WO2020202761A1 - 伸縮可能な電子ペン - Google Patents

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WO2020202761A1
WO2020202761A1 PCT/JP2020/003668 JP2020003668W WO2020202761A1 WO 2020202761 A1 WO2020202761 A1 WO 2020202761A1 JP 2020003668 W JP2020003668 W JP 2020003668W WO 2020202761 A1 WO2020202761 A1 WO 2020202761A1
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WO
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electronic pen
tubular housing
housing
extended
unit
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PCT/JP2020/003668
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信也 青木
直也 西澤
徹 江口
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株式会社ワコム
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Publication date
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an electronic pen which is a pen-type position indicator used together with a position detection device.
  • the electronic pen is grasped by the user and used for position indication on the position detection sensor (coordinate detection sensor) of the position detection device.
  • the position indicated on the sensor by the electronic pen is a position detection device by exchanging a position detection signal between the electronic pen and the position detection sensor by various methods such as an electromagnetic induction method and a capacitance method. Is detected by.
  • An example of an input device composed of an electromagnetic induction type position detection sensor and an electronic pen is disclosed in Patent Document 1 described later, and the capacitance type position detection sensor and the electronic pen are used.
  • An example of the configured input device is disclosed in Patent Document 2 described later.
  • the position detection device is composed of a position detection sensor and a position detection circuit that detects an indicated position by receiving a detection output from the position detection sensor.
  • the conventional electronic pen may be too short to perform flexible instruction operations.
  • the electronic pen is coupled to the position detection sensor by electromagnetic induction or by capacitance to indicate the position. Looking only at this operation, it can be considered that a kind of switch is configured by the electronic pen and the position detection sensor. It is also desired to develop a new usage mode of the electronic pen and the position detection sensor by utilizing such a property.
  • the tubular housing is composed of a plurality of tubular housings having the same axial center, and the plurality of tubular housings are overlapped to be in a short state and stretched to be in a long state. I will provide a.
  • a core body made of a conductive material is attached to the tip of a tubular housing made of a conductive material.
  • the tubular housing is composed of a plurality of tubular housings having the same axial center, and the plurality of tubular housings are overlapped to be in a short state and stretched to be in a long state.
  • EMR ElectroMagnetic Resonance technology
  • AES active capacitance method
  • the electronic pen of the present invention can be configured as any type of electronic pen. However, regardless of which type of electronic pen is configured, its external shape can be configured in substantially the same manner. In particular, the configuration of the housing portion is the same regardless of the electronic pen method.
  • the electronic pen of the embodiment composed of each of the capacitance method, the electromagnetic induction method, and the active capacitance method will be described.
  • the capacitance method will be referred to as an ES method
  • the electromagnetic induction method will be referred to as an EMR method
  • the active capacitance method will be referred to as an AES method.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the appearance of the electronic pen of the embodiment and the arrangement position of the circuit portion.
  • the electronic pen of the embodiment described below includes a core body 11 and a tubular housing provided with the core body 11 at the tip end portion.
  • the tubular housing is cylindrical, and is configured so that a plurality of tubular housings having the same axis are connected to each other, and the plurality of tubular housings are folded so as to overlap each other.
  • a short state (short state) is obtained as shown in FIG. 1 (B).
  • the state becomes a long state (long state) as shown in FIG. 1 (A).
  • the electronic pen of the example shown in FIG. 1 it is composed of a core body 11 and four tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), and 14.
  • the tubular housing 12 is located at the innermost side when it is in the short state (FIG. 1 (B)).
  • the tubular housing 14 is located on the outermost side in the short state (FIG. 1 (B)), and its side surface can be touched by the user.
  • the tubular housing 13 (1) is located outside the tubular housing 12, and the tubular housing 13 (2) is located outside the tubular housing 13 (1). ..
  • tubular housing 12 is the innermost housing
  • tubular housings 13 (1) and 13 (2) are one or more intermediate housings
  • the tubular housing 14 is the outermost housing.
  • the relationship between the diameters of each housing is as follows: tubular housing 12 ⁇ cylindrical housing 13 (1) ⁇ cylindrical housing 13 (2) ⁇ cylindrical housing 14.
  • FIG. 1 (A) it can be stretched to a long state or folded to a short state.
  • so-called side switches SW1 and SW2 are provided on the side surface of the tubular housing 14.
  • the side switches SW1 and SW2 correspond to the so-called left button and right button of a so-called mouse which is a pointing device. Therefore, when the side switch SW1 is pressed, the signal of the frequency A is transmitted through the core body 11, and for example, the user can instruct the target position and position the cursor. Further, when the side switch SW2 is pressed, a signal of frequency B is transmitted through the core body 11, and for example, a predetermined window can be displayed (opened) in the vicinity of the current cursor position.
  • the circuit unit (circuit board) 15 for transmitting signals in response to the operation of the side switches SW1 and SW2 is a tubular housing 12 or a tubular housing. It is mounted on the body 14.
  • the circuit unit 15 includes a control IC (Integrated circuit), a transmission circuit, and the like.
  • the circuit unit 15 is mounted on the tubular housing 12 or the tubular housing 14, because the tubular housing 12 does not have a housing that follows this, and conversely, the tubular housing 14 has. This is because there is no housing following this, and in any case, the circuit unit 15 can be easily fixed inside.
  • a power supply for operating the circuit unit 15 is required, and as shown in FIG. 1C, for example, a battery is attached to the end portion of the tubular housing 14.
  • a mounting portion of 16 is provided so that the battery can be attached and detached.
  • the battery 16 is assumed to be a so-called button type battery, but when an AA type or AAA type battery is used, the tubular housing 14 It may be configured so that the portion on the rear end side is lengthened.
  • the appearance configuration as described above is almost the same in all cases of the ES type electronic pen, the EMR type electronic pen, and the AES type electronic pen.
  • configuration examples of the ES type electronic pen, the EMR type electronic pen, and the AES type electronic pen will be described.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the ES type electronic pen 1 which is the electronic pen of the first embodiment.
  • the core 11 of the electronic pen 1 and the tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), and 14 are formed of a conductive material in order to be grounded through the user's body. Will be done.
  • the core body 11 is formed of conductive rubber
  • each of the tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), and 14 is formed of a metal such as iron or aluminum. With this configuration, it can function as an ES type electronic pen.
  • the electronic pen 1 when the user holds the electronic pen 1 in his hand and brings the core body 11 into contact with the position detection sensor, the electronic pen 1 is grounded through the user, so that the electronic pen 1 is between the position detection sensor and the electronic pen 1. A weak current flows and the capacitance changes. By detecting this with the position detection sensor and the position detection circuit, it is possible to detect what was instructed by the electronic pen 1 and the indicated position.
  • the core body 11 and the circuit unit 15 are not electrically connected.
  • the information of the side switch is transmitted to the position detection sensor side through the antenna 152 connected to the control IC mounted on the circuit unit 15.
  • the control IC 151 also has a function as a short-range wireless communication unit, and the drive power supply from the battery 16 is supplied through the power supply circuit 153. Further, the power supply circuit 153 also supplies drive power to each necessary part. As a result, when the side switch SW1 or the side switch SW2 is pressed, the control IC 151 can transmit the side switch information to the position detection sensor side through the antenna 152.
  • the electronic pen 1 is in a stretched and long state even when it is folded and in a short state as shown in FIG. 1 (B), and as shown in FIG. 1 (A).
  • it functions as an ES type electronic pen.
  • a signal having a frequency corresponding to the operated side switch can be transmitted to the position detection sensor side.
  • it is possible to issue an instruction to the position detection sensor side in response to the operation of the side switches SW1 and SW2.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a case where a cover is used for the electronic pen of the embodiment.
  • a cover 17 can be attached to the tubular housing 14 of the electronic pen 1 in order to improve the appearance and protect the housing.
  • a non-conductive material such as wood, leather (natural or synthetic), rubber (natural or synthetic), or cloth.
  • the cover 17 is provided with an opening 17h so that the connection between the palm of the user or the fingers of the user's hand and the outer side surface of the tubular housing 14 can be maintained.
  • the opening 17h is provided in the portion where the side switches SW1 and SW2 are provided. In this case, by forming the side switches SW1 and SW2 themselves with a conductive material, a more reliable electrical connection with the user's body can be ensured.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the EMR type electronic pen 1A, which is the electronic pen of the second embodiment, and FIG. 4A is a sectional view of the electronic pen 1A. (B) shows the equivalent circuit of the electronic pen 1A.
  • the tubular housing 12A corresponds to the tubular housing 12 shown in FIG. 1 and corresponds to the innermost housing having the shortest diameter.
  • Various members for realizing the EMR type electronic pen function are mounted in the tubular housing 12A.
  • the core body 11A corresponds to the core body 11 shown in FIG. 1, but the core body 11A of the second embodiment is a rod-shaped body formed of, for example, a resin or the like.
  • the end portion of the core body 11A which is the pen tip, has a diameter longer than the diameter of the shaft portion extending to the rear end from the portion, and the tip portion is processed into a hemispherical shape on an operation surface such as a position detection sensor. , It is made to be able to move smoothly.
  • the ferrite core 22 is formed of, for example, a cylindrical ferrite material in which a through hole having a predetermined diameter in the axial direction is formed at a position including a center line in the axial direction.
  • the core body 11A is inserted into the through hole of the ferrite core 22 so as to penetrate the ferrite core 22. That is, the core body 11A is longer than the length of the ferrite core 22 in the axial direction.
  • the shaft portion of the core body 11A inserted into the through hole of the ferrite core 22 has a diameter slightly shorter than the diameter of the through hole, and slides in the through hole in the axial direction. Be able to do it.
  • a portion of the ferrite core 22 having a predetermined length in the axial direction is a coil winding portion in which the coil 21 is wound, and both ends thereof are non-coils in which the coil is not wound. It is a winding part.
  • the extension wires (conductor wires) 21a and 21b from the end of the coil 21 wound around the ferrite core 22 are provided in the circuit portion 15A by extending the inside of the tubular housing 12A to the circuit portion 15A. It is connected to the existing capacitor (capacitor).
  • a resonance circuit is formed by the coil 21 and the capacitor on the circuit unit 15A, and the resonance circuit can be coupled with the position detection device by electromagnetic induction to transmit and receive signals (magnetic fields) to each other.
  • the circuit unit 15A corresponds to the circuit unit 15 shown in FIG. 1 (C), and has a so-called printed circuit board configuration.
  • various circuit components such as a control IC functioning as a control circuit and a plurality of capacitors are mounted on an insulating substrate, and they are connected to form an electronic circuit.
  • the circuit unit 15A is housed and protected inside the substrate protection pipe 24.
  • connection portion 23 including a mold portion 23A, a pen pressure detection portion 23B, a fitting portion 23C, and a connection terminal portion 23D is provided.
  • the connection portion 23 is a portion that integrally connects the portion including the coil 21, the ferrite core 22, and the core body 11A, the circuit portion 15A, and the substrate protection pipe 24.
  • a recess for fitting the coil non-winding portion of the ferrite core 22 is provided on the end face side of the mold portion 23A facing the ferrite core 22.
  • a core body holding portion A1, a conductive rubber A2, a ring spacer A3, a dielectric A4, and a terminal member A5 are provided inside the mold portion 23A.
  • Each of these parts is sandwiched between the mold part 23A and the fitting part 23C, and becomes a writing pressure detecting part 23B for detecting the writing pressure.
  • the conductive rubber (first electrode) A2 and the terminal member (second electrode) A5 form a variable capacitance capacitor (capacitor) by sandwiching the dielectric A4.
  • the conductive wire connected to the conductive rubber A2 and the conductive wire connected to the terminal member pass, for example, outside the mold portion 23A and the fitting portion 23C, and are connected to the terminals of the connection terminal portion 23D, and are connected to the connection terminal portion. It is connected to the electronic circuit of the circuit unit 15A through the terminal of 23D.
  • the writing pressure applied to the core body 11A can be detected as a change in the capacitance of the writing pressure detecting section 23B having a variable capacitance capacitor configuration.
  • the pen pressure detecting portion 23B composed of the core body holding portion A1, the conductive rubber A2, the ring spacer A3, the dielectric A4, and the terminal member A5 is described in, for example, Patent Document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-275283. It is the same as the pen pressure detecting means having a well-known configuration. Further, the pen pressure detecting unit 23B can be configured in the same manner as the pen pressure detecting means having a well-known configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-186803. Further, for example, a semiconductor element having a variable capacitance according to a writing pressure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-161307 may be used.
  • the fitting portion 23C is a portion that fits with the substrate protection pipe 24.
  • the fitting portion 23C is formed of, for example, a substantially cylindrical shape by resin, hard rubber, or the like, and is firmly fitted and integrated with the mold portion 23A.
  • the core body holding portion A1, the conductive rubber A2, the ring spacer A3, the dielectric A4, and the terminal member A5 are sandwiched between the mold portion 23A and the fitting portion 23C.
  • the pen pressure detecting unit 23B to be configured is stably held in the tubular housing 12A.
  • connection terminal portion 23D is a portion composed of two upper and lower plate portions connected to the fitting portion 23C. This plate portion sandwiches the circuit portion 15A.
  • One of these two plate portions for example, the upper plate portion in FIG. 4A, has a terminal to which the above-mentioned conductive rubber A2 and the conductive wire from the terminal member A5 are connected. Therefore, when the circuit unit 15A is inserted into the connection terminal unit 23D, it is automatically connected to the terminal unit of the electronic circuit provided in the circuit unit 15A.
  • the substrate protection pipe 24 is a hard tubular member that is formed by using metal, carbon material, synthetic resin, etc., and is not easily broken or bent.
  • the fitting portion 23C of the connecting portion 23 is inserted into a predetermined range inside the substrate protection pipe 24 from the opening on the core body side, and both are fitted.
  • the pipe lid 25 is inserted into a predetermined range inside the substrate protection pipe 24 from the rear end side opening to fit the two.
  • the pen tip side portion in which the core body 11A is inserted into the ferrite core 22 around which the coil 21 is wound, the connection portion 23, the substrate protection pipe 24 accommodating the circuit portion 15A, and the pipe lid 25 are formed. Connected integrally. As a result, the main part that realizes the function of the EMR type electronic pen is configured. This main part is housed in the tubular housing 12A, and the connecting member 26 for connecting the tubular housing 12A to the tubular housing 13 (1) is fitted into the opening on the rear end side. It is attached.
  • tubular housing 12A is loaded into the tubular housing 13 (1) from the rear end side of the tubular housing 13 (1).
  • the tubular housing 13 (1) loaded with the tubular housing 12A is loaded into the tubular housing 13 (2) from the rear end side of the tubular housing 13 (2).
  • the tubular housing 13 (2) loaded with the tubular housing 12A and the tubular housing 13 (1) is loaded into the tubular housing 14 from the rear end side of the tubular housing 14.
  • the corresponding telescopic EMR type electronic pen 1A shown in FIG. 1 can be configured.
  • the tubular housing 14 is provided with side switches SW1A and SW2A in the same manner as in the case shown in FIG.
  • the side switches SW1A and SW2A are connected to the circuit unit 15A by the conductive wire 27 in FIG. 4A, for example.
  • a resonance circuit is formed by the coil 21 and the capacitor Cf mounted on the circuit unit 15A, and a signal (magnetic field) can be transmitted and received by electromagnetic induction to and from the position detection device.
  • the pen pressure detection unit 23B having a variable capacitance capacitor configuration in parallel to the resonance circuit, the phase of the signal (magnetic field) transmitted to the position detection device is changed according to the pen pressure to be detected. It can be changed and pressure information can be transmitted.
  • a portion in which the capacitor C1 and the side switch SW1A are connected in series and a portion in which the capacitor C2 and the side switch SW2A are connected in series are parallel to the resonance circuit. Connected to.
  • the phase of the transmitted signal can be changed by turning the side switches SW1A and SW2A on / off, and it is possible to notify each of the side switches SW1A and SW2A that the operation has been performed. ..
  • the tubular housing 12A needs to be made of resin or the like instead of a conductive material.
  • the resin portion may be only the tip portion of the tubular housing 12A.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the AES type electronic pen 1B, which is the electronic pen of the third embodiment, and FIG. 5 (A) is a cross-sectional view of the electronic pen 1B on the pen tip side. 5 (B) shows a schematic configuration of the electronic pen 1B.
  • the tubular housing 12B corresponds to the tubular housing 12 shown in FIG. 1 and corresponds to the innermost housing having the shortest diameter.
  • Various members for realizing the AES type electronic pen function are mounted in the tubular housing 12B.
  • the AES type electronic pen 1B of this example also has basically the same configuration as the case of the EMR type electronic pen 1A shown in FIG. However, in the case of the AES type electronic pen 1B, since the signal is transmitted to the position detection device through the core body 11B, the core body 11B has conductivity.
  • the core body 11B is constructed by using, for example, a synthetic resin mixed with a metal or a carbon material.
  • the electrode A7 is provided inside the core body holding portion A1 so that the core body 11B pointed to by the core body 11B comes into contact with the core body holding portion A1.
  • the lead wire A8 is extended from the electrode A7 and connected to the oscillation circuit mounted on the circuit unit 15B.
  • the signal from the oscillation circuit mounted on the circuit unit 15B is transmitted to the position detection device through the core body 11B.
  • the core body holding portion A1 itself is formed of a conductive material such as a resin mixed with conductive rubber or carbon, and the core body holding portion A1 and the oscillation circuit are made conductive. It may be configured to be connected by a wire.
  • the coil and ferrite core do not exist. Therefore, in the case of the electronic pen 1B, the mold portion 23A is stretched toward the pen tip side and abuts against the end face of the tapered portion. Then, the core body 11B, the mold portion 23A, the pen pressure detection portion 23B, the fitting portion 23C, the connection terminal portion 23D, the electrode A7 and the lead wire A8, the circuit portion 15B, the substrate protection pipe 24, the pipe lid 25 (not shown), and the connection member 26. Is housed in the tubular housing 12B to form the electronic pen 1B.
  • the tubular housing 12B equipped with the AES type electronic pen function has the tubular housing 13 (1), as in the case of the EMR type electronic pen 1A described with reference to FIG. In combination with 13 (2) and 14, the telescopic AES type electronic pen 1B shown in FIG. 1 can be configured.
  • an oscillation circuit 152B is connected to the core body 11B through the control IC 151B.
  • Drive power from the battery 16B is supplied to the control IC 151B through the power supply circuit 153B.
  • the power supply circuit 153B also supplies drive power to each necessary part.
  • a pen pressure detection unit 23B having a variable capacitance capacitor configuration is connected to the control IC 151B.
  • the control IC 151B includes the pen pressure information detected by the pen pressure detection unit 23B in the signal transmitted from the core body 11B by changing the frequency based on the reference signal from the oscillation circuit 152B and transmitting the pen pressure information. be able to. Further, when the side switches SW1 and SW2 are pressed, the control IC 151B forms a signal of a target frequency based on the reference signal from the oscillation circuit 152B, transmits the signal from the core body 11, and positions the position. It can be transmitted to the detection sensor side.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a usage mode of the electronic pens 1, 1A, and 1B of the embodiment.
  • FIG. 6 is for explaining a usage mode in which a display device provided with a large display screen 100 and a position detection sensor 100S corresponding to the entire surface of the display screen 100 is used by being connected to a personal computer. It is a figure of. In this case, the display device can be used as a substitute for a so-called blackboard or whiteboard.
  • the electronic pen used is the ES type electronic pen 1 or EMR.
  • the type electronic pen 1A or the AES type electronic pen 1B is determined.
  • the electronic pens 1, 1A and 1B when the electronic pens 1, 1A and 1B are stretched (long state) and the pen tip is brought close to the position detection sensor 100S, the cursor is positioned at the indicated position.
  • a predetermined display H1 can be displayed.
  • the target selection item can be selected by displaying (opening) a predetermined window M1 and pointing to the selection item based on the indicated position.
  • the electronic pens 1, 1A, and 1B can have both a function as a so-called pointer and a function as a pointing device.
  • the pen tip is brought into contact with the position detection sensor 100S and operated so as to move.
  • the electronic pens 1, 1A, and 1B can be used as writing instruments such as so-called chalk (white ink) and whiteboard markers.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining other usage modes of the electronic pens 1, 1A, and 1B of the embodiment.
  • a plurality of position detection sensors SS1, SS2, SS3, ... are provided on a surface facing the user, such as an indoor wall, a pillar, and an upper surface of a table, and these are connected to the controller 200.
  • the position detection sensors SS1, SS2, SS3, ... Are for ES method, EMR, and AES. Therefore, it is determined whether the electronic pen to be used is the electronic pen 1 for ES, the electronic pen 1A for EMR, or the electronic pen 1B for AES according to the method of the provided position detection sensor.
  • functions are assigned to each of the position detection sensors SS1, SS2, SS3, ... In advance. Assigned functions include, for example, lighting on / off, TV on / off, TV volume control, TV channel switching, air conditioner on / off, air conditioner mode switching, air conditioner temperature control, email reception. There are various things such as display.
  • the controller 200 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a non-volatile memory, a remote control signal transmitter, a communication I / F, and a connection I / F with an external device. It is equipped with F and the like.
  • the controller 200 is also connected to the Internet 300 through the communication I / F.
  • the position on the position detection sensor to which the on / off function of the lamp is assigned is indicated by the electronic pens 1, 1A, 1B of the corresponding method.
  • the instruction is notified to the controller 200 by an output signal from the position detection sensor.
  • the controller 200 can transmit a remote control signal for the lamp from the remote control signal transmission unit to turn on / off the lamp.
  • the desired function can be executed by instructing the position detection sensor to which the desired function is assigned with the corresponding electronic pens 1, 1A and 1B. That is, the position detection sensor is used with an electronic pen for processing such as TV on / off, TV volume adjustment, TV channel switching, air conditioner on / off, air conditioner mode switching, air conditioner temperature adjustment, and e-mail reception display. It can be done with a simple operation of instructing.
  • a position detection sensor for up and a position detection sensor for down may be provided.
  • the indication area of one position detection sensor may be divided into two, and one area may be used for up and the other area may be used for down.
  • the position detection sensor can be configured by two intersecting line electrodes or two intersecting loop electrodes.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a case where the memory is mounted on the electronic pen.
  • the electronic pens 1, 1A and 1B have a function of transmitting information through the antenna 152, the core body 11B and the coil 21. Conversely, it is possible to receive information from the position detection device and the like through the antenna 152, the core body 11B, and the coil 21. Therefore, the memories 155, 155A, and 155B are mounted on the electronic pens 1, 1A, and 1B.
  • a receiving unit 154 which takes in the information received through the antenna 152 and records it in the memory 155 in a state of being electrically separated from the core body 11.
  • a receiving unit 154A is provided between the resonance circuit including the coil 21 and the capacitor Cf and the memory 155A to capture the information received through the resonance circuit and record it in the memory 155A. ..
  • a receiving unit 154B is provided between the core body 11B and the memory 155B to take in the information received through the core body 11B and record it in the memory 155B.
  • the electronic pens 1, 1A, and 1B can have a function of taking in information from the outside and recording the information in the memories 155, 155A, and 155B.
  • the receiving unit 154 of FIG. 8A can be realized as a short-range wireless communication function such as the BlueTooth (registered trademark) standard.
  • the function of the receiving unit 154 can be provided as a function of the control IC 151 shown in FIG.
  • the electronic pens 1A and 1B may be provided with a short-range wireless communication function separately from the core body 11B and the coil 21.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a usage mode of the electronic pen equipped with the memory.
  • the information captured using FIG. 8 is transmitted to the information terminal 400 provided with the position detection sensor 400S, for example, by including it in the position instruction signal.
  • the information collected by the electronic pens 1, 1A, and 1B can be delivered to the information terminal 400.
  • Various kinds of information can be considered as the information to be passed in this way.
  • the electronic pens 1, 1A are provided with the position of the display screen 100 instructed through the electronic pens 1, 1A, and 1B, and the information of the input characters and figures.
  • the memory is stored in the memory 155, 155A, 155B of 1B.
  • the information can be provided to the information terminal 400, which is a tablet PC, and the contents of the lessons and lectures given can be reproduced so as to be reconfirmed.
  • information indicating the function assigned to the position detection sensor instructed through the electronic pens 1, 1A, and 1B is provided.
  • the provided information is associated with the current time provided by the clock circuit provided by the electronic pens 1, 1A and 1B, and stored in the memories 155, 155A and 155B of the electronic pens 1, 1A and 1B. Then, for example, it becomes possible to provide the information to the information terminal 400, which is a tablet PC, and check the operation history performed through the electronic pens 1, 1A, and 1B.
  • the electronic pens 1, 1A, and 1B of the above-described embodiment realize an electronic pen that has both a function as a pointer used by a teacher or a lecturer in a class or a lecture and a function as a pointing device such as a mouse of a personal computer. it can.
  • an electronic pen that can not only input information to an information terminal equipped with a position detection device but also have a wider range of utilization.
  • the electronic pens 1, 1A, and 1B of the above-described embodiment have a four-stage configuration as shown in FIG. 1, but are not limited to this.
  • An electronic pen having a multi-stage structure of two or more stages can be patterned.
  • the thickness and length of the plurality of tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), ..., 14 constituting the electronic pen can be various depending on the purpose of use and the like.
  • tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), ..., 14 are not limited to cylindrical ones, and may be polygonal columnar ones.
  • a multi-stage electronic pen can be configured by combining a plurality of tubular housings having similar end faces. Therefore, it is also possible to construct an electronic pen having a multi-stage structure by using a tubular body having a star-shaped or elliptical end face.
  • circuit unit 15 when the circuit unit 15 is provided in the tubular housing 12, the circuit unit 15 and the side switches SW1 and SW2 must be electrically connected. Further, when the circuit unit 15 is provided in the tubular housing 14, the circuit unit 15 and the core body 11 must be electrically connected. In these cases, it is necessary to connect the inside of the tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), and 14 in such a manner that the connecting wires are not broken even if they are folded or stretched. .. The same applies to the EMR type electronic pen 1A and the AES type electronic pen 1B.
  • a conductor pattern that is electrically connected may be formed. Of course, it may be connected by a conductive wire.
  • outer side surfaces of the tubular housings 12, 13 (1), 13 (2), ..., 14 can be processed and decorated in various ways, such as by applying a wood grain print or adding color.
  • 1 ... ES type electronic pen 11 ... core body, 12 ... tubular housing (innermost housing), 13 (1), 13 (2) ... tubular housing (intermediate housing), 14 ... cylinder Shaped housing (outermost housing), 15 ... circuit unit, 151 ... control IC, 152 ... antenna, 153 ... power supply circuit, 16 ... battery, 17 ... cover, 17h ... opening (electrical connection), SW1, SW2 ... Side switch, 1A ... EMR type electronic pen, 11A ... Core body, 12A ... Cylindrical housing (innermost housing), 15A ... Circuit part, 21 ... Coil, 22 ... Ferrite core, 23 ... Connection part, 23B ... Pen pressure detector, 24 ... Board protection pipe, 25 ...
  • Pipe lid 26 ... Connection member, 27 ... Conductive wire, SW1A, SW2A ... Side switch, Cf, C1, C2 ... Capacitor, 1B ... AES type electronic pen , 11B ... core body, 12B ... tubular housing (innermost housing), 15B ... circuit unit, 151B ... control IC, 152B ... oscillation circuit, 153B ... power supply circuit, 16B ... battery, SW1B, SW2B ... side switch, 100 ... Display screen, 101 ... Position detection sensor, 200 ... Controller, SS1, SS2, SS3 ... Position detection sensor, 300 ... Internet, 154, 154A, 154B ... Receiver, 155, 155A, 155B ... Memory, 400 ... Information terminal , 400S ... Position detection sensor

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Abstract

活用範囲をより広範囲にすることができる電子ペンを実現する。導電性材料により構成された芯体（１１）が、導電性材料により構成された筒状筐体の先端部に取り付けられる。当該筒状筐体は、同一の軸心を有する複数の筒状筐体（１２、１３（１）、１３（２）、１４）からなり、当該複数の筒状筐体は、重なって短状態となり、引き伸ばして長状態となる。複数の筒状筐体が、重なって短状態となっているときには、従来からの電子ペンとほぼ同様の長さとなって、従来からの電子ペンとしての機能を発揮する。複数の筒状筐体が、引き伸ばされて長状態となっているときには、指示棒やポインティングデバイスとして機能する。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　伸縮可能な電子ペン
　この発明は、例えば、位置検出装置と共に使用されるペン型の位置指示器である電子ペンに関する。
　電子ペンは、使用者により把持されて、位置検出装置の位置検出センサ（座標検出センサ）上における位置指示のために用いられる。電子ペンによるセンサ上の指示位置は、電子ペンと位置検出センサとの間で、電磁誘導方式や静電容量方式などの種々の方式によって位置検出用信号の授受が行われることによって、位置検出装置で検出される。なお、電磁誘導方式の位置検出センサと電子ペンとで構成される入力装置の一例については、後に記す特許文献１に開示されており、また、静電容量方式の位置検出センサと電子ペンとで構成される入力装置の一例については、後に記す特許文献２に開示されている。なお、位置検出装置は、位置検出センサと、当該位置検出センサからの検出出力の供給を受けて指示位置を検出する位置検出回路とから構成されるものである。
特開平０７－０４４３０４号公報 特開平０７－２９５７２２号公報
　近年、学校の授業や企業のセミナーなどにおいては、６５インチ以上の大きな表示画面と、これに対応した位置検出センサとを備えた表示装置をパーソナルコンピュータに接続して利用することも増えてきている。この場合、従来の電子ペンでは短すぎて、柔軟な指示操作が行えない場合がある。また、電子ペンは、位置検出センサとの間において、上述したように、電磁誘導により結合したり、静電容量により結合したりして、位置を指示する。この動作だけを見ると、電子ペンと位置検出センサとにより、一種のスイッチが構成されていると見做すことができる。このような性質を利用して、電子ペンと位置検出センサとの新たな利用態様の開発も望まれる。
　以上のことに鑑み、この発明は、活用範囲をより広範囲にすることができる電子ペンを実現することを目的とする。
　上記課題を解決するため、
　ペン先となる部材であって、導電性材料により構成された芯体と、
　導電性材料により構成され、先端部分に前記芯体が設けられる筒状筐体と、
　を備え、
　前記筒状筐体は、同一の軸心を有する複数の筒状筐体からなり、当該複数の筒状筐体は、重なって短状態となり、引き伸ばして長状態となる
　ことを特徴とする電子ペンを提供する。
　この電子ペンによれば、導電性材料により構成された芯体が、導電性材料により構成された筒状筐体の先端部に取り付けられる。当該筒状筐体は、同一の軸心を有する複数の筒状筐体からなり、当該複数の筒状筐体は、重なって短状態となり、引き伸ばして長状態となる。
　これにより、複数の筒状筐体が、重なって短状態となっているときには、従来からの電子ペンとほぼ同様の長さとなって、従来からの電子ペンとしての機能を発揮できる。また、複数の筒状筐体が、引き伸ばされて長状態となっているときには、位置検出センサ上の位置を指示したり、離れた場所にある位置検出センサを通じてのオン／オフを指示したりできる。
実施の形態の電子ペンの外観と回路部の配置位置について説明するための図である。 第１の実施の形態の電子ペンの構成について説明するための図である。 実施の形態の電子ペンにカバーを用いるようにした場合について説明するための図である。 第２の実施の形態の電子ペンの構成について説明するための図である。 第３の実施の形態の電子ペンの構成について説明するための図である。 実施の形態の電子ペンの利用態様について説明するための図である。 実施の形態の電子ペンの利用態様について説明するための図である。 電子ペンにメモリを搭載した場合について説明するための図である。 メモリを搭載した電子ペンの利用態様について説明するための図である。
　電子ペンと位置検出装置とからなる入力デバイスにおいて用いられている主要な位置指示のための方式には、電磁誘導方式（ＥＭＲ（Electro Magnetic Resonance technology）方式）と静電容量方式とがある。静電容量方式には、使用者の手の指によるタッチの検出も可能な静電容量方式（ＥＳ（Electrostatic）方式）と、電子ペンから積極的に信号を送信するアクティブ静電容量方式（ＡＥＳ（Active Electrostatic）方式）とがある。
　この発明の電子ペンは、どの方式の電子ペンとしても構成することができる。しかし、いずれの方式の電子ペンとして構成する場合あっても、その外観形状はほぼ同様に構成することができる。特に、筐体部分の構成は、電子ペンの方式にかかわらず同様のものとなる。
　そこで、以下においては、まず、実施の形態の電子ペンの外観構成について説明し、その後に、静電容量方式、電磁誘導方式、アクティブ静電容量方式のそれぞれで構成した実施の形態の電子ペンについて説明する。なお、以下においては、静電容量方式をＥＳ方式と、電磁誘導方式をＥＭＲ方式と、アクティブ静電容量方式をＡＥＳ方式と記載する。
　［実施の形態の電子ペンの外観］
　図１は、実施の形態の電子ペンの外観と回路部の配置位置について説明するための図である。以下に説明する実施の形態の電子ペンは、芯体１１と、先端部に芯体１１が設けられる筒状筐体からなる。この筒状筐体は、円筒状のものであり、同一の軸心を有する複数の筒状筐体が連結するようにされて構成され、この複数の筒状筐体は、互いに重なり合うように畳み込むことによって、図１（Ｂ）に示したように短状態（短い状態）となる。また、引き伸ばして互いに重なり合う部分を最小になるようにした場合には、図１（Ａ）に示すように長状態（長い状態）となる。
　図１に示した例の電子ペンの場合には、芯体１１と、４つの筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、１４からなっている。筒状筐体１２は、短状態（図１（Ｂ））にした場合に最内部に位置するものである。筒状筐体１４は、短状態（図１（Ｂ））にした場合に最外部に位置し、その側面は使用者によって触ることができるものである。筒状筐体１３（１）は、筒状筐体１２の外側に位置するものであり、筒状筐体１３（２）は、筒状筐体１３（１）の外側に位置するものである。
　すなわち、筒状筐体１２は、最内部筐体であり、筒状筐体１３（１）、１３（２）が１以上の中間部筐体であり、筒状筐体１４が、最外部筐体となる。この場合、各筐体の直径の関係は、筒状筐体１２＜筒状筐体１３（１）＜筒状筐体１３（２）＜筒状筐体１４となる。これにより、図１（Ａ）に示したように、引き伸ばして長状態にしたり、畳み込んで短状態にしたりすることができる。
　図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状筐体１４の側面には、いわゆるサイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２が設けられている。サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ポインティングデバイスであるいわゆるマウスの左ボタン、右ボタンに相当する。従って、サイドスイッチＳＷ１を押下すると周波数Ａの信号が芯体１１を通じて送信され、例えば、使用者が目的する位置を指示してカーソルを位置付けることができる。また、サイドスイッチＳＷ２を押下すると、周波数Ｂの信号が芯体１１を通じて送信され、例えば、現在のカーソル位置の近傍に所定のウィンドウを表示する（開く）とことができる。
　もちろん、これ以外の機能をサイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２に割り当てることもできる。また、位置検出装置が搭載されている表示装置が接続されているコンピュータの実行状態に応じて、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２の操作に応じて実行させる機能を変えることもできる。このように、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２の操作に応じて信号を送出するための回路部（回路基板）１５が、図１（Ｃ）に示すように、筒状筐体１２、あるいは、筒状筐体１４に搭載される。回路部１５には、制御ＩＣ（Integrated circuit）や発信回路などが含まれる。
　筒状筐体１２、あるいは、筒状筐体１４に回路部１５を搭載するのは、筒状筐体１２には、これよりも先に続く筐体はなく、逆に筒状筐体１４には、これよりも後に続く筐体はなく、いずれの場合にも回路部１５を内部に固定しやすいためである。なお、ＥＳ方式やＡＥＳ方式の場合には、回路部１５を機能させるための電源が必要であり、図１（Ｃ）に示すように、例えば、筒状筐体１４の端部部分に、電池１６の搭載部が設けられ、電池の着脱ができるようになっている。
　なお、図１（Ｃ）に示した例の場合、電池１６は、いわゆるボタン型電池を想定しているが、単三型、単四型の電池を用いる場合には、筒状筐体１４の後端側の部分を長くするように構成すればよい。以上のような外観構成は、ＥＳ方式の電子ペン、ＥＭＲ方式の電子ペン、ＡＥＳ方式の電子ペンのいずれの場合でもほぼ同じである。以下においては、ＥＳ方式の電子ペン、ＥＭＲ方式の電子ペン、ＡＥＳ方式の電子ペンの構成例について説明する。
　［第１の実施の形態：ＥＳ方式の電子ペンの構成例］
　図２は、第１の実施の形態の電子ペンである、ＥＳ方式の電子ペン１の構成について説明するための図である。ＥＳ方式の電子ペン１の場合、使用者の身体を通じて接地させるため、電子ペン１の芯体１１及び筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、１４は、導電性材料により形成される。例えば、芯体１１は、導電ゴムにより形成され、筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、１４のそれぞれは、鉄やアルミニュウムなどの金属により形成されているものとする。当該構成により、ＥＳ方式の電子ペンとしては機能することができる。
　すなわち、使用者が電子ペン１を手に持って位置検出センサに芯体１１を接触させるようにすると、電子ペン１は使用者を通じて接地されるので、位置検出センサと電子ペン１との間に微弱な電流が流れ、静電容量が変化する。これを位置検出センサ及び位置検出回路で検出することで、電子ペン１により指示されたこと、また、その指示位置を検出できる。
　更に、図２に示すように、芯体１１と回路部１５は、電気的に接続されていない。サイドスイッチの情報は、回路部１５に搭載されている制御ＩＣ接続されたアンテナ１５２を通して、位置検出センサ側に送信する。この場合、制御ＩＣ１５１は、近距離無線通信部としての機能をも備えるものであり、給電回路１５３を通じて、電池１６からの駆動電源が供給されている。また、給電回路１５３は、必要な各部にも駆動電源を供給する。これにより、制御ＩＣ１５１は、サイドスイッチＳＷ１やサイドスイッチＳＷ２が押下操作された場合には、アンテナ１５２を通じて、位置検出センサ側にサイドスイッチの情報を送信できるようにしている。
　これにより、電子ペン１は、図１（Ｂ）に示したように、畳み込まれて短状態にある時にも、また、図１（Ａ）に示したように、引き伸ばされて長状態にあるときにも、ＥＳ方式の電子ペンとして機能する。また、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２が押下操作された時には、操作されたサイドスイッチに応じた周波数の信号を、位置検出センサ側に送信することができる。これにより、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２の操作に応じて、位置検出センサ側に対して、指示を出すことができる。
　図３は、実施の形態の電子ペンにカバーを用いるようにした場合について説明するための図である。図３に示すように、電子ペン１の筒状筐体１４に対しては、美観をよくしたり、筐体を保護したりするため、カバー１７を取り付けることができる。カバー１７の素材としては、木材、皮革（天然、合成）、ゴム（天然、合成）、布などの非導電性材料を用いることが考えられる。
　この場合、筒状筐体１４の外側全面をカバー１７で覆ってしまうと、使用者との電気的な接続が断たれ、使用者の身体を通じての接地ができなくなる。そこで、カバー１７に開口部１７ｈを設け、使用者の掌または使用者の手の指と、筒状筐体１４の外側側面との接続を維持することができるようにする。図３に示した例の場合には、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２が設けられた部分に開口部１７ｈを設けている。この場合、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２自体を、導電性材料で形成しておくことによって、使用者の身体とのより確実な電気的接続を確保できる。
　［第２の実施の形態：ＥＭＲ方式の電子ペンの構成例］
　図４は、第２の実施の形態の電子ペンである、ＥＭＲ方式の電子ペン１Ａの構成について説明するための図であり、図４（Ａ）は、電子ペン１Ａの断面図を、図４（Ｂ）は電子ペン１Ａの等価回路を示している。まず、図４（Ａ）を用いて、電子ペン１Ａの構成につて説明する。筒状筐体１２Ａは、図１に示した筒状筐体１２に対応し、直径が一番短い最内部筐体に相当する。筒状筐体１２Ａ内には、ＥＭＲ方式の電子ペン機能を実現するための種々の部材が搭載される。
　芯体１１Ａは、図１に示した芯体１１に対応するものであるが、この第２の実施の形態の芯体１１Ａは、例えば樹脂等により形成される棒状のものである。芯体１１Ａのペン先となる端部部分は、当該部分より後端に延びる軸部の径よりも長い径を有すると共に、先端部が半球状に加工され、位置検出センサなどの操作面上において、スムーズに移動させることができるようにしたものである。
　フェライトコア２２は、例えば円柱状のフェライト材料に、所定の径の軸心方向の貫通孔が、軸心方向の中心線を含む位置に形成されたものである。フェライトコア２２の貫通孔には、芯体１１Ａがフェライトコア２２を貫通するように挿入される。すなわち、芯体１１Ａは、フェライトコア２２の軸心方向の長さよりも長いものである。また、フェライトコア２２の当該貫通孔に挿入される芯体１１Ａの軸部分は、当該貫通孔の径よりもやや短い径を有するものであり、当該貫通孔内を軸心方向に摺動移動することができるようにされる。
　図４（Ａ）に示すように、フェライトコア２２の軸心方向の所定の長さの部分はコイル２１が巻回されたコイル巻回部となり、その両端はコイルが巻回されていないコイル非巻回部となっている。フェライトコア２２に巻回されたコイル２１の端部からの延伸線（導体線）２１ａ，２１ｂは、筒状筐体１２Ａの内側を、回路部１５Ａまで延伸されて、回路部１５Ａに設けられているコンデンサ（キャパシタ）に接続される。これにより、コイル２１と回路部１５Ａ上のキャパシタとによって共振回路を構成し、位置検出装置との間において、電磁誘導により結合して、相互に信号（磁界）を送受することができる。
　回路部１５Ａは、図１（Ｃ）に示した回路部１５に相当し、いわゆるプリント基板の構成とされたものである。回路部１５には、制御回路として機能する制御ＩＣや複数のコンデンサなどの種々の回路部品が絶縁基板上に搭載され、それらが接続されて電子回路を形成している。回路部１５Ａは、図４（Ａ）に示すように、基板保護パイプ２４の内部に収納されて保護される。
　芯体１１Ａのペン先とは反対側には、モールド部２３Ａ、筆圧検出部２３Ｂ、嵌合部２３Ｃ、接続端子部２３Ｄからなる接続部２３が設けられる。この接続部２３は、コイル２１とフェライトコア２２と芯体１１Ａとからなる部分と、回路部１５Ａ及び基板保護パイプ２４とを一体的に接続する部分である。モールド部２３Ａのフェライトコア２２と対向する端面側にはフェライトコア２２のコイル非巻回部が嵌合する凹部が設けられている。
　更に、モールド部２３Ａの内部には、図４（Ａ）に示すように、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５が設けられている。これらの各部が、モールド部２３Ａと、嵌合部２３Ｃとによって挟み込まれ、筆圧を検出する筆圧検出部２３Ｂとなる。
　すなわち、導電ゴム（第１の電極）Ａ２と端子部材（第２の電極）Ａ５とが、誘電体Ａ４を挟み込むことにより、可変容量コンデンサ（キャパシタ）を構成している。導電ゴムＡ２に接続された導電線と、端子部材に接続された導電線とが、例えば、モールド部２３Ａと嵌合部２３Ｃの外側を通り、接続端子部２３Ｄの端子に接続され、接続端子部２３Ｄの端子を通じて回路部１５Ａの電子回路に接続される。これにより、回路部１５Ａの電子回路部において、芯体１１Ａに加えられる筆圧を、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部２３Ｂの静電容量の変化として検出できる。
　この例において、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５により構成される筆圧検出部２３Ｂは、例えば特許文献：特開平５－２７５２８３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様のものである。また、筆圧検出部２３Ｂは、特開２０１１－１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の筆圧検出手段と同様に構成することもできる。また、例えば、特開２０１３－１６１３０７号公報に開示されているような筆圧に応じて静電容量を可変とする半導体素子を用いた構成とすることもできる。
　嵌合部２３Ｃは、基板保護パイプ２４と嵌合する部分である。嵌合部２３Ｃは、樹脂や硬質ゴムなどにより例えば略円筒状に形成され、モールド部２３Ａと強固に嵌合して一体的になっている。これにより、上述もしたように、モールド部２３Ａと嵌合部２３Ｃとによって、芯体保持部Ａ１、導電ゴムＡ２、リングスペーサＡ３、誘電体Ａ４、端子部材Ａ５が挟みこまれ、これらの部材から構成される筆圧検出部２３Ｂが、筒状筐体１２Ａ内に安定に保持される。
　そして、嵌合部２３Ｃの内側には、回路部１５Ａの先端部が嵌合する凹部が設けられている。接続端子部２３Ｄは、図４（Ａ）に示すように、嵌合部２３Ｃに連結する上下に２枚の板部からなる部分である。この板部が回路部１５Ａを挟み込むようになっている。これら２枚の板部の一方、例えば、図４（Ａ）において上側の板部には、上述した導電ゴムＡ２と、端子部材Ａ５からの導電線が接続された端子が配置されている。このため、接続端子部２３Ｄに回路部１５Ａを差し込んだ時に、自動的に回路部１５Ａに設けられている電子回路の端子部と接続されるようになっている。
　基板保護パイプ２４は、金属、カーボン素材、合成樹脂などが用いられて形成され、折れたり曲がったりしにくい硬質管状部材である。芯体側開口部から基板保護パイプ２４の内側の所定範囲の部分に、接続部２３の嵌合部２３Ｃが差し込まれて両者が嵌合する。同様に、後端側開口部から基板保護パイプ２４の内側の所定範囲の部分に、パイプ蓋２５が差し込まれて両者が嵌合する。
　これにより、コイル２１が巻回されたフェライトコア２２に芯体１１Ａが挿通されたペン先側の部分と、接続部２３と、回路部１５Ａを収納した基板保護パイプ２４と、パイプ蓋２５とが一体的に接続される。これにより、ＥＭＲ方式の電子ペンの機能を実現する主要部分が構成される。この主要部分が、筒状筐体１２Ａに収納され、後端側の開口部に、筒状筐体１３（１）に筒状筐体１２Ａを接続するための接続部材２６が嵌合するように取り付けられる。
　そして、筒状筐体１２Ａが、筒状筐体１３（１）の後端側から筒状筐体１３（１）内に装填される。この筒状筐体１２Ａが装填された筒状筐体１３（１）が、筒状筐体１３（２）の後端側から筒状筐体１３（２）内に装填される。この筒状筐体１２Ａと筒状筐体１３（１）が装填された筒状筐体１３（２）が、筒状筐体１４の後端側から筒状筐体１４内に装填されて、図１に示した対応の伸縮するＥＭＲ方式の電子ペン１Ａが構成できる。
　なお、ＥＭＲ方式の電子ペンの場合には、電磁誘導により位置検出装置との間で信号（磁界）のやり取りを行うので、駆動電源は必要ないため、電池は搭載されない。また、ＥＳ方式の電子ペン１の場合にも、筒状筐体１４には、図１に示した場合と同様にしてサイドスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａが設けられる。サイドスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａは、例えば、図４（Ａ）において、導電線２７によって回路部１５Ａに接続される。
　次に、図４（Ｂ）に示す電子ペン１Ａの等価回路を参照して、電子ペン１Ａの機能について説明する。ＥＭＲ方式の電子ペン１Ａの場合には、コイル２１と回路部１５Ａに搭載されたコンデンサＣｆとによって共振回路を構成し、位置検出装置との間で電磁誘導により信号（磁界）の送受が行える。更に、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部２３Ｂが共振回路に並列に接続されることにより、検出する筆圧に応じて、位置検出装置に対して送信する信号（磁界）の位相を変化させることができ、筆圧情報の送信も行える。
　更に、図４（Ｂ）に示したように、コンデンサＣ１とサイドスイッチＳＷ１Ａとを直列に接続した部分と、コンデンサＣ２とサイドスイッチＳＷ２Ａとを直列に接続した部分とが、共振回路に対して並列に接続される。これにより、サイドスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａのオン／オフによっても、送信する信号（磁界）の位相を変化させることができ、サイドスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａのそれぞれ毎に、操作されたことを通知することができる。
　なお、電子ペン側の共振回路とセンサとの電磁誘導の結合により相互に信号（磁界）を送受するので、筒状筐体１２Ａは、導電性材料ではなく樹脂等で構成される必要がある。樹脂の部分は、筒状筐体１２Ａの先端部分だけでも良い。
　［第３の実施の形態：ＡＥＳ方式の電子ペンの構成例］
　図５は、第３の実施の形態の電子ペンである、ＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂの構成について説明するための図であり、図５（Ａ）は、電子ペン１Ｂのペン先側の断面図であり、図５（Ｂ）は、電子ペン１Ｂの概略構成を示している。まず、図５（Ａ）を用いて、電子ペン１Ｂの構成につて説明する。筒状筐体１２Ｂは、図１に示した筒状筐体１２に対応し、直径が一番短い最内部筐体に相当する。筒状筐体１２Ｂ内には、ＡＥＳ方式の電子ペン機能を実現するための種々の部材が搭載される。
　図５（Ａ）に示すように、この例のＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂにおいても、基本的には図４に示したＥＭＲ方式の電子ペン１Ａの場合と同様の構成を有する。しかし、ＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂの場合には、芯体１１Ｂを通じて信号を位置検出装置に送信するため、芯体１１Ｂは導電性を有するものである。芯体１１Ｂは、例えば、金属、カーボン材料を混ぜた合成樹脂などが用いられて構成される。
　図５（Ａ）に示すように、ＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂの場合には、芯体保持部Ａ１の内側に、これに指し込まれる芯体１１Ｂが接触するように電極Ａ７が設けられる。この電極Ａ７から導線Ａ８が延伸され、回路部１５Ｂに搭載されている発振回路に接続される。これにより、回路部１５Ｂに搭載されている発振回路からの信号が、芯体１１Ｂを通じて、位置検出装置へ送信される。なお、芯体保持部Ａ１自体を、例えば、導電ゴムやカーボンを混ぜた樹脂等の導電性を有する材料により形成し、導電性を有するようにされた芯体保持部Ａ１と発振回路とを導電線により接続する構成としてもよい。
　この例の場合には、コイルとフェライトコアは存在しない。このため、電子ペン１Ｂの場合には、モールド部２３Ａは、ペン先側に延伸され、先が細くなった部分の端面に突合するようになっている。そして、芯体１１Ｂ、モールド部２３Ａ、筆圧検出部２３Ｂ、嵌合部２３Ｃ、接続端子部２３Ｄ、電極Ａ７及び導線Ａ８、回路部１５Ｂ、基板保護パイプ２４、図示しないパイプ蓋２５、接続部材２６が、筒状筐体１２Ｂ内に収納されて、電子ペン１Ｂが構成される。
　このようにして、ＡＥＳ方式の電子ペン機能が搭載された筒状筐体１２Ｂが、図４を用いて説明したＥＭＲ方式の電子ペン１Ａの場合と同様に、筒状筐体１３（１）、１３（２）、１４と組み合わされて、図１に示した伸縮するＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂが構成できる。
　次に、図５（Ｂ）の電子ペン１Ｂの概略構成を参照して、電子ペン１Ｂの機能について説明する。図５（Ｂ）に示すように、芯体１１Ｂには、制御ＩＣ１５１Ｂを通じて、発振回路１５２Ｂが接続されている。制御ＩＣ１５１Ｂには、給電回路１５３Ｂを通じて、電池１６Ｂからの駆動電源が供給されている。また、給電回路１５３Ｂは、必要な各部にも駆動電源を供給する。また、制御ＩＣ１５１Ｂには、サイドスイッチＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂに加えて、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部２３Ｂが接続されている。
　これにより、筆圧検出部２３Ｂで検出された筆圧情報を、制御ＩＣ１５１Ｂは、発振回路１５２Ｂからの基準信号に基づいて周波数を変えるなどして、芯体１１Ｂから送信する信号に含めて送信することができる。また、制御ＩＣ１５１Ｂは、サイドスイッチＳＷ１やＳＷ２が押下操作された場合には、発振回路１５２Ｂからの基準信号に基づいて、目的とする周波数の信号を形成して、芯体１１から送出し、位置検出センサ側に送信することができる。
　［電子ペン１、１Ａ、１Ｂの利用態様］
　図６は、実施の形態の電子ペン１、１Ａ、１Ｂの利用態様について説明するための図である。図６は、大きな表示画面１００を備えると共に、表示画面１００の全面に対応して位置検出センサ１００Ｓが設けられた表示装置が、パーソナルコンピュータに接続されて利用される場合の利用態様を説明するための図である。この場合、当該表示装置をいわゆる黒板やホワイトボードの代わりとして用いることができる。なお、当該表装置に搭載された位置検出センサが、静電容量方式か、電磁誘導方式か、アクティブ静電容量方式のものかに応じて、用いる電子ペンがＥＳ方式の電子ペン１か、ＥＭＲ方式の電子ペン１Ａか、ＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂかが決まる。
　そして、図６の左側に示したように、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを引き伸ばした状態（長状態）で、そのペン先を位置検出センサ１００Ｓに近づければ、その指示位置にカーソルを位置付けて、所定の表示Ｈ１を表示するといったことができる。同様に、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを引き伸ばした状態で、そのペン先を位置検出センサ１００Ｓに近づけて、その指示位置にカーソルを位置付け、更にサイドスイッチＳＷ１、ＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂを押下操作したとする。この場合には、その指示位置を基準にして、所定のウィンドウＭ１を表示し（開き）、選択項目を指し示すことで、目的とする選択項目を選択するといったことができる。このように、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを、いわゆる指示棒としての機能とポインティングデバイスとしての機能とを合わせ持ったものとすることができる。
　また、図６の右側に示したように、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを畳み込んだ状態（短状態）で、そのペン先を位置検出センサ１００Ｓに接触させて、移動するように操作すれば、文字や図形を描画することができる。このように、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを、いわゆるチョーク（白墨）やホワイトボード用マーカーなどの筆記具として用いることができる。
　図７は、実施の形態の電子ペン１、１Ａ、１Ｂの他の利用態様について説明するための図である。図７は、例えば、室内の壁、柱、テーブルの上面など、使用者と対する面に対して、複数の位置検出センサＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、…を設け、これらをコントローラ２００に接続する。位置検出センサＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、…は、ＥＳ方式用、ＥＭＲ用、ＡＥＳ用のものがある。従って、設けられている位置検出センサの方式に応じて、用いる電子ペンが、ＥＳ用の電子ペン１か、ＥＭＲ用の電子ペン１Ａか、ＡＥＳ用の電子ペン１Ｂかが決められる。
　また、位置検出センサＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、…のそれぞれには、予め機能が割り当てられる。割り当てられる機能には、例えば、電灯のオン／オフ、テレビのオン／オフ、テレビの音量調整、テレビのチャンネル切り替え、エアコンのオン／オフ、エアコンのモード切り替え、エアコンの温度調整、電子メールの受信表示といった種々のものがある。
　コントローラ２００は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ、リモコン信号送信部、通信Ｉ／Ｆ、外部機器との接続Ｉ／Ｆなどを備えたものである。コントローラ２００は、通信Ｉ／Ｆを通じてインターネット３００にも接続されている。
　これにより、例えば、電灯のオン／オフ機能が割り当てられた位置検出センサ上の位置が、対応する方式の電子ペン１、１Ａ、１Ｂによって指示されたとする。当該指示は、当該位置検出センサからの出力信号によって、コントローラ２００に通知される。これにより、コントローラ２００は、電灯に対するリモコン信号をリモコン信号送信部から送信し、電灯のオン／オフを行うことができる。
　同様にして、目的とする機能が割り当てられている位置検出センサを、対応する方式の電子ペン１、１Ａ、１Ｂで指示することで、目的とする機能を実行できる。すなわち、テレビのオン／オフ、テレビの音量調整、テレビのチャンネル切り替え、エアコンのオン／オフ、エアコンのモード切り替え、エアコンの温度調整、電子メールの受信表示といった処理を、位置検出センサを電子ペンで指示するという簡単な操作で行える。
　従って、位置検出センサが実現するスイッチに対する操作指示子として機能する電子ペン１、１Ａ、１Ｂを実現できる。この場合、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを用いなければ、位置検出センサＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、…に対する指示操作ができない。特に、ＥＭＲ方式の位置検出センサの場合には、使用者が指で触れても、これを検出することができない。このため、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを用いた、確実な操作が行えることにより、誤操作を防止できる。
　なお、例えば、テレビの音量調整やエアコンの温度調整のように、上げ下げの調整を伴う場合には、アップ用の位置検出センサとダウン用の位置検出センサを設けるようにすればよい。もちろん、１つの位置検出センサの指示領域を２つに分け、一方の領域をアップ用、他方の領域をダウン用として用いるようにしてもよい。
　また、例えば、電灯のオン／オフのための位置検出センサの場合には、細かな指示位置まで特定する必要はないので、複数のライン電極やループ電極を配置した位置検出センサである必要はなく、指示されたか否かの検出が可能なものであればよい。従って、理論的には、交差する２本のライン電極、あるいは、交差する２本のループ電極により、位置検出センサを構成できる。もちろん、検出の精度を上げるためには、複数のライン電極、複数のループ電極を用いて、位置検出センサを構成することが望ましい。
　［情報の受信保持機能］
　図８は、電子ペンにメモリを搭載した場合について説明するための図である。上述したように、電子ペン１、１Ａ、１Ｂは、アンテナ１５２、芯体１１Ｂやコイル２１を通じて、情報を送信する機能を有する。逆に考えると、アンテナ１５２、芯体１１Ｂやコイル２１を通じて、位置検出装置などからの情報を受信することもできる。そこで、電子ペン１、１Ａ、１Ｂに、メモリ１５５、１５５Ａ、１５５Ｂを搭載しておく。
　そして、図８（Ａ）に示すように、芯体１１と電気的に切り離された状態で、アンテナ１５２を通じて受信した情報を取り込んで、メモリ１５５に記録する受信部１５４を設ける。同様に、図８（Ｂ）に示すように、コイル２１とコンデンサＣｆとからなる共振回路とメモリ１５５Ａの間に当該共振回路を通じて受信した情報を取り込んで、メモリ１５５Ａに記録する受信部１５４Ａを設ける。同様に、図８（Ｃ）に示すように、芯体１１Ｂとメモリ１５５Ｂの間に芯体１１Ｂを通じて受信した情報を取り込んで、メモリ１５５Ｂに記録する受信部１５４Ｂを設ける。このようにすれば、外部からの情報を取り込んで、メモリ１５５、１５５Ａ、１５５Ｂに記録する機能を、電子ペン１、１Ａ、１Ｂに持たせることができる。
　なお、図８（Ａ）の受信部１５４は、例えば、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）規格などの近距離無線通信機能として実現することができる。なお、受信部１５４の機能は、図２に示した制御ＩＣ１５１の機能として設けることができる。もちろん、近距離無線通信機能を実現する近距離無線通信部を、制御ＩＣ１５１とは別個に設けるように構成することも可能である。また、芯体１１Ｂやコイル２１とは別に、近距離無線通信機能を、別途、電子ペン１Ａ、１Ｂに持たせることもできる。
　図９は、メモリを搭載した電子ペンの利用態様について説明するための図である。図８を用いて取り込んだ情報は、図９に示すように、位置検出センサ４００Ｓを備えた情報端末４００に対して、例えば、位置指示信号に含めて送信する。これにより、情報端末４００に対して、電子ペン１、１Ａ、１Ｂが収集した情報を引き渡すことができる。このようにして受け渡す情報には、種々のものが考えられる。
　一例を挙げれば、図６を用いて説明した利用態様において、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを通じて指示した表示画面１００の位置や入力し文字や図形の情報の提供を受けて、電子ペン１、１Ａ、１Ｂのメモリ１５５、１５５Ａ、１５５Ｂに記憶保持する。そして、例えば、タブレットＰＣである情報端末４００に当該情報を提供し、行った授業や講義の内容を再現するようにして、再確認することができる。
　また、図７を用いて説明した利用態様において、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを通じて指示した位置検出センサに割り当てられている機能を示す情報の提供を受ける。この提供を受けた情報と、電子ペン１、１Ａ、１Ｂが備える時計回路が提供する現在時刻と対応付けて、電子ペン１、１Ａ、１Ｂのメモリ１５５、１５５Ａ、１５５Ｂに記憶保持する。そして、例えば、タブレットＰＣである情報端末４００に当該情報を提供し、電子ペン１、１Ａ、１Ｂを通じて行った操作履歴を確認するといったことが可能になる。
　［実施の形態の効果］
　上述した実施の形態の電子ペン１、１Ａ、１Ｂは、授業や講義などで教師や講師が用いる指示棒としての機能と、パーソナルコンピュータのマウスのようなポインティングデバイスとの機能を併せ持つ電子ペンを実現できる。また、位置検出センサの構成とされたスイッチに対する操作指示子としての機能する電子ペンを実現できる。これにより、位置検出装置が搭載された情報端末に対する情報の入力だけでなく、活用範囲をより広範囲にすることができる電子ペンを実現できる。
　［変形例］
　なお、上述した実施の形態の電子ペン１、１Ａ、１Ｂは、図１に示したように、４段の構成としたが、これに限るものではない。２段以上の多段の構成を有する電子ペンを格子柄できる。また、電子ペンを構成する複数の筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、…、１４の太さや長さは、使用目的などに応じて種々のものとすることができる。
　また、筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、…、１４は、円筒状のものに限るものではなく、多角柱状のものであってもよい。要は、端面が相似形となる形状の複数の筒状筐体を組み合わせることにより、多段の電子ペンを構成することができる。従って、端面が星形や楕円形となる筒状体を用いて、多段の構成となる電子ペンを構成することもできる。
　また、回路部１５を、筒状筐体１２に設ける場合には、回路部１５と、サイドスイッチＳＷ１、ＳＷ２とを電気的に接続しなければならない。また、回路部１５を、筒状筐体１４に設ける場合には、回路部１５と、芯体１１とを電気的に接続しなければならない。これらの場合には、筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、１４の内部において、畳み込んだり引き伸ばしたりしても、接続導線が切れることがない態様で接続する必要がある。ＥＭＲ方式の電子ペン１Ａ、ＡＥＳ方式の電子ペン１Ｂについても同様である。
　このため、筒状筐体１２の外側側面、筒状筐体１３（１）、１３（２）の内側側面と外側側面、筒状筐体１４の内側側面に、畳み込んだ場合と引き伸ばした場合のいずれの場合でも、電気的に接続される導体パターンを形成しておくようにしてもよい。もちろん、導電線により接続するようにしてもよい。
　また、筒状筐体１２、１３（１）、１３（２）、…、１４の外側側面は、木目プリントを施した、色彩を付与したりするなど、種々の加工や装飾が可能である。
　１…ＥＳ方式の電子ペン、１１…芯体、１２…筒状筐体（最内部筐体）、１３（１）、１３（２）…筒状筐体（中間部筐体）、１４…筒状筐体（最外部筐体）、１５…回路部、１５１…制御ＩＣ、１５２…アンテナ、１５３…給電回路、１６…電池、１７…カバー、１７ｈ…開口部（電気的接続部）、ＳＷ１、ＳＷ２…サイドスイッチ、１Ａ…ＥＭＲ方式の電子ペン、１１Ａ…芯体、１２Ａ…筒状筐体（最内部筐体）、１５Ａ…回路部、２１…コイル、２２…フェライトコア、２３…接続部、２３Ｂ…筆圧検出部、２４…基板保護パイプ、２５…パイプ蓋、２６…接続部材、２７…導電線、ＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａ…サイドスイッチ、Ｃｆ、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、１Ｂ…ＡＥＳ方式の電子ペン、１１Ｂ…芯体、１２Ｂ…筒状筐体（最内部筐体）、１５Ｂ…回路部、１５１Ｂ…制御ＩＣ、１５２Ｂ…発振回路、１５３Ｂ…給電回路、１６Ｂ…電池、ＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂ…サイドスイッチ、１００…表示画面、１０１…位置検出センサ、２００…コントローラ、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３…位置検出センサ、３００…インターネット、１５４、１５４Ａ、１５４Ｂ…受信部、１５５、１５５Ａ、１５５Ｂ…メモリ、４００…情報端末、４００Ｓ…位置検出センサ

Claims (16)

  1. 　ペン先となる部材であって、導電性材料により構成された芯体と、
    　導電性材料により構成され、先端部分に前記芯体が設けられる筒状筐体と、
    　を備え、
    　前記筒状筐体は、同一の軸心を有する複数の筒状筐体からなり、当該複数の筒状筐体は、重なって短状態となり、引き伸ばして長状態となる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  2. 　請求項１に記載の電子ペンであって、
    　前記筒状筐体は、最内部筐体と、前記最内部筐体の外側に位置する１つ以上の中間部筐体と、前記中間部筐体の外側に位置する最外部筐体とから構成される
    　ことを特徴とする電子ペン。
  3. 　請求項２に記載の電子ペンであって、
    　前記最外部筐体の外側側面は、非導電性材料により形成されたカバーが設けられ、
    　前記カバーの一部には、使用者と前記最外部筐体とが電気的に接続される接続部が設けられている
    　ことを特徴とする電子ペン。
  4. 　請求項１に記載の電子ペンであって、
    　前記芯体に接続され、前記芯体から所望の信号を送信するための回路部を備え、
    　前記回路部は、前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときの、ペン先側の端部の筒状筐体に、あるいは、ペン先側とは反対の端部の筒状筐体に設けられる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  5. 　請求項４に記載の電子ペンであって
    　前記回路部には、スイッチ部が接続されており、
    　前記スイッチ部は、前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側とは反対の端部の筒状筐体の外側側面に設けられる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  6. 　請求項２に記載の電子ペンであって、
    　前記最外部筐体の外側側面は、非導電性材料により形成されたカバーが設けられ、
    　前記回路部には、スイッチ部が接続されており、
    　前記スイッチ部は、前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側とは反対の端部の筒状筐体の外側側面に設けられ、
    　前記スイッチ部は、前記筒状筐体と使用者とを電気的に接続する接続部として機能する
    　ことを特徴とする電子ペン。
  7. 　信号送信部と、
    　前記信号送信部に接続され、前記信号送信部から所望の信号を送信するための回路部と、
    　前記信号送信部と前記回路部とが搭載される筒状筐体と
    　を備え、
    　前記筒状筐体は、同一の軸心を有する複数の筒状筐体からなり、当該複数の筒状筐体は、重なって短状態となり、引き伸ばして長状態となる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  8. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記筒状筐体は、最内部筐体と、前記最内部筐体の外側に位置する１つ以上の中間部筐体と、前記中間部筐体の外側に位置する最外部筐体とから構成される
    　ことを特徴とする電子ペン。
  9. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側の端部の筒状筐体に、前記信号送信部と前記回路部とが設けられる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  10. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側の端部の筒状筐体に、前記信号送信部が設けられ、
    　前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側とは反対側の端部の筒状筐体に、前記回路部が設けられる
    　ことを特徴とする電子ペン。
  11. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側の端部の筒状筐体には、前記信号送信部を設け、
    　前記筒状筐体を行き伸ばして長状態のあるときのペン先側とは反対側の端部の筒状筐体には、前記回路部と、電池と、スイッチ部とを設ける
    　ことを特徴とする電子ペン。
  12. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記信号送信部は、導電性材料により形成された芯体と、前記回路部に搭載された発信回路とが電気的に接続されて構成されることを特徴とする電子ペン。
  13. 　請求項７に記載の電子ペンであって、
    　前記信号送信部は、芯体の周囲に設けられたフェライトコアの周囲に導電線が巻回されて形成されたコイルと、前記回路部に搭載されたコンデンサとが並列に接続さて構成された共振回路であることを特徴とする電子ペン。
  14. 　請求項１２または請求項１３に記載の電子ペンであって、
    　前記芯体のペン先とは反対側の端部により押圧されることにより、前記芯体にかかる筆圧を検出し、前記回路部に通知する筆圧検出部を備え、
    　前記回路部は、前記筆圧検出部において検出された筆圧を示す情報を、前記信号送信部から送信する信号に含めることができるものである
    　ことを特徴とする電子ペン。
  15. 　請求項１または請求項７に記載の電子ペンであって、
    　外部からの情報を受信する情報受信部と、
    　前記情報受信部を通じて受信した前記情報を記憶する記憶部と
    　を備えることを特徴とする電子ペン。
  16. 　請求項１５に記載の電子ペンであって、
    　前記記憶部に記憶した情報を外部機器に送信する情報送信部
    　を備えることを特徴とする電子ペン。
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