JP7300304B2 - ペン状態検出回路及びペン状態検出方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1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1~図10を参照しながら説明する。
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。
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。
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。
θ=sin-1(D/H)-sin-1(D0/H) ・・・(1)
θ=(1-α)・θcal+α・θprv ・・・(2)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (16)
- 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、前記電子ペンが前記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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 前記曲げ情報には、前記曲げ部の位置に対応する曲げ方向が含まれ、
前記決定ステップでは、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14に記載のペン状態検出回路。 - 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15に記載のペン状態検出回路。
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