(57)【要約】【課題】静電容量検出方式タッチスクリーンに文字、図形などを正確に書き込むことのできる静電容量型入力ペンを提供する【解決手段】ペン先端部を透明な導電部を有する透明な薄いスライダー４で構成し書き込む位置の視野を確保し、スライダー４がタッチスクリーンと隙間なく接するための小さな２方向に回転可能な継手５Ａ，５Ｃをスライダー中央部とペン本体先端部２の間に設けペン本体の把持部１と電気的もしくは静電気的にスライダーの透明導電部と接続する構造を有する。【選択図】図３
2012247942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体のー端側の断面積が先端部に向かって小さくなる形状を有し、該先端部と人の指先を平面に軽く押し当てたときに接する面積に概ね等しい面積の平面を有する透明で薄い平板状摺動部材（以下スライダーと呼ぶ）の片側平面部のほぼ中央部とが前記スライダーの平面と比べ十分に小さい投影面積を有する２方向に回転可能な継手で接続されており、前記スライダーの平面部と平行な面の大部分もしくはスライダー全体が透明導電性部材で構成され、前記透明導電性部材が電気的もしくは静電気的に指と接する本体の表面と接続するように構成していることを特徴とする静電容量入力型ペン。
【請求項２】
前記接続部の構造として継手の片側が球状マグネットで反対側が板状(円柱状)のマグネットで構成されマグネットの吸着力で結合が保持される回転可能な継手を用いた構造を有する請求項１記載の静電容量入力型ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＡ、タブレットＰＣ、多機能携帯電話などに用いられる静電容量方式タッチパネルに接触させて座標位置を入力し様々な操作だけでなく文字、絵、図形などを正確に入力するために用いられる静電容量型入力ペン（以下ペンという）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレーの表面に透明なタッチパネルを重ね合わせた構造のタッチスクリーンを備えた情報機器は半導体技術とソフトウエアー技術の進歩により広く使われるようになっている。特に静電容量検出タイプのタッチパネルを用いたものはタッチスクリーンの表示面に対して同時に複数の指でタッチされた座標位置を取得できるという特徴を生かし良好なユーザーインターフェイスが実現できる。例えば画面に表示されている内容を拡大もしくは縮小するような操作を行う際にタッチスクリーンに同時に触れた２本の指の間隔を広げたりもしくは狭めたりすることに比例させて拡大縮小を行うようにするなど自然な操作ができるようになっている。
【０００３】
さらに指でタッチスクリーンに触れるだけでなく指と電気的に等価な作用を有する導電性弾性体のペン先を備えたペンなどを用いて操作や描画、文字を書くなどの入力が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第4142776号公報
【特許文献２】特許第3426890号公報
【特許文献３】特開2009ー199571号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電容量検出型タッチスクリーンは指でふれて行う操作がしやすいという利便性がある反面、細かな図形や文字などを正確に描こうとして指先がタッチスクリーンに接近した際に指先がタッチスクリーンの描画する点の近傍を視覚的に覆ってしまい期待通りの位置への入力が困難である。
【０００６】
同様のことを従来の（静電量型入力）ペンで行おうとしてもペン先端のタッチスクリーンと接触する先端部の形状が人の指先よりは細いとはいえかなりの大きさがあり、ペン先をタッチスクリーンに近づけると入力する場所の近傍がペンの先端部分で覆われ見えなくなり指で行うのと同様に正確な位置の入力が困難という課題がある。
【０００７】
ペン先端部を小さくできないのはタッチスクリーンと接する面の表面積が一定以上であることを利用して位置検出を行っている静電容量検出型タッチパネルの座標位置検出方式の動作原理に基づいていることががその理由である。
【０００８】
例えばペン先端部を構成する材料を透明な素材で作ることも可能であるがその場合に材料の屈折率による透過光の歪によってタッチスクリーン上の正確な位置が見えにくいという課題は残る。
【０００９】
さらにペン先を構成する素材に導電性ゴムを用いた場合はタッチスクリーン表面との摩擦抵抗などで画面上をスムースに移動することを妨げるという課題がある。
【００１０】
先端が金属で構成された場合はタッチスクリーンとの接触時の衝撃や接触音が出るなどの使い勝手を損ねるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のペンは本体のー端側の断面積が先端部に向かって小さくなる形状を有し、該先端部と人の指先を平面に軽く押し当てたときに接する面積に概ね等しい面積の平面を有する透明で薄い平板状摺動部材（以下スライダーと呼ぶ）の片側平面部のほぼ中央部とが前記スライダーの平面と比べ十分に小さい投影面積を有する２方向に回転可能な継手で接続されており、前記スライダーの平面部と平行な面の大部分もしくはスライダー全体が透明導電性部材で構成され、前記透明導電性部材が電気的もしくは静電気的に指と接する本体の表面と接続するように構成している第一の手段を有する。
【００１２】
また、本発明のペンは前記接続部の構造として継手の片側が球状マグネットで反対側が板状(円柱状)のマグネットで構成されマグネットの吸着力で結合が保持される回転可能な継手を用いた構造の第 2の手段を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はペン先のスライダーが透明でしかも薄い材料で構成されることによりペン先がタッチスクリーンに近づく際にタッチスクリーンを視覚的に遮る面積が少なくなり画面上の所定の位置に正確に接触させることができる。
【００１４】
またタッチスクリーンとペン先のスライダーが接する直前にスクリーンとスライダーの平行度がずれていてもスライダーの周辺部がパネルと先に接触し継手を介してスライダーの中心点に加わる力で回転しタッチスクリーンと接触する際にスライダーのずれが自動的に補正される。
【００１５】
同様に画面上をスライダーが触れたまま移動する際に発生するペンと画面との角度変化に対してもスライダーが画面に対して自動的に追従することによりスライダーと画面との面接触が安定に維持されスムーズな描画が可能である。
【００１６】
さらにスライダーとタッチスクリーンとが接する際も面接触により衝撃が少なくなる、さらにスライダーとタッチスクリーンの平面どうしが接触することで書き味が良くなるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例1の概略図である。
【図２】実施例１のペン先端部の拡大図である。
【図３】実施例2の概略図である。
【図４】実施例2のペン先端部の拡大図である。
【図５】実施例３の概略図である。
【図６】実施例４の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
タッチスクリーンに接するペン先端部を透明な導電部を有する透明な薄いスライダーで構成する事で書き込む位置の視野を確保し、スライダーがタッチスクリーンと隙間なく接するための継手をスライダー中央部とペン本体先端部の間に設けペン本体の把持部と電気的もしくは静電気的にスライダーの透明導電部と接続する構造を有する。
【実施例】
【００１９】
図１に第1の実施例の概略図を示す。図示しない使用者が鉛筆などの筆記具を持つようにペン本体１を握り、スライダー４の平面をタッチスクリーンの画面に面接触させたり、文字や図形を描く際には鉛筆などの筆記具のように用いる。
【００２０】
ペン本体１は金属製円柱形状で直径8mm長さ120 mmである。本体片側にはさらに細い円柱形状先端部２がありその先にスライダー４を有する構造になっている。ペン本体先端部２が細いことと、小さな球形継手３Ａ，３Ｂを介して結合したスライダー４が透明になっておりペン先の視野が確保できる。
【００２１】
図２に第１の実施例のペン先端部の拡大図を示す。ペン本体先端部2は導電性部材で作られ直径は１mm程度長さ１０ｍｍである。前記部材の先端は３A、３Bで示す導電性材料で作られた球状の継手を介してスライダー裏面ＩＴＯ処理面４Ａの中央部に結合している。
【００２２】
スライダー４は直径７ｍｍの円盤形状で厚さ０．２ｍｍである。スライダー本体４Ｂは透明なプラスチックで作られ、４Ａで示すペン本体側に接する面の表面にＩＴＯ膜（透明導電性薄膜）が形成されている。これらの構造によりスライダー裏面1 T O処理面４Ａからペン本体１(把持部）は電気的に接続され静電容量検出型タッチパネルの操作を実現している。
【００２３】
図３に第2の実施例の概略図を示す。ペン本体側の構造は実施例１と同様の構成である。図４は第２の実施例のペン先端部の拡大図である。ペン本体先端部2は導電性部材で作られ直径は２mm程度長さ１０ｍｍである。
【００２４】
ペン本体先端部2の先端は表面が導電性材料でメッキされた球形マグネット５Ａおよび円柱状マグネット５Ｂの磁力で結合している継手を介してスライダー平面のＩＴＯ膜の中央部と結合している。球形マグネット５Ａの直径は２ｍｍである。円柱形状のマグネット５Ｂは直径２ｍｍ、高さ０．６ｍｍである。位置決めスペーサー５Ｃによりマグネットを用いた継手の横方向のずれの発生を抑えている。
【００２５】
さらに球形マグネット５Ａと円柱型マグネット５Ｂそれぞれの異なった磁極が向かい合う位置に戻ろうとする力を利用してスライダーがタッチスクリーンに触れていない状態でのスライダー平面と本体軸との角度をおおむね決めることが出来る。図４に示すような角度に設定することで手に持ったペンのスライダーがタッチスクリーンと概ね平行になりスクリーンに触れる際のスライダーの回転移動量を少なくしている。
【００２６】
スライダー４は直径７ｍｍの円盤形状で厚さ０．２ｍｍである。スライダー本体４Ｂは透明なプラスチックで作られ、４Ａで示すペン本体側に接する面の表面にＩＴＯ膜（透明導電性薄膜）が形成されている。これらの構造によりスライダー裏面1 T O処理面４Ａからペン本体１(把持部）は電気的に接続され静電容量検出型タッチパネルの操作を実現している。
【００２７】
図５に第３の実施例の概略図を示す。本実施例では本体１が内側金属円筒部と高分子絶縁素材を用いたペン本体１Ａ，ペン本体表面１Ｂの二重構造で構成される。本体先端部は金属材料で作られた円錐状のペン本体先端部２で構成される。継手を構成する球形マグネット５Ａ，円柱形マグネット５Ｂ、位置決めスペーサー５Ｃ、およびスライダー４等は実施例２と同様である。使用者がペン本体１を把持して用いる際にはペン本体表面１Ｂの絶縁体を介して本体１Ａと把持している手との間が静電的に結合することで静電容量検出型ペンとして機能する。
【００２８】
前記１，２．３の実施例はスライダー４を除き金属等の導電性材料で構成した実施例として述べたが構成部材が金属に限らずにスライダー４の平面導電膜と本体把持部の間が電気的、静電的に結合することで静電容量検出型ペンとしての機能が実現できる。すなわちスライダー４の平面導電膜と本体把持部の表面の間を構成する部材の一部もしくは全部が絶縁材料の場合にも部材をまたいで電気的、静電的に結合を維持するために金属ワイヤーなどの導電体もしくはコンデンサーなどを介して接続することによりペンとしての機能を実現できる。
【００２９】
図６に第４の実施例の概略図を示す。本実施例は本体１Ａが指(人差し指）に丁度かぶさるような円筒形状をになっており指を差し込んで使用する事ができるような構造になっている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明により静電容量検出タッチパネル上にも正確なペン入力が可能となり指先を使う操作と複合的に組み合わされ様々なアプリケーションプログラム(ソフトウェア)の充実により情報機器の教育、医療カルテ、フィールドワーク、プレゼンテーション、芸術作品創造などへの利用が促進される。さらには紙資源の低減効果も期待できる。
【符号の説明】
【００３１】
１    ペン本体（把持部、導電性部材）
１Ａ  ペン本体（導電性部材）
１Ｂ  ペン本体表面（絶縁材料シート）
２    ペン本体先端部（導電性部材）
３Ａ  球形継手内側（導電性部材）
３Ｂ  球形継手外側（導電性部材）
４    スライダー
４Ａ  スライダー裏面ＩＴＯ処理面
４Ｂ  スライダー本体（透明プラスチック）
５Ａ  球形マグネット
５Ｂ  円柱形マグネット
５Ｃ  位置決めスペーサー
６    指
【図１】
2012247942.tif 000003
【図２】
2012247942.tif 000004
【図３】
2012247942.tif 000005
【図４】
2012247942.tif 000006
【図５】
2012247942.tif 000007
【図６】
2012247942.tif 000008