JP6691106B2 - 電子ペン - Google Patents

Description

この発明は、筆圧検出機能を有する電子ペンに関する。

近年、例えば特許文献１（特開２００７‐２１９７２３号公報）や特許文献２（特開２０１２−２５６０８８号公報）に開示されているように、電子ペンの芯体として、ボールペンのリフィルや、シャープペンシルのリフィルが用いられるものが提案されている。この種の電子ペンによれば、電子ペンと共に使用される位置検出装置の位置検出センサの上に用紙を載せてボールペンやシャープペンシルで筆記をすることで、用紙に筆跡を残すと共に、位置検出センサにより、その筆跡を認識させて電子情報としても残すことができるというメリットがある。

ところで、電子ペンは、一般に、ペン先部となる芯体の一端側に印加される圧力（筆圧）を検出するための筆圧検出部を備え、検出した筆圧の情報を、位置検出装置に対して、位置検出用信号と共に伝送したり、位置検出用信号とは別に、無線送信したりする。上記のボールペンのリフィルやシャープペンシルのリフィルを芯体として用いる電子ペンにおいても、筆圧検出部が設けられ、筆圧情報を位置検出装置に伝達するようにしている。

特開２００７‐２１９７２３号公報 特開２０１２−２５６０８８号公報

筆圧検出部は、電子ペンの筐体の中空部の軸心方向において、芯体のペン先側とは反対側の端部側に設けられ、芯体のペン先側に印加される圧力を検出する構成とされている。上記のボールペンのリフィルやシャープペンシルのリフィルを芯体として用いる電子ペンにおいても、筆圧検出のための機構は、同様とされている。

ところで、使用しないときにはボールペンのリフィルを筐体内に収納しておき、使用するときにノック機構によりボールペンのペン先側を筐体の開口から外部に突出させるノック式ボールペンが良く知られている。また、黒鉛などの芯の繰り出し機構をノック式に行うノック式のシャープペンシルも良く知られている。これらにおけるノック機構は、芯体のペン先側とは反対側に設けられるものである。したがって、筆圧検出部を備える電子ペンの場合、ノック機構は、筆圧検出部を介して、ボールペン芯やシャープペンシルの繰り出し機構に対して圧力を印加する状態となる。

このため、ノック式のボールペン機構や、ノック式で黒鉛などの芯を繰り出すようにするシャープペンシルの機構を備える電子ペンにおいては、筆圧検出部には、芯体側からのみならず、ノック操作に応じて、芯体側とは反対側からも圧力がかかる状態となる。そして、通常、ノック操作時の圧力は、電子ペンを使用して位置指示入力する場合のペン先に印加される筆圧に比較して格段に大きい。そのため、筆圧検出部には、圧力が印加される機会が増加すると共に、芯体に印加される圧力よりも大きな圧力が印加される機会も多くなる。

以上のように、筆圧検出機能を備える電子ペンにおいて、ノック式ボールペンやノック式のシャープペンシルのように、場合においては、筆圧検出部への圧力の印加頻度が、ペン先への圧力（筆圧）を検出する場合だけの場合に比較して多くなり、また、ペン先への筆圧よりも大きな圧力が筆圧検出部に印加される場合もあり、それだけ、筆圧検出部の劣化が早まるという問題がある。

この発明は、以上の点に鑑み、筆圧検出部を備える電子ペンにおいて、筆圧検出部の劣化を軽減することができるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、
位置検出装置との間で信号の授受を行うことで、前記位置検出装置に対して位置指示を行うようにする電子ペンであって、
筒状の筐体と、
前記筐体の中空部内に収納される芯体と、
前記筐体の中空部内において、前記芯体の、ペン先側となる一端側とは反対側に設けられる筆圧検出部と、
前記筐体の中空部内において、前記芯体の、前記ペン先側となる一端側とは反対側と、前記筆圧検出部との間に設けられる筆圧伝達部と、
利用者の操作に基づいて、前記芯体に対して、前記ペン先側となる一端側とは反対側から前記ペン先側への力を印加するための押圧部材と、
を備え、
前記筆圧伝達部は、前記筆圧伝達部が備える嵌合部に嵌合している前記芯体に印加される筆圧を前記筆圧検出部に伝達するための突出部を備え、
前記押圧部材は、前記筆圧検出部に対して軸心方向の力を加えることなく、前記芯体に対して前記筆圧伝達部を介して前記力を印加するように構成されている
ことを特徴とする電子ペンを提供する。

上述の構成のこの発明による電子ペンによれば、芯体の、ペン先側となる一端側とは反対側は、筆圧伝達部を介して筆圧検出部に結合される。そして、押圧部材に対する利用者の押圧操作に基づいて、ペン先側となる一端側とは反対側からペン先側へ印加される力は、筆圧検出部に対しては印加されることなく、筆圧伝達部を通じて、芯体に対して印加される。このため、筆圧検出部には、ペン先側となる一端側とは反対側からペン先側への力は印加されることが無くなるので、その分による筆圧検出部の劣化を防止することができる。

この発明による電子ペンによれば、筆圧検出部に対して、芯体側からのみ圧力がかかり、芯体側とは反対側からは筆圧検出部には力が印加されないので、筆圧検出部の劣化を軽減することができる。

この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を説明するための分解斜視図及び一部拡大図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態で用いる筆圧検出部の要部の例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第１の実施形態と共に使用する位置検出装置の回路構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態の電気的構成例を説明するための図である。 この発明による電子ペンの第２の実施形態と共に使用する位置検出装置の回路構成例を説明するための図である。

以下、この発明による電子ペンの実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、この発明による電子ペンの第１の実施形態の構成例を示す図であり、この第１の実施形態の電子ペン１は、電磁誘導方式の位置指示器の構成とされた場合である。図１（Ａ）は、第１の実施形態の電子ペン１の全体の構成を示すもので、内部部品を説明するためにペン形状の筐体２の部分を破断して示した図である。

この第１の実施形態の電子ペン１においては、図１（Ａ）に示すように、筒状の筐体２内に、芯体の一例を構成するシャープペンシルのリフィル３と、筆圧伝達部材４と、筆圧検出部５と、押圧部材６とが、筐体２の軸心方向に順に並べられるように配設されている。この場合に、筐体２のペン先側となる開口２ａから、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａが突出するように配設される。

図１（Ｂ）は、シャープペンシルのリフィル３の一例を示しており、図１（Ｃ）は、このシャープペンシルのリフィル３の例えば黒鉛芯などの芯の繰り出し機構部の拡大図である。このシャープペンシルのリフィル３の繰り出し機構については、後で詳述する。

この第１の実施形態の電子ペン１においては、図１（Ａ）に示すように、筐体２内の開口２ａの近傍には、コイル７が巻回された磁性体コア、この例では、フェライトコア８が設けられている。フェライトコア８には、後述するように、軸心方向に貫通孔が設けられており、芯体を構成するシャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側が、このフェライトコア８の貫通孔を挿通して突出するように構成されている。

図２（Ａ）は、この第１の実施形態の電子ペン１の分解斜視図である。また、図２（Ｂ）は、コイル７が巻回されたフェライトコア８の拡大断面図で、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側が挿通されて、フェライトコア８から突出した状態（シャープペンシルのリフィル３は断面図とはしていない）を示している。

図１及び図２（Ａ）に示すように、筐体２は、筒状の外側ケース２１と、筒状の内側ケース２２と、筒状のキャップ部２３と、ペン先スリーブ２４とからなる。外側ケース２１の軸心方向の一端側が、この実施形態の電子ペン１のペン先側とされており、この外側ケース２１のペン先側には、図１（Ａ）に示すように、ペン先スリーブ２４がねじ部２５において螺合される構成とされている。筐体２の開口２ａは、ペン先スリーブ２４の開口として形成されている。

コイル７が巻回されているフェライトコア８は、ペン先スリーブ２４と外側ケース２１のペン先側とで構成される中空部内において、できるだけ開口２ａの近傍となるように収納される。ここで、図１（Ａ）に示すように、フェライトコア８の外径は、開口２ａの径よりも大きく選定されており、フェライトコア８は、外側ケース２１のペン先側の開口２ａから外部に抜け落ちないように構成されている。

内側ケース２２の外径は、外側ケース２１の中空部の径よりも若干小さいものとされており、内側ケース２２が、図１（Ａ）に示すように、外側ケース２１の中空部内に収納される。また、内側ケース２２の中空部の径は、図１（Ａ）に示すように、シャープペンシルのリフィル３の最大外径よりも大きい値に選定されており、シャープペンシルのリフィル３は、内側ケース２２の中空部内を自由に移動可能とされる。

そして、内側ケース２２の中空部の開口２ａ側の径は、フェライトコア８の外径よりは小さい値に選定されている。このため、ペン先スリーブ２４及び外側ケース２１のペン先側の中空部に、コイル７が巻回されたフェライトコア８が収納された後に、内側ケース２２が、外側ケース２１内に収納されると、図１（Ａ）に示すように、内側ケース２２のペン先側の端部がフェライトコア８の端面に衝合して、フェライトコア８が筐体２の中空部のペン先側において位置固定される状態となる。

そして、この実施形態では、内側ケース２２には、その外周面の一部が、軸心方向に沿って切り欠かれて、平坦部２２ｃが形成されている。この実施形態では、平坦部２２ｃは、内側ケース２２において、コイル７が巻回されたフェライトコア８側寄りに形成されている。この平坦部２２ｃには、図１（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、プリント基板９が配設される。

このプリント基板９には、この実施形態では、コイル７と並列に接続されて共振回路を構成するキャパシタ９１が設けられている。そして、フェライトコア８に巻回されているコイル７の一端７ａ及び他端７ｂが、このプリント基板９に半田付け等により電気的に接続されることで、キャパシタ９１と並列に接続されて、共振回路が形成される。

そして、シャープペンシルのリフィル３が、図１（Ａ）に示すように、この内側ケース２２の中空部を挿通すると共に、フェライトコア８の貫通孔８ａ（図２（Ｂ）参照）を通じて挿通されて、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａが、筐体２の開口２ａから外部に突出する状態で、筐体２内に収納される。

フェライトコア８は、この例では、図２（Ｂ）に示すように、開口２ａ側が先細となるようなテーパー部８ｂが形成されて、磁束が当該フェライトコア８の開口２ａ側において、より集中するような形状とされている。

そして、この実施形態では、フェライトコア８の貫通孔８ａは、図２（Ｂ）に示すように、径が一定ではなく、開口２ａ側は、他の部位よりも小さい径小孔部８ｃとされている。シャープペンシルのリフィル３は、図２（Ｂ）に示すように、ペン先３ａと、他の部分との間に段差部３ｃを備え、この段差部３ｃよりもペン先３ａ側は、フェライトコア８の径小孔部８ｃの径よりも小さい径とされているが、段差部３ｃよりもペン先３ａ側とは反対側は、フェライトコア８の径小孔部８ｃの径よりも大きい径とされている。

したがって、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａは開口２ａから外部に突出するが、段差部３ｃがフェライトコア８の径小孔部８ｃに衝合するために、シャープペンシルのリフィル３自体は、フェライトコア８により係止して、軸心方向の開口２ａ側には移動しないようにされる。これにより、後述するように、シャープペンシルのリフィル３に対して、ペン先３ａ側とは反対側から、繰り出し機構により黒鉛芯などの芯３０を繰り出すようにする力が加われば、芯３０が、ペン先３ａから繰り出される。

内側ケース２２の開口２ａ側とは反対側の中空部２２ｂの内径は、図１（Ａ）に示すように、他の中空部２２ａよりも若干大きくされている。そして、この内側ケース２２の開口２ａ側とは反対側の中空部２２ｂ内に、筆圧伝達部材４及び筆圧検出部５が配設されている。

筆圧伝達部材４は円柱状形状を有し、その外径は、内側ケース２２の中空部２２ａの内径よりは大きく、中空部２２ｂよりは小さい値とされている。そして、筆圧伝達部材４の軸心方向の一方の端部側の端面には、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａとは反対側の端部３ｂが嵌合される凹部４ａが形成されている。また、筆圧伝達部材４の軸心方向の他方の端部側の端面の中央部には、筆圧検出部５に対して押圧力を伝達するための突部４ｂが設けられている。そして、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａとは反対側の端部３ｂが、筆圧伝達部材４の凹部４ａに嵌合されることで、シャープペンシルのリフィル３の端部３ｂが閉塞される。

筆圧検出部５は、この例では、感圧用部品５０が感圧用部品ホルダー５１に保持されて構成されている。感圧用部品５０は、この例では、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。

図３は、この例の感圧用部品の構成を説明するための図であり、図３（Ａ）は、この例の感圧用部品５０の斜視図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線を含む縦断面図である。

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。この例の圧力感知チップ５００は、縦×横×高さ＝Ｌ×Ｌ×Ｈの直方体形状とされており、例えば、Ｌ＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．５ｍｍとされている。

この例の圧力感知チップ５００は、第１の電極５０１と、第２の電極５０２と、第１の電極５０１及び第２の電極５０２の間の絶縁層（誘電体層）５０３とからなる。第１の電極５０１および第２の電極５０２は、この例では、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる導体で構成される。絶縁層５０３は、この例では酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる。

そして、この絶縁層５０３の第１の電極５０１と対向する面側には、この例では、当該面の中央位置を中心とする円形の凹部５０４が形成されている。この凹部５０４により、絶縁層５０３と、第１の電極５０１との間に空間５０５が形成される。この例では、凹部５０４の底面は平坦な面とされ、その半径Ｒは、例えばＲ＝１ｍｍとされている。また、凹部５０４の深さは、この例では、数十ミクロン〜百ミクロン程度とされている。

この空間５０５の存在により、第１の電極５０１は、第２の電極５０２と対向する面とは反対側の面５０１ａ側から押圧されると、当該空間５０５の方向に撓む変位をすることが可能となる。第１の電極５０１の例としての単結晶シリコンの厚さは、印加される圧力Ｐによって撓むことが可能な厚さとされ、第２の電極５０２よりも薄くされている。

以上のような構成の圧力感知チップ５００においては、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間にキャパシタ５Ｃが形成される。そして、第１の電極５０１の第２の電極５０２と対向する面とは反対側の面５０１ａ側から第１の電極５０１に対して圧力Ｐが印加されると、第１の電極５０１は撓み、第１の電極５０１と、第２の電極５０２との間の距離が短くなり、キャパシタ５Ｃの静電容量の値が大きくなるように変化する。第１の電極５０１の撓み量は、印加される圧力Ｐの大きさに応じて変化する。したがって、キャパシタ５Ｃは、圧力感知チップ５００に印加される圧力Ｐの大きさに応じた可変容量キャパシタとなる。

この実施形態の感圧用部品５０においては、以上のような構成を備える圧力感知チップ５００は、圧力を受ける第１の電極５０１の面５０１ａが、図３（Ａ）及び（Ｂ）において、パッケージ５１０の上面５１０ａに平行で、かつ、上面５１０ａに対向する状態でパッケージ５１０内に収納されている。

パッケージ５１０は、この例では、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性材料からなるパッケージ部材５１１と、このパッケージ部材５１１内の、圧力感知チップ５００の圧力を受ける面５０１ａ側に設けられる弾性部材５１２とからなる。

そして、この例では、パッケージ部材５１１の圧力感知チップ５００の圧力を受ける第１の電極５０１の面５０１ａ側の上部には、圧力感知チップ５００の圧力を受ける部分の面積をカバーするような凹部５１１ａが設けられており、この凹部５１１ａ内に、例えばシリコンゴムで構成され弾性部材５１２が充填される。

そして、パッケージ５１０には、上面５１０ａから弾性部材５１２の一部にまで連通する連通穴５１３が形成されている。そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）において、点線で示すように、連通穴５１３には、感圧用部品５０に対して、筆圧伝達部材４に設けられた突部４ｂが挿入される。この場合、外部からの圧力Ｐは、筆圧伝達部材４の軸芯方向（中心線方向）に印加されるものとなる。なお、この例では、連通穴５１３の径は、筆圧伝達部材４の突部４ｂの径より若干小さくされている。したがって、筆圧伝達部材４の突部４ｂは、連通穴５１３の端部の弾性部材５１２内まで押し込まれる。こうして、筆圧伝達部材４の突部４ｂは、感圧用部品５０の連通穴５１３に挿入されるだけで、圧力感知チップ５００の圧力を受ける面側に対して、軸芯方向の圧力Ｐを印加する状態に位置決めされる。

この場合、筆圧伝達部材４の突部４ｂの径よりも連通穴５１３の径が若干小さいので、筆圧伝達部材４の突部４ｂは、弾性部材５１２により弾性的に保持される状態となる。つまり、筆圧伝達部材４の突部４ｂは、感圧用部品５０の連通穴５１３に挿着されると、感圧用部品５０に保持される。しかし、筆圧伝達部材４の突部４ｂは、所定の力で引き抜くことにより、感圧用部品５０による保持状態を容易に解除させることができる。

そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、感圧用部品５０のパッケージ部材５１１からは、圧力感知チップ５００の第１の電極５０１と接続される第１のリード端子５２１が導出されると共に、圧力感知チップ５００の第２の電極５０２と接続される第２のリード端子５２２が導出される。第１のリード端子５２１は、例えば金線５２３により第１の電極５０１と電気的に接続される。また、第２のリード端子５２２は、第２の電極５０２に接触した状態で導出されることにより第２の電極５０２と電気的に接続される。

この感圧用部品５０が、感圧用部品ホルダー５１に保持される。この場合に、感圧用部品５０は、パッケージ５１０の上面５１０ａが、筆圧伝達部材４の突部４ｂに対向し、かつ、連通穴５１３に筆圧伝達部材４の突部４ｂが嵌合するように感圧用部品ホルダー５１に収納されて保持される。なお、パッケージ５１０の底面には、位置合わせ用の突部５２４が形成されており、感圧用部品ホルダー５１に設けられている位置合わせ用の凹部（図示は省略）に当該突部５２４が係合することで、感圧用部品５０の位置合わせが行われる。

そして、感圧用部品ホルダー５１には、感圧用部品５０の第１のリード端子５２１及び第２のリード端子５２２に接続されている端子（図示は省略）が設けられており、この端子は、プリント基板９に接続されて、コイル７及びキャパシタ９１に並列に圧力感知チップ５００で構成される可変容量キャパシタ５Ｃが接続されるように構成されている。

そして、この実施形態では、感圧用部品ホルダー５１は、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、感圧用部品５０を収納する本体部５１ａと鍔部５１ｂを備えている。感圧用部品ホルダー５１の本体部５１ａは、筆圧伝達部材４と同様の外径を有する。鍔部５１ｂは、図１（Ａ）に示すように、外側ケース２１の中空部の径より若干小さく、内側ケース２２の中空部の径よりも大きい径を有するものとして形成されている。

したがって、感圧用部品ホルダー５１は、図１（Ａ）に示すように、筐体２内に収納したとき、内側ケース２２の端部に鍔部５１ｂが衝合し、ペン先３ａ側には移動不可とされる。

キャップ部２３の小径部２３ａの外径は、外側ケース２１の中空部の開口２ａ側とは反対側の開口２１ｂ側の径とほぼ等しいあるいは若干小さく選定されている。キャップ部２３は、外側ケース２１の開口２１ｂ側から、小径部２３ａが外側ケース２１の中空部内に挿入されることで、外側ケース２１と嵌合するようにされている。

そして、キャップ部２３は、外側ケース２１に嵌合されたときに、キャップ部２３の小径部２３ａの端部が、丁度、筆圧検出部５の感圧用部品ホルダー５１の鍔部５１ｂを、内側ケース２２の端部との間で挟持して固定する状態となるように構成されている。したがって、感圧用部品ホルダー５１は、図１（Ａ）に示すように、筐体２内に収納したとき、ペン先３ａ側とは反対側へも移動不可とされている。

キャップ部２３は、図２（Ａ）に示すように、外側ケース２１の中空部の径よりも若干小さい外径を有する小径部２３ａと、外側ケース２１の外径と等しい外径を有する大径部２３ｂとを有する。キャップ部２３には、小径部２３ａ及び大径部２３ｂを連通する中空部２３ｃが形成されている。大径部２３ｂの端部には、この中空部２３ｃと連通する開口２３ｄが形成されている。この開口２３ｄの内径は、中空部２３ｃの径よりも小さいものとされており、このため、大径部２３ｂは、その端部において段部を有するものとなっている。

押圧部材６は、一部がキャップ部２３の大径部２３ｂから外部に突出する状態でキャップ部２３の中空部２３ｃに収納される。押圧部材６は、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、円柱状の本体部６１と、この本体部６１と一体の円柱状の押圧突部６２と、本体部６１の周部の一部から軸心方向に延伸されている一対の押圧アーム部６３ａ及び６３ｂとからなる。

押圧部材６の本体部６１の径は、キャップ部２３の中空部２３ｃの径よりも若干小さく、かつ、キャップ部２３の大径部２３ｂの端部の開口２３ｄの径よりは大きい値とされている。また、押圧部材６の押圧突部６２の径は、キャップ部２３の大径部２３ｂの端部の開口２３ｄの径よりも若干小さい値とされている。したがって、押圧部材６は、押圧突部６２が、キャップ部２３の開口２３ｄから外部に突出すると共に、本体部６１は、押圧突部６２との段部が、キャップ部２３の中空部２３ｃの開口２３ｄの部分の段部と係合することで、開口２３ｄからは突出することなく、中空部２３ｃ内に収納される。

押圧部材６の押圧アーム部６３ａ及び６３ｂは、図２（Ａ）に示すように、本体部６１の中心位置を挟んで、所定距離だけ離れて互いに対向するように設けられている。押圧アーム部６３ａ及び６３ｂの軸心方向の長さは、筆圧検出部５の軸心方向の長さよりも長い値に選定されている。

そして、筆圧検出部５の感圧用部品ホルダー５１の鍔部５１ｂには、図２（Ａ）に示すように、この押圧アーム部６３ａ及び６３ｂを挿通する切り欠き部５１ｃ及び５１ｄ（図２（Ａ）では、切り欠き部５１ｄの図示は省略）が形成されていると共に、感圧用部品ホルダー５１の側周面には、この切り欠き部５１ｃ及び５１ｄから軸心方向に連続するように形成された平坦部５１ｅ及び５１ｆが形成されている。平坦部５１ｅと平坦部５１ｆとの対向距離は、押圧アーム部６３ａ及び６３ｂの対向距離よりも若干短くなるようにされている。

したがって、押圧部材６の押圧アーム部６３ａ及び６３ｂは、筆圧検出部５の感圧用部品ホルダー５１の鍔部５１ｂの切り欠き部５１ｃ及び５１ｄ、さらに、平坦部５１ｅ及び５１ｆの部分を介して、筆圧伝達部材４の端部に至り、押圧アーム部６３ａ及び６３ｂの先端が筆圧伝達部材４の端部に当接するようにされる。そして、図２（Ａ）に示すように、押圧部材６と筆圧検出部５との間には、バネ６４が介在するようにされる。

前述したように、筆圧検出部５の感圧用部品ホルダー５１は、鍔部５１ｂの部分が内側ケース２２の端部と、キャップ部２３の小径部２３ａの端部とで軸心方向の位置が固定されているので、バネ６４により、押圧部材６は、常に、キャップ部２３の開口２３ｄ側に弾性的に押圧されている状態となる。そして、押圧部材６の押圧突部６２が、利用者により、バネ６４の弾性力に抗して、ペン先側に押圧されると、押圧部材６の押圧アーム６３ａ及び６３ｂが、筆圧伝達部材４に衝合して、当該筆圧伝達部材４をペン先方向に移動させるように働く。これにより筆圧伝達部材４が嵌合されているシャープペンシルのリフィル３に対して黒鉛芯などの芯を繰り出す機能が動作するようにされる。

この時、筆圧検出部５は、押圧部材６の押圧アーム６３ａ，６３ｂの間の空間に位置されるために、押圧部材６によるペン先方向へ変位させる力が筆圧検出部５に印加されることはない。

そして、利用者が押圧部材６の押圧突部６２への押圧を止めると、バネ６４の弾性力により押圧部材６の押圧突部６２は、元の状態に復帰するようになる。したがって、利用者は、押圧突部６２を１度あるいは数度、ノックするように押圧することで、シャープペンシルのリフィル３の黒鉛芯の繰り出し機構を動作させて、所定量の黒鉛芯をシャープペンシルのリフィル３のペン先３ａから繰り出すことができる。この場合に、押圧部材６によるペン先方向へ変位させる力が筆圧検出部５に印加されることはない。

そして、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａ側に筆圧が印加されると、その印加された筆圧に応じてシャープペンシルのリフィル３がペン先３ａとは反対側に変移し、その変移が、シャープペンシルのリフィル３に嵌合されている筆圧伝達部材４に伝達される。これにより、筆圧伝達部材４の突部４ｂが、筆圧検出部５の圧力感知チップ５００を、印加された筆圧に応じて押圧するので、圧力感知チップ５００からなる可変容量キャパシタ５Ｃの静電容量が、印加された筆圧に応じて変化する。そして、この実施形態の電子ペン１においては、可変容量キャパシタ５Ｃが共振回路の一部を構成しているので、筆圧情報は、共振周波数（位相）の変化として、位置検出装置に送信される。

［シャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構］
次に、シャープペンシルのリフィル３における芯の繰り出し機構について、図１（Ｃ）の拡大図を参照しながら説明する。

シャープペンシルのリフィル３は、芯挿通管３１の先端部のペン先３ａの開口から、シャープペンシルの芯、例えば黒鉛芯３０が繰り出し機構３２により繰り出される構成を有する。芯挿通管３１は、芯収容管３３と嵌合されている。繰り出し機構３２は、芯収容管３３の前端に設けられるチャックリング３２１と、チャック３２２と、摺動管３２３と、バネ３２４とで構成される。

チャック３２２は、黒鉛芯などの芯３０を把持するもので、そのペン先３ａ側の端部は、他の部分よりも径が大きい大径部とされており、芯収容管３３の前端に設けられているチャックリング３２１と係合して、チャック３２２がペン先３ａ側には移動しないようにされている。

摺動管３２３は、芯収容管３３の外径と等しい外径の大径部３２３ａと、芯収容管３３の中空部の径よりも若干小さい外径の小径部３２３ｂを備える。摺動管３２３の小径部３２３ｂの一部は、芯収容管３３内に挿入される。そして、摺動管３２３の小径部３２３ｂの先端側に、チャック３２２が取り付けられている。摺動管３２３の小径部３２３ｂの、芯収容管３３内に挿入されない部分には、バネ３２４が配設される。このバネ３２４により、摺動管３２３及びチャック３２２は、常に、芯挿通管３１及び芯収容管３３に対してペン先３ａとは反対側に弾性的に付勢されている。摺動管３２３の大径部３２３ａは、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａとは反対側の端部まで延長されており、この摺動管３２３の大径部３２３ａの端部に、筆圧伝達部材４が嵌合される。

したがって、押圧部材６の押圧突部６２が利用者によりノック式に押圧されて、ペン先３ａ側に押圧力が印加されると、前述したように、押圧部材６の押圧アーム６３ａ及び６３ｂが、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａとは反対側の端部である摺動管３２３の大径部３２３ａの端部に衝合して、ペン先３ａ側へ変移させる押圧力が摺動管３２３に印加される。そして、この押圧力により、摺動管３２３が、芯挿通管３１及び芯収容管３３に対してペン先３ａ側に摺動し、その摺動した分だけ、チャック３２２により黒鉛芯などの芯３０が繰り出される。

前述したように、この実施形態では、この繰り出し時の押圧部材６の押圧突部６２への押圧力は、筆圧検出部５には印加されずに、筆圧伝達部材４を介して、シャープペンシルのリフィル３の端部に伝達される。したがって、筆圧検出部５の圧力感知チップ５００には、このシャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構による芯の繰り出し時には、圧力が印加されることはない。

したがって、上述の第１の実施形態の電子ペン１によれば、筆圧検出部５に対しては、シャープペンシルのリフィル３のペン先３ａからの筆圧のみがかかり、ペン先とは反対側からの、押圧部材６の押圧によるシャープペンシルのリフィル３の芯の繰り出し機構に対する圧力は印加されないので、筆圧検出部５の劣化を軽減することができる。

［電子ペン１と共に使用する位置検出装置における位置検出および筆圧検出のための回路構成］
次に、上述の実施形態の電子ペン１による指示位置の検出および電子ペン１に印加される筆圧の検出を行う位置検出装置４００の回路構成例及びその動作について、図４を参照して説明する。

電子ペン１は、図４に示すように、コイル７と、筆圧検出部５により構成される可変容量キャパシタ５Ｃと、プリント基板９に配設されているキャパシタ９１とが並列に接続された共振回路を備える。

一方、位置検出装置４００には、Ｘ軸方向ループコイル群４１１と、Ｙ軸方向ループコイル群４１２とが積層されて位置検出コイル４１０が形成されている。各ループコイル群４１１，４１２は、例えば、それぞれｎ，ｍ本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群４１１，４１２を構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。

また、位置検出装置４００には、Ｘ軸方向ループコイル群４１１及びＹ軸方向ループコイル群４１２が接続される選択回路４１３が設けられている。この選択回路４１３は、２つのループコイル群４１１，４１２のうちの一のループコイルを順次選択する。

さらに、位置検出装置４００には、発振器４２１と、電流ドライバ４２２と、切り替え接続回路４２３と、受信アンプ４２４と、検波器４２５と、低域フィルタ４２６と、サンプルホールド回路４２７と、Ａ／Ｄ変換回路４２８と、同期検波器４２９と、低域フィルタ４３０と、サンプルホールド回路４３１と、Ａ／Ｄ変換回路４３２と、処理制御部４３３とが設けられている。処理制御部４３３は、マイクロコンピュータにより構成されている。

発振器４２１は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。そして、発振器４２１は、発生した交流信号を、電流ドライバ４２２と同期検波器４２９に供給する。電流ドライバ４２２は、発振器４２１から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路４２３へ送出する。切り替え接続回路４２３は、処理制御部４３３からの制御により、選択回路４１３によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ４２２が、受信側端子Ｒには受信アンプ４２４が、それぞれ接続されている。

選択回路４１３により選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路４１３及び切り替え接続回路４２３を介して受信アンプ４２４に送られる。受信アンプ４２４は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器４２５及び同期検波器４２９へ送出する。

検波器４２５は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、低域フィルタ４２６へ送出する。低域フィルタ４２６は、前述した周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、検波器４２５の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路４２７へ送出する。サンプルホールド回路４２７は、低域フィルタ４２６の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路４２８へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路４２８は、サンプルホールド回路４２７のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部４３３に出力する。

一方、同期検波器４２９は、受信アンプ４２４の出力信号を発振器４２１からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ４３０に送出する。この低域フィルタ４３０は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器４２９の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路４３１に送出する。このサンプルホールド回路４３１は、低域フィルタ４３０の出力信号の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路４３２へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路４３２は、サンプルホールド回路４３１のアナログ出力をデジタル信号に変換し、処理制御部４３３に出力する。

処理制御部４３３は、位置検出装置４００の各部を制御する。すなわち、処理制御部４３３は、選択回路４１３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路４２３の切り替え、サンプルホールド回路４２７、４３１のタイミングを制御する。処理制御部４３３は、Ａ／Ｄ変換回路４２８、４３２からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群４１１及びＹ軸方向ループコイル群４１２から一定の送信継続時間（連続送信区間）をもって電波を送信させる。

Ｘ軸方向ループコイル群４１１及びＹ軸方向ループコイル群４１２の各ループコイルには、電子ペン１から送信（帰還）される電波によって誘導電圧が発生する。処理制御部４３３は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて電子ペン１のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。また、処理制御部４３３は、送信した電波と受信した電波との位相差に応じた信号のレベルに基づいて筆圧を検出する。

このようにして、位置検出装置４００では、接近した電子ペン１の位置を処理制御部４３３で検出する。そして、受信した信号の位相を検出することにより、電子ペン１の筆圧値の情報を得る。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態の電子ペン１は、シャープペンシルのリフィルの芯の繰り出しのための押圧力が、軸心方向から印加される場合であった。これに対して、この第２の実施形態は、シャープペンシルのリフィルの芯の繰り出しのための押圧力が、軸心方向に対して直交する方向からの押圧力による場合である。そして、上述の第１の実施形態の電子ペン１は、電磁誘導方式の位置検出装置に対応するものであった。これに対して、第２の実施形態は、静電結合方式の位置検出装置に対応する電子ペンであって、信号発信回路を備え、位置検出装置に発信信号を送信するように構成したものである。

図５は、第２の実施形態の電子ペン１Ａの構成例を示す図である。図５（Ａ）は、第２の実施形態の電子ペン１Ａの要部の断面図を示すものである。この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、図５（Ａ）に示すように、筒状の筐体２Ａ内に、芯体の一例を構成するシャープペンシルのリフィル３Ａと、筆圧伝達部材４Ａと、筆圧検出部５Ａとが、筐体２Ａの軸心方向に順に並べられるように配設されている。

そして、この第２の実施形態においては、図５（Ａ）に示すように、筐体２Ａの側周面の一部に開口２Ａｓを設け、この開口２Ａｓを通じて、筆圧伝達部材４Ａを、シャープペンシルのリフィル３Ａをペン先３Ａａ側に押圧するようにする押圧部材６Ａが設けられている。図５（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおける押圧部材６Ａにより、シャープペンシルのリフィル３Ａの芯の繰り出しを、軸心方向に対して直交する方向からの押圧力により行うための構成部分を説明するための図である。

筐体２Ａは、筐体本体部２１Ａに対してペン先連結部２４Ａａが嵌合され、このペン先連結部２４Ａａにねじ部２５Ａおいてペン先スリーブ２４Ａｂが螺合されて構成されている。

筐体２Ａの筐体本体部２１Ａの中空部内には、ホルダー２６が配設されている。このホルダー２６は、シャープペンシルのリフィル３Ａの径よりも大きい内径の中空部を有する芯収容部２６ａと、筆圧検出部５Ａを保持する筆圧検出部保持部２６ｂと、電池ホルダー部２６ｃとを備える。電池ホルダー部２６ｃには、電池１１が収納されている。

芯収容部２６ａの周面には、第１の実施形態における内側ケース２２と同様に、平坦部２６ｄが設けられており、この平坦部２６ｄにプリント基板９Ａが配設されている。このプリント基板９Ａ上には、信号発信回路の例を構成する発振回路９２が設けられている。そして、ホルダー２６の電池ホルダー部２６ｃの近傍には、プリント基板９３が設けられており、電池１１の一方の端子が金属端子９４を通じて、このプリント基板９３上に形成されている電圧変換回路９５に電気的に接続されている。そして、プリント基板９３上の電圧変換回路９５は、図示は省略するが、プリント基板９Ａの発振回路９２に接続されており、電圧変換回路９５からの電圧が発振回路９２に電源電圧として供給される。

シャープペンシルのリフィル３Ａは、前述した第１の実施形態のシャープペンシルのリフィル３と同様の構成とされている。このシャープペンシルのリフィル３Ａは、そのペン先３Ａａが、ペン先スリーブ２４Ａｂの開口２Ａａを通じて外部に突出する状態で、芯収容部２６ａの中空部内に収納される。そして、芯挿通管３１Ａ及び芯収容管３３Ａと、芯収容管３３Ａに対して嵌合されている、芯繰り出し機構３２Ａの一部を構成する摺動管３２３Ａとは、導電性金属で構成されている。また、バネ３２４Ａもこの例では導電性金属で構成されている。

そして、この第２の実施形態の電子ペン１Ａにおいては、シャープペンシルのリフィル３Ａのペン先３Ａａ側の周囲には、シールド部材２７が配されている。シールド部材２７は、シャープペンシルのリフィル３Ａ側の絶縁部と、当該絶縁物の周囲の導体部との２層の構成とされており、導体部がアース導体に接続される構成とされている。

筆圧伝達部材４Ａは、導電性の部材からなる芯嵌合部４１に、例えば樹脂などの絶縁性部材からなる筆圧伝達突部４２が嵌合されて構成されている。筆圧伝達部材４Ａの、導電性の部材からなる芯嵌合部４１に形成されている凹部４Ａａには、図５（Ａ）に示すように、シャープペンシルのリフィル３Ａの端部３Ａｂ（摺動管３２３Ａの端部）が嵌合される。

そして、筆圧伝達部材４Ａの筆圧伝達突部４２は、筆圧検出部５Ａに嵌合される。この第２の実施形態においては、筆圧検出部５Ａは、この例では、例えば特開２０１１−１８６８０３号公報に記載されている周知の構成の、筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量キャパシタの構成としている。

すなわち、この例の筆圧検出部５Ａは、図５（Ａ）に示すように、絶縁性材料、例えば樹脂からなるハウジング部材５３０内に、誘電体５３１と、導電部材５３２と、弾性部材５３３と、保持部材５３４と、端子部材５３５との複数個の部品が収納されて構成されている。端子部材５３５は、筆圧検出部５Ａにより構成される可変容量キャパシタの第１の電極を構成する。また、導電部材５３２と弾性部材５３３とは電気的に接続されて、可変容量キャパシタの第２の電極を構成する。

この可変容量キャパシタの第１の電極を構成する端子部材５３５は、プリント基板９３に電気的に接続されていると共に、第２の電極を構成する弾性部材５３３も、プリント基板９３に電気的に接続されている。そして、このプリント基板９３とプリント基板９Ａとが図示を省略した、例えばフレキシブル基板を通じて接続されることで、可変容量キャパシタは、プリント基板９Ａの発振回路９２の発振周波数を可変する素子として接続されている。

筆圧伝達部材４Ａの筆圧伝達突部４２は、保持部材５３４に設けられている凹部５３４ａに嵌合される。ただし、筆圧伝達突部４２は、保持部材５３４の凹部５３４ａにしっかりと嵌合される必要はなく、保持部材５３４から容易に離脱可能とされている。

そして、筆圧検出部５Ａのハウジング部材５３０の筆圧伝達部材４Ａ側の端面には、導電性の金属板９６が取り付けられている。この金属板９６には、筆圧伝達部材４Ａの筆圧伝達突部４２を挿通する貫通孔が設けられている。そして、この金属板９６と、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１との間には、導電性材料で構成されているバネ９７が配設されており、導電性の芯嵌合部４１と金属板９６とが、この導電性のバネ９７で電気的に接続される。

金属板９６には、当該金属板９６に対して直角に折り曲げられた延長部９６ａが、プリント基板９Ａにまで延伸して設けられており、この延長部９６ａが、プリント基板９Ａの信号発信回路を構成する発振回路９２に接続されている。これにより、発振回路９２からの信号が、金属板９６、バネ９７、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１を通じて、導電性のシャープペンシルのリフィル３Ａに供給され、このシャープペンシルのリフィル３Ａのペン先３Ａａから送出されるように構成されている。

筆圧検出部５Ａにおいては、シャープペンシルのリフィル３Ａに筆圧が印加されると、当該筆圧は筆圧伝達部材４Ａの筆圧伝達突部４２を介して筆圧検出部５Ａの保持部材５３４に伝達され、保持部材５３４は、印加された筆圧に応じて、導電部材５３２を誘電体５３１側に移動させる。すると、導電部材５３２と誘電体５３１との距離及び接触面積が印加された筆圧に応じて変化し、筆圧検出部５Ａで構成される可変容量キャパシタの静電容量が、印加された筆圧に応じて可変される。

そして、この第２の実施形態においては、押圧部材６Ａは、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、２個の脚部６５及び６６を備える鞍型の形状とされている。脚部６５及び６６の先端部には、押圧部材６Ａが筐体２Ａの本体部の開口２Ａｓから離脱しないようにするための突起６５ａ及び６６ａが形成されている。

また、筆圧伝達部材４Ａは、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、鞍型の押圧部材６Ａと係合可能な形状とされている。すなわち、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１は、鞍型の押圧部材６Ａの脚部６５，６６が、当該芯嵌合部４１を跨いで摺動することができるように、側周面に平坦部４３及び４４が形成されている。この場合、平坦部４３及び４４の対向距離は、押圧部材６Ａの２個の脚部６５及び６６の間隔よりも、若干小さく選定されている。

そして、この例では、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１の平坦部４３及び４４には、ペン先３Ａａ側から徐々に下る傾斜面４５ａ及び４６ａを備える傾斜部４５及び４６が、押圧部材６Ａの２個の脚部６５及び６６の先端が、傾斜面４５ａ及び４６ａに衝合するように突出して形成されている。

図５（Ｄ）の破線で示すように、押圧部材６Ａが利用者により筐体２Ａの軸心方向に直交する方向に押圧されると、押圧部材６Ａの２個の脚部６５及び６６の先端が、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１の傾斜部４５及び４６の傾斜面４５ａ及び４６ａに衝合して、当該芯嵌合部４１が、シャープペンシルのリフィル３Ａのバネ３２４Ａの弾性力に抗して、ペン先３Ａａ側に移動する。これにより、シャープペンシルのリフィル３Ａの摺動管３２３Ａが、バネ３２４Ａの弾性力に抗して、チャック３２２Ａ（図示は省略）を摺動させて、黒鉛芯を繰り出すように働く。

そして、押圧部材６Ａへの筐体２Ａの軸心方向に直交する方向の押圧が停止されると、シャープペンシルのリフィル３Ａの摺動管３２３Ａが、バネ３２４Ａの弾性力により、ペン先３Ａａとは反対側に移動し、これにより、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１が、ペン先３Ａａとは反対側に移動して、押圧部材６Ａを上方に押し上げて元の状態に復帰する。以上のようにして、利用者は、押圧部材６Ａを筐体２Ａの軸心方向に直交する方向にノック式に押圧することで、シャープペンシルのリフィル３Ａから黒鉛芯などの芯を繰り出すことができる。そして、この場合に、筆圧伝達部材４Ａの芯嵌合部４１がペン先３Ａａ側に移動した後、元の位置に復帰するように移動するだけで、筆圧検出部５Ａには、筆圧として伝達されることはない。

以上のようにして、上述の第２の実施形態の電子ペン１Ａによれば、筆圧検出部５Ａに対しては、シャープペンシルのリフィル３Ａのペン先３Ａａからの筆圧のみがかかり、押圧部材６Ａの押圧によるシャープペンシルのリフィル３Ａの芯の繰り出し機構に対する圧力は印加されないので、筆圧検出部５Ａの劣化を軽減することができる。

［電子ペン１Ａの回路構成例及び位置検出装置における位置検出および筆圧検出のための回路構成］
図６は、電子ペン１Ａの回路構成例を示すものである。前述したように、電池１１が電圧変換回路９５に接続されている。電圧変換回路９５は、電池１１の電圧を一定の電圧に変換して発振回路９２の電源として供給する。この電圧変換回路９５は、電池１１の電圧よりも低くなるような降圧タイプのものでも良いし、電池１１の電圧よりも高くなるような昇圧タイプのものでも良い。また、電池１１の電圧が一定の電圧よりも高い場合は降圧回路として動作し、一定の電圧よりも低い場合は昇圧回路として動作する昇降圧タイプのものでも良い。

発振回路９２には、筆圧検出部５Ａにより構成されている可変容量キャパシタ５ＡＣが接続されている。発振回路９２は、筆圧検出部５Ａの可変容量キャパシタ５ＡＣの容量に応じて周波数が変化する信号を発生し、その発生した信号をシャープペンシルのリフィル３Ａに供給する。発振回路９２からの信号は、シャープペンシルのリフィル３Ａのペン先３Ａａよりその信号に基づく電界として放射される。発振回路９２は、例えばコイルとキャパシタによる共振を利用したＬＣ発振回路により構成される。この実施形態の電子ペン１Ａの例の静電方式スタイラスペンの座標位置を検出するタブレットでは、この信号の周波数よりシャープペンシルのリフィル３Ａのペン先３Ａａに加えられた筆圧を求めることができる。

図７は、この第２の実施形態の電子ペン１Ａからの信号を受け、センサ上の位置を検出すると共に、筆圧を検出するようにする位置検出装置７００を説明するためのブロック図である。

この実施形態の位置検出装置７００は、図７に示すように、センサ７１０と、このセンサ７１０に接続されるペン検出回路７２０とからなる。センサ７１０は、この例では、断面図は省略するが、下層側から順に、第１の導体群７１１、絶縁層（図示は省略）、第２の導体群７１２を積層して形成されたものである。第１の導体群７１１は、例えば、横方向（Ｘ軸方向）に延在した複数の第１の導体７１１Ｙ_１、７１１Ｙ_２、…、７１１Ｙ_ｍ（ｍは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｙ軸方向に配置したものである。

また、第２の導体群７１２は、第１の導体７１１Ｙ_１、７１１Ｙ_２、…、７１１Ｙ_ｍの延在方向に対して交差する方向、この例では直交する縦方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の第２の導体７１２Ｘ_１、７１２Ｘ_２、…、７１２Ｘ_ｎ（ｎは１以上の整数）を互いに所定間隔離して並列に、Ｘ軸方向に配置したものである。

このように、位置検出装置７００のセンサ７１０では、第１の導体群７１１と第２の導体群７１２を交差させて形成したセンサパターンを用いて、電子ペン１Ａが指示する位置を検出する構成を備えている。

なお、以下の説明において、第１の導体７１１Ｙ_１、７１１Ｙ_２、…、７１１Ｙ_ｍについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第１の導体７１１Ｙと称する。同様に、第２の導体７１２Ｘ_１、７１２Ｘ_２、…、７１２Ｘ_ｎについて、それぞれの導体を区別する必要がないときには、その導体を、第２の導体７１２Ｘと称することとする。

ペン指示検出回路７２０は、センサ７１０との入出力インターフェースとされる選択回路７２１と、増幅回路７２２と、バンドパスフィルタ７２３と、検波回路７２４と、サンプルホールド回路７２５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換回路７２６と、制御回路７２７とからなる。

選択回路７２１は、制御回路７２７からの制御信号に基づいて、第１の導体群７１１および第２の導体群７１２の中から１本の導体７１１Ｙまたは７１２Ｘを選択する。選択回路７２１により選択された導体は増幅回路７２２に接続され、電子ペン１Ａからの信号が、選択された導体により検出されて増幅回路７２２により増幅される。この増幅回路７２２の出力はバンドパスフィルタ７２３に供給されて、電子ペン１Ａから送信される信号の周波数の成分のみが抽出される。

バンドパスフィルタ７２３の出力信号は検波回路７２４によって検波される。この検波回路７２４の出力信号はサンプルホールド回路７２５に供給されて、制御回路７２７からのサンプリング信号により、所定のタイミングでサンプルホールドされた後、ＡＤ変換回路７２６によってデジタル値に変換される。ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータは制御回路７２７によって読み取られ、処理される。

制御回路７２７は、内部のＲＯＭに格納されたプログラムによって、サンプルホールド回路７２５、ＡＤ変換回路７２６、および選択回路７２１に、それぞれ制御信号を送出するように動作する。そして、制御回路７２７は、ＡＤ変換回路７２６からのデジタルデータから、電子ペン１Ａによって指示されたセンサ７１０上の位置座標を算出すると共に、筆圧検出部５Ａで検出された筆圧を検出するようにする。

すなわち、制御回路７２７は、例えばまず第２の導体７１２Ｘ_１〜７１２Ｘ_ｎを順次に選択する選択信号を選択回路７２１に供給し、第２の導体７１２Ｘ_１〜７１２Ｘ_ｎのそれぞれの選択時に、ＡＤ変換回路７２６から出力されるデータを信号レベルとして読み取る。そして、第２の導体７１２Ｘ_１〜７１２Ｘ_ｎの全ての信号レベルが所定値に達していなければ、制御回路７２７は、電子ペン１Ａがセンサ７１０上に無いものと判断し、第２の導体７１２Ｘ_１〜７１２Ｘ_ｎを順次に選択する制御を繰り返す。

第２の導体７１２Ｘ_１〜７１２Ｘ_ｎのいずれかから所定値以上のレベルの信号が検出された場合には、制御回路７２０は、最も高い信号レベルが検出された第２の導体７１２Ｘの番号とその周辺の複数個の第２の導体７１２Ｘを記憶する。そして、制御回路７２７は、選択回路７２１を制御して、第１の導体７１１Ｙ_１〜７１１Ｙ_ｍを順次選択して、ＡＤ変換回路７２６からの信号レベルを読み取る。このとき制御回路７２７は、最も大きい信号レベルが検出された第１の導体７１１Ｙとその周辺の複数個の第１の導体７１１Ｙの番号を記憶する。

そして、制御回路７２７は、以上のようにして記憶した、最も大きい信号レベルが検出された第２の導体７１２Ｘの番号及び第１の導体７１１Ｙの番号とその周辺の複数個の複数個の第２の導体７１２Ｘ及び第１の導体７１１Ｙから、電子ペン１Ａにより指示されたセンサ７１０上の位置を検出する。

制御回路７２７は、また、ＡＤ変換回路７２６からの信号の周波数を検出し、その検出した周波数から、筆圧検出部５Ａで検出された筆圧値を検出する。すなわち、前述したように、電子ペン１Ａの発振回路９２の発振周波数は、筆圧検出部５Ａで構成される可変容量キャパシタ５ＡＣの静電容量に応じた周波数となっている。制御回路７２７は、例えば、電子ペン１Ａの発振回路９２の発振周波数と筆圧値との対応テーブルの情報を備えており、この対応テーブルの情報から、筆圧値を検出する。

なお、上述の第２の実施形態では、電子ペン１Ａは、筆圧検出部５Ａで検出した筆圧を周波数に変換してシャープペンシルのリフィル３Ａに供給するようにしたが、筆圧を対応させる信号属性としては周波数に限られるものではなく、信号の位相や信号の断続回数などに筆圧を対応させるようにしても良い。

［その他の実施形態及び変形例］
なお、上述の実施形態の電子ペンにおいては、芯体として、芯の繰り出し機構を備えるシャープペンシルのリフィルを用いるようにしたが、芯体は、シャープペンシルのリフィルに限られる訳ではなく、例えばノック式によりペン先が押し出されるボールペン芯であってもよい。

上述の実施形態では、筆圧検出部は、筆圧に応じて静電容量を可変する可変容量キャパシタを用いるようにしたが、共振回路の共振周波数を変化させる変化素子であれば、インダクタンス値や抵抗値を可変するものであってもよいことは言うまでもない。

また、上述の実施形態においては、信号発信回路としては、発振回路の発振信号そのものを、芯体を通じて送出する信号とするように構成したが、信号発信回路は、発振回路の発振信号そのものではなく、当該発振信号を変調したりして、発振信号に何らかの処理を加えた信号を発生するように構成したものであってもよい。

また、上述の実施形態では、筆圧検出部で検出した筆圧の情報は、共振周波数の変化や発振信号の周波数の変化として位置検出装置に伝達するようにしたが、電子ペンから位置検出装置に伝達する方法としては、このような伝達方法に限らない。例えば、この発明の電子ペン及び位置検出装置の両方に、例えばブルートゥース（登録商標）規格の無線通信部を設け、その無線通信部を通じて筆圧の情報を伝送するようにしてもよい。

１，１Ａ…電子ペン、２，２Ａ…筐体、３，３Ａ…シャープペンシルのリフィル、４，４Ａ…筆圧伝達部材、５，５Ａ…筆圧検出部、６，６Ａ…押圧部材、３２…芯の繰り出し機構

Claims (10)

1. 位置検出装置との間で信号の授受を行うことで、前記位置検出装置に対して位置指示を行うようにする電子ペンであって、
   筒状の筐体と、
   前記筐体の中空部内に収納される芯体と、
   前記筐体の中空部内において、前記芯体の、ペン先側となる一端側とは反対側に設けられる筆圧検出部と、
   前記筐体の中空部内において、前記芯体の、前記ペン先側となる一端側とは反対側と、前記筆圧検出部との間に設けられる筆圧伝達部と、
   利用者の操作に基づいて、前記芯体に対して、前記ペン先側となる一端側とは反対側から前記ペン先側への力を印加するための押圧部材と、
   を備え、
   前記筆圧伝達部は、前記筆圧伝達部が備える嵌合部に嵌合している前記芯体に印加される筆圧を前記筆圧検出部に伝達するための突出部を備え、
   前記押圧部材は、前記筆圧検出部に対して軸心方向の力を加えることなく、前記芯体に対して前記筆圧伝達部を介して前記力を印加するように構成されている
   ことを特徴とする電子ペン。
2. 前記押圧部材は、前記筐体の軸心方向において、前記筆圧検出部の前記筆圧伝達部の嵌合側とは反対側に設けられていると共に、前記筆圧検出部の外周側部に沿って延伸されて、前記筆圧伝達部の前記芯体の嵌合部とは反対側と係合する延伸部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
3. 前記押圧部材は、前記筐体の側周面に、前記軸心方向に直交する方向に移動可能に設けられていると共に、前記筆圧伝達部と係合して、当該筆圧伝達部に対して、前記芯体を前記ペン先側へ変位させるような力を印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
4. 前記芯体は、芯繰り出し機構を有するシャープペンシルの構成を備え、
   前記押圧部材に印加される押圧力により、前記シャープペンシルの前記芯繰り出し機構を駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
5. 前記筐体の前記ペン先側となる開口近傍に配置され、前記芯体の前記ペン先側となる一端側を挿通させる貫通孔を有する磁性体コアに巻回されたコイルと、前記コイルに接続されて共振回路を構成するキャパシタとを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
6. 前記筆圧検出部は、電気素子を構成するものであって、前記共振回路の一部を構成するように接続されており、前記芯体に印加される筆圧に応じて前記筆圧検出部を構成する電気素子が呈する値が可変して前記共振回路の共振周波数が変化する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電子ペン。
7. 前記芯体は、導電性を備えるものであると共に、前記筐体内に信号発信回路を備え、
   前記信号発信回路からの信号が前記芯体を通じて送出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
8. 前記筆圧検出部は、電気素子を構成するものであって、前記信号発信回路が備える発振回路の一部を構成するように接続されており、前記芯体に印加される筆圧に応じて前記筆圧検出部を構成する電気素子が呈する値が可変して前記発振回路の発振周波数が変化する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電子ペン。
9. 前記筆圧検出部は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）で構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
10. 前記筆圧検出部は、前記筐体の軸心方向に誘電体を挟んで第１の導体と第２の導体とが対向して配置されると共に、前記第１の導体が前記筆圧伝達部を介して伝達される前記筆圧に応じて移動することで、前記誘電体との距離及び接触面積を変えるように構成され、前記第１の導体及び前記第２の導体から第１の電極及び第２の電極が導出されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
    

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