(57)【要約】電子ペンは、前記ペンの内部に延びる筆記手段（７）、前記筆記手段（７）のための案内要素（９）、イメージを記録するためのセンサ（１５ａ）、および前記イメージに基づいて前記ペンの位置を算定するためのイメージプロセッサ（３０）を具備している。前記センサ（１５ａ）は、イメージング検出器ユニット（１５）の一部分である。前記案内要素（９）および前記検出器ユニット（１５）は、前記ペンの内部に固定的に取り付けられている共通の取り付け部品（５）内に配置されている。そのようなペンにおいては、ベース上でのペンストロークを位置の配列に変換する構成要素間における誤差連鎖を最小化することができる。このことは、少数の不合格品による前記ペンの連続的な生産を可能とする。
2004535010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ペンであって、前記ペンの内部に延びる筆記手段（７）と、前記筆記手段（７）のための案内要素（９）と、イメージを記録するためのセンサ（１５ａ）と、前記イメージに基づいて前記ペン（１）の位置を算定するためのイメージプロセッサ（３０）とを具備してなる電子ペンにおいて、前記センサ（１５ａ）は、イメージング検出器ユニット（１５）の一部分であり、且つ前記案内要素（９）および前記検出器ユニット（１５）は、前記ペンの内部に固定的に取り付けられている共通の取り付け部品（５）内に配置されることを特徴とする電子ペン。
【請求項２】
前記取り付け部品（５）は、前記検出器ユニット（１５）の光学軸を前記筆記手段（７）の長手軸（縦軸）に関連して配置すべく設計される請求項１に請求された通りの電子ペン。
【請求項３】
少なくとも一つの光学的偏向要素（３３）が、前記光学軸を前記長手軸に向けて偏向するために前記取り付け部品（５）内に配置される請求項２に請求された通りの電子ペン。
【請求項４】
前記取り付け部品（５）は、前記検出器ユニット（１５）の焦点面をベース（２９）への前記筆記手段（７）の接点に関連して配置すべく設計される請求項１、請求項２または請求項３に請求された通りの電子ペン。
【請求項５】
前記検出器ユニット（１５）は、自己内蔵型ユニットであって、そして前記センサ（１５ａ）と前記センサ（１５ａ）に適切に作用するように接続され且つ前記光学軸を定義するイメージングシステム（１５ｃ，１５ｄ）とを備える請求項２〜４の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項６】
前記取り付け部品（５）は、前記ペン（１）の前方部分（２ａ）内に配置され、且つ前記ペン（１）の前面部分（２７）を形成する先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項７】
前記案内要素（９）は、前記取り付け部品（５）の一部分として形成される先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項８】
前記案内要素（９）は、前記筆記手段（７）に緊密な嵌合を与えるように設計された貫通孔（３１）を有する先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項９】
前記取り付け部品（５）内に配置される光源（２０）をさらに備える先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項１０】
前記光源は、発光ダイオード（２０）を備える請求項９に請求された通りの電子ペン。
【請求項１１】
前記センサは、電気光学イメージセンサ（１５ａ）である先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項１２】
前記検出器ユニット（１５）は、前記ペン（１）の内部において、プリント回路基板（２８）上に配置された前記イメージプロセッサに対し、可撓性電気的結合（１９）によって、接続される先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項１３】
前記筆記手段（７）がベース（２９）に対して押圧され且つ前記取り付け部品（５）によって支持されるセンサ（２４）をさらに備える先行する請求項の内のいずれか１項に請求された通りの電子ペン。
【請求項１４】
前記センサは、圧力センサ（２４）を備える請求項１３に請求された通りの電子ペン。
【請求項１５】
前記取り付け部品（５）内に且つ、前記筆記手段（７）がベース（２９）に対して押圧されるにつれて、センサ（２４）に接触するようにして配置されるセンサハウジング（２３）内に、前記筆記手段（７）の一部分を保持すべく適合されたインサート（２２）が、移動可能に且つぴったりと適合した形態で配置される請求項１３または請求項１４に請求された通りの電子ペン。
【請求項１６】
電子ペン（１）の内部のための取り付け部品であって、所定の相対的な位置に、筆記手段（７）のための案内要素（９）と、イメージを記録するためのイメージング検出器ユニット（１５）を配置するための手段（１６）とを備える取り付け部品。
【請求項１７】
前記検出器ユニット（１５）の光学軸を、前記筆記手段（７）の長手軸（縦軸）に関連して配置すべく設計される請求項１６に請求された通りの取り付け部品。
【請求項１８】
前記検出器ユニット（１５）は、自己内蔵型ユニットであって、そしてセンサと前記センサに適切に作用するように接続され且つ前記光学軸を定義するイメージングシステムとを備える請求項１７に請求された通りの取り付け部品。
【請求項１９】
前記検出器ユニット（１５）の焦点面を、ベース（２９）への前記筆記手段（７）の接触点に関連して配置すべく設計される請求項１６、請求項１７または請求項１８に請求された通りの取り付け部品。
【請求項２０】
光源（２０）を、配置するための手段（２１）をさらに有する請求項１６〜１９の内のいずれか１項に請求された通りの取り付け部品。
【請求項２１】
前記光源を配置するための手段は、孔（２１）を備え、該孔は、互いに相対的に傾斜しており且つ前記光源（２０）に線接触することが意図されている少なくとも二つの壁部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を有する請求項２０に請求された通りの取り付け部品。
【請求項２２】
筆記手段（７）がベース（２９）に対して押圧されているかどうかを検知すべく適合されてなるセンサ（２４）を保持するための手段（１１）を、さらに備えることを特徴とする請求項１６〜２１の内のいずれか１項に請求された通りの取り付け部品。
【請求項２３】
前記ペン（１）の前面部分（２７）の一部を構成すべく前記ペン（１）の前方部分（２ａ）内に固定されて取り付けられるように設計される請求項１６〜２２の内のいずれか１項に請求された通りの取り付け部品。
【請求項２４】
電子ペンにおける据え付けのための取り付け部品であって、該取り付け部品は、相対峙する第一および第二の端面（５ａ，５ｂ）を有するボディと、筆記手段（７）を当該筆記手段孔に沿って移動可能に保持し且つ案内するために、前記ボディの両端面（５ａ，５ｂ）の間に延びる筆記手段貫通孔（１４）と、前記ボディの両端面（５ａ，５ｂ）の間に延び、且つイメージング検出器ユニット（１５）を保持するために第一の端面（５ａ）に関連する取り付け部（１７）を有するイメージング貫通孔（１６）と、第二の端面に開口し且つ光源を保持することを意図しており、前記孔（１４，１６，２１）は、前記筆記手段（７）、前記検出器ユニット（１５）および前記光源（２０）を所定の空間的関係に位置させるべく設計されている取り付け孔（２１）と、前記ボディの周囲エリアにおいて、その両端面（５ａ，５ｂ）の間に、前記ボディの前記第一の端面（５ａ）を前方ペンケーシング部分（２ａ）の内側に固定するために、前記ペンの取り付け開口を定義する、前記ケーシング部分（２ａ）と協同すべく設計されている係合要素（５ｃ，５ｄ）とを備える取り付け部品。
【請求項２５】
電子ペンを作る方法において、筆記手段（７）のための案内要素（９）およびイメージング検出器ユニット（１５）は、前記ペン（１）の内側の設置のために設計される共通の取り付け部品（５）内に配置されることを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記案内要素（９）は、取り付け部品（５）の一部として形成される請求項２５に請求された通りの方法。
【請求項２７】
光源（２０）が、前記取り付け部品（５）内に配置される請求項２５または請求項２６に請求された通りの方法。
【請求項２８】
前記取り付け部品（５）は、前記ペン（１）の前方部分（２ａ）内に設置される請求項２５〜２７の内のいずれか１項に請求された通りの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペンに係り、ペンの内部に延びる筆記手段、前記筆記手段のための案内要素、イメージを記録するためのセンサ、加えて前記イメージに基づいて前記ペンの位置を算定するためのイメージプロセッサを具備する電子ペンに関する。本発明は、また、電子ペンのための取り付け部品、および電子ペンを作る方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
序文によって説明されたタイプのペンは、とりわけ、例えば、米国特許ＵＳ−Ａ−５，６５２，４１２号，国際特許出願ＷＯ  ００／２５２９３，米国特許ＵＳ−Ａ−５，２９４，７９２号，米国特許ＵＳ−Ａ−５，８５２，４３４号およびＷＯ  ００／７３９８３から知られているような、手書き情報の電子的記録のために用いられ得る。ここで、センサは、望ましくは一つまたはそれより多くのイメージング構成要素を介して、ベースへの筆記手段の接触点のまわりまたは近傍のエリアのイメージを記録する。イメージの各々は、例えば、ベースに適用するパターンの一部および／またはベースへ筆記手段の助けを借りて作られたペンストロークの一部からなっていてもよい。ペン内のまたは外部ユニットにおける、イメージプロセッサは、センサからイメージを受信し、そしてこれらに基づいて、ベース上に手書きされた情報の、相互に関連された位置の配列の形態において、電子的コピーを作成する。
【０００３】
しかしながら、上述の先行技術のペンを大量に製造することは、筆記ベース上の物理的なペンストロークを位置の配列に変換することが含まれる構成要素間に存在する長い許容誤差連鎖のために、困難であるかもしれない。もしも、コストがかかる、各個別の構成要素の許容誤差を最小に保つことがなされないならば、構成要素の相対的配置が、それ故、ペンの異なる品目間で全く有意的に変動するであろう。結果として、手書き情報の記録において不充分な正確さを持つことによって製造に際して多くのペンが排除されなければならないことになる。
【０００４】
その上、ペン内部の構成要素が、例えば、ペンが床に落ちたりすると、相互に相対的に変位されるおそれがあるから、上述の先行技術のペンは、機械的なショックに敏感である。
【０００５】
対応する不具合は、国際特許出願ＷＯ  ０１／２２２０８号に開示されている電子ペンにも見られる。ペンは、ペンがベースに接触されたときを検出するセンサと協同するためにペンの内部に延びるインクカートリッジを有している。インクカートリッジは、通常のボールペンと同様のやり方で、ペンの前端部においてケーシングにねじ込まれるネジが着られた金属円錐によって制御される。ペンは、また、ペン内のプリント配線基板に固定されたイメージセンサ、およびペンの前端部内に配置されるイメージングシステムを有している。金属円錐のネジおよびケーシングへのねじ込みにおけるバリエーションは、結果としてペン内におけるインクカートリッジの位置がペンの異なる品目の間で変動することになる。プリント配線基板上のイメージセンサの位置およびペンの内部におけるプリント配線基板の位置も、イメージングシステムの位置もそうであるかもしれないのと同様に、異なる項目間で変動する。要約すれば、やはり、このタイプのペンは、それの逐次製造における歩留まりにおいて不利益な効果を持つかもしれない長い許容公差連鎖を持つ。
【０００６】
先行技術は、米国特許ＵＳ−Ａ−５，７７４，６０２号および国際特許出願ＷＯ  ０１／３０５８９号も含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、先行技術における上述された問題を少なくとも部分的に解決することにある。
【０００８】
より詳細には、本発明は、逐次製造に適する電子ペンおよびそのようなペンを作る方法の提供をねらっている。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、先行技術に対して増大された耐衝撃性を有する電子ペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、以下の説明から明らかになるであろうこれらのそしてその他の目的は、いま、電子ペンおよび取り付け部品、加えて、独立請求項、望ましい実施の形態および従属請求項において定義された変形に従った方法によって、全体的にまたは部分的に達成される。
【００１１】
発明の電子ペンは、したがって、筆記手段のための案内要素を保持する取り付け部品およびイメージを記録するためのセンサを収容するイメージング検出器ユニットを備えている。このことは、筆記手段および検出器ユニットが互いに相対的に正確に配置され得るから、ベース上のペンストロークを位置配列に変換する構成要素間の許容誤差連鎖は、最小化され得ることを意味する。センサは、検出器ユニットの一部として配置されるから、また、センサも取り付け部品に対して相対的に正確に、そしてそれ故、筆記手段に対して相対的に配置され得る。検出器ユニットは、物理的なユニットに分離され得るが、そうしなければならないわけではない。また、検出器ユニットは、一つまたはそれより多くのレンズ、一つまたはそれより多くのダイヤフラム、センサ等のような構成要素のアッセンブリ（組み立て）であり、それらは、各々取り付け部品に固定される。
【００１２】
したがって、本発明による電子ペンは、ベース上の筆記手段の接触点に検出器ユニットの焦点面が、最適の関係を持って配置されるように、筆記手段の長手方向についての検出器ユニットの視野の深さのサイズおよび位置における最小の相互変動にて製造され得る。ペンも、筆記手段の長手軸に関連して検出器ユニットの光学軸を配置して取り付け部品によって、ベース上のイメージングされるエリアとベース上の筆記手段の接触点との間の距離について最小の相互バリエーションにて製造される。
【００１３】
検出器ユニットは、自己内蔵型ユニットとして設計され得るとともに、それ自体、センサに加えて、前記センサに適切に動作可能として接続され且つ該検出器ユニットの光学軸を定義するイメージングシステムを備えていてもよい。そのような検出器ユニットは、センサと、前記イメージングシステムに含まれる全ての構成要素、例えばレンズおよびダイヤフラム、との正確な相対的な配置を可能とする。さらに、そのような、自己内蔵型ユニットは、分離して別々に製造されるようにすることも、そして取り付け部品内に設置する前にテストされるようにすることも、両方が可能であり、それは電子ペンの製造における不良排除の数をさらに最小化することができる。
【００１４】
同様にして、取り付け部品が案内要素および検出器ユニットを提供するときに形成される自己内蔵型検出器モジュールは、ペンの他の部品から分離して製造され、且つ分離して検査され得る。本発明によれば、各々そのような検出モジュールの機能性は、ペンのアッセンブルのためのプロセスとは独立に作られ得て、そのことは前記ペンの製造を単純化し且つペンの製造に、より有効で且つ不良排除されるペンの数が最小化される。
【００１５】
共通の取り付け部品の使用は、また例えばペンが落ちた場合等における互いに相対的に変位された際の、ペンにおける構成要素の危険を減小させたためにペンの耐衝撃性も増大させる。案内ユニットと検出器ユニットの相対的な配置は、ベース上に情報が筆記されたときにその動作の繰り返し可能性をもって電子的に検出することのペンの可能性を決定するから、その電子ペンの機能にとって重要である。
【００１６】
本発明の実施の形態によれば、取り付け部品は、前記ペンの前方部分に配置され、且つペンの前方部分の一部を構成する。これは、取り付け部品が、それがペンの内部における装備を保護するためにペンの前方部分の封止に用いられるので、二重機能が与えられるであろうということを意味する。そのような実施の形態は、同時に前記案内要素は、ベース上の筆記手段の接触点に近づけるべく動作させるかもしれないので、案内要素および検出器ユニットを伴う取り付け部品のコンパクトな配置をも可能とし、そして検出器ユニット／センサがベース近傍に配置され得る。前記配置における構成要素の間の相互間距離が、このような方法で最小化されれば、前記構成要素の取り付けおよび／または製造の効果は、さらに減小される。
【００１７】
一つの実施の形態においては、筆記手段のための案内要素は、取り付け部品の一部として形成される。製造に関して効果的な方法で、信頼できる案内が達成され得る。
【００１８】
案内要素は、例えば、筆記手段に緊密な嵌合を与えるべく設計された貫通孔を含んでいてもよい。このことは、同時に筆記手段が、必要なときに、基本的に自由に、案内要素を通してその長手方向に移動することを可能としてもよいので、筆記手段の良好な案内を生じさせ得る。
【００１９】
付加的な実施の形態において、前記ペンは、さらに前記取り付け部品内に配置され、且つベース上に情報を書いたときに前記ペンの動作の改善された検出を与える光源を備える。先行技術の手法に従って、照明されるエリアが確実にイメージングされるエリアと確実にオーバラップするように、ベース上の光源によって照明されるエリアが、光源、筆記手段およびセンサの間の取り付けおよび／または製造に関連して位置バリエーションを受ける同一のもの上のイメージングされるエリアよりもかなり大きいことは通常保証される。本発明に従った共通の取り付け部品における取り付けは、しかしながら、結果として、筆記手段および検出器ユニットに関する光源の位置決めにおける非常に高い精度を得ることができる。関連許容誤差連鎖がそのように低減されることにより、ベース上の照明されるエリアのサイズも、減小され、そのことは、照明されるエリア内の光のより高い強度および／または低減された電力消費に変化され得る。
【００２０】
前記光源は、単純で且つ高価でない照明選択肢である発光ダイオードとすることができる。
【００２１】
一つの実施の形態において、センサは、電気光学的イメージセンサ、例えばソリッドステート（固体状態）タイプ、である。
【００２２】
検出器ユニットは、ペン内のプリント配線基板上に配置されたイメージプロセッサに可撓性電気結合によって接続されてもよい。このことは、検出器ユニットに関連し、そしてそれ故、取り付け部品および筆記手段の配置にも関連し、それによってペンのアッセンブリを容易にする、プリント配線基板の配置に関するバリエーションを許容する安全な電気接触を与える。さらに、衝撃に対するペンの感受性は最小化され、機械的な衝撃については、それは前記取り付け部品により吸収され、例えば筆記手段を経由して、衝撃による影響を受け易い可能性があるプリント配線基板の構成要素には伝達されない。
【００２３】
一つの実施の形態においては、ペンが、筆記手段がベースに対して押圧された稼働かを検知するように適合されたセンサを含んでいてもよく、そしてそれは、直接的にまたは間接的に、取り付け部品に支持されている。センサは、筆記手段がベースに対して押圧されたときに、ペンの検出器ユニットおよび／またはイメージプロセッサおよび／または光源のアクティベーションを可能とする。前記取り付け部品との協同は、筆記手段およびセンサの非常に正確な相対的な位置合わせによる簡単な取り付けを可能とする。
【００２４】
センサは、圧力センサであってもよい。そのようなセンサは、小さな寸法を有するものが標準的な構成要素として市場で入手可能である。
【００２５】
筆記手段の一部を保持すべく適合されたインサートが、移動可能なそしてぴったり適合する形態で取り付け部品内に適合されたセンサハウジング内にさらに配置され、そして筆記手段がベースに対して押圧されるときにセンサと接触されるべく配置されていてもよい。そのようなインサートは、前記筆記手段とは本質的に独立に前記筆記手段とセンサの間の良好に定義された協同を可能とする。前記筆記手段の交換または修理も、前記筆記手段がペンの内部からとりはずされたときに、インサートをセンサハウジング内に残すことにより可能である。
【００２６】
ペンの取り付け部品は、プラスティックであってもよく、それは高価でなく且つ容易に形成できる材料である。実施の形態によれば、取り付け部品は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂モールドによって作られ、それは合理的な製造プロセスを可能とする。
【００２７】
本発明に従った取り付け部品は、所定の相対位置、筆記手段のための案内要素、そしてイメージを記録するためのイメージング検出器ユニットを有している。そのような取り付け部品は、筆記手段および検出器ユニットの取り付けに非常な正確さを与える。
【００２８】
本発明に従った取り付け部品の付加的な特徴および利点は、電子ペンの上述の説明から明白である。
【００２９】
電子ペンを作る発明の方法は、共通の取り付け部品内に筆記手段およびイメージング検出器ユニットのための案内要素を配置するステップを有し、それによって製造者において多大な正確さとわずかな不合格品を可能とさせる。
【００３０】
発明に従った方法の変形に従えば、案内要素は、取り付け部品の一部として形成されてもよく、望ましくは筆記手段に密な適合のために形成された貫通孔としてもよい。これは、含まれる多数の構成要素を最小化するので、案内要素を形成する合理的な方法である。
【００３１】
変形において、光源は、取り付け部品内に配置される。この場合、改善された検出のための光源は、効果的で且つ正確なやり方で取り付けられなければならない。
【００３２】
本発明に従った方法の望ましい変形に従えば、取り付け部品がペンの前方部分内に配置され、そのことは、配置された構成要素がペンの前方部分へ安全に取り付けられるべく配置されることを可能とする。
【００３３】
本発明に従った方法の付加的な特徴および利点は、電子ペンの上述の説明から明白である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
さて、本発明は、実施の形態によってそして添付図面を参照してより詳細に説明されるであろう。
【００３５】
図１における電子ペン１は、前方部分２ａを有するボディ２およびクリップ４を有するキャップ３を有している。ペン１の前方部分２ａには、取り付け部品５が、部分的にケーシング６の内部として、図２および図３に図解されるように、配置される。取り付け部品５は、ペン１の内部の一部を構成し、且つケーシング６の内方に向かう内側端部５ａおよび図２に示されるように、ケーシング６の外側に向かう外側端部５ｂを有している。ペンポイント８を有するインクカートリッジ７は、管状取り付け補助９ａ内に挿入され、ペンポイント８に隣接される部分においてはペンポイント案内手段９の形態の案内要素内に挿入され、取り付け部品５の外側端部５ｂに隣接する部分においては、本質的に円筒状をなし、取り付け部品５の内側端部５ａに隣接する部分においては、若干円錐状に拡張されている。インクカートリッジ７と取り付け補助９ａの内側との間にはある一定の遊び１０が存在する。遊び（図示されていない）は、インクカートリッジ７とペンポイント案内手段９との間に対応して見出すことができる。取り付け補助９ａは、取り付け部品５の内側端部５ａにおける第一の凹所の形態で第一の取り付け孔１１内に挿入され且つ固定される。第一の取り付け孔１１およびペンポイント案内手段９は、貫通穴すなわち孔１４を形成する。カメラユニット１５は、第二の取り付け孔１６内に挿入され且つ固定されており、取り付け部品５の内側端部５ａに隣接して第二の凹所１７を有し、且つ取り付け部品５の外側端部５ｂに隣接して第三の凹所１８を有する。カメラユニット１５は、可撓性電気的結合１９によってプリント配線基板２８に接続される。
【００３６】
カメラユニット１５は、一体に形成された管状ハウジングすなわちケーシングのまわりに配置される自己内蔵型ユニットであり、その一端部は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのような、電気光学的イメージセンサ１５ａを保持するためのセンサスペースを有して形成される。オプション的には、一つまたはそれより多くの光学フィルタが、センサ１５ａの前方のセンサスペースに配置されていてもよく、ロック可能板１５ｂによって前記センサスペース内に固定されている。管状ハウジングは、内部的に開口１５ｃを定義する。イメージングレンズ１５ｄは、開口１５ｃの前方に取り付けられている。ハウジングの他方の端部には、光学フィルタ１５ｅが取り付けられ、それもハウジングの封止を提供する。カメラユニット１５のイメージング要素、この例においては開口１５ｃおよびレンズ１５ｄ、は、一緒に光学軸Ｃを定義し、それはカメラユニットが取り付けられた状態において、取り付け部品５を通して延びる。
【００３７】
カメラユニット５は、レンズ１５ｄが、開口１５ｄに対して隣接するハウジング内に挿入され、そしてそこに例えば超音波溶接にて固定される。センサ１５ａは、センサスペース内に取り付けられ、且つフィルタ１５ｅがハウジングを封止すべく取り付けられる。代わりに、フィルタ１５ｅは、取り付け部品５におけるカメラユニット１５の設置に関連してハウジングの開口端の前方に緩く配置され得る。
【００３８】
取り付け部品５において、発光ダイオード２０が、互いに相対的に傾斜された三つの壁部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する第三の取り付け孔２１内に挿入され且つ固定される（図５）。第二の取り付け孔１６においても、カメラユニット１５の光学軸Ｃを角度付けするための、プリズムまたはミラー配列のような、光学要素３３が存在し、適切にペンポイント８に向けて全体の光学軸Ｃ’を形成する。発光ダイオード２０によって射出され、案内しおよび／または光束錘を形成するためのプリズムまたはミラー配列（図示されていない）のような光学要素は、第三の取り付け孔２１内に対応して配置され得る。ペンの内部もまた、プロセッサ３０（図３に概略的に図解されている）他の電子的構成要素を含んでいる。
【００３９】
電子的ペン１が使用されないとき、カップ３は、ペン１の前方部分２ａ上に通常は配置され、そしてそれからペンポイント８およびペン１の前方部分２ａにおける他の構成要素を保護する。クリップ４は、それからペン１を、例えばシャツのポケットに、固定するために使用され得る。ペン１が使用されることとなるとき、キャップ３は取り外され、且つペン１は、待機位置にセットされ、それはイメージプロセッサをプロセッサ３０が付勢されるような形にさせる。ペン１のペンポイント８がベース２９に押しつけられたとき、インクカートリッジ７が、インクカートリッジ７とペンポイント案内手段９の内側およびマウンティング補助９ａとのそれぞれの間の遊び１０によってその長手方向にいくぶんか移動することを可能とする。インクカートリッジ７は、ペン１内の圧力センサ２４に圧力を作用させる。圧力センサ２４からの信号は、電子ペン１内における、プロセッサ３０および／またはカメラユニット１５および／または発光ダイオード２０のように、完全に付勢された装置に使用される。
【００４０】
図４に示される実施の形態において、インクカートリッジ７の後端部分は、インサート２２内に挿入され且つ圧入嵌合され、取り付け補助９ａの内側端部に形作られまたは取り付けられた圧力センサハウジング２３内に移動可能に配置される。圧力センサ２４は、圧力センサハウジング２３によって定義されるスペース内において壁部に添設される。スペース２５は、インサート２２が圧力センサ２４に向かいおよびそこから離れる方向に動き得るように、しかし同時にインサート２２が圧力センサハウジング２３の外方に動くことができないように定義される。インサート２２は、それが種々の形状の同類のインクカートリッジを保持し得るようにして設計されており、通常のボールペンのための交換可能なインクカートリッジを使用することを可能としている。インサート２２は、インクカートリッジ７のペンポイント８がベース２９に対して押し付けられたときに圧力センサ２４との良好な接触を確実にし、インクが漏れて圧力センサ２４に損害を生じさせる可能性の危険を低減している。スペース２５の設計は、インクカートリッジ２７が交換のためにペン１から取り外されたときに、インサート２２を正しい位置にとどまらせるようにしている。インクカートリッジ７と取り付け補助９ａの内側との間の遊び１０は、インクカートリッジ７がペン１から小さな抵抗のみで外し得ることを確実にしている。新たなインクカートリッジ７を取り付けるとき、取り付け補助９ａは、インクカートリッジ７がペンの内部に正しく配置されることを確実にする。
【００４１】
取り付け部品５により支持される代わりに、圧力センサハウジング２３が、ペンのケーシング６またはプリント配線基板２８に取着されることができることが強調されるべきであろう。しかしながら、図４における実施の形態は、ペンポイント案内手段９および圧力センサハウジング２３の位置調整不良の危険を最小にする。そのような位置調整不良は、インクカートリッジ７の軸方向の動作と干渉し、ベースへのペンの接触の圧力センサにおける不定な遅れが導入される。さらに、そのような位置調整不良は、インサートおよび／または圧力センサに増大された摩耗を生じさせ得る。取り付け部品５によりサポートされる圧力センサハウジング２３を含む本実施の形態は、機械的衝撃に対するペンの感受性も低減し得る。
【００４２】
ペンポイント１がベース２９に対して押圧されたときに他のタイプのセンサをペン１を付勢するために使用してもよいことも認められるべきである。例えば、電気回路の一部が圧力センサ２４の位置に配置されるかもしれない（図示されていない）。この場合には、インサート２２は、ペンポイント８がベース２９に対して押圧され、スペース２５における電気回路に接触して、スペース２５内の電気回路を閉じるので、インサート２２は、金属ピンまたはシートによって提供される。代わりに、光学的または磁気的検出器がインクカートリッジ７の動作を検知するために使用され得る。
【００４３】
ユーザが、付勢されたペン１で書くときに、通常のペンと同じようにして、ペンポイント８に隣接するエリアが発光ダイオード２０によって照明される。カメラユニット１５は、ペンのペンポイント８に隣接する筆記ベース２９のイメージを記録し、そしてプロセッサ３０は、これらのイメージに基づくペン１の位置を算定する。ここに、例えば、参照によりここに組み込まれた、出願人のＰＣＴ国際出願ＷＯ  ００／７３９８３号公報およびＷＯ  ０１／２６０３３号公報に記載されたタイプの、筆記ベース２９上の特定のパターン（図示されていない）が使用される。筆記ベース２９上のパターンの助けによって、ペン１の位置が、それによっていかなる時点においても決定され、そしてユーザによってこのように書かれたものが記録され得る。カメラユニット１５は、望ましくは固体イメージセンサであるが、他のタイプの二次元検出器、例えば、化学的な、音響的な、電磁的な、容量的なまたは誘導的なマークも使用され得る。
【００４４】
ペン１の位置を決定するために、ペンポイント８およびカメラユニット１５の相対的位置決めは重要である。このさらなる図解のために、図６はベース２９に対する相対的な異なる傾斜を有するペン１の関連構成要素を示している。
【００４５】
ペン１の重要なパラメータは、ペンの全ての考えられる傾斜についての、記録されたイメージがイメージングされるエリアの関連部品にわたって適切な先鋭度を持つことを、確実にするために必要とされるカメラユニット１５の被写界ＦＤの深さである。図６から明白となるであろうように、この必要な被写界の深さは、接触点Ｐ、すなわちペンポイント８と、カメラユニット１５の光学軸Ｃとの間のいかなる公称平面においても距離Ｄに比例する。許容誤差連鎖の不充分な制御によれば、距離Ｄは、それ故、いくつかのペンについて、カメラユニット１５がプロセッサに有用なイメージを供給することができないほど大きい。このことは、被写界の大きな公称深さを有し、それはしかしながら光の量の望ましくない制限を引き起こすが、イメージング要素によってセンサに電送することができ、カメラユニット１５を構成することによって解決され得る。
【００４６】
ベース上の位置コーディングパターンをデコードするとき、距離Ｄも、ベース上の物理的なペンストロークに対する電子的なペンストロークの位置に関連させることが重要である。例えば、プロセッサ３０は、一つのイメージに基づいて、ペンおよび位置の空間配向性（傾斜および回転）を算定し、空間的配向性および距離Ｄの位置を知り、筆記位置、すなわち、接触点Ｐの位置を算定すべく配置され得る。従って、距離Ｄの公称値からの偏差は算定される筆記位置におけるシステム的なエラーを導入する。
【００４７】
接触点Ｐとカメラユニット１５との間の軸方向の距離におけるバリエーションを最小にすることも最も重要である。そのような、バリエーションが、ベースに対するカメラユニット１５の焦点面の位置に影響始、そしてそれ故、カメラユニット１５の被写界の大きな公称深さに合わせなければならない。
【００４８】
先行技術のペンと対照的に、ペンポイント案内手段、センサ、およびイメージング要素が、ペンの内部の異なる部品に添付されるから、案内要素またはペンポイント案内手段９およびカメラユニット１５ａが、本発明に従って共通の取り付け部品５内に配置される。結果として、バリエーションのいくつかの原因が除去されるから、ペン１の製造に有意に改善された正確さが得られる。取り付け部品は、取り付け補助９ａ、カメラユニット１５および発光ダイオード２０をそれぞれ取り付けるための三つの取り付け孔１１，１６，２１を備えて形成される。第一の取り付け孔１１は、同時にペンポイント案内手段９を保持する。
【００４９】
以前の電子ペンにおいては、発光ダイオードは、ペンポイント案内手段、センサおよびイメージング要素に関連して発光ダイオードの位置における変動を確実にして、プリント配線基板上に取り付けられていた。そのような変動に応じるため、証明されるエリアはベース上のイメージングされるエリアよりも大幅に大きくなければならなかった。本発明によれば、発光ダイオード２０は、代わりに図６に示されるように、共通の取り付け部品５に具合よく取り付けられる。このことは、カメラユニット１５によって走査されるエリアは、良好な照明が与えられ、ペン１の位置を決定する可能性を多大な正確さを持って改善する。照明されるエリアは、イメージングされるエリアに調整される前により高い程度とすることができ、それはこのエリアにおける光強度が増大することを意味している。代わりに、発光ダイオードに対する駆動電流は、電流を節約し且つそれ故電池寿命を増大させるために、検出能力を低下させることなく、低減され得る。
【００５０】
一つの実施の形態において、取り付け部品５は、熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネートおよびＡＢＳプラスティックからなるインジェクションモールド成型である。熱硬化性のプラスティックあるいは金属のような、他の材料も、取り付け部品５に使用され得る。成型も、例えば鋳造または切削によっても有効とされ得る。
【００５１】
本発明に従った電子ペンの製造においては、ペンポイント案内手段９が取り付け部品５の連続的な部分として設計される。ペンポイント案内手段９は、代わりに、貫通孔１４に挿入される分離された部品として形成されることもできる。取り付け補助９ａは、取り付け孔１１内に挿入される。カメラユニット１５の光学軸Ｃに角度付けするための光学要素３３は、必要な場合、第二の取り付け孔１６内に配置されることもできる。カメラユニット１５は、第二の取り付け孔１６内の第二の凹所内に挿入される。
【００５２】
発光ダイオード２０は、第三の取り付け孔２１に挿入される。第三の取り付け孔２１は、三つの傾斜された、本質的に平坦な支持壁部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有し、それらは互いに円周方向に接続され且つ孔の周囲壁の部分を形成する。発光ダイオード２０の整列は、二つの外角をなす支持壁部２１ａ，２１ｃの線接触によって制御される。結果として、発光ダイオード２０は、安全に固定され且つ第三の取り付け孔２１における正確な位置から角度付けされることはできない。発光ダイオード２０の軸対称軸の方向、すなわち、発光ダイオードの光束錘の公称主方向は、二つの支持壁部によって与えられ、そしてそれ故取り付けバリエーションは最小化される。発光ダイオード２０によって、二つの外側支持壁部が接触されるだけであり、中間支持壁部によることはなく、発光ダイオードのハウジングの放射方向の広がりにおけるいかなるバリエーションも、取り付け孔２１に関連して発光ダイオード２０の軸対称軸の位置決めを有意的に影響することはない。代替的な実施の形態における中間支持壁部が除外され得ることも指摘されるべきである。
【００５３】
発光ダイオードは、ホットメルト接着剤のような接着剤によって固定され得る。一つの実施の形態によれば、この接着剤は、例えばＵＶ（紫外線）波帯域における、放射により接着状態を治すことができる。一つのそのような実施の形態において、取り付け部品は、問題の波帯域内において透過性の材料から適切に作られる。
【００５４】
取り付け部品もまた、発光ダイオード２０によっておよび照明されたベース２９によって放射される光に関連する不透明な材料によって適切に作られ得る。このことは、所望しない放射がペンの内部に浸透する危険および位置決定との干渉を低減する。
【００５５】
ガラス２６の保護シートが、取り付け部品５の外側端部１３上に取り付けられ得て、一方では平坦な前面を提供し、且つ他方では、取り付け部品５内に配置される構成要素を保護する。
【００５６】
取り付け部品５および取り付けペンポイント案内手段９、カメラユニット１５および発光ダイオード２０は、ペン１の前方部分２ａに固定される。この配置のために、取り付け部品は、ペンポイント案内手段９、カメラユニット１５および発光ダイオード２０のためのホルダ、同時にペン１の前方部分２７を封止するための前方部分の一部分を構成する。
【００５７】
ケーシング６への取り付け部品５の設置を容易にし、そして取り付け部品をそこにロックするために、図２〜図３に示すように、取り付け部品５の円周部に沿って全体的にまたは部分的に延在して突出肩部５ｃが配置されており、ケーシング６のフロントエンドと協同する。肩部５から円周の係合面５ｄが次第に増大する半径によって取り付け部品５の内側端部５ａに向かって延びる。係合面５ｄは、対応して形成されるペンのケーシング６の前側部分と協同するように設計されている（図３に破線にて示したように）。したがって、取り付け部品５は、一方では、肩部５ｃとケーシング６のフロントエンドとの間に、そして他方では係合面５ｄとケーシング６の前側部分の間に、ペン１の前側部分２ａに緊密な適合形成による係合により適正位置に保持される。
【００５８】
ペンを製造するときは、ペン１のケーシング６に一つまたはそれより多くのプリント配線基板２８が、やはり、適切に固定される。一つまたはそれより多くのプロセッサ、メモリユニット、および通信ユニット（送受信機）、ならびに電気的配線、充電ソケット等も前記プリント配線基板／基板群に取り付けられ／一体化されていてもよい。カメラユニット１５は、それから可撓性電気結合１９によってプロセッサ３０に接続される。電池のような、付加的な構成要素は、ケーシング６が例えば二つのケーシングハーフを結合することによって封止される前にペン１の内部に取り付けられてもよい。
【００５９】
本発明は例示的な実施の形態によって上述において説明されてきた。しかしながら、本発明は、決してこれらに限定するものではなく、添付された請求項の保護の範囲によって定義されることおよびさらに当該技術における熟達者によって容易に実現されることに従って、多くの他の変形を含む。
【００６０】
例えば、上述の筆記手段は、インクカートリッジの代わりに万年筆ユニット、鉛筆ユニット、フェルトペンユニット、選択的磁化ベースとの協同のための磁気ヘッドユニット、熱感応性ベースとの協同のための加熱ヘット、電子的に制御されるインクジェットユニット、小型化されたレーザプリンタユニット、その他であることもできる。
【００６１】
さらにまた、カメラユニット、ペンポイント案内手段、発光ダイオード、ならびに、付加的なまたは代替的な構成要素が、取り付け部品に接着によって、圧接によって、緊密適合形成係合（例えば、スナップ動作結合、ネジ、くさび等）、（超音波、熱等の）溶接によって、ハンダによって、または機能的に等価な何らかの他の技術によって取り付けてもよい。対応する技術は、ペンの内部に取り付け部品を固定するのにも使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、側面図であり、そして本発明に従った電子ペンを示している。
【図２】図２は、斜視図であり、そしてその中に配置される構成要素を含む本発明に従った取り付け部品を示している。
【図３】図３は、断面図であり、そしてその中に配置される本発明に従った取り付け部品およびいくつかの構成要素を示している。
【図４】図４は、断面図であり、そしてその中に配置される本発明の変形に従った取り付け部品の一部を示している。
【図５】図５は、斜視図であり、本発明に従った取り付け部品を詳細について示している。
【図６】図６は、概略的な側面図および電子ペンのための接点、イメージングされるエリア、および照明されるエリアを示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004535010.tif 000032
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