(57)【要約】  本発明は可変静電容量式圧力センサーと筆跡表現スタイラスペンを公開している、可変静電容量式圧力センサーは圧力可変静電容量、圧力タッチウイッチを含み、圧力測定機能を備える、筆跡表現スタイラスペンには筆跡表現光学スタイラスペン、筆跡表現電磁スタイラスペンがあり、筆圧検出機能を備え、手書きのような筆跡を表現する効果を有する。
2019512755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変静電容量、タッチスイッチ、力測定柄を含み、
少なくともセンサーケース、戻しばねを含み、
その中に、可変静電容量は絶縁片とソフト導電シートを含み、
その中に、タッチスイッチは２つの固定接点と可動クリップ接点を含む、
ことを特徴とする可変静電容量式圧力センサー。
【請求項２】
絶縁片第１面に設けられた電気伝導体は可変静電容量の第１電極であり、絶縁片第２面は可変静電容量の絶縁媒質面であり、絶縁媒質面と極狭い間隔をもって設けられたソフト導電片は可変静電容量の第２電極を構成し、ソフト導電片が圧縮可能な導電性フォーム、あるいは変形可能な導電性ゴムで、絶縁片第２面の絶縁媒質は可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量媒質である、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項３】
可変静電容量のソフト導電片が可変静電容量媒質に対向する一面の表面は、三角形の凸面で、中間部が突き出る弧形面で、均一分布する任意形状の凸面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項４】
静電容量の力測定柄はソフト導電片に直接に当て、力測定柄の受けた圧力はまずソフト導電片に伝達し、ソフト導電片が変形して可変静電容量媒質面に接触し、これによって絶縁片に伝達する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項５】
力測定柄の受けた圧力は大きければ大きいほどソフト導電片の変形も大きくなり、ソフト導電片と絶縁片の間の圧縮変形がひどくなり、ソフト導電片と可変静電容量媒質面の間の圧縮接触面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の相対面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量が大きくなる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項６】
可変静電容量第１電極と第２電極の間の異なる静電容量が力測定柄から伝達した異なる圧力値に対応し、静電容量変化値の信号を外部回路に出力し、信号収集と制御に供する、
ことを特徴とする請求項５に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項７】
可変静電容量第１電極はタッチスイッチの可動クリップ接点であり、固定接点がセンサーケースに設けられる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項８】
絶縁片第１面とセンサーケースの間に弾性部品を設ける、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項９】
弾性部品は金属線バネ、回復可能なフォーム、ソフトゴムのいずれである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１０】
絶縁片が力測定柄からの圧力を受けて移動し、戻しばねに圧力を与え、タッチスイッチ可動クリップ接点がセンサーケースに設けられた二つの固定接点を接触し、タッチスイッチの二つの固定接点が短絡接続し、力測定柄の圧力が消え、戻しばねが回復し、タッチスイッチ可動クリップ接点がセンサーケースの二つの固定接点から離れ、タッチスイッチの二つの固定接点がオフする、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１１】
絶縁片はセンサーケースに固定される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１２】
タッチスイッチは一つの固定接点、一つの可動クリップ接点を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１３】
ソフト導電片はタッチスイッチ固定接点と可変静電容量の第２電極である、
ことを特徴とする請求項１、２、１２のいずれか１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１４】
タッチスイッチの可動接点は力測定柄の上端に固定される、
ことを特徴とする請求項１または１２に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１５】
可変静電容量の力測定柄が圧力を受け、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片に接触し、タッチスイッチがオンし、力測定柄への圧力が消え、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片から離れ、タッチスイッチがオフする、
ことを特徴とする請求項１〜３、１１〜１４のいずれの１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１６】
可変静電容量の力測定柄が圧力を受け、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片に接触し、ソフト導電片が変形して可変静電容量媒質面に接触し、圧力を絶縁片に伝達する、
ことを特徴とする請求項１〜３、１１〜１５のいずれの１項に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１７】
タッチスイッチの信号は出力され外部回路を制御する、
ことを特徴とする請求項１０または１５に記載の可変静電容量式圧力センサー。
【請求項１８】
筆跡表現光学スタイラスペン、筆跡表現電磁スタイラスペンを含み、
請求項１に記載の可変静電容量式圧力センサーを搭載する、
ことを特徴とする筆跡表現スタイラスペン。
【請求項１９】
前記の筆跡表現光学スタイラスペンは前記可変静電容量式圧力センサー、ペンシステム回路とペンケースを含み、電池、赤外線発射ヘッド、ペン先も含み、
その中に、可変静電容量式圧力センサーの力測定柄はスタイラスペン先の機能も兼ね、
その中に、赤外線発射ヘッドは赤外線レンズ、赤外線発射管を含み、赤外線発射管が赤外線レンズに設けられ、赤外線レンズがペン先の周囲に設けられ、赤外線レンズによって赤外線発射管を経由して発射された赤外線がスタイラスペンの周囲に均一的に発射され、
その中に、ペンケースはペンケース前端とペンケース後端を含み、
ペンケース後端に電池、ペンシステム回路を設け、
ペンケース前端に可変静電容量式圧力センサーと赤外線発射ヘッドを設け、
その中に、ペンシステム回路は周波数変調と高周波放出回路、ドライバ回路、電源制御と遅延ターンオフ回路、電源電圧切替と機能ボタンを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２０】
ペンシステム回路電源制御と遅延ターンオフ回路はタッチスイッチ短絡接続信号に接続し、ペンシステム回路周波数変調と高周波放出回路は可変静電容量式圧力センサーの静電容量変化値信号に接続する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２１】
ペンシステム回路の電源制御と遅延ターンオフ回路に電源入力ポート、電源出力ポート、電源充電制御ポート、手書き感覚スイッチ信号制御ポートが設けられ、手書き感覚スイッチ信号制御ポートは静電容量式圧力センサー内のタッチスイッチに接続し、オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーがタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信すると、電源入力ポートと電源出力ポートとは接続し、ペンシステム回路は稼働状態に入り、稼働状態で長時間タッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、電源入力ポートと電源出力ポートの間は切断され、システム回路はオフ状態に入り、いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、電源入力ポートと電源出力ポートの間を切断し、ペンシステム回路はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２２】
システム回路の周波数変調と高周波放出回路は可変静電容量式圧力センサーの静電容量変化値信号を受信し、信号収集とコーディングして高周波に変調して周辺機器に放出し、周辺機器はペンの高周波信号を受信し、静電容量変化値信号を復調してスタイラスペン筆圧値信号に変換する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２３】
システム回路のドライブ回路はシステム回路稼働状態で、ドライブ回路が赤外線発射ヘッドに絶え間なくドライブ信号を放出し、赤外線発射ヘッドが赤外線信号を続けて放出し、光学式タッチ感応器はペン先で赤外線信号を絶え間なく放出する赤外線発射ヘッドの位置を現在ペン先が手書きエリアでの書き軌跡の位置に認識する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２４】
可変静電容量式圧力センサーのタッチスイッチをトリガーしてペンシステム回路をオンにし、変化量はスタイラスペンの筆圧によるものであり、赤外線発射ヘッドの光学式タッチ感応器手書きエリアでの位置はスタイラスペンの手書き軌跡での位置である、
ことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれかの１項に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２５】
前記の筆跡表現電磁スタイラスペンは可変静電容量式圧力センサー、ペンシステム回路とペンケースを含み、電池、電磁信号出力コイルとペン先も含み、
その中に、可変静電容量式圧力センサーの力測定柄はスタイラスペン先の機能も兼ね、
その中に、電磁信号出力コイルは表面絶縁の金属製導線を使用し少なくとも１層で多巻き数のものを使用して、ペン先の周囲に設け、
その中に、ペンケースはペンケース前端とペンケース後端を含み、ペンケース前端は絶縁材であり、
ペンケース後端の中に電池、ペンシステム回路を設け、
ペンケース前端の中に可変静電容量式圧力センサーと電磁信号出力コイルを設け、
その中に、ペンシステム回路はLC発振器回路、電源制御と遅延ターンオフ回路、電源電圧切替と機能ボタンを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２６】
システム回路電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーのタッチスイッチに接続する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２７】
ペンシステム回路の電源制御と遅延ターンオフ回路に電源入力ポート、電源出力ポート、電源充電制御ポート、手書き感覚スイッチ信号制御ポートが設けられ、手書き感覚スイッチ信号制御ポートは静電容量式圧力センサー内のタッチスイッチに接続し、オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーがタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信すると、電源入力ポートと電源出力ポートとは接続し、ペンシステム回路は稼働状態に入り、稼働状態で長時間にタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、電源入力ポートと電源出力ポートの間は切断され、システム回路はオフ状態に入り、いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、電源入力ポートと電源出力ポートの間を切断し、ペンシステム回路はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２８】
電磁信号出力コイルはLC共振回路の共振コンデンサーである、
ことを特徴とする請求項２５に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項２９】
可変静電容量式圧力センサー内の可変静電容量はLC共振回路に並列接続され、ボタンと静電容量はLC共振回路に直列・並列接続され、その他の調整用静電容量はLC共振回路に並列接続される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３０】
LC共振回路は電磁信号出力コイル、圧力センサー内の可変静電容量、ボタンと直列接続する静電容量とその他の調整用静電容量を含む、
ことを特徴とする請求項２５〜２９のいずれの１項に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３１】
圧力センサー内の可変静電容量が変わり、あるいはボタンが押されて直列接続される静電容量に接続し、あるいはその他の調整用静電容量を変えると、LC発振器の周波数はそれに従って変動する、
ことを特徴とする請求項２５〜２９のいずれの１項に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３２】
LC発振器回路の共振コンデンサー兼電磁信号出力コイルは交番電磁信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２５〜２９のいずれの１項に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３３】
電磁信号出力コイルから出力した交番電磁信号は手書きの感圧信号とボタン信号を含む、
ことを特徴とする請求項３２に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３４】
ペン先の材料は２種類の材質である、
ことを特徴とする請求項１９または２５に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３５】
ペン先の書き端は軟質材で、もう一方の固定端は硬質材であり、Mo：3.0〜6.6wt％；Ti：0.01〜0.1wt％；Na：0.01〜0.1wt％；Cr：2〜5wt％を混ぜたPTZ圧電セラミックスである、
ことを特徴とする請求項１９、２５、３４のいずれか１項に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【請求項３６】
ペン先の材料はまずN2・Arの雰囲気で焼結し、そしてH2の雰囲気で焼結し、最後にO2の雰囲気で同様の条件をもって焼結して三回の焼結を経て成形されるものである、
ことを特徴とする請求項３４に記載の筆跡表現スタイラスペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変静電容量式圧力センサー、特に筆跡表現スタイラスペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子製品の技術進歩と発展に従って、スタイラスペンの応用範囲はだんだん大きくなる。現在の市販品では光学式タッチパネル用スタイラスペンとカメラ認識式電子白板用スタイラスペンがある。これらのスタイラスペンは指、棒、その他の物体、あるいはポインターをスタイラスペンの代わりに使用する。このようなものは便利で操作も簡単だが、筆圧検出機能を備えておらず、使用者の筆跡特徴を確実に表現できない。
【０００３】
市販のスタイラスペンの中に筆圧検出機能を備えるものもあるが、しかし、筆圧を測定するストロークが長く、書き心地が悪く、機能を実現する方法が複雑で、コストが高い。
【発明の概要】
【０００４】
前記の欠陥を克服するため、本発明は光学式タッチ感応器スタイラスペン、あるいはカメラ認識式電子白板スタイラスペン、あるいは電磁式スタイラスペンと静電容量式スタイラスペンに応用できる可変静電容量式圧力センサーを提供する、当圧力センサーを搭載するスタイラスペンは筆圧検出機能を有し、筆跡特徴を表現する効果がある。
【０００５】
具体的な実施例中では、本発明は可変静電容量式圧力センサーを公開し、可変静電容量、タッチスイッチ、力測定柄を含み、少なくともセンサーケース、戻しばねを含み、その中に、可変静電容量は絶縁片とソフト導電シートを含み、その中に、タッチスイッチは２つの固定接点と可動クリップ接点を含む。
【０００６】
前記の可変静電容量式圧力センサー可変静電容量の絶縁片第１面に設けられた電気伝導体は可変静電容量の第１電極であり、絶縁片第２面は可変静電容量の絶縁媒質面である。絶縁媒質面と極狭い間隔をもって設けられたソフト導電片は可変静電容量の第２電極を構成し、ソフト導電片が圧縮可能な導電性フォーム、あるいは変形可能な導電性ゴムで、絶縁片の絶縁媒質は可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量媒質である。
【０００７】
前記の可変静電容量式圧力センサー可変静電容量のソフト導電片が可変静電容量媒質に対向する一面の表面は、三角形の凸面で、中間部が突き出る弧形面で、均一分布する任意形状の凸面である。
【０００８】
前記の可変静電容量式圧力センサーの可変静電容量の力測定柄はソフト導電片に直接に当てる。力測定柄の受けた圧力はまずソフト導電片に伝達し、ソフト導電片が変形して可変静電容量媒質面に接触し、これによって絶縁片に伝達する。
【０００９】
前記の可変静電容量式圧力センサーの可変静電容量の力測定柄の受けた圧力は大きければ大きいほどソフト導電片の変形も大きくなり、ソフト導電片と絶縁片の間の圧縮変形がひどくなり、ソフト導電片と可変静電容量媒質面の間の圧縮接触面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の相対面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量が大きくなる。
【００１０】
前記の可変静電容量式圧力センサーの可変静電容量第１電極と第２電極の間の異なる静電容量が力測定柄から伝達した異なる圧力値を表現し、静電容量変化値の信号を外部回路に出力し、静電容量変化値の信号を外部回路に提供し信号収集と制御に供する。
【００１１】
前記の可変静電容量式圧力センサータッチスイッチ、可変静電容量第１電極はタッチスイッチの可動クリップ接点であり、固定接点がセンサーケースに設けられ、絶縁片とセンサーケースの間に戻しばねを設け、戻しばねは金属線バネ、回復可能なフォーム、ソフトゴムのいずれでもよい。絶縁片が力測定柄からの圧力を受けて移動し、戻しばねに圧力を与え、タッチスイッチ可動クリップ接点がセンサーケースに設けられた二つの固定接点を接触し、タッチスイッチの二つの固定接点が短絡接続する。力測定柄の圧力が消え、戻しばねが回復し、タッチスイッチ可動クリップ接点がセンサーケースの二つの固定接点から離れ、タッチスイッチの二つの固定接点がオフする。
前記の可変静電容量式圧力センサー可変静電容量はセンサーケースに固定される絶縁片を含む。
【００１２】
前記の可変静電容量式圧力センサータッチスイッチは一つの固定接点、一つの可動クリップ接点も含み、ソフト導電片はタッチスイッチ固定接点と可変静電容量第２電極である。可動接点が力測定柄の上端に固定される、可変静電容量の力測定柄が圧力を受け、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片に接触し、タッチスイッチがオンする。力測定柄への圧力が消え、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片から離れ、タッチスイッチがオフする。可変静電容量の力測定柄が圧力を受け、力測定柄の上端の可動クリップ接点がソフト導電片に接触し、ソフト導電片が変形して可変静電容量媒質面に接触し、圧力を絶縁片に伝達する。
前記の可変静電容量式圧力センサータッチスイッチの信号が外部回路に出力され、外部回路の制御信号に使用される。
【００１３】
本発明は筆跡表現スタイラスペンにも関し、筆跡表現光学スタイラスペン、筆跡表現電磁スタイラスペンを含み、前記の筆跡表現光学スタイラスペンは前記可変静電容量式圧力センサー、ペンシステム回路とペンケースを含み、少なくとも電池、赤外線発射ヘッド、ペン先を含み、その中に、電池はノーマルの交換可能な使い捨て電池あるいは繰り返し使用可能な充電池である。その中に、可変静電容量式圧力センサーの力測定柄はスタイラスペン先の機能も兼ねる。その中に、赤外線発射ヘッドは赤外線レンズ、赤外線発射管を含み、赤外線発射管が赤外線レンズに設けられ、赤外線レンズがペン先の周囲に設けられる。赤外線レンズによって赤外線発射管を経由して発射された赤外線がスタイラスペンの周囲に均一的に発射される。その中に、ペンケースはペンケース前端とペンケース後端を含み、ペンケース後端に電池、ペンシステム回路を設け、ペンケース前端に可変静電容量式圧力センサーと赤外線発射ヘッドを設ける。
【００１４】
その中に、ペンシステム回路は周波数変調と高周波放出回路、ドライバ回路、電源制御と遅延ターンオフ回路、電源電圧切替と機能ボタンを含み、充電池の場合充電回路も含み、充電回路は接触式のワイヤ充電回路、あるいは非接触式のワイヤレス充電回路でもよい。
【００１５】
ペンシステム回路電源制御と遅延ターンオフ回路はタッチスイッチ短絡接続信号に接続し、ペンシステム回路周波数変調と高周波放出回路は可変静電容量式圧力センサーの静電容量変化値信号に接続する。
【００１６】
ペンシステム回路の電源制御と遅延ターンオフ回路に電源入力ポート、電源出力ポート、電源充電制御ポート、手書き感覚スイッチ信号制御ポートが設けられる。手書き感覚スイッチ信号制御ポートは静電容量式圧力センサー内のタッチスイッチに接続する。オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーがタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信すると、本回路電源入力ポートと電源出力ポートとは接続し、ペンシステム回路は稼働状態に入る。稼働状態で長時間にタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、本回路電源入力ポートと電源出力ポートの間は切断され、システム回路はオフ状態に入る。いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、本回路電源入力ポートと電源出力ポートの間を切断し、ペンシステム回路はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する。
【００１７】
システム回路の周波数変調と高周波放出回路は可変静電容量式圧力センサーの静電容量変化値信号を受信し、信号収集とコーディングして高周波に変調して周辺機器に放出する、周辺機器は光学式タッチ感応器、PC、スマホのいずれでもよい。周辺機器はペンの高周波信号を受信し、静電容量変化値信号を復調してスタイラスペン筆圧値信号に変換する。
【００１８】
システム回路のドライブ回路はシステム回路稼働状態で、ドライブ回路が赤外線発射ヘッドに絶え間なくドライブ信号を放出する。赤外線発射ヘッドが赤外線を続けて放出する。光学式タッチ感応器はペン先で赤外線信号を絶え間なく放出した赤外線発射ヘッドの位置を現在ペン先が手書きエリアでの手書き軌跡の位置に認識する。
【００１９】
可変静電容量式圧力センサーのタッチスイッチをトリガーしてペンシステム回路をオンにする。可変静電容量式圧力センサーの可変静電容量の変化量はスタイラスペンの筆圧によるものである。赤外線発射ヘッドの光学式タッチ感応器手書きエリアでの位置はスタイラスペンの手書き軌跡での位置である。
【００２０】
本発明は筆跡表現電磁式スタイラスペンにも関し、前記の可変静電容量式圧力センサー、ペンシステム回路とペンケースを含み、少なくとも電池、電磁信号出力コイルとペン先を含み、その中に、電池はノーマルの交換可能な使い捨て電池あるいは繰り返し使用可能な充電池である。その中に、可変静電容量式圧力センサーの力測定柄はスタイラスペン先の機能も兼ねる。その中に、電磁信号出力コイルは表面絶縁の金属製導線を使用し少なくとも１層で多巻き数のものを使用して、ペン先の周囲に設ける。その中に、ペンケースはペンケース前端とペンケース後端を含み、ペンケース前端は絶縁材で、ペンケース後端に電池、ペンシステム回路を設け、ペンケース前端に可変静電容量式圧力センサーと電磁信号出力コイルを設ける。
【００２１】
その中に、ペンシステム回路はLC発振器回路、電源制御と遅延ターンオフ回路、電源電圧切替と機能ボタンを含み、充電池の場合充電回路も含み、充電回路は接触式充電回路、非接触式のワイヤレス充電回路でもよい。
【００２２】
ペンシステム回路電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーのタッチスイッチに接続し、可変静電容量式圧力センサーの可変静電容量はペンシステム回路LC発振器回路のLC共振回路に並列接続する。
【００２３】
ペンシステム回路の電源制御と遅延ターンオフ回路に電源入力ポート、電源出力ポート、電源充電制御ポート、手書き感覚スイッチ信号制御ポートが設けられる。手書き感覚スイッチ信号制御ポートは静電容量式圧力センサー内のタッチスイッチに接続する。オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路は可変静電容量式圧力センサーがタッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信すると、本回路電源入力ポートと電源出力ポートとは接続し、ペンシステム回路は稼働状態に入る。稼働状態で長時間タッチスイッチに接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、本回路電源入力ポートと電源出力ポートの間は切断され、システム回路はオフ状態に入る。いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、本回路電源入力ポートと電源出力ポートの間を切断し、ペンシステム回路はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する。
【００２４】
ペンシステム回路のLC発振器回路はその他の回路、LC共振回路を含み、電磁信号出力コイルはLC共振回路の共振コンデンサーである。可変静電容量式圧力センサー内の可変静電容量はLC共振回路に並列接続される。ボタンと静電容量はLC共振回路に直列・並列接続される。その他の調整用静電容量はLC共振回路に並列接続される、LC共振回路は電磁信号出力コイル、圧力センサー内の可変静電容量、ボダンと直列接続する静電容量とその他の調整用静電容量を含み、もし圧力センサー内の可変静電容量が変わり、あるいはボタンが押されて直列接続される静電容量に接続し、あるいはその他の調整用静電容量を変えると、LC発振器の周波数もそれに従って変動する。
【００２５】
LC発振器回路の共振コンデンサー兼電磁信号出力コイルは交番電磁信号を出力する。交番電磁信号は手書きの感圧信号とボタン信号を含み、出力信号はその他の調整用静電容量で微調整・校正できる。
本発明は専用ペン先にも関し、それは２種類の材質で構成され、書き端は軟質材で、固定端は硬質材である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の可変静電容量式圧力センサーの基本構造を示す図である。
【図２．１】本発明の可変静電容量式圧力センサーの実施案を示す図である。
【図２．２】本発明の可変静電容量式圧力センサーの実施案を示す図である。
【図２．３】本発明の可変静電容量式圧力センサーの実施案を示す図である。
【図３】本発明の可変静電容量式圧力センサーの絶縁片を示す図である。
【図４．１】本発明の可変静電容量式圧力センサーの三角形凸面のソフト導電片を示す図である。
【図４．２】本発明の可変静電容量式圧力センサーの中間部突出弧形面のソフト導電片を示す図である。
【図５．１】本発明の可変静電容量式圧力センサーの三角形凸面のソフト導電片と可変静電容量媒質面の間に圧力が大きいほど接触面積が大きくなることを示す図である。
【図５．２】本発明の可変静電容量式圧力センサーの中間部突出弧形面のソフト導電片と可変静電容量媒質面の間に圧力が大きいほど接触面積が大きくなることを示す図である。
【図６．１】本発明の筆跡表現光学スタイラスペンを示す図である。
【図６．２】本発明の筆跡表現光学スタイラスペンを示す図である。
【図６．３】本発明の筆跡表現光学スタイラスペンを示す図である。
【図６．４】本発明の筆跡表現光学スタイラスペンを示す図である。
【図７．１】本発明の筆跡表現電磁スタイラスペンを示す図である。
【図７．２】本発明の筆跡表現電磁スタイラスペンを示す図である。
【図７．３】本発明の筆跡表現電磁スタイラスペンを示す図である。
【図７．４】本発明の筆跡表現電磁スタイラスペンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
発明が解決しようとする技術課題、技術案及び有益な技術効果をより明確に説明するために、下記通り図面、実施例をもって、本発明をより一層詳しく説明する。ここで挙げる具体的な実施例は本発明を説明するものだけで、本発明を限定するものではない。
【００２８】
図１は本発明の可変静電容量式圧力センサーを示し、可変静電容量式圧力センサーは可変静電容量（301）、タッチスイッチ（302）、力測定柄（303）から構成される。
【００２９】
図２.１-図２.２と図３、図４.１-図４.２、図５.１-５.２は本発明の可変静電容量式圧力センサーの実施案１を示した。実施案１はセンサーケース（602）、戻しばね（304）、可変静電容量絶縁片（305）、ソフト導電片（306）、タッチスイッチから（302）構成される。可変静電容量絶縁片（305）の第１面に設けられた電気伝導体は可変静電容量の第１電極であり、可変静電容量絶縁片（305）の第２面は可変静電容量の絶縁媒質面である。絶縁媒質面と極狭い間隔をもって設けられたソフト導電片（306）は可変静電容量の第２電極を構成し、ソフト導電片（306）が圧縮可能な導電性フォーム、あるいは変形可能な導電性ゴムで、絶縁片（305）第２面の絶縁媒質は可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量媒質である。ソフト導電片（306）が可変静電容量媒質に対向する一面の表面は、三角形の凸面である。ソフト導電片（307）が可変静電容量媒質に対向する一面は中間部が突き出る弧形面であり、ソフト導電片は均一分布する任意形状の凸面でもよい。可変静電容量力測定柄（303）はソフト導電片（306）に直接に当て、力測定柄のうけた圧力（603）はまずソフト導電片（306）に伝達し、ソフト導電片（306）が変形して可変静電容量媒質面に接触し、これによって絶縁片に伝達する。可変静電容量力測定柄（303）の受けた圧力（603）が大きいほど、ソフト導電片（306）の変形がひどくなり、ソフト導電片（306）と絶縁片第２面の間の圧縮変形がひどくなり、ソフト導電片（306）と可変静電容量媒質面の間の圧縮接触面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の相対面積が大きくなり、可変静電容量第１電極と第２電極の間の静電容量が大きくなる。図５.１は三角形凸面のソフト導電片（306）と可変静電容量媒質面の間の圧力と接触面積の関係を示す。図では圧力の一番小さい０に対する掛線の面積は一番小さい。圧力の一番大きい４に対する掛線の面積は一番大きい。図５.２は中間部突出弧形面のソフト導電片（307）と可変静電容量媒質面の間の圧力と接触面積の関係を示す。図では圧力の一番小さい０に対する円の面積は一番小さい。圧力の一番大きい４に対する円の面積は一番大きい。可変静電容量第１電極と第２電極の間の異なる静電容量が力測定柄から伝達した異なる圧力値を表現し、静電容量変化値の信号を外部回路に出力し、静電容量変化値の信号を外部回路に提供し信号収集と制御に供する。可変静電容量第１電極である絶縁片第１面はタッチスイッチ（302）の可動クリップ接点（302b）であり、固定接点(302a)がセンサーケース(602)に設けられ、絶縁片(305)とセンサーケース(602)の間に戻しばね（304）を設け、戻しばね（304）は金属線バネ、回復可能なフォーム、ソフトゴムのいずれでもよい。絶縁片（306）が力測定柄（303）からの圧力（603）を受け移動し、戻しばねに圧力を与え、タッチスイッチ（302）可動クリップ接点（302b）がセンサーケース（602）に設けられた二つの固定接点（302a）を接触し、タッチスイッチ（302）の二つの固定接点（302a）が短絡接続する。力測定柄(303)の圧力(603)が消え、戻しばね（304）が回復し、タッチスイッチ（302）可動クリップ接点（302b）がセンサーケース（602）の二つの固定接点（302a）から離れ、タッチスイッチ(302)の二つの固定接点(302a)がオフする。図２.３は本発明の可変静電容量式圧力センサーの実施案２であり、絶縁片(305)がセンサーケース（602）に固定され、タッチスイッチ（302）は一つの固定接点、一つの可動クリップ接点を含み、ソフト導電片（306あるいは307）はタッチスイッチ固定接点（302a）と可変静電容量第２電極である。タッチスイッチ（302）の可動クリップ接点（302b）が力測定柄(303)の上端に固定され、可変静電容量（301）力測定柄（303）が圧力（603）を受け、力測定柄（303）上端の可動クリップ接点（302b）がソフト導電片（306あるいは307）に接触し、タッチスイッチ（302）がオンし、力測定柄（303）への圧力（603）が消え、力測定柄（303）上端の可動クリップ接点（302b）がソフト導電片（306あるいは307）を離れ、タッチスイッチ（302）がオフし、可変静電容量（301）力測定柄（303）が圧力（603）を受け、力測定柄（303）上端の可動クリップ接点（302b）がソフト導電片（306あるいは307）に接触し、ソフト導電片（306あるいは307）が変形して可変静電容量媒質面に接触し、これによって絶縁片（305）に伝達する。
【００３０】
タッチスイッチの信号（204）が外部回路に出力され、外部回路の制御信号に使用される。
【００３１】
本発明は筆跡表現スタイラスペンについて、筆跡表現光学スタイラスペンと筆跡表現電磁スタイラスペンを提出した。
【００３２】
図6.1-図6.4は本発明の筆跡表現光学スタイラスペンを示す。筆跡表現光学スタイラスペンは可変静電容量式圧力センサー（300）、ペンシステム回路（100）とペンケースから構成される。ペンケースはペンケース前端（602）とペンケース後端（601）を含む。ペンケース後端（601）の中には電池（501）、ペンシステム回路（100）を設け、ペンケース前端（602）の中には可変静電容量式圧力センサー（300）、赤外線発射ヘッド（401）を設ける。
【００３３】
電池（501）はノーマルの交換可能な使い捨て電池、また繰り返し使用可能な充電池でもよい。可変静電容量式圧力センサー（300）の力測定柄（303）はスタイラスペンのペン先（303）を兼ねる。赤外線発射ヘッド（401）は赤外線レンズ、赤外線発射管を含み、赤外線発射管が赤外線レンズに設けられ、赤外線レンズがペン先（303）の周囲に設けられ、赤外線レンズによって赤外線発射管を経由して発射された赤外線がスタイラスペンの周囲に均一的に発射される。
【００３４】
ペンシステム回路（100）は周波数変調と高周波放出回路（105）、ドライバ回路（106）、電源制御と遅延ターンオフ回路（102）、電源電圧切替（103）と機能ボタン（104）を含み、充電池の場合充電回路（101）も含み、充電回路(101)は接触式のワイヤ充電回路、非接触式のワイヤレス充電回路でもよい。
【００３５】
ペンシステム回路（100）電源制御と遅延ターンオフ回路（102）はタッチスイッチ短絡接続信号（204）に接続し、周波数変調と高周波放出回路（105）は可変静電容量式圧力センサーの静電容量変化値信号に接続する（205）。
【００３６】
ペンシステム回路(100)の電源制御と遅延ターンオフ回路(102)には電源入力ポート(VIN)、電源出力ポート(VOUT)、電源充電制御ポート(CC)、手書き感覚スイッチ信号制御ポート(PC)を設ける。手書き感覚スイッチ信号制御ポート（PC）は静電容量式圧力センサー（300）内のタッチスイッチ(302)に接続する。オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路(102)は可変静電容量式圧力センサー(300)がタッチスイッチ(302)に接続して発信した短絡接続信号を受信すると、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)とは接続し、ペンシステム回路(100)は稼働状態に入る。稼働状態で長時間タッチスイッチ(302)に接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)の間は切断され、システム回路(100)はオフ状態に入る。いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)の間を切断し、ペンシステム回路(100)はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する。周波数変調と高周波放出回路（105）は可変静電容量式圧力センサー（300）の静電容量変化値信号（205）を受信し、信号収集とコーディングして高周波に変調して周辺機器に放出する。周波数変調と高周波放出回路（105）はブルートゥース（登録商標）、WiFi、2.4GHｚあるいはその他の周波数帯域の放出回路である。周辺機器は光学式タッチ感応器（403）、PC、スマホのいずれでもよい。周辺機器はペンの高周波信号を受信し、静電容量変化値信号を復調してスタイラスペン筆圧値信号に変換する。ペンシステム回路（100）のドライブ（106）はペンシステム回路稼働状態で、ドライブ回路（106）が赤外線発射ヘッドに絶え間なくドライブ信号を放出する。赤外線発射ヘッド（401）が赤外線を続けて放出する。光学式タッチ感応器（403）はペン先（303）で赤外線信号（402）を絶え間なく放出した赤外線発射ヘッド（401）の位置を現在ペン先が手書きエリアでの書き軌跡での位置に認識する。可変静電容量式圧力センサー（300）のタッチスイッチ（302）をトリガーしてペンシステム回路（100）をオンにする。可変静電容量式圧力センサー（300）の可変静電容量（301）の変化量はスタイラスペンの筆圧によるものである。赤外線発射ヘッド（401）の光学式タッチ感応器（403）手書きエリアでの位置はスタイラスペンの手書き軌跡での位置である。
【００３７】
図7.1-図7.4は本発明の筆跡表現電磁スタイラスペンを示す。筆跡表現電磁スタイラスペンは可変静電容量式圧力センサー（300）、ペンシステム回路（100）とペンケースから構成される。ペンケースはペンケース前端（602）とペンケース後端（601）を含む。ペンケース後端（601）の中には電池（501）、ペンシステム回路（100）を設け、ペンケース前端（601）の中には可変静電容量式圧力センサー（300）、電磁信号出力コイル（L）を設ける。
【００３８】
電池（501）はノーマルの交換可能な使い捨て電池、また繰り返し使用可能な充電池でもよい。可変静電容量式圧力センサー（300）の力測定柄（303）はスタイラスペンのペン先（303）を兼ねる。電磁信号出力コイル（L）は表面絶縁の金属製導線を使用し少なくとも１層で多巻き数のものを使用する。被覆線銅線あるいは銀線、重綿巻線銅線あるいは銀線でもよい。電磁信号出力コイル(L)のコンパクト化と電磁信号出力コイル(L)の信号出力強度と出力効率の強化のために、コイルの中には磁心を設けることができる。環状の電磁信号出力コイル(L)はペン先（303）の周囲のペンケース前端(602)の中に設けられる。ペンケース前端（602）が絶縁材である。
【００３９】
ペンシステム回路（100）はLC発振器回路（105）、電源制御と遅延ターンオフ回路（102）、電源電圧切替（103）と機能ボタン（104）、充電池の場合充電回路（101）も含み、充電回路(101)は接触式のワイヤ充電回路、非接触式のワイヤレス充電回路でもよい。電源制御と遅延ターンオフ回路（102）は可変静電容量式圧力センサー（300）のタッチスイッチ（302）に接続し、可変静電容量式圧力センサー（300）の可変静電容量（301）はペンシステム回路（100）LC発振器回路（105）のLC共振回路（C、C1、C2、C△である301、Lを含む）に並列接続する。
【００４０】
ペンシステム回路(100)の電源制御と遅延ターンオフ回路(102)に電源入力ポート(VIN)、電源出力ポート(VOUT)、電源充電制御ポート(CC)、手書き感覚スイッチ信号制御ポート(PC)が設けられる。手書き感覚スイッチ信号制御ポート(PC)は静電容量式圧力センサー（300）内のタッチスイッチ(302)に接続する。オフ状態で電源制御と遅延ターンオフ回路(102)は可変静電容量式圧力センサー(300)がタッチスイッチ(302)に接続して発信した短絡接続信号を受信すると、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)とは接続し、ペンシステム回路(100)は稼働状態に入る、稼働状態で長時間にタッチスイッチ(302)に接続して発信した短絡接続信号を受信しないと、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)の間は切断され、システム回路(100)はオフ状態に入る。いかなる稼動状態で充電モードに入る場合、本回路電源入力ポート(VIN)と電源出力ポート(VOUT)の間を切断し、ペンシステム回路(100)はシャットダウン状態にロックダウンし、充電モードを維持する。
【００４１】
ペンシステム回路（100）のLC発振器回路はその他の回路(701)、LC共振回路を含み、電磁信号出力コイル（L）はLC共振回路の共振コンデンサーである。可変静電容量式圧力センサー内の可変静電容量（C△は301である）はLC共振回路に並列接続される。機能ボタン（104）と静電容量（C1とC2）はLC共振回路に直列・並列接続される。その他の調整用静電容量(C)はLC共振回路に並列接続される。LC共振回路は電磁信号出力コイル(L)、圧力センサー内の可変静電容量(C△は301である)、機能ボタン（104）と直列接続する静電容量（C1とC2）とその他の調整用静電容量(C)を含み、LC発振器回路（105）の稼働周波数ｆは下記の式で決定される。
ｆ＝１／２π√（Ｌ＊（Ｃ＋Ｃ１＋Ｃ２＋ＣΔ）
上記の式によって、圧力センサー(300)内の可変静電容量(C△は301である)が変わり、あるいはボタンが押されて直列接続される静電容量（C1とC2）に接続し、あるいはその他の調整用静電容量（C）を変えると、LC発振器(105)の周波数ｆもそれに従って変動する、とわかる。
【００４２】
LC発振器(105)回路の共振コンデンサー兼電磁信号出力コイル(L)は交番電磁信号(402)を出力する。交番電磁信号(402)は手書きの感圧信号とボタン信号を含み、出力信号はその他の調整用静電容量（C）で微調整・校正できる。
【００４３】
ペン先は絶縁材でも、導電材でもよい。導電材のペン先107の場合は電場出力信号（402）に接続し、電場信号アクティブアンテナ（114）を取って代わり、あるいは電場信号アクティブアンテナ（114）に接続して電場信号アクティブアンテナとし、電場信号の放出強度を強化することができ、これによって、静電容量モードスタイラスペンの手書き感度を強化することができる。
【００４４】
図2.1-図2.3は専用のペン先を示す。２種類の材質で構成され、固定端は硬質材で、硬質塩ビ、PCあるいはABSで出来ていて、手書きタッチパネルに接する端は軟質材で、硬質ゴム、PVC、TPUあるいは紙繊維類の物質でできている。このような材質ではスマホあるいはタブレットのガラスパネルで書くときペン先が滑りにくく、ローラーボールペンで紙に文字を書いているような書き心地を実現する。ペン先はMo、Ti、Na、Crを混ぜたPTZ圧電セラミックスを使用し、筆圧を検知できて、またアクティブアンテナとして電場信号を出力できる。PZTに含まれた成分と成分の重量は下記通りであり、Mo：3.0〜6.6wt％、好ましくは4.0%~5.6%；Ti：0.01〜0.1wt％、好ましくは0.05~0.1%；Na：0.01〜0.1 wt％、好ましくは0.03%~0.05%；Cr：2〜5wt％、好ましくは3~3.4%である。
上記物質を混ぜた材料はd33とKp値が高くなり、硬度が上げられ、圧電感度が敏感で、アンテナとして比較的強い電場信号を出力できる。
【００４５】
上記物質を混ぜたPZT材料はまずN2・Arの雰囲気で燒結し、そしてH2の雰囲気で燒結し、最後にO2の雰囲気で同様の条件をもって焼結する。３回焼結の目的は３回焼結の効果を重ねることだけではなく、混ぜたPZT圧電セラミックスはより多くの空孔を有し、N2・Arの雰囲気でN2がセラミックスの空孔に入り、H2の雰囲気で空孔に入ったN2を活性化し、最後O2の雰囲気でO2がN2を入れ替える。そして酸素分子は格子の中の酸素イオンにより易く取り除くことができる。これによって焼結した物質混合の材料はもっと緻密になる。焼結は300-325MPaの圧力で行われる。一般の高圧焼結は200MPa以下であるが、本出願では４材料を使用して焼結する圧電セラミックスを採用しているため、混合物質の作用が圧電セラミックスの機能に反応するために、300-325MPa圧力で焼結するのが最善である。前記の方法に従って製造した前記の成分を含有する材料を使用して製造したペン先は適切なスタイラスペン先の硬さを得られる。その硬さと感度がダブル機能タッチに相応し、もっとよい筆跡表現した手書き効果を得ることができる。
【００４６】
前記をもって本発明の筆跡表現スタイラスペンを公開した。本分野の技術者は上記によって見てわかるような改善と改造を実施できる。これらも本発明の保護範囲に含むものとする。
【図１】
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【図２．１】
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【図２．２】
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【図２．３】
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【図３】
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【図４．１】
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【図４．２】
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【図５．１】
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【図５．２】
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【図６．１】
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【図６．２】
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【図６．３】
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【図６．４】
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【図７．１】
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【図７．２】
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【図７．３】
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【図７．４】
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【国際調査報告】
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