(57)【要約】【課題】電子ペンの筆圧や傾きを高精度に検出することが可能な電子ペンおよびタッチパネル装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の電子ペン２００は、使用者に把持される略筒状の筐体と、前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、前記筐体の内部に形成され、前記ペン先部にかかる応力に応じて歪が生じる撓み部材と、その一端側は前記ペン先部が固定され、他端側は前記撓み部材に固定された軸と、前記撓み部材の歪を検出する歪センサと、前記歪センサの検出結果に基づいて、前記電子ペンの筆圧および／または傾きを演算する演算手段と、を備えている。【選択図】        図１
2006092410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者に把持される略筒状の筐体と、
前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、
前記ペン先部の三次元的変位を検出して、電子ペンの筆圧および／または傾きを算出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする電子ペン。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記筐体の内部に形成され、前記ペン先部にかかる応力に応じて歪が生じる撓み部材と、
その一端側は前記ペン先部が固定され、他端側は前記撓み部材に固定された軸と、
前記撓み部材の歪を検出する歪センサと、
前記歪センサの検出結果に基づいて、前記電子ペンの筆圧および／または傾きを演算する演算手段と、
を含むことを特徴とする電子ペン。
【請求項３】
前記軸の他端側は、前記撓み部材の中心位置に固定されており、前記撓み部材の中心位置に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な位置に、それぞれ一対の前記歪センサが設けられていることを特徴とする電子ペン。
【請求項４】
前記演算手段は、前記Ｘ軸方向の一対の歪センサの出力をＸ１，Ｘ２，前記Ｙ軸方向の一対の歪センサの出力をＹ１，Ｙ２とした場合に、前記電子ペンの傾きを、（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１）として算出することを特徴とする請求項３に記載の電子ペン。
【請求項５】
前記演算手段は、前記電子ペンの筆圧をＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）として算出することを特徴とする請求項４に記載の電子ペン。
【請求項６】
電子ペンと、表示装置のタッチパネル面に前記電子ペンによりタッチされた座標位置を検出する座標位置検出装置と、前記座標位置検出装置の座標位置の検出結果に応じた情報を前記表示装置に表示させる表示制御装置とからなるタッチパネル装置において、
前記電子ペンは、
使用者に把持される略筒状の筐体と、
前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、
前記ペン先部の三次元的変位を検出して、前記電子ペンの筆圧を算出する検出手段と、
を含み、
前記表示制御装置は、
前記検出手段で算出された前記電子ペンの筆圧に応じて、前記表示装置に表示する情報の表示態様を変更することを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項７】
前記表示態様は、線の太さ、色、または濃度であることを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記検出手段は、
前記筐体の内部に形成され、前記ペン先部にかかる応力に応じて歪が生じる撓み部材と、
その一端側は前記ペン先部が固定され、他端側は前記撓み部材に固定された軸と、
前記撓み部材の歪を検出する歪センサと、
前記歪センサの検出結果に基づいて、前記電子ペンの筆圧を演算する演算手段と、
を含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記軸の他端側は、前記撓み部材の中心位置に固定されており、前記撓み部材の中心位置に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な位置に、それぞれ一対の前記歪センサが設けられていることを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記Ｘ軸方向の一対の歪センサの出力をＸ１，Ｘ２，前記Ｙ軸方向の一対の歪センサの出力をＹ１，Ｙ２とした場合に、前記電子ペンの筆圧をＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）として算出することを特徴とする請求項９に記載のタッチパネル装置。
【請求項１１】
電子ペンと、表示装置のタッチパネル面の水平方向及び垂直方向で所定の間隔を以って配列された発光素子及びこれらに対向する受光素子を用い、各発光素子と受光素子との間に構成される光路が電子ペンにより遮断されることにより前記電子ペンの座標位置を検出する座標位置検出装置とからなるタッチパネル装置において、
前記電子ペンは、
使用者に把持される略筒状の筐体と、
前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、
前記ペン先部の三次元的変位を検出して、前記電子ペンの傾きを算出する検出手段と、
を含み、
前記座標位置検出装置は、
過去の複数個の座標位置データに基づく実方向ベクトルと、前記検出手段で算出された前記電子ペンの傾きとに基づいて、前記電子ペンの移動方向側の局所領域を走査領域として設定することを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項１２】
前記検出手段は、
前記筐体の内部に形成され、前記ペン先部にかかる応力に応じて歪が生じる歪
み部材と、
その一端側は前記ペン先部が固定され、他端側は前記撓み部材に固定された軸と、
前記撓み部材の歪を検出する歪センサと、
前記歪センサの検出結果に基づいて、前記電子ペンの傾きを演算する演算手段と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル装置。
【請求項１３】
前記軸の他端側は、前記撓み部材の中心位置に固定されており、前記撓み部材の中心位置に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な位置に、それぞれ一対の前記歪センサが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル装置。
【請求項１４】
前記演算手段は、前記Ｘ軸方向の一対の歪センサの出力をＸ１，Ｘ２，前記Ｙ軸方向の一対の歪センサの出力をＹ１，Ｙ２とした場合に、前記電子ペンの傾きを、（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１）として算出することを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペンおよびタッチパネル装置に関し、詳細には、ペン先部の三次元的変位を検出して、電子ペンの筆圧および／または傾きを算出する電子ペンおよびその電子ペンを備えたタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータへのデータ入力を容易にするため、ディスプレイ画面上に、電子ペンにより直接、文字、図形等を描くことによりデータ入力を行うタッチパネル装置が多用されるようになってきている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。かかる電子ペンは、キーボードやマウスよりも簡単でデータを入力できるため、有力な入力デバイスといいえる。タッチパネル装置は、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）や、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）、ブラウン管（以下、ＣＲＴという）等の表面にタッチパネルが設けられており、タッチパネル上で電子ペンが触れた場合の位置を座標上で割り出す方式が採用されている。
【０００３】
図１０は、タッチパネル装置の概略構成を示す図である。同図において、７０１はタッチパネル装置、７０２はディスプレイ装置、７０３は処理装置、７０４は電子ペン、７０５はインタフェース部、７０６は表示制御装置である。電子ペン７０４により、ディスプレイ装置７０２上に文字、図形等を描くと、電子ペン７０４の位置がディスプレイ装置７０２側で検出され、処理装置７０３は電子ペン７０４によりなぞられた座標位置に文字、図形等を表示する。
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０４４３１６号公報
【特許文献２】特開平０８−３２８７３８号公報
【特許文献３】特開平１０−２２８３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の電子ペンにおいては、電子ペンの筆圧や傾きを高精度に検出できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電子ペンの筆圧や傾きを高精度に検出することが可能な電子ペンおよびタッチパネル装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電子ペンは、使用者に把持される略筒状の筐体と、前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、前記ペン先部の三次元的変位を検出して、前記ペン先部の筆圧または傾きを算出する検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るタッチパネル装置は、電子ペンと、表示装置のタッチパネル面に前記電子ペンによりタッチされた座標位置を検出する座標位置検出装置と、前記座標位置検出装置の座標位置の検出結果に応じた情報を前記表示装置に表示させる表示制御装置とからなるタッチパネル装置において、前記電子ペンは、使用者に把持される略筒状の筐体と、前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、前記ペン先部の三次元的変位を検出して、前記電子ペンの筆圧を算出する検出手段と、を含み、前記表示制御装置は、前記検出手段で算出された前記電子ペンの筆圧に応じて、前記表示装置に表示する情報の表示態様を変更することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るタッチパネル装置は、電子ペンと、表示装置のタッチパネル面の水平方向及び垂直方向で所定の間隔を以って配列された発光素子及びこれらに対向する受光素子を用い、各発光素子と受光素子との間に構成される光路が電子ペンにより遮断されることにより前記電子ペンの座標位置を検出する座標位置検出装置とからなるタッチパネル装置において、前記電子ペンは、使用者に把持される略筒状の筐体と、前記筐体の先端側に形成されたペン先部と、前記ペン先部の三次元的変位を検出して、前記電子ペンの傾きを算出する検出手段と、を含み、前記座標位置検出装置は、過去の複数個の座標位置データに基づく実方向ベクトルと、前記検出手段で算出された前記電子ペンの傾きとに基づいて、前記電子ペンの移動方向側の局所領域を走査領域として設定することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る電子ペンおよびタッチパネル装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明に係るタッチパネル装置１の構成を示す図である。同図において、ＰＤＰ、ＬＣＤ、有機ＥＬ装置、およびＣＲＴ等からなるフラット型の表示装置１００の前面ガラス基板がタッチパネル１０１を構成している。タッチパネル装置１は、大別すると、使用者の手２５０により把持され、タッチパネル１０１上で描画等を行うための電子ペン２００と、タッチパネル１０１上の電子ペン２００によるタッチ位置を検出するための座標位置検出装置３００と、座標位置検出装置３００で検出された座標データに基づいて、電子ペン２００によるタッチパネル１０１上のタッチ位置に対応した情報を表示装置１００に表示する表示制御装置４００とを備えている。
【００１２】
電子ペン２００は、歪ゲージと超音波ユニットを有しており、歪ゲージでペン先部の三次元的変位を検出して、当該電子ペン２００の筆圧データおよび傾きデータを算出し、これらを変調後、超音波ユニットで超音波信号として送信する。
【００１３】
座標位置検出装置３００は、タッチパネル１０１に対する水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に沿ってそれぞれ検出ビーム（例えば、赤外線ビーム）を所定の走査領域で走査し、タッチパネル１０１上の遮光物に位置を遮光された検出ビームの走査位置に対応させて検出する。
【００１４】
座標位置検出装置３００は、検出ビームを走査するために、タッチパネル１０１のＸ軸方向にタッチパネル１０１の横幅に対応するようにＸｎ個の発光素子を配列させたＸ軸側発光素子部３０１Ｘと、タッチパネル１０１のＹ軸方向にタッチパネル１０１の縦幅に対応するようにＹｎ個の発光素子を配列させたＹ軸側発光素子部３０１Ｙと、Ｘ軸側発光素子部３０１Ｘを点灯駆動するＸ軸側駆動制御部３０２Ｘと、Ｙ軸側発光素子部３０１Ｙを点灯駆動するＹ軸側駆動制御部３０２Ｙと、このＸ軸側駆動制御部３０２ＸおよびＹ軸側駆動制御部３０２Ｙに制御信号を送る制御部３１０とを備えている。
【００１５】
また、座標位置検出装置３００は、検出ビームの遮光位置を検出するために、タッチパネル１０１の一辺に沿って配置されたＸ軸側発光素子部３０１Ｘに対向して、タッチパネル１０１の一辺に沿ってＸｎ個の受光素子を配列させたＸ軸側受光素子部３０３Ｘと、タッチパネル１０１の一辺に沿って配置されたＹ軸側発光素子部３０１Ｙに対応して、タッチパネル１０１の一辺に沿ってＹｎ個の受光素子を配列させたＹ軸側受光素子部３０３Ｙと、このＸ軸側受光素子３０３ＸとＹ軸側受光素子部３０３Ｙのそれぞれから出力された信号を制御部３１０に出力するＸ軸側出力選択部３０４ＸとＹ軸側出力選択部３０４Ｙとを備えている。
【００１６】
制御部３１０は、Ｘ軸側出力選択部３０４ＸとＹ軸側出力選択部３０４Ｙからの信号に基づき座標位置を検出する座標検出部３１１と、検出された座標位置を座標データに変換するデータ変換部３１３と、Ｘ軸側発光素子部３０１ＸおよびＹ軸側発光素子部３０１Ｙの点灯順序を設定すると共に、後述する走査領域のモード切替を行う駆動順序制御部３１３と、電子ペン２００から送出される超音波信号を受信して電気信号に変換後に復調し、復調した電子ペン２００の傾きデータを駆動順序制御部３１３に出力し、また、復調した電子ペン２００の筆圧データを表示制御装置４００に出力する超音波受信ユニット３１４を備えている。
【００１７】
このような座標位置検出装置３００の基本動作は、Ｘ軸側発光素子部３０１ＸとＹ軸側発光素子部３０１Ｙの各発光素子からＸ軸側受光素子部３０３Ｘ、Ｙ軸側受光素子部３００３Ｙにおける対向位置の受光素子に向けて出射される検出ビームをそれぞれ所定の走査領域に亘って走査させ、タッチパネル１０１上の遮光物の座標位置をこれによって遮光された受光素子の位置によって検出するものである。
【００１８】
表示制御装置４００は、座標位置検出装置３００で検出された座標データに基づいて、表示装置１００に制御信号を出力して、表示装置１００の駆動制御を行うことにより、電子ペン２００によるタッチパネル１０１上のタッチ位置に対応した情報の表示を行う。この場合、表示制御装置４００は、電子ペン２００で算出された筆圧データに基づいて、記憶部４０１に格納されている、筆圧データと線の太さの関係を示すデータを参照して、表示装置２００に表示する線の太さを設定する。具体的には、表示制御装置４００は、電子ペン２００の筆圧データが大きいほど、線の太さを太く表示する。記憶部４０１は、書き始め、応力、太さのプロファイルを格納しており、具体的には、書き始めの閾値、電子ペン２００の筆圧データと線の太さの関係を示すデータ等を記憶している。
【００１９】
図２は、電子ペン２００の外観構成を示す図である。電子ペン２００は、概略筒状の筐体２０１にて構成されており、一方の端部は先端方向に向けて筒状体の半径が徐々に小さくなるようにして構成されており、先端部にはペン先部２０２が設けられている。電子ペン２００をペン先部２０２を下にしてペンのように握ったときには、同電子ペン２００のペン先部２０２の近傍に設けられた凹部ｇが中指と人差し指と親指とによって固定されるように構成されている。この凹部ｇには、マウスの右ボタンに対応する第１ボタン２０３ａと、マウスの中央ボタンに対応する第２ボタン２０３ｂとが備えられており、通常のマウスの右・中央ボタンに対応したスイッチング動作が可能である。
【００２０】
また、第２ボタン２０３ｂは、凹部ｇを握った状態にて人差し指が添えられる位置の直下に備えられ、上記第１ボタン２０３ａは、凹部ｇを握った状態にて親指が添えられる位置の直下に備えられている。従って、利用者は凹部ｇを握った状態で電子ペン２００を操作しているとき、凹部ｇを握ったままの状態で第１ボタン２０３ａと第２ボタン２０３ｂとをクリックすることができる。凹部ｇの近傍には、ＬＥＤ用のレンズ２０５が設けられている。さらに、電子ペン２００の後端側には、筐体２０１内部に設けられた超音波ユニットから発せられる超音波信号を外部に放出するための窓２０６が設けられている。
【００２１】
図３は、電子ペン２００の概略の断面構成を示す図である。図３に示すように、筐体２０１の先端側には、撓み板２０６（撓み部材）がＸＹ方向に撓み可能に支持されている。撓み板２０６の一方の面の中心位置には軸２０７の一端側が固定されており、この軸２０７の他端側は筐体２０１内部から突出して、その突出部には上述のペン先部２０２が固定されている。このペン先部２０２は、例えば、樹脂やフェルト等のタッチパネル１０１の表面を傷つけない材料が使用される。撓み板２０６の他方の面には、歪センサ２０８が設けられている。撓み板２０６、軸２０７、ペン先部２０２、および歪センサ２０８により、歪ゲージが構成される。
【００２２】
また、筐体２０１の内部には、回路基板２１０が設けられおり、この回路基板２１０には、演算回路、変調回路、第１ボタン２０３ａの押下を検出する第１スイッチ２０９ａ、第２ボタン２０３ｂの押下を検出する第２スイッチ２０９ｂ、バッテリ２１２の残量を表示するためのＬＥＤ２１１、回路基板２１０に電源を供給するバッテリ２１２が搭載されている。筐体２０１の後端側には、超音波ユニット２１３が設けられており、この超音波ユニット２１３から発せられる超音波信号は、窓２０６から外部に放出される。
【００２３】
図４は、図３を矢印Ａ方向から見た平面図を示している。図４に示すように、撓み板２０６は、略十字形状を呈しており、撓み板２０６の中央位置に固定された軸２０７に対して、Ｘ軸方向に対称な位置に一対の歪センサ２０８Ｘ１，２０８Ｘ２と、Ｙ軸方向に対称な位置に一対の歪センサ２０８Ｙ１，２０８Ｙ２とが設けられている。
【００２４】
歪ゲージでは、ペン先部分２０２に力を加えることで、軸２０７を介して撓み板２０６に生じる歪を、歪センサ２０８Ｘ１，２０８Ｘ２，２０８Ｙ１，２０８Ｙ２で検出し、それぞれの検出結果を演算することで、電子ペン２０２の筆圧データおよび傾きデータを決定することができる。
【００２５】
本実施例では、歪センサ２０８Ｘ１，２０８Ｘ２，２０８Ｙ１，２０８Ｙ２の検出出力をＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４とした場合に、Ｘ方向およびＹ方向の歪量＝ＸＹベクトル（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１）を電子ペン２００の傾きデータとし、歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）を、電子ペン２００の筆圧データとしている。これにより、高精度に電子ペン２００の筆圧および傾きを検出することができる。
【００２６】
歪センサ２０８Ｘ１，２０８Ｘ２，２０８Ｙ１，２０８Ｙ２は、物体の歪を電気信号に変換するセンサである。歪ゲージは、金属(抵抗体)は、外力を与えて伸縮させるとある範囲で抵抗値が増減する原理を利用しており、薄い絶縁体の上に銅／ニッケルなどの抵抗体を取り付け、その両端から電線を引き出した構造になっている。これを歪が生じる部分に貼り付け、抵抗値の変化を検出するものである。
【００２７】
電子ペン２００は、ペン入力モードとマウスモードとの切り換えが可能となっており、ペン入力モードでは、タッチパネル１０１にペン先部２０２を接触させてペン入力動作を行い、マウスモードでは、マウスと同様のスイッチング動作や歪ゲージを使用したトラックポイントの動作が可能となっている。
【００２８】
図５は、電子ペン２００の機能ブロック構成を示す図である。演算回路２２０は、歪センサ２０８Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の検出出力Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２に基づいて、電子ペン２００の傾きデータ（ＸＹベクトル（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１））と、電子ペン２００の筆圧データ（歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２））を算出して、変調回路２２１に出力する。また、演算回路２２０は、第１スイッチ２０９ａおよび第２スイッチ２０９ｂで、第１ボタン２０３ａおよび２０３ｂの押下を検出すると、対応するコードを変調回路２２１に出力する。変調回路２２１は、演算回路２２０から入力されるデータ（傾きデータ、筆圧データ、コード等）を変調し、超音波ユニット２１３は、変調されたデータを超音波信号に変換して送出する。
【００２９】
つぎに、上記図１の座標検出装置３００が電子ペン２００を検出する動作を図５および図６を参照して説明する。座標位置検出装置３００は、第１の走査モードと、第２の走査モードとを有している。
【００３０】
第１の走査モードでは、タッチパネル１０１の幅に対応した全領域（第１の走査領域）を走査するモードで、タッチパネル１０１の幅に対応した配列されたＸ軸側発光素子部３０１ＸおよびＹ軸側発光素子部３０１Ｙの発光素子を一端から他端に向けて全て順次点灯させて走査する。この走査モードは、電子ペン２００の初期検出時に採用される。
【００３１】
第２の走査モードでは、第１の走査モードで検出された座標位置を含ませて全領域の走査よりも狭い範囲に限定して、その範囲内でＸ軸側発光素子部３０１ＸおよびＹ軸側発光素子部３０１Ｙの発光素子を順次点灯させて走査を行う。この第２の走査モードは、電子ペン２００の検出状態が継続している場合に採用されるモードで、過去の複数個の座標位置データに基づく実方向ベクトルと、電子ペン２００で算出された電子ペン２００の傾きデータ（（ＸＹベクトル（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１））とを整合させて、前記電子ペン２００の移動方向側に検出ビームの検出エリアを設定し、検出エリアを受光素子数個分の局所領域（第２の走査領域）に限定している。
【００３２】
図６は、第１の走査モード（フルスキャンモード）から第２の走査モード（ショートスキャンモードに切り換えられる際の走査状態を説明するための模式図である。図６において、フルスキャンモード（第１の走査モード）において検出ビームが遮断されると、遮断後の座標上に位置する発光素子を境にして、遮光物Ｐの移動方向側の発光素子ブロックを対象とした第２の走査領域Ａが設定される。
【００３３】
従って、フルスキャンモード（第１の走査モード）により遮断された座標位置が割り出されると、次回の走査領域がＸ、Ｙ各軸方向での全領域ではなく、遮光物Ｐの移動方向側の局所領域のみとされるので、走査に要する時間が短縮されることになる。ショートスキャンモード（第２の走査モード）は、限定された範囲内で検出ビームの遮断された位置が割り出されると、その座標上にある発光素子ブロックを境にしてその遮光物の移動方向側の発光素子ブロックを新たな走査領域として繰り返される。
【００３４】
第２の走査モードによれば、走査周期が短縮されるので、遮光物の近傍の移動を検出するのに適した高い応答性を得ることができる。なお、第２の走査領域は、矩形に限られるものではなく、例えば、図７に示すように、三角形状の走査領域Ａ１，Ａ２とすることにしても良い。これにより、より走査領域を小さくすることができ、遮光物の移動に対して、より高速に応答することができる。
【００３５】
図８は、タッチパネル装置１の全体動作を説明するためのフローである。図８において、座標位置検出装置３００では、装置の電源がＯＮされると、前述の第１の走査モードになり、遮光物体の検出が開始される（Ｓ１）。使用者が電子ペン２００でタッチパネル１０１の描画を開始し（Ａ１）、電子ペン２００のペン先部２０２で検出ビームが遮断されると、座標位置検出装置３００では、その遮断位置の座標位置データが検出されて記憶されるとともに、表示制御装置４００に出力される（Ｓ２）。
【００３６】
電子ペン２００では、タッチパネル１０１の描画が開始されると、電子ペン２００の傾きデータ（ＸＹベクトル）を算出して出力すると共に（Ａ２）、その筆圧データ（歪絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２））を算出して出力する（Ａ３）。
【００３７】
表示制御装置４００では、入力があるか否かを判断し（Ｔ１）、入力がある場合には（Ｔ１の「Ｙｅｓ」）、電子ペン２００の筆圧データ（歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）が記憶部４０１に記憶されている書き始め閾値（Ｔ３）以上であるか否かを判断する（Ｔ２）
【００３８】
表示制御装置４００では、電子ペン２００の筆圧データ（歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）が、書き始め閾値（Ｔ３）以上である場合には（Ｔ２の「Ｙｅｓ」）、電子ペン２００の筆圧データ（歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）に基づき、記憶部４０１に記憶している、筆圧データと線の太さの関係を示すデータを参照して線の太さを決定し、表示装置１００に、座標位置検出装置３００で検出した座標位置データおよび決定した線の太さに基づく描画を行う（Ｔ４，Ｔ５）。
【００３９】
座標位置検出装置３００では、記憶した複数点の座標位置データに基づいて実方向ベクトルを算出し（Ｓ３）、電子ペン２００の傾きデータ（ＸＹベクトル）と実方向ベクトルとを整合させて、電子ペン２００の移動方向側に検出ビームの検出エリア（上述の第２の走査領域）を割り当て（Ｓ４）、検出エリアを動的に設定して（Ｓ５）、上述の第２の走査モードを実行する。
【００４０】
なお、上記実施例においては、電子ペン２００の筆圧データに応じて、表示装置１００に表示する情報の線の太さを変更することとしたが、筆圧データに応じて変更する表示態様は、線の太さに限られるものではなく、例えば、色や濃度を変更する構成にしても良い。
【００４１】
以上説明したように、本実施例に係る電子ペン２００によれば、ペン先部２０２の三次元的変位を検出して、電子ペン２００の筆圧データおよび傾きデータを算出することとしたので、電子ペン２００の筆圧や傾きを電子ペン２００で高精度に検出することが可能となる。
【００４２】
また、電子ペン２００によれば、ペン先部２０１にかかる応力に応じて歪が生じる撓み板２０６と、その一端側はペン先部２０１が固定され、他端側は撓み板２０６に固定された軸２０７と、撓み板２０６の歪を検出する歪センサ２０８と、歪センサ２０８の検出結果に基づいて、電子ペン２００の筆圧データまたは傾きデータを演算する演算回路２２０を備えているので、歪ゲージを使用して、微細な電子ペン２００の筆圧または傾きの変化を高精度に検出することが可能となる。
【００４３】
また、電子ペン２００によれば、軸２０７を撓み板２０６の中心位置に固定し、撓み板２０６の中心位置に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な位置に、それぞれ一対の歪センサ２０８Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２を設け、Ｘ軸方向の一対の歪センサ２０８Ｘ１，Ｘ２の出力をＸ１，Ｘ２，Ｙ軸方向の一対の歪センサ２０８Ｙ１，Ｙ２の出力をＹ１，Ｙ２とした場合に、Ｘ方向およびＹ方向の歪量＝ＸＹベクトル（ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１）を電子ペン２００の傾きデータとし、歪量絶対値ＳＱＲ（（ΔＸ）＾２＋（ΔＹ）＾２）を電子ペン２００の筆圧データとして算出することとしたので、電子ペン２００の筆圧および傾きを簡単な方法でかつ高精度に算出することが可能となる。
【００４４】
また、表示制御装置４００によれば、電子ペン２００で検出された電子ペン２００の筆圧データに応じて、表示装置１００に表示する情報の線の太さ設定することとしたので、タッチパネル１０１上でモードを選択して線の太さの表示を変更する必要はなく、操作が簡便であるとともに、通常の筆記具を使用する感覚で表示装置１００に描画を行うことが可能となる。
【００４５】
また、座標位置検出装置３００によれば、過去の複数個の座標位置データに基づく実方向ベクトルと、電子ペン２００の傾きデータとに基づいて、電子ペン２００の移動方向側に検出ビームの走査範囲を設定することとしたので、走査周期を短縮でき、遮光物の近傍の移動を検出するのに適した高い応答性を得ることが可能となる。
【００４６】
以上本発明にかかる一実施例について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例
はこの一実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が
あっても本発明に含まれる。
【００４７】
例えば、前述した一実施例においては、タッチパネル装置１００（座標位置検出装置３００および表示制御装置４００）の機能を実現するためのプログラムを図９に示したコンピュータ読み取り可能な記録媒体６００に記録して、この記録媒体６００に記録されたプログラムを同図に示したコンピュータ５００に読み込ませ、実行することにより各機能を実現してもよい。
【００４８】
同図に示したコンピュータ５００は、上記プログラムを実行するＣＰＵ（Central Proc
essing Unit）５１０と、キーボード、マウス等の入力装置５２０と、各種データを記憶
するＲＯＭ（Read Only Memory）５３０と、演算パラメータ等を記憶するＲＡＭ（Random
Access Memory）５４０と、記録媒体６００からプログラムを読み取る読取装置５５０と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置５６０とから構成されている。
【００４９】
ＣＰＵ５１０は、読取装置５５０を経由して記録媒体６００に記録されているプログラ
ムを読み込んだ後、プログラムを実行することにより、前述した機能を実現する。なお、
記録媒体６００としては、光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等が挙げ
られる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る電子ペンは、光学方式、再帰反射方式、アナログ容量結合方式、電磁誘導方式、抵抗膜方式等の各種方式のタッチパネル装置に広く利用可能である。また。本発明に係るタッチパネル装置は、ＰＤＰ、ＬＣＤ、有機ＥＬ装置、ＣＲＴの各種表示装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るタッチパネル装置１の構成を示す図である。
【図２】電子ペンの詳細な外観構成を示す図である。
【図３】電子ペンの概略の断面構成を示す図である。
【図４】図３を矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図５】電子ペンの機能ブロック構成を示す図である。
【図６】第１の走査モード（フルスキャンモード）から第２の走査モード（ショートスキャンモードに切り換えられる際の走査状態を説明するための模式図である。
【図７】第２の走査モードの第２の走査範囲を説明するための模式図である。
【図８】タッチパネル装置の全体動作を説明するためのフローを示す図である。
【図９】本発明に係るタッチパネル装置の一実施例を示す図である。
【図１０】従来のタッチパネル装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  タッチパネル装置
１００  表示装置
１０１  タッチパネル
２００  電子ペン
２０１  筐体
２０２  ペン先部
２０３ａ  第１ボタン
２０３ｂ  第２ボタン
２０４  窓
２０６  撓み板
２０７  軸
２０８  歪センサ
２０９ａ  第１スイッチ
２０９ｂ  第２スイッチ
２１０  回路基板
２１１  ＬＥＤ
２１２  バッテリ
２１３  超音波ユニット
２２０  演算回路
２２１  変調回路
３００  座標位置検出装置
３０１Ｘ  Ｘ軸側発光素子部
３０１Ｙ  Ｙ軸側発光素子部
３０２Ｘ  Ｘ軸側駆動制御部
３０２Ｙ  Ｙ軸側駆動制御部
３０３Ｘ  Ｘ軸側受光素子部
３０３Ｙ  Ｙ軸側受光素子部
３０４Ｘ  Ｘ軸側出力選択部
３０４Ｙ  Ｙ軸側出力選択部
３１０  制御部
３１１  座標検出部
３１２  データ変換部
３１３  駆動順序制御部
３１４  超音波受信ユニット
４００  表示制御装置
４０１  記憶部
【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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