(57)【要約】  電子ペン（１）は、先端（３）が備え付けられたリード（２）と、インク容器（４）と、ユーザによってリード（２）に加えられる力を測定するように設計された３次元力センサ（６）とを備える。例えばリード（２）の先端（３）から１５ｍｍ未満の距離（Ｈ２）に配置された３次元力センサ（６）は、リード（２）の先端（３）の軸（８）上に配置された高感度検出要素（７）を備える。ペン（１）は、インク容器（４）と３次元力センサ（６）との間に配置された可撓性材料で形成される第１の要素（１０）を備えて、リード（２）に加えられる力を３次元力センサ（６）に伝達する。ペン（１）は、リード（２）内部でインク容器（４）を固定するように設計された可撓性材料で形成される第２の要素（１１、１１ａ）を備えることができる。
2009501093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端（３）とインク容器（４）とが備え付けられたリード（２）と、前記リード（２）に関連付けられてユーザによって前記リード（２）に加えられる力を測定するように設計された力センサを含む検出手段と、を備える電子ペン（１）であって、
前記力センサは、前記リード（２）の前記先端（３）の軸（８）上に配置された高感度検出要素（７）を有する３次元力センサ（６）であり、
前記ペン（１）は、可撓性材料で形成されて前記インク容器（４）と前記３次元力センサ（６）との間に配置される第１の要素（１０、１５）を少なくとも備える、
ことを特徴とする電子ペン（１）。
【請求項２】
前記第１の可撓性材料要素（１０、１５）は、１０ＭＰａ未満の剛性を有するポリウレタンで形成されることを特徴とする請求項１に記載のペン。
【請求項３】
前記３次元力センサ（６）は、前記リード（２）の前記先端（３）から１５ｍｍ未満の距離（Ｈ２）に配置されることを特徴とする請求項１および２の一項に記載のペン。
【請求項４】
前記インク容器（４）が、５００ｍｍ３を超える体積を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のペン。
【請求項５】
前記インク容器（４）と前記第１の可撓性材料要素（１０）とは、可撓性材料で形成される第２の要素（１１）によって取り囲まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のペン。
【請求項６】
前記インク容器（４）は、前記第１の可撓性材料要素（１０）よりも幅広であり、
前記第２の可撓性材料要素（１１）は、前記インク容器（４）を取り囲む突出部分（１１ａ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のペン。
【請求項７】
前記インク容器（４）は、可撓性材料で形成される第２の要素（１７）によって取り囲まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のペン。
【請求項８】
前記インク容器（４）は、その底部に、前記第１の可撓性材料要素（１５）が収容される凹部（１６）を含むことを特徴とする請求項７に記載のペン。
【請求項９】
前記第１の可撓性材料要素（１５）は、前記高感度検出要素（７）と接触する幅広の底部（１５ａ）を含むことを特徴とする請求項７および８の一項に記載のペン。
【請求項１０】
前記第２の可撓性材料要素（１１、１７）は、約０．１ＭＰａの剛性を有する発泡体から形成されることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載のペン。
【請求項１１】
前記第１の可撓性材料要素（１０）は、前記３次元力センサ（６）と少なくとも部分的に接触する可撓性材料で形成される第３の要素（１２）によって取り囲まれる前記第１の要素（１０）のより狭い部分（１０ａ）によって、前記高感度検出要素（７）と直接接触することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のペン。
【請求項１２】
前記第３の可撓性材料要素（１２）は、約１ＭＰａの剛性を有するシリコーン接着剤で形成されることを特徴とする請求項１１に記載のペン。
【請求項１３】
前記インク容器（４）は、取外し可能な上側部分（４ａ）を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端とインク容器とを具備されたリードと、ユーザによってリードに加えられる力を測定するように設計された力センサを含む、リードに関連付けられる検出手段とを備える電子ペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子スタイラス・ペンは、筆記をデジタル化するように、かつグラフィック・ジェスチャーを捕捉するように設計される。この目的を実現するために、現在の電子ペン、特に米国特許第４７５１７４１号明細書に記載される電子ペンは、ユーザによってリードに加えられる力の測定を使用する。さらに、電子ペンは一般に、約５０ｍｍ〜１００ｍｍの長さを有する標準の円筒形状インク・カートリッジを具備される。インク・カートリッジは、参照フレームの３つの直交する方向でその本体に配置された、いくつかの力センサが備え付けられる。
【０００３】
この種類の電子ペンは、いくつかの欠点を提示する。カートリッジが比較的長く、力センサがリードの先端から遠くに配置され、これは、リードに加えられる力を表さない測定値をもたらすことがある。力センサが複数あり、これは、ペン内部の空間占有の問題を引き起こすことがある。センサはカートリッジの本体に配置され、これは、カートリッジを変更するときに取扱いの問題と損傷とを生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述した欠点を修正することであり、電子ペンのリードに加えられる力の正確かつ信頼可能な測定を使用して筆記が行われることを可能にする高性能電子ペンを提供するという目的を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、力センサが、リードの先端の軸上に配置された高感度検出要素を有する３次元力センサであって、かつ、ペンが、可撓性材料で形成されてインク容器と３次元力センサとの間に配置された第１の要素を少なくとも備えることを特徴とする。
【０００６】
他の利点と特徴とは、非限定的な例としてのみ与えられて添付図面に表される本発明の特定の実施形態についての以下の説明から、よりはっきりと明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図において、電子ペン１は、筆記用に、および電子ペン１のリードに加えられる力を測定するように特に設計される。電子ペン１は、例えば実質的に管形状であるリード本体５内部に部分的に収容されたインク容器４にしっかりと固定された先端３を具備されたリード２を備える。インク容器４は、電子ペン１の自由端を形成するために、先端３を端部に具備されてリード本体５から突出する、好ましくは実質的に円錐形状の上側部分４ａを備える。インク容器４は、インクが貯蔵されるキャビティを画定し、先端３は、インク容器４内に含まれるインクと接触するように、実質的に円錐形状の上側部分４ａを通過する。
【０００８】
ペン１は、ユーザによってリード２に加えられる全ての力を検出するように設計された３次元力センサ６を備える。力センサ６は、特に、電子ペン１の対称軸８の上に配置された、例えば実質的に円筒形状である高感度検出要素７を備える。高感度要素７は、電子ペン１に関する参照系の３つの直交する方向でペンのリード２に及ぼされる全ての力を検出するように設計される。
【０００９】
さらに、３次元力センサ６は、リード本体５内部で、ペン１の対称軸８に垂直に配置された支持体９によって支持される。
【００１０】
図１の特定の実施形態では、ペン１は、インク容器４と３次元力センサ６との間に配置された可撓性材料で形成される第１の要素１０を備える。第１の可撓性材料要素１０は、インク容器４にしっかりと固定された先端３と３次元力センサ６との間で力を伝達するための手段として働く。
【００１１】
例えば、第１の可撓性材料要素１０は、１０ＭＰａ未満の剛性を有するポリウレタンで形成される。第１の要素１０は、好ましくは、ポリウレタンのブロックを機械加工することによって、または成形することによって製造されてもよい。第１の可撓性材料要素１０の剛性は、第１の可撓性材料要素１０が、３次元力センサ６を保護し、それと同時に力を正確に伝達するように選択される。
【００１２】
図１で、インク容器４は、可撓性材料で形成される第１の要素１０よりも幅広である。電子ペン１は、第１の可撓性材料要素１０を取り囲んでインク容器４のための支持体として働く、可撓性材料で形成される第２の要素１１を備えると有利である。第２の可撓性材料要素１１は、３次元センサ６の支持体９の上に位置する。
【００１３】
さらに、インク容器４は、リード本体５の内部を完全には埋めない。第２の可撓性材料要素１１は、リード本体５内部のインク容器４を取り囲む、小さな厚さの環状冠部として形作られた突出部分１１ａを備える。したがって、第２の可撓性材料要素１１は、主に、リード本体５内部のインク容器４のための支持要素として働く。
【００１４】
例えば、第２の可撓性材料要素１１は、約０．１ＭＰａの剛性を有する発泡体で形成される。第２の要素１１の剛性は、特に、先端３を具備されたインク容器４が、リード本体５内部で隙間を有さずに保持されるように選択される。
【００１５】
図１に表される特定の実施形態では、第１の可撓性材料要素１０は、３次元力センサ６の高感度検出要素７と直接接触する、より狭い部分１０ａを備える。より狭い部分１０ａは、好ましくは、第２の可撓性材料要素１１に近接し、部分的に３次元力センサ６と接触する、可撓性材料で形成される第３の要素１２によって取り囲まれる。
【００１６】
したがって、第３の可撓性材料要素１２は、第１の可撓性材料要素１０と、第２の可撓性材料要素１１と、３次元力センサ６の縁部と、３次元力センサ６の支持体９とのいずれにも近接する。第３の可撓性材料要素１２は、特に、電子ペン１の全体の剛性を減少するように設計される。例えば、第３の可撓性材料要素１２は、約１ＭＰａの剛性を有するシリコーン接着剤で形成される。
【００１７】
図１で、可撓性材料要素１０、１１、１２は、リード本体５内部の要素、すなわちインク要素４と３次元力センサ６とを固定する目的を果たし、リード２の先端３と３次元力センサ６との間の力の伝達手段として働く。第１の可撓性材料要素１０は、３次元力センサ６に力を伝達するように設計され、その一方で、第２の可撓性材料要素１１は、リード本体５内部でインク容器４を固定し、インク容器４のための支持体として働くように設計され、第３の可撓性材料要素１２は、電子ペン１をより可撓性にする目的を果たす。
【００１８】
例えば、約７ｍｍのリード本体５の半径Ｒに関して、インク容器４の高さＨ１は、約５ｍｍであり、５００ｍｍ３を超える体積を有し、３次元力センサ６は、リード２の先端３の端部に関して１５ｍｍ未満の距離Ｈ２に位置される。３次元力センサ６は、好ましくは、マイクロテクノロジー技法によって実現される。
【００１９】
図２に表される代替実施形態では、電子ペン１は、特にインク容器４の形状によって、前の実施形態とは異なる。インク容器４の上側部分４ａは、リード本体５内に収容される容器４の固定部分に対して取外し可能である。例えば、上側部分４ａは、ねじ１３によって容器４の固定部分に回転して取り付けられ、それにより、ペン１の先端３が簡単かつ迅速に取り外されることを可能にする。この場合、インク容器４は、インク容器４の固定部分と取外し可能部分との間に取り付けられたシール１４を備えて、ペン１に良好な気密性を与える。
【００２０】
電子ペン１は、常に、ペン１の軸８に沿って位置決めされた３次元力センサ６と、インク容器４と３次元力センサ６との間に配置された可撓性材料で形成される第１の要素１５とを備える。図２の特定の実施形態では、第１の可撓性材料要素１５は、高感度検出要素７と直接接触し、支持体９と第１の可撓性材料要素１５との間の接触面を増大するように設計された幅広の底部１５ａを備える。さらに、インク容器４は、好ましくは、その固定部分の底部に形成された凹部１６を備え、その内部に第１の可撓性材料要素１５が収容される（図２）。
【００２１】
前述したのと同様に、第１の可撓性材料要素１５は、リード２に加えられる力を３次元力センサ６に伝達するように設計される。例えば、第１の可撓性材料要素１５は、１０ＭＰａ未満の剛性を有するポリウレタンからなり、ポリウレタンのブロックを機械加工することによって、または成形することによって製造されてもよい。第１の可撓性材料要素１５の剛性は、第１の可撓性材料要素１５が、３次元力センサ６を保護し、それと同時に力を正確に伝達するように選択される。
【００２２】
また、電子ペン１は、リード本体５内部のインク容器４を取り囲む、可撓性材料で形成される第２の要素１７を備える。小さな厚さの環状冠部として形作られた第２の可撓性材料要素１７が、リード本体５内部でインク容器４の固定部分を固定するように設計される。
【００２３】
前述したのと同様に、第２の可撓性材料要素１７は、例えば、約０．１ＭＰａの剛性を有する発泡体で形成される。第２の要素１７の剛性は、特に、インク容器４が、リード本体５内部でいかなる隙間をも有さずに保持されるように選択される。
【００２４】
さらに、第１の可撓性材料要素１５と、第２の可撓性材料要素１７とが、リード本体５内部にキャビティ１８を画定し、特に、ペン１が使用されるときに第１の可撓性材料要素１５が自由に変形するのを可能にする。これは、３次元力センサ６への力の最適な伝達を生じる。
【００２５】
前述したのと同様に、約７ｍｍのリード本体５の半径Ｒに関して、インク容器４の高さＨ１は約５ｍｍであり、５００ｍｍ３を超える体積を有し、３次元力センサ６は、リード２の先端３の端部から１５ｍｍ未満の距離Ｈ２に位置される。
【００２６】
電子ペン１の実施形態がどれであれ、電子ペン１は、特にリード２の先端３に非常に近接し、かつ正確にリード２の軸８上にある３次元力センサ６の位置決めによって、非常に信頼可能であり非常に正確な測定が行われることを可能にする。さらに、ペン１内部で占有される空間は、好ましくはマイクロテクノロジー技術によって実現される単一の３次元力センサ６の使用により最小である。
【００２７】
さらに、３次元力センサ６がペン１のインク容器４から独立しているので、３次元力センサ６に触れることなくインク容器４が交換および補充されてもよい。したがって、インク容器４の補充は単純化され、電子ペン１の取扱いは、特にインク容器４の取外し可能な上側部分４ａ（図２）によって、より簡単になる。
【００２８】
本発明は、上述された様々な実施形態に限定されない。任意のタイプの３次元力センサ６を使用することが可能である。可撓性材料要素１０、１１、１２、１５、１７は、任意の他の可撓性材料によって形成することができ、全く異なる形状を有することもでき、ただし、それらが、リード本体５内部で３次元力センサ６とインク容器４とが固定されることを可能にし、かつリード２の先端３と３次元力センサ６との間で力が伝達されることを可能にすることが条件である。
【００２９】
さらに、インク容器４の高さＨ１と、３次元力センサ６と先端３の端部との間の高さＨ２と、リード本体５の半径Ｒとは、非限定的な寸法であり、実際には、関連される電子ペン１の全体のサイズに依存する。
【００３０】
そのような電子ペン１は、特に、電子再転写機能によって、シートの平面内でのペン１のリードの軌跡２を決定するため、ならびに署名を特徴付ける、認証する、および／または認識するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による電子ペンの特定の実施形態の部分断面図である。
【図２】本発明による電子ペンの代替実施形態の部分断面図である。
【図１】
2009501093.tif 000003
【図２】
2009501093.tif 000004
【国際調査報告】
2009501093.tif 000005
2009501093.tif 000006
2009501093.tif 000007
2009501093.tif 000008