(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペン先側となる軸心方向の一端側に開口が設けられ、他端側が閉塞されている筒状の筐体を有し、少なくとも１本の位置指示器用カートリッジが前記筒状の筐体内に収納されている位置指示器であって、
前記位置指示器用カートリッジは、
コイルが棒状の磁性体コアに部分的に巻回され、前記磁性体コアの前記コイルが巻回されていない部分がペン先部として形成された芯体部と、
前記コイルと共に共振回路を構成するコンデンサを少なくとも収納する筒状体部と、
からなり、
前記芯体部と前記筒状体部とが、前記芯体部の前記ペン先部とは反対側において、前記芯体部の前記コイル及び前記ペン先部が露出する状態で、かつ、前記共振回路を構成するように前記コイルと前記コンデンサとを電気的に接続した状態で、前記軸心方向に一体的に結合固定されていると共に、
前記筒状体部は、前記ペン先側とその反対側とに前記軸心方向に２分され、前記２分された前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側とは、前記軸心方向において、互いに弾性変位可能な状態で結合されており、
前記共振回路の共振周波数または位相を変化させる電気的要素値を前記芯体部に印加される筆圧に応じて変化させる変化素子が、前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側との一方に設けられ、前記変化素子が前記共振回路の一部を構成する
ことを特徴とする位置指示器。
【請求項２】
前記位置指示器用カートリッジは、位置検出装置のセンサからの所定の交流信号を、前記共振回路を介して前記位置検出装置の前記センサに帰還させる電磁誘導方式の位置指示器用である
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
【請求項３】
前記位置指示器用カートリッジの前記芯体部の前記ペン先部は、保護材で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
【請求項４】
前記位置指示器用カートリッジの前記芯体部は、前記保護材が、前記コイルが巻回されている部分の少なくとも一部をも覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の位置指示器。
【請求項５】
前記筐体内には、前記位置指示器用カートリッジの前記芯体部の先端部を前記筐体の前記開口から出し入れするノック式ボールペンの機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
【請求項６】
前記位置指示器用カートリッジの前記芯体部の径は、ボールペンの替え芯のペン先部の径とほぼ同一とされ、前記位置指示器用カートリッジの前記筒状体部の径は、前記ボールペンの替え芯のインク収納部の径とほぼ同一とされていると共に、前記位置指示器用カートリッジの長さは、前記ボールペンの替え芯の長さとほぼ同一とされている
ことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の位置指示器。
【請求項７】
前記筐体は、前記ボールペンの替え芯を収納して、ボールペンとして機能する
ことを特徴とする請求項６に記載の位置指示器。
【請求項８】
前記筐体内には、複数本の前記位置指示器用カートリッジを収納して、その内の１本を選択的に、前記開口から前記芯体部の先端側を外部に突出させるようにするノック式多色ボールペンの機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置指示器。
【請求項９】
前記位置指示器用カートリッジの前記芯体部の径は、ボールペンの替え芯のペン先部の径とほぼ同一とされ、前記筒状体部の径は、前記ボールペンの替え芯のインク収納部の径とほぼ同一とされていると共に、前記位置指示器用カートリッジの長さは、前記ボールペンの替え芯の長さとほぼ同一とされている
ことを特徴とする請求項８に記載の位置指示器。
【請求項１０】
前記筐体は、複数個の前記位置指示器用カートリッジの１本または複数本の代わりに、前記ボールペンの替え芯を収納して、ノック式多色ボールペンとしても機能する
ことを特徴とする請求項９に記載の位置指示器。
【請求項１１】
前記位置指示器用カートリッジの前記筒状体部内には、当該位置指示器用カートリッジの識別情報を記憶し、当該記憶している前記識別情報を、前記共振回路の動作を制御することで前記位置検出装置に送信する制御回路が設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の位置指示器。
【請求項１２】
前記位置指示器用カートリッジの前記筒状体部内には、前記位置検出装置の前記センサからの前記交流信号を整流して、前記制御回路の電源電圧を生成する回路が設けられている
ことを特徴とする請求項１１に記載の位置指示器。
【請求項１３】
コイルが棒状の磁性体コアに部分的に巻回され、前記磁性体コアの前記コイルが巻回されていない部分がペン先部として形成された芯体部と、
前記コイルと共に共振回路を構成するコンデンサを少なくとも収納する筒状体部と、
からなり、
前記芯体部と前記筒状体部とが、前記芯体部の前記ペン先部とは反対側において、前記芯体部の前記コイル及び前記ペン先部が露出する状態で、かつ、前記コイルと前記コンデンサとを前記共振回路を構成するように電気的に接続する状態で、前記筒状体部の軸心方向に一体的に結合固定されていると共に、
前記筒状体部は、ペン先側とその反対側とに前記軸心方向に２分され、前記２分された前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側とは、前記軸心方向において、互いに弾性変位可能な状態で結合されており、
前記共振回路の共振周波数または位相を変化させる電気的要素値を前記芯体部に印加される筆圧に応じて変化させる変化素子が、前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側との一方に設けられ、前記変化素子が前記共振回路の一部を構成する
ことを特徴とする位置指示器用カートリッジ。
【請求項１４】
位置検出装置のセンサからの所定の交流信号を、前記共振回路を通じて、前記位置検出装置の前記センサに帰還させる電磁誘導方式の位置指示器用である
ことを特徴とする請求項１３に記載の位置指示器用カートリッジ。
【請求項１５】
前記芯体部の前記ペン先部は、保護材で覆われている
ことを特徴とする請求項１３に記載の位置指示器用カートリッジ。
【請求項１６】
前記芯体部は、前記保護材が、前記コイルが巻回されている部分の少なくとも一部をも覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項１５に記載の位置指示器用カートリッジ。
【請求項１７】
前記芯体部の径は、ボールペンの替え芯のペン先部の径とほぼ同一とされ、前記筒状体部の径は、前記ボールペンの替え芯のインク収納部の径とほぼ同一とされていると共に、長さは、前記ボールペンの替え芯の長さとほぼ同一とされている
ことを特徴とする請求項１３に記載の位置指示器用カートリッジ。
【請求項１８】
前記筒状体部内には、当該位置指示器用カートリッジの識別情報を記憶し、当該記憶している前記識別情報を、前記共振回路の動作を制御することで位置検出装置に送信する制御回路が設けられている
ことを特徴とする請求項１３に記載の位置指示器用カートリッジ。
【請求項１９】
前記筒状体部内には、前記位置検出装置の前記センサからの交流信号を整流して、前記制御回路の電源電圧を生成する回路が設けられている
ことを特徴とする請求項１８に記載の位置指示器用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置検出装置と共に使用される例えば電磁誘導方式として好適な位置指示器及び位置指示器用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導方式の座標入力装置は、多数のループコイルを座標軸のＸ軸方向及びＹ軸方向に配設してなるセンサを備える位置検出装置と、磁性体コアに巻回されたインダクタンス素子の例としてのコイルとコンデンサとからなる共振回路を有するペン形状の位置指示器とで構成される。【０００３】
そして、位置検出装置は、所定の周波数の送信信号をセンサのループコイルに供給して、電磁エネルギーとして位置指示器に送信する。位置指示器の共振回路は、送信信号の周波数に応じた共振周波数を有するように構成されており、センサのループコイルとの間での電磁誘導作用に基づいて電磁エネルギーを蓄える。そして、位置指示器は、共振回路に蓄えた電磁エネルギーを位置検出装置のセンサのループコイルに帰還させる。【０００４】
センサのループコイルは、この位置指示器からの電磁エネルギーを検出する。位置検出装置は、送信信号を供給したループコイルの位置と、位置指示器の共振回路からの電磁エネルギーを検出したループコイルの位置により、位置指示器により指示されたセンサ上でのＸ軸方向及びＹ軸方向の座標値を検出する。【０００５】
図８に、従来のペン型の位置指示器１００の概略構成の一例を示す。この図８の例の位置指示器１００は、特許文献１（特開２００９−８６９２５号公報）に記載されているものである。【０００６】
この位置指示器１００のケース（筐体）１０１は、軸芯方向に組立結合された第１のケース１０２と第２のケース１０３とからなる有底の円筒状形状を備える。第１のケースの軸芯方向の一端側には、一端１０９ａ側がペン先となる棒状の芯体１０９の、前記一端１０９ａ側を外部に突出させるための開口１０２ａが形成されている。ケース１０１の中空部内には、コイル１０４と、筆圧検出部１０５と、コイル１０４と共に共振回路を構成するコンデンサ１０６などの電子部品が搭載されたプリント基板１０７とが、軸芯方向に順次に並べられて収納されている。【０００７】
コイル１０４は、軸芯方向の貫通孔１０８ａを有する円筒状の磁性体コアの例としてのフェライトコア１０８に巻回されている。芯体１０９は、このフェライトコア１０８とは機構的に結合しないものとして構成されており、当該フェライトコア１０８の貫通孔１０８ａを貫通するように設けられる。そして、フェライトコア１０８の、第１のケース１０２の開口１０２ａとは反対側には、筆圧検出部１０５が収納されており、芯体１０９の他端１０９ｂが、この筆圧検出部１０５に嵌合される。芯体１０９は、印加される筆圧に応じて軸心方向の移動変位しようとする。筆圧検出部１０５は、その芯体１０９に生じる移動変位を筆圧として検出する。この例の筆圧検出部１０５は、静電容量の変化として筆圧を検出するように構成されている。【０００８】
筆圧検出部１０５は、端子１０５ａ及び端子１０５ｂにより、プリント基板１０７のコンデンサなどの電子部品と電気的に接続されていると共に、コイル１０４の一端及び他端と電気的に接続されている。筆圧検出部１０５は、芯体１０９に圧力が印加されていないときであってもコイルと所定のコンデンサにより共振回路を構成しており、芯体１０９に圧力（筆圧）が印加されると筆圧検出部１０５においてコンデンサ容量が変化し、共振周波数が変化する。位置指示器１００は、この共振回路により、位置検出装置との間で電磁波の授受を行う。位置検出装置は、位置指示器１００との電磁波の授受を行っている座標位置として、位置指示器１００の芯体１０９の指示位置を検出するようにする。【０００９】
上述のように、従来の電磁誘導方式の位置指示器においては、フェライトコア１０８の軸芯方向の貫通孔１０８ａを通じて芯体１０９を配することにより、この芯体１０９に印加される圧力を筆圧検出部１０５に伝達し、位置検出装置の入力面への位置指示器１００の接触を検出することができる構成としている。【００１０】
ところで、近年の小型化の嗜好により、携帯型の電子機器も、より小型化の要求が強くなっている。そして、ペン型の位置指示器は、この種の小型の電子機器用の位置検出装置と共に使用されるようになっており、より細型のものが求められている。【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１の従来の位置指示器の場合には、フェライトコア１０８の軸芯方向の貫通孔１０８ａに棒状の芯体１０９を挿通させる構成であるために、細型化が困難であった。すなわち、この特許文献１の構成の位置指示器の場合にも、細いフェライトに、芯体を挿通させることができる高精度の貫通孔を形成することができれば、細型化が可能である。しかし、フェライトは硬く、正確な寸法精度の貫通孔を形成することが困難であると共に、貫通孔の形成によりフェライトの肉厚が薄くなり、破損し易くなるという問題があり、特許文献１の構造の位置指示器は、実質的に細型化が困難であった。【００１２】
この問題を解決するため、フェライトコアに貫通孔を設けることなく、ペン先となる突出部材を設けることができるようにした位置指示器が、例えば特許文献２（特開２０１４−２１６７４号公報）に記載されている。【００１３】
図９（Ａ）は、この特許文献２に記載の位置指示器２００の構成例を示す図であり、また、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は、この例の位置指示器２００のペン先部分を説明するための図である。【００１４】
図９（Ａ）に示すように、この例の位置指示器２００のケース（筐体）２０１は、例えば樹脂などからなるもので、軸芯方向に細長であって、内部に断面が円形の中空部を有し、一方が閉じられた有底の円筒形状に構成されている。【００１５】
そして、この実施形態においては、このケース２０１の中空部内に、インダクタンス素子の例としてのコイル２０２が巻回された磁性体コアの一例としてのフェライトコア２０３と、感圧用部品（筆圧検出用部品）２０４と、プリント基板２０５とが、例えば樹脂により構成されるホルダー２０６により保持されて収納されている。【００１６】
ケース２０１の軸芯方向の一端側がペン形状の位置指示器２００のペン先側とされており、ケース２０１は、このペン先側に、芯体の突出部材（ペン先部材）２０７を外部に突出させるための貫通孔からなる開口２０１ａを備える。この場合に、ケース２０１の中空部は、開口２０１ａの貫通孔の径よりも大きい径を有し、中空部を構成する内壁面の開口２０１ａ部には段部２０１ｂが形成されている。【００１７】
ケース２０１の中空部内の開口２０１ａ側には、台座部材２０８が配される。この台座部材２０８は、段部２０１ｂと係合して、開口２０１ａから抜け落ちないような径の薄い円柱状形状を有する（図９（Ｂ），（Ｃ）参照）。フェライトコア２０３は、細型の円柱状形状を備え、突出部材２０７と結合して芯体を構成する。そして、台座部材２０８が、フェライトコア２０３の一方の端面に接着材により接着されて固定されて設けられる。そして、突出部材２０７が、貫通孔である開口２０１ａを通じて、台座部材２０８及びフェライトコア２０３に挿脱自在に嵌合される。【００１８】
突出部材２０７は、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、単一材料により、ペン先本体部２０７１と嵌合突部２０７２とが一体に形成されたものとされている。ペン先本体部２０７１は、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、開口２０１ａの径よりも若干小さい径の円柱状の基台部２０７１ａと、この円柱状の基台部２０７１ａから先端に向かって、径が徐々に小さくなる紡錘形状の先端部２０７１ｂとからなる。【００１９】
嵌合突部２０７２は、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ペン先本体部２０７１の基台部２０７１ａの先端部２０７１ｂ側とは反対側の端面２０７３の中央部に形成されている。嵌合突部２０７２は、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、全体として四角柱形状を有すると共に、その４角柱の４個の側面により形成される４個の角部のそれぞれが、中心軸方向に矩形状に切り欠かれた形状を有する。【００２０】
そして、嵌合突部２０７２は、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、その先端側に向かって徐々に細くなるように形成されている。そして、この嵌合突部２０７２の軸芯方向の長さは、台座部材２０８の厚さよりも大きく選定されている。【００２１】
台座部材２０８は、ＰＯＭ樹脂やＡＢＳ樹脂からなる突出部材２０７よりも硬度が大である材料、例えばポリカーボネートで構成されている。そして、台座部材２０８の貫通孔２０８ａの径は、突出部材２０７の嵌合突部２０７２が圧入嵌合される径とされている。【００２２】
したがって、突出部材２０７の嵌合突部２０７２が、図９（Ｃ）に示すように、台座部材２０８の貫通孔２０８ａ内に挿入されると、台座部材２０８よりも硬度が小さい突出部材２０７の嵌合突部２０７２が一部変形をすることにより、突出部材２０７は、図９（Ｃ）に示すように台座部材２０８と嵌合して、台座部材２０８に圧入保持される状態となる。これにより、突出部材２０７は、台座部材２０８にしっかりと固定される。【００２３】
また、ホルダー２０６は、開口２０１ａとは反対側において、係止部２０６ａと連続するように形成されている部品配置部２０６ｂを備え、更に、この部品配置部２０６ｂに連続するように形成されているプリント基板載置部２０６ｃを備える。そして、部品配置部２０６ｂには、感圧用部品２０４が保持される。更に、ホルダー２０６のプリント基板載置部２０６ｃには、プリント基板２０５が保持される。【００２４】
感圧用部品２０４は、フェライトチップ２０４１と、コイルバネ２０４２と、弾性体、この例ではシリコンゴム２０４３とが軸心方向に、順次並べられて構成されている。そして、部品配置部２０６ｂにおいては、コイルバネ２０４２により、フェライトチップ２０４１の一方の端面がフェライトコア２０３の鍔部２０３ａの端面に装着されたシリコンゴム２０４３との間に所定の空隙Ａｒを形成するような状態で、感圧用部品２０４が保持される。【００２５】
そして、位置指示器２００の使用者により、ペン先を構成する突出部材２０７に押圧力（筆圧）が印加されると、その押圧力に応じて、フェライトコア２０３が、コイルバネ２０４２の偏倚力に抗して、フェライトチップ２０４１側に偏倚して接近する。すると、これに応じてコイル２０２のインダクタンスが変化し、共振回路のコイル２０２から送信される電波の位相（共振周波数）が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００９−８６９２５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述の特許文献２の位置指示器によれば、フェライトコアに貫通孔を設ける必要はなく、その分、フェライトコアを細くすることができ、位置指示器の細型化が可能となる。しかしながら、特許文献２では台座部材をフェライトコアに接着する構成であり、その接着を確実にするために、フェライトコアの先端端面には所定の面積が必要となる。このため、フェライトコアの細型化には限度があり、位置指示器自身の細型化にも限度がある。【００２８】
また、特許文献２の場合、フェライトコアの先端に台座部材を介して突出部材を装着する構成であるので、台座部材を介した突出部材の分だけ、フェライトコアの位置が、ペン先から離れることになる。このため、位置検出装置のセンサとフェライトコアとの距離が大きくなり、位置指示器とセンサとの間の電磁結合がその分だけ弱くなる恐れがある。【００２９】
この発明は、以上の問題点を解決して、より細型化が可能な位置指示器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記の課題を解決するために、この発明は、
ペン先側となる軸心方向の一端側に開口が設けられ、他端側が閉塞されている筒状の筐体を有し、少なくとも１本の位置指示器用カートリッジが前記筒状の筐体内に収納されている位置指示器であって、
前記位置指示器用カートリッジは、
コイルが棒状の磁性体コアに部分的に巻回され、前記磁性体コアの前記コイルが巻回されていない部分がペン先部として形成された芯体部と、
前記コイルと共に共振回路を構成するコンデンサを少なくとも収納する筒状体部と、
からなり、
前記芯体部と前記筒状体部とが、前記芯体部の前記ペン先部とは反対側において、前記芯体部の前記コイル及び前記ペン先部が露出する状態で、かつ、前記共振回路を構成するように前記コイルと前記コンデンサとを電気的に接続した状態で、前記軸心方向に一体的に結合固定されていると共に、
前記筒状体部は、前記ペン先側とその反対側とに前記軸心方向に２分され、前記２分された前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側とは、前記軸心方向において、互いに弾性変位可能な状態で結合されており、
前記共振回路の共振周波数または位相を変化させる電気的要素値を前記芯体部に印加される筆圧に応じて変化させる変化素子が、前記筒状体部の前記ペン先側とその反対側との一方に設けられ、前記変化素子が前記共振回路の一部を構成する
ことを特徴とする。
【００３１】
この発明の位置指示器は、ペン先側となる軸心方向の一端側に開口が設けられ、他端側が閉塞されている筒状の筐体に、新規の構成の位置指示器用カートリッジを収納することにより構成される。【００３２】
この位置指示器用カートリッジは、芯体部と、筒状体部とが一体的に結合されたものとして構成されると共に、芯体部は、コイルが巻回された磁性体コアの少なくともコイルが巻回されていない部分を保護材で覆うようにしてペン先部が形成されたものとされている。従来のように、磁性体コアに貫通孔を開けて芯体を挿通したり、磁性体コアの端部にペン先部となる突出部材を結合させたりする必要はないので、磁性体コアを容易に細くすることができる。したがって、芯体部の細型化が容易となる。【００３３】
そして、位置指示器用カートリッジを構成する筒状体部をも細くすることで、位置指示器用カートリッジ全体の細型化が可能となり、位置指示器の細型化が実現できる。これにより、位置指示器用カートリッジを、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とすることができるようになる。【００３４】
磁性体コアを細くすると当該磁性体コアが破損し易くなる恐れがあるが、この発明においては、ペン先側の磁性体コアは、保護材で覆われて補強されるので、破損しにくくすることができる。【００３５】
また、この発明の位置指示器においては、磁性体コア自体に保護材を被せることで、芯体部を構成するようにするので、磁性体コアと位置検出装置のセンサとの距離を短くすることができて、両者の間の電磁結合を強くすることができる。【００３６】
また、筐体に位置指示器用カートリッジが収納される構成であるので、この発明の位置指示器を、インク芯を交換可能なボールペンと同様の構成とすることができる。特に、位置指示器用カートリッジの寸法を、ボールペンの替え芯と同じ寸法にすることにより、ボールペンの替え芯を、この発明の位置指示器の筐体内に収納することで、位置指示器をボールペンとして使用することが可能である。換言すれば、市販のボールペンの筐体内に、この発明の位置指示器の位置指示器用カートリッジを収納することができ、当該市販のボールペンの筐体を用いて位置指示器を構成することができるというメリットもある。
【発明の効果】
【００３７】
この発明による位置指示器によれば、磁性体コアを覆うように形成した保護材によりペン先部を形成するようにした芯体部を有する位置指示器用カートリッジと、筐体内に収容する構成であるので、磁性体コアを容易に細くすることができて、位置指示器自身も細型化が可能となる。【００３８】
そして、この発明においては、位置指示器用カートリッジのペン先側の磁性体コアは、保護材で覆われて補強されるので、破損しにくくすることができる。【００３９】
また、この発明の位置指示器においては、磁性体コア自体に保護材を被せることで、芯体部のペン先部を構成するようにするので、磁性体コアと位置検出装置のセンサとの距離を短くすることができて、両者の間の電磁結合を強くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明による位置指示器の第１の実施形態の構成例を示す図である。
【図２】この発明による位置指示器用カートリッジの実施形態の構成例を説明するための図である。
【図３】この発明による位置指示器の第１の実施形態の回路構成を、当該位置指示器共に使用する位置検出装置の回路構成と共に示す図である。
【図４】この発明による位置指示器の第２の実施形態の構成例を示す図である。
【図５】この発明による位置指示器の第２の実施形態の回路構成を、当該位置指示器共に使用する位置検出装置の回路構成と共に示す図である。
【図６】第２の実施形態の位置指示器を用いる位置検出装置における処理動作例を示すフローチャートを示す図である。
【図７】この発明による位置指示器用カートリッジの他の実施形態の要部の構成例を説明するための図である。
【図８】従来の位置指示器の一例を説明するための図である。
【図９】従来の位置指示器の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、この発明による位置指示器の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００４２】
［第１の実施形態］
図１は、この発明による位置指示器の第１の実施形態の構成例を示す図である。この第１の実施形態の位置指示器１は、筒状の筐体２の中空部２ａ内に、位置指示器用カートリッジ３が収納され、ノックカム機構部４により、位置指示器用カートリッジ３のペン先が、筐体２の長手方向の一端の開口２ｂ側から出し入れされるノック式の構成を備える。
【００４３】
図１（Ａ）は、位置指示器用カートリッジ３の全体が筐体２の中空部２ａ内に収容されている状態を示し、図１（Ｂ）は、ノックカム機構部４により位置指示器用カートリッジ３のペン先側が、筐体２の開口２ｂから突出した状態を示している。なお、図１の例では、位置指示器１の筐体２が透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。
【００４４】
この実施形態の位置指示器１は、市販のノック式ボールペンと互換性が取れる構成とされている。
【００４５】
筐体２及び当該筐体２内に設けられるノックカム機構部４は、周知の市販のノック式ボールペンと同一の構成とされると共に、寸法関係も同一に構成される。換言すれば、筐体２及びノックカム機構部４は、市販のノック式のボールペンの筐体及びノックカム機構部をそのまま用いることもできる。
【００４６】
ノックカム機構部４は、図１に示すように、カム本体４１と、ノック棒４２と、回転子４３とが組み合わされた周知の構成とされている。カム本体４１は、筒状の筐体２の内壁面に形成されている。ノック棒４２は、使用者のノック操作を受け付けることができるように、端部４２ａが、筐体２のペン先側とは反対側の開口２ｃから突出するようにされている。回転子４３は、位置指示器用カートリッジ３のペン先側とは反対側の端部が嵌合される嵌合部４３ａを備える。
【００４７】
図１（Ａ）の状態において、ノック棒４２の端部４２ａが押下されると、ノックカム機構部４により、位置指示器用カートリッジ３は、筐体２内において図１（Ｂ）の状態にロックされ、位置指示器用カートリッジ３のペン先側が、筐体２の開口２ｂから突出する状態になる。そして、この図１（Ｂ）の状態から、ノック棒４２の端部４２ａが再度押下されると、ノックカム機構部４によりロック状態が解除され、復帰用バネ５により、位置指示器用カートリッジ３の筐体２内の位置は、図１（Ａ）の状態に戻る。ノックカム機構部４の詳細な構成及びその動作は、周知であるので、ここでは、その説明を省略する。
【００４８】
［位置指示器用カートリッジの実施形態］
図２は、位置指示器用カートリッジ３の構成例を、市販のノック式ボールペンの替え芯と比較して示す図である。すなわち、図２（Ａ）は、市販のノック式ボールペンの替え芯６を示し、また、図２（Ｂ）は、この実施形態の位置指示器用カートリッジ３の構成例を示している。そして、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示すこの実施形態の位置指示器用カートリッジ３の要部の構成を説明するための図である。
【００４９】
市販のノック式ボールペンの替え芯６は、図２（Ａ）に示すように、ボールが先端に配設されているペン先部６１と、インク収納部６２とが、結合部６３で結合されて一体化された周知の構成を備える。結合部６３は、インク収納部６２と同じ径を有する。
【００５０】
一方、この実施形態の位置指示器用カートリッジ３は、図２（Ｂ）に示すように、芯体部３１と、筒状体部３２とが結合されて一体化された構成を有する。芯体部３１は、図２（Ｃ）に示すように、磁性体コア、この例ではフェライトコア３１０に、部分的にコイル３１１が巻回されていると共に、そのコイル３１１が巻回されていない部分を保護材３１２で覆うようにしてペン先部３１３が形成された構成とされている。
【００５１】
この例では、芯体部３１においては、コイル３１１は、フェライトコア３１０の一方の端部近傍から、フェライトコア３１０の全長の約１／２長の部分に巻回されている。そして、フェライトコア３１０の、コイル３１１が巻回されていない残りの約１／２長の部分が、例えば樹脂からなる保護材３１２で覆われてペン先部３１３とされている。ペン先部３１３の保護材３１２としては、比較的硬質で弾性を有する樹脂材料、例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene）が用いられる。
【００５２】
フェライトコア３１０を保護材３１２で覆うように構成する方法としては、例えば、溶融している保護材３１２となる樹脂材料の中に、フェライトコア３１０の内の保護材３１２で覆いたい部分を浸漬し、引き上げる工程を繰り返すなどの手法を用いることができる。
【００５３】
この場合に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、位置指示器用カートリッジ３の芯体部３１のペン先部３１３の径及び長さは、ボールペンの替え芯６のペン先部６１の径Ｒ１及び長さＬ１とほぼ等しくなるように構成されている。また、位置指示器用カートリッジ３の芯体部３１のコイル３１１が巻回された部分の径は、ボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）とほぼ等しくなるように構成されている。
【００５４】
また、筒状体部３２は、電子回路部品が配設される第１の筒状体部３２１と、筆圧検出用部品が配設される第２の筒状体部３２２とで構成される。そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、芯体部３１と筒状体部３２とを結合した状態の長さ（全長）は、ボールペンの替え芯６の全長Ｌ２と等しく選定されている。
【００５５】
筒状体部３２の第１の筒状体部３２１内には、図２（Ｃ）に示すように、プリント基板３３が配設されると共に、そのプリント基板３３上には、コイル３１１と共に共振回路を構成するコンデンサを含む回路部品３４が設けられている。
【００５６】
そして、芯体部３１と、筒状体部３２の第１の筒状体部３２１とは、例えば芯体部３１のフェライトコア３１０の一部が、第１の筒状体部３２１内に挿入される状態で結合されて一体的に構成される。この場合に、芯体部３１と、筒状体部３２の第１の筒状体部３２１との結合に際しては、コイル３１１の巻き始め端３１１ａと巻き終わり端３１１ｂとが、第１の筒状体部３２１内のコンデンサの一端と他端とに電気的に接続されるようにされる。
【００５７】
なお、筒状体部３２の径も、ボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２とほぼ同じとされるが、図２（Ｂ）の例では、第１の筒状体部３２１の径は、前述した径Ｒ２よりも若干大きくされている。しかし、この第１の筒状体部３２１の部分は、ボールペンの筐体に収納されたときに、筒状の筐体の中空部内において、替え芯６との間に余裕がある部分に位置するので、このような径としても問題はない。
【００５８】
第２の筒状体部３２２は、この例では、市販のボールペンの替え芯６のインク収納部６２の径Ｒ２と等しい径の筒状体で構成されている。図２の例では、この第２の筒状体部３２２は、長尺部３２２ａと、短尺部３２２ｂとに２分されており、この例では、その結合部３５の近傍に筆圧検出部材３６が設けられている。
【００５９】
すなわち、図２（Ｃ）に示すように、この例においては、長尺部３２２ａと短尺部３２２ｂとは、結合部３５において、連結棒部材３５１とコイルバネ３５２を介して結合されている。この場合に、長尺部３２２ａと短尺部３２２ｂとは、コイルバネ３５２により、常に、軸心方向において、互いに離れるように弾性変位されるが、連結棒部材３５１により、所定位置で係止して、それ以上は軸芯方向に変位しないように構成されている。そして、その係止状態における位置指示器用カートリッジ３の全長が、前述したボールペンの替え芯６の全長Ｌ２と等しくなるように構成されている。
【００６０】
そして、図２（Ｃ）に示すように、この実施形態では、長尺部３２２ａには、筆圧検出部材３６が設けられる。そして、連結棒部材３５１の一端３５１ａ側が、筆圧検出部材３６の押圧部として働くように構成されている。
【００６１】
この例の筆圧検出部材３６は、例えば特許文献：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を使用した、筆圧に応じて静電容量が変化する可変容量コンデンサの構成とすることができる。なお、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することもできる。
【００６２】
この位置指示器用カートリッジ３が筐体２に収納されている状態で、芯体部３１に圧力が加わると、位置指示器用カートリッジ３の長尺部３２２ａ側の全体が、コイルバネ３５２の弾性力に抗して、短尺部３２２ｂ側に移動しようとする力が働き、筆圧検出部材３６の静電容量が筆圧に応じたものとなる。
【００６３】
以上のような構成の位置指示器用カートリッジ３を、その筒状体部３２の短尺部３２２ｂをノックカム機構部４の回転子４３の嵌合部４３ａに嵌合させることにより、筐体２内に収納する。そして、この実施形態の位置指示器１においては、使用者は、位置検出装置と共に使用するときには、ノック棒４２の端部４２ａを押下することで、図１（Ｂ）に示すように、芯体部３１のペン先部３１３の先端を筐体２の開口２ｂから突出させるようにする。そして、位置指示器１の使用が終了したら、ノック棒４２の端部４２ａを再押下することで、図１（Ａ）に示すように、位置指示器用カートリッジ３の全体を筐体２の中空部２ａ内に収容するようにして、芯体部３１を保護するようにする。
【００６４】
なお、図２の例では、フェライトコア３１０のほぼ１／２長部分にコイル３１１を巻回するようにしたが、フェライトコア３１０において、コイル３１１を巻回する部分の長さは、これに限られるものではなく、任意である。そして、芯体部３１のペン先部３１３の長さは、市販のボールペンの替え芯との互換性を確保する場合においては、上述した長さＬ１に限定されるわけではなく、長さＬ１以上であればよい。
【００６５】
また、図２の例においては、第２の筒状体部３２２においては、上述の例では、ペン先側とは反対側を短尺部３２２ｂとしたが、当該ペン先側とは反対側を長尺部としてもよいし、第２の筒状体部３２２は、同じ長さの部分に２分してもよい。
【００６６】
［位置指示器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、上述の実施形態の位置指示器１による指示位置の検出および位置指示器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３を参照して説明する。
【００６７】
位置指示器１は、図３に示すように、インダクタンス素子としてのコイル３１１と、筆圧検出部材３６により構成される可変容量コンデンサＣｖと、筒状体部３２に収納されている共振用コンデンサＣｆとが並列に接続された共振回路を備える。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、位置指示器１から送信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位置指示器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。
【００７７】
このようにして、位置検出装置４００では、接近した位置指示器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、位置指示器１の筆圧値の情報を得る。
【００７８】
［実施形態の効果］
以上説明したように、上述の第１の実施形態の位置指示器においては、芯体部は、コイルが巻回されたフェライトコア３１０のうち、コイル３１１が巻回されていない部分を保護材３１２で覆うようにしてペン先部３１３が形成される構成としたので、従来のように、フェライトコア３１０に貫通孔を開けて芯体を挿通したり、フェライトコア３１０の端部にペン先部となる突出部材を結合させたり場合に比較して、フェライトコア３１０を容易に細くすることができる。
【００７９】
そして、フェライトコア３１０を細くすると破損し易くなる恐れがあるが、ペン先部３１３のフェライトコア３１０は、保護材３１２で覆われて補強されるので、破損しにくくすることができる。
【００８０】
また、上述の実施形態の位置指示器用カートリッジ３においては、フェライトコア３１０に保護材３１２を被せることで、芯体部３１のペン先部３１３を構成したので、フェライトコア３１０の端部は、ペン先部３１３の先端部にまで至る位置となる。したがって、フェライトコア３１０と位置検出装置のセンサとの距離を短くすることができて、両者の間の電磁結合を強くすることができるという効果もある。
【００８１】
そして、芯体部３１に加えて、筒状体部３２を細型にすることで、位置指示器用カートリッジ３の全体の細型化が可能となる。これにより、位置指示器の細型化が実現できる。また、上述の実施形態のように、位置指示器用カートリッジ３を、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とすることができるようになる。
【００８２】
位置指示器用カートリッジ３を、市販のボールペンの替え芯と互換性を取れる構成とした場合には、位置指示器１の筐体２を、市販のボールペンの筐体を流用することができるというメリットがある。すなわち、ボールペンの替え芯の代わりに、この実施形態の位置指示器用カートリッジ３を、ボールペンの筐体に収納することで、位置指示器１を構成することが可能となる。
【００８３】
［第２の実施形態］
この第２の実施形態の位置指示器は、第１の実施形態の変形例である。上述した第１の実施形態では、位置指示器用カートリッジを筐体内に１本のみを収納するようにした。この第２の実施形態では、筐体内に複数本の位置指示器用カートリッジを収納させ、ノックカム機構により、その複数本の位置指示器用カートリッジの内の１本を選択して、その選択した位置指示器用カートリッジのペン先部の先端を、筐体のペン先側の開口から突出させて使用するようにする。
【００８４】
上述したように、第１の実施形態の位置指示器１の位置指示器用カートリッジ３は、ボールペンの替え芯６と互換性を取れる構成を備えるようにされている。市販のボールペンとしては、インク色の異なる替え芯を装着した多色ボールペンが存在する。この第２の実施形態は、位置指示器用カートリッジ３を、この多色ボールペンの筐体と同様の構成の筐体に収納することで構成される位置指示器を提供するものである。
【００８５】
図４は、この第２の実施形態の位置指示器１Ｍの外観を示す構成図である。この図４の例も、位置指示器１Ｍの筐体２Ｍが透明の合成樹脂で構成されていて、その内部が透けて見える状態として示している。
【００８６】
位置指示器１Ｍの筐体２Ｍは、市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノックカム機構と同一の構成を備えている。市販のノック式の多色ボールペンの筐体及びノックカム機構をそのまま用いてもよい。この筐体２Ｍ内には、この例では、３本の位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅが収納されている。
【００８７】
この位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅは、多色ボールペンの替え芯と同寸法に構成されている点を除けば、外形的には、第１の実施形態の位置指示器用カートリッジ３と同様に構成される。ただし、この第２の実施形態の場合の位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅにおいては、電子回路部品が配設される第１の筒状体部３２１には、前述した共振回路を構成するコンデンサＣｆの他、自身の識別情報を位置検出装置に送信する機能を実現するためのＩＣ及びその周辺回路が設けられる。位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのその他の構成は、第１の実施形態の位置指示器用カートリッジ３と同様とされる。
【００８８】
そして、位置指示器１Ｍのノックカム機構には、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれが嵌合される結合部のそれぞれに対応して、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅが備えられている。そして、ノック棒４２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｅのいずれかが、ペン先側にスライド移動されることで、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのいずれかのペン先部３１３の先端が突出して、位置検出装置のセンサと電磁誘導結合するようにされる。
【００８９】
そして、この実施形態の場合、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅと共に使用される位置検出装置は、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれから送信されてくる識別情報を受信して、判別する機能を備える。すなわち、この実施形態の場合の位置検出装置は、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの違いを判別して、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのそれぞれに割り当てられた機能を実現するようにする。
【００９０】
以下に説明する例では、例えば、位置指示器用カートリッジ３Ｂは、その指示位置に応じて表示する軌跡（文字や図形）を黒色で表す機能を割り当てられ、位置指示器用カートリッジ３Ｒは、その指示位置に応じて表示する軌跡を赤色で表す機能を割り当てられ、位置指示器用カートリッジ３Ｅは、その指示位置に応じて、先に指示入力された軌跡を消去する機能を割り当てられる。位置指示器用カートリッジに割り当てられる機能は、この例のような指示位置に応じた軌跡の表示色のみではなく、軌跡の太さや、実線、点線、一点鎖線などの表示する線の種別などであってもよい。
【００９１】
図５は、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの識別情報（以下、ＩＤ信号という）を、位置指示器１Ｍと共に使用する位置検出装置４００Ｍに送信するように構成した場合の位置指示器１Ｍと、位置検出装置４００Ｍとの回路構成を示す図である。図５では、位置指示器１Ｍの回路構成は、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの内の一つを代表として示したものである。他の位置指示器用カートリッジ３Ｒ，３Ｅは同一の回路構成を備え、同一の動作をするものであることは言うまでもない。
【００９２】
以下の説明においては、位置指示器１Ｍにおいて、この位置指示器用カートリッジ３Ｂが、ノック棒４２Ｂがスライド移動させられることで、そのペン先部３１３の先端が筐体２Ｍの開口２Ｍａから外部に突出して、位置検出装置４００Ｍと電磁誘導結合するようにされている場合として説明する。なお、以下の説明において、位置指示器用カートリッジ３Ｂにおいて第１の実施形態の位置指示器用カートリッジ３と同一の構成部分については、同一参照符号を用いると共に、位置検出装置４００Ｍにおいて第１の実施形態の位置検出装置４００と同一の構成部分については、同一参照符号を用いるものとする。
【００９３】
位置指示器用カートリッジ３Ｂは、第１の実施形態の位置指示器用カートリッジ３と同様に、コイル３１１に対して、筒状体部３２の第１の筒状体部３２１に設けられているコンデンサＣｆ及び筆圧検出部材３６の可変容量コンデンサＣｖが並列に接続された並列共振回路５００と、ＩＤ送信回路６００とを備える。
【００９４】
並列共振回路５００のコイル３１１の一端及び他端に接続される端子５００ａ及び５００ｂは、ＩＤ送信回路６００の２端子６００ａ及び６００ｂにそれぞれ接続されている。
【００９５】
ＩＤ送信回路６００は、図５に示すように、ＩＤ発生制御回路としてのＩＣ（Integrated  Circuit；集積回路）６０１を備える。このＩＣ６０１は、並列共振回路５００にて位置検出装置４００Ｍから電磁誘導結合により受信した交流信号を、ダイオード６０２及びコンデンサ６０３からなる整流回路（電源供給回路）６０４にて整流して得られる電源Ｖｃｃにより動作するように構成されている。そして、この例では、端子６００ａと電源供給回路６０４との間には、通常は開（ノーマルオープン）の状態とされるスイッチ回路６０５が設けられている。このスイッチ回路６０５は、例えば半導体スイッチ回路で構成され、開の状態では、高インピーダンスの状態となっている。
【００９６】
このスイッチ回路６０５は、スイッチ制御回路６０６からのスイッチ制御信号によりオンとなるように制御される。スイッチ制御回路６０６は、並列共振回路５００にて位置検出装置４００Ｍから電磁誘導結合により受信した交流信号からスイッチ制御信号を生成する。
【００９７】
また、ＩＤ送信回路６００においては、並列共振回路５００に並列に、スイッチ回路６０７が接続されている。このスイッチ回路６０７は、ＩＣ６０１によりオン・オフ制御されるように構成されている。
【００９８】
ＩＣ６０１は、この例では、位置指示器用カートリッジ３Ｂの製造者番号、製品番号及び、上述のような機能の種別等の情報を含む、例えば８ビットのデジタル信号からなるＩＤ信号を、内蔵するメモリ６０１Ｍに記憶している。そして、ＩＣ６０１は、メモリ６０１Ｍに記憶しているＩＤ信号で、スイッチ回路６０７をオン・オフ制御することで、位置検出装置４００Ｍから受信した交流信号を断続させてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）信号を生成して、前記ＩＤ信号を位置検出装置４００Ｍに送信する。
【００９９】
一方、この図５の例の位置検出装置４００Ｍは、図３に示した位置検出装置４００の構成において、ゲインが固定の電流ドライバ４２２の代わりに、外部からのゲイン制御信号によりゲインの可変調整が可能な電流ドライバ４２２Ｍを設けると共に、処理制御部４３３の代わりに、処理制御部４３３Ｍを設ける構成とされる。その他の各部は、図３に示した位置検出装置４００と全く同様である。
【０１００】
電流ドライバ４２２Ｍは、処理制御部４３３Ｍからのゲイン制御信号を受けて、送信信号の信号レベルを変更可能に構成されている。
【０１０１】
また、処理制御部４３３Ｍは、例えばマイクロコンピュータにより構成されており、前述の処理制御部４３３と同様にして位置指示器１Ｍとの間での電磁誘導信号の送受により、位置指示器１Ｍにより指示された位置の検出、また、位置指示器１Ｍに印加された筆圧の検出を行うことに加え、電流ドライバ４２２Ｍに、送信信号を断続制御するための信号及び送信信号レベル制御のための信号を供給すると共に、位置指示器１ＭからのＩＤ信号の受信処理を行うようにする。処理制御部４３３Ｍは、後述するように、位置指示器１Ｍからの断続信号を、数ビット例えば８ビットのデジタル信号として検出して、ＩＤ信号を検出するようにする。
【０１０２】
以下に、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂと位置検出装置４００Ｍとの間で電磁誘導結合している場合を例として、そのＩＤ信号の送受と、位置検出動作及び筆圧検出動作について説明する。
【０１０３】
位置指示器用カートリッジ３Ｂにおいては、スイッチ回路６０５がオフで、電源供給回路６０４から電源電圧Ｖｃｃが供給されていない状態ではＩＣ６０１は動作を停止しており、このときには、並列共振回路５００側から見たとき、ＩＤ送信回路６００が高インピーダンスとなり、並列共振回路５００には、何も接続されていない状態と等価となる。したがって、このときには、並列共振回路５００の共振周波数は、ＩＤ送信回路６００によって影響を受けることはない。なお、ＩＣ６０１には位置検出装置４００Ｍとの間での電磁誘導信号の授受のための同期信号として、コンデンサ６０８を介して、位置検出装置４００Ｍから送信された電磁誘導信号が供給される。
【０１０４】
図６は、位置検出装置４００Ｍの処理制御部４３３Ｍの処理動作を説明するためのフローチャートであり、位置検出装置４００Ｍに電源が投入されているときには、この図６の処理を繰り返し実行する。
【０１０５】
すなわち、処理制御部４３３Ｍは、先ず、電流ドライバ４２２Ｍに、送信信号の信号レベルを大とするゲイン制御信号を供給する。これにより、発振器４２１からの周波数ｆ０の交流信号は、電流ドライバ４２２Ｍにより大レベルとされ、選択回路４１３を介してループコイル群４１１Ｘ，４１２Ｙに供給される（ステップＳ１）。
【０１０６】
位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂにおいては、この位置検出装置４００Ｍからの大レベルの交流信号による電磁誘導信号を並列共振回路５００で受信する。このとき、位置検出装置４００Ｍからの交流信号の信号レベルが大きいことに対応して、スイッチ制御回路６０６は、並列共振回路５００が受信した交流信号から、スイッチ回路６０５をオンにするスイッチ制御信号を生成する。これにより、スイッチ回路６０５がオンになると、並列共振回路５００が受信した交流信号を整流して生成された電源電圧Ｖｃｃが、電源供給回路６０４からＩＣ６０１に供給される。
【０１０７】
ＩＣ６０１に電源電圧Ｖｃｃが供給されるとＩＣ６０１は動作を開始する。ＩＣ６０１は、位置指示器用カートリッジ３ＢのＩＤ信号をデジタル信号として生成し、そのデジタル信号により、スイッチ回路６０７をオン・オフ制御して並列共振回路５００をオン・オフ制御する。これにより、位置指示器用カートリッジ３Ｂからは、位置検出装置４００Ｍからの交流信号がＩＤ信号により断続されてＡＳＫ信号とされた電磁誘導信号が、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂから、位置検出装置４００Ｍに送信される。
【０１０８】
すなわち、例えば、ＩＤ信号のビットが「０」で、スイッチ回路６０７がオフであるときには、並列共振回路５００は、位置検出装置４００Ｍから送信された交流信号に対して共振動作を行って、電磁誘導信号を位置検出装置４００Ｍに返送することができる。位置検出装置４００Ｍのループコイルは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂの並列共振回路５００からの電磁誘導信号を受信する。これに対して、ＩＤ信号のビットが「１」で、スイッチ回路６０７がオンであるときには、並列共振回路５００は、位置検出装置４００Ｍからの交流信号に対する共振動作が禁止された状態になり、このために、並列共振回路５００から位置検出装置４００Ｍに電磁誘導信号は返送されず、位置検出装置４００Ｍのループコイルは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂからの信号を受信しない。
【０１０９】
この例では、位置検出装置４００Ｍの処理制御部４３３Ｍは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂからの受信信号の有無の検出を８回行うことにより、８ビットのデジタル信号を受信する。すなわち、処理制御部４３３Ｍは、ステップＳ１では、電流ドライバ４２２Ｍをゲイン制御して、送信信号の信号レベルを大きく設定して送出する状態にすると共に、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂからの８ビットのＩＤ信号を検出するため、座標検出の際と同様なタイミングで送受信を８回継続して行う。
【０１１０】
そして、位置検出装置４００Ｍの処理制御部４３３Ｍは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂからの受信信号の有無の検出を８回行うことにより、８ビットのデジタル信号であるＩＤ信号を受信することができる。
【０１１１】
位置検出装置４００Ｍの処理制御部４３３Ｍは、以上のような処理をすることにより、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３ＢからのＩＤ信号を受信したか否か判別し（ステップＳ２）、ＩＤ信号を所定の時間内に受信できなかったと判別したときには、ステップＳ１に戻り、大レベルでの送信信号の送信を所定回数継続して行う。なお、大レベルの送信信号に代えて、信号継続期間が長い所定レベルのバースト信号を送信信号としてもよい。
【０１１２】
処理制御部４３３Ｍは、ＩＤ信号の受信処理を所定回数継続して行ってもＩＤ信号が受信できなかったときには、位置指示器１ＭにはＩＤ信号を送出する機能が備わっていないものと判断してＩＤ信号の受信処理をスキップさせる。
【０１１３】
そして、ステップＳ２で、ＩＤ信号を受信したと判別したときには、処理制御部４３３Ｍは、電流ドライバ４２２Ｍのゲインを下げて、送信信号の信号レベルを、ステップＳ１での大レベルよりも所定のレベル（通常使用レベル）まで下げるようにする（ステップＳ３）。このときの所定のレベルは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂによる指示位置の検出及び筆圧の検出が、位置検出装置４００Ｍで可能であるが、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂのスイッチ制御回路６０６が、スイッチ回路６０５を、オンにすることができないレベルとされる。
【０１１４】
こうして、位置検出装置４００Ｍから送信された電磁誘導信号の信号レベルが所定レベル（通常使用状態）に設定されると、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂのスイッチ制御回路６０６はスイッチ回路６０５をオンとするスイッチ制御信号を出力しない。このため、電源供給回路６０４からの電源電圧ＶｃｃのＩＣ６０１への供給が停止し、ＩＣ６０１は、動作不能となるので、図６のフローチャートの処理は、終了となり、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３ＢはＩＤ信号の送信を停止する。
【０１１５】
しかし、位置検出装置４００Ｍから送信された電磁誘導信号の信号レベルが所定レベル（通常使用状態）に設定された状態は、図３の場合と全く同様の状態となるので、位置検出装置４００Ｍの処理制御部４３３Ｍは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂの並列共振回路５００との間での電磁誘導信号の送受により、上述した第１の実施形態で説明したようにして位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂによる指示位置及び筆圧を検出する処理を行う（ステップＳ４）。
【０１１６】
そして、処理制御部４３３Ｍは、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂの並列共振回路５００からの電磁誘導信号の返送を監視し、当該電磁誘導信号の返送がなくなったために、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂを検出できない状態になったか否か判別する（ステップＳ５）。このステップＳ５で、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂを検出できていると判別したときには、処理制御部４３３Ｍは、処理をステップＳ４に戻す。また、ステップＳ５で、位置指示器１Ｍの位置指示器用カートリッジ３Ｂを検出できなくなったと判別したときには、処理制御部４３３Ｍは、処理をステップＳ１に戻して、電流ドライバ４２２Ｍに、送信信号の信号レベルを大レベルとするゲイン制御信号を供給することで、ループコイル群４１１Ｘ，４１２Ｙに供給する送信信号の信号レベルを大レベルにする。そして、処理制御部４３３Ｍは、このステップＳ１以降の処理を繰り返す。
【０１１７】
［第２の実施形態の効果］
上述した第２の実施形態によれば、位置指示器は複数本の位置指示器用カートリッジを収納することができると共に、位置指示器用カートリッジのそれぞれは、自分自身のＩＤ信号を、位置検出装置に伝達することができる。そして、第２の実施形態の位置指示器と共に使用される位置検出装置においては、位置指示器用カートリッジのＩＤ信号を検出することで、それぞれの位置指示器用カートリッジに割り当てられた所定の機能処理を判別するが可能となって、非常に便利である。そして、第２の実施形態の位置指示器によれば、複数の位置指示器用カートリッジを選択的に使用することで、位置検出装置側で機能選択をすることなく、種々の機能を実現することができるというメリットがある。
【０１１８】
そして、上述の第２の実施形態の位置指示器においては、筐体及びノックカム機構は、市販の多色ボールペンと同様の構成とされているので、ボールペンの替え芯を、位置指示器用カートリッジに代えて、位置指示器の筐体内に収納して使用することができる。これにより、この第２の実施形態の位置指示器は、筆記具のボールペンとしての機能と、位置検出装置と共に使用する電子ペンの機能とを併せ持つことができる。
【０１１９】
［第２の実施形態の変形例］
なお、上述の例では、位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒ，３Ｅのスイッチ制御回路６０６は、位置検出装置４００Ｍからの大レベルの電磁誘導信号を並列共振回路５００で受信したときに、当該受信した大レベルの電磁誘導信号に基づき、スイッチ回路６０５をオンにするスイッチ制御信号を生成し、これにより、ＩＣ６０１に電源Ｖｃｃを供給するようにした。
【０１２０】
しかし、スイッチ制御回路６０６がスイッチ回路６０５をオンにして、ＩＣ６０１に電源Ｖｃｃを供給するようにする方法は、このような方法に限られるものではない。例えば、他の例としては、位置検出装置４００Ｍから所定のデジタル信号を位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒまたは３Ｅに送り、このデジタル信号を受け取った位置指示器用カートリッジ３Ｂ，３Ｒまたは３Ｅのスイッチ制御回路６０６にスイッチ回路６０５をオンにするスイッチ制御信号を生成させるように構成することもできる。
【０１２１】
［位置指示器用カートリッジの他の実施形態］
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態の位置指示器１及び１Ｍにおける位置指示器用カートリッジ３、３Ｂ，３Ｒ，３Ｅの芯体部３１においては、フェライトコア３１０のコイル３１１が巻回されていない部分のみを保護材３１２により覆うようにしたが、図７に示すように、保護材３１２は、フェライトコア３１０にコイル３１１が巻回されている部分をも覆うようにしてもよい。
【０１２２】
このようにすれば、細型化されたフェライトコア３１０を、より強固に保護材３１２により保護することができるという効果がある。
【０１２３】
なお、この場合にも、市販のボールペンの替え芯との互換性を維持する場合には、図７に示すように、ペン先部３１３の径は、市販のボールペンのペン先の径Ｒ１とほぼ同一とし、保護材３１２により保護したコイル３１１の巻回部分の径は、市販のボールペンのインク収納部の径Ｒ２とほぼ同一とされるように設定されるものである。
【０１２４】
［その他の実施形態または変形例］
上述の実施形態では、筆圧検出部材は、筆圧に応じて静電容量を可変する可変容量コンデンサ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。
【０１２５】
また、上述の実施形態では、位置指示器用カートリッジには、筆圧検出部材を設けるようにしたが、筆圧検出部材の代わりに、位置指示器用カートリッジに印加される圧力に応じてオンとされるスイッチを設け、このスイッチがオンとされたときに、共振回路が動作するように構成してもよい。また、筆圧検出部材で検出される圧力に対して閾値を設け、筆圧検出部材で検出された圧力が閾値を超えたときに、共振回路が動作するように構成してもよい。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、フェライトコアを覆う保護材により芯体の先端部を一体的に構成するようにしたが、保護材と芯体の先端部とは別体として、両者を結合するようにしてもよい。
【０１２７】
また、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態では、位置指示器用カートリッジは、市販のボールペンの替え芯と同寸法として、位置指示器１，１Ｍの筐体と、市販のボールペンの筐体との互換性を図ることができるようにしたが、市販のボールペンの替え芯との互換性を考慮せずに、細型化した位置指示器用カートリッジを構成することができることは勿論である。
【０１２８】
また、上述の第１の実施形態では、ノックカム機構を用いて、位置指示器用カートリッジをノック式に筐体内に出し入れするように構成したが、このようなノック式のものに限られるものではなく、単純に、位置指示器用カートリッジを筐体内に収納した形態の位置指示器であってもよい。
【０１２９】
また、上述の第２の実施形態では、位置指示器１Ｍは、位置指示器用カートリッジのみではなく、筐体及びノックカム機構も市販のノック式多色ボールペンとの互換性を考慮した構成としたが、市販のノック式多色ボールペンとの互換性は、第１の実施形態と同様に、この発明の必須の要件ではない。
【０１３０】
なお、上述の実施形態では、フェライトコアに巻回されたコイルとコンデンサとからなる共振回路は、位置検出装置からの交流信号を受けた後、位置検出装置に帰還させるようにするための共振回路とした。しかし、フェライトコアに巻回されたコイルとコンデンサとからなる共振回路は、位置検出装置からの交流信号を帰還させるのではなく、電源電圧を生成するために用いるだけの用途に用いられる場合も、この発明は、適用可能であり、例えば静電容量方式の位置指示器であって、電源電圧をフェライトコアに巻回されたコイルとコンデンサとからなる共振回路を用いて生成する位置指示器にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１，１Ｍ…位置指示器、２，２Ｍ…筐体、３，３Ｂ，３Ｒ，３Ｅ…位置指示器用カートリッジ、４…ノックカム機構、６…市販のボールペンの替え芯、３１…芯体部、３２…筒状体部、３３…プリント基板、３６…筆圧検出部材、３１０…フェライトコア、３１１…コイル、３１２…樹脂、３１３…ペン先部
【要約】
位置検出装置からの所定の交流信号を、コイルとコンデンサとからなる共振回路で受ける位置指示器の細型化を図る。
ペン先側となる軸心方向の一端側に開口が設けられ、他端側が閉塞されている筒状の筐体と、この筐体の中空部内に収納される位置指示器用カートリッジとを備える。位置指示器用カートリッジは、共振回路を構成するコイルが棒状の磁性体コアに部分的に巻回されていると共に、少なくとも磁性体コアのコイルが巻回されていない部分を保護材で覆うようにしてペン先部が形成された芯体部と、共振回路を構成するコンデンサを少なくとも収納する筒状体部とからなる。【図１】
0005869193.tif 000002
【図２】
0005869193.tif 000003
【図３】
0005869193.tif 000004
【図４】
0005869193.tif 000005
【図５】
0005869193.tif 000006
【図６】
0005869193.tif 000007
【図７】
0005869193.tif 000008
【図８】
0005869193.tif 000009
【図９】
0005869193.tif 000010