KR101357892B1 - 입력 장치 및 접촉상태 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

스타일러스펜 등의 접촉 장치가 터치 패널 등의 피접촉체에 대해 부여하는 필압 중의 해당 피접촉체 표면의 법선 방향의 성분을 정확하게 검출 가능하게 하기 위해, 축 부재와, 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의, 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와, 상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치를 구비하는 입력 장치를 제공한다.

Description

입력 장치 및 접촉상태 검출 방법{INPUT APPARATUS AND CONTACT STATE DETECTION METHOD}
본 발명은 입력 장치 및 접촉상태 검출 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 일본국 특허공개공보 평성11-39087호에 기재되어 있는 바와 같이, 종래, 예를 들면 스타일러스펜의 접촉 장치에 의해서, 터치 패널이나 지면 등의 피접촉체의 표면상을 덧씀으로써 그 궤적을 표시 장치에 출력할 수 있는 입력 장치가 알려져 있다. 스타일러스펜으로서는 펜 선단부에 전체방향 감압 센서를 탑재하고, 그 감압 센서에 의해서 검출하는 압력 변동에 의거하여, 필기시에 피접촉체로부터 펜 끝에 직접 가해지는 마찰력 등의 저항의 방향을 검출하는 스타일러스펜이 알려져 있다.
그런데, 상술한 스타일러스펜에서는 마찰력 등의 저항의 강도는 펜 끝 및 피접촉체의 재질에 따라 변화하는 것이기 때문에, 펜 끝이 피접촉체에 대해 부여하는 필압 중의 해당 피접촉체 표면의 법선 방향의 성분을 정확하게 검출하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 과제는 스타일러스펜 등의 접촉 장치가, 터치 패널 등의 피접촉체에 대해 부여하는 필압 중의 해당 피접촉체 표면의 법선 방향의 성분을 정확하게 검출 가능하게 하고, 더 나아가서는 접촉 장치와 피접촉체의 접촉상태를 검출 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 입력 장치는 축 부재와, 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와, 상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치를 구비한다.
또, 본 발명의 접촉상태 검출 방법은 축 부재의 선단부가 피접촉체의 표면에 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하고, 해당 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재가 해당 축 부재의 축의 주위를 회전한 회전각을 산출한다.
또, 본 발명의 다른 접촉상태 검출 방법은 축 부재의 선단부가 피접촉체의 표면에 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘 및 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하고, 해당 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재의 상기 선단부가 상기 피접촉체의 상기 표면에 부여한 힘의 크기를 산출한다.
또, 본 발명의 또 다른 접촉상태 검출 방법은 축 부재의 선단부가 피접촉체의 표면에 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘 및 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하고, 해당 검출 결과에 의거하여, 상기 피접촉체의 상기 표면과 상기 축 부재의 접촉점을 통과하고 또한 상기 피접촉체의 상기 표면에 접하는 평면과, 상기 축 부재가 이루는 각도를 산출한다.
본 발명에 따르면, 스타일러스펜 등의 접촉 장치가 터치 패널 등의 피접촉체에 대해 부여하는 필압 중의 해당 피접촉체 표면의 법선 방향의 성분을 정확하게 검출 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 설명도,
도 2는 도 1의 입력 장치에 구비되는 접촉 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 도 2의 접촉 장치의 선단부의 내부 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 도 2의 접촉 장치에 구비되는 제 1 센서의 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 절단선을 따른 단면도,
도 5는 본 실시형태의 입력 장치의 주 제어 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 도 2의 접촉 장치가 피접촉체에 부여하는 힘의 성분을 나타내는 설명도,
도 7은 제 1 센서가 검출한 힘에 의거하여 회전 토크를 구하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 8은 축 부재가 해당 축 부재의 축의 주위를 회전한 회전각을 구하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 9는 도 2의 접촉 장치에서 실행되는 처리의 흐름도,
도 10은 도 2의 접촉 장치의 조작 상태의 일예를 나타내는 사시도,
도 11은 도 2의 접촉 장치의 조작 상태의 일예를 나타내는 사시도,
도 12는 도 5의 제어 장치에서 실행되는 처리의 흐름도,
도 13은 묘화 효과가 없는 묘화선이 표시 장치에 표시된 일예를 나타내는 사시도,
도 14는 묘화 효과 중 선폭 변경 효과가 실시된 묘화선이 표시 장치에 표시된 일예를 나타내는 사시도,
도 15는 묘화 효과 중 선종류 변경 효과가 실시된 묘화선이 표시 장치에 표시된 일예를 나타내는 사시도.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시형태에는 본 발명을 실시하기 위해 기술적으로 바람직한 각종 한정이 붙어 있지만, 발명의 범위를 이하의 실시형태 및 도시예에 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 실시형태에 관한 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 입력 장치(1)는 접촉 장치(2)와, 피접촉 장치(3)와, 표시 장치(4)와, 제어 장치(5)를 구비하고 있다.
접촉 장치(2)는 예를 들면 스타일러스펜 등이며, 제어 장치(5)와 유선 혹은 무선에 의해서 통신 가능하게 접속되어 있다. 도 2는 접촉 장치(2)의 전체 구성을 나타내는 사시도이며, 선단부만 내부 구조를 나타내고 있다. 도 3은 접촉 장치(2)의 선단부의 내부 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 접촉 장치(2)는 펜형 형상의 본체부(21)와, 본체부(21)의 선단부에 설치된 펜 끝부(22)를 갖고 있다.
본체부(21)는 사각기둥형상으로 형성되고 유저에 의해 쥐어지는 쥠부(211)와, 쥠부(211)의 선단에서 끝으로 갈수록 가늘어지도록 대략 사각뿔형상으로 형성된 선단부(212)를 구비하고 있다. 쥠부(211)의 내부는 중공(中空)으로 되어 있으며, 이 부분에 각종 회로 부품(도시 생략)이 내장되어 있다. 또, 쥠부(211)의 선단부에는 소정의 간격을 두고 배치된 3개의 격벽(213, 214, 215)이 형성되어 있다. 3개의 격벽(213, 214, 215) 중, 선단측의 격벽(213) 및 중간의 격벽(214)에는 펜 끝부(22)를 유지하기 위해 구멍부(216, 217)가 형성되어 있다. 선단측의 격벽(213)의 구멍부(216)는 사각기둥형상으로 형성되어 있고, 해당 구멍부(216)의 각 내면은 쥠부(211)의 각 외측면과 서로 평행이다. 중간의 격벽(214)의 구멍부(217)는 원기둥형상으로 형성되어 있다.
한편, 선단부(212)의 선단부에는 펜 끝부(22)를 돌출시키는 개구(218)가 형성되어 있다.
펜 끝부(22)는 축 부재(221)와, 제 1 센서(222)와, 제 2 센서(223)를 구비하고 있다.
축 부재(221)는 전체에 걸쳐 대략 원기둥형상이며, 선단부가 상대방을 향해 돌출된 곡면으로 형성되어 있다. 축 부재(221)는 가장 안쪽에 있는 격벽(215)에서 개구(218)까지 연장하도록, 구멍부(216, 217)의 내부에 배치되어 있다. 축 부재(221)는 대략 원기둥형상에 한정되지 않으며, 축 부재(221)의 전체 형상이 직선형상의 축을 따라 연장된 형상이면 좋다.
도 4는 제 1 센서(222)의, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 절단선을 따른 단면도이다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 센서(222)는 쥠부(211)의 외측면의 각각에 대응하도록 설치된 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)를 포함한다. 이들 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)는 축 부재(221)에 작용하는 회전 토크를 검출하는 평면 방향 센서이다. 이들 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)는 축 부재(221)의 축 L을 따라 보았을 때에 축 L에 대한 상대 위치가, 서로 90°, 180°, 270°만큼 어긋난 위치에 배치되어 있다. 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)의 축 부재(221)에 대향하는 면은 축 부재(221)의 측면 중, 서로 다른 4개의 영역의 각각에 접촉하도록 배치되어 있고, 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)의 각 감압부로 되어 있다. 이것에 의해, 축 부재(221)의 선단부에 부여된 힘 중, 축 부재(221)의 축 L의 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분을, 각 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)에 의해서 검출할 수 있다.
제 2 센서(223)는 축 부재(221)에 부여된 힘의 축 부재(221)의 축 L의 방향의 성분을 검출하는 축 방향 센서를 포함하고 있다. 제 2 센서(223)는 축 부재(221)의 기단부와 가장 안쪽측의 격벽(215)의 사이에서 축 부재(221)의 기단부에 접촉하도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 축 부재(221)의 선단부에 부여된 힘 중, 축 부재(221)의 축 L의 성분을, 제 2 센서(223)에 의해서 검출할 수 있다.
도 5는 본 실시형태의 입력 장치의 주 제어 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 접촉 장치(2)는 송신 수단인 I/F(25)와, 제어부(26)와, 제 1 센서(222)와, 제 2 센서(223)와, 전원(27)을 구비하고 있다. 제어부(26)에는 제 1 센서(222), 제 2 센서(223), 전원(27) 및, I/F(25)가 전기적으로 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 센서(222)는 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)를 포함하고 있고, 각 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)가 제어부(26)에 개별적으로 접속되어 있다. 제어부(26)는 각 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)의 제 1 검출 결과 및 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과에 의거하여 각종의 값을 산출하고, 그 산출 결과를 포함한 제 1 정보를 I/F(25)에 의해서 외부를 향해 송신한다. 또, 제어 장치(5)는 수신부인 I/F(51)와, I/F(51)를 제어하는 제어부(52)를 구비하고 있으며, 피접촉 장치(3)는 송신부인 I/F(32)와, 접촉을 허용하는 입력면을 갖고 해당 입력면상에 있어서의 접촉 장치에 의한 접촉 위치에 대응하는 신호를 송신하는, 피접촉체로서의 터치 패널부(31)와, I/F(32) 및 터치 패널부(31)를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 또한, 입력 장치(1)는 전원(53)을 구비하고 있고, 전원(53)은 피접촉 장치(3)와, 표시 장치(4)와, 제어 장치(5)에 전원을 공급한다.
도 6은 접촉 장치(2)가 피접촉체에 부여하는 힘의 성분을 나타내는 설명도이다. 이 도 6에 의거하여, 우선, 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d) 중의 1개의 제 1 센서(222a)만이 힘을 검출하고 있고, 다른 제 1 센서(222b, 222c, 222d)는 힘을 검출하고 있지 않은 경우의 접촉상태 검출 방법에 대해 설명한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 터치 패널부(31)의 표면에 축 부재(221)의 선단부(212)를 접촉시켰을 때에, 축 부재(221)의 선단부(212)에 힘 A가 부여되면, 이 부여된 힘 A의 축 부재(221)의 축 L의 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분을 힘 x, 축 L의 방향의 성분을 힘 y로 한다. 힘 y의 반력(-y)이 힘 y에 대응한 제 2 힘으로서 제 2 센서(223)에 의해서 검출된다. 한편, 힘 x의 반력(-x)에 축 부재(221)의 선단부에서 제 1 센서(222a)까지의 거리 D를 적산한 회전 토크(-Tx)가 힘 x에 대응한 제 1 힘으로서, 제 1 센서(222a)에 의해서 검출된다. 즉, 힘 x는 식 (1)에 의해 구해지고, 힘 A는 식 (2)에 의해 구해진다. 또, 피접촉체의 표면과 축 부재(221)의 접촉점을 통과하고 또한 상기 피접촉체의 상기 표면에 접하는 평면 S와, 축 부재(221)의 축 L이 이루는 각도 θ는 식 (3)에 의해 구해진다.
x=Tx/D···(1)
A=√(x2＋y2)···(2)
θ=cos-1(x/A)···(3)
다음에, 복수의 제 1 센서(222)에 의해서 힘이 검출되어 있는 경우의 접촉상태 검출 방법에 대해, 도 7에 의거하여 설명한다. 도 7은 2개의 제 1 센서(222a, 222b)가 검출한 힘에 의거하여 회전 토크(-Tx)를 구하는 방법을 설명하기 위한 모식도이며, 축 부재(221)의 축 L에 직교하고 또한 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)를 통과하는 평면에서 절단했을 때의 각 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d) 및 축 부재(221)의 단면을 나타내고 있다. 본 실시형태의 펜 끝부(22)는 축 부재(221)의 축 L을 따라 보았을 때에 축 L에 대한 상대 위치가 90°, 180°, 270°만큼 어긋난 위치에 배치된 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)를 구비하고 있고, 이와 같이 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)가 배치되어 있을 때에는 인접하는 3개 이상의 제 1 센서(222)로부터 힘이 검출되는 일은 없다. 이것을 고려한 후에, 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)가 검출하는 힘의 크기를 각각 Ta, Tb, Tc 및 Td로 하면, 회전 토크(-Tx)는 이하의 식 (4)로 나타내어진다.
Tx=√(Ta2＋Tb2＋Tc2＋Td2)···(4)
이 식(4)에 의해서 구해진 회전 토크(-Tx)를, 전술한 식 (1)에 대입함으로써, 힘 x가 구해진다. 여기서 얻어진 힘 x와, 전술한 힘 y를 식 (2) 및 (3)에 대입함으로써, 힘 A 및 각도 θ가 구해진다.
도 8은 축 부재(221)가 해당 축 부재(221)의 축 L의 주위를 회전한 회전각 φ를 구하는 방법을 설명하기 위한 모식도이며, 축 부재(221)의 축 L에 직교하고 또한 4개의 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d)를 통과하는 평면에서 절단했을 때의 각 제 1 센서(222a, 222b, 222c, 222d) 및 축 부재(221)의 단면을 나타내고 있다. 여기서, 회전각 φ는 축 부재(221)가 해당 축 부재(221)의 축 L의 주위를 회전한 회전각이다. 구체적으로는 축 부재(221)의 축 L에 직교하는 평면과 축 L의 교점을 점 O, 점 O를 통과하고 축 L에 직교하는 평면에서 축 부재(221)를 절단했을 때의 단면형상의 둘레가장자리상의 1점을 점 P로 했을 때에, 점 O를 시점으로 하고 또한 피접촉체의 표면에 축 부재(221)의 선단부(212)가 접촉했을 때에 축 부재(221)에 작용하는 회전 토크의 방향으로 신장하는 반직선과, 선분 OP가 이루는 각의 크기를 회전각 φ로 한다. 또한, 도 8에서는 상기의 반직선과, 단면형상의 둘레가장자리의 교점을 점 Q로서 도시하였다. 상술한 바와 같이, 인접하는 3개 이상의 제 1 센서(222)로부터 힘이 검출되는 일은 없다. 2개의 제 1 센서(222a, 222b)에 있어서 회전 토크 Ta 및 Tb의 힘을 검출하고 있을 때, 회전각 φ는 다음의 식 (5)로 나타내어진다.
φ=tan-1(Tb/Ta)···(5)
또한, 축 L의 선단측에서 보아 반시계방향으로 인접한 2개의 제 1 센서에 있어서 회전 토크의 성분을 검출하고 있을 때에는 각 제 1 센서에서 검출되어 있는 성분을, 반시계방향 순으로, Ta, Tb로 한다. 또, 2개의 제 1 센서(222a, 222b)에 있어서 회전 토크의 성분을 검출하고 있을 때에는 이하의 식 (5)에서 구해진 값을 그대로 회전각 φ로 하고, 2개의 제 1 센서(222b, 222c)에 있어서 회전 토크의 성분을 검출하고 있을 때에는 이하의 식 (5)에서 구해진 값에 90°를 더한 각도를 회전각 φ로 한다. 마찬가지로, 2개의 제 1 센서(222c, 222d)에 있어서 회전 토크의 성분을 검출하고 있을 때에는 이하의 식 (5)에서 구해진 값에 180°를 더한 각도를 회전각 φ로 하고, 2개의 제 1 센서(222d, 222a)에 있어서 회전 토크의 성분을 검출하고 있을 때에는 이하의 식 (5)에서 구해진 값에 270°를 더한 각도를 회전각 φ로 한다.
이와 같이, 제어부(26)는 제 1 검출 결과 및 제 2 검출 결과에 의거하여, 축 부재(221)가 피접촉체에 부여하는 힘(힘 A)의 크기와, 피접촉체의 표면과 축 부재(221)의 접촉점을 통과하는 해당 피접촉체에 관한 평면 S와, 축 부재(221)가 이루는 각도 θ를 산출한다. 이 제어부(26)가 제 2 산출 수단, 제 3 산출 수단이다. 또, 제어부(26)는 제 1 검출 결과에 의거하여 축 부재(221)의 회전각 φ를 산출한다. 이 제어부(26)가 제 1 산출 수단이다.
그리고, 제어부(26)는 이들 산출 결과가 구해지면, 이 산출 결과를 I/F(25)에서 제어 장치(5)를 향해 송신한다. 이 제어부(26) 및 I/F(25)가 송신 수단이다.
터치 패널부(31)는 그의 표면이 축 부재(221)의 선단부에 의해서 접촉되는 피접촉체이다. 터치 패널부(31)는 그의 표면에 축 부재(221)의 선단부가 접촉하면, 그 접촉 위치에 따른 전기 신호를 제어부(33)에 출력한다. 제어부(33)는 터치 패널부(31)로부터의 전기 신호에 따라, 축 부재(221)의 선단부에 의한 접촉 위치를 검출하고, 그 접촉 위치에 대응하는 전기 신호를 포함한 제 2 정보를 I/F(32)에 의해서 외부로 송신한다.
표시 장치(4)는 예를 들면 모니터이며, 제어 장치(5)의 I/F(51)에 전기적으로 접속되어 있다. 표시 장치(4)는 제어 장치(5)의 제어에 의거한 표시가 실행된다. 표시 장치(4)는 도 1에 나타내는 바와 같이 피접촉 장치(3)의 배면측에 배치되어 있고, 그 표시 내용이 피접촉 장치(3)를 통해 표시되도록 되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(5)는 I/F(51)와, 제어부(52)를 구비하고 있고, 이들이 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(52)는 피접촉 장치(3)로부터 보내진 제 2 정보에 의거하여 접촉 위치를 산출하고, 해당 접촉 위치에 대응한 위치에 예를 들면 묘화선 등이 표시되도록, 표시 장치(4)를 제어한다. 이 때, 제어부(52)는 접촉 장치(2)로부터 보내진 제 1 정보로부터, 힘 A, 회전각 φ 및 각도 θ를 읽어내고, 그 결과마다 다른 묘화 효과를 묘화선에 실시한다. 즉, 제어부(52)가 묘화 효과 부여 수단이다.
묘화 효과로서는 예를 들면, 묘화선의 굵기를 변경하는 선폭 변경 효과나, 묘화선의 색을 변경하는 선색 변경 효과, 선의 종류를 변경하는 선종류 변경 효과, 일단 그려진 묘화선을 소거하는 소거 효과 등을 들 수 있다. 구체적으로는 힘 A와 선폭 변경 효과가 대응지어져 있어 힘 A가 커지면 묘화선이 굵어진다. 또, 각도 θ와 선폭 변경 효과 및 선색 변경 효과가 대응지어져 있어 각도 θ가 90도에 가까우면 묘화선이 가늘고 또한 진해지고, 90도에서 멀어져 가면 묘화선이 서서히 굵고 또한 연해진다.
또, 회전각 φ와 선종류 변경 효과가 대응지어져 있다. 회전각 φ로부터는 접촉 장치(2)의 4개의 측면 중, 가장 위를 향한 측면을 검출할 수 있으므로, 각 측면마다 다른 선종이 대응지어져 있으면, 가장 위를 향한 측면에 대응지어진 선 종류로 된다. 예를 들면, 4개의 측면 중, 제 1 측면에는 「실선」, 제 2 측면에는 「파선」, 제 3 측면에는 「일점 쇄선」, 제 4 측면에는 「소거」를 할당해 둔다.
다음에, 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.
우선, 접촉 장치(2)의 작용에 대해 설명한다. 도 9는 접촉 장치(2)에서 실행되는 처리의 흐름도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 접촉 장치(2)의 제어부(26)는 제 1 센서(222) 및 제 2 센서(223)로부터의 출력을 검출한다(스텝 S1). 제 1 센서(222) 및 제 2 센서(223)의 어느 1개로부터의 출력이 0이 아닌 경우에는 스텝 S2로 이행하고, 제 1 센서(222) 및 제 2 센서의 모든 출력이 0인 경우에는 그대로 대기 상태로 된다.
스텝 S2에서는 접촉 장치(2)의 제어부(26)는 4개의 제 1 센서(222) 각각의 제 1 검출 결과와, 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과에 의거하여 도 10에 나타내는 힘 A를 산출한다.
스텝 S3에서는 접촉 장치(2)의 제어부(26)는 4개의 제 1 센서(222) 각각의 제 1 검출 결과와, 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과에 의거하여 도 11에 나타내는 각도 θ를 산출한다.
스텝 S4에서는 접촉 장치(2)의 제어부(26)는 4개의 제 1 센서(222) 각각의 제 1 검출 결과에 의거하여 회전각 φ를 산출한다.
스텝 S5에서는 접촉 장치(2)의 제어부(26)는 각 산출 결과를 포함한 제 1 정보를 I/F(25)로부터 제어 장치(5)를 향해 송신한다.
다음에, 제어 장치(5)의 작용에 대해 설명한다. 도 12는 제어 장치(5)에서 실행되는 처리의 흐름도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 피접촉 장치(3)로부터 제 2 정보가 송신되고 있는지 아닌지를 판단하고(스텝 S11), 송신되고 있는 경우에는 스텝 S12로 이행하고, 송신되고 있지 않은 경우에는 그대로 대기 상태로 된다.
스텝 S12에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 접촉 장치(2)로부터 제 1 정보가 송신되고 있는지의 여부를 판단하고, 송신되고 있는 경우에는 스텝 S14로 이행하고, 송신되고 있지 않은 경우에는 스텝 S13으로 이행한다.
스텝 S13에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 2 정보에 의거하여 접촉 위치를 산출하고, 표시 장치(4)의 표시면상에 있어서 접촉 위치에 대응한 위치에 묘화 효과가 없는 묘화선이 표시되도록, 표시 장치(4)를 제어한다.
스텝 S14에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 정보로부터 힘 A를 읽어내고, 해당 힘 A에 대응한 묘화 효과의 부여를 결정한다.
스텝 S15에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 정보로부터 각도 θ를 읽어내고, 해당 각도 θ에 대응한 묘화 효과의 부여를 결정한다.
스텝 S16에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 정보로부터 회전각 φ를 읽어내고, 해당 회전각 φ에 대응한 묘화 효과의 부여를 결정한다.
스텝 S17에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 2 정보에 의거하여 접촉 위치를 산출하고, 표시 장치(4)의 표시면상에 있어서 접촉 위치에 대응한 위치에, 상술한 바와 같이 결정한 묘화 효과가 부여된 묘화선이 표시되도록, 표시 장치(4)를 제어한다.
예를 들면, 묘화 효과가 없는 묘화선 K가 표시 장치(4)에 표시된 일예를 도 13에 나타낸다. 또, 묘화 효과 중, 선폭 변경 효과가 실시된 묘화선 K1이 표시 장치(4)에 표시된 일예를 도 14에 나타낸다. 또, 묘화 효과 중, 선종류 변경 효과가 실시된 묘화선 K2가 표시 장치(4)에 표시된 일예를 도 15에 나타낸다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 축 부재(221)의 선단부에 부여된 힘 중, 축 부재의 축 L의 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분이 제 1 센서(222)에 의해서 검출되고, 상기 힘 중, 축 L의 방향의 성분이 제 2 센서(223)에 의해서 검출되므로, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과와 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과로부터, 힘 A를 산출할 수 있다. 따라서, 접촉 장치(2)가 피접촉 장치(3)에 대해 부여하는 힘 A를 정확하게 검출 가능하게 할 수 있다.
또, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과와 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과가 있으면, 피접촉체상의 축 부재(221)와의 평면 S와 축 부재(221)가 이루는 각도 θ를 산출하는 것도 가능하다.
그리고, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과가 있으면, 축 부재(221)의 회전각 φ도 구하는 것이 가능하다.
그리고, 피접촉 장치(3)로부터 보내져 온 제 2 정보에 대응하는 위치에 묘화를 실행할 때에, 힘 A, 각도 θ 및 회전각 φ 등의 산출 결과에 대응지어진 묘화 효과를 실시하고 있으므로, 묘화시의 접촉 장치(2)의 상태를 변경하는 것만으로 다른 묘화 효과를 표시 장치(4)의 표시 내용에 반영시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 적절히 변경 가능하다.　
예를 들면, 상기 실시형태에서는 접촉 장치(2)의 제어부(26)가 제 1 산출 수단, 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단의 모든 기능을 갖는 경우를 예시해서 설명했지만, 제어 장치(5)의 제어부(52)를 제 1 산출 수단, 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단 중 1개 이상의 산출 수단으로서 기능시켜도 좋다. 또, 상기 실시형태에서는 제어 장치(2)의 제어부(26)가 외부를 향해 송신하는 제 1 정보는 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과 및 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과를 포함하고 있지 않았지만, 제 1 정보에 이들 제 1 내지 제 2 검출 결과를 포함하도록 해도 좋다. 구체적인 변형예를 이하에 열거한다.
<변형예 1>
접촉 장치(2)의 제어부(26)가 제 1 산출 수단, 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단의 모든 기능을 갖는 경우에 있어서, 제어 장치(2)의 제어부(26)가, 제 1 내지 제 3 산출 수단에 의한 모든 산출 결과와 함께, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과 및 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과를, 제 1 정보로서 외부를 향해 송신해도 좋다. 이 경우, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 적어도 제 1 내지 제 3 산출 수단에 의한 모든 산출 결과 뿐만 아니라, 제 1 및 제 2 검출 결과에 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하도록 해도 좋다.
<변형예 2>
접촉 장치(2)의 제어부(26)가 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단의 기능만을 갖는 경우에 있어서, 제어 장치(2)의 제어부(26)가, 제 2 및 제 3 산출 수단에 의한 2개의 산출 결과와 함께, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과를, 제 1 정보로서 외부를 향해 송신해도 좋다. 이 경우, 제어 장치(2)의 제어부(26)는 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과를, 제 1 정보로서 외부를 향해 송신해도 좋고, 하지 않아도 좋다. 또, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 검출 결과에 의거하여, 축 부재(221)의 회전각 φ를 산출하는 제 1 산출 수단의 기능을 갖는다. 또한, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 적어도 제 2 및 제 3 산출 수단에 의한 모든 산출 결과 뿐만 아니라, 제 1 검출 결과에 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하도록 해도 좋다. 제어 장치(5)의 제어부(52)는 접촉 장치(2)의 제어부(26)로부터 제 2 검출 결과를 수신하고 있는 경우에는 제 1 검출 결과 또는 제 2 검출 결과에 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하도록 해도 좋다.
<변형예 3>
접촉 장치(2)의 제어부(26)가 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단의 어느 한쪽의 산출 수단의 기능을 갖지 않는 경우에는 제어 장치(2)의 제어부(26)가 갖는 산출 수단에 의한 모든 산출 결과와 함께, 제 1 센서(222)의 제 1 검출 결과 및 제 2 센서(223)의 제 2 검출 결과를, 제 1 정보로서 외부를 향해 송신해도 좋다. 이 경우, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 상술한 한쪽의 산출 수단의 기능을 적어도 갖도록 해 두면 좋다. 즉, 접촉 장치(2)의 제어부(26)가 또한 제 1 산출 수단의 기능도 갖지 않는 경우에는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 산출 수단의 기능을 갖도록 해 둘 필요가 있다. 이 경우, 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 2 산출 수단 및 제 3 산출 수단의 어느 다른 쪽의 산출 수단에 의한 산출 결과 뿐만 아니라, 제 1 및 제 2 검출 결과에 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하도록 해도 좋다. 제어 장치(5)의 제어부(52)는 접촉 장치(2)의 제어부(26)가 제 1 산출 수단의 기능을 갖고 있는 경우에는 상술한 다른 쪽의 산출 수단 뿐만 아니라, 제 1 산출 수단에 의한 산출 결과에도 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화한다.
또, 상기 실시형태에서는 접촉 장치(2)에 제 1 센서(222)가 4개 탑재되어 있는 경우를 예시하여 설명했지만, 제 1 센서(222)는 적어도 3개 설치되어 있으면 좋다.
또, 상기 실시형태에서는 산출 결과(힘 A, 각도 θ 및 회전각 φ)에 따라 다른 묘화 효과가 표시 내용에 실시되는 경우를 예시하여 설명했지만, 묘화 이외의 다른 애플리케이션의 조작을 산출 결과에 할당하는 것도 가능하다. 이것에 의해, 접촉 장치(2)의 범용성을 높일 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 회전각 φ를 그 크기에 따라 4개의 영역으로 분할하고, 각 영역에 대해, 접촉 장치(2)의 4개의 측면 중 어느 하나의 측면을 대응시키고 있었지만, 회전각 φ를 그 크기에 따라 3개 이하 또는 5개 이상의 영역으로 분할하고, 각 영역에 대해, 임의의 효과를 부여하는 기능을 할당하도록 해도 좋다. 즉, 회전각 φ의 분할수와 접촉 장치(2)의 측면의 수는 일치하고 있지 않아도 좋다. 따라서, 쥠부(211)는 예를 들면 원기둥형상이어도 좋다.
또, 상기 실시형태에서는 스텝 S11에 있어서, 접촉 장치(2)로부터 제 1 정보가 송신되고 있지 않은 경우에 스텝 S13으로 이행하도록 했지만, 제 1 정보에 포함되는 값이 소정값 이하인 경우에 스텝 S13으로 이행하도록 해도 좋다.
또, 상기 실시형태에서는 제어 장치(5)의 제어부(52)는 제 1 내지 제３ 산출 결과(힘 A, 각도 θ 및 회전각 φ)의 전부에 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하고 있지만, 제 1 내지 제３ 산출 결과 중의 어느 1개 또는 2개의 산출 결과에만 의거하여, 묘화 효과가 실시된 도형을 표시 수단에 묘화하도록 해도 좋은 것은 물론이다.
본 발명의 몇 개의 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위에는 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위가 포함된다.
1; 입력 장치 2; 접촉 장치
3; 피접촉 장치 4; 표시 장치
5; 제어 장치 21; 본체부
22; 펜 끝부 25;, I/F
26; 제어부 31; 터치 패널부
32; I/F 33; 제어부
51; I/F 52; 제어부
211; 쥠부 212; 선단부
213, 214, 215; 격벽 216, 217; 구멍부
218; 개구 221; 축 부재
222, 222a. 222b, 222c, 222d; 제 1 센서
223; 제 2 센서

Claims (19)

  1. 축 부재와,
    피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와,
    상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치를 구비하고,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서는 상기 축 부재에 작용하는 회전 토크를 검출하는 3개의 평면 방향 센서를 포함하고,
    상기 3개의 평면 방향 센서는 상기 축 부재의 측면 중, 3개의 영역에 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서는 상기 축 부재에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분을 검출하는 축 방향 센서를 포함하고,
    상기 축 방향 센서는 상기 축 부재의 기단부에 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  4. 삭제
  5. 축 부재와, 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와, 상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치와,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재가 해당 축 부재의 축의 주위를 회전한 회전각을 산출하는 제 1 산출 수단을 구비하고,
    상기 제 1 산출 수단은, 상기 축 부재의 상기 축에 직교하는 평면과 축의 교점을 점 O, 상기 점 O를 통과하고 상기 축에 직교하는 평면에서 상기 축 부재를 절단했을 때의 단면형상의 둘레가장자리상의 1점을 점 P로 했을 때에, 상기 점 O를 시점으로 하고 또한 상기 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에 상기 축 부재에 작용하는 회전 토크의 방향으로 신장하는 반직선과, 선분 OP가 이루는 각의 크기를 상기 축 부재의 상기 회전각으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재의 상기 선단부가 상기 피접촉체의 상기 표면에 부여한 힘의 크기를 산출하는 제 2 산출 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  7. 축 부재와, 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와, 상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치와,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과에 의거하여, 상기 피접촉체의 상기 표면과 상기 축 부재의 접촉점을 통과하고 또한 상기 피접촉체의 상기 표면에 접하는 평면과, 상기 축 부재가 이루는 각도를 산출하는 제 3 산출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 장치는 상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과를 포함하는 제 1 정보를 외부로 송신하는 송신 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  9. 축 부재와, 피접촉체의 표면에 상기 축 부재의 선단부가 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘을 검출하는 제 1 센서와, 상기 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하는 제 2 센서를 갖는 접촉 장치와,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재가 해당 축 부재의 축의 주위를 회전한 회전각을 산출하는 제 1 산출 수단과,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과에 의거하여, 상기 축 부재의 상기 선단부가 상기 피접촉체의 상기 표면에 부여한 힘의 크기를 산출하는 제 2 산출 수단과,
    상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과에 의거하여, 상기 피접촉체의 상기 표면과 상기 축 부재의 접촉점을 통과하고 또한 상기 피접촉체의 상기 표면에 접하는 평면과, 상기 축 부재가 이루는 각도를 산출하는 제 3 산출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접촉 장치는 상기 접촉 장치의 상기 제 1 센서에 의한 제 1 검출 결과 및 상기 접촉 장치의 상기 제 2 센서에 의한 제 2 검출 결과의 한쪽 또는 양쪽의 검출 결과를 포함하는 제 1 정보를 외부로 송신하는 송신 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 산출 수단, 상기 제 2 산출 수단 및 상기 제 3 산출 수단 중, 어느 하나의 산출 수단에 의해서 산출한 결과에 의거한 묘화 효과를 실시하여, 표시 장치의 표시 화면에 도형을 묘화하는 묘화 효과 부여 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 산출 수단, 상기 제 2 산출 수단 및 상기 제 3 산출 수단 중, 어느 하나의 산출 수단은 상기 접촉 장치에 구비되어 있고,
    상기 접촉 장치의 상기 송신 수단은 상기 하나의 산출 수단에 의해서 산출한 산출 결과를 외부로 송신하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 산출 수단, 상기 제 2 산출 수단 또는 상기 제 3 산출 수단에 의해서 산출한 결과에 의거한 묘화 효과를 실시하여, 표시 장치의 표시 화면에 도형을 묘화하는 묘화 효과 부여 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 피접촉체를 갖고, 해당 피접촉체의 상기 표면상에 있어서의 상기 축 부재의 상기 선단부에 의한 접촉 위치에 대응한 신호를 외부로 송신하는 피접촉 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 피접촉체를 갖고, 해당 피접촉체의 상기 표면상에 있어서의 상기 축 부재의 상기 선단부에 의한 접촉 위치에 대응한 신호를 외부로 송신하는 피접촉 장치를 더 구비하고,
    상기 묘화 효과 부여 수단은 상기 하나의 산출 수단에 의해서 산출한 결과에 의거한 묘화 효과를 실시하여, 표시 장치의 표시 화면에 있어서의 상기 접촉 위치에 대응한 신호에 대응하는 위치에 도형을 묘화하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 피접촉체를 갖고, 해당 피접촉체의 상기 표면상에 있어서의 상기 축 부재의 상기 선단부에 의한 접촉 위치에 대응한 신호를 외부로 송신하는 피접촉 장치를 더 구비하고,
    상기 묘화 효과 부여 수단은 상기 하나의 산출 수단에 의해서 산출한 결과에 의거한 묘화 효과를 실시하여, 표시 장치의 표시 화면에 있어서의 상기 접촉 위치에 대응한 신호에 대응하는 위치에 도형을 묘화하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 축 부재의 선단부가 피접촉체의 표면에 접촉했을 때에, 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 축 방향에 대해 직교하는 평면 방향의 성분에 대응한 제 1 힘 및 상기 축 부재의 상기 선단부에 부여되는 힘의 상기 축 부재의 상기 축 방향의 성분에 대응한 제 2 힘을 검출하고, 해당 검출 결과에 의거하여, 상기 피접촉체의 상기 표면과 상기 축 부재의 접촉점을 통과하고 또한 상기 피접촉체의 상기 표면에 접하는 평면과, 상기 축 부재가 이루는 각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 접촉상태 검출 방법.
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