(57)【要約】【課題】同期信号検出のための消費電力の低減を実現する。【解決手段】スタイラスペン（３）は、タッチパネルを介してタッチパネルコントローラから受信した同期信号を検出する同期信号検出回路（１１）と、上記タッチパネルに対してスタイラスペン（３）が、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかに応じて、同期信号検出回路（１１）による上記同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行するか否かを決定する第１制御回路（８）または第２制御回路（２９）と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の受信が可能なタッチペンであって、
タッチパネルを介してタッチパネルコントローラから受信した同期信号を検出する同期信号検出回路と、
上記タッチパネルに対して上記タッチペンが、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかに応じて、上記同期信号検出回路による上記同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行するか否かを決定する間引き決定部と、を備えることを特徴とするタッチペン。
【請求項２】
上記タッチパネルに対して上記タッチペンが、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかを判定し、当該判定結果を上記間引き決定部に出力する判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチペン。
【請求項３】
上記間引き決定部は、
上記タッチペンが上記タッチ状態にある場合に、上記間引く処理を実行すると決定し、上記タッチペンが上記ホバー状態にある場合に、上記間引く処理を実行しないと決定することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチペン。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか１項に記載のタッチペンと、
複数の第１信号線、複数の第２信号線、ならびに、上記各第１信号線および上記各第２信号線の交点に形成される各静電容量を有するタッチパネルと、
上記各第１信号線を駆動して上記各静電容量に基づく電荷信号を上記各第２信号線から出力させる制御か、または、上記各第２信号線を駆動して上記各静電容量に基づく電荷信号を上記各第１信号線から出力させる制御か、の何れか少なくとも一方の制御を反復して行うタッチパネルコントローラと、を含むことを特徴とするタッチパネルシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のタッチパネルシステムを備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の受信が可能なタッチペン、該タッチペンと併用されるタッチパネル、および該タッチパネルを駆動する制御を行うタッチパネルコントローラを備えたタッチパネルシステム、ならびに該タッチパネルシステムを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器への入力手段としてタッチパネルは欠かせない存在となっている。テレビ、モニターおよびホワイトボードなどの比較的大型の機器から、スマートフォンおよびタブレット端末などの比較的小型の機器に到るまで、タッチパネルは入力手段として、一般的に用いられるようになっている。
【０００３】
そして、タッチ位置に関する情報のみでなく、付加的な情報（例えば、ボタンが押されているかどうかの状態や筆圧などの情報）を与えることができる専用のタッチペンを備え、指のみでなく、専用のタッチペンでの入力を行うことができ、より精度高く、より多様な入力を実現できるタッチパネルシステムも多数提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、複数の電子ペンや指によるタッチ操作が同時に行われる状態でも、各々のタッチ位置を正確に検出できるタッチパネルシステムについて開示されている。特許文献１のタッチパネルシステムは、送信部によって駆動信号およびペン同期信号が印加される複数の送信電極（第１信号線）と、受信部に応答信号を出力する複数の受信電極（第２信号線）と、電子ペン（タッチペン）と、制御部と、を備えている。電子ペンは、送信電極のペン同期信号を検出するのに応じてペン識別信号を受信電極に送出し、制御部は、送信部が送信電極に駆動信号およびペン同期信号を印加する駆動タイミングを制御するとともに、受信部が出力する検出データに基づいてタッチ位置を検出する。上記の構成によれば、電子ペンの駆動タイミングと、制御部が送信電極を駆動する駆動タイミングとを同期させることができ、ペン識別信号に基づいてタッチ操作を行った指示物を判別することができる。これにより、指によるタッチ操作と電子ペンを介したタッチ操作とを同時に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２５４３号公報（２０１２年２月２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の電子ペンは同期信号を常に監視する構成となっており、電子ペンの全制御回路の消費電力のなかで、同期信号検出のための消費電力は大きな割合を占めている。また、一般に、タッチパネルシステムの他の部分と有線で接続しない無線の電子ペンにおいては、電池等の限られた電源で駆動されるため、使用可能時間を長くするためには、消費電力の低減が必要となる。このため、同期信号検出のための消費電力は可能な限り低減することが好ましい。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、同期信号検出のための消費電力の低減を実現できるタッチペンなどを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチペンは、信号の受信が可能なタッチペンであって、タッチパネルを介してタッチパネルコントローラから受信した同期信号を検出する同期信号検出回路と、上記タッチパネルに対して上記タッチペンが、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかに応じて、上記同期信号検出回路による上記同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行するか否かを決定する間引き決定部と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、同期信号検出のための消費電力の低減を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係るタッチパネルシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】タッチパネルシステムにおいて、タッチパネルコントローラからドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される信号波形と、ペンが駆動するドライブラインＤｎ＋１に相当する信号波形との一例を示す図である。
【図３】タッチパネルシステムに備えられたタッチパネルの概略的な回路構成を示す図である。
【図４】タッチパネルシステムに備えられたスタイラスペンの概略構成を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ上記スタイラスペンの主要部の構成を示すブロック図である。
【図６】タッチパネルシステムに備えられたタッチパネルコントローラの概略構成を示す図である。
【図７】タッチパネルコントローラで検出されたタッチ反応の大きさと、スタイラスペン内部で検出されている同期波形の振幅の大きさとの対応関係を示す図である。
【図８】上記スタイラスペンの動作の例を示す図であり、（ａ）は、ホバー時における上記スタイラスペンの動作の一例を示し、（ｂ）は、タッチ時における上記スタイラスペンの動作の一例を示す。
【図９】本発明の実施形態２に係るタッチパネルシステムに備えられたタッチパネルコントローラの概略構成を示す図である。
【図１０】タッチパネルシステムに備えられたマルチプレクサの概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る携帯電話機の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１のタッチパネルシステム１について、図１〜図８に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
＜タッチパネルシステムの構成＞
図１は、本実施の形態のタッチパネルシステム１の概略構成を示すブロック図である。同図に示されているように、タッチパネルシステム１は、タッチパネル２と、スタイラスペン３（タッチペン）と、タッチパネル２およびスタイラスペン３を駆動するタッチパネルコントローラ４とを備えている。
【００１３】
タッチパネル２には、図示していないが、図中の左右方向に延びるドライブラインＤ０〜Ｄｎが複数個（ｎ個）平行に設けられており、図中の上下方向に延びるセンスラインＳ０〜Ｓｍが複数個（ｍ個）平行に設けられている。そして、上記各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎ（第１信号線）と上記各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍ（第２信号線）とが交差する箇所（交点）には、静電容量（不図示）が設けられている。なお、上記ｍ、ｎは同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００１４】
このように、以下では、静電容量方式のタッチパネルとしてのタッチパネル２を想定して説明を行うが、本発明は、静電容量方式のタッチパネルに限定されない。本発明は、タッチパネルに設けられたセンサからの信号値をマトリクス状に読み取ることが可能な他の方式のタッチパネル（例えば、マトリクス状に分布した複数の電気抵抗値を読み取ることが可能な抵抗膜式のタッチパネル）に適用されてもよい。
【００１５】
本実施の形態においては、スタイラスペン３は、タッチパネルコントローラ４がドライブラインＤｎ＋１を駆動するのと同じ波形で、スタイラスペン３のペン先を駆動させ、タッチパネル２のタッチ面上の静電容量を変化させ、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、上記静電容量の変化（電荷信号）を検出し、ユーザによってスタイラスペン３に設けられたボタンが押されているかどうかの状態や筆圧などの付加的な情報をタッチパネルコントローラ４が検出するようになっている。また、センサに接続されているドライブライン以外に用いる波形であれば、ペン先駆動用の波形はＤｎ＋２など、必ずしもＤｎ＋１でなくともよい。例えば、ドライブラインＤ０〜Ｄｎ＋１でセンサを駆動する場合にはＤ０に相当する波形でペン先を駆動しても良いし、Ｄｎ＋２以降の波形でペン先を駆動してもよい。
【００１６】
そして、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離は、タッチパネルコントローラ４によって、タッチによる上記静電容量の変化から算出することができる。
【００１７】
図２は、タッチパネルコントローラ４からドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される信号波形と、スタイラスペン３のペン先を駆動する信号波形Ｄｎ＋１と、を示す図である。
【００１８】
タッチパネルコントローラ４は、各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎに対して、受信準備期間中に受信準備信号を出力し、続く同期期間中に同期信号を出力し、続くデータ送信期間中にデータ送信信号を出力し、続くタッチおよびペン入力検出期間中に駆動信号（検出信号）を出力する。図２に示すように、各期間は周期的に繰り返され、受信準備期間からタッチおよびペン入力検出期間までの期間を１つのレコードとする。
【００１９】
また、図２に示すように、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される受信準備信号はそれぞれ同一の波形を有しており、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される同期信号はそれぞれ同一の波形を有しており、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力されるデータ送信信号はそれぞれ同一の波形を有している。
【００２０】
一方、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される駆動信号は、電位が順次Ｈｉｇｈとなる波形を有している。すなわち、ドライブラインＤｎ−１の駆動信号の電位がＨｉｇｈからＬｏｗとなるタイミングに、次のドライブラインＤｎの駆動信号の電位がＬｏｗからＨｉｇｈとなる。
【００２１】
（各種信号）
受信準備信号は、同期期間の直前の期間である受信準備期間において、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される。スタイラスペン３は、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力された受信準備信号を検出し、検出した受信準備信号を基準として後続の信号の位相および／または振幅を調整（補正）する。なお、データ送信期間の直前にも受信準備期間を設け、当該受信準備期間において受信準備信号を各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力する構成であってもよい。
【００２２】
同期信号は、受信準備期間に続く同期期間において、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される。スタイラスペン３が各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力された同期信号を検出することによって、スタイラスペン３の駆動タイミングとタッチパネルコントローラ４の駆動タイミングとが同期化される。
【００２３】
データ送信信号は、同期期間に続くデータ送信期間において、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される。データ送信信号はタッチパネル２の駆動情報を含んでいる。駆動情報は、後述する情報信号の一例である。同期期間においてすでにタッチパネルコントローラ４に同期化されたスタイラスペン３が、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力されたデータ送信信号を検出することによって、スタイラスペン３にタッチパネル２の駆動情報が伝達される。
【００２４】
駆動信号は、データ送信期間に続くタッチおよびペン入力検出期間において、各ドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力される。タッチパネルコントローラ４は、駆動信号により各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、タッチ操作によるタッチパネル２の静電容量の変化を検出するようになっている。
【００２５】
また、図２中にＤｎ＋１で示す信号波形によってスタイラスペン３のペン先を駆動させることによってタッチパネル２の静電容量を変化させ、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、上記静電容量の変化を検出し、ユーザによってスタイラスペン３に設けられたボタンが押されているかどうかの状態や筆圧などの付加的な情報をタッチパネルコントローラ４が検出するようになっている。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、図示されているように、ドライブラインＤ０〜Ｄｎの駆動、およびＤｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先の駆動について、逐次駆動する場合について説明するが、符号列として、Ｍ系列信号やアダマール符号列などを用いて、ドライブラインＤ０〜Ｄｎの駆動、およびＤｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先の駆動について、並列駆動させてもよく、並列駆動を用いた場合には、符号列の相関演算を行い求められた相関値から検出対象物の位置を検出してもよく、符号列の復元演算を行い求められた復元値から検出対象物の位置を検出してもよい。
【００２７】
ドライブラインＤ０〜Ｄｎの駆動、およびＤｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先の駆動について、並列駆動させた場合には、センシング回数（積分回数）を増やすことができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させ、精度高く位置検出を行うタッチパネルを実現できる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、データ送信期間は同期期間の直後の期間とするが、データ送信期間をタッチおよびペン入力検出期間の直後に設けてもよい。また、本実施の形態においては、受信準備期間は同期期間の直前の期間とするが、受信準備期間をデータ送信期間の直前の期間としてもよい。
【００２９】
＜タッチパネルの構成＞
図３は、タッチパネルシステム１に備えられたタッチパネル２の概略的な回路構成を示す図である。同図に示されているように、図中の左右方向に延びるドライブラインＤ０〜Ｄｎが複数個（ｎ個）平行に設けられており、ドライブラインＤ０〜Ｄｎと交差するように、図中の上下方向に延びるセンスラインＳ０〜Ｓｍが複数個（ｍ個）平行に設けられている。そして、上記各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎと上記各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍとが交差する箇所（交点）には、静電容量Ｃ００〜Ｃｎｍが設けられている。なお、上記ｍ、ｎは同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００３０】
そして、スタイラスペン３は、タッチパネル２のタッチ面に近づくことにより、タッチパネルコントローラ４から各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力された同期信号を検出し、タッチパネルコントローラ４と同期化される。
【００３１】
それから、タッチパネルコントローラ４は、図２に示すタッチおよびペン入力検出期間中に、各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、タッチによる上記静電容量の変化を検出し、タッチ位置および／または、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離を算出する。
【００３２】
＜スタイラスペンの構成および筆圧センサ機能＞
本実施の形態のスタイラスペン３は、例えば、筆圧を検知するための筆圧センサを有しており、この筆圧センサからの筆圧信号は、タッチパネルコントローラ４と同期を取りながら出力されるようになっている。ただし、スタイラスペン３は、必ずしもこれに限らず、筆圧を検知するための筆圧センサを有していなくてもよい。図４は、スタイラスペン３の構成を示す断面図である。
【００３３】
スタイラスペン３は、図４に示すように、使用者が手で握るために略円筒状に形成された導電性の把持部５ａを有するユーザが手で握るペン本体５を有し、ペン本体５の先端には、タッチ操作時にタッチパネル２に押し当てられるペン先部６が設けられている。
【００３４】
ペン先部６は、ペン先カバー６ａと、ペン先軸６ｂと、ペン先カバー６ａを軸方向に進出移動自在に保持する絶縁体６ｃ・６ｃと、ペン先軸６ｂの奥側に設けられた筆圧センサ６ｄとを有している。
【００３５】
ペン先カバー６ａは絶縁性材料からなっていると共に、ペン先軸６ｂは導電性の材料、例えば金属または導電性合成樹脂材からなっている。
【００３６】
また、筆圧センサ６ｄは、例えば、半導体ピエゾ抵抗圧力センサからなっており、図示しないダイヤフラムの表面に半導体ひずみゲージが形成されている。したがって、タッチ操作時にペン先部６のペン先カバー６ａをタッチパネル２に押し当てると、ペン先カバー６ａを介してペン先軸６ｂが押し込まれて、筆圧センサ６ｄのダイヤフラムの表面を押圧し、これにより、ダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換する。これにより、スタイラスペン３における筆圧を検出できるようになっている。さらに、筆圧検出の原理については、必ずしもこれに限らず、他の検出原理を採用することが可能である。
【００３７】
なお、ペン本体５の内部には、接続スイッチ７と、第１制御回路（間引き決定部，判定部）８と、動作切替スイッチ９ａ・９ｂと、センス回路１０と、同期信号検出回路１１と、タイミング調整回路１２と、ドライブ回路１３と、第２制御回路（間引き決定部，判定部）２９と、が設けられている。さらに、接続スイッチ７は、省略することも可能である。接続スイッチ７を省略する場合には、第１制御回路８の出力はペン先軸６ｂに接続される。
【００３８】
接続スイッチ７は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）等からなる電子スイッチであり、第１制御回路８にてオン・オフ制御される。ここで、接続スイッチ７がオフの場合、ペン先カバー６ａはペン本体５の把持部５ａと電気的に遮断されている。このとき、ペン先部６の成分容量は極めて小さいため、ペン先カバー６ａをタッチパネル２に近接させても、タッチパネルシステム１はスタイラスペン３の近接・当接を認識することはない。
【００３９】
一方、接続スイッチ７がオンになると、ペン先カバー６ａは、ペン先軸６ｂを介してペン本体５の把持部５ａと電気的に接続され、人体は把持部５ａを介してペン先カバー６ａと導通する。これにより、人体は比較的大きな静電容量を有するため、スタイラスペン３がタッチパネル２に近接・接触すると、タッチパネル２の前述した各静電容量Ｃ００〜Ｃｎｎに蓄積された電荷が変化して、タッチパネルシステム１はスタイラスペン３のタッチ状態を検出することができる。
【００４０】
また、スタイラスペン３には、例えば、プッシュ式の第１操作スイッチ１４ａと第２操作スイッチ１４ｂとが設けられており、第１操作スイッチ１４ａおよび第２操作スイッチ１４ｂを押下操作することによって、第１操作スイッチ１４ａおよび第２操作スイッチ１４ｂに割り当てられた機能を、第１制御回路８を介して実行させる。第１操作スイッチ１４ａに割り当てられた機能としては、例えば消しゴム機能を挙げることができ、この消しゴム機能のオン・オフを第１操作スイッチ１４ａにて行うことが可能である。また、第２操作スイッチ１４ｂに割り当てられた機能としては、例えばマウスの右クリック機能を挙げることができ、このマウスの右クリック機能のオン・オフを第２操作スイッチ１４ｂにて行うことが可能である。
【００４１】
さらに、消しゴム機能およびマウスの右クリック機能は一例であり、消しゴム機能およびマウスの右クリック機能に限らない。また、さらに他の操作スイッチを設けて他の機能を付加することも可能である。
【００４２】
なお、スタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ位置は、スタイラスペン３の接続スイッチ７をオンした状態でスタイラスペン３をタッチパネル２にタッチすることによって、検出される。
【００４３】
本実施の形態では、スタイラスペン３におけるペン先部６の駆動を、タッチパネルコントローラ４にて検出するために、ドライブラインＤｎ＋１などに相当する波形でスタイラスペン３のペン先を駆動し、タッチパネル２のタッチ面上の静電容量を変化させ、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、上記静電容量の変化を検出し、ユーザによってスタイラスペン３に設けられたボタンが押されているかどうかの状態や筆圧などの付加的な情報をタッチパネルコントローラ４が検出するようになっている。
【００４４】
次に、図５に基づき、第１制御回路８および第２制御回路２９のそれぞれの主要な動作について説明する。図５の（ａ）は、第１制御回路８の主要な動作について説明するための図である。同図に示すように、第１制御回路８は、タッチ／ホバー判定部（判定部）８１および間引き指示部（間引き決定部）８２を備える。タッチ／ホバー判定部８１は、筆圧センサ６ｄから得られる筆圧情報に基づいて、スタイラスペン３がタッチ状態およびホバー状態の何れの状態にあるかを判定するようになっている。また、間引き指示部８２は、タッチ／ホバー判定部８１が、スタイラスペン３がタッチ状態にあると判定した場合に、センス回路１０および同期信号検出回路１１のそれぞれに後述する間引き信号を出力するようになっている。一方、間引き指示部８２は、タッチ／ホバー判定部８１が、スタイラスペン３がホバー状態にあると判定した場合、センス回路１０および同期信号検出回路１１のそれぞれに間引き信号を出力しないようになっている。
【００４５】
次に、図５の（ｂ）は、第２制御回路２９の主要な動作について説明するための図である。同図に示すように、第２制御回路２９は、タッチ／ホバー判定部（判定部）２９１および間引き指示部（間引き決定部）２９２を備える。タッチ／ホバー判定部２９１は、同期信号検出回路１１から得られる同期信号の振幅の大きさ（または同期信号の強度）に基づいて、スタイラスペン３がタッチ状態およびホバー状態の何れの状態にあるかを判定するようになっている。また、間引き指示部２９２は、タッチ／ホバー判定部２９１が、スタイラスペン３がタッチ状態にあると判定した場合に、センス回路１０および同期信号検出回路１１のそれぞれに間引き信号を出力するようになっている。一方、間引き指示部２９２は、タッチ／ホバー判定部２９１が、スタイラスペン３がホバー状態にあると判定した場合、センス回路１０および同期信号検出回路１１のそれぞれに間引き信号を出力しないようになっている。
【００４６】
＜タッチパネルコントローラの構成＞
次に、図６は、タッチパネルシステム１に備えられたタッチパネルコントローラ４の概略構成を示す図である。同図に示されているように、タッチパネルコントローラ４には、ドライブライン駆動回路１５（駆動回路）と、センスアンプ１６と、タイミングジェネレータ１７と、制御部１８と、ＡＤ変換器１９と、処理部２０と、を備えている。
【００４７】
ドライブライン駆動回路１５は、タイミングジェネレータ１７で生成されたクロック信号ＣＬに基づいて生成された受信準備信号と、同期信号と、データ送信信号と、駆動信号とを、各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力する回路である。
【００４８】
センスアンプ１６は、タイミングジェネレータ１７で生成されたクロック信号ＣＬと、上記駆動信号とに基づいて各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、容量データを取得し、ＡＤ変換器１９に送る回路である。
【００４９】
タイミングジェネレータ１７は、クロック信号ＣＬと、上記クロック信号ＣＬに基づいた同期信号とを生成し、ドライブライン駆動回路１５、センスアンプ１６および制御部１８などに送る回路である。
【００５０】
ＡＤ変換器１９は、上記容量データをデジタルデータに変換後、処理部２０に送る回路である。
【００５１】
処理部２０は、上記容量データから、タッチ位置に関する情報、スタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさ、すなわち、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離に変換可能な情報およびユーザによるスタイラスペン３に設けられたボタンが押されているかどうかの状態や筆圧などの付加的な情報を検出する。そして、処理部２０は、検出した情報に対応する処理を実行する。
【００５２】
制御部１８は、受信準備期間中、同期期間中、および、データ送信期間中は、タッチ反応の大きさデータ（タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離の情報）に基づいて、間引き信号をドライブライン駆動回路１５に出力するか否かを決める。すなわち、タッチ反応の大きさデータが所定値以上であれば、間引き信号を出力し、タッチ反応の大きさデータが所定値未満であれば、ドライブラインを間引かずに駆動信号を出力する。したがって、受信準備期間中、同期期間中、および、データ送信期間中は、タッチ反応の大きさデータが所定値以上、すなわち、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離が所定値より近い場合には、ドライブライン駆動回路１５から間引きされた同期信号が出力されることとなる。
【００５３】
＜タッチパネルコントローラとスタイラスペンとの同期の基本動作＞
本実施の形態のスタイラスペン３は、無線にてタッチパネルコントローラ４と信号の送受信を行っている。したがって、タッチパネルコントローラ４におけるドライブラインＤ０〜Ｄｎの駆動のタイミングに合うように仮想のドライブラインＤｎ＋１を駆動するのと同じパターンでペン先部６を駆動する。そこで、スタイラスペン３では、ドライブ回路１３を設けてタッチパネルコントローラ４のドライバと同様に駆動を行うようにしている。
【００５４】
タッチパネルコントローラ４におけるドライブラインＤ０〜Ｄｎの駆動は、タイミングジェネレータ１７（図６）にて生成される駆動タイミングに基づいている。このため、スタイラスペン３においても、タッチパネルコントローラ４が駆動するタイミングに対して同期をとって動作させなければならない。そこで、本実施の形態のスタイラスペン３では、センス回路１０、同期信号検出回路１１およびタイミング調整回路１２を設けることにより、タッチパネル２を介してスタイラスペン３にてタッチパネルコントローラ４が駆動する同期信号を検出して、該タッチパネルコントローラ４の同期信号のタイミングとスタイラスペン３においてタイミング調整回路１２にて発生するペン同期信号のタイミングとを一致させるようにしている。
【００５５】
なお、スタイラスペン３の駆動動作は、動作切替スイッチ９ａをオンにし、かつ動作切替スイッチ９ｂをオフにしてセンス回路１０および同期信号検出回路１１によりタッチパネルコントローラ４からの同期信号を検出するための同期信号検出期間と、準備期間と、動作切替スイッチ９ａをオフにし、かつ動作切替スイッチ９ｂをオンにしてドライブ回路１３によりペン先部６を駆動する駆動モード期間との３期間の繰り返しによって構成されている。
【００５６】
上記同期信号検出期間は、同期波形を表すビットパターンを検出するための待ち期間であり、ペン先部６のドライブを切り、ペン先信号波形から同期信号パターンを検出する期間である。
【００５７】
上記準備期間は、同期信号パターン検出後に、タッチパネルコントローラ４とタイミングを合わせてペン先を駆動し始めるための準備期間であり、ドライブ開始のタイミングをとる期間である。
【００５８】
上記駆動モード期間は、ドライブ回路１３によりペン先部６を駆動する期間であり、タッチパネルコントローラ４の駆動タイミングに合うよう、駆動波形のエッジを微調整しながら、ペン先部６を駆動する期間である。このときには、タッチパネルコントローラ４の駆動タイミングに合わせてスタイラスペン３のドライブ回路１３が駆動される。
【００５９】
図７は、スタイラスペン３で検出される同期信号の大きさと、タッチパネルコントローラ４で検出されるスタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさと、の対応関係を示す図である。
【００６０】
図７の（ａ）は、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが比較的大きく離れている場合を示す図であり、このような場合においては、スタイラスペン３では同期信号の波形がほぼ検出されない。そして、タッチパネルコントローラ４で検出されるスタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさも、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが比較的大きく離れているので、タッチ反応無しと判定される。
【００６１】
図７の（ｂ）は、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが比較的近くにある場合を示す図であり、このような場合においては、スタイラスペン３では小さな同期信号の波形が検出される。そして、タッチパネルコントローラ４で検出されるスタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさは、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが比較的近くにあるので、タッチ反応小と判定される。
【００６２】
図７の（ｃ）は、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが接触している場合を示す図であり、このような場合においては、スタイラスペン３では大きな同期信号の波形が検出される。そして、タッチパネルコントローラ４で検出されるスタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさは、タッチパネル２のタッチ面とスタイラスペン３とが接触しているので、タッチ反応大と判定される。
【００６３】
なお、タッチパネルコントローラ４で検出されるスタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ反応の大きさ、すなわち、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離は、図２に示すタッチおよびペン入力検出期間中に、各々のドライブラインＤ０〜Ｄｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ０〜Ｓｍを介して、タッチによる上記静電容量の変化を検出し、算出される。
【００６４】
（制御部１８の動作）
ところで、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３の動作を好適に制御するためには、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３に制御信号等の情報信号を送信する必要がある。
【００６５】
例えば、タッチ／ホバー判定信号を、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３に情報信号として送信することにより、スタイラスペン３がタッチ状態にあるかホバー状態にあるかに応じてスタイラスペン３を好適に制御することができる。
【００６６】
また、例えば、タッチパネル２の駆動状態を示す情報を、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３に制御信号として送信することにより、タッチパネル２の駆動状態に応じてスタイラスペン３を好適に制御することができる。上記制御信号は、上記情報信号の一例である。
【００６７】
情報信号は、例えば、スタイラスペン３がタッチ状態であるかホバー状態であるかを示す信号であってよい。
【００６８】
また、情報信号は、例えば、タッチパネル２の駆動状態がアクティブ状態であるかアイドル状態であるか（すなわち、タッチパネル２が駆動されているか否か）を示す信号であってよい。
【００６９】
タッチパネルコントローラ４では、制御部１８が上記情報信号を生成する機能を有している。また、スタイラスペン３には、当該情報信号を受信する第２制御回路２９が設けられている。
【００７０】
ここで、制御部１８の動作について説明する。制御部１８は、例えば、処理部２０より通知されたタッチ反応の大きさデータに基づき、スタイラスペン３がタッチ状態であるかホバー状態であるかを認識する。そして、制御部１８は、当該認識結果に基づいて、情報信号を生成する。
【００７１】
情報信号は、デジタル信号として表されてよい。例えば、情報信号は、（ｉ）タッチ状態を示す場合には信号「０」として、また、（ｉｉ）ホバー状態を示す場合には信号「１」として、それぞれ表されてよい。
【００７２】
本実施形態では、情報信号は、上述の同期信号と同様に、マンチェスタ符号化されている。例えば、信号「０」を、波形のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに対応させ、信号「１」を、波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈに対応させればよい。
【００７３】
情報信号にマンチェスタ符号化を施すことにより、情報信号がＨｉｇｈまたはＬｏｗの状態のまま長時間維持されることを防止することができる。これにより、情報信号の直流成分を低減することができ、情報信号を無線通信によって好適に伝送することができる。
【００７４】
しかしながら、情報信号の符号化方式は、マンチェスタ符号化方式に限定される必要はなく、公知の符号化方式が用いられてよい。例えば、ＲＺ（Return to Zero）方式、ＮＲＺ（Non Return to Zero）方式、ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）方式、ＡＭＩ符号（Alternate Mark Inversion code）方式、ＣＭＩ符号（Code Mark Inversion code）方式等の符号化方式が用いられてよい。
【００７５】
なお、情報信号は、１ビットであってもよい。しかしながら、情報信号のエラー訂正を行うためには、情報信号は各ビットの値が等しい多ビットの信号であることが好ましい。本実施形態では、情報信号を３ビットとする。
【００７６】
このため、情報信号は、例えば、（ｉ）タッチ状態を示す場合には信号「０００」として、また、（ｉｉ）ホバー状態を示す場合には信号「１１１」として、それぞれ表される。
【００７７】
なお、情報信号のビット数は、特に３ビットに限定されない。情報信号は、Ｎビット（Ｎ≧１）であればよく、Ｎの値は、タッチパネルシステム１の設計者によって適宜決定されてよい。
【００７８】
また、制御部１８は、例えば、タイミングジェネレータ１７が生成したドライブライン駆動回路１５の動作を規定する信号を参照し、タッチパネル２の駆動状態がアクティブ状態であるかアイドル状態であるかを認識するようにしても良い。そして、制御部１８は、当該認識結果に基づいて、情報信号を生成するようにしても良い。
【００７９】
なお、情報信号は、１ビットであってもよい。しかしながら、情報信号のエラー訂正を行うためには、情報信号は各ビットの値が等しい多ビットの信号であることが好ましい。本実施形態では、情報信号を３ビットとする。このため、情報信号は、例えば、（ｉ）アクティブ状態を示す場合には信号「０００」として、また、（ｉｉ）アイドル状態を示す場合には信号「１１１」として、それぞれ表しても良い。
【００８０】
制御部１８において生成された情報信号は、上述の同期信号と同様にして、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３へ伝送される。なお、情報信号は、同期信号に後続して、タッチパネルコントローラ４からスタイラスペン３に伝送される。
【００８１】
（第２制御回路２９の動作）
続いて、スタイラスペン３側の動作について説明を行う。第２制御回路２９は、同期信号検出回路１１が同期信号を検出したことをトリガとして、情報信号を受信する動作を開始する。これにより、第２制御回路２９は、同期信号に後続する情報信号を、適切なタイミングによって受信することができる。
【００８２】
また、情報信号が多ビットである場合には、第２制御回路２９にエラー訂正の機能を設けてもよい。例えば、第２制御回路２９は、情報信号の各ビットの多数決を取ることによって、情報信号のエラー訂正を行ってもよい。
【００８３】
但し、情報信号が１ビットである場合には、第２制御回路２９にエラー訂正の機能を設けなくともよい。なお、多数決による情報信号のエラー訂正を行うためには、情報信号のビット数は、Ｎ≧３とすることが好ましい。
【００８４】
第２制御回路２９は、受信した情報信号を、タイミング調整回路１２または第１制御回路８に与える。タイミング調整回路１２は、情報信号を参照し、タッチパネル２の駆動状態に対応するペン同期信号を生成する。これにより、ドライブ回路１３は、タッチパネル２がアクティブ状態またはアイドル状態のいずれによって駆動されるかを認識し、タッチパネル２の駆動状態に対応した駆動信号を生成することができる。また、第１制御回路８および第２制御回路２９は、それぞれ情報信号を参照し、スタイラスペン３がタッチ状態にあるか、またはホバー状態にあるかを認識することができる。
【００８５】
＜タッチ状態とホバー状態との識別方法について＞
次に、本願で想定し得るスタイラスペン３のタッチ状態とホバー状態との識別方法について説明する。まず、タッチ状態とホバー状態との識別は、タッチパネルコントローラ４側で行われる場合と、スタイラスペン３側で行われる場合とが考えられる。
【００８６】
タッチパネルコントローラ４側で行われる場合は、上述したように処理部２０（図６参照）から出力されるタッチ反応の大きさデータに基づいて、制御部１８が、タッチパネル２とスタイラスペン３との間の距離を算出し、この算出結果に応じてタッチパネル２に対してスタイラスペン３がタッチ状態にあるか、ホバー状態にあるかを判定することができる。この場合、ドライブライン駆動回路１５の動作を通じてタッチ／ホバー判定信号が情報信号としてスタイラスペン３に送信され、スタイラスペン３の第２制御回路２９がタッチ／ホバー判定信号を受信し、第１制御回路８に渡す。第１制御回路８は、タッチ判定信号を取得した場合は、タッチパネル２に対してスタイラスペン３がタッチ状態にあると判定し、ホバー判定信号を受信した場合は、タッチパネル２に対してスタイラスペン３がホバー状態にあると判定する。以上のように、タッチパネルコントローラ４からタッチ／ホバー判定信号を受信することで、スタイラスペン３は、タッチパネル２に対してスタイラスペン３がタッチ状態にあるか、ホバー状態にあるかを認識することができる。なお、上述した第２制御回路２９が、受信したタッチ／ホバー判定信号に応じてスタイラスペン３がタッチ状態にあるか、ホバー状態にあるかを直接判定する構成としても良い。
【００８７】
次に、タッチ状態とホバー状態との識別がスタイラスペン３側で行われる場合について説明する。１つの方法としては、筆圧センサ６ｄによる筆圧の検出結果を利用することが考えられる。筆圧センサ６ｄにより、スタイラスペン３における筆圧が検出され、その検出結果が、第１制御回路８に通知される〔図５の（ａ）参照〕。第１制御回路８のタッチ／ホバー判定部８１は、筆圧センサ６ｄにより検出された筆圧が所定の閾値以上であれば、スタイラスペン３がタッチ状態にあると判定し、筆圧センサ６ｄにより検出された筆圧が所定の閾値未満の場合、スタイラスペン３がホバー状態にあると判定しても良い。この方法では、ほぼ、スタイラスペン３が実際にタッチパネル２に当接しているか否かによって、タッチ状態とホバー状態との識別が行われる。
【００８８】
別の方法としては、同期信号検出回路１１によって検出される同期信号の振幅の大きさの検出結果を利用することが考えられる。例えば、第２制御回路２９は、同期信号検出回路１１によって検出される同期信号の振幅の大きさを監視し、第２制御回路２９のタッチ／ホバー判定部２９１は、同期信号の振幅の大きさが第１閾値以上であれば、タッチ状態と判定し、同期信号の振幅の大きさが第１閾値未満かつ第２閾値以上であれば、ホバー状態と判定する〔図５の（ｂ）参照〕。この方法では、同期信号の信号強度に応じて、タッチ状態とホバー状態との識別が行われるため、スタイラスペン３が実際にタッチパネル２に当接しているか否かは関係がない。上記構成によれば、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかの判定結果を外部の装置から受信する必要がないため、スタイラスペン３が判定部を備えない構成（外部の装置が判定部を備える構成）と比較して通信コストを低減させることができる。
【００８９】
＜同期検出処理の間引き＞
図８は、ホバー時、およびタッチ時における同期検出処理を示す図である。図８の（ａ）は、ホバー時における同期検出処理を示す。スタイラスペン３（電子ペン）は、タッチパネルコントローラ４が周期的に駆動する同期信号を同期検出処理により検出するが、ホバー時には、同期信号が小さいために、同期検出処理が失敗に終わることがある（同図に示す丸印は、同期検出処理の成功を示し、×印は、同期検出処理の失敗を示している）。そのため、同期信号検出回路１１は、成功した同期検出処理の周期から同期信号を検出するタイミングを予想し、同期検出処理が単発で失敗したときにも同期信号が予測されたタイミングで検出されたものと判断し、その結果をタイミング調整回路１２に通知する。これにより、同期検出処理の失敗が単発の場合には、同期検出処理が成功したときと同じく、後続するペンの駆動を正常に実行することができる。
【００９０】
図８の（ｂ）は、タッチ時における同期検出処理を示す。タッチ時には、同期信号が大きいために、同期検出処理は常に成功することが期待される。そのため、同期信号検出回路１１は、成功した同期検出処理の周期から予想される同期信号を検出するタイミングを予測し、実際に同期検出処理を実行することなく、同期信号が予想されたタイミングに検出されたと判断し、その結果をタイミング調整回路１２に通知する。同期検出処理をするときとしないときの組み合わせパターンを有限の時系列の繰返しとして定義し、このパターンをもとに、同期検出処理の実行を制御することができる。なお、以上の説明では、同期検出処理をするときとしないときの組み合わせパターンを有限の時系列の繰返しとして定義する形態について説明したが、制御方式はこのような形態に限定されない。例えば、有限の時系列の繰返しでなく、どのタイミングで同期検出処理を間引くかを、フレーム毎に動的にアルゴリズムによって決定する形態を採用しても良い。以上の制御方式を、同期検出処理の間引きと称する。
【００９１】
図５に示す間引き指示部８２、および間引き指示部２９２のそれぞれは、タッチ／ホバー判定部８１およびタッチ／ホバー判定部２９１のそれぞれが、スタイラスペン３がタッチ状態にあると判定した場合に、同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行すると決定し、間引き信号をセンス回路１０および同期信号検出回路１１に出力することにより、センス回路１０および同期信号検出回路１１に各フレームごとの間引き指示の有り無しを伝える。一方、間引き指示部８２および間引き指示部２９２のそれぞれは、タッチ／ホバー判定部８１およびタッチ／ホバー判定部２９１のそれぞれが、スタイラスペン３がホバー状態にあると判定した場合に、同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行しないと決定し、間引き信号をセンス回路１０および同期信号検出回路１１に出力することにより、センス回路１０および同期信号検出回路１１に間引き指示がないことを伝える。これにより、同期信号の検出の成功率が高いタッチ状態において、同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行し、同期信号の検出の成功率が低いホバー状態において、同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行しないので、同期信号の検出処理の安定化を図ることが可能になる。
【００９２】
次に、同期検出処理を停止する（同期信号の検出を実行するタイミングを間引く）ときには、上述したように、第１制御回路８の間引き指示部８２、または第２制御回路２９の間引き指示部２９２が、センス回路１０および同期信号検出回路１１に間引き信号を出力し、かつ後述する３条件が成立した場合に、センス回路１０および同期信号検出回路１１に供給するクロックを停止し、消費電力を低減する。
【００９３】
スタイラスペン３は、下記３条件が成立した時に同期検出処理を停止する（同期信号の検出を実行するタイミングを間引く）。
・条件１：同期信号を検出するタイミングが予測可能な状態である。
・条件２：間引き指示がきている。（間引き信号の値が間引き指示ありを示している。）
・条件３：タッチ状態にある。
【００９４】
条件１について説明する。上述したように同期信号検出回路１１は同期信号が検出されたタイミングの周期から、以降の同期信号を検出するタイミングを予測するが、この予測ができる（予測が有効である）ためには、次の２つの条件が満たされなければならない。
・条件４：同期がロックされている。
・条件５：表裏がロックされている。
【００９５】
同期信号が安定して取られる状態を、同期がロックされていると称する。同期がロックされたときには、それ以降の同期検出処理が失敗した回数を数え上げ、失敗の回数がレジスタで指定された回数（例えば１６回）を越えた場合に、同期の予測ができなくなったと判断し、この状態を同期がアンロックされたと称する。
【００９６】
また、同期検出の安定性を重ねて検査する（ダブルチェックする）ために、フレームの表と裏という概念を導入する。タッチパネルコントローラ４は同期期間に同期信号を送信した直後のデータ送信期間（図２）に表裏信号を送信する。表裏信号の０の値は表をあらわし、１の値は裏をあらわす。表裏信号の値はフレーム毎に切り替わる。スタイラスペン３は同期検出処理に引き続き、表裏信号も受信する。そして、スタイラスペン３は同期信号検出に引き続き検出される表裏信号の値もあらかじめ予想することができる。（なぜなら、表裏信号はフレーム毎に０１０１…、すなわち、表裏表裏…と切り替わる周期的信号であるからである。）
同期検出処理に引き続き受信した表裏信号が、一定回数（例えば７回）連続して、予想された表裏信号に合致した場合に、同期検出処理が表裏の受信も込みで安定していると判断して、この状態を表裏がロックされていると称する。表裏がロックされたときには、それ以降の同期検出処理に引き続き受信した表裏信号の値を予想された表裏信号の値と比較し、例えば、合致しなかった時に＋２、合致した時に−１のペナルティを課し、ペナルティがある一定の値（例えば１５）に達したときに、表裏が安定して判断されていないと判断し、この状態を表裏がアンロックされていると称する。同期がロックされ（条件４）、かつ、表裏がロックされた（条件５）状態においては、同期信号を検出するタイミングが予測可能な状態である（条件１）と判断する。
【００９７】
次に、条件２について説明する。間引きの指示は、間引き信号（または間引き指示信号）で行う。上述したように、間引き信号は、第１制御回路８または第２制御回路２９から出力され、センス回路１０および同期信号検出回路１１に入力される。例えば、間引き信号の値が０のときは、間引き指示部８２または間引き指示部２９２は、同期検出処理を停止しないことを指示し、間引き信号の値が１のときは、同期検出処理を停止することを指示することが考えられる。間引き信号の値は、フレーム毎に動的にアルゴリズムによって決定しても良く、もしくは、予めレジスタ等で設定した値を順次選んでその値としても良い。例えば、Ｎビットのレジスタの値をＮビットのフリップフロップからなるリングカウンタに初期設定し、フレーム毎にリングカウンタの値を一定方向にシフトするとともに、最下位のビットにあたるフリップフロップの値を間引き信号として出力することが考えられる。Ｎビットのレジスタ値には、ランダムなパターンを設定する。パターン中の０の値と１の値の比率により、消費電力低減の程度が決まる。１の値の比率を上げることにより、すなわち、同期検出処理を間引く頻度を上げることにより、消費電力をより低減することができる。しかし、間引きの頻度を上げることは、同期検出処理の頻度を下げることになるため、ホバー距離が大きくなるなどで同期検出の条件が悪化したときに、同期をアンロックする応答が遅れる可能性があり、注意を要する。
【００９８】
次に、条件３について説明する。ホバー状態とタッチ状態の判別は、例えば、スタイラスペン３の受信する同期信号の大きさ（振幅の大きさまたは信号の強度）によって決めることができる。すなわち、スタイラスペン３とタッチパネル２の距離の大小は、スタイラスペン３の受信する同期信号の大小に反映されるので、第２制御回路２９のタッチ／ホバー判定部２９１は、同期信号の大きさが第１閾値以上のときにタッチ状態にあると判断し、同期信号の大きさが第１閾値未満、第２閾値以上のときにホバー状態にあると判断することができる。また、ホバー状態とタッチ状態の判別は、例えば、スタイラスペン３の検知する筆圧の大きさにより決めることができる。すなわち、スタイラスペン３の先端部に取り付けられた筆圧センサ６ｄにより筆圧を検知し、得られた筆圧値とある閾値との大小関係を比較することにより、第１制御回路８のタッチ／ホバー判定部８１は、スタイラスペン３とタッチパネル２との接触／非接触を判断し、接触をタッチ状態、非接触をホバー状態とすることができる。
【００９９】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図９および図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１００】
図９は、本実施形態のタッチパネルシステム１に備えられたタッチパネルコントローラ２０４の概略構成を示す図である。図９に示すように、タッチパネルコントローラ２０４は、マルチプレクサ２３を備えている。
【０１０１】
ドライブライン駆動回路１５には、ドライブラインＤ０〜Ｄｎが接続されている。また、センスアンプ１６には、センスラインＳ０〜Ｓｍが接続されている。ドライブライン駆動回路１５は、マルチプレクサ２３を介して、タッチパネル２の水平信号線ＤＬ０〜ＤＬｎまたは垂直信号線ＳＬ０〜ＳＬｍを駆動するために、ドライブラインＤ０〜Ｄｎに信号を出力する。センスアンプ１６は、マルチプレクサ２３を介して、センスラインＳ０〜Ｓｍから容量データを取得する。
【０１０２】
マルチプレクサ２３は、複数の入力と複数の出力との接続を互いに切り替える接続切替回路である。以下、図１０を参照して、マルチプレクサ２３の構成について説明する。図１０は、マルチプレクサ２３の構成を示す回路図である。
【０１０３】
マルチプレクサ２３は、（ｉ）水平信号線ＤＬ０〜ＤＬｎをドライブラインＤ０〜Ｄｎに接続し、垂直信号線ＳＬ０〜ＳＬｍをセンスラインＳ０〜Ｓｍに接続する第１接続状態と、（ｉｉ）水平信号線ＤＬ０〜ＤＬｎをセンスラインＳ０〜Ｓｍに接続し、垂直信号線ＳＬ０〜ＳＬｍをドライブラインＤ０〜Ｄｎに接続する第２接続状態とを一定周期で切り替える（反復させる）。例えば、奇数レコード目は第１接続状態とし、偶数レコード目は第２接続状態としてもよい。
【０１０４】
また、マルチプレクサ２３は、タイミングジェネレータ１７と接続されている。マルチプレクサ２３における第１接続状態と第２接続状態との切り替えの動作は、タイミングジェネレータ１７から与えられる制御信号によって制御される。
【０１０５】
以下、タッチパネル２が、第１接続状態において駆動されている状態を第１駆動状態とし、第２接続状態において駆動されている状態を第２駆動状態する。
【０１０６】
タッチパネルコントローラ２０４において、制御部１８は、タッチパネル２が第１駆動状態または第２駆動状態のいずれによって駆動されるかを示す駆動情報をデータ送信信号として生成し、ドライブライン駆動回路１５に出力する。
【０１０７】
ドライブライン駆動回路１５は、データ送信信号をドライブラインＤ０〜Ｄｎに出力する。
【０１０８】
上記の説明では、タッチパネルコントローラ４、２０４からデータ送信信号として送られる情報が駆動情報である場合を説明したが、タッチパネルコントローラは、データ送信情報として、タッチペンを駆動するために用いられる任意の情報を送ってもよい。一例として、タッチパネルコントローラからスタイラスペン３もしくはそれ以外の外部装置をレジスタ書き込みにより初期設定するために、タッチパネルコントローラからスタイラスペンもしくはそれ以外の外部装置に、レジスタのアドレスとレジスタの書き込み値を送る場合がある。
【０１０９】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施の形態について図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１１０】
図１１は、実施形態１のタッチパネルシステム１を含んだ電子機器の一例としての携帯電話機６０（電子機器）の構成を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態では、携帯電話機６０に実施形態１のタッチパネルシステム１が設けられた構成が例示されているが、実施形態２のタッチパネルシステムが、携帯電話機６０に設けられていてもよい。
【０１１１】
携帯電話機６０は、タッチパネルシステム１、表示パネル６１、操作キー６２、スピーカ６３、マイクロフォン６４、カメラ６５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６６、ＲＯＭ（Read Only Memory）６７、ＲＡＭ（Random Access Memory）６８、および表示制御回路６９を備えている。携帯電話機６０の各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
【０１１２】
上述したように、タッチパネルシステム１は、タッチパネル２、スタイラスペン３、およびタッチパネルコントローラ４を備えている。
【０１１３】
表示パネル６１は、ＲＯＭ６７またはＲＡＭ６８に格納されている画像を表示する。表示パネル６１の動作は、表示制御回路６９によって制御される。
【０１１４】
表示パネル６１は、タッチパネル２に重ねられていてもよいし、タッチパネル２を内蔵していていてもよい。なお、タッチ認識部により生成された、タッチパネル２上のタッチ位置を示すタッチ認識信号に、操作キー６２が操作されたことを示す信号と同じ役割を持たせることもできる。
【０１１５】
操作キー６２は、携帯電話機６０のユーザによる入力操作を受け付ける。スピーカ６３は、例えば、ＲＯＭ６７またはＲＡＭ６８に記憶された音楽データ等に基づき、音声を出力する。
【０１１６】
マイクロフォン６４は、ユーザからの音声の入力を受け付ける。携帯電話機６０は、入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機６０は、通信相手（例えば、他の携帯電話機）にデジタル化された音声を送信する。
【０１１７】
カメラ６５は、ユーザによる操作キー６２への入力操作に応じて、被写体を撮影し、画像データを生成する。なお、画像データは、ＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８、または外部メモリ（例えばメモリカード）に格納される。
【０１１８】
ＣＰＵ６６は、タッチパネルシステム１および携帯電話機６０の動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ６６は、例えばＲＯＭ６７に格納された各種のプログラムを実行する。
【０１１９】
ＲＯＭ６７は、データを不揮発的に格納する。また、ＲＯＭ６７は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）またはフラッシュメモリ等の、書き込みおよび消去が可能なＲＯＭである。なお、図１１には示されていないが、携帯電話機６０が、有線によって他の電子機器と接続するためのインターフェイスを備える構成としてもよい。
【０１２０】
ＲＡＭ６８は、ＣＰＵ６６によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー６２を介して入力されたデータを、揮発的に格納する。
【０１２１】
タッチパネルシステム１を備えた携帯電話機６０もまた、実施形態１のタッチパネルシステム１と同様の効果を奏する。
【０１２２】
なお、本実施形態において、タッチパネルシステム１を備えた電子機器の一例としての携帯電話機６０は、カメラ付き携帯電話機またはスマートフォン等であるが、タッチパネルシステム１を備えた電子機器はこれらに限定されない。例えば、タブレット等の携帯端末装置や、ＰＣモニター、サイネージ、電子黒板、およびインフォメーションディスプレイ等の情報処理装置もまた、タッチパネルシステム１を備えた電子機器に含まれる。
【０１２３】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るタッチペン（スタイラスペン３）は、信号の受信が可能なタッチペンであって、タッチパネル（２）を介してタッチパネルコントローラ（４）から受信した同期信号を検出する同期信号検出回路（１１）と、上記タッチパネルに対して上記タッチペンが、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかに応じて、上記同期信号検出回路による上記同期信号の検出を実行するタイミングを間引く処理を実行するか否かを決定する間引き決定部（間引き指示部８２，間引き指示部２９２）と、を備える構成である。上記構成によれば、従来の同期信号を常に監視するタッチペンと比較して、同期信号の検出が間引かれる分だけ、同期信号検出のための消費電力の低減を実現できる。
【０１２４】
本発明の態様２に係るタッチペンは、上記態様１において、上記タッチパネルに対して上記タッチペンが、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかを判定し、当該判定結果を上記間引き決定部に出力する判定部（タッチ／ホバー判定部８１，タッチ／ホバー判定部２９１）を備えていても良い。上記構成によれば、タッチペンは、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかを判定し、当該判定結果を上記間引き決定部に出力する判定部を備える。このため、タッチ状態またはホバー状態の何れの状態にあるかの判定結果を外部の装置から受信する必要がないため、タッチペンが判定部を備えない構成（外部の装置が判定部を備える構成）と比較して通信コストを低減させることができる。
【０１２５】
本発明の態様３に係るタッチペンは、上記態様１または２において、上記間引き決定部は、上記タッチペンが上記タッチ状態にある場合に、上記間引く処理を実行すると決定し、上記タッチペンが上記ホバー状態にある場合に、上記間引く処理を実行しないと決定することが好ましい。上記構成によれば、同期信号の検出の成功率が高いタッチ状態において、間引く処理を実行し、同期信号の検出の成功率が低いホバー状態において、間引く処理を実行しないので、同期信号の検出処理の安定化を図ることが可能になる。
【０１２６】
また、本発明の態様４に係るタッチパネルシステムは、上記態様１〜３の何れかのタッチペンと、複数の第１信号線、複数の第２信号線、ならびに、上記各第１信号線および上記各第２信号線の交点に形成される各静電容量を有するタッチパネルと、上記各第１信号線を駆動して上記各静電容量に基づく電荷信号を上記各第２信号線から出力させる制御か、または、上記各第２信号線を駆動して上記各静電容量に基づく電荷信号を上記各第１信号線から出力させる制御か、の何れか少なくとも一方の制御を反復して行うタッチパネルコントローラと、を含むことが好ましい。上記構成によれば、同期信号検出のための消費電力の低減を実現できるタッチパネルシステムを提供することができる。
【０１２７】
また、本発明の態様５に係る電子機器は、上記態様４のタッチパネルシステムを備えていることが好ましい。上記構成によれば、同期信号検出のための消費電力の低減を実現できる電子機器を提供することができる。
【０１２８】
〔本発明の別の表現〕
また、本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係るタッチペンは、複数の第１信号線と、上記複数の第１信号線に交差する複数の第２信号線とを有するタッチパネルを駆動するタッチパネルコントローラと併用するタッチペンであって、タッチパネルコントローラからの同期信号を検出する同期信号検出回路と、タッチパネルコントローラの駆動に合わせてタッチペンの駆動信号を生成する駆動回路と、タッチペンとタッチパネルの間のタッチ/ホバーの関係を判別する制御回路と、を備えており、上記同期信号検出回路はタッチ時に同期検出処理を間引く構成であっても良い。
【０１２９】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、信号の受信が可能なタッチペン、該タッチペンと併用されるタッチパネル、および該タッチパネルを駆動する制御を行うタッチパネルコントローラを備えたタッチパネルシステム、ならびに該タッチパネルシステムを備えた電子機器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  タッチパネルシステム
２  タッチパネル
３  スタイラスペン（タッチペン）
４，２０４  タッチパネルコントローラ
８  第１制御回路（間引き決定部，判定部）
２９  第２制御回路（間引き決定部，判定部）
６０  携帯電話機（電子機器）
８１，２９１  タッチ／ホバー判定部（判定部）
８２，２９２  間引き指示部（間引き決定部）
Ｄ０〜Ｄｎ  ドライブライン（第１信号線）
Ｓ０〜Ｓｍ  センスライン（第２信号線）
【図１】
2016218857.tif 000003
【図２】
2016218857.tif 000004
【図３】
2016218857.tif 000005
【図４】
2016218857.tif 000006
【図５】
2016218857.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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