特許 5732600 位置指示器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5732600

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】位置指示器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/03 20060101AFI20150521BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/03 400A

   G06F3/044 Z

【請求項の数】17

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-547597(P2014-547597)

(86)(22)【出願日】2014年7月28日

(86)【国際出願番号】JP2014069805

【審査請求日】2014年9月30日

(31)【優先権主張番号】特願2013-161915(P2013-161915)

(32)【優先日】2013年8月3日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000139403

【氏名又は名称】株式会社ワコム

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(74)【代理人】

【識別番号】100130982

【弁理士】

【氏名又は名称】黒瀬 泰之

(72)【発明者】

【氏名】尾形 衛

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 崇志

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 透雄

【審査官】 藤原 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２０９０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６３６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０９６２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８４３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３０１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６８９０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０３−３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体の軸心方向の一方の開口から外部に突出する先端部と、該先端部の反対側に位置する後端部とを備える芯体と、
前記後端部によって押圧可能とされた状態で前記筐体内に収納され、前記後端部から受ける圧力に基づき前記先端部に印加される筆圧を検出する圧力検知部と、
前記圧力検知部を、前記筐体の軸心方向の所定位置に保持する保持部材と、
前記圧力検知部と前記芯体との間に設けられ、前記芯体に対して、前記後端部から前記先端部に向かう方向の圧力を加えるための弾性部材とを備える位置指示器であって、
前記先端部は、前記筆圧に応じて変形するように構成され、
前記位置指示器は、前記先端部を位置検出装置の操作面に押しつけて利用するものであり、
前記位置検出装置は、前記先端部が前記操作面に接触した後、さらに前記先端部の変形量が所定量に達した場合に、前記操作面における前記先端部の接触位置の検出を開始するよう構成され、
前記弾性部材によって前記芯体に加えられる圧力は、前記先端部の変形量が前記所定量となる前記筆圧以下である
位置指示器。

【請求項2】

前記弾性部材によって前記芯体に加えられる圧力は、前記弾性部材を圧縮した状態で前記圧力検知部と前記芯体との間に配置することにより、前記芯体に対して付与される
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項3】

前記位置検出装置は静電容量方式の位置検出装置であり、
前記先端部は導電性を有する
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項4】

前記先端部の変形量が前記所定量となる前記筆圧は５ｇｆ以上の力である
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項5】

前記弾性部材は、導電性を有する
請求項３に記載の位置指示器。

【請求項6】

前記弾性部材は、金属性のコイルばねである
請求項３に記載の位置指示器。

【請求項7】

前記保持部材は、前記筐体と一体に形成されている
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項8】

前記芯体は、前記先端部と前記後端部との間に位置する該芯体の本体部から膨出した形状を有する鍔部を含み、
前記鍔部は、前記軸心方向をそれぞれの法線方向とする２つの面を含む
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項9】

前記筐体と結合する筺体結合部と、前記芯体の前記鍔部と係合して前記芯体の前記先端部側への移動を規制する突起とを具備する芯体係止部材をさらに備える
請求項８に記載の位置指示器。

【請求項10】

前記筺体結合部は、前記筐体に対する前記芯体係止部材の位置を前記軸心方向に調整可能に構成され、
前記弾性部材によって前記芯体に加えられる圧力は、前記筐体に対する前記芯体係止部材の位置を前記筺体結合部によって調整することにより、調整可能に構成される
請求項９に記載の位置指示器。

【請求項11】

前記先端部に前記筆圧が印加されていない状態では、前記後端部と前記圧力検知部の間に間隙が形成される
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項12】

前記間隙の前記軸心方向の長さは、１μｍ以上かつ３００μｍ以下である
請求項１１に記載の位置指示器。

【請求項13】

前記芯体の先端部には、導電性のキャップが交換可能に被せられており、
前記先端部の変形量が前記所定量となる前記筆圧の圧力値は、前記キャップの種類に応じた値である
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項14】

前記キャップは、前記先端部との間に所定の空間を形成するように該先端部に被せられ、
前記芯体は、前記所定の空間に向かって開口する貫通孔を備える
請求項１３に記載の位置指示器。

【請求項15】

前記圧力検知部は、互いに対向する第１及び第２の平面を有する板状の誘電体と、前記第１の平面に対向して配置される第１の電極と、前記第２の平面に対向して配置される第２の電極とを含んで構成され、
前記第２の電極は、弾性を有する導電体によって構成され、
前記圧力検知部は、前記第１及び第２の電極により構成されるキャパシタの静電容量が前記第２の電極と前記誘電体との接触面積に応じて変化するよう構成される
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項16】

前記圧力検知部は、前記先端部に印加される筆圧に応じて静電容量が変化する半導体デバイスを含んで構成される
請求項１に記載の位置指示器。

【請求項17】

前記弾性部材は、前記先端部に前記筆圧が印加されていない状態における復元力が前記先端部の変形量が前記所定量となる前記筆圧の上限値の力よりも小さくなるよう構成される
請求項１に記載の位置指示器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、筆圧の検出が可能な位置指示器に関する。特に、静電容量方式の位置検出装置と共に用いられる位置指示器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、タッチパネル等に用いられる指示体の位置検出の方式として静電容量方式の位置検出装置の開発が盛んに行われている。静電容量方式の位置検出装置は、いわゆるタブレット型情報端末などと呼ばれる電子機器や、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情報入力手段として用いられている。静電容量方式には、表面型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）と投影型（Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）の２種類の方式がある。いずれの方式とも、センサ電極と指示体（指、静電ペン等座標位置を入力するための指示体、以下同じ。）との間の静電結合状態（静電容量等）の変化により生ずる電流値の変化あるいは電圧の変化に基づいて所定の信号処理を行い、その結果を指示体の位置として出力するよう構成される。

【0003】

近年、静電ペンと呼ばれる、静電容量方式の位置検出装置に対し指以外の方法での指示入力を可能とした位置指示器が知られている。静電ペンと呼ばれる位置指示器として、特許文献１記載の位置指示器がある。

【0004】

ペン型の位置指示器では、ペンと似た使用感を与えるため筆圧を出力可能なことが望まれている。静電容量方式ではないが電磁誘導授受方式（ＥＭＲ（登録商標）、ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式のセンサを備えた位置検出装置などに関しては、従前より、筆圧検知部を備え筆圧に応じた信号を供給することのできる位置指示器が存在する。当該筆圧検知部には、例えば特許文献２などに記載されている技術が用いられている。

【0005】

図１６に、特許文献２に開示される、可変容量コンデンサを用いた筆圧検知部の断面図を示す。筆圧検知部は、誘電体９２２と、この誘電体９２２を付勢する端子部材９２３と、導電部材９２６と、弾性部材９２７とを備えて構成される。誘電体９２２は、例えば略円盤状をなしており、第１の面部９２２ａと、この第１の面部９２２ａと略平行に対向する第２の面部９２２ｂとを有している。第１の面部９２２ａには、可変容量コンデンサの一方の電極を構成する第１の電極部９３６が貼り付けられている。図１６に示すように、導電部材９２６は、その軸心方向の一端に曲面部９２６ａを有している。導電部材９２６の軸心方向の一端側に形成された曲面部９２６ａが誘電体９２２の第２の面部９２２ｂに対向し、可変容量コンデンサの他方の電極である第２の電極部を構成する。

【0006】

図１６に示すように、芯体９１２の指示部（先端）に対して上記可変容量コンデンサ（誘電体９２２）に向かう方向の力（筆圧）が伝達されると、当該可変容量コンデンサの保持部材９２４が芯体９１２によって押圧される。これにより、保持部材９２４は、ハウジング９２１の軸心方向の一端に向かって移動する。そして、導電部材９２６の曲面部９２６ａが誘電体９２２の第２の面部９２２ｂに接触する。芯体９１２の指示部に更に力がかかると、導電部材９２６は、誘電体９２２の第２の面部９２２ｂに押圧されて変形（扁平化）する。その結果、導電部材９２６と第２の面部９２２ｂとの接触面積が変化することにより、誘電体９２２の容量値が変化する。

【0007】

筆圧に応じて変化する静電容量の容量値の変化は、様々な方法で検出可能である。例えば、端子部材９２３と弾性部材９２７の間の容量値に応じて変化する時定数に応じた信号を出力する時定数回路を構成し、この信号の値を筆圧データとして位置検出装置に出力するように構成すると、筆圧データを処理することにより位置検出装置側では芯体９１２の指示部（先端）にかかる力（筆圧）を検出することができるようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４８４０８９１号明細書

【特許文献2】特開２０１０−１２９９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

今、特許文献１記載の筆圧検知部を例に、汎用品として既に存在する筆圧検知部を静電ペンに組み合わせて利用することを考える。

【0010】

静電容量方式の位置検出装置において、指示体は通常、指である。位置検出装置における電極のパターン、電極に供給する信号の駆動方法、並びに、受信電極での検出タイミング等は、指示体が指であることを想定した上で、人間の指（指の幅）に適合するように設計されている。

【0011】

しかし、位置指示器をペン型に構成してなる静電ペンについては、ペン先をできる限り細くしたいという要望がある。ペン先を細くするために、部品精度、耐久性等の観点から、静電ペンのペン先は導電ゴムなど変形する弾性体により形成されることがある。静電ペンのペン先は、ボールペンなどの一般的な筆記具のペン先に比べれば位置検出装置の入力操作面に対して面積が大きいものの、ユーザの指に比べればペン先が位置検出装置に近接したときに発生する静電容量の変化の検出に寄与する物理量（以下、面積、で代表する）が小さい。

【0012】

従って、導電ゴムなどで形成されたペン先を用いた静電ペンを用いる場合には、位置検出装置の入力操作面に対しある程度の力を付勢して使用するのが通常である。ペン先を変形させて、位置検出装置の入力操作面に対して静電容量の変化として安定的に作用するための面積までペン先を押しつける力を加える。これにより指での使用に最適に設計されたセンサを有する位置検出装置であっても静電ペンを安定して利用することができる。

【0013】

以下、本明細書において、ある一つの位置検出装置に対して位置指示器を使用する場合に、（１）ペン先の先端が位置検出装置の操作面に接触してから、（２）接触位置が位置検出装置によってペン先位置として把握されるまでに、ペン先が変形するために要する力（あるいは一部の力）を「初期荷重」と定義する。この力は、ペン先の突出状態や内蔵スイッチのＯＦＦ状態を保つためのばねなどによる力とは区別される力であり、好適には５ｇｆ以上の力である。

【0014】

図１７は、図１６に示した筆圧検出部を利用する静電ペンを含む想定上の筆圧検出システムにおける、入力（ペン先を位置検出装置に対して押しつける力）と出力（位置検出装置によって検出される圧力レベル）との関係（入出力特性）を示す図である。以下、同図を参照して、初期荷重について説明する。

【0015】

図１７において、横軸は、筆圧検出システムの入力、すなわち、位置検出装置の入力操作面からペン先に加わる荷重（単位としてｇｆ）を示す。縦軸は、位置検出装置が出力する筆圧検出システムの出力、すなわち、上記荷重に対応して決定される圧力レベルの例を示している。図１７の対応の通り、出力側として動作する位置検出装置はペン先にかかる荷重に応じて、対応する圧力レベルを０〜２０４７など所定ビット数のデジタル値にして出力する。

【0016】

図１７の例で、入力のレンジとして有効な有効入力レンジＲは０〜５００ｇｆまでの５００ｇｆの幅Ｒがある。図１７の区間Ａは、この有効入力レンジのうち、上述の初期荷重に対応する入力幅を示している。特許文献１記載の筆圧検知部を静電ペンにそのまま適用した場合、区間Ａにおいては、静電ペンから筆圧データを送出できたとしても、どの座標位置を示しているのかを静電容量方式の位置検出装置が検出できないことになる。

【0017】

この初期荷重、つまり、静電ペンの指示位置の検出が可能となる荷重と静電ペンが筆圧データとして出力可能な荷重とに差が存在することに着眼し、この発明は、ペン先に加わる所定の力に対応する筆圧データを出力する圧力センサ等を筆圧検知部として用いつつ静電容量方式等の位置検出装置で筆圧データを精度よく利用できる位置指示器を実現することを目的とする。

【0018】

特に、初期荷重に着目し、筆圧検知部に特殊な改良を要さず既存の製品の精度を保ちつつ利用しつつも、ペン先部材の選択の自由度を保つ位置指示器を実現する。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記課題を解決するための本発明の第１の側面による位置指示器は、筐体の軸心方向の一方の開口から外部に突出する先端部と、該先端部の反対側に位置する後端部とを備える芯体と、前記後端部によって押圧可能とされた状態で前記筐体内に収納され、前記後端部から受ける圧力に基づき前記先端部に印加される筆圧を検出する圧力検知部と、前記圧力検知部を、前記筐体の軸心方向の所定位置に保持する保持部材と、前記圧力検知部と前記芯体との間に設けられ、前記芯体に対して、前記後端部から前記先端部に向かう方向の圧力を加えるための弾性部材とを備える。

【0020】

ここで、第１の側面による位置指示器において、前記先端部は、前記筆圧に応じて変形するように構成され、前記位置指示器は、前記先端部を位置検出装置の操作面に押しつけて利用するものであり、前記位置検出装置は、前記先端部が前記操作面に接触した後、さらに前記先端部の変形量が所定量に達した場合に、前記操作面における前記先端部の接触位置の検出を開始するよう構成され、前記圧力は、前記先端部の変形量が前記所定量となる前記筆圧である初期荷重以下の圧力であることとしてもよい。

【0021】

又、前記位置検出装置は静電容量方式の位置検出装置であり、前記先端部は導電性を有することとしてもよい。

【0022】

又、前記芯体は、前記先端部と前記後端部との間に位置する該芯体の本体部から膨出した形状を有する鍔部を含み、前記鍔部は、前記軸心方向をそれぞれの法線方向とする２つの面を含むこととしてもよい。

【0023】

又、前記先端部に前記筆圧が印加されていない状態では、前記後端部と前記圧力検出部の間に間隙が形成されることとしてもよい。

【0024】

本発明の第２の側面による位置指示器は、第１の側面による位置指示器において、前記弾性部材は、前記先端部に前記筆圧が印加されていない状態における復元力が初期荷重の上限値の力よりも小さくなるよう構成される。

【0025】

本発明の第３の側面による位置指示器は、筆圧データを処理可能な制御部を備えた受信装置とともに用いる位置指示器であって、ペン先部を含む芯体と、前記芯体から伝達される力を検出する圧力検知部と、前記受信装置との通信が確立されたことを契機に、初期荷重に関する情報を送出し、その後、前記圧力検知部により検出される前記力を示す前記筆圧データを連続的に送出する筆圧送出部とを備える。

【発明の効果】

【0026】

第１の発明によれば、芯体と圧力検知部との間の弾性部材は、芯体と筐体あるいは芯体係止部材との係合により組み立て時に与えられる復元力により、初期荷重の一部に対応する力を調整するために芯体に対して付勢する。

【0027】

この調整により、圧力検知部から独立して、位置検出装置に応じたペン先部材を選定することが可能になる。したがって、位置指示器の設計の自由度を向上することができる。

【0028】

第２の発明によれば、位置指示器による指示位置が位置検出装置で検出できた状態では、位置指示器から位置検出装置に対して確実に、位置とともに筆圧データを供給することができる。

【0029】

第３の発明によれば、圧力検出部と位置検出装置との間の反応荷重の差を適切に補正する処理を位置検出装置に提供可能な位置指示器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】位置指示器１００を含むシステムの構成図である。

【図2】位置指示器１００の機能ブロック図である。

【図3】タブレット型情報端末２００の機能ブロック図である。

【図4】位置指示器１００の断面図である。

【図5】位置指示器１００の筆圧検知機構部３０１の構成部材を説明するための図である。

【図6】筆圧検知機構部３０１の筐体１０１への取り付け機構を示す断面図である。

【図7】筆圧検知機構部３０１が、入力操作面２００ａに接触していない状態を示す図である。

【図8】図７の円で囲んだ部分（芯体２と芯体係止部材５とを含む部分）の拡大図である。

【図9】キャップ１が装着された芯体２にかかる押圧力が、初期荷重の上限である力Ｐｎ以上に達した状態を示す図である。

【図10】図９の円で囲んだ部分（芯体２と芯体係止部材５とを含む部分）の拡大図である。

【図11】本発明の位置指示器１００の作用を図１６で説明した圧力検知部を含む従来の位置指示器のシステムの入出力特性に基づいて説明する図である。

【図12】初期荷重の調整について説明するための図である。

【図13】位置指示器１００の動作を示すフロー図である。

【図14】タブレット型情報端末２００での筆圧値の調整を利用したアプリケーションの一例を説明するための図である。

【図15】ＭＥＭＳを用いた圧力検知部の一例を説明するための図である。

【図16】可変容量コンデンサを用いた従来の筆圧検知部の断面図である。

【図17】図１６に示した筆圧検出部を利用する静電ペンを含む想定上の筆圧検出システムの入出力特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図を参照しながら、本発明による位置指示器の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
［位置指示器１００を含むシステム］
図１は、位置指示器１００を含むシステムの構成図である。位置指示器１００は、ペン型の外観を有しており、ユーザがペンのように手に持って入力操作面２００ａに対して位置指示などの操作を行えるように構成されている。

【0032】

位置指示器１００は、後述するペン先（芯体の先端、以下同じ）と入力操作面２００ａとの接触位置付近（図中（Ｘ，Ｙ））にて静電結合状態の変化を生じさせることができるように構成される。タブレット型情報端末２００の位置検出部（後述）は、この変化により生ずる静電容量の容量値の変化を検出することにより、ペン先の接触位置を検出するよう構成される。

【0033】

タブレット型情報端末２００は、上述した静電結合状態の変化を検出する静電容量方式のセンサである位置検出部を備えている。また、タブレット型情報端末２００は、位置指示器１００による操作が行われる入力操作面２００ａを有する。入力操作面２００ａは、ガラスなどによって構成される。

【0034】

図１に示した通信チャネルＣＨは、位置指示器１００とタブレット型情報端末２００との間の通信路である。位置指示器１００は通信チャネルＣＨを通じ、筆圧データ等（図中Ｐ）の各種の情報をタブレット型情報端末２００に対し送信あるいは供給する。タブレット型情報端末２００は、送信された情報を受け、その内容に応じて、表示等のための処理を行う。

【0035】

［位置指示器１００］
図２は、位置指示器１００の機能ブロック図である。位置指示器１００は、筆圧検知機構部３０１と筆圧信号送信部３０２とを含み構成される。

【0036】

筆圧検知機構部３０１は、芯体の先端にかかる力（あるいは、入力操作面２００ａの鉛直方向に得られる反作用の力、以下、筆圧と称する。）の量を電気信号として抽出可能な量（例えば、静電容量Ｃ、電圧レベルＶ等）へ変換する。筆圧検知機構部３０１は、本実施の形態に係る発明の要部の一つであり図４以後に詳細を説明する。

【0037】

筆圧信号送信部３０２は、ＩＣ３０２ａと送信回路３０２ｂとを含む。ＩＣ３０２ａは、筆圧を所定の信号に変換するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。ＩＣ３０２ａは、例えば、図示しない時定数回路とクロック計数部を含み構成される。時定数回路は、筆圧検知機構部３０１に設けられる圧力検知部４の静電容量Ｃに応じて決定される時定数に応じた時間に対応するタイミング制御信号をクロック計数部に出力する。クロック計数部は、時定数回路からのタイミング制御信号によって指定される時間にわたって、ＩＣを駆動する発振器から供給されるクロックをカウントし、計数値を後段の送信回路３０２ｂに出力する。

【0038】

送信回路３０２ｂは、計数値を所定の通信方式でタブレット型情報端末２００に供給する。本実施の形態では、計数値はビット列で示されるデジタル形式の筆圧データである。送信回路３０２ｂは、ＩＣ３０２ａから供給される計数値を所定のウィンドウ時間で合計した上で（平滑化処理）、筆圧データとしてのフォーマットに整形し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのＰＨＹ／ＭＡＣ通信規格を利用して、位置指示器１００の筐体のいずれかの位置に設置されたアンテナ３０２ｃを通じて筆圧データを送出する。

【0039】

［タブレット型情報端末２００］
図３は、位置指示器１００と共に利用されるタブレット型情報端末２００の構成例を示す図である。タブレット型情報端末２００は、タッチパネル（検出センサ）を構成するセンサ部２１０と、筆圧信号受信部２２０と、制御回路２３０とを含む。

【0040】

センサ部２１０は、複数の電極を含んで構成される。各電極と入力操作面の法線方向に隣接する位置には、絶縁層が配置される。センサ部２１０は、位置指示器１００と入力操作面２００ａとの接触位置付近にて生じた静電結合状態の変化を電流あるいは電圧の変化として検出し、検出結果から位置情報を抽出して、制御回路２３０に供給する。すなわち、センサ部２１０は、位置指示器１００による指示位置を検出する位置検出部を構成する。

【0041】

筆圧信号受信部２２０は、アンテナを介して位置指示器１００からの筆圧に応じたビット列（筆圧データ）を受信する。受信したビット列から、図１７で例示した所望の対応曲線（筆圧カーブ）を用いて筆圧値を検出し、その結果を表示等に利用する。筆圧信号受信部２２０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等での通信を実現する通信部と、ビット列を位置指示器との間で決定されているプロトコルに応じて解釈するための制御回路上で動作するソフトウェアとにより構成することができ、タブレット側には特別なハードウェアを用意する必要はない。タブレット上で受信するビット列の解釈を更新可能なソフトウェアにより与えることで、位置指示器１００のペン先等を、任意の材料により構成することが可能になる。

【0042】

これにより、タブレット型情報端末２００では、位置指示器１００の指示位置に応じて、タブレット型情報端末２００の表示画面（入力操作面２００ａ）上の対応する位置に、供給された筆圧データに応じたデータ処理（例えば、筆圧を線の太さに反映する表示処理）を行うことができる。

【0043】

［位置指示器１００の構成部］
図４は、ペン型の位置指示器１００の断面図である。位置指示器１００は、筐体１０１、芯体２、弾性部材３、及び、圧力検知部４を必須の構成とする。更に、キャップ１、芯体係止部材５、保持部材６、ホルダ７、及び／又は、回路基板８を組み合わせ構成可能である。

【0044】

位置指示器１００の先端側においては、芯体２と、弾性部材３と、圧力検知部４とが、筒状に形成される芯体係止部材５の内部に収納されるようにして配設される。芯体係止部材５はその外周に、金口１０２の内部に設けられた螺子山と螺合する螺子山を有する部分と、筐体１０１の蓋部１０３とは反対側の内部に設けられた螺子山と螺合する螺子山を有する部分とを有している。

【0045】

芯体２は、金属や導電性樹脂などの導電性材料により形成されたものである。芯体２は、ペン先側の一端（先端部）が金口１０２の筐体１０１側とは反対側の端部から突出するように設けられる。芯体２の金口１０２から突出する部分には、導電ゴムなどの導電性と弾性とを備えた素材により形成されたキャップ１が取り付けられる。このキャップ１は、タブレット型情報端末２００の入力操作面２００ａを保護する部材としても機能し、芯体２に対して着脱が可能になっている。

【0046】

圧力検知部４は、芯体２のキャップ１が取り付けられる側とは反対側の端部（後端部）によって押圧可能になっている。圧力検知部４は、芯体２から直接的に（あるいは部品を介して間接的に）伝搬される荷重により、芯体２に加えられる筆圧を検知するものである。この圧力検知部４は、ホルダ７によって保持部材６に固定される。

【0047】

図４に示すように、芯体２と圧力検知部４との間には、弾性部材３が設けられている。基板等の保持部材６は、導電性を有する材料により形成されるもので、回路基板８の長手方向に延設された構成を有する。この保持部材６には、回路基板８が固定されると共に、コイルばねによって構成された導電性の弾性部材３も接続される。保持部材６には、導電性の材料で形成された筐体１０１も接続される。

【0048】

筐体に触れるユーザの身体と、静電容量方式のタブレット型情報端末２００とは、筐体１０１と、保持部材６と、弾性部材３と、芯体２と、キャップ１とを通じて導通し、静電容量方式のタブレット型情報端末２００において、静電結合状態（静電容量）の変更を可能とする。

【0049】

ホルダ７は、例えば樹脂などにより形成される部材であり、圧力検知部４を保持部材６に対して固定する役割を果たす。これにより、位置指示器１００の筐体１０１内における圧力検知部４の位置が固定される。回路基板８には、圧力検知部４からの検出出力の供給を受けてデジタル信号である押圧信号（上述した計数値）を形成するＩＣ３０２ａや当該押圧信号をタブレット型情報端末２００に送信する送信回路３０２ｂを備えた筆圧信号送信部３０２（図２）などが設けられる。また、図４に示すように、回路基板８のペン先から遠い側の端部には、電池９が着脱可能に接続されている。電池９は、回路基板８の回路部分に対して、電源電圧を供給するものである。

【0050】

［筆圧検知機構部３０１］
図５は、この実施の形態の位置指示器１００の筆圧検知機構部３０１の構成部材を説明するための図である。キャップ１は、筆圧に応じて変形する一方、タブレット型情報端末２００側での位置検出を可能にするための部材である。キャップ１の材料としては、導電ゴムなどの、導電性を有し、かつ変形に対して復元力を有する弾性を持つ材料が用いられる。キャップ１は、例えば、接触面が直径５ｍｍ程度になるように変形する。

【0051】

芯体２は、キャップ保持部２ａと、空気孔配置部２ｂと、鍔部２ｃと、押圧部２ｄと、空気孔２ｅとを含み構成される。キャップ保持部２ａは、キャップ１が取り付けられる部分である。キャップ１は、このキャップ保持部２ａに対して被せるようにして装着される。このような構成を採用したことにより、位置指示器１００では、利用対象とするタブレット型情報端末２００のセンサ部２１０（図３）に応じて、また、圧力検知部４から独立して、キャップ１の材質や形状を選定できるようになっている。

【0052】

芯体２には、キャップ１がタブレット型情報端末２００の入力操作面２００ａに対して押し当てられて潰れるように変形する場合に、キャップ１の内部の空気を逃がすための空気孔２ｅが設けられている。空気孔２ｅは、キャップ保持部２ａから空気孔配置部２ｂまでは、図５において点線で示したように、芯体２の中心軸（芯体２の長手方向に平行な芯体２の中心線）に沿う方向に設けられる。空気孔配置部２ｂにおいては、空気孔２ｅは、芯体２の中心軸と直角に交差する方向に設けられる。

【0053】

また、芯体２の鍔部２ｃは、芯体２のその他の部分（本体部）から、芯体２の中心軸と直交する方向に一段あるいは複数段で膨出した部分である。鍔部２ｃは、その膨出により軸心方向を法線とする２つの面（面Ａ、面Ｂ）を含むことにより、以下で説明する２つの機能を持っている。

【0054】

１）まず、鍔部２ｃ（面Ａ）は、芯体係止部材５の端部の内周に設けられている突起５ｄと係合する部分となる。芯体係止部材５の端部の内周に設けられている突起５ｄと芯体２の鍔部２ｃとが係合することにより、芯体２の鍔部２ｃよりも押圧部２ｄ側の部分が芯体係止部材５の端部から突出することがないようにされる。すなわち、芯体２が、必要以上に位置指示器１００の外側に突出することがないように位置規制される。芯体２は、圧力検知部４が設けられている方向には、摺動移動可能になっている。芯体２の押圧部２ｄが、直接あるいは間接に圧力検知部４を押圧する。

【0055】

２）更に、鍔部２ｃ（面Ｂ）は、芯体２の本体部の径に比して広い直径を有し、芯体２の本体部をとりまくようにして配置される弾性部材（コイルばね）３からの復元力を受けるための面を供給する。この面Ｂは、更に、芯体２の鍔部２ｃ（面Ｂ）が、（ａ）弾性部材（コイルばね）３との間に電荷を導通させるための接触点（入力操作面２００ａの近傍において上述した静電結合状態の変化を生じさせるために、ユーザの身体とキャップ１との間で電荷の移動を発生させるための接触点）、かつ、（ｂ）弾性部材３からの復元力の作用点、となる点を広い面積の範囲で供給する役割を持つ。

【0056】

弾性部材（コイルばね）３は、芯体２の押圧部２ｄが貫通するように設けられ、かつ、図５に示すように保持部材６に対して接続されている。保持部材６の弾性部材３寄りの所定の位置には、ホルダ７によって圧力検知部４が固定される。また、保持部材６は、図４に示した回路基板８に装着されており、これにより、位置指示器１００の筐体１０１内において移動することがないように固定される。

【0057】

芯体係止部材５は、図５に示すように、金口１０２の内部に設けられる螺子山と螺合する螺子山を備えた金口結合部５ａと、位置規制部５ｂと、筐体１０１の内部に設けられる螺子山と螺合する螺子山を備えた筐体結合部５ｃとを含む。芯体係止部材５の内部には、芯体２、弾性部材３、圧力検知部４が収納される。芯体係止部材５は、筐体結合部５ｃが筐体１０１の内部の螺子山と螺合するように、筐体１０１に取り付けられる。

【0058】

弾性部材３は、芯体２と圧力検知部４とに挟まれて配置される。圧力検知部４は、芯体２の押圧部２ｄによって押圧可能に構成される。そして、芯体係止部材５の金口結合部５ａには、金口１０２の内部の螺子山と螺合するように、金口１０２が取り付けられる。さらに、芯体２のキャップ保持部２ａには、キャップ１が取りつけられる。これにより、図４に示した外形を有し、タブレット型情報端末２００用の指示体として利用される位置指示器１００が得られる。

【0059】

［筆圧検出機構部３０１の筐体取り付け機構］
図６は、筆圧検知機構部３０１の筐体１０１への取り付け機構を示す断面図である。同図には、筆圧検知機構部３０１が位置指示器１００に取りつけられた状態（キャップ１が入力操作面２００ａに接触していない状態）を示している。筐体１０１の金口１０２が設けられる側である先端側の内周に設けられている螺子山と、芯体係止部材５の筐体結合部５ｃの螺子山とが螺合することにより、芯体係止部材５は筐体１０１に取り付けられる。

【0060】

芯体係止部材５には外側に張り出すように位置規制部５ｂが設けられている。位置規制部５ｂの機能により、芯体係止部材５が必要以上に筐体１０１の蓋部１０３側に押し込められることが防止されている。位置規制部５ｂの取り付け位置は、芯体係止部材５が必要以上に位置指示器１００の先端部から離れること（位置指示器１００の内側に入り込むこと）がないように、設定される。

【0061】

芯体係止部材５に収納されるようにして、芯体２、弾性部材３、圧力検知部４が設けられる。圧力検知部４は保持部材６上の所定の位置に、ホルダ７によって固定される。また、保持部材６自体は、位置指示器１００内の所定の位置に固定される。これにより、位置指示器１００の筐体１０１内において、圧力検知部４の位置が筐体１０１に対して固定される。

【0062】

芯体２は、押圧部２ｄが圧力検知部４を押圧するように配設される。この場合、図６に示すように、芯体２の鍔部２ｃ（面Ａ）と、芯体係止部材５の先端側の端部の内周に設けられている突起５ｄとが係合することによって、芯体２が必要以上に位置指示器１００の先端部側に突出することがないように位置規制される。

【0063】

また、図６に示すように、芯体の鍔部２ｃ（面Ｂ）と圧力検知部４を保持するホルダ７との間には弾性部材３が設けられる。弾性部材３は、導電性の部材であり、例えば金属性のコイルばねである。弾性部材３は、図６に示した取り付けた状態で、位置規制部５ｂにより規制される長さ分、自然長より短く圧縮された状態となる。

【0064】

芯体２のキャップ保持部２ａにキャップ１が装着され、金口１０２の内部の螺子山と、芯体係止部材５の金口結合部５ａとが螺合することにより、筐体１０１に対して金口１０２が取り付けられた状態となる。これにより、芯体２は、芯体係止部材５から必要以上に先端側に突出することはないが、圧力検知部４側には移動可能な状態で、位置指示器１００の筐体内部に保持される。

【0065】

尚、本実施の形態の圧力検知部４としては、図１６を用いて説明した従来の可変容量コンデンサを利用することができる。すなわち、圧力検知部４は、誘電体を挟むように、第１の電極と、第２の電極が設けられ、圧力検知部４内の保持部材を介して、芯体２に加えられた筆圧に応じて、第２の電極を構成する導電体が誘電体に押し当てられる構成を有する。圧力検知部４は、第１の電極に接続された端子と第２の電極とにより、導電体の周囲に設けられた弾性部材の間の容量値（静電容量Ｃ）を、筆圧に応じて変化する量として筆圧信号送信部３０２に提供する。

【0066】

［筆圧検知機構部３０１の作用］
図７は、筆圧検知機構部３０１が、入力操作面２００ａに接触していない状態を示す図である。圧力検知部４は、保持部材６に固定される。保持部材６には回路基板８も固定されて、筐体１０１内の所定の位置に固定される。芯体２の押圧部２ｄの周囲に弾性部材３であるコイルばねが装着され、芯体２と弾性部材３とが芯体係止部材５に収納された状態で、芯体係止部材５の筐体結合部５ｃの螺子山と筐体１０１の先端部内側の螺子山とが螺合して芯体係止部材５が筐体１０１に固定される。

【0067】

弾性部材３の自然長（力が加えられていない状態（付勢されていない状態）での長さ）は、図７（ａ）に示すようにＸ（復元力Ｐ＝０）である。

【0068】

本実施の形態の筆圧検出機構部３０１においては、芯体２（鍔部２ｃ（面Ａ））と芯体係止部材５との係合により、図７（ｂ）に示すように、芯体２と圧力検知部４との間に配置された弾性部材３の長さが自然長ＸよりＸ１（オフセット長）短くなる。ここで、上述したように圧力検知部４は筐体１０１に対して固定された保持部材６に固定されており、このため弾性部材３は、芯体２と圧力検知部４との間に、上記Ｘ１分の圧縮に対応する所定の力Ｐｎ（初期荷重に対応する力）を付勢することができる。

【0069】

つまり、弾性部材３は、芯体２に対して、位置指示器１００の先端側の方向（図７の下側方向）に圧力値Ｐｎの圧力を付与している状態になる。

【0070】

図８（ａ）は、図７の円で囲んだ部分（芯体２と芯体係止部材５とを含む部分）の拡大図である。芯体２は、弾性部材３の復元力（弾性力）により、図８（ａ）における下方向に力Ｐｎで付勢される。芯体２（キャップ１）が入力操作面２００ａに接触していない状態では、鍔部２ｃの面Ａが芯体係止部材５の突起５ｄにより係止されている。これにより、上記のような復元力が芯体２に加えられている状況下における、筒状の位置指示器１００からの芯体２の飛び出しが防止されている。

【0071】

鍔部２ｃの面Ａと芯体係止部材５の突起５ｄとの間には、弾性部材３（図中の黒点）の鍔部２ｃの面Ｂへの付勢により、上下方向の両方向の矢印で示した力の作用と反作用とが生じる。

【0072】

簡単には、芯体２は、外部から下方向への力（Ｐｎ）と、外部から上方向への力（Ｎ１、Ｎ２）とを受け以下の関係でつり合う（図８（ｂ））。
Ｐｎ＝Ｎ１＋Ｎ２；
ここで、
Ｐｎ：ばねである弾性部材３の端点から図８（ｂ）の下方向に芯体２に加わる力（初期荷重に対応する力）、
Ｎ１：筆圧（操作面２００ａからペン先を伝達して芯体２に加わる垂直抗力）、
Ｎ２：係止部材５ｄから与えられる残余（ＰｎからＮ１を引いた残余）の垂直抗力。

【0073】

尚、Ｎ１が０の場合は、Ｐｎ＝Ｎ２となり、Ｎ１がＰｎの場合は、Ｐｎ＝Ｎ１となる。

【0074】

弾性部材３は、鍔部２ｃに対して先端方向に押し下げる力Ｐｎを働かせ（作用）、これによって、芯体係止部材５の突起５ｄは下矢印が示す方向に力を受ける。芯体係止部材５は突起５ｄが芯体２の鍔部２ｃと係合した状態では、下矢印方向に芯体２を移動させることはないので、弾性部材３と同等の力を上矢印方向に働かせることにより（反作用Ｎ２＝Ｐｎ）、芯体２の鍔部２ｃが芯体係止部材５の先端から突出しないようにしている。

【0075】

位置指示器１００に対しては、筆圧に対する反作用として、キャップ１から筐体１０１に向かう方向の押圧力が加えられる。しかし、弾性部材３により先端（キャップ１）に向かう方向に力Ｐｎ分の圧力が印加されている状態にある芯体２は、力Ｐｎを越える押圧力が加えられるまでは、圧力検知部４側に移動しない。

【0076】

キャップ１が装着された芯体２に対してキャップ１から筐体１０１に向かう方向に印加される押圧力が力Ｐｎ以下である間（≦Ｐｎ（ｇｆ））、芯体２が圧力検知部４側に移動することはなく、したがって、この押圧力の範囲は実質上の筆圧検出が行われない区間となる。

【0077】

図９は、キャップ１が装着された芯体２にかかる押圧力Ｎ１が、力Ｐｎ以上に達した状態（Ｎ１≧Ｐｎ）を示す図である。図９（ａ）は、力Ｐｎに等しい押圧力が、キャップ１が装着された芯体２に対して蓋部１０３に向かう方向に印加された場合を示している。図９（ｂ）は、力Ｐｎより大きな押圧力Ｐｎ＋αが、キャップ１が装着された芯体２に対して蓋部１０３に向かう方向に印加された場合を示している。

【0078】

図９（ａ）に示すように、弾性部材３によって位置指示器１００の内部から芯体２にかけられた力Ｐｎと外部からの押圧力とが釣り合う状態（力の作用と反作用が生じている状態）では、芯体２は移動せず、圧力検知部４に何らの力を伝達しない。

【0079】

一方、キャップ１が装着された芯体２にキャップ１から筐体１０１に向かう方向に印加される押圧力が力Ｐｎを越えると、芯体２が圧力検知部４に向かって移動を開始する。その際、まず弾性部材３が圧縮されてその復元力を増し、この移動に対抗しようとする。ただし、位置指示器１００では、図７に示した芯体２の押圧部２ｄと圧力検知部４との間の間隙ΔＤが後述するように非常に小さく設定されているので、以下では、この復元力の増加を無視して説明を進める。押圧力がさらに増え、芯体２が圧力検知部４に接触するようになると、それ以上弾性部材３は圧縮されなくなる。この状態に達すると、芯体２から圧力検知部４に対し、押圧力Ｐｎ＋αに応じた力が伝達されるようになる。具体的には、図９（ｂ）に示すようにＰｎ＋α−Ｐｎ＝αの力が、芯体２から圧力検知部４に伝達される。

【0080】

図１０（ａ）は、図９の円で囲んだ部分（芯体２と芯体係止部材５とを含む部分）の拡大図である。キャップ１が装着された芯体２にキャップ１から筐体１０１に向かう方向に印加される押圧力が力Ｐｎを越えると、芯体係止部材５の突起５ｄと係合していた芯体２の鍔部２ｃが、突起５ｄからの反作用を得なくなり（Ｎ２が０となり）、突起５ｄから離れる。芯体２の押圧部２ｄの端部（支点）は圧力検知部４を押圧するように移動し、その結果として、圧力検知部４における押圧力の検出が可能となる。

【0081】

尚、図７においてΔＤが示すように、芯体２の押圧部２ｄと圧力検知部４との間には、ごく僅かな間隙がもうけられているだけである。このため、キャップ１が装着された芯体２にキャップ１から筐体１０１に向かう方向に印加される押圧力が力Ｐｎを越えても、芯体係止部材５の突起５ｄと芯体２の鍔部２ｃとの間には、ごく僅かな間隙が生じる程度である（図１０（ａ）のΔＤを参照）。好適には、この間隙は、１μｍ以上、かつ、３００μｍ以下、の間の距離とすることができる。

【0082】

図７に示すように、ΔＤはＸ１に比して実質的に無視できるほど小さい。言い換えれば、弾性部材３は実質的には伸縮するものではなく、あらかじめ力として偏倚（力の偏り）をあたえるために事前にＸ１の距離（オフセット長）で縮小され、その結果として力Ｐｎを生じさせているということである。

【0083】

この点において、力Ｐｎに対応する弾性部材３の復元力は、移動可能なペン先の突出状態を保つための力や内蔵スイッチをＯＦＦ状態に保つためのばねなどによる力とは区別される力である。この復元力は、好適には５ｇｆ以上、１００ｇｆ以下の力である。特定的には、１０ｇｆ以上８５ｇｆ以下の力とすることができる。

【0084】

図１０（ａ）は、芯体２にかかる力のつりあいを示す図である。図中、力Ｐｓは、圧力検知部４から芯体２が受ける力（圧力検知部４を芯体２が押圧する力の反作用）である。

【0085】

芯体２は、筆圧として上方向にＮ１の垂直抗力を受け、下方向に、弾性部材３からＰｎの力、圧力検知部４からＰｓの力をそれぞれ受けて釣り合う。したがって、Ｎ１＝Ｐｎ＋Ｐｓが成り立ち、Ｎ１＝Ｐｎ＋αである場合にはＰｓ＝（Ｐｎ＋α）−Ｐｎ＝αとなる。

【0086】

図１１は、本発明の位置指示器１００の作用を図１６で説明した圧力検知部を含む従来の位置指示器のシステムの入出力特性に基づいて説明する図である。図１６、図１７を用いて説明したように、可変容量コンデンサを含む構成とされた圧力検知部を備えた従来の位置指示器の場合には、芯体に少しでも押圧力が加えられると、その押圧力に応じた圧力レベルが検出される。つまり、従来の位置指示器の場合には、図１１のグラフＪに示すように、位置指示器の芯体に加えられる押圧力が小さい場合（具体的には１００ｇｆ以下）であっても、押圧力の検出がなされる。

【0087】

これに対し、この実施の形態の位置指示器１００を用いて操作入力を行うタブレット型情報端末２００は、例えば、位置指示器１００に対して初期荷重の上限の例である１００ｇｆの押圧力を加えないと、位置指示器１００の指示位置を安定して認識しないものであるとする。この場合、位置指示器１００は、弾性部材３が芯体２を圧力値１００ｇｆで位置指示器１００の先端に向かって付勢する（Ｐｎ＝１００ｇｆ）ように構成される。

【0088】

これにより、位置指示器１００の場合には、キャップ１が装着された芯体２にかけられる押圧力が圧力値１００ｇｆに到達するまでは、芯体２が圧力検知部４に圧力を加えないので、押圧力の検出が行われない。このように、位置指示器１００の場合には、図１１に示す区間Ａ（タブレット型情報端末２００側で位置指示器１００の指示位置を適正に検出できない区間）を、押圧力の検出を行わないいわゆる不感帯とすることができる。

【0089】

位置指示器１００の場合には、図１１においてグラフＰが示すように、キャップ１が装着された芯体２にかけられる押圧力が初期荷重の上限値に対応する圧力値１００ｇｆに到達すると、押圧力に応じて、芯体２による圧力検知部４の押圧が開始される。これにより、圧力検知部４での押圧力の検知が行われる。

【0090】

これにより、タブレット型情報端末２００において位置指示器１００による指示位置の検知が可能になった後における、圧力検知部４での押圧力の入力レンジは、右に弾性部材３の復元力である１００ｇｆ分そのままの形をシフトした１００〜６００ｇｆのレンジとなり位置指示器の有効入力レンジ幅Ｒ５００ｇｆを保つことができる。

【0091】

即ち、指示位置の検出ができるようになった以上の入力荷重において、前と同じ有効入力幅Ｒを保持したまま押圧力への対応付けができ精度（分解能）を保つことできる。

【0092】

［実施の形態１の効果］
このように、芯体２と圧力検知部４との間の弾性部材３は、芯体２と筐体あるいは芯体係止部材５との係合により組み立て時に与えられる復元力により、初期荷重に対応する力（＝Ｐｎ）を調整手段として芯体２に対して付勢する。

【0093】

この調整により、圧力検知部４から独立して、位置検出装置に応じてペン先部材を選定することが可能になる。また、圧力検知部４の有効入力レンジ幅の全域を使った筆圧検出を可能とする位置指示器を実現できる。

【0094】

（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２の初期荷重の調整について説明するための図である。この実施の形態２の位置指示器は、上述した実施の形態１の位置指示器１００と同様の構成を有するが、初期荷重に対応して与えられる復元力に特徴を有する。

【0095】

実施の形態１で説明した芯体２と圧力検知部４との間の弾性部材３は、最大限に圧縮された場合に、初期荷重に対応する力（＝Ｐｎ）を芯体２に対して付勢するよう構成される。この場合における弾性部材３の復元力は、タブレット型情報端末２００の指示位置の検出感度に応じて想定される初期荷重の上限値まで許容できる。

【0096】

これに対し、第２の実施の形態の位置指示器１００では、弾性部材３の作用により芯体２に付与する圧力を、タブレット型情報端末２００の指示位置の検出感度に応じて想定される初期荷重よりやや軽い例えば８５ｇｆとする。図１２に示した不感帯領域（図中幅Ｂ）の最大荷重を、初期荷重の上限値（図中幅Ａの最大荷重）より小さくするということである。

【0097】

［実施の形態２の効果］
圧力検知部４が筆圧値を検知し始めるための力（図中幅Ｂの最大荷重）が、タブレット型情報端末２００が位置指示器１００の位置を出力し始める力（図中幅Ａの最大荷重）より小さいということは、タブレット型情報端末２００において指示位置が検出できたときには、確実に筆圧データをタブレット型情報端末２００に供給することができているということである。

【0098】

これにより、システムとして、指示位置（Ｘ，Ｙ）は取得できているが筆圧値（Ｐ）が０しか得られない点（Ｘ，Ｙ、Ｐ）が生ずることを回避することができる。

【0099】

（実施の形態３）
実施の形態２に説明したように位置指示器１００の弾性部材３の復元力が初期荷重の上限値よりも小さい場合について敷衍する。

【0100】

弾性部材３の復元力が初期荷重の上限値より小さい場合には、弾性部材３の経年劣化により、弾性部材３の復元力が完全に失われてしまう可能性がある。また、ペン先の部材は、利用対象とする製品に応じて変更されることもありうる。

【0101】

そこで、実施の形態３の位置指示器１００では、タブレット型情報端末２００との連携により、初期荷重に対応した筆圧値の利用を可能とする位置指示器を実現する。

【0102】

図１３は、本実施の形態における位置指示器１００の動作を示すフロー図である。以下の処理は、図２に示した筆圧信号送信部３０２により実現される。

【0103】

まず、Ｓ１０１にて、筆圧信号送信部３０２は、タブレット型情報端末２００との通信が確立されているかを判定する。この判定は、例えばＩＣ３０２ａが、送信回路３０２ｂであるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信部から、ペアリング等の所定の処理がされたことを通知されたか否かに応じて行えばよい。

【0104】

通信が確立された場合（Ｓ１０１の判定がＹＥＳ）、筆圧信号送信部３０２のＩＣ３０２ａは、初期荷重に関する情報の送出処理を実行する（Ｓ１０２）。

【0105】

初期荷重に関する情報は、互いに独立して選定されたペン先部材と圧力検知部４とを組み合わせて構成した位置指示器１００が、どの筆圧をかけたときにどのような出力値を生じるかを受信装置（位置検出装置）に提供するための情報である。

【0106】

この初期荷重に関する情報には、例えば、芯体２に筆圧が生じていない状態（略０荷重状態）で計数された筆圧データ（ＲＡＷ＿Ｃ０）を含むことができる。この通信リンクが確立された直後（ペン起動時直後）の値を、初期荷重に関する情報として利用することとしてもよい。

【0107】

また、例えば、任意のペン先に交換した場合に、所定の基準となる荷重（例えば、４００ｇｆ時点での負荷等）をかけた状態でＩＣ３０２ａに計数値を取得させ、取得された計数値をＩＣ３０２ａに記憶しておき、Ｓ１０２では、こうして記憶された情報から取得される筆圧データを初期荷重に関する情報として用いることとしてもよい。また、筐体ごとにこれらの情報を記録しておくことで、ペン先部材の部品間の精度のばらつきを吸収することも可能である。

【0108】

ここでは、図１２に示した、位置指示器１００に想定初期荷重（初期荷重の上限値。図１２の例では１００ｇｆ）を印加した時に得られる筆圧データＲＡＷ＿ＣＬ１（縦軸圧力レベルＬ１のレベルに対応する荷重（１００ｇｆ）を与えたときの筆圧データ）と、位置指示器１００に２００ｇｆの荷重を印加したときに得られる筆圧データＲＡＷ＿ＣＬ２（縦軸圧力レベルＬ２に対応する荷重（２００ｇｆ）を与えたときの筆圧データ）とを、初期荷重に関する情報として送出する（Ｓ１０２）。次に、筆圧信号送信部３０２は、現在の筆圧データを検出し送出する処理を行う（Ｓ１０３）。筆圧信号送信部３０２は、ステップＳ１０３の処理を通信断等の停止命令を受けるまで継続する（Ｓ１０３、ＮＯ）。以上が、位置指示器１００側の動作である。

【0109】

タブレット型情報端末２００の制御回路２３０は、ペアリング等により特定されている位置指示器１００から送出された初期荷重に関する情報を受信する。その後、受信した初期荷重に関する情報に基づいて、Ｌ１に対応する筆圧データＲＡＷ＿ＣＬ１とＬ２に対応する筆圧データＲＡＷ＿ＣＬ２とを設定し、その部分レンジを有効入力レンジＲの一部領域とした所定の予測関数により、有効入力レンジＲ分の筆圧対応関数（あるいは曲線）を導出する。

【0110】

以降、タブレット型情報端末２００は、特定された相手から筆圧データを受信すると、上記のようにして導出した筆圧対応関数に基づいて所定のアプリケーションに用いるための調整値を算出（導出、決定）し、アプリケーションの利用に供する情報とする。

【0111】

これにより、位置の情報を得ている場合に、必ず筆圧情報を伴うアプリケーション処理を実行することができ、さらにその値をアプリケーションに適切に用いることができる。

【0112】

図１４は、タブレット型情報端末２００での筆圧値の調整を利用したアプリケーションの一例を説明するための図である。同図には、経年劣化により弾性部材３の復元力が弱くなっている場合を示している。この場合、初期荷重に関する情報に基づいて導出された筆圧対応関数を用いずに圧力レベル（筆圧値）を算出すると、図１４（Ａ）に示すように、初めから太い線が描画されてしまうことになる。これに対して、初期荷重に関する情報に基づいて導出された筆圧対応関数を用いて圧力レベル（筆圧値）を算出すると、図１４（Ｂ）に示すように、初めは点の状態から徐々に太くなる線が描画できる。

【0113】

このように、本実施の形態による位置指示器１００によれば、位置指示器１００からの筆圧データに応じた圧力レベルの算出が開始されるタイミングと、タブレット型情報端末２００での位置指示器１００による指示位置の検出が開始されるタイミングとの間で、時間的なずれを生じさせないようにすることができる。さらに、位置指示器１００からの筆圧データに応じた圧力レベルを適切に把握し、指示位置に加え、筆圧をも加味した表示制御処理を適切に行うことができる。

【0114】

つまり、まず、位置指示器１００を実施の形態２の構成とすることで、タブレット型情報端末２００において、位置指示器１００による指示位置の検出よりも筆圧値の検出が遅れるといったことはなくなる。このため、指示位置の検出よりも筆圧の検出が遅れるといった場合を想定し、これに対処する必要もなくなる。

【0115】

また、位置指示器１００を実施の形態３の構成とすることで、互いに独立に選定可能なペン先部材と圧力検知部との組み合わせに基づいて、圧力検出部と位置検出装置との反応荷重の差を適切に補正する処理を位置検出装置側に提供可能な位置指示器を実現することができる。

【0116】

＜変形例＞
各実施の形態について以下の変形が可能である。
（キャップ１、芯体２について）
芯体２のキャップ保持部２ａに対しては、キャップ１が着脱可能にされるとして説明したが芯体とキャップとを一体部材としてもよい。別部材で構成する場合には、導電特性、形状、大きさが異なる複数のキャップを用意しておき、これを芯体２に対して付け替えて利用できる。この場合に、弾性部材３が芯体２に付与する初期荷重（圧力値Ｐｎ）を調整する必要が生じた場合には、上述したように、螺子山同士を螺合して結合させる芯体係止部材５と筐体１０１との結合位置を調整すればよい。

【0117】

また、異なる複数のタブレット型情報端末を用いる場合には、用いるタブレット型情報端末に応じて、導電特性、形状、大きさが異なるキャップに交換するようにしたり、また、芯体係止部材５と筐体１０１との結合位置を調整したりすることによって、指示位置の検出と押圧力の検出との両方を適切に行うことができるように、位置指示器１００の状態を調整できる。

【0118】

また、キャップ１は、導電性のある種々の材料により形成することができ、内部に設ける空間の大きさなども種々の大きさのものを形成できる。また、復元力（弾性力）が大きい材料の場合には、内部に空間を設けなくてもよい。但し、キャップ内部に空間を設けたほうが、より容易に変形可能なキャップ１を構成できる。

【0119】

また、鍔部２ｃは一段の鍔でなくとも多段の鍔を有するとしても良い。鍔により芯体の軸心方向を法線とする二つの面をいずれかの段において構成できれば良い。

【0120】

尚、法線方向、平行、鉛直等の表現は、設計の範囲で略法線方向、略平行、略鉛直を含むことは言うまでもない。

【0121】

（弾性部材３について）
弾性部材３は、コイルばねである場合を例にして説明したが、これに限るものではない。芯体２に対して所定の初期荷重に対抗するための力を付与することができるように、例えば、板ばね、ゴム、樹脂、円筒状で蛇腹形状に構成される弾性部材など、コイルばね３と同様の作用、効果を及ぼす種々の弾性部材を用いることができる。

【0122】

（圧力検知部４について）
筆圧を検出する圧力検知部４は、特許文献２記載の筆圧検知部を用いて説明したが、これ以外の他の感圧センサを利用することも可能である。例えば、特願２０１２−１５２５４等に記載のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるデバイスにより、圧力検知部を構成することもできる。

【0123】

図１５は、このＭＥＭＳを用いた圧力検知部の一例を説明するための図である。図１５（Ａ）は外観を示している。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）において、位置Ｇ−Ｇで圧力検知部を切断した場合の断面図である。尚、この例の圧力検知部を、上述した可変容量コンデンサの構成とされた圧力検知部４と区別するために、以下、静電容量方式圧力センシング半導体デバイス（以下、圧力センシングデバイスという。）と呼ぶ。

【0124】

圧力センシングデバイスは、例えば、ＭＥＭＳ技術により製作されている半導体デバイスとして構成される圧力感知チップ５００を、例えば立方体あるいは直方体の箱型のパッケージ５１０内に封止したものである。圧力感知チップ５００は、印加される圧力を、静電容量の変化として検出するものである。

【0125】

芯体２の押圧部２ｄを圧力センシングデバイスの連通穴５１３に挿入し、弾性部材５１２により弾性的に保持させる構成とする。これにより、圧力感知チップ５００の静電容量は、芯体の先端部に印加される圧力に応じた値となり、筆圧の検出が可能となる。

【0126】

又、圧力検知部は、圧電素子を用いたものとしても良い。

【0127】

圧力検知部は、圧電体に加えられた力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子を有し、圧力を電圧レベルとして検出できるものであっても良い。他にも、圧力検知部の均等の範囲には、光学式のもの等が含まれる。

【0128】

（芯体係止部材５について）
図４〜図１１を用いて説明したように、芯体２、弾性部材３、圧力検知部４を筐体１０１内部に収納し、位置規制する手段となる芯体係止部材５は、筐体１０１の端部内側に設けられる螺子山と、筐体結合部５ｃとが螺合することにより結合される。このため、両者の螺合の状態を調整することにより、結合位置の調整が可能である。

【0129】

すなわち、芯体係止部材５の位置規制部５ｂが筐体１０１に当るまで芯体係止部材５を筐体１０１に螺合させた場合には、芯体２と圧力検知部４との間の距離を最も短くすることができる。この場合には、芯体２と圧力検知部４との間に設けられる弾性部材３の圧力値Ｐｎは芯体係止部材５が筐体１０１に結合された状態の最大値となる。しかし、芯体係止部材５と筐体１０１との螺合状態を緩め、芯体係止部材５の位置規制部５ｂが筐体１０１から離れた位置にあるようにすることによって、芯体２と圧力検知部４との間に設けられる弾性部材３の圧力値Ｐｎを小さくすることができる。

【0130】

尚、芯体係止部材５に位置規制部５ｂを設けない構成としてもよい。また、筐体結合部５ｃの中心軸心方向の長さを長くすると共に、筐体１０１の端部内側の螺子山を設ける部分も長く取ることにより、圧力値Ｐｎの調整範囲を大きくすることができる。又、芯体係止部材５は、筐体１０１と一体部品として構成しても良い。

【0131】

（保持部材６、ホルダ７について）
上述した実施の形態では、圧力検知部４は、保持部材６の所定の位置にホルダ７を用いて固定するものとして説明した。そして、この場合に、芯体２と圧力検知部４との間にホルダ７の一部が介在する構成となる場合も考えられる。芯体２とホルダ７との間に弾性部材３が設けられる構成になっても、ホルダ７は圧力検知部４の一部と看做すことができるので、芯体２と圧力検知部４との間に弾性部材３を設ける場合と弾性部材３の作用、機能が変わることはない。

【0132】

したがって、圧力検知部４の外側筐体を厚くするなどして、圧力検知部４を保持部材６に直接固定するようにしたり、保持部材６上ではなく、筐体１０１内に突起を設けるなどして、筐体１０１に対して直接に圧力検知部４を固定したりする態様を取ることができる。また、芯体２と圧力検知部４との間にホルダ７等の何らかの部材が設けられた構成とされても、問題はなく、芯体２と圧力検知部４との対向する面間に弾性部材３が介挿された状態になっていればよい。

【0133】

（回路基板８、筆圧信号送信部３０２について）
実施の形態２で述べた通り、筆圧検知機構部３０１は、ペン先に引加される荷重が初期荷重の上限値を下回っている間、その出力（筆圧に応じて変化する量）が固定されているものとしてもよい。本発明の主旨から設計事項の範囲で変更されうる、押圧部２ｄと圧力検知部４との連結（当接するか否か、間接部材があるか否か、あるいは、間隙の有無等を含む）に応じて、これらの間の力の伝達の程度は異なりうる。前述したとおり弾性部材３の存在により、初期荷重の一部が徐荷された値をその値に応じて決定される信号値（アナログ信号、あるいはデジタル値）で送出あるいは供給するものであればよい。

【0134】

ここで、送出や供給はリアルタイム性を要しない。所定の間信号をメモリに保持した後送出してもよい。また、所定の統計処理を施してから送出や供給を行ってもよい。位置検出装置等の装置側とのプロトコル（フォーマット）にしたがって、何らかの平滑化処理や、ウィンドウ区間の中央値導出や、ヒストグラム平滑化処理等の統計処理等の加工をおこなってから送出しても良い。

【0135】

尚、送信回路の語は、送信回路のデータの受信を排除するものではない。

【0136】

（筐体１０１他）
筐体１０１は、所謂ペンの形状を模したものでなくてもよい。筒状の筐体とは、円柱状以外の形状であってもよいことは当然である。筒状は、芯体２の周囲の少なくとも一部を外側から包むように筐体が存在していることを意味している。また、ここでいう筒状の筐体１０１には、大型バッテリー搭載のためなどの目的で全部が筒状に見えなくなっているようなものも含む。

【0137】

また、公知の圧力検知部を組み入れることを前提に、本発明の趣旨に適合する限りにおいて上述の任意の部分あるいは部材を同一部材とし構成しても良い。

【0138】

（その他、システムについての変形）
尚、上述の各実施の形態では、位置指示器と共に利用される端末についてタブレット型情報端末を用いて説明したが、位置指示器の利用は所謂静電容量式タブレット端末に限るものではない。

【0139】

（位置指示器１００について）
位置指示器は、位置を指示するとしているが、例えばマウス等のポインティングデバイスのように座標位置を示すためのものに限るものではない。ユーザの操作のために、かつ画面に表示される所定の領域と他の領域とを区別するために、ユーザからの何らかの入力をペン先の空間位置を用いてタブレット型情報端末に与えるものであればよい。

【0140】

（タブレット型情報端末（位置検出装置）２００について）
位置指示器とともに用いる位置検出装置としては、位置指示器のペン先（芯体あるいはキャップ）と静電容量を形成することにより、あるいは、位置指示器のペン先が押圧することにより、そのペンの位置を検出することができる装置であって、各実施の形態記載の位置指示器から送出あるいは供給される筆圧に対応する値を何らかの方法で受信することができる装置であればよい。後者の例は、感圧式のセンサを搭載した位置検出器を含む。これらの例には、位置検出装置を備えた、携帯電話、各種電子文具、大画面ディスプレイ、銀行端末、所謂クラウドにおけるサーバなどが考えられる。

【0141】

又、実施の形態３における初期荷重に関する情報は、その計数値ではなく、補正のための曲線のプロファイルをＩＤで識別するための識別情報であるとしてもよい。

【0142】

（通信チャネルＣＨ、アンテナについて）
尚、通信チャネルＣＨは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた各種無線通信を用いることができるとしたがこれに限るものではない。通信チャネルＣＨは、タブレット型情報端末が、芯体に対して入力操作面２００ａから鉛直方向に生じる力に対応する情報を位置指示器から得ることのできるものであればよい。例えば、有線であっても赤外線を利用した無線通信であっても、所謂ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いたものであってもよいし、所謂第３、４世代通信といわれる無線ＷＡＮ通信規格によるものであってもよい。

【0143】

また、位置指示器がペン先を送信アンテナとしてタブレット型情報端末に情報を供給できるものである場合には、タブレット型情報端末側のアンテナとして、センサ部に配設された電極を利用できる。

【0144】

この場合、センサ部の電極を指示位置の検出と筆圧の検出とで時分割で利用するなどのことが考えられる。もちろん、タブレット型情報端末側の筆圧データを受信するアンテナを別途任意の１又は複数の位置に設けることも可能である。時間、周波数、空間、あるいは符号の１以上を多次元に組み合わせた分割多重通信とすることも可能である。

【0145】

本発明の主旨に逸脱しない範囲で、上述各実施の形態を組み合わせて構成することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0146】

位置指示器として利用できる。

【符号の説明】

【0147】

１ キャップ
２ 芯体
２ｃ 鍔部
３ 弾性部材
４ 圧力検知部
５ 芯系止部材
５ｂ 位置規制部
５ｃ 筐体結合部
１００ 位置指示器
１０１ 筐体
３０１ 筆圧検知機構部
３０２ 筆圧信号送信部
３０２ａ ＩＣ（集積回路）
３０２ｂ 送信回路
３０２ｃ アンテナ
２００ タブレット型情報端末
２００ａ 入力操作面
２１０ センサ部
２２０ 筆圧信号受信部
２３０ 制御回路

【要約】

任意の位置検出装置に対し、圧力検出部の入出力特性の有効範囲を活かしつつ筆圧データを提供できる位置指示器を実現する。位置指示器は、筐体（筐体１０１及び金口１０２を含む）の軸心方向の一方の開口から外部に突出する先端部と、該先端部の反対側に位置する後端部とを備える芯体２と、上記後端部によって押圧可能とされた状態で筐体内に収納され、上記後端部から受ける圧力に基づき先端部に印加される筆圧を検出する圧力検知部４と、圧力検知部４を、筐体の軸心方向の所定位置に保持する保持部材６と、圧力検知部４と芯体２との間に設けられ、芯体２に対して、上記後端部から上記先端部に向かう方向の圧力を加えるための弾性部材３とを備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】