JP2016218858A - タッチペン、タッチパネルシステムおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチペンの消費電力を低減する。
【解決手段】スタイラスペン３は、タッチパネルコントローラから送信される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路と、デジタル信号に含まれる同期信号の振幅のピーク値に基づいて、アナログ／デジタル変換回路の分解能を調整する分解能調整部１１と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、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。

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、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。

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。

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。

特開２０１２−２２５４３号公報（２０１２年２月２日公開）

特許文献１の電子ペンは、ペン同期信号を増幅器で受信し、受信して得たアナログ信号をＡＤＣ回路に入力してデジタル信号に変え、これをペン同期信号の検出に用いる。電子ペンがタッチパネルに近い時、すなわちタッチ状態には、ＡＤＣ回路入力の振幅が大きいためＡＤＣ回路の分解能は低くて足りるが、電子ペンがタッチパネルから遠い時、すなわちホバー状態には、ＡＤＣ回路入力の振幅が小さいためＡＤＣ回路の分解能は高くなければならない。

この点、特許文献１の電子ペンは、ＡＤＣ回路の分解能をホバー状態にも適用できるように十分に高くしているため、タッチ状態にはＡＤＣ回路の分解能は必要以上に高くなってしまう。ここで、ＡＤＣ回路の分解能が高いほど該ＡＤＣ回路の消費電力は大きくなることから、特許文献１の電子ペンは、タッチ状態においてＡＤＣ回路の消費電力が必要以上に大きくなっていた。一般に、タッチ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於いては、該電子ペン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。そのため、特許文献１の電子ペンにおいては、ＡＤＣ回路の分解能を可能な限り低くすることが課題となっていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＤＣ回路入力の振幅の大小を同期検出結果の振幅の大小から判断した結果を用いて、ＡＤＣ回路入力の振幅が大きい場合には該ＡＤＣ回路の分解能を低くし、ＡＤＣ回路入力の振幅が小さい場合には該ＡＤＣ回路の分解能を高くする制御を行うことにより、電子ペンの消費電力の低減を実現することにある。

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、タッチパネルコントローラから送信される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路と、上記アナログ／デジタル変換回路から出力される上記デジタル信号に含まれる、上記タッチパネルコントローラとの同期を取るための同期信号の振幅のピーク値と閾値とを比較することにより、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を調整する分解能調整部と、を備えることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、同期信号の振幅のピーク値に応じてアナログ／デジタル変換回路の分解能を調整して、特にタッチ状態における、アナログ／デジタル変換回路の消費電力を低減することで、タッチペンの消費電力の低減を実現することができる。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 （ａ）は、分解能調整機能を有しない従来のスタイラスペンに備えられたセンス回路および同期信号検出回路の概略構成を示す図である。（ｂ）は、スタイラスペンに備えられたセンス回路、分解能調整部および同期信号検出回路の概略構成を示す図である。 （ａ）は、ＡＤＣ回路の分解能を４ｂｉｔに調整する場合における、上記分解能調整部による上記ＡＤＣ回路の分解能の調整方法の一例を示す図である。（ｂ）は、上記ＡＤＣ回路の分解能を５ｂｉｔに調整する場合の調整方法の一例を示す図である。（ｃ）は、上記ＡＤＣ回路の分解能を６ｂｉｔに調整する場合の調整方法の一例を示す図である。 （ａ）は、ゲイン調整前のデジタル信号の振幅が所定振幅の場合における、ゲイン調整部および上記分解能調整部による上記ＡＤＣ回路の分解能の調整方法の一例を示す図である。（ｂ）は、上記振幅が所定振幅×１／２の場合における、上記分解能の調整方法の一例を示す図である。（ｃ）は、上記振幅が所定振幅×１／４の場合における、上記分解能の調整方法の一例を示す図である。（ｄ）および（ｅ）は、上記振幅が所定振幅×１／４より小さい場合における、上記分解能の調整方法の一例を示す図である。 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。 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。 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。

〔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について、図１〜図９に基づいて詳細に説明する。

＜タッチパネルシステムの構成＞
図１は、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。同図に示すように、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（タッチペン）３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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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Ｓ_０〜Ｓ_ｍ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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ（第１信号線）と上記各々のセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍ（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。

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、本発明を適用することが可能なタッチパネルは、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。

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Ｄ_ｎ＋１を駆動するのと同じ波形で、スタイラスペン３のペン先部分を駆動させ、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Ｓ_０〜Ｓ_ｍ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Ｄ_ｎ＋２など、必ずしもＤ_ｎ＋１でなくともよい。例えば、ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ＋１でセンサを駆動する場合にはＤ_０に相当する波形でペン先を駆動しても良いし、Ｄ_ｎ＋２以降の波形でペン先を駆動してもよい。

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、例えば、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（タッチ反応の大きさ）から算出することができる。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎに出力される信号波形と、スタイラスペン３のペン先部分を駆動する信号波形Ｄ_ｎ＋１と、を示す図である。

タッチパネルコントローラ４は、各々のドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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。

また、図２に示すように、各ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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。

一方、各ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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Ｄ_ｎ−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Ｄ_ｎの駆動信号の電位がＬｏｗからＨｉｇｈとなる。

（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Ｄ_０〜Ｄ_ｎに出力される。スタイラスペン３は、各ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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、
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Ｄ_０〜Ｄ_ｎに出力する構成であってもよい。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎに出力される。スタイラスペン３が各ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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。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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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Ｄ_０〜Ｄ_ｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍ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。

また、図２中にＤ_ｎ＋１で示す信号波形によってスタイラスペン３のペン先部分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Ｓ_０〜Ｓ_ｍ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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎの駆動、およびＤ_ｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先部分の駆動について、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Ｄ_０〜Ｄ_ｎの駆動、およびＤ_ｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先部分の駆動について、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。

ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎの駆動、およびＤ_ｎ＋１に相当する信号波形を用いたペン先部分の駆動について、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。

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。

＜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。同図に示すように、図中の左右方向に延びるドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎが複数個（ｎ個）平行に設けられており、ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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Ｓ_０〜Ｓ_ｍ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Ｄ_０〜Ｄ_ｎと上記各々のセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍとが交差する箇所には、静電容量Ｃ_００〜Ｃ_ｎｍ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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍ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。

＜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。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。

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。

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、例えば金属又は導電性合成樹脂材からなっている。

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。

なお、ペン本体５の内部には、接続スイッチ７と、制御回路８と、動作切替スイッチ９ａ・９ｂと、センス回路１０と、分解能調整部１１と、同期信号検出回路１２と、タイミング調整回路１３と、ドライブ回路１４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、制御回路８の出力はペン先軸６ｂに接続される。

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、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。

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Ｃ_００〜Ｃ_ｎｎ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。

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１５ａと第２操作スイッチ１５ｂとが設けられており、第１操作スイッチ１５ａおよび第２操作スイッチ１５ｂを押下操作することによって、第１操作スイッチ１５ａおよび第２操作スイッチ１５ｂに割り当てられた機能を、制御回路８を介して実行させる。第１操作スイッチ１５ａ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１５ａにて行うことが可能である。また、第２操作スイッチ１５ｂ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１５ｂにて行うことが可能である。

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。

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。

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Ｄ_ｎ＋１などに相当する波形でスタイラスペン３のペン先部分を駆動し、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Ｓ_０〜Ｓ_ｍ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。

＜タッチパネルコントローラの構成＞
図５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。同図に示すように、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１６（駆動回路）と、センスアンプ１７と、タイミングジェネレータ１８と、制御部１９と、ＡＤ変換器２０と、処理部２１と、を備えている。

ドライブライン駆動回路１６は、タイミングジェネレータ１８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Ｄ_０〜Ｄ_ｎに出力する回路である。

センスアンプ１７は、タイミングジェネレータ１８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Ｓ_０〜Ｓ_ｍを介して、容量データを取得し、ＡＤ変換器２０に送る回路である。

タイミングジェネレータ１８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１６、センスアンプ１７および制御部１９などに送る回路である。

ＡＤ変換器２０は、上記容量データをデジタルデータに変換後、処理部２１に送る回路である。

処理部２１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２１は、検出した情報に対応する処理を実行する。

制御部１９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１６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１６から間引きされた同期信号が出力されることとなる。

＜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Ｄ_０〜Ｄ_ｎ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Ｄ_ｎ＋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１４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。

タッチパネルコントローラ４におけるドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎの駆動は、タイミングジェネレータ１８（図５）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１２およびタイミング調整回路１３を設けることにより、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１３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。

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１２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１４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。

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、ペン先部分のドライブを切り、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。

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部分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。

上記駆動モード期間は、ドライブ回路１４によりペン先部分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、ペン先部分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１４が駆動される。

図６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。

図６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。

図６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（ホバー状態）と判定される。

図６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（タッチ状態）と判定される。

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Ｄ_０〜Ｄ_ｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍ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。

＜スタイラスペンとタッチパネルコントローラとの間での信号の送受信＞
タッチパネルシステム１において、スタイラスペン３は、無線によっ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。

また、スタイラスペン３では、ドライブ回路１３によって、ペン先部分が駆動される。ドライブ回路１４は、タッチパネルコントローラ４のドライブライン駆動回路１６と同様の駆動回路である。

ところで、ドライブライン駆動回路１６によるドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎの駆動は、タイミングジェネレータ１８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とタッチパネルコントローラ４との間の信号の送受信を好適に行うためには、スタイラスペン３においても、ドライブライン駆動回路１６がドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎを駆動するタイミングに同期をとって、ドライブ回路１４による駆動が行われる必要がある。

そこで、スタイラスペン３では、センス回路１０、同期信号検出回路１２、およびタイミング調整回路１３が設けられている。

センス回路１０は、タッチパネルコントローラ４から、タイミングジェネレータ１８において生成された同期信号を含んだペン入力信号（信号）を取得する。なお、ペン入力信号の中には、後述する情報信号（例えば、制御信号）が含まれている。同期信号検出回路１２は、センス回路１０、具体的には、後述するアナログ／デジタル変換回路１０ｂから出力されるデジタル信号の中から、同期信号を検出する。

タイミング調整回路１３は、同期信号検出回路１２において検出された同期信号を参照し、ペン同期信号を生成する。これにより、ペン同期信号のタイミングを、タイミングジェネレータ１８において生成された同期信号のタイミングに一致させることができる。

そして、該ペン同期信号がドライブ回路１４に与えられることにより、該ドライブ回路１４は、ドライブライン駆動回路１６がドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎを駆動するタイミングに同期をとって、ペン先部分を駆動することができる。

（制御部１９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。

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。該制御信号は、上記情報信号の一例である。

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。

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。

タッチパネルコントローラ４では、制御部１９が上記情報信号を生成する機能を有している。制御部１９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。

＜センス回路、分解能調整部および同期信号検出回路＞
図７の（ａ）は、分解能調整機能を有しない従来のスタイラスペン（図示せず）に備えられたセンス回路１０および同期信号検出回路１２の概略構成を示す図である。

同図に示すように、ペン入力信号はアンプ１０ａにより増幅された後に、分解能が６ｂｉｔに固定されたアナログ／デジタル変換回路（以下、ＡＤＣ回路と記載する）１０ｂ’に入力される。そして、アナログ／デジタル変換（以下、ＡＤ変換と記載する）後のペン入力信号（デジタル信号）が同期検出部１２ａに入力された後、同期検出部１２ａにおいて同期信号が検出される。同期検出部１２ａは、検出した同期信号をタイミング調整回路１３に出力する。

一方、アンプ１０ａにより増幅された後のペン入力信号の振幅が一定範囲に入るよう制御するために、ゲイン調整部１０ｃによってアンプ１０ａのゲイン（増幅率）の調整がお行われる。具体的には、デジタル信号の振幅の大小に応じて、ゲイン調整部１０ｃにおいてアンプ１０ａのゲインが調整され（図９参照）、アンプ・ゲイン設定変換部１０ｄを介して、調整後のゲイン値がアンプ１０ａにフィードバックされる。

次に、アンプ１０ａにより増幅される前のペン入力信号の振幅に比例する、同期信号の振幅の上側ピーク値を得るために、同期検出部１２ａから出力された同期信号に対してゲインによる振幅補正を行う。この補正を行うため、ゲイン調整部１０ｃによる調整後のゲイン値に基づいて、振幅補正部１２ｂにおいて、上述の同期信号の振幅補正がなされる。

そして、振幅補正後の同期信号の振幅の上側ピーク値から、アンプ１０ａにより増幅される前のペン入力信号の振幅を計算し、これに基づいて、従来のスタイラスペンとタッチパネル２の距離を計算する。

図７の（ｂ）は、スタイラスペン３に備えられたセンス回路１０、分解能調整部１１および同期信号検出回路１２の概略構成を示す図である。

同図に示すように、ペン入力信号はアンプ１０ａにより増幅された後に、分解能を６ｂｉｔ、５ｂｉｔまたは４ｂｉｔのいずれかに調整することができるＡＤＣ回路１０ｂに入力される。そして、ＡＤ変換後のペン入力信号（デジタル信号）が同期検出部１２ａに入力された後、同期検出部１２ａにおいて同期信号が検出される。同期信号の振幅の上側ピーク値（ピーク値）は、アンプ１０ａにより増幅された後のペン入力信号の振幅に比例することから、分解能調整部１１によるＡＤＣ回路１０ｂの分解能の調整に用いられる。

ここで、ゲイン調整部１０ｃによるゲイン調整後にＡＤＣ回路１０ｂから出力されるデジタル信号は、該調整後のゲイン値が反映されたアンプ１０ａから出力されるペン入力信号をＡＤ変換したものであることから、通常、その信号の振幅は充分大きくなっている。そのため、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能は、最も低い４ｂｉｔに調整されることが多くなる。ゲイン調整部１０ｃによるゲイン調整を行っても、デジタル信号の振幅が小さくなる場合には、その振幅がどの程度小さいかに応じて、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能は、より高い５ｂｉｔもしくは６ｂｉｔのいずれかに調整される。

また、振幅補正部１２ｂでは、ゲイン調整部１０ｃにおいて調整されたゲイン値と、分解能調整部１１において調整された分解能との両方に基づいて、同期検出部１２ａから出力された同期信号の振幅を補正する。

なお、分解能調整部１１は、センス回路１０に内蔵されてもよい。また、アンプ１０ａおよびＡＤＣ回路１０ｂは、センス回路１０の外部に備えられてもよい。

＜ＡＤＣ回路の分解能の調整方法＞
まず、図８を参照して、分解能調整部１１によるＡＤＣ回路１０ｂの分解能の調整方法について説明する。図８は、分解能調整部１１によるＡＤＣ回路１０ｂの分解能の調整方法を示す図である。図８の（ａ）は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を４ｂｉｔに調整する場合の一例を示す図である。図８の（ｂ）は、上記分解能を５ｂｉｔに調整する場合の一例を示す図である。図８の（ｃ）は、上記分解能を６ｂｉｔに調整する場合の一例を示す図である。

分解能調整部１１は、同期検出部１２ａから出力された同期信号における、同期が検出されたときの振幅の上側ピーク値を、予め設定された第１閾値（閾値）と比較する。そして、上側ピーク値が第１閾値以上となった場合、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を最も低い４ｂｉｔに調整する（図８の（ａ））。

上側ピーク値が第１閾値よりも小さくなった場合、分解能調整部１１は、上側ピーク値を、予め設定された第２閾値（閾値、第１閾値よりも小さい値）と比較する。そして、上側ピーク値が第２閾値以上となった場合、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を５ｂｉｔに調整する（図８の（ｂ））。一方、上側ピーク値が第２閾値よりも小さくなった場合、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を最も高い６ｂｉｔに調整する（図８の（ｃ））。

なお、同期信号の振幅の上側ピーク値に代えて、下側ピーク値を分解能調整に用いてもよい（図８参照）。また、分解能調整に用いる閾値として、例えば、第３閾値をさらに設けて、より細かく分解能の調整ができるようにしてもよい。

次に、図９を参照して、ゲイン調整部１０ｃと分解能調整部１１とを併用することによる、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能の調整方法について説明する。図９は、ゲイン調整部１０ｃと分解能調整部１１とを併用することによる、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能の調整方法の一例を示す図である。

図９に示すように、スタイラスペン３に入力されたペン入力信号は、アンプ入力としてアンプ１０ａに入力され、アンプ１０ａで増幅された結果、アンプ出力として出力される。そして、アンプ出力はＡＤＣ回路１０ｂに入力される（アンプ出力＝ＡＤＣ入力）。

このとき、アンプ１０ａのゲインをゲイン調整部１０ｃによって調整し、調整後のゲイン値を、アンプ・ゲイン設定変換部１０ｄを介してアンプ１０ａにフィードバックすることにより、アンプ出力の振幅を可能な限り「ある範囲」に収まるようにする。ここで、「ある範囲」とは、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能が、分解能調整部１１によって最も低い４ｂｉｔに調整されるような、アンプ出力の振幅の範囲を指す。

具体的には、ＡＤ変換後のアンプ出力（デジタル信号）の振幅と該振幅の大きさに応じて予め設定されたゲイン値とが記録されたゲイン値データテーブル（図示せず）が、ゲイン調整部１０ｃに内蔵されたメモリ（図示せず、ゲイン調整部１０ｃの外部に備えられてもよい）に格納されている。そして、ゲイン調整部１０ｃが、デジタル信号の振幅を検出して該振幅に対応するゲイン値を選択し、選択したゲイン値データをアンプ・ゲイン設定変換部１０ｄに出力することによりアンプ１０ａのゲインを調整する。

しかし、ゲイン調整部１０ｃによるゲイン調整によっても、アンプ出力の振幅が「ある範囲」に収まらない、すなわち、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能が４ｂｉｔでは十分に処理できない程、アンプ出力の振幅が小さい場合がある。このような場合には、分解能調整部１１によって、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能をより高い５ｂｉｔまたは６ｂｉｔに調整する。

以下、ゲイン調整部１０ｃが、デジタル信号の振幅として所定振幅、所定振幅×１／２、所定振幅×１／４および所定振幅×１／４より小さい振幅が記録され、前記各振幅に対応するゲイン値としてＫ（標準ゲイン値）、Ｋ×２およびＫ×４が記録されたゲイン値データテーブルをメモリに格納している場合を例にして、説明する。

図９の（ａ）に示すように、ゲイン調整前のデジタル信号の振幅が所定振幅の場合、ゲイン調整部１０ｃは、アンプ１０ａのゲイン値として標準ゲイン値Ｋを選択し、その値がアンプ・ゲイン設定変換部１０ｄを介してアンプ１０ａにフィードバックされる。ゲイン調整後のデジタル信号から検出された同期信号の振幅の上側ピーク値は、第１閾値より大きいことから、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を４ｂｉｔに調整する。なお、この時のペン入力信号の振幅を「１倍の振幅」と表現することにする。

図９の（ｂ）に示すように、ゲイン調整前のデジタル信号の振幅が所定振幅×１／２の場合、ゲイン調整部１０ｃは、アンプ１０ａのゲイン値として標準ゲイン値Ｋ×２を選択し、その値がアンプ１０ａにフィードバックされる。ゲイン調整後のデジタル信号から検出された同期信号の振幅の上側ピーク値は、第１閾値より大きいことから、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を４ｂｉｔに調整する。

図９の（ｃ）に示すように、ゲイン調整前のデジタル信号の振幅が所定振幅×１／４の場合、ゲイン調整部１０ｃは、アンプ１０ａのゲイン値として標準ゲイン値Ｋ×４を選択し、その値がアンプ１０ａにフィードバックされる。ゲイン調整後のデジタル信号から検出された同期信号の振幅の上側ピーク値は、第１閾値より大きいことから、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を４ｂｉｔに調整する。

図９の（ｄ）および（ｅ）に示すように、ゲイン調整前のデジタル信号の振幅が所定振幅×１／４よりも小さい場合、調整可能なゲイン値の最大値はＫ×４であることから、ゲイン調整部１０ｃは、アンプ１０ａのゲイン値として標準ゲイン値Ｋ×４を選択し、その値がアンプ１０ａにフィードバックされる。ゲイン調整後のデジタル信号から検出された同期信号の振幅の上側ピーク値が第１閾値より小さく第２閾値より大きい場合（図９の（ｄ））、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を５ｂｉｔに調整する。また、上記上側ピーク値が第２閾値より小さい場合（図９の（ｅ））、分解能調整部１１は、ＡＤＣ回路１０ｂの分解能を６ｂｉｔに調整する。

なお、ゲイン調整部１０ｃは、調整可能なゲイン値として例えば、Ｋ×１／２、Ｋ×１／４をゲイン値データテーブルに記録させてもよい。この場合、上記各ゲイン値に対応するアンプ出力の振幅は、所定振幅×２、所定振幅×４となり、それぞれ図９の（ｂ）および（ｃ）と同様の結果となる。また、調整可能なゲイン値の最大値は、Ｋ×４より大きくてもよく、調整可能なゲイン値の最小値は、Ｋ×１／４より小さくてもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０および図１１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、前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。

図１０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。同図に示すように、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。

ドライブライン駆動回路１６には、ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎが接続されている。また、センスアンプ１７には、センスラインＳ_０〜Ｓ_ｍが接続されている。ドライブライン駆動回路１６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Ｄ_Ｌ０〜Ｄ_Ｌｎまたは垂直信号線Ｓ_Ｌ０〜Ｓ_Ｌｍを駆動するために、ドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎに信号を出力する。センスアンプ１７は、マルチプレクサ２３を介して、センスラインＳ_０〜Ｓ_ｍから容量データを取得する。

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１１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１１は、マルチプレクサ２３の構成を示す回路図である。

マルチプレクサ２３は、（ｉ）水平信号線Ｄ_Ｌ０〜Ｄ_ＬｎをドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎに接続し、垂直信号線Ｓ_Ｌ０〜Ｓ_ＬｍをセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍに接続する第１接続状態と、（ｉｉ）水平信号線Ｄ_Ｌ０〜Ｄ_ＬｎをセンスラインＳ_０〜Ｓ_ｍに接続し、垂直信号線Ｓ_Ｌ０〜Ｓ_ＬｍをドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎ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。

また、マルチプレクサ２３は、タイミングジェネレータ１８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１８から与えられる制御信号によって制御される。

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。

タッチパネルコントローラ２０４において、制御部１９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１６に出力する。

ドライブライン駆動回路１６は、データ送信信号をドライブラインＤ_０〜Ｄ_ｎに出力する。

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、スタイラスペン３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４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４からスタイラスペン３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。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施の形態について図１２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、前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。

図１２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（電子機器）６０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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８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。

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。

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。

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。

〔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、タッチパネルコントローラ（４）から送信される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路（１０ｂ）と、上記アナログ／デジタル変換回路から出力される上記デジタル信号に含まれる、上記タッチパネルコントローラとの同期を取るための同期信号の振幅のピーク値と閾値とを比較することにより、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を調整する分解能調整部（１１）と、を備える。

上記構成によれは、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ回路）は、タッチパネルコントローラから送信される信号をデジタル信号に変換する。タッチペンとタッチパネルコントローラとが接近、あるいは接触している（タッチ状態）場合、タッチパネルコントローラから送信される信号の振幅は大きいことから、ＡＤＣ回路によりＡＤ変換されたデジタル信号の振幅も大きくなる。このため、分解能が低いＡＤＣ回路であってもデジタル信号を検出することができる。

分解能調整部は、デジタル信号に含まれる同期信号の振幅のピーク値と閾値とを比較することにより、ＡＤＣ回路の分解能を調整する。デジタル信号の振幅が大きければ同期信号の振幅のピーク値も大きくなることから、同期信号の振幅のピーク値が閾値以上の場合、分解能調整部によってＡＤＣ回路の分解能を低い分解能値に設定する。

したがって、上記構成によれば、ＡＤＣ回路の分解能を低くすることにより、ＡＤＣ回路の消費電力が低減することができるので、タッチペンの消費電力を低減することができる。

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、上記分解能調整部は、上記ピーク値が上記閾値以上の場合には、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を低くし、上記ピーク値が上記閾値より小さい場合には、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を高くすることが好ましい。

上記構成によれは、分解能調整部は、同期信号の振幅のピーク値が閾値以上の場合には、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ回路）の分解能を低くし、ピーク値が閾値より小さい場合には、ＡＤＣ回路の分解能を高くする。換言すれば、分解能調整部は、ピーク値と閾値との大小比較によってＡＤＣ回路の分解能を調整する。

それゆえ、ＡＤＣ回路の分解能を高くするか、あるいは低くするかを容易に判断でき、分解能調整部によって簡易にＡＤＣ回路の分解能を調整することができる。

本発明の態様３に係るタッチペンは、上記態様２において、上記閾値は、第１閾値と、上記第１閾値より小さい第２閾値と、を含み、上記分解能調整部は、まず、上記ピーク値と上記第１閾値とを比較し、上記ピーク値が上記第１閾値より小さい場合には、さらに、上記ピーク値と上記第２閾値とを比較することが好ましい。

上記構成によれば、分解能調整部は、まず、同期信号の振幅のピーク値と第１閾値とを比較し、ピーク値が第１閾値より小さい場合には、さらに、ピーク値と第２閾値（第１閾値よりも小さい）とを比較する。したがって、分解能調整の基準値となる閾値が１つのみの場合と比較して、ピーク値の大小に応じてより細かく分解能を調整することができる。

それゆえ、タッチパネルコントローラから送信される信号の振幅が大きい場合におけるＡＤＣ回路の消費電力の低減を実現しつつ、上記信号の振幅の大小に応じて、ＡＤＣ回路のペン入力信号の検出精度を適切に調整することができる。

本発明の態様４に係るタッチペンは、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記信号を増幅して上記アナログ／デジタル変換回路に出力するアンプと、上記アナログ／デジタル変換回路から出力される上記デジタル信号の振幅に応じて、上記アンプのゲインを調整するゲイン調整部と、をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、タッチペンは、タッチパネルコントローラから送信される信号を増幅してアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ回路）に出力するアンプと、ＡＤＣ回路から出力されるデジタル信号の振幅に応じて、アンプのゲインを調整するゲイン調整部と、をさらに備える。したがって、例えば、デジタル信号の振幅が所定の基準値よりも小さい場合、ゲイン調整部によって、アンプのゲインを初期設定より高くすることができる。

アンプのゲインが初期設定より高くされれば、タッチパネルコントローラから送信される信号の振幅がより大きくなってアンプから出力されることから、この信号の振幅がある程度小さい場合でも、分解能が低くされたＡＤＣ回路で検出することが十分可能となる。それゆえ、分解能調整部でＡＤＣ回路の分解能を調整するだけの場合と比較して、分解能を初期設定のまま維持、あるいは初期設定より低くするケースが増えることから、ＡＤＣ回路の消費電力をより低減することができる。ひいては、タッチペンの消費電力をより低減することができる。

本発明の態様５に係るタッチパネルシステム（１）は、上記態様１〜４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（２）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、タッチペンの消費電力の低減を可能にするタッチパネルパネルシステムを実現することができる。

本発明の態様６に係る電子機器（携帯電話機６０）は、上記態様５に係るタッチパネルシステム（１）を備えていることが好ましい。上記構成によれば、タッチペンの消費電力の低減を可能にする電子機器を実現することができる。

〔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。

本発明は、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。

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 タッチパネルコントローラ
１０ａ アンプ
１０ｂ アナログ／デジタル変換回路
１０ｃ ゲイン調整部
１１ 分解能調整部
６０ 携帯電話機（電子機器）
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）

Claims (6)

1. タッチパネルコントローラから送信される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路と、
   上記アナログ／デジタル変換回路から出力される上記デジタル信号に含まれる、上記タッチパネルコントローラとの同期を取るための同期信号の振幅のピーク値と閾値とを比較することにより、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を調整する分解能調整部と、を備えることを特徴とするタッチペン。
2. 上記分解能調整部は、上記ピーク値が上記閾値以上の場合には、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を低くし、上記ピーク値が上記閾値より小さい場合には、上記アナログ／デジタル変換回路の分解能を高くすることを特徴とする請求項１に記載のタッチペン。
3. 上記閾値は、第１閾値と、上記第１閾値より小さい第２閾値と、を含み、
   上記分解能調整部は、まず、上記ピーク値と上記第１閾値とを比較し、上記ピーク値が上記第１閾値より小さい場合には、さらに、上記ピーク値と上記第２閾値とを比較することを特徴とする請求項２に記載のタッチペン。
4. 上記信号を増幅して上記アナログ／デジタル変換回路に出力するアンプと、
   上記アナログ／デジタル変換回路から出力される上記デジタル信号の振幅に応じて、上記アンプのゲインを調整するゲイン調整部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のタッチペン。
5. 請求項１から４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。
6. 請求項５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。

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