(57)【要約】      （修正有）【課題】指示器の傾きを精度よく導出可能な傾き導出装置及び傾き導出方法を提供する。【解決手段】ペン状の指示器の傾きを導出する傾き導出装置であって、指示器は、軸方向の一端に設けられた第１電極と、軸の周囲に設けられた第２電極と、第１、第２電極の位置を検出する平面状のセンサと、制御部１０を備える。制御部１０は、指示器をセンサに直交する方向からセンサ上の第１方向に向けて傾けた際の、第１、第２電極の各々の位置を基に計算された第１入力値と、軸の傾きの補正値である第１補正値θ１との対応関係を登録した第１ルックアップテーブル１５Ａと、第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の第２ルックアップテーブル１５Ｂと、入力値を計算してルックアップテーブルへ入力する入力計算部１４と、軸の回転角φを導出する回転角計算部１６と、回転角φと補正値から傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する傾斜方向傾き補正値計算部１７とを備える。【選択図】図３
2018200601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペン状の指示器の傾きを導出する傾き導出装置であって、
前記指示器は、軸方向の一端に設けられた第１電極と、前記軸の周囲に設けられた第２電極を備え、
前記第１電極の位置と、前記第２電極の位置を検出する平面状のセンサと、制御部を備え、
該制御部は、
前記指示器を前記センサに直交する直交方向から前記センサ上の第１方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、前記軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルと、
前記指示器を前記センサ上の前記第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、前記軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルと、
前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に入力値を計算して、前記第１及び第２入力値として前記第１及び第２ルックアップテーブルへ入力する入力計算部と、
前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に、前記第１方向から前記第２方向に向けた前記軸の回転角を導出する回転角計算部と、
前記回転角と前記第１及び第２補正値から、前記直交方向から前記軸の傾いた方向に向けた前記軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する傾斜方向傾き補正値計算部と、
を備える、傾き導出装置。
【請求項２】
前記傾斜方向傾き補正値計算部は、前記回転角の値に応じた、前記第１補正値と前記第２補正値の間の案分処理により、前記傾斜方向傾きの前記補正値を計算する、請求項１に記載の傾き導出装置。
【請求項３】
前記傾斜方向傾き補正値計算部は、前記回転角を、前記第１方向と前記第２方向の間の角度へと変換して変換値を計算し、該変換値を基に前記案分処理を行う、請求項２に記載の傾き導出装置。
【請求項４】
前記入力計算部は、前記センサ上における前記第１及び第２電極の各々の前記位置の距離であるセンサ上距離を、前記軸方向における前記第１電極と前記第２電極の距離である軸方向距離で除算して、前記入力値を計算する、請求項１から３のいずれか一項に記載の傾き導出装置。
【請求項５】
前記傾斜方向傾き補正値計算部が計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を基に、前記直交方向からの前記第１方向に向けての前記軸の傾きである第１方向傾きと、前記直交方向からの前記第２方向に向けての前記軸の傾きである第２方向傾きを導出する、第１及び第２方向傾き計算部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の傾き導出装置。
【請求項６】
前記傾斜方向傾き補正値計算部は、計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を、前記傾斜方向傾きとして出力する、請求項１から５のいずれか一項に記載の傾き導出装置。
【請求項７】
ペン状の指示器によって指示された傾きを導出する傾き導出方法であって、
平面状のセンサにより、前記指示器の軸方向の一端に設けられた第１電極と、前記軸を囲うように設けられた第２電極の各々の位置を検出し、
前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に入力値を計算し、
前記指示器を前記センサに直交する直交方向から前記センサ上の第１方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、前記軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルへ、前記入力値を前記第１入力値として入力し、
前記指示器を前記センサ上の前記第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、前記軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルへ、前記入力値を前記第２入力値として入力し、
前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に、前記第１方向から前記第２方向に向けた前記軸の回転角を導出し、
前記回転角と、前記第１及び第２ルックアップテーブルから出力された前記第１及び第２補正値から、前記直交方向から前記軸の傾いた方向に向けた前記軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する、傾き導出方法。
【請求項８】
前記傾斜方向傾きの前記補正値は、前記回転角の値に応じた、前記第１補正値と前記第２補正値の間の案分処理により計算される、請求項７に記載の傾き導出方法。
【請求項９】
前記回転角を、前記第１方向と前記第２方向の間の角度へと変換して変換値を計算し、該変換値を基に前記案分処理が行われる、請求項８に記載の傾き導出方法。
【請求項１０】
前記センサ上における前記第１及び第２電極の各々の前記位置の距離であるセンサ上距離を、前記軸方向における前記第１電極と前記第２電極の距離である軸方向距離で除算して、前記入力値を計算する、請求項７から９のいずれか一項に記載の傾き導出方法。
【請求項１１】
前記傾斜方向傾きの前記補正値を基に、前記直交方向からの前記第１方向に向けての前記軸の傾きである第１方向傾きと、前記直交方向からの前記第２方向に向けての前記軸の傾きである第２方向傾きを導出する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の傾き導出方法。
【請求項１２】
計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を、前記傾斜方向傾きとして出力する、請求項７から１１のいずれか一項に記載の傾き導出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾き導出装置及び傾き導出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルのような表示装置上に、表示装置上の指定された位置を検出するタッチパッド等のセンサが組み合わされて設けられた、タッチパネル等の位置検出装置が広く使用されている。
このような位置検出装置に対する入力は、例えば位置検出装置への正確な入力が必要となる場合には、先の尖った棒状のスタイラスペンを用いて行われることがある。現在、様々な種類のスタイラスペンが使用されているが、その中でも特に、アクティブ静電結合方式のスタイラスペンが普及しつつある。
【０００３】
図１１に示されるように、アクティブ静電結合方式のスタイラスペン１０１は、複数の、例えば２つの第１電極１０１ａ及び第２電極１０１ｂと、これらを駆動する図示されない駆動回路を備えている。第１電極１０１ａは、スタイラスペン１０１の軸Ｃ方向の一端に設けられ、第２電極１０１ｂは、軸Ｃの周囲に、例えば軸Ｃを囲うようにリング状に設けられている。駆動回路により駆動された各電極１０１ａ、１０１ｂが送信する信号を、位置検出装置１００上のセンサ１００ａが静電結合により受信することにより、スタイラスペン１０１により指示された位置が検出される。
特許文献１には、上記のような支持体、位置検出装置及び位置検出方法が開示されている。
【０００４】
上記のようなスタイラスペン、すなわち指示器と、位置検出装置とを用いて、位置検出装置上で動作するアプリケーションプログラムによっては、位置検出装置に対する指示器の傾きが入力として必要とされる場合がある。このような場合においては、一般には、ＸＹ平面上での第１電極１０１ａの検出座標をＡ、第２電極１０１ｂの検出座標をＢ、指示器１０１の軸Ｃ方向における第１電極１０１ａと第２電極１０１ｂの距離をＬとしたときに、軸Ｃの傾きは、これらの値を基にした演算により導出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１に示されるような指示器１０１を使用する場合においては、第１電極１０１ａは位置検出装置１００に密接されているが、第２電極１０１ｂは、位置検出装置１００から、高さＨだけ離れて位置づけられている。このため、第１電極１０１ａに比べると、第２電極１０１ｂは、センサ１００ａによる検出値が小さくなる。
また、上記のように第２電極１０１ｂは、軸Ｃの周囲に、例えば軸Ｃを囲うようにリング状に、第１電極１０１ａに比べると大きな体積で形成されているため、センサ１００ａが第２電極１０１ｂとして検出する範囲が大きい。
このように、センサ１００ａは、第２電極１０１ｂの位置として、小さい検出値が広く分布した領域を検出する。このため、位置検出装置１００がこの中から、上記のような傾きの計算の基となる第２電極１０１ｂの検出座標Ｂを正確に特定するのは容易ではない。
【０００７】
第２電極１０１ｂは、軸Ｃの周囲に、例えば軸Ｃを囲うようにリング状に設けられているため、位置検出装置１００が第２電極１０１ｂの位置として検出する領域の形状は、指示器１０１の傾きにより変化し一定の形状とはならない。このため、例えば第２電極１０１ｂに相当する領域の形状を基に、座標Ｂを特定するのも容易ではない。
【０００８】
また、第２電極１０１ｂは軸Ｃから一定の距離を置いた位置に設けられている。このため、指示器１０１の傾きに応じて、計算時に考慮すべき電極１０１ａ、１０１ｂ間の距離Ｌの値も、厳密には変化する実効値として扱う必要がある。
【０００９】
更に、上記のようにセンサ１００ａによる第２電極１０１ｂの検出値は小さな値である。このため、何らかのノイズが介入した場合においては、ノイズが大きく影響し、座標Ｂの特定が更に困難なものとなる。
【００１０】
上記の要因が相乗し、座標Ｂの正確な特定が困難であるため、特定された座標Ｂの値は誤差を多分に含むものとなりがちである。結果として、上記のように特定された座標Ｂの値を基に、純粋に理論式によって導出される傾きの精度は高くはない。
【００１１】
一般にセンサ１００ａは、直交する２方向の各々に延びる複数の導体により形成されている。これら導体の各々は所定の幅を備えており、異なる方向に延びる導体が交差した部分の各々には、導体同士がオーバーラップされて１つの単位１０２が形成されている。
この一単位１０２の、Ｘ方向における長さ１０２ｘとＹ方向における長さ１０２ｙが、ＸＹ双方の方向における導体数等に因り、異なることがある。一単位１０２の長さ１０２ｘ、１０２ｙは、位置検出装置１００が表示装置の場合には、ＸＹ双方の方向における解像度にも依存しうる。これに伴い、ＸＹ双方向において、一単位１０２の感度に差異が生じる場合もある。
このような場合においては、指示器１０１をＸ方向とＹ方向の各々に同じ角度だけ傾けたとしても、異なる値が検出され得る。すなわち、センサの一単位１０２の長さがＸ方向とＹ方向において異なると、導出される傾きの精度は更に低減し得る。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、指示器の傾きを精度よく導出可能な、傾き導出装置及び傾き導出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る傾き導出装置は、ペン状の指示器の傾きを導出する傾き導出装置であって、前記指示器は、軸方向の一端に設けられた第１電極と、前記軸の周囲に設けられた第２電極を備え、前記第１電極の位置と、前記第２電極の位置を検出する平面状のセンサと、制御部を備え、該制御部は、前記指示器を前記センサに直交する直交方向から前記センサ上の第１方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、前記軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルと、前記指示器を前記センサ上の前記第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、前記軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルと、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に入力値を計算して、前記第１及び第２入力値として前記第１及び第２ルックアップテーブルへ入力する入力計算部と、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に、前記第１方向から前記第２方向に向けた前記軸の回転角を導出する回転角計算部と、前記回転角と前記第１及び第２補正値から、前記直交方向から前記軸の傾いた方向に向けた前記軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する傾斜方向傾き補正値計算部と、を備える。
上記のような構成によれば、第２電極がセンサから離れていることに起因する微弱な検出値、第２電極の形状に起因する広い検出範囲等の要因により、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された入力値が誤差を多分に含むものとなっていたとしても、この誤差に対応し解消した補正値を第１及び第２ルックアップテーブルに格納し、傾斜方向傾き補正値計算部においてはこの補正値、すなわち第１及び第２ルックアップテーブルが出力する第１及び第２補正値から、傾斜方向傾きの補正値を計算する。このため、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
また、第１及び第２ルックアップテーブルには、互いに異なる第１及び第２方向の各々に向けて指示器を傾けた際の、軸の傾きの補正値である第１及び第２補正値が格納されている。更に、傾斜方向傾き補正値計算部は、これら第１及び第２補正値と、回転角計算部により計算された第１方向から第２方向に向けた軸の回転角を基に、傾斜方向傾きの補正値を計算する。すなわち、軸が第１方向と第２方向の間のどの方向に傾けられているかを計算し、第１方向へ傾けた場合の補正値と第２方向へ傾けた場合の補正値の、例えば案分処理等により、傾斜方向傾きの補正値を計算可能である。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記傾斜方向傾き補正値計算部は、前記回転角の値に応じた、前記第１補正値と前記第２補正値の間の案分処理により、前記傾斜方向傾きの前記補正値を計算する。
上記のような構成によれば、軸を第１の方向へ傾けた場合の第１補正値と第２の方向へ傾けた場合の第２補正値の双方に対し、回転角の値に応じて案分処理を行っている。このため、傾斜方向傾きの補正値の計算に際し、第１補正値と第２補正値の各々を適切に反映することができる。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００１５】
本発明の別の態様においては、前記傾斜方向傾き補正値計算部は、前記回転角を、前記第１方向と前記第２方向の間の角度へと変換して変換値を計算し、該変換値を基に前記案分処理を行う。
上記のような構成によれば、回転角を第１方向と第２方向の間の角度へと変換するため、案分処理を適切に実施可能である。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００１６】
本発明の別の態様においては、前記入力計算部は、前記センサ上における前記第１及び第２電極の各々の前記位置の距離であるセンサ上距離を、前記軸方向における前記第１電極と前記第２電極の距離である軸方向距離で除算して、前記入力値を計算する。
上記のような構成によれば、入力値の計算時に三角関数等の複雑な演算を要しないため、計算量やメモリ量を低減することができる。
【００１７】
本発明の別の態様においては、前記傾斜方向傾き補正値計算部が計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を基に、前記直交方向からの前記第１方向に向けての前記軸の傾きである第１方向傾きと、前記直交方向からの前記第２方向に向けての前記軸の傾きである第２方向傾きを導出する、第１及び第２方向傾き計算部を更に備える。
上記のような構成によれば、精度の高い第１方向傾きと第２方向傾きを導出可能である。
【００１８】
本発明の別の態様においては、前記傾斜方向傾き補正値計算部は、計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を、前記傾斜方向傾きとして出力する。
上記のような構成によれば、精度の高い傾斜方向傾きを導出可能である。
【００１９】
また、本発明に係る傾き導出方法は、ペン状の指示器によって指示された傾きを導出する傾き導出方法であって、平面状のセンサにより、前記指示器の軸方向の一端に設けられた第１電極と、前記軸を囲うように設けられた第２電極の各々の位置を検出し、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に入力値を計算し、前記指示器を前記センサに直交する直交方向から前記センサ上の第１方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、前記軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルへ、前記入力値を前記第１入力値として入力し、前記指示器を前記センサ上の前記第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、前記軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルへ、前記入力値を前記第２入力値として入力し、前記第１及び第２電極の各々の前記位置を基に、前記第１方向から前記第２方向に向けた前記軸の回転角を導出し、前記回転角と、前記第１及び第２ルックアップテーブルから出力された前記第１及び第２補正値から、前記直交方向から前記軸の傾いた方向に向けた前記軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する。
上記のような方法によれば、第２電極がセンサから離れていることに起因する微弱な検出値、第２電極の形状に起因する広い検出範囲等の要因により、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された入力値が誤差を多分に含むものとなっていたとしても、この誤差に対応し解消した補正値を第１及び第２ルックアップテーブルに格納し、この補正値、すなわち第１及び第２ルックアップテーブルが出力する第１及び第２補正値から、傾斜方向傾きの補正値を計算する。このため、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
また、第１及び第２ルックアップテーブルには、互いに異なる第１及び第２方向の各々に向けて指示器を傾けた際の、軸の傾きの補正値である第１及び第２補正値が格納されている。更に、これら第１及び第２補正値と、回転角計算部により計算された第１方向から第２方向に向けた軸の回転角を基に、傾斜方向傾きの補正値を計算する。すなわち、軸が第１方向と第２方向の間のどの方向に傾けられているかを計算し、第１の方向へ傾けた場合の補正値と第２の方向へ傾けた場合の補正値の、例えば案分処理等により、傾斜方向傾きの補正値を計算可能である。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００２０】
本発明の一態様においては、前記傾斜方向傾きの前記補正値は、前記回転角の値に応じた、前記第１補正値と前記第２補正値の間の案分処理により計算される。
上記のような方法によれば、軸を第１の方向へ傾けた場合の第１補正値と第２の方向へ傾けた場合の第２補正値の双方に対し、回転角の値に応じて案分処理を行っている。このため、傾斜方向傾きの補正値の計算に際し、第１補正値と第２補正値の各々を適切に反映することができる。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００２１】
本発明の別の態様においては、前記回転角を、前記第１方向と前記第２方向の間の角度へと変換して変換値を計算し、該変換値を基に前記案分処理が行われる。
上記のような方法によれば、回転角を第１方向と第２方向の間の角度へと変換するため、案分処理を適切に実施可能である。これにより、センサの一単位の長さや感度が第１方向と第２方向において異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器の傾きを精度よく導出することができる。
【００２２】
本発明の別の態様においては、前記センサ上における前記第１及び第２電極の各々の前記位置の距離であるセンサ上距離を、前記軸方向における前記第１電極と前記第２電極の距離である軸方向距離で除算して、前記入力値を計算する。
上記のような方法によれば、入力値の計算時に三角関数等の複雑な演算を要しないため、計算量やメモリ量を低減することができる。
【００２３】
本発明の別の態様においては、前記傾斜方向傾きの前記補正値を基に、前記直交方向からの前記第１方向に向けての前記軸の傾きである第１方向傾きと、前記直交方向からの前記第２方向に向けての前記軸の傾きである第２方向傾きを導出する。
上記のような方法によれば、精度の高い第１方向傾きと第２方向傾きを導出可能である。
【００２４】
本発明の別の態様においては、計算した前記傾斜方向傾きの前記補正値を、前記傾斜方向傾きとして出力する。
上記のような方法によれば、精度の高い傾斜方向傾きを導出可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、指示器の傾きを精度よく導出可能な、傾き導出装置及び傾き導出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態における傾き導出装置と、これと共に使用される指示器の説明図である。
【図２】前記実施形態における傾き導出装置の説明図である。
【図３】前記実施形態における傾き導出装置の、制御部の信号処理ブロック図である。
【図４】前記実施形態における傾き導出装置の制御部の、重心計算部の説明図である。
【図５】前記実施形態における傾き導出装置による座標系の説明図である。
【図６】前記実施形態における傾き導出装置の、第１ルックアップテーブルの実施例である。
【図７】前記実施形態における傾き導出装置の、第２ルックアップテーブルの実施例である。
【図８】前記実施形態における実験結果の説明図である。
【図９】前記実施形態の変形例における制御部の信号処理ブロック図である。
【図１０】前記実施形態の他の変形例における、制御部の部分的な信号処理ブロック図である。
【図１１】傾き導出装置と指示器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本実施形態における傾き導出装置は、ペン状の指示器の傾きを導出する傾き導出装置であって、指示器は、軸方向の一端に設けられた第１電極と、軸の周囲に設けられた第２電極を備え、第１電極の位置と、第２電極の位置を検出する平面状のセンサと、制御部を備え、該制御部は、指示器をセンサに直交する直交方向からセンサ上の第１方向に向けて傾けた際の、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルと、指示器をセンサ上の第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルと、第１及び第２電極の各々の位置を基に入力値を計算して、第１及び第２入力値として第１及び第２ルックアップテーブルへ入力する入力計算部と、第１及び第２電極の各々の位置を基に、第１方向から第２方向に向けた軸の回転角を導出する回転角計算部と、回転角と第１及び第２補正値から、直交方向から軸の傾いた方向に向けた軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する傾斜方向傾き補正値計算部と、を備える。
また、本発明に係る傾き導出方法は、ペン状の指示器によって指示された傾きを導出する傾き導出方法であって、平面状のセンサにより、指示器の軸方向の一端に設けられた第１電極と、軸を囲うように設けられた第２電極の各々の位置を検出し、第１及び第２電極の各々の位置を基に入力値を計算し、指示器をセンサに直交する直交方向からセンサ上の第１方向に向けて傾けた際の、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された値に対応する第１入力値と、軸の傾きの補正値である第１補正値との対応関係が登録された第１ルックアップテーブルへ、入力値を第１入力値として入力し、指示器をセンサ上の第１方向とは異なる第２方向に向けて傾けた際の、第１及び第２電極の各々の位置を基に計算された値に対応する第２入力値と、軸の傾きの補正値である第２補正値との対応関係が登録された第２ルックアップテーブルへ、入力値を第２入力値として入力し、第１及び第２電極の各々の位置を基に、第１方向から第２方向に向けた軸の回転角を導出し、回転角と、第１及び第２ルックアップテーブルから出力された第１及び第２補正値から、直交方向から軸の傾いた方向に向けた軸の傾きである傾斜方向傾きの補正値を計算する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態における傾き導出装置１と、これと共に使用される指示器１０１の説明図である。図２は、傾き導出装置１の説明図である。
指示器１０１はペン状を成しており、軸Ｃ方向の一端に設けられた第１電極１０１ａと、軸Ｃの周囲に設けられた第２電極１０１ｂ、及び、これらを駆動する図示されない駆動回路を備えている。
第２電極１０１ｂは、本実施形態においては、軸Ｃを囲うようにリング状に設けられている。
第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂは、後述する傾き導出装置１のセンサ２と静電結合することにより、傾き導出装置１に対して信号を送信する。
【００２９】
傾き導出装置１は、本実施形態においては、タブレット型の情報端末である。傾き導出装置１は、例えば液晶パネル等の表示装置の表面上に、平面状の、静電容量方式のセンサ２を備えたものであり、液晶パネルの表示領域の略全面にわたってセンサ２が設けられて、表示領域全体がセンサによる位置検知可能領域１ａとなっている。傾き導出装置１のセンサ２は、位置検知可能領域１ａ内に指示器１０１が位置づけられた場合に、第１電極１０１ａの位置と第２電極１０１ｂの位置を検出して、指示器１０１によって指示された位置を検出する。
【００３０】
センサ２は、第１方向に延在する複数の第１方向導体３と、第１方向と直交する第２方向に延在する複数の第２方向導体４を備えている。本実施形態においては、第１方向は紙面横方向である方向Ｘであり、第２方向は紙面縦方向である方向Ｙである。
第１方向導体３と第２方向導体４の各々は、位置検知可能領域１ａ内の表示装置の所定の画素数に導体３、４の一本が対応して、所定の幅を備えるように形成され、表示装置の画素よりも粗い格子状となるように設けられている。第１方向導体３と第２方向導体４が交差した部分の各々には、導体３、４同士がオーバーラップされて、図５に示されるセンサ２の一単位２ｂが形成されている。
【００３１】
傾き導出装置１は、選択回路５を備えている。第１及び第２方向導体３、４の各々の末端は、選択回路５に接続されている。選択回路５は、第１及び第２方向導体３、４の各々を所定の順序で選択することにより、指示器１０１の第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂから各導体３、４に送信された信号を受信する。
選択回路５は、各導体３、４から受信した信号を、次に説明する入力データ生成部６へ送信する。
【００３２】
傾き導出装置１は、入力データ生成部６を備えている。入力データ生成部６は、選択回路５から受信した信号を、指示器１０１の第１電極１０１ａから受信した信号と第２電極１０１ｂから受信した信号とに分類し、それぞれを第１電極データ、第２電極データとして、次に説明する制御部１０へ送信する。
この分類は、例えば、センサ２及び選択回路５が第１電極１０１ａからの信号受信と第２電極１０１ｂからの信号受信を時分割で行うことにより行われる。
【００３３】
傾き導出装置１は、制御部１０を備えている。図３は、制御部１０の信号処理ブロック図である。制御部１０は、重心計算部１１、ＩＩＲフィルタ１２、電極位置差分計算部１３、入力計算部１４、ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと呼称する）１５、回転角計算部１６、傾斜方向傾き補正値計算部１７、及び、第１及び第２方向傾き計算部１８を備えている。
【００３４】
重心計算部１１は、第１重心計算部１１Ａと第２重心計算部１１Ｂを備えている。
第１重心計算部１１Ａは、入力データ生成部６が送信した第１電極データを受信し、方向Ｘと方向Ｙの各々における最大値を計算する。これにより、第１重心計算部１１Ａは、指示器１０１の第１電極１０１ａから送信された信号が最も強い、すなわち、第１電極１０１ａの反応が最も強いセンサ２上の座標を特定する。
第１重心計算部１１Ａは、更に、この第１電極１０１ａの反応が最も強いセンサ２上の座標を中心とした、縦横の各々において５つの第１及び第２方向導体３、４に相当する、計２５個のセンサ２上の座標におけるデータを抽出する。図４は、このように抽出された２５個のデータＤ１〜Ｄ２５を説明するものである。図４においては、第１電極１０１ａの反応が最も強いセンサ２上の座標に相当するデータは、中心に位置するＤ１３となっている。
【００３５】
この２５個のデータに対し、第１重心計算部１１Ａは、次の数式１に示すように、データの値Ｄｉとセンサ２上の座標値（ｘｉ、ｙｉ）との積算を行い、これをＤｉの総和で除算する。これにより、第１電極１０１ａの反応が最も強い方向Ｘと方向Ｙの各々におけるセンサ２上の座標値である第１電極暫定座標値Ａｔ（Ａｘｔ、Ａｙｔ）が、小数点以下の粒度で計算される。
【００３６】
【数１】
2018200601.tif 000003
【００３７】
第１重心計算部１１Ａは、第１電極暫定座標値ＡｔをＩＩＲフィルタ１２へ送信する。
【００３８】
第２重心計算部１１Ｂは、第２電極データを受信し、第１重心計算部１１Ａと同様に、方向Ｘと方向Ｙの各々における最大値を計算する。これにより、第２重心計算部１１Ｂは、指示器１０１の第２電極１０１ｂから送信された信号が最も強い、すなわち、第２電極１０１ｂの反応が最も強いセンサ２上の座標を特定する。
第２重心計算部１１Ｂは、更に、第１重心計算部１１Ａと同様に、第２電極１０１ｂの反応が最も強いセンサ２上の座標を中心とした、縦横の各々において５つの第１及び第２方向導体３、４に相当する、計２５個のセンサ２上の座標におけるデータを抽出する。
この２５個のデータに対し、第２重心計算部１１Ｂは、第１重心計算部１１Ａと同様に、データの値Ｄｉとセンサ２上の座標値（ｘｉ、ｙｉ）との積算を行い、これをＤｉの総和で除算する。これにより、第２電極１０１ｂの反応が最も強い方向Ｘと方向Ｙの各々におけるセンサ２上の座標値である第２電極暫定座標値Ｂｔ（Ｂｘｔ、Ｂｙｔ）が算出される。
第２重心計算部１１Ｂは、第２電極暫定座標値ＢｔをＩＩＲフィルタ１２へ送信する。
【００３９】
ＩＩＲフィルタ１２は、第１ＩＩＲフィルタ１２Ａと第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂを備えている。
第１ＩＩＲフィルタ１２Ａは、第１重心計算部１１Ａから第１電極暫定座標値Ａｔを受信し、時間方向のＩＩＲフィルタを適用して時間的なゆらぎを低減させ、第１電極座標値Ａ（Ａｘ、Ａｙ）を算出する。
第１ＩＩＲフィルタ１２Ａは、第１電極座標値Ａを電極位置差分計算部１３へ送信する。
【００４０】
第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂは、第２重心計算部１１Ｂから第２電極暫定座標値Ｂｔを受信し、時間方向のＩＩＲフィルタを適用して時間的なゆらぎを低減させ、第２電極座標値Ｂ（Ｂｘ、Ｂｙ）を算出する。
第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂは、第２電極座標値Ｂを電極位置差分計算部１３へ送信する。
【００４１】
電極位置差分計算部１３は、第１ＩＩＲフィルタ１２Ａと第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂから、第１電極座標値Ａと第２電極座標値Ｂを受信する。
電極位置差分計算部１３は、Ｂｘ−Ａｘ及びＢｙ−Ａｙを計算して座標値Ａ、Ｂ間の差分を求め、表示装置の内部処理において使用される、方向Ｘと方向Ｙの各々の内部解像度値に換算することで、第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを算出する。
【００４２】
【数２】
2018200601.tif 000004
【００４３】
数式２において、Ｐｘ、Ｐｙはそれぞれ、表示装置の方向Ｘと方向Ｙにおける内部解像度値の各々を、第２方向導体４と第１方向導体３の本数の各々で除算した値である。
電極位置差分計算部１３は、第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを入力計算部１４と回転角計算部１６に送信する。
【００４４】
入力計算部１４は、第１及び第２電極の各々の位置Ａ、Ｂを基に、より詳細には、位置Ａ、Ｂを基に電極位置差分計算部１３により算出された第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを基に、入力値を計算してＬＵＴ１５へ入力する。
【００４５】
図５は、指示器１０１の第１電極１０１ａ及び第２電極１０１ｂと、傾き導出装置１との関係を座標系として示したものである。図５におけるＸＹ平面が、傾き導出装置１の位置検知可能領域１ａに相当する。
入力計算部１４は、より詳細には、センサ２上における第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置の距離であるセンサ上距離Ｄを、軸Ｃ方向における第１電極１０１ａと第２電極１０１ｂの距離である軸方向距離Ｌで除算して、入力値を計算する。
【００４６】
以下、センサ２に直交する直交方向Ｚからの軸Ｃの傾いた方向を、傾斜方向と呼称する。図５においては、この傾斜方向に向けての軸Ｃの傾きθが、傾斜方向傾きθとして示されている。
本実施形態においては、傾斜方向傾きθを計算した後に、これを用いて後に説明する第１方向傾きθｘ及び第２方向傾きθｙを導出する。
基本的には、次の数式３のように、センサ上距離Ｄを計算し、これを基に、傾斜方向傾きθｔを計算可能である。
【００４７】
【数３】
2018200601.tif 000005
【００４８】
図１０は、後に説明する本実施形態の変形例における制御部の、入力計算部４４とＬＵＴ４５の関係を示す説明図である。この変形例における入力計算部４４は、上記の数式３に基づいて傾斜方向傾きθｔを計算している。
後に説明するように、数式３によって計算された傾斜方向傾きθｔには誤差が内包されており、この値を使用する場合においては、誤差を解消する更なる補正が必要である。図１０に示されるＬＵＴ４５がこの補正を行うものであり、ＬＵＴ４５には、上記の傾斜方向傾きθｔとその補正値の対応関係が格納されている。これにより、ＬＵＴ４５は、入力された傾斜方向傾きθｔに対して対応する傾斜方向傾きθの補正値を出力する。すなわち、数式３によって計算された傾斜方向傾きθｔは、あくまで暫定値である。
【００４９】
このように、また後に更に詳細に説明するように、図３、図１０に示されるＬＵＴ１５、４５は、入力計算部１４、４４によって計算された値に対して、傾斜方向傾きの補正値を出力する。したがって、図１０に示されるように、数式３によって計算された暫定値θｔを入力とし、傾斜方向傾きの補正値を出力するように入力計算部４４を実装して、これに対応するようにＬＵＴ４５を構成することも可能ではある。
【００５０】
しかし、本実施形態においては、図３に示されるように入力計算部１４は、次の数式４を用いて、ＬＵＴ１５への入力値ＩをＤ／Ｌとして計算している。すなわち、上記の数式３により計算される傾斜方向傾きの暫定値θｔの代わりに、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値として入力値Ｉを計算し、これをＬＵＴ１５へ入力する。これに伴いＬＵＴ１５には、傾きではなく、この入力値Ｉに対応する値と、傾斜方向傾きの補正値との対応関係が登録されている。
【００５１】
【数４】
2018200601.tif 000006
【００５２】
上記の数式３には、複雑な計算か、または、特別な変換テーブルをメモリ上に必要とする三角関数が使用されている。上記のように、ＬＵＴ１５への入力をＩ＝Ｄ／Ｌの値とし、入力値と補正値との、三角関数の計算も含めた対応関係をＬＵＴ１５に登録することで、三角関数による計算やメモリ上への変換テーブルの実装を省いている。
【００５３】
入力計算部１４は、計算した入力値ＩをＬＵＴ１５へ送信し、入力する。
【００５４】
ＬＵＴ１５は、第１ＬＵＴ１５Ａと、第２ＬＵＴ１５Ｂを備えている。
第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂの各々には、指示器１０１をセンサ２に直交する直交方向Ｚから第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々に向けて傾けた際の、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値に対応する第１及び第２入力値の各々と、軸Ｃの傾きの補正値である第１及び第２補正値の各々との対応関係が登録されている。
【００５５】
指示器１０１においては、第１電極１０１ａをセンサ２に接するように設けた際に、図１１に示されるように、第２電極１０１ｂはセンサ２から離れて位置づけられるため、第２電極１０１ｂは、センサ２による検出値が小さくなる。また、第２電極１０１ｂは、軸Ｃの周囲に、第１電極１０１ａに比べると大きな体積で形成されているため、センサ２が第２電極１０１ｂとして検出する範囲が大きい。このように、センサ２は、第２電極１０１ｂの位置として、小さい検出値が広く分布した領域を検出するため、第２電極１０１ｂの検出座標Ｂを正確に特定するのは容易ではない。したがって、第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂから出力された第２電極座標値Ｂは、誤差を多分に含むものとなっている。
このため、傾斜方向傾きを上記のような数式３によって導出した場合においては、導出された傾斜方向傾きの暫定値θｔには、上記の誤差が反映されている。
同様に、上記のような数式４を使用した場合においても、入力値Ｉには上記の誤差が反映されている。
【００５６】
ここで、実際に指示器１０１を傾けた角度と、第２電極座標値Ｂや傾斜方向傾きθの誤差を含む計算値との関係が予めわかっていれば、これらの誤差を含む計算値から、指示器１０１の精度の高い傾きを導き出せるはずである。すなわち、例えば実験などにより、上記の入力計算部１４により入力値Ｉを外部出力するように設定された傾き導出装置によって、実際に指示器１０１を第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々に向けて傾けて角度を測り、その際の入力値Ｉの、誤差を含む出力値を取得する。この出力値に対し、実際の指示器１０１の傾きを傾きの補正値θ１、θ２として対応付けて、対応関係として保持しておく。実際に傾きを測定する際には、入力計算部１４によって、誤差を含む入力値Ｉを傾斜方向傾きの暫定値θｔに対応する値として上記数式４により計算する。そして、この入力値Ｉを基に、第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々での、対応関係において対応する傾きの補正値θ１、θ２を導出する。これにより、指示器１０１の精度の高い傾きを求めることができる。ＬＵＴ１５には、このような対応関係が登録されている。
【００５７】
より詳細には、第１ＬＵＴ１５Ａには、指示器１０１を直交方向Ｚから第１方向Ｘに向けて傾けた際の、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値に対応する第１入力値と、軸Ｃの傾きの補正値である第１補正値θ１との対応関係が登録されている。ここで、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値とは、指示器１０１を直交方向Ｚから第１方向Ｘに向けて傾けた際の、数式４により計算される誤差を含んだＩ＝Ｄ／Ｌの値である。
換言すれば、第１補正値θ１は、指示器１０１を、実際に傾けた傾斜方向に代えて第１方向Ｘに向けて実際に傾けた角度だけ傾け、この状況下でのＩを第１入力値としたときに出力されるべき第１方向Ｘにおける傾きの補正値である。
【００５８】
また、第２ＬＵＴ１５Ｂには、指示器１０１を第２方向Ｙに向けて傾けた際の、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値に対応する第２入力値と、軸Ｃの傾きの補正値である第２補正値θ２との対応関係が登録されている。ここで、第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置Ａ、Ｂを基に計算された値とは、指示器１０１を直交方向Ｚから第２方向Ｙに向けて傾けた際の、数式４により計算される誤差を含んだＩ＝Ｄ／Ｌの値である。
換言すれば、第２補正値θ２は、指示器１０１を、実際に傾けた傾斜方向に代えて第２方向Ｙに向けて実際に傾けた角度だけ傾け、この状況下でのＩを第２入力値としたときに出力されるべき第２方向Ｙにおける傾きの補正値である。
【００５９】
すなわち、第１ＬＵＴ１５Ａ、第２ＬＵＴ１５Ｂはそれぞれ、入力計算部１４から受信した入力値Ｉが、これに対応する第１及び第２入力値として入力された場合に、指示器１０１が実際に傾けられた方向ではなく、第１及び第２方向Ｘ、Ｙに向けて傾けられたものと想定した際の、第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々における傾斜方向傾きの補正値θ１、θ２を出力する。後に説明する傾斜方向傾き補正値計算部１７が、これらの出力値θ１、θ２に対して第１方向Ｘから第２方向Ｙへ向けた軸Ｃの回転角を基に適切に案分処理することにより、最終的な傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する。
このように、第１方向Ｘと第２方向Ｙの各々における補正された傾斜方向傾きθ１、θ２を出力し、これを基に最終的な傾斜方向傾きの補正値θｃを計算している。これにより、図５に示されるセンサ２の一単位２ｂの長さや感度が第１方向Ｘと第２方向Ｙにおいて異なる場合であっても、その影響が低減されている。
【００６０】
図６、図７に、第１ＬＵＴ１５Ａ、第２ＬＵＴ１５Ｂの実施例を示す。これらの表においては、左から奇数番目の列に第１及び第２入力値が「アドレス」として示されている。また、その右側に、すなわち偶数番目の列に、各傾斜方向傾きθの第１及び第２補正値θ１、θ２が「データ」として示されている。
本実施例においては、第１及び第２入力値と第１及び第２補正値θ１、θ２の各々に、所定の値、例えば１００等の値が乗算されている。これは、整数に対して丸め処理を行うに際し、演算精度の低減を抑制するためのものである。また、本実施例における第１及び第２補正値θ１、θ２の単位はラジアン（ｒａｄ）である。
【００６１】
例えば図６において、「アドレス」が「５０」の位置には、「データ」として値「５１」が示されている。これは、第１入力値が０．５の場合、すなわち、傾斜方向傾きが３０°に相当する場合には、第１補正値θ１は０．５１ｒａｄ、すなわち、約２９．２°であることを意味する。これは、実験時には、入力計算部１４によって計算された入力値Ｉが傾斜方向傾き３０°に相当する値を示す場合には、第１方向Ｘに向けて傾斜方向傾きが２９．２°となるように指示器１０１を傾けていたということを示している。
【００６２】
本実施例においては、第１及び第２入力値は例えば７ビットで実現されており、１２７までの値を持っている。
図１に示されるように、本実施形態においては、指示器１０１は、第１電極１０１ａの位置する先端から軸Ｃ方向に向けて漸次拡径し、テーパー状に形成されている。この、テーパー状に形成された部分の軸Ｃに対する角度αが、例えば２５°とすると、第１電極１０１ａを傾き導出装置１の位置検知可能領域１ａに接触させた状態で、指示器１０１を２５°を超えて傾けることは不可能である。このため、第１及び第２補正値θ１、θ２の上限は、この場合においては６５°に相当する、１．１３ｒａｄとなっている。すなわち、本実施例においては、ＬＵＴ１５には上限値１．１３ｒａｄを超えた値は登録されていない。
【００６３】
また、本実施例においては、上記のようなセンサ２上での測定実験を、位置検知可能領域１ａ上の任意の複数の場所、例えば５か所において実施している。より詳細には、この５か所は、例えば位置検知可能領域１ａの中央と、４つの角部近傍の各々である。そして、これらの場所により測定された値の平均を計算することにより、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂに登録する値が決定されている。これにより、位置検知可能領域１ａ上の場所に依存した値の差異による誤差の影響を低減している。
【００６４】
ＬＵＴ１５は、図６、図７に示されたような対応関係により、入力計算部１４から受信した入力値Ｉを基に、傾斜方向傾きθの第１及び第２補正値θ１、θ２を抽出し、傾斜方向傾き補正値計算部１７へと送信する。
【００６５】
回転角計算部１６は、第１及び第２電極の各々の位置Ａ、Ｂを基に、より詳細には、位置Ａ、Ｂを基に電極位置差分計算部１３により算出された第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを基に、第１方向Ｘから第２方向Ｙに向けた軸Ｃの回転角φを導出する。
回転角は、図５に示される、第１方向Ｘからの、ＸＹ平面すなわち位置検知可能領域１ａ上における第２方向Ｙに向けての角度φに相当する。
回転角計算部１６は、回転角φを、次に示す数式５により導出する。
【００６６】
【数５】
2018200601.tif 000007
【００６７】
回転角計算部１６は、導出した回転角φを傾斜方向傾き補正値計算部１７へ送信するとともに、外部へ出力する。
【００６８】
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、ＬＵＴ１５Ｂから第１及び第２補正値θ１、θ２を、回転角計算部１６から回転角φを、それぞれ受信する。
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、回転角φと第１及び第２補正値θ１、θ２から、回転角φの値に応じた第１補正値θ１と第２補正値θ２の間の案分処理により、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する。
【００６９】
より詳細には、傾斜方向傾き補正値計算部１７は、次式６により、回転角φを第１方向Ｘと第２方向Ｙの間の角度へと変換して変換値Ｍを計算し、これを基に案分処理を行う。
【００７０】
【数６】
2018200601.tif 000008
ここで、
2018200601.tif 000009
【００７１】
数式６からわかるように、Ｍは、回転角φを第１方向Ｘと第２方向Ｙの間の角度、すなわち０以上π／２以下の値へと変換したものであり、Ｎはπ／２とＭの差分である。上式においては、Ｍが第２補正値θ２に乗算され、Ｎが第１補正値θ１に乗算されている。これにより、変換値Ｍが大きく第１方向Ｘよりも第２方向Ｙに近い場合には、第２方向Ｙに対応する第２補正値θ２が、第１補正値θ１よりも大きく補正値θｃに影響するようになっている。また、変換値Ｍが小さく第１方向Ｘに近い場合には、逆にＮが大きくなり、第１方向Ｘに対応する第１補正値θ１が大きく補正値θｃに影響するようになっている。
【００７２】
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、計算した傾斜方向傾きの補正値θｃを、次に説明する第１及び第２方向傾き計算部１８へ送信する。
【００７３】
第１及び第２方向傾き計算部１８は、電極位置差分計算部１３から第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを、傾斜方向傾き補正値計算部１７から傾斜方向傾きの補正値θｃを、それぞれ受信する。
第１及び第２方向傾き計算部１８は、傾斜方向傾きの補正値θｃを基に、直交方向Ｚからの第１方向Ｘに向けての軸Ｃの傾きである第１方向傾きと、直交方向Ｚからの第２方向Ｙに向けての軸Ｃの傾きである第２方向傾きを導出する。
【００７４】
上記のように、本実施形態においては、第１方向は図５に示される方向Ｘであるから、直交方向Ｚからのセンサ２上の第１方向Ｘに向けての軸Ｃの傾きである第１方向傾きは、図５におけるＸＺ平面内の角度θｘに相当する。第１方向傾きθｘは、換言すれば、直交方向Ｚからの、ＸＺ平面へ投影された軸Ｃの成分である軸Ｃｘの傾きである。
また、同様に、本実施形態においては、第２方向は図５に示される方向Ｙであるから、直交方向Ｚからのセンサ２上の第２方向Ｙに向けての軸Ｃの傾きである第２方向傾きは、図５におけるＹＺ平面内の角度θｙに相当する。第２方向傾きθｙは、換言すれば、直交方向Ｚからの、ＹＺ平面へ投影された軸Ｃの成分である軸Ｃｙの傾きである。
第１及び第２方向傾き計算部１８は、次に示す数式７により、傾斜方向傾きθの補正値θｃから、位置検知可能領域１ａからの第２電極１０１ｂの高さＨを計算した後に、第１方向傾きθｘ及び第２方向傾きθｙを導出する。
【００７５】
【数７】
2018200601.tif 000010
【００７６】
第１及び第２方向傾き計算部１８は、導出した第１方向傾きθｘ及び第２方向傾きθｙを外部へ出力する。
【００７７】
次に、上記傾き導出装置１を使用した傾き導出方法を、図１乃至図７、図１１を用いて説明する。
【００７８】
指示器１０１が、その第１電極１０１ａが傾き導出装置１の位置検知可能領域１ａに接触するように、傾き導出装置１上に位置付けられると、傾き導出装置１は、センサ２により第１電極１０１ａと第２電極１０１ｂの各々の位置を検出する。
より詳細には、指示器１０１からセンサ２に送信された信号を、第１方向導体３と第２方向導体４の各々を介して選択回路５が受信する。
選択回路５は、各導体３、４から受信した信号を入力データ生成部６へ送信する。
【００７９】
入力データ生成部６は、選択回路５から受信した信号を、指示器１０１の第１電極１０１ａから受信した信号と第２電極１０１ｂから受信した信号とに分類し、それぞれを第１電極データ、第２電極データとして制御部１０へ送信する。
【００８０】
制御部１０の第１重心計算部１１Ａは、入力データ生成部６が送信した第１電極データを受信し、指示器１０１の第１電極１０１ａから送信された信号が最も強い、すなわち、第１電極１０１ａの反応が最も強い座標を特定する。第１重心計算部１１Ａは、この第１電極１０１ａの反応が最も強い座標から、第１電極暫定座標値Ａｔ（Ａｘｔ、Ａｙｔ）を算出する。
第１重心計算部１１Ａは、第１電極暫定座標値ＡｔをＩＩＲフィルタ１２へ送信する。
第２重心計算部１１Ｂは、第１重心計算部１１Ａと同様に、第２電極データを受信し、第２電極暫定座標値Ｂｔ（Ｂｘｔ、Ｂｙｔ）を算出して、ＩＩＲフィルタ１２へ送信する。
【００８１】
第１ＩＩＲフィルタ１２Ａは、第１重心計算部１１Ａから第１電極暫定座標値Ａｔを受信し、時間方向のＩＩＲフィルタを適用して、第１電極座標値Ａ（Ａｘ、Ａｙ）を算出し、電極位置差分計算部１３へ送信する。
第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂは、第２重心計算部１１Ｂから第２電極暫定座標値Ｂｔを受信し、時間方向のＩＩＲフィルタを適用して、第２電極座標値Ｂ（Ｂｘ、Ｂｙ）を算出し、電極位置差分計算部１３へ送信する。
【００８２】
電極位置差分計算部１３は、第１ＩＩＲフィルタ１２Ａと第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂから、第１電極座標値Ａと第２電極座標値Ｂを受信する。
電極位置差分計算部１３は、第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを算出し、入力計算部１４と回転角計算部１６に送信する。
【００８３】
入力計算部１４は、電極位置差分計算部１３により算出された第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを基に、上記の数式４によって入力値Ｉを計算する。
入力計算部１４は、算出した入力値Ｉを、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、ＬＵＴ１５Ｂの各々へ、第１及び第２入力値として入力する。
【００８４】
ＬＵＴ１５の第１ＬＵＴ１５Ａと第２ＬＵＴ１５Ｂは、図６、図７に示されたような対応関係により、入力計算部１４から受信した入力値Ｉを基に、第１及び第２補正値θ１、θ２を抽出し、傾斜方向傾き補正値計算部１７へと送信する。
【００８５】
回転角計算部１６は、電極位置差分計算部１３により算出された第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを基に、第１方向Ｘから第２方向Ｙに向けた軸Ｃの回転角φを導出する。
回転角計算部１６は、導出した回転角φを傾斜方向傾き補正値計算部１７へ送信するとともに、外部へ出力する。
【００８６】
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、ＬＵＴ１５Ｂから第１及び第２補正値θ１、θ２を、回転角計算部１６から回転角φを、それぞれ受信する。
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、回転角φと第１及び第２補正値θ１、θ２から、回転角φの値に応じた第１補正値θ１と第２補正値θ２の間の案分処理により、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する。
より詳細には、傾斜方向傾き補正値計算部１７は、数式６により回転角φを第１方向Ｘと第２方向Ｙの間の角度へと変換して変換値Ｍを計算し、これを基に案分処理を行う。
傾斜方向傾き補正値計算部１７は、計算した傾斜方向傾きの補正値θｃを第１及び第２方向傾き計算部１８へ送信する。
【００８７】
第１及び第２方向傾き計算部１８は、電極位置差分計算部１３から第１方向差分Ｓｘと第２方向差分Ｓｙを、傾斜方向傾き補正値計算部１７から傾斜方向傾きの補正値θｃを、それぞれ受信する。
第１及び第２方向傾き計算部１８は、傾斜方向傾きの補正値θｃを基に第１方向傾きθｘと第２方向傾きθｙを導出し、外部へ出力する。
【００８８】
次に、上記の傾き導出装置１及び傾き導出方法の効果について説明する。
【００８９】
上記のような構成によれば、ＬＵＴ１５には、入力計算部１４によって計算された、誤差を含む傾斜方向傾きθの暫定値θｔと、その補正値θｃとの対応関係が登録されている。
より詳細には、本実施形態においては、ＬＵＴ１５には、例えば実験などにより、上記の入力計算部１４により入力値Ｉを外部出力するように設定された傾き導出装置によって、実際に指示器１０１を第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々に向けて傾けて角度を測り、その際の入力値Ｉの、誤差を含む出力値を取得して、この出力値に対し、実際の指示器１０１の傾きを傾きの補正値θ１、θ２として対応付けた対応関係が格納されている。すなわち、ＬＵＴ１５の対応関係は、指示器１０１を実際に傾けた傾きの値と入力計算部１４の出力値を、第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々においてそれぞれ補正値θ１、θ２と入力値として対応させることにより生成されている。
したがって、第２電極１０１ｂがセンサから離れていることに起因する微弱な検出値、第２電極１０１ｂの形状に起因する広い検出範囲等の要因により、第２ＩＩＲフィルタ１２Ｂから出力された第２電極座標値Ｂ、及び、入力計算部１４においてこの第２電極座標値Ｂを基に計算された入力値Ｉが誤差を多分に含むものとなっていたとしても、この誤差に対応し解消した補正値θ１、θ２を第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂに格納し、傾斜方向傾き補正値計算部１７においてはこの補正値θ１、θ２から、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する。このため、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器１０１の傾きを精度よく導出することができる。
【００９０】
また、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂには、互いに異なる第１及び第２方向Ｘ、Ｙの各々に向けて指示器１０１を傾けた際の、軸Ｃの傾きの補正値である第１及び第２補正値θ１、θ２が格納されている。更に、傾斜方向傾き補正値計算部１７は、これら第１及び第２補正値θ１、θ２と、回転角計算部１６により計算された第１方向Ｘから第２方向Ｙに向けた軸Ｃの回転角φを基に、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算する。すなわち、軸Ｃが第１方向Ｘと第２方向Ｙの間のどの方向に傾けられているかを計算し、第１方向Ｘへ傾けた場合の補正値θ１と第２方向Ｙへ傾けた場合の補正値θ２の案分処理により、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算している。
これにより、傾斜方向傾きの補正値θｃを計算するに際し、第１補正値θ１と第２補正値θ２の各々を適切に反映することができる。したがって、センサ２の一単位２ｂの長さや感度が第１方向Ｘと第２方向Ｙにおいて異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器１０１の傾きを精度よく導出することができる。
【００９１】
また、傾斜方向傾き補正値計算部１７は、回転角φを、第１方向Ｘと第２方向Ｙの間の角度へと変換して変換値Ｍを計算し、変換値Ｍを基に案分処理を行う。
これにより、特に案分処理においては回転角φを第１方向Ｘと第２方向Ｙの間の角度へと変換するため、案分処理を適切に実施可能である。したがって、センサ２の一単位２ｂの長さや感度が第１方向Ｘと第２方向Ｙにおいて異なる場合であっても、計算される傾斜方向傾きの精度を高め、指示器１０１の傾きを精度よく導出することができる。
【００９２】
また、入力計算部１４は、センサ２上における第１及び第２電極１０１ａ、１０１ｂの各々の位置の距離であるセンサ上距離Ｄを、軸Ｃ方向における第１電極１０１ａと第２電極１０１ｂの距離である軸方向距離Ｌで除算して、入力値Ｉを計算する。
上記のような構成によれば、ＬＵＴ１５への入力の計算時に三角関数等の複雑な演算を要しないため、計算量やメモリ量を低減することができる。
【００９３】
また、本実施形態においては、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂは、図６、図７に示されるように、１次元の配列として実現可能である。したがって、第１及び第２ＬＵＴ１５Ａ、１５Ｂの実装に当たり必要とされるメモリ量が少量で済み、メモリ容量が低いハードウェアに対しても容易に適用可能である。
【００９４】
［実験結果］
次に、図８を用いて、上記実施形態に関する実験結果について説明する。
【００９５】
図８は、センサ２の一単位２ｂの長さや感度が第１方向Ｘと第２方向Ｙにおいて異なる傾き導出装置１において、傾斜方向傾きの導出結果をグラフとして示したものである。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各々においては、回転角φをそれぞれ、０°、３０°、６０°、９０°にして、傾斜方向傾きを計測している。図８の各図の横軸は、実際に指示器１０１を傾き導出装置１の位置検知可能領域１ａに対して傾けた角度であり、縦軸は、傾き導出装置１における傾斜方向傾きの値である。
図８各図において、線２０は理想値であり、線２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａは、数式３の演算により導出された傾斜方向傾きであり、線２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂは、上記傾き導出装置１の出力値である。
【００９６】
回転角φが３０°、６０°、９０°と、０°から離れるにつれ、線２２Ａ、２３Ａ、２４Ａは線２０から乖離し、特に回転角φが９０°の場合においてはセンサ２の一単位２ｂの長さの異方性が大きく影響することにより、大きな誤差が認められる。
これに対し、線２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂは概ね線２０に沿った結果となっており、センサ２の一単位２ｂの長さや感度が第１方向Ｘと第２方向Ｙにおいて異なる場合であっても、線２２Ａ、２３Ａ、２４Ａに比べると誤差が減少している。すなわち、傾斜方向傾き補正値計算部１７における数式６を用いた案分処理が有効に作用していることがわかる。
【００９７】
［上記実施形態の変形例］
次に、上記実施形態として示した傾き導出装置１及び傾き導出方法の変形例を説明する。図９は、本変形例における傾き導出装置の制御部３０の信号処理ブロック図である。本変形例の傾き導出装置における制御部３０は、上記実施形態における傾き導出装置１の制御部１０とは、制御部３０が、第１方向傾きθｘ及び第２方向傾きθｙに替えて、傾斜方向傾きθを出力する点が異なっている。
すなわち、本変形例においては、傾斜方向傾き補正値計算部３７は、計算した傾斜方向傾きの補正値θｃを、傾斜方向傾きθとして外部へ出力する。また、制御部３０は、第１及び第２方向傾き計算部を備えていない。
本変形例における傾き導出装置及び傾き導出方法が、上記実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
【００９８】
なお、本発明の傾き導出装置及び傾き導出方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
【００９９】
例えば、上記実施形態及び変形例においては、傾き導出装置はタブレット型の情報端末であったが、これに限られず、スマートフォンや据え置き型のディスプレイなど、表示装置とセンサを備えた他の物であってもよいのは言うまでもない。
また、上記実施形態及び各変形例においては、表示装置としては液晶パネルが使用されていたが、これに限られず、例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）等の、他の表示装置が使用されてもよいのは言うまでもない。
【０１００】
また、上記実施形態及び変形例においては、指示器１０１の第２電極１０１ｂは、軸Ｃを囲うようにリング状に設けられていたが、これに限られない。例えば、同じ機能を備えた複数の第２電極が、軸Ｃを中心として周方向に互いに離間して設けられた結果、リング状に形成されていてもよいし、他の態様で整列されていても構わない。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、第１方向Ｘと第２方向Ｙは互いに直交していたが、９０°以外の他の角度で交差していてもよい。このような場合であっても、例えば数式６における案分処理の角度を調整する等により対応可能である。
【０１０２】
また、上記実施形態及び変形例においては、ＬＵＴ１５には、数式４で示される、入力値Ｉに相当する値と、傾斜方向傾きの補正値との対応関係が登録されていた。これに代えて、上記実施形態において図１０を用いて既に説明したように、数式３で示される、傾斜方向傾きの暫定値θｔを入力計算部４４が出力し、この暫定値θｔと、傾斜方向傾きの補正値との対応関係が登録されるよう、ＬＵＴ４５が構成されていてもよい。
この場合においても、ＬＵＴ４５は上記実施形態と同様に第１ＬＵＴ４５Ａと第２ＬＵＴ４５Ｂを備えている。
第１ＬＵＴ４５Ａには、指示器を直交方向Ｚから第１方向Ｘに向けて傾けた際の、数式３により計算された暫定値θｔに対応する第１入力値と、軸Ｃの傾きの補正値である第１補正値θ１との対応関係が登録されている。
また、第２ＬＵＴ４５Ｂには、指示器を第２方向Ｙに向けて傾けた際の、数式３により計算された暫定値θｔに対応する第２入力値と、軸Ｃの傾きの補正値である第２補正値θ２との対応関係が登録されている。
【０１０３】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、制御部が、上記実施形態の第１及び第２方向傾き計算部１８と、変形例の傾斜方向傾き補正値計算部３７の双方を同時に備え、第１方向傾きθｘ、第２方向傾きθｙ、傾斜方向傾きθを全て外部へ出力してもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１                    傾き導出装置
２                    センサ
１０、３０            制御部
１４                  入力計算部
１５Ａ                第１ＬＵＴ（第１ルックアップテーブル）
１５Ｂ                第２ＬＵＴ（第２ルックアップテーブル）
１６                  回転角計算部
１７、３７            傾斜方向傾き補正値計算部
１８                  第１及び第２方向傾き計算部
１０１                指示器
１０１ａ              第１電極
１０１ｂ              第２電極
Ａ                    第１電極の位置
Ｂ                    第２電極の位置
Ｃ                    軸
Ｄ                    センサ上距離
Ｉ                    入力値
Ｌ                    軸方向距離
Ｘ                    第１方向
Ｙ                    第２方向
Ｚ                    直交方向
θ                    傾斜方向傾き
φ                    回転角
θ１                    第１補正値
θ２                    第２補正値
θｃ                    傾斜方向傾きの補正値
θｘ                    第１方向傾き
θｙ                    第２方向傾き
【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】
2018200601.tif 000018
【図９】
2018200601.tif 000019
【図１０】
2018200601.tif 000020
【図１１】
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