JP5902351B2 - タッチパネルシステム、スタイラスペン、及び電子機器 - Google Patents

タッチパネルシステム、スタイラスペン、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンと、前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムに関し、特に、複数の第１信号線と複数の第２信号線とを交互に駆動する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に関する。また、そのようなタッチパネルシステムを備える電子機器に関する。
複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネルをユーザが自身の指またはタッチペンでタッチすることによりタッチパネルへの入力操作を行うことのできるタッチパネルシステムが普及してきている。例えば、静電容量方式のタッチパネルシステムでは、ユーザの指またはタッチペンがタッチパネルに接触することによって生じた、タッチパネルにおける静電容量の変化が検出され、タッチパネルにおいて静電容量の変化が生じた位置が、タッチパネルに対する入力位置として認識される。
また、近年では、タッチパネルをタッチするペンとして、ペン先を駆動することにより信号を出力する機能を備えたスタイラスペンを備えるタッチパネルシステムに関する技術が注目されている。さらに、スタイラスペンからタッチパネルに対し、例えば筆圧を示す情報（筆圧情報）、スタイラスペンの傾きを示す情報などを送ることによってタッチパネルシステムにおけるユーザの利便性を向上させる技術も開発されてきている。
特許文献１には、指示体（スタイラスペン）の位置を検出するための符号および筆圧情報を示す符号の、２つの符号間の時間差に対応付けて送信する指示体と、指示体から送信される２つの符号間の時間差から指示体に印加された圧力を検出する位置検出装置とが開示されている。
また、特許文献２には、スタイラス（スタイラスペン）端の圧力に応じてスタイラスの発振周波数を制御することにより、筆圧情報を送信する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開２０１１−１６４８０１号公報（２０１１年８月２５日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１−１２３９０５号公報（２０１１年６月２３日公開）」
しかし、特許文献１の技術では、筆圧情報を伝達するために２つの符号の伝送タイミングに時間差を設けるために、１周期の間に従来不要であった待ち時間を設ける必要が生じ、指示体の出力信号の周波数の劣化を招くことになってしまう。加えて、特許文献１の技術では、指示体の先端部に印加された圧力に対応して２つの符号を生成するタイミングを制御するための符号生成回路を備えている必要がある。
また、特許文献２の技術では、スタイラスにおける周波数の発振性能、及び、タッチパネルにおける周波数の検出性能の双方が、高い性能を要求されることになってしまう。
さらに、筆圧情報を伝達する他の方法として、筆圧に応じてスタイラスペンの駆動電圧を変化させることによって筆圧情報を伝達する方法も考えられるが、この方法では、筆圧に応じて駆動電圧を変更する回路をペンに設ける必要が生じてしまう。ここで、ペン信号は小さいため、筆圧情報を伝達しないスタイラスペンであっても該スタイラスペンにおける駆動電圧は大きく設定されていることが通常である。このため、筆圧情報を伝達するスタイラスペンにおいては、駆動電圧をさらに大きくするために昇圧回路が必要となり、また、昇圧した電圧に耐え得るプロセスが必要となることから、コストアップの一因となる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、スタイラスペンからタッチパネルコントローラに対して簡単な構成で付加情報を供給することのできるタッチパネルシステムを提供することにある。
本発明の一態様に係るタッチパネルシステムは、Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンと、前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラと、を備えたタッチパネルシステムであって、前記スタイラスペンは、第１符号系列に基づく第１駆動電圧、および、第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する駆動回路と、前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する多重化回路と、を備え、前記多重化回路は、前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗と、前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗と、前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する。
本発明の一態様に係るスタイラスペンは、Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンであって、第１符号系列に基づく第１駆動電圧、および、第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する駆動回路と、前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する多重化回路と、を備え、前記多重化回路は、前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗と、前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗と、前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する。
本発明の一態様によれば、前記スタイラスペンの備える前記多重化回路は、前記第１駆動電圧および第２駆動電圧を、前記固定抵抗および前記可変抵抗の接続された出力端子から多重化電圧として出力し、当該多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する。つまり、前記スタイラスペンは、２つの符号系列を前記多重化回路において１つの多重化電圧に多重化し、当該多重化電圧によって前記ペン先を駆動する。
したがって、前記スタイラスペンは、当該スタイラスペンに関連する情報（以下、付加情報）をタッチパネルコントローラに供給するために、付加情報を示す符号と位置を検出するための符号とを時間差で送信する必要がない。また、前記スタイラスペンは、高い耐圧性能も高い周波数の発振性能も必要ない。
また、前記タッチパネルコントローラは、２つの符号系列に基づく駆動電圧が多重化された多重化電圧によって駆動される前記スタイラスペンのペン先の電圧から、前記スタイラスペンの位置を検出することができると共に、前記付加情報を検出することもできる。
これにより、前記タッチパネルシステムは、前記スタイラスペンから前記タッチパネルコントローラに対して簡単な構成で付加情報を供給することができる。
本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムに設けられたタッチパネルの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルに接続された信号線とドライバに接続されたドライブライン及びセンスアンプに接続されたセンスラインとの接続切替のためのマルチプレクサの構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るマルチプレクサの詳細な構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムに設けられたスタイラスペンの構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るスタイラスペンに設けられているセンサ回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るスタイラスペンの備える圧力センサの特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムに設けられたタッチパネルコントローラの駆動動作とスタイラスペンの駆動動作との対応関係を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ回路における、可変抵抗Ｒｐの値に対するセンサ回路の出力電圧Ｖｏｕｔの値の特性を示すグラフである。 可変抵抗Ｒｐの値に対する端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））と端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の特性、並びに、可変抵抗Ｒｐの値に対するＲｐ／Ｒ及び復号後レベルＬ（Ｍ＋２）／復号後レベルＬ（Ｍ＋１）の特性を示すグラフである。 図１０に示すグラフにおける各曲線の具体的な値を示す表である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムの備えるマルチプレクサおよび切替回路の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルシステムを符号長が７のＭ系列符号により並列駆動する方法を示す数式を説明するための図である。
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態について、図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
〔タッチパネルシステム１の構成〕
図１は、本実施形態に係るタッチパネルシステム１の構成を示すブロック図である。図２は、タッチパネルシステム１に設けられたタッチパネル３の構成を示す模式図である。
タッチパネルシステム１は、図１に示すように、タッチパネル３とタッチパネルコントローラ２とスタイラスペン１５とを備えている。
タッチパネル３は、図２に示すように、垂直方向に沿って互いに平行に配置された複数本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ（第２信号線）と、水平方向に沿って互いに平行に配置された複数本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ（第１信号線）と、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭと信号線ＶＬ１〜ＶＬＭとの交点にそれぞれ形成される静電容量Ｃ１１〜ＣＭＭとを備えている。タッチパネル３は、スタイラスペン１５を把持した手を着くことができる広さを有していることが好ましいが、スマートフォンに使用される大きさであってもよい。
〔タッチパネルコントローラ２〕
タッチパネルコントローラ２は、図１に示すように、マルチプレクサ４、ドライバ５、センスアンプ６、タイミングジェネレータ７、ＡＤ変換器８、容量分布計算部９（位置検出手段）、タッチ認識部１０（位置検出手段）、及び、ペン位置検出部１６を備えている。
（ドライバ５）
ドライバ５は、長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちのＭ個の符号系列に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに電圧を印加する。また、ドライバ５は、長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの残りの２個の符号系列を、スタイラスペン１５に供給する。
なお、ドライバ５からスタイラスペン１５への符号系列の供給方法は、特に限定されるものではない。例えば、タッチパネルコントローラ２とスタイラスペン１５とが有線接続させている場合には、有線通信によって供給すればよいし、無線接続されている場合には、無線通信によって供給すればよい。
ドライバ５は、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭを並列に駆動し、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭを並列に駆動する。
（センスアンプ６）
センスアンプ６は、第１駆動行程において、各静電容量Ｃ１１〜ＣＭＭに対応する電荷と、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷（第１ペン信号）とに対応する線形和信号を、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭを通して読み出して、ＡＤ変換器８に供給する。
センスアンプ６は、第２駆動行程において、各静電容量Ｃ１１〜ＣＭＭに対応する電荷と、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷（第２ペン信号）とに対応する線形和信号を、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭを通して読み出して、ＡＤ変換器８に供給する。
（マルチプレクサ４）
マルチプレクサ４について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、タッチパネル３に接続された信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ、ＶＬ１〜ＶＬＭとドライバ５に接続されたドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭ及びセンスアンプ６に接続されたセンスラインＳＬ１〜ＳＬＭとの接続切替回路の構成を示す回路図である。
マルチプレクサ４は、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭをドライバ５のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに接続し、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭをセンスアンプ６のセンスラインＳＬ１〜ＳＬＭに接続する第１接続状態と、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭをセンスアンプ６のセンスラインＳＬ１〜ＳＬＭに接続し、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭをドライバ５のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭに接続する第２接続状態とを切替える。
図４は、タッチパネルシステム１のタッチパネルコントローラ２に設けられたマルチプレクサ４の構成を示す回路図である。
マルチプレクサ４は、直列に接続された４個のＣＭＯＳスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有している。タイミングジェネレータ７からの制御線ＣＬは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ１のＰＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ２のＮＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ３のＰＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ４のＮＭＯＳのゲートと、反転器ｉｎｖの入力とに接続されている。反転器ｉｎｖの出力は、ＣＭＯＳスイッチＳＷ１のＮＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ２のＰＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ３のＮＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ４のＰＭＯＳのゲートとに接続されている。信号線ＨＬ１〜ＨＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ１・ＳＷ２に接続されている。信号線ＶＬ１〜ＶＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ３・ＳＷ４に接続されている。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ１・ＳＷ４に接続されている。センスラインＳＬ１〜ＳＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ２・ＳＷ３に接続されている。
制御線ＣＬの信号をＬｏｗにすると、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭは、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭにつながり、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭは、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭにつながる。制御線ＣＬの信号をＨｉｇｈにすると、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭは、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭにつながり、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭは、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭにつながる。
（ＡＤ変換器８）
ＡＤ変換器８は、第１駆動行程において、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭを通して読み出される各静電容量Ｃ１１〜ＣＭＭに対応する電荷と、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷（第１ペン信号）とに対応する線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部９に供給する。
ＡＤ変換器８は、第２駆動行程において、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭを通して読み出される各静電容量Ｃ１１〜ＣＭＭに対応する電荷と、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷（第２ペン信号）とに対応する線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部９に供給する。
（容量分布計算部９、タッチ認識部１０）
容量分布計算部９およびタッチ認識部１０は、タッチパネル３上をタッチするスタイラスペン１５（対象物）の位置を検出する。
具体的には、容量分布計算部９は、第１ペン信号、及び第２ペン信号を含む線形和信号と、長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列とに基づいて、（１）タッチパネル３上の静電容量分布、（２）スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布、及び、（３）スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布を計算する。また、容量分布計算部９は、計算したタッチパネル３上の静電容量分布をタッチ認識部１０に供給すると共に、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布、及び、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布をペン位置検出部１６に供給する。
タッチ認識部１０は、容量分布計算部９から供給された静電容量分布に基づいて、タッチパネル３上のタッチされた位置を認識する。
（ペン位置検出部１６）
ペン位置検出部１６は、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン１５の信号線ＨＬ１に沿った位置を検出する。また、ペン位置検出部１６は、スタイラスペン１５とＭ本の信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン１５の信号線ＶＬ１に沿った位置を検出する。
（タイミングジェネレータ７）
タイミングジェネレータ７は、ドライバ５の動作を規定する信号と、センスアンプ６の動作を規定する信号と、ＡＤ変換器８の動作を規定する信号とを生成して、ドライバ５、センスアンプ６、及びＡＤ変換器８に供給する。
また、タイミングジェネレータ７は、スタイラスペン１５の動作とタッチパネルコントローラ２の動作とを同期させるため、同期信号を生成し、生成した同期信号をスタイラスペン１５に供給する。なお、タイミングジェネレータ７は、タッチパネルコントローラ２とスタイラスペン１５とが有線接続されている場合には、同期信号を有線通信によってスタイラスペン１５に供給すればよい。また、タッチパネルコントローラ２とスタイラスペン１５とが無線接続されている場合には、同期信号を無線通信によってスタイラスペン１５に供給すればよい。
タッチパネルコントローラ２は、スタイラスペン１５の動作と同期を図るためのセンスモードにおいて、タッチパネル３を同期信号で駆動する。このとき、スタイラスペン１５は、タッチパネルコントローラ２から供給される同期信号によりタッチパネルコントローラ２との同期が取れ次第、予め決められた駆動タイミングでペン先３８を駆動する。なお、スタイラスペン１５の駆動の詳細については後述する。
上述のようにして、タッチパネルコントローラ２は、ドライバ５を含む各部により、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭを並列に駆動し、信号線ＶＬ１〜ＶＬＭを並列に駆動する。
〔スタイラスペン１５〕
次に、スタイラスペン１５の構成について、図５を参照して説明する。図５は、タッチパネルシステム１に設けられたスタイラスペン１５の構成を模式的に示すブロック図である。
スタイラスペン１５は、図５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２８を有するペン本体２７と、タッチ操作時にタッチパネル３に押し当てられるペン先部２９とを備えている。
（ペン先部２９）
ペン先部２９は、ペン先カバー３０と、ペン先軸３１とを有する。ペン先軸３１は、その先端にペン先３８を有している。ペン先カバー３０は導電性のフェルト材から成り、ペン先軸３１は導電性の合成樹脂材から成る。
ペン先部２９は、絶縁体３２を介してペン本体２７に保持されている。ペン先軸３１は、軸方向に移動可能なガイド部材（不図示）に支持されている。タッチ操作時にペン先部２９をタッチパネル３に押し当てると、フェルト材から成るペン先カバー３０が凹んでペン先軸３１がタッチパネル３に押し込まれる。
（ペン本体２７）
スタイラスペン１５のペン本体２７は、センス回路２１（同期回路）と、同期信号検出回路２２（同期回路）と、タイミングジェネレータ２３（同期回路）と、動作切替スイッチ２４・２５と、ドライブ回路２６（駆動回路）と、センサ回路４０（多重化回路）とを有している。
（ドライブ回路２６）
ドライブ回路２６は、タッチパネルコントローラ２の備えるドライバ５と同期して、（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの残りの２個の符号系列（第１符号系列、第２符号系列）から、２個の駆動電圧（第１駆動電圧、第２駆動電圧）を生成する。具体的には、ドライブ回路２６は、第１符号系列に基づく第１駆動電圧、及び、第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する。ドライブ回路２６は、生成した２個の駆動電圧を、センサ回路４０に印加する。
スタイラスペン１５は、センス回路２１によりタッチパネルコントローラ２から同期信号を取得し、同期信号検出回路２２に当該同期信号を供給する。同期信号検出回路２２によりタッチパネルコントローラ２との同期が取れると、タイミングジェネレータ２３が予め決められた駆動タイミングでドライブ回路２６を駆動する。ドライブ回路２６は２個の符号系列から生成した２個の駆動電圧をセンサ回路４０に印加し、センサ回路４０は印加された２つの駆動電圧を多重化した多重化電圧によりペン先３８を駆動する。
（センサ回路４０）
センサ回路４０は、ドライブ回路２６から供給される２個の駆動電圧を多重化した多重化電圧によりスタイラスペン１５のペン先３８を駆動する。センサ回路４０は、図６に示すように、筆圧を検知するための圧力センサ４１を有する分圧回路である。図６は、スタイラスペン１５に設けられているセンサ回路４０を示す回路図である。
圧力センサ４１は、図６に示すように、スタイラスペン１５がタッチパネル３に接触している時の圧力（筆圧）（スタイラスペンに関連する情報（付加情報））に応じて抵抗値が変化する可変抵抗Ｒｐを有しており、筆圧を可変抵抗Ｒｐの抵抗値として検出する。センサ回路４０は、また、図６に示すように、抵抗Ｒ（固定抵抗）を備えている。
可変抵抗Ｒｐの一端および抵抗Ｒの一端は、出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。また、可変抵抗Ｒｐの他の一端は端子Ｄ（Ｍ＋１）（第１端子）に接続され、抵抗Ｒの他の一端は端子Ｄ（Ｍ＋２）（第２端子）に接続されている。
なお、本実施形態における圧力センサ４１は、図７に示すように、検出される圧力が高くなるにつれて可変抵抗Ｒｐの値が小さくなる特性を有している。図７は、本実施形態に係るスタイラスペン１５の備える圧力センサ４１の特性を示すグラフである。
（ペン先３８の駆動）
ここで、ドライブ回路２６及びセンサ回路４０によるペン先３８の駆動について説明する。
ドライブ回路２６は、長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの残りの２個の符号系列からそれぞれ生成した第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）および第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）を、センサ回路４０の備える端子Ｄ（Ｍ＋１）及びＤ（Ｍ＋２）にそれぞれ印加する。センサ回路４０は、端子Ｄ（Ｍ＋１）に印加される電圧Ｖ（Ｍ＋１）と、端子Ｄ（Ｍ＋２）に印加される電圧Ｖ（Ｍ＋１）とを多重化（つまり、可変抵抗Ｒｐ及び抵抗Ｒにより分圧）した多重化電圧Ｖｏｕｔを、出力端子Ｖｏｕｔから動作切替スイッチ２５を介してペン先３８に供給する。
このとき、ペン先３８を駆動するためにセンサ回路４０から出力される多重化電圧Ｖｏｕｔは、下記式（１）により表される。
Ｖｏｕｔ＝｛Ｒ×Ｖ（Ｍ＋１）＋Ｒｐ×Ｖ（Ｍ＋２）｝／（Ｒ＋Ｒｐ） …（１）
式（１）より、多重化電圧Ｖｏｕｔは、ドライブ回路２６からセンサ回路４０に印加される第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）および第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）から、Ｒ：Ｒｐの比によって定まることになる。換言すれば、多重化電圧Ｖｏｕｔは、圧力センサ４１によって検出される筆圧（可変抵抗Ｒｐの値）に応じて変化する。なお、図６に示す抵抗Ｒも可変抵抗とし、Ｒ＋Ｒｐの値が一定になる構成としてもよい。
タッチパネルコントローラ２は、スタイラスペン１５のペン先３８を駆動する多重化電圧Ｖｏｕｔの復号結果から、筆圧を推測することができる。
上記の構成によれば、センサ回路４０は、２つの駆動電圧を、抵抗Ｒおよび可変抵抗Ｒｐにより多重化して出力する多重化電圧によりスタイラスペン１５のペン先３８を駆動する。したがって、スタイラスペン１５は、圧力情報をタッチパネルコントローラ２に供給するために、圧力情報を示す符号と位置を検出するための符号とを時間差で送信する必要もなければ、高い耐圧性能も高い周波数の発振性能も必要ない。
〔タッチパネルシステム１の動作〕
図８は、タッチパネルコントローラ２の駆動動作とスタイラスペン１５の駆動動作との対応関係を説明するための図である。
スタイラスペン１５の駆動動作の期間は、同期信号検出回路２２によりタッチパネルコントローラ２からの同期信号を検出するためのセンスモード期間と、ドライブ回路２６によりペン先３８を駆動する駆動モード期間とを含む。タッチパネルコントローラ２が同期信号を出力する期間おいては、ドライバ５は全ドライブライン、もしくは、全ライン（図２の例では、ＨＬ１〜ＨＬＭおよび、ＶＬ１〜ＶＬＭ）を同じ波形（同期信号）で駆動する。なお、全ラインを同じ波形で駆動する構成の詳細については、後述する。
同期信号検出回路２２がタッチパネルコントローラ２からの同期信号を検出すると、スタイラスペン１５は、駆動モード期間に移行する。
このとき、タッチパネルコントローラ２は、全ラインを同じ波形（同期信号）で駆動する同期信号を出力する期間の終了後に信号線ＨＬ１〜ＨＬＭを駆動する。すなわち、水平方向のライン（信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ）をドライブし、垂直方向のライン（信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ）をセンスする期間に移行する。そして再び、全ラインを同じ波形（同期信号）で駆動する期間に移行し、その期間が終了すれば、次に信号線ＶＬ１〜ＶＬＭを駆動する。すなわち、垂直方向のライン（信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ）をドライブし、水平方向のライン（信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ）をセンスする駆動モード期間に移行する。
スタイラスペン１５のドライブ回路２６は、駆動モード期間において、タッチパネルコントローラ２の駆動に同期して、ペン先３８を駆動する。
〔符号の多重化〕
次に、スタイラスペン１５のペン先３８に印加される多重化電圧について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るセンサ回路４０における、可変抵抗Ｒｐの値（つまり、圧力センサ４１によって検出される筆圧の変化）に対するセンサ回路４０の出力電圧（多重化電圧Ｖｏｕｔ）の値の特性を示すグラフである。なお、以下では、Ｒ＝１０（ｋΩ）である場合を例に挙げて説明する。
図９のグラフＡに示すように、第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）＝０及び第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）＝０である場合、駆動電圧Ｖｏｕｔの値は、可変抵抗Ｒｐの値の変化に係らず、０で一定となる。
グラフＢに示すように、第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）＝０及び第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）＝１である場合、多重化電圧Ｖｏｕｔの値は、可変抵抗Ｒｐの値の増加に応じて指数関数的に増加する。
グラフＣに示すように、第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）＝１及び第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）＝０である場合、多重化電圧Ｖｏｕｔの値は、可変抵抗Ｒｐの値の増加に応じて指数関数的に減少する。
グラフＤに示すように、第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）＝１及び第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）＝１である場合、多重化電圧Ｖｏｕｔの値は、可変抵抗Ｒｐの値の変化に係らず、１で一定となる。
センサ回路４０は、図９に示すように、第１駆動電圧Ｖ（Ｍ＋１）および第２駆動電圧Ｖ（Ｍ＋２）を多重化した多重化電圧Ｖｏｕｔにより、スタイラスペン１５のペン先３８を駆動する。
（タッチパネルコントローラ２における多重化された駆動電圧の検出）
上述のように、スタイラスペン１５のペン先３８は、２つの駆動電圧が多重化された多重化電圧により駆動される。このため、タッチパネルコントローラ２のペン位置検出部１６において検出される、スタイラスペン１５と信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ及び信号線ＨＬ１〜ＨＬＭのそれぞれとの間の静電容量の分布も、ペン先３８が多重化されていない１つの符号系列から生成される駆動電圧で駆動される場合の静電容量の分布と異なることになる。
以下に、タッチパネルコントローラ２における、筆圧情報の検出（算出）について、図１０を参照して説明する。なお、図１０では、ドライバ５が、符号長が１２７のＭ系列にてタッチパネル３を駆動する場合に、タッチパネルコントローラ２において検出され、復号されるスタイラスペン１５の多重化特性を示している。
まず、Ｍ系列を用いたタッチパネルシステム１の駆動について、図１４を参照して説明する。図１４は、タッチパネルシステム１を符号長が７のＭ系列符号により並列駆動する方法を示す数式を説明するための図である。
Ｍ系列符号により静電容量を並列駆動することによっても静電容量を推定することができる。式（２）〜式（４）に示すように、線形和信号Ｙ１〜Ｙ７の内積をとることにより、静電容量Ｃ１〜Ｃ７を推定することができる。本実施形態では、「Ｍ系列」は、二進擬似乱数列の一種であり、１と−１（または１と０）の２値のみから構成される。Ｍ系列の１周期の長さは、２ｎ−１である。
タッチパネルコントローラ２は、Ｃｎ（ｎは１〜７）の容量を求めるには、図１４の式（４）に示す演算を実行すれば良い。つまり、タッチパネルコントローラ２は、求めたい容量を駆動した符号を用いた積和演算を実行すれば良い。
具体的にＣ１を求める場合について説明する。Ｃ１は、（線形和信号Ｙ１を得る）第１の時刻に−１で駆動され、（線形和信号Ｙ２を得る）第２の時刻に−１で駆動され、（線形和信号Ｙ３を得る）第３の時刻に＋１で駆動され、（線形和信号Ｙ４を得る）第４の時刻に＋１で駆動され、（線形和信号Ｙ５を得る）第５の時刻に＋１で駆動され、（線形和信号Ｙ６を得る）第６の時刻に−１で駆動され、（線形和信号Ｙ７を得る）第７の時刻に＋１で駆動される。
Ｃ１の容量値を求めるために、復号の積和演算では、
線形和信号Ｙ１は−１で駆動しているので、−Ｙ１
線形和信号Ｙ２は−１で駆動しているので、−Ｙ２
線形和信号Ｙ３は＋１で駆動しているので、＋Ｙ３
線形和信号Ｙ４は＋１で駆動しているので、＋Ｙ４
線形和信号Ｙ５は＋１で駆動しているので、＋Ｙ５
線形和信号Ｙ６は−１で駆動しているので、−Ｙ６
線形和信号Ｙ７は＋１で駆動しているので、＋Ｙ７
とする。上記の演算は、式（４）の右辺の演算の一部を表現している。
式（４）の一部を演算すると、
７Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５−Ｃ６−Ｃ７＝―Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４＋Ｙ５−Ｙ６＋Ｙ７
となる。ここで、
７Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５−Ｃ６−Ｃ７≒７Ｃ１
であることから、
７Ｃ１≒―Ｙ１−Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４＋Ｙ５−Ｙ６＋Ｙ７
となる。
同様にＣ２の容量を求めるには、
―Ｃ１＋７Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５−Ｃ６−Ｃ７＝Ｙ１−Ｙ２−Ｙ３＋Ｙ４＋Ｙ５＋Ｙ６−Ｙ７
となる。ここで、
−Ｃ１＋７Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５−Ｃ６−Ｃ７≒７Ｃ２
であることから、
７Ｃ２≒Ｙ１−Ｙ２−Ｙ３＋Ｙ４＋Ｙ５＋Ｙ６−Ｙ７
となる。
上記の内容を整理すると、タッチパネルコントローラ２は、求めたい容量に対して、駆動した符号を用いて線形和信号の積和演算を行う。その結果、求めたい容量値の係数が７になり、他の容量の係数は−１となる。上記は符号長が７の場合の例であるが、符号長が１２７の場合は、求めたい容量値の係数が１２７になり、他の容量の係数はすべて−１となる。
図１０は、駆動符号に符号長１２７のＭ系列を用いた場合の可変抵抗Ｒｐの値に対する端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））と端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の特性、並びに、可変抵抗Ｒｐの値に対するＲｐ／Ｒ及び復号後レベルＬ（Ｍ＋２）／復号後レベルＬ（Ｍ＋１）の特性を示すグラフである。図１１は、図１０に示すグラフにおける各曲線の具体的な値を示す表である。
なお、本実施形態では、符号長が１２７であるＭ系列を、Ｍ１２７系列とも記載している。
図１０において、グラフＥは、センサ回路４０において可変抵抗Ｒｐに供給されるＤ（Ｍ＋１）の符号と、抵抗Ｒに供給されるＤ（Ｍ＋２）の符号とを多重化してペン先３８を駆動したときの、可変抵抗Ｒｐの値に対する端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））の特性を示している。また、グラフＦは、センサ回路４０において可変抵抗Ｒｐに供給されるＤ（Ｍ＋１）の符号と、抵抗Ｒに供給されるＤ（Ｍ＋２）の符号とを多重化してペン先３８を駆動したときの、可変抵抗Ｒｐの値に対する端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の特性を示している。
なお、同じ値の可変抵抗Ｒｐに対するグラフＥ及びグラフＦの復号後レベルの値の和は、図１１に示すように、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））と端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の和は、１２６で一定である。
図１０のグラフＥ及び図１１に示すように、可変抵抗Ｒｐの値が０である場合、タッチパネルコントローラ２において検出される端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））＝１２７である。また、可変抵抗Ｒｐの値が増加するにつれて多重化電圧の復号後レベルは指数関数的に減少する。
図１０のグラフＦ及び図１１に示すように、可変抵抗Ｒｐの値が０である場合、タッチパネルコントローラ２において検出される端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））＝−１である。また、可変抵抗Ｒｐの値が増加するにつれて多重化電圧の復号後レベルは指数関数的に増加する。
なお、図１０に示すように、可変抵抗Ｒｐ＝１０ｋΩであるとき、Ｒｐ：Ｒ＝５０：５０となり、グラフＥ及びグラフＦの復号後レベルは「６３」となる。
また、図１０において、グラフＧは、可変抵抗Ｒｐの値に対する端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））／端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））（復号後レベルＬ（Ｍ＋１）の値に対する復号後レベルＬ（Ｍ＋２）の値の比率）の値の特性を示す。グラフＨは、可変抵抗Ｒｐの値に対する復号後のＲｐ／Ｒ（抵抗Ｒに対する可変抵抗Ｒｐの値の比率）の値の特性を示す。
ここで、本実施形態においては、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちのＭ個の符号系列を用いて駆動すると共に、スタイラスペン１５を残りの２個の符号系列を用いて駆動し、上記長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列を用いて復号している。このため、図１０及び図１１に示すように、可変抵抗Ｒｐ＝０の場合において、回り込み成分を表すＬ（Ｍ＋２）＝−１が存在する。
しかし、グラフＧ及びグラフＨに示すように、回り込み成分によりＬ（Ｍ＋２）／Ｌ（Ｍ＋１）の値と可変抵抗Ｒｐ／固定抵抗Ｒの値とに誤差が生じることになるものの、可変抵抗Ｒｐの値が３ｋΩ〜３５ｋΩの範囲では、その誤差は無視できる程度であることが分かる。
このことから、本実施形態では、図１０の双方向矢印に示すように、スタイラスペン１５の備える圧力センサ４１の筆圧の検出可能な範囲を５０ｇ〜８００ｇの範囲、つまり、可変抵抗Ｒｐの値の変化可能な範囲を３ｋΩ〜３５ｋΩの範囲としている。
なお、図１１に示すＬ（Ｍ＋２）／Ｌ（Ｍ＋１）の値と可変抵抗Ｒｐ／固定抵抗Ｒとの相関関係から補正係数を算出して、Ｌ（Ｍ＋２）／Ｌ（Ｍ＋１）の値と補正係数を用いて、可変抵抗Ｒｐ／固定抵抗Ｒの値を推定する構成としても良い。
〔筆圧情報の算出〕
図１０及び図１１に示すように、例えば、端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））が約４７であり、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））が約７９である場合、Ｌ（Ｍ＋２）／Ｌ（Ｍ＋１）の値が０．５９程度になるので、可変抵抗Ｒｐの値は約６（ｋΩ）である。また、端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））が約８７であり、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））が約３９であるときには、Ｌ（Ｍ＋２）／Ｌ（Ｍ＋１）の値が２．２３程度になるので、可変抵抗Ｒｐの値は約２２（ｋΩ）である。このように、タッチパネルコントローラ２は、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））および端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の比から可変抵抗Ｒｐの値を算出することにより、スタイラスペン１５から供給される筆圧情報の値を算出することができる。
これにより、タッチパネルシステム１は、スタイラスペン１５からタッチパネルコントローラ２に対して、簡単な構成で筆圧情報を供給することができる。そして、タッチパネルコントローラ２は、多重化電圧によって駆動されるスタイラスペン１５のペン先３８と各信号線との間の静電容量に基づく信号から、スタイラスペン１５の位置を検出することができると共に、筆圧情報を検出することもできる。
なお、本実施形態では、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））および端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の比から可変抵抗Ｒｐの値を算出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０に示すグラフ、又は、図１１に示す表のように、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））および端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の比と可変抵抗Ｒｐとを関連付けたテーブルが不図示の記憶部に格納されていてもよい。この場合には、タッチパネルコントローラ２は、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））および端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の比に関連付けられた可変対向Ｒｐの値をテーブルから読み出すことにより、筆圧情報を取得すればよい。
また、本実施形態では、説明の簡単化のため、タッチパネル３に信号線（第２信号線）が、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭの本数と同じＭ本（ＶＬ１〜ＶＬＭ）備えられている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭの本数と異なるＫ本（ＶＬ１〜ＶＬＫ）の信号線が設けられている構成を採用することもできる。この場合には、信号線ＨＬ１〜ＨＬＭと信号線ＶＬ１〜ＶＬＫとの交点のそれぞれに（Ｍ×Ｋ）個の静電容量Ｃ１１〜ＣＭＫが形成される。
＜変形例１＞
ここで、タッチパネルコントローラ２において全ラインを同じ波形（同期信号）で駆動する変形例の構成について、図１２を参照して説明する。図１２に示すように、本実施形態に係るタッチパネルコントローラ２は、全ラインを同じ波形で駆動するために、切替回路１８を備えている。図１２は、本実施形態に係るタッチパネルコントローラ２の備えるマルチプレクサ４および切替回路１８の構成を示すブロック図である。
なお、スタイラスペン１５のセンス動作を容易にするために、タッチパネルコントローラ２が同期信号を出力する時には、前述したように、タッチパネルコントローラ２は、タッチパネル３の全面（信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ、および信号線ＨＬ１〜ＨＬＭ）を駆動する構成にしても良い。スタイラスペン１５が取得できる信号レベルをあげることができ、センスモードの動作がより容易になるためである。
切替回路１８は、直列に接続された２個のＣＭＯＳスイッチＳＷ５〜ＳＷ６を有している。タイミングジェネレータ７からの制御ラインＳｙｎｃ＿Ｅｎは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ５のＰＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ６のＮＭＯＳのゲートと、反転器ｉｎｖ２の入力とに接続されている。反転器ｉｎｖ２の出力は、ＣＭＯＳスイッチＳＷ５のＮＭＯＳのゲートと、ＣＭＯＳスイッチＳＷ６のＰＭＯＳのゲートとに接続されている。マルチプレクサ４からの信号線は、ＣＭＯＳスイッチＳＷ５・ＳＷ６に接続されている。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ６に接続されている。センスラインＳＬ１〜ＳＬＭは、ＣＭＯＳスイッチＳＷ５に接続されている。
タッチパネル３の信号線ＶＬ１〜ＶＬＭおよび信号線ＨＬ１〜ＨＬＭの双方を駆動する構成では、ドライバ５がドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを介して信号線ＶＬ１〜ＶＬＭ及び信号線ＨＬ１〜ＨＬＭを同時に駆動する。図１２に示すように、切替回路１８を追加する。切替回路１８は、タッチパネルコントローラ２が同期信号をスタイラスペン１５に出力する時には、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭをマルチプレクサ４に接続する。この結果、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを信号線ＶＬ１〜ＶＬＭおよび信号線ＨＬ１〜ＨＬＭの双方に接続することができる。
容量情報を収集するタイミング時（第１駆動工程および第２駆動工程の実施時）には、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭが、切替回路１８によりマルチプレクサ４に接続される。この結果、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭが信号線ＨＬ１〜ＨＬＭに接続され、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭが信号線ＶＬ１〜ＶＬＭに接続される第１接続状態と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭが信号線ＶＬ１〜ＶＬＭに接続され、センスラインＳＬ１〜ＳＬＭが信号線ＨＬ１〜ＨＬＭに接続される第２接続状態とが、マルチプレクサ４により切り替えられる。
＜変形例２＞
本実施形態では、スタイラスペン１５が圧力センサ４１を備えており、付加情報として筆圧情報をスタイラスペン１５からタッチパネル３へ（より具体的には、タッチパネル３を介してタッチパネルコントローラ２へ）供給する構成を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スタイラスペン１５が傾きセンサ（不図示）を備え、スタイラスペン１５の傾き情報を付加情報としてタッチパネル３へ供給する構成としてもよい。
また、スタイラスペン１５がペン本体２７のどの位置をユーザにより把持されているかを検出し、検出した把持位置に応じた色を付加情報としてタッチパネル３へ供給する構成としてもよい。さらに、スタイラスペン１５がボタン（不図示）を備え、ボタンが押下されたことを示す情報を付加情報としてタッチパネル３へ供給してもよい。
なお、本変形例においては、付加情報の値に応じて変更された駆動電圧によって付加情報が供給される構成であれば、その供給方法は特に限定されるものではない。例えば、駆動電圧を２５６階調に分割し、２５６階調中に占める駆動電圧と付加情報との比率によって付加情報を供給してもよい。
＜変形例３＞
なお、本実施形態においては、タッチパネルシステム１がスタイラスペン１５を１本備える構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、スタイラスペン１５を複数備える構成を採用することもできる。
この場合には、各スタイラスペン１５に供給される長さＮの２個の符号系列のうち、１個の符号系列を共通のものとしてもよい。
例えば、スタイラスペン１５を２本備えるタッチパネルシステム１において、各スタイラスペン１５に長さＮの２個の符号系列を供給する場合、タッチパネルコントローラ２は、スタイラスペン１５を駆動させるために合計４個の符号系列が必要となる。これに対し、長さＮの２個の符号系列のうち１個の符号系列を共通とした場合、タッチパネルコントローラ２は、合計３個の符号系列を用意すればよい。
すなわち、Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のスタイラスペン１５を備えるタッチパネルシステム１において、各スタイラスペン１５に供給する２個の符号系列のうち１個の符号系列を共通とすることにより、タッチパネルコントローラ２は、合計Ｎ＋１個の符号系列によりＮ本のスタイラスペン１５を駆動すればよい。
これにより、タッチパネルシステム１は、スタイラスペン１５の本数の増加に伴う符号系列の増加を最小限に留めることができる。
なお、上記の構成においては、例えば、タッチパネル３上のタッチ位置を検出するために各スタイラスペン１５に供給される符号系列をＤ（Ｍ＋１）、Ｄ（Ｍ＋２）、Ｄ（Ｍ＋３）とする。このとき、第一のスタイラスペンはＤ（Ｍ＋１）およびＤ（Ｍ＋２）の２つの符号の多重化電圧でペン先３８を駆動し、タッチパネルコントローラ２は、端子Ｄ（Ｍ＋１）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋１））および端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））の比から筆圧情報を算出する。また、第二のスタイラスペンはＤ（Ｍ＋２）およびＤ（Ｍ＋３）の２つの符号の多重化電圧でペン先３８を駆動し、タッチパネルコントローラ２は、端子Ｄ（Ｍ＋２）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋２））および端子Ｄ（Ｍ＋３）を駆動した符号で復号した復号後レベル（Ｌ（Ｍ＋３））の比から筆圧情報を算出する。これにより、複数のスタイラスペン１５がタッチパネル３上をタッチしている場合でも、各スタイラスペン１５を個別に検出することができると共に、各スタイラスペン１５の筆圧情報を検出することもできる。
＜変形例４＞
本実施形態では、タッチパネルシステム１がスタイラスペン１５を１本備える構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スタイラスペン１５を複数備えていてもよい。また、タッチパネルシステム１は、当該タッチパネルシステム１において使用可能なスタイラスペン１５を追加可能であってもよい。例えば、１本のスタイラスペン１５を備えるタッチパネルシステム１において、更に１本のスタイラスペン１５を追加することにより、２本のスタイラスペン１５を備えるタッチパネルシステム１とすることができる構成であってもよい。
しかし、タッチパネルシステム１においてスタイラスペン１５の本数が増えるに従い、各スタイラスペン１５に供給するための符号系列の数も増えることになる。また、符号系列の数の増加は、スタイラスペン１５から複数の付加情報を供給する場合に、特に顕著になる。
本変形例に係るタッチパネルシステム１の備えるタッチパネルコントローラ２は、例えば、スタイラスペン１５を追加することによって当該スタイラスペン１５の数が所定の数を超えた場合に、所定の数を超えたスタイラスペン１５には符号系列を供給しないペン専用モードに遷移してもよい。つまり、本変形例に係るタッチパネルシステム１の備えるスタイラスペン１５であって、所定の数を超えたスタイラスペン１５は、符号系列により駆動されない。このとき、所定の数を超えたスタイラスペン１５のみをペン専用モードとしてもよいし、全てのスタイラスペン１５をペン専用モードとしてもよい。
上述の構成によれば、タッチパネルシステム１において、スタイラスペン１５の本数が多い場合でも、所定の数までのスタイラスペン１５については符号系列によって駆動させることができる一方、所定の数を超えたスタイラスペン１５については、従来の（駆動しない）タッチペンとして使用することができる。これにより、タッチパネルシステム１に所定の数を上回るスタイラスペン１５を設ける場合であっても、タッチパネルコントローラ２は、全てのスタイラスペン１５のタッチ操作を受け付けることができる。
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２について図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１３は、本実施形態に係る携帯電話機６０の構成を示すブロック図である。
携帯電話機６０（電子機器）は、ＣＰＵ６５と、ＲＡＭ７３と、ＲＯＭ７２と、カメラ６６と、マイクロフォン６７と、スピーカ６８と、操作キー６９と、表示パネル７０と、表示制御回路７１と、タッチパネルシステム１とを備えている。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。
ＣＰＵ６５は、携帯電話機６０の動作を制御する。ＣＰＵ６５は、たとえばＲＯＭ７２に格納されたプログラムを実行する。操作キー６９は、携帯電話機６０のユーザによる指示の入力を受ける。ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ６５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６９を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ７２は、データを不揮発的に格納する。
また、ＲＯＭ７２は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。なお、図１３には示していないが、携帯電話機６０が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。
カメラ６６は、ユーザの操作キー６９の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ７３や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン６７は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機６０は、当該入力された音声（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（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ６８は、たとえば、ＲＡＭ７３に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
タッチパネルシステム１は、タッチパネル３と静電容量または静電容量差を検出するタッチパネルコントローラ２とスタイラスペン１５とを有している。ＣＰＵ６５は、タッチパネルシステム１の動作を制御する。表示パネル７０は、表示制御回路７１により、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３に格納されている画像を表示する。表示パネル７０は、タッチパネル３に重ねられているか、タッチパネル３を内蔵している。なお、タッチ認識部１０により生成されてタッチパネル３上のタッチ位置を示すタッチ認識信号に、操作キー６９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。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るタッチパネルシステム（タッチパネルシステム１）は、Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル（タッチパネル３）上をタッチするためのスタイラスペン（スタイラスペン１５）と、前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラ（タッチパネルコントローラ２）と、を備えたタッチパネルシステムであって、前記スタイラスペンは、長さＮ（Ｎは複数）の（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの１個を表す第１符号系列に基づく第１駆動電圧、および、前記長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの他の１個を表す第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する駆動回路（ドライブ回路２６）と、前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先（ペン先３８）を駆動する多重化回路（センサ回路４０）と、を備え、前記多重化回路は、前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報（筆圧情報、付加情報）に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗（可変抵抗Ｒｐ）と、前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗（抵抗Ｒ）と、前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する。
上記の構成によれば、前記スタイラスペンの備える前記多重化回路は、前記第１駆動電圧および第２駆動電圧を、前記固定抵抗および前記可変抵抗の接続された出力端子から多重化電圧として出力し、当該多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する。つまり、前記スタイラスペンは、２つの符号系列を前記多重化回路において１つの多重化電圧に多重化し、当該多重化電圧によって前記ペン先を駆動する。
したがって、前記スタイラスペンは、当該スタイラスペンに関連する情報（以下、付加情報）をタッチパネルコントローラに供給するために、付加情報を示す符号と位置を検出するための符号とを時間差で送信する必要がない。また、前記スタイラスペンは、高い耐圧性能も高い周波数の発振性能も必要ない。
また、前記タッチパネルコントローラは、２つの符号系列に基づく駆動電圧が多重化された多重化電圧によって駆動される前記スタイラスペンのペン先の電圧から、前記スタイラスペンの位置を検出することができると共に、前記付加情報を検出することもできる。
これにより、前記タッチパネルシステムは、前記スタイラスペンから前記タッチパネルコントローラに対して、簡単な構成で付加情報を供給することができる。
本発明の態様２に係るタッチパネルシステムにおいて、上記態様１における前記スタイラスペンに関連する情報は、前記ペン先に加わる筆圧を表す情報（筆圧情報）であってもよい。
上記の構成によれば、前記スタイラスペンのペン先に加わる筆圧は、前記多重化回路において、そのまま前記可変抵抗の抵抗値として検出される。つまり、前記多重化回路は、前記ペン先に加わる筆圧を前記可変抵抗の抵抗値としてそのまま２つの駆動電圧の多重化に利用することができる。
したがって、前記多重化回路は、前記ペン先に加わる筆圧が急激に変化した場合であっても、多重化電圧を、その急激な変化に追随して変化させることができる。
本発明の態様３に係るタッチパネルシステムにおいて、上記態様１または２における前記タッチパネルコントローラは、センスモード期間において同期信号により前記Ｍ本の第１信号線を駆動した後、駆動モード期間において、符号系列に基づいて前記Ｍ本の第１信号線を駆動して、前記静電容量に蓄積された電荷に基づく第１線形和信号を前記Ｋ本の第２信号線に沿って出力させ、次のセンスモード期間において前記同期信号により前記Ｋ本の第２信号線を駆動した後、次の駆動モード期間において、前記符号系列に基づいて前記Ｋ本の第２信号線を駆動して、前記静電容量に蓄積された電荷に基づく第２線形和信号を前記Ｍ本の第１信号線に沿って出力させるドライバと、前記第１線形和信号と前記第２線形和信号とに基づいて、前記タッチパネル上をタッチした対象物の位置を検出する位置検出手段（容量分布計算部９、タッチ認識部１０）と、を備え、前記スタイラスペンは、前記同期信号を受け取る同期回路（センス回路２１、同期信号検出回路２２、タイミングジェネレータ２３）を備え、前記駆動回路は、前記同期回路の出力に基づいて、前記第１駆動電圧と前記第２駆動電圧とを生成する。
上記の構成によれば、前記多重化回路は、前記駆動回路によって前記同期回路の出力に基づいて生成された前記第１駆動電圧および第２駆動電圧を多重化した多重化電圧によりペン先を駆動する。このため、前記スタイラスペンは、タッチパネルコントローラによる第１信号線又は第２信号線の駆動に同期してペン先を良好に駆動することができる。
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３において、前記ドライバは、前記Ｍ本の第１信号線を並列に駆動し、前記Ｋ本の第２信号線を並列に駆動してもよい。
上記の構成によれば、前記ドライバを備える前記タッチパネルコントローラは、並列駆動方式のタッチパネル上をタッチするスタイラスペンのペン先の駆動に基づく信号を良好に検出することができる。
本発明の態様５に係るスタイラスペンは、Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンであって、第１符号系列に基づく第１駆動電圧と、第２符号系列に基づく第２駆動電圧とを生成する駆動回路と、前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する多重化回路と、を備え、前記多重化回路は、前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗と、前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗と、前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する。
また、本発明の態様６に係る電子機器は、上記態様１に係るタッチパネルシステムを備えている。
上記の構成によれば、上記態様１に係るタッチパネルシステムと同様の効果を奏する。
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、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペン及びこれを用いたタッチパネルシステムに利用することができ、特に、複数の第１信号線と複数の第２信号線とを交互に駆動するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペン及びこれを用いたタッチパネルシステムに利用することができる。
１ タッチパネルシステム
２ タッチパネルコントローラ
３ タッチパネル
４ マルチプレクサ
５ ドライバ
６ センスアンプ
７ タイミングジェネレータ
８ ＡＤ変換器
９ 容量分布計算部（位置検出手段）
１０ タッチ認識部（位置検出手段）
１５ スタイラスペン
１６ ペン位置検出部
２１ センス回路（同期回路）
２２ 同期信号検出回路（同期回路）
２３ タイミングジェネレータ（同期回路）
２６ ドライブ回路（駆動回路）
２７ ペン本体
２８ 把持部
２９ ペン先部
３０ ペン先カバー
３１ ペン先軸
３２ 絶縁体
３８ ペン先
４０ センサ回路（多重化回路）
４１ 圧力センサ
６０ 携帯電話機（電子機器）

Claims (6)

  1. Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンと、
    前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラと、を備えたタッチパネルシステムであって、
    前記スタイラスペンは、
    長さＮ（Ｎは複数）の（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの１個を表す第１符号系列に基づく第１駆動電圧、および、前記長さＮの（Ｍ＋２）個の符号系列のうちの他の１個を表す第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する駆動回路と、
    前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する多重化回路と、を備え、
    前記多重化回路は、
    前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗と、
    前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗と、
    前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する、
    ことを特徴とするタッチパネルシステム。
  2. 前記スタイラスペンに関連する情報は、前記ペン先に加わる筆圧を表す情報である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルシステム。
  3. 前記タッチパネルコントローラは、
    センスモード期間において同期信号により前記Ｍ本の第１信号線を駆動した後、駆動モード期間において、符号系列に基づいて前記Ｍ本の第１信号線を駆動して、前記静電容量に蓄積された電荷に基づく第１線形和信号を前記Ｋ本の第２信号線に沿って出力させ、次のセンスモード期間において前記同期信号により前記Ｋ本の第２信号線を駆動した後、次の駆動モード期間において、前記符号系列に基づいて前記Ｋ本の第２信号線を駆動して、前記静電容量に蓄積された電荷に基づく第２線形和信号を前記Ｍ本の第１信号線に沿って出力させるドライバと、
    前記第１線形和信号と前記第２線形和信号とに基づいて、前記タッチパネル上をタッチした対象物の位置を検出する位置検出手段と、を備え、
    前記スタイラスペンは、前記同期信号を受け取る同期回路を備え、
    前記駆動回路は、前記同期回路の出力に基づいて、前記第１駆動電圧と前記第２駆動電圧とを生成する、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネルシステム。
  4. 前記ドライバは、前記Ｍ本の第１信号線を並列に駆動し、前記Ｋ本の第２信号線を並列に駆動する、
    ことを特徴とする請求項３に記載のタッチパネルシステム。
  5. Ｍ本の第１信号線と（Ｍは複数）、前記Ｍ本の第１信号線に交差するＫ本の第２信号線と（Ｋは複数）、前記第１信号線及び前記第２信号線の交点にそれぞれ形成された（Ｍ×Ｋ）個の静電容量とを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンであって、
    第１符号系列に基づく第１駆動電圧、および、第２符号系列に基づく第２駆動電圧を生成する駆動回路と、
    前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を多重化した多重化電圧により前記スタイラスペンのペン先を駆動する多重化回路と、を備え、
    前記多重化回路は、
    前記第１駆動電圧が印加される第１端子に一端が接続されて、前記スタイラスペンに関連する情報に基づいて抵抗値が変化する可変抵抗と、
    前記第２駆動電圧が印加される第２端子に一端が接続された固定抵抗と、
    前記固定抵抗の他端と前記可変抵抗の他端とに接続されて前記多重化電圧を出力する出力端子と、を有する、
    ことを特徴とするスタイラスペン。
  6. 請求項１に記載のタッチパネルシステムを備えた、ことを特徴とする電子機器。
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