(57)【要約】【課題】小型且つ簡素な構成で筆圧検出を行う。【解決手段】タッチペンのペン先を、中空部を有し且つ弾性及び導電性を持った半球状の外装部品２１と、中空部内に配置された弾性及び導電性を持った内装部品２２と、部品２１及び２２を支持する支持体２３にて形成する。所定点ＣＰ１にて外装部品２１及び信号線２４を電気的に接続すると共に、所定点ＣＰ２にて内装部品２２及び信号線２５を電気的に接続する。所定の力以上の操作力でペン先を入力面ＩＰに押し付けたとき、外装部品２１が歪んで外装部品２１の内面と内装部品２２との間に接点ＣＰ０が形成される。操作力に応じて接点ＣＰ０における接触面積及び接触圧等が変化し、点ＣＰ１、ＣＰ０及びＣＰ２を経由する電路の抵抗値も変化する。該抵抗値に応じた信号が信号処理部に伝達され、その信号値を検出することで筆圧を検出することができる。【選択図】図７
2014010523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有する弾性を持った物質で形成され、少なくとも内周面が導電性物質で形成された外装部品と、
弾性及び導電性を持った物質を用いて形成された内装部品と、
前記内装部品が前記中空部内に配置されるように前記外装部品及び前記内装部品を支持する支持体と、
前記外装部品に電気的に接続された第１信号線と、
前記内装部品に電気的に接続された第２信号線と、
前記第１及び第２信号線間の抵抗値に応じた信号の値を検出する検出部と、を備えた
ことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記外装部品から前記内装部品に向かう方向において前記外装部品に操作力が加わったとき前記外装部品の内周面と前記内装部品とが接触可能なように、前記支持体は前記外装部品及び前記内装部品を支持する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記操作力の大きさに応じて前記抵抗値が変化するように、前記外装部品及び前記内装部品が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記外装部品は、前記中空部を有する、弾性及び導電性を持った半球状の物質を含む
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の検出装置。
【請求項５】
前記外装部品は、前記中空部を有する、弾性及び導電性を持った円錐状の物質を含み、
前記内装部品は、弾性及び導電性を持った棒状の物質を含む
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の検出装置と、
ペン本体と、を備えた
ことを特徴とするペン型入力装置。
【請求項７】
表示部を有する電子機器であって、
請求項１〜請求項５の何れかに記載の検出装置による検出信号値に基づき、前記表示部への表示内容を制御する表示制御部を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の検出装置と、
表示部及び前記検出装置による検出信号値に基づき前記表示部への表示内容を制御する表示制御部を有する電子機器と、を備えた
ことを特徴とする電子機器システム。
【請求項９】
中空部を有する弾性を持った物質で形成され、少なくとも内周面が導電性物質で形成された外装部品と、
弾性及び導電性を持った物質で形成された内装部品と、
前記内装部品が前記中空部内に配置されるように前記外装部品及び前記内装部品を支持する支持体と、を備えた
ことを特徴とする、ペン型入力装置のペン先。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筆圧又は筆圧に依存する量などを検出する検出装置に関し、また、ペン型入力装置、電子機器、電子機器システム及びペン型入力装置のペン先に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペン型入力装置における筆圧の検出方法として、従来から様々な方法が提案されており、弾性物質を利用した筆圧検出方法も存在する。
【０００３】
弾性物質を利用した筆圧検出方法の内、第１従来方法では、基板に形成した特有の電極パターンに対向して感圧導電性エラストマを設け、ペン芯から得られる圧力にて感圧導電性エラストマを変形させて電極パターンの抵抗値を変化させることで筆圧検出を実現している（特許文献１参照）。第２従来方法では、ペン先と接合した可動電極と固定電極とで導電ゴムを挟み込み、ペン先に加わる力で導電ゴムを変形させて導電ゴムの抵抗値変化から筆圧検出を実現している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０１９７９号公報
【特許文献２】特開平７−２６１９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１及び第２従来方法を含む、弾性物質を利用した筆圧検出装置では、圧力をセンサ部に伝えるためのシャフト及びシャフトを内蔵するスペースが必要となり、装置が大型化、複雑化しやすい。
【０００６】
そこで本発明は、小型化又は構成簡素化に寄与する、筆圧等の検出に利用可能な検出装置、ペン型入力装置及びペン型入力装置のペン先を提供することを目的とする。また本発明は、そのような検出装置を利用した電子機器及び電気機器システム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】
【０００７】
本発明に係る検出装置は、中空部を有する弾性を持った物質で形成され、少なくとも内周面が導電性物質で形成された外装部品と、弾性及び導電性を持った物質を用いて形成された内装部品と、前記内装部品が前記中空部内に配置されるように前記外装部品及び前記内装部品を支持する支持体と、前記外装部品に電気的に接続された第１信号線と、前記内装部品に電気的に接続された第２信号線と、前記第１及び第２信号線間の抵抗値に応じた信号の値を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この検出装置において、弾性を有する外装部品に操作力が加わって外装部品が歪むと、外装部品の中空部に配置された内装部品と外装部品の内面とが接触するようになる。内装部品及び外装部品は導電性を有しているため、このような接触の有無に応じて上記抵抗値が変化する。また、操作力に応じて接触面積、接触圧、接触の位置などが変化すると、上記抵抗値も変化する。故に、上記抵抗値に応じた信号の値を検出することで、操作力又は操作力に依存する量（筆圧等）を検出することが可能となる。
【０００９】
当該検出装置では、従来では必要であったシャフト等が不要となり、構成の小型化及び簡素化が期待される。
【００１０】
具体的には例えば、前記外装部品から前記内装部品に向かう方向において前記外装部品に操作力が加わったとき前記外装部品の内周面と前記内装部品とが接触可能なように、前記支持体は前記外装部品及び前記内装部品を支持していると良い。
【００１１】
更に具体的には例えば、前記操作力の大きさに応じて前記抵抗値が変化するように、前記外装部品及び前記内装部品が形成されていると良い。
【００１２】
また例えば、前記外装部品は、前記中空部を有する、弾性及び導電性を持った半球状の物質を含んでいても良い。
【００１３】
或いは例えば、前記外装部品は、前記中空部を有する、弾性及び導電性を持った円錐状の物質を含んでいても良く、前記内装部品は、弾性及び導電性を持った棒状の物質を含んでいても良い。
【００１４】
これにより、操作力又は操作力に依存する量（筆圧等）の検出機能を、毛筆の書き味を実現するペン型入力装置に付与することが可能となる。
【００１５】
本発明に係るペン型入力装置は、上記の検出装置と、ペン本体と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る電子機器は、表示部を有する電子機器であって、上記の検出装置による検出信号値に基づき、前記表示部への表示内容を制御する表示制御部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
当該電子機器では、例えば、筆圧に依存する検出信号値に基づき、表示される線の太さを変えるといったことが可能となる。
【００１８】
本発明に係る電子機器システムは、上記の検出装置と、表示部及び前記検出装置による検出信号値に基づき前記表示部への表示内容を制御する表示制御部を有する電子機器と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るペン型入力装置のペン先は、中空部を有する弾性を持った物質で形成され、少なくとも内周面が導電性物質で形成された外装部品と、弾性及び導電性を持った物質で形成された内装部品と、前記内装部品が前記中空部内に配置されるように前記外装部品及び前記内装部品を支持する支持体と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
当該ペン先において、弾性を有する外装部品に操作力が加わって外装部品が歪むと、外装部品の中空部に配置された内装部品と外装部品の内面とが接触するようになる。内装部品及び外装部品は導電性を有しているため、このような接触の有無に応じて、外装部品の所定点と内装部品の所定点との間の抵抗値が変化する。また、操作力に応じて接触面積、接触圧、接触の位置などが変化すると、上記抵抗値も変化する。故に、上記抵抗値に応じた信号の値を検出することで、操作力又は操作力に依存する量（筆圧等）を検出することが可能となる。
【００２１】
当該ペン先では、従来では必要であったシャフト等が不要となり、構成の小型化及び簡素化が期待される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型化又は構成簡素化に寄与する、筆圧等の検出に利用可能な検出装置、ペン型入力装置及びペン型入力装置のペン先を提供することが可能となる。また本発明によれば、そのような検出装置を利用した電子機器及び電気機器システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチペン入力システムの全体構成図である。
【図２】タッチペンと入力面との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電子機器の概略内部ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るタッチペンの分解図である。
【図５】図４のペン先外装部品の外観斜視図である。
【図６】ペン先ブロックの断面図である。
【図７】基準状態、第１、第２、第３ペン状態における入力面及びペン先ブロックの断面図である。
【図８】タッチペンにおける部分的な回路構成図である。
【図９】外装部品及び内装部品間の接点を経由した電路を示す図である。
【図１０】ペン状態と特定の電圧信号との関係を示す図（ａ）と、操作力と特定の電圧信号との関係を示す図（ｂ）である。
【図１１】本発明の第１構成例に係るペン先ブロックの断面図である。
【図１２】図１１を基準としたペン先ブロックの変形断面図である。
【図１３】本発明の第２構成例に係るペン先ブロックの断面図である。
【図１４】本発明の第２構成例に係るペン先外装部品及びペン先内装部品の外観斜視図である。
【図１５】本発明の第２構成例に係り、基準状態、第１、第２、第３ペン状態における入力面及びペン先ブロックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００２５】
図１に、本発明の実施形態に係るタッチペン入力システム（電子機器システム）の全体構成図を示す。タッチペン入力システムは、電子機器１と、ペン型入力装置であるタッチペン２とを備える。電子機器１は、任意の情報の取得、再生又は加工等を行うことのできる任意の情報機器であり、例えば、携帯電話機、情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍リーダ、電子辞書、デジタルカメラ、ゲーム機器又はナビゲーション装置である。
【００２６】
図２に示す如く、電子機器１のユーザは、タッチペン２のペン先を入力面ＩＰに接触させたり、その接触状態を保ったままタッチペン２のペン先を入力面１Ｐ上で移動させたりすることで、様々な情報、指示等を電子機器１に入力することができる。入力面ＩＰは、典型的には例えば、電子機器１に設けられた表示部１１の表示画面であるが、表示部１１の表示画面以外のタッチパッド上の面であっても良い。ここでは説明の具体化のため、以下のようにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交し、入力面ＩＰはＸ軸及びＹ軸に平行な平面である（従って、入力面ＩＰの法線はＺ軸に平行である）。
【００２７】
図３は、電子機器１の概略内部ブロック図である。電子機器１は、液晶ディスプレイパネル等の表示画面から成る表示部１１と、表示部１１の表示内容を制御する表示制御部１２と、入力面ＩＰとタッチペン２との接触有無及び入力面ＩＰとタッチペン２との接触位置を検出するタッチ検出部１３と、タッチペン２から供給されるペン入力信号を取得するペン入力信号取得部１４と、を備える。タッチペン２からペン入力信号取得部１４へのペン入力信号の送信は、有線又は無線による信号伝送で行われる。表示制御部１２は、タッチ検出部１３の検出結果及びペン入力信号等に応じて表示部１１の表示内容を制御することができる。タッチ検出部１３の検出結果に応じた表示内容制御は、タッチパネル操作に応じた公知の表示内容制御を含む。例えば、表示制御部１２は、タッチペン２及び入力面ＩＰ間の接触位置のＸ軸及びＹ座標値に応じ、タッチペン２の移動軌跡による文字や図形を表示部１１に表示する。ペン入力信号に応じた表示内容制御は後に詳説される。尚、図３には示していないが、電子機器１には、電話機能を担う部位、音声入出力機能を担う部位、デジタル画像の撮影機能を担う部位、様々なアプリケーションプログラムを実行する部位などが更に備えられうる。
【００２８】
図４は、タッチペン２の分解図である。タッチペン２は、ペン先外装部品２１と、ペン先内装部品２２と、支持体２３と、信号線２４及び２５と、電子部品が実装された信号処理基板２６と、ペン本体２７と、を備える。軸ＡCは、タッチペン２の長手方向に伸びる、タッチペン２の中心軸である。タッチペン２のペン先は、少なくとも外装部品２１を含んで形成される。内装部品２２や支持体２３もタッチペン２のペン先の構成要素に含まれている、と考えても良い。図５は、外装部品２１の外観斜視図である。ペン先外装部品２１、ペン先内装部品２２、支持体２３、信号線２４及び信号線２５を含むブロックをペン先ブロックと呼ぶ。図６は、ペン先ブロックの断面図である。本実施形態で議論する断面は、中心軸ＡCに沿った断面である。
【００２９】
ペン先外装部品２１は、弾性及び導電性を持った物質で形成され、例えば、導電性ゴム、導電性樹脂若しくは金属、又は、それらの組み合わせにて形成される。ペン先内装部品２２も、弾性及び導電性を持った物質で形成され、例えば、導電性ゴム、導電性樹脂若しくは金属、又は、それらの組み合わせにて形成される。支持体２３は、概略円柱状の絶縁性物質にて形成される。
【００３０】
部品２１、部品２２及び支持体２３の夫々は接合面を有する。部品２１の接合面と支持体２３の接合面とが接するように部品２１及び支持体２３が接合され、部品２２の接合面と支持体２３の接合面とが接するように部品２２及び支持体２３が接合される。部品２１及び支持体２３間の接合方法並びに部品２２及び支持体２３間の接合方法は任意であり、それらの接合方法として、はめ込み、接着剤を使用した接着、圧着などを利用できる。部品２１の接合面において穴が存在し、その穴から成る中空部ＨＬが部品２１に設けられている。支持体２３は、部品２２が中空部ＨＬ内に配置されるように部品２１及び２２を支持及び固定する。
【００３１】
支持体２３には中心軸ＡC方向に伸びる穴が設けられていて、その穴に信号線２４及び２５が挿入及び配置される。信号線２４の一端は接点ＣＰ１にて部品２１の一部と接しており、接点ＣＰ１において部品２１及び信号線２４間の電気的接続が実現されている。信号線２５の一端は接点ＣＰ２にて部品２２の一部と接しており、接点ＣＰ２において部品２２及び信号線２５間の電気的接続が実現されている。信号線２４及び２５の各他端は信号処理基板２６に接続されている。尚、図４及び図６に示す例では、支持体２３に２つの穴を設けて該２つの穴に信号線２４及び２５を挿入しているが、信号線２４の一端が接点ＣＰ１にて部品２１の一部と接し且つ信号線２５の一端が接点ＣＰ２にて部品２２の一部と接することができる限り、信号線２４及び２５の引き回し及び配置位置等は任意である。支持体２３において接点ＣＰ１及びＣＰ２間は電気的に絶縁されている。
【００３２】
図４〜図６に示す例では、部品２１及び２２の夫々が概ね半球の形状を有しており、部品２１における半球の底面の一端に接点ＣＰ１が形成されていると共に、部品２２における半球の底面の一端に接点ＣＰ２が形成され、部品２１の半球を含む球の中心及び部品２２の半球を含む球の中心は中心軸ＡC上にある。尚、以上で述べた部品２１及び２２の形状は例示であり、それらの形状は様々に変更可能である。
【００３３】
ペン本体２７は、樹脂等にて形成された棒状部品であり、開口部である第１収容部２７Ｈ及び開口部である第２収容部（不図示）が設けられている。第１収容部２７Ｈと第２収容部は１つの収容部であっても良い。第１収容部２７Ｈに、少なくとも信号処理基板２６が収容される。支持体２３、信号線２４及び２５の全部又は一部も、第１収容部２７Ｈに収容される。支持体２３とペン本体２７は、例えばねじ機構を介して互いに結合される。第２収容部には、信号処理基板２６に実装された電子部品の駆動源となる、図示されない一次電池又は二次電池が収容される。
【００３４】
タッチペン２を入力面ＩＰに押し付けたとき、外装部品２１が変形して外装部品２１と内装部品２２との間に接点が形成されうる。この接点が形成される様子を、図７（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００３５】
図７（ａ）〜（ｄ）には、ペン先ブロックと入力面ＩＰの断面図が示されている。図７（ａ）に示す状態では、外装部品２１が入力面ＩＰと接しておらず、外装部品２１及び内装部品２２には圧力が加わっていない。外装部品２１が入力面ＩＰと接していないときのタッチペン２の状態を基準状態と呼ぶ。タッチペン２を入力面ＩＰに押し付ける力を操作力と呼ぶ。
【００３６】
図７（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、Ｚ軸と中心軸ＡCとを一致させた状態で、タッチペン２を入力面ＩＰに第１、第２、第３操作力で押しつけたときのペン先ブロック及び入力面ＩＰの断面図である。Ｚ軸と中心軸ＡCとを一致させた状態で、タッチペン２を入力面ＩＰに第１、第２、第３操作力で押しつけたときのタッチペン２の状態を、夫々、第１ペン状態、第２ペン状態、第３ペン状態と呼ぶ。また、中心軸ＡCに平行な方向であって且つ外装部品２１から内装部品２２に向かう方向を圧力方向と呼ぶ。圧力方向は、第１〜第３ペン状態において外装部品２１に加わる圧力の方向である。外装部品２１に加わる圧力は、ユーザがタッチペン２を筆として用いたときの、いわゆる筆圧に比例する。第２操作力は第１操作力よりも強く、第３操作力は第２操作力よりも強い。従って、圧力方向において外装部品２１に加わる力及び圧力は、第１、第２、第３ペン状態の順に大きくなる。
【００３７】
第１ペン状態では、外装部品２１が若干変形しているものの、その変形の度合いが小さいため、外装部品２１と内装部品２２との間に接点が形成されていない。第２及び第３ペン状態では、操作力によって中心軸ＡC方向に外装部品２１が大きく歪み（縮小し）、互いに対向しあう外装部品２１の内周面と内装部品２２の外周面との間に接点ＣＰ０が形成される。外装部品２１は、外装部品２１及び支持体２３間の接合面、該接合面よりも中心軸ＡC側に位置し且つ内装部品２２の外周面と対向する内周面、並びに、入力面ＩＰとの接触を果たす外周面を有すると考えることができる。
【００３８】
第２及び第３ペン状態では、接点ＣＰ０を通じて操作力が内装部品２２にも加わり、内装部品２２にも歪みが生じる。第３ペン状態における外装部品２１の歪み量（縮小量）は、第２ペン状態における外装部品２１の歪み量（縮小量）よりも大きいため、接点ＣＰ０を通じて内装部品２２に加わる操作力も、第３ペン状態の方が第２ペン状態よりも大きい。結果、第３ペン状態における内装部品２２の歪み量（縮小量）は、第２ペン状態における内装部品２２の歪み量（縮小量）よりも大きい。以下のように表現することもできる。操作力によって外装部品２１及び内装部品２２に蓄えられる弾性エネルギは、第２ペン状態よりも第３ペン状態の方が大きい。
【００３９】
図８は、接点ＣＰ１及びＣＰ２周辺におけるタッチペン２の回路構成図である。信号処理基板２６には、一定の電源電圧ＶＤＤを生成する電源回路（不図示）と、抵抗値Ｒ０を有する抵抗素子３１と、ＡＤコンバータ等から成る信号処理部３２と、が実装されている（ＶＤＤ＞０）。抵抗素子３１の一端には電源電圧ＶＤＤが印加され、抵抗素子３１の他端は信号線２５及び接点ＣＰ２に接続されている。接点ＣＰ１に接続された信号線２４は、０ボルトの基準電位を有するグランドに接続されている。信号線２５に加わる電圧Ｖｉｎは、接点ＣＰ１及びＣＰ２間の電圧であり、接点ＣＰ１及びＣＰ２間の抵抗値Ｒ１に応じた電圧値を持つ。
【００４０】
信号線２４及び２５が持つ抵抗値並びに接点ＣＰ１及びＣＰ２の接触抵抗値は十分に小さく、それらを０Ωとみなす。抵抗値Ｒ１を有する抵抗３３は、接点ＣＰ１から接点ＣＰ０を経由して接点ＣＰ２に至る電路３１０（図９参照）の抵抗であり、その抵抗値Ｒ１は操作力に依存して変化する。図１０（ａ）にペン状態と電圧Ｖｉｎの関係を示す。基準状態又は第１ペン状態の如く接点ＣＰ０が形成されていないとき、抵抗値Ｒ１は十分に大きく、電圧Ｖｉｎは電源電圧ＶＤＤと一致する。第２又は第３ペン状態の如く接点ＣＰ０が形成されていると、抵抗値Ｒ１は相応に小さくなり、電圧Ｖｉｎは電源電圧ＶＤＤよりも低くなる。また、第３ペン状態の方が第２ペン状態よりも抵抗値Ｒ１が低くなる結果、第３ペン状態における電圧Ｖｉｎは第２ペン状態における電圧Ｖｉｎよりも低い。
【００４１】
接点ＣＰ０が形成されているとき、抵抗３３は、接点ＣＰ２から接点ＣＰ０に至るまでの内装部品２２の材質の抵抗Ｒ22と、接点ＣＰ０における外装部品２１及び内装部品２２間の接触抵抗ＲCONTACTと、接点ＣＰ０から接点ＣＰ１に至るまでの外装部品２１の材質の抵抗Ｒ21との直列合成抵抗に相当する。操作力の増大に伴って、接点ＣＰ０における外装部品２１及び内装部品２２間の接触面積増大並びに接触圧増大が生じるため、接触抵抗ＲCONTACT及び抵抗値Ｒ１（＝Ｒ21＋Ｒ22＋ＲCONTACT）が減少する。また、操作力の増大に伴って抵抗Ｒ21及び／又はＲ22が減少するように、外装部品２１及び内装部品２２を形成することもできる（詳細は後述）。
【００４２】
操作力と電圧Ｖｉｎとの関係を一般化したグラフを図１０（ｂ）に示す。操作力が所定の力ＰTHよりも小さく、結果、接点ＣＰ０が形成されていない状態では電圧Ｖｉｎは電源電圧ＶＤＤと一致する。操作力が所定の力ＰTH以上となって接点ＣＰ０が形成されると、電圧Ｖｉｎは電源電圧ＶＤＤよりも低くなり、基本的に、操作力の増大に伴って電圧Ｖｉｎの値は単調減少する。
【００４３】
信号処理部３２は、抵抗値Ｒ１に応じた信号の値（即ち電圧Ｖｉｎの値）を検出する検出部（不図示）を内包している。具体的には、信号処理部３２は、信号線２５にて伝搬されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換するＡＤコンバータ（不図示）を備え、その変換によって電圧Ｖｉｎの値を得る。Ｖｉｎ、ＶＤＤ、Ｒ０及びＲ１間には下記式（１）の関係が成り立つため、信号処理部３２は、電圧Ｖｉｎの値と予め認識している抵抗値Ｒ０及び電源電圧ＶＤＤの値とに基づき、下記式（２）に従って抵抗値Ｒ１を求めることができる。
Ｖｉｎ＝ＶＤＤ（Ｒ１／（Ｒ０＋Ｒ１））            ・・・（１）
Ｒ１＝Ｒ０（Ｖｉｎ／（ＶＤＤ−Ｖｉｎ））          ・・・（２）
【００４４】
信号処理部３２は、抵抗値Ｒ１に応じた信号を含む上述のペン入力信号を、有線又は無線通信を介し電子機器１に対して出力する。ペン入力信号に含められる、抵抗値Ｒ１に応じた信号は、抵抗値Ｒ１そのものを表す信号又は電圧Ｖｉｎの値を表す信号であっても良いし、タッチペン２のペン先に加わる操作力による筆圧を表す信号であっても良い。筆圧を表す信号は筆圧の検出値を表す。筆圧の検出は信号処理部３２にて行われても良いし、電子機器１内で行われてもよい。Ｖｉｎ及びＲ１は筆圧に依存する（筆圧の増大に伴ってＶｉｎ及びＲ１は減少する）。従って、電圧Ｖｉｎ及び筆圧間の関係又は抵抗値Ｒ１及び筆圧間の関係を規定するテーブルデータ又は数式を信号処理部３２又は電子機器１内に予め格納しておき、信号処理部３２又は電子機器１にて、テーブルデータ又は数式等を用い、検出された電圧Ｖｉｎの値又は抵抗値Ｒ１を筆圧に変換するとよい。
【００４５】
電子機器１の表示制御部１２は、タッチペン２によって検出された、抵抗値Ｒ１に応じた信号の値に基づき、表示部１１への表示内容を制御することができ、この際、抵抗値Ｒ１が第１抵抗値であるときの表示内容を、抵抗値Ｒ１が第１抵抗値よりも小さな第２抵抗値であるときの表示内容と異ならせることができる。具体的には例えば、表示制御部１２は、タッチペン２のペン先を入力面ＩＰ上で移動させたときのペン先の移動軌跡を表示部１１に表示させる機能を持ち、その機能の実現時において、抵抗値Ｒ１（又は電圧Ｖｉｎの値）が小さいほど、筆圧が大きいと判断して、表示される移動軌跡の太さを太くする。ペン先の移動軌跡は、例えば、ユーザが電子機器１に入力する文字や図形を表している。
【００４６】
上述の如く、タッチペン２では、外装部品２１から内装部品２２に向かう方向において（例えば、中心軸ＡCに平行であって且つ外装部品２１から内装部品２２に向かう方向において）外装部品２１に所定の力ＰTH以上の操作力が加わったとき、外装部品２１の内周面と内装部品２２とが接点ＣＰ０にて接触する（そのような接触が実現されるように、外装部品２１及び内装部品２２が支持体２３にて支持されている）。そして、操作力の大きさに応じて抵抗値Ｒ１が変化するように、外装部品２１及び内装部品２２が弾性を持って形成されていると共に、信号線２４及び２５が外装部品２１及び内装部品２２に電気的に接続されている。
【００４７】
尚、外装部品２１の全体が導電性物質で形成されている必要は必ずしもなく、外装部品２１において少なくとも内周面が導電性物質で形成されていれば足る。同様に、内装部品２２の全体が導電性物質で形成されている必要は必ずしもなく、内装部品２２の内、接点ＣＰ１、ＣＰ０及びＣＰ２を経由する電路の形成に寄与する部分が少なくとも導電性物質で形成されていれば足る。
【００４８】
＜＜第１構成例＞＞
ペン先ブロックの第１構成例を説明する。図１１は、第１構成例に係るペン先ブロックの断面図である。部品２１Ａ及び２２Ａは、夫々、第１構成例に係る外装部品２１及び内装部品２２である。
【００４９】
外装部品２１Ａは、図４〜図６を参照して説明した外装部品２１と同じ形状を持つ（従って中空部ＨＬを持つ）半球状の弾性ゴム（ドーム状の弾性ゴム）であり、外装部品２１Ａを形成する弾性ゴムは導電性を持つ。外装部品２１Ａを形成する弾性ゴムの一端において、外装部品２１Ａ及び信号線２４間の接点ＣＰ１が設けられる。
【００５０】
内装部品２２Ａは、導電性物質で形成されたバネである。内装部品２２Ａとしてのバネは、任意の形態のバネ（例えば、つる巻きバネ、板バネ）であって良いが、ここでは、内装部品２２Ａが金属性のつる巻きバネであるとする。内装部品２２Ａとしてのつる巻きバネの両端は支持体２３上の異なる２点において支持体２３に固定され、つる巻きバネの一端において内装部品２２Ａ及び信号線２５間の接点ＣＰ２が設けられる。つる巻きバネの両端は、中心軸ＡCに直交する共通面上に固定され、つる巻きバネの中心軸は、外装部品２１Ａと同様、断面図上で中心角１８０°の円弧を描く。断面図上における外装部品２１Ａの円弧の中心と内装部品２２Ａの円弧の中心は共通であって、中心軸ＡC上に位置する。尚、図１１はペン先ブロックの断面図ではあるが、図示の便宜上、内装部品２２Ａとしてのつる巻きバネについては、概略的な平面イメージ図を示している（ペン先ブロックの断面図である、後述の図１２についても同様）。
【００５１】
第１構成例のペン先ブロックを持つタッチペン２に対し、所定の力ＰTH以上の操作力を加えると、中心軸ＡC上に中心を持つ接点ＣＰ０が形成され、操作力が増大すれば、接点ＣＰ０における外装部品２１Ａ及び内装部品２２Ａ間の接触面積増大並びに接触圧増大が生じるため接触抵抗ＲCONTACTは減少する。また、中心軸ＡC上に中心を持つ接点ＣＰ０の面積が増大すれば、電流が部品２１Ａ及び２２Ａ内を通過するときの経路の長さが縮小し、抵抗Ｒ21及び／又はＲ22の低下も発生する。故に、上述したような操作力及び抵抗値Ｒ１間の関係が得られる。
【００５２】
尚、操作力の増大に伴って抵抗値Ｒ１が減少する限り、内装部品２２Ａとしてのバネはどのような形態のバネであってもよいし、どのような形態で支持体２３に固定されていても良い。例えば、図１２に示す如く、内装部品２２Ａとしてのつる巻きバネの中心軸を中心軸ＡCと一致させ、つる巻きバネの伸縮方向が中心軸ＡCの方向と一致するように、つる巻きバネの第１端を支持体２３に固定しても良い（この場合、その第１端にて接点ＣＰ２が形成される）。図１２のペン先ブロックを採用した場合において所定の力ＰTH以上の操作力がペン先に加わると、つる巻きバネの第２端を含む接点ＣＰ０が形成され、操作力の増大に伴って接点ＣＰ０における外装部品２１Ａ及び内装部品２２Ａ間の接触面積増大並びに接触圧増大が生じ、結果、接触抵抗ＲCONTACT及び抵抗値Ｒ１は減少する。
【００５３】
内装部品２２Ａは、外装部品２１の形状と相似の形状を持ち且つ導電性を有する、半球状の弾性ゴム（ドーム状の弾性ゴム）であっても良い。
【００５４】
＜＜第２構成例＞＞
ペン先ブロックの第２構成例を説明する。図１３は、第２構成例に係るペン先ブロックの断面図である。部品２１Ｂ及び２２Ｂは、夫々、第２構成例に係る外装部品２１及び内装部品２２である。図１４（ａ）及び（ｂ）は、外装部品２１Ｂ及び内装部品２２Ｂの外観斜視図である。図１４（ａ）において、ＨＬBは、上述の中空部ＨＬ（図５参照）に相当する中空部である。外装部品２１Ｂは、中空部ＨＬBを有する、弾性及び導電性を持った円錐状の物質（例えば導電性ゴム）にて形成される。内装部品２２Ｂは、弾性及び導電性を持った棒状の物質（例えば導電性ゴム）にて形成される。支持体２３は、部品２２Ｂが中空部ＨＬB内に配置されるように部品２１Ｂ及び２２Ｂを支持及び固定する。
【００５５】
内装部品２２Ｂとしての棒が伸びる方向は中心軸ＡCと平行であって、その棒の中心軸は中心軸ＡCと一致し、その棒の一端が支持体２３にて固定されていると共に、その棒の一端にて接点ＣＰ２が形成されている。外装部品２１Ｂの外形としての円錐の中心軸は中心軸ＡCと一致し、その円錐の底面の一部に接点ＣＰ１が形成されている。
【００５６】
第２構成例が採用されたタッチペン２を入力面ＩＰに押し付けたとき、外装部品２１Ｂが変形して外装部品２１Ｂと内装部品２２Ｂとの間に接点が形成されうる。図１５（ａ）〜（ｄ）には、外装部品２１Ｂ、内装部品２２Ｂ、支持体２３、信号線２４及び２５から成るペン先ブロックと、入力面ＩＰの断面図が示されている。図１５（ａ）に示す基準状態では、外装部品２１Ｂが入力面ＩＰと接しておらず、外装部品２１Ｂ及び内装部品２２Ｂには圧力が加わっていない。図１５（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、Ｚ軸と中心軸ＡCとを一致させた状態で、タッチペン２を入力面ＩＰに第１、第２、第３操作力で押しつけたときの、即ち第１、第２、第３ペン状態におけるペン先ブロック及び入力面ＩＰの断面図である。
【００５７】
第１ペン状態では、外装部品２１Ｂが若干変形しているものの、その変形の度合いが小さいため、外装部品２１Ｂと内装部品２２Ｂとの間に接点が形成されていない。第２構成例の採用時に限らず、操作力は、中心軸ＡCに平行な力の成分だけでなく、通常、中心軸ＡCに直交する力の成分を含む。従って、基準状態では中心軸ＡC上に位置していた円錐状の外装部品２１Ｂの頂点部分が、第１〜第３ペン状態では中心軸ＡCからずれる。操作力の増大に伴って、そのずれ量は増大すると共に、基準状態から見た外装部品２１Ｂの歪み量が大きくなって、中心軸ＡCに沿った中空部ＨＬBの長さが縮小する。
【００５８】
操作力が第１操作力から第２操作力に増大すると、中心軸ＡCに沿った中空部ＨＬBの長さが内装部品２２Ｂの長さ以下となり、図１５（ｃ）に示す如く、内装部品２２Ｂの先端部分にて外装部品２１Ｂの内周面と内装部品２２Ｂが接して接点ＣＰ０が形成される。ここで、内装部品２２Ｂの先端部分とは、接点ＣＰ２から最も遠い内装部品２２Ｂの端部を指す。操作力が第２操作力から更に増大すると、中心軸ＡCに沿った中空部ＨＬBの長さが更に短くなり、接点ＣＰ０が接点ＣＰ２に近づく。即ち、所定の力ＰTH以上の操作力がペン先に加わったとき、操作力が増大するにつれて、中心軸ＡCに沿った中空部ＨＬBの長さが短くなって外装部品２１Ｂ及び内装部品２２Ｂ間の接点ＣＰ０の位置が接点ＣＰ２に近づいてゆき、上述の抵抗Ｒ21及びＲ22が低下してゆく。また、操作力が増大するにつれて、接点ＣＰ０における接触抵抗ＲCONTACTの低下も生じうる。故に、上述したような操作力及び抵抗値Ｒ１間の関係が得られる。
【００５９】
第２構成例のタッチペン２によれば、毛筆の書き味を再現することが可能である。第２構成例において、内装部品２２Ｂを、図１２に示したように支持体２３に固定された内装部品２２Ａ（つる巻きバネ）に置き換えることも可能である。
【００６０】
上述のタッチペン２によれば、従来では必要であったシャフト及びシャフト配置用のスペース等が不要となり、構成の小型化及び簡素化が図られる。また、上述の第１及び第２従来方法を含む従来方法では、圧力を検出するセンサ部（エラストマ、導電ゴム等）がペン内部に収まるため、センサ部で故障等が発生した際に修理を行うためには製品を分解しなければならず、修繕性に改善の余地がある。これに対し、タッチペン２では、シャフト等が不要であることに関連して上記センサ部に相当する部位をペン先としてペン本体外部に配置することができ、また当該部位に対し僅か２本の信号線（２４及び２５）を接続しておくだけで筆圧検出を実現することができるため、製品の特性上、故障や摩耗が生じやすいペン先部分を１つのサービスパーツとして形成することが容易となり、修繕時の効率を上げることができる。
【００６１】
また、タッチペン２では、外装部品２１の形状及び材質を適切なものにしておくことにより、任意の筆（例えば硬筆や毛筆）の書き味を再現することができる。特に、剛体のシャフトが不要であるため、毛筆などの、やわらかい筆先の書き味を再現することも可能である。
【００６２】
修繕時の効率を上げるべく、また、タッチペン２の書き味を変更可能にするべく、タッチペン２を第１及び第２ユニットにて形成し、第１ユニットを第２ユニットに対して着脱可能にしておくと良く、第１ユニットを上記サービスパーツとして容易に取り換え可能にしておくと良い。例えば、第１ユニットは、外装部品２１、内装部品２２及び支持体２３から成り、第２ユニットは、信号線２４、信号線２５、信号処理基板２６及びペン本体２７から成る。或いは例えば、第１ユニットは、外装部品２１、内装部品２２、支持体２３、信号線２４及び信号線２５から成り、第２ユニットは、信号処理基板２６及びペン本体２７から成る。或いは例えば、第１ユニットは、外装部品２１、内装部品２２、支持体２３、信号線２４、信号線２５及び信号処理基板２６から成り、第２ユニットはペン本体２７から成る。上記の何れかの第１ユニットを、タッチペン２のペン先と考えても良い。
【００６３】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈３を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００６４】
［注釈１］
本明細書における導電性を持った物質（導電性物質）は、一般的に導電性物質と呼ばれる物質を含み、例えば電気抵抗率が１０8［Ω・ｃｍ］以下の物質である。外装部品２１及び内装部品２２の双方における導電性物質が金属である場合、筆圧に応じた抵抗値Ｒ１の変化が検出困難になるため、外装部品２１及び内装部品２２の内の少なくとも一方は、電気抵抗率が相応に大きな、金属以外の導電性物質で形成しておくと良い。
【００６５】
［注釈２］
図３の表示制御部１２及び図８の信号処理部３２を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。表示制御部１２又は信号処理部３２にて実現される機能の内、任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを表示制御部１２又は信号処理部３２に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムを表示制御部１２又は信号処理部３２内の演算処理装置（例えば、表示制御部１２又は信号処理部３２に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。
【００６６】
［注釈３］
例えば、以下のように考えることができる。タッチペン２には、筆圧に応じた値を検出する検出装置が内在している。当該検出装置は、外装部品２１、内装部品２２、支持体２３、信号線２４及び信号線２５を備え、抵抗値Ｒ１に応じた信号の値（上述の例では、電圧Ｖｉｎの値）を検出する検出部を更に備えている。タッチペン２又は電子機器１において、ペン先に加わる操作力による筆圧を、その検出部の検出値を用いて検出することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  電子機器
２  タッチペン
１１  表示部
１２  表示制御部
２１、２１Ａ、２１Ｂ  ペン先外装部品
２２、２２Ａ、２２Ｂ  ペン先内装部品
２３  支持体
２４、２５  信号線
２６  信号処理基板
２７  ペン本体
ＣＰ０、ＣＰ１、ＣＰ２  接点
ＡC  中心軸
ＨＬ、ＨＬB  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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