 and a holder 51 that holds the writing pressure detection unit 6 in the circuit case 50. It is configured.
  • the circuit case 50 is a cylindrical body that is made of an insulating resin in this example, and has the above-mentioned ring-shaped protrusion 50a on the outer peripheral portion as shown in FIG. 5B.
  • the outer diameter of the tubular circuit body 50 is equal to the largest outer diameter of the pen tip portion of the pen tip housing 40 of the pen tip unit 4, and the inner diameter of the pen tip unit 4 is the same.
  • the outer diameter of the fitting portion 40b of the pen tip housing 40 is approximately equal to or slightly smaller than the outer diameter (see FIGS. 3A and 3B).
  • the holder 51 is made of an insulating resin in this example, and as shown in FIGS. 5A and 5B, the printed board mounting portion 51a and the cylindrical portion 50b for accommodating the writing pressure detection portion 6 are arranged.
  • the printed board mounting portion 51a has a shape in which a part of the circumferential side surface of the cylindrical body in the axial direction is cut out by a semicircle, and the holder 51 is a boat. It is configured as a shape.
  • the printed circuit board 52 is placed on the printed circuit board placing portion 51a, and, for example, is adhesively fixed, so that the printed circuit board 52 is attached to the holder 51 as shown in FIG. 5(B). 52 is retained.
  • a printed circuit board 52 is provided with a resonance capacitor 53 that forms a resonance circuit together with the coil 42.
  • Terminal plates 54 and 55 which are electrically connected to each other, are arranged at the end portion on the coupling side with the pen tip unit 4. These terminal plates 54 and 55 are made of a conductive metal plate in this example, and when the pen tip unit 4 is connected to the circuit unit 5 as shown in FIGS. 3(A) and 3(B).
  • the pen tip unit 4 is disposed at a position where it contacts the electrode terminals 45 and 46 and is electrically connected thereto.
  • the terminal plates 54 and 55 have a curved shape so that they can be elastically displaced in the width direction orthogonal to the long side direction of the printed circuit board 52. Is configured.
  • conductive patterns 56 and 57 for connection with the writing pressure detection unit 6 are formed on the rear end side in the longitudinal direction of the printed circuit board 52.
  • the pen pressure detecting unit 6 into which the presser 661 of the presser member 66 is fitted has a cylindrical portion 51b for storing the pen pressure detecting unit 6 of the holder 51. It is stored inside.
  • the housing 65 and the locking member 64 of the writing pressure detection unit 6 are housed in the tubular portion 51b, but The end of the member 64 on the pen tip side holds the printed circuit board 52 in the slit.
  • a terminal conductor (not shown) connected to the first electrode and the second electrode of the variable capacitance capacitor 6C formed of the writing pressure detection unit 6 formed on the locking member 64,
  • the conductive patterns 56 and 57 of the printed circuit board 52 are electrically connected, for example, by soldering.
  • the holder 51 holding the printed circuit board 52 and the writing pressure detection unit 6 is inserted from the writing pressure detection unit 6 side through the pen tip side opening 50b of the circuit unit housing 50 as shown in FIG. 5B.
  • the circuit unit 5 as shown in FIG. 5C is formed.
  • a space into which the fitting portion 40b of the pen tip unit 4 is inserted is formed on the side of the opening 50b of the circuit unit housing 50.
  • the rear end member 7 attaches the pusher member 66 of the writing pressure detection unit 6 to the rear end side of the pen module 3. , Are accommodated in the fitting portion 7b of the locking insertion portion 7a to be coupled.
  • a combination of the pen module 3 and the rear end member 7 is inserted into the electronic pen outer casing 2 so that the pen tip portion 40a of the pen tip unit 4 projects from the opening of the electronic pen outer casing 2.
  • the electronic pen according to the first embodiment is formed.
  • the pen tip unit 4 can be attached to and detached from the circuit unit 5 of the pen module 3 housed in the electronic pen outer casing 2.
  • [Circuit Configuration Example of Resonant Circuit of Electronic Pen 1 and Position Detecting Device] 6 is configured in the electronic pen 1 of this embodiment when the pen tip unit 4 is coupled to the circuit unit 5 of the pen module 3 housed in the electronic pen body 8 as described above.
  • 3 is a diagram showing a circuit configuration example of a resonance circuit RC having a position detection device 200 including a position detection sensor 210 electromagnetically coupled to the resonance circuit RC.
  • the electrode terminals 45 and 46 of the pen tip unit 4 are printed on the circuit unit 5.
  • the terminal plates 54 and 55 arranged on the substrate 52 are brought into contact with and electrically connected to each other, whereby the capacitor 53 is connected in parallel to the coil 42 to form the parallel resonant circuit RC.
  • the resonance circuit RC of the electronic pen 1 of the first embodiment has a circuit configuration in which the capacitor 42 and the variable capacitor 6C are connected in parallel to the coil 42.
  • the resonance circuit RC is not formed, so the electronic pen 1 is inoperative.
  • the resonance circuit RC is electromagnetically coupled to the position detection sensor 210 of the position detection device 200 to function as a receiving unit that receives an electromagnetic wave signal sent from the position detection sensor 210, and the received electromagnetic wave. It has a function of transmitting a signal so as to return it to the position detection sensor 210.
  • variable capacitance capacitor 6C configured by the writing pressure detection unit 6 is connected in parallel to the capacitor 53 configuring the resonance circuit RC, the resonance frequency of the resonance circuit RC is determined by the writing pressure detection unit 6.
  • the capacitance of the constituted variable capacitance capacitor 6C changes by changing according to the pressure (writing pressure) applied to the pen tip portion 40a of the pen tip unit 4.
  • the electromagnetic coupling type position detection device 200 of this example includes a position detection sensor 210 and a transmission/reception processing circuit 220.
  • the position detection sensor 210 is composed of a position detection coil in which an X-axis direction loop coil group 211 and a Y-axis direction loop coil group 212 are stacked.
  • the position detection device 200 transmits a signal by electromagnetic coupling to the resonance circuit RC of the electronic pen 1 through the position detection sensor 210, and the electronic pen 1 receives the signal received from the position detection device 200 via the resonance circuit RC. It returns to the position detection sensor 210.
  • the feedback signal from the resonance circuit RC of the electronic pen 1 is received by electromagnetic coupling, and the electronic pen 1 gives an instruction from the position on the position detection sensor 210 where the received signal is detected.
  • the position of the electronic pen 1 is detected by detecting the position on the position detecting sensor 210 and the phase change of the signal received from the resonance circuit RC of the electronic pen 1 by electromagnetic coupling.
  • the writing pressure applied to 30 is detected.
  • the transmission/reception processing circuit 220 is provided with a selection circuit 213 to which the X-axis direction loop coil group 211 and the Y-axis direction loop coil group 212 of the position detection sensor 210 are connected.
  • the selection circuit 213 sequentially selects one loop coil of the two loop coil groups 211 and 212.
  • the transmission/reception processing circuit 220 includes an oscillator 221, a current driver 222, a switching connection circuit 223, a reception amplifier 224, a pointing position detection circuit 225, a writing pressure detection circuit 226, and a processing control unit 227. Is provided.
  • the processing control unit 227 is composed of a microcomputer. The processing control unit 227 controls the selection of the loop coil in the selection circuit 213 and the switching of the switching connection circuit 223, and also controls the processing timing in the pointing position detection circuit 225 and the writing pressure detection circuit 226.
  • the oscillator 221 generates an AC signal of frequency f0. Then, the oscillator 221 supplies the generated AC signal to the current driver 222 and the writing pressure detection circuit 226.
  • the current driver 222 converts the AC signal supplied from the oscillator 221 into a current and sends it to the switching connection circuit 223.
  • the switching connection circuit 223 switches the connection destination (transmission side terminal T, reception side terminal R) to which the loop coil selected by the selection circuit 213 is connected under the control of the processing control unit 227.
  • the current driver 222 is connected to the transmission side terminal T, and the reception amplifier 224 is connected to the reception side terminal R.
  • the induced voltage generated in the loop coil selected by the selection circuit 213 is sent to the reception amplifier 224 via the selection circuit 213 and the switching connection circuit 223.
  • the reception amplifier 224 amplifies the induced voltage supplied from the loop coil and sends it to the pointing position detection circuit 225 and the writing pressure detection circuit 226.
  • An induction voltage is generated in each loop coil of the X-axis direction loop coil group 211 and the Y-axis direction loop coil group 212 by the electric wave transmitted from the electronic pen 1.
  • the pointing position detection circuit 225 detects the induced voltage generated in the loop coil, that is, the received signal, converts the detected output signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the processing control unit 227.
  • the processing control unit 227 determines the designated position of the electronic pen 1 in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the digital signal from the designated position detection circuit 225, that is, the level of the voltage value of the induced voltage generated in each loop coil. Calculate the coordinate values.
  • the writing pressure detection circuit 226 synchronously detects the output signal of the reception amplifier 224 with the AC signal from the oscillator 221, and obtains a signal of a level corresponding to the phase difference (frequency shift) between them, and A signal corresponding to the phase difference (frequency shift) is converted into a digital signal and output to the processing control unit 227.
  • the processing control unit 227 applies the digital signal from the writing pressure detection circuit 226 to the electronic pen 1 based on the level of the signal corresponding to the phase difference (frequency shift) between the transmitted radio wave and the received radio wave. Detected pen pressure.
  • the pen tip unit 4 is housed with the coil member 41 having the magnetic core 43 around which the coil 42 forming the resonance circuit is wound.
  • the electronic pen body 8 is configured to be detachable. Therefore, even if the electronic pen 1 is accidentally dropped and the magnetic core 43 is damaged and the coil member 41 becomes defective, the pen tip unit 4 only needs to be replaced. ..
  • the pen tip unit 4 that houses the coil member 41 is configured to be attachable/detachable to/from the electronic pen main body portion 8.
  • the pen tip unit 4 having various structures and shapes of the pen tip portion is prepared, Can be interchangeable.
  • the pen tip unit 4 also has an effect that the electromagnetic coupling with the position detection sensor can always be optimally configured according to the structure and shape of the pen tip portion.
  • the position of the coil that constitutes the resonance circuit of the electromagnetic coupling type electronic pen at the pen tip needs to have a predetermined positional relationship between the resonance circuit and the position detection sensor that is electromagnetically coupled. When is changed, the optimum coil position will be changed.
  • the electronic pen 1 of the above-described embodiment has a configuration in which the coil member 41 is housed in the pen tip unit 4 that is detachably attached to the electronic pen body portion 8.
  • the coil can be arranged at an optimum position according to the structure or shape of the pen tip.
  • the writing pressure detection unit 6 is configured to detect the writing pressure applied to the pen tip as a displacement according to the writing pressure of the entire pen module 3.
  • a magnetic core having a through hole and a core body inserted through the through hole are unnecessary.
  • the electronic pen of the first embodiment for example, not the above-mentioned fountain pen nib shape, but various pen nib structures and shapes such as a ballpoint pen nib shape and a mechanical pencil nib shape. It is possible to realize various writing sensations by preparing the pen tip unit 4 that the pen tip unit 4 has and using them by exchanging them.
  • the pen tip unit 4 has the shape of a fountain pen tip, so that the pen tip can be made to have elasticity.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration example of the electronic pen 1A of the second embodiment
  • FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining a configuration example of the pen tip side of the electronic pen 1A
  • 7(B) is a diagram for explaining that the pen tip unit 4A is detachable in the electronic pen 1A
  • FIG. 7(C) shows the pen tip unit 4A and a circuit section in the electronic pen 1A
  • 7D and FIG. 7D are diagrams for explaining the resonance circuit RCA of the electronic pen 1A.
  • the same parts as those of the electronic pen 1 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the portion corresponding to the first electronic pen 1 is shown with the suffix “A” added to the same reference numeral.
  • the pen tip unit 4A including the coil member 41A is configured to be attachable/detachable to/from the electronic pen body 8A, as in the first embodiment. ..
  • the pen module 3 including the circuit unit 5 housed in the electronic pen outer casing 2 of the electronic pen 1 of the first embodiment is not formed, and the print is performed.
  • the circuit portion formed on the substrate 52A is directly housed in the electronic pen outer casing 2A. That is, in the electronic pen 1A of the second embodiment, as shown in FIG. 7(A), the holder 51A for holding the printed circuit board 52A is housed in the hollow portion 2Aa of the electronic pen outer casing 2A, and the electronic pen 1A
  • the pen body 8A is configured.
  • the holder 51A includes only a printed board mounting portion, and does not include a tubular portion that houses the writing pressure detection portion. This is because the writing pressure detection unit 6A is provided in the pen tip unit 4A, and the cylindrical portion that holds the writing pressure detection unit 6A is not necessary.
  • the printed circuit board 52A is provided with a capacitor 53A that constitutes the resonance circuit RCA of the electronic pen 1A, and is electrically connected to the first electrode and the second electrode of the capacitor 53A.
  • Terminal plates 54A and 55A that are electrically connected to each other are arranged at the end of the pen tip unit 4A on the coupling side.
  • the rear end side of the hollow portion 2Aa of the electronic pen outer casing 2A of the electronic pen 1A according to the second embodiment is position-regulated on the rear end side of the holder 51A.
  • the rear end member having the same shape as the rear end member 7 of the first embodiment is inserted and closed.
  • the pusher member of the writing pressure detection unit is housed in the rear end member 7A. No recess is provided.
  • the pen tip unit 4A has a configuration in which a coil member 41A and a writing pressure detector 6A are housed in a pen tip housing 40A.
  • the pen nib housing 40A of this example is configured by combining a pen nib portion 40Aa having a conical appearance and a fitting portion 40Ab having a columnar appearance.
  • the fitting portion 40Ab is a portion that is inserted and fitted into the hollow portion 2Aa of the electronic pen outer casing 2A and attached to the electronic pen body portion 8A.
  • the pen tip portion 40Aa is provided with a through hole 40Aaa in the axial direction at the center thereof, and a recess 40Aba communicating with the through hole 40Aaa is provided on the side of the fitting portion 40Ab that is connected to the pen tip portion 40Aa.
  • a coil 42A is wound around the through hole 40Aaa of the pen tip portion 40Aa and a recess 40Aba of the fitting portion 40Ab, and a magnetic core 43A, for example, a ferrite core, is housed and fixed.
  • the tip of the magnetic core 43A on the pen tip side projects from the pen tip 40Aa.
  • the protruding tip side of the magnetic core 43A is tapered so as to be tapered as shown in FIG. 7(A).
  • a recess 40Abb for accommodating the writing pressure detector 6A is formed on the side of the fitting portion 40Ab opposite to the side where the pen tip portion 40Aa is connected.
  • a through hole 40Abc is formed between the recess 40Abb of the fitting portion 40Ab and the pen tip side recess 40Aba, through which a core body 48 described later can be inserted.
  • the writing pressure detection unit 6A in this example is composed of a variable capacitor 6AC having the same configuration as the writing pressure detection unit 6 in the first embodiment described above. That is, as shown in FIG. 7(A), the writing pressure detection unit 6A of this example includes a dielectric 61A, a spacer member 62A made of an insulating material, a conductive elastic member 63A, and a conductive elastic member 63A. It is composed of a plurality of parts including a stopping member 64A. These parts are housed in the housing 65A of the writing pressure detection unit 6A. In this case, in this example, as shown in FIG.
  • the conductive elastic member 63A, the spacer member 62A, the dielectric 61A, and the locking member are arranged in the axial direction from the pen tip side to the rear end side.
  • the pressure-sensitive components are arranged and arranged in the order of 64A.
  • the writing pressure detector 6A is housed and held in the recess 40Abb of the fitting portion 40Ab of the pen tip unit 4A.
  • a part of the locking member 64A is in a state of protruding toward the opposite side of the fitting portion 40Ab from the pen tip portion 40Aa.
  • the locking member 64A includes a variable capacitor 6AC including a writing pressure detector 6A formed by, for example, MID (Molded Interconnect Device) technology. Terminal conductors 67 and 68 electrically connected to the first electrode and the second electrode are formed.
  • MID Molded Interconnect Device
  • the locking member 64A has a printed circuit board when the pen tip unit 4A is attached to the electronic pen body 8A, as shown in FIG. 7(A). It has a slit 64Aa that sandwiches 52A and abuts against the printed circuit board 52A. Then, in this mounted state, as shown in FIG. 7C, the terminal conductors 67 and 68 formed on the locking member 64A are connected to the terminal plates 54A and 55A of the printed circuit board 52. Has been done.
  • the through hole 43Aa is formed at the center line position of the magnetic core 43A, and the core body 48 made of, for example, resin is formed in the through hole 43Aa. Also, through the through hole 40Abc of the fitting portion 40Ab, it is fitted into the fitting recess 63Aa provided in the conductive elastic member 63A of the writing pressure detection portion 6A.
  • the core body 48 when pressure (writing pressure) is applied to the tip of the core body 48, the core body 48 is displaced in the axial direction according to the applied pressure, whereby the conductive elastic member of the writing pressure detection unit 6A. 63A is displaced toward the dielectric 61A side through the spacer member 62A. Then, the contact area between the conductive elastic member 63A and the dielectric 61A changes according to the writing pressure, and the capacitance of the variable capacitance capacitor 6AC configured by the writing pressure detection unit 6A becomes according to the writing pressure. ..
  • a resonance circuit RCA as shown in FIG. 7D is formed. That is, as shown in FIG. 7D, in the pen tip unit 4A, the variable capacitance capacitor 6CA configured by the writing pressure detection unit 6A is connected in parallel to the coil 42A. Then, one end and the other end of the parallel circuit of the coil 42A and the variable capacitor 6CA are connected to the terminal conductors 67 and 68.
  • the capacitor 53A on the printed circuit board 52A is connected in parallel to the parallel circuit of the coil 42A and the variable capacitor 6CA.
  • the resonance circuit RCA is formed.
  • the resonance frequency of the resonance circuit formed of the parallel circuit of the coil 42A and the variable capacitor 6CA does not match the frequency set for electromagnetic coupling with the position detection sensor.
  • the resonance circuit RCA in which the capacitor 53A is further connected in parallel to the parallel circuit of the coil 42A and the variable capacitor 6CA, matches the frequency set for electromagnetic coupling with the position detection sensor, and the electronic pen 1A is
  • the position detection sensor can be satisfactorily electromagnetically coupled to indicate the position.
  • the electronic pen 1A of the second embodiment can also perform a position instruction on the position detection sensor 210 by electromagnetically coupling with the position detection device 200.
  • the writing pressure information can be transmitted to the position detection device 200.
  • the electronic pen 1A of the second embodiment also has the same effects as the electronic pen 1 of the first embodiment described above. Further, in the case of the electronic pen 1A according to the second embodiment, there is an advantage that the core body 48 can be replaced independently.
  • the pen tip units 4 and 4A that house the coils that form the resonance circuit are attachable to and detachable from the electronic pen main body 8 and 8A. (Replaceable).
  • the resonance frequency of the resonance circuit of the electromagnetic coupling type electronic pen is adjusted to a frequency at which electromagnetic coupling with the position detection sensor is increased.
  • the frequency characteristics may change when the pen tip units 4 and 4A with different pen tip structures and shapes are exchanged. Further, even if the pen tip has the same structure and shape, if the coil member including the magnetic core around which the coil is wound varies, the resonance frequency of the resonance circuit is changed when the pen tip units 4 and 4A are replaced. May change. Therefore, it is very convenient if the resonance frequency of the resonance circuit can be adjusted.
  • the electronic pen of another embodiment described below is an example in which the resonance frequency of the resonance circuit can be adjusted in view of the above points.
  • FIG. 8 shows an example of the electronic pen 1B of the first example in which the user can adjust the resonance frequency of the resonance circuit.
  • the electronic pen 1B of the example of FIG. 8 is an electronic pen having the configuration of the first embodiment, which is capable of adjusting the resonance frequency of the resonance circuit.
  • the same parts as those of the above are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the capacitors constituting the resonance circuit arranged on the printed circuit board 52 mounted on the printed circuit board mounting portion 51a of the holder 51 in the circuit unit 5 are static.
  • the trimmer capacitor 53B capable of electric capacity is provided, and openings 50H and 2H are provided on the side peripheral surface of the circuit case 50 and the electronic pen outer case 2 directly above the trimmer capacitor 53B.
  • a cap member 2CP that opens and closes the openings 2H and 50H is provided on the side peripheral surface of the electronic pen outer casing 2.
  • the user When the pen tip unit 4 is replaced, the user removes the cap member 2CP so that the openings 2H and 50H are exposed to the outside. Then, in a state in which the electronic pen 1B and the position detection device 200B are electromagnetically coupled through the resonance circuit RCB, the jig 9 for adjusting the electrostatic capacitance of the trimmer capacitor 53B is inserted through the openings 2H and 50H to remove the trimmer capacitor 53B. Make sure to adjust the capacitance.
  • the position detection device 200B used with the electronic pen 1B of this example can notify the user who is adjusting the frequency whether or not the resonance frequency of the resonance circuit RCB of the electronic pen 1B has become appropriate. Is configured.
  • FIG. 9 shows a circuit configuration example of the resonance circuit RCB of the electronic pen 1B and a main part of the position detection device 200B. 9, the same parts as those of the position detecting device 200 shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the transmission/reception processing circuit 220B connected to the position detection sensor 210 has a function part for detecting whether or not the resonance frequency of the resonance circuit RCB of the electronic pen 1B has become appropriate, and a resonance.
  • a functional unit that notifies the user of the electronic pen 1B that the frequency is being adjusted is provided.
  • the connection destination to which the loop coil selected by the selection circuit 213 of the position detection sensor 210 is connected is the transmission side terminal T.
  • a switching connection circuit 223B is provided which is capable of switching not only to the reception side terminal R but also to the transmission side terminal T and the resonance frequency adjusting terminal F.
  • the transmission/reception processing circuit 220B, the frequency detection circuit 228 connected to the resonance frequency adjustment terminal F of the switching connection circuit 223B, and the resonance frequency by a beep sound to the user according to the detection output of the frequency detection circuit 228. Is provided with an indicator 229 for informing whether or not is appropriate.
  • the processing control unit 227B switches and connects the switching connection circuit 223B to the transmission side terminal T and the resonance frequency adjusting terminal F when the user receives an instruction to activate the resonance frequency adjusting mode of the electronic pen.
  • the processing control unit 227B switches and connects the switching connection circuit 223B to the transmission side terminal T and the resonance frequency adjusting terminal F when the user receives an instruction to activate the resonance frequency adjusting mode of the electronic pen.
  • Others are configured similarly to the position detection device 200 of FIG.
  • the processing control unit 227B switches and connects the switching connection circuit 223B to the transmission side terminal T and the resonance frequency adjustment terminal F. ..
  • the signal fed back from the resonance circuit RCB of the electronic pen 1B is supplied to the frequency detection circuit 228 through the resonance frequency adjustment terminal F of the switching connection circuit 223B, its frequency is detected, and becomes an appropriate frequency. Whether or not it is detected.
  • the frequency detection circuit 228 determines that the received frequency is an appropriate frequency
  • the frequency detection circuit 228 outputs a detection output signal to that effect to the indicator 229.
  • the indicator 229 receives a detection output signal from the frequency detection circuit 228 that the received frequency is an appropriate frequency, it emits a beep sound to notify the user.
  • the user relies on this beep sound to adjust the capacitance of the trimmer capacitor 53B of the electronic pen 1B using the jig 9 to set the resonance frequency of the resonance circuit RCB to an appropriate frequency. Can be adjusted to.
  • the trimmer capacitor is used as the resonance capacitor as the element for adjusting the resonance frequency of the resonance circuit of the electronic pen, but the variable inductance element whose inductance value can be changed by the adjustment operation by the operator. May be connected to the resonant circuit and adjusted.
  • the second example is an example in which the electronic pen and the position detection device can wirelessly communicate with each other, and the resonance frequency of the resonance circuit of the electronic pen can be automatically adjusted by a correction signal from the position detection device. Is.
  • FIG. 10 is a diagram showing an electronic circuit example of the electronic pen 1C of the embodiment in the case of the second example and an electronic circuit example of the position detection device 200C.
  • the electronic pen 1C of the example of FIG. 10 is an electronic pen having the configuration of the first embodiment, which is capable of adjusting the resonance frequency of the resonance circuit.
  • the first embodiment shown in FIG. The same parts as those of the electronic pen 1 and the position detecting device 200 of the embodiment and the position detecting device 200B described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the circuit unit 5 in addition to the resonance capacitor 53C and the variable capacitance capacitor 6C configured by the writing pressure detection unit 6, the supply voltage is changed.
  • a variable-capacitance diode 58 that changes the electrostatic capacity accordingly is provided.
  • the resonance capacitor 53C, the variable capacitance capacitor 6C, and the variable capacitance diode 58 are connected in parallel with each other to form a resonance circuit RCC.
  • the circuit unit 5 is provided with a control circuit 100 that supplies a control voltage to the variable capacitance diode 58 and a wireless communication unit 101 that wirelessly communicates with the position detection device 200C.
  • the wireless communication unit 101 uses a wireless communication means of Bluetooth (registered trademark) standard.
  • the wireless communication unit 101 supplies a later-described correction signal received from the position detection device 200C to the control circuit 100, and the control circuit 100 uses the received correction signal to control the capacitance of the variable capacitance diode 58. To generate.
  • the position detection device 200C includes a switching connection circuit 223B similar to the position detection device 200B of the first example shown in FIG. 9 and a frequency detection circuit 228C.
  • the processing control unit 227B controls to switch the switching connection circuit 223B to the resonance frequency adjusting terminal F when receiving a start instruction of the resonance frequency adjusting mode of the resonance circuit RCC of the electronic pen 1C from the user.
  • the frequency detection circuit 228C detects the frequency of the signal fed back from the resonance circuit RCC of the electronic pen 1C, and outputs the signal corresponding to the detected frequency to the correction signal generation circuit 229C.
  • the correction signal generation circuit 229C recognizes the frequency of the signal fed back from the resonance circuit RCC of the electronic pen 1C from the signal received from the frequency detection circuit 228C, and generates a correction signal according to the difference between the frequency and an appropriate frequency. To do.
  • the position detection device 200C of this example includes a wireless communication unit 230 capable of wirelessly communicating with the wireless communication unit 101 of the electronic pen 1C. Then, the correction signal generated by the correction signal generation circuit 229C is configured to be transmitted to the electronic pen 1C via the wireless communication unit 230.
  • the switching connection circuit 223B is switched to the resonance frequency adjusting terminal F, the reception signal received from the electronic pen 1C is supplied to the frequency detection circuit 228C, and the frequency is detected. Then, a correction signal according to the difference between the frequency detected by the correction signal generation circuit 229C and an appropriate frequency is generated, and the correction signal is transmitted to the electronic pen 1C through the wireless communication circuit 230.
  • the wireless communication unit 101 receives the correction signal from the position detection device 200C and supplies it to the control circuit 100.
  • the control circuit 100 generates a control voltage from this correction signal and supplies it to the variable capacitance diode 58.
  • the resonance frequency of the resonance circuit RCC is controlled and automatically adjusted to an appropriate frequency.
  • variable capacitance diode 58 is connected in parallel to the resonance capacitor 53C in order to adjust the resonance frequency, but it may be configured to be connected in series to the capacitor 53C. Good.
  • variable capacitance diode 58 is used to adjust the resonance frequency, but a voltage variable type inductance element may be used.
  • the writing pressure detected by the writing pressure detection unit is transmitted from the electronic pen to the position detection device as a change in the resonance frequency of the resonance circuit (a change in phase).
  • the writing pressure value may be converted into a digital signal and transmitted by being configured such that it can be turned on and off intermittently.
  • a switch circuit for controlling on/off operation of the resonance circuit is connected in parallel with the coil of the resonance circuit, and, for example, with an IC (Integrated Circuit).
  • a control circuit configured is provided. Then, the control circuit detects the electrostatic capacitance of the variable capacitor configured by the writing pressure detection unit, detects the writing pressure value from the detected capacitance, and converts the writing pressure value into a digital signal. To do. Then, the control circuit turns on/off the operation of the resonance circuit by turning on/off the switch circuit according to the binary values “1” and “0” of the digital signal, and thereby the writing pressure information is obtained. Is supplied to the position detection device as an ASK (Amplitude Shift Keying) signal of the signal of the resonance frequency.
  • ASK Amplitude Shift Keying
  • control circuit for on/off control of the operation of the resonance circuit is the control circuit 100 shown in FIG. Can be used.
  • the writing pressure information detected by the writing pressure detection unit is wirelessly transmitted from the electronic pen. You may make it transmit to a position detection apparatus by wireless communication using a communication part.
  • 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 for varying the capacitance according to the writing pressure. It is also possible to configure a writing pressure detector.
  • the writing pressure detection unit may be configured to change the inductance value according to the writing pressure instead of the variable capacitor.
  • the resonance capacitor is provided in the circuit part of the electronic pen, the coil and the resonance capacitor may be housed in the pen tip unit.

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Abstract

コイルが不良となってしまっても、ペン先ユニットだけを交換すればよいように構成して、使用者の経済的な負担を軽減させる。　コイルを含む共振回路により位置検出センサと電磁結合することに基づいて、位置検出センサに対して位置指示をするようにする電磁結合方式の電子ペンである。電子ペン本体部と、電子ペン本体部に対して着脱可能なペン先ユニットとを備える。ペン先ユニットは、所定の形状のペン先筐体の内部に、少なくともコイルが収納されて構成されている。電子ペン本体部は、ペン先ユニットが電子ペン本体部に装着されることで共振回路の一部となる回路部を備える。

Description

電磁結合方式の電子ペン
　この発明は、位置検出装置と共に使用される電磁結合方式の電子ペンに関する。
　電磁結合方式の電子ペンは、コイルとコンデンサとで構成される共振回路を備え、この共振回路と、ループコイルからなる複数の電極（アンテナ電極）を備える位置検出センサとの間で電磁結合による信号のインタラクションをすることで、位置検出センサに対する位置指示を行う。電子ペンの共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの間でやり取りされる信号の周波数に応じたものとなるように調整されている。
　そして、電磁結合方式の電子ペンにおいては、コイルは、位置検出センサとの電磁結合の強度を確保するために、できるだけペン先に近い位置に配設される（特許文献１（ＷＯ２０１７／０１０３３６号公報））。
　また、従来は、コイルは柱状形状の磁性体コアに巻回されていると共に、この柱状形状の磁性体コアの中心線位置に貫通孔が形成されると共に、筆圧検出部が磁性体コアの中心線方向のペン先とは反対側に配置され、樹脂などで構成される芯体が、磁性体コアの貫通孔を挿通して筆圧検出部に嵌合されて、芯体の先端に印加される筆圧を、筆圧検出部で検出することが可能な構成とされている。そして、芯体は、筆圧検出部に対して抜き差し可能、つまり、交換可能の構成とされている。
ＷＯ２０１７／０１０３３６号公報
　ところで、最近は、携帯機器に入力装置として位置検出装置が搭載され、電子ペンも携帯機器に付帯されるようになっている。そのため、付帯し易くするために、電子ペンの細型化の要求が大きくなっている。この場合に、電子ペンが細型化されると、それに伴い、電磁結合方式の電子ペンに設けられるコイルは、より細い磁性体コアに巻回されたものが用いられるようになっている。
　また、電子ペンによる位置検出センサ上でのペン先部分での視認性を良くするために、電子ペンのペン先側の筐体の肉厚を薄くしたり、ペン先部分の形状をより細したりする要求もある。
　しかし、ペン先側の筐体の肉厚を薄くすると、磁性体コアが細型化されているときには、電子ペンをペン先側から誤って落下させてしまったときに、ペン先側の樹脂筐体が破損し、これに伴い、コイルが巻回されている細い磁性体コアが破損して、共振回路を構成するコイルが不良となってしまう恐れがあった。
　磁性体コアに貫通孔が設けられて、この貫通孔を通じて取り付けられる芯体は、交換可能であるので、電子ペンが落下して当該芯体が破損した場合には、当該芯体のみを交換するだけで済む。
　ところが、上述の特許文献１に示されるように、従来の電磁結合方式の電子ペンでは、コイルは、当該コイルと共に共振回路を構成する部品が配設されている回路部用のプリント基板を保持するホルダーに、筆圧検出部などと共に、ユニット化されたモジュールの構成となっている。
　このため、コイルが不良となってしまった場合には、電子ペンの筐体内のモジュールの全体を交換をしたり、場合によっては、電子ペン自身を新たに購入する事態となる場合もあり、使用者に経済的な負担を負わせることとなってしまっていた。
　この発明は、以上の問題点を解決することができる電磁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、
　コイルを含む共振回路により位置検出センサと電磁結合することに基づいて、前記位置検出センサに対して位置指示をするようにする電磁結合方式の電子ペンであって、
　電子ペン本体部と、
　前記電子ペン本体部に対して着脱可能なペン先ユニットと、
　を備え、
　前記ペン先ユニットは、所定の形状のペン先筐体の内部に、少なくとも前記コイルが収納されて構成されており、
　前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に装着されることで前記共振回路の一部となる回路部を備える
　ことを特徴とする電磁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、共振回路を構成するコイルは、電子ペン本体部とは別体のペン先ユニットのペン先筐体内に収納されている。そして、ペン先ユニットは、電子ペン本体部に対して着脱可能の構成とされており、ペン先ユニットが電子ペン本体部に装着されると、電子ペン本体部の回路部が共振回路の一部となって、電子ペンは、位置検出センサと電磁結合により信号のインタラクションを行う。
　この構成の電子ペンによれば、コイルが、電子ペン本体部とは着脱可能なペン先ユニットに設けられるので、コイルが不良となってしまっても、ペン先ユニットだけを交換すればよく、使用者の経済的な負担を軽減させることができる。また、ペン先ユニットは、電子ペン本体部とは着脱可能であって、交換が容易であるので、ペン先筐体部の肉厚を薄くしたり、ペン先の先端部を細くしたりして視認性を良くしたものや、視認性は犠牲にしても、より強固で丈夫なペン先ユニットなど、種々のものを用意することが可能になるという効果もある。
この発明による電磁結合方式の電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。 第１の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの組み立て構成を示す分解斜視図である。 第１の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの要部を構成するペンモジュールの構成例を示す図である。 図３の例のペンモジュールのペン先ユニットの構成例を示す図である。 図３の例のペンモジュールの回路部ユニットの構成例を示す図である。 第１の実施形態の電磁結合方式の電子ペンの共振回路と位置検出装置の回路構成例を示す図である。 この発明による電磁結合方式の電子ペンの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による電磁結合方式の電子ペンの他の実施形態の第１の構成例を説明するための図である。 図８の例の電子ペンの共振回路と位置検出装置の回路構成例を示す図である。 この発明による電磁結合方式の電子ペンの他の実施形態の第２の構成例を説明するための図である。
　以下、この発明による電磁結合方式の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］
　従来は、電子ペンでの位置指示入力は、専用のタブレットの入力面でなされるので、当該位置指示入力をすることができさえすればよく、電子ペンの入力面での書き味については考慮する必要がなかった。
　ところが、最近は、表示ディスプレイを備える携帯端末の入力装置として位置検出装置が用いられ、その表示ディスプレイの硬質の保護ガラス上を入力面として、電子ペンにより指示入力することができるようにされている。この場合に、電子ペンのペン先が硬い材質の樹脂等で作られている場合には、保護ガラス上で滑ってしまい、使用者が慣れている紙に鉛筆で書く場合のような書き味とは程遠い書き味となっていた。そのため、近年、電子ペンでの書き味を求めるようになってきた。
　書き味を変更する方策として、容易なのは、背景技術の欄で上述した交換可能な芯体の材質を変更することである。例えば、芯体をＰＯＭ（Polyoxymethylene）で構成した場合、ＰＯＭは硬い材質であり、滑り易い。また、芯体をエラストマーで構成した場合には、材質が柔らかいが粘りのある書き味となる。
　しかし、電子ペンにおいて、万年筆のペン先のように、ペン先に弾力性を持たせることは、従来の棒状などの特定の形状の芯体の先端の素材を変更するだけでは対応することができない。
　以下に説明する第１の実施形態では、上述のような芯体を用いることなく、所望のペン先の構造及び形状に変更することが容易な構成にして、ペン先の硬軟のみならず、弾力性を持たせることも可能として、様々な書き味を実現することを可能とする電子ペンを提供する。
　図１（Ａ）は、この第１の実施形態の電子ペン１の全体の構成例を説明するための断面図である。また、図２は、この第１の実施形態の電子ペン１の組み立て構成を示す分解斜視図である。
　図１（Ａ）に示すように、この第１の実施形態の電子ペン１においては、筒状の電子ペン外筐２の中空部２ａ内に、ペンモジュール３が収納されている。電子ペン外筐２は、この例では、図２に示すように、中空部２ａの形状が、円柱形状とされている円筒形とされている。
　ペンモジュール３は、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２に示すように、この例では、ペン先ユニット４と、回路部ユニット５とからなる。そして、図１（Ｂ）に示すように、ペン先ユニット４は、回路部ユニット５に対して、着脱可能とされている。
　ペンモジュール３は、図１（Ａ）に示すように、ペン先ユニット４のペン先部分が、筒状の電子ペン外筐２の一方の開口から外部に突出する状態で、電子ペン外筐２の中空部２ａ内に収納される。この場合に、ペンモジュール３は、電子ペン外筐２の中空部２ａ内において、軸心方向に移動可能の状態で収納されている。そして、この第１の実施形態の電子ペン１では、ペンモジュール３の回路部ユニット５には、ペン先ユニット４との結合側とは反対側の端部に、筆圧検出部６が設けられている。
　この例の筆圧検出部６は、ペン先側に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサで構成される。この例の筆圧検出部６は、感圧用部品として、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、誘電体６１と、絶縁性材料からなるスペーサ部材６２と、導電性弾性部材６３と、係止用部材６４とで構成される複数個の部品からなる。これらの部品は、筆圧検出部６の筐体６５に収納されている。この場合に、この例では、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ペン先側から後端側（軸心方向においてペン先側とは反対側）に向かう軸心方向において、係止用部材６４、誘電体６１、スペーサ部材６２、導電性弾性部材６３の順に、感圧用部品が並べられて配設される。
　誘電体６１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６４側の一方の端面には可変容量コンデンサの第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６２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６３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６１の他方の端面に対向するように配され、前記可変容量コンデンサの第２の電極を構成する。
　係止用部材６４は、誘電体６１の電極が形成されている側に配置されて、誘電体６１が軸心方向のペン先側に移動しないように規制するためのものである。この例では、係止用部材６４は、筐体６５からペン先側に突出する状態とされている。そして、この例では、係止用部材６４の外周部には、図示は省略するが、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサの第１の電極と第２の電極とにそれぞれ接続されている端子導体が、例えば印刷などにより形成されている。
　そして、後述するように、筆圧検出部６は、回路部ユニット５のホルダー５１の筒状部５１ｂ内に収納保持される。係止用部材６４は、筆圧検出部６が筒状部５１ｂ内に収納されたときに、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、回路部ユニット５のプリント基板載置部５１ａに載置されているプリント基板５２を挟持して、プリント基板５２と衝合するようにスリット６４ａを備えている。そして、係止用部材６４がプリント基板５２を挟持する状態で、係止用部材６４に形成されている端子導体が、プリント基板５２の導体パターンに接続されることで、後述するように、この例では、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃが、共振回路ＲＣ（図６参照）の一部を構成するようにされている。
　そして、この例では、筆圧検出部６の導電性弾性部材６３は、後端側から押子部材６６の押子６６１が嵌合される嵌合凹部６３ａを備えている。押子部材６６は、押子保持部６６０に、押子６６１が保持される構成とされている。この例では、押子６６１の、導電性弾性部材６３との嵌合側とは反対側（後端側）は球形部６６１ａとされ、この球形部６６１ａが押子保持部６６０の嵌合部６６０ａ内に、回転自在の状態で収納される。つまり、押子６６１は、押子保持部６６０に対して、いわゆるユニバーサルジョイントの状態で結合保持されている。
　そして、電子ペン外筐２の、電子ペン１のペン先側とは反対側、つまり、後端側の開口は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、後端部材７により閉塞されるように構成されている。後端部材７は、電子ペン外筐２の中空部２ａ内に挿入されて、当該後端部材７を電子ペン外筐２に対して係止させる係止用挿入部分７ａを備える。そして、この第１の実施形態の電子ペン１では、この後端部材７の係止用挿入部分７ａのペン先側の端部に、筆圧検出部６の押子部材６６の一部が嵌合される嵌合部７ｂが設けられる。
　電子ペン１の組み立てに当たっては、図２に示すように、先ず、後端部材７の係止用挿入部分７ａの端部に設けられている嵌合部７ｂに、ペンモジュール３の回路部ユニット５に設けられている筆圧検出部６の押子部材６６を嵌合させて、後端部材７とペンモジュール３とを結合させておく。そして、当該結合したペンモジュール３及び後端部材７を、図２に示すようにして、電子ペン外筐２の後端側の開口から挿入させて、後端部材７を電子ペン外筐２に係止させるようにする。このとき、ペン先ユニット４のペン先部が、図１（Ａ）に示すように、電子ペン外筐２から突出する状態となるのは、前述した通りである。
　この場合に、図１（Ａ）及び図２に示すように、ペンモジュール３の回路部ユニット５の回路部筐体５０の外周側面には、リング状突部５０ａが形成されていると共に、電子ペン外筐２の中空部２ａには、段差部２ｂが形成されており、ペンモジュール３の回路部ユニット５の回路部筐体５０のリング状突部５０ａが、段差部２ｂと係合することで、ペンモジュール３と後端部材７との結合が外れてしまったとしても、電子ペン外筐２のペン先側の開口から抜け落ちてしまわないように構成されている。
　このようにして組み立てられた電子ペン１において、ペンモジュール３のペン先ユニット４のペン先に筆圧が印加されると、ペンモジュール３の全体が、電子ペン外筐２の中空部２ａ内において、軸心方向に、印加された筆圧に応じて後端部材７側に変位する。後端部材７は、電子ペン外筐２に圧入嵌合されているため、筆圧が印加されても、移動することはない。このため、筆圧検出部６においては、筆圧に応じたペンモジュール３の軸心方向の変位に応じて、誘電体６１が導電性弾性部材６３側に押圧されて、スペーサ部材６２を介して対向している導電性弾性部材６３と誘電体６１との接触面積が、筆圧に応じて変化し、可変容量コンデンサの容量が、筆圧に応じたものとなる。以上のようにして、筆圧検出部６は、印加された筆圧に応じたペンモジュール３の軸心方向の移動による圧力を受けることになって、ペン先に印加された筆圧を検出する。
　なお、図２では、ペンモジュール３の回路部ユニット５に対してペン先ユニット４が装着されている状態で、後端部材７とペンモジュール３とを結合し、電子ペン外筐２の中空部２ａ内に挿入するようにした。しかし、ペン先ユニット４は、ペンモジュール３の回路部ユニット５の回路部筐体５０に対して、後から、図１（Ｂ）に示すように、装着することができる。
　この第１の実施形態の電子ペン１では、電子ペン外筐２内に、ペンモジュール３の内の回路部ユニット５と、後端部材７とが収納されたものを電子ペン本体部８とすることができる。そして、ペンモジュール３のペン先ユニット４は、ペンモジュール３の回路部ユニット５の筐体に対して着脱可能となっているので、この第１の実施形態の電子ペン１は、図１（Ｂ）に示すように、電子ペン本体部８に対して、ペン先ユニット４が着脱可能の構成を備える。
　以上が第１の実施形態の電子ペン１の概略である。次に、この第１の実施形態の電子ペン１の要部であるペンモジュール３の詳細な構成について説明する。
　［ペンモジュール３の構成例］
　図３は、この第１の実施形態の電子ペン１のペンモジュール３の構成例を示す図であり、図３（Ａ）はペン先ユニット４と回路部ユニット５とが分離された状態の斜視図、図３（Ｂ）はペン先ユニット４と回路部ユニット５とが結合された状態の斜視図、図３（Ｃ）はペン先ユニット４と回路部ユニット５との結合部における電気的な接続を説明するための拡大図である。
　＜ペン先ユニット４の構成例＞
　図４は、ペン先ユニット４の構成例を説明するための分解斜視図である。図４（Ｂ）に示すように、この例では、ペン先ユニット４は、ペン先筐体４０内に、コイル部材４１が収納された構成とされている。
　ペン先筐体４０は、この例では、弾性を有する樹脂で構成され、万年筆のペン先形状を有するように形成されたペン先部４０ａと、回路部ユニット５の後述する回路部筐体５０内に挿入嵌合されて、回路部ユニット５と結合するための嵌合部４０ｂとを備える。ペン先筐体４０のペン先部４０ａの形状は、図１（Ａ），（Ｂ）、図２、図３（Ａ），（Ｂ）並びに図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、この例では、ペン先位置が電子ペン外筐２の中心線の延長線の線上からずれた偏心位置となる形状を備える。このペン先筐体４０のペン先部４０ａの形状により、ペン先ユニット４のペン先部４０ａは、万年筆のペン先で書いたときと同様の弾性を有するように構成されている。
　また、ペン先筐体４０は、図４（Ｂ）において、点線で示すように、コイル部材４１を、当該ペン先筐体４０内に収納するために、コイル部材４１の形状に対応した凹部４０ｃを備えている。
　コイル部材４１は、コイル４２が巻回された、例えばフェライトコアで構成される磁性体コア４３を保持部４４で保持する構成とされる。この例では、保持部４４は、コイル４２の巻き始め端４２ａと巻き終わり端４２ｂのそれぞれと電気的に接続される２個の電極端子４５及び４６を備える。
　電極端子４５及び４６は、例えば導電性金属からなり、図４（Ａ）に示すように、棒状部４５ａ及び４６ａと、これら棒状部４５ａ及び４６ａの径よりも若干径が大きい頭部４５ｂ，４６ｂを備える棒状体により構成されている。そして、コイル４２の巻き始め端４２ａが、電極端子４５の頭部４５ｂの近傍に、コイル４２の巻き終わり端４２ｂが、電極端子４６の頭部４６ｂの近傍に、それぞれ例えば巻き付けられる等して、電極端子４５及び４６に電気的に接続されている。
　保持部４４は、絶縁材料、この例では樹脂からなり、この例では円柱形状とされている。そして、図４（Ａ）に示すように、円柱形状の保持部４４の一方の円形端面４４ａには、コイル４２が巻回されている磁性体コア４３のペン先側とは反対側の端部が嵌合される凹部４４ｂが形成されている。凹部４４ｂは、保持部４４の円形端面４４ａの中心位置ではなく、万年筆のペン先形状に合わせるために、図４（Ａ）に示すように、円形端面４４ａにおいて中心位置から偏心した位置に形成されている。
　また、保持部４４には、電極端子４５及び４６の棒状部４５ａ及び４６ａのそれぞれが挿通される、軸心方向の貫通孔４４ｃ及び４４ｄが形成されている。電極端子４５及び４６の頭部４５ｂ及び４６ｂは、貫通孔４４ｃ及び４４ｄよりも大きい径を有する。そして、電極端子４５及び４６の棒状部４５ａ及び４６ａが、保持部４４の貫通孔４４ｂ及び４４ｃに挿通されて、図４（Ｂ）に示すように、当該棒状部４５ａ及び４６ａの端部が保持部４４の円形端面４４ａとは反対側の端面４４ｅから突出するようにされる。そして、磁性体コア４３のペン先側とは反対側の端部が、円形端面４４ａの凹部４４ｂに嵌合され、これにより、図４（Ｂ）の右側に示すコイル部材４１が形成される。
　以上のようにして形成されたコイル部材４１が、図４（Ｂ）に示すように、ペン先筐体４０の凹部４０ａ内に挿入されて収納され、接着材により接着されるなどして、当該ペン先筐体４０内に固定される。これにより、図４（Ｃ）に示すようなペン先ユニット４が形成される。この場合に、図１（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように、コイル部材４１の保持部４４の端面４４ｅは、ペン先筐体４０のペン先側とは反対側において露出しており、この端面４４ｅから突出している２個の電極端子４５及び４６は、ペン先ユニット４のペン先側とは反対側の端部から軸心方向に突出するように構成されている。
　＜回路部ユニット５の構成例＞
　図５（Ａ）は、回路部ユニット５の回路部筐体５０内に収納される構成部品を説明するための分解斜視図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した構成部品を組み上げたものを、回路部筐体５０内に収納する様子を説明するための図である。そして、図５（Ｃ）は、回路部筐体５０内に構成部品を組み上げたものを収納した回路部ユニット５の外観を示す図である。この図５（Ｃ）の回路部ユニット５の内部構成は、図３（Ａ）の右側において構成部品を点線で示した回路部ユニット５と同一のものとなる。
　図５（Ｂ）に示すように、この例では、回路部ユニット５は、回路部筐体５０内に、プリント基板５２を保持すると共に、筆圧検出部６を保持するホルダー５１が収納された構成とされている。
　回路部筐体５０は、この例では絶縁性の樹脂で構成され、図５（Ｂ）に示すように、前述したリング状突部５０ａを外周部に備える筒状体である。この筒状体である回路部筐体５０の外径は、この例では、ペン先ユニット４のペン先筐体４０のペン先部の最も大きい外径と等しく、内径は、ペン先ユニット４のペン先筐体４０の嵌合部４０ｂの外径とほぼ等しい、あるいは若干小さい径とされている（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）。
　ホルダー５１は、この例では絶縁性の樹脂で構成され、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、プリント基板載置部５１ａと、筆圧検出部６の収納用の筒状部５０ｂとを備える。プリント基板載置部５１ａは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筒状体の周側面の軸心方向の一部分を半円周分切り欠いた形状とされ、ホルダー５１はボート形状の構成とされている。そして、図５（Ａ）に示すように、プリント基板５２がこのプリント基板載置部５１ａに載置され、例えば接着固定されることで、図５（Ｂ）に示すようにホルダー５１にプリント基板５２が保持される。
　プリント基板５２には、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、コイル４２と共に共振回路を構成する共振用のコンデンサ５３が配設されていると共に、このコンデンサ５３の一端及び他端のそれぞれが電気的に接続されている端子板５４及び５５が、ペン先ユニット４との結合側の端部に配設されている。これら端子板５４及び５５は、この例では導電性の金属板で構成され、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにして、ペン先ユニット４が回路部ユニット５と結合されたときに、ペン先ユニット４の電極端子４５及び４６と接触して電気的に接続される位置に配設されている。この場合に、図３（Ａ）～（Ｃ）に示すように、端子板５４及び５５は、プリント基板５２の長辺方向に直交する幅方向に弾性変位することが可能なように湾曲した形状に構成されている。
　また、プリント基板５２の長手方向の後端側には、筆圧検出部６との接続用の導電パターン５６及び５７が形成されている。
　そして、筆圧検出部６に押子部材６６の押子６６１が嵌合されたものが、図５（Ｂ）に示すように、ホルダー５１の筆圧検出部６の収納用の筒状部５１ｂ内に収納される。このとき、図１（Ａ）及び（Ｂ）の断面図に示すように、筆圧検出部６の筐体６５及び係止用部材６４が筒状部５１ｂ内に収納されるが、係止用部材６４のペン先側の端部は、プリント基板５２を、スリットにおいて挟持するようにされる。そして、係止用部材６４に形成されている、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃの第１の電極及び第２の電極と接続されている端子導体（図示は省略）と、プリント基板５２の導電パターン５６及び５７とがそれぞれ、例えば半田付けされて電気的に接続される。
　そして、プリント基板５２及び筆圧検出部６を保持するホルダー５１が、筆圧検出部６側から、図５（Ｂ）に示すように、回路部筐体５０のペン先側の開口５０ｂから挿入されて、図５（Ｃ）に示すような回路部ユニット５が形成される。このとき、回路部筐体５０の開口５０ｂ側には、図３（Ａ）に示すように、ペン先ユニット４の嵌合部４０ｂが挿入されるスペースが形成される。
　そして、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、この回路部ユニット５の回路部筐体５０の開口５０ｂからペン先ユニット４の嵌合部４０ｂを挿入すると、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ペン先ユニット４の電極端子４５及び４６が、それぞれ回路部ユニット５のプリント基板５２に形成されている端子板５４及び５５に弾性的に接触して電気的に接続される。これにより、ペン先ユニット４のコイル４２と、回路部ユニット５のプリント基板５２上のコンデンサ５３とにより並列共振回路が構成される。そして、この実施形態では、この並列共振回路に対して、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃ（図６参照）が、更に並列に接続される。
　そして、以上のようにしてペンモジュール３が形成されると、図２に示すように、このペンモジュール３の後端側に、後端部材７が、筆圧検出部６の押子部材６６を、係止用挿入部分７ａの嵌合部７ｂに収納することで、結合される。そして、ペンモジュール３と後端部材７が結合されたものが電子ペン外筐２内に挿入されて、ペン先ユニット４のペン先部４０ａが電子ペン外筐２の開口から突出するようにされる。以上により、この第１の実施形態の電子ペンが形成される。ペン先ユニット４は、電子ペン外筐２内に収納されているペンモジュール３の回路部ユニット５から着脱することができることは前述した通りである。
　［電子ペン１の共振回路と位置検出装置の回路構成例］
　図６は、以上のようにペン先ユニット４が、電子ペン本体部８内に収納されているペンモジュール３の回路部ユニット５と結合されたときに、この実施形態の電子ペン１において構成される共振回路ＲＣと、この共振回路ＲＣと電磁結合される位置検出センサ２１０を備える位置検出装置２００との回路構成例を示す図である。
　図６の左上方部に示すように、電子ペン１においては、ペン先ユニット４が回路部ユニット５と結合されると、ペン先ユニット４の電極端子４５及び４６が、回路部ユニット５のプリント基板５２に配設されている端子板５４及び５５と接触して電気的に接続され、これにより、コイル４２にコンデンサ５３が並列に接続されて並列共振回路ＲＣが形成される。
　そして、回路部ユニット５のプリント基板５２においては、筆圧検出部６を構成する可変容量コンデンサ６Ｃの第１の電極及び第２の電極が、導電パターン５６及び５７に電気的に接続されているので、コンデンサ５３には、可変容量コンデンサ６Ｃが並列に接続されている。したがって、この第１の実施形態の電子ペン１の共振回路ＲＣは、コイル４２に並列にコンデンサ５３と可変容量コンデンサ６Ｃとが接続された回路構成を備える。
　なお、この第１の実施形態の電子ペン１において、ペン先ユニット４が、装着されていないときには、共振回路ＲＣは形成されないので、電子ペン１は、非動作となる。
　図６に示すように、共振回路ＲＣは、位置検出装置２００の位置検出センサ２１０と電磁結合して、位置検出センサ２１０から送られている電磁波信号を受信する受信部の機能と、受信した電磁波信号を位置検出センサ２１０に帰還するように送信する機能とを備える。
　この実施形態では、共振回路ＲＣを構成するコンデンサ５３に並列に筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃが接続されているので、共振回路ＲＣの共振周波数は、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃの静電容量が、ペン先ユニット４のペン先部４０ａに印加される圧力（筆圧）に応じて変化することにより変化する。
　一方、この例の電磁結合方式の位置検出装置２００は、位置検出センサ２１０と、送受信処理回路２２０とを備える。
　位置検出センサ２１０は、Ｘ軸方向ループコイル群２１１と、Ｙ軸方向ループコイル群２１２とが積層された位置検出コイルにより構成されている。位置検出装置２００は、位置検出センサ２１０を通じて電子ペン１の共振回路ＲＣに対して電磁結合により信号を送信し、電子ペン１は、位置検出装置２００から受信した信号を共振回路ＲＣを介して、位置検出センサ２１０に帰還する。
　そして、位置検出装置２００では、電子ペン１の共振回路ＲＣからの帰還信号を、電磁結合により受信し、その受信した信号が検出される位置検出センサ２１０上の位置から、電子ペン１により指示された位置検出センサ２１０上の位置を検出すると共に、電子ペン１の共振回路ＲＣから電磁結合により受信する信号の位相変化を検出することより共振周波数の変化を検出して、電子ペン１の芯体３０に印加された筆圧を検出するようにする。
　送受信処理回路２２０には、位置検出センサ２１０のＸ軸方向ループコイル群２１１及びＹ軸方向ループコイル群２１２が接続される選択回路２１３が設けられている。この選択回路２１３は、２つのループコイル群２１１，２１２のうちの一のループコイルを順次選択する。
　そして、送受信処理回路２２０には、発振器２２１と、電流ドライバ２２２と、切り替え接続回路２２３と、受信アンプ２２４と、指示位置検出用回路２２５と、筆圧検出用回路２２６と、処理制御部２２７とが設けられている。処理制御部２２７は、マイクロコンピュータにより構成されている。処理制御部２２７は、選択回路２１３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路２２３の切り替えを制御すると共に、指示位置検出用回路２２５及び筆圧検出用回路２２６での処理タイミングを制御する。
　発振器２２１は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。そして、発振器２２１は、発生した交流信号を、電流ドライバ２２２と筆圧検出用回路２２６に供給する。電流ドライバ２２２は、発振器２２１から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路２２３へ送出する。切り替え接続回路２２３は、処理制御部２２７からの制御により、選択回路２１３によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ２２２が、受信側端子Ｒには受信アンプ２２４が、それぞれ接続されている。
　選択回路２１３により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路２１３及び切り替え接続回路２２３を介して受信アンプ２２４に送られる。受信アンプ２２４は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、指示位置検出用回路２２５及び筆圧検出用回路２２６へ送出する。
　Ｘ軸方向ループコイル群２１１及びＹ軸方向ループコイル群２１２の各ループコイルには、電子ペン１から送信される電波によって誘導電圧が発生する。指示位置検出用回路２２５は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、その検波出力信号をディジタル信号に変換し、処理制御部２２７に出力する。処理制御部２２７は、指示位置検出用回路２２５からのデジタル信号、すなわち、各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン１のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。
　一方、筆圧検出用回路２２６は、受信アンプ２２４の出力信号を発振器２２１からの交流信号で同期検波して、それらの間の位相差（周波数偏移）に応じたレベルの信号を得、その位相差（周波数偏移）に応じた信号をデジタル信号に変換して処理制御部２２７に出力する。処理制御部２２７は、筆圧検出用回路２２６からのデジタル信号、すなわち、送信した電波と受信した電波との位相差（周波数偏移）に応じた信号のレベルに基づいて、電子ペン１に印加されている筆圧を検出する。
　［第１の実施形態の電子ペン１の効果］
　以上説明した第１の実施形態の電子ペン１においては、ペン先ユニット４に共振回路を構成するコイル４２を巻回した磁性体コア４３を備えるコイル部材４１を収納し、このペン先ユニット４を、電子ペン本体部８に対して着脱可能に構成した。したがって、電子ペン１を誤って落下させてしまって、磁性体コア４３が破損し、コイル部材４１が不良なってしまったとした場合でも、当該ペン先ユニット４のみを交換すればよいという効果を奏する。
　そして、コイル部材４１を収納するペン先ユニット４を、電子ペン本体部８に対して着脱可能に構成したことにより、種々のペン先部分の構造、形状を備えるペン先ユニット４を用意して、交換可能にすることができる。この場合に、ペン先ユニット４は、そのペン先部分の構造、形状に応じて位置検出センサとの電磁結合を常に最適に構成することができるという効果もある。
　すなわち、電磁結合方式の電子ペンの共振回路を構成するコイルのペン先における位置は、共振回路と電磁結合する位置検出センサとの間で所定の位置関係が必要であり、ペン先の構造や形状が変更されると、それに最適なコイルの位置が変わってしまう。
　しかし、上述の実施形態の電子ペン１は、電子ペン本体部８に対して着脱可能に構成されるペン先ユニット４にコイル部材４１が収納されている構成であるので、ペン先ユニット４は、ペン先の構造や形状を変更した場合には、そのペン先の構造や形状に応じた最適な位置にコイルを配置する構成とすることができる。
　この場合に、第１の実施形態の電子ペンでは、筆圧検出部６は、ペン先に印加される筆圧を、ペンモジュール３の全体の筆圧に応じた変位として検出する構成であるので、貫通孔を有する磁性体コアと、その貫通孔を挿通する芯体は不要となる。これにより、ペン先ユニット４の、例えば樹脂からなるペン先筐体４０のペン先部４０ａを、種々のペン先形状や構造とすることにより、所望の書き味を備えるペン先を容易に構成できる。
　したがって、この第１の実施形態の電子ペンによれば、例えば上述した万年筆のペン先形状ではなく、ボールペンのペン先形状や、シャープペンシルのペン先形状などの種々のペン先の構造や形状を有するペン先ユニット４を用意して、それらを交換して使用することで、様々な書き味を実現することが可能となる。ちなみに、上述の第１の実施形態で説明した例では、ペン先ユニット４は万年筆のペン先形状とされているので、ペン先に弾力性を持たせること可能である。
　［第２の実施形態］
　上述した第１の実施形態においては、ペン先ユニット４には、コイル４２が巻回された磁性体コアのみが収納されるようにしたが、ペン先ユニットに、筆圧検出部をも収納するようにしてもよい。以下に説明する第２の実施形態は、ペン先ユニットに、筆圧検出部をも収納するようにした電子ペンの例である。
　図７は、この第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７（Ａ）は、電子ペン１Ａのペン先側の構成例を説明するための断面図、図７（Ｂ）は、電子ペン１Ａにおいて、ペン先ユニット４Ａが着脱可能であることを説明するための図、図７（Ｃ）は、ペン先ユニット４Ａと電子ペン１Ａ内の回路部との電気的な接続を説明するための図、図７（Ｄ）は、電子ペン１Ａの共振回路ＲＣＡを説明するための図である。図７において、上述の第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の参照符号を付してその説明は省略する。また、若干構成は異なるが、第１の電子ペン１と対応する部分は、同一参照符号にサフィックス「Ａ」を付加して示す。
　この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいても、電子ペン本体部８Ａに対して、コイル部材４１Ａを備えるペン先ユニット４Ａが着脱可能に構成されるのは、第１の実施形態と同様である。
　ただし、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、第１の実施形態の電子ペン１における電子ペン外筐２内に収納される回路部ユニット５を備えるペンモジュール３は形成されず、プリント基板５２Ａに形成される回路部は、電子ペン外筐２Ａ内に直接に収納される。すなわち、この第２の実施形態の電子ペン１Ａでは、図７（Ａ）に示すように、電子ペン外筐２Ａの中空部２Ａａ内に、プリント基板５２Ａを保持するホルダー５１Ａが収納されて、電子ペン本体部８Ａが構成される。図示は省略するが、ホルダー５１Ａは、プリント基板載置部のみを備え、筆圧検出部を収納する筒状部は有しない。筆圧検出部６Ａは、ペン先ユニット４Ａに設けられていて、当該筆圧検出部６Ａを保持する筒状部は不要であるからである。
　プリント基板５２Ａには、図７（Ｃ）に示すように、電子ペン１Ａの共振回路ＲＣＡを構成するコンデンサ５３Ａが配設されると共に、このコンデンサ５３Ａの第１の電極及び第２の電極と電気的に接続されている端子板５４Ａ及び５５Ａが、ペン先ユニット４Ａとの結合側の端部に配設されている。
　そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａの電子ペン外筐２Ａの中空部２Ａａの後端側には、図７（Ａ）では図示を省略したが、ホルダー５１Ａの後端側を位置規制するように、第１の実施形態の後端部材７と同様の形状の後端部材が挿入されて閉塞される。ただし、この第２の実施形態の場合には、プリント基板５２Ａの後端側には筆圧検出部は設けられないので、後端部材７Ａには、筆圧検出部の押子部材を収納するための凹部は設けられない。
　ペン先ユニット４Ａは、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ペン先筐体４０Ａ内に、コイル部材４１Ａ及び筆圧検出部６Ａが収納された構成とされている。この例のペン先筐体４０Ａは、図７（Ａ）に示すように、外観が円錐形状のペン先部４０Ａａと、外観が柱状形状の嵌合部４０Ａｂとが結合されて構成される。嵌合部４０Ａｂは、電子ペン外筐２Ａの中空部２Ａａ内に挿入嵌合されて、電子ペン本体部８Ａに装着される部分である。
　ペン先部４０Ａａには、その中心部において軸心方向に貫通孔４０Ａａａが設けられていると共に、嵌合部４０Ａｂのペン先部４０Ａａとの結合側には、貫通孔４０Ａａａに連通する凹部４０Ａｂａが形成されている。そして、このペン先部４０Ａａの貫通孔４０Ａａａ及び嵌合部４０Ａｂの凹部４０Ａｂａの部分に、コイル４２Ａが巻回された、例えばフェライトコアで構成される磁性体コア４３Ａが収納されて固着される。この場合に、磁性体コア４３Ａのペン先側の先端部がペン先部４０Ａａより突出するようにされている。また、磁性体コア４３Ａの当該突出している先端側は、図７（Ａ）に示すように、先細となるようにテーパが付されている。
　嵌合部４０Ａｂのペン先部４０Ａａとの結合側とは反対側には、筆圧検出部６Ａを収納する凹部４０Ａｂｂが形成されている。この嵌合部４０Ａｂの凹部４０Ａｂｂと、ペン先側の凹部４０Ａｂａとの間には、後述する芯体４８が挿通可能である貫通孔４０Ａｂｃが形成されている。
　この例の筆圧検出部６Ａは、上述の第１の実施形態における筆圧検出部６と同様の構成の可変容量コンデンサ６ＡＣで構成される。すなわち、この例の筆圧検出部６Ａは、感圧用部品として、図７（Ａ）に示すように、誘電体６１Ａと、絶縁性材料からなるスペーサ部材６２Ａと、導電性弾性部材６３Ａと、係止用部材６４Ａとで構成される複数個の部品からなる。これらの部品は、筆圧検出部６Ａの筐体６５Ａに収納されている。この場合に、この例では、図７（Ａ）に示すように、ペン先側から後端側に向かう軸心方向において、導電性弾性部材６３Ａ、スペーサ部材６２Ａ、誘電体６１Ａ、係止用部材６４Ａの順に、感圧用部品が並べられて配設される。
　そして、筆圧検出部６Ａは、図７（Ａ）に示すように、ペン先ユニット４Ａの嵌合部４０Ａｂの凹部４０Ａｂｂ内に収納保持される。この場合に、係止用部材６４Ａの一部は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、嵌合部４０Ａｂよりもペン先部４０Ａａとは反対側に突出する状態となるようにされている。そして、係止用部材６４Ａには、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、例えばＭＩＤ（Molded Interconnect Device）技術により形成された筆圧検出部６Ａで構成される可変容量コンデンサ６ＡＣの第１の電極及び第２の電極と電気的に接続されている端子導体６７及び６８が形成されている。そして、この第２の実施形態のペン先ユニット４Ａにおいては、図示は省略するが、コイル４２Ａの一端及び他端も、端子導体６７及び６７と電気的に接続されている。
　そして、第１の実施形態と同様に、係止用部材６４Ａは、図７（Ａ）に示すように、ペン先ユニット４Ａが、電子ペン本体部８Ａに対して装着されたときに、プリント基板５２Ａを挟持して、プリント基板５２Ａと衝合するスリット６４Ａａを備えている。そして、この装着状態では、図７（Ｃ）に示すように、係止用部材６４Ａに形成されている端子導体６７及び６８が、プリント基板５２の端子板５４Ａ及び５５Ａに接続されるように構成されている。
　そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、磁性体コア４３Ａの中心線位置には、貫通孔４３Ａａが形成されており、例えば樹脂から構成される芯体４８が、この貫通孔４３Ａａ及び嵌合部４０Ａｂの貫通孔４０Ａｂｃを通じて、筆圧検出部６Ａの導電性弾性部材６３Ａに設けられている嵌合凹部６３Ａａに嵌合される。
　したがって、芯体４８の先端に圧力（筆圧）が印加されると、芯体４８が印加された圧力に応じて軸心方向に変位し、これにより、筆圧検出部６Ａの導電性弾性部材６３Ａをスペーサ部材６２Ａを介して誘電体６１Ａ側に変位させる。すると、導電性弾性部材６３Ａと誘電体６１Ａとの接触面積が、筆圧に応じて変化し、筆圧検出部６Ａで構成される可変容量コンデンサ６ＡＣの容量が、筆圧に応じたものとなる。
　この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいて、ペン先ユニット４Ａが、電子ペン本体部８Ａに対して装着されたときには、図７（Ｄ）に示すような共振回路ＲＣＡが形成される。すなわち、図７（Ｄ）に示すように、ペン先ユニット４Ａにおいては、コイル４２Ａに対して筆圧検出部６Ａで構成される可変容量コンデンサ６ＣＡが並列に接続されている。そして、このコイル４２Ａと可変容量コンデンサ６ＣＡとの並列回路の一端及び他端が、端子導体６７及び６８に接続されている。
　したがって、ペン先ユニット４Ａが、電子ペン本体部８Ａに対して装着されると、コイル４２Ａと可変容量コンデンサ６ＣＡとの並列回路に対して、プリント基板５２Ａ上のコンデンサ５３Ａが並列に接続されて並列共振回路ＲＣＡが形成される。コイル４２Ａと可変容量コンデンサ６ＣＡとの並列回路からなる共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの電磁結合のために設定された周波数とは一致しない。コイル４２Ａと可変容量コンデンサ６ＣＡとの並列回路に、更にコンデンサ５３Ａが並列に接続された共振回路ＲＣＡは、位置検出センサとの電磁結合のために設定された周波数と一致し、電子ペン１Ａは、位置検出センサと良好に電磁結合して、位置指示をすることができるようになる。
　この第２の実施形態の電子ペン１Ａも、第１の実施形態の電子ペン１と同様にして、位置検出装置２００と電磁結合することで、位置検出センサ２１０上において位置指示をすることができると共に、筆圧情報を位置検出装置２００に送信することができる。
　この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいても、上述した第１の実施形態の電子ペン１と同様の効果を奏する。また、この第２の実施形態の電子ペン１Ａの場合には、芯体４８も単独で交換可能であるという利点がある。
　［他の実施形態］
　上述したように、第１及び第２の実施形態の電子ペン１，１Ａは、共振回路を構成するコイルを収納するペン先ユニット４，４Ａが、電子ペン本体部８，８Ａに対して着脱可能（交換可能）とされている。電磁結合方式の電子ペンの共振回路の共振周波数は、位置検出センサとの電磁結合が大きくなる周波数に調整されている。
　しかし、ペン先の構造や形状が異なるペン先ユニット４，４Ａに交換したときには、周波数特性が変わる恐れがある。また、同種のペン先の構造や形状であっても、コイルが巻回された磁性体コアからなるコイル部材にばらつきがあると、ペン先ユニット４，４Ａを交換したときには、共振回路の共振周波数が変わる恐れがある。そのために、共振回路の共振周波数を調整することができれば非常に便利である。
　以下に説明する他の実施形態の電子ペンは、以上の点に鑑み、共振回路の共振周波数を調整することが可能に構成した例である。
　＜第１の例＞
　図８は、使用者が共振回路の共振周波数を調整することができるようにした第１の例の電子ペン１Ｂの例を示すものである。この図８の例の電子ペン１Ｂは、第１の実施形態の構成を備える電子ペンにおいて、共振回路の共振周波数を調整することができるようにしたもので、第１の実施形態の電子ペン１と同一部分には、同一参照符号を付して、それらの説明は省略する。
　この図８の例の電子ペン１Ｂにおいては、回路部ユニット５内のホルダー５１のプリント基板載置部５１ａに載置されているプリント基板５２に配設されている共振回路を構成するコンデンサは静電容量が可能なトリマーコンデンサ５３Ｂで構成されていると共に、このトリマーコンデンサ５３Ｂの真上の回路部筐体５０及び電子ペン外筐２の側周面には、開口５０Ｈ及び２Ｈが設けられる。そして、電子ペン外筐２の側周面には、開口２Ｈ及び５０Ｈを開閉可能に閉塞するキャップ部材２ＣＰが設けられている。
　使用者は、ペン先ユニット４を交換したときには、キャップ部材２ＣＰを取り外して、開口２Ｈ及び５０Ｈを外部に臨ませるようにする。そして、電子ペン１Ｂと位置検出装置２００Ｂとを共振回路ＲＣＢを通じて電磁結合させる状態において、トリマーコンデンサ５３Ｂの静電容量を調整する治具９を、開口２Ｈ及び５０Ｈを通じて挿入して、トリマーコンデンサ５３Ｂの静電容量を調整するようにする。
　この例の電子ペン１Ｂとと共に使用される位置検出装置２００Ｂは、電子ペン１Ｂの共振回路ＲＣＢの共振周波数が適切なものとなったか否かを、周波数調整中の使用者に報知することができるように構成されている。
　図９に、電子ペン１Ｂの共振回路ＲＣＢの構成例と位置検出装置２００Ｂの要部を回路構成例を示す。この図９において、図６に示した位置検出装置２００と同一部分には、同一参照符号を付してその説明は省略する。
　この例の位置検出装置２００Ｂにおいては、位置検出センサ２１０と接続される送受信処理回路２２０Ｂは、電子ペン１Ｂの共振回路ＲＣＢの共振周波数が適切なものとなったかどうかを検出する機能部と、共振周波数が適切なものとなったときに、その旨を周波数調整中の電子ペン１Ｂの使用者に報知する機能部とを備える。
　すなわち、図９に示すように、この例の位置検出装置２００Ｂの送受信処理回路２２０Ｂは、位置検出センサ２１０の選択回路２１３によって選択されたループコイルが接続される接続先を、送信側端子Ｔと受信側端子Ｒとに切り替えるだけでなく、送信側端子Ｔと共振周波数調整用端子Ｆとに切り替え可能な切り替え接続回路２２３Ｂを備える。また、送受信処理回路２２０Ｂは、切り替え接続回路２２３Ｂの共振周波数調整用端子Ｆに接続される周波数検出回路２２８と、この周波数検出回路２２８の検出出力に応じて使用者に、例えばビープ音により共振周波数が適切であるか否かを報知するインジケータ２２９を備える。そして、処理制御部２２７Ｂは、使用者により電子ペンの共振周波数調整用モードの起動指示を受けたときに、切り替え接続回路２２３Ｂを、送信側端子Ｔと共振周波数調整用端子Ｆとに切り替え接続するように構成されている。その他は、図６の位置検出装置２００と同様に構成されている。
　使用者による電子ペン１Ｂの共振周波数調整用モードの起動指示を受けたときには、処理制御部２２７Ｂは、切り替え接続回路２２３Ｂを送信側端子Ｔと共振周波数調整用端子Ｆとに切り替え接続するようにする。このとき、電子ペン１Ｂの共振回路ＲＣＢから帰還される信号は、切り替え接続回路２２３Ｂの共振周波数調整用端子Ｆを通じて周波数検出回路２２８に供給されて、その周波数が検出され、適切な周波数となっているか否かが検出される。そして、周波数検出回路２２８は、受信した周波数が適切な周波数となっていると判別したときには、インジケータ２２９にその旨の検出出力信号を出力する。インジケータ２２９は、この周波数検出回路２２８から、受信した周波数が適切な周波数となっているとの検出出力信号を受けると、ビープ音を放音して、使用者に報知する。
　以上のようにして、使用者は、このビープ音を頼りに、治具９を用いて、電子ペン１Ｂのトリマーコンデンサ５３Ｂの静電容量を調整して、共振回路ＲＣＢの共振周波数を適切な周波数に調整することができる。
　なお、以上の第１の例は、第１の実施形態の電子ペン１に適用した場合として説明したが、第２の実施形態の電子ペン１Ａにも適用することができることは言うまでもない。また、上述の例では、電子ペンの共振回路の共振周波数を調整する素子として、共振用のコンデンサとしてトリマーコンデンサを用いるようにしたが、操作者による調整操作によりインダクタンス値を可変可能な可変インダクタンス素子を、共振回路に接続して、それを調整するようにしてもよい。
　＜第２の例＞
　第２の例は、電子ペンと位置検出装置とを無線通信可能として、位置検出装置からの補正信号により、電子ペンの共振回路の共振周波数を、自動的に調整することができるようにした例である。
　図１０は、この第２の例の場合の実施形態の電子ペン１Ｃの電子回路例と、位置検出装置２００Ｃの電子回路例とを示す図である。この図１０の例の電子ペン１Ｃは、第１の実施形態の構成を備える電子ペンにおいて、共振回路の共振周波数を調整することができるようにしたもので、図４に示した第１の実施形態の電子ペン１及び位置検出装置２００、また、上述の位置検出装置２００Ｂと同一部分には同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　この例の電子ペン１Ｃにおいては、図１０に示すように、回路部ユニット５には、共振用コンデンサ５３Ｃと、筆圧検出部６で構成される可変容量コンデンサ６Ｃとに加えて、供給電圧に応じて静電容量を可変する可変容量ダイオード５８が設けられている。そして、これら共振用コンデンサ５３Ｃと、可変容量コンデンサ６Ｃと、可変容量ダイオード５８とは互いに並列に接続されて共振回路ＲＣＣが構成されている。
　さらに、この例では回路部ユニット５には、可変容量ダイオード５８に制御電圧を供給する制御回路１００と、位置検出装置２００Ｃと無線通信する無線通信部１０１とが設けられる。無線通信部１０１は、この例ではブルートゥース（登録商標）規格の無線通信手段が用いられる。この無線通信部１０１は、位置検出装置２００Ｃから受信した後述する補正信号を制御回路１００に供給し、制御回路１００は、受け取った補正信号から、可変容量ダイオード５８の静電容量を制御する制御電圧を生成する。
　一方、位置検出装置２００Ｃは、図９に示した第１の例の位置検出装置２００Ｂと同様の切り替え接続回路２２３Ｂを備えると共に、周波数検出回路２２８Ｃを備える。処理制御部２２７Ｂは、使用者から、電子ペン１Ｃの共振回路ＲＣＣの共振周波数調整モードの起動指示を受けたときに、切り替え接続回路２２３Ｂを共振周波数調整用端子Ｆに切り替えるように制御する。
　そして、この例の位置検出装置２００Ｃにおいては、周波数検出回路２２８Ｃは、電子ペン１Ｃの共振回路ＲＣＣから帰還される信号の周波数を検出し、その検出した周波数に対応する信号を補正信号生成回路２２９Ｃに供給する。補正信号生成回路２２９Ｃは、周波数検出回路２２８Ｃから受け取った信号から電子ペン１Ｃの共振回路ＲＣＣから帰還される信号の周波数を認識し、その周波数と適切な周波数との差分に応じた補正信号を生成する。
　そして、この例の位置検出装置２００Ｃにおいては、電子ペン１Ｃの無線通信部１０１と無線通信可能な無線通信部２３０を備える。そして、補正信号生成回路２２９Ｃで生成された補正信号が無線通信部２３０を通じて、電子ペン１Ｃに送信されるように構成されている。
　この第２の例の場合には、電子ペン１Ｃの共振回路ＲＣＣの共振周波数を調整する場合には、電子ペン１Ｃと位置検出センサ２１０とを電磁結合させた状態において、処理制御部２２７Ｂに共振周波数調整モードの起動指示をする。
　すると、切り替え接続回路２２３Ｂが共振周波数調整用端子Ｆに切り替えられて、電子ペン１Ｃから受信した受信信号が周波数検出回路２２８Ｃに供給されて、その周波数が検出される。そして、補正信号生成回路２２９Ｃで検出された周波数と適切な周波数との差分に応じた補正信号が生成され、その補正信号が無線通信回路２３０を通じて電子ペン１Ｃに送信される。
　電子ペン１Ｃでは、無線通信部１０１で、位置検出装置２００Ｃからの補正信号を受信し、制御回路１００に供給される。制御回路１００は、この補正信号から制御電圧を生成して、可変容量ダイオード５８に供給する。これにより、共振回路ＲＣＣの共振周波数が制御されて、適切な周波数となるように自動的に調整される。
　なお、以上の第２の例は、第１の実施形態の電子ペン１に適用した場合として説明したが、第２の実施形態の電子ペン１Ａにも適用することができることは言うまでもない。また、以上の第２の例では、共振周波数を調整するために可変容量ダイオード５８を、共振用のコンデンサ５３Ｃに対して並列に接続したが、コンデンサ５３Ｃに直列に接続するように構成してもよい。
　また、以上の第２の例では、共振周波数を調整するために可変容量ダイオード５８を用いるようにしたが、電圧可変型のインダクタンス素子を用いるようにしてもよい。
　［その他の実施形態または変形例］
　上述の実施形態では、筆圧検出部で検出した筆圧は、電子ペンから、共振回路の共振周波数の変移（位相の変移）として位置検出装置に送信するようにしたが、共振回路の動作をオン・オフ断続することができるように構成して、筆圧値をデジタル信号に変換して送信するようにすることもできる。
　その場合には、電子ペンの回路部においては、共振回路のコイルに並列に、共振回路の動作をオン・オフ制御するためのスイッチ回路を接続すると共に、例えばＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）で構成される制御回路を設ける。そして、制御回路で、筆圧検出部で構成される可変容量コンデンサの静電容量容量を検出して、その検出した静電容量から筆圧値を検出し、その筆圧値をデジタル信号に変換する。そして、制御回路は、そのデジタル信号の２値の値「１」、「０」により、スイッチ回路をオン・オフ制御することで、共振回路の動作をオン・オフさせ、これにより、筆圧情報を、共振周波数の信号のＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）信号として位置検出装置に供給する。
　上述した他の実施形態の第２の例の電子ペン１Ｃを、そのように構成した場合には、共振回路の動作のオン・オフ制御用の制御回路は、図１０に示した制御回路１００を用いることができる。
　また、図１０の例のように、電子ペンと位置検出装置とが無線通信部により無線通信可能となっている場合には、筆圧検出部で検出された筆圧情報は、電子ペンから無線通信部を用いた無線通信により位置検出装置に送信するようにしてもよい。
　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筆圧検出部を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、電子ペンの回路部に共振用コンデンサを設けるようにしたが、ペン先ユニット内に、コイルと共振用コンデンサとを収納するように構成してもよい。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…電子ペン、２…電子ペン外筐、３…ペンモジュール、４…ペン先ユニット、５…回路部ユニット、６…筆圧検出部、７…後端部材、８，８Ａ…電子ペン本体部、４０…ペン先筐体、４１…コイル部材、４２…コイル、４３…磁性体コア、４４，４５…電極端子、５０…回路部筐体、５１…ホルダー、５２…プリント基板、５３，５３Ｂ，５３Ｃ…共振用コンデンサ、５５，５６…端子板

Claims (17)

  1. 　コイルを含む共振回路により位置検出センサと電磁結合することに基づいて、前記位置検出センサに対して位置指示をするようにする電磁結合方式の電子ペンであって、
    　電子ペン本体部と、
    　前記電子ペン本体部に対して着脱可能なペン先ユニットと、
    　を備え、
    　前記ペン先ユニットは、所定の形状のペン先筐体の内部に、少なくとも前記コイルが収納されて構成されており、
    　前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に装着されることで前記共振回路の一部となる回路部を備える
    　ことを特徴とする電磁結合方式の電子ペン。
  2. 　前記コイルは、棒状形状の磁性体コアに巻回されており、前記棒状形状の磁性体コアの中心線方向が、電子ペンの軸心方向に平行となる状態で、前記ペン先ユニットに収納されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  3. 　前記ペン先ユニットは、前記ペン先筐体のペン先とは反対側が、前記電子ペン本体部側に設けられる筒状部の一方の開口側から前記筒状部の中空部内に収納されることで、前記電子ペン本体部に対して着脱可能に装着される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  4. 　前記ペン先ユニットは、前記コイルの一端及び他端のそれぞれと電気的に接続されている２個の第１の端子部（電極）を備え、
    　前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットが装着されたときに、前記２個の第１の端子部のそれぞれと電気的に接続される２個の第２の端子部を備え、前記２個の第２の端子部は、前記回路部と電気的に接続されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  5. 　前記電子ペン本体部の前記回路部は、回路基板を含み、前記回路基板には、前記第２の端子部が、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記ペン先ユニットの前記２個の第１の端子部のそれぞれと接触して電気的な接続をするように設けられている
    　ことを特徴とする請求項３に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  6. 　前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体には、前記共振回路の一部を構成するコンデンサが前記コイルと並列に接続されて設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  7. 　前記電子ペン本体部の前記回路部は、操作者による操作に応じてオン・オフされるスイッチ回路を備えると共に、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記スイッチ回路のオン・オフにより、前記共振回路の共振周波数を変更するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  8. 　前記電子ペン本体部は、前記ペン先ユニットのペン先に印加される筆圧を、前記共振回路の共振周波数を変更する共振周波数変更要素として検出する筆圧検出部を備え、
    　前記回路部は、前記ペン先ユニットが前記電子ペン本体部に対して装着されたときに、前記筆圧検出部で構成される前記共振周波数変更要素により、前記印加される前記筆圧に応じて前記共振回路の共振周波数を変更するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  9. 　前記筆圧検出部は、電子ペンの筒状の外筐の中空部内を軸心方向に移動可能となる筒状部内に収納されており、
    　前記筆圧検出部は、前記電子ペン本体部に対して装着された前記ペン先ユニットのペン先に印加される圧力に応じて、前記ペン先ユニット及び前記電子ペン本体部の全体が移動することによる圧力を、前記筆圧として検出する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  10. 　前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体は、少なくとも樹脂で構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  11. 　前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体は、筆記具の万年筆のペン先形状を有しており、
    　前記コイルは、前記電子ペンの筒状の外筐の中心線位置から偏心した前記万年筆のペン先の裏側に対応する位置に設けられている
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  12. 　前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体には、前記ペン先ユニットのペン先に印加される筆圧を、前記共振回路の共振周波数を変更する共振周波数変更要素として検出する筆圧検出部が設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  13. 　前記コイルは、軸心方向の貫通孔を備える磁性体コアに巻回されていると共に、前記コイルが巻回された磁性体コアは、前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体に、前記筆圧検出部よりも前記磁性体コアがペン先側となる状態で前記筆圧検出部と軸心方向に並べられて収納されると共に、前記磁性体コアの前記貫通孔が前記ペン先筐体の外部に臨む状態で収納されており、
    　芯体が、前記貫通孔を通じて前記磁性体コアに対して軸心方向に移動可能状態で挿入され、前記芯体のペン先側とは反対側の端部が前記筆圧検出部に筆圧を伝達するように嵌合される
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  14. 　前記磁性体コアの軸心方向のペン先側の端部は、前記ペン先筐体よりも突出して設けられており、
    　前記磁性体コアの前記突出している部分の前記貫通孔を通じて、芯体が前記磁性体コアに挿入される
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  15. 　前記電子ペン本体部が備える回路部には、前記共振回路の共振周波数を調整可能とする可変容量素子または可変インダクタンス素子を含み、
    　前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子は、外部から容量値またはインダクタンス値を調整することが可能に構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  16. 　前記ペン先ユニットの前記ペン先筐体内には、前記共振回路の共振周波数を調整可能とする可変容量素子または可変インダクタンス素子を含み、
    　前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子は、外部から容量値またはインダクタンス値を調整することが可能に構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
  17. 　前記電子ペン本体部が備える回路部には、前記共振回路の共振周波数を、制御信号を受けることで調整可能である可変容量素子または可変インダクタンス素子と、前記制御信号を発生する制御回路と、位置検出装置からの共振周波数調整用信号を受信する通信回路とを含み、
    　前記制御回路は、前記通信回路を通じて受信した前記共振周波数調整用信号から前記制御信号を生成して、前記可変容量素子または前記可変インダクタンス素子に供給する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁結合方式の電子ペン。
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