特許 7514824 伸縮可能な電子ペン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】伸縮可能な電子ペン

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/03 20060101AFI20240704BHJP

【ＦＩ】

G06F3/03 400F

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021511158

(86)(22)【出願日】2020-01-31

(86)【国際出願番号】 JP2020003668

(87)【国際公開番号】W WO2020202761

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2023-01-25

(31)【優先権主張番号】P 2019071085

(32)【優先日】2019-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】100091546

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 正美

(74)【代理人】

【識別番号】100206379

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 正

(72)【発明者】

【氏名】青木 信也

(72)【発明者】

【氏名】西澤 直也

(72)【発明者】

【氏名】江口 徹

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１２９０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７０２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０４３２３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－２０９４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６５７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７７０６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－０４７９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７７８７４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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ものであり、
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、
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、
スイッチ部が接続され、前記スイッチ部に対する操作に応じた信号を送出するための回路部を備え、
前記スイッチ部は、前記筒状筐体を引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前記最外部筐体の外側側面に設けられ、
前記スイッチ部は、導電材料で形成され、前記最外部筐体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項2】

請求項１に記載の電子ペンであって、
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、ペン先側の端部の前記最内部筐体に設けられる
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項3】

請求項１に記載の電子ペンであって、
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、ペン先側とは反対の端部の前記最外部筐体に設けられる
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項4】

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ものであり、
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、
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前記最内部筐体に、前記信号送信部と前記回路部とが設けられ、
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り、
前記最内部筐体の全部あるいは少なくなくとも先端部分は、非導電材料で構成されている
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項5】

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ものであり、
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、
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前記最内部筐体に、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前記最外部筐体に、前記回路部が設けられ、
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り、
前記最内部筐体の全部あるいは少なくなくとも先端部分は、非導電材料で構成されている
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項6】

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ものであり、
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、
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前記最内部筐体に、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前記最外部筐体に、前記回路部が設けられ、
前記信号送信部となる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、前記最内部筐体の外側側面と、１つ以上の前記中間部筐体の内側側面と外側側面と、前記最外部筐体の内側側面とに設けられた、畳み込んだ場合と引き延ばした場合のいずれにおいても電気的に接続される導体パターンによって接続される
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項7】

請求項４、請求項５または請求項６のいずれか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、当該スイッチ部は、前記最外部筐体の外側側面に設けられている
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項8】

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ものであり、
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、
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前記最内部筐体には、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前記最外部筐体には、前記回路部と、前記回路部に駆動電源を供給する電池とを搭載し、前記最外部筐体の外側側面には、前記回路部に接続されたスイッチ部を設け、
前記信号送信部となる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、前記最内部筐体の外側側面と、１つ以上の前記中間部筐体の内側側面と外側側面と、前記最外部筐体の内側側面とに設けられた、畳み込んだ場合と引き延ばした場合のいずれにおいても電気的に接続される導体パターンによって接続される
ことを特徴とする電子ペン。

【請求項9】

請求項４、請求項５、請求項６または請求項８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。

【請求項10】

請求項１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。

【請求項11】

請求項１０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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０７－０４４３０４号公報

【文献】特開平０７－２９５７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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ものであり、
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、
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、
スイッチ部が接続され、前記スイッチ部に対する操作に応じた信号を送出するための回路部を備え、
前記スイッチ部は、前記筒状筐体を引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前記最外部筐体の外側側面に設けられ、
前記スイッチ部は、導電材料で形成され、前記最外部筐体に電気的に接続されている
ことを特徴とする電子ペンを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

［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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

［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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

［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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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、ＥＭＲ方式の電子ペンの場合にも、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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

［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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

［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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

［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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

［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。

【0069】

［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構成できる。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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【符号の説明】

【0074】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】