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KR20170122204A - 전자펜 및 전자펜용 본체부 - Google Patents

전자펜 및 전자펜용 본체부 Download PDF

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KR20170122204A
KR20170122204A KR1020177024796A KR20177024796A KR20170122204A KR 20170122204 A KR20170122204 A KR 20170122204A KR 1020177024796 A KR1020177024796 A KR 1020177024796A KR 20177024796 A KR20177024796 A KR 20177024796A KR 20170122204 A KR20170122204 A KR 20170122204A
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pen
electronic pen
core
coil
body portion
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KR1020177024796A
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료지 가미야마
도시히코 호리에
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가부시키가이샤 와코무
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Abstract

세형화된다고 하더라도, 전자펜과 위치 검출 장치의 센서 사이의 자기적 결합의 세기를 양호한 것으로 한다. 펜 끝측이 되는 축심 방향의 일단측에 개구가 마련되고, 타단측이 폐색되어 있는 통 모양의 하우징를 가지고, 적어도 1개의 전자펜 본체부가 통 모양의 하우징 내에 수납되어 있는 전자펜이다. 전자펜 본체부는, 축심 방향의 일단측이 펜 끝이 되는 심체와, 심체의 펜 끝과는 반대측에 마련되고, 코일이 권회된 자성체 코어를 구비한다. 펜 끝이 되는 심체의 일단측이 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 자성체 코어의 일부도 하우징의 개구로부터 외부로 돌출된다.

Description

전자펜 및 전자펜용 본체부
본 발명은 위치 검출 장치와 함께 사용되는 전자펜 및 이 전자펜에 이용되는 전자펜용 본체부에 관한 것이다.
근래, 다양한 전자 기기의 입력 장치로서, 좌표 입력 장치가 이용되도록 되고 있고, 이 좌표 입력 장치의 입력 도구로서의 전자펜이 이용될 기회가 많아지고 있다. 좌표 입력 장치로서는 전자 유도 방식이 주로 이용되고 있고, 이 전자 유도 방식의 하나로서, 센서로부터의 자계를, 전자펜이 구비하는 공진 회로에서 받아, 센서에 귀환하는 방식이 있다.
이 전자 유도 방식의 좌표 입력 장치는, 다수의 루프 코일을 좌표축의 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치하여 이루어지는 센서를 구비하는 위치 검출 장치와, 자성체 코어에 권회(卷回)된 인덕턴스 소자의 예로서의 코일과 캐패시터로 이루어지는 공진 회로를 가지는 펜 형상의 위치 지시기로서의 전자펜으로 구성된다.
위치 검출 장치는 소정의 주파수의 송신 신호를 센서의 루프 코일에 공급하여, 전자 에너지로서 전자펜에 송신한다. 전자펜의 공진 회로는, 송신 신호의 주파수에 따른 공진 주파수를 가지도록 구성되어 있고, 센서의 루프 코일과의 사이에서의 전자 유도 작용에 기초하여 전자 에너지를 축적한다. 그리고 전자펜은, 공진 회로에 축적한 전자 에너지를 위치 검출 장치의 센서의 루프 코일에 귀환시킨다.
센서의 루프 코일은 이 전자펜으로부터의 전자 에너지를 검출한다. 위치 검출 장치는 송신 신호를 공급한 루프 코일의 위치와, 전자펜의 공진 회로로부터의 전자 에너지를 검출한 루프 코일의 위치에 의해, 전자펜에 의해 지시된 센서상의 위치에 대한 X축 방향 및 Y축 방향의 좌표치를 검출한다.
도 12에 종래의 전자펜(100)의 개략 구성의 일례를 나타낸다. 이 도 12의 예의 전자펜(100)은 특허 문헌 1(일본 특개 2009－86925호 공보)에 기재되어 있는 것이다.
이 특허 문헌 1에 기재되어 있는 전자펜(100)의 케이스(하우징)(101)는, 축심 방향으로 조립 결합된 제1 케이스(102)와 제2 케이스(103)로 이루어지는 바닥이 있는 원통 모양 형상을 구비한다. 제1 케이스의 축심 방향의 일단측에는, 일단(109a)측이 펜 끝이 되는 막대 모양의 심체(芯體, 109)의, 상기 일단(109a)측을 외부로 돌출시키기 위한 개구(102a)가 형성되어 있다. 케이스(101)의 중공부(中空部) 내에는, 코일(104)과, 필압 검출부(105)와, 코일(104)과 함께 공진 회로를 구성하는 캐패시터(106) 등의 전자 부품이 탑재된 프린트 기판(107)이, 축심 방향으로 차례로 늘어놓아져 수납되어 있다.
코일(104)은 축심 방향의 관통공(108a)을 가지는 원통 모양의 자성체 코어의 예로서의 페라이트 코어(108)에 귄회되어 있다. 심체(109)는 이 페라이트 코어(108)와는 기구적으로 결합되지 않은 것으로서 구성되어 있고, 당해 페라이트 코어(108)의 관통공(108a)을 관통하도록 마련된다. 그리고 페라이트 코어(108)의, 제1 케이스(102)의 개구(102a)와는 반대측에는, 필압 검출부(105)가 수납되어 있고, 심체(109)의 타단(109b)이, 이 필압 검출부(105)에 감합(嵌合, 끼워 맞춤)된다. 심체(109)는 인가되는 필압에 따라 축심 방향으로 이동 변위한다. 이 예의 필압 검출부(105)는 그 심체(109)에 생기는 이동 변위를 정전 용량의 변화로 하는 캐패시터의 구성을 가져, 이 캐패시터의 정전 용량의 변화로서 필압을 검출하도록 구성되어 있다.
필압 검출부(105)는 단자(105a) 및 단자(105b)에 의해, 프린트 기판(107)의 캐패시터 등의 전자 부품과 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 코일(104)의 일단 및 타단과 전기적으로 접속되어 있다. 필압 검출부(105)를 구성하는 캐패시터는, 코일과 소정의 캐패시터와 함께 공진 회로를 구성하고 있다. 심체(109)에 압력(필압)이 인가되면 필압 검출부(105)를 구성하는 캐패시터의 용량이 변화하여, 공진 회로의 공진 주파수가 변화한다. 전자펜(100)은 이 공진 회로에 의해, 위치 검출 장치의 센서와의 사이에서 전자파의 수수(授受)를 행한다. 위치 검출 장치는 전자펜(100)과의 전자파의 수수를 행하고 있는 좌표 위치로서, 전자펜(100)의 심체(109)의 지시 위치를 검출하고, 전자펜(100)으로부터 귀환되는 신호의 주파수(공진 주파수)에 의해 전자펜에 인가되고 있는 필압을 검출하도록 한다.
상술한 바와 같이, 종래의 전자 유도 방식의 전자펜에 있어서는, 페라이트 코어(108)의 축심 방향의 관통공(108a)을 통과하여 심체(109)를 배치함으로써, 이 심체(109)에 인가되는 압력을 필압 검출부(105)에 전달하여, 위치 검출 장치의 센서의 입력면으로의 전자펜(100)의 접촉을 검출할 수 있는 구성으로 하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개 2009－86925호 공보
그런데, 근래의 소형화의 기호에 의해, 휴대형의 전자 기기도, 보다 소형화의 요구가 강해지고 있다. 그리고 전자펜은, 이런 종류의 소형의 전자 기기용의 위치 검출 장치와 함께 사용되도록 되어 있어, 보다 세형(細型)의 것이 요구되고 있다.
상술한 전자 유도 방식의 전자펜에 있어서는, 센서로부터의 자속을 확실히 파악함과 아울러, 센서에 대해서 자속을 확실히 귀환시키도록 하는 것이 중요하다. 그 때문에, 종래부터, 전자펜과 센서의 사이에서, 많은 자속을 교환할 수 있도록, 즉, 코일과 쇄교(鎖交)하는 자속의 수를 많게 하도록, 코일의 권회 단면적, 즉 페라이트 코어의 단면적을 크게 하거나, 코일을 다층(多層) 감기로 하거나 하고 있다.
그러나 전자펜이 세형이 되면, 페라이트 코어도 가늘어짐과 아울러, 귄회되는 코일의 감김 두께가 제한되므로, 다층 감기로 한다고 하더라도 한계가 있어, 쇄교하는 자속의 수가 감소하여, 센서와의 자기적인 결합이 저하해 버린다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결할 수 있도록 한 전자펜 및 전자펜 본체부를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 전자펜 본체부는,
전자펜의 통 모양의 하우징 내에, 적어도 펜 끝이, 상기 통 모양의 하우징의 축심 방향의 일방의 개구로부터 돌출 가능하게 수용되는 전자펜 본체부로서,
축심 방향의 일단측이 상기 펜 끝이 되는 심체와,
상기 심체의 상기 펜 끝과는 반대측에 마련되고, 코일이 권회된 자성체 코어를 구비하고,
상기 자성체 코어는, 상기 코일이 권회되어 있지 않은 축심 방향 부분인 코일 비(非)권회부를, 적어도 상기 펜 끝 측에 구비함과 아울러,
상기 펜 끝이 되는 상기 심체의 일단측이 상기 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 상기 자성체 코어의 상기 코일 비권회부의 일부도 상기 개구로부터 외부로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 전자펜은,
펜 끝측이 되는 축심 방향의 일단측에 개구가 마련되고, 타단측이 폐색(閉塞)되어 있는 통 모양의 하우징를 가지고, 적어도 1개의 전자펜 본체부가 상기 통 모양의 하우징 내에 수납되어 있는 전자펜으로서,
상기 전자펜 본체부는,
축심 방향의 일단측이 펜 끝이 되는 심체와,
상기 심체의 상기 펜 끝과는 반대측에 마련되고, 코일이 권회된 자성체 코어를 구비하고,
상기 펜 끝이 되는 상기 심체의 일단측이 상기 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 상기 자성체 코어의 일부도 상기 개구로부터 외부로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성의 본 발명에 의한 전자펜에 있어서는, 전자펜 본체부의 펜 끝이 되는 심체의 일단측이 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 자성체 코어의 일부도 개구로부터 외부로 돌출된다.
따라서, 자성체 코어와, 위치 검출 장치의 센서의 거리가 근접하여, 전자펜 본체부와 센서의 자기적인 결합이 강해진다. 이것에 의해, 전자펜이 세형화된다고 하더라도, 전자펜과 위치 검출 장치의 센서 사이의 자기적 결합의 세기를 양호한 것으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전자펜이 세형화된다고 하더라도, 전자펜과 위치 검출 장치의 센서 사이의 자기적 결합의 세기를 양호한 것으로 할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자펜의 제1 실시 형태의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 전자펜 본체부의 제1 실시 형태의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 전자펜 본체부의 제1 실시 형태의 주요부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 전자펜의 제1 실시 형태의 회로 구성을, 당해 전자펜과 함께 사용하는 위치 검출 장치의 회로 구성과 함께 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 전자펜의 제2 실시 형태의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 전자펜의 제2 실시 형태의 회로 구성을, 당해 전자펜과 함께 사용하는 위치 검출 장치의 회로 구성과 함께 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시 형태의 전자펜을 이용하는 위치 검출 장치에 있어서의 처리 동작예를 나타내는 순서도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 전자펜의 제3 실시 형태의 주요부의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 전자펜의 제4 실시 형태의 주요부의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 전자펜의 제4 실시 형태의 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 전자펜의 제4 실시 형태와 함께 사용하는 위치 검출 장치의 회로 구성과 함께 나타내는 도면이다.
도 12는 종래의 전자펜의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 의한 전자펜 및 전자펜 본체부의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
［제1 실시 형태］
도 1은 본 발명에 의한 전자펜의 제1 실시 형태의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 제1 실시 형태의 전자펜(1)은 통 모양의 하우징(2)의 중공부(2a) 내에, 전자펜 본체부(3)가 수납되고, 노크 캠 기구부(4)에 의해, 전자펜 본체부(3)의 펜 끝측이, 하우징(2)의 길이 방향의 일단의 개구(2b)측으로부터 출입되는 노크식의 구성을 구비한다. 이 실시 형태에서는, 전자펜 본체부(3)는 카트리지식의 구성으로 되고, 하우징(2)에 대해서 착탈 가능하게 되어 있다.
도 1의 (A)는 전자펜 본체부의 전체가 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 수용되어 있는 상태를 나타내고, 도 1의 (B)는 노크 캠 기구부(4)에 의해 전자펜 본체부의 펜 끝측이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출된 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 1의 예에서는, 전자펜(1)의 하우징(2)이 투명한 합성 수지로 구성되어 있어, 그 내부가 비쳐 보이는 상태로 하여 나타내고 있다.
이 실시 형태의 전자펜(1)은, 시판의 노크식 볼펜과 호환성을 갖는 구성으로 되어 있다.
하우징(2) 및 당해 하우징(2) 내에 마련되는 노크 캠 기구부(4)는, 주지의 시판의 노크식 볼펜과 동일한 구성으로 됨과 아울러, 치수 관계도 동일하게 구성된다. 환언하면, 하우징(2) 및 노크 캠 기구부(4)는, 시판의 노크식의 볼펜의 하우징 및 노크 캠 기구부를 그대로 이용할 수도 있다.
노크 캠 기구부(4)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 캠 본체(41)와, 노크봉(42)과, 회전자(43)가 조합된 주지의 구성으로 되어 있다. 캠 본체(41)는 통 모양의 하우징(2)의 내벽면(內壁面)에 형성되어 있다. 노크봉(42)은 사용자의 노크 조작을 접수할 수 있도록, 단부(42a)가 하우징(2)의 펜 끝측과는 반대측의 개구(2c)로부터 돌출되도록 되어 있다. 회전자(43)는 전자펜 본체부(3)의 펜 끝측과는 반대측의 단부가 감합되는 감합부(43a)를 구비한다.
도 1의 (A)의 상태에 있어서, 노크봉(42)의 단부(42a)가 눌리면, 노크 캠 기구부(4)에 의해, 전자펜 본체부(3)는 하우징(2) 내에 있어서 도 1의 (B)의 상태로 락 되어, 전자펜 본체부(3)의 펜 끝측이, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되는 상태가 된다. 그리고 이 도 1의 (B)의 상태로부터, 노크봉(42)의 단부(42a)가 재차 눌리면, 노크 캠 기구부(4)에 의해 락 상태가 해제되어, 복귀용 스프링(5)에 의해, 전자펜 본체부(3)의 하우징(2) 내의 위치는, 도 1의 (A)의 상태로 돌아간다. 노크 캠 기구부(4)의 상세한 구성 및 그 동작은, 주지이므로, 여기에서는, 그 설명을 생략 한다.
［전자펜 본체부(3)의 실시 형태］
도 2는 전자펜 본체부(3)의 구성예를, 시판의 노크식 볼펜의 리필 심과 비교하여 나타내는 도면이다. 즉, 도 2의 (A)는 시판의 노크식 볼펜의 리필 심(6)을 나타내고, 또, 도 2의 (B)는 이 실시 형태의 전자펜 본체부(3)의 구성예를 나타내고 있다.
시판의 노크식 볼펜의 리필 심(6)은, 도 2의 (A)에 나타내는 것처럼, 볼이 선단(先端)에 배치되어 있는 펜 끝부(61)와 잉크 수납부(62)가, 결합부(63)로 결합되어 일체화된 주지의 구성을 구비한다. 결합부(63)는 잉크 수납부(62)와 같은 지름을 가진다.
한편, 이 실시 형태의 전자펜 본체부(3)에 있어서는, 도 2의 (B)에 나타내는 것처럼, 코일(31)이 권회된 자성체 코어, 이 예에서는 페라이트 코어(32)가 통상체부(33)와 결합되어 있다. 그리고 심체(34)가 페라이트 코어(32)의 관통공(도 2에서는 도시를 생략)을 통해 삽입 통과되어, 후술하는 것처럼, 통상체부(33) 내에 마련되어 있는 필압 검출부(도 2에서는 도시를 생략)에 감합되어 전자펜 본체부(3)의 일부로서 마련된다. 도 2에 나타내는 것처럼, 심체(34)는 일방의 단부(34a)(이하, 선단부(34a)라고 함)가, 펜 끝으로서, 페라이트 코어(32)로부터 돌출된다.
도 3의 (A)는 코일(31)이 권회된 페라이트 코어(32)와, 통상체부(33)의 일부와, 심체(34)의 부분의 분해 확대도이다. 이 예의 페라이트 코어(32)는, 예를 들면 원기둥 모양 형상의 페라이트 재료에, 심체(34)를 삽입 통과시키기 위한 소정의 지름 r(예를 들면 r=1mm)의 축심 방향의 관통공(32d)이 형성된 것으로 되어 있다. 이 페라이트 코어(32)의, 펜 끝 측에는, 서서히 끝이 가늘어지는 테이퍼부(32e)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(32e)에 의해, 이 페라이트 코어(32)를 통과하는 자속은, 테이퍼부(32e)에서 고밀도가 되어, 위치 검출 장치의 센서와의 사이의 자기적인 결합을, 테이퍼부(32e)가 없는 경우에 비하여, 보다 강하게 할 수 있다.
그리고 이 실시 형태에서는, 도 3의 (A)에 나타내는 것처럼, 코일(31)이 페라이트 코어(32)의 축심 방향의 전체 길이에 걸쳐 귄회되는 것이 아니라, 부분적으로 귄회되어 있다. 즉, 이 예에서는, 코일(31)은 페라이트 코어(32)의 전체 길이의 약 1/2 길이의 권회 길이를 가지는 것으로 됨과 아울러, 도 3의 (A)에 나타내는 것처럼, 당해 코일의 페라이트 코어(32)에 있어서의 권회부(32a)는, 페라이트 코어(32)의, 통상체부(33)와의 결합부측으로 치우친 위치로 된다.
그리고 페라이트 코어(32)를 그 축심 방향에서 보았을 때, 펜 끝측의 단부로부터, 코일 권회부(32A)의 일방의 단까지의 부분은, 코일이 권회되지 않은 제1 코일 비권회부(32b)가 되고, 또, 코일 권회부(32a)의 타방의 단에서부터, 페라이트 코어(32)의 통상체부(33)와의 결합부측의 약간의 부분도, 코일(31)이 권회되지 않은 제2 코일 비권회부(32c)가 된다. 제2 코일 비권회부(32c)의 축심 방향의 길이는, 통상체부(33)와 결합하기 위한 짧은 길이로 된다. 한편, 제1 코일 비권회부(32b)의 축심 방향의 길이는, 이 예에서는, 페라이트 코어(32)의 전체 길이의 약 1/2 길이에서, 제2 코일 비권회부(32c)의 길이 만큼을 뺀, 비교적 긴 것으로 된다.
그리고 이 실시 형태에서는, 통상체부(33)의 페라이트 코어(32)와의 결합부의 근방에는, 필압 검출부(35)가 마련되어 있다. 이 필압 검출부(35)는, 이 예에서는, 예를 들면 특허 문헌：일본 특개 2011－186803호 공보에 기재되어 있는 주지의 구성의 필압 검출 수단을 사용한, 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 캐패시터의 구성으로 하고 있다. 또한, 필압 검출부(35)는, 예를 들면, 일본 특개 2013－161307호 공보에 개시되어 있는 것 같은 필압에 따라 정전 용량을 가변으로 하는 반도체 소자를 이용하여 구성할 수도 있다.
통상체부(33) 내에는, 추가로 프린트 기판(36)이 수납되어 있다. 이 프린트 기판(36)에는, 코일(31)에 병렬로 접속되어 공진 회로를 구성하는 캐패시터가 마련되어 있다. 그리고 필압 검출부(35)로 구성되는 가변 용량 캐패시터는, 이 프린트 기판(36)에 형성되어 있는 캐패시터에 병렬로 접속되어, 상기 공진 회로의 일부를 구성하도록 되어 있다(후술하는 도 4 참조).
그리고 도 3의 (B)에 나타내는 것처럼, 페라이트 코어(32)의 제2 코일 비권회부(32c)의 전부 또는 일부가, 통상체부(33)에 마련되어 있는 오목부(33a)에 감합됨으로써, 페라이트 코어(32)가 통상체부(33)와 결합된다. 도시는 생략하지만, 이 페라이트 코어(32)의 통상체부(33)와의 결합시에, 코일(31)의 일단(31a 및 31b)이, 통상체부(33)의 프린트 기판(36)에 마련되어 있는 캐패시터와 병렬로 접속되도록 전기적으로 접속된다.
도 2에 나타내는 것처럼, 페라이트 코어(32)의 코일 권회부(32a)의 지름과 통상체부(33)의 지름은, 모두 지름 R2가 되므로, 도 3의 (A)에 나타내는 것처럼, 페라이트 코어(32)의 제2 코일 비권회부(32c)와 통상체부(33)의 오목부(33a)를 감합했을 때, 코일(31)과 통상체(33)는 단차없이 접속된다. 이것에 의해, 전자펜 본체부(3)는, 볼펜의 리필 심(6)의 외관 형상과 거의 같은 외관 형상으로 할 수 있다.
심체(34)는, 도 3의 (A)에 나타내는 것처럼, 지름이 페라이트 코어(32)의 관통공의 지름 r보다도 작은, 비도전성의 막대 모양의 부재로 구성되어 있다. 이 예에서는, 심체(34)는 비교적 경질(硬質)이고 탄성을 가지는 수지 재료, 예를 들면 POM(Polyoxymethylene)으로 구성되어 있다.
이 심체(34)는 페라이트 코어(32)와 통상체부(33)가 결합되어 있는 상태에 있어서, 도 3의 (B)에 나타내는 것처럼, 테이퍼부(32e)가 형성되어 있는 측으로부터 페라이트 코어(32)의 관통공(32d)에 삽입 통과된다. 그리고 심체(34)는, 그 선단부(34a)와는 반대측의 단부(34b)가, 통상체부(33) 내의 필압 검출부(35)의 감합부(35a)에 감합된다. 이 경우에, 상세한 도시는 생략하지만, 필압 검출부(35)의 감합부(35a)에는 예를 들면 탄성 고무 등의 탄성 재료가 배치되어 있고, 심체(34)의 단부(34b)가 당해 탄성 재료로 유지됨으로써, 심체(34)는 용이하게는 빠지지 않도록 되어 있다. 다만, 사용자가, 심체(34)를 뽑아내도록 힘을 인가하면, 심체(34)와 필압 검출부(35)의 감합부(35a)의 감합은, 용이하게 빠져, 심체(34)를 뽑아낼 수 있다. 즉, 심체(34)는 교환 가능하게 되어 있다.
이 예의 경우에는, 도 2의 (A) 및 도 2의 (B)에 나타내는 것처럼, 전자펜 본체부(3)의 펜 끝측의 치수는, 볼펜의 리필 심(6)의 펜 끝측의 치수와 거의 같아지도록 구성되어 있다. 즉, 전자펜 본체부(3)의 펜 끝 측에 마련되는 페라이트 코어(32)의 지름은, 볼펜의 리필 심(6)의 펜 끝부(61)의 지름 R1과 거의 같아지도록 구성되어 있다. 또, 심체(34)의 선단부(34a)의 페라이트 코어(32)로부터 돌출되는 부분의 길이와 페라이트 코어(32)의 제1 코일 비권회부(32b)의 길이의 합계 길이는, 도 2 및 도 3의 (B)에 나타내는 것처럼, 볼펜의 리필 심(6)의 펜 끝부(61)의 길이 L1과 거의 같아지도록 구성되어 있다.
또, 전자펜 본체부(3)의 페라이트 코어(32)의 코일(31)이 권회된 코일 권회부(32a)의 지름 및 통상체부(33)의 지름은, 볼펜의 리필 심(6)의 잉크 수납부(62)의 지름 R2와 거의 같고, 상기 펜 끝부(61)의 지름 R1보다는 크다(R2＞R1). 또한, 하우징(2)의 개구(2b)의 지름은, 이 지름 R2보다는 작다. 따라서, 코일 권회부(3a)는, 개구(2b)로부터 외부로 돌출될 수 없다.
또, 도 2의 (A) 및 (B)에 나타내는 것처럼, 페라이트 코어(32)와 통상체부(33)를 결합하고, 심체(34)를 페라이트 코어(32)의 관통공을 통과하여 통상체부(33)의 필압 검출부(35)에 감합한 상태의 전자펜 본체부의 길이(전체 길이)는, 볼펜의 리필 심(6)의 전체 길이 L2와 같게 선정되어 있다.
이상과 같은 구성의 전자펜 본체부(3)를, 그 통상체부(33)를 노크 캠 기구부(4)의 회전자(43)의 감합부(43a)에 감합시킴으로써, 하우징(2) 내에 수납할 수 있다. 그리고 이 실시 형태의 전자펜(1)에 있어서는, 사용자는, 위치 검출 장치와 함께 사용할 때에는, 노크봉(42)의 단부(42a)를 누른다. 그러면, 전자펜(1)에 있어서는, 도 1의 (B) 및 도 3의 (B)에 나타내는 것처럼, 심체(34)의 선단부(34a) 및 페라이트 코어(32)의 제1 코일 비권회부(32b)의 일부가 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되는 상태가 된다. 전자펜(1)의 사용자는, 이 상태에서, 위치 검출 장치의 센서상에 있어서, 지시 위치의 입력 조작을 한다.
전자펜(1)의 사용이 종료되면, 노크봉(42)의 단부(42a)를 다시 누름으로써, 도 1의 (A)에 나타내는 것처럼, 전자펜 본체부(3)의 전체는 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 수용시키는 상태로 할 수 있다. 이때에는, 전자펜 본체부(3)의 전체가 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 수용되어, 전자펜 본체부(3)의 심체(34)의 선단(34a)는 하우징(2)에 의해 보호되는 상태가 된다.
［제1 실시 형태의 효과］
이 실시 형태의 전자펜(1)에 있어서는, 심체(34)의 선단부(34a)가 외부로 돌출되는 전자펜(1)의 사용시에는, 심체(34)만이 아니라, 페라이트 코어(32)의 제1 코일 비권회부(32b)의 일부도 하우징(2)의 개구(2b)로부터 돌출되어 있어, 페라이트 코어(32)의 테이퍼부(32e)의 선단에서부터, 센서의 입력면까지의 거리가 짧아진다. 따라서, 이 실시 형태의 전자펜(1)에 의하면, 페라이트 코어(32)가 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 머물러 있는 종래의 전자펜과 비교하여, 센서와의 전자 결합이 강해진다. 추가로, 이 실시 형태에서는, 페라이트 코어(32)의 심체(34)의 선단부(34a)측은, 테이퍼부(32e)로 되어 있으므로, 페라이트 코어(32)의 선단의 단면적이 작아져, 보다 자속 밀도가 커져, 센서와 강하게 전자 결합하게 된다.
따라서, 이 실시 형태의 전자펜(1)은 세형화된 경우에도, 센서와 강하게 전자 결합할 수 있고, 위치 검출 장치에 있어서는, 전자펜에 의한 지시 위치의 검출을 감도 좋게 검출할 수 있게 된다.
이 경우에, 전자펜(1)의 세형화에 따라서, 심체(34)도 매우 가늘어져, 강도가 문제가 된다. 특히, 종래와 같이, 심체의 선단부(34a)가 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출될 때에도, 페라이트 코어가 하우징(2)의 중공부(2a) 내에 존재하고 있는 경우에는, 페라이트 코어의 관통공의 단부로부터 돌출되는, 심체(34)의 선단부(34a)측의 길이가 길어져, 심체(34)가 부러질 우려가 있다.
이것에 대해서, 이 실시 형태에서는, 심체(34)의 선단부(34a)가 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출될 때에는, 페라이트 코어(32)의 코일 비권회부(32b)의 일부도 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출되는 구성이고, 심체(34)의 선단부(34a)측이 페라이트 코어(32)의 관통공의 단부로부터 돌출되는 길이는, 펜 끝으로서의 최소의 길이면 된다. 환언하면, 이 실시 형태의 전자펜 본체부(3)에 있어서는, 심체(34)는 외부로 돌출시킬 필요 최소한의 선단부(34a) 이외는, 페라이트 코어(32)의 관통공(32d) 내에 삽입되어 있어 보호되고 있다. 따라서, 이 실시 형태의 전자펜(1) 및 전자펜 본체부(3)에 의하면, 심체(34)가 가늘어져도, 그 파손을 방지할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
그리고 전자펜 본체부(3)의 세형화를 실현할 수 있으므로, 전자펜 본체부(3)를, 시판의 볼펜의 리필 심과 호환성을 갖는 구성으로 할 수 있게 된다.
전자펜 본체부(3)를, 시판의 볼펜의 리필 심과 호환성을 갖는 구성으로 했을 경우에는, 전자펜(1)의 하우징(2)을, 시판의 볼펜의 하우징을 유용할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 즉, 볼펜의 리필 심 대신에, 이 실시 형태의 전자펜 본체부(3)를, 볼펜의 하우징에 수납함으로써, 전자펜(1)을 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2의 예에서는, 페라이트 코어(32)의 거의 1/2 길이 부분에 코일(31)을 권회하도록 했지만, 페라이트 코어(32)에 있어서, 코일(31)을 권회하는 부분의 길이는, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 임의이다. 그리고 심체(34)의 선단부(34)와, 페라이트 코어(32)의 코일 비권회부(32b)의 합계 길이는, 시판의 볼펜의 리필 심과의 호환성을 확보하는 경우에 있어서, 상술한 길이 L1로 한정되는 것은 아니고, 길이 L1 이상이면 된다.
［전자펜(1)과 함께 사용하는 위치 검출 장치에 있어서의 위치 검출 및 필압 검출을 위한 회로 구성］
다음에, 상술한 실시 형태의 전자펜(1)에 의한 지시 위치의 검출 및 전자펜(1)에 인가되는 필압의 검출을 행하는 위치 검출 장치(400)의 회로 구성예 및 그 동작에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다.
전자펜(1)은, 도 4에 나타내는 것처럼, 인덕턴스 소자로서의 코일(31)과, 필압 검출부(35)에 의해 구성되는 가변 용량 캐패시터 Cv와, 통상체부(33)에 수납되어 있는 공진용 캐패시터 Cf가 병렬로 접속된 공진 회로를 구비한다.
한편, 위치 검출 장치(400)에는, X축 방향 루프 코일 그룹(411)과, Y축 방향 루프 코일 그룹(412)이 적층되어 위치 검출 코일(410)이 형성되어 있다. 각 루프 코일 그룹(411, 412)은, 예를 들면, 각각 n, m개의 사각형의 루프 코일로 이루어져 있다. 각 루프 코일 그룹(411, 412)을 구성하는 각 루프 코일은, 등간격으로 늘어서 차례로 서로 중첩되도록 배치되어 있다.
또, 위치 검출 장치(400)에는, X축 방향 루프 코일 그룹(411) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(412)이 접속되는 선택 회로(413)가 마련되어 있다. 이 선택 회로(413)는 2개의 루프 코일 그룹(411, 412) 중 하나의 루프 코일을 차례로 선택한다.
추가로, 위치 검출 장치(400)에는 발진기(421)와, 전류 드라이버(422)와, 전환 접속 회로(423)와, 수신 앰프(424)와, 검파기(425)와, 저역 필터(426)와, 샘플 홀드 회로(427)와, A/D 변환 회로(428)와, 동기 검파기(429)와, 저역 필터(430)와, 샘플 홀드 회로(431)와, A/D 변환 회로(432)와, 처리 제어부(433)가 마련되어 있다. 처리 제어부(433)는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.
발진기(421)는 주파수 f0의 교류 신호를 발생시킨다. 그리고 발진기(421)는 발생한 교류 신호를, 전류 드라이버(422)와 동기 검파기(429)에 공급한다. 전류 드라이버(422)는 발진기(421)로부터 공급된 교류 신호를 전류로 변환하여 전환 접속 회로(423)로 송출한다. 전환 접속 회로(423)는 처리 제어부(433)로부터의 제어에 의해, 선택 회로(413)에 의해서 선택된 루프 코일이 접속되는 접속처(송신측 단자(T), 수신측 단자(R))를 전환한다. 이 접속처 중, 송신측 단자(T)에는 전류 드라이버(422)가, 수신측 단자(R)에는 수신 앰프(424)가, 각각 접속되어 있다.
선택 회로(413)에 의해 선택된 루프 코일에 발생하는 유도 전압은, 선택 회로(413) 및 전환 접속 회로(423)를 통해서 수신 앰프(424)에 보내진다. 수신 앰프(424)는, 루프 코일로부터 공급된 유도 전압을 증폭하여, 검파기(425) 및 동기 검파기(429)로 송출한다.
검파기(425)는 루프 코일에 발생한 유도 전압, 즉 수신 신호를 검파하여, 저역 필터(426)로 송출한다. 저역 필터(426)는 전술한 주파수 f0보다 충분히 낮은 차단 주파수를 가지고 있어, 검파기(425)의 출력 신호를 직류 신호로 변환하여 샘플 홀드 회로(427)로 송출한다. 샘플 홀드 회로(427)는 저역 필터(426)의 출력 신호의 소정의 타이밍, 구체적으로는 수신 기간 중의 소정의 타이밍에 있어서의 전압치를 유지하여, A/D(Analog to Digital) 변환 회로(428)로 송출한다. A/D 변환 회로(428)는, 샘플 홀드 회로(427)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(433)에 출력한다.
한편, 동기 검파기(429)는 수신 앰프(424)의 출력 신호를 발진기(421)로부터의 교류 신호로 동기 검파하고, 그들 사이의 위상차에 따른 레벨의 신호를 저역 필터(430)에 송출한다. 이 저역 필터(430)는 주파수 f0보다 충분히 낮은 차단 주파수를 가지고 있어, 동기 검파기(429)의 출력 신호를 직류 신호로 변환하여 샘플 홀드 회로(431)에 송출한다. 이 샘플 홀드 회로(431)는 저역 필터(430)의 출력 신호의 소정의 타이밍에 있어서의 전압치를 유지하여, A/D(Analog to Digital) 변환 회로(432)로 송출한다. A/D 변환 회로(432)는 샘플 홀드 회로(431)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(433)에 출력한다.
처리 제어부(433)는 위치 검출 장치(400)의 각 부를 제어한다. 즉, 처리 제어부(433)는 선택 회로(413)에 있어서의 루프 코일의 선택, 전환 접속 회로(423)의 전환, 샘플 홀드 회로(427, 431)의 타이밍을 제어한다. 처리 제어부(433)는 A/D 변환 회로(428, 432)로부터의 입력 신호에 기초하여, X축 방향 루프 코일 그룹(411) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(412)으로부터 일정한 송신 계속 시간(연속 송신 구간)을 가지고 전파를 송신시킨다.
X축 방향 루프 코일 그룹(411) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(412)의 각 루프 코일에는, 전자펜(1)으로부터 송신(귀환)되는 전파에 의해서 유도 전압이 발생한다. 처리 제어부(433)는 이 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 전압치의 레벨에 기초하여 전자펜(1)의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표치를 산출한다. 또, 처리 제어부(433)는 송신한 전파와 수신한 전파의 위상차에 따른 신호의 레벨에 기초하여 필압을 검출한다.
이와 같이 하여, 위치 검출 장치(400)에서는, 접근한 전자펜(1)의 위치를 처리 제어부(433)에서 검출한다. 그리고 수신한 신호의 위상을 검출함으로써, 전자펜(1)의 필압치의 정보를 얻는다.
그리고 전자펜 본체부(3)의 세형화를 실현할 수 있으므로, 전자펜 본체부(3)를, 시판의 볼펜의 리필 심과 호환성을 갖는 구성으로 할 수 있게 된다.
전자펜 본체부(3)를, 시판의 볼펜의 리필 심과 호환성을 갖는 구성으로 했을 경우에는, 전자펜(1)의 하우징(2)을, 시판의 볼펜의 하우징을 유용할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 즉, 볼펜의 리필 심 대신에, 이 실시 형태의 전자펜 본체부(3)를, 볼펜의 하우징에 수납함으로써, 전자펜(1)을 구성하는 것이 가능해진다.
［제2 실시 형태］
이 제2 실시 형태의 전자펜은, 제1 실시 형태의 변형예이다. 상술한 제1 실시 형태에서는, 전자펜 본체부를 하우징 내에 1개만을 수납하도록 했다. 이 제2 실시 형태에서는, 하우징 내에 복수 개의 전자펜 본체부를 수납시키고, 노크 기구에 의해, 그 복수 개의 전자펜 본체부 중의 1개를 선택하여, 그 선택한 전자펜 본체부의 펜 끝부의 선단을, 하우징의 펜 끝측의 개구로부터 돌출시켜서 사용하도록 한다.
상술한 것처럼, 제1 실시 형태의 전자펜(1)의 전자펜 본체부(3)는, 볼펜의 리필 심(6)과 호환성을 갖는 구성을 구비하도록 되어 있다. 시판의 볼펜으로서는, 잉크색이 상이한 리필 심을 장착한 다색 볼펜이 존재한다. 이 제2 실시 형태는, 전자펜 본체부(3)를, 이 다색 볼펜의 하우징과 같은 구성의 하우징에 수납함으로써 구성되는 전자펜을 제공하는 것이다.
도 5는 이 제2 실시 형태의 전자펜(1M)의 외관을 나타내는 구성도이다. 이 도 5의 예도, 전자펜(1M)의 하우징(2M)이 투명한 합성 수지로 구성되어 있어, 그 내부가 비쳐 보이는 상태로 하여 나타내고 있다.
전자펜(1M)의 하우징(2M)은, 시판의 노크식의 다색 볼펜의 하우징 및 노크 기구와 동일한 구성을 구비하고 있다. 시판의 노크식의 다색 볼펜의 하우징 및 노크 기구를 그대로 이용해도 된다. 이 하우징(2M) 내에는, 이 예에서는, 3개의 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)가 수납되어 있다.
이 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)는 다색 볼펜의 리필 심과 같은 치수로 구성되어 있는 점을 제외하면, 외형적으로는, 제1 실시 형태의 전자펜 본체부(3)와 마찬가지로 구성된다. 다만, 이 제2 실시 형태의 경우의 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)에 있어서는, 전자 회로 부품이 배치되는 통상체부(33)에는, 전술한 공진 회로를 구성하는 캐패시터 Cf 외, 자신의 식별 정보를 위치 검출 장치에 송신하는 기능을 실현하기 위한 IC 및 그 주변 회로가 마련된다. 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 그 외의 구성은, 제1 실시 형태의 전자펜 본체부(3)와 마찬가지로 된다.
그리고 전자펜(1M)의 노크 기구에는, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 각각이 감합되는 노크봉(42B, 42R, 42E)이 구비되어 있다. 그리고 노크봉(42B, 42R, 42E)중 어느 것이, 펜 끝 측으로 슬라이드 이동됨으로써, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E) 중 어느 것의 심체(34)의 선단부(34a) 및 페라이트 코어(32)의 코일 비권회부(32b)의 일부가 돌출되어, 위치 검출 장치의 센서와 전자 유도 결합하게 된다.
그리고 이 실시 형태의 경우, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)와 함께 사용되는 위치 검출 장치는, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 각각으로부터 송신되어 오는 식별 정보를 수신하고, 판별하는 기능을 구비한다. 즉, 이 실시 형태의 경우의 위치 검출 장치는, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 차이를 판별하여, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 각각에 할당된 기능을 실현하도록 한다.
이하에 설명하는 예에서는, 예를 들면, 전자펜 본체부(3B)는, 그 지시 위치에 따라 표시하는 궤적(문자나 도형)을 흑색으로 나타내는 기능을 할당할 수 있고, 전자펜 본체부(3R)는 그 지시 위치에 따라 표시하는 궤적을 적색으로 나타내는 기능을 할당할 수 있고, 전자펜 본체부(3E)는 그 지시 위치에 따라서, 이전에 지시 입력된 궤적을 소거하는 기능을 할당할 수 있다. 전자펜 본체부에 할당되는 기능은, 이 예의 같은 지시 위치에 따른 궤적의 표시색만이 아니고, 궤적의 굵기나, 실선, 점선, 일점 쇄선 등의 표시하는 선의 타입 등이어도 된다.
도 6은 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 식별 정보(이하, ID 신호라고 함)를, 전자펜(1M)과 함께 사용하는 위치 검출 장치(400M)에 송신하도록 구성했을 경우의 전자펜(1M)과, 위치 검출 장치(400M)의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 도 6에서는, 전자펜(1M)의 회로 구성은 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E) 중의 하나를 대표로서 나나탠 것이다. 다른 전자펜 본체부(3R, 3E)는 동일한 회로 구성을 구비하고, 동일한 동작을 하는 것인 것은 말할 필요도 없다.
이하의 설명에 있어서는, 전자펜(1M)에 있어서, 이 전자펜 본체부(3B)가, 노크봉(42B)이 슬라이드 이동됨으로써, 심체(34)의 선단부(34a) 및 페라이트 코어(32)의 코일 비권회부(32b)의 일부가 하우징(2M)의 개구(2Ma)로부터 외부로 돌출되어, 위치 검출 장치(400M)와 전자 유도 결합하도록 되어 있는 경우로 하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 전자펜 본체부(3B)에 있어서 제1 실시 형태의 전자펜 본체부(3)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일 참조 부호를 이용함과 아울러, 위치 검출 장치(400M)에 있어서 제1 실시 형태의 위치 검출 장치(400)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일 참조 부호를 이용하는 것으로 한다.
전자펜 본체부(3B)는, 제1 실시 형태의 전자펜 본체부(3)와 마찬가지로, 코일(31)에 대해서, 통상체부(33)에 마련되어 있는 캐패시터 Cf 및 필압 검출부(35)의 가변 용량 캐패시터 Cv가 병렬로 접속된 병렬 공진 회로(500)와, ID 송신 회로(600)를 구비한다.
병렬 공진 회로(500)의 코일(31)의 일단 및 타단에 접속되는 단자(500a 및 500b)는 ID 송신 회로(600)의 2 단자(600a 및 600b)에 각각 접속되어 있다.
ID 송신 회로(600)는, 도 6에 나타내는 것처럼, ID 발생 제어 회로로서의 IC(Integrated Circuit；집적 회로)(601)를 구비한다. 이 IC(601)는 병렬 공진 회로(500)에서 위치 검출 장치(400M)로부터 전자 유도 결합에 의해 수신한 교류 신호를, 다이오드(602) 및 캐패시터(603)로 이루어지는 정류 회로(전원 공급 회로)(604)에서 정류하여 얻어지는 전원 Vcc에 의해 동작하도록 구성되어 있다. 그리고 이 예에서는, 단자(600a)와 전원 공급 회로(604)의 사이에는, 통상은 열림(노멀 오픈)의 상태로 되는 스위치 회로(605)가 마련되어 있다. 이 스위치 회로(605)는, 예를 들면 반도체 스위치 회로로 구성되고, 열림 상태에서는, 고임피던스의 상태로 되어 있다.
이 스위치 회로(605)는 스위치 제어 회로(606)로부터의 스위치 제어 신호에 의해 온이 되도록 제어된다. 스위치 제어 회로(606)는 병렬 공진 회로(500)에서 위치 검출 장치(400M)로부터 전자 유도 결합에 의해 수신한 교류 신호로부터 스위치 제어 신호를 생성한다.
또, ID 송신 회로(600)에 있어서는, 병렬 공진 회로(500)에 병렬로, 스위치 회로(607)가 접속되어 있다. 이 스위치 회로(607)는, IC(601)에 의해 온·오프 제어되도록 구성되어 있다.
IC(601)는, 이 예에서는, 전자펜 본체부(3B)의 제조자 번호, 제품 번호 및, 상술한 것과 같은 기능의 타입 등의 정보를 포함하는, 예를 들면 8비트의 디지털 신호로 이루어지는 ID 신호를, 내장하는 메모리(601M)에 기억하고 있다. 그리고 IC(601)는 메모리(601M)에 기억하고 있는 ID 신호로, 스위치 회로(607)를 온·오프 제어함으로써, 위치 검출 장치(400M)로부터 수신한 교류 신호를 단속(斷續)시켜 ASK(Amplitude Shift Keying) 신호를 생성하여, 상기 ID 신호를 위치 검출 장치(400M)에 송신한다.
한편, 이 도 6의 예의 위치 검출 장치(400M)는, 도 4에 나타낸 위치 검출 장치(400)의 구성에 있어서, 게인이 고정인 전류 드라이버(422) 대신에, 외부로부터의 게인 제어 신호에 의해 게인의 가변 조정이 가능한 전류 드라이버(422M)를 마련함과 아울러, 처리 제어부(433) 대신에, 처리 제어부(433M)를 마련하는 구성으로 된다. 그 외의 각 부는, 도 4에 나타낸 위치 검출 장치(400)와 완전히 같다.
전류 드라이버(422M)는 처리 제어부(433M)로부터의 게인 제어 신호를 받아, 송신 신호의 신호 레벨을 변경 가능하게 구성되어 있다.
또, 처리 제어부(433M)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 전술한 처리 제어부(433)와 마찬가지로 하여 전자펜(1M)과의 사이에서의 전자 유도 신호의 송수에 의해, 전자펜(1M)에 의해 지시된 위치의 검출, 또, 전자펜(1M)에 인가된 필압의 검출을 행하는 것에 더하여, 전류 드라이버(422M)에, 송신 신호를 단속 제어하기 위한 신호 및 송신 신호 레벨 제어를 위한 신호를 공급함과 아울러, 전자펜(1M)으로부터의 ID 신호의 수신 처리를 행하도록 한다. 처리 제어부(433M)는, 후술하는 것처럼, 전자펜(1M)으로부터의 단속 신호를, 수 비트 예를 들면 8비트의 디지털 신호로서 검출하여, ID 신호를 검출하도록 한다.
이하에, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)와 위치 검출 장치(400M)의 사이에서 전자 유도 결합하고 있는 경우를 예로 하여, 그 ID 신호의 송수와, 위치 검출 동작 및 필압 검출 동작에 대해 설명한다.
전자펜 본체부(3B)에 있어서는, 스위치 회로(605)가 오프로, 전원 공급 회로(604)로부터 전원 전압 Vcc가 공급되고 있지 않은 상태에서는 IC(601)는 동작을 정지하고 있고, 이때에는, 병렬 공진 회로(500)측에서 보았을 때, ID 송신 회로(600)가 고임피던스로 되어, 병렬 공진 회로(500)에는, 아무것도 접속되어 있지 않은 상태와 등가(等價)가 된다. 따라서, 이때에는, 병렬 공진 회로(500)의 공진 주파수는, ID 송신 회로(600)에 의해서 영향을 받는 일이 없다. 또한, IC(601)에는 위치 검출 장치(400M)와의 사이에서의 전자 유도 신호의 수수를 위한 동기 신호로서, 캐패시터(608)를 통해서, 위치 검출 장치(400M)로부터 송신된 전자 유도 신호가 공급된다.
도 7은 위치 검출 장치(400M)의 처리 제어부(433M)의 처리 동작을 설명하기 위한 순서도이고, 위치 검출 장치(400M)에 전원이 투입되어 있을 때는, 이 도 7의 처리를 반복하여 실행한다.
즉, 처리 제어부(433M)는, 우선, 전류 드라이버(422M)에, 송신 신호의 신호 레벨을 대(大)로 하는 게인 제어 신호를 공급한다. 이것에 의해, 발진기(421)로부터의 주파수 f0의 교류 신호는, 전류 드라이버(422M)에 의해 대 레벨로 되어, 선택 회로(413)를 통해서 루프 코일 그룹(411X, 412Y)에 공급된다(스텝 S1).
전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)에 있어서는, 이 위치 검출 장치(400M)로부터의 대 레벨의 교류 신호에 의한 전자 유도 신호를 병렬 공진 회로(500)에서 수신한다. 이 때, 위치 검출 장치(400M)로부터의 교류 신호의 신호 레벨이 큰 것에 대응하여, 스위치 제어 회로(606)는 병렬 공진 회로(500)가 수신한 교류 신호로부터, 스위치 회로(605)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 생성한다. 이것에 의해, 스위치 회로(605)가 온이 되면, 병렬 공진 회로(500)가 수신한 교류 신호를 정류하여 생성된 전원 전압 Vcc가, 전원 공급 회로(604)로부터 IC(601)에 공급된다.
IC(601)에 전원 전압 Vcc가 공급되면 IC(601)는 동작을 개시한다. IC(601)는 전자펜 본체부(3B)의 ID 신호를 디지털 신호로서 생성하고, 그 디지털 신호에 의해, 스위치 회로(607)를 온·오프 제어하여 병렬 공진 회로(500)를 온·오프 제어한다. 이것에 의해, 전자펜 본체부(3B)로부터는, 위치 검출 장치(400M)로부터의 교류 신호가 ID 신호에 의해 단속되어 ASK 신호로 되는 전자 유도 신호가, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터, 위치 검출 장치(400M)에 송신된다.
즉, 예를 들면, ID 신호의 비트가 「1」이고, 스위치 회로(607)가 오프일 때는, 병렬 공진 회로(500)는, 위치 검출 장치(400M)로부터 송신된 교류 신호에 대해서 공진 동작을 행하여, 전자 유도 신호를 위치 검출 장치(400M)에 반송할 수 있다. 위치 검출 장치(400M)의 루프 코일은, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)의 병렬 공진 회로(500)로부터의 전자 유도 신호를 수신한다. 이것에 대해서, ID 신호의 비트가 「0」이고, 스위치 회로(607)가 온일 때는, 병렬 공진 회로(500)는, 위치 검출 장치(400M)로부터의 교류 신호에 대한 공진 동작이 금지된 상태가 되며, 이 때문에, 병렬 공진 회로(500)로부터 위치 검출 장치(400M)에 전자 유도 신호는 반송되지 않아, 위치 검출 장치(400M)의 루프 코일은, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터의 신호를 수신하지 않는다.
이 예에서는, 위치 검출 장치(400M)의 처리 제어부(433M)는, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터의 수신 신호의 유무의 검출을 8회 행함으로써, 8비트의 디지털 신호를 수신한다. 즉, 처리 제어부(433M)는, 스텝 S1에서는, 전류 드라이버(422M)를 게인 제어해서, 송신 신호의 신호 레벨을 크게 설정하여 송출하는 상태로 함과 아울러, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터의 8비트의 ID 신호를 검출하기 위해, 좌표 검출시와 같은 타이밍에서 송수신을 8회 계속해서 행한다.
그리고 위치 검출 장치(400M)의 처리 제어부(433M)는, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터의 수신 신호의 유무의 검출을 8회 행함으로써, 8비트의 디지털 신호인 ID 신호를 수신할 수 있다.
위치 검출 장치(400M)의 처리 제어부(433M)는, 이상과 같은 처리를 함으로써, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)로부터의 ID 신호를 수신했는지 여부를 판별하고(스텝 S2), ID 신호를 소정의 시간 내에 수신할 수 없었다고 판별했을 때에는, 스텝 S1로 돌아가, 대 레벨로의 송신 신호의 송신을 소정 횟수 계속해서 행한다. 또한, 대 레벨의 송신 신호를 대신하여, 신호 계속 기간이 긴 소정 레벨의 버스트 신호를 송신 신호로 해도 된다.
처리 제어부(433M)는 ID 신호의 수신 처리를 소정 횟수 계속해서 행해도 ID 신호를 수신할 수 없었을 때에는, 전자펜(1M)에는 ID 신호를 송출하는 기능이 구비되어 있지 않은 것으로 판단하여 ID 신호의 수신 처리를 스킵시킨다.
그리고 스텝 S2에서, ID 신호를 수신했다고 판별했을 때에는, 처리 제어부(433M)는 전류 드라이버(422M)의 게인을 낮춰, 송신 신호의 신호 레벨을, 스텝 S1에서의 대 레벨보다도 소정의 레벨(통상 사용 레벨)까지 낮추도록 한다(스텝 S3). 이 때의 소정의 레벨은, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)에 의한 지시 위치의 검출 및 필압의 검출이, 위치 검출 장치(400M)에서 가능하지만, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)의 스위치 제어 회로(606)가, 스위치 회로(605)를, 온으로 할 수 없는 레벨로 된다.
이렇게 하여, 위치 검출 장치(400M)로부터 송신된 전자 유도 신호의 신호 레벨이 소정 레벨(통상 사용 상태)로 설정되면, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)의 스위치 제어 회로(606)는 스위치 회로(605)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 출력하지 않는다. 이 때문에, 전원 공급 회로(604)로부터의 전원 전압 Vcc의 IC(601)로의 공급이 정지되어, IC(601)는 동작 불능이 되므로, 도 7의 순서도의 처리는, 종료로 되어, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)는 ID 신호의 송신을 정지한다.
그러나 위치 검출 장치(400M)로부터 송신된 전자 유도 신호의 신호 레벨이 소정 레벨(통상 사용 상태)로 설정된 상태는, 도 4의 경우와 완전히 같은 상태가 되므로, 위치 검출 장치(400M)의 처리 제어부(433M)는, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)의 병렬 공진 회로(500)와의 사이에서의 전자 유도 신호의 송수에 의해, 상술한 제1 실시 형태에서 설명한 것처럼 하여 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)에 의한 지시 위치 및 필압을 검출하는 처리를 행한다(스텝 S4).
그리고 처리 제어부(433M)는 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)의 병렬 공진 회로(500)로부터의 전자 유도 신호의 반송을 감시하여, 당해 전자 유도 신호의 반송이 없어졌기 때문에, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)를 검출할 수 없는 상태가 되었는지 여부를 판별한다(스텝 S5). 이 스텝 S5에서, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)를 검출할 수 있다고 판별했을 때에는, 처리 제어부(433M)는 처리를 스텝 S4로 되돌린다. 또, 스텝 S5에서, 전자펜(1M)의 전자펜 본체부(3B)를 검출할 수 없게 되었다고 판별했을 때에는, 처리 제어부(433M)는, 처리를 스텝 S1로 되돌려서, 전류 드라이버(422M)에, 송신 신호의 신호 레벨을 대 레벨로 하는 게인 제어 신호를 공급함으로써, 루프 코일 그룹(411X, 412Y)에 공급하는 송신 신호의 신호 레벨을 대 레벨로 한다. 그리고 처리 제어부(433M)는, 이 스텝 S1 이후의 처리를 반복한다.
［제2 실시 형태의 효과］
상술한 제2 실시 형태에 의하면, 위치 지시기는 복수 개의 전자펜 본체부를 수납할 수 있음과 아울러, 전자펜 본체부의 각각은, 자기 자신의 ID 신호를, 위치 검출 장치에 전달할 수 있다. 그리고 제2 실시 형태의 전자펜과 함께 사용되는 위치 검출 장치에 있어서는, 전자펜 본체부의 ID 신호를 검출함으로써, 각각의 전자펜 본체부에 할당된 소정의 기능 처리를 판별하는 것이 가능해져서, 매우 편리하다. 그리고 제2 실시 형태의 위치 지시기에 의하면, 복수의 전자펜 본체부를 선택적으로 사용함으로써, 위치 검출 장치측에서 기능 선택을 하는 일 없이, 다양한 기능을 실현할 수 있다고 하는 메리트가 있다.
그리고 상술한 제2 실시 형태의 전자펜에 있어서는, 하우징 및 노크 기구는, 시판의 다색 볼펜과 마찬가지의 구성으로 되어 있으므로, 볼펜의 리필 심을, 전자펜 본체부를 대신하여, 위치 지시기의 하우징 내에 수납하여 사용할 수 있다. 이것에 의해, 이 제2 실시 형태의 전자펜은, 필기구의 볼펜으로서의 기능과, 위치 검출 장치와 함께 사용하는 전자펜의 기능을 겸비할 수 있다.
［제2 실시 형태의 변형예］
또한, 상술한 예에서는, 전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 스위치 제어 회로(606)는, 위치 검출 장치(400M)로부터의 대 레벨의 전자 유도 신호를 병렬 공진 회로(500)에서 수신했을 때, 당해 수신한 대 레벨의 전자 유도 신호에 기초하여, 스위치 회로(605)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 생성하고, 이것에 의해, IC(601)에 전원 Vcc를 공급하도록 했다.
그러나 스위치 제어 회로(606)가 스위치 회로(605)를 온으로 하고, IC(601)에 전원 Vcc를 공급하도록 하는 방법은, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 예로서는, 위치 검출 장치(400M)로부터 소정의 디지털 신호를 전자펜 본체부(3B, 3R 또는 3E)에 보내고, 이 디지털 신호를 수취한 전자펜 본체부(3B, 3R 또는 3E)의 스위치 제어 회로(606)에 스위치 회로(605)를 온으로 하는 스위치 제어 신호를 생성시키도록 구성할 수도 있다.
전자펜 본체부(3B, 3R, 3E)의 식별 정보는, 상술한 설명에서는, 공진 회로를 제어함으로써 위치 검출 장치에 송신하도록 했지만, 예를 들면 NFC(Near Field Communication; 근거리 무선 통신)나 블루투스(Bluetooth)(등록상표) 규격의 무선 송신부를 별도 마련하여, 당해 무선 송신부를 통해서 위치 검출 장치에 송신하도록 해도 된다.
［제3 실시 형태］
이상의 실시 형태에 있어서는, 페라이트 코어(32)의 관통공(32d)이 삽입 통과된 심체(34)의 단부(34b)가 필압 검출부(35)에 감합되고, 심체(34)의 선단부(34a)에 인가된 필압을, 필압 검출부(35)가 검출하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 페라이트 코어(32)는 관통공(32d)을 구비할 필요가 있음과 아울러, 심체(34)는 가늘고 긴 막대 모양의 부재로 할 필요가 있었다.
그러나 심체에 인가되는 필압의 검출 방법을 고안함으로써, 페라이트 코어에 관통공을 형성하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 제3 실시 형태는, 그 경우의 일례이다.
도 8은 이 제3 실시 형태의 주요부의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 (A)는, 이 제3 실시 형태의 전자펜 본체부(3A)에 이용하는 페라이트 코어(32A) 및 심체(34A)의 구성예를 나타내는 것이다. 이 제3 실시 형태에 있어서는, 페라이트 코어(32A)는 관통공(32d)은 가지지 않고, 그 대신에, 심체(34A)를 감합시키는 오목부(32Af)를, 심체(34A)측에 구비한다. 이 오목부(32Af)의 내경은, 예를 들면, 전술한 페라이트 코어(32)의 관통공(32D)의 지름 r과 동일하게 된다. 그리고 이 제3 실시 형태에 있어서는, 페라이트 코어(32A)의 테이퍼부(32e)의 심체(34A)측의 단면에는, 중앙에 지름 r의 관통공을 구비하는, 예를 들면 수지로 이루어지는 와셔(washer) 부재(37)가, 예를 들면 접착되어 고정되어 있다.
이 제3 실시 형태에 있어서의 심체(34A)는, 펜 끝부(34Aa)와, 이 펜 끝부(34Aa)의 단면으로부터 페라이트 코어(35A)측으로 돌출되는, 지름 r의 돌기부(34Ab)로 이루어진다. 돌기부(34Ab)는, 심체(34A)는, 돌기부(34Ab)가 와셔 부재(37)를 통해서 페라이트 코어(32A)의 오목부(32Af)에 압입(壓入) 감합된다. 심체(34A)는, 돌기부(34Ab)가 와셔 부재(37)와 탄성적으로 맞물림으로써, 페라이트 코어(32A)의 감합부(32Af)로부터 용이하게 이탈하지 않도록 감합된다. 그러나 심체(34A)를 강하게 뽑아냄으로써, 페라이트 코어(32A)로부터 심체(34A)를 이탈시킬 수 있다.
페라이트 코어(32A)는 관통공(32d)을 구비하지 않은 점 외는, 상술한 제1 실시 형태의 페라이트 코어(32)와 마찬가지로 하여, 동일한 치수로 구성되고, 코일(31)의 권회부(32Aa)와, 제1 코일 비권회부(32Ab)와, 제2 코일 비권회부(32Ac)를 구비한다. 따라서, 도시는 생략하지만, 노크 조작에 의해, 심체(34A)의 펜 끝부(34Aa)가 전자펜의 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출되는 상태에서는, 페라이트 코어(32A)의 제1 코일 비권회부(32Ab)도, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여, 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출되는 상태가 된다.
도 8의 (B)는 이 제3 실시 형태에 있어서의 전자펜 본체부(3A)의 주요부를 나타내는 것이다. 이 도 8의 (B)에 나타내는 것처럼, 이 제3 실시 형태에 있어서의 전자펜 본체부(3A)에 있어서는, 통상체부(33A)는 제1 통상체부(331)와, 제2 통상체부(332)로 축심 방향으로 2분되어 구성되어 있다. 그리고 이 제3 실시 형태에 있어서는, 제1 통상체부(331)와 제2 통상체부(332)의 결합부(38)의 근방에 필압 검출부(35A)가 마련된다.
그리고 도 8의 (B)에 나타내는 것처럼, 이 예에 있어서는, 제1 통상체부(331)와 제2 통상체부(322)는, 결합부(38)에 있어서, 연결봉 부재(381)와 코일 스프링(382)을 매개로 하여 결합되어 있다. 이 경우에, 제1 통상체부(331)와 제2 통상체부(322)는, 코일 스프링(382)에 의해, 항상, 축심 방향에 있어서, 서로 떨어지도록 탄성 변위되지만, 연결봉 부재(381)에 의해, 소정 위치에서 걸려, 그 이상은 축심 방향으로 변위하지 않도록 구성되어 있다. 그리고 그 걸림 상태에 있어서의 전자펜 본체부(3)의 전체 길이가, 전술한 볼펜의 리필 심(6)의 전체 길이 L2와 같아지도록 구성되어 있다.
그리고 도 8의 (B)에 나타내는 것처럼, 이 실시 형태에서는, 제1 통상체부(331)의 결합부(38)의 근방에는, 필압 검출부(35A)가 마련되어 있다. 그리고 연결봉 부재(381)의 일단(381a)측이, 필압 검출부(35A)의 압압부로서 작용하도록 구성되어 있다.
또, 제1 통상체부(331) 내에는, 코일(31)과 함께 공진 회로를 구성하는 캐패시터(도시는 생략)가 탑재되어 있는 프린트 기판(36A)이 배치되어 있고, 필압 검출부(35A)를 구성하는 가변 용량 캐패시터의 일단 및 타단은, 이 프린트 기판(36A)의 캐패시터에 병렬로 접속되도록 전기적으로 접속되어 있다. 또, 코일(31)의 일단(31a 및 31b)이, 프린트 기판(36A)의 캐패시터에 병렬로 접속되도록 전기적으로 접속되어 있다.
이 예의 필압 검출부(35A)는, 전술과 마찬가지로, 예를 들면 특허 문헌：일본 특개 2011－186803호 공보에 기재되어 있는 주지의 구성의 필압 검출 수단을 사용한, 필압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 캐패시터의 구성으로 할 수 있다. 또, 예를 들면, 일본 특개 2013－161307호 공보에 개시되어 있는 것 같은 필압에 따라 정전 용량을 가변으로 하는 반도체 소자를 이용한 구성으로 할 수도 있다.
이 전자펜 본체부(3A)의 심체(34A)의 펜 끝부(34Aa)가 하우징(2)의 개구(2b)로부터 외부로 돌출되는 상태로, 심체(34)에 압력이 가해지면, 전자펜 본체부(3)의 제1 통상체부(331)측의 전체가, 코일 스프링(382)의 탄성력에 저항하여, 제2 통상체부(332)측으로 이동하려고 하는 힘이 작용하여, 필압 검출부(35A)의 정전 용량이 필압에 따른 것이 된다. 이와 같이 하여, 이 제3 실시 형태에서는, 페라이트 코어에 관통공을 마련하지 않아도, 심체(34A)에 인가되는 필압을 검출할 수 있다.
［제4 실시 형태］
이상은, 전자 유도 방식의 전자펜의 경우에 본 발명을 적용했을 경우이다. 그러나 본 발명은 정전 용량 방식의 전자펜의 예인 액티브 정전 펜에도 적용할 수 있다. 이하에 설명하는 제4 실시 형태의 전자펜에 있어서는, 페라이트 코어에 권회된 코일은, 신호 발신 회로의 전원을 충전하는 충전 회로의 일부로 된다.
도 9는 제4 실시 형태의 전자펜의 예인 정전 방식 스타일러스 펜의 위치 지시부의 내부 구조를 나타낸 도면이다. 도 10은 이 제4 실시 형태의 전자펜의 회로 구성도이다. 도 9와 도 10에 있어서, 동일 구성요소는 동일 부호로 나타낸다.
이 제4 실시 형태의 전자펜에 있어서는, 펜 끝측의 구성은, 도 1~도 2를 이용하여 설명한 제1 실시 형태와 같다. 즉, 페라이트 코어(32D)는 축심 방향의 관통공(32Da)을 구비함과 아울러, 이 페라이트 코어(32D)에는, 부분적으로 코일(31D)이 귄회되어 있다. 그리고 제1 실시 형태와 마찬가지로, 페라이트 코어(32D)는 그 축심 방향으로, 코일(31C)이 귄회되어 있는 코일 권회부(32Da)가 형성됨과 아울러, 펜 끝 측에 제1 코일 비권회부(32Db)가 형성되고, 펜 끝측과는 반대측에 제2 코일 비권회부(32Dc)가 형성되어 있다.
그리고 이 제4 실시 형태에서는, 심체(34D)는 도체, 예를 들면 도전성 금속이나 도전성 분말을 혼입한 경질 수지로 이루어지는 전극심의 구성으로 된다. 이하의 설명에서는, 심체(34D)를 전극심(34D)이라고 칭한다.
이 전극심(34D)은, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 하여, 페라이트 코어(32D)의 관통공(32Dd)을 삽입 통과하여, 필압 검출부(35D)에 감합된다. 필압 검출부(35D)는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 페라이트 코어(34D)와 결합되는 전자펜 본체부의 통상체부 내에 마련되어 있고, 가변 용량 캐패시터의 구성으로 되어 있다. 전극심(34D)은 전극과 가변 용량 캐패시터의 구성인 필압 검출부(35D)에 감합되는 압압체를 일체로 구성한 것이 된다.
또한, 도 9에서는, 도시를 생략하지만, 전자펜 본체부의 통상체부 내에는, 전극심(34D)을 통하여 외부에 송출하는 신호 발신 회로를 탑재하는 프린트 기판이 배치되어 있다. 전극심(34D)은 접속선(39)에 의해, 프린트 기판의 신호 발신 회로와 접속되어 있다. 다음에, 이 제4 실시 형태의 전자펜의 회로 구성에 대해 설명한다.
도 10에 있어서, 51은 전기 이중층 캐패시터, 52는 정류용 다이오드, 53은 전압 변환 회로, 54는 이 예의 신호 발신 회로를 구성하는 발진 회로이다. 도 10에 나타내는 것처럼, 이 예에서는, 코일(31D)의 일단은 다이오드(52)의 애노드에 접속되고, 타단은 접지(GND)되어 있다. 또, 전기 이중층 캐패시터(51)의 일단은 다이오드(52)의 캐소드에 접속되고, 타단은 접지되어 있다.
전극심(34D)은 코일(31D)이 감긴 페라이트 코어(32D)의 관통공(32Dd)을 관통하여, 가변 용량 캐패시터를 구성하는 필압 검출부(35D)에 물리적으로 결합(맞물림)됨과 아울러, 전극심(34D)과 가변 용량 캐패시터를 구성하는 필압 검출부(35D)의 상기 결합부에서는 접속선(39)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속선(39)은 전극심(34D)과 발진 회로(54)를 전기적으로 접속하고 있다. 따라서, 전극심(34D)과 가변 용량 캐패시터를 구성하는 필압 검출부(35D)의 상기 물리적인 결합에 의해 전극심(34D)에 가해진 압력(필압)은 필압 검출부(35D)에 전달됨과 아울러, 접속선(39)를 경유하여 발진 회로(54)로부터의 송신 신호가 전극심(34D)으로부터 송신된다.
발진 회로(54)는 필압 검출부(35D)의 가변 용량 캐패시터의 용량에 따라 주파수가 변화하는 신호를 발생시키고, 그 발생한 신호를 전극심(34D)에 공급한다. 발진 회로(54)로부터의 신호는, 전극심(34D)으로부터 그 신호에 기초한 전계로서 방사된다. 발진 회로(54)는, 예를 들면 코일과 캐패시터에 의한 공진을 이용한 LC발진 회로에 의해 구성된다. 이 실시 형태의 전자펜의 예의 정전 방식 스타일러스 펜의 좌표 위치를 검출하는 태블릿에서는, 이 신호의 주파수로부터 전극심(34D)에 가해진 필압을 구할 수 있다.
전압 변환 회로(53)는 전기 이중층 캐패시터(51)에 축적된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 발진 회로(54)의 전원으로서 공급한다. 이 전압 변환 회로(53)는 전기 이중층 캐패시터(51)의 양단의 전압보다도 낮아지는 강압(降壓) 타입의 것이어도 되고, 전기 이중층 캐패시터(51)의 양단의 전압보다도 높아지는 승압(昇壓) 타입의 것이어도 된다. 또, 전기 이중층 캐패시터(51)의 양단의 전압이 상기 일정한 전압보다도 높은 경우는 강압 회로로서 동작하고, 상기 일정한 전압보다도 낮은 경우는 승압 회로로서 동작하는 승강압 타입의 것이어도 된다.
이 실시 형태의 정전 방식 스타일러스 펜을 도시하지 않는 충전기에 장착했을 때, 충전기가 발생하는 교번(交番) 자계에 의해 코일(31D)에는 유도 기전력이 발생하여, 다이오드(52)를 통해서 전기 이중층 캐패시터(51)을 충전시킨다.
이 실시 형태의 정전 방식 스타일러스 펜이 통상 동작할 때(충전 동작을 행하지 않을 때)는, 코일(31D)은 고정 전위(이 예에서는 접지 전위(GND))가 되기 때문에, 전극심(34D)의 주위에 마련한 쉴드 전극으로서 작용한다. 또한, 정전 방식 스타일러스 펜이 통상 동작할 때의 코일(31D)의 고정 전위는, 접지 전위로 한정하지 않고, 전원의 플러스측 전위여도 되고, 전원의 플러스측 전위와 접지 전위의 중간 전위여도 된다.
상술한 제4 실시 형태의 전자펜의 예인 정전 방식 스타일러스 펜에 의하면, 충전용의 코일(31D)을 관통하도록 전극심(34D)을 배치했기 때문에,
· 전극심(34D)에 가해지는 필압이 저해되는 일 없이 가변 용량 캐패시터(35D)에 전달되고,
· 충전용 코일(31D)의 단면적을 크게 할 수 있고, 그 때문에 충전을 고속이면서 또한 효율 좋게 행할 수 있고,
· 충전용 코일(31D)과 전극심(34D)을 좁은 스페이스에 배치할 수 있어, 정전 방식 스타일러스 펜을 가늘게 만들 수 있다,
고 하는 효과를 달성한다.
또, 상술한 제4 실시 형태의 전자펜의 예인 정전 방식 스타일러스 펜에 의하면, 충전 동작시가 아닌 통상 동작시에는 충전용의 코일(31D)은 쉴드 전극으로서 작용하므로, 전자펜의 하우징(2)을 손으로 들어도 전극심(31D)이 출력하는 신호에 영향을 주는 일이 없다.
또, 상술한 제4 실시 형태의 전자펜의 예인 정전 방식 스타일러스 펜에 의하면, 전극심(31D)의 주위에 비접촉 충전용의 코일(34D)을 마련하도록 했기 때문에, 펜 스탠드 형상의 충전기에 의한 비접촉 충전이 가능하여, 조작성이 좋은 정전 방식 스타일러스 펜을 실현할 수 있다.
도 11은 제4 실시 형태의 전자펜의 예인 정전 방식 스타일러스 펜(3D)으로부터의 신호를 받아, 센서상의 위치를 검출함과 아울러, 필압을 검출하도록 하는 위치 검출 장치(700)를 설명하기 위한 블록도이다.
이 실시 형태의 위치 검출 장치(700)는, 도 11에 나타내는 것처럼, 센서(710)와, 이 센서(710)에 접속되는 펜 검출 회로(720)로 이루어진다. 센서(710)는, 이 예에서는, 단면도는 생략하지만, 하층측에서부터 차례로, 제1 도체 그룹(711), 절연층(도시는 생략), 제2 도체 그룹(712)을 적층하여 형성된 것이다. 제1 도체 그룹(711)은, 예를 들면, 가로 방향(X축 방향)으로 연장되어 있는 복수의 제1 도체(711Y1, 711Y2, …, 711Ym)(m은 1 이상의 정수)를 서로 소정 간격 떨어뜨려 병렬로, Y축 방향으로 배치한 것이다.
또, 제2 도체 그룹(712)은 제1 도체(711Y1, 711Y2, …, 711Ym)의 연장 방향에 대해서 교차하는 방향, 이 예에서는 직교하는 세로 방향(Y축 방향)으로 연장되어 있는 복수의 제2 도체(712X1, 712X2,…, 712Xn)(n은 1 이상의 정수)를 서로 소정 간격 떨어뜨려 병렬로, X축 방향으로 배치한 것이다.
이와 같이, 위치 검출 장치(700)의 센서(710)에서는, 제1 도체 그룹(711)과 제2 도체 그룹(712)을 교차시켜 형성한 센서 패턴을 이용하여, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)이 지시하는 위치를 검출하는 구성을 구비하고 있다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 제1 도체(711Y1, 711Y2, …, 711Ym)에 대해서, 각각의 도체를 구별할 필요가 없을 때에는, 그 도체를, 제1 도체(711Y)라고 칭한다. 마찬가지로, 제2 도체(712X1, 712X2,…, 712Xn)에 대해서, 각각의 도체를 구별할 필요가 없을 때에는, 그 도체를, 제2 도체(712X)라고 칭하는 것으로 한다.
펜 지시 검출 회로(720)는 센서(710)와의 입출력 인터페이스가 되는 선택 회로(721)와, 증폭 회로(722)와, 밴드 패스 필터(723)와, 검파 회로(724)와, 샘플 홀드 회로(725)와, AD(Analog to Digital) 변환 회로(726)와, 제어 회로(727)로 이루어진다.
선택 회로(721)는 제어 회로(727)로부터의 제어 신호에 기초하여, 제1 도체 그룹(711) 및 제2 도체 그룹(712) 중에서 1개의 도체(711Y 또는 712X)를 선택한다. 선택 회로(721)에 의해 선택된 도체는 증폭 회로(722)에 접속되고, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)으로부터의 신호가, 선택된 도체에 의해 검출되어 증폭 회로(722)에 의해 증폭된다. 이 증폭 회로(722)의 출력은 밴드 패스 필터(723)에 공급되고, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)으로부터 송신되는 신호의 주파수의 성분만이 추출된다.
밴드 패스 필터(723)의 출력 신호는 검파 회로(724)에 의해서 검파된다. 이 검파 회로(724)의 출력 신호는 샘플 홀드 회로(725)에 공급되고, 제어 회로(727)로부터의 샘플링 신호에 의해, 소정의 타이밍에서 샘플 홀드된 후, AD 변환 회로(726)에 의해서 디지털값으로 변환된다. AD 변환 회로(726)로부터의 디지털 데이터는 제어 회로(727)에 의해서 판독되어, 처리된다.
제어 회로(727)는 내부의 ROM에 격납된 프로그램에 의해서, 샘플 홀드 회로(725), AD 변환 회로(726), 및 선택 회로(721)에, 각각 제어 신호를 송출하도록 동작한다. 그리고 제어 회로(727)는 AD 변환 회로(726)로부터의 디지털 데이터로부터, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)에 의해서 지시된 센서(710)상의 위치 좌표를 산출함과 아울러, 필압 검출부(35D)에서 검출된 필압을 검출하도록 한다.
즉, 제어 회로(727)는, 예를 들면 우선 제2 도체(712X1~712Xn)를 차례로 선택하는 선택 신호를 선택 회로(721)에 공급하여, 제2 도체(712X1~712Xn)의 각각의 선택시에, AD 변환 회로(726)로부터 출력되는 데이터를 신호 레벨로서 판독한다. 그리고 제2 도체(712X1~712Xn)의 모든 신호 레벨이 소정치에 도달하지 않으면, 제어 회로(727)는 정전 방식 스타일러스 펜(3D)이 센서(710)상에 없는 것으로 판단하여, 제2 도체(712X1~712Xn)를 차례로 선택하는 제어를 반복한다.
제2 도체(712X1~712Xn) 중 어느 것으로부터 소정치 이상의 레벨의 신호가 검출되었을 경우에는, 제어 회로(720)는 가장 높은 신호 레벨이 검출된 제2 도체(712X)의 번호와 그 주변의 복수 개의 제2 도체(712X)를 기억한다. 그리고 제어 회로(727)는 선택 회로(721)를 제어하여, 제1 도체(711Y1~711Ym)를 차례로 선택하여, AD 변환 회로(726)로부터의 신호 레벨을 판독한다. 이 때 제어 회로(727)는, 가장 큰 신호 레벨이 검출된 제1 도체(711Y)와 그 주변의 복수 개의 제1 도체(711Y)의 번호를 기억한다.
그리고 제어 회로(727)는, 이상과 같이 하여 기억한, 가장 큰 신호 레벨이 검출된 제2 도체(712X)의 번호 및 제1 도체(711Y)의 번호와 그 주변의 복수 개의 복수 개의 제2 도체(712X) 및 제1 도체(711Y)로부터, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)에 의해 지시된 센서(710)상의 위치를 검출한다.
제어 회로(727)는, 또, AD 변환 회로(726)로부터의 신호의 주파수를 검출하여, 그 검출한 주파수로부터, 필압 검출부(35D)에서 검출된 필압치를 검출한다. 즉, 전술한 것처럼, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)의 발진 회로(54)의 발진 주파수는, 필압 검출부(35D)로 구성되는 가변 용량 캐패시터의 정전 용량에 따른 주파수로 되어 있다. 제어 회로(727)는, 예를 들면, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)의 발진 회로(54)의 발진 주파수와 필압치의 대응 테이블의 정보를 구비하고 있고, 이 대응 테이블의 정보로부터, 필압치를 검출한다.
또한, 상술한 제4 실시 형태에서는, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)은, 필압 검출부(35D)에서 검출한 필압을 주파수로 변환하여 전극심(34D)에 공급하도록 했지만, 필압을 대응시키는 신호 속성으로서는 주파수로 한정되는 것이 아니고, 신호의 위상이나 신호의 단속 횟수 등에 필압을 대응시키도록 해도 된다.
［그 외의 실시 형태 또는 변형예］
상술한 실시 형태에서는, 필압 검출부는 필압에 따라 정전 용량을 가변하는 가변 용량 캐패시터를 이용하도록 했지만, 공진 회로의 공진 주파수를 변화시키는 변화 소자이면, 인덕턴스값이나 저항값을 가변하는 것이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 상술한 실시 형태에서는, 전자펜 본체부에는, 필압 검출부를 마련하도록 했지만, 필압 검출부 대신에, 전자펜 본체부의 심체에 인가되는 압력에 따라서 온으로 되는 스위치를 마련하고, 이 스위치가 온으로 되었을 때, 공진 회로가 동작하도록 구성하거나, 발진 회로가 발진을 개시하거나 하도록 구성해도 된다. 또, 필압 검출부에서 검출되는 압력에 대해서 임계치를 마련하고, 필압 검출부에서 검출된 압력이 임계치를 넘었을 때, 공진 회로가 동작하도록 구성하거나, 발진 회로가 발진을 개시하거나 하도록 구성해도 된다.
또, 상술한 실시 형태에서는, 전자펜 본체부는 시판의 볼펜의 리필 심과 같은 치수로 하여, 전자펜(1, 1M)의 하우징과, 시판의 볼펜의 하우징의 호환성을 도모할 수 있도록 했지만, 시판의 볼펜의 리필 심과의 호환성을 고려하지 않고, 세형화한 전자펜 본체부를 구성할 수 있는 것은 물론이다.
또, 상술한 제1 실시 형태에서는, 노크 캠 기구를 이용하여, 전자펜 본체부를 노크식으로 하우징 내에 출납하도록 구성했지만, 이러한 노크식의 것으로 한정되는 것이 아니고, 단순하게, 전자펜 본체부를 하우징 내에 수납한 형태의 전자펜이어도 된다.
또, 상술한 제2 실시 형태에서는, 전자펜(1M)은 전자펜 본체부만이 아니고, 하우징 및 노크 기구도 시판의 노크식 다색 볼펜과의 호환성을 고려한 구성으로 했지만, 시판의 노크식 다색 볼펜과의 호환성은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 발명의 필수의 요건은 아니다.
또, 상술한 제1 ~ 제3 실시 형태의 전자펜 본체부(3, 3B, 3A)에서는, 코일(31, 31A)과 캐패시터로 이루어지는 공진 회로에 있어서의 공진 주파수의 변화로서, 필압 검출부(35, 35A)에서 검출된 필압의 정보를 위치 검출 장치에 송신했지만, 필압의 정보로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전자펜 본체부의 센서면(지시 입력면)에 대한 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서에 의해 검출한 기울기를, 공진 주파수의 변화로서 송신하도록 해도 된다.
마찬가지로, 상술한 제4 실시 형태에서는, 정전 방식 스타일러스 펜(3D)은 필압 검출부(35D)에서 검출된 필압에 따른 주파수의 교류 신호를, 전극심(34D)을 통해서 송출하도록 했지만, 예를 들면 정전 방식 스타일러스 펜(3D)의 지시 입력면에 대한 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서에 의해 검출한 기울기에 따른 주파수의 교류 신호를 전극심(34D)을 통해서 송출하도록 해도 된다.
1, 1M…전자펜 2, 2M…하우징
3, 3B, 3A, 3D…전자펜 본체부 4…노크 캠 기구
6…시판의 볼펜의 리필 심 31, 31A, 31D…코일
32, 32A, 32D…페라이트 코어, 33…통상체부
34, 34A, 34D…심체 35, 35A, 35D…필압 검출부
32a…코일 권회부 32b…제1 코일 비권회부
32c…제2 코일 비권회부

Claims (17)

  1. 전자펜의 통 모양의 하우징 내에, 적어도 펜 끝이, 상기 통 모양의 하우징의 축심 방향의 일방의 개구로부터 돌출 가능하게 수용되는 전자펜 본체부로서,
    축심 방향의 일단측이 상기 펜 끝이 되는 심체(芯體)와,
    상기 심체의 상기 펜 끝과는 반대측에 마련되고, 코일이 권회(卷回)된 자성체 코어를 구비하고,
    상기 자성체 코어는, 상기 코일이 권회되어 있지 않은 축심 방향 부분인 코일 비(非)권회부를, 적어도 상기 펜 끝 측에 구비함과 아울러,
    상기 펜 끝이 되는 상기 심체의 일단측이 상기 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 상기 자성체 코어의 상기 코일 비권회부의 일부도 상기 개구로부터 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체 코어의 상기 코일 비권회부의 상기 펜 끝부측은, 서서히 끝이 가늘어지는 테이퍼부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체 코어의 상기 코일 비권회부의 지름은, 상기 하우징의 개구의 지름보다 작고, 상기 코일이 권회된 부분의 상기 코일의 부분도 포함한 지름은, 상기 하우징의 개구의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일에는, 상기 코일과 함께 공진 회로를 구성하는 캐패시터가 접속되는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 심체는 비도전성의 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체 코어는 축심 방향의 관통공을 구비하고,
    상기 심체는, 상기 펜 끝이 되는 일단측과는 반대측이 상기 자성체 코어의 상기 관통공을 삽입 통과하는 심체 본체부를 구비하고,
    상기 자성체 코어의 축심 방향의 상기 펜 끝과 반대측에는, 상기 자성체 코어의 상기 관통공을 통과하여 상기 심체 본체부의 상기 펜 끝과는 반대측이 감합(嵌合)되어, 상기 펜 끝에 가해지는 외력을 검출하는 필압 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 심체는, 도전성 부재로 구성되어 있고,
    상기 심체와 전기적으로 접속되고, 상기 심체로부터 외부에 송출하는 신호를 발생시키는 발신부와,
    상기 발신부에 전원 전압을 공급하는 전원 회로를 구비하고,
    상기 공진 회로는, 전자 유도에 의해 외부로부터 얻은 에너지에 의해 상기 전원 회로의 축전 소자에 축전을 하는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 축전 소자는 전기 이중층 캐패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자펜 본체부.
  9. 펜 끝측이 되는 축심 방향의 일단측에 개구가 마련되고, 타단측이 폐색(閉塞)되어 있는 통 모양의 하우징를 가지고, 적어도 1개의 전자펜 본체부가 상기 통 모양의 하우징 내에 수납되어 있는 전자펜으로서,
    상기 전자펜 본체부는,
    축심 방향의 일단측이 펜 끝이 되는 심체와,
    상기 심체의 상기 펜 끝과는 반대측에 마련되고, 코일이 권회된 자성체 코어를 구비하고,
    상기 펜 끝이 되는 상기 심체의 일단측이 상기 하우징의 개구로부터 외부로 돌출되어 있는 사용시에는, 상기 자성체 코어의 일부도 상기 개구로부터 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전자펜 본체의 상기 심체의 일단측 및 상기 자성체 코어의 상기 일부의 지름은, 볼펜의 리필 심의 펜 끝부의 지름 이하로 되고, 상기 전자펜 본체부의 길이는, 상기 볼펜의 리필 심의 길이와 거의 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 하우징은 상기 볼펜의 리필 심을 수납하여, 볼펜으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  12. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 하우징 내에는, 상기 전자펜 본체부 또는 상기 볼펜의 리필 심에 대한 노크식 볼펜의 기구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 하우징 내에는, 복수 개의 상기 전자펜 본체부를 수납하고, 그 중에 1개를 선택적으로, 상기 개구로부터 상기 심체부의 상기 일단측을 외부로 돌출되도록 하는 노크식 다색 볼펜의 기구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전자펜 본체부의 상기 심체의 일단측 및 상기 자성체 코어의 상기 일부의 지름은, 볼펜의 리필 심의 펜 끝부의 지름 이하로 되고, 상기 전자펜 본체부의 길이는, 상기 볼펜의 리필 심의 길이와 거의 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 하우징는 복수 개의 상기 전자펜 본체부의 1개 또는 복수 개 대신에, 상기 볼펜의 리필 심을 수납하여, 노크식 다색 볼펜으로서도 기능하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 전자펜 본체부의 통상체부 내에는, 당해 전자펜 본체부의 식별 정보를 기억하고, 당해 기억하고 있는 상기 식별 정보를, 상기 위치 검출 장치에 송신하는 제어 회로가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전자펜 본체부의 상기 코일 권회부의 지름과 상기 통상체부의 지름은, 거의 동일한 것을 특징으로 하는 전자펜.
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