JP7472262B2 - 入出力モデルを設定可能なペン状態検出回路 - Google Patents

Description

本発明は、ペン状態検出回路、方法及び装置、並びにパラメータ提供装置に関する。

従来から、電子ペンと電子機器を組み合わせてなる筆記入力システムが知られている。この類のシステムでは、電子ペンの指示位置が、電子機器によって精度よく検出されることが望ましい。例えば、特許文献１には、電子ペンの指示位置を暫定的に検出し、当該指示位置に対応する位置較正値を求め、位置較正値に基づいて指示位置を補正する方法が開示されている。より具体的には、表示パネル上に描画されたテストパターンをユーザの電子ペンでなぞらせることで、指示位置の理想値に対応する検出値が得られる旨が記載されている。

国際公開第２０１９／０１３２２２号パンフレット

ところで、筆記入力システムの使用を続ける中で、何らかの理由により電子ペン又は電子機器の外形が変化することがある。同様に、このシステムの使用を続ける中で、電子ペンや電子機器などの組み合わせが変わることがある。これにより、電子ペンが有するペン側電極と、電子機器に組み込まれるセンサ電極の間の幾何学的関係が変更され、静電容量の変化を示す信号分布の形状的傾向が異なってくる。

例えば、特許文献１に開示された補正方法を用いて１の入出力モデルを定めた後、この一律的な入出力モデルに従って信号分布から電子ペンの状態を推定する場合、上記した外形又は組み合わせの変更に伴い、ペン状態の検出精度が低下することもあり得る。このように、特許文献１に開示された方法において、検出精度の維持という観点で、改良の余地が十分に残されている。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子ペン又は電子機器の利用状況にかかわらず、ペン状態の検出精度を維持可能なペン状態検出回路、方法及び装置、並びにパラメータ提供装置を提供することにある。

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を有する電子機器に組み込まれた回路であって、電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、を実行し、前記電子ペン又は前記電子機器の外形的変化に応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される。

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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路が、電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、を実行し、前記電子ペン又は前記電子機器の外形的変化に応じて異なる入出力モデルが設定される。

第３の本発明におけるペン状態検出装置は、上記したペン状態検出回路と、前記電子ペン又は前記電子機器の外形に関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、を備える。

第４の本発明におけるパラメータ提供装置は、上記したペン状態検出回路と、前記電子ペン又は前記電子機器の外形に関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記モデル選択情報に応じて選択された前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、を備えるペン状態検出装置との間で相互に通信可能に構成される装置であって、前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶する記憶部と、前記ペン状態検出装置から前記モデル選択情報を受信した場合、前記モデル選択情報に対応するモデルパラメータを前記記憶部から読み出して前記ペン状態検出装置に送信する制御を行う制御部と、を備える。

第５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を有する電子機器に組み込まれた回路であって、電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、を実行し、前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される。

第６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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路が、電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、を実行し、前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに応じて異なる入出力モデルが設定される。

第７の本発明におけるペン状態検出装置は、上記したペン状態検出回路と、前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、を備える。

第８の本発明におけるパラメータ提供装置は、上記したペン状態検出回路と、前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、を備えるペン状態検出装置との間で相互に通信可能に構成される装置であって、前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶する記憶部と、前記ペン状態検出装置から前記モデル選択情報を受信した場合、前記モデル選択情報に対応するモデルパラメータを前記記憶部から読み出して前記ペン状態検出装置に送信する制御を行う制御部と、を備える。

本発明によれば、電子ペン又は電子機器の利用状況にかかわらず、ペン状態の検出精度が維持されやすくなる。

本発明の一実施形態におけるペン状態推定装置としての電子機器が組み込まれた入力システムの全体構成図である。 図１における電子機器の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す入力システムの動作に関するシーケンス図である。 図１の電子ペンを部分的に示す模式図である。 電子ペンのコンタクト状態時にタッチセンサから検出される第１信号分布の一例を示す図である。 電子ペンのコンタクト状態時にタッチセンサから検出される第２信号分布の一例を示す図である。 指示位置に関する推定誤差の傾向を示す図である。 図２のタッチＩＣにより実装される入出力モデルの一例を示す模式的な構成図である。 電子機器のタッチ面が上凸状に湾曲した状態を示す概略断面図である。 タッチ面の湾曲前後にわたる信号分布の変化を示す図である。 パラメータＤＢの第１テーブルが有するデータ構造の一例を示す図である。 電子機器のタッチ面に保護フィルムを貼り付けた状態を示す概略断面図である。 保護フィルムの貼付前後にわたる信号分布の変化を示す図である。 パラメータＤＢの第２テーブルが有するデータ構造の一例を示す図である。 電子ペンのチップ電極が摩耗した状態を示す概略側面図である。 チップ電極の摩耗前後にわたる信号分布の変化を示す図である。 パラメータＤＢの第３テーブルが有するデータ構造の一例を示す図である。 パラメータＤＢの第４テーブルが有するデータ構造の一例を示す図である。 パラメータＤＢの第５テーブルが有するデータ構造の一例を示す図である。 第１変形例における入力システムの全体構成図である。 第２変形例における電子機器の構成の一例を示すブロック図である。

［入力システム１０の構成］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態におけるペン状態検出装置としての電子機器１２が組み込まれた入力システム１０の全体構成図である。この入力システム１０は、電子ペン１４を用いた筆記入力に対する再現性が高いデジタルインク（あるいはインクデータ）を生成可能に構成される。デジタルインクのデータ形式、いわゆる「インク記述言語」として、例えば、ＷＩＬＬ（Wacom Ink Layer Language）、ＩｎｋＭＬ（Ink Markup Language）、ＩＳＦ（Ink Serialized Format）が挙げられる。

この入力システム１０は、具体的には、少なくとも１台の電子機器１２と、少なくとも１本の電子ペン１４と、サーバ装置１６（「パラメータ提供装置」に相当）と、を含んで構成される。各々の電子機器１２は、ネットワークＮＴを介してサーバ装置１６と相互に通信可能である。

電子機器１２は、タッチパネルディスプレイ３２（図２）を備える汎用機器又は専用機器である。汎用機器の例として、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などが挙げられる。一方、専用機器の例として、デジタルサイネージ（いわゆる電子看板）、ウェアラブル端末などが挙げられる。

電子ペン１４は、ペン型のポインティングデバイスであり、電子機器１２との間で形成される静電結合を介して一方向又は双方向に通信可能に構成されている。ユーザは、電子ペン１４を把持し、所定のタッチ面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。この電子ペン１４は、例えば、アクティブ静電結合方式（ＡＥＳ）又は電磁誘導方式（ＥＭＲ）のスタイラスである。

サーバ装置１６は、モデルパラメータ２０の提供に関わる統括的な制御を行うコンピュータであり、クラウド型あるいはオンプレミス型のいずれであってもよい。ここで、サーバ装置１６を単体のコンピュータとして図示しているが、これに代わって、サーバ装置１６は、分散システムを構築するコンピュータ群であってもよい。サーバ装置１６は、具体的には、サーバ側通信部２２と、サーバ側制御部２４と、サーバ側記憶部２６と、を含んで構成される。

サーバ側通信部２２は、外部装置に対して電気信号を送受信するインターフェースである。これにより、サーバ装置１６は、電子機器１２からモデル選択情報１８を受信し、モデルパラメータ２０を電子機器１２に送信することができる。

サーバ側制御部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を含む演算処理装置によって構成される。サーバ側制御部２４は、サーバ側記憶部２６に格納されたプログラムを読み出して実行することで、後で詳述するモデル選択部２８として機能する。

サーバ側記憶部２６は、非一過性であり、かつコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Solid State Drive）から構成される。これにより、サーバ側記憶部２６には、モデルパラメータ２０に関するデータベース（以下、パラメータＤＢ３０）が構築されている。

図２は、図１における電子機器１２の構成の一例を示すブロック図である。この電子機器１２は、具体的には、タッチパネルディスプレイ３２と、表示駆動ＩＣ（Integrated Circuit）３４と、タッチＩＣ３６（「ペン状態検出回路」に相当）と、通信モジュール３８と、ホストプロセッサ４０と、メモリ４２と、を含んで構成される。

タッチパネルディスプレイ３２は、コンテンツを可視的に表示可能な表示パネル４４と、平面視にて表示パネル４４と重なるように配置される面状のタッチセンサ４６と、を含んで構成される。本図の例では、タッチセンサ４６は、表示パネル４４に外側から取り付ける「外付け型」のセンサであるが、これに代えて表示パネル４４と一体的に構成される「内蔵型」（さらに分類すると、オンセル型又はインセル型）のセンサであってもよい。

表示パネル４４は、モノクロ画像又はカラー画像を表示可能であり、例えば、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル、電子ペーパーから構成される。なお、表示パネル４４に可撓性をもたせることで、ユーザは、電子機器１２のタッチ面を湾曲又は屈曲させた状態のまま、手書きによる入力操作を行うことができる。

タッチセンサ４６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センサである。このタッチセンサ４６は、具体的には、センサ座標系のＸ軸の位置を検出するための複数本のＸライン電極４７（図１０Ａ参照）と、Ｙ軸の位置を検出するための複数本のＹライン電極４８（同図参照）と、を含んで構成される。この場合、Ｘライン電極４７は、Ｙ軸方向に延びて設けられるとともに、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されている。Ｙライン電極４８は、Ｘ軸方向に延びて設けられるとともに、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されている。なお、タッチセンサ４６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。

表示駆動ＩＣ３４は、表示パネル４４と電気的に接続され、かつ表示パネル４４の駆動制御を行う集積回路である。表示駆動ＩＣ３４は、ホストプロセッサ４０から供給された表示信号に基づいて表示パネル４４を駆動する。これにより、表示パネル４４上には、デジタルインク５８が示すコンテンツが表示される。

タッチＩＣ３６は、タッチセンサ４６と電気的に接続され、かつタッチセンサ４６の駆動制御を行う集積回路である。タッチＩＣ３６は、ホストプロセッサ４０から供給された制御信号に基づいてタッチセンサ４６を駆動する。これにより、タッチＩＣ３６は、電子ペン１４の状態を検出する「ペン検出機能」や、ユーザの指などによるタッチを検出する「タッチ検出機能」を実行する。

このペン検出機能は、例えば、タッチセンサ４６のスキャン機能、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、姿勢、筆圧）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。また、タッチ検出機能は、例えば、タッチセンサ４６の二次元スキャン機能、タッチセンサ４６上の検出マップの取得機能、検出マップ上の領域分類機能（例えば、指、手の平などの分類）を含む。

このように、電子ペン１４及びタッチセンサ４６による入力機能と、表示パネル４４による出力機能を組み合わせることで、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）が構築される。

通信モジュール３８は、外部装置との間で有線通信又は無線通信を行う通信機能を有する。これにより、電子機器１２は、モデル選択情報１８をサーバ装置１６に送信し、サーバ装置１６からモデルパラメータ２０を受信することができる。

ホストプロセッサ４０は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、あるいはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）を含む演算処理装置によって構成される。ホストプロセッサ４０は、メモリ４２に格納されたプログラムを読み出して実行することで、情報取得部５０、パラメータ設定部５２、インク生成部５４及び描画処理部５６として機能する。

メモリ４２は、非一過性であり、かつ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で構成されている。ここで、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ＨＤＤを含む記憶装置、あるいは、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の可搬媒体である。本図の例では、メモリ４２には、モデル選択情報１８、モデルパラメータ２０、及びデジタルインク５８が格納されている。

［入力システム１０の動作］
ペン状態検出装置としての電子機器１２が組み込まれた入力システム１０は、以上のように構成される。続いて、入力システム１０の動作、具体的には、電子機器１２、電子ペン１４、及びサーバ装置１６の連携動作について、図３のシーケンス図を参照しながら説明する。このシーケンス図のステップＳ１，Ｓ９は電子ペン１４及び電子機器１２の協働により、ステップＳ４～Ｓ６はサーバ装置１６によりそれぞれ実行される。一方、残りのステップは電子機器１２により実行される。

図３のステップＳ１において、電子機器１２のホストプロセッサ４０は、ユーザの筆記入力に用いられる電子ペン１４を検出する。具体的には、電子機器１２は、自機の周辺にある電子ペン１４とのペアリングを試み、このペアリングの成功を通じて電子ペン１４を検出する。あるいは、電子機器１２は、ユーザが電子ペン１４に関する情報を入力する操作を受け付けることで、当該電子ペン１４を検出してもよい。

ステップＳ２において、電子機器１２の情報取得部５０は、電子ペン１４及び／又は自機からモデル選択情報１８を取得する。モデル選択情報１８とは、後述する入出力モデル７０の選択に必要な情報であり、具体的には、［１］電子ペン１４又は電子機器１２の外形に関する情報、［２］電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６の種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関する情報である。

ステップＳ３において、電子機器１２は、ステップＳ２で取得されたモデル選択情報１８を含むデータを、電子機器１２の識別情報（つまり、機器ＩＤ）と対応付けた状態でサーバ装置１６に送信する。

ステップＳ４において、サーバ装置１６は、電子機器１２からのデータの受信を通じて、モデル選択情報１８を取得する。

ステップＳ５において、サーバ側制御部２４（より詳しくは、モデル選択部２８）は、ステップＳ４で取得されたモデル選択情報１８を検索キーとして、サーバ側記憶部２６に構築されるパラメータＤＢ３０を参照する。これにより、複数組のモデルパラメータ２０のうち、モデル選択情報１８に対応する入出力モデル７０を特定可能な１組のモデルパラメータ２０が選択される。

ステップＳ６において、サーバ装置１６は、ステップＳ５で選択されたモデルパラメータ２０を含むデータを、該当するモデル選択情報１８に紐付けられた機器ＩＤを有する電子機器１２に送信する。

ステップＳ７において、電子機器１２は、サーバ装置１６からのデータの受信を通じて、モデルパラメータ２０を取得する。このモデルパラメータ２０は、電子機器１２のメモリ４２に格納される。

ステップＳ８において、ホストプロセッサ４０（より詳しくは、パラメータ設定部５２）は、ステップＳ７で取得されたモデルパラメータ２０を、タッチＩＣ３６が利用可能な態様にて設定を行う。例えば、ホストプロセッサ４０は、モデルパラメータ２０の各値を、それぞれ対応するメモリ又はレジスタの記憶領域にそれぞれ書き込む。

ステップＳ９において、電子機器１２は、電子ペン１４と連携して所望の筆記動作を行う。具体的には、インク生成部５４は、電子ペン１４の指示位置の軌跡を示すストロークデータと、該ストロークデータに関連するメタ情報を対応付けてなるデジタルインク５８を生成する。このメタ情報には、例えば、文書メタデータ、意味データ、装置データ、分類データ、文脈データなどが含まれる。

描画処理部５６は、メモリ４２から読み出したデジタルインク５８を解析し、ストロークデータに対して所望のラスタライズ処理を行い、描画対象のコンテンツを示す表示信号を生成する。表示駆動ＩＣ３４は、ホストプロセッサ４０から供給された表示信号に基づき表示パネル４４を駆動する。これにより、表示パネル４４上には可視化されたコンテンツが表示される。

［ペン状態の検出動作］
このようにして、図３に示すシーケンス動作が終了する。続いて、タッチＩＣ３６によるペン状態の検出動作について、図４～図７を参照しながら説明する。

＜入力値及び出力値の一例＞
図４は、図１の電子ペン１４を部分的に示す模式図である。電子ペン１４の先端には、概略円錐状のチップ電極６０と、無底円錐台状のアッパー電極６２が同軸的に設けられている。チップ電極６０及びアッパー電極６２はそれぞれ、発振回路６４が生成する信号（いわゆるダウンリンク信号）を出力するためのペン側電極である。発振回路６４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６０及びアッパー電極６２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。

電子機器１２のタッチＩＣ３６（図２）は、チップ電極６０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）を、複数本のＸライン電極４７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６０の頂部（位置Ｐ１）をセンサ平面上に投影した位置に相当する。

同様に、タッチＩＣ３６は、アッパー電極６２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）を、複数本のＸライン電極４７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６２の肩部（位置Ｐ２）をセンサ平面上に投影した位置に相当する。また、後述する位置Ｑ３は、アッパー電極６２の上底面の中心（位置Ｐ３）をセンサ平面上に投影した位置に相当する。

図５Ａ及び図５Ｂは、電子ペン１４のコンタクト状態時にタッチセンサ４６から検出される信号分布の一例を示す図である。より詳しくは、図５Ａは第１信号分布を示すとともに、図５Ｂ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及び第２信号分布はそれぞれ、電子ペン１４の傾斜角度に応じて形状が変化する。本図では、傾斜角度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。

図５Ａに示すように、第１信号分布は、傾斜角度の大きさにかかわらず、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６０の頂部がセンサ平面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５Ｂに示すように、第２信号分布は、傾斜角度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６２の肩部のいずれかの箇所がセンサ平面に最も近い位置にあり、位置Ｑ１，Ｑ２の間の距離が傾斜角度に応じて変化するからである。

この位置Ｑ１，Ｑ２の座標を用いて、電子ペン１４の位置・姿勢（以下、ペン状態ともいう）を推定することができる。例えば、指示位置は、図４に示す位置Ｑ１に相当する。また、傾斜角度は、センサ平面と電子ペン１４の軸とのなす角θに相当する。つまり、センサ平面に対して水平な状態ではθ＝０°となり、センサ平面に対して垂直な状態ではθ＝９０°となる。なお、電子ペン１４の傾き状態を示す物理量は、上記した角度の他に、例えば方位を用いてもよい。

図６は、指示位置に関する推定誤差の傾向を示す図である。グラフの横軸は指示位置の実際値（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸は指示位置の推定値（単位：ｍｍ）を示している。ここでは、Ｘライン電極４７の幅方向の中点をＸ＝０（ｍｍ）と定義している。なお、推定誤差が０の場合、原点Ｏを通る傾き１の直線が得られる。

例えば、信号分布は、等間隔（ピッチΔＸ）でサンプリングされた信号値の集合であることから、信号分布のピーク（つまり、指示位置）をより正確に推定するために補間演算が行われる。ところが、補間関数の種類によってはフィッティング誤差が発生し、ピッチ単位で周期的な「補間近似誤差」が生じてしまう。

また、アッパー電極６２の位置Ｐ３（図４参照）を基準として傾斜角度を推定する場合において、θ＝０°では位置Ｑ２が位置Ｑ３に一致するため、傾斜角度に起因する推定誤差は生じない。ところが、θ＞０°の場合、位置Ｑ２，Ｑ３のずれにより、傾斜角度が小さく見積もられる。その結果、得られる推定値が正方向（つまり、電子ペン１４の傾斜方向）にシフトし、いわゆる「オフセット誤差」が生じてしまう。

このように、互いに位置及び形状が異なる２つのペン側電極を用いてペン状態を推定する際、上記した補間近似誤差及びオフセット誤差によって、指示位置又は傾斜角度の推定精度がばらつく場合がある。そこで、以下の入出力モデル７０を導入することで、この２種類の誤差を同時に減らし、ペン状態の推定精度を向上させることができる。

＜入出力モデル７０の構成例＞
図７は、図２のタッチＩＣ３６により実装される入出力モデル７０の一例を示す模式的な構成図である。入出力モデル７０は、信号分布に関する特徴量を入力とし、電子ペン１４の状態量を出力とするモデルである。この入出力モデル７０は、具体的には、前段演算器７２、後段演算器７４、及び加算器７６が直列的に順次接続されてなるニューラルネットワークである。なお、ネットワーク構造は本図の例に限られることなく、様々な構成を採用してもよい。

前段演算器７２は、電子ペン１４の傾斜角度を推定する第１推定手段として機能する。後段演算器７４及び加算器７６は、電子ペン１４の指示位置を推定する第２推定手段として機能する。図面の丸印は、ニューラルネットワークのニューロンに相当する演算ユニットを示している。「Ｔ」の演算ユニットには、チップ電極６０に対応する「第１局所特徴量」の各値が格納される。「Ｕ」の演算ユニットには、アッパー電極６２に対応する「第２局所特徴量」の各値が格納される。「Ａ」の演算ユニットには「傾斜角度」が格納される。「Ｐ」の演算ユニットには「相対位置」が格納される。

前段演算器７２は、例えば、入力層７２ｉ、中間層７２ｍ、及び出力層７２ｏからなる階層型のニューラルネット演算器である。入力層７２ｉは、第２局所特徴量の各値を入力するためのＮ個の演算ユニットから構成される。中間層７２ｍは、Ｍ個（ここでは、Ｍ＝Ｎ）の演算ユニットから構成される。出力層７２ｏは、傾斜角度を出力するための１個の演算ユニットから構成される。ここで、第２局所特徴量とは、第２信号分布のうちピークを含む部分（「第２局所分布」ともいう）に関する形状的特徴を示す特徴量である。この第２局所特徴量は、例えば、第２局所分布の傾き又は該傾きの絶対値であってもよいし、第２局所分布そのものであってもよい。

後段演算器７４は、例えば、入力層７４ｉ、中間層７４ｍ、及び出力層７４ｏからなる階層型のニューラルネット演算器である。入力層７４ｉは、第１局所特徴量の各値及び傾斜角度を入力するための（Ｎ＋１）個の演算ユニットから構成される。中間層７４ｍは、例えば、Ｍ個（ここでは、Ｍ＝Ｎ）の演算ユニットから構成される。出力層７４ｏは、基準位置と指示位置の間の相対位置を出力するための１個の演算ユニットから構成される。ここで、第１局所特徴量とは、第１信号分布のうちピークを含む部分（「第１局所分布」ともいう）に関する形状的特徴を示す特徴量である。この第１局所特徴量は、例えば、第１局所分布の傾き又は該傾きの絶対値であってもよいし、第１局所分布そのものであってもよい。

加算器７６は、センサ座標系における第１局所分布の基準点の位置（つまり、基準位置）に後段演算器７４からの相対位置を加算することで、電子ペン１４の指示位置を出力する。この基準位置は、例えば、第１局所分布の立ち上がり位置、立ち下がり位置、ピーク位置、あるいはこれらの近傍位置のいずれであってもよい。なお、指示位置は、第１局所分布のピーク中心に相当する位置であり、Ｘライン電極４７（あるいは、Ｙライン電極４８）のピッチよりも高い分解能を有する。

入出力モデル７０の演算規則は、モデルパラメータ２０の各値によって定められる。モデルパラメータ２０は、例えば、演算ユニットの活性化関数を記述する係数、演算ユニット間の結合強度を含む「可変パラメータ」と、学習モデルのアーキテクチャを特定するための「固定パラメータ」（いわゆるハイパーパラメータ）から構成される。ハイパーパラメータの例として、各層を構成する演算ユニットの個数、中間層の数が挙げられる。例えば、アーキテクチャが固定されている場合、モデルパラメータ２０は可変パラメータのみから構成されてもよい。

このモデルパラメータ２０は、例えば、実際の測定又は計算機シミュレーションにより得られた教師データを用いる「教師あり学習」を通じて決定される。例えば、「実際の測定」の場合、センサ平面上の複数の位置をランダムに選択し、それぞれの位置における信号分布を測定することで教師データが作成される。また、「計算機シミュレーション」の場合、電磁界解析又は電気回路解析を含む物理シミュレーションや、標本化処理、補間処理又はノイズ付与を含む数学シミュレーションを用いて教師データが作成される。

そして、タッチＩＣ３６は、入出力モデル７０に従って推定された指示位置及び傾斜角度を含むデータをホストプロセッサ４０に供給する。例えば、タッチＩＣ３６は、１次元モデル演算を２回繰り返してＸ軸座標値、Ｙ軸座標値をそれぞれ推定し、ホストプロセッサ４０に指示位置の座標値（Ｘ，Ｙ）を供給してもよい。あるいは、タッチＩＣ３６は、２次元モデル演算を１回行って指示位置の座標値（Ｘ，Ｙ）を同時に推定し、ホストプロセッサ４０に座標値（Ｘ，Ｙ）を供給してもよい。

［モデルパラメータ２０の選択］
ところで、入力システム１０の使用を続ける中で、何らかの理由により電子ペン１４又は電子機器１２の外形が変化することがある。この「外形の変化（あるいは、外形的変化）」とは、外側から視た形状（いわゆる外観）が物理的に変化することを意味する。あるいは、「外形的変化」とは、同一な製品やペン先タイプやセンサ電極製品など静的には同じ情報で示される状態であるにもかかわらず、時間（利用状態や経時的）によって変化する、電子ペン１４と電子機器１２とのインターフェースの電気的あるいは磁気的結合状態の動的な変化を伴う変形をいう。すなわち、［１］湾曲や屈曲を含む可逆的な変化、又は［２］部分的な摩耗・交換や、別部材の一体化・除去を含む不可逆的な変化のいずれであってもよい。

同様に、この入力システム１０の使用を続ける中で、電子ペン１４や電子機器１２などの組み合わせが変わることがある。これにより、電子ペン１４が有するペン側電極と、電子機器１２に組み込まれるセンサ電極の間の幾何学的関係が変更され、静電容量の変化を示す信号分布の形状的傾向が異なってくる。その結果、固定的に実装される入出力モデル７０では、ペン状態の検出精度を十分に確保できない状況が起こり得る。

そこで、サーバ装置１６は、入出力特性が異なる複数組のモデルパラメータ２０を保持しておき、電子ペン１４又は電子機器１２の利用状況に適した１組のモデルパラメータ２０を選択・供給する。以下、図３のステップＳ５におけるモデル選択部２８の選択動作について、図８Ａ～図１５を参照しながら説明する。

＜第１例＞
図８Ａは、電子機器１２のタッチ面が上凸状に湾曲した状態を示す概略断面図である。本図の例では、下側から上側にわたって、Ｘライン電極４７、Ｙライン電極４８、及び表面カバー８０が積層された状態が示されている。電子ペン１４が電子機器１２のタッチ面に接近する際、チップ電極６０と、該チップ電極６０から相対的に近い位置にある３本のＸライン電極４７の間でそれぞれ静電結合が形成される。以下、図面の中央、左側、及び右側における静電容量がＣ１，Ｃ２，Ｃ３であるとする。本図から理解されるように、電子機器１２の湾曲の有無又は曲率に応じて、チップ電極６０とＸライン電極４７の間の幾何学的な位置関係が変化する。これに伴い、静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の相対的大小関係が変化する。

図８Ｂは、タッチ面の湾曲前後にわたる信号分布の変化を示す図である。グラフの横軸はＸ軸方向の位置（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸は信号値（単位：なし）を示している。本図から理解されるように、「湾曲時」の信号分布は、「平坦時」の場合と比べて、幅が狭くなるとともにピークが高くなる傾向がある。そこで、このような分布形状の違いを考慮し、電子機器１２のタッチ面が平坦である場合、あるいは湾曲又は屈曲している場合に適した複数組のモデルパラメータ２０が準備される。

図９は、図１のパラメータＤＢ３０が有するデータ構造の第１例を示す図である。パラメータＤＢ３０の第１テーブルは、電子ペン１４の種別を示す「ペン種別」と、タッチセンサ４６の湾曲の度合いを示す「センサ湾曲度」と、モデルパラメータ２０の組名を示す「パラメータセット名」と、の間の対応関係を示すテーブル形式のデータである。「ペン種別」は、例えば、電子ペン１４の製品名、型番、製造ロット、製造業者などにより分類される。「センサ湾曲度」は、例えば、なし・あり・小さい・大きいなどにより定性的に分類されてもよいし、曲率や曲げ角度などにより定量的に分類されてもよい。

この場合、電子機器１２の情報取得部５０は、モデル選択情報１８として、ペン種別及びセンサ湾曲度をそれぞれ取得する（図３のステップＳ２）。このペン種別は、電子ペン１４からのダウンリンク信号に含まれる種別情報であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された種別情報であってもよい。また、センサ湾曲度は、タッチセンサ４６に設けられる歪みセンサ（不図示）による検出値であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された測定値であってもよい。

第１例のように、モデル選択情報１８が電子機器１２の外形に関する情報を含む場合、電子機器１２のタッチ面が平坦であるか、湾曲又は屈曲しているかに応じて異なる入出力モデル７０が選択されてもよい。これにより、タッチセンサ４６の曲げ状態に適したペン状態の検出が可能となる。

＜第２例＞
図１０Ａは、電子機器１２のタッチ面に保護フィルム８２を貼り付けた状態を示す概略断面図である。本図の例では、下側から上側にわたって、Ｘライン電極４７、Ｙライン電極４８、表面カバー８０、及び保護フィルム８２が積層された状態が示されている。保護フィルム８２は、電子機器１２のユーザが必要に応じて貼付可能なオプション部材である。本図から理解されるように、電子ペン１４のチップ電極６０が電子機器１２のタッチ面に接触する状態下、保護フィルム８２の有無又は厚みに応じて、チップ電極６０とＸライン電極４７（又はＹライン電極４８）の間の離間距離が変化する。これにより、静電結合に伴って形成される静電容量の大きさが変化する。

図１０Ｂは、保護フィルム８２の貼付前後にわたる信号分布の変化を示す図である。グラフの横軸はＸ軸方向の位置（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸は信号値（単位：なし）を示している。本図から理解されるように、「保護フィルムあり」の信号分布は、「保護フィルムなし」の場合と比べて、信号値のレベルが全体的に低くなる傾向がある。そこで、このような分布形状の違いを考慮し、電子機器１２のタッチ面に設けられる保護フィルム８２の有無、又は該保護フィルム８２の厚みに適した複数組のモデルパラメータ２０が準備される。

図１１は、図１のパラメータＤＢ３０が有するデータ構造の第２例を示す図である。パラメータＤＢ３０の第２テーブルは、タッチセンサ４６の種別を示す「センサ種別」と、電子機器１２の種別を示す「機器種別」と、保護フィルム８２の被覆状態を示す「フィルム状態」と、モデルパラメータ２０の組名を示す「パラメータセット名」と、の間の対応関係を示すテーブル形式のデータである。「センサ種別」は、例えば、タッチセンサ４６の製品名、型番、製造ロット、製造業者などにより分類される。「機器種別」は、例えば、電子機器１２の製品名、型番、製造ロット、製造業者などにより分類される。「フィルム状態」は、例えば、保護フィルム８２の有無、厚み、製品名などにより分類される。具体的には、フィルム状態は、なし・あり・薄い・厚いなどにより定性的に分類されてもよいし、厚みの測定値（単位：μｍ）などにより定量的に分類されてもよい。

この場合、電子機器１２の情報取得部５０は、モデル選択情報１８として、センサ種別、機器種別、及びフィルム状態をそれぞれ取得する（図３のステップＳ２）。このセンサ種別は、電子機器１２を構成する電子部品（例えば、タッチＩＣ３６）に格納される種別情報であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された種別情報であってもよい。また、この機器種別は、電子機器１２のメモリ４２に格納される種別情報であってもよい。また、フィルム状態は、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された状態情報であってもよい。

第２例のように、モデル選択情報１８が電子機器１２の外形に関する情報を含む場合、電子機器１２のタッチ面に設けられる保護フィルム８２の有無、又は該保護フィルム８２の厚みに応じて異なる入出力モデル７０が選択されてもよい。これにより、保護フィルム８２の被覆状態に適したペン状態の検出が可能となる。

＜第３例＞
図１２Ａは、電子ペン１４のチップ電極６０が摩耗した状態を示す概略側面図である。ユーザは、電子ペン１４の端部を電子機器１２のタッチ面に接触させながら筆記操作を行う。そうすると、初期状態のチップ電極６０は、摩耗によって摩耗部９０が除去され、鈍った先端形状を有する残存部９２に変形してしまう。つまり、チップ電極６０とセンサ電極（例えば、Ｘライン電極４７）の間の幾何学的関係が変化し、これに伴って信号分布が変形する。

図１２Ｂは、チップ電極６０の摩耗前後にわたる信号分布の変化を示す図である。グラフの横軸はＸ軸方向の位置（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸は信号値（単位：なし）を示している。本図から理解されるように、「摩耗状態」の信号分布は、「初期状態」の場合と比べて、幅が広くなるとともにピークが低くなる傾向がある。そこで、このような分布形状の違いを考慮し、チップ電極６０の摩耗の有無又は摩耗の度合いに適した複数組のモデルパラメータ２０が準備される。

図１３は、図１のパラメータＤＢ３０が有するデータ構造の第３例を示す図である。パラメータＤＢ３０の第３テーブルは、電子ペン１４の種別を示す「ペン種別」と、チップ電極６０の摩耗の有無又は度合いを示す「ペン先摩耗度」と、モデルパラメータ２０の組名を示す「パラメータセット名」と、の間の対応関係を示すテーブル形式のデータである。「ペン種別」は、例えば、電子ペン１４の製品名、型番、製造ロット、製造業者などにより分類される。「ペン先摩耗度」は、例えば、なし・あり・小さい・大きいなどにより定性的に分類されてもよいし、摩耗部９０の長さ、残存部９２の長さ・曲率などにより定量的に分類されてもよい。

この場合、電子機器１２の情報取得部５０は、モデル選択情報１８として、ペン種別及びペン先摩耗度をそれぞれ取得する（図３のステップＳ２）。このペン種別は、電子ペン１４からのダウンリンク信号に含まれる種別情報であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された種別情報であってもよい。また、ペン先摩耗度は、カメラによるチップ電極６０の撮像画像又は該画像に対する解析処理を通じて得られる測定値であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された測定値であってもよい。

第３例のように、モデル選択情報１８が電子ペン１４の外形に関する情報を含む場合、チップ電極６０の摩耗の有無又は摩耗の度合いに応じて異なる入出力モデル７０が選択されてもよい。これにより、チップ電極６０の摩耗状態に適したペン状態の検出が可能となる。

＜第４例＞
電子ペン１４又は電子機器１２の外形的変化がない理想的な状態であっても、電子ペン１４とタッチセンサ４６の組み合わせによって信号分布の出現傾向が異なる場合がある。そこで、このような分布形状の違いを考慮し、電子ペン１４及びタッチセンサ４６の種別組み合わせに適した複数組のモデルパラメータ２０が準備される。

図１４は、図１のパラメータＤＢ３０が有するデータ構造の第４例を示す図である。パラメータＤＢ３０の第４テーブルは、電子ペン１４の種別を示す「ペン種別」と、タッチセンサ４６の種別を示す「センサ種別」と、モデルパラメータ２０の組名を示す「パラメータセット名」と、の間の対応関係を示すテーブル形式のデータである。なお、ペン種別及びセンサ種別の具体例については上記した第１～第３例の場合と同様であるため、その詳しい説明を省略する。

第４例のように、モデル選択情報１８が電子ペン１４の種別及びタッチセンサ４６の種別を含む場合、これらの種別組み合わせに応じて異なる入出力モデル７０が選択されてもよい。これにより、電子ペン１４及びタッチセンサ４６の組み合わせに適したペン状態の検出が可能となる。

＜第５例＞
例えば、同一の電子ペン１４であっても、ユーザによる把持方法によって信号分布の出現傾向が異なる場合がある。そこで、このような分布形状の違いを考慮し、ユーザと機器（例えば、電子ペン１４）の組み合わせに適した複数組のモデルパラメータ２０が準備される。

図１５は、図１のパラメータＤＢ３０が有するデータ構造の第５例を示す図である。パラメータＤＢ３０の第５テーブルは、ユーザの識別情報を示す「ユーザＩＤ」と、電子ペン１４の種別を示す「ペン種別」と、モデルパラメータ２０の組名を示す「パラメータセット名」と、の間の対応関係を示すテーブル形式のデータである。「ユーザＩＤ」は、サーバ装置１６により一元的に管理される識別情報である。「ペン種別」は、第１例と同様に、電子ペン１４の製品名、型番、製造ロット、製造業者などにより分類される。

この場合、電子機器１２の情報取得部５０は、モデル選択情報１８として、ユーザＩＤ及びペン種別をそれぞれ取得する（図３のステップＳ２）。ユーザＩＤは、デジタルインク５８の生成アプリケーションのアカウント情報であってもよいし、電子機器１２に付与されたホスト名であってもよい。また、このペン種別は、電子ペン１４からのダウンリンク信号に含まれる種別情報であってもよいし、ユーザによる電子機器１２の操作を通じて入力された種別情報であってもよい。

第５例のように、モデル選択情報１８が電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６のうちのいずれか１つの種別を含む場合、この種別とユーザの組み合わせに応じて異なる入出力モデル７０が選択されてもよい。これにより、ユーザによる各種機器の使用方法の傾向に合ったペン状態の検出が可能となる。

＜第６例＞
第４，第５例では、電子ペン１４の種別を含む組み合わせについて説明したが、これに限られず様々な組み合わせを考慮してもよい。具体的には、電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６の種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせであってもよい。あるいは、上記した第１～第３例における電子ペン１４又は電子機器１２の外形的変化を併せた組み合わせであってもよい。

［実施形態による効果］
以上のように、ペン状態検出回路としてのタッチＩＣ３６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４６を有する電子機器１２に組み込まれる。タッチＩＣ３６は、電子ペン１４が有するペン側電極（チップ電極６０，アッパー電極６２）の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布をタッチセンサ４６から取得し、この信号分布に関する特徴量を入力とし、電子ペン１４の状態量を出力とする入出力モデル７０に従って電子ペン１４の状態を推定し、電子ペン１４又は電子機器１２の外形的変化に応じて異なる入出力モデル７０を設定可能に構成される。

また、ペン状態検出装置としての電子機器１２は、上記したタッチＩＣ３６の他に、電子ペン１４又は電子機器１２の外形に関するモデル選択情報１８を取得する情報取得部５０と、取得されたモデル選択情報１８に対応する入出力モデル７０を特定可能なモデルパラメータ２０をタッチＩＣ３６に設定するパラメータ設定部５２を備える。

また、パラメータ提供装置としてのサーバ装置１６は、上記した電子機器１２との間で相互に通信可能に構成される。そして、サーバ装置１６は、モデルパラメータ２０をモデル選択情報１８と対応付けて記憶するサーバ側記憶部２６と、電子機器１２からモデル選択情報１８を受信した場合、モデル選択情報１８に対応するモデルパラメータ２０をサーバ側記憶部２６から読み出して電子機器１２に送信する制御を行うサーバ側制御部２４を備える。特に、電子機器１２がサーバ装置１６と双方向に通信可能である場合、電子機器１２のパラメータ設定部５２は、モデル選択情報１８に対応するモデルパラメータ２０をサーバ装置１６から取得して設定してもよい。

このように構成することで、電子ペン１４又は電子機器１２の利用状況（特に、これらの外形的変化）に適した入出力モデル７０を選択的に設定可能となり、ペン状態の検出精度が維持されやすくなる。

また、タッチＩＣ３６は、電子ペン１４が有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布をタッチセンサ４６から取得し、取得された信号分布に関する特徴量を入力とし、電子ペン１４の状態量を出力とする入出力モデル７０に従って電子ペン１４の状態を推定し、電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６の種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに応じて異なる入出力モデル７０を設定可能に構成される。

また、電子機器１２は、上記したタッチＩＣ３６の他に、電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６の種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関するモデル選択情報１８を取得する情報取得部５０と、取得されたモデル選択情報１８に対応する入出力モデル７０を特定可能なモデルパラメータ２０をタッチＩＣ３６に設定するパラメータ設定部５２を備える。また、サーバ装置１６は、モデルパラメータ２０をモデル選択情報１８と対応付けて記憶するサーバ側記憶部２６と、電子機器１２からモデル選択情報１８を受信した場合、モデル選択情報１８に対応するモデルパラメータ２０をサーバ側記憶部２６から読み出して電子機器１２に送信する制御を行うサーバ側制御部２４を備える。

このように構成することで、ユーザによる電子ペン１４及び電子機器１２の利用状況（特に、これらの組み合わせ）に適した入出力モデル７０を選択的に設定可能となり、ペン状態の検出精度が維持されやすくなる。

また、電子機器１２は、電子ペン１４の検出を契機として入出力モデル７０を設定可能に構成されてもよい。これにより、電子ペン１４が実際に使用される状況にて、適した入出力モデル７０を設定することができる。

［変形例］
なお、本発明は上記した実施形態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。

＜第１変形例＞
図１６は、第１変形例における入力システム１００の全体構成図である。この入力システム１００は、少なくとも１台の電子機器１０２と、少なくとも１本の電子ペン１０４と、図１の場合と同様の構成を有するサーバ装置１６と、を含んで構成される。

電子機器１０２は、基本的には、図２に示す電子機器１２と同様の構成を有する。ただし、通信モジュール３８の機能を停止する設定がなされることで、電子機器１０２がオフラインで使用されている場合を想定する。

電子ペン１０４は、ペン側電極とは異なる無線通信手段、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ、第５世代移動通信システム（いわゆる５Ｇ）などを用いて、外部装置との間で無線通信を行う無線通信機能を備える。これにより、各々の電子ペン１０４は、中継装置１０６を介してネットワークＮＴに接続可能である。

上記した入力システム１００は、図３に示すシーケンスに沿って同様の動作を行うことができる。例えば、ステップＳ３において、電子機器１０２は、ステップＳ２で取得されたモデル選択情報１８及び電子機器１０２の識別情報（つまり、機器ＩＤ）を含むアップリンク信号を電子ペン１０４に送信する。そして、電子ペン１０４は、受信によって取得したモデル選択情報１８及び機器ＩＤを含むデータを、電子ペン１０４の識別情報（つまり、ペンＩＤ）と対応付けた状態でサーバ装置１６に送信する。このようにして、モデル選択情報１８がサーバ装置１６に供給される。

また、ステップＳ６において、サーバ装置１６は、ステップＳ５で選択されたモデルパラメータ２０及び機器ＩＤを含むデータを、該当するモデル選択情報１８に紐付けられたペンＩＤを有する電子ペン１０４に送信する。そして、電子ペン１０４は、受信によって取得したモデルパラメータ２０及び機器ＩＤを含むダウンリンク信号を電子機器１０２に送信する。このようにして、モデルパラメータ２０が電子機器１０２に供給される。

このように、電子機器１０２及びサーバ装置１６が電子ペン１０４を中継して双方向に通信可能である場合、電子機器１０２のパラメータ設定部５２は、モデル選択情報１８に対応するモデルパラメータ２０を電子ペン１０４から取得して設定してもよい。これにより、電子機器１０２とサーバ装置１６の間で直接的に通信ができない場合であっても、電子ペン１０４又は電子機器１０２の利用状況に適したモデルパラメータ２０の選択・設定が行われる。

＜第２変形例＞
図１７は、第２変形例における電子機器１１０の構成の一例を示すブロック図である。この電子機器１１０は、具体的には、タッチパネルディスプレイ３２と、表示駆動ＩＣ３４と、タッチＩＣ３６と、通信モジュール３８と、ホストプロセッサ１１２と、メモリ１１４と、を含んで構成される。

ホストプロセッサ１１２は、モデル選択部２８をさらに備える点で、図２に示す構成とは異なっている。また、メモリ１１４は、複数組のモデルパラメータ２０を記憶している点で、図２に示す構成とは異なっている。このように、サーバ装置１６（図１）の機能の一部を電子機器１１０に組み込むことで、サーバ装置１６を設けることなく、図３に示すシーケンスに沿って同様の動作を行うことができる。

具体的には、図３のシーケンスのうちデータの送受信に関するステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７を省略することができる。この場合、ステップＳ５において、電子機器１１０のホストプロセッサ１１２（より詳しくは、モデル選択部２８）は、ステップＳ２で取得されたモデル選択情報１８を検索キーとして、メモリ１１４に記憶されている複数組のモデルパラメータ２０のうち、モデル選択情報１８に対応する入出力モデル７０を特定可能なモデルパラメータ２０を選択すればよい。

このように、電子機器１１０のメモリ１１４が複数組のモデルパラメータ２０を記憶可能である場合、パラメータ設定部５２は、メモリ１１４に記憶されている複数組のモデルパラメータ２０の中から、モデル選択情報１８に対応するモデルパラメータ２０を選択して設定してもよい。これにより、サーバ装置１６を設けることなく、電子ペン１４又は電子機器１１０の利用状況に適したモデルパラメータ２０の選択・設定が行われる。

＜その他の変形例＞
上記した実施形態では、電子ペン１４の検出が契機となって入出力モデル７０が設定されているが、設定のタイミングはこれに限られない。例えば、タッチＩＣ３６は、電子ペン１４又は電子機器１２の外形的変化を検出したことを契機として、入出力モデル７０を動的に設定可能に構成されてもよい。あるいは、タッチＩＣ３６は、電子ペン１４、電子機器１２、及びタッチセンサ４６の種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせの変更を検出したことを契機として、入出力モデル７０を動的に設定可能に構成されてもよい。

上記した実施形態では、図７に示すニューラルネットワークを用いて入出力モデル７０を構築しているが、機械学習の手法はこれに限られない。例えば、ロジスティック回帰モデル、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、ディシジョンツリー、ランダムフォレスト、ブースティング法を含む様々な手法を採用してもよい。あるいは、モデルパラメータ２０のデータ定義は、学習パラメータの他にも、関数を特定する各種係数、あるいは状態量又はその補正量を示すテーブルなどであってもよい。

［符号の説明］
１０，１００‥入力システム、１２，１０２，１１０‥電子機器（ペン状態検出装置）、１４，１０４‥電子ペン、１６‥サーバ装置（パラメータ提供装置）、１８‥モデル選択情報、２０‥モデルパラメータ、２８‥モデル選択部、３０‥パラメータＤＢ、３６‥タッチＩＣ（ペン状態検出回路）、４６‥タッチセンサ、４７‥Ｘライン電極（センサ電極）、４８‥Ｙライン電極（センサ電極）、６０‥チップ電極（ペン側電極）、６２‥アッパー電極（ペン側電極）、７０‥入出力モデル、８０‥表面カバー、８２‥保護フィルム、９０‥摩耗部、９２‥残存部

Claims (19)

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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路であって、
   電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、
   取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、
   を実行し、
   前記電子ペン又は前記電子機器の外形的変化に応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成されるペン状態検出回路。
2. 前記外形的変化は、静的には同じ情報で示される状態であるにもかかわらず、時間によって変化する、前記電子ペンと前記電子機器の間のインターフェースの電気的あるいは磁気的結合状態の動的な変化である、
   請求項１に記載のペン状態検出回路。
3. 前記電子機器のタッチ面が平坦であるか、湾曲又は屈曲しているかに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される、
   請求項１に記載のペン状態検出回路。
4. 前記電子機器のタッチ面に設けられる保護フィルムの有無、又は該保護フィルムの厚みに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される、
   請求項１に記載のペン状態検出回路。
5. 前記ペン側電極の摩耗の有無又は摩耗の度合いに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される、
   請求項１に記載のペン状態検出回路。
6. 前記電子ペンの検出を契機として前記入出力モデルを設定可能に構成される、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のペン状態検出回路。
7. 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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路が、
   電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、
   取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、
   を実行し、
   前記電子ペン又は前記電子機器の外形的変化に応じて異なる入出力モデルが設定される、ペン状態検出方法。
8. 請求項１～６のいずれか１項に記載のペン状態検出回路と、
   前記電子ペン又は前記電子機器の外形に関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、
   を備えるペン状態検出装置。
9. 請求項１～６のいずれか１項に記載のペン状態検出回路と、
   前記電子ペン又は前記電子機器の外形に関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記モデル選択情報に応じて選択された前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、
   を備えるペン状態検出装置との間で相互に通信可能に構成されるパラメータ提供装置であって、
   前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶する記憶部と、
   前記ペン状態検出装置から前記モデル選択情報を受信した場合、前記モデル選択情報に対応するモデルパラメータを前記記憶部から読み出して前記ペン状態検出装置に送信する制御を行う制御部と、
   を備えるパラメータ提供装置。
10. 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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路であって、
    電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、
    取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、
    を実行し、
    前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成されるペン状態検出回路。
11. 前記電子ペン及び前記タッチセンサの種別の組み合わせに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される、
    請求項１０に記載のペン状態検出回路。
12. 前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサのうちのいずれか１つの種別及びユーザの組み合わせに応じて異なる入出力モデルを設定可能に構成される、
    請求項１０に記載のペン状態検出回路。
13. 前記電子ペンの検出を契機として前記入出力モデルを設定可能に構成される、
    請求項１０～１２のいずれか１項に記載のペン状態検出回路。
14. 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を有する電子機器に組み込まれたペン状態検出回路が、
    電子ペンが有するペン側電極の接近に伴う静電容量の変化を示す信号分布を前記タッチセンサから取得する取得ステップと、
    取得された前記信号分布に関する特徴量を入力とし、前記電子ペンの状態量を出力とする入出力モデルに従って、前記電子ペンの状態を推定する推定ステップと、
    を実行し、
    前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに応じて異なる入出力モデルが設定されるペン状態検出方法。
15. 請求項１０～１３のいずれか１項に記載のペン状態検出回路と、
    前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、
    を備えるペン状態検出装置。
16. 請求項１０～１３のいずれか１項に記載のペン状態検出回路と、
    前記電子ペン、前記電子機器、及び前記タッチセンサの種別、並びにユーザのうちの２以上の組み合わせに関するモデル選択情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部により取得された前記モデル選択情報に対応する前記入出力モデルを特定可能なモデルパラメータを前記ペン状態検出回路に設定するパラメータ設定部と、
    を備えるペン状態検出装置との間で相互に通信可能に構成されるパラメータ提供装置であって、
    前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶する記憶部と、
    前記ペン状態検出装置から前記モデル選択情報を受信した場合、前記モデル選択情報に対応するモデルパラメータを前記記憶部から読み出して前記ペン状態検出装置に送信する制御を行う制御部と、
    を備えるパラメータ提供装置。
17. 前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶するパラメータ提供装置と双方向に通信可能であり、
    前記パラメータ設定部は、前記モデル選択情報に対応する前記モデルパラメータを前記パラメータ提供装置から取得して設定する、
    請求項８又は１５に記載のペン状態検出装置。
18. 前記モデルパラメータを前記モデル選択情報と対応付けて記憶するパラメータ提供装置と前記電子ペンを経由して双方向に通信可能であり、
    前記パラメータ設定部は、前記モデル選択情報に対応する前記モデルパラメータを前記電子ペンから取得して設定する、
    請求項８又は１５に記載のペン状態検出装置。
19. 複数組のモデルパラメータを記憶するメモリをさらに備え、
    前記パラメータ設定部は、前記メモリに記憶されている複数組のモデルパラメータの中から、前記モデル選択情報に対応する前記モデルパラメータを選択して設定する、
    請求項８又は１５に記載のペン状態検出装置。

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