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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-177591(P2020-177591A)
(43)【公開日】2020年10月29日
(54)【発明の名称】ペン状態検出回路及びペン状態検出方法
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20201002BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20201002BHJP
G06F 3/038 20130101ALI20201002BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 520
G06F3/044 A
G06F3/038 320
G06F3/041 640
G06F3/041 600
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2019-81357(P2019-81357)
(22)【出願日】2019年4月22日
(71)【出願人】
【識別番号】000139403
【氏名又は名称】株式会社ワコム
(74)【代理人】
【識別番号】100176072
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 功
(74)【代理人】
【識別番号】100169225
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 明
(72)【発明者】
【氏名】野村 佳生
【テーマコード（参考）】
5B087
【Ｆターム（参考）】
5B087AA02
5B087AB11
5B087AD06
5B087CC26
5B087CC39
(57)【要約】
【課題】２つの電極を有する電子ペンの傾きを計算する際、タッチセンサの周縁部又は曲げ部において予期しない結果を得ることを抑制可能なペン状態検出回路及びペン状態検出方法を提供する。【解決手段】タッチＩＣ２０は、検出面１６の上方から視て、チップ電極３０及びアッパー電極３２のうちの少なくとも一方が、タッチセンサ１８の周縁部４２，４４又は曲げ部４６に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、この判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路であって、
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力することを特徴とするペン状態検出回路。
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力することを特徴とするペン状態検出回路。
【請求項2】
前記第１電極は、前記電子ペンの軸に関して対称な形状を有し、かつ前記電子ペンの先端に設けられるチップ電極であり、
前記第２電極は、前記電子ペンの軸に関して対称な形状を有し、かつ前記チップ電極よりも基端側に設けられるアッパー電極である
ことを特徴とする請求項１に記載のペン状態検出回路。
前記第２電極は、前記電子ペンの軸に関して対称な形状を有し、かつ前記チップ電極よりも基端側に設けられるアッパー電極である
ことを特徴とする請求項１に記載のペン状態検出回路。
【請求項3】
前記判定条件は、前記第２座標値が、前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、前記周縁部に対応する周縁領域内の位置を示すことに関する第１条件を含み、
前記傾き出力ステップでは、前記第１条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点に計算された傾斜値の間の重み付け和を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記第１条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点に計算された傾斜値の間の重み付け和を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項4】
前記判定条件は、前記第１座標値が取得可能であり、かつ前記第２座標値が取得不可であることに関する第２条件を含み、
前記傾き出力ステップでは、前記第２条件を満たす場合、現時点よりも前の時点の傾斜値を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記第２条件を満たす場合、現時点よりも前の時点の傾斜値を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項5】
前記判定条件は、前記第１座標値又は前記第２座標値が、前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、特定の電子部品に隣り合う前記周縁部に対応する特定の周縁領域内の位置を示すことに関する第３条件を含み、
前記傾き出力ステップでは、前記第３条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点の傾斜値の間の重み付け和を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記第３条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点の傾斜値の間の重み付け和を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項6】
前記判定条件は、前記第１座標値又は前記第２座標値が、前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、上に凸状の曲げ部に対応する曲げ領域内の位置を示すことに関する第４条件を含み、
前記傾き出力ステップでは、前記第４条件を満たす場合、前記電子ペンが検出面に対して垂直な状態を示す傾斜値を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記第４条件を満たす場合、前記電子ペンが検出面に対して垂直な状態を示す傾斜値を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項7】
前記判定条件は、前記第１座標値又は前記第２座標値が、前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、下に凸状の曲げ部に対応する曲げ領域内の位置を示すことに関する第４条件を含み、
前記傾き出力ステップでは、前記第４条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点に計算された傾斜値の間の重み付け和を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記第４条件を満たす場合、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点に計算された傾斜値の間の重み付け和を出力することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項8】
前記タッチセンサは、複数の箇所で屈曲又は湾曲可能に構成され、
前記傾き出力ステップでは、前記曲げ部の位置を特定可能な場合、前記曲げ部の位置を含む曲げ領域のみ前記第４条件の判定を行う
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のペン状態検出回路。
前記傾き出力ステップでは、前記曲げ部の位置を特定可能な場合、前記曲げ部の位置を含む曲げ領域のみ前記第４条件の判定を行う
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のペン状態検出回路。
【請求項9】
前記通常の計算規則は、前記検出面が平坦である前提の下に構築された幾何学モデルに基づいて前記傾斜値を計算する規則であることを特徴とする請求項１に記載のペン状態検出回路。
【請求項10】
前記傾き出力ステップで出力された傾斜値を用いて、前記電子ペンの指示位置を示す前記第１座標値を補正する補正ステップをさらに実行することを特徴とする請求項２に記載のペン状態検出回路。
【請求項11】
複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路を用いた方法であって、
前記ペン状態検出回路は、
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力することを特徴とするペン状態検出方法。
前記ペン状態検出回路は、
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力することを特徴とするペン状態検出方法。
【請求項12】
複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路であって、
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの周縁部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの中央部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されていることを特徴とするペン状態検出回路。
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの周縁部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの中央部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されていることを特徴とするペン状態検出回路。
【請求項13】
複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路であって、
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの曲げ部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの平坦部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されていることを特徴とするペン状態検出回路。
前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、
取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、
を順次繰り返して実行し、
前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの曲げ部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの平坦部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されていることを特徴とするペン状態検出回路。
【請求項14】
軸方向にかかる筆圧を測定可能な筆圧センサを有する電子ペンと、前記電子ペンの状態を検出するための検出面を有する電子機器と、を備える入力システムを用いた筆圧値出力方法であって、
前記電子ペン又は前記電子機器が、前記検出面の法線に対する前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を取得する取得ステップと、
前記電子ペン又は前記電子機器が、前記傾斜値に対して補正量が単調に増加する筆圧補正特性を用いて、前記筆圧センサにより測定された前記筆圧を示す筆圧値を補正し、補正済みの筆圧値を出力する出力ステップと、
を備えることを特徴とする筆圧値出力方法。
前記電子ペン又は前記電子機器が、前記検出面の法線に対する前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を取得する取得ステップと、
前記電子ペン又は前記電子機器が、前記傾斜値に対して補正量が単調に増加する筆圧補正特性を用いて、前記筆圧センサにより測定された前記筆圧を示す筆圧値を補正し、補正済みの筆圧値を出力する出力ステップと、
を備えることを特徴とする筆圧値出力方法。
【請求項15】
複数のセンサ電極を面状に配置してなり複数の箇所で屈曲又は湾曲可能に構成される静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路であって、
前記タッチセンサの曲げ部の位置を含む曲げ情報を取得する取得ステップと、
前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、前記曲げ情報により特定される前記曲げ部の位置と隣り合う１つ又は複数のスキャン領域を決定する決定ステップと、
決定された前記スキャン領域内のみで前記電子ペンをスキャンするように前記タッチセンサの駆動制御を行う制御ステップと、
を実行することを特徴とするペン状態検出回路。
前記タッチセンサの曲げ部の位置を含む曲げ情報を取得する取得ステップと、
前記タッチセンサが有するセンサ領域のうち、前記曲げ情報により特定される前記曲げ部の位置と隣り合う１つ又は複数のスキャン領域を決定する決定ステップと、
決定された前記スキャン領域内のみで前記電子ペンをスキャンするように前記タッチセンサの駆動制御を行う制御ステップと、
を実行することを特徴とするペン状態検出回路。
【請求項16】
前記位置情報には、前記曲げ部の位置に対応する曲げ方向が含まれ、
前記選択ステップでは、前記曲げ情報により特定される前記曲げ部の位置及び曲げ方向を用いて、前記電子ペンがアクセス可能な前記タッチセンサの露出部を推定し、前記露出部に対応するサブ領域を前記スキャン領域として決定する
ことを特徴とする請求項１５に記載のペン状態検出回路。
前記選択ステップでは、前記曲げ情報により特定される前記曲げ部の位置及び曲げ方向を用いて、前記電子ペンがアクセス可能な前記タッチセンサの露出部を推定し、前記露出部に対応するサブ領域を前記スキャン領域として決定する
ことを特徴とする請求項１５に記載のペン状態検出回路。
【請求項17】
前記タッチセンサが、一対の露出部がそれぞれ逆側を向くように屈曲又は湾曲されている場合、
前記制御ステップでは、前記一対の露出部に対応する一対のサブ領域のうち一方のサブ領域内のみで前記電子ペンが検出されている間、他方のサブ領域内での前記電子ペンのスキャンを一時的に停止するように前記タッチセンサの駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１６に記載のペン状態検出回路。
前記制御ステップでは、前記一対の露出部に対応する一対のサブ領域のうち一方のサブ領域内のみで前記電子ペンが検出されている間、他方のサブ領域内での前記電子ペンのスキャンを一時的に停止するように前記タッチセンサの駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１６に記載のペン状態検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ペン状態検出回路及びペン状態検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、タッチセンサの検出面上においてユーザの手が接触する第１位置及び電子ペンが指し示す第２位置をそれぞれ検出し、第１位置及び第２位置の座標値を用いて電子ペンの傾斜方向を推定し、この傾斜方向に応じて電子ペンの指示位置を補正する電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５−０８７７８５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、２つの電極を有する電子ペンを用いることで、ユーザの手が検出面に触れていない場合であっても電子ペンの位置・姿勢を推定することが可能である。しかし、２つの電極は物理的に分離して設けられているので、例えばタッチセンサの周縁部又は曲げ部において、一方の電極の投影位置のみが検出されない場合や、実際とは乖離した投影位置が検出される場合がある。その結果、電子ペンの状態に関する予期しない計算結果が出力されてしまう。
【0005】
本発明の目的は、２つの電極を有する電子ペンの傾きを計算する際、タッチセンサの周縁部又は曲げ部において予期しない結果を得ることを抑制可能なペン状態検出回路及びペン状態検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】
【0006】
第１の本発明におけるペン状態検出回路は、複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出する回路であって、前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、を順次繰り返して実行し、前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力する。
【0007】
第２の本発明におけるペン状態検出方法は、複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出するペン状態検出回路を用いた方法であって、前記ペン状態検出回路は、前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップと、を順次繰り返して実行し、前記傾き出力ステップでは、前記検出面の上方から視て、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一方が、前記タッチセンサの周縁部又は曲げ部に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、前記判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力する。
【0008】
第３の本発明におけるペン状態検出回路は、複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出する回路であって、前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、を順次繰り返して実行し、前記傾き出力ステップでは、前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの周縁部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの中央部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されている。
【0009】
第４の本発明におけるペン状態検出回路は、複数のセンサ電極を面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサからの出力信号に基づいて第１電極及び第２電極を有する電子ペンの状態を検出する回路であって、前記タッチセンサの検出面上にて定義される前記センサ座標系における、前記第１電極の投影位置を示す第１座標値及び前記第２電極の投影位置を示す第２座標値を取得する取得ステップと、取得された前記第１座標値及び前記第２座標値から前記電子ペンの傾きを示す傾斜値を計算し出力する傾き出力ステップと、を順次繰り返して実行し、前記傾き出力ステップでは、前記電子ペンの移動中に、前記タッチセンサの曲げ部で逐次出力される時系列の傾斜値は、前記タッチセンサの平坦部で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、２つの電極を有する電子ペンの傾きを計算する際、タッチセンサの周縁部又は曲げ部において予期しない結果を得ることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第１実施形態におけるペン状態検出回路が組み込まれた入力システムの全体構成図である。
【図3】電子ペンのコンタクト状態時に得られる信号分布の一例を示す図である。
【図5】タッチセンサが有するセンサ領域の定義の一例を示す図である。
【図8】判定条件と計算方法の組み合わせの一例を示す図である。
【図9】傾き角の計算結果の第１例を示す図である。
【図10】傾き角の計算結果の第２例を示す図である。
【図11】本発明の第２実施形態における筆圧値出力方法を行うための入力システムの全体構成図である。
【図15】筆圧値の補正に用いられる筆圧補正特性の一例を示す図である。
【図16】電子ペンが筆圧値を補正する場合における別のフローチャートである。
【図17】本発明の第３実施形態におけるペン状態検出回路が組み込まれた入力システムの全体構成図である。
【図21】センサ領域の分割方法の一例を示す図である。
【図22】スキャン領域の決定結果の第１例を示す図である。
【図23】スキャン領域の決定結果の第２例を示す図である。
【図24】スキャン領域の決定結果の第３例を示す図である。
【図25】スキャン制御部による別のスキャン動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明におけるペン状態検出回路及びペン状態検出方法について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。あるいは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。
【0014】
＜入力システム１０の全体構成＞図１は、本発明の第１実施形態におけるペン状態検出回路が組み込まれた入力システム１０の全体構成図である。入力システム１０は、タッチパネルディスプレイを有する電子機器１２と、ペン型のポインティングデバイスである電子ペン１４（あるいは「スタイラス」ともいう）と、から基本的に構成される。
【0015】
電子機器１２は、例えば、タブレット型端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータで構成される。ユーザは、電子ペン１４を片手で把持し、電子機器１２の検出面１６にペン先を押し当てながら移動させることで、電子機器１２に絵や文字を書き込むことができる。また、ユーザは、自身の指Ｆで検出面１６に接触することで、表示中のユーザコントロールを介して所望の操作を行うことができる。
【0016】
電子機器１２は、タッチセンサ１８と、ペン状態検出回路であるタッチＩＣ（Integrated Circuit）２０と、ホストプロセッサ２２と、を含んで構成される。タッチセンサ１８は、図示しない表示パネル上に配置される複数の電極を組み合わせてなる。タッチセンサ１８は、Ｘ軸上の位置を検出するための複数のセンサ電極１８ｘと、Ｙ軸上の位置を検出するための複数のセンサ電極１８ｙと、を含む。本図に示すｘ方向，ｙ方向は、タッチセンサ１８がなす検出面１６上において定義される直交座標系のＸ軸，Ｙ軸に相当する。
【0017】
帯状のセンサ電極１８ｘは、ｙ方向に延びて設けられるとともに、ｘ方向に沿って等間隔に配置されている。帯状のセンサ電極１８ｙは、ｘ方向に延びて設けられるとともに、ｙ方向に沿って等間隔に配置されている。以下、センサ電極１８ｘ（又はセンサ電極１８ｙ）の配置間隔を「ピッチ」という場合がある。なお、タッチセンサ１８は、上記した相互容量方式のセンサに代えて、ブロック状の電極を二次元格子状に配置した自己容量方式のセンサであってもよい。
【0018】
タッチＩＣ２０は、ファームウェア２４を実行可能に構成された集積回路であり、タッチセンサ１８を構成する複数のセンサ電極１８ｘ，１８ｙにそれぞれ接続されている。このファームウェア２４は、ユーザの指Ｆなどによるタッチを検出するタッチ検出機能２６と、電子ペン１４の状態を検出するペン検出機能２８と、を実現可能に構成される。
【0019】
タッチ検出機能２６は、例えば、タッチセンサ１８のスキャン機能、タッチセンサ１８上のヒートマップ（検出レベルの二次元分布）の作成機能、ヒートマップ上の領域分類機能（例えば、指Ｆ、手の平の分類）を含む。ペン検出機能２８は、例えば、タッチセンサ１８のスキャン機能（グローバルスキャン又はセクタスキャン）、ダウンリンク信号の受信・解析機能、電子ペン１４の状態（例えば、位置、傾き、筆圧など）の推定機能、電子ペン１４に対する指令を含むアップリンク信号の生成・送信機能を含む。
【0020】
ホストプロセッサ２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）からなるプロセッサである。ホストプロセッサ２２は、図示しないメモリからプログラムを読み出し実行することで、例えば、タッチＩＣ２０からのデータを用いてデジタルインクを生成する処理、当該デジタルインクが示す描画内容を表示させるためのレンダリング処理などを行う。
【0021】
＜ペン状態の推定方法＞図２は、図１の電子ペン１４を部分的に示す模式図である。この電子ペン１４には、チップ電極３０及びアッパー電極３２を含んで構成される。円錐状のチップ電極３０は、電子ペン１４の軸に関して対称な形状を有し、かつ電子ペン１４の先端に設けられている。テーパ状かつ環状のアッパー電極３２は、電子ペン１４の軸に関して対称な形状を有し、かつチップ電極３０よりも基端側に設けられている。
【0022】
チップ電極３０及びアッパー電極３２はそれぞれ、発振回路３４が生成する信号（いわゆるダウンリンク信号）を出力するための電極である。発振回路３４が発振周波数を変更したり送信先を時分割で切り替えたりすることで、電子ペン１４は、チップ電極３０及びアッパー電極３２を介して２種類のダウンリンク信号を出力することができる。
【0023】
電子機器１２のタッチＩＣ２０（図１）は、チップ電極３０の接近に伴う静電容量（より詳しくは、相互容量又は自己容量）の変化を示す信号分布（以下、「第１信号分布」という）を、タッチセンサ１８から取得する。第１信号分布は、典型的には、位置Ｑ１に１つのピークをもつ形状を有する。ここで、位置Ｑ１は、チップ電極３０の頂部（位置Ｐ１）を検出面１６上に投影した位置に相当する。
【0024】
同様に、電子機器１２のタッチＩＣ２０（図１）は、アッパー電極３２の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布（以下、「第２信号分布」という）を、タッチセンサ１８から取得する。第２信号分布は、典型的には、位置Ｑ２に１つ又は２つのピークをもつ形状を有する。ここで、位置Ｑ２は、アッパー電極３２の肩部（位置Ｐ２）を検出面１６上に投影した位置に相当する。なお、後述する位置Ｐ３は、アッパー電極３２の上底面の中心に相当する。
【0025】
図３は、電子ペン１４のコンタクト状態時に得られる信号分布の一例を示す図である。より詳しくは、図３（ａ）は第１信号分布を示すとともに、図３（ｂ）は第２信号分布を示している。グラフの横軸は電子ペン１４の指示位置を基準とする相対位置（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸は［０，１］に正規化された信号値（単位：なし）を示している。この信号値は、電子ペン１４が接近した時に「正」になるように正負の符号が定義されている。第１信号分布及び第２信号分布はそれぞれ、電子ペン１４の傾き（以下、「ペン傾き」ともいう）に応じて形状が変化する。本図では、ペン傾きをそれぞれ変化させて得られた３本の曲線を重ねて表記している。
【0026】
図３（ａ）に示すように、第１信号分布は、ペン傾きにかかわらず、概ね類似した形状を有する。なぜならば、電子ペン１４を使用する間、通常、チップ電極３０の頂部が検出面１６に最も近い位置にあり、位置Ｑ１が位置Ｐ１に概ね一致するからである。一方、図３（ｂ）に示すように、第２信号分布は、ペン傾きの変化に応じてピークの位置又は個数が大きく変化する。なぜならば、電子ペン１４を使用する間、通常、アッパー電極３２の肩部のいずれかの箇所が検出面１６に最も近い位置にあり、位置Ｑ１，Ｑ２の間の距離がペン傾きに応じて変化するからである。
【0027】
この位置Ｑ１，Ｑ２の座標を用いて、電子ペン１４の位置・姿勢を推定することができる。例えば、指示位置は、図２に示す位置Ｑ１に相当する。また、ペン傾きは、検出面１６の法線と電子ペン１４の軸とのなす角（以下、傾き角θ）に相当する。つまり、検出面１６に対して垂直な状態ではθ＝０°となり、検出面１６に対して平行な状態ではθ＝９０°となる。なお、電子ペン１４の傾きを示す物理量は、傾きの「大きさ」を示す角度の他に、傾きの「方向」を示す方位を用いてもよい。
【0028】
図４は、図１に示す電子機器１２の模式的な側断面図である。線状に配置された各々の矩形は、面状に配列されたセンサ電極１８ｘ，１８ｙ（図１）を模式的に示している。本図の例では、平板状の電子機器１２が、検出面１６が外側を、非検出面４０が内側をそれぞれ向くように半分に折り畳まれている。これにより、ユーザは、電子機器１２が折り畳まれた状態であっても、電子ペン１４や指Ｆを用いて入力操作を行うことができる。
【0029】
ところで、電子ペン１４のチップ電極３０及びアッパー電極３２は物理的に分離して設けられているので、電子ペン１４とタッチセンサ１８の間の相対的位置関係によって、位置Ｑ１，Ｑ２が正しく検出されない状況が起こり得る。この状況の一例として、［１］周縁部４２において位置Ｑ２のみが検出されない場合、［２］周縁部４４においてカメラユニットを含む電子部品４５との電磁波干渉により位置Ｑ１，Ｑ２の検出精度が低下する場合、［３］曲げ部４６において位置Ｑ２の検出飛びが発生する場合、などが挙げられる。
【0030】
つまり、位置Ｑ１，Ｑ２が検出できなかったり、実際とは乖離した位置Ｑ１，Ｑ２が検出されたりすることで、電子ペン１４の状態に関する予期しない計算結果が出力されるという問題が生じる。そこで、チップ電極３０及びアッパー電極３２を有する電子ペン１４の傾きを計算する際、タッチセンサ１８の周縁部４２，４４又は曲げ部４６において予期しない結果が得られることを抑制可能なペン状態検出方法を提案する。
【0031】
＜タッチＩＣ２０の動作＞図５は、タッチセンサ１８が有するセンサ領域５０の定義の一例を示す図である。センサ座標系は、Ｏを原点とし、Ｘ軸，Ｙ軸からなる２次元直交座標系である。原点Ｏは、検出面１６上の特徴点（例えば、左上の頂点）である。Ｘ−Ｙ平面は、検出面１６の平面方向に一致する。センサ領域５０には、周縁部４２（図４）に対応する周縁領域５２、周縁部４４（図４）に対応する周縁領域５４、及び曲げ領域５６（図４）に対応する曲げ領域５６のうち少なくとも１つが含まれる。一般領域５８は、センサ領域５０の残りの領域であり、図４に示す平坦な一般部４８に対応する。なお、各領域の形状（例えば、幅・位置・サイズなど）は、電子機器１２又は電子ペン１４に応じて様々に設定され得る。
【0032】
図６は、図１のタッチＩＣ２０が有するペン検出機能２８を示すブロック図である。このペン検出機能２８は、信号取得部６０と、ピーク推定部６２と、傾斜値計算部６４と、座標値計算部６６と、を含んで構成される。このペン検出機能２８の実行時におけるタッチＩＣ２０の動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【0033】
図７のステップＳ１において、信号取得部６０は、センサ電極１８ｘ，１８ｙ毎のスキャン動作を通じて、タッチセンサ１８から第１信号分布及び第２信号分布をそれぞれ取得する。この信号分布は、Ｘ軸又はＹ軸に沿った一次元信号分布であってもよいし、Ｘ−Ｙ軸平面上における二次元信号分布であってもよい。
【0034】
ステップＳ２において、ピーク推定部６２は、ステップＳ１で取得された第１信号分布のピークを推定する。具体的には、ピーク推定部６２は、離散的な第１信号分布に対して補間又は近似による曲線を作成し、得られた曲線のピークに相当する第１座標値を計算する。同様に、ピーク推定部６２は、離散的な第２信号分布に対して補間又は近似による曲線を作成し、得られた曲線のピークに相当する第２座標値を計算する。この「第１座標値」はチップ電極３０の投影位置（以下、第１位置）を、この「第２座標値」はアッパー電極３２の投影位置（以下、第２位置）をそれぞれ示している。
【0035】
ステップＳ３において、傾斜値計算部６４は、後述する判定に必要な判定用パラメータを取得する。この判定用パラメータは、例えば、周縁領域５２，５４又は曲げ領域５６（図５）の位置・形状を特定するパラメータであってもよいし、電子ペン１４の状態を特定するパラメータであってもよい。
【0036】
ステップＳ４において、傾斜値計算部６４は、ステップＳ２で取得された第１座標値又は第２座標値と、ステップＳ３で取得された判定用パラメータを用いて、所定の判定条件を満たすか否かを確認する。この「判定条件」は、検出面１６の上方から視て、チップ電極３０及びアッパー電極３２のうちの少なくとも一方が、周縁部４２，４４又は曲げ部４６に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す条件である。
【0037】
図８は、判定条件と計算方法の組み合わせの一例を示す図である。「第１条件Ａ」は、（１）第１位置が一般部４８にあり、かつ（２）第２位置が周縁部４２にあることに相当する。つまり、（１）第１座標値が一般領域５８内の位置を示し、かつ第２座標値が周縁領域５２内の位置を示す場合に、第１条件Ａを満たすものと判定される。
【0038】
また、「第１条件Ｂ」は、（１）第１位置がタッチセンサ１８の内側から外側に向かって移動し、かつ（２）第２位置が周縁部４２にあることに相当する。つまり、（１）第１座標値がセンサ領域５０の内側から外側に向かって移動し、かつ（２）第２座標値が周縁領域５２内の位置を示す場合に、第１条件Ｂを満たすものと判定される。
【0039】
また、「第２条件」は、（１）第１位置を検出できたこと、かつ（２）第２位置を検出できなかったことに相当する。つまり、（１）第１座標値を取得可能であり、かつ（２）第２座標値を取得不可であった場合に、第２条件を満たすものと判定される。
【0040】
また、「第３条件」は、第１位置又は第２位置が特定の周縁部４４にあることに相当する。つまり、第１座標値及び第２座標値のうち少なくとも一方が周縁領域５４内の位置を示す場合に、第３条件を満たすものと判定される。
【0041】
また、「第４条件Ａ」は、（１）第１位置又は第２位置が曲げ部４６にあり、かつ（２）曲げ部４６が凸状の検出面１６を形成することに相当する。つまり、（１）第１座標値及び第２座標値のうち少なくとも一方が曲げ領域５６内の位置を示し、かつ（２）曲げ領域５６の曲げ方向に関するフラグ値が「上に凸状」を示す場合に、第４条件Ａを満たすものと判定される。
【0042】
また、「第４条件Ｂ」は、（１）第１位置又は第２位置が曲げ部４６にあり、かつ（２）曲げ部４６が凹状の検出面１６を形成することに相当する。つまり、（１）第１座標値及び第２座標値のうち少なくとも一方が曲げ領域５６内の位置を示し、かつ（２）曲げ領域５６の曲げ方向に関するフラグ値が「下に凸状」を示す場合に、第４条件Ｂを満たすものと判定される。
【0043】
なお、傾斜値計算部６４は、上記した複数の判定条件の他に、「電子ペン１４がコンタクト状態であること」に関する追加条件を設けて判定を行ってもよい。ここで、「コンタクト状態」とは、電子ペン１４のチップ電極３０が電子機器１２の検出面１６に接触している状態を意味する。反対に、「ホバー状態」とは、電子ペン１４のチップ電極３０が電子機器１２の検出面１６に接触していない状態を意味する。例えば、電子ペン１４が筆圧センサ３８（図１４）を備える場合、タッチＩＣ２０は、電子ペン１４から送信されるダウンリンク信号を解析することで上記した２つの状態を識別可能である。
【0044】
予め定められた複数の判定条件のいずれも満たさない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５に進む。一方、複数の判定条件のうちのいずれかを満たす場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
【0045】
ステップＳ５に進む場合、傾斜値計算部６４は、ステップＳ２にて現時点で取得された第１座標値及び第２座標値を用いる通常の計算規則に従って、現時点でのペン傾きを示す傾斜値（以下、「通常計算値」という）を計算する。この「通常の計算規則」は、検出面１６が平坦である前提の下に構築された幾何学モデルに基づいて傾斜値を計算する規則である。具体的には、位置Ｐ１，Ｐ３の間の距離がＨ、位置Ｑ１，Ｑ２の間の距離がＤである場合、傾斜値計算部６４は、次の式（１）に従って傾き角θを計算する。ここで、Ｄ０は、θ＝０［度］における位置Ｑ１，Ｑ２の間の距離である。θ＝ｓｉｎ−１（Ｄ／Ｈ）−ｓｉｎ−１（Ｄ０／Ｈ） ・・・（１）
【0046】
一方、ステップＳ６に進む場合、傾斜値計算部６４は、ステップＳ５における通常の計算規則とは異なる計算規則（以下、「特別の計算規則」という）に従って傾斜値を計算する。つまり、傾斜値計算部６４は、現時点で取得された第１座標値及び第２座標値から通常の計算規則に従って計算される「通常計算値」とは異なる値を計算する。
【0047】
図８の第１条件Ａ、第１条件Ｂ、第３条件又は第４条件Ｂを満たす場合、傾斜値計算部６４は、ステップＳ５と同様に通常計算値を求めた後、この通常計算値を補正する。具体的には、傾斜値計算部６４は、現時点の傾斜値と、現時点よりも前の時点（例えば、ｎ回前；ｎは自然数）に計算された１つ又は複数の傾斜値の間の重み付け和を出力する。
【0048】
例えば、１回前に出力された傾斜値（以下、前回傾斜値）が示す傾き角がθｐｒｖ、通常計算値が示す傾き角がθｃａｌである場合、傾斜値計算部６４は、次の式（２）に従って傾き角θを計算する。θ＝（１−α）・θｃａｌ＋α・θｐｒｖ ・・・（２）
【0049】
ここで、係数αは、０＜α＜１を満たす正値であり、平滑化の度合いを示すパラメータに相当する。つまり、係数αの値が大きいほど平滑化の度合いが大きくなる一方、係数αの値が小さいほど平滑化の度合いが小さくなる。
【0050】
また、第２条件を満たす場合、傾斜値計算部６４は、現時点よりも前の時点の傾斜値を出力する。具体的には、傾斜値計算部６４は、θｐｒｖが直近の有効値である場合、θ＝θｐｒｖとなるように傾き角θを計算する。この計算式は、α＝１とした式（２）に一致する。
【0051】
また、第４条件Ｂを満たす場合、傾斜値計算部６４は、電子ペン１４が検出面１６に対して垂直な状態を示す傾斜値を出力する。具体的には、傾斜値計算部６４は、θ＝０となるように傾き角θを計算する。なお、タッチセンサ１８が複数の箇所で屈曲又は湾曲可能に構成される場合、傾斜値計算部６４は、曲げ部４６の位置を特定可能な場合、曲げ部４６の位置を含む曲げ領域５６のみ第４条件Ａ，Ｂの判定を行ってもよい。
【0052】
ステップＳ７において、座標値計算部６６は、ステップＳ５又はステップＳ６で計算された傾斜値を用いて、電子ペン１４の指示位置（つまり、第１座標値）を補正する。これにより、傾き角θに応じた指示位置のずれが抑制される。なお、ペン検出機能２８は、この傾斜値を用いて、指示位置とは別の状態値（例えば、筆圧値）を補正してもよい。
【0053】
ステップＳ８において、ペン検出機能２８は、電子ペン１４の状態を示す状態値（具体的には、座標値、傾斜値、筆圧値など）を含むデータをホストプロセッサ２２に供給する。このようにして、図７のフローチャートを終了する。タッチＩＣ２０は、所定の時間間隔でこのフローチャートを逐次実行することで、電子ペン１４の状態の時間変化を検出することができる。以下、傾き角θの計算結果の一例について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
【0054】
図９（ａ）は、電子ペン１４の第１の挙動を示す図である。例えば、ユーザが、電子ペン１４のペン先を検出面１６上に固定した状態で、その固定点を中心として電子ペン１４を左右方向に揺動させる場合を想定する。なお、固定点の位置にかかわらず、揺動の振れ幅及び周期は一定である。
【0055】
図９（ｂ）は、第１の挙動に伴って逐次計算される傾き角θの時間変化を示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｓ）を示すとともに、グラフの縦軸は傾き角θ（単位：度）を示している。実線のグラフＧ１は、固定点が一般部４８にある場合、つまり、通常の計算規則に従って計算された傾き角θに相当する。一方、破線のグラフＧ２は、固定点が周縁部４２にある場合、つまり、特別の計算規則（図８の「第１条件Ａ」）に従って計算された傾き角θに相当する。なお、グラフＧ３は、傾き角θの実際値に相当する。
【0056】
本図から理解されるように、グラフＧ１〜Ｇ３はいずれも、θ＝０［度］を中心として略同じ周期で変化する挙動を示している。グラフＧ１の形状は、グラフＧ３の形状に概ね一致している。ところが、グラフＧ２の形状は、グラフＧ１と比べて傾き角θの振れ幅が小さくなっている。つまり、特別の計算規則を用いることで、傾き角θの時系列が平滑化されている。
【0057】
図１０（ａ）は、電子ペン１４の第２の挙動を示す図である。例えば、ユーザが、Ｌ字状に湾曲する曲げ部４６を通過するように電子ペン１４を移動させる場合を想定する。ここで、電子機器１２の検出面１６は、曲げ部４６の位置で下に凸状となるようにＬ字状に湾曲している。
【0058】
図１０（ｂ）は、第２の挙動に伴って逐次計算される傾き角θの時間変化を示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｓ）を示すとともに、グラフの縦軸は傾き角θ（単位：度）を示している。実線のグラフＧ１は比較例、破線のグラフＧ２は実施例、太い実線のグラフＧ３は実際値をそれぞれ示している。ここで、「比較例」は通常の計算規則のみを用いた場合に相当し、「実施例」は通常の計算規則及び特別の計算規則（図８の「第４条件Ｂ」）を用いた場合に相当する。
【0059】
グラフＧ３に示すように、ユーザは、凹状の曲面を有する曲げ部４６において、電子ペン１４のペン先が滑らないように、電子ペン１４を検出面１６に対して垂直に立てながら筆記操作を行う傾向がある。この場合、グラフＧ１（比較例）に示すように、曲げ部４６において位置Ｑ２の検出飛びが発生することで、電子ペン１４を急に傾けるような疑似的な状態が検出される場合がある。そこで、グラフＧ２（実施例）に示すように、曲げ部４６に適した計算規則を用いることで、傾き角θの時系列が部分的に平滑化されるので、電子ペン１４の実際の挙動に近い計算結果が得られる。
【0060】
＜第１実施形態のまとめ＞以上のように、このタッチＩＣ２０は、複数のセンサ電極１８ｘ，１８ｙを面状に配置してなる静電容量方式のタッチセンサ１８に接続され、かつタッチセンサ１８からの出力信号に基づいてチップ電極３０（第１電極）及びアッパー電極３２（第２電極）を有する電子ペン１４の状態を検出するペン状態検出回路である。タッチＩＣ２０は、タッチセンサ１８の検出面１６上にて定義されるセンサ座標系における、チップ電極３０の投影位置を示す第１座標値及びアッパー電極３２の投影位置を示す第２座標値を取得し（Ｓ２）、取得された第１座標値及び第２座標値から電子ペン１４の傾きを示す傾斜値を計算規則に従って計算し出力する傾き出力ステップ（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８）と、を順次繰り返して実行する。
【0061】
そして、タッチＩＣ２０は、傾き出力ステップ（Ｓ６，Ｓ８）において、検出面１６の上方から視て、チップ電極３０及びアッパー電極３２のうちの少なくとも一方が、タッチセンサ１８の周縁部４２，４４又は曲げ部４６に干渉する位置関係下にあり得る状況を示す判定条件を満たす場合、この判定条件を満たさない場合に通常の計算規則に従って計算される値とは異なる傾斜値を出力する。これにより、２つの電極を有する電子ペン１４の傾きを計算する際、タッチセンサ１８の周縁部４２，４４又は曲げ部４６において予期しない結果を得ることが抑制される。
【0062】
また、電子ペン１４の移動中に、タッチセンサ１８の周縁部４２，４４で逐次出力される時系列の傾斜値が、タッチセンサ１８の一般部４８（中央部）で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されるように、タッチＩＣ２０が動作を行ってもよい。あるいは、電子ペン１４の移動中に、タッチセンサ１８の曲げ部４６で逐次出力される時系列の傾斜値が、タッチセンサ１８の一般部４８（平坦部）で逐次出力される時系列の傾斜値よりも平滑化されるように、タッチＩＣ２０が動作を行ってもよい。
【0063】
［第２実施形態］本発明の第２実施形態における筆圧値出力方法について、図１１〜図１６を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同様の構成又は機能については、同一の参照符号を付するとともに、その説明を省略する場合がある。
【0064】
＜入力システム１０の全体構成＞図１１は、本発明の第２実施形態における筆圧値出力方法を行うための入力システム８０の全体構成図である。入力システム８０は、電子ペン１４と、電子機器８２と、から基本的に構成される。この電子機器８２は、第１実施形態の場合と同様に、タッチセンサ１８と、タッチＩＣ２０と、ホストプロセッサ２２と、を含んで構成される。ただし、タッチＩＣ２０のファームウェア２４は、第１実施形態とは異なるペン検出機能８４を実現可能に構成される。
【0065】
＜タッチＩＣ２０の動作＞図１２は、図１１のタッチＩＣ２０が有するペン検出機能８４を示すブロック図である。このペン検出機能８４は、信号取得部６０及びピーク推定部６２の他、傾斜値計算部８６と、筆圧補正部８８と、を含んで構成される。このペン検出機能８４の実行時におけるタッチＩＣ２０の動作について、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【0066】
図１３のステップＳ１１において、信号取得部６０は、センサ電極１８ｘ，１８ｙ毎のスキャン動作を通じて、タッチセンサ１８から第１信号分布及び第２信号分布をそれぞれ取得する。この取得は、図７のステップＳ１の場合と同様の動作であるため、具体的な説明を省略する。
【0067】
ステップＳ１２において、信号取得部６０は、電子ペン１４からのダウンリンク信号を解析し、電子ペン１４の筆圧を示す筆圧値を取得する。この筆圧値は、電子ペン１４の軸方向にかかる筆圧に相関する値であり、例えば、筆圧が増加するにつれて値が大きくなるように定義される。
【0068】
図１４は、図１１の電子ペン１４を部分的に示す模式図である。この電子ペン１４は、チップ電極３０、アッパー電極３２及び発振回路３４の他に、芯体３６と、筆圧センサ３８と、を含んで構成される。芯体３６の一端にはチップ電極３０が接続されるとともに、芯体３６の他端には筆圧センサ３８が接続されている。筆圧センサ３８は、電子ペン１４の軸方向にかかる圧力を測定可能な圧力センサである。圧力センサの検出方式は、具体的には、静電容量方式、拡散抵抗方式、抵抗線方式、成膜方式、機械方式のいずれであってもよい。
【0069】
電子ペン１４が検出面１６に対して垂直である場合（θ＝０）、ユーザが電子ペン１４を介して押し込む圧力はすべて、検出面１６からの垂直抗力として筆圧センサ３８に伝わる。ところが、電子ペン１４が検出面１６の法線に対して傾いている場合（θ≠０）、ユーザからの圧力は、概ねｃｏｓθ倍に減少した状態で筆圧センサ３８に伝わる。このように、電子ペン１４の軸方向にかかる筆圧はペン傾きに応じて変化する点に留意する。
【0070】
ステップＳ１３において、ピーク推定部６２は、ステップＳ１１で取得された第１信号分布及び第２信号分布のピークをそれぞれ推定することで、第１座標値及び第２座標値を取得する。この推定は、図７のステップＳ２の場合と同様の動作であるため、具体的な説明を省略する。
【0071】
ステップＳ１４において、傾斜値計算部８６は、ステップＳ１２にて取得された第１座標値及び第２座標値を用いて、ペン傾きを示す傾斜値を計算する。傾斜値計算部８６は、上記の式（１）に従って傾斜値を計算してもよいし、上記の式（２）に従って傾斜値を計算してもよい。
【0072】
ステップＳ１５において、筆圧補正部８８は、ステップＳ１４で計算された傾斜値を用いて、ステップＳ１２で取得された筆圧値を補正する。具体的には、筆圧補正部８８は、元の筆圧値に対して補正乗数Ｍを乗算することで筆圧値の補正を行う。
【0073】
図１５は、筆圧値の補正に用いられる筆圧補正特性９０の一例を示す図である。グラフの横軸は傾き角θ（単位：度）を示すとともに、グラフの縦軸は補正乗数Ｍ（単位：なし）を示している。この筆圧補正特性９０は、傾き角θの絶対値｜θ｜が大きくなるにつれて、補正乗数Ｍが単調に増加する関数である。例えば、Ｍ（θ）＝ｓｅｃθ＝１／ｃｏｓθである場合、Ｍ（０）＝１、Ｍ（４５）＝√２、Ｍ（６０）＝√３となる。
【0074】
なお、筆圧補正特性９０は、図１５に例示する関数形状に限られず、電子ペン１４の機械的構造又は筆圧センサ３８の検出性能に応じた関数形状であってもよい。また、筆圧値の補正は、上記した補正乗数Ｍの乗算の他に、補正量ΔＣの加算により行われてもよい。
【0075】
ステップＳ１６において、ペン検出機能８４は、電子ペン１４の状態を示す状態値（例えば、座標値、傾斜値、補正済みの筆圧値など）を含むデータをホストプロセッサ２２に供給する。このようにして、図１３のフローチャートを終了する。タッチＩＣ２０は、所定の時間間隔でこのフローチャートを逐次実行することで、電子ペン１４の状態の時間変化を検出することができる。
【0076】
＜第２実施形態のまとめ＞以上のように、この筆圧値出力方法は、軸方向にかかる筆圧を測定可能な筆圧センサ３８を有する電子ペン１４と、電子ペン１４の状態を検出するための検出面１６を有する電子機器８２と、を備える入力システム８０を用いた方法であって、電子機器８２が、検出面１６の法線に対する電子ペン１４の傾きを示す傾斜値を取得し（Ｓ１４）、傾斜値に対して補正量が単調に増加する筆圧補正特性９０を用いて、筆圧センサ３８により測定された筆圧を示す筆圧値を補正し（Ｓ１５）、補正済みの筆圧値を出力する（Ｓ１６）。これにより、検出面１６の法線に対する電子ペン１４の傾きが大きくなるにつれて筆圧センサ３８の検出値が相対的に小さくなる傾向を抑制可能となり、ユーザによる電子ペン１４の操作感に合致した筆圧が出力される。
【0077】
＜別のフローチャート＞上記した例では、電子機器８２のタッチＩＣ２０が筆圧値の補正（Ｓ１４）、筆圧値の補正（Ｓ１５）及び筆圧値の出力（Ｓ１６）をそれぞれ行っているが、これらの動作の主体が電子ペン１４であってもよい。この場合、入力システム８０は、図１６に示すフローチャートに従って動作を行う。
【0078】
電子機器８２は、第１信号分布及び第２信号分布を取得し（Ｓ２１）、第１座標値及び第２座標値を計算した後（Ｓ２２）、傾斜値を計算する（Ｓ２３）。そして、電子機器８２は、ステップＳ２３で計算された傾斜値を含むアップリンク信号を電子ペン１４に向けて送信する。電子ペン１４は、電子機器８２から受信したアップリンク信号に含まれる傾斜値を取得し（Ｓ２４）、筆圧センサ３８から筆圧値を取得した後（Ｓ２５）、傾斜値を用いて筆圧値を補正する（Ｓ２６）。そして、電子ペン１４は、電子機器８２に向けたダウンリンク信号として、ステップＳ２６で補正された傾斜値を向けて出力する。このように構成しても、第２実施形態と同様の作用効果、すなわち、操作感に合致した筆圧の出力が得られる。
【0079】
［第３実施形態］本発明の第３実施形態におけるペン状態検出回路及びペン状態検出方法について、図１７〜図２５を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同様の構成又は機能については、同一の参照符号を付するとともに、その説明を省略する場合がある。
【0080】
＜入力システム１００の全体構成＞図１７は、本発明の第３実施形態におけるペン状態検出回路が組み込まれた入力システム１００の全体構成図である。入力システム１００は、電子ペン１４と、電子機器１０２と、から基本的に構成される。この電子機器１０２は、タッチセンサ１８と、１つ又は複数の歪みセンサ１０４と、ペン状態検出回路であるタッチＩＣ１０６と、ホストプロセッサ１０８と、を含んで構成される。
【0081】
歪みセンサ１０４は、電子機器１０２の変形機能に伴う、タッチセンサ１８の形状の変化を検出するためのセンサである。例えば、可撓性を有さない電子機器１０２の場合、歪みセンサ１０４は、タッチセンサ１８が屈曲する位置の周辺に設けられる。あるいは、可撓性を有する電子機器１０２の場合、歪みセンサ１０４は、タッチセンサ１８の全面を網羅する位置に設けられる。
【0082】
タッチＩＣ１０６は、ファームウェア１１０を実行可能に構成された集積回路であり、複数のセンサ電極１８ｘ，１８ｙにそれぞれ接続されている。このファームウェア１１０は、タッチ検出機能２６（図１）と同一の又は異なるタッチ検出機能１１２と、後述するペン検出機能１１４と、を実現可能に構成される。
【0083】
ホストプロセッサ１０８は、ＣＰＵ又はＧＰＵからなるプロセッサであり、ホストプロセッサ２２と同様の処理を行う。なお、ホストプロセッサ１０８には、上記した１つ又は複数の歪みセンサ１０４がそれぞれ接続されている。
【0084】
＜タッチＩＣ１０６の動作＞図１８は、図１７のタッチＩＣ１０６が有するペン検出機能１１４を示すブロック図である。このペン検出機能１１４は、曲げ情報取得部１２０と、領域分割部１２２と、領域決定部１２４と、スキャン制御部１２６と、指示位置検出部１２８と、を含んで構成される。以下、このペン検出機能１１４の実行時におけるタッチＩＣ１０６の動作について、図１９のフローチャートを参照しながら説明する。
【0085】
図１９のステップＳ３１において、曲げ情報取得部１２０は、ホストプロセッサ１０６から定期的に又は不定期に、タッチセンサ１８の曲げ形状を示す情報（以下、「曲げ情報」という）を取得する。この取得に先立ち、ホストプロセッサ１０６は、１つ又は複数の歪みセンサ１０４から出力されたセンサ信号を用いて、タッチセンサ１８の曲げ情報を生成する。
【0086】
図２０は、図１７に示す電子機器１０２の模式的な側断面図である。線状に配置された各々の矩形は、面状に配列されたセンサ電極１８ｘ，１８ｙ（図１）を模式的に示している。本図の例では、平板状の電子機器１０２が、検出面１６の一部が外側を向くように概略Ｚ字状に折り畳まれている。
【0087】
本図の例では、上記した曲げ情報には、２箇所の曲げ部１３６，１３８を特定するための様々な情報が含まれる。具体的には、曲げ部１３６，１３８の個数を示す「２」、曲げ部１３６，１３８の位置を示す「折曲線Ｌ１，Ｌ２の座標値」、曲げ部１３６，１３８の向きを示す「山折り／谷折り」、曲げ部１３６，１３８の曲げの程度を示す「曲げ量」が含まれる。
【0088】
ステップＳ３２において、曲げ情報取得部１２０は、ステップＳ３１で取得された曲げ情報を解析することで、タッチセンサ１８が変形したか否かを確認する。タッチセンサ１８の変形がなかった場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ３１に戻って、この変形があるまでステップＳ３１，Ｓ３２を順次繰り返す。一方、タッチセンサ１８の変形があった場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、次のステップＳ３３に進む。
【0089】
ステップＳ３３において、領域分割部１２２は、ステップＳ３１で取得された曲げ情報を用いて、タッチセンサ１８が有するセンサ領域１４０を分割する。具体的には、領域分割部１２２は、曲げ情報が示す１本以上の曲げ線によって区画される複数のサブ領域１４１〜１４４を設定する。
【0090】
図２１は、センサ領域１４０の分割方法の一例を示す図である。図２１（ａ）に示すように、タッチセンサ１８が２箇所の折曲線Ｌ１，Ｌ２に沿って折り畳まれている場合、領域分割部１２２は、矩形状のセンサ領域１４０を、２本の折曲線Ｌ１，Ｌ２により画定される３つのサブ領域１４１，１４２，１４３に分割する。一方、図２１（ｂ）に示すように、タッチセンサ１８が１箇所の折曲線Ｌ１に沿って折り畳まれている場合、領域分割部１２２は、矩形状のセンサ領域１４０を、１本の折曲線Ｌ１により画定される２つのサブ領域１４１，１４４に分割する。
【0091】
ステップＳ３４において、領域決定部１２４は、ステップＳ３３で分割された複数のサブ領域１４１〜１４３の中から１つ又は複数のスキャン領域１４６を決定する。具体的には、領域決定部１２４は、曲げ情報により特定される曲げ部１３６の位置（つまり、折曲線Ｌ１，Ｌ２）と隣り合う１つ又は複数のスキャン領域１４６を決定する。また、領域決定部１２４は、得られた曲げ情報からタッチセンサ１８の三次元形状を推定し、電子ペン１４がアクセス可能な領域（センサ領域１４０の一部又は全部）をスキャン領域１４６として決定してもよい。
【0092】
ステップＳ３５において、領域決定部１２４は、スキャン制御部１２６に対してスキャン領域１３４の変更を指示する。これにより、スキャン制御部１２６は、新たに指示されたスキャン領域１４６内で電子ペン１４をスキャンするように、タッチセンサ１８の駆動制御を行う。
【0093】
その後、ステップＳ３１に戻って、図１９のフローチャートを繰り返し実行する。つまり、タッチＩＣ１０６は、タッチセンサ１８の変形が検出される度に、スキャン領域１４６を動的に変更しながら、電子ペン１４の状態の時間変化を検出する。以下、電子機器１０２の様々な変形に伴うスキャン領域１４６の決定結果について、図２２〜図２４を参照しながら説明する。
【0094】
図２２は、スキャン領域１４６の決定結果の第１例を示す図である。図２２（ａ）に示すように、電子機器１０２は、折曲線Ｌ１にて山折りされ、折曲線Ｌ２にて谷折りされることで、側面視にて概略Ｚ字状に変形されている。つまり、第１の変形状態では、検出面１６のうち一部（露出部１３１）のみが露出している。この場合、図２２（ｂ）に示すように、露出部１３１に対応する１つのサブ領域１４１が、スキャン領域１４６として決定される。
【0095】
図２３は、スキャン領域１４６の決定結果の第２例を示す図である。図２３（ａ）に示すように、電子機器１０２は、折曲線Ｌ１にて谷折りされ、折曲線Ｌ２にて山折りされることで、側面視にて概略Ｓ字状に変形されている。つまり、第２の変形状態では、検出面１６のうち一部（露出部１３３）のみが露出している。この場合、図２３（ｂ）に示すように、露出部１３３に対応する１つのサブ領域１４３が、スキャン領域１４６として決定される。
【0096】
図２４は、スキャン領域１４６の決定結果の第３例を示す図である。図２４（ａ）に示すように、電子機器１０２は、折曲線Ｌ１にて山折りでＬ字状に屈曲され、折曲線Ｌ２にて山折りでＬ字状に屈曲されることで、側面視にて概略Ｃ字状に変形されている。つまり、第３の変形状態では、すべての検出面１６（露出部１３１，１３２，１３３）が露出している。この場合、図２４（ｂ）に示すように、露出部１３１〜１３３に対応する３つのサブ領域１４１〜１４３が、スキャン領域１４６として決定される。
【0097】
＜第３実施形態のまとめ＞以上のように、このタッチＩＣ１０６は、複数のセンサ電極１８ｘ，１８ｙを面状に配置してなり複数の箇所で屈曲又は湾曲可能に構成される静電容量方式のタッチセンサ１８に接続され、かつタッチセンサ１８からの出力信号に基づいて電子ペン１４の状態を検出するペン状態検出回路である。タッチＩＣ１０６は、タッチセンサ１８の曲げ部１３６，１３８の位置を含む曲げ情報を取得し（Ｓ３１）、タッチセンサ１８が有するセンサ領域１４０のうち、曲げ情報により特定される曲げ部１３６，１３８の位置（折曲線Ｌ１，Ｌ２）と隣り合う１つ又は複数のスキャン領域１４６を決定し（Ｓ３４）、決定されたスキャン領域１４６内のみで電子ペン１４をスキャンするようにタッチセンサ１８の駆動制御を行う。
【0098】
このように構成したので、タッチセンサ１８の曲げ形状に適したスキャン領域１４６を決定可能となり、全体のセンサ領域１４０を常にスキャンする場合と比べて、スキャンの実行頻度が高くなる。これにより、電子ペン１４を検出する際の応答性が向上する。
【0099】
また、位置情報には、曲げ部１３６、１３８の位置に対応する曲げ方向が含まれ、タッチＩＣ１０６は、曲げ情報により特定される曲げ部１３６，１３８の位置及び曲げ方向を用いて、電子ペン１４がアクセス可能なタッチセンサ１８の露出部１３１〜１３３を推定し、露出部１３１〜１３３に対応するサブ領域１４１〜１４３をスキャン領域１４６として決定してもよい。これにより、タッチセンサ１８の現在の形状では使用されない可能性が高い未露出領域を、スキャン領域１４６から除外することができる。
【0100】
＜別のスキャン動作の一例＞ところで、スキャン制御部１２６は、指示されたスキャン領域１４６のうち全部の領域内でスキャンを行ってもよいし、スキャン領域１４６のうち一部の領域内でスキャンを一時的に停止してもよい。後者の例として、スキャン制御部１２６は、指示位置検出部１２８による電子ペン１４の検出結果に応じてスキャン制御を変更する。
【0101】
図２５は、スキャン制御部１２６による別のスキャン動作の一例を示す図である。この電子機器１０２は、図２４（ａ）の場合と同様に、側面視にて概略Ｃ字状に変形されている。つまり、一対の露出部１３１，１３３がそれぞれ逆側を向くように、タッチセンサ１８が屈曲されている。
【0102】
図２５（ａ）に示すように、両方の露出部１３１，１３２で電子ペン１４が検出されない間、スキャン制御部１２６は、スキャン領域１４６を構成するすべてのサブ領域１４１〜１４３内でのスキャンを継続する。一方、図２５（ｂ）に示すように、一方の露出部１３１のみで電子ペン１４が検出されている間、スキャン制御部１２６は、他方の露出部１３３に対応するサブ領域１４３内でのスキャンを一時的に停止する。
【0103】
このように、タッチセンサ１８が、一対の露出部１３１，１３３がそれぞれ逆側を向くように屈曲又は湾曲されている場合、タッチＩＣ１０６のスキャン制御部１２６は、一対の露出部１３１，１３３に対応する一対のサブ領域１４１，１４３のうち一方のサブ領域１４１内のみで電子ペン１４が検出されている間、他方のサブ領域１４３内での電子ペン１４のスキャンを一時的に停止するようにタッチセンサ１８の駆動制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【0104】
１０，８０，１００ 入力システム、１２，８２，１０２ 電子機器、１４ 電子ペン、１６ 検出面、１８ タッチセンサ、１８ｘ，１８ｙ センサ電極、２０，１０６ タッチＩＣ（ペン状態検出回路）、２２，１０６ ホストプロセッサ、２８，８４，１１４ ペン検出機能、３０ チップ電極（第１電極）、３２ アッパー電極（第２電極）、３４ 発振回路、３６ 芯体、３８ 筆圧センサ、４２，４４ 周縁部、４６，１３６，１３８ 曲げ部、５０，１４０ センサ領域、５２，５４ 周縁領域、５６ 曲げ領域、５８ 一般領域、１３１〜１３３ 露出部、１４１〜１４４ サブ領域、１４６ スキャン領域、Ｆ 指、Ｌ１，Ｌ２ 折曲線。