(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサをさらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置において、
前記第一算出手段は、前記直線状部材の前記軸に直交する平面で切断したときの断面である円弧の中心をＯ、前記直線状部材と前記接触装置の前記第一センサとが接触する領域のうち当該円弧上の一点をＰ、当該円弧上の点のうち、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面から最も離れた点を点Ｑとしたときに、∠ＱＯＰの大きさを前記直線状部材の前記回転角として算出することを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサをさらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとをさらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第一センサは、前記直線状部材に働く回転トルクを検出する少なくとも３つの平面方向センサを含み、
前記少なくとも３つの平面方向センサが、前記直線状部材の側面のうち、少なくとも３つの領域に接触するように配置されていることを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項３又は４記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第二センサは、前記直線状部材に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分を検出する軸方向センサを含み、
前記軸方向センサが、前記直線状部材の基端部に接触するように配置されていることを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項３、４及び６のいずれか一項に記載の接触装置において、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出する第二算出手段をさらに備えることを特徴とする接触装置。
【請求項８】
請求項３、４、６及び７のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果を含む第一情報を外部に送信する第一送信手段をさらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項９】
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとをさらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出する第二算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果の少なくとも一方の検出結果を含む第一情報を外部に送信する第一送信手段を、さらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の入力装置において、
前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段を有し、且つ、前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面に図形を描画する描画効果付与手段を有する制御装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段をさらに有し、
前記接触装置の前記第一送信手段は、前記少なくとも一つの算出手段によって算出した算出結果を外部に送信することを特徴とする入力装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の入力装置において、
前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面に図形を描画する描画効果付与手段を有する制御装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記被接触体を有し、該被接触体の前記表面上における前記直線状部材の前記先端部による接触位置に対応した信号を外部に送信する被接触装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
【請求項１５】
請求項１１または１３に記載の入力装置において、
前記被接触体を有し、該被接触体の前記表面上における前記直線状部材の前記先端部による接触位置に対応した信号を外部に送信する被接触装置を、さらに備え、
前記制御装置の前記描画効果付与手段は、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面における前記被接位置に対応した信号に対応する位置に、図形を描画することを特徴とする入力装置。
【請求項１６】
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出することを特徴とする回転角算出方法。
【請求項１７】
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力および前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出することを特徴とする筆圧算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置、回転角算出方法及び筆圧算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばスタイラスペンの接触装置によって、タッチパネルや紙面等の被接触体の表面上をなぞることでその軌跡を表示装置に出力することができる入力装置が知られている。スタイラスペンとしては、ペン先端部に全方向感圧センサを搭載し、その感圧センサによって検出する圧力変動に基づいて、筆記時に被接触体からペン先に直接かかる摩擦力などの抵抗の方向を検出するスタイラスペンが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のスタイラスペンであると摩擦力等の抵抗の強さはペン先及び被接触体の材質によって変化するものであるため、ペン先が被接触体に対して付与する筆圧のうちの該被接触体表面の法線方向の成分を正確に検出することは困難であった。
本発明の課題は、スタイラスペン等の接触装置が、タッチパネル等の被接触体に対して付与する筆圧のうちの該被接触体表面の法線方向の成分を正確に検出可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサをさらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとをさらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の他の態様によれば、
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとを、さらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出する第二算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段と、
を備えることを特徴とする入力装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の態様によれば、
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出することを特徴とする回転角算出方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力および前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出することを特徴とする筆圧算出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スタイラスペン等の接触装置が、タッチパネル等の被接触体に対して付与する筆圧のうちの該被接触体表面の法線方向の成分を正確に検出可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る入力装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の入力装置に備わる接触装置の全体構成を示す斜視図である。
【図３】図２の接触装置の先端部の内部構成を示す斜視図である。
【図４】図２の接触装置に備わる第一センサの図３のIV-IV切断線に沿った断面図である。
【図５】本実施形態の入力装置の主制御構成を示すブロック図である。
【図６】図２の接触装置が被接触体に付与する力の成分を表す説明図である。
【図７】第一センサが検出した力に基づいて回転トルクを求める方法を説明するための模式図である。
【図８】直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を求める方法を説明するための模式図である。
【図９】図２の接触装置で行われる処理のフローチャートである。
【図１０】図２の接触装置の操作状態の一例を示す斜視図である。
【図１１】図２の接触装置の操作状態の一例を示す斜視図である。
【図１２】図５の制御装置で行われる処理のフローチャートである。
【図１３】描画効果のない描画線が表示装置に表示された一例を示す斜視図である。
【図１４】描画効果のうち線幅変更効果が施された描画線が表示装置に表示された一例を示す斜視図である。
【図１５】描画効果のうち線種変更効果が施された描画線が表示装置に表示された一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
図１は本実施形態に係る入力装置の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、入力装置１は、接触装置２と、被接触装置３と、表示装置４と、制御装置５とを備えている。
【００１３】
接触装置２は例えばスタイラスペンなどであり、制御装置５と有線若しくは無線によって通信可能に接続されている。図２は、接触装置２の全体構成を示す斜視図であり、先端部だけ内部構造を示している。図３は、接触装置２の先端部の内部構成を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、接触装置２は、ペン型形状の本体部２１と、本体部２１の先端部に設けられたペン先部２２とを有している。
本体部２１は、四角柱状に形成されユーザにより把握される把握部２１１と、把握部２１１の先端から先細るように略四角錐状に形成された先端部２１２とを備えている。把握部２１１の内部は中空になっており、この部分に種々の回路部品（図示省略）が内蔵されている。また把握部２１１の先端部には、所定の間隔を開けて配置された三つの隔壁２１３，２１４，２１５が形成されている。３つの隔壁２１３，２１４，２１５のうち、先端側の隔壁２１３及び中間の隔壁２１４にはペン先部２２を保持するため孔部２１６，２１７が形成されている。先端側の隔壁２１３の孔部２１６は、四角柱状に形成されていて、該孔部２１６の各内面は、把握部２１１の各外側面と互いに平行である。中間の隔壁２１４の孔部２１７は円柱状に形成されている。
一方、先端部２１２の先端部には、ペン先部２２を突出させる開口２１８が形成されている。
【００１４】
ペン先部２２は、直線状部材２２１と、第一センサ２２２と、第二センサ２２３とを備えている。
直線状部材２２１は、全体にわたって略円柱状であり、先端部が先方に向かって突出した曲面に形成されている。直線状部材２２１は、最も奥にある隔壁２１５から開口２１８まで延在するように、孔部２１６，２１７の内部に配置されている。
【００１５】
図４は、第一センサ２２２の、図３のIV-IV切断線に沿った断面図である。図３及び図４に示す通り、第一センサ２２２は、把握部２１１の外側面のそれぞれに対応するように設けられた４つの第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄを含む。これら第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄは、直線状部材２２１に働く回転トルクを検出する平面方向センサである。これら４つの第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄは、直線状部材２２１の軸Ｌに沿って見たときに軸Ｌに対する相対位置が、互いに９０°、１８０°、２７０°だけずれた位置に配置されている。第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄの直線状部材２２１に対向する面は、直線状部材２２１の側面のうち、互いに異なる４つの領域のそれぞれに接触するように配置されていて、第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄの各感圧部となっている。これにより、直線状部材２２１の先端部に付与された力のうち、直線状部材２２１の軸Ｌの方向に対して直交する平面方向の成分を、各第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄによって検出することができる。
【００１６】
第二センサ２２３は直線状部材２２１に付与された力の直線状部材２２１の軸Ｌの方向の成分を検出する軸方向センサを含んでいる。第二センサ２２３は、直線状部材２２１の基端部と、最も奥側の隔壁２１５との間で直線状部材２２１の基端部に接触するように配置されている。これにより、直線状部材２２１の先端部に付与された力のうち、直線状部材２２１の軸Ｌの成分を、第二センサ２２３によって検出することができる。
【００１７】
図５は、本実施形態の入力装置の主制御構成を示すブロック図である。図５に示すように、接触装置２は、送信手段であるＩ／Ｆ２５と、制御部２６と、第一センサ２２２と、第二センサ２２３と、電源２７とを備えている。制御部２６には、第一センサ２２２、第二センサ２２３、電源２７及びＩ／Ｆ２５が電気的に接続されている。上述したように、第一センサ２２２は４つの第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄを含んでいて、各第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄが制御部２６に個別に接続されている。制御部２６は、各第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄの第一検出結果及び第二センサ２２３の第二検出結果に基づいて種々の値を算出し、その算出結果を含んだ第一情報をＩ／Ｆ２５よって外部に向けて送信する。また、制御装置５は、受信部であるＩ／Ｆ５１と、Ｉ／Ｆ５１を制御する制御部５２とを備えていて、被接触装置３は、送信部であるＩ／Ｆ３２と、接触を許容する入力面を有し該入力面上における接触装置による接触位置に対応する信号を送信する、被接触体としてのタッチパネル部３１と、Ｉ／Ｆ３２およびタッチパネル部３１を制御する制御部とを備えている。さらに、入力装置１は電源５３を備えており、電源５３は、被接触装置３と、表示装置４と、制御装置５とに電源を供給する。
【００１８】
図６は、接触装置２が被接触体に付与する力の成分を表す説明図である。この図６に基づいて、まず、４つの第一センサ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄのうちの１つの第一センサ２２２ａだけが力を検出していて、他の第一センサ２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄは力を検出していない場合の、筆圧算出方法について説明する。図６に示すように、タッチパネル部３１の表面に直線状部材２２１の先端部２１２を接触させたときに、直線状部材２２１の先端部２１２に力Ａが付与されると、この付与された力Ａの直線状部材２２１の軸Ｌの方向に対して直交する平面方向の成分を力ｘ、軸Ｌの方向の成分を力ｙとする。力ｙの反力（−ｙ）が、力ｙに対応した第二の力として第二センサ２２３によって検出される。一方、力ｘの反力（−ｘ）に直線状部材２２１の先端部から第一センサ２２２ａまでの距離Ｌを積算した回転トルク（−Ｔｘ）が、力ｘに対応した第一の力として、第一センサ２２２ａによって検出される。つまり、力ｘは式（１）により求まり、力Ａは式（２）により求まる。また、被接触体の表面と直線状部材２２１との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面Ｓと、直線状部材２２１の軸Ｌとがなす角度θは式（３）により求まる。
【００１９】
ｘ＝Ｔｘ／Ｌ・・・（１）
Ａ＝√（ｘ２＋ｙ２）・・・（２）
θ＝ｃｏｓ−１（ｘ／Ａ）・・・（３）
【００２０】
次に、複数の第一センサ２２２によって力が検出されている場合の、筆圧算出方法について、図７に基づいて説明する。図７は、２つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂが検出した力に基づいて回転トルク（−Ｔｘ）を求める方法を説明するための模式図であり、直線状部材２２１の軸Ｌに直交し且つ４つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄを通る平面で切断したときの各第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄおよび直線状部材２２１の断面を表している。本実施形態のペン先部２２は、直線状部材２２１の軸Ｌに沿って見たときに軸Ｌに対する相対位置が９０°、１８０°、２７０°だけずれた位置に配置された４つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄを備えており、このように４つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄが配置されているときには、隣接する３つ以上の第一センサ２２２から力が検出されることはない。これを考慮した上で、４つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄが検出する力の大きさをそれぞれＴａ，Ｔｂ，ＴｃおよびＴｄとすると、回転トルク（−Ｔｘ）は以下の式（４）で表される。
【００２１】
Ｔｘ＝√（Ｔａ２＋Ｔｂ２＋Ｔｃ２＋Ｔｄ２）・・・（４）
【００２２】
この式（４）によって求められた回転トルク（−Ｔｘ）を、前述の式（１）に代入することで、力ｘが求められる。ここで得られた力ｘと、前述の力ｙとを式（２）および（３）に代入することで、力Ａおよび角度θが求められる。
【００２３】
図８は、直線状部材２２１が当該直線状部材２２１の軸Ｌの周りを回転した回転角φを求める方法を説明するための模式図であり、直線状部材２２１の軸Ｌに直交し且つ４つの第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄを通る平面で切断したときの各第一センサ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄおよび直線状部材２２１の断面を表している。ここで、回転角φとは、直線状部材２２１が当該直線状部材２２１の軸Ｌの周りを回転した回転角である。具体的には、直線状部材２２１の軸Ｌに直交する平面で切断したときの断面である円弧の中心をＯ、直線状部材２２１と第一センサ２２２ａとが接触する領域のうち当該円弧上の一点をＰ、当該円弧上の点のうち平面Ｓから最も離れた点を点Ｑとしたときに、角度∠ＱＯＰの大きさを回転角φとする。上述したように、隣接する３つ以上の第一センサ２２２から力が検出されることはない。２つの第一センサ２２２ａ，２２２ｂにおいて回転トルクＴａおよびＴｂの力を検出しているときに、回転角φは以下の式（５）で表される。
【００２４】
φ＝ｔａｎ−１（Ｔｂ／Ｔａ）・・・（５）
【００２５】
このように、制御部２６は、第一検出結果及び第二検出結果に基づいて、直線状部材２２１が被接触体に与える力（力Ａ）の大きさと、被接触体の表面と直線状部材２２１との接触点を通る、該被接触体に関する平面Ｓと、直線状部材２２１とがなす角度θを算出する。この制御部２６が第二算出手段、第三算出手段である。また、制御部２６は、第一検出結果に基づいて直線状部材２２１の回転角φを算出する。この制御部２６が第一算出手段である。
そして、制御部２６は、これらの算出結果が求まると、この算出結果をＩ／Ｆ２５から制御装置５に向けて送信する。この制御部２６及びＩ／Ｆ２５が送信手段である。
【００２６】
タッチパネル部３１は、その表面が直線状部材２２１の先端部によって接触される被接触体である。タッチパネル部３１は、その表面に直線状部材２２１の先端部が接触すると、その接触位置に応じた電気信号を制御部３３に出力する。制御部３３は、タッチパネル部３１からの電気信号を基に、直線状部材２２１の先端部による接触位置を検出し、その接触位置に対応する電気信号を含んだ第二情報をＩ／Ｆ３２によって外部に送信する。
【００２７】
表示装置４は、例えばモニタであり、制御装置５のＩ／Ｆ５１に電気的に接続されている。表示装置４は、制御装置５の制御に基づいた表示が行われる。表示装置４は、図１に示すように被接触装置３の背面側に配置されていて、その表示内容が被接触装置３を介して表示されるようになっている。
【００２８】
図５に示すように、制御装置５は、Ｉ／Ｆ５１と、制御部５２とを備えており、これらが電気的に接続されている。制御部５２は、被接触装置３から送られた第二情報に基づいて接触位置を算出し、当該接触位置に対応した位置に例えば描画線などが表示されるように、表示装置４を制御する。このとき、制御部５２は、接触装置２から送られた第一情報から、力Ａ、回転角φ及び角度θを読み出して、その結果毎に異なる描画効果を描画線に施す。つまり、制御部５２が描画効果付与手段である。
【００２９】
描画効果としては、例えば、描画線の太さを変更する線幅変更効果や、描画線の色を変更する線色変更効果、線の種類を変更する線種変更効果、一旦描かれた描画線を消去する消去効果などが挙げられる。具体的には、力Ａと線幅変更効果が対応付けられていて力Ａが大きくなると描画線が太くなる。また、角度θと線幅変更効果及び線色変更効果が対応付けられていて角度θが９０度に近いと描画線が細いうえに濃くなって、９０度から離れていくと描画線が徐々に太く且つ薄くなる。
また、回転角φと線種変更効果とが対応付けられている。回転角φからは、接触装置２の４つの側面のうち、最も上を向いた側面を検出できるので、各側面毎に異なる線種が対応付けられていれば、最も上を向いた側面に対応付けされた線種となる。例えば、４つの側面のうち、第一側面には「実線」、第二側面には「破線」、第三側面には「一点鎖線」、第四側面には「消去」を割り当てておく。
【００３０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず接触装置２の作用について説明する。図９は、接触装置２で行われる処理のフローチャートである。図９に示すように、接触装置２の制御部２６は、第一センサ２２２及び第二センサ２２３からの出力を検出する（ステップＳ１）。第一センサ２２２及び第二センサ２２３のいずれか１つからの出力が０でない場合にはステップＳ２に移行し、第一センサ２２２及び第二センサの全ての出力が０である場合にはそのまま待機状態となる。
【００３１】
ステップＳ２では、接触装置２の制御部２６は、４つの第一センサ２２２それぞれの第一検出結果と、第二センサ２２３の第二検出結果に基づいて図１０に示す力Ａを算出する。
ステップＳ３では、接触装置２の制御部２６は、４つの第一センサ２２２それぞれの第一検出結果と、第二センサ２２３の第二検出結果に基づいて図１１に示す角度θを算出する。
ステップＳ４では、接触装置２の制御部２６は、４つの第一センサ２２２それぞれの第一検出結果に基づいて回転角φを算出する。
ステップＳ５では、接触装置２の制御部２６は、各算出結果を含んだ第一情報をＩ／Ｆ２５から制御装置５に向けて送信する。
【００３２】
次いで、制御装置５の作用について説明する。図１２は、制御装置５で行われる処理のフローチャートである。図１２に示すように、制御装置５の制御部５２は、被接触装置３から第二情報が送信されているか否かを判断し（ステップＳ１１）、送信されている場合にはステップＳ１２に移行し、送信されていない場合にはそのまま待機状態となる。
【００３３】
ステップＳ１２では、制御装置５の制御部５２は、接触装置２から第一情報が送信されているか否かを判断し、送信されている場合にはステップＳ１４に移行し、送信されていない場合にはステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、制御装置５の制御部５２は、第二情報に基づいて接触位置を算出し、表示装置４の表示面上において接触位置に対応した位置に描画効果のない描画線が表示されるように、う表示装置４を制御する。
【００３４】
ステップＳ１４では、制御装置５の制御部５２は、第一情報から力Ａを読み出し、当該力Ａに対応した描画効果の付与を決定する。
ステップＳ１５では、制御装置５の制御部５２は、第一情報から角度θを読み出し、当該角度θに対応した描画効果の付与を決定する。
ステップＳ１６では、制御装置５の制御部５２は、第一情報から回転角φを読み出し、当該回転角φに対応した描画効果の付与を決定する。
ステップＳ１７では、制御装置５の制御部５２は、第二情報に基づいて接触位置を算出し、表示装置４の表示面上において接触位置に対応した位置に、上述のように決定した描画効果が付与された描画線が表示されるように、表示装置４を制御する。
【００３５】
例えば、描画効果のない描画線Ｋが表示装置４に表示された一例を図１３に示す。また、描画効果のうち線幅変更効果が施された描画線Ｋ１が表示装置４に表示された一例を図１４に示す。また、描画効果のうち線種変更効果が施された描画線Ｋ２が表示装置４に表示された一例を図１５に示す。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、直線状部材２２１の先端部に付与された力のうち、直線状部材の軸Ｌの方向に対して直交する平面方向の成分が第一センサ２２２によって検出され、前記力のうち軸Ｌの方向の成分が第二センサ２２３によって検出されるので、第一センサ２２２の第一検出結果と第二センサ２２３の第二検出結果とから、力Ａを算出することができる。したがって、接触装置２が被接触装置３に対して付与する力Ａを正確に検出可能とすることができる。
【００３７】
また、第一センサ２２２の第一検出結果と第二センサ２２３の第二検出結果とがあれば、被接触体上の直線状部材２２１との平面Ｓと直線状部材２２１とがなす角度θを算出することも可能である。
そして、第一センサ２２２の第一検出結果があれば、直線状部材２２１の回転角φも求めることが可能である。
そして、被接触装置３から送られてきた第二情報に対応する位置に描画を行う際に、力Ａ、角度θ及び回転角φ等の算出結果に対応付けられた描画効果を施しているので、描画時の接触装置２の状態を変更するだけで異なる描画効果を表示装置４の表示内容に反映させることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、接触装置２の制御部２６が第一算出手段、第二算出手段及び第三算出手段の全ての機能を有する場合を例示して説明したが、制御装置５の制御部５２を第一算出手段、第二算出手段及び第三算出手段のうち一つ以上の算出手段として機能させてもよい。また、上記実施形態では、制御装置２の制御部２６が外部に向けて送信する第一情報は、第一センサ２２２の第一検出結果及び第二センサ２２３の第二検出結果を含んでいなかったが、第一情報にこれらの第一乃至第二検出結果を含めるようにしてもよい。具体的な変形例を以下に列挙する。
【００３９】
＜変形例１＞
接触装置２の制御部２６が第一算出手段、第二算出手段および第三算出手段の全ての機能を有する場合において、制御装置２の制御部２６が、第一乃至第三算出手段による全ての算出結果とともに、第一センサ２２２の第一検出結果及び第二センサ２２３の第二検出結果を、第一情報として外部に向けて送信してよい。この場合、制御装置５の制御部５２は、少なくとも第一乃至第三算出手段による全ての算出結果だけでなく、第一および第二検出結果に基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画するようにしてよい。
【００４０】
＜変形例２＞
接触装置２の制御部２６が第二算出手段および第三算出手段の機能だけを有する場合において、制御装置２の制御部２６が、第二および第三算出手段による２つの算出結果とともに、第一センサ２２２の第一検出結果を、第一情報として外部に向けて送信してよい。この場合、制御装置２の制御部２６は、第二センサ２２３の第二検出結果を、第一情報として外部に向けて送信してもよいし、しなくてもよい。また、制御装置５の制御部５２は、第一検出結果に基づいて、直線状部材２２１の回転角φを算出する第一算出手段の機能を有する。さらに、制御装置５の制御部５２は、少なくとも第二および第三算出手段による全ての算出結果だけでなく、第一検出結果に基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画するようにしてよい。制御装置５の制御部５２は、接触装置２の制御部２６から第二検出結果を受信している場合には、第一検出結果または第二検出結果に基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画するようにしてよい。
【００４１】
＜変形例３＞
接触装置２の制御部２６が第二算出手段および第三算出手段のいずれか一方の算出手段の機能を有さない場合には、制御装置２の制御部２６が有する算出手段による全ての算出結果とともに、第一センサ２２２の第一検出結果および第二センサ２２３の第二検出結果を、第一情報として外部に向けて送信してよい。この場合、制御装置５の制御部５２は、上述の一方の算出手段の機能を少なくとも有するようにしておくとよい。即ち、接触装置２の制御部２６がさらに第一算出手段の機能をも有さない場合には、制御装置５の制御部５２は、第一算出手段の機能を有するようにしておく必要がある。この場合、制御装置５の制御部５２は、第二算出手段および第三算出手段のいずれか他方の算出手段による算出結果だけでなく、第一および第二検出結果に基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画するようにしてよい。制御装置５の制御部５２は、接触装置２の制御部２６が第一算出手段の機能を有している場合には、上述の他方の算出手段だけでなく、第一算出手段による算出結果にも基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画する。
【００４２】
また、上記実施形態では、接触装置２に第一センサ２２２が４つ搭載されている場合を例示して説明したが、第一センサ２２２は少なくとも３つ設けられていればよい。
また、上記実施形態では、算出結果（力Ａ、角度θ及び回転角φ）によって異なる描画効果が表示内容に施される場合を例示して説明したが、描画以外の別のアプリケーションの操作を算出結果に割り当てることも可能である。これにより、接触装置２の汎用性を高めることができる。
また、上記実施形態では、回転角φをその大きさによって４つの領域に分割し、各領域に対して、接触装置２の４つの側面のうちいずれか一つの側面を対応させていたが、回転角φをその大きさによって３つ以下または５つ以上の領域に分割し、各領域に対して、任意の効果を付与する機能を割り当てるようにしてもよい。即ち、回転角φの分割数と、接触装置２の側面の数とは一致していなくてもよい。従って、把握部２１１は例えば円柱状であってもよい。
また、上記実施形態では、ステップＳ１１において、接触装置２から第一情報が送信されていない場合にステップＳ１３に移行するようにしたが、第一情報に含まれる値が所定値以下の場合にステップＳ１３に移行するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、制御装置５の制御部５２は、第一乃至第三の算出結果（力Ａ、角度θ及び回転角φ）の全てに基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画しているが、第一乃至第三の算出結果のうちのいずれか一つまたは２つの算出結果だけに基づいて、描画効果が施された図形を表示手段に描画するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲には特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００４４】
〔付記〕
［請求項１］
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力に対応した力を検出する接触装置を備える入力装置であって、
前記接触装置は、前記付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとを、さらに有することを特徴とする入力装置。
［請求項２］
請求項１記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第一センサは、前記直線状部材に働く回転トルクを検出する少なくとも３つの平面方向センサを含み、
前記少なくとも３つの平面方向センサが、前記直線状部材の側面のうち、少なくとも３つの領域に接触するように配置されていることを特徴とする入力装置。
［請求項３］
請求項１又は２記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第二センサは、前記直線状部材に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分を検出する軸方向センサを含み、
前記軸方向センサが、前記直線状部材の基端部に接触するように配置されていることを特徴とする入力装置。
［請求項４］
請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段をさらに備えることを特徴とする入力装置。
［請求項５］
請求項４に記載の入力装置において、
前記第一算出手段は、前記直線状部材の前記軸に直交する平面で切断したときの断面である円弧の中心をＯ、前記直線状部材と前記接触装置の前記第一センサとが接触する領域のうち当該円弧上の一点をＰ、当該円弧上の点のうち、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面から最も離れた点を点Ｑとしたときに、∠ＱＯＰの大きさを前記直線状部材の前記回転角として算出することを特徴とする入力装置。
［請求項６］
請求項１〜５のいずれか一項に記載の接触装置において、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出する第二算出手段をさらに備えることを特徴とする接触装置。
［請求項７］
請求項１〜６のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段をさらに備えることを特徴とする入力装置。
［請求項８］
請求項４〜７のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果を含む第一情報を外部に送信する第一送信手段をさらに有することを特徴とする入力装置。
［請求項９］
直線状部材を有し、被接触体の表面に前記直線状部材の先端部を接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出する第一センサと、前記付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出する第二センサとを、さらに有する接触装置と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出する第一算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出する第二算出手段と、
前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出する第三算出手段と、
を備える入力装置。
［請求項１０］
請求項９に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記接触装置の前記第一センサによる第一検出結果及び前記接触装置の前記第二センサによる第二検出結果の少なくとも一方の検出結果を含む第一情報を外部に送信する第一送信手段を、さらに有することを特徴とする入力装置。
［請求項１１］
請求項９または１０に記載の入力装置において、
前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段を有し、且つ、前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面に図形を描画する描画効果付与手段を有する制御装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
［請求項１２］
請求項９または１０に記載の入力装置において、
前記接触装置は、前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段をさらに有し、
前記接触装置の前記第一送信手段は、前記少なくとも一つの算出手段によって算出した算出結果を外部に送信することを特徴とする入力装置。
［請求項１３］
請求項１２に記載の入力装置において、
前記第一算出手段、前記第二算出手段及び前記第三算出手段のうち、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面に図形を描画する描画効果付与手段を有する制御装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
［請求項１４］
請求項９〜１３のいずれか一項に記載の入力装置において、
前記被接触体を有し、該被接触体の前記表面上における前記直線状部材の前記先端部による接触位置に対応した信号を外部に送信する被接触装置を、さらに備えることを特徴とする入力装置。
［請求項１５］
請求項１１または１３に記載の入力装置において、
前記被接触体を有し、該被接触体の前記表面上における前記直線状部材の前記先端部による接触位置に対応した信号を外部に送信する被接触装置を、さらに備え、
前記制御装置の前記描画効果付与手段は、少なくとも一つの算出手段によって算出した結果に基づいた描画効果を施して、表示装置の表示画面における前記被接位置に対応した信号に対応する位置に、図形を描画することを特徴とする入力装置。
［請求項１６］
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角を算出することを特徴とする筆圧算出方法。
［請求項１７］
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力および前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記直線状部材の前記先端部が前記被接触体の前記表面に付与した力の大きさを算出することを特徴とする筆圧算出方法。
［請求項１８］
直線状部材の先端部を被接触体の表面に接触させたときに、前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分に対応した第一の力および前記直線状部材の前記先端部に付与された力の前記直線状部材の前記軸方向の成分に対応した第二の力を検出し、該検出結果に基づいて、前記被接触体の前記表面と前記直線状部材との接触点を通り且つ前記被接触体の前記表面に接する平面と、前記直線状部材とがなす角度を算出することを特徴とする筆圧算出方法。
【符号の説明】
【００４５】
１      入力装置
２      接触装置
３      被接触装置
４      表示装置
５      制御装置
２１      本体部
２２      ペン先部
２５      Ｉ／Ｆ（送信手段）
２６      制御部（第一算出手段、第二算出手段、第三算出手段、送信手段）
３１      タッチパネル部
３２      Ｉ／Ｆ
３３      制御部
５１      Ｉ／Ｆ
５２      制御部（描画効果付与手段）
２１１      把握部
２１２      先端部
２１３，２１４，２１５      隔壁
２１６，２１７      孔部
２１８      開口
２２１      直線状部材
２２２      第一センサ
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ  第一センサ（平面方向センサ）
２２３      第二センサ（軸方向センサ）
Ａ      直線状部材の先端部に付与された力
Ｓ      タッチパネル部の表面
ｘ      力Ａの直線状部材の軸方向に対して直交する平面方向の成分
ｙ      力Ａの直線状部材の軸方向の成分
θ      タッチパネル部の表面と直線状部材とがなす角度
φ      直線状部材が当該直線状部材の軸の周りを回転した回転角
−Ｔｘ    第一の力
−ｙ      第二の力
【図１】
0005375863.tif 000002
【図２】
0005375863.tif 000003
【図３】
0005375863.tif 000004
【図４】
0005375863.tif 000005
【図５】
0005375863.tif 000006
【図６】
0005375863.tif 000007
【図７】
0005375863.tif 000008
【図８】
0005375863.tif 000009
【図９】
0005375863.tif 000010
【図１０】
0005375863.tif 000011
【図１１】
0005375863.tif 000012
【図１２】
0005375863.tif 000013
【図１３】
0005375863.tif 000014
【図１４】
0005375863.tif 000015
【図１５】
0005375863.tif 000016