JP2015041171A

JP2015041171A - 信号処理装置

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Publication number: JP2015041171A
Application number: JP2013170984A
Authority: JP
Inventors: 翔吾山口; Shogo Yamaguchi; 智巨清水; Tomomasa Shimizu
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: JP6084538B2

Abstract

【課題】不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することができる信号処理装置を提供する。
【解決手段】信号処理装置は、第１の信号〜第５の信号の順に取得する第１のパターン１６０、及び第ｉの信号〜第５の信号、第１の信号〜第（ｉ−１）の信号の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号〜第５の信号、第１の信号、ｉ＝５の場合は第５の信号、第１の信号〜第４の信号の順）に取得する第２のパターン１６１を交互に繰り返すことで、第１の信号〜第５の信号を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する制御部を備えて概略構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、信号処理装置に関する。

従来の技術として、コモン電極を有する表示装置と一体とされるものであり、導体と対になってキャパシタを形成するセンサ電極と、センサ電極に対して２種類の電位を周期的に設定する電位設定手段と、タッチがないときの静電容量とノイズレベル検出閾値とを比較することにより、電位設定手段で設定されたセンサ電極の駆動周波数を変更するか否かを判定する周波数変更判定手段と、駆動周波数を変更すると判定されたときに、駆動周波数を変更する周波数変更手段と、を備えたタッチパネル装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチパネル装置は、タッチがないときの静電容量がノイズレベル検出閾値未満である場合、センサ電極の駆動周波数が表示装置のコモン電極の基本周波数の整数倍となり、静電容量の変動幅が大きくなってしまう。従って、このタッチパネル装置の周波数変更判定手段は、センサ電極の駆動周波数が、コモン電極の基本周波数の整数倍とならないように変化させるので、静電容量の変動幅を小さくすることができる。

特開２０１３−１１４３２６号公報

しかし、従来のタッチパネル装置は、測定された静電容量とノイズレベル検出閾値とを比較した結果に基づいて駆動周波数を変更するので、駆動周波数を変更しないものと比べて、処理の負荷が大きくなり、処理能力の高い電子部品を使用する必要があって製造コストが増大する。

従って、本発明の目的は、不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することができる信号処理装置を提供することにある。

本発明の一態様は、第１の信号乃至第ｎの信号（ｎは３以上の整数）の順に取得する第１のパターン、及び第ｉの信号乃至第ｎの信号、第１の信号乃至第（ｉ−１）の信号の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターンと同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号乃至第ｎの信号、第１の信号の順、ｉ＝ｎの場合は第ｎの信号、第１の信号乃至第（ｎ−１）の信号の順）に取得する第２のパターン、を交互に繰り返すことで、第１の信号乃至第ｎの信号を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する信号取得部を備えた信号処理装置を提供する。

本発明によれば、不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することができる。

図１は、第１の実施の形態に係る信号処理装置のブロック図である。図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る信号処理装置の動作を説明するための概略図である。図３は、第１の実施の形態に係る信号処理装置の動作に関するフローチャートである。図４は、第２の実施の形態に係る信号処理装置のブロック図である。図５（ａ）〜（ｋ）は、第２の実施の形態に係る信号処理装置の動作を説明するための概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る信号処理装置は、第１の信号乃至第ｎの信号（ｎは３以上の整数）の順に取得する第１のパターン、及び第ｉの信号乃至第ｎの信号、第１の信号乃至第（ｉ−１）の信号の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターンと同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号乃至第ｎの信号、第１の信号の順、ｉ＝ｎの場合は第ｎの信号、第１の信号乃至第（ｎ−１）の信号の順）に取得する第２のパターン、を交互に繰り返すことで、第１の信号乃至第ｎの信号を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する信号取得部を備えて概略構成されている。

この信号処理装置は、不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することができる。具体的には、信号に不可避的に付加されるノイズの周期が、信号の周期の整数倍であると、例えば、周期的なノイズの最大値付近の値が信号に加算されて、信号の振幅の幅が大きくなることが考えられる。信号の振幅が、ノイズのために大きくなると、振幅の大きさに基づいて操作を判定するような場合に誤判定を行う場合がある。

しかし、この信号処理装置は、第１のパターンと第２のパターンを交互に繰り返すことにより、第１のパターン及び第２のパターンの周期、つまり信号を取得するための基本周期は変えずに、第１の信号を取得する周期、第ｉの信号を取得する周期、言い換えるなら、第１の信号〜第ｎの信号を取得する取得周期が変更されるので、信号を同じ周期で取得する場合と比べて、取得した信号の平均を算出する平均化処理により、容易に信号の振幅の変化を抑制することができる。

また信号処理装置は、第１のパターンと第２のパターンを交互に繰り返すことで、それぞれの信号が取得される取得周期を変更するので、ノイズの周期を測定し、当該ノイズの周期と異なる周期を生成して当該ノイズの影響を排除する場合と比べて、未知の周期を有するノイズにも有効でありながら処理の負荷が小さい。

[第１の実施の形態]
（信号処理装置１の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る信号処理装置のブロック図である。本実施の形態に係る信号処理装置１は、図１に示すように、取得された第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５に予め定められた処理を施して、処理した結果である処理情報Ｓ_５０を電磁気的に接続された電子機器（含む電子回路）に出力するように概略構成されている。

信号処理装置１は、連続的に信号を取得する際の基本周期は変更せずに、後述する第１のパターンと第２のパターンを交互に繰り返すことで、不可避的なノイズの影響を受けてノイズが加算された第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する取得周期を変更し、取得後に行われる信号の平均化処理により、ノイズの影響を抑制することが可能となっている。

なお電磁気的に接続とは、信号処理装置１と、当該電子機器とが、導電体を用いた有線通信、電磁波の一種である光を用いた光通信、及び電磁波の一種である電波を用いた無線通信の少なくとも１つを用いて接続されることを示している。

具体的には、信号処理装置１は、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５の順に取得する第１のパターン１６０、及び第ｉの信号Ｓ_ｉ〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第（ｉ−１）の信号Ｓ_ｉ―１の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１の順、ｉ＝５の場合は第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４の順）に取得する第２のパターン１６１、を交互に繰り返すことで、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する信号取得部としての制御部１０を備えて概略構成されている。

なお、上述の第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する基本周期を変えないとは、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する順番は変わるものの、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５の組を取得する周期は変わらない、言い換えるなら、信号を取得するために出力される後述する切替信号Ｓ_２０の周期（基本周期）は変わらないことを示している。従って、第１のパターン１６０と第２のパターン１６１とは、同じ周期で実行される。

またそれぞれの信号が取得される取得周期とは、例えば、第１の信号Ｓ_１が複数取得された場合、この第１の信号Ｓ_１間の時間間隔を示している。

また信号処理装置１は、図１に示すように、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５が入力し、制御部１０の制御に基づいて制御部１０との接続を切り替えて第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５から選ばれた信号を制御部１０に出力する切替部１２と、切替部１２から出力された選ばれた信号を処理して得られた処理値Ｓ_３０を制御部１０に出力する信号処理部１４と、第１のパターン１６０及び第２のパターン１６１を記憶する第１の記憶部１６と、信号処理部１４から出力された処理値Ｓ_３０を第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５に関連付けて時系列的に蓄積した蓄積情報１８０を記憶する第２の記憶部１８と、クロック信号Ｓ４０を生成するクロック信号生成部２０と、後述するカウント情報２２０を生成するカウント部２２と、信号処理装置１に接続された電子機器と通信を行う通信部２４と、を備えて概略構成されている。

（制御部１０の構成）
制御部１０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得した信号等に演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１０が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。

この制御部１０は、第１のパターン１６０及び第２のパターン１６１に基づいて切替部１２を制御する切替信号Ｓ_２０を生成し、切替部１２に出力するように構成されている。この切替信号Ｓ_２０を出力する周期が、信号を取得する基本周期となる。なお、第１のパターン１６０及び第２のパターン１６１を用いた信号の取得については、後述するものとする。

また制御部１０は、例えば、第２の記憶部１８に記憶された蓄積情報１８０に基づいて取得した信号の平均化処理を実行するように構成されている。この平均化処理は、一例として、第１の信号Ｓ_１に基づく処理値Ｓ_３０を複数蓄積し、蓄積された複数の処理値Ｓ_３０の平均を算出する処理である。

（切替部１２の構成）
切替部１２は、例えば、入力する複数の信号から選択された信号としての第ｊの信号Ｓ_ｊを出力するように構成されたマルチプレクサである。なお、本実施の形態におけるｊは、１以上５以下の整数である。

具体的には、切替部１２は、制御部１０から出力された切替信号Ｓ_２０に基づいて、入力する第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５のいずれかの信号を、信号処理部１４を介して制御部１０に出力するように構成されている。

切替部１２は、クロック信号生成部２０が生成するクロック信号Ｓ_４０に基づいたタイミングで信号の切り替えを行うように構成されている。

（信号処理部１４の構成）
信号処理部１４は、入力した第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を処理した処理値Ｓ_３０を生成し、制御部１０に出力するように構成されている。

この処理は、一例として、アナログ信号をデジタル化する処理、取得した信号から静電容量の値を算出する処理、複数の信号に基づいて検出対象物の位置の座標を算出する処理等である。

（第１の記憶部１６の構成）
第１の記憶部１６は、例えば、半導体メモリを用いた記憶装置である。この第１の記憶部１６に記憶された第１のパターン１６０は、制御部１０に読み込まれることにより、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５の順に信号を取得するように切替部１２を制御させることが可能となるように構成されている。

また第１の記憶部１６に記憶された第２のパターン１６１は、制御部１０に読み込まれることにより、第ｉの信号Ｓ_ｉ〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第（ｉ−１）の信号Ｓ_ｉ−１の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１の順、ｉ＝５の場合は第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４の順）に信号を取得するように切替部１２を制御させることが可能となるように構成されている。

なお、変形例として、第２のパターン１６１は、制御部１０に読み込まれることにより、第ｉの信号Ｓ_ｉ〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第（ｉ−１）の信号Ｓ_ｉ−１の順（ただし、ｉ≠１、ｉ＝２の場合は第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１の順、ｉ＝５の場合は第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４の順）に信号を取得するように切替部１２を制御させることが可能となるように構成されても良い。

（第２の記憶部１８の構成）
第２の記憶部１８は、例えば、半導体メモリを用いた記憶装置である。この第２の記憶部１８が記憶する蓄積情報１８０は、例えば、時系列的に蓄積された第１の信号Ｓ_１の複数の処理値Ｓ_３０、第２の信号Ｓ_２の複数の処理値Ｓ_３０、第３の信号Ｓ_３の複数の処理値Ｓ_３０、第４の信号Ｓ_４の複数の処理値Ｓ_３０、及び第５の信号Ｓ_５の複数の処理値Ｓ_３０を含んで構成されている。

一例として、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５が、異なる場所に設置された温度センサからの温度の情報を含む信号であった場合、信号処理部１４により温度の情報を抽出するように処理された後、第１の場所に設置された温度センサの時間ごとの温度である、第１の信号Ｓ_１に基づいた複数の処理値Ｓ_３０、第２の場所〜第５の場所に設置された温度センサの時間ごとの温度である、第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５の複数の処理値Ｓ_３０が、蓄積情報１８０として第２の記憶部１８に記憶される。

（クロック信号生成部２０の構成）
クロック信号生成部２０は、信号処理装置１が動作するための基準となるクロック信号Ｓ_４０を生成するように構成されている。制御部１０は、このクロック信号Ｓ_４０に基づいた基本周期で、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得するように構成されている。

（カウント部２２の構成）
カウント部２２は、制御部１０の制御に基づいてカウント値ｘ及びカウント値ｙのカウントアップ及びリセットを行うように構成されている。カウントアップは、カウント値ｘ及びカウント値ｙを＋１増加させることで行われる。

カウント値ｘは、第２のパターン１６１に基づいて取得される先頭の信号の選択に関するカウント値である。カウント値ｘは、信号処理装置１が起動した後に初めて制御部１０により参照される場合は、２から始まり、設定値Ｘまでカウントされた後、リセットされるものである。リセットされた後のカウント値ｘは、１である。この設定値Ｘは、第２のパターン１６１が実行された後にカウントアップされこと、及び信号の種類が５種類であること、から６である。

これは、信号処理装置１が起動して初めて第１のパターン１６０が実行された後、続いて第２のパターン１６１が実行される場合は、先頭の信号として第２の信号Ｓ_２の取得から始まるからである。なお、信号処理装置１は、例えば、起動して初めて第１のパターン１６０が実行された後、第１の信号Ｓ_１の取得から第２のパターン１６１が始まっても良い場合は、カウント値ｘは１から始まり、リセット後のカウント値ｘもまた１である。

カウント値ｙは、信号の平均化処理に関するカウント値である。例えば、制御部１０が、各信号を３２回取得した後に、平均化処理を実行する場合、このカウント値の設定値Ｙは、初期値が１に設定されていれば、３３となる。つまり、制御部１０は、カウント値ｙが、設定値Ｙ（＝３３）と等しい場合、平均化処理を実行し、その結果を処理情報Ｓ_５０として通信部２４を介して出力するように構成されている。リセットされた後のカウント値ｙは、１である。

（通信部２４の構成）
通信部２４は、例えば、信号処理装置１と電磁気的に接続された電子機器と通信を行うことが可能となるように構成されている。

なお、切替部１２、信号処理部１４、第１の記憶部１６、第２の記憶部１８、クロック信号生成部２０、カウント部２２、及び通信部２４の少なくとも１つは、制御部１０と共にひとつのチップ内に設けられても良い。また、切替部１２は、例えば、制御部１０が有する機能として実現されても良い。

（信号を取得する取得周期について）
図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る信号処理装置の動作を説明するための概略図である。この図２（ａ）は、一例として、信号処理装置１が影響を受ける不可避的な周期的なノイズの波形を示している。図２（ｂ）は、第１の信号Ｓ_１を取得するタイミングを示す矩形波、（ｃ）は、第２の信号Ｓ_２を取得するタイミングを示す矩形波、（ｄ）は、第３の信号Ｓ_３を取得するタイミングを示す矩形波、（ｅ）は、第４の信号Ｓ_４を取得するタイミングを示す矩形波、及び（ｆ）は、第５の信号Ｓ_５を取得するタイミングを示す矩形波を示している。信号の取得は、図２（ｂ）〜（ｆ）に示す矩形波の立ち上がりで行われるものとする。

なお、図２では、時間の間隔ｔは、クロック信号Ｓ_４０に基づいて決まる間隔であるものとし、時間ｔ_０〜ｔ_４０は、同じ間隔であるものとする。この時間間隔ｔは、切替信号Ｓ４０が出力される周期であり基本周期である。

信号処理装置１が図２（ａ）に示すような周期的なノイズの影響を受けた場合、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する際に、このノイズが加算されて信号処理部１４に入力することが考えられる。

このノイズの影響を抑制する方法としては、例えば、信号を複数回取得して平均を算出する平均化処理が知られている。しかし、一例として、信号を取得する周期がノイズの周期のほぼ整数倍で、ノイズの最大値に近い値が信号に常に加算されるような場合、平均化処理では、ノイズの影響の抑制が困難となる。つまり、平均化処理は、ノイズの周期が既知である場合、信号を取得する周期をずらすことで有効となるが、ノイズの周期が未知である場合、十分に効果が得られないことがある。

このように、ノイズの周期が未知である場合、信号を取得する周期がノイズの周期の整数倍とならないように、周期をいろいろな周期に変更することでノイズの影響を抑制する方法がある。しかし、この方法は、信号を取得する周期を複数の異なる周期に変更するので、例えば、処理能力の高いマイクロコンピュータを使用しなければならない問題がある。

本実施の形態における信号処理装置１は、第１のパターン１６０と第２のパターン１６１を交互に実施することにより、信号を取得する基本周期は変更しないものの、信号ごとの取得周期を変更することができるので、周期的なノイズの影響を抑制することが可能となる。

図２（ａ）〜（ｆ）は、第１のパターン１６０及び第２のパターン１６１の組み合わせを４回行った場合の基本周期と取得周期について図示されている。

この図２（ｂ）〜（ｆ）は、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５（第１のパターン１６０）の順、第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第３の信号Ｓ_３〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１、第２の信号Ｓ_２（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第４の信号Ｓ_４、第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第３の信号Ｓ_３（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４（第２のパターン１６１）の順、に信号を取得している様子を示している。

第１の信号Ｓ_１は、図２（ｂ）に示すように、時間ｔ_０、時間ｔ_９、時間ｔ_１０、時間ｔ_１８、時間ｔ_２０、時間ｔ_２７、時間ｔ_３０、時間ｔ_３６及び時間ｔ_４０において、取得されている。従って時間間隔ｔを用いて周期を表すと、周期Ｔ_１１は、時間ｔ_０〜時間ｔ_９（９ｔ）、周期Ｔ_１２は、時間ｔ_９〜時間ｔ_１０（１ｔ）、周期Ｔ_１３は、時間ｔ_１０〜時間ｔ_１８（８ｔ）、周期Ｔ_１４は、時間ｔ_１８〜時間ｔ_２０（２ｔ）、周期Ｔ_１５は、時間ｔ_２０〜時間ｔ_２７（７ｔ）、周期Ｔ_１６は、時間ｔ_２７〜時間ｔ_３０（３ｔ）、周期Ｔ_１７は、時間ｔ_３０〜時間ｔ_３６（６ｔ）、及び周期Ｔ_１８は、時間ｔ_３６〜時間ｔ_４０（４ｔ）である。

つまり、第１の信号Ｓ_１は、取得周期が、９ｔ、１ｔ、８ｔ、２ｔ、７ｔ、３ｔ、６ｔ、４ｔとなり、取得する度に取得周期が異なっている。その結果、信号処理装置１は、図２（ａ）に示すように、影響するノイズの値がばらつくので、平均化処理により影響を小さくすることが可能となる。

第２の信号Ｓ_２は、図２（ｃ）に示すように、時間ｔ_１、時間ｔ_５、時間ｔ_１１、時間ｔ_１９、時間ｔ_２１、時間ｔ_２８、時間ｔ_３１及び時間ｔ_３７において、取得されている。従って第２の信号Ｓ_２は、取得周期が、４ｔ（Ｔ_２１）、６ｔ（Ｔ_２２）、８ｔ（Ｔ_２３）、２ｔ（Ｔ_２４）、７ｔ（Ｔ_２５）、３ｔ（Ｔ_２６）及び６ｔ（Ｔ_２７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第３の信号Ｓ_３は、図２（ｄ）に示すように、時間ｔ_２、時間ｔ_６、時間ｔ_１２、時間ｔ_１５、時間ｔ_２２、時間ｔ_２９、時間ｔ_３２及び時間ｔ_３８において、取得されている。従って第３の信号Ｓ_３は、取得周期が、４ｔ（Ｔ_３１）、６ｔ（Ｔ_３２）、３ｔ（Ｔ_３３）、７ｔ（Ｔ_３４）、７ｔ（Ｔ_３５）、３ｔ（Ｔ_３６）及び６ｔ（Ｔ_３７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第４の信号Ｓ_４は、図２（ｅ）に示すように、時間ｔ_３、時間ｔ_７、時間ｔ_１３、時間ｔ_１６、時間ｔ_２３、時間ｔ_２５、時間ｔ_３３及び時間ｔ_３９において、取得されている。従って第４の信号Ｓ_４は、取得周期が、４ｔ（Ｔ_４１）、６ｔ（Ｔ_４２）、３ｔ（Ｔ_４３）、７ｔ（Ｔ_４４）、２ｔ（Ｔ_４５）、８ｔ（Ｔ_４６）及び６ｔ（Ｔ_４７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第５の信号Ｓ_５は、図２（ｆ）に示すように、時間ｔ_４、時間ｔ_８、時間ｔ_１４、時間ｔ_１７、時間ｔ_２４、時間ｔ_２６、時間ｔ_３４及び時間ｔ_３５において、取得されている。従って第５の信号Ｓ_５は、取得周期が、４ｔ（Ｔ_５１）、６ｔ（Ｔ_５２）、３ｔ（Ｔ_５３）、７ｔ（Ｔ_５４）、２ｔ（Ｔ_５５）、８ｔ（Ｔ_５６）及び１ｔ（Ｔ_５７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

一方図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、第１のパターン１６０は、周期Ｔ_１、周期Ｔ_３、周期Ｔ_５及び周期Ｔ_７で実行されるが、この周期は同一周期（５ｔ）である。また第２のパターン１６１は、周期Ｔ_２、周期Ｔ_４、周期Ｔ_６及び周期Ｔ_８で実行されるが、この周期は同一周期（５ｔ）であると共に第１のパターン１６０とも同一周期である。従って、信号処理装置１は、同一の周期である第１のパターン１６０と第２のパターン１６１を交互に実行することにより、第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５を取得する基本周期は、変更せずに、各信号を取得する取得周期を変更することが可能となる。

以下では、本実施の形態の信号処理装置１の動作について、図３のフローチャートに従って説明する。

（動作）
まず、信号処理装置１の制御部１０は、電力が供給された後、第１の記憶部１６から第１のパターン１６０を読み出し、第１のパターン１６０を実行する（Ｓ１）。

具体的には、制御部１０は、第１のパターン１６０に基づいて切替信号Ｓ_２０を生成し、切替部１２に出力する。切替部１２は、取得した切替信号Ｓ_２０に基づいて第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５の順に接続を切り替える。信号処理部１４は、取得した信号に処理を実行して処理値Ｓ_３０を生成し、制御部１０に出力する。制御部１０は、取得した第１のパターン１６０の処理値Ｓ_３０を第１の信号Ｓ_１〜第５の信号Ｓ_５に関連付けると共に、時系列的に蓄積した蓄積情報１８０として第２の記憶部１８に記憶させる。

制御部１０は、第１のパターン１６０の実行が終了した後、カウント部２２に記憶されたカウント情報２２０に基づいてカウント値ｘを確認する（Ｓ２）。

制御部１０は、第１の記憶部１６から第２のパターン１６１を読み出し、確認したカウント値ｘに基づいて第２のパターン１６１を実行する（Ｓ３）。

具体的には、制御部１０は、カウント値ｘに基づいて取得する先頭の信号を判定し、その信号から始まる第２のパターン１６１に基づいて切替信号Ｓ_２０を生成し、切替部１２に出力する。

切替部１２は、取得した切替信号Ｓ_２０に基づいて第ｉの信号Ｓ_ｉ〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第（ｉ−１）の信号Ｓ_ｉ−１の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号Ｓ_２〜第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１の順、ｉ＝５の場合は第５の信号Ｓ_５、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４の順）に接続を切り替える。

信号処理部１４は、取得した信号に処理を実行して処理値Ｓ_３０を生成し、制御部１０に出力する。制御部１０は、取得した第２のパターン１６１の処理値Ｓ_３０を蓄積情報１８０として第２の記憶部１８に記憶させる。

制御部１０は、第２のパターン１６１の実行が終了した後、カウント部２２を制御し、カウント値ｘ及びカウント値ｙをカウントアップしてカウント情報２２０を更新させる（Ｓ４）。

制御部１０は、カウント部２２から、更新したカウント情報２２０を取得し、カウント値ｘが設定値Ｘであるか否かを判定する。制御部１０は、カウント値ｘが設定値Ｘ（＝６）である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、カウント部２２を制御し、カウント値ｘをリセットさせると共に（Ｓ６）、カウント値ｙを確認する。

次に、制御部１０は、カウント値ｙが設定値Ｙである場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、カウント部２２を制御し、カウント値ｙをリセットさせてカウント情報２２０を更新させると共に、第２の記憶部１８から蓄積情報１８０を読み出し、信号ごとに平均化処理を実行して処理信号Ｓ_５０を生成し、通信部２４を介して出力する（Ｓ８）。

このステップ１〜ステップ８までの動作は、信号処理装置１に電力が供給されなくなるまで継続される。

ここで、ステップ５において、制御部１０は、カウント値ｘが設定値Ｘではない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップ１に戻って第１のパターン１６０を実行する。

またステップ７において、制御部１０は、カウント値ｙが設定値Ｙではない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ステップ１に戻って第１のパターン１６０を実行する。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る信号処理装置１は、不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することができる。具体的には、信号処理装置１は、第１のパターン１６０と第２のパターン１６１を交互に繰り返すことにより、基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期が変更されるので、信号を同じ周期で取得する場合と比べて、取得した信号の平均を算出する平均化処理により、容易に信号の振幅の変化を抑制し、ノイズの影響を抑制することができる。

また信号処理装置１は、第１のパターン１６０と第２のパターン１６１を交互に繰り返すことで、それぞれの信号が取得される取得周期を変更するので、周期的なノイズの周期を測定し、当該ノイズの周期と異なる周期を生成して当該ノイズの影響を排除する場合と比べて、周期的なノイズを予め測定する必要がなく、また周期を変更することも必要ないので、処理の負荷が小さくても良い。従って信号処理装置１は、高度な処理を実行することが可能なマイクロコンピュータが必要ないので、低コストで製造することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、静電容量式のタッチセンサからの信号を処理する点で第１の実施の形態と異なっている。

図４は、第２の実施の形態に係る信号処理装置のブロック図である。なお、以下に記載する第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態に係る信号処理装置１は、なされた操作に基づいて第１の信号〜第ｎの信号（ｎは３以上の整数）を出力する第１の検出部〜第ｎの検出部と、第１の検出部〜第ｎの検出部から取得した第１の信号〜第ｎの信号の順に信号を取得する第１のパターン１６０、及び第ｉの信号〜第ｎの信号、第１の信号〜第（ｉ−１）の信号の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号〜第ｎの信号、第１の信号の順、ｉ＝ｎの場合は第ｎの信号、第１の信号〜第（ｎ−１）の信号の順）に、信号を取得する第２のパターン１６１を交互に繰り返すことで、第１の信号〜第ｎの信号を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する制御部１０を備えて概略構成されている。なお、以下では、第１の信号〜第ｎの信号は、第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０と記載するものとする（ただしｎ＝１０）。

第１の検出部〜第１０の検出部としての第１の電極４１〜第１０の電極５０は、検出対象物の接近に伴って、静電容量が発生し、この静電容量に応じた信号が第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０として切替部１２に出力される。

この第１の電極４１〜第１０の電極５０は、一例として、車両に搭載された空調装置の設定温度、風量等を変更する際に使われるものであり、一列に並べられたタッチセンサの検出電極である。

信号処理部１４は、切替部１２を介して入力する第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０に処理を実行して処理値Ｓ_３０を出力するように構成されている。この処理は、例えば、入力する信号に基づいて静電容量の値を算出する処理である。この静電容量の値が、処理値Ｓ_３０である。

制御部１０は、電極と、当該電極から取得した信号を処理した処理値Ｓ_３０と、を時系列的に関連付けた蓄積情報１８０を第２の記憶部１８に記憶させるように構成されている。

また制御部１０は、取得された一の電極の処理値Ｓ_３０の平均化処理を行うことで、ノイズの影響を抑制した状態で、この一の電極に操作がなされたか否かを判定するように構成されている。

（信号を取得する取得周期について）
図５（ａ）〜（ｋ）は、第２の実施の形態に係る信号処理装置の動作を説明するための概略図である。この図５（ａ）は、一例として、信号処理装置１が影響を受ける周期的なノイズの波形を示している。図５（ｂ）〜（ｋ）は、第１の電極４１〜第１０の電極５０の第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０を取得するタイミングを示す矩形波を示している。

図５（ａ）〜（ｋ）は、第１のパターン１６０及び第２のパターン１６１の組み合わせを４回行った場合の基本周期及び取得周期について図示されている。

この図５（ｂ）〜（ｋ）は、第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０（第１のパターン１６０）の順、第２の信号Ｓ_２〜第１０の信号Ｓ_１０、第１の信号Ｓ_１（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第３の信号Ｓ_３〜第１０の信号Ｓ_１０、第１の信号Ｓ_１、第２の信号Ｓ_２（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第４の信号Ｓ_４〜第１０の信号Ｓ_１０、第１の信号Ｓ_１〜第３の信号Ｓ_３（第２のパターン１６１）の順、第１のパターン１６０の順、第５の信号Ｓ_５〜第１０の信号Ｓ_１０、第１の信号Ｓ_１〜第４の信号Ｓ_４（第２のパターン１６１）の順、に信号を取得している様子を示している。

第１の信号Ｓ_１は、図５（ｂ）に示すように、時間ｔ_０、時間ｔ_１９、時間ｔ_２０、時間ｔ_３８、時間ｔ_４０、時間ｔ_５７、時間ｔ_６０及び時間ｔ_７６において、取得されている。従って第１の信号Ｓ_１は、取得周期が、１９ｔ（Ｔ_１１）、１ｔ（Ｔ_１２）、１８ｔ（Ｔ_１３）、２ｔ（Ｔ_１４）、１７ｔ（Ｔ_１５）、３ｔ（Ｔ_１６）及び１６ｔ（Ｔ_１７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第２の信号Ｓ_２は、図５（ｃ）に示すように、時間ｔ_１、時間ｔ_１０、時間ｔ_２１、時間ｔ_３９、時間ｔ_４１、時間ｔ_５８、時間ｔ_６１及び時間ｔ_７７において、取得されている。従って第２の信号Ｓ_２は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_２１）、１１ｔ（Ｔ_２２）、１８ｔ（Ｔ_２３）、２ｔ（Ｔ_２４）、１７ｔ（Ｔ_２５）、３ｔ（Ｔ_２６）及び１６ｔ（Ｔ_２７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第３の信号Ｓ_３は、図５（ｄ）に示すように、時間ｔ_２、時間ｔ_１１、時間ｔ_２２、時間ｔ_３０、時間ｔ_４２、時間ｔ_５９、時間ｔ_６２及び時間ｔ_７８において、取得されている。従って第３の信号Ｓ_３は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_３１）、１１ｔ（Ｔ_３２）、８ｔ（Ｔ_３３）、１２ｔ（Ｔ_３４）、１７ｔ（Ｔ_３５）、３ｔ（Ｔ_３６）及び１６ｔ（Ｔ_３７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第４の信号Ｓ_４は、図５（ｅ）に示すように、時間ｔ_３、時間ｔ_１２、時間ｔ_２３、時間ｔ_３１、時間ｔ_４３、時間ｔ_５０、時間ｔ_６３及び時間ｔ_７９において、取得されている。従って第４の信号Ｓ_４は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_４１）、１１ｔ（Ｔ_４２）、８ｔ（Ｔ_４３）、１２ｔ（Ｔ_４４）、７ｔ（Ｔ_４５）、１３ｔ（Ｔ_４６）及び１６ｔ（Ｔ_４７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第５の信号Ｓ_５は、図５（ｆ）に示すように、時間ｔ_４、時間ｔ_１３、時間ｔ_２４、時間ｔ_３２、時間ｔ_４４、時間ｔ_５１、時間ｔ_６４及び時間ｔ_７０において、取得されている。従って第５の信号Ｓ_５は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_５１）、１１ｔ（Ｔ_５２）、８ｔ（Ｔ_５３）、１２ｔ（Ｔ_５４）、７ｔ（Ｔ_５５）、１３ｔ（Ｔ_５６）及び６ｔ（Ｔ_５７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第６の信号Ｓ_６は、図５（ｇ）に示すように、時間ｔ_５、時間ｔ_１４、時間ｔ_２５、時間ｔ_３３、時間ｔ_４５、時間ｔ_５２、時間ｔ_６５及び時間ｔ_７１において、取得されている。従って第６の信号Ｓ_６は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_６１）、１１ｔ（Ｔ_６２）、８ｔ（Ｔ_６３）、１２ｔ（Ｔ_６４）、７ｔ（Ｔ_６５）、１３ｔ（Ｔ_６６）及び６ｔ（Ｔ_６７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第７の信号Ｓ_７は、図５（ｈ）に示すように、時間ｔ_６、時間ｔ_１５、時間ｔ_２６、時間ｔ_３４、時間ｔ_４６、時間ｔ_５３、時間ｔ_６６及び時間ｔ_７２において、取得されている。従って第７の信号Ｓ_７は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_７１）、１１ｔ（Ｔ_７２）、８ｔ（Ｔ_７３）、１２ｔ（Ｔ_７４）、７ｔ（Ｔ_７５）、１３ｔ（Ｔ_７６）及び６ｔ（Ｔ_７７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第８の信号Ｓ_８は、図５（ｉ）に示すように、時間ｔ_７、時間ｔ_１６、時間ｔ_２７、時間ｔ_３５、時間ｔ_４７、時間ｔ_５４、時間ｔ_６７及び時間ｔ_７３において、取得されている。従って第８の信号Ｓ_８は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_８１）、１１ｔ（Ｔ_８２）、８ｔ（Ｔ_８３）、１２ｔ（Ｔ_８４）、７ｔ（Ｔ_８５）、１３ｔ（Ｔ_８６）及び６ｔ（Ｔ_８７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第９の信号Ｓ_９は、図５（ｊ）に示すように、時間ｔ_８、時間ｔ_１７、時間ｔ_２８、時間ｔ_３６、時間ｔ_４８、時間ｔ_５５、時間ｔ_６８及び時間ｔ_７４において、取得されている。従って第９の信号Ｓ_９は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_９１）、１１ｔ（Ｔ_９２）、８ｔ（Ｔ_９３）、１２ｔ（Ｔ_９４）、７ｔ（Ｔ_９５）、１３ｔ（Ｔ_９６）及び６ｔ（Ｔ_９７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

第１０の信号Ｓ_１０は、図５（ｋ）に示すように、時間ｔ_９、時間ｔ_１８、時間ｔ_２９、時間ｔ_３７、時間ｔ_４９、時間ｔ_５６、時間ｔ_６９及び時間ｔ_７５において、取得されている。従って第１０の信号Ｓ_１０は、取得周期が、９ｔ（Ｔ_１０１）、１１ｔ（Ｔ_１０２）、８ｔ（Ｔ_１０３）、１２ｔ（Ｔ_１０４）、７ｔ（Ｔ_１０５）、１３ｔ（Ｔ_１０６）及び６ｔ（Ｔ_１０７）となり、取得する度に取得周期が異なっている。

一方図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、第１のパターン１６０は、周期Ｔ_１、周期Ｔ_３、周期Ｔ_５及び周期Ｔ_７で実行されるが、この周期は同一周期（１０ｔ）である。また第２のパターン１６１は、周期Ｔ_２、周期Ｔ_４、周期Ｔ_６及び周期Ｔ_８で実行されるが、この周期は同一周期（１０ｔ）であると共に第１のパターン１６０とも同一周期である。従って、信号処理装置１は、同一の周期である第１のパターン１６０と第２のパターン１６１を交互に実行することにより、第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０の基本周期は、変更せずに、信号を取得する取得周期を変更することが可能となる。

以下では、本実施の形態の信号処理装置１の動作について説明する。なお動作の説明では、第１の実施の形態において用いた図３のフローチャートを参照しながら説明する。

具体的には、制御部１０は、第１のパターン１６０に基づいて切替信号Ｓ_２０を生成し、切替部１２に出力する。切替部１２は、取得した切替信号Ｓ_２０に基づいて第１の電極４１〜第１０の電極５０の順に接続を切り替える。信号処理部１４は、取得した第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０に処理を実行して静電容量を示す処理値Ｓ_３０を生成し、制御部１０に出力する。制御部１０は、取得した第１のパターン１６０の処理値Ｓ_３０を第１の電極４１〜第１０の電極５０に関連付けると共に、時系列的に蓄積した蓄積情報１８０として第２の記憶部１８に記憶させる。

具体的には、制御部１０は、カウント値ｘに基づいて取得する先頭の電極を判定し、その電極から始まる第２のパターン１６１に基づいて切替信号Ｓ_２０を生成し、切替部１２に出力する。

切替部１２は、取得した切替信号Ｓ_２０に基づいて第ｉの電極〜第１０の電極５０、第１の電極４１〜第（ｉ−１）の電極の順（ただし、ｉ＝１の場合は第１のパターン１６０と同じ順、ｉ＝１０の場合は第１０の電極５０、第１の電極４１〜第９の電極４９の順）に接続を切り替える。

制御部１０は、カウント部２２から、更新したカウント情報２２０を取得し、カウント値ｘが設定値Ｘであるか否かを判定する。制御部１０は、カウント値ｘが設定値Ｘ（＝１１）である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、カウント部２２を制御し、カウント値ｘをリセットさせると共に（Ｓ６）、カウント値ｙを確認する。

次に、制御部１０は、カウント値ｙが設定値Ｙ（＝３３）である場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、カウント部２２を制御し、カウント値ｙをリセットさせてカウント情報２２０を更新させると共に、第２の記憶部１８から蓄積情報１８０を読み出し、信号ごとに平均化処理を実行して処理信号Ｓ_５０を生成し、通信部２４を介して出力する（Ｓ８）。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係る信号処理装置１は、周期的なノイズが、静電容量を示す第１の信号Ｓ_１〜第１０の信号Ｓ_１０に付加された場合であっても、それぞれの信号を取得する取得周期を変更することができるので、ノイズの影響による操作の誤判定を抑制すると共に、周期を変更するものと比べて、処理の負荷が小さくて済み、低コストで製造することができる。

以上述べた少なくとも１つの実施の形態の信号処理装置１によれば、不可避的に信号に付加された周期的なノイズによる信号の振幅の変化を抑制すると共に処理の負荷を抑制することが可能となる。

上述の実施の形態及び変形例に係る信号処理装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現される。

なお、ＡＳＩＣとは、特定用途向け集積回路であり、ＦＰＧＡとは、プログラミングすることができるＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）である。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…信号処理装置
１０…制御部
１２…切替部
１４…信号処理部
１６…第１の記憶部
１８…第２の記憶部
２０…クロック信号生成部
２２…カウント部
２４…通信部
４１〜５０…第１の電極〜第１０の電極
１６０…第１のパターン
１６１…第２のパターン
１８０…蓄積情報
２２０…カウント情報

Claims

第１の信号乃至第ｎの信号（ｎは３以上の整数）の順に取得する第１のパターン、及び第ｉの信号乃至前記第ｎの信号、前記第１の信号乃至第（ｉ−１）の信号の順（ただし、ｉ＝１の場合は前記第１のパターンと同じ順、ｉ＝２の場合は第２の信号乃至前記第ｎの信号、前記第１の信号の順、ｉ＝ｎの場合は前記第ｎの信号、前記第１の信号乃至第（ｎ−１）の信号の順）に取得する第２のパターン、を交互に繰り返すことで、前記第１の信号乃至前記第ｎの信号を取得する基本周期は変えずに、それぞれの信号が取得される取得周期を変更する信号取得部を備えた信号処理装置。
前記第１のパターン及び前記第２のパターンを記憶する第１の記憶部を有する、
請求項１に記載の信号処理装置。
前記第１の信号乃至前記第ｎの信号が入力し、前記信号取得部の制御に基づいて前記信号取得部との接続を切り替えて前記第１の信号乃至前記第ｎの信号から選ばれた信号を前記信号取得部に出力する切替部を有する、
請求項１又は２に記載の信号処理装置。
前記切替部から出力された前記選ばれた信号を処理して得られた処理値を前記信号取得部に出力する信号処理部を有する、
請求項３に記載の信号処理装置。
前記信号処理部から出力された前記処理値を前記第１の信号乃至前記第ｎの信号に関連付けて時系列的に蓄積した蓄積情報を記憶する第２の記憶部を有する、
請求項４に記載の信号処理装置。
前記信号取得部は、前記第２の記憶部に記憶された前記蓄積情報に基づいて前記第１の信号乃至前記第ｎの信号に関連付けられた前記処理値の平均値を算出する、
請求項５に記載の信号処理装置。