JP7279444B2 - 指示装置、情報処理システム、情報処理装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、指示装置、情報処理システム、情報処理装置、及びプログラムに関する。

従来、電子黒板やタブレット端末のタッチパネルに対して、スタイラスペン等の指示装置を用いて手書き文字等の入力を可能とする技術が知られている。タッチパネルには、例えば、静電容量方式のタッチセンサを有するものが用いられている。静電容量方式のタッチセンサは、タッチパネルに指示装置が接触（接触には近接も含まれる。）することにより生じる静電容量の変化を検出することにより接触位置（座標）を検出する。

指示装置には、無電源のパッシブ型の指示装置の他に、電源を備えたアクティブ型の指示装置が知られている。パッシブ型の指示装置は、従来のペンのように、座標の入力指示のために使用される。このため、パッシブ型の指示装置では、当該指示装置の操作により、マーカー機能（線の色、透明度、太さ、マーカーテクスチャ等）を変更するなどの機能性を持たせることはできない。一方、アクティブ型の指示装置は、内部に電源や回路を有するので、上記のような機能性を持たせることが可能であり、ユーザは、指示装置によって機能選択を行うことができる。

しかし、アクティブ型の指示装置は、消費電力が大きく、かつ回路が複雑である。このため、低消費電力化及び回路の簡略化を図ったセミアクティブ型の指示装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、ペン先を複数のペン先構成要素に分割し、各ペン先構成要素を可変回路に接続したセミアクティブ型の指示装置が開示されている。このセミアクティブ型の指示装置によれば、ユーザは、指示装置の把持の仕方により、タッチパネルに接触させるペン先構成要素を選択することで、機能選択を行うことができる。

しかしながら、特許文献１に記載の指示装置では、機能選択のためにタッチパネルに接触させるペン先構成要素を変更する際、ユーザは指示装置を回転させる等の煩雑な操作が必要であり、また指示装置の把持の仕方に制限が課されてしまう。また、特許文献１に記載の指示装置は、回路を有することから少なくともバッテリ等の電源が必要である。

開示の技術は、上記事情に鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、無電源でかつ容易に機能変更を行うことを可能とする指示装置を提供することを目的としている。

開示の技術は、筐体と、筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路とを有し、前記複数の導電経路は、操作部を有し、前記操作部を操作することにより、前記端部材及び前記把持部に導通する位置と、前記端部材及び前記把持部に導通しない位置との間で移動可能に構成されたインピーダンスの異なる複数の導電経路部材からなる指示装置である。

本発明によれば、無電源でかつ容易に機能変更を行うことを可能とする指示装置を提供することができる。

情報処理システムの外観構成を示す図である。 タッチパネルデバイスのハードウェア構成図である。 タッチセンサの構成例を示す図である。 スタイラスペンの接触により電流波形が変化する様子を説明する図である。 スタイラスペンの構造を示す図である。 タッチパネルデバイスに構成される機能構成図である。 座標検出処理及び機能検出処理の流れを示すフローチャートである。 第１変形例に係るスタイラスペンの構造を示す図である。 導電経路の切り替え動作を説明する図である。 第２変形例に係るスタイラスペンの構造を示す図である。 第３変形例に係るスタイラスペンの構造を示す図である。 第４変形例に係るスタイラスペンの構造を示す図である。 第５変形例に係るスタイラスペンの構造を示す図である。 スマートフォンのハードウェア構成図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

＜情報処理システムの外観構成＞
本発明の一実施形態に係る情報処理システムの外観構成について説明する。図１は、本実施形態に係る情報処理システム１００の外観構成を示す図である。なお、図１に示す例では、情報処理システム１００に、更に、ＰＣ（Personal Computer）１３１を接続することで、ＰＣ１３１より供給される表示画像を表示可能な表示システム１３０を形成した場合を示している。

情報処理システム１００は、座標検出機能を有する情報処理装置の一例であるタッチパネルデバイス１１０と、タッチパネルデバイス１１０に対して座標の入力を指示することで、手書き文字等の手書き入力を行うことを可能とする指示装置の一例であるスタイラスペン１２０とを有する。スタイラスペン１２０は、無電源のパッシブ型の指示装置である。タッチパネルデバイス１１０は、電子黒板を含む。電子黒板は、例えば、相互通信が可能な電子式の黒板機能を有するタッチパネルデバイスであり、ＩＦＰＤ（Interactive Flat Panel Display）とも称されるものである。

タッチパネルデバイス１１０は、ＰＣ１３１より表示画像の供給を受け、当該供給された表示画像を表示面１１１に表示させる。また、タッチパネルデバイス１１０の表示面１１１上に表示されている表示画像に、ユーザがスタイラスペン１２０を用いて手書き入力することで生成された描画画像を、重畳して表示させる。なお、手書き入力を実現するために、表示面１１１には、複数の電極が格子状に配置された電極部を有するタッチセンサ２１４（図２参照）が設けられている。そして、タッチパネルデバイス１１０では、当該電極部に配置された電極間の各交点部分における静電容量を測定することで、静電容量方式の座標検出機能を実現している。このように、表示面１１１とタッチセンサ２１４とによりタッチパネルが構成されている。

スタイラスペン１２０は、表示面１１１に接触する接触部として機能する先端部と、ユーザにより把持される把持部との間が導電性部材により構成されている。スタイラスペン１２０の先端部を表示面１１１に接触させると、表示面１１１では、接触位置に対応する交点部分の静電容量が変化する。これにより、タッチパネルデバイス１１０では、スタイラスペン１２０の先端部の接触位置を検出することができる。

ＰＣ１３１は、画像供給装置として機能し、タッチパネルデバイス１１０に表示すべき表示画像を記憶しており、当該表示画像を画像信号として出力するインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、タッチパネルデバイス１１０に供給する。

＜タッチパネルデバイスのハードウェア構成＞
図２は、タッチパネルデバイス１１０のハードウェア構成図である。図２に示されているように、タッチパネルデバイス１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、ＳＳＤ（Solid State Drive）２０４、ネットワークＩ／Ｆ２０５、及び、外部機器接続Ｉ／Ｆ２０６を備えている。

ＣＰＵ２０１は、タッチパネルデバイス１１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１やＩＰＬ（Initial Program Loader）等のＣＰＵ２０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして使用される。ＳＳＤ２０４は、タッチパネルデバイス用のプログラム等の各種データを記憶する。ネットワークＩ／Ｆ２０５は、通信ネットワークとの通信を制御する。外部機器接続Ｉ／Ｆ２０６は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ２３０、外付け機器（マイク２４０、スピーカ２５０、カメラ２６０）である。

また、タッチパネルデバイス１１０は、キャプチャデバイス２１１、ＧＰＵ２１２、ディスプレイコントローラ２１３、タッチセンサ２１４、センサコントローラ２１５、近距離通信回路２１９、及び近距離通信回路２１９のアンテナ２１９ａ、電源スイッチ２２２、及び選択スイッチ類２２３を備えている。

キャプチャデバイス２１１は、必ずしも備えている必要はないが、タッチパネルデバイス１１０と接続されているＰＣ１３１のディスプレイの表示内容に対応する映像情報を、静止画または動画としてタッチパネルデバイス１１０の表示面１１１に表示させる。ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)２１２は、グラフィクスを専門に扱う半導体チップである。ディスプレイコントローラ２１３は、ＧＰＵ２１２からの出力画像を表示面１１１に表示させる制御及び管理を行う。

タッチセンサ２１４は、表示面１１１上にスタイラスペン１２０が接触したことを検知する。センサコントローラ２１５は、タッチセンサ２１４の処理を制御する。タッチセンサ２１４は、静電容量の変化を検知することにより接触位置を特定する静電容量方式である。センサコントローラ２１５は、スタイラスペン１２０が接触した表示面１１１上における位置を特定する。また、センサコントローラ２１５は、スタイラスペン１２０のペン先とタッチセンサ２１４の電極との間に生じる静電容量に応じて変化する電流波形の検出を行う。

近距離通信回路２１９は、ＮＦＣ（Near Field Communication）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信回路である。電源スイッチ２２２は、タッチパネルデバイス１１０の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのスイッチである。選択スイッチ類２２３は、例えば、表示面１１１の表示の明暗や色合い等を調整するためのスイッチ群である。

＜タッチセンサのハードウェア構成＞
静電容量方式のタッチセンサとして、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式などが知られている。また、投影型静電容量方式として、主に駆動方法の違いから、自己容量方式、相互容量方式などがある。本実施形態では、タッチセンサ２１４として相互容量方式を用いる。相互容量方式では、同時に複数の接触点を検出することが可能となる。

＜タッチセンサの構成＞
図３は、タッチセンサ２１４の構成例を示す図である。タッチセンサ２１４は、パルス電圧出力回路３００と、電流検出回路３０１と、複数の第１配線Ｔｘと、複数の第２配線Ｒｘとを有する。

複数の第１配線Ｔｘは、Ｘ方向に延在しており、一端がパルス電圧出力回路３００に接続されている。複数の第２配線Ｒｘは、Ｙ方向に延在しており、一端が電流検出回路３０１に接続されている。第１配線Ｔｘと第２配線Ｒｘとは交差しており、第１配線Ｔｘと第２配線Ｒｘとの間には容量Ｃｐが形成される。

パルス電圧出力回路３００は、複数の第１配線Ｔｘに順にパルス電圧（駆動パルス）を印加するための回路である。第１配線Ｔｘにパルス電圧が印加されることで、第１配線Ｔｘと第２配線Ｒｘとの間に電界が生じる。この状態で、接地された誘電体である人により把持されたスタイラスペン１２０が検出面（表示面１１１）に接触すると、電界の一部がスタイラスペン１２０を介して人体側へ移動し、電界が減少する。この電界の減少によって容量Ｃｐが増加する。ここで、接触とは、スタイラスペン１２０が検出面に物理的に接触することに限られず、スタイラスペン１２０が検出面に近接することも含む。

電流検出回路３０１は、第２配線Ｒｘに流れる電流の変化を検出するための回路であり、特に、容量Ｃｐの変化による電流の変化を検出する。この電流変化により、表示面１１１へのスタイラスペン１２０の接触を検出することができる。

また、パルス電圧を印加した第１配線Ｔｘと、電流変化が生じた第２配線Ｒｘとを特定することにより、スタイラスペン１２０の接触位置を検出することができる。さらに、第２配線Ｒｘに流れる電流値の変化量を検出することにより、容量Ｃｐの変化量を検出することができる。

図４は、スタイラスペン１２０の接触により電流波形が変化する様子を説明する図である。図４に示すように、表示面１１１にスタイラスペン１２０が接触すると、電界の一部がスタイラスペン１２０を介して人体側へ移動し、人体と第１配線Ｔｘとの間に容量Ｃｆが形成される。この容量Ｃｆの形成により、電界が減少し、容量Ｃｐが増加する。これにより、第２配線Ｒｘに流れる電流量が減少し、電流波形が変化する。

図４では、表示面１１１にスタイラスペン１２０が接触していない状態における電流波形を破線で示しており、表示面１１１にスタイラスペン１２０が接触した状態における電流波形を実線で示している。

本実施形態に係るスタイラスペン１２０は、ユーザによる操作によって、インピーダンスが異なる複数の導電経路から１つの導電経路を選択することが可能に構成されている。選択された導電経路により人体とペン先の間が接続される。導電経路の選択によってインピーダンスが変更されることにより、容量Ｃｆが変化し、この結果、容量Ｃｐが変化して電流波形が変化する。

＜スタイラスペンの構造＞
次に、本実施形態に係るスタイラスペン１２０の構造について説明する。図５は、スタイラスペン１２０の構造を示す図である。スタイラスペン１２０は、いわゆるサイドノックスライド式構造を有する。

図５に示すように、スタイラスペン１２０は、筐体４００と、先端部材４１０と、第１導電経路部材４２０と、第２導電経路部材４３０とを有する。筐体４００は、例えば、円筒状であり、先端部４０１が円錐状となっている。先端部材４１０は、導電性を有する材料からなり、筐体４００の内部に固設されている。筐体４００及び先端部４０１の形状はこれらに限定されず適宜変更可能である。

先端部材４１０は、先端部４０１から筐体４００の外部に突出している。先端部材４１０は、材料や形状は限定されないが、ペン先として表示面１１１に接触する部分であるので、筆記摩擦等を考慮して材料や形状を決定することが好ましい。

第１導電経路部材４２０及び第２導電経路部材４３０は、それぞれ導電性の棒状の部材であり、筐体４００内にスライド可能に設けられている。第１導電経路部材４２０は、後端側に操作部４２１が設けられている。操作部４２１の一部は、筐体４００に設けられた開口部４０２から露出している。同様に、第２導電経路部材４３０は、後端側に操作部４３１が設けられている。操作部４３１の一部は、筐体４００に設けられた開口部４０３から露出している。

操作部４２１をスライドさせることにより、第１導電経路部材４２０の先端側を先端部材４１０に接触させることができる。同様に、操作部４３１をスライドさせることにより、第２導電経路部材４３０の先端側を先端部材４１０に接触させることができる。

第１導電経路部材４２０の先端側には、第１抵抗体４２２が設けられている。第２導電経路部材４３０の先端側には、第２抵抗体４３２が設けられている。第１抵抗体４２２と第２抵抗体４３２とは、互いに異なる抵抗値を有する。

筐体４００には、ユーザにより手で把持される部分である把持部４０４が設けられている。例えば、把持部４０４は、導電性を有し、筐体４００の周囲を囲うように円環状に形成されている。また、把持部４０４には、把持部４０４を第１導電経路部材４２０又は第２導電経路部材４３０に接触させるための導電性接触部材４０５が形成されている。

操作部４２１又は操作部４３１を先端側にスライドさせることにより、第１導電経路部材４２０又は第２導電経路部材４３０が導電性接触部材４０５に接触する。すなわち、操作部４２１又は操作部４３１を操作することにより、第１導電経路部材４２０又は第２導電経路部材４３０を、先端部材４１０及び把持部４０４に導通する位置と、先端部材４１０及び把持部４０４に導通しない位置との間で移動させることができる。

第１抵抗体４２２は、導電性接触部材４０５が第１導電経路部材４２０に接触した場合に、導電性接触部材４０５と先端部材４１０との間の導電経路上に位置するように配置されている。同様に、第２抵抗体４３２は、導電性接触部材４０５が第２導電経路部材４３０に接触した場合に、導電性接触部材４０５と先端部材４１０との間の導電経路上に位置するように配置されている。

以上のように構成されたスタイラスペン１２０によれば、ユーザは、操作部４２１又は操作部４３１をスライド操作することにより、第１導電経路部材４２０と第２導電経路部材４３０とのいずれかにより、先端部材４１０と把持部４０４との間を導通させることができる。第１抵抗体４２２と第２抵抗体４３２とは抵抗値が異なるので、第１導電経路部材４２０と第２導電経路部材４３０とのいずれを先端部材４１０に接触させるかにより、人体と先端部材４１０との間に形成される導電経路のインピーダンスが変更される。このように、ユーザは、スタイラスペン１２０の操作によって、インピーダンスが異なる複数の導電経路から１つの導電経路を選択することができる。スタイラスペン１２０の操作される導電経路は、タッチパネルデバイス１１０が実行する各種機能に割り当てられる。

＜機能構成＞
次に、スタイラスペン１２０による筆記に関する機能構成を説明する。図６は、タッチパネルデバイス１１０に構成される機能構成図である。図６に示すように、タッチパネルデバイス１１０には、電流波形検出部１０と、座標検出部１１と、機能判定部１３と、機能実行部１４とが構成される。これらの機能部は、ＣＰＵ１０１、センサコントローラ２１５、ＧＵＰ２１２等が協業することにより構成される。

電流波形検出部１０は、上述の電流検出回路３０１が検出した電流に基づいて、電流波形を検出する。電流検出回路３０１が検出した電流波形は、座標検出部１１と機能判定部１３とに供給される。座標検出部１１は、表示面１１１上にスタイラスペン１２０が接触することにより生じる電流波形の変化を検出することにより、接触位置の座標を検出する。

機能判定部１３は、電流波形検出部１０から供給される電流波形に基づき、スタイラスペン１２０の操作によってユーザにより選択された機能を判定する。機能判定部１３は、スタイラスペン１２０の操作によって選択される導電経路（第１導電経路部材４２０又は第２導電経路部材４３０）のインピーダンスの差異に起因して静電容量が変化し、電流波形が変化することに基づいて導電経路を判定する。

機能実行部１４は、機能判定部１３により判定された機能を実行する。例えば、スタイラスペン１２０の操作による導電経路の選択が、筆記色の変更の機能に対応している場合には、描画データの生成に関する機能のため、機能実行部１４は、判定された機能に対応する制御として描画データの色を変更し、変更した色で座標検出部１１が検出した座標を時系列に結ぶことにより描画データ（筆記データ）を生成する。この描画データは、ディスプレイコントローラ２１３により表示面１１１に描画される。つまり、実行する機能が描画データの生成に関する機能の場合には、機能実行部１４によって機能を実行した結果に基づいて描画データが生成される。例えば、第１導電経路部材４２０を先端部材４１０に接触させる操作が黒色による筆記機能に割り当てられ、第２導電経路部材４３０を先端部材４１０に接触させる操作が赤色による筆記機能に割り当てられてもよい。なお、機能実行部１４は、判定された機能が描画データの生成に関する機能でない場合には、判定された機能に対応するデバイスやデータに対する制御を実行する。

なお、スタイラスペン１２０により選択される導電経路に割り当てる機能は、アプリケーションやデバイスに関する操作であればどのような機能であってもよい。描画アプリケーションに関する操作の場合には、マーカー機能（線の色、透明度、太さ、マーカーテクスチャ等）や、マーカー以外の描画機能（消しゴム、スタンプ、直線、ＯＣＲ、切り取り、貼付け等）が挙げられる。描画以外のアプリケーションに関する操作やデバイスに関する操作の場合には、ページ送り、ページ一覧表示、画面分割、ファイル読み込み、保存、終了、送信、印刷、遠隔会議開始、ネットワーク情報表示、電源オフ、カメラオフ、スピーカーオフ、省電力モードへの移行などの機能が挙げられる。

＜動作＞
以下に、情報処理システム１００の動作の一例を説明する。図７は、座標検出処理及び機能検出処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、電流波形検出部１０により電流波形が検出されると（ステップＳ１０）、電流波形に変化があるか否かが判定される（ステップＳ１１）。電流波形に一定以上の変化があると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、座標検出部１１によりスタイラスペン１２０の接触位置の座標が検出される（ステップＳ１２）。

また、機能判定部１３により、電流波形の変化量に基づいてスタイラスペン１２０の操作によってユーザにより選択された機能が判定される（ステップＳ１３）。そして、機能実行部１４により、機能判定部１３によって判定された機能が実行される（ステップＳ１４）。さらに、機能実行部１４は、座標検出部１１により検出された座標と、機能実行部１４により機能が実行された結果とに基づいて描画データを生成する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の描画データの生成は必ずしも実行する必要はなく、ステップＳ１４から直接後述のステップＳ１６へ進んでもよい。

この後、終了操作が行われたか否かについて判定が行われ（ステップＳ１６）、終了操作が行われていない場合には（ステップＳ１６：Ｎｏ）、処理がステップＳ１０に戻る。終了操作が行われると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、処理が終了する。

以上のように、ユーザは、無電源のパッシブ型のスタイラスペン１２０を用いて、スタイラスペン１２０の把持部における操作により簡単に所望する機能を選択することができる。

上記実施形態のようにインピーダンスが異なる複数の導電経路から１つの導電経路を選択可能とするスタイラスペンは、図５で示した構成に限られず、各種の変形が可能である。以下に、スタイラスペンの各種変形例について説明する。

［第１変形例］
図８は、第１変形例に係るスタイラスペン１２０ａの構造を示す図である。本変形例に係るスタイラスペン１２０ａは、いわゆるノック式構造を有する。

図８に示すように、スタイラスペン１２０ａは、筐体５００と、先端部材５１０と、回転子５２０と、ノック棒５３０とを有する。例えば、筐体５００は、円筒状であり、先端部５０１が円錐状となっている。先端部材５１０は、導電性を有する材料からなる。先端部材５１０は、先端部５０１に接続されている。先端部材５１０は、先端部５０１から筐体５００の外部に突出している。

筐体５００には、ユーザにより手で把持される部分である把持部５０４が設けられている。例えば、把持部５０４は、導電性を有し、筐体５００の周囲を囲うように円環状に形成されている。

また、筐体５００の後部には、ノコギリ形状の溝（筐体溝）５０５が形成されている。筐体溝５０５には、１つの電気接点５０６が設けられている。この電気接点５０６は、配線５０７を介して把持部５０４に電気的に接続されている。

回転子５２０は、一端が先端部材５１０に接続されており、他端には、筐体溝５０５と噛み合う複数の突起５２１が形成されている。回転子５２０には、各突起５２１に対応して複数の導電経路が形成されている。各導電経路は、突起５２１と先端部材５１０との間に並列である。図８では、簡略化のため、第１導電経路５２２と第２導電経路５２３のみを示している。

第１導電経路５２２は第１抵抗体５２２ａを有している。第２導電経路５２３は第２抵抗体５２３ａを有している。第１抵抗体５２２ａと第２抵抗体５２３ａとは、互いに異なる抵抗値を有する。回転子５２０は、バネ５１１の弾性により筐体溝５０５向かって付勢されている。回転子５２０の突起５２１が筐体溝５０５に噛み合った状態では、複数の導電経路のうちいずれか１つが電気接点５０６に電気的に接続される。

ノック棒５３０は、回転子５２０を回転させる操作部材である。回転子５２０は、ノック棒５３０の操作により、先端部材５１０に沿った中心軸の周りに回転するように構成されている。ノック棒５３０には、回転子５２０の突起５２１と当接する複数の三角状の突起５３１が形成されている。ノック棒５３０は、筐体溝５０５内に挿通されており、中心軸方向に移動することによって回転子５２０に当接する。

図９は、第１変形例に係るスタイラスペン１２０ａにおける導電経路の切り替え動作を説明する図である。図９（Ａ）に示すように、ペン尻に位置するノック棒５３０をユーザが指で押し込むと、筐体溝５０５に噛み合っていた回転子５２０の突起５２１にノック棒５３０の突起５３１が当接し、回転子５２０をペン先方向へ移動させる。これにより、電気接点５０６に接続されていた第１導電経路５２２の導通が切断される。

回転子５２０は、突起５２１の先端が筐体溝５０５の位置を超えると、図９（Ｂ）に示すように、突起５２１がノック棒５３０の突起５３１に接触した状態でスライドする。これにより、回転子５２０が回転する。

この状態からユーザが指をノック棒５３０から離すと、バネ５１１の弾性により、回転子５２０及びノック棒５３０がペン尻方向へ移動し、図９（Ｃ）に示すように、回転子５２０の突起５２１が筐体溝５０５に当接する。そして、図９（Ｄ）に示すように、回転子５２０は、突起５２１が筐体溝５０５に接触した状態でスライドする。これにより、回転子５２０が回転し、第２導電経路５２３が電気接点５０６に接続される。このようにして、把持部５０４と先端部材５１０との間の導電経路が、第１導電経路５２２から第２導電経路５２３に変更される。

なお、図９では、第１導電経路５２２と第２導電経路５２３との２つの導電経路のみを示しているが、実際は、回転子５２０の各突起５２１にインピーダンスの異なる導電経路が設けられている。

以上の構成のスタイラスペン１２０ａによれば、操作部材としてのノック棒５３０のノック操作により回転子５２０を回転させることにより、インピーダンスの異なる複数の導電経路のうちいずれか１つを先端部材５１０と把持部５０４との間に導通させることができる。したがって、ユーザは、ノック棒５３０をノックするたびに機能変更を行うことができる。

［第２変形例］
図１０は、第２変形例に係るスタイラスペン１２０ｂの構造を示す図である。本変形例に係るスタイラスペン１２０ｂは、筐体６００と、先端部材６１０と、後端部材６２０とを有する。例えば、筐体６００は、円筒状であり、先端部６０１が円錐状となっている。先端部材６１０は、導電性を有する材料からなり、先端部６０１から筐体６００の外部に突出している。

後端部材６２０は、筐体６００の後端部６０２に設けられている。後端部材６２０は、導電性を有する材料からなり、外部に露出している。

筐体６００には、ユーザにより手で把持される部分である把持部６０４が設けられている。例えば、把持部６０４は、導電性を有し、筐体６００の周囲を囲うように円環状に形成されている。

把持部６０４と先端部材６１０との間には、第１導電経路６３１が形成されている。把持部６０４と後端部材６２０との間には、第２導電経路６３２が形成されている。第１導電経路６３１は第１抵抗体６３１ａを有している。第２導電経路６３２は第２抵抗体６３２ａを有している。第１抵抗体６３１ａと第２抵抗体６３２ａとは、互いに異なる抵抗値を有する。

以上の構成のスタイラスペン１２０ｂによれば、ペン先としての先端部材６１０が表示面１１１に接触した場合に第１導電経路６３１が選択され、ペン尻としての後端部材６２０が表示面１１１に接触した場合に第２導電経路６３２が選択される。したがって、ユーザは、先端部材６１０と後端部材６２０とのいずれを表示面１１１に接触させるかによって、導電経路を変更して所望する機能を選択することができる。例えば、ペン先側の第１導電経路６３１を筆記機能に割り当て、ペン尻側の第２導電経路６３２を消しゴム機能に割り当てることにより、一般的な消しゴム付き鉛筆と同様の操作性が得られる。

なお、先端部材６１０と後端部材６２０との内部抵抗値が異なる場合には、第１抵抗体６３１ａと第２抵抗体６３２ａとを同じ抵抗値としてもよいし、さらに第１抵抗体６３１ａと第２抵抗体６３２ａとを省略してもよい。

［第３変形例］
図１１は、第３変形例に係るスタイラスペン１２０ｃの構造を示す図である。本変形例に係るスタイラスペン１２０ｃは、筐体７００と、先端部材７１０とを有する。例えば、筐体７００は、円筒状であり、先端部７０１が円錐状となっている。先端部材７１０は、導電性を有する材料からなり、先端部７０１から筐体７００の外部に突出している。

筐体７００には、ユーザにより手で把持される部分である３つの把持部７０４ａ～７０４ｃが設けられている。例えば、把持部７０４ａ～７０４ｃは、それぞれ導電性を有し、互いに絶縁されている。

筐体７００には、先端側から、第１抵抗体７２１、第２抵抗体７２２、及び第３抵抗体７２３がこの順に直列接続された導電経路が形成されている。第１把持部７０４ａは、第１抵抗体７２１と第２抵抗体７２２との間に接続されている。第２把持部７０４ｂは、第２抵抗体７２２と第３抵抗体７２３との間に接続されている。第３把持部７０４ｃは、第３抵抗体７２３の後端側に接続されている。また、第１抵抗体７２１の先端側は、先端部材７１０に接続されている。

したがって、第１把持部７０４ａと先端部材７１０との間には、第１抵抗体７２１を有する第１導電経路が形成される。また、第２把持部７０４ｂと先端部材７１０との間には、第１抵抗体７２１及び第２抵抗体７２２が直列されてなる第２導電経路が形成される。さらに、第３把持部７０４ｃと先端部材７１０との間には、第１抵抗体７２１、第２抵抗体７２２、及び第３抵抗体７２３が直列されてなる第３導電経路が形成される。

以上の構成のスタイラスペン１２０ｃによれば、ユーザは、把持部７０４ａ～７０４ｃのいずれを把持するかによって、インピーダンスの異なる導電経路を切り替え、所望する機能を選択することができる。

なお、第３変形例では、３つの把持部を設けているが、把持部の数はこれに限定されない。把持部の数は適宜変更してよく、把持部の数に応じて抵抗体の数を変更すればよい。

［第４変形例］
図１２は、第４変形例に係るスタイラスペン１２０ｄの構造を示す図である。本変形例に係るスタイラスペン１２０ｄは、筐体８００と、先端部材８１０とを有する。例えば、筐体８００は、円筒状であり、先端部８０１が円錐状となっている。先端部材８１０は、導電性を有する材料からなり、先端部８０１から筐体８００の外部に突出している。

筐体８００には、ユーザにより手で把持される部分である把持部８０２が設けられている。例えば、把持部８０２は、導電性を有し、筐体８００の周囲を囲うように円環状に形成されている。

把持部８０２と先端部材８１０との間には、第１抵抗体８２１を有する導電経路が形成されている。第１抵抗体８２１には、スイッチ部８３０を介して第２抵抗体８２２が並列接続されている。スイッチ部８３０は、ユーザによる操作を可能とするように、筐体８００の外面に設けられている。例えば、スイッチ部８３０は、把持部８０２の近傍で、かつ把持部８０２よりも先端側に配置される。

スイッチ部８３０がオフ（非導通状態）の場合には、把持部８０２と先端部材８１０との間に第１抵抗体８２１を有する第１導電経路が形成される。スイッチ部８３０がオン（導通状態）の場合には、把持部８０２と先端部材８１０との間に、第１抵抗体８２１及び第２抵抗体８２２が並列接続された第２導電経路が形成される。

以上の構成のスタイラスペン１２０ｄによれば、ユーザは、把持部８０２を把持しながら、スイッチ部８３０を押すか否かによって、インピーダンスの異なる第１導電経路と第２導電経路との間で切り替えを行い、所望する機能を選択することができる。

なお、スイッチ部は１つに限られず、２以上のスイッチ部を設けてもよい。すなわち、同時に押下するスイッチ部の数に応じて、並列接続される抵抗体の数が変更されるように構成してもよい。

［第５変形例］
図１３は、第５変形例に係るスタイラスペン１２０ｅの構造を示す図である。本変形例に係るスタイラスペン１２０ｅは、上記実施形態に係るスタイラスペン１２０と同様のスライド式構造であるので、スタイラスペン１２０と同一の構成部については同一の符号を付して説明は省略する。

本変形例では、第１導電経路部材４２０ａ及び第２導電経路部材４３０ａは、抵抗体を有していない点が上記実施形態の第１導電経路部材４２０及び第２導電経路部材４３０と異なる。

また、本変形例では、導電性の先端部材４１０に、第１抵抗体４４１と第２抵抗体４４２とが直列接続されている。第１抵抗体４４１と第２抵抗体４４２との間には、第１電気接点４５１が形成されている。第２抵抗体４４２の第１電気接点４５１とは反対側の端部には、第２電気接点４５２が形成されている。

操作部４２１をペン先側にスライドさせることにより、第１導電経路部材４２０ａが、導電性接触部材４０５に接触するとともに、その先端が第１電気接点４５１に接触する。これにより、把持部４０４と先端部材４１０との間に、第１抵抗体４４１を有する第１導電経路が形成される。

一方、操作部４３１をペン先側にスライドさせることにより、第２導電経路部材４３０ａが、導電性接触部材４０５に接触するとともに、その先端が第２電気接点４５２に接触する。これにより、把持部４０４と先端部材４１０との間に、第１抵抗体４４１及び第２抵抗体４４２が直列接続された第２導電経路が形成される。

以上の構成のスタイラスペン１２０ｅによれば、ユーザは、操作部４２１と操作部４３１とのいずれをスライド操作するかによって、インピーダンスの異なる第１導電経路と第２導電経路との間で切り替えを行い、所望する機能を選択することができる。

以上、スタイラスペンの各種変形例について説明したが、上記第１～第５変形例を組み合わせることも可能である。

［その他の変形例］
上記実施形態及び変形例では、抵抗体により各導電経路のインピーダンスを変えているが、抵抗体以外の要素（例えば、誘電体）を用いることも可能である。各導電経路は、インピーダンスが異なっていればよく、それぞれ固有の静電容量成分もしくは電気抵抗成分を有していればよい。

また、上記実施形態及び変形例では、表示面へのスタイラスペンの接触位置（座標）の検出を、静電容量方式のタッチセンサで行っているが、赤外線遮断方式などによる他の方式のタッチセンサを併用してもよい。赤外線遮断方式とは、表示面の上側両端部に設置された２つ受発光装置が、表示面に平行して複数の赤外線を放射し、表示面の周囲に設けられた反射部材によって反射された後、受光素子が放射した光の光路と同一の光路上を戻って来る光を受光することにより座標を検出する方法である。

また、上記実施形態及び変形例では、情報処理装置として電子黒板を含むタッチパネルデバイスを例に挙げて説明を行っているが、本発明に係る情報処理装置には、ＰＣ端末、タブレット端末、スマートフォン等の、静電容量方式のタッチセンサを備える情報処理端末も含まれる。

以下に、本発明に係る情報処理装置の一例としてスマートフォンの構成を説明する。図１４は、スマートフォンのハードウェア構成図である。図１４に示されているように、スマートフォン９００は、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、ＥＥＰＲＯＭ９０４、ＣＭＯＳセンサ９０５、撮像素子Ｉ／Ｆ９０６、加速度・方位センサ９０７、メディアＩ／Ｆ９０９、ＧＰＳ受信部９１１を備えている。

ＣＰＵ９０１は、スマートフォン９００全体の動作を制御する。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１やＩＰＬ等のＣＰＵ９０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１のワークエリアとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ９０４は、ＣＰＵ９０１の制御にしたがって、スマートフォン用プログラム等の各種データの読み出し又は書き込みを行う。

ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ９０５は、ＣＰＵ９０１の制御にしたがって被写体（主に自画像）を撮像して画像データを得る内蔵型の撮像手段の一種である。なお、ＣＭＯＳセンサに代えて、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等を撮像手段として用いてもよい。撮像素子Ｉ／Ｆ９０６は、ＣＭＯＳセンサ９０５の駆動を制御する回路である。

加速度・方位センサ９０７は、地磁気を検知する電子磁気コンパスやジャイロコンパス、加速度センサ等の各種センサである。メディアＩ／Ｆ９０９は、フラッシュメモリ等の記録メディア９０８に対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御する。ＧＰＳ受信部９１１は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する。

また、スマートフォン９００は、遠距離通信回路９１２、ＣＭＯＳセンサ９１３、撮像素子Ｉ／Ｆ９１４、マイク９１５、スピーカ９１６、音入出力Ｉ／Ｆ９１７、ディスプレイ９１８、外部機器接続Ｉ／Ｆ９１９、近距離通信回路９２０、近距離通信回路９２０のアンテナ９２０ａ、及びタッチパネル９２１を備えている。

遠距離通信回路９１２は、通信ネットワークを介して、他の機器と通信する回路である。ＣＭＯＳセンサ９１３は、ＣＰＵ９０１の制御にしたがって被写体を撮像して画像データを得る内蔵型の撮像手段の一種である。撮像素子Ｉ／Ｆ９１４は、ＣＭＯＳセンサ９１３の駆動を制御する回路である。

マイク９１５は、音を電気信号に変える内蔵型の回路である。スピーカ９１６は、電気信号を物理振動に変えて音楽や音声などの音を生み出す内蔵型の回路である。音入出力Ｉ／Ｆ９１７は、ＣＰＵ９０１の制御に従ってマイク９１５及びスピーカ９１６との間で音信号の入出力を処理する回路である。

ディスプレイ９１８は、被写体の画像や各種アイコン等を表示する液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの表示手段の一種である。外部機器接続Ｉ／Ｆ９１９は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。近距離通信回路９２０は、ＮＦＣ（Near Field Communication）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信回路である。

タッチパネル９２１は、利用者がディスプレイ９１８を押下することで、スマートフォン９００を操作する入力手段の一種である。ディスプレイ９１８の押下には、本発明のスタイラスペンを用いることが可能である。

また、スマートフォン９００は、バスライン９１０を備えている。バスライン９１０は、ＣＰＵ９０１等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。ＣＰＵ９０１は、スタイラスペンの操作に応じた機能選択等を行う。なお、ＰＣ端末、タブレット端末等の情報処理端末についても、図１４のハードウェア構成図で説明した構成と同様のハードウェア構成で実現することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ 電流波形検出部
１１ 座標検出部
１３ 機能判定部
１４ 機能実行部
１００ 情報処理システム
１１０ タッチパネルデバイス
１１１ 表示面
１２０，１２０ａ～１２０ｅ スタイラスペン
１３０ 表示システム
３００ パルス電圧出力回路
３０１ 電流検出回路
４００ 筐体
４０１ 先端部
４０２，４０３ 開口部
４０４ 把持部
４０５ 導電性接触部材
４１０ 先端部材
４２０，４２０ａ 第１導電経路部材
４２１ 操作部
４２２ 第１抵抗体
４３０，４３０ａ 第２導電経路部材
４３１ 操作部
４３２ 第２抵抗体
４４１ 第１抵抗体
４４２ 第２抵抗体
４５１ 第１電気接点
４５２ 第２電気接点
５００ 筐体
５０１ 先端部
５０４ 把持部
５０５ 筐体溝
５０６ 電気接点
５０７ 配線
５１０ 先端部材
５１１ バネ
５２０ 回転子
５２１ 突起
５２２ 第１導電経路
５２２ａ 第１抵抗体
５２３ 第２導電経路
５２３ａ 第２抵抗体
５３０ ノック棒
５３１ 突起
６００ 筐体
６０１ 先端部
６０２ 後端部
６０４ 把持部
６１０ 先端部材
６２０ 後端部材
６３１ 第１導電経路
６３１ａ 第１抵抗体
６３２ 第２導電経路
６３２ａ 第２抵抗体
７００ 筐体
７０１ 先端部
７０４ａ～７０４ｃ 把持部
７１０ 先端部材
７２１ 第１抵抗体
７２２ 第２抵抗体
７２３ 第３抵抗体
８００ 筐体
８０１ 先端部
８０２ 把持部
８１０ 先端部材
８２１ 第１抵抗体
８２２ 第２抵抗体
８３０ スイッチ部

特表２０１８－５２６７３４号公報

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、
   前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路と、
   を有し、
   前記複数の導電経路は、
   操作部を有し、前記操作部を操作することにより、前記端部材及び前記把持部に導通する位置と、前記端部材及び前記把持部に導通しない位置との間で移動可能に構成されたインピーダンスの異なる複数の導電経路部材からなる、
   指示装置。
2. 筐体と、
   前記筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、
   前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路と、
   前記複数の導電経路が形成され、前記端部材に接続された回転子と、
   操作により前記回転子を回転させる操作部材と、
   を有し、
   前記回転子が回転することにより、前記複数の導電経路のうちいずれか１つが前記端部材と前記把持部との間を導通させる、
   指示装置。
3. 筐体と、
   前記筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、
   前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路と、
   を有し、
   前記端部材は、前記筐体の先端側に設けられた先端部材と、前記筐体の後端側に設けられた後端部材とからなり、
   前記複数の導電経路は、前記先端部材と前記把持部との間に形成された第１導電経路と、前記後端部材と前記把持部との間に形成された第２導電経路とからなる、
   指示装置。
4. 筐体と、
   前記筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、
   前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路と、
   を有し、
   前記把持部は複数設けられており、
   前記複数の導電経路は、前記端部材と前記各把持部との間にそれぞれ接続されている、
   指示装置。
5. 筐体と、
   前記筐体の先端側又は後端側の少なくとも一方に設けられた導電性の端部材と、
   前記筐体に設けられた少なくとも１つの導電性の把持部と、
   前記端部材が接触又は近接する位置を検出可能な情報処理装置が実行する機能と対応し、前記端部材と前記把持部との間に形成されるインピーダンスの異なる複数の導電経路と、
   前記筐体に設けられたスイッチ部と、
   を有し、
   前記複数の導電経路は、前記スイッチ部により選択される、
   指示装置。
6. 前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指示装置と、
   前記指示装置の前記端部材が接触又は近接することにより生じる静電容量の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサと、
   前記複数の導電経路のインピーダンスの差異に起因した静電容量の変化に基づいて、前記機能を判定する機能判定部と、
   前記機能判定部により判定された前記機能を実行する機能実行部と、
   を有する情報処理システム。
7. 前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指示装置の前記端部材が接触又は近接することにより生じる静電容量の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサを有する情報処理装置であって、
   前記複数の導電経路のインピーダンスの差異に起因した静電容量の変化に基づいて、前記機能を判定する機能判定部と、
   前記機能判定部により判定された前記機能を実行する機能実行部と、
   を有する情報処理装置。
8. 前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指示装置の前記端部材が接触又は近接することにより生じる静電容量の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサを有する情報処理装置に処理を実行させるプログラムであって、
   前記複数の導電経路のインピーダンスの差異に起因した静電容量の変化に基づいて、前記機能を判定する機能判定処理と、
   前記機能判定処理により判定された前記機能を実行する機能実行処理と、
   を前記情報処理装置に実行させるプログラム。

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