WO2022113455A1 - 電子ペン - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electronic pen that enables input of information by instructing coordinates to a position detecting device mounted on an electronic device such as a tablet PC (Personal Computer), for example.
- a position detecting device mounted on an electronic device such as a tablet PC (Personal Computer), for example.
- the side switch in the electronic pen means a switch provided on the side surface of the electronic pen so that it can be operated by a finger while holding the electronic pen.
- Patent Document 1 discloses a device relating to an electronic pen that constitutes a side switch using a touch sensor in order to realize an electronic pen (position indicator) that has a light operating pressure on the side switch and is easy to use.
- a pair of touch sensor electrodes is connected as a variable resistance element to a tuning circuit including a coil and a capacitor, and the paired touch sensor electrodes are connected to the housing of the electronic pen. It is provided on the side of the body.
- the user can change the characteristics such as reactance, impedance or so-called Q value of the tuning circuit by connecting the paired touch sensor electrodes with a fingertip. That is, it is possible to indicate the on / off state of the side switch by the characteristics of the tuning circuit that changes depending on whether the paired touch sensor electrodes are connected with a finger or not.
- the electronic pen of the invention disclosed in Patent Document 1 is of an electromagnetic coupling method in which a position is instructed by transmitting and receiving a magnetic field between the position detecting device and the electronic pen.
- a cylindrical housing gripped by the user and It is provided on the side surface of the cylindrical housing and is provided with a side switch unit that receives operation input by the user.
- the side switch unit provides an electronic pen including a sensor unit in which two types of touch sensors having different detection methods are laminated so that their sensor regions overlap each other.
- a side switch portion is provided on the side surface of the cylindrical housing gripped by the user, and in this side switch portion, two types of touch sensors having different detection methods are provided in their respective sensor areas ( A sensor unit is provided in which the detection regions) are stacked so as to overlap each other. This makes it possible to instruct at least one case of operating to act on one touch sensor and a case of operating to act on both touch sensors at the same time through the side switch unit. Become.
- the word "touch sensor” means that a sensor that detects that a finger of a human body, which is a dielectric, is approaching or touching, is pressed by a finger of the human body, and pressure is applied. It means a sensor to detect.
- the touch sensor includes various sensors that detect that the touch sensor has been operated by a finger or the like of a human body.
- AES Active Electrostatic
- EMR electromagnetic Resonance
- FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining a configuration example of a side switch portion of an electronic pen according to an embodiment.
- the electronic pen of the present invention is configured by mounting the electronic pen main body on the outer housing.
- the outer housing is a portion including a front cap FC, a pen body PB, and a rear cap (not shown).
- the front cap FC is a portion that is attached to the tip end side of the pen body PB and has a tapered shape (tapered shape) that projects the pen tip portion of the core body.
- the pen body (cylindrical housing) PB is a portion gripped by the user.
- the rear cap is a portion having a function of closing the rear end opening of the pen body PB.
- the electronic pen main body mounted in the outer housing is configured by mounting various parts such as a core body, a pen pressure detection unit, a circuit board, and a battery, and is an electronic pen having a position indicating function and the like. It is a part that realizes the function as.
- the electronic pen of this embodiment is provided with a side switch unit configured by using two types of touch sensors having different detection methods.
- the pen body PB has a substantially cylindrical shape, and the upper portion of the side surface is a flat surface.
- the flat portion of the side surface of the pen body PB in this way is referred to as a flat surface portion PBu.
- a rectangular opening PBh for providing a side switch portion is provided at a position slightly on the front cap FC side of the flat surface portion PBu.
- the holding member 1, the elastic member 2, the sensor portion 3, and the operating member 4 are laminated to form a side switch portion in the opening PBh portion.
- the holding member 1 has a substantially cylindrical shape, and like the pen body PB, the upper portion of the side surface is flat.
- the flat portion of the side surface of the holding member 1 is referred to as a flat surface portion 1u.
- the flat surface portion 1u has a set of first protrusions (ribs) 11 and 12 having a width extended in a direction intersecting the axial direction, and a second protrusion having a width extended in the axial direction.
- a portion (pivot) 13 is provided.
- a fitting hole 14 is provided on the front end side and a fitting hole 15 is provided on the rear end side.
- the holding member 1 is inserted into the pen body PB as shown by the arrow IN in FIG.
- the pen body PB It is fixed at the position PBa by engaging with the protrusion on the inner wall surface of the.
- the holding member 1 When the holding member 1 is fixed to the position PBa, its flat surface portion 1u is visible from the opening portion PBh.
- a rectangular elastic member 2 is placed on the flat surface portion 1u of the holding member 1 fixed to the position PBa in the pen body PB through the opening PBh.
- the elastic member 2 is formed of PORON®, which is a high-performance urethane foam. Of course, it can also be made of other elastic materials such as rubber and sponge.
- the elastic member 2 functions so that when the side switch portion is pressed, the pressure is not suddenly applied but is gently applied. As described above, the elastic member 2 does not react to the pressure-sensitive sensor described later when the elastic member 2 is pressed a little, and the pressure-sensitive sensor functions when the pressure-sensitive sensor is surely pressed.
- first hole portions 21 and 22 are provided at positions corresponding to the first protrusions 11 and 12 of the holding member 1 of the elastic member 2. Further, a second hole portion 23 is provided at a position corresponding to the second protrusion portion 13 of the holding member 1 of the elastic member 2.
- the first protrusions 11, 12 and the second protrusions 13 of the holding member 1 are formed with the first hole portion of the elastic member 2. It fits into 21, 22, and the second hole 23.
- the heights of the first protrusions 11 and 12 and the second protrusions 13 are substantially the same as the thickness of the elastic member 2, and the first protrusions 11 and 12 and the like.
- the upper surface of the second protrusion 13 is located on substantially the same plane as the upper surface of the elastic member 2.
- a sensor unit 3 formed on the flexible substrate 30 is arranged on the upper surface of the elastic member 2.
- the flexible substrate 30 is a printed wiring board having a deformable flexibility using a thin insulating material, for example, a plastic film, and is an elongated one including a sensor arrangement portion 31, a stretched portion 32, and a connector portion 33.
- the sensor arranging portion 31 is a portion having a slightly wider width because the sensor portion 3 is arranged, and a hole portion 31a is provided on the front end side and a hole portion 31b is provided on the rear end side.
- the stretched portion 32 is a portion stretched from the rear end of the sensor arrangement portion 31 toward the rear end, has a narrower width than the sensor arrangement portion 31, and is derived from the sensor portion 3 arranged in the sensor arrangement portion 31 and is derived from the rear end.
- a conductive wire extending in the direction is arranged.
- the connector portion 33 is a portion provided with a connection terminal to which the conductive wire is connected for each conductive wire extended from the sensor portion 3.
- the sensor unit 3 is a portion formed by stacking two types of touch sensors having different detection methods so that their sensor regions overlap each other.
- the flexible substrate 30 configured in this way is inserted through the rear end opening of the pen body PB, and the sensor arranging portion 31 is located on the upper surface of the elastic member 2, so that the sensor portion 3 is arranged in the sensor arranging portion 31. Is superposed on the elastic member 2. Further, the connector portion (plug portion) 33 of the flexible substrate 30 is inserted into and connected to a predetermined connector portion (jack portion) of the circuit board of the electronic pen main body portion (not shown).
- the detection output from each touch sensor constituting the sensor unit 3 is led out to each terminal unit of the connector unit 33 through the extension unit 32, and is supplied to the circuit board of the electronic pen main body unit (not shown).
- the electronic pen main unit multiplexes the detection output from the touch sensor constituting the side switch unit into a position indicating signal and sends it to the position detection device side, or sends it to the position detection device side by short-range wireless communication. Can be done.
- the operation member 4 is arranged on the upper surface of the sensor unit 3.
- the operation member 4 is, for example, a rectangular plate-shaped body formed of a resin material, and has legs 41a and 41b provided on the outside of the bottom surface. By placing the operation member 4 on the sensor unit 3, the legs 41a and 41b pass through the holes 31a and 31b of the sensor arrangement unit 31 and fit into the fitting holes 14 and 15 of the holding member 1. It fits. As a result, the elastic member 2, the sensor arranging portion 31 in which the sensor portion 3 is arranged, and the operating member 4 are fixed to the holding member 1 fixed to the pen body PB and function as a side switch portion of the electronic pen.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the laminated structure of the side switch portion of the electronic pen according to the embodiment.
- 2A and 2B are external views of a portion on the pen tip side including the side switch portion of the electronic pen according to the embodiment, and FIG. 2B is a dotted arrow in FIG. 2A. It is sectional drawing of the side switch part at the time of cutting at the indicated position.
- the side switch portion of the electronic pen of this embodiment is formed on the side surface of the electronic pen on the pen tip side, and as shown in FIG. 2B, four layers are formed. It has a structure.
- the elastic member 2 is placed on the flat surface portion 1u of the holding member 1 fixed to the opening PBh portion inside the pen body PB, and the sensor portion 3 is placed on the flat surface portion 1u.
- the operation member 4 is placed on the side switch portion. By fitting the legs 41a and 41b provided on the outer bottom surface of the operating member 4 into the fitting holes 14 and 15 of the flat surface portion 1u of the holding member 1, the above four portions are not separated. It functions as a side switch provided on the electronic pen. In the side switch portion of the electronic pen of this embodiment, the operating member 4 is as thin as about 0.5 mm as shown in FIG. 2 (B).
- the upper surface of the operating member 4 is formed by the flat surface portion PBu of the pen body PB. It is designed to be located in almost the same plane. However, it is not limited to this.
- the position of the upper surface of the operating member 4 can be changed. That is, the position of the upper surface of the operating member 4 may be set to a position lowered from the flat surface portion PBu of the pen body PB to the inside of the pen body PB, or conversely to a position to protrude outward from the flat surface portion PBu of the pen body PB. You can also do it.
- the description of the flexible substrate 30 provided with the sensor unit 3 is omitted for the sake of simplicity.
- the description of the second hole 23 is also omitted.
- the front cap FC is connected to the tip of the pen body PB, the holding member 1 is inserted inside the pen body PB, and the holding member 1 is inserted into the fixed position PBa corresponding to the opening PBh. It is fixed.
- An elastic member 2, a sensor portion 3, and an operating member 4 are laminated on the holding member 1, to form a side switch portion.
- the detection output from each sensor of the sensor unit 3 of the side switch unit is the electronic pen main body through the conductive wire on the stretched portion 32 of the flexible substrate 30 and the connection terminal of the connector portion 33. It is supplied to the department.
- the electronic pen main body is inserted from the rear end opening of the pen body PB, and the tip of the electronic pen main body passes through the inside of the pen body PB, penetrates the holding member 1, reaches the front cap FC, and reaches the front.
- the tip of the core (pen tip) is projected from the tip opening of the cap FC.
- the rear end opening of the pen body PB is fitted with a rear cap after the electronic pen body is loaded. As a result, the main body of the electronic pen is fixed in the outer housing, and one electronic pen is configured as a whole.
- FIG. 3 is a diagram for explaining a sensor unit 3 included in the side switch unit of the electronic pen of the embodiment.
- 3A is an overall view of the flexible substrate 30 provided with the sensor unit 3
- FIG. 3B is a view taken from the direction indicated by the dotted arrow in FIG. 3A. It is sectional drawing of the sensor part 3.
- FIG. 3C is a diagram showing an arrangement example of touch sensors having different types of detection methods.
- the two types of touch sensors having different detection methods are a pressure-sensitive (resistive film type) sensor and a capacitance type sensor.
- the sensor unit 3 is arranged on the sensor arrangement unit 31 of the flexible substrate 30.
- the sensor unit 3 has a substrate Bd1 ⁇ a pressure-sensitive sensor CH5 (CH6) ⁇ a substrate Bd2 ⁇ a capacitance type sensor CH1, CH2, CH3, from the lower side (flexible substrate 30 side). It is configured by stacking in the order of CH4.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 are arranged on the substrate Bd2 which is in the same plane as shown in FIG. 3B.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 are in the axial direction of the electronic pen (the direction indicated by the arrow Ar in FIG. 3C) as shown in FIGS. 3B and 3C. It is an array.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 can detect whether or not the sensor has been operated by capturing the change in capacitance between the fingertip and the conductive film, and the fingertips are brought close to each other. It is possible to detect it by itself.
- the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 are arranged in a direction intersecting the axial direction of the electronic pen (the direction indicated by the arrow Cr in FIG. 3D). Since FIG. 3B is a cross-sectional view taken from the direction of the dotted arrow in FIG. 3A, the pressure-sensitive sensor CH6 is located on the other side of the pressure-sensitive sensor CH5. It does not appear in 3 (B).
- the pressure-sensitive sensor CH5 is configured such that the first electrode FE1 and the second electrode FE2 are bonded by an adhesive layer Ads.
- a voltage is applied to one of two opposing electrodes (resistance films), and when pressed, the two electrodes approach each other and the electrode to which no voltage is applied is applied.
- the pressure-sensitive sensor CH5 does not generate a voltage just by bringing the fingertip close to it, and does not output a detection output unless a certain amount of pressure is applied. It is a thing.
- the pressure-sensitive sensor CH6 is also configured in the same manner as the pressure-sensitive sensor CH5.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 can be detected when the user's fingertip approaches a certain distance.
- the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 cannot detect that they are being operated unless they are pressed with a certain amount of force.
- the substrate Bd1 ⁇ the pressure-sensitive sensor CH5, CH6 ⁇ the substrate Bd2 ⁇ the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 are stacked in this order.
- the sensor unit 3 (FIG. 3 (B)) is configured.
- the operation is only detected by the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 to the extent that the user's finger lightly traces the operation member 4.
- the pressing operation is performed so as to apply a pressure equal to or higher than a predetermined value on the operating member 4.
- the capacitive sensor of the pressed portion and the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 located below the capacitive sensor CH5 and CH6 are simultaneously pressed. It can be detected that it has been done.
- the side switch unit can receive the slide operation input in which only the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 of the sensor unit 3 function. Further, the side switch unit can receive a pressing operation input in which both the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, CH4 and the pressure sensitive sensors CH5, CH6 function at the same time. Further, by considering the position of the sensor that detects the operation input, it is possible to accept a plurality of different operation inputs.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a slide operation in which only the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 detect the operation input without operating the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6.
- FIG. 4A the user's fingertip is lightly brought into contact with the position on the pen tip side on the operation member 4 of the side switch portion of the electronic pen of this embodiment, and the arrow a is in that state. It is assumed that a slide-up operation is performed by sliding the fingertip in the indicated direction. In this case, as shown in FIG.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 detect that they are operated by the fingertips in the order of CH1 ⁇ CH2 ⁇ CH3 ⁇ CH4. However, since the pressure above a predetermined value is not applied, the operation is not detected by the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6.
- the user's fingertip is lightly brought into contact with the position on the rear end side of the side switch portion of the electronic pen of this embodiment on the operating member 4, and the arrow b remains in that state. It is assumed that a slide-down operation is performed to slide the fingertip in the direction indicated by.
- the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, and CH4 detect that they are operated by the fingertips in the order of CH4 ⁇ CH3 ⁇ CH2 ⁇ CH1.
- the pressure above a predetermined value is not applied, the operation is not detected by the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6.
- the information processing apparatus provided with the position detection device is instructed to scroll up, for example, to move the displayed image upward. can. Further, when the slide-down operation described with reference to FIG. 4C is performed, it is possible to instruct the information processing device provided with the position detection device to scroll down, for example, to move the displayed image downward. ..
- FIG. 5 shows a vertical push operation in which an operation input is detected for both the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, CH4 and the pressure sensitive sensors CH5, CH6 by applying a pressure equal to or higher than a predetermined value. It is a figure for demonstrating. As shown by the arrow c in FIG. 5A, it is assumed that the position on the rear end side of the operation member 4 of the side switch portion is pressed (upward push operation) so that a pressure equal to or higher than a predetermined value is applied. In this case, as shown in FIG. 5B, it is detected that the capacitance type sensors CH3 and CH4 and the pressure sensitive sensors CH5 and CH6 are simultaneously pressed.
- the flat surface portion 1u of the holding member 1 is provided with the first protrusions (ribs) 11 and 12. ..
- one of the first protrusions 11 is provided between the capacitance type sensor CH1 and the capacitance type sensor CH2, and the other first protrusion 12 is provided with the capacitance type sensor CH3. It is provided between the capacitance type sensor CH4 and the capacitance type sensor CH4.
- the capacitance type sensors CH3 and CH4 are affected, and the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 are formed by the first protrusion 11. It is possible to exert a stronger pressing force.
- the capacitance type sensors CH1 and CH2 are affected, and the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 are formed by the first protrusion 12. It is possible to exert a stronger pressing force. That is, the first protrusions (ribs) 11 and 12 refer to the pressure-sensitive sensors CH5 and CH6 regardless of whether the pen tip side of the operating member 4 is pressed or the rear end side is pressed. It acts to reliably apply pressing force.
- FIG. 6 shows a left-right push operation in which an operation input is detected for both the capacitance type sensors CH1, CH2, CH3, CH4 and the pressure-sensitive sensors CH5, CH6 by applying a pressure equal to or higher than a predetermined value.
- FIG. 6A it is assumed that the electronic pen of this embodiment is held by the user's hand, and the arrow e side is on the right side and the arrow f side is on the left side.
- the position on the right side of the operation member 4 of the side switch portion is pressed (right push operation) so that a pressure equal to or higher than a predetermined value is applied.
- FIG. 6B it is detected that the capacitance type sensors CH2 and CH3 and the pressure sensitive type sensor CH6 are simultaneously pressed.
- the flat surface portion 1u of the holding member 1 is provided with a second protrusion (pivot) 13.
- the second protrusion 13 is provided between the pressure-sensitive sensor CH5 and the pressure-sensitive sensor CH6. That is, the second protrusion 13 is provided so as to separate the pressure-sensitive sensor CH5 and the pressure-sensitive sensor CH6 from each other to the left and right.
- the capacitance type sensors CH3 and CH4 are affected.
- the presence of the second protrusion 13 can exert a pressing force on the pressure-sensitive sensor CH6 and prevent the pressing force from being applied to the pressure-sensitive sensor CH5.
- the capacitance type sensors CH3 and CH4 are affected.
- the presence of the second protrusion 13 can exert a pressing force on the pressure-sensitive sensor CH5 and prevent the pressing force from being applied to the pressure-sensitive sensor CH6.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the correspondence between the operation mode and the instruction content for the side switch portion of the electronic pen of the embodiment.
- the information shown in FIG. 7 corresponds to the information stored and held in the instruction content determination table formed in the storage device of the information processing device including the position detection device.
- the left push operation described with reference to FIG. 6C is performed on the side switch portion of the electronic pen of this embodiment.
- the capacitance type sensors CH2 and CH3 are set to “1 (on)”, and the pressure sensitive sensor CH5 is set to “1 (on)”.
- the detection output from the sensor unit 3 constituting the side switch unit is multiplexed with a position indicating signal and sent to the position detection device side, or a short distance. It can be sent to the position detection device side by wireless communication.
- the configuration of the electronic pen differs depending on how the detection output is transmitted.
- a configuration example of an electronic pen that multiplexes the detection output from the sensor unit 3 into a position indicating signal and sends it to the position detection device side and a configuration of an electronic pen that sends it to the position detection device side by short-range wireless communication.
- the electronic pen described below will be described as an example when the present invention is applied to a conductive core body or an AES type electronic pen that transmits a position indicating signal.
- FIG. 8 is a block diagram for explaining a configuration example of an electronic pen when the operation content for the side switch unit is multiplexed and transmitted as a position indicating signal.
- the electronic pen shown in FIG. 8 includes a conductive core body 5, an oscillation circuit 6, a pen pressure detection unit 7 having a variable capacitance capacitor configuration, a power supply circuit 8, and a controller 9, and a side switch unit.
- the detection output from the sensor unit 3 of the above is configured to be supplied to the controller 9.
- the oscillation circuit 6 and the controller 9 are provided with drive power from the power supply circuit 8 so that they can be driven.
- the controller 9 controls the oscillation circuit 6 and shifts the transmission timing between the position indicating signal and the detection output from the sensor unit 3 to be transmitted through the core body 5. That is, at the timing of transmitting the position indicating signal, the controller 9 controls the oscillation circuit 6 to oscillate a predetermined position indicating signal and transmit it through the core body 5. Further, the controller 9 supplies the detection output from the sensor unit 3 to the oscillation circuit 6 at the timing of transmitting the detection output from the sensor unit 3.
- the oscillation circuit 6 oscillates a signal corresponding to the detection output of the sensor unit 3 from the controller 9 and sends it through the core body 5.
- the position indicating signal and the detection output from the sensor unit 3 can be time-division-multiplexed, output from the core body 5, and transmitted to the position detection device side.
- the information indicating the pen pressure can be included in the position indicating signal, and the information indicating the pen pressure can also be time-division-multiplexed and transmitted.
- FIG. 9 is a block diagram for explaining a configuration example of an electronic pen when the operation content for the side switch unit is transmitted by short-range wireless communication.
- the electronic pen shown in FIG. 9 includes a conductive core body 5, an oscillation circuit 6, a pen pressure detection unit 7 having a variable capacitance capacitor configuration, a power supply circuit 8, a controller 10, and a short-range wireless communication unit. It includes a CM and an antenna AT.
- the electronic pen of this example is also configured so that the detection output from the sensor unit 3 of the side switch unit is supplied to the controller 10.
- Drive power is supplied from the power supply circuit 8 to the oscillation circuit 6, the controller 10, and the short-range wireless communication unit CM so that they can be driven.
- the controller 10 controls the oscillation circuit 6, generates a position indicating signal, and sends it through the core body 5. Further, the controller 10 forms a transmission signal from the detection output from the sensor unit 3 of the side switch unit, supplies the signal to the short-range wireless communication unit CM, and controls to transmit the signal through the antenna AT.
- the position indicating signal can be transmitted to the position detection device side through the core body 5 as in the conventional case, and the detection output from the sensor unit 3 is transmitted to the information processing device on the position detection device side by short-range wireless communication. can.
- the detection output from the sensor unit 3 constituting the side switch unit may be multiplexed with the position indicating signal and transmitted from the core body 5, or may be transmitted by short-range wireless communication. Can be done. Which route to send the detection output from the sensor unit 3 may be determined by using an appropriate route depending on the function of the position detection device, the function of the information processing device on the position detection device side, and the like.
- the electronic pen is an EMR type electronic pen
- a variable capacitance capacitor whose capacitance changes according to the detection output from the sensor unit 3 is connected in parallel to the resonance circuit.
- the detection output from the sensor unit 3 can be superimposed and transmitted as a change in the phase of the position indicating signal.
- the position indicating signal and the sensor unit 3 are separated by time division multiplexing that separates the transmission timing of the normal position indicating signal and the transmission timing of the detection output from the sensor unit 3. It is also possible to send the detection output and the same route.
- the detection output from the sensor unit 3 can be transmitted by short-range wireless communication separately from the position indicating signal. ..
- the pressure-sensitive sensor is provided in the lower layer and the capacitance type sensor is provided in the upper layer when viewed from the operation surface side, but the sensor portion is limited to this. It's not a thing.
- a capacitance type sensor may be provided on the lower layer and a pressure sensitive type sensor may be provided on the upper layer to form a sensor unit.
- capacitance type sensors are provided in the axial direction, and two pressure-sensitive sensors are provided in the direction intersecting the axial direction.
- Two or more capacitance type sensors may be provided in the axial direction, and two or more pressure-sensitive sensors may be provided in the direction intersecting the axial direction. That is, a plurality of capacitance type sensors may be arranged in the axial direction, and a plurality of pressure sensitive sensors may be arranged in a direction intersecting the axial direction to form the sensor unit 3.
- the flat surface portion 1u of the holding member 1 is provided with the first protrusions (ribs) 11 and 12 and the second protrusions (pivot) 13.
- the detection output from the sensor unit 3 was appropriately obtained.
- the first protrusions (ribs) 11 and 12 and the second protrusion (pivot) 13 may not be provided.
- the flat surface portion 1u of the holding member 1 is provided with the first protrusions (ribs) 11 and 12 so that the second protrusions (pivot) 13 are not provided, or conversely, the second protrusions 13 are provided. It is also possible to provide and not to provide the first protrusions 11 and 12.
- the electronic pen and the information processing device that operates by using the electronic pen are usually located very close to each other. Therefore, the detection output from the sensor unit 3 can be transmitted to the information processing apparatus side using infrared communication. Further, the electronic pen and the information processing device operated by the electronic pen can be connected by wire using a cable, and the detection output from the sensor unit 3 can be transmitted through the cable.
- the holding member 1 has been described as having a substantially cylindrical shape. However, it is not limited to this.
- the function of the holding member 1 is to prevent pressure from being applied to the electronic pen main body portion when the side switch portion is pressed. Therefore, the holding member 1 may be configured to have a so-called half-pipe shape or a plate-like body in which the pipe is cut in half in the longitudinal direction, and may be configured to be fixed to the inner wall surface of the pen body PB. ..
- a capacitance type sensor and a pressure sensitive type sensor are used as two types of touch sensors having different detection methods, but the present invention is not limited to this.
- the pressure-sensitive sensor one having a button switch configuration can also be used. That is, the side switch portion of the electronic pen of the present invention can be configured by using a capacitance type sensor and a so-called force sensor (force sensor) capable of detecting that the pen has been pressed.
- force sensor force sensor
- the pen body PB may be a cylindrical body having a polygonal cross section in the direction intersecting the axial direction, and side switch portions having the above-described configuration may be provided on a plurality of different side surfaces. Further, depending on the width of the side surface, the number of pressure-sensitive sensors may be one without being provided. In this case, the left and right click operations cannot be performed, but for example, the operation content accepted by the side switch unit may be changed for each side surface of the pen body. Further, of course, only the portion of the pen body PB where the side switch portion is provided may be formed in a flat shape.
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Abstract
構成が簡単で、複数の状態の指示入力を簡単に、かつ、適切に行うことが可能なサイドスイッチを備えた電子ペンを実現する。電子ペンには、使用者によって把持されるペンボディ(PB)の側面にサイドスイッチ部が設けられる。このサイドスイッチ部は、検出方式の異なる2種類のタッチセンサとして、静電容量方式センサ(CH1、CH2、CH3、CH4)と、感圧式センサ(CH5、CH6)とが、センサ領域(検出領域)が重なるようにして積層されたセンサ部を備える。これにより、少なくとも、一方のタッチセンサに対して作用するように操作した場合と、両方のタッチセンサに対して同時に作用するように操作した場合とを、当該サイドスイッチ部を通じて指示することが可能になる。
Description
この発明は、例えば、タブレットPC(Personal Computer)などの電子機器に搭載された位置検出装置に対して、座標を指示することにより情報の入力を可能にする電子ペンに関する。
例えば、タブレットPC(Personal Computer)やスマートフォンなどと呼ばれる高機能携帯電話端末などの電子機器においては、搭載された位置検出装置を通じて、より細かな描画入力を行うために、電子ペンによる指示入力が可能にされたものがある。このような電子ペンにおいても、いわゆるサイドスイッチを利用可能にすることが考えられている。電子ペンにおけるサイドスイッチは、電子ペンを持ったまま指によって操作が可能なように、電子ペンの側面に設けられたスイッチを意味する。
電子ペンのサイドスイッチは、例えば、機械的にオン/オフを切り替える小型のスイッチが用いられて構成されているものがある。しかし、特許文献1には、サイドスイッチの操作圧が軽く、使い勝手のよい電子ペン(位置指示器)を実現するために、タッチセンサを用いてサイドスイッチを構成する電子ペンに関する考案が開示されている。特許文献1に開示された考案の電子ペンは、コイルとコンデンサを含む同調回路に可変抵抗素子としてペア(対)になるタッチセンサ電極を接続し、このペアになるタッチセンサ電極を電子ペンの筐体側面に設けて構成される。
使用者は、ペアになるタッチセンサ電極間を指先で接続することにより、同調回路のリアクタンス、インピーダンスまたはいわゆるQ値等の特性を変化させることができる。すなわち、ペアになるタッチセンサ電極間を指で接続した場合と接続していない場合とで変化する同調回路の特性により、サイドスイッチのオン/オフの状態を指示することが可能になる。なお、特許文献1に開示された考案の電子ペンは、位置検出装置と電子ペンとの間においては、磁界の送受により位置指示等を行う電磁結合方式のものである。
特許文献1に開示された考案の場合には、サイドスイッチを通じて指示することができるのは、オン/オフの切り替え操作である。複数の状態の指示入力を可能にするためには、特許文献1の図1(b)に示されているように、ペアの(対の)タッチセンサ電極を複数設けなければならない。この場合、電子ペンの側面の広さも限られているため、対のタッチセンサ電極を複数設けた場合には、持ちにくくなるなど、操作性を悪くする恐れもある。また、ペアの(対の)タッチセンサ電極を複数設けた場合には、誤操作が発生し易くなる恐れもある。
以上のことに鑑み、この発明は、構成が簡単で、複数の状態の指示入力を簡単に、かつ、適切に行うことが可能なサイドスイッチを備えた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、
使用者によって把持される筒状筐体と、
前記筒状筐体の側面に対して設けられ、使用者による操作入力を受け付けるサイドスイッチ部と
を備え、
前記サイドスイッチ部は、検出方式の異なる2種類のタッチセンサを、それぞれのセンサ領域が重なるようにして積層したセンサ部を備える
ことを特徴とする電子ペンを提供する。
使用者によって把持される筒状筐体と、
前記筒状筐体の側面に対して設けられ、使用者による操作入力を受け付けるサイドスイッチ部と
を備え、
前記サイドスイッチ部は、検出方式の異なる2種類のタッチセンサを、それぞれのセンサ領域が重なるようにして積層したセンサ部を備える
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、使用者によって把持される筒状筐体の側面にサイドスイッチ部が設けられるが、このサイドスイッチ部は、検出方式の異なる2種類のタッチセンサが、それぞれのセンサ領域(検出領域)が重なるようにして積層されたセンサ部を備える。これにより、少なくとも、一方のタッチセンサに対して作用するように操作した場合と、両方のタッチセンサに対して同時に作用するように操作した場合とを、当該サイドスイッチ部を通じて指示することが可能になる。
なお、この明細書において、「タッチセンサ」との文言は、誘電体である人体の指が近づいたり、触れたりしたことを検出するセンサ、人体の指などにより押圧されて圧力がかかったことを検知するセンサなどを意味する。換言すれば、タッチセンサは、人体の指などにより操作されたことを検出する種々のセンサが含まれる。
以下、図を参照しながら、この発明による電子ペンの実施の形態について説明する。電子ペンの方式には、アクティブ静電結合方式(AES(Active Electrostatic)方式)や電磁誘導方式(EMR(Electro Magnetic Resonance)方式)などの種々のものが存在する。この発明による電子ペンは、サイドスイッチ部の構成に特徴があるものである。このためこの発明の電子ペンは、サイドスイッチを備える電子ペンであれば、どのような方式の電子ペンに対しても適用可能である。以下においては、特徴あるサイドスイッチ部の構成を中心にして、この発明の電子ペンについて説明する。
[サイドスイッチ部の構成例]
図1は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の構成例を説明するための分解斜視図である。この発明の電子ペンは、外側筐体に対して、電子ペン本体部を搭載することにより構成される。外側筐体は、図1に示した電子ペンの場合には、フロントキャップFCと、ペンボディPBと、リアキャップ(図示せず)からなる部分である。フロントキャップFCは、ペンボディPBの先端側に装着され、芯体のペン先部を突出させる先細り(テーパー形状)となった部分である。ペンボディ(筒状筐体)PBは、使用者によって把持される部分である。リアキャップは、ペンボディPBの後端開口を閉じる機能を有する部分である。また、図示しないが、外側筐体内に搭載される電子ペン本体部は、芯体、筆圧検出部、回路基板、バッテリなどの種々の部品が搭載されて構成され、位置指示機能などの電子ペンとしての機能を実現する部分である。
図1は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の構成例を説明するための分解斜視図である。この発明の電子ペンは、外側筐体に対して、電子ペン本体部を搭載することにより構成される。外側筐体は、図1に示した電子ペンの場合には、フロントキャップFCと、ペンボディPBと、リアキャップ(図示せず)からなる部分である。フロントキャップFCは、ペンボディPBの先端側に装着され、芯体のペン先部を突出させる先細り(テーパー形状)となった部分である。ペンボディ(筒状筐体)PBは、使用者によって把持される部分である。リアキャップは、ペンボディPBの後端開口を閉じる機能を有する部分である。また、図示しないが、外側筐体内に搭載される電子ペン本体部は、芯体、筆圧検出部、回路基板、バッテリなどの種々の部品が搭載されて構成され、位置指示機能などの電子ペンとしての機能を実現する部分である。
更に、この実施の形態の電子ペンは、検出方式の異なる2種類のタッチセンサを用いて構成されるサイドスイッチ部を備えている。ペンボディPBは、図1に示すように、略円筒状のものであり、側面の上側部分が平面になっている。このようにペンボディPBの側面の平面となった部分を平面部PBuと記載する。平面部PBuのややフロントキャップFC側の位置にサイドスイッチ部を設けるための長方形状の開口部PBhが設けられている。この実施の形態の電子ペンでは、開口部PBh部分において、保持部材1と、弾性部材2と、センサ部3と、操作部材4とが積層されてサイドスイッチ部が構成される。
図1に示すように、保持部材1は、略円筒状のものであり、ペンボディPBと同様に、側面の上側部分が平面になっている。保持部材1の側面の平面となった部分を平面部1uと記載する。平面部1uには、軸心方向と交差する方向に延伸された幅を有する1組の第1の突起部(リブ)11、12と、軸心方向に延伸された幅を有する第2の突起部(ピボット)13とが設けられている。また、保持部材1の平面部1u上には、先端側には嵌合孔14が、後端側には嵌合孔15が設けられている。保持部材1は、図1において矢印INが示すようにペンボディPBの内部に挿入され、開口部PBh部分まで押し込まれて、保持部材1の平面部1uの両端に設けられた突起がペンボディPBの内壁面の突起に係合して位置PBaにおいて固定される。保持部材1は、位置PBaに固定された状態では、その平面部1uが開口部PBhから見える状態となる。
ペンボディPB内の位置PBaに固定された保持部材1の平面部1u上には、開口部PBhを通じて長方形状の弾性部材2が載置される。この実施の形態において、弾性部材2は、高機能ウレタンフォームであるPORON(登録商標)により形成されている。もちろん、他の弾性材料、例えば、ゴムやスポンジ等により構成することも可能である。弾性部材2は、サイドスイッチ部が押下操作された場合に、急激に圧力がかかるのではなく、緩やかに圧力がかかるように機能する。このように弾性部材2は、少し押下しただけでは、後述する感圧式センサが反応することなく、確実に押下操作された場合において、当該感圧式センサが機能するようにしている。また、弾性部材2の保持部材1の第1の突起部11、12に対応する位置には、第1の孔部21、22が設けられている。また、弾性部材2の保持部材1の第2の突起部13に対応する位置には、第2の孔部23が設けられている。
これにより、保持部材1の平面部1u上に弾性部材2を載置すると、保持部材1の第1の突起部11、12、第2の突起部13は、弾性部材2の第1の孔部21、22、第2の孔部23に嵌まり込む。この実施の形態において、第1の突起部11、12と、第2の突起部13との高さは、弾性部材2の厚みとほぼ同じにされており、第1の突起部11、12と、第2の突起部13との上面は、弾性部材2の上面とほぼ同一平面上に位置するようになる。
弾性部材2の上面上には、フレキシブル基板30上に形成されているセンサ部3が配置される。フレキシブル基板30は、薄い絶縁材、例えば、プラスチックフィルムを使い、変形可能な柔軟性を備えたプリント配線基板であり、センサ配置部31、延伸部32、コネクタ部33からなる細長のものである。センサ配置部31は、センサ部3が配置されるため横幅がやや広くなった部分であり、先端側には孔部31aが、後端側には、孔部31bが設けられている。
延伸部32は、センサ配置部31の後端より後端方向に延伸された部分であり、センサ配置部31より横幅が狭く、センサ配置部31に配置されたセンサ部3から導出されて後端方向に延伸される導電線が配置される。コネクタ部33は、センサ部3から延伸された導電線ごとに、当該導電線が接続される接続端子が設けられた部分である。なお、センサ部3は、詳しくは後述するが、検出方式の異なる2種類のタッチセンサを、それぞれのセンサ領域が重なるようにして積層することによって形成された部分である。
このように構成されたフレキシブル基板30は、ペンボディPBの後端開口より差し込まれ、弾性部材2の上面上にセンサ配置部31が位置することにより、センサ配置部31に配置されたセンサ部3が弾性部材2上に重ね合わされる。また、フレキシブル基板30のコネクタ部(プラグ部)33は、図示しない電子ペン本体部の回路基板の所定のコネクタ部(ジャック部)に差し込まれて接続される。
これにより、センサ部3を構成する各タッチセンサからの検出出力が、延伸部32を通じてコネクタ部33の各端子部に導出され、図示しない電子ペン本体部の回路基板に供給される。電子ペン本体部は、サイドスイッチ部を構成するタッチセンサからの検出出力を、位置指示信号に多重化して位置検出装置側に送出したり、或いは、近距離無線通信により位置検出装置側に送出したりすることができる。
センサ部3の上面には、操作部材4が配置される。操作部材4は、例えば、樹脂素材により形成された長方形状の板状体であり、底面外側に脚部41a、41bが設けられたものである。操作部材4は、センサ部3上に載置されることにより、脚部41a,41bが、センサ配置部31の孔部31a、31bを通って、保持部材1の嵌合孔14、15に嵌合する。これにより、弾性部材2、センサ部3が配置されたセンサ配置部31、操作部材4が、ペンボディPBに固定された保持部材1に対して固定され、電子ペンのサイドスイッチ部として機能する。
図2は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の積層構造を説明するための図である。図2において、図2(A)は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部を含むペン先側の部分の外観図であり、図2(B)は、図2(A)の点線矢印で示した位置で切断した場合のサイドスイッチ部の断面図である。図1及び図2(A)に示すように、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部は、電子ペンのペン先側の側面に形成され、図2(B)に示すように、4層構造になっている。
すなわち、ペンボディPBの内部であって、開口部PBh部分に固定された保持部材1の平面部1u上に弾性部材2が載置され、その上にセンサ部3が載置され、その上に操作部材4が載置されて、サイドスイッチ部が構成される。操作部材4の外側底面に設けられた脚部41a、41bが、保持部材1の平面部1uの嵌合孔14、15に嵌合することによって、上記の4つの部分がばらばらになることなく、電子ペンに設けられたサイドスイッチ部として機能する。なお、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部において、操作部材4は、図2(B)に示したように、0.5mm程度の薄さのものである。
この実施の形態では、操作部材4の脚部41a、1bが、保持部材1の嵌合孔14、15に嵌合した状態では、操作部材4の上面は、ペンボディPBの平面部PBuと、ほぼ同一平面内に位置するようにされる。しかし、これに限るものではない。操作部材4や弾性部材2や保持部材1の厚みや形状等を調整することにより、操作部材4の上面の位置を変えることができる。すなわち、操作部材4の上面の位置を、ペンボディPBの平面部PBuよりペンボディPBの内側に下げた位置にしたり、逆に、ペンボディPBの平面部PBuより外側に突出した位置にしたりすることもできる。
なお、図2(B)においては、説明を簡単にするため、センサ部3が設けられているフレキシブル基板30についての記載は省略している。同様に、保持部材1の平面部1uに設けられている第1の突起部11、12、第2の突起部13、これらに対応して設けられる弾性部材2の第1の孔部21、22、第2の孔部23についても記載を省略している。
このように、この実施の形態の電子ペンは、ペンボディPBの先端にフロントキャップFCが接続され、ペンボディPBの内部には保持部材1が挿入されて開口部PBhに対応する固定位置PBaに固定される。この保持部材1上に、弾性部材2、センサ部3、操作部材4が積層されて、サイドスイッチ部が構成されている。サイドスイッチ部のセンサ部3の各センサからの検出出力は、図1を用いて説明したように、フレキシブル基板30の延伸部32上の導電線及及びコネクタ部33の接続端子を通じて、電子ペン本体部に供給される。
電子ペン本体部は、ペンボディPBの後端開口部より挿入され、電子ペン本体部の先端は、ペンボディPBの内部を通り、保持部材1を貫通し、フロントキャップFCに到達して、フロントキャップFCの先端開口から芯体の先端(ペン先部)を突出させる。ペンボディPBの後端開口は、電子ペン本体部が装填された後に、リアキャップが嵌め込まれる。これにより、電子ペン本体部が外側筐体内に固定され、全体として1本の電子ペンが構成される。
[センサ部の構成例]
図3は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部が備えるセンサ部3について説明するための図である。図3において、図3(A)は、センサ部3が設けられたフレキシブル基板30の全体図であり、図3(B)は、図3(A)の点線矢印が示す方向から見た場合のセンサ部3の断面図である。また、図3において、図3(C)は、検出方式の異なる種類のタッチセンサの配置例を示す図である。この実施の形態において、検出方式の異なる2種類のタッチセンサは、感圧式(抵抗膜方式)センサと静電容量方式センサである。
図3は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部が備えるセンサ部3について説明するための図である。図3において、図3(A)は、センサ部3が設けられたフレキシブル基板30の全体図であり、図3(B)は、図3(A)の点線矢印が示す方向から見た場合のセンサ部3の断面図である。また、図3において、図3(C)は、検出方式の異なる種類のタッチセンサの配置例を示す図である。この実施の形態において、検出方式の異なる2種類のタッチセンサは、感圧式(抵抗膜方式)センサと静電容量方式センサである。
上述もし、また、図3(A)にも示すように、センサ部3は、フレキシブル基板30のセンサ配置部31上に配置されている。センサ部3は、図3(B)に示すように、下側(フレキシブル基板30側)から、基板Bd1→感圧式センサCH5(CH6)→基板Bd2→静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4の順に積層されて構成される。静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、図3(B)に示したように同一平面となる基板Bd2上に配置されている。
すなわち、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、図3(B)、(C)に示すように、電子ペンの軸心方向(図3(C)の矢印Arが示す方向)に配列されたものである。静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、指先と導電膜との間での静電容量の変化を捉えて操作されたか否かの検出が可能なものであり、指先を接近させただけでもその検出が可能なものである。
感圧式センサCH5、CH6は、電子ペンの軸心方向と交差する方向(図3(D)の矢印Crが示す方向)に配列されたものである。なお、図3(B)は、図3(A)の点線矢印方向から見た場合の断面図であるため、感圧式センサCH6は、感圧式センサCH5の向こう側に位置することになり、図3(B)においては現れていない。
感圧式センサCH5は、図3(B)に示すように、第1電極FE1と第2電極FE2が接着層Adsによって接着されて構成されたものである。感圧式センサCH5は、対向する2枚の電極(抵抗膜)の内の一方に電圧を印加しておき、押下されることにより2枚の電極が近づき、電圧が印加されていない方の電極に電圧が生じることにより、押下されたか否かの検出が可能なものである。従って、感圧式センサCH5は、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4とは異なり、指先を近づけただけでは電圧が生じることはなく、ある程度の圧力を掛けなないと検出出力が出ないものである。なお、感圧式センサCH6もまた感圧式センサCH5と同様に構成されたものである。
このように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、使用者の指先がある程度の距離まで近づくと、その検出が可能となるものである。これに対して感圧式センサCH5、CH6は、ある程度の力をかけて押圧しないと、操作されていることの検出ができないものである。
この実施の形態の電子ペンにおいては、図3(D)に示したように基板Bd1→感圧式センサCH5、CH6→基板Bd2→静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4の順に積層されてセンサ部3(図3(B))が構成されている。これにより、操作部材4上を使用者の指が軽くなぞった程度では、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4によってその操作が検出されるだけである。しかし、操作部材4上を所定値以上の圧力を掛けるように押下操作したとする。この場合には、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4の内、押下操作した部分の静電容量方式センサと、その下側に位置する感圧式センサCH5、CH6とが、同時に押圧操作されたことを検出できる。
このため、サイドスイッチ部は、センサ部3の静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4だけが機能するスライド操作入力を受け付けることができる。また、サイドスイッチ部は、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4と感圧式センサCH5、CH6との両方が同時に機能する押下操作入力を受け付けることができる。また、操作入力を検知するセンサの位置をも考慮することにより、複数種類の異なる操作入力を受け付けることができる。
[操作態様の具体例]
図4、図5、図6は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対する操作態様を説明するための図である。図4は、感圧式センサCH5、CH6を作用させることなく、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4だけに操作入力を検知させるスライド操作について説明するための図である。図4(A)に示すように、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の操作部材4上のペン先側の位置に、使用者の指先を軽く接触させ、その状態のまま矢印aが示す方向に指先をスライド移動させるスライドアップ操作を行ったとする。この場合、図4(B)に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、CH1→CH2→CH3→CH4の順に指先により操作されたことを検出する。しかし、所定値以上の圧力は加わっていないので、感圧式センサCH5、CH6で操作が検出されることはない。
図4、図5、図6は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対する操作態様を説明するための図である。図4は、感圧式センサCH5、CH6を作用させることなく、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4だけに操作入力を検知させるスライド操作について説明するための図である。図4(A)に示すように、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の操作部材4上のペン先側の位置に、使用者の指先を軽く接触させ、その状態のまま矢印aが示す方向に指先をスライド移動させるスライドアップ操作を行ったとする。この場合、図4(B)に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、CH1→CH2→CH3→CH4の順に指先により操作されたことを検出する。しかし、所定値以上の圧力は加わっていないので、感圧式センサCH5、CH6で操作が検出されることはない。
また、図4(A)に示すように、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部の操作部材4上の後端側の位置に使用者の指先を軽く接触させ、その状態のまま矢印bが示す方向に指先をスライド移動させるスライドダウン操作を行ったとする。この場合、図4(C)に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、CH4→CH3→CH2→CH1の順に指先により操作されたことを検出する。しかし、所定値以上の圧力は加わっていないので、感圧式センサCH5、CH6で操作が検出されることはない。
これにより、図4(B)を用いて説明したスライドアップ操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、表示画像を上方向に移動させるスクロールアップを指示できる。また、図4(C)を用いて説明したスライドダウン操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、表示画像を下方向に移動させるスクロールダウンを指示できる。
図5は、所定値以上の圧力を掛けて、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4と、感圧式センサCH5、CH6との両方に対して操作入力を検知させる上下方向のプッシュ操作について説明するための図である。図5(A)において矢印cが示すように、サイドスイッチ部の操作部材4上の後端側の位置を所定値以上の圧力がかかるように押下操作(上プッシュ操作)したとする。この場合、図5(B)に示すように、静電容量方式センサCH3、CH4と、感圧式センサCH5、CH6とが、同時に押下操作されたことを検出する。
また、図5(A)において矢印dが示すように、サイドスイッチ部の操作部材4上のペン先側の位置を所定値以上の圧力がかかるように押下操作(下プッシュ操作)したとする。この場合、図5(C)に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2と、感圧式センサCH5、CH6とが、同時に押下操作されたことを検出する。これにより、図5(B)を用いて説明した上プッシュ操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、現在表示している画像の上側にある画像の表示を指示するクリックアップを指示できる。また、図5(C)を用いて説明した下プッシュ操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、現在表示している画像の下側ある画像の表示を指示するクリックダウンを指示できる。
なお、この実施の形態の電子ペンの場合には、図1を用いて説明したように、保持部材1の平面部1uには、第1の突起部(リブ)11、12が設けられている。この場合、一方の第1の突起部11は、静電容量方式センサCH1と静電容量方式センサCH2との間に設けられ、他方の第1の突起部12は、静電容量方式センサCH3と静電容量方式センサCH4との間に設けられている。
これにより、図5(A)において矢印cが示す位置を押下操作した場合には、静電容量方式センサCH3、CH4に作用を及ぼすと共に、第1の突起部11により、感圧式センサCH5、CH6により強く押圧力を及ぼすことができる。同様に、図5(A)において矢印dが示す位置を押下操作した場合には、静電容量方式センサCH1、CH2に作用を及ぼすと共に、第1の突起部12により、感圧式センサCH5、CH6により強く押圧力を及ぼすことができる。すなわち、第1の突起部(リブ)11、12は、操作部材4のペン先側を押下操作しても、また、後端側を押下操作しても、感圧式センサCH5、CH6に対して確実に押圧力を加えるように作用する。
図6は、所定値以上の圧力を掛けて、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4と、感圧式センサCH5、CH6との両方に対して操作入力を検知させる左右方向のプッシュ操作について説明するための図である。図6(A)においては、この実施の形態の電子ペンが使用者の手に把持されている場合を想定し、矢印e側が右側、矢印f側が左側であるものとする。図6(A)の矢印eが示すように、サイドスイッチ部の操作部材4上の右側の位置を所定値以上の圧力がかかるように押下操作(右プッシュ操作)したとする。この場合、図6(B)に示すように、静電容量方式センサCH2、CH3と、感圧式センサCH6とが、同時に押下操作されたことを検出する。
また、図6(A)の矢印fが示すように、サイドスイッチ部の操作部材4上の左側の位置を所定値以上の圧力がかかるように押下操作(下プッシュ操作)したとする。この場合、図6(C)に示すように、静電容量方式センサCH2、CH3と、感圧式センサCH5とが、同時に押下操作されたことを検出する。これにより、図6(B)を用いて説明した右プッシュ操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、現在表示している画像を右側に移動させるプッシュライトを指示できる。また、図6(C)を用いて説明した下プッシュ操作が行われた場合には、位置検出装置を備える情報処理装置に対して、例えば、現在表示している画像を左側に移動させるプッシュレフトを指示できる。
なお、この実施の形態の電子ペンの場合には、図1を用いて説明したように、保持部材1の平面部1uには、第2の突起部(ピボット)13が設けられている。この場合、第2の突起部13は、感圧式センサCH5と感圧式センサCH6との間に設けられている。すなわち、第2の突起部13は、感圧式センサCH5と感圧式センサCH6とのそれぞれを左右に隔てるように設けられている。
これにより、図6(A)において矢印eが示す位置を押下操作した場合には、静電容量方式センサCH3、CH4に作用を及ぼす。同時に、第2の突起部13が存在することにより、感圧式センサCH6に押圧力を及ぼし、感圧式センサCH5には、押圧力を及ぼさないようにできる。同様に、図6(A)において矢印fが示す位置を押下操作した場合には、静電容量方式センサCH3、CH4に作用を及ぼす。同時に、第2の突起部13が存在することにより、感圧式センサCH5に押圧力を及ぼし、感圧式センサCH6には、押圧力を及ぼさないようにできる。
図7は、実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対する操作態様と指示内容との対応付けを説明するための図である。図7に示した情報は、位置検出装置を備える情報処理装置の記憶装置に形成される指示内容判定テーブルにおいて記憶保持される情報に対応している。
この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図4(B)を用いて説明したスライドアップ(上スライド)操作が行われたとする。この場合、図7の上スライドの欄に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、CH1→CH2→CH3→CH4の順で、順次に「0(オフ)」から「1(オン)」になり、また「0(オフ)」に戻るというように検出出力が得られる。一方、感圧式センサCH5、CH6は、いずれも「0(オフ)」のままとなる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でスライドアップが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
また、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図4(C)を用いて説明したスライドダウン(下スライド)操作が行われたとする。この場合、図7の下スライドの欄に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2、CH3、CH4は、CH4→CH3→CH2→CH1の順で、順次に「0(オフ)」から「1(オン)」になり、また「0(オフ)」に戻るというように検出出力が得られる。一方、感圧式センサCH5、CH6は、いずれも「0(オフ)」のままとなる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でスライドダウンが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
また、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図5(B)を用いて説明した上プッシュ操作が行われたとする。この場合、図7の上プッシュの欄に示すように、静電容量方式センサCH3、CH4が「1(オン)」になり、感圧式センサCH5、CH6は、いずれも「1(オン)」となる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でクリックアップが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
また、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図5(C)を用いて説明した下プッシュ操作が行われたとする。この場合、図7の下プッシュの欄に示すように、静電容量方式センサCH1、CH2が「1(オン)」になり、感圧式センサCH5、CH6は、いずれも「1(オン)」となる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でクリックダウンが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
また、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図6(B)を用いて説明した右プッシュ操作が行われたとする。この場合、図7の右プッシュの欄に示すように、静電容量方式センサCH2、CH3が「1(オン)」になり、感圧式センサCH6が、「1(オン)」となる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でクリックライトが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
また、この実施の形態の電子ペンのサイドスイッチ部に対して、図6(C)を用いて説明した左プッシュ操作が行われたとする。この場合、図7の左プッシュの欄に示すように、静電容量方式センサCH2、CH3が「1(オン)」になり、感圧式センサCH5が、「1(オン)」となる。このような検出出力が得られた場合、情報処理装置側でクリックレフトが指示されたと判別し、これに応じた処理を行うことができる。
なお、図示しないが、サイドスイッチ部の後端右側をプッシュ操作すれば、静電容量方式センサCH3、CH4が「1(オン)」になり、感圧式センサCH6が、「1(オン)」となる。同様に、サイドスイッチ部の後端左側をプッシュ操作すれば、静電容量方式センサCH3、CH4が「1(オン)」になり、感圧式センサCH5が、「1(オン)」となる。
また、図示しないが、サイドスイッチ部の前端(ペン先側)右側をプッシュ操作すれば、静電容量方式センサCH1、CH2が「1(オン)」になり、感圧式センサCH6が、「1(オン)」となる。同様に、サイドスイッチ部の前端(ペン先側)左側をプッシュ操作すれば、静電容量方式センサCH1、CH2が「1(オン)」になり、感圧式センサCH5が、「1(オン)」となる。従って、これらの操作も識別可能であるため、これらの操作に対して、所定の機能を割り当てることももちろん可能である。
[電子ペンの全体構成例]
上述もしたように、この実施の形態の電子ペンは、サイドスイッチ部を構成するセンサ部3からの検出出力を、位置指示信号に多重化して位置検出装置側に送出したり、或いは、近距離無線通信により位置検出装置側に送出したりすることができる。しかし、検出出力の送信の仕方により、電子ペンの構成は異なる。以下においては、センサ部3からの検出出力を、位置指示信号に多重化して位置検出装置側に送出する電子ペンの構成例と、近距離無線通信により位置検出装置側に送出する電子ペンの構成例について説明する。なお、以下に説明する電子ペンは、導電性の芯体か位置指示信号を送出するAES方式の電子ペンにこの発明を適用した場合の例として説明する。
上述もしたように、この実施の形態の電子ペンは、サイドスイッチ部を構成するセンサ部3からの検出出力を、位置指示信号に多重化して位置検出装置側に送出したり、或いは、近距離無線通信により位置検出装置側に送出したりすることができる。しかし、検出出力の送信の仕方により、電子ペンの構成は異なる。以下においては、センサ部3からの検出出力を、位置指示信号に多重化して位置検出装置側に送出する電子ペンの構成例と、近距離無線通信により位置検出装置側に送出する電子ペンの構成例について説明する。なお、以下に説明する電子ペンは、導電性の芯体か位置指示信号を送出するAES方式の電子ペンにこの発明を適用した場合の例として説明する。
図8は、サイドスイッチ部に対する操作内容を、位置指示信号に多重化して送出する場合の電子ペンの構成例を説明するためのブロック図である。図8に示す電子ペンは、導電性の芯体5と、発振回路6と、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部7と、電源回路8と、コントローラ9とを備え、サイドスイッチ部のセンサ部3からの検出出力が、コントローラ9に供給されるように構成されている。発振回路6とコントローラ9には、電源回路8から駆動電力が供給され駆動することができるようにされている。
図8に示す電子ペンの場合、コントローラ9は、発振回路6を制御し、芯体5を通じて送出する、位置指示信号とセンサ部3からの検出出力との送出タイミングをずらすようにしている。すなわち、コントローラ9は、位置指示信号を送出するタイミングにおいては、発振回路6を制御して、所定の位置指示信号を発振させ、芯体5を通じて送出する。また、コントローラ9は、センサ部3からの検出出力を送出するタイミングにおいては、センサ部3からの検出出力を発振回路6に供給する。
発振回路6は、コントローラ9からのセンサ部3の検出出力に応じた信号を発振させて、芯体5を通じて送出する。これにより、位置指示信号と、センサ部3からの検出出力とを時分割多重化して、芯体5から出力し、位置検出装置側に送信できる。なお、筆圧を示す情報は、位置指示信号に含めたり、筆圧を示す情報についても、時分割多重化して送信したりすることができる。
図9は、サイドスイッチ部に対する操作内容を、近距離無線通信により送出する場合の電子ペンの構成例を説明するためのブロック図である。図9に示す電子ペンは、導電性の芯体5と、発振回路6と、可変容量コンデンサの構成とされた筆圧検出部7と、電源回路8と、コントローラ10と、近距離無線通信部CMと、アンテナATとを備える。この例の電子ペンもまた、サイドスイッチ部のセンサ部3からの検出出力が、コントローラ10に供給されるように構成されている。発振回路6とコントローラ10と近距離無線通信部CMには、電源回路8から駆動電力が供給され駆動することができるようにされている。
図9に示す電子ペンの場合、コントローラ10は、発振回路6を制御し、位置指示信号を発生させて、芯体5を通じて送出する。更に、コントローラ10は、サイドスイッチ部のセンサ部3からの検出出力から送信用信号を形成し、これを近距離無線通信部CMに供給して、アンテナATを通じて送信するように制御する。これにより、位置指示信号は、従来通り芯体5を通じて位置検出装置側に送信することができ、センサ部3からの検出出力は、近距離無線通信により、位置検出装置側の情報処理装置に送信できる。
このように、電子ペンの構成に応じて、サイドスイッチ部を構成するセンサ部3からの検出出力は、位置指示信号に多重化して芯体5から送出したり、或いは、近距離無線通信により送出したりすることができる。いずれの経路により、センサ部3からの検出出力を送出するかは、位置検出装置の機能や位置検出装置側の情報処理装置の機能等により、適切な経路を用いるようにすればよい。
なお、電子ペンがEMR方式の電子ペンの場合には、センサ部3からの検出出力に応じて、静電容量が変化する可変容量コンデンサを共振回路対して並列に接続しておく。これにより、センサ部3からの検出出力を、位置指示信号の位相の変化として重畳して送出することができる。また、EMR方式の電子ペンの場合でも、通常の位置指示信号の送出タイミングと、センサ部3からの検出出力の送信タイミングとを分離する時分割多重化により、位置指示信号とセンサ部3からの検出出力とを同一経路で送出することも可能である。また、EMR方式の電子ペンの場合にも、図9に示した電子ペンの場合と同様に、位置指示信号とは別に、近距離無線通信によりセンサ部3からの検出出力を送出することもできる。
[実施の形態の効果]
上述した実施の形態の電子ペンによれば、構成が簡単で、複数の状態の指示入力を簡単に、かつ、適切に行うことが可能なサイドスイッチを備えた電子ペンを実現できる。より具体的には、検出方式の異なる種類のタッチセンサを重畳配置することにより、サイドスイッチ部自体の大きさを大きくすることもなく、多種類の操作入力を受け付けることが可能なサイドスイッチを備えた電子ペンを実現できる。
上述した実施の形態の電子ペンによれば、構成が簡単で、複数の状態の指示入力を簡単に、かつ、適切に行うことが可能なサイドスイッチを備えた電子ペンを実現できる。より具体的には、検出方式の異なる種類のタッチセンサを重畳配置することにより、サイドスイッチ部自体の大きさを大きくすることもなく、多種類の操作入力を受け付けることが可能なサイドスイッチを備えた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の場合には、操作面側から見て、下層に感圧式センサを設け、上層に静電容量方式センサを設けてセンサ部を構成したが、これに限るものではない。操作面側から見て、下層に静電容量方式センサを設け、上層に感圧式センサを設けてセンサ部を構成いてもよい。
なお、上述した実施の形態の電子ペンの場合には、操作面側から見て、下層に感圧式センサを設け、上層に静電容量方式センサを設けてセンサ部を構成したが、これに限るものではない。操作面側から見て、下層に静電容量方式センサを設け、上層に感圧式センサを設けてセンサ部を構成いてもよい。
また、上述した実施の形態の電子ペンの場合には、軸心方向に4つの静電容量方式センサを設け、軸心方向に対して交差する方向に2つの感圧式センサを設けるようにしたが、これに限るものではない。軸心方向には、2以上の静電容量方式センサを設け、軸心方向に対して交差する方向に2以上の感圧式センサを設けるようにすればよい。すなわち、静電容量方式センサは、軸心方向に複数個配置し、感圧式センサは、軸心方向に対して交差する方向に複数個配置して、センサ部3を構成することができる。
また、上述した実施の形態の電子ペンの場合には、保持部材1の平面部1uに第1の突起部(リブ)11、12と、第2の突起部(ピボット)13とを設けることにより、センサ部3からの検出出力を適切に得るようにした。しかし、これに限るものではない。所望の検出出力が得られれば、第1の突起部(リブ)11、12と、第2の突起部(ピボット)13とを設けなくともよい。また、保持部材1の平面部1uに第1の突起部(リブ)11、12を設け、第2の突起部(ピボット)13は設けないようにしたり、逆に、第2の突起部13を設け、第1の突起部11、12は設けないようにしたりすることも可能である。
また、近距離無線通信によりセンサ部3からの検出出力を送出する場合には、Bluetooth(登録商標)規格をはじめとする種々の規格の近距離無線通信を用いることが可能である。また、電子ペンと、これを用いて操作を行う情報処理装置とは、通常、ごく近くに存在するものである。このため、センサ部3からの検出出力を、赤外線通信を用いて情報処理装置側に送信することもできる。また、電子ペンと、これを用いて操作を行う情報処理装置とをケーブルを用いて有線接続し、センサ部3からの検出出力を、当該ケーブルを通じて送信することもできる。
また、上述した実施の形態では、保持部材1は、略円筒状のものとして説明した。しかしこれに限るものではない。保持部材1の機能は、サイドスイッチ部が押下操作された場合に、電子ペン本体部に対して圧力が加わらないようにするものである。このため、保持部材1を、パイプを長手方向に半分に切断するようにしたいわゆるハーフパイプ形状や板状体に構成して、ペンボディPBの内壁面に固定するように構成してももちろんよい。
また、上述した実施の形態では、サイドスイッチ部を通じて、スライドアップ、スライドダウン、クリックアップ、クリックダウン、クリックライト、クリックレフトの6種類の入力が可能であることを説明した。これらの操作入力に応じて、どのような処理を行われるかは、情報処理装置側で決めることが可能である。
また、上述した実施の形態においては、検出方式の異なる2種類のタッチセンサとして、静電容量方式センサと感圧式センサとを用いるものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、感圧式センサは、ボタンスイッチの構成とされたものを用いることもできる。すなわち、静電容量方式のセンサと、押圧されたことを検出することが可能ないわゆるフォースセンサ(力センサ)とを用いて、この発明の電子ペンのサイドスイッチ部を構成できる。しかし、静電容量方式センサと感圧式センサとを用いた場合には、サイドスイッチ部の厚みと、操作面の面積との両方を、小さくすることが可能である。
また、ペンボディPBを軸心方向に交差する方向の断面が多角形となる筒状体とし、異なる複数の側面に、上述した構成のサイドスイッチ部を設けるようにしてもよい。また、側面の幅によっては、感圧式センサは、複数個設けずに1つであってもよい。この場合には、左右のクリック操作を行えなくなるが、例えば、ペンボディの側面ごとに、サイドスイッチ部により受け付けられる操作内容を変えればよい。また、ペンボディPBのサイドスイッチ部を設ける部分だけを平面状に形成するようにしてももちろん良い。
FC…フロントキャップ、PB…ペンボディ、1…保持部材、11、12…第1の突起部(リブ)、13…第2の突起部(ピボット)、14、15…嵌合孔、2…弾性部材、21、22…第1の孔部、23…第2の孔部、24…スリット、3…センサ部、30…フレキシブル基板、31…センサ配置部、31a、31b…孔部、32…延伸部、33…コネクタ部、4…操作部材、41a、41b…脚部、CH1、CH2、CH3、CH4…静電容量方式センサ、CH5、CH6…感圧式センサ、Bd1、Bd2…基板、FE1…第1電極、FE2…第2電極、Ads…接着層、5…芯体、6…発振回路、7…筆圧検出部、8…電源回路、9、10…コントローラ、CM…近距離無線通信部、AT…アンテナ
Claims (12)
- 使用者によって把持される筒状筐体と、
前記筒状筐体の側面に対して設けられ、使用者による操作入力を受け付けるサイドスイッチ部と
を備え、
前記サイドスイッチ部は、検出方式の異なる2種類のタッチセンサを、それぞれのセンサ領域が重なるようにして積層したセンサ部を備える
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
2種類の前記タッチセンサは、静電容量方式のタッチセンサと感圧式のタッチセンサである
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
2種類の前記タッチセンサは、静電容量方式のタッチセンサと感圧式のタッチセンサであり、
上側が前記静電容量方式のタッチセンサであり、下側は前記感圧式のタッチセンサである
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
2種類の前記タッチセンサは、静電容量方式のタッチセンサと感圧式のタッチセンサであり、
上側が前記感圧式のタッチセンサであり、下側は前記静電容量方式のタッチセンサである
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
2種類の前記タッチセンサは、静電容量方式のタッチセンサと感圧式のタッチセンサであり、
前記静電容量方式のタッチセンサは、前記筒状筐体の軸心方向に複数個配置され、
前記感圧式のタッチセンサは、前記筒状筐体の軸心方向と交差する方向に複数個配置される
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記サイドスイッチ部は、
前記筒状筐体の内部に設けられる保持部材と、
前記保持部材の上面に設けられる弾性部材と、
前記弾性部材の上面に設けられ、使用者による操作を受け付ける操作部材と
を備え、
前記センサ部は、前記弾性部材と前記操作部材との間に配置される
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記サイドスイッチ部は、
前記筒状筐体の内部に設けられ、軸心方向に操作領域を分ける軸心方向と交差する方向に延伸された幅を有する突起部を有する保持部材と、
前記保持部材の上面に設けられ、前記突起部に対応する位置に、前記突起部が嵌め込まれる孔部を有する弾性部材と、
前記弾性部材の上面に設けられ、使用者による操作を受け付ける操作部材と
を備え、
前記センサ部は、前記弾性部材と前記操作部材との間に配置される
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記サイドスイッチ部は、
前記筒状筐体の内部に設けられ、軸心方向と交差する方向に操作領域を分ける軸心方向に延伸された幅を有する突起部を有する保持部材と、
前記保持部材の上面に設けられ、前記突起部に対応する位置に、前記突起部が嵌め込まれる孔部を有する弾性部材と、
前記弾性部材の上面に設けられ、使用者による操作を受け付ける操作部材と
を備え、
前記センサ部は、前記弾性部材と前記操作部材との間に配置される
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記サイドスイッチ部は、
前記筒状筐体の内部に設けられ、軸心方向に操作領域を分ける軸心方向と交差する方向に延伸された幅を有する第1の突起部と、軸心方向と交差する方向に操作領域を分ける軸心方向に延伸された幅を有する第2の突起部とを有する保持部材と、
前記保持部材の上面に設けられ、前記第1の突起部に対応する位置に前記第1の突起部が嵌め込まれる第1の孔部と、前記第2の突起部に対応する位置に前記第2の突起部が嵌め込まれる第2の孔部とを有する弾性部材と、
前記弾性部材の上面に設けられ、使用者による操作を受け付ける操作部材と
を備え、
前記センサ部は、前記弾性部材と前記操作部材との間に配置される
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記筒状筐体は、軸心方向に交差する方向の断面が多角形の筒状体であり、
前記サイドスイッチ部は、多角形の前記筒状筐体の1以上の異なる側面に設けられる
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載の電子ペンであって、
発振回路と、
発振回路からの信号を送出する導電材料で形成された芯体と
を備え、
前記発振回路は、前記センサ部を通じて受け付けた指示入力を、位置指示信号に多重化して前記芯体に供給する
ことを特徴とする電子ペン。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載の電子ペンであって、
近距離無線通信部を備え、
前記近距離無線通信部は、前記センサ部を通じて受け付けた指示入力を出力する信号に含めて送出する
ことを特徴とする電子ペン。
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