(57)【要約】  導電部（１３）はペン本体（１０）に対して３０°傾斜して配置されている。ペン先（１２）がタッチパネル（２）のタッチ面に接触または近接するとき、タッチパネル（２）のタッチ面に対する導電部（１３）の長さ方向の傾斜角度が、タッチ面におけるペン先（１２）の接触位置または近接位置とペン先（１２）がタッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差がタッチ面の場所に関わらず一定になる角度（６０°〜９０°）である。これにより、ペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑える。
2016052051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項２】
情報入力ペンの接触または近接を検知する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
上記情報入力ペンの接触または近接が上記タッチパネルによって検知されないとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度になるように、上記導電部を動かす可動部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されたとき、上記導電部を固定する固定部とを備えていることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項３】
情報入力ペンのペン先がタッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布を測定する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
測定された上記分布に一定以上の偏りがある旨の通知を上記タッチパネルから受けたとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度を、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度により近づけるように、上記導電部を動かす可動部とを備えていることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項４】
上記所定の角度は、６０°以上かつ９０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報入力ペン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報入力ペンと、静電容量のタッチパネルとを備えていることを特徴とする情報入力ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報入力ペンに関し、特に、静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルの方式として、抵抗膜方式、赤外線方式、および超音波方式などの多数が知られている。その中でも近年、携帯電話機に広く採用されている静電容量方式のタッチパネルが脚光をあびている。【０００３】
静電容量方式のタッチパネルへの情報入力には、ユーザの指または情報入力ペン（以下、スタイラスペンとも表記）を用いる。タッチパネルのタッチ面上に情報入力ペンを接触させると、タッチパネル内の電極とスタイラスペンとの間に静電容量が形成される。タッチパネルは、その静電容量を介して流れる微弱電流の変化分を検出することによって、スタイラスペンとタッチ面との接触位置を検出する。【０００４】
情報入力装置では、通常、表示装置の表示面上にタッチパネルのタッチ面が重ねて配置されることによって、タッチパネルが表示装置と一体化されている。このような情報入力装置では、ユーザは、表示装置の表示面における操作ボタンなどのオブジェクトが表示された領域をタッチすることによって、情報を入力することができる。【０００５】
スタイラスペンの持ち方はユーザによって様々であり、まっすぐ持つユーザもいれば、傾けて持つユーザもいる。従来のスタイラスペンを用いて高精度のタッチパネルに情報を入力しようとすると、ユーザのペンの持ち方によっては不具合が生ずることがある。特許文献１には、静電容量の変化を高感度で検出することができる高精度のタッチパネルにおいて、スタイラスペンの持ち方の違いによって、検出されるタッチ位置がばらつく恐れがあることが開示されている。【０００６】
この問題について、図１６〜図１８を参照して以下に説明する。図１６は、特許文献１に開示された従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。図１６の（ａ）は、従来のスタイラスペンをタッチ面に対して垂直に立ててタッチ入力を行った状態を示し、図１６の（ｂ）は、タッチパネルのタッチ位置およびその近傍で検出される静電容量の変化の大きさの分布を等高線Ｌｃ１で示し、図１６の（ｃ）は、水平方向における静電容量の変化の大きさＳをグラフＧ１で示している。【０００７】
図１７は、図１６に示す従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。図１７の（ａ）は、従来のスタイラスペンをタッチ面に対して斜めに傾けてタッチ入力を行った状態を示し、図１７の（ｂ）は、タッチパネルのタッチ位置およびその近傍で検出される静電容量の変化の大きさの分布を等高線Ｌｃ２で示し、図１７の（ｃ）は水平方向における静電容量の変化の大きさＳをグラフＧ２で示している。【０００８】
図１６の（ａ）の例では、ユーザは、タッチパネル部１１０のタッチ面１１１に対してスタイラスペン２００を垂直に立てた状態でタッチ入力を行う。このタッチ入力によって生ずる静電容量の変化の大きさＳの分布は、図１６（ｂ）に示すように、タッチ面１１１上で実際のタッチ位置ＲＴｐを中心として左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）に対称な等高線Ｌｃ１によって表される。この図において、Ｘｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通るＸ方向と平行な軸であり、Ｙｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通るＹ方向と平行な軸であり、Ｚｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通りかつタッチ面１１１に垂直な軸である。Ｘｐ軸とＹｐ軸とは直交している。【０００９】
図１６の（ｃ）において、位置Ａ１およびＡ２は、静電容量の変化の大きさが所定の閾値Ｓｔｈに一致する位置である。タッチパネル部１１１は、これらの位置Ａ１およびＡ２の中間点をタッチ位置のＸ方向の座標Ａｘとして算出する。すなわちＡｘ＝（Ａ１＋Ａ２）／２である。検出されたタッチ位置のＸ方向の座標Ａｘは、実際のタッチ位置ＲＴｐのＸ方向の座標と一致する。【００１０】
図１７の（ａ）では、ユーザは、タッチパネル部１１０のタッチ面１１１に対してスタイラスペン２００を左に斜めに傾けた状態でタッチ入力を行う。図１７の（ａ）において、θｘは、タッチ面１１１に対するスタイラスペン２００の傾斜角度を表す。図１７の（ａ）では、傾斜角度θｘは９０°よりも小さい。このタッチ入力により生ずる静電容量の変化の大きさＳの分布を、図１７（ｂ）における等高線Ｌｃ２として示す。この図に示すように、等高線Ｌｃ２は、左右方向（Ｘ方向）において非対称な図形である。具体的には、静電容量の変化のピーク位置Ｓｐよりも右側では大きさＳがより密になり、一方、ピーク位置Ｓｐよりも左側では大きさＳがより疎となる。【００１１】
図１７の（ｃ）において、位置Ｂ１およびＢ２は、検出された静電容量の変化の大きさが所定の閾値Ｓｔｈに一致する位置である。タッチパネル部１１１は、これらの位置Ｂ１およびＢ２の中間点を、タッチ位置のＸ方向の座標Ｂｘとして算出する。すなわち中間位置Ｂｘ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／２である。図１７の（ｃ）に示すように、検出されたタッチ位置のＸ方向の座標Ｂｘは、実際のタッチ位置ＲＴｐのＸ方向の座標よりも左側にずれている。【００１２】
以上のように、従来のスタイラスペン２００を用いてタッチ面１１１に対してタッチ入力を行うと、タッチ面に１１１に対するスタイラスペン２００の傾斜角度に応じて、検出されるタッチ位置にばらつきが生ずる。この理由は次の通りである。高精度のタッチパネルでは、タッチ面１１１に接しているペン先に加えて、スタイラスペン２００の先端部におけるタッチ面１１に近接する導体部分によっても、静電容量の大きさの変化が生ずる。スタイラスペン２００の傾斜角度が変化すると、タッチパネルと導体部分との間に生ずる静電容量の大きさも変化する。これにより、導体部分による静電容量の変化の大きさの分布もスタイラスペンの傾斜角度に応じて変化し、傾斜角度がより大きくなるほどその分布はより非対称になる。【００１３】
この問題を解決すべく、特許文献１には、図１８に示すスタイラスペン１００が開示されている。図１８は、特許文献１に係るスタイラスペン１００を示す図である。この図に示すスタイラスペン１００では、ペン先部に導体の球状部材１０１を設け、かつ、静電容量の変化の大きさの分布に関与する部分を球状部材１０１のみにするように、球状部材１０１の周辺にあるペン先部１０２およびペン本体部１０３を非導体にしている。【００１４】
このスタイラスペン１０１の利点について、特許文献１には次のように記載されている。スタイラスペン１００のペン先１０１が球状になっているので、図１８の（ｂ）に示すようにスタイラスペン１００を傾けた場合、ペン先１０１の接地部分（タッチ位置）は導体の中心部になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布が実際のタッチ位置に対して対称になるので、スタイラスペン１００を傾けてもタッチ位置にばらつきが生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】日本国公開特許公報「ＷＯ２０１３／０５７８６２公報（２０１３年４月２５日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１のスタイラスペン１００を製造するためには、非導体のペン本体に球状のペン１０１先を取り付け、さらに、ペン本体を握る手とペン先１０１とを導通させるために、ペン本体の握り部に設けた接触部材１０４とペン先１０１とを接続する導線１０５を設ける必要がある。これには加工の容易性の点で問題がある。加工を容易にするため、球状部材１０１を設けずに、導線の先端を円錐状に加工することが考えられる。しかしペン先を円錐状にすると、ペン先１０１の接触によって生ずる静電容量の変化の大きさの分布が、導線１０５の影響を受けることによって、ペンの傾斜角度に応じてタッチ位置に対して非対称になるという問題が再発する。【００１７】
また、導線１０５に比べて球状のペン先１０１が十分に大きければ、静電容量の変化の大きさの分布に対する導線１０５の影響は無視できる。しかし、ペン先１０１が大きすぎるとタッチパネルのタッチ位置検出間隔が広くなりすぎる。この検出間隔を狭めるために球状のペン先１０１を十分に小さくすると、分布に対する導線１０５の影響を無視できなくなるので、実際のタッチ位置に対して分布が非対称になる問題が再発する。【００１８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、ペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる情報入力ペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る情報入力ペンは、上記の課題を解決するために、
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、ペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムを構成するタッチパネルの要部構成を示すブロックである。
【図３】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンの要部構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１において、タッチパネルのタッチ面に対するペン本体の傾斜角度と導電部の傾斜角度との関係の例を示す図である。
【図５】従来のスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図６】従来のスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して４５°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図８】従来のスタイラスペンの傾斜と、タッチパネルのメッシュ間隔に対する重心位置の位置ずれとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンおよびタッチパネルの要部構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態２においてタッチパネルによって検知される前のスタイラスペンの状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２においてタッチパネルによって検知された後のスタイラスペンの状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンおよびタッチパネルの要部構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るスタイラスペンにおいて、導電部の傾斜を静電容量の変化の大きさの分布の偏りに応じて調整する様子を示す図である。
【図１６】特許文献１に開示された従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。
【図１７】図１６に示す従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。
【図１８】特許文献１に係るスタイラスペンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔実施形態１〕
本発明に係る第１実施形態を図１〜図８に基づき以下に説明する。
【００２３】
（タッチ入力システム１００の構成）
図１は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００（情報入力システム）の要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００は、スタイラスペン１（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２によって構成されている。ユーザは、タッチパネル２のタッチ面に対してスタイラスペン１を接触または近接させることによって、タッチパネル２に対するタッチ入力（タッチ操作）を行う。タッチパネル２は表示装置（不図示）と一体化されており、表示装置の表示面上にタッチパネル２のタッチ面が重ねて配置されている。
【００２４】
タッチパネル２と表示装置とが一体化された情報入力装置では、ユーザは、表示装置の表示面における操作ボタンなどのオブジェクトが表示された領域をタッチすることによって、情報を入力することができる。
【００２５】
（タッチパネル２の構成）
図２は、タッチパネル２の要部構成を示すブロックである。この図に示すように、タッチパネル２は、複数のドライブライン２２および複数のセンスライン２３を有するパネル本体２１と、パネル本体２１のドライブライン２２に駆動信号Ｄｓを印加するドライブライン駆動部２４と、この駆動信号Ｄｓの印加によって生じたセンス信号Ｓｓをセンスライン２３から受信し、センス信号Ｓｓに対するタッチ情報ＩＳｐを生成する信号処理部３０とを備えている。
【００２６】
信号処理部３０は、増幅回路３１、信号選択部３２、Ａ／Ｄ変換部３３、復号処理部３４、およびタッチ位置検出部３５を備えている。増幅回路３１は、複数のセンスライン２３からのセンス信号Ｓｓを増幅する。信号選択部３２は、増幅されたセンス信号ＡＳｓを順次選択し、選択した増幅されたセンス信号ＡＳｓを出力する。Ａ／Ｄ変換部は、出力された増幅後のセンス信号ＡＳｓをデジタル信号ＤＳｓに変換する。復号処理部３４は、得られたデジタル信号ＤＳｓを、駆動信号Ｄｓの生成に用いられた系列信号に基づく復号のための変換信号を用いて復号して、パネル本体２１においてドライブライン２２とセンスライン２３との交点部における静電容量の変化の大きさに相当する信号強度Ｃｄを取得する。タッチ位置検出部３５は、この信号強度Ｃｄに基づいて、パネル本体２１における静電容量の変化の大きさの分布を算出し、当該分布における重心位置に基づいて、パネル本体２１でのユーザによるタッチ位置を示すタッチ情報ＩＳｐを生成することによって、タッチ面におけるタッチ位置を検出する。
【００２７】
タッチパネル２では、互いに平行に配置された複数のドライブライン２２と、互いに平行に配置されたセンスライン２３とが立体交差するように配置されている。複数のドライブライン２２および複数のセンスライン２３とによって、升目上の電極パターンが形成される。少なくとも各ドライブライン２２と各センスライン２３との交点は絶縁されている。各交点にはドライブライン２２とセンスライン２３との間の静電容量が発生する。接地された導電性の指示体（指またはスタイラスペン１）がタッチパネル２のタッチ面に接触または近接すると、指示体付近におけるドライブライン２２とセンスライン２３との間の電荷が指示体を通じて接地方向へ移動する。これにより、指示体付近における静電容量が減少する。タッチパネル２は、この静電容量の変化の大きさを測定するによって、タッチ面における指示体のタッチ位置（接触位置）または近接位置を検出する。本実施形態では、タッチパネル２は、静電容量の変化の大きさの分布を測定し、当該分布の重心位置を算出することによって、交点以外の地点におけるタッチ位置または近接位置も検出することができる。
【００２８】
（スタイラスペン１の構成）
図３は、スタイラスペン１の要部構成を示す図である。図５の（ａ）に示すように、スタイラスペン１は、ペン本体１０、ペン先１２、および導電部１３を備えている。ペン本体１０は、非導電性の材料によって構成されている。一方、ペン先１２および導電部１３はいずれも導電性の材料によって構成されている。ペン本体１０には、スタイラスペン１の長さ方向に対して３０°傾斜する傾斜面が形成されており、導電部１３はこの傾斜面に形成されている。これにより導電部１３は、ペン本体１０の長さ方向に対して斜めに配置されており、より具体的にはペン本体１０の長さ方向に対して３０°傾斜している。言い換えると、スタイラスペン１の長さ方向と導電部１３の長さ方向とが成す角度は３０°である。導電部１３の一端はペン先１２に電気的に接続されている。
【００２９】
ペン本体１０におけるスタイラスペン１を握る箇所には、複数の窪み１１が形成されている。これらの窪み１１は、ユーザがスタイラスペン１を握ったときにユーザの指にフィットする形状を有している。ユーザが自身の指を複数の窪みにフィットさせるようにしてスタイラスペン１を自然に握ると、導電部１３がスタイラスペン１の上側（表側）に来る。
【００３０】
スタイラスペン１におけるユーザが握る箇所の一部には、図示しない導体部分が設けられている。導電部１３は、この導体部分とペン先１２とを電気的に接続することによって、人体を介してスタイラスペン１を接地させる共に、タッチパネル２内の静電容量を接地方向へ移動させる導線の役割を果たしている。この導体部分は、窪み１１に設けられることが望ましい。
【００３１】
本実施形態では、従来例と異なり、ペン先１２を小さくしているため、タッチパネル２に現れる静電容量の変化は、スタイラスペン１の先端に存在する導体部分にほぼ起因する。本実施形態の場合、スタイラスペン１の先端に存在する導体はペン先１２および導電部１３に相当する。導電部１３の長さがペン先１２よりも十分に大きいことから、測定される静電容量の変化の大きさの分布に与える影響の大部分を、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度に基づく影響が占めている。
【００３２】
図３の（ａ）に示すように、スタイラスペン１は、使用時にタッチパネル２のタッチ面に対して一定の角度で傾斜する。導電部１３はスタイラスペン１の長さ方向に対して３０°傾斜しているので、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度と導電部１３の傾斜角度とは互いに異なる。
【００３３】
図４は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度と導電部１３の傾斜角度との関係の例を示す図である。
【００３４】
図４の（ａ）では、スタイラスペン１は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が３０°になるように傾いている。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°である。すなわち導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対して３０°傾いている。
【００３５】
図４の（ｂ）では、スタイラスペン１は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が６０°になるように傾いている。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は９０°である。すなわち導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対してまったく傾いておらず、言い換えるとタッチ面に対して直立している。
【００３６】
図４の（ｃ）では、スタイラスペン１は、タッチペンに対するペン本体の傾斜角度が９０°になるように直立している。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°である。したがって導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対して３０°傾いている。
【００３７】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、スタイラスペン１では、ペン先１２がタッチパネル２ａのタッチ面に接触するとき、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が３０°〜９０°の範囲内において、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°〜９０°（６０°以上かつ９０°以下）である。言い換えると、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は０°〜３０°である。導電部１３がこれらの範囲の角度で傾いている場合、詳しくは後述するが、タッチ面に対するペン先１２の実際のタッチ位置（または近接位置）と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響を抑えることができるので、検出されるタッチ位置（または近接位置）のばらつきを抑えることができる。
【００３８】
また、図４の（ａ）に示すように、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペン１の傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°と小さい。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペン１を大きく傾けた場合であっても、検出されるタッチ位置のばらつきを抑えることができる。
【００３９】
さらには、スタイラスペン１は、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響が考慮されているので、特許文献１に開示されたスタイラスペンとは異なり、当該影響を低減するためにペン先１２を大きくする必要がない。したがって、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１を大きく傾けたときの、検出されるタッチ検出のばらつきを抑えることができる。
【００４０】
（軌跡の比較）
従来のスタイラスペンをタッチ面の垂直方向に対して大きく傾けると、タッチパネル２におけるペン先の軌跡はギザギザになる問題が生じる。一方、本実施形態に係るスタイラスペン１ではそのような問題は生じない。その理由について、図５〜７を参照して以下に説明する。なお、ここでいう従来のスタイラスペンとは、たとえば図１６および図１７に示すような、ペン全体が導体で構成されているスタイラスペンのことである。
【００４１】
図５は、従来のスタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、ユーザは、スタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けて、タッチ面をなぞる。このときタッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度は６０°である。この場合、タッチパネル２におけるペン先のタッチ検出位置がばらつくので、ペン先が直線的に動いたとしても、図５の（ｂ）のようにその軌跡はギザギザになる。
【００４２】
これは、図５の（ｃ）に示すように、導体部分の検知範囲が大きくことによって、静電容量の変化が現れる範囲が広くなることが原因である。図５の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図５の（ｄ）に示す。図５の（ｃ）および（ｄ）に示すように、この分布の形状はｘ方向において大きく非対称である。この非対称性が原因となって、実際のタッチ位置と、算出された分布の重心位置との間に差（すなわち位置ずれ）が生じる。
【００４３】
タッチパネルの静電容量は、タッチ面内において一定ではなく、その場所によって微小な差異がある。このため、２つの場所における静電容量の変化が現れる範囲が同じ大きさであったとしても、それぞれの場所における変化の大きさの分布は必ずしも同じになるとは限らない。
【００４４】
従来のスタイラスペンをタッチ面の垂直方向に対して大きく傾けることによって、タッチパネル２における静電容量の変化が現れる範囲が大きくなれば、算出される分布の重心位置は、タッチ面における実際のタッチ位置から大きく離れてしまう。タッチ面上をペン先が動いたとしても、実際のタッチ位置と算出される重心位置との差が一定であれば、算出された重心位置にタッチ入力の軌跡を表示したとしても、ペン先の動きを再現する表示を行うことができる。しかし、場所によるタッチパネルの静電容量差の影響によって、検出される分布の範囲が場所によって変化するので、ペン先の実際のタッチ位置と算出される重心位置と差も場所によって変化する。このためペン先の動きを忠実に表示できず、図５の（ｂ）に示すようにその軌跡がギザギザになる.
図６は、従来のスタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して４５°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度は４５°である。この場合、図６の（ｂ）に示すように、依然としてスタイラスペンの軌跡はギザギザになる。
【００４５】
これは、図６の（ｃ）に示すように、導体部分の検知範囲が大きくなることによって静電容量の変化が現れる範囲が広くなることが原因である。図６の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図６の（ｄ）に示す。図６の（ｃ）および（ｄ）に示すように、この分布の形状はｘ方向において非対称である。この非対称性が原因となって、実際のタッチ位置と算出された分布の重心位置との位置ずれが生じ、その位置ずれがタッチ面の場所によって異なるので、図６の（ｂ）に示すように軌跡がギザギザになる。図６の例では、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が図５の例よりも小さいので、ギザギザの度合いはより小さいが、それでも問題になることに変わりはない。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るスタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、ユーザは、スタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けてタッチ面をなぞる。このときタッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度は６０°である。スタイラスペン１において、スタイラスペン１の長さ方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°であるので、導電部１３はタッチ面に対して６０°傾斜する。すなわち、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°である。
【００４７】
この場合、タッチパネル２におけるペン先の検知結果が一定になるので、図７の（ｂ）のようにその軌跡がギザギザにならずに滑らかになる。これは、図７の（ｃ）に示すように、タッチ面と垂直な方向に対して導電部１３があまり傾いていないので、導電部１３の検知範囲が大きくならず、静電容量の変化が現れる範囲が狭くなるからである。図７の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図７の（ｄ）に示す。図７の（ｃ）および（ｄ）に示すように、分布の形状はｘ方向において対称的である。分布が対照的であるため、実際のタッチ位置と、検出された分布の重心位置との位置ずれが生じず、その結果、図７の（ｂ）に示すように軌跡が滑らかになる。
【００４８】
上述したように、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度がより小さいと、タッチパネル２において静電容量の変化が現れる範囲がより狭くなる。これにより、算出される重心位置と実際のタッチ位置との差もより小さくなる。静電容量の変化が現れる範囲がより狭ければ、測定された静電容量の変化の大きさの分布が場所によるタッチパネルの静電容量差の影響によって変化しても、算出された重心位置と実際のタッチ位置との差の場所による変動はごくわずかである。このことは、その差がタッチ面の場所に関わらず一定であることと実質的に同じである。したがって、本実施形態に係るスタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して図７の（ａ）に示すように６０°傾けて用いたとしても、図７の（ｂ）に示すように、表示されるタッチ位置の軌跡は、ペン先１２の動きを忠実に再現した滑らかものになる。
【００４９】
本実施形態に係るタッチ入力システム１００において、算出された重心位置とペン先１２の実際のタッチ位置との差がタッチ面の場所に関わらず一定であることは、算出された重心位置と実際のタッチ位置との差がタッチ面の場所に応じて異なったとしても、ある場所における差と別の場所における差との間の差が、表示面における最小認識単位（最小表示単位）以下であることと同義である。
【００５０】
（メッシュ間隔と位置ずれとの関係）
上述したように、分布における重心位置のずれは、タッチパネルにおいて検知される傾斜したスタイラスペンの導体部分の面積が、タッチパネルにおける静電容量の変化の大きさの分布の形状に影響を与えて当該分布を非対称にすることによって発生する。この問題の程度は、タッチパネルにおける静電容量のメッシュ間隔に応じて異なる。
【００５１】
静電容量方式のタッチパネルでは、静電容量は、メッシュ間隔とよばれる一定の間隔で形成されている。タッチパネルは、静電容量の変化の大きさの分布を測定してその分布の重心位置を算出するとき、タッチ面内におけるある一定の領域内の分布の拡がりを算出に用いる。メッシュ間隔がより小さいタッチパネルでは、メッシュ間隔がより大きいタッチパネルに比べて、一定領域内に含まれるより多くの交点における静電容量が変化する。したがって、メッシュ間隔がより小さいタッチパネルでは、より多くのデータを用いて重心位置を算出するができるため、タッチパネルにおける場所ごとの静電容量差の影響を平均化できる。この結果、スタイラスペンの傾斜によって発生するペン先位置と重心位置との誤差は、タッチされる場所が変わっても大きく変動しない。
【００５２】
一方、メッシュ間隔がより大きいタッチパネルでは、より少ないデータを用いて重心位置を求める必要があるため、タッチパネルにおける場所ごとの静電容量差の影響を大きく受ける。これにより、スタイラスペンの傾斜によって発生するペン先位置と重心位置との差が、タッチ位置の場所が変わると大きく変動するという問題が発生する。
【００５３】
図８は、従来のスタイラスペンの傾斜と、タッチパネルのメッシュ間隔に対する重心位置の位置ずれとの関係を示す図である。図８において、横軸はスタイラスペンの傾斜であり、横軸はメッシュ間隔である。重心位置のずれの分布を、等高線として表す。縦軸は、ペンタッチ検出に対応したタッチパネルにおけるメッシュ間隔の一般的な範囲を、規格値として表している。言い換えると、ペンタッチ検出向けのタッチパネルにおけるメッシュ間隔は、図８の縦軸に示す範囲内にある。
【００５４】
この図に示すように、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペン１の傾斜角度がより大きい場合、重心位置のずれがより大きくなる。また、メッシュ間隔がより大きい場合も、重心位置のずれがより大きくなる。タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が大きいと、スタイラスペン１の傾斜によって発生する、タッチパネルにおいて検出される導体部分の面積が増加する。一方、メッシュ間隔が大きいと、タッチされたペン先の実際の位置と、検出された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との誤差が大きくなる。
【００５５】
図８の点線は、タッチパネルにおけるスタイラスペンの軌跡の再現を保証できる重心位置ずれの境界線を示している。図８の等高線において、点線よりも左側の条件下では、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。一方、点線よりも右側条件下では、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できない。メッシュ間隔が小さければ、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が０°〜約４０°の範囲で、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。逆に、メッシュ間隔が大きければ、タッチ面に対するスタイラスペンの傾斜角度が０°〜３０°弱までの範囲で、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。
【００５６】
メッシュ間隔が同じであっても、ドライブラインおよびセンスラインのパターン形状および材質、ならびにカバーガラスの厚さに応じて、検出される静電容量の変化の大きさに影響するノイズの大きさが異なる。図８は、これらのノイズの影響を考慮し、ノイズが最悪になるパターン形状および材質ならびにカバーガラスの厚さを有するタッチパネルにおける境界線を示している。この過剰マージンを考慮すると、ペンタッチ検出向けのタッチパネルにおいて、タッチ面に垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が３０°以内であれば、メッシュ間隔に関わらずスタイラスペンの軌跡の再現を保証することができることが分かる。
【００５７】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係るスタイラスペン１の通常使用範囲内では、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は０°〜３０°である。一方、図８に示すように、タッチ面に垂直な方向を基準にした、全体が導電材料でできたスタイラスペンのタッチ面に対する傾斜角度が３０°以内であれば、メッシュ間隔に関わらずスタイラスペンの軌跡の再現を保証することができる。したがって、本実施形態に係るスタイラスペン１は、通常の使用範囲内において、タッチ面におけるタッチ位置の軌跡の再現を保証することができる。
【００５８】
また、ユーザがスタイラスペン１を持つときに、導電部１３に接続された導体部分にユーザの手が触れるので、ペン先１２および導電部１３の双方が人間と同じ電位（接地）になる。これにより、ペン先１２および導電部１３が浮遊状態にならないので、静電容量の変化の大きさの分布がより安定する。その結果、タッチ位置をより高精度に検出することができる。
【００５９】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２実施形態を図９〜図１２に基づき以下に説明する。
【００６０】
図９は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ａの要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００ａは、スタイラスペン１ａ（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２ａによって構成されている。
【００６１】
図１０は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ａを構成するスタイラスペン１ａおよびタッチパネル２ａの要部構成を示す図である。スタイラスペン１ａは、実施形態１のスタイラスペン１が備える各部材に加えて、可動部１４および固定部１５をさらに備えている。タッチパネル２ａは、実施形態１のタッチパネル２に加えて、近接検知部４０および固定指示部４１をさらに備えている。
【００６２】
図１１は、タッチパネル２ａによって検知される前のスタイラスペン１ａの状態を示す図である。この図に示すように、可動部１４は、スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａのタッチ面から一定距離以上離れているとき、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を動かす。言い換えると、可動部１４は、スタイラスペン１ａの近接がタッチパネル２ａによって検知されないとき、タッチパネル２ａのタッチ面に対する導電部１３の長さ方向の傾斜角度が、タッチ面におけるペン先１２の接触位置とペン先１２がタッチ面に接触することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所（ペン先１２の接触位置）に関わらず一定になる所定の角度になるように、ペン先１２および導電部１３を含む導電部１３を動かす。この条件を満たす所定の角度は、実施形態１において説明したように、たとえば６０°〜９０°である。
【００６３】
図１１の（ａ）〜（ｃ）の例では、ペン本体１０がどのような角度で傾斜していても、ペン先１２が自然と地面に向き、かつ導電部１３が重力方向と平行になるように、ペン先１２および導電部１３を含む箇所が動く。このとき、導電部１３はタッチ面に対して直立している。すなわち、導電部１３の長さ方向とタッチ面とが成す角度は９０°である。
【００６４】
図１２は、タッチパネル２ａによって検知された後のスタイラスペン１ａの状態を示す図である。スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａのタッチ面に一定距離以内に近づくと、タッチパネル２ａ内の近接検知部４０がそれを検知し、それを固定指示部４１に通知する。スタイラスペン１ａとタッチパネル２ａとは無線通信可能であり、固定指示部４１は近接検知部４０からの通知を受けて、スタイラスペン１ａに対し、ペン先１２がタッチパネル２によって検知した旨を通知すると共に、ペン先１２を固定するように指示する。
【００６５】
スタイラスペン１ａにおいて、この指示を固定部１５が受信する。固定部１５は、この指示を受けて、可動部１４に対してペン先１２および導電部１３を含む箇所を固定するように指示する。これにより可動部１４は、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を固定する。
【００６６】
図１１の（ｂ）に示す状態のスタイラスペン１ａのペン先１２を、この傾斜角度を維持したままタッチパネル２ａのタッチ面に接触させると、スタイラスペン１ａの状態は、図１２の（ａ）に示すものになる。このとき、ペン先１２および導電部１３を含む箇所は固定されているので、図１２の（ｂ）または（ｃ）に示すように、スタイラスペン１ａの全体をタッチ面に向けてさらに傾けたとしても、ペン先１２および導電部１３を含む箇所はペン本体１０に対して相対的に動くことはない。
【００６７】
上述したように、スタイラスペン１ａがタッチパネル２ａによって検知される前では、導電部１３の長さ方向は、タッチパネル２ａのタッチ面に対して直立している。すなわち、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は９０°である。これにより、スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａに接触する時点では、導電部１３は、タッチ面に対する傾斜角度が９０°の状態で固定される。この後、ユーザがタッチパネル２ａを持ち続ける間に、スタイラスペン１ａがタッチ面に対してより傾斜する可能性がある。しかし、タッチパネル２ａの通常の使用範囲では、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペン１ａが６０°を超えて大きく傾くことはないため、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は、スタイラスペン１ａの使用時に６０°〜９０°の範囲内に保たれる。
【００６８】
したがって本実施形態に係るスタイラスペン１ａでは、実施形態１のスタイラスペン１と同様に、ペン先１２によって発生する静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響を小さく抑えることができる。これにより、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１ａを傾けたときにタッチ検出位置のばらつきを抑えることができる。
【００６９】
〔実施形態３〕
本発明に係る第３実施形態を図１３〜図１５に基づき以下に説明する。
【００７０】
図１３は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ｂの要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００ｂは、スタイラスペン１ｂ（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２ｂによって構成されている。
【００７１】
図１４は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ｂを構成するスタイラスペン１ｂおよびタッチパネル２ｂの要部構成を示す図である。スタイラスペン１ｂは、実施形態１のスタイラスペン１が備える各部材に加えて、可動部１４および角度調整部１６をさらに備えている。タッチパネル２ｂは、実施形態１のタッチパネル２に加えて、分布偏向判定部４２および角度調整指示部４３をさらに備えている。
【００７２】
本実施形態のスタイラスペン１ｂでは、実施形態２と同様に、可動部１４は、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を動かすことができる。本実施形態では、可動部１４はステッピングモータおよび制御回路を備えており、これらの働きによって、ペン先１２および導電部１３を含む箇所のペン本体１０に対する傾斜角度を調整する。
【００７３】
タッチパネル２ｂにおいて、タッチ位置検出部３５は、測定した静電容量の変化の大きさの分布を示すデータを、分布偏向判定部４２に出力する。分布偏向判定部４２は、入力されたデータに基づき、当該分布の偏りが所定の基準値を超えるか否かを判定し、その結果を角度調整指示部４３に通知する。スタイラスペン１ｂとタッチパネル２ａとは無線通信可能であり、角度調整指示部４３は、偏りが基準値を超える旨の通知を受けると、分布がｘ軸におけるどの方向に偏っているのかを示す情報をスタイラスペン１ｂに送信すると共に、スタイラスペン１ｂに対して、ペン先１２の角度を分布の偏りをより低減する角度に調整するように指示する。
【００７４】
スタイラスペン１ｂにおいて、この情報および指示を角度調整部１６が受信する。角度調整部１６は、可動部１４のステッピングモータおよび制御回路を制御することによって、ペン先１２および導電部１３の角度を、分布の偏りをより低減させる角度に変更する。
【００７５】
図１５は、スタイラスペン１ｂにおいて、導電部１３の傾斜を静電容量の変化の大きさの分布の偏りに応じて調整する様子を示す図である。図１５の（ａ）〜（ｃ）の上側にスタイラスペン１ｂを示し、下側に静電容量の変化の大きさの分布を示す。
【００７６】
スタイラスペン１ｂが、図１５の（ａ）に示す状態でタッチ面に接触しているとき、導電部１３の長さ方向はタッチ面に対して垂直であるので、測定される静電容量の変化の大きさの分布に偏りは存在しない。したがって分布偏向判定部４２は、分布の偏りは所定の基準値を超えないと判定し、角度調整指示部４３にその旨を通知する。これを受けて角度調整指示部４３は角度調整をスタイラスペン１ｂに指示しないので、スタイラスペン１ｂは、導電部１３の傾斜角度を調整しない。
【００７７】
一方、スタイラスペン１ｂが図１５の（ｂ）に示す状態でタッチ面に接触しているとき、導電部１３の長さ方向はタッチ面に一定の角度で傾斜しているので、測定される静電容量の変化の大きさの分布に偏りが存在する。この図の例では、分布はｘ軸における＋ｘ方向に偏っている。分布偏向判定部４２は、この偏りが所定の基準値を超えていると判定し、角度調整指示部４３にその旨を通知する。これを受けて角度調整指示部４３は、分布が＋ｘ方向に偏っていることを通知すると共に、導電部１３の角度調整をスタイラスペン１ｂに指示する。角度調整部１６は、これを受けて、導電部１３の傾斜角度を、分布の＋ｘ方向における偏向を低減させる角度に調整する。具体的には、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度をより増加させるように、可動部１４を制御する。
【００７８】
図１５の（ｃ）に示す例では、可動部１４は、角度調整部１６の制御を受けることによって、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度が０°になるように、導電部１３を動かす。これにより分布に対する導電部１３の影響を完全に抑制することができるので、分布の偏りを無くすることができる。この結果、分布の対称性が保持されるので、検出されるタッチ位置のばらつきを完全に無くすことができる。
【００７９】
実施形態１および２において説明したように、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度が、ペン先１２の接触位置と分布における重心位置との差が、タッチ面の場所（ペン先１２の接触位置）に関わらず一定になる所定の角度（６０°〜９０°）であれば、検出されるタッチ位置のばらつきを抑えることができる。言い換えると、導電部１３の傾斜角度がこの範囲内にある場合の分布の偏り（非対称性）は、タッチ位置のばらつきに影響を与えることのない、十分に許容されるものである。そこで角度調整部１６は、測定された分布に一定以上の偏りがある旨の通知をタッチパネル２ｂから受けたとき、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度が６０°〜９０°の範囲の角度に近づくように、可動部１４を制御することによって、導電部１３の傾斜角度を調整すればよい。
【００８０】
これを実現するためには、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度と、そのとき測定される分布の偏りの程度との相対関係を示すデータを予め取得しておき、スタイラスペン１ｂに用意しておけばよい。角度調整部１６は、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度を、所望の角度に調整する場合、当該所望の角度に対応する偏りデータをタッチパネル２ｂから受信するまで、導電部１３の傾斜角度の調整を繰り返せばよい。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係るスタイラスペン１ｂでは、実施形態１のスタイラスペン１と同様に、ペン先１２によって発生する静電容量の変化の大きさの分布の偏りを小さく抑えることができる。これにより、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１ｂを傾けたときにタッチ検出位置のばらつきを抑えることができる。
【００８２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る情報入力ペン（スタイラスペン１）は、
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴とする。
【００８３】
上記の構成によれば、ペン先がタッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８４】
また、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８５】
さらには、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８６】
本発明の態様２に係る情報入力ペン（スタイラスペン１ａ）は、
情報入力ペンの近接を検知する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されないとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度になるように、上記導電部を動かす可動部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されたとき、上記導電部を固定する固定部とを備えていることを特徴としている。
【００８７】
上記の構成によれば、情報入力ペンがタッチパネルによって検知された後、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８８】
また、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８９】
さらには、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
本発明の態様３に係る情報入力ペン（スタイラスペン１ｂ）は、
情報入力ペンのペン先がタッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布を測定する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
測定された上記分布に一定以上の偏りがある旨の通知を上記タッチパネルから受けたとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度を、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度により近づけるように、上記導電部を動かす可動部とを備えていることを特徴としている。
【００９１】
上記の構成によれば、測定された静電容量の変化の大きさの分布に偏りがあった場合、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になるように、導電部の角度が調整される。この調整が完了が完了すると、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９２】
また、調整の完了後では、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９３】
さらには、調整の完了後では、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９４】
本発明の態様４に係る情報入力ペンは、上記態様１〜３において、
上記所定の角度は、６０°以上かつ９０°以下であることを特徴としている。
【００９５】
上記の構成によれば、タッチパネルのメッシュ間隔に関わらず、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９６】
本発明の態様５に係る情報入力システム（タッチ入力システム１００）は、
上記態様１〜４のいずれかに係る情報入力ペンと、静電容量のタッチパネルとを備えていることを特徴としている。
【００９７】
上記の構成によれば、スタイラスペンのペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる情報入力システムを提供することができる。
【００９８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペン、ならびに当該情報入力ペンおよび静電容量タッチパネルを備えている情報入力システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１，１ａ，１ｂ  スタイラスペン（情報入力ペン）
２，２ａ，２ｂ  タッチパネル
１０  ペン本体
１１  窪み
１２  ペン先
１３  導電部
１４  可動部
１５  固定部
４０  近接検知部
４１  固定指示部
４２  分布偏向判定部
４３  角度調整指示部
１００，１００ａ、１００ｂ  タッチ入力システム（情報入力システム）
【図１】
2016052051.tif 000003
【図２】
2016052051.tif 000004
【図３】
2016052051.tif 000005
【図４】
2016052051.tif 000006
【図５】
2016052051.tif 000007
【図６】
2016052051.tif 000008
【図７】
2016052051.tif 000009
【図８】
2016052051.tif 000010
【図９】
2016052051.tif 000011
【図１０】
2016052051.tif 000012
【図１１】
2016052051.tif 000013
【図１２】
2016052051.tif 000014
【図１３】
2016052051.tif 000015
【図１４】
2016052051.tif 000016
【図１５】
2016052051.tif 000017
【図１６】
2016052051.tif 000018
【図１７】
2016052051.tif 000019
【図１８】
2016052051.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月13日(2017.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項２】
情報入力ペンの接触または近接を検知する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
上記情報入力ペンの接触または近接が上記タッチパネルによって検知されないとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度になるように、上記導電部を動かす可動部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されたとき、上記導電部を固定する固定部とを備えていることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項３】
情報入力ペンのペン先がタッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布を測定する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
測定された上記分布に一定以上の偏りがある旨の通知を上記タッチパネルから受けたとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度を、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度により近づけるように、上記導電部を動かす可動部とを備えていることを特徴とする情報入力ペン。
【請求項４】
上記所定の角度は、６０°以上かつ９０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報入力ペン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報入力ペンと、静電容量方式のタッチパネルとを備えていることを特徴とする情報入力システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報入力ペンに関し、特に、静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルの方式として、抵抗膜方式、赤外線方式、および超音波方式などの多数が知られている。その中でも近年、携帯電話機に広く採用されている静電容量方式のタッチパネルが脚光をあびている。
【０００３】
静電容量方式のタッチパネルへの情報入力には、ユーザの指または情報入力ペン（以下、スタイラスペンとも表記）を用いる。タッチパネルのタッチ面上に情報入力ペンを接触させると、タッチパネル内の電極とスタイラスペンとの間に静電容量が形成される。タッチパネルは、その静電容量を介して流れる微弱電流の変化分を検出することによって、スタイラスペンとタッチ面との接触位置を検出する。
【０００４】
情報入力装置では、通常、表示装置の表示面上にタッチパネルのタッチ面が重ねて配置されることによって、タッチパネルが表示装置と一体化されている。このような情報入力装置では、ユーザは、表示装置の表示面における操作ボタンなどのオブジェクトが表示された領域をタッチすることによって、情報を入力することができる。
【０００５】
スタイラスペンの持ち方はユーザによって様々であり、まっすぐ持つユーザもいれば、傾けて持つユーザもいる。従来のスタイラスペンを用いて高精度のタッチパネルに情報を入力しようとすると、ユーザのペンの持ち方によっては不具合が生ずることがある。特許文献１には、静電容量の変化を高感度で検出することができる高精度のタッチパネルにおいて、スタイラスペンの持ち方の違いによって、検出されるタッチ位置がばらつく恐れがあることが開示されている。
【０００６】
この問題について、図１６〜図１８を参照して以下に説明する。図１６は、特許文献１に開示された従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。図１６の（ａ）は、従来のスタイラスペンをタッチ面に対して垂直に立ててタッチ入力を行った状態を示し、図１６の（ｂ）は、タッチパネルのタッチ位置およびその近傍で検出される静電容量の変化の大きさの分布を等高線Ｌｃ１で示し、図１６の（ｃ）は、水平方向における静電容量の変化の大きさＳをグラフＧ１で示している。
【０００７】
図１７は、図１６に示す従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。図１７の（ａ）は、従来のスタイラスペンをタッチ面に対して斜めに傾けてタッチ入力を行った状態を示し、図１７の（ｂ）は、タッチパネルのタッチ位置およびその近傍で検出される静電容量の変化の大きさの分布を等高線Ｌｃ２で示し、図１７の（ｃ）は水平方向における静電容量の変化の大きさＳをグラフＧ２で示している。
【０００８】
図１６の（ａ）の例では、ユーザは、タッチパネル部１１０のタッチ面１１１に対してスタイラスペン２００を垂直に立てた状態でタッチ入力を行う。このタッチ入力によって生ずる静電容量の変化の大きさＳの分布は、図１６（ｂ）に示すように、タッチ面１１１上で実際のタッチ位置ＲＴｐを中心として左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）に対称な等高線Ｌｃ１によって表される。この図において、Ｘｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通るＸ方向と平行な軸であり、Ｙｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通るＹ方向と平行な軸であり、Ｚｐは、実際のタッチ位置ＲＴｐを通りかつタッチ面１１１に垂直な軸である。Ｘｐ軸とＹｐ軸とは直交している。
【０００９】
図１６の（ｃ）において、位置Ａ１およびＡ２は、静電容量の変化の大きさが所定の閾値Ｓｔｈに一致する位置である。タッチパネル部１１１は、これらの位置Ａ１およびＡ２の中間点をタッチ位置のＸ方向の座標Ａｘとして算出する。すなわちＡｘ＝（Ａ１＋Ａ２）／２である。検出されたタッチ位置のＸ方向の座標Ａｘは、実際のタッチ位置ＲＴｐのＸ方向の座標と一致する。
【００１０】
図１７の（ａ）では、ユーザは、タッチパネル部１１０のタッチ面１１１に対してスタイラスペン２００を左に斜めに傾けた状態でタッチ入力を行う。図１７の（ａ）において、θｘは、タッチ面１１１に対するスタイラスペン２００の傾斜角度を表す。図１７の（ａ）では、傾斜角度θｘは９０°よりも小さい。このタッチ入力により生ずる静電容量の変化の大きさＳの分布を、図１７（ｂ）における等高線Ｌｃ２として示す。この図に示すように、等高線Ｌｃ２は、左右方向（Ｘ方向）において非対称な図形である。具体的には、静電容量の変化のピーク位置Ｓｐよりも右側では大きさＳがより密になり、一方、ピーク位置Ｓｐよりも左側では大きさＳがより疎となる。
【００１１】
図１７の（ｃ）において、位置Ｂ１およびＢ２は、検出された静電容量の変化の大きさが所定の閾値Ｓｔｈに一致する位置である。タッチパネル部１１１は、これらの位置Ｂ１およびＢ２の中間点を、タッチ位置のＸ方向の座標Ｂｘとして算出する。すなわち中間位置Ｂｘ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／２である。図１７の（ｃ）に示すように、検出されたタッチ位置のＸ方向の座標Ｂｘは、実際のタッチ位置ＲＴｐのＸ方向の座標よりも左側にずれている。
【００１２】
以上のように、従来のスタイラスペン２００を用いてタッチ面１１１に対してタッチ入力を行うと、タッチ面に１１１に対するスタイラスペン２００の傾斜角度に応じて、検出されるタッチ位置にばらつきが生ずる。この理由は次の通りである。高精度のタッチパネルでは、タッチ面１１１に接しているペン先に加えて、スタイラスペン２００の先端部におけるタッチ面１１１に近接する導体部分によっても、静電容量の大きさの変化が生ずる。スタイラスペン２００の傾斜角度が変化すると、タッチパネルと導体部分との間に生ずる静電容量の大きさも変化する。これにより、導体部分による静電容量の変化の大きさの分布もスタイラスペン２００の傾斜角度に応じて変化し、傾斜角度がより大きくなるほどその分布はより非対称になる。
【００１３】
この問題を解決すべく、特許文献１には、図１８に示すスタイラスペン１００が開示されている。図１８は、特許文献１に係るスタイラスペン１００を示す図である。この図に示すスタイラスペン１００では、ペン先部１０２に導体の球状部材１０１を設け、かつ、静電容量の変化の大きさの分布に関与する部分を球状部材１０１のみにするように、球状部材１０１の周辺にあるペン先部１０２およびペン本体部１０３を非導体にしている。
【００１４】
このスタイラスペン１００の利点について、特許文献１には次のように記載されている。スタイラスペン１００のペン先１０１が球状になっているので、図１８の（ｂ）に示すようにスタイラスペン１００を傾けた場合、ペン先１０１の接地部分（タッチ位置）は導体の中心部になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布が実際のタッチ位置に対して対称になるので、スタイラスペン１００を傾けてもタッチ位置にばらつきが生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開「ＷＯ２０１３／０５７８６２公報（２０１３年４月２５日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１のスタイラスペン１００を製造するためには、非導体のペン本体に球状のペン先１０１を取り付け、さらに、ペン本体を握る手とペン先１０１とを導通させるために、ペン本体の握り部に設けた接触部材１０４とペン先１０１とを接続する導線１０５を設ける必要がある。これには加工の容易性の点で問題がある。加工を容易にするため、球状部材１０１を設けずに、導線１０５の先端を円錐状に加工することが考えられる。しかしペン先１０１を円錐状にすると、ペン先１０１の接触によって生ずる静電容量の変化の大きさの分布が、導線１０５の影響を受けることによって、ペンの傾斜角度に応じてタッチ位置に対して非対称になるという問題が再発する。
【００１７】
また、導線１０５に比べて球状のペン先１０１が十分に大きければ、静電容量の変化の大きさの分布に対する導線１０５の影響は無視できる。しかし、ペン先１０１が大きすぎるとタッチパネルのタッチ位置検出間隔が広くなりすぎる。この検出間隔を狭めるために球状のペン先１０１を十分に小さくすると、分布に対する導線１０５の影響を無視できなくなるので、実際のタッチ位置に対して分布が非対称になる問題が再発する。
【００１８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、ペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる情報入力ペンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る情報入力ペンは、上記の課題を解決するために、
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、ペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムを構成するタッチパネルの要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンの要部構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１において、タッチパネルのタッチ面に対するペン本体の傾斜角度と導電部の傾斜角度との関係の例を示す図である。
【図５】従来のスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図６】従来のスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して４５°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るスタイラスペンをタッチパネルのタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。
【図８】従来のスタイラスペンの傾斜と、タッチパネルのメッシュ間隔に対する重心位置の位置ずれとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンおよびタッチパネルの要部構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態２においてタッチパネルによって検知される前のスタイラスペンの状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２においてタッチパネルによって検知された後のスタイラスペンの状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係るタッチ入力システムの要部構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係るタッチ入力システムを構成するスタイラスペンおよびタッチパネルの要部構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るスタイラスペンにおいて、導電部の傾斜を静電容量の変化の大きさの分布の偏りに応じて調整する様子を示す図である。
【図１６】特許文献１に開示された従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。
【図１７】図１６に示す従来のタッチパネル装置におけるタッチ入力を説明する図である。
【図１８】特許文献１に係るスタイラスペンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔実施形態１〕
本発明に係る第１実施形態を図１〜図８に基づき以下に説明する。
【００２３】
（タッチ入力システム１００の構成）
図１は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００（情報入力システム）の要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００は、スタイラスペン１（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２によって構成されている。ユーザは、タッチパネル２のタッチ面に対してスタイラスペン１を接触または近接させることによって、タッチパネル２に対するタッチ入力（タッチ操作）を行う。タッチパネル２は表示装置（不図示）と一体化されており、表示装置の表示面上にタッチパネル２のタッチ面が重ねて配置されている。
【００２４】
タッチパネル２と表示装置とが一体化された情報入力装置では、ユーザは、表示装置の表示面における操作ボタンなどのオブジェクトが表示された領域をタッチすることによって、情報を入力することができる。
【００２５】
（タッチパネル２の構成）
図２は、タッチパネル２の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、タッチパネル２は、複数のドライブライン２２および複数のセンスライン２３を有するパネル本体２１と、パネル本体２１のドライブライン２２に駆動信号Ｄｓを印加するドライブライン駆動部２４と、この駆動信号Ｄｓの印加によって生じたセンス信号Ｓｓをセンスライン２３から受信し、センス信号Ｓｓに対するタッチ情報ＩＳｐを生成する信号処理部３０とを備えている。
【００２６】
信号処理部３０は、増幅回路３１、信号選択部３２、Ａ／Ｄ変換部３３、復号処理部３４、およびタッチ位置検出部３５を備えている。増幅回路３１は、複数のセンスライン２３からのセンス信号Ｓｓを増幅する。信号選択部３２は、増幅されたセンス信号ＡＳｓを順次選択し、選択した増幅されたセンス信号ＡＳｓを出力する。Ａ／Ｄ変換部３３は、出力された増幅後のセンス信号ＡＳｓをデジタル信号ＤＳｓに変換する。復号処理部３４は、得られたデジタル信号ＤＳｓを、駆動信号Ｄｓの生成に用いられた系列信号に基づく復号のための変換信号を用いて復号して、パネル本体２１においてドライブライン２２とセンスライン２３との交点部における静電容量の変化の大きさに相当する信号強度Ｃｄを取得する。タッチ位置検出部３５は、この信号強度Ｃｄに基づいて、パネル本体２１における静電容量の変化の大きさの分布を算出し、当該分布における重心位置に基づいて、パネル本体２１でのユーザによるタッチ位置を示すタッチ情報ＩＳｐを生成することによって、タッチ面におけるタッチ位置を検出する。
【００２７】
タッチパネル２では、互いに平行に配置された複数のドライブライン２２と、互いに平行に配置されたセンスライン２３とが立体交差するように配置されている。複数のドライブライン２２および複数のセンスライン２３とによって、升目状の電極パターンが形成される。少なくとも各ドライブライン２２と各センスライン２３との交点は絶縁されている。各交点にはドライブライン２２とセンスライン２３との間の静電容量が発生する。接地された導電性の指示体（指またはスタイラスペン１）がタッチパネル２のタッチ面に接触または近接すると、指示体付近におけるドライブライン２２とセンスライン２３との間の電荷が指示体を通じて接地方向へ移動する。これにより、指示体付近における静電容量が減少する。タッチパネル２は、この静電容量の変化の大きさを測定するによって、タッチ面における指示体のタッチ位置（接触位置）または近接位置を検出する。本実施形態では、タッチパネル２は、静電容量の変化の大きさの分布を測定し、当該分布の重心位置を算出することによって、交点以外の地点におけるタッチ位置または近接位置も検出することができる。
【００２８】
（スタイラスペン１の構成）
図３は、スタイラスペン１の要部構成を示す図である。図３の（ａ）に示すように、スタイラスペン１は、ペン本体１０、ペン先１２、および導電部１３を備えている。ペン本体１０は、非導電性の材料によって構成されている。一方、ペン先１２および導電部１３はいずれも導電性の材料によって構成されている。ペン本体１０には、スタイラスペン１の長さ方向に対して３０°傾斜する傾斜面が形成されており、導電部１３はこの傾斜面に形成されている。これにより導電部１３は、ペン本体１０の長さ方向に対して斜めに配置されており、より具体的にはペン本体１０の長さ方向に対して３０°傾斜している。言い換えると、スタイラスペン１の長さ方向と導電部１３の長さ方向とが成す角度は３０°である。導電部１３の一端はペン先１２に電気的に接続されている。
【００２９】
ペン本体１０におけるスタイラスペン１を握る箇所には、複数の窪み１１が形成されている。これらの窪み１１は、ユーザがスタイラスペン１を握ったときにユーザの指にフィットする形状を有している。ユーザが自身の指を複数の窪み１１にフィットさせるようにしてスタイラスペン１を自然に握ると、導電部１３がスタイラスペン１の上側（表側）に来る。
【００３０】
スタイラスペン１におけるユーザが握る箇所の一部には、図示しない導体部分が設けられている。導電部１３は、この導体部分とペン先１２とを電気的に接続することによって、人体を介してスタイラスペン１を接地させる共に、タッチパネル２内の静電容量を接地方向へ移動させる導線の役割を果たしている。この導体部分は、窪み１１に設けられることが望ましい。
【００３１】
本実施形態では、従来例と異なり、ペン先１２を小さくしているため、タッチパネル２に現れる静電容量の変化は、スタイラスペン１の先端に存在する導体部分にほぼ起因する。本実施形態の場合、スタイラスペン１の先端に存在する導体はペン先１２および導電部１３に相当する。導電部１３の長さがペン先１２よりも十分に大きいことから、測定される静電容量の変化の大きさの分布に与える影響の大部分を、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度に基づく影響が占めている。
【００３２】
図３の（ａ）に示すように、スタイラスペン１は、使用時にタッチパネル２のタッチ面に対して一定の角度で傾斜する。導電部１３はスタイラスペン１の長さ方向に対して３０°傾斜しているので、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度と導電部１３の傾斜角度とは互いに異なる。
【００３３】
図４は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度と導電部１３の傾斜角度との関係の例を示す図である。
【００３４】
図４の（ａ）では、スタイラスペン１は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が３０°になるように傾いている。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°である。すなわち導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対して３０°傾いている。
【００３５】
図４の（ｂ）では、スタイラスペン１は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が６０°になるように傾いている。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は９０°である。すなわち導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対してまったく傾いておらず、言い換えるとタッチ面に対して直立している。
【００３６】
図４の（ｃ）では、スタイラスペン１は、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が９０°になるように直立している。このときタッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°である。したがって導電部１３は、タッチ面と垂直な方向に対して３０°傾いている。
【００３７】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、スタイラスペン１では、ペン先１２がタッチパネル２のタッチ面に接触するとき、タッチ面に対するペン本体１０の傾斜角度が３０°〜９０°の範囲内において、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は６０°〜９０°（６０°以上かつ９０°以下）である。言い換えると、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は０°〜３０°である。導電部１３がこれらの範囲の角度で傾いている場合、詳しくは後述するが、タッチ面に対するペン先１２の実際のタッチ位置（または近接位置）と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響を抑えることができるので、検出されるタッチ位置（または近接位置）のばらつきを抑えることができる。
【００３８】
また、図４の（ａ）に示すように、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペン１の傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°と小さい。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペン１を大きく傾けた場合であっても、検出されるタッチ位置のばらつきを抑えることができる。
【００３９】
さらには、スタイラスペン１は、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響が考慮されているので、特許文献１に開示されたスタイラスペンとは異なり、当該影響を低減するためにペン先１２を大きくする必要がない。したがって、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１を大きく傾けたときの、検出されるタッチ位置のばらつきを抑えることができる。
【００４０】
（軌跡の比較）
従来のスタイラスペンをタッチ面の垂直方向に対して大きく傾けると、タッチパネル２におけるペン先の軌跡はギザギザになる問題が生じる。一方、本実施形態に係るスタイラスペン１ではそのような問題は生じない。その理由について、図５〜７を参照して以下に説明する。なお、ここでいう従来のスタイラスペンとは、たとえば図１６および図１７に示すような、ペン全体が導体で構成されているスタイラスペンのことである。
【００４１】
図５は、従来のスタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、ユーザは、スタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けて、タッチ面をなぞる。このときタッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度は６０°である。この場合、タッチパネル２におけるペン先のタッチ検出位置がばらつくので、ペン先が直線的に動いたとしても、図５の（ｂ）のようにその軌跡はギザギザになる。
【００４２】
これは、図５の（ｃ）に示すように、導体部分の検知範囲が大きくなることによって、静電容量の変化が現れる範囲が広くなることが原因である。図５の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図５の（ｄ）に示す。図５の（ｃ）および（ｄ）に示すように、この分布の形状はｘ方向において大きく非対称である。この非対称性が原因となって、実際のタッチ位置と、算出された分布の重心位置との間に差（すなわち位置ずれ）が生じる。
【００４３】
タッチパネルの静電容量は、タッチ面内において一定ではなく、その場所によって微小な差異がある。このため、２つの場所における静電容量の変化が現れる範囲が同じ大きさであったとしても、それぞれの場所における変化の大きさの分布は必ずしも同じになるとは限らない。
【００４４】
従来のスタイラスペンをタッチ面の垂直方向に対して大きく傾けることによって、タッチパネル２における静電容量の変化が現れる範囲が大きくなれば、算出される分布の重心位置は、タッチ面における実際のタッチ位置から大きく離れてしまう。タッチ面上をペン先が動いたとしても、実際のタッチ位置と算出される重心位置との差が一定であれば、算出された重心位置にタッチ入力の軌跡を表示したとしても、ペン先の動きを再現する表示を行うことができる。しかし、場所によるタッチパネルの静電容量差の影響によって、検出される分布の範囲が場所によって変化するので、ペン先の実際のタッチ位置と算出される重心位置との差も場所によって変化する。このためペン先の動きを忠実に表示できず、図５の（ｂ）に示すようにその軌跡がギザギザになる。
図６は、従来のスタイラスペンをタッチパネル２のタッチ面に対して４５°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度は４５°である。この場合、図６の（ｂ）に示すように、依然としてスタイラスペンの軌跡はギザギザになる。
【００４５】
これは、図６の（ｃ）に示すように、導体部分の検知範囲が大きくなることによって静電容量の変化が現れる範囲が広くなることが原因である。図６の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図６の（ｄ）に示す。図６の（ｃ）および（ｄ）に示すように、この分布の形状はｘ方向において非対称である。この非対称性が原因となって、実際のタッチ位置と算出された分布の重心位置との位置ずれが生じ、その位置ずれがタッチ面の場所によって異なるので、図６の（ｂ）に示すように軌跡がギザギザになる。図６の例では、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が図５の例よりも小さいので、ギザギザの度合いはより小さいが、それでも問題になることに変わりはない。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るスタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けた場合の問題を説明する図である。この図の例では、ユーザは、スタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して３０°傾けてタッチ面をなぞる。このときタッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペン１の傾斜角度は６０°である。スタイラスペン１において、スタイラスペン１の長さ方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°であるので、導電部１３はタッチ面に対して６０°傾斜する。すなわち、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は３０°である。
【００４７】
この場合、タッチパネル２におけるペン先の検知結果が一定になるので、図７の（ｂ）のようにその軌跡がギザギザにならずに滑らかになる。これは、図７の（ｃ）に示すように、タッチ面と垂直な方向に対して導電部１３があまり傾いていないので、導電部１３の検知範囲が大きくならず、静電容量の変化が現れる範囲が狭くなるからである。図７の（ｃ）に示す範囲における静電容量の変化の大きさの分布を、図７の（ｄ）に示す。図７の（ｃ）および（ｄ）に示すように、分布の形状はｘ方向において対称的である。分布が対照的であるため、実際のタッチ位置と、検出された分布の重心位置との位置ずれが生じず、その結果、図７の（ｂ）に示すように軌跡が滑らかになる。
【００４８】
上述したように、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度がより小さいと、タッチパネル２において静電容量の変化が現れる範囲がより狭くなる。これにより、算出される重心位置と実際のタッチ位置との差もより小さくなる。静電容量の変化が現れる範囲がより狭ければ、測定された静電容量の変化の大きさの分布が場所によるタッチパネルの静電容量差の影響によって変化しても、算出された重心位置と実際のタッチ位置との差の場所による変動はごくわずかである。このことは、その差がタッチ面の場所に関わらず一定であることと実質的に同じである。したがって、本実施形態に係るスタイラスペン１をタッチパネル２のタッチ面に対して図７の（ａ）に示すように６０°傾けて用いたとしても、図７の（ｂ）に示すように、表示されるタッチ位置の軌跡は、ペン先１２の動きを忠実に再現した滑らかものになる。
【００４９】
本実施形態に係るタッチ入力システム１００において、算出された重心位置とペン先１２の実際のタッチ位置との差がタッチ面の場所に関わらず一定であることは、算出された重心位置と実際のタッチ位置との差がタッチ面の場所に応じて異なったとしても、ある場所における差と別の場所における差との間の差が、表示面における最小認識単位（最小表示単位）以下であることと同義である。
【００５０】
（メッシュ間隔と位置ずれとの関係）
上述したように、分布における重心位置のずれは、タッチパネルにおいて検知される傾斜したスタイラスペンの導体部分の面積が、タッチパネルにおける静電容量の変化の大きさの分布の形状に影響を与えて当該分布を非対称にすることによって発生する。この問題の程度は、タッチパネルにおける静電容量のメッシュ間隔に応じて異なる。
【００５１】
静電容量方式のタッチパネルでは、静電容量は、メッシュ間隔とよばれる一定の間隔で形成されている。タッチパネルは、静電容量の変化の大きさの分布を測定してその分布の重心位置を算出するとき、タッチ面内におけるある一定の領域内の分布の拡がりを算出に用いる。メッシュ間隔がより小さいタッチパネルでは、メッシュ間隔がより大きいタッチパネルに比べて、一定領域内に含まれるより多くの交点における静電容量が変化する。したがって、メッシュ間隔がより小さいタッチパネルでは、より多くのデータを用いて重心位置を算出するができるため、タッチパネルにおける場所ごとの静電容量差の影響を平均化できる。この結果、スタイラスペンの傾斜によって発生するペン先位置と重心位置との誤差は、タッチされる場所が変わっても大きく変動しない。
【００５２】
一方、メッシュ間隔がより大きいタッチパネルでは、より少ないデータを用いて重心位置を求める必要があるため、タッチパネルにおける場所ごとの静電容量差の影響を大きく受ける。これにより、スタイラスペンの傾斜によって発生するペン先位置と重心位置との差が、タッチ位置の場所が変わると大きく変動するという問題が発生する。
【００５３】
図８は、従来のスタイラスペンの傾斜と、タッチパネルのメッシュ間隔に対する重心位置の位置ずれとの関係を示す図である。図８において、横軸はスタイラスペンの傾斜であり、縦軸はメッシュ間隔である。重心位置のずれの分布を、等高線として表す。縦軸は、ペンタッチ検出に対応したタッチパネルにおけるメッシュ間隔の一般的な範囲を、規格値として表している。言い換えると、ペンタッチ検出向けのタッチパネルにおけるメッシュ間隔は、図８の縦軸に示す範囲内にある。
【００５４】
この図に示すように、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度がより大きい場合、重心位置のずれがより大きくなる。また、メッシュ間隔がより大きい場合も、重心位置のずれがより大きくなる。タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が大きいと、スタイラスペンの傾斜によって発生する、タッチパネルにおいて検出される導体部分の面積が増加する。一方、メッシュ間隔が大きいと、タッチされたペン先の実際の位置と、検出された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との誤差が大きくなる。
【００５５】
図８の点線は、タッチパネルにおけるスタイラスペンの軌跡の再現を保証できる重心位置ずれの境界線を示している。図８の等高線において、点線よりも左側の条件下では、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。一方、点線よりも右側条件下では、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できない。メッシュ間隔が小さければ、タッチ面と垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が０°〜約４０°の範囲で、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。逆に、メッシュ間隔が大きければ、タッチ面に対するスタイラスペンの傾斜角度が０°〜３０°弱までの範囲で、スタイラスペンの軌跡の再現を保証できる。
【００５６】
メッシュ間隔が同じであっても、ドライブラインおよびセンスラインのパターン形状および材質、ならびにカバーガラスの厚さに応じて、検出される静電容量の変化の大きさに影響するノイズの大きさが異なる。図８は、これらのノイズの影響を考慮し、ノイズが最悪になるパターン形状および材質ならびにカバーガラスの厚さを有するタッチパネルにおける境界線を示している。この過剰マージンを考慮すると、ペンタッチ検出向けのタッチパネルにおいて、タッチ面に垂直な方向に対するスタイラスペンの傾斜角度が３０°以内であれば、メッシュ間隔に関わらずスタイラスペンの軌跡の再現を保証することができることが分かる。
【００５７】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係るスタイラスペン１の通常使用範囲内では、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度は０°〜３０°である。一方、図８に示すように、タッチ面に垂直な方向を基準にした、全体が導電材料でできたスタイラスペンのタッチ面に対する傾斜角度が３０°以内であれば、メッシュ間隔に関わらずスタイラスペンの軌跡の再現を保証することができる。したがって、本実施形態に係るスタイラスペン１は、通常の使用範囲内において、タッチ面におけるタッチ位置の軌跡の再現を保証することができる。
【００５８】
また、ユーザがスタイラスペン１を持つときに、導電部１３に接続された導体部分にユーザの手が触れるので、ペン先１２および導電部１３の双方が人間と同じ電位（接地）になる。これにより、ペン先１２および導電部１３が浮遊状態にならないので、静電容量の変化の大きさの分布がより安定する。その結果、タッチ位置をより高精度に検出することができる。
【００５９】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２実施形態を図９〜図１２に基づき以下に説明する。
【００６０】
図９は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ａの要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００ａは、スタイラスペン１ａ（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２ａによって構成されている。
【００６１】
図１０は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ａを構成するスタイラスペン１ａおよびタッチパネル２ａの要部構成を示す図である。スタイラスペン１ａは、実施形態１のスタイラスペン１が備える各部材に加えて、可動部１４および固定部１５をさらに備えている。タッチパネル２ａは、実施形態１のタッチパネル２が備える各部材に加えて、近接検知部４０および固定指示部４１をさらに備えている。
【００６２】
図１１は、タッチパネル２ａによって検知される前のスタイラスペン１ａの状態を示す図である。この図に示すように、可動部１４は、スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａのタッチ面から一定距離以上離れているとき、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を動かす。言い換えると、可動部１４は、スタイラスペン１ａの近接がタッチパネル２ａによって検知されないとき、タッチパネル２ａのタッチ面に対する導電部１３の長さ方向の傾斜角度が、タッチ面におけるペン先１２の接触位置とペン先１２がタッチ面に接触することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所（ペン先１２の接触位置）に関わらず一定になる所定の角度になるように、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を動かす。この条件を満たす所定の角度は、実施形態１において説明したように、たとえば６０°〜９０°である。
【００６３】
図１１の（ａ）〜（ｃ）の例では、ペン本体１０がどのような角度で傾斜していても、ペン先１２が自然と地面に向き、かつ導電部１３が重力方向と平行になるように、ペン先１２および導電部１３を含む箇所が動く。このとき、導電部１３はタッチ面に対して直立している。すなわち、導電部１３の長さ方向とタッチ面とが成す角度は９０°である。
【００６４】
図１２は、タッチパネル２ａによって検知された後のスタイラスペン１ａの状態を示す図である。スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａのタッチ面に一定距離以内に近づくと、タッチパネル２ａ内の近接検知部４０がそれを検知し、それを固定指示部４１に通知する。スタイラスペン１ａとタッチパネル２ａとは無線通信可能であり、固定指示部４１は近接検知部４０からの通知を受けて、スタイラスペン１ａに対し、ペン先１２がタッチパネル２によって検知した旨を通知すると共に、ペン先１２を固定するように指示する。
【００６５】
スタイラスペン１ａにおいて、この指示を固定部１５が受信する。固定部１５は、この指示を受けて、可動部１４に対してペン先１２および導電部１３を含む箇所を固定するように指示する。これにより可動部１４は、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を固定する。
【００６６】
図１１の（ｂ）に示す状態のスタイラスペン１ａのペン先１２を、この傾斜角度を維持したままタッチパネル２ａのタッチ面に接触させると、スタイラスペン１ａの状態は、図１２の（ａ）に示すものになる。このとき、ペン先１２および導電部１３を含む箇所は固定されているので、図１２の（ｂ）または（ｃ）に示すように、スタイラスペン１ａの全体をタッチ面に向けてさらに傾けたとしても、ペン先１２および導電部１３を含む箇所はペン本体１０に対して相対的に動くことはない。
【００６７】
上述したように、スタイラスペン１ａがタッチパネル２ａによって検知される前では、導電部１３の長さ方向は、タッチパネル２ａのタッチ面に対して直立している。すなわち、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は９０°である。これにより、スタイラスペン１ａのペン先１２がタッチパネル２ａに接触する時点では、導電部１３は、タッチ面に対する傾斜角度が９０°の状態で固定される。この後、ユーザがタッチパネル２ａを持ち続ける間に、スタイラスペン１ａがタッチ面に対してより傾斜する可能性がある。しかし、タッチパネル２ａの通常の使用範囲では、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペン１ａが６０°を超えて大きく傾くことはないため、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度は、スタイラスペン１ａの使用時に６０°〜９０°の範囲内に保たれる。
【００６８】
したがって本実施形態に係るスタイラスペン１ａでは、実施形態１のスタイラスペン１と同様に、ペン先１２によって発生する静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部１３の影響を小さく抑えることができる。これにより、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１ａを傾けたときにタッチ検出位置のばらつきを抑えることができる。
【００６９】
〔実施形態３〕
本発明に係る第３実施形態を図１３〜図１５に基づき以下に説明する。
【００７０】
図１３は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ｂの要部構成を示す斜視図である。この図に示すように、タッチ入力システム１００ｂは、スタイラスペン１ｂ（情報入力ペン）および静電容量方式のタッチパネル２ｂによって構成されている。
【００７１】
図１４は、本実施形態に係るタッチ入力システム１００ｂを構成するスタイラスペン１ｂおよびタッチパネル２ｂの要部構成を示す図である。スタイラスペン１ｂは、実施形態１のスタイラスペン１が備える各部材に加えて、可動部１４および角度調整部１６をさらに備えている。タッチパネル２ｂは、実施形態１のタッチパネル２が備える各部材に加えて、分布偏向判定部４２および角度調整指示部４３をさらに備えている。
【００７２】
本実施形態のスタイラスペン１ｂでは、実施形態２と同様に、可動部１４は、ペン先１２および導電部１３を含む箇所を動かすことができる。本実施形態では、可動部１４はステッピングモータおよび制御回路を備えており、これらの働きによって、ペン先１２および導電部１３を含む箇所のペン本体１０に対する傾斜角度を調整する。
【００７３】
タッチパネル２ｂにおいて、タッチ位置検出部３５は、測定した静電容量の変化の大きさの分布を示すデータを、分布偏向判定部４２に出力する。分布偏向判定部４２は、入力されたデータに基づき、当該分布の偏りが所定の基準値を超えるか否かを判定し、その結果を角度調整指示部４３に通知する。スタイラスペン１ｂとタッチパネル２ｂとは無線通信可能であり、角度調整指示部４３は、偏りが基準値を超える旨の通知を受けると、分布がｘ軸におけるどの方向に偏っているのかを示す情報をスタイラスペン１ｂに送信すると共に、スタイラスペン１ｂに対して、ペン先１２の角度を分布の偏りをより低減する角度に調整するように指示する。
【００７４】
スタイラスペン１ｂにおいて、この情報および指示を角度調整部１６が受信する。角度調整部１６は、可動部１４のステッピングモータおよび制御回路を制御することによって、ペン先１２および導電部１３の角度を、分布の偏りをより低減させる角度に変更する。
【００７５】
図１５は、スタイラスペン１ｂにおいて、導電部１３の傾斜を静電容量の変化の大きさの分布の偏りに応じて調整する様子を示す図である。図１５の（ａ）〜（ｃ）の上側にスタイラスペン１ｂを示し、下側に静電容量の変化の大きさの分布を示す。
【００７６】
スタイラスペン１ｂが、図１５の（ａ）に示す状態でタッチ面に接触しているとき、導電部１３の長さ方向はタッチ面に対して垂直であるので、測定される静電容量の変化の大きさの分布に偏りは存在しない。したがって分布偏向判定部４２は、分布の偏りは所定の基準値を超えないと判定し、角度調整指示部４３にその旨を通知する。これを受けて角度調整指示部４３は角度調整をスタイラスペン１ｂに指示しないので、スタイラスペン１ｂは、導電部１３の傾斜角度を調整しない。
【００７７】
一方、スタイラスペン１ｂが図１５の（ｂ）に示す状態でタッチ面に接触しているとき、導電部１３の長さ方向はタッチ面に一定の角度で傾斜しているので、測定される静電容量の変化の大きさの分布に偏りが存在する。この図の例では、分布はｘ軸における＋ｘ方向に偏っている。分布偏向判定部４２は、この偏りが所定の基準値を超えていると判定し、角度調整指示部４３にその旨を通知する。これを受けて角度調整指示部４３は、分布が＋ｘ方向に偏っていることを通知すると共に、導電部１３の角度調整をスタイラスペン１ｂに指示する。角度調整部１６は、これを受けて、導電部１３の傾斜角度を、分布の＋ｘ方向における偏向を低減させる角度に調整する。具体的には、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度をより増加させるように、可動部１４を制御する。
【００７８】
図１５の（ｃ）に示す例では、可動部１４は、角度調整部１６の制御を受けることによって、タッチ面と垂直な方向に対する導電部１３の傾斜角度が０°になるように、導電部１３を動かす。これにより分布に対する導電部１３の影響を完全に抑制することができるので、分布の偏りを無くすることができる。この結果、分布の対称性が保持されるので、検出されるタッチ位置のばらつきを完全に無くすことができる。
【００７９】
実施形態１および２において説明したように、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度が、ペン先１２の接触位置と分布における重心位置との差が、タッチ面の場所（ペン先１２の接触位置）に関わらず一定になる所定の角度（６０°〜９０°）であれば、検出されるタッチ位置のばらつきを抑えることができる。言い換えると、導電部１３の傾斜角度がこの範囲内にある場合の分布の偏り（非対称性）は、タッチ位置のばらつきに影響を与えることのない、十分に許容されるものである。そこで角度調整部１６は、測定された分布に一定以上の偏りがある旨の通知をタッチパネル２ｂから受けたとき、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度が６０°〜９０°の範囲の角度に近づくように、可動部１４を制御することによって、導電部１３の傾斜角度を調整すればよい。
【００８０】
これを実現するためには、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度と、そのとき測定される分布の偏りの程度との相対関係を示すデータを予め取得しておき、スタイラスペン１ｂに用意しておけばよい。角度調整部１６は、タッチ面に対する導電部１３の傾斜角度を、所望の角度に調整する場合、当該所望の角度に対応する偏りデータをタッチパネル２ｂから受信するまで、導電部１３の傾斜角度の調整を繰り返せばよい。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係るスタイラスペン１ｂでは、実施形態１のスタイラスペン１と同様に、ペン先１２によって発生する静電容量の変化の大きさの分布の偏りを小さく抑えることができる。これにより、ペン先１２が十分に小さくても、スタイラスペン１ｂを傾けたときにタッチ検出位置のばらつきを抑えることができる。
【００８２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る情報入力ペン（スタイラスペン１）は、
静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されており、かつ、上記ペン本体の長さ方向に対して斜めに配置されている導電部とを備えており、
上記ペン先が上記タッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度であることを特徴とする。
【００８３】
上記の構成によれば、ペン先がタッチパネルのタッチ面に接触または近接するとき、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８４】
また、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８５】
さらには、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８６】
本発明の態様２に係る情報入力ペン（スタイラスペン１ａ）は、
情報入力ペンの近接を検知する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されないとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度が、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記ペン先が上記タッチ面に接触することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度になるように、上記導電部を動かす可動部と、
上記情報入力ペンの近接が上記タッチパネルによって検知されたとき、上記導電部を固定する固定部とを備えていることを特徴としている。
【００８７】
上記の構成によれば、情報入力ペンがタッチパネルによって検知された後、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になる。これにより、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８８】
また、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００８９】
さらには、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
本発明の態様３に係る情報入力ペン（スタイラスペン１ｂ）は、
情報入力ペンのペン先がタッチ面に接触または近接することによって発生する静電容量の変化の大きさの分布を測定する静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペンであって、
非導電性のペン本体と、
導電性のペン先と、
上記ペン先に電気的に接続されている導電部と、
測定された上記分布に一定以上の偏りがある旨の通知を上記タッチパネルから受けたとき、上記タッチパネルのタッチ面に対する上記導電部の長さ方向の傾斜角度を、上記タッチ面における上記ペン先の接触位置または近接位置と上記分布における重心位置との差が上記タッチ面の場所に関わらず一定になる所定の角度により近づけるように、上記導電部を動かす可動部とを備えていることを特徴としている。
【００９１】
上記の構成によれば、測定された静電容量の変化の大きさの分布に偏りがあった場合、タッチ面に対するペン先の実際の接触位置または近接位置と、測定された静電容量の変化の大きさの分布における重心位置との差が、タッチ面の場所に関わらず一定になるように、導電部の角度が調整される。この調整が完了すると、静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響を抑えることができるので、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９２】
また、調整の完了後では、タッチ面と垂直な方向に対する情報入力ペンの傾斜角度を大きくしても、タッチ面と垂直な方向に対する導電部の傾斜角度は小さいままである。したがって、タッチ面と垂直な方向に対してスタイラスペンを大きく傾けた場合であっても、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９３】
さらには、調整の完了後では、測定される静電容量の変化の大きさの分布に対する導電部の影響が小さいので、当該影響を低減するためにペン先を大きくする必要がない。したがって、ペン先が十分に小さくても、スタイラスペンを大きく傾けたときの、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９４】
本発明の態様４に係る情報入力ペンは、上記態様１〜３において、
上記所定の角度は、６０°以上かつ９０°以下であることを特徴としている。
【００９５】
上記の構成によれば、タッチパネルのメッシュ間隔に関わらず、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる。
【００９６】
本発明の態様５に係る情報入力システム（タッチ入力システム１００）は、
上記態様１〜４のいずれかに係る情報入力ペンと、静電容量方式のタッチパネルとを備えていることを特徴としている。
【００９７】
上記の構成によれば、スタイラスペンのペン先が十分に小さくても、ペン本体を傾けたときにおける、検出される接触位置または近接位置のばらつきを抑えることができる情報入力システムを提供することができる。
【００９８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、静電容量方式のタッチパネルに情報を入力するための情報入力ペン、ならびに当該情報入力ペンおよび静電容量タッチパネルを備えている情報入力システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１，１ａ，１ｂ  スタイラスペン（情報入力ペン）
２，２ａ，２ｂ  タッチパネル
１０  ペン本体
１１  窪み
１２  ペン先
１３  導電部
１４  可動部
１５  固定部
４０  近接検知部
４１  固定指示部
４２  分布偏向判定部
４３  角度調整指示部
１００，１００ａ、１００ｂ  タッチ入力システム（情報入力システム）
【国際調査報告】
2016052051.tif 000021
2016052051.tif 000022