(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号生成回路と、
タッチパネルから波形信号を検知する検知モジュールと、
前記検知モジュールにより出力される信号に基づき、前記駆動信号生成回路を有効化及び無効化する信号処理モジュールと、を備え、
前記検知モジュールは、
前記タッチパネル上の複数の第１軸方向の導電線に電気的に接続される第１検知部と、
前記複数の第１軸方向の導電線及び前記タッチパネル上の複数の第２軸方向の導電線に電気的に接続される第２検知部と、を備え、
前記第１軸方向の導電線と前記第２軸方向の導電線とは、相互に絶縁され、かつ、交差されており、
前記第１検知部はパッシブタッチモードに対応し、
前記第１検知部は、
前記タッチパネルと電気的に接続される第１マルチプレクサと、
前記第１マルチプレクサと電気的に接続される積分器と、
前記積分器と電気的に接続されるサンプリング及び保持回路と、を備え、
前記第１マルチプレクサは、前記複数の第１軸方向の導電線のうちいずれか一つを選択し、
前記積分器は、前記波形信号を第１の信号へ変換し、
前記サンプリング及び保持回路は、前記第１の信号の電圧レベルをサンプリング及び保持し、
前記第２検知部は、アクティブタッチモードに対応し、
前記第２検知部は、
前記タッチパネルと電気的に接続される第２マルチプレクサと、
前記第２マルチプレクサと電気的に接続される増幅器と、
前記増幅器と電気的に接続されるピーク検出器又は周波数混合器と、を備え、
前記第２マルチプレクサは、前記複数の第１軸方向の導電線又は前記複数の第２軸方向の導電線のうちいずれか一つを選択し、
前記増幅器は、前記波形信号を増幅し、
前記周波数混合器は、前記増幅される波形信号を第２の信号へ変換する、又は、前記ピーク検出器は、第２の信号を整形するために、前記増幅される波形信号のピーク値を検出するタッチパネルの制御システム。
【請求項２】
前記信号処理モジュールは、
前記第１検知部及び前記第２検知部と電気的に接続される切替回路と、
前記切替回路と電気的に接続されるＡＤ変換器と、
を備え、
前記切替回路は、切替信号に基づき前記第１検知部又は前記第２検知部により出力される信号を選択的に出力し、
前記ＡＤ変換器は、前記切替回路により出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する
請求項１に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項３】
前記信号処理モジュールは、
前記第１検知部及び前記第２検知部により出力される信号の特質を判定する判定モジュールと、
前記判定モジュールの判定結果に基づいて前記切替信号を生成し、かつ、前記駆動信号生成回路の有効化又は無効化する操作を制御し、前記第１検知部又は前記第２検知部のいずれかにより出力される信号に基づいて前記タッチパネル上の接触点の位置を判定する制御部と、
を備える
請求項２に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項４】
前記判定モジュールは、
前記第１検知部と電気的に接続されるレベル検出器と、
前記第２検知部と電気的に接続される周波数検出器と、
を備え、
前記レベル検出器は、前記第１の信号の電圧値を検出し、
前記周波数検出器は、前記第２の信号の周波数を検出する
請求項３に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項５】
前記判定モジュールは、
前記第１検知部と電気的に接続される第１レベル検出器と、
前記第２検知部と電気的に接続される第２レベル検出器と、
を備え、
前記第１レベル検出器は、前記第１の信号の電圧値を検出し、
前記第２レベル検出器は、前記第２の信号の電圧値を検出する、
請求項３に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記駆動信号生成回路を有効化するために予め設定し、
前記第１検知部により出力される信号を選択的に出力するために、前記切替回路を制御する、
請求項３に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項７】
前記制御部は、外部信号に基づく前記切替信号を生成し、
前記外部信号の優先重み付けは、前記判定モジュールの判定結果より高い
請求項３に記載のタッチパネルの制御システム。
【請求項８】
タッチパネルから第１の検知経路及び第２の検知経路までの波形信号を検知する検知ステップと、
前記第１の検知経路及び前記第２の検知経路によりそれぞれ出力される信号に基づいて前記タッチパネルへ送信される駆動信号の生成を有効化又は無効化するステップと、を含み、
前記検知ステップにおいて、
前記第１の検知経路を順序通り通過して、前記タッチパネル上の複数の第１軸方向の導電線の波形信号を検知し、
選択的に出力された前記第１軸方向の導電線の波形信号を積分により第１の信号に変換し、前記第１の信号の電圧レベルを前記第１の検知経路においてサンプリングし、且つ、保持し、
前記第２の検知経路を順序通り通過して、前記複数の第１軸方向の導電線及び前記タッチパネル上の複数の第２軸方向の導電線の波形信号を検知し、
前記第１軸方向の導電線及び前記第２軸方向の導電線は、相互に絶縁され、かつ、交差され、
選択的に出力された波形信号を増幅し、前記増幅した波形信号を前記第２の検知経路において、参考周波数を用いた周波数変換処理により、第２の信号に変換する
タッチパネルの制御方法。
【請求項９】
さらに、
前記駆動信号の生成を有効化するために予め設定し、
前記第１の検知経路及び前記第２の検知経路により出力される信号に基づき前記駆動信号の生成を有効及び無効化する
請求項８に記載のタッチパネルの制御方法。
【請求項１０】
さらに、
前記第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力するために予め設定し、
前記第１の検知経路及び前記第２の検知経路により出力される信号に従って、前記第１の検知経路又は前記第２の検知経路により出力される信号を選択的に出力する
請求項９に記載のタッチパネルの制御方法。
【請求項１１】
さらに、
前記第１の検知経路又は前記第２の検知経路のいずれかにより出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し、
前記デジタル信号に基づき前記タッチパネル上の接触点の位置を判定する
請求項１０に記載のタッチパネルの制御方法。
【請求項１２】
さらに、
前記第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の定義されたレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を有効化し、かつ、前記第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力し、
前記第２の検知経路により出力される信号の周波数が第２の期間内の周波数より高い場合、前記駆動信号の生成を無効化し、かつ、前記第２の検知経路により出力される信号を選択的に出力する、
請求項１０に記載のタッチパネルの制御方法。
【請求項１３】
さらに、
前記第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の第１のレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を有効化し、かつ、前記第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力し、
前記第２の検知経路により出力される信号の電圧値が第２の期間内の第２のレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を無効化し、かつ、前記第２の検知経路により出力される信号を選択的に出力し、
前記第２のレベルは、前記第１のレベルより高い、
請求項１０に記載のタッチパネルの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システム、制御方法及びタッチペンに関し、特に、タッチパネルを制御するためのシステム及び方法並びにタッチパネルに用いるタッチペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、自動販売機等のような多くの電気装置は、様々な形式の入力装置を有する。これらの入力装置は、異なる検出方法を考慮してユーザの行動（behavior）を取得する。例えば、従来のキーボードは、機械的操作によってスイッチを実現する。そして、ユーザは、信号を入力するためにスイッチに圧力を加える。
【０００３】
様々な形式の装置には、ホスト装置と接続されて使用される表示装置やモニターも含まれる。通常、表示装置に表示される情報は、ユーザによりデータ、指示又は他の情報が入力されるとすぐに更新される。例えば、コンピュータのキーボートを通じて送られる情報は、コンピュータのモニターに表示される。
【０００４】
これらの装置の中で、表示装置及びユーザの入力装置は、統合モニターにより実装される。これらの形式の装置は、通常、タッチスクリーン機器（touch screen equipments）として知られる。現在のところ、タッチスクリーンのタッチモードは、パッシブタッチモード（passive touch mode）に属する。投影型（projected capacitive）タッチスクリーン技術に関する限り、タッチスクリーンの制御システムは、タッチスクリーンの駆動信号を生成するために使用される。タッチスクリーンパネル上で、直接、指又はパッシブタッチペン（passive stylus pen）のような導電性物体をユーザが使用するとき、タッチスクリーンの電極アレイの電荷が変化する。タッチスクリーンの制御システムは、電極アレイの検知信号の違いを検知することにより、接触点の実際の位置を判定（determine）できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１６２４１１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０１５８４４０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／００８５３２５号明細書
【特許文献４】中国特許出願公開第１０１４９８９６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ユーザは、指を使用して行うタッチ操作によっては、正確に操作することができない。パッシブタッチペンは、指の接触操作の非能率性を補うものであるにもかかわらず、タッチペンの制御システムでは、パッシブタッチペンの接触領域が指の接触領域より大抵小さいという事実がある。このことに起因して、接触検知の検出感度（sensitivity）がより悪くなる。
【０００７】
それ故、高い検出感度と正確な入力のような優位性を達成するための（指又はタッチペンによる）パッシブな接触方法に存在する欠点を改善する適切な制御システムへのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した状況を考慮して、本開示は、アクティブなサイン波信号を放射し、チャネルの切り替えが可能な制御システムを設計することが可能なタッチペンに関するものである。それ故、本開示は、アクティブタッチモード（active touch mode）とパッシブタッチモードとに対応（support）し、それによって、高い検出感度と正確な入力を達成するためのオペレーティングシステムを実装できる。
【０００９】
タッチパネルの制御システムは、駆動信号生成回路と、タッチパネルから波形信号を検知する検知モジュールと、前記検知モジュールにより出力される信号に基づき、前記駆動信号生成回路を選択的に有効化及び無効化する信号処理モジュールと、を備える。
【００１０】
前記タッチパネルの制御システムにかかる前記信号処理モジュールは、前記検知モジュールによる出力信号に基づき前記駆動信号生成回路を有効化及び無効化することができる。そして、当該信号処理モジュールは、対応するタッチモード操作を行う（conduct）ことができる。それ故、上述した制御システムは、アクティブ及びパッシブタッチモードに対応（support）できる。
【００１１】
前記検知モジュールは、前記タッチパネルの複数の第１軸方向の導電線に電気的に接続される第１検知部と、前記複数の第１軸方向の導電線及び前記タッチパネル上の複数の第２軸方向の導電線に電気的に接続される第２検知部と、をさらに備える。ここで、前記第１軸方向の導電線と前記第２軸方向の導電線とは、相互に絶縁され、かつ、交差される。
【００１２】
さらに、前記信号処理モジュールは、前記第１検知部及び前記第２検知部と電気的に接続される切替回路と、前記切替回路と電気的に接続されるＡＤ変換器と、を備える。前記切替回路は、切替信号に従って前記第１検知部又は前記第２検知部により出力される信号を選択的に出力する。前記ＡＤ変換器は、前記切替回路により出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。
【００１３】
さらに、前記信号処理モジュールは、前記第１検知部及び前記第２検知部により出力される信号の特質を判定する判定モジュールと、前記判定モジュールの判定結果に基づいて前記切替信号を生成し、かつ、前記駆動信号生成回路の有効化又は無効化する操作を制御するために用いられる制御部とを備える。さらに、前記制御部は、前記第１検知部又は前記第２検知部のいずれかにより出力される信号に基づいて前記タッチパネル上の接触点の位置を判定する。
【００１４】
さらに、前記第１検知部は、前記タッチパネルと電気的に接続される第１マルチプレクサと、前記第１マルチプレクサと電気的に接続される積分器と、前記積分器と電気的に接続されるサンプリング及び保持回路と、を備える。前記第１マルチプレクサは、前記複数の第１軸方向の導電線のうちいずれか一つを選択するために用いられる。前記積分器は、前記波形信号を第１の直流電圧信号へ変換するために用いられる。前記サンプリング及び保持回路は、前記第１の直流電圧信号の電圧レベルをサンプリング及び保持するために用いられる。
【００１５】
さらに、前記第２検知部は、前記タッチパネルと電気的に接続される第２マルチプレクサと、前記第２マルチプレクサと電気的に接続される増幅器と、前記増幅器と電気的に接続される周波数混合器と、を備える。前記第２マルチプレクサは、前記複数の第１軸方向の導電線又は前記複数の第２軸方向の導電線のうちいずれか一つを選択するために用いられる。前記増幅器は、前記波形信号を増幅するために用いられる。前記周波数混合器は、前記増幅される波形信号を第２の直流電圧信号へ変換するために用いられる。
【００１６】
さらに、前記判定モジュールは、前記第１検知部と電気的に接続されるレベル検出器と、前記第２検知部と電気的に接続される周波数検出器と、を備える。前記レベル検出器は、前記第１の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。前記周波数検出器は、前記第２の直流電圧信号の周波数を検出するために用いられる。
【００１７】
前記第１の直流電圧信号の電圧値が第１の期間内の定義されたレベルより高いことを前記レベル検出器が検出した場合、前記制御部は、前記第１の直流電圧信号を選択的に出力するために、前記駆動信号生成回路を有効化し、かつ、前記切替回路を制御する。さらに、前記第２の直流電圧信号の周波数が第２の期間内での周波数よりも高いことを前記周波数検出器が検出した場合、前記制御部は、前記第２の直流電圧信号を選択的に出力するために、前記駆動信号生成回路を無効化し、かつ、前記切替回路を制御する。
【００１８】
前記第２検知部は、前記タッチパネルと電気的に接続される第２マルチプレクサと、前記第２マルチプレクサと電気的に接続される増幅器と、前記増幅器と電気的に接続されるピーク検出器と、を備える。前記第２マルチプレクサは、前記複数の第１軸方向の導電線又は前記複数の第２軸方向の導電線のうちいずれか一つを選択するために用いられる。前記増幅器は、前記波形信号を増幅するために用いられる。前記ピーク検出器は、第２の直流電圧信号を整形するために、前記増幅される波形信号のピーク値を検出する。
【００１９】
前記判定モジュールは、前記第１検知部と電気的に接続される第１レベル検出器と、前記第２検知部と電気的に接続される第２レベル検出器と、を備える。前記第１レベル検出器は、前記第１の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。前記第２レベル検出器は、前記第２の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。
【００２０】
さらに、前記第１の直流電圧信号の電圧値が第１の期間内の第１のレベルより高いことを前記第１レベル検出器が検出した場合、前記制御部は、前記駆動信号生成回路を有効化し、前記第１の直流電圧信号を選択的に出力する前記切替回路を制御する。前記第２の直流電圧信号の電圧値が第２の期間内の第２のレベルより高いことを前記第２レベル検出器が検出した場合、前記制御部は、前記駆動信号生成回路を無効化し、前記第２の直流電圧信号を選択的に出力する前記切替回路を制御する。このとき、前記第２のレベルは、前記第１のレベルより高いものとする。
【００２１】
前記制御部は、前記駆動信号生成回路を有効化するために予め設定し、前記第１検知部により出力される信号を選択的に出力するために前記切替回路を制御する。
【００２２】
前記判定モジュールは、時分割多重化方式の操作（time-division multiplexing operation）を採用することにより設計される。
【００２３】
さらに、前記制御部は、外部信号に基づく前記切替信号を生成し、前記外部信号の優先重み付けは、前記判定モジュールの判定結果より高い。
【００２４】
タッチパネルの制御方法は、当該タッチパネルから検知経路までの波形信号を検知し、前記検知経路により出力される信号に基づいて前記タッチパネルへ送信される駆動信号の生成を有効化又は無効化する。
【００２５】
前記タッチパネルの上述した制御方法は、前記検知経路により出力される信号に基づく駆動信号を有効化及び無効化し、対応するタッチモード操作を行う（conduct）。それ故、上述した制御方法は、アクティブタッチモードとパッシブタッチモードに対応（support）できる。
【００２６】
前記波形信号の検知において、第１の検知経路を順序通り通過して、前記タッチパネル上の複数の第１軸方向の導電線の波形信号を検知し、第２の検知経路を順序通り通過して、前記複数の第１軸方向の導電線及び前記タッチパネル上の複数の第２軸方向の導電線の波形信号を検知し、前記第１軸方向の導電線及び前記第２軸方向の導電線は、相互に絶縁され、かつ、交差される。
【００２７】
前記タッチパネルの制御方法は、前記駆動信号の生成を有効化するために予め設定し、さらに、前記第１の検知経路及び前記第２の検知経路により出力される信号に基づき前記駆動信号の生成を有効及び無効化する。
【００２８】
前記タッチパネルの制御方法は、前記第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力するために予め設定し、前記第１の検知経路及び前記第２の検知経路により出力される信号に基づいて、前記第１の検知経路又は前記第２の検知経路により出力される信号を選択的に出力する。
【００２９】
前記タッチパネルの制御方法は、前記第１の検知経路又は前記第２の検知経路のいずれかにより出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し、前記デジタル信号に基づき前記タッチパネル上の接触点の位置を判定する。
【００３０】
前記第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の定義されたレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を有効化する。この場合、前記第１の検知経路により出力される信号は、選択的に出力される。他方、前記第２の検知経路により出力される信号の周波数が第２の期間内の周波数より高い場合、前記駆動信号の生成を無効化し、かつ、前記第２の検知経路により出力される信号は、選択的に出力される。
【００３１】
前記第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の第１のレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を有効化する。この場合、前記第１の検知経路により出力される信号は、選択的に出力される。他方、前記第２の検知経路により出力される信号の電圧値が第２の期間内の第２のレベルより高い場合、前記駆動信号の生成を無効化し、前記第２の検知経路により出力される信号は、選択的に出力される。このとき、前記第２のレベルは、前記第１のレベルより高いものとする。
【００３２】
タッチペンは、本体と、前記本体の一端に付けられるペン先部と、を備える。前記ペン先部は、導電体を用いて設計される（designed with）。前記本体は、正弦波信号発生器を有する。前記正弦波信号発生器は、タッチパネルに適用されるときに、電圧に基づく正弦波信号を生成し、前記ペン先部を通して前記正弦波信号をタッチパネルへ送信する。
【００３３】
上述したタッチペンは、正弦波信号を生成し、アクティブタッチペンとして使用されるとよい。前記タッチペンのペン先部は、導電体を備える。前記タッチペンが正弦波信号を生成しないとき、前記ペン先部は、パッシブタッチペンとして使用され得る。それ故、上述したタッチペンは、前記タッチパネル上でアクティブ及びパッシブの両方で操作できる。
【００３４】
さらに、前記正弦波信号発生器は、電圧制御発振器であることが望ましい。
【００３５】
さらに、前記タッチペンの本体は、電圧を生成するための正弦波信号発生器と電気的に接続される電源回路を備える。
【００３６】
さらに、前記電源回路は、電源と、当該電源と電気的に接続される電圧変換器とを備える。前記電圧変換器は、電源により供給される電圧のレベルを調整するために用いられる。
【００３７】
さらに、前記タッチペンは、電源回路と正弦波信号発生器に電気的に接続される電源スイッチを備える。前記電源スイッチは、電源回路により出力される電圧をオン及びオフするために用いられる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明により、アクティブタッチモード（active touch mode）とパッシブタッチモードとに対応（support）し、それによって、高い検出感度と正確な入力を達成するためのオペレーティングシステムを実装できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本開示にかかるタッチペンの一態様の概要構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本開示にかかるタッチペンの制御システムの一態様の概要構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示されるような好適な形態にかかる制御システムの概要を示すブロック図である。
【図４】図４は、図２に示されるような他の好適な形態にかかる制御システムの概要を示すブロック図である。
【図５】図５は、本開示にかかるタッチパネルの制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本開示の特徴及び技術的な内容を理解するために、本開示に関する詳細な説明及び添付の図面が以下に言及される。しかしながら、添付の図面は、本開示のスコープを制限するために用いられるものではなく、単に例示の目的のために示される。
以下の記述は、本開示の形態を具体化するための図面に統合される。
【００４１】
図１は、本開示にかかるタッチペンの一態様の概要構成を示すブロック図である。図示するように、本実施形態のタッチペン１００は、タッチパネルに用いられ、本体１１０及びペン先部１２０を備える。ここで、タッチパネルは、投影型タッチパネルとして設計されるものとする。本体１１０は、中空のシリンダーとして表される。ペン先部１２０は、円錐形として表され、本体１１０の一端に付される。実用設計において、ペン先部１２０の全体又は部分は、導電性ゴム、金属、金属酸化物又は合金のような導電体から成る。それ故、ユーザがタッチペン１００を操作しているとき、ペン先部１２０内の導電体は、接触された状態を形成するために、タッチパネルに接触するために用いられる。本実施形態では、ペン先部１２０の末口が導電体により設計される。
【００４２】
そして、本体１１０は、電源回路１１１及び正弦波信号発生器１１２を備える。電源回路１１１は、電源１１１１及び電源１１１１に電気的に接続される電圧変換器１１１２を備える。電源１１１１は、電圧を供給するためのリチウム電池又はアルカリ電池等の電池を備える。電圧変換器１１１２実用設計の要求に基づいて、電源１１１１により供給される電圧のレベルを調整するために用いられる。正弦波信号発生器１１２は、電源回路１１１とペン先部１２０内の導電体と電気的に接続される。正弦波信号発生器１１２は、電源回路１１１により出力される電圧に基づいて正弦波信号を生成し、正弦波信号をタッチパネル（不図示）へペン先部１２０を通じて送信する。本実施形態では、正弦波信号発生器１１２は、具体的には電圧制御発振器として設計され、1MHz及び5Vの正弦波信号を生成する。
【００４３】
さらに、本体１１０は、電源回路１１１と正弦波信号発生器１１２の間に電気的に接続される電源スイッチ１１３を備え、電源回路１１１により出力される電圧をオン及びオフするために用いられる。それ故、ユーザが電源スイッチ１１３をオンすると、タッチペン１００は、タッチパネルへアクティブに正弦波信号を生成するために、アクティブタッチペンとして用いられる。しかしながら、もし、ユーザが電源スイッチ１１３をオフすると、タッチペン１００は、タッチパネルに接触するためのユーザの指をシミュレートするためにパッシブタッチペンとして用いられる。
【００４４】
図２は、本開示にかかるタッチペンの制御システムの一態様の概要構成を示すブロック図である。図示するように、本実施形態の制御システム３００はユーザがタッチパネル２００に触れたときに、タッチパネル２００を検知し、実際の接触点を測定するために用いられる。タッチパネル２００は、複数の第１軸方向の導電線と複数の第２軸方向の導電線とを備える。ここで、第１軸方向の導電線と第２軸方向の導電線とは、電極アレイを形成するために相互に絶縁され、かつ、交差される。本実施形態では、第１軸方向及び第２軸方向の導電線がそれぞれＸ軸及びＹ軸上に配置される場合、第１軸方向及び第２軸方向の導電線は、直角に示される。制御システム３００は、駆動信号生成回路３１０と、検知モジュール３２０と、信号処理モジュール３３０とを備える。駆動信号生成回路３１０は、信号処理モジュール３３０及びタッチパネル２００の第２軸方向の導電線と電気的に接続される。また、駆動信号生成回路３１０は、連続して各々の第２軸方向の導電線に提供するための駆動信号を継続的に生成するために、信号処理モジュール３３０により制御されるように予め設定される。詳細には、駆動信号生成回路３１０は、250KHz及び3Vの駆動信号を生成し、マルチプレクサを使用する切り替え操作を通じて、連続して各々の第２軸方向の導電線に駆動信号を提供するために用いられる。
【００４５】
検知モジュール３２０は、タッチパネル２００と電気的に接続され、タッチパネル２００から波形信号を検知するために用いられる。信号処理モジュール３３０は、検知モジュール３２０と電気的に接続され、検知モジュール３２０により出力される信号に基づいて駆動信号生成回路３１０を有効化又は無効化するかを判定する。さらに、信号処理モジュール３３０は、接触点の実際の位置を判定するために、検知モジュール３２０により出力される信号に基づいて、検知する電極アレイにおける容量変化の位置を算出する。
【００４６】
図３は、図２に示されるような好適な形態にかかる制御システムの概要を示すブロック図である。本実施形態の検知モジュール３２０は、二重チャネル設計（dual-channel design）を形成するために、第１検知部３２１及び第２検知部３２２を備える。第１検知部３２１は、タッチパネル２００の第１軸方向の導電線と電気的に接続される。第２検知部３２２は、タッチパネル２００の第１及び第２軸方向の導電線と電気的に接続される。制御システム３００は、２軸Ｘ及びＹに整合する（coordinate）信号を用いて、タッチパネル２００上の接触点の相対的位置を判定する。そのため、本実施形態の制御システム３００は、検知モジュール３２０内で二重チャネルの設計を通じて、パッシブタッチモードだけでなく、アクティブタッチモードにも対応できる。さらに具体的に言うと、パッシブタッチモードでは、制御システム３００は、２軸方向に整合する信号として、第２軸方向の導電線から生成される駆動信号と、第１軸方向の導電線から検知される波形信号とを取得する。一方で、アクティブタッチモードでは、２軸方向に整合する信号として、駆動信号はアクティブタッチペン（不図示）により生成される正弦波信号から作成され、制御システム３００は、第１及び第２軸方向の導電線から検知される波形信号を取得する。その上、駆動信号生成回路３１０とアクティブタッチペンにより生成される信号の異なる周波数と電圧強度に起因して、制御システム３００は、信号を区別し、異なるタッチモードを形成するために切り替える。
【００４７】
第１検知部３２１は、タッチパネル２００と電気的に第１マルチプレクサ３２１１と、第１マルチプレクサ３２１１と電気的に接続される積分器３２１２と、積分器３２１２と電気的に接続されるサンプリング及び保持回路３２１３とを備える。第１マルチプレクサ３２１１は、順序どおり、第１軸方向の導電線を切り替えて選択するために用いられる。積分器３２１２は、第１軸方向の導電線から検知される波形信号を第１の直流電圧信号へ変換するために用いられる。サンプリング及び保持回路３２１３は、第１の直流電圧信号の電圧レベルのサンプリング及び保持するために用いられる。実用設計としては、判定したレベルの要求に対応するために電圧レベルを引き上げる増幅器のような、積分器３２１２の後段に接続される回路をさらに備えることが望ましい。
【００４８】
第２検知部３２２は、タッチパネル２００と電気的に接続される第２マルチプレクサ３２２１と、第２マルチプレクサ３２２１と電気的に接続される増幅器３２２２と、増幅器３２２２と電気的に接続される周波数混合器３２２３とを備える。第２マルチプレクサ３２２１は、順序どおり、第１及び第２軸方向の導電線のいずれか一つを切り替えて選択するために用いられる。増幅器３２２２は、第１軸方向の導電線又は第２軸方向の導電線から検知される波形信号を増幅するために用いられる。周波数混合器３２２３は、増幅された波形信号を第２の直流電圧信号へ変換するために用いられる。周波数混合器３２２３は、参照周波数を用いた波形信号の周波数変換処理を実行（conduct）しても、第２の直流電圧信号は、未だ、波形信号に適合している。さらに、実用設計としては、周波数混合器３２２３により出力される第２の直流電圧信号は、信号の要求品質を達成するためにローパスフィルタ（不図示）によりフィルタされるとよい。
【００４９】
信号処理モジュール３３０は、第１検知部３２１及び第２検知部３２２と電気的に接続される切替回路３３１と、切替回路３３１と電気的に接続されるＡＤ変換器３３２と、第１検知部３２１及び第２検知部３２２と電気的に接続される判定モジュール３３３と、制御部３３４とを備える。ここで、切替回路３３１及びＡＤ変換器３３２は、判定モジュール３３３と電気的に接続される。切替回路３３１は、切替信号に基づき、第１検知部３２１又は第２検知部３２２のいずれかにより出力される信号を選択的に出力する。ＡＤ変換器３３２は、切替回路３３１により出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するために用いられる。判定モジュール３３３は、第１検知部３２１及び第２検知部３２２により出力される信号の特質を判定するために用いられる。上述した特質とは、直流電圧信号の周波数又は電圧強度であり、第１検知部３２１及び第２検知部３２２の設計に依存する。本実施形態の第１検知部３２１は、積分器３２１２とサンプリング及び保持回路３２１３とを用いて最初に設計されるため、第１の直流電圧信号の理解しやすい特質としては、電圧強度である。同様に、第２検知部３２２は、周波数混合器３２２３を用いて最初に設計されるため、第２の直流電圧信号の理解しやすい特質としては、周波数又は電圧強度のいずれかである。
【００５０】
上述したように、判定モジュール３３３は、レベル検出器３３３１と、周波数検出器３３３２とを備える。レベル検出器３３３１は、第１検知部３２１と電気的に接続され、第１検知部３２１により出力される第１の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。周波数検出器３３３２は、第２検知部３２２と電気的に接続され、周波数混合器３２２３により出力される第２の直流電圧信号の周波数を検出するために用いられる。
第２の直流電圧信号の理解しやすい特質としては、周波数又は電圧強度のいずれかであるので、判定モジュール３３３は、他のレベル検出器（不図示）を周波数検出器３３３２へ置換できる。そして、周波数混合器３２２３により出力される第２の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。
【００５１】
次に、制御部３３４は、デジタル信号処理器（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）に属し、切替回路３３１の切替状態を制御し、駆動信号生成回路３１０を有効化及び無効化するため、判定モジュール３３３の判定結果に従って切り替え信号を生成するために用いられる。制御システム３００の操作設計に基づき、制御部３３４は、駆動信号生成回路３１０を有効化し、かつ、第１検知部３２１により出力される信号を選択的に出力するために切替回路３３１を制御するために予め設定される。さらに具体的に言うと、デフォルト設定で、制御システム３００は、パッシブタッチモードに設定され、アクティブタッチペンがタッチパネル２００に接触しようとすると、制御システム３００は、アクティブタッチモードに変更して設定される。また、アクティブタッチペンがタッチパネル２００から離れた後、所定時間（counting time）が経過したとき、制御システム３００は、パッシブタッチモードの設定へ戻る。
【００５２】
より詳しくは、判定モジュール３３３は、制御部３３４へ判定結果を出力する時分割多重化方式の操作（time-division multiplexing operation）を採用することにより設計される。具体的には、第１の直流電圧信号の電圧値が第１の期間内の定義されたレベルより高いことをレベル検出器３３３１が検出した場合、判定モジュール３３３は、パッシブタッチモードの代わりに例えば、論理信号値"０"を判定結果として出力する。そして、制御部３３４は、デフォルト状態に設定される。つまり、制御部３３４は、第１の直流電圧信号を選択的に出力するために、連続的に、駆動信号生成回路３１０を有効化し、かつ、切替回路３３１を制御する。また、第２の直流電圧信号の周波数が第２の期間内での周波数よりも高いことを周波数検出器３３３２が検出した場合、判定モジュール３３３は、アクティブタッチモードの代わりに例えば、論理信号値"１"を判定結果として出力する。そして、制御部３３４は、第２の直流電圧信号を選択的に出力するために、駆動信号生成回路３１０を無効化し、かつ、切替回路３３１を制御する。さらに、もし、所定時間で、周波数検出器３３３２が第２の直流電圧信号を検出できなければ、周波数検出器３３３２は、アクティブタッチモードの代わりに判定結果を出力することを停止し、結果として、制御部３３４は、初期設定のパッシブタッチモードへ戻る。上述した第１の期間、第２の期間及び所定の時間と関連する長短の時間は、実際の設計の要求に基づき調整され得るものであり、本実施形態によっては限定されない。
【００５３】
最後に、駆動信号生成回路３１０を有効化及び無効化すること及び切替回路３３１の切替状態を制御するための切替信号を生成することを除き、制御部３３４は、第１検知部３２１又は第２検知部３２２のいずれかにより出力される信号に基づいてタッチパネル２００の接触点の実際の位置を判定するために用いられる。
【００５４】
他の実施形態によれば、タッチモードを自動的に切り替える形式にするために判定モジュール３３３の判定結果による切替信号を生成することの他に、制御システム３００の制御部３３４は、外部信号Ｓに従って切替信号を生成できる。外部信号Ｓは、判定モジュール３３３の判定結果と比較して、より高い優先重み付けを有する。その上、外部信号Ｓは、（ハードウェアスイッチボタンのような）ボタンかソフトウェアインタフェースにより入力され、それによって、ユーザに手動操作を許可する。結果として、制御システム３００は、タッチモードの手動切替に対応できる。
【００５５】
図４は、図２に示されるような他の好適な形態にかかる制御システムの概要を示すブロック図である。制御システム３００ａの構成は、図３と類似している。相違点としては、検知モジュール３２０ａ内の第２検知部３２２ａと、信号処理モジュール３３０ａ内の判定モジュール３３３ａの回路構成である。第２検知部３２２ａは、タッチパネル２００と電気的に接続される第２マルチプレクサ３２２１と、第２マルチプレクサ３２２１と電気的に接続される増幅器３２２２と、増幅器３２２２と電気的に接続されるピーク検出器３２２４とを備える。第２マルチプレクサ３２２１は、第１軸方向の導電線と第２軸方向の導電線とのいずれか一つを順番に切り替えて選択するために用いられる。増幅器３２２２は、第１軸方向の導電線又は第２軸方向の導電線のいずれかから検知されるタッチパネル２００の波形信号を増幅するために用いられる。ピーク検出器３２２４は、第２の直流電圧信号を形成するために増幅器３２２２により増幅された波形信号のピーク値を検出するために用いられる。それ故、第１検知部３２１により出力された第１の直流電圧信号及び第２検知部３２２ａにより出力された第２の直流電圧信号の理解しやすい特質としては、全ての電圧強度である。
【００５６】
第１検知部３２１及び第２検知部３２２ａに対応する判定モジュール３３３ａは、第１レベル検出器３３３３及び第２レベル検出器３３３４を備える。第１レベル検出器３３３３は、第１検知部３２１と電気的に接続され、サンプリング及び保持回路３２１３により出力される第１の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。第２レベル検出器３３３４は、第２検知部３２２ａと電気的に接続され、ピーク検出器３２２４により出力される第２の直流電圧信号の電圧値を検出するために用いられる。
【００５７】
それ故、第１の直流電圧信号の電圧値が第１の期間内の第１のレベルより高いことを第１レベル検出器３３３３が検出した場合、判定モジュール３３３ａは、パッシブタッチモードの代わりに判定結果を出力する。そして、制御部３３４は、デフォルト状態に設定される。つまり、制御部３３４は、第１の直流電圧信号を選択的に出力するために、連続的に、駆動信号生成回路３１０を有効化し、かつ、切替回路３３１を制御する。また、第２の直流電圧信号の電圧値が第２の期間内の第２のレベルより高いことを第２レベル検出器３３３４が検出した場合、判定モジュール３３３ａは、アクティブタッチモードの代わりに判定結果を出力する。そして、制御部３３４は、第２の直流電圧信号を選択的に出力するために、連続的に、駆動信号生成回路３０１を無効化し、かつ、切替回路３３１を制御する。このとき、第２のレベルは、第１のレベルより高いものとする。
【００５８】
図５は、本開示にかかるタッチパネルの制御方法を示すフローチャートである。当該制御方法は、タッチパネルを検知するために第１の検知経路及び第２の検知経路を用いる制御システムに適用される。ここで、第１の検知経路は、タッチパネルの複数の第１軸方向の導電線と電気的に接続され、第２の検知経路は、上記第１軸方向の導電線とタッチパネルの複数の第２軸方向の導電線と電気的に接続されるものである。その上、当該制御方法は、駆動信号の生成を有効化するために予め設定し、第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力する。
【００５９】
図５に示すように、当該制御方法は、以下のステップを備える。ステップＳ５０１では、第１の検知経路及び第２の検知経路を通じてタッチパネルの波形信号を検知する。ここで、第１の検知経路は、順序通り、タッチパネル上の第１軸方向の導電線の波形信号を検知するために用いられる。また、第２の検知経路は、順序通り、タッチパネル上の第１軸方向及び第２軸方向の導電線の波形信号を検知するために用いられる。
【００６０】
次に、実行するステップＳ５０３では、第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の定義されたレベルより高いか否かを判定する。本実施形態のデフォルト設定は、駆動信号の生成を有効化すること及び第１の検知経路の信号を選択的に出力することである。そのため、ステップＳ５０３の初期の判定結果は、大抵、"ＹＥＳ"であり、パッシブタッチモードである。ステップＳ５０５では、第１の検知経路により出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。ステップＳ５０７では、変換されたデジタル信号に基づき、タッチパネル上で、ユーザにより接触された接触点の位置を判定する。ステップＳ５０７が実行された後、ステップＳ５０１から後続の手段が再び、繰り返される。
【００６１】
その上、ステップＳ５０３の判定結果が"ＮＯ"である場合、ユーザは、アクティブタッチモードの下で操作し、タッチパネルに接触するためにアクティブタッチペンを使用する。現時点では、駆動信号とは異なり、アクティブタッチペンにより生成された正弦波信号の周波数及び電圧強度に起因して、ステップＳ５０９が実行される。ステップＳ５０９では、第２の検知経路により出力される信号の周波数が第２の期間内の周波数より高いか否かを判定する。ステップＳ５０９の判定結果が"ＹＥＳ"である場合、アクティブタッチペンにより生成される正弦波信号が特定されることを意味する。そして、結果として、ステップＳ５１１は、駆動信号の生成を無効化し、第２の検知経路により出力される信号を選択的に出力するために実行される。次に、ステップＳ５１３では、第２の検知経路により出力される信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。ステップＳ５１５では、変換されたデジタル信号に基づき、アクティブタッチペンを用いてタッチパネルを接触することによる接触点の位置を判定する。
【００６２】
その後、駆動信号の生成がアクティブタッチモードの下で無効化されたことに起因して、第２の検知経路により出力される信号が消失するため、所定時間（counting time）に到達するか否かを判定するためにステップＳ５１７が実行される。ステップＳ５１７の判定結果が"ＹＥＳ"である場合、ユーザがアクティブタッチペンを用いてタッチパネルを接触することを止めるので、所定時間に到達することを示す。それ故、ステップＳ５１９は実行され、制御システムは、プリセット状態へ戻り、パッシブタッチモードとなる。駆動信号の生成を有効化することを再開し、第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力する状態となるため、ステップＳ５０１及び後続の手段が再び、実行される。ステップＳ５１７の判定結果が"ＮＯ"である場合、ユーザは、アクティブタッチモードの下で操作するためのアクティブタッチペンを用いることにより、タッチパネルを連続して接触する。それ故、第１の検知経路及び第２の検知経路を通じて、タッチパネルにより生成された波形信号を検知するためにステップＳ５０１へ戻り、後続の手段を実行する。
【００６３】
本実施形態は、時分割多重化方式を採用するので、ステップＳ５０３の判定結果が"ＹＥＳ"の場合、同時に、ステップＳ５０９の判定は、ステップＳ５０５と同様に実行されるようにしてもよい。もし、パッシブタッチモードの下で生成される駆動信号がステップＳ５０９の結果"ＮＯ"と判定されるなら、ステップＳ５１９では、制御システムをプリセット状態へ戻すように実行される。そこで、制御システムは、元のパッシブタッチモードの下であり、駆動信号の生成を連続的に有効化し、第１の検知経路により出力される信号を選択的に出力する状態に設定される。同様に、他の要因が影響を与えず、かつ、アクティブタッチモードに変化しないなら、ステップＳ５１１では、駆動信号の生成を無効化する。また、ステップＳ５１７の判定結果が"ＮＯ"である場合、ステップＳ５０１及び後続のステップは次のように実行される。すなわち、アクティブタッチペンにより生成される正弦波信号がステップＳ５０３の結果を"ＮＯ"、ステップＳ５０９の結果を"ＹＥＳ"と判定させる。それ故、アクティブタッチモードの下でシステムは制御される。
【００６４】
制御方法の他の形態では、第２の検知経路により出力される信号を判定するための設計を備える（図５のステップＳ５０９に相当するステップ）。その判定は、第２の検知経路の電圧値が第２の期間内の定義されたレベルより高いか否かを判定することによりなされる。ここで、制御システムの設定がアクティブタッチモードか否かを判定する。具体的には、本実施形態の制御方法は、第１及び第２の検知経路により出力される信号の電圧値を判定することにより駆動信号の生成を有効化及び無効化し、第１の検知経路又は第２の検知経路による信号が選択的に出力されることの判定を行う。特に、第１の検知経路により出力される信号の電圧値が第１の期間内の第１のレベルより高い場合、駆動信号の生成は有効化され、第１の検知経路により出力される信号は選択的に出力される。一方、第２の検知経路により出力される信号の電圧値が第２の期間内の第２のレベルより高い場合、駆動信号の生成は無効化され、第２の検知経路により出力される信号は選択的に出力される。ここで、本実施形態で用いられる第２のレベルは、第１のレベルより高いものとする。
【００６５】
要約すれば、本開示のタッチペンは、アクティブな正弦波信号を生成するためにアクティブタッチペンであるとよい。そして、制御システムは、アクティブ及びパッシブタッチモードに対応するためのオペレーティングシステムであるとよい。そして、本開示は、高い検出感度の優位性、正確な入力、及び手書きの状況の提供を達成することができる。
【００６６】
特定の実施の形態を示して説明したが、本開示の精神および範囲を離れることなくして、これに対する種々の変更および取り換えを行ってもよい。従って、本開示は説明として記述されたものであり、限定されるものでないことが理解される。
【符号の説明】
【００６７】
１００  タッチペン
１１０  本体
１１１  電源回路
１１１１  電源
１１１２  電圧変換器
１１２  正弦波信号発生器
１１３  電源スイッチ
１２０  ペン先部
２００  タッチパネル
３００  制御システム
３００ａ  制御システム
３１０  駆動信号生成回路
３２０  検知モジュール
３２０ａ  検知モジュール
３２１  第１検知部
３２１１  第１マルチプレクサ
３２１２  積分器
３２１３  サンプリング及び保持回路
３２２  第２検知部
３２２ａ  第２検知部
３２２１  第２マルチプレクサ
３２２２  増幅器
３２２３  周波数混合器
３２２４  ピーク検出器
３３０  信号処理モジュール
３３０ａ  信号処理モジュール
３３１  切替回路
３３２  ＡＤ変換器
３３３  判定モジュール
３３３ａ  判定モジュール
３３３１  レベル検出器
３３３２  周波数検出器
３３３３  第１レベル検出器
３３３４  第２レベル検出器
３３４  制御部
Ｓ  外部信号
【図１】
0005781041.tif 000002
【図２】
0005781041.tif 000003
【図３】
0005781041.tif 000004
【図４】
0005781041.tif 000005
【図５】
0005781041.tif 000006