(57)【要約】【課題】芯を容易に交換することが可能であり、芯の紛失を防止すること。【解決手段】実施形態によれば、共振回路と、第１の切替部と、測定部と、伝達部とを具備する。共振回路は、コイルを含む。第１の切替部は、複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能である。測定部は、前記第１の切替部から露出する第１の芯に加わる圧力を測定する。伝達部は、前記第１の芯に加わる圧力を前記測定部に伝達する。【選択図】    図３
2015032010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを含む共振回路と、
複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能な第１の切替部と、
前記第１の切替部から露出する第１の芯に加わる圧力を測定するための測定部と、
前記第１の芯に加わる圧力を前記測定部に伝達するための伝達部と
を具備するデジタイザペン。
【請求項２】
前記第１の切替部は、回転繰り出し機構を具備する請求項１に記載のデジタイザペン。
【請求項３】
前記第１の切替部から露出する芯に応じて、前記共振回路の共振周波数を切り替える第２の切替部を更に具備する請求項１に記載のデジタイザペン。
【請求項４】
前記第２の切替部は、前記第１の切替部から露出する芯に応じて、前記コイルに接続されるキャパシタンスを切り替える請求項３に記載のデジタイザペン。
【請求項５】
前記第２の切替部は、
前記複数の芯に対応する複数のキャパシタであって、各キャパシタのキャパシタンスはそれぞれ異なる、複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタの内の前記第１の切替部から露出する芯に対応するキャパシタを前記コイルに接続する接続部と
を具備する
請求項４に記載のデジタイザペン。
【請求項６】
デジタイザペンと電子機器とを含むシステムであって、
デジタイザペンは、
コイルを含む共振回路と、
複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能な第１の切替部と、
前記切替部から露出する芯に応じて、前記コイルを含む共振回路の共振周波数を切り替える第２の切替部と
を具備し、
前記電子機器は、
複数のコイルと、
前記複数のコイルからの出力に応じて前記共振回路の共振周波数を検出する周波数検出部と、
複数のコイルからの出力に応じて前記デジタイザペンの位置を検出する位置検出部と、
検出された共振周波数を示す情報に関連付けられているペン種と、検出された位置に基づいて、検出された位置の軌跡をディスプレイに描画するための処理を行う描画処理手段と
を具備する
システム。
【請求項７】
コイルを含む共振回路と、複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能な第１の切替部と、前記切替部から露出する芯に応じて、前記コイルを含む共振回路の共振周波数を切り替える第２の切替部とを具備するデジタイザペンを用いた描画方法であって、
前記複数のコイルからの出力に応じて前記共振回路の共振周波数を検出し、
前記複数のコイルからの出力に応じて前記ペンの位置を検出し、
検出された共振周波数を示す情報に関連付けられているペン種情報と、検出された位置に基づいて、検出された位置の軌跡をディスプレイに描画するための処理を行う
描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、デジタイザペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタイザが普及している。現行のデジタイザに対応したスタイラスペンは、1種類の芯を備えている。ペン種（色、太さ等）はユーザインタフェース上で変更し、書き心地は芯そのものを抜き差しして変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５３８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現行のスタイラスペンでは、芯の交換により書き心地を調整することが出来るが、芯の交換が手間である。また、芯が小さいため、紛失する恐れがある。また、近年は、筆圧を検出したいという要望もある。
【０００５】
本発明の目的は、芯を容易に交換することが可能であり、芯の紛失を防止することが可能なデジタイザペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、共振回路と、第１の切替部と、測定部と、伝達部とを具備する。共振回路は、コイルを含む。第１の切替部は、複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能である。測定部は、前記第１の切替部から露出する第１の芯に加わる圧力を測定する。伝達部は、前記第１の芯に加わる圧力を前記測定部に伝達する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の電子機器の構成の一例を示す図。
【図２】実施形態の電子機器のシステム構成を示すブロック図。
【図３】実施形態のスタイラスペンの構成を示す図。
【図４】スタイラスペンおよびデジタイザの構成を示す図。
【図５】芯の形状を示す図。
【図６】スタイラスペンのタッチスクリーンディスプレイ上の芯先の位置の軌跡を描画する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。電子機器は、例えば、ペンまたは指によって手書き文字を入力可能な携帯型電子機器である。電子機器は、タブレットコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュータ、スマートフォン、ＰＤＡ等として実現され得る。以下では、電子機器がタブレットコンピュータ１０として実現されている場合を想定する。タブレットコンピュータ１０は、タブレットまたはストレートコンピュータとも称される携帯型電子機器であり、図１に示すように、本体１１とタッチスクリーンディスプレイ１７とを備える。タッチスクリーンディスプレイ１７は、本体１１の上面に重ね合わせるように取り付けられている。
【００１０】
本体１１は、薄い箱形の筐体を有している。タッチスクリーンディスプレイ１７には、フラットパネルディスプレイと、フラットパネルディスプレイの画面上に対するペンまたは指による指定位置を検出するように構成されたセンサ（位置検出デバイス）とが組み込まれている。フラットパネルディスプレイは、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）であってもよい。センサ（位置検出デバイス）としては、例えば、静電容量方式のタッチパネル、電磁誘導方式のデジタイザなどを使用することができ、ペンまたは指が接触あるいは近接した位置を検出する。以下では、デジタイザとタッチパネルの２種類のセンサの双方がタッチスクリーンディスプレイ１７に組み込まれている場合を想定する。
【００１１】
デジタイザ及びタッチパネルの各々は、フラットパネルディスプレイの画面を覆うように設けられる。タッチスクリーンディスプレイ１７は、指を使用した画面に対するタッチ操作のみならず、ペン１００を使用した画面に対するタッチ操作も検出することができる。ペン１００は例えば電磁誘導ペンであってもよい。ユーザは、外部オブジェクト（ペン１００又は指）を使用してタッチスクリーンディスプレイ１７上で手書き入力操作が可能である。
【００１２】
図２は、実施形態におけるタブレットコンピュータ１０のシステム構成を示す図である。  
タブレットコンピュータ１０は、図２に示されるように、ＣＰＵ１０１、システムコントローラ１０２、メインメモリ１０３、グラフィクスコントローラ１０５、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５、記録デバイス１０６、無線通信デバイス１０７、エンベデッドコントローラ（ＥＣ）１０８等を備える。
【００１３】
ＣＰＵ１０１は、タブレットコンピュータ１０内の各種モジュールの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、記録デバイス１０６からメインメモリ１０３にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ１０１により実行されるプログラムには、オペレーティングシステム（ＯＳ）２０１、手書き入力プログラム２０２などの各種アプリケーションプログラムが含まれている。アプリケーションプログラム２０３には、例えば手書き文字認識プログラム、ブラウザプログラム、画像編集プログラム、文書作成プログラムなどが含まれる。
【００１４】
ＣＰＵ１０１は、手書き入力プログラム２０２を実行することにより、ペン１００を用いた手書き入力操作に応じてノートデータ（ページデータ（時系列情報））を生成する機能、ノートファイルに含まれるページを編集するページ編集機能の他、ノートファイル（あるいはページ）の作成と編集に関係する各種機能を実現する。
【００１５】
また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。
【００１６】
システムコントローラ１０２は、ＣＰＵ１０１のローカルバスと各種コンポーネントとの間を接続するデバイスである。システムコントローラ１０２には、メインメモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、システムコントローラ１０２は、シリアルバスなどを介してグラフィクスコントローラ１０４との通信を実行する機能も有している。
【００１７】
グラフィクスコントローラ１０４は、タブレットコンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１７Ａを制御する表示コントローラである。グラフィクスコントローラ１０４によって生成される表示信号はＬＣＤ１７Ａに送られる。ＬＣＤ１７Ａは、表示信号に基づいて画面イメージを表示する。ＬＣＤ１７Ａ上には、位置検出デバイスとして、タッチパネル１７Ｂ及びデジタイザ１７Ｃが配置されている。タッチパネル１７Ｂは、ＬＣＤ１７Ａの画面上で入力を行うための静電容量式のポインティングデバイスである。指が接触される画面上の接触位置及び接触位置の動き等はタッチパネル１７Ｂによって検出される。デジタイザ１７ＣはＬＣＤ１７Ａの画面上で入力を行うための電磁誘導式のポインティングデバイスである。ペン１００が接触される画面上の接触位置及び接触位置の動き等はデジタイザ１７Ｃによって検出される。
【００１８】
無線通信デバイス１０７は、無線ＬＡＮまたは３Ｇ移動通信などの無線通信を実行するように構成されたデバイスである。
【００１９】
ＥＣ１０８は、電力管理のためのエンベデッドコントローラを含むワンチップマイクロコンピュータである。ＥＣ１０８は、ユーザによるパワーボタンの操作に応じてタブレットコンピュータ１０を電源オンまたは電源オフする機能を有している。
【００２０】
図３は、一実施形態に係るデジタイザペンとしてのスタイラスペンの構成を示す図である。スタイラスペン１００の本体３００の先端部に回転式切替機構（回転繰り出し機構）３０１が設けられている。回転式切替機構３０１内には、複数の芯３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃが内蔵されている。本体３００に対して回転式切替機構３０１を相対的に回転させると、複数の芯の内の１本の描画芯が回転式切替機構３０１から順次突出する。回転式切替機構３０１を回転させることで、使用する芯を切り換えることが可能である。
【００２１】
回転式切替機構３０１の後部は、筆圧伝達機構３０３を介してダミー芯３０５の一端に接続されている。ダミー芯３０５の他端は基板３０６上に設けられた筆圧センサ３０７に接続されている。筆記時、芯の先端に加わった圧力（筆圧）は、回転式切替機構３０１、筆圧伝達機構３０３、およびダミー芯３０５を介して筆圧センサに伝達される。ダミー芯３０５の周囲には、コイル３０４が設けられている。コイル３０４は、共振回路を構成する素子の一つである。
【００２２】
芯を筆圧センサ３０７と接触するダミー芯３０５と、芯に分離することで、複数の芯を装着を可能としている。芯の筆圧に応じて、センサ３０７に筆圧を伝達する機構が必要となるため、ダミー芯に限らず、センサと間接的に接触する突起部を備えていればよい。
【００２３】
（ペン種選択）
上述したスタイラスペンは、複数の芯を切り替えることが可能である。選択された芯に応じて、ＬＣＤ１７Ａに描画される線の種類（色、太さ等）を切り替える方法について説明する。
【００２４】
図４は、スタイラスペン１００およびデジタイザ１７Ｃの構成を示す図である。
【００２５】
スタイラスペン１００は、共振周波数切替部４００を有する。共振周波数切替部４００は、回転式芯切替機構３０１から突出する芯に応じて、コイル３０４を含む共振回路の共振周波数を切り替える。
【００２６】
共振周波数切替部４００は、複数のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、スイッチＳＷ１等を備えている。キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンスはそれぞれ異なる。スイッチＳＷ１は、回転式切替機構３０１から突出する芯に応じて、コイル３０４に接続されるキャパシタを切り替える。芯に応じてコイル３０４に接続されるキャパシタを切り替えることで、コイル３０４を含む共振回路の共振周波数を切り替えることが可能になる。
【００２７】
デジタイザ１７Ｃは、アンテナコイルアレイ４１０、送信／受信切替スイッチＳＷ２、アンテナコイル切替スイッチＳＷ３、切替スイッチＳＷ４、可変整合回路４１１、芯検出部４１２、位置検出部４１３、電流ドライバ４１４等を備えている。
【００２８】
送信／受信切替スイッチＳＷ２は、一定時間（T1，T2）毎にコイルアレイ４１０の接続を電流ドライバ４１４と切替スイッチＳＷ４との間を切り換える。
【００２９】
コイルアレイ４１０が電流ドライバ４１４に接続されている場合、電流ドライバ４１４からアンテナコイルアレイ４１０内の一つのアンテナコイルに交流電流を流し、スタイラスペンの共振回路にエネルギーを蓄える。コイルアレイ４１０が切替スイッチＳＷ４に接続されている場合、スタイラスペン１００のコイル３０４に共振電流が流れ、そのエネルギーをアンテナコイルで検出する。
【００３０】
アンテナコイルアレイ４１０は、複数のアンテナコイル４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃを有する。アンテナコイル切替スイッチＳＷ３により、可変整合回路４１１または位置検出部４１３に接続されるアンテナコイルを順番に切り替える。
【００３１】
スタイラスペン１００が最も近いアンテナコイルは最も強い振幅を受け、それに隣接するアンテナコイルからは比較的弱い信号が検出されるので、スタイラスペン１００の位置を算出することができる。
【００３２】
デジタイザは、ペン先がデジタイザの検出面上に近接した場合、切替スイッチＳＷ４によりアンテナコイルアレイ４１０を可変整合回路４１１に接続する。可変整合回路４１１は、整合回路によりスタイラスペン内の共振回路の共振周波数を検出する。芯検出部４１２は、検出された共振周波数に基づいて、スタイラスペンから突出している芯を検出する。芯検出部４１２は、検出された共振周波数に対応する芯情報をオペレーティングシステム２０１に通知する。オペレーティングシステム２０１は、芯情報を手書き入力プログラム２０２に通知する。手書き入力プログラム２０２は、芯情報に関連付けられているペン種情報（色、太さ等）を読み出す。
【００３３】
ペン種情報の通知後、切替スイッチＳＷ４によりアンテナコイルアレイ４１０が位置検出部４１３に接続される。位置検出部４１３は、センサ部からの出力に応じて、スタイラスペン１００の芯先の位置を検出する。位置検出部４１３は、検出された位置を示す位置情報をオペレーティングシステム２０１に通知する。オペレーティングシステム２０１は、検出結果を手書き入力プログラム２０２に通知する。
【００３４】
手書き入力プログラム２０２は、ペン種情報および位置情報に基づいて、位置情報の軌跡をＬＣＤ１７Ａに描画するための処理を行う。
【００３５】
例えば、各芯毎にペンの色を変えることで、ペンで色を選択して、書き始めるといった一般的なペンの使い方と同様に直感的にデジタイザペンを使うことが可能になる。
【００３６】
また、色のみでなく、芯形状をボールペン（図５（Ａ））や筆、蛍光ペン（図５（Ｂ））などを模擬し、各芯に合わせた描画を行えるようにしても良い。また、芯の素材を変更し、書き心地の異なる芯を複数装着し、好みに応じた芯を使用して書くことも可能である。
【００３７】
図６は、スタイラスペンのタッチスクリーンディスプレイ上の芯先の位置の軌跡を描画する手順を示すフローチャートである。  
可変整合回路４１１は、コイル３０４を含む共振回路の共振周波数を検出する（ステップＢ１１）。芯検出部４１２は、検出された共振周波数に基づいて芯を検出する（ステップＢ１２）。芯検出部４１２は、検出された芯を示す芯情報をオペレーティングシステム２０１を介して手書き入力プログラム２０２に通知する（ステップＢ１３）。手書き入力プログラム２０２は、芯情報に関連付けられているペン種情報を取得する（ステップＢ１４）。
【００３８】
位置検出部４１３は、スタイラスペン１００のペン先の位置を検出する（ステップＢ１５）。位置検出部４１３は、検出された位置を示す位置情報をオペレーティングシステム２０１を介して手書き入力プログラム２０２に通知する（ステップＢ１６）。手書き入力プログラム２０２は、ペン種情報および位置情報に基づいて、芯先の位置の軌跡をＬＣＤ１７Ａに描画するための処理を行う（ステップＢ１７）。
【００３９】
本実施形態のスタイラスペンによれば、複数の芯の内の１本の芯の芯先が露出可能な回転式芯切替機構３０１と、回転式芯切替機構３０１から露出する第１の芯に加わる圧力を測定するための筆圧センサ３０７と、第１の芯に加わる圧力を筆圧センサ３０７に伝達するための筆圧伝達機構３０３およびダミー芯３０５とを具備することによって、芯を容易に交換することが可能であり、芯の紛失を防止することが可能である。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…タブレットコンピュータ、１７…タッチスクリーンディスプレイ、１７Ａ…ＬＣＤ、１７Ｂ…タッチパネル、１７Ｃ…デジタイザ、１００…スタイラスペン、２０１…オペレーティングシステム、２０２…手書き入力プログラム、２０３…アプリケーションプログラム、３００…本体、３０１…回転式切替機構、３０１…回転式芯切替機構、３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃ…芯、３０３…筆圧伝達機構、３０４…コイル、３０５…ダミー芯、３０６…基板、３０７…筆圧センサ。
【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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