JP5447496B2 - 静電容量式タッチセンサ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式のタッチセンサを制御する静電容量式タッチセンサ制御装置に関する。

この種の静電容量式タッチセンサに関する技術は例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１記載の技術は電荷転送容量測定回路（Charge transfer capacitance measurement circuit）を示している。手指などがセンスプレートに触れることで内部に設けられる電極との間に静電容量が構成されるが、この静電容量を充電しこの蓄積電荷の蓄積量を検出することで手指の接触の有無を判別している。

また、特許文献２にもまた静電容量検出方法が開示されている。この特許文献２記載の連続近似容量検出回路（Successive approximate capacitance measurement circuit）によれば次のように静電容量を検出している。電荷蓄積キャパシタは予め一定電位に充電されている。手指がセンサに触れるとセンサ内部に設けられた電極との間に静電容量が生じる。この静電容量の充放電を一定周期で繰り返し、近似的に一定電流を電流源と電荷蓄積キャパシタから取出す。

この結果、電荷蓄積キャパシタの充電電位が低下し、電荷蓄積キャパシタの充電電位が一定電位まで復帰するまでの充電時間が変化する。この時間は充放電に応じて取り出される電荷量に依存し、さらに、この充放電に応じて取出される電荷量は、電極と手指との間の静電容量値に依存する。したがって、充電時間の変化を計測することに応じて、手指のセンサに対する接触の有無を検出できる。

何れの方式も充放電を繰り返すことで静電容量を検出しているため、この充放電を繰り返す時にスイッチングする必要があり、このスイッチング電流に応じて輻射ノイズが生じる。充放電周波数は、センサ感度、センサ電極の抵抗値などに応じて異なるものの数十〜数百ｋＨｚ程度となる。

この輻射ノイズを低減する方法として例えば特許文献４に示されるように、ノイズ軽減用の検出電極を追加する方法が挙げられる。このようなハードウェア構成の変更により対応できない場合には、特許文献５に示されるように、パルス信号の周波数をランダムで変化させスペクトラム拡散することでピークノイズレベルを低減する方法がある。

米国特許６４６６０３６号明細書 米国特許７３１２６１６号明細書 特開２００８−６７１２７号公報 特開２０１０−２７２９９１号公報 特開２００９−１７７６７７号公報

しかしながら、例えばスペクトラム拡散技術を用いた場合には、ノイズ低減効果は拡散周波数帯域幅に依存するためスイッチングノイズの低減効果に限界がある。また、周波数拡散することで高調波ノイズがより広い範囲に分布することになるため根本的な問題の解決には至らない場合もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、スペクトラム拡散を使用できないハードウェア構成であるとき、または、スペクトラム拡散によるピークレベル低減では低減効果が小さいとき、または、スペクトラム拡散によって高調波帯域が拡大しノイズ低減効果を見込めないとき、スイッチング部により静電容量に充放電切換えするときに発生するスイッチングノイズのラジオ受信部に対する干渉を抑制できるようにした静電容量式タッチセンサ制御装置を提供する。

請求項１記載の発明は、静電容量センサを用いて操作パネルへの接触を検出するタッチセンサを制御するための静電容量式タッチセンサ制御装置を対象としている。この請求項１記載の発明によれば、ラジオ受信部がラジオ受信周波数でラジオ放送を受信するが、設定部は、このラジオ受信部のラジオ受信周波数に応じてセンシング周波数を設定し、充放電制御部は、設定部で設定したセンシング周波数でオンオフして静電容量センサに生じる容量に充放電する。このため、スイッチング部が充放電切換えするときにスイッチングノイズが発生したとしても、当該スイッチングノイズの発生周波数についてラジオ受信周波数帯への影響を極力避けることができ、たとえスペクトラム拡散技術を使用できないとき等であってもラジオ受信部に対する干渉を抑制できる。

請求項２記載の発明によれば、充放電制御部がスイッチング部をオンオフ動作させる前後において第１測定部が電界強度レベルを測定するが、設定部は第１測定部が測定した電界強度レベル差に応じて充放電制御部のセンシング周波数を設定する。このため、スイッチング部のオンオフ動作によるラジオ受信周波数帯への干渉をほとんど生じないセンシング周波数を選定できる。これにより、ラジオ受信周波数帯へのスイッチングノイズの影響を極力避けることができ、ラジオ受信部に対する干渉を抑制できる。

請求項３記載の発明によれば、第２測定部はスイッチング周波数を変化させてスイッチング部をオンオフ動作させ静電容量センサに生じる静電容量に充放電する充放電信号を測定する。そして、設定部は、測定部により測定された充放電信号のラジオ受信周波数帯における高調波ノイズレベルが所定値未満となる条件を満たすセンシング周波数を設定する。すると、ラジオ受信部への干渉を抑制できる。

請求項４記載の発明によれば、記憶部はラジオ受信部のラジオ受信周波数に対応して予め定められたセンシング周波数を記憶し、設定部がこの予め記憶されたセンシング周波数に設定することによって、ラジオ受信部に対する干渉を抑制できる。

請求項５記載の発明によれば、特定部は、現在位置情報に応じてラジオ受信部のラジオ受信周波数を特定し、設定部は、特定部により特定されたラジオ受信周波数に応じてセンシング周波数を設定する。ラジオ放送周波数は、その地域に応じて使用周波数帯が異なる。このため、設定部が、現在位置で受信可能なラジオ受信周波数に応じてセンシング周波数を設定することにより、現在位置で受信可能なラジオ受信周波数帯においてスイッチングノイズ発生を抑制できる。また、現在位置情報を用いて選局可能なラジオ受信周波数を取得することによって干渉回避周波数を限定できスキャン処理時間を短縮できる。

請求項６記載の発明によれば、全選択部は受信可能な全てのラジオ受信周波数を選択し、設定部は、全選択部により選択されたラジオ受信周波数に応じてセンシング周波数を設定する。このため、受信可能な全てのラジオ受信周波数帯におけるスイッチングノイズ発生を抑制できる。

請求項７記載の発明によれば、設定部は、静電容量センサにより操作パネルに対する近接または接触が検知されていないことを条件として、ラジオ受信部のラジオ受信周波数に応じてセンシング周波数を設定している。例えば、手指等が操作パネルに接触すると、静電容量センサに生じる容量値が増すことで充電電流が増加しノイズレベルが概ね上昇する。したがって、ラジオ受信周波数帯におけるスイッチング高調波ノイズを再現性良く測定するには、操作パネルの近接または接触が検知されていないときに行うと良い。

請求項８記載の発明によれば、選局記憶部は、ユーザによるラジオ受信周波数を時間帯と対応して記憶し、設定部は、選局記憶部により記憶された選局周波数および時間帯に応じてセンシング周波数を設定する。このため、ユーザによる時間帯毎のラジオ選局の癖を学習してセンシング周波数を設定することができ、ユーザに適合したセンシング周波数を設定できる。

また、請求項９記載の発明によれば、設定部は、ユーザ毎に記憶された選局周波数および時間帯に応じてセンシング周波数を設定するため、ユーザ個人毎に適合したセンシング周波数を設定できる。

本発明の第１実施形態を示すものであり、全体の電気的構成を概略的に示すブロック図 静電容量検出回路の電気的構成図 センシング周波数の高調波ノイズスペクトラム（センシング周波数４００ｋＨｚ） センシング周波数の高調波ノイズスペクトラム（センシング周波数３００ｋＨｚ） 動作を示すフローチャート（その１：メイン処理） 動作を示すフローチャート（その２：受信周波数設定処理） 動作を示すフローチャート（その３：ラジオ信号レベル確認処理） 動作を示すフローチャート（その４：ラジオ周波数スキャン処理） 動作を示すフローチャート（その５：センシング周波数スキャン処理） 動作を示すフローチャート（その６：センシング周波数対応付け処理） 本発明の第２実施形態を示す図５相当図 図８相当図 動作を示すフローチャート（その７：電圧波形解析処理） 図１０相当図 ラジオ選局データベースの記憶内容を示す概要図

（第１実施形態）
以下、車両用のナビゲーション装置に搭載した静電容量式タッチセンサ制御装置の第１実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。図１は、車両用のナビゲーション装置に搭載した静電容量式タッチセンサ制御装置の電気的構成を概略的に示している。

静電容量式タッチセンサ制御装置１は、演算処理装置２を備え、操作部３、位置検出器４、記憶装置５、表示装置６、静電容量検出回路７、無線ＬＡＮ機器８、ラジオ受信部９、などを接続して構成されている。操作部３は、機械式のスイッチ１０、静電容量センサ(Capacitive sensor)１１、操作パネル２５などを組み合わせて構成され、機械式のスイッチ１０および静電容量センサ１１によりユーザ操作に応じた信号を出力する。

演算処理装置２は、所謂ＣＰＵを含み、各種の制御プログラムを実行して装置全体の動作を制御する。位置検出器４は、Ｇセンサ１２、ジャイロスコープ１３、距離センサ１４、ＧＰＳ受信機１５等を接続して構成されている。ＧＰＳ受信機１５にはＧＰＳアンテナ１６が接続されており、これによりＧＰＳ信号を受信する。これらのＧセンサ１２、ジャイロスコープ１３、距離センサ１４、ＧＰＳ受信機１５は、互いに性質の異なる検出誤差を有している。

演算処理装置２は、これら各構成要素から入力した検出信号を互いに補間して車両の現在位置を特定する。この場合、位置検出器４は、要求される検出精度で車両の現在位置を検出可能であれば、これら全ての構成要素を備える必要はなく、又、ステアリングの舵角を検出するステアリングセンサや各車輪の回転を検出する車輪センサ等が組み合わされて構成されていても良い。

記憶装置５は、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの各種メモリ装置、ＳＳＤ、ＨＤＤ装置などの各種記憶装置であり情報を記憶する。表示装置６は、例えばカラー液晶ディスプレイ、有機ＥＬ、プラズマディスプレイ装置などにより構成されている。

無線ＬＡＮ機器８は、無線ＬＡＮ（例えばＷｉＦｉ（登録商標））アンテナ１７を接続して構成され、無線ＬＡＮアンテナ１７を通じて基地局１８との間で通信処理を行い、当該基地局１８を介して各種情報を外部から取得すると共に、当該基地局１８の位置情報を受信できる。ラジオ受信部９にはラジオアンテナ１９が接続されており、このラジオアンテナ１９から例えばＡＭラジオ等のラジオ電波を受信する。静電容量検出回路７には、静電容量センサ１１が接続されている。静電容量検出回路７はこの静電容量センサ１１のセンサ信号を受信し静電容量を検出する。

図２は、静電容量検出回路と静電容量センサとの間の電気的接続関係を概略的に示すもので、静電容量検出回路の検出原理を説明するための説明図である。
静電容量センサ１１は、静電容量タッチスイッチ(Capacitive touch switch)とも称され、図２に示すように電気抵抗Ｒｅと寄生容量（浮遊容量）Ｃｐとを直列接続した等価回路に置換えることができる。この静電容量センサ１１は、操作パネル２５の操作面に手指(Finger)２６が近接または接触すると、静電容量センサ１１と手指２６との間に操作パネル２５を介して静電容量Ｃｘを生じる。したがって、静電容量センサ１１は操作パネル２５に対する手指２６の近接または接触状態に応じて静電容量Ｃｘの値変化を検出できる。

静電容量検出回路７は、スイッチング部２１、パルス密度変調部(ΔΣ変調部：ΔΣ modulation block)２２、デシメータ(decimator)２３、および、タッチ検出処理装置(Touch detect processor)２４を備える。

スイッチング部２１は、充電切換用のスイッチＳＷ１と、放電切換用のスイッチＳＷ２とを図示形態で接続して構成されている。スイッチＳＷ１は、制御電源(電圧源Voltage source/電流源Current source)と静電容量センサ１１（電気抵抗Ｒｅ）との間に介在して接続されている。スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１および抵抗Ｒsenseの共通接続ノードＮ１とパルス密度変調部２２の入力ノードＮ２との間に介在して接続されている。

これらのスイッチＳＷ１およびＳＷ２は制御端子付きのスイッチであり、充電(Charge)/放電(Discharge)用のクロック(Clock)が、演算処理装置２から与えられることに応じて相補的にオンオフする。スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフしているときには、充電電流が制御電源からスイッチＳＷ１およびセンシング抵抗Ｒsenseを通じて静電容量センサ１１に流れ込む。

また、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンしているときには、放電電流が静電容量センサ１１の浮遊容量Ｃｐから抵抗ＲsenseおよびスイッチＳＷ２を通じてノードＮ２側に流れる。このノードＮ２には放電電荷を充電するコンデンサＣmodが接続されている。このコンデンサＣmodには、スイッチＳＷ２がオンしているときに静電容量センサ１１の放電電荷が充電される。

抵抗Ｒsenseは、静電容量検出回路７のスイッチング部２１と静電容量センサ１１との間に介在して接続されている。この抵抗Ｒsenseの端子電圧Ｖsenseの信号は演算処理装置２に与えられている。演算処理装置２は端子電圧Ｖsenseに応じて充放電時の電流および充放電時の電圧を検出できる。

パルス密度変調部２２は、入力ノードＮ２を入力端子としてコンパレータ２７およびラッチ回路２８を図示形態で接続して構成されている。コンパレータ２７は、１ビット量子化器に相当する構成であり、入力ノードＮ２の電圧を参照電圧Ｖrefと比較し、入力ノードＮ２の電圧が参照電圧Ｖrefよりも高くなったときに「Ｈ」レベルを出力し、入力ノードＮ２の電圧が参照電圧Ｖrefよりも低くなったときに「Ｌ」レベルを出力する。

ラッチ回路２８は、遅延器に相当する構成であり、コンパレータ２７の出力レベルを保持し、クロック端子に与えられたクロックパルス信号に応じて変調する。コンパレータ２７の出力がパルス密度変調クロック（約数十ＭＨｚ）で変調され、この出力信号がスイッチＳＷ３の制御端子に出力されると、コンパレータ２７による「Ｈ」レベルの出力期間が長いときにはスイッチＳＷ３のオンオフ切換数が増加し抵抗Ｒｂを通じた放電電流が増加する。逆にコンパレータ２７による「Ｌ」レベルの出力期間が長いときにはスイッチＳＷ３のオンオフ切換数が減少し抵抗Ｒｂを通じた放電電流が減少する。

デシメータ２３は、与えられた１ビット高速サンプリング信号を多ビット低速サンプリング信号に変換しタッチ検出処理装置２４に出力する。タッチ検出処理装置２４は、この入力された感度信号を用いて、タッチ有無の判定を行い、また、多点検出、フリックなどのジェスチャ検出処理を行う。

前記構成において、高調波ノイズレベルを適切な範囲とするセンシング周波数（静電容量の充放電周波数）の制御処理について説明する。静電容量センサ１１を使用すると、スイッチング部２１で生じる輻射ノイズが、車両に設置されたラジオアンテナ１９に重畳し、ユーザがラジオを使用したときにノイズとなって聞こえる虞がある。静電容量検出回路７の充放電電流波形が矩形波であると仮定すると、基本波成分の奇数次の高調波成分がノイズ成分として現れる。

図３は、センシング周波数ｆｓを４００ｋＨｚとしたときの３次高調波のノイズスペクトラムを示している。センシング周波数ｆｓを仮に４００ｋＨｚとしたとき、ＡＭ帯（５１０ｋＨｚ〜１７１０ｋＨｚ）には３次高調波成分（１２００ｋＨｚ）が現れる。このような場合、４００ｋＨｚの３次高調波１２００ｋＨｚがノイズとなり、ラジオ受信周波数１２００ｋＨｚの信号に影響が与えられることが懸念される。センシング周波数ｆｓを３００ｋＨｚにすることで、図４のノイズスペクトラムに示すように、３次高調波ノイズのピークを９００ｋＨｚにずらすと共に５次高調波ノイズのピークを１５００ｋＨｚにずらすことができ、ラジオ受信周波数１２００ｋＨｚへの影響を回避できる。なお、図３、図４には、それぞれ、スペクトラムアナライザでＦＦＴ解析したスペクトラムとこのスペクトラムをスムージングした波形の双方を示している。

輻射ノイズは、静電容量センサ１１の充放電電流量、静電容量検出回路７に接続される容量に応じて変化する。このため、製品単体で問題が発生しない場合でも、人の指などが接触したときに輻射ノイズが増加し、「指で操作したときにノイズが聞こえる」などの問題を発生する。ユーザ操作時を含めて、全周波数帯域に対して十分なマージンを持たせた設計をすることは難しいため、本実施形態ではシステムの動作状態に応じてセンシング周波数ｆｓを切換制御している。

特に、本実施形態では、ラジオアンテナ１９、ラジオ受信部９を通じて受信電界強度レベルを測定し、静電容量検出回路７の動作前後で受信電界強度レベルを比較することにより、静電容量検出回路７の発生ノイズ成分を算出し、選局周波数に応じてセンシング周波数ｆｓを制御している。

以下、本実施形態の動作について図５〜図１０を参照しながら説明する。図５は、演算処理装置等で行われるメイン処理の例を示している。図５に示すメイン処理において、まず受信周波数設定処理を行う（Ｓ２００：setChannel()）。図６は、受信周波数設定処理の具体的内容を示している。

図６に示すように、まず位置検出器４を用いて現在の位置情報を特定する（Ｓ２１０：pos=getCurrentPosition()）。ここで、posは現在位置情報を示している。現在位置情報を特定して正常に受信できたか否かを判定し（Ｓ２２０：pos!=null）、正常に受信できれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、当該位置情報の示す地域に属するラジオ放送局２０のデータを記憶装置５からロードする（Ｓ２３０：channel[]=setAvailableChannel(pos)）。記憶装置５は、全国の各地域におけるラジオ放送局２０のデータを記憶している。

逆に、ステップＳ２２０で位置情報を特定できなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、全ての受信可能な周波数データをロードする（Ｓ２４０：channel[]=setAllChannel()）。これは、ラジオ放送周波数が地域毎に使用周波数帯が異なるためであり、地域を選択できれば、当該選択地域のラジオ受信周波数を絞込むことができるためである。また、位置情報を特定できず地域選択できなくても、全てのラジオ放送周波数を避けることができれば、ラジオ受信周波数帯におけるラジオノイズ発生を防止できることになるためである。

図５に戻って、ステップＳ２００の受信周波数設定処理を行った後、ラジオ信号レベル確認処理を行う（Ｓ３００：getSignal()）。ここでは、静電容量検出回路７が動作していないときのラジオ受信周波数帯における静的な電界強度レベルを確認する。図７は、ラジオ信号レベル確認処理の具体例を示している。

図７に示すように、まず、ラジオ受信周波数を最小チャンネル周波数に設定する（Ｓ３１０：i=0,fr=channel[i]）。これは、前述の受信周波数設定処理で受信可能に設定されたラジオ放送局２０の放送周波数の初期値設定処理を示している。そして、ラジオ受信部９は、この初期値の最小チャンネル周波数から最大チャンネル周波数(fr＿max)までスキャンし、順次、ラジオの選局周波数を変更設定し（Ｓ３３０：setFr(fr)）、ラジオ受信部９は、内部に設けられた電界強度メータ（Ｓメータ）を用いて電界強度データを測定することで当該選局周波数における電界強度データを取得して演算処理装置２に通知する。そして演算処理装置２は測定結果を記憶装置５内の配列に格納する（Ｓ３４０：signal0[fr]=getSignal()）。これは、システム起動時などユーザ操作が行われていないときに行われる。なお、signal0[fr]は、静電容量検出回路７の非動作中のラジオ受信周波数ｆｒの電界強度レベルを保持する一次元配列を示している。これにより、演算処理装置２は全ての受信可能なラジオ受信周波数における電界強度レベルを取得できる。このとき、静電容量検出処理は行われていないためスイッチングノイズの影響を受けない電界強度レベルを取得できる。

図５に戻って説明を続けると、次に静電容量検出回路７が動作しているときの電界強度レベルを測定する。まず、演算処理装置２は静電容量検出回路７を動作させ静電容量検出処理を開始する（Ｓ１１０：startSense()）。静電容量検出処理が開始されると、スイッチング部２１のスイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンオフすることでコンデンサＣmodの充放電処理が行われる。するとスイッチングノイズを生じる。

次に、この状態でラジオ周波数スキャン処理を行う（Ｓ４００ａ：scanFr()）。図８は、ラジオ周波数スキャン処理の具体例を示している。図８に示すように、まず、ラジオ受信周波数を最小チャンネル周波数に設定する（Ｓ４１０：i=0,fr=channel[i]）。これも、前述したように、受信周波数設定処理で受信可能に設定されたラジオ放送局２０の放送周波数の初期値設定処理を示している。

そして、この初期値の最小チャンネル周波数から最大チャンネル周波数（fr＿max）までスキャンし、順次、ラジオ選局周波数を変数ｆｒに変更し（Ｓ４３０：setFr(fr)）、センシング周波数スキャン処理を行う（Ｓ５００：scanFr(fr)）。このセンシング周波数スキャン処理では、スイッチング部２１のスイッチＳＷ１およびＳＷ２をオンオフするスイッチング周波数（センシング周波数）を変化させ、このとき生じるノイズを検出する処理を示している。

図９は、センシング周波数スキャン処理の具体例を示している。この図９に示すように、まず、候補となるセンシング周波数ｆｓを最小値に設定する（Ｓ５１０：j=0， fs=sensefreq[j]）。センシング周波数ｆｓが、例えば３００ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で設定されているときには、ここでは最小値となる３００ｋＨｚに設定する。そして、この最小のセンシング周波数（３００ｋＨｚ）から最大のセンシング周波数（４００ｋＨｚ）まで、所定ステップ周波数（例えば１０ｋＨｚ）で変化させながら（Ｓ５６０，Ｓ５３０）、電界強度データを取得しこの電界強度データをsignal[fr][fs]に格納する（Ｓ５５０）。signal[fr][fs]は、ラジオ受信周波数ｆｒ、センシング周波数ｆｓに応じた電界強度を保持する配列である。

このセンシング周波数スキャン処理は、ラジオ周波数スキャン処理内でラジオ受信周波数ｆｒを変化させながら行われるため、ステップＳ５５０で取得する電界強度データsignal[fr][fs]は、ラジオ受信周波数ｆｒおよびセンシング周波数ｆｓに依存したデータとなる。

このセンシング周波数スキャン処理を行う間、静電容量センサ１１の感度値が一定値以下であるか否かを判定し（Ｓ５４０）、この感度値が一定値以下（手指等が操作パネル２５に非接近または非接触）であることを条件として電界強度データを取得すると良い。

これは、感度値が高いと人体がアンテナとして作用し、静電容量センサ１１のセンサ電極の通電電流が増加してしまい、ノイズレベルが高くなる傾向があるためである。つまり、電界強度の測定条件を一定とするため、感度値が一定値以下となっていることを条件として電界強度データを取得すると良い。

この図９に示すセンシング周波数スキャン処理を終了すると、候補となるセンシング周波数ｆｓでスイッチング部２１をオンオフ動作させている最中に各ラジオ受信周波数ｆｒにおける電界強度データを取得できる。

次に、図５に戻って、センシング周波数対応付け処理を行う（Ｓ７００ａ：setTabFs()）。このセンシング周波数対応付け処理では、静電容量検出回路７の動作前後における電界強度データの差が最小値となる条件を満たすセンシング周波数ｆｓを設定する。

すなわち、ラジオ受信周波数ｆｒ帯における電界強度データが、静電容量検出回路７の動作前後であまり変化していなければ、静電容量検出回路７の動作がラジオ受信周波数ｆｒ帯に影響していないと判定できるため、この静電容量検出回路７の動作前後で影響の最も少ないセンシング周波数ｆｓを設定する。

具体的には、図１０に示す処理を実行する。図１０は、センシング周波数対応付け処理の具体例を示している。センシング周波数対応付け処理では、ラジオ受信周波数ｆｒ、センシング周波数ｆｓをそれぞれ下限周波数に設定し（Ｓ７１０ａ）、ノイズ値の最小値を格納する配列sig＿min[fr]を初期化する（Ｓ７２０ａ）。ここでは、静電容量検出回路７の動作前の電界強度レベルsignal0[fr]で初期化している。

そして、ラジオ受信周波数ｆｒおよびセンシング周波数ｆｓを最小値から最大値まで変化させながら（Ｓ７３０ａ、Ｓ７４０ａ、Ｓ７８０ａ，Ｓ７９０ａ）、静電容量検出回路７の動作時と非動作時の差signal[fr][fs]- signal0[fr]が最小であるか否かを判定し（Ｓ７５０ａ）、最小となる条件であれば（Ｓ７５０ａ：ＹＥＳ）、最小値を更新し（Ｓ７６０ａ）、設定テーブルtab＿fs[fr]に対しその時点のセンシング周波数ｆｓを格納して更新する（Ｓ７７０ａ）。なお、センシング周波数設定テーブルtab＿fs[fr]は、ラジオ受信周波数ｆｒとしたときのセンシング周波数ｆｓを格納する配列である。

このステップＳ７７０ａの設定テーブルの更新処理では、各ラジオ受信周波数ｆｒに対応してセンシング周波数ｆｓを更新設定している。つまり、これらの処理を全てのセンシング周波数ｆｓ、ラジオ受信周波数ｆｒについて繰り返す（Ｓ７８０ａ、Ｓ７９０ａ）ことによって、全てのラジオ受信周波数ｆｒに対してノイズ最小のセンシング周波数ｆｓを決定できる。

したがって、センシング周波数対応付け処理が終了すると、各ラジオ受信周波数ｆｒに生じるスイッチングノイズの少ないセンシング周波数ｆｓを選定でき、各ラジオ受信周波数ｆｒに対応して相応しいセンシング周波数ｆｓを設定できる。

このようにして、各ラジオ受信周波数ｆｒ帯に生じるスイッチングノイズが最も少ないセンシング周波数ｆｓを対応付けることができる。したがって、ユーザによってあるラジオ受信周波数ｆｒが選局されたときに、このルーチンで設定されたセンシング周波数ｆｓを設定すれば、スイッチングノイズの影響を最も少なくできる。

本実施形態によれば、ラジオ受信部９のラジオ受信周波数ｆｒに応じて、静電容量検出回路７のセンシング周波数ｆｓを設定しているため、ラジオ受信部９に対する干渉を極力抑制できる。

ラジオアンテナ１９を用いて静電容量検出回路７（スイッチング部２１）の動作前後の電界強度レベルを測定し、この測定された電界強度レベル差に応じてセンシング周波数ｆｓを設定しているため、スイッチング部２１のオンオフ動作によるラジオ受信周波数への干渉の影響がほとんど生じないセンシング周波数ｆｓを選定できる。これにより、スイッチングノイズの影響が、ラジオ受信周波数ｆｒ帯に影響することを極力避けることができ、ラジオ受信部９に対する干渉を抑制できる。

現在位置情報に応じてラジオ受信部９のラジオ受信周波数を特定するときには、現在位置のラジオ受信周波数ｆｒに応じてセンシング周波数ｆｓを選定できるので、当該現在位置で受信可能なラジオ受信周波数帯のラジオノイズ発生を抑制できる。現在位置情報を用いて選局可能なラジオ放送局２０の情報を取得することで干渉回避周波数を限定できスキャン処理時間を短縮できる。

現在位置を特定できなくても、全地域のラジオ受信周波数ｆｒを選択し、当該選択されたラジオ受信周波数ｆｒに応じてセンシング周波数ｆｓを設定すれば、全地域におけるラジオ受信周波数ｆｒ帯のラジオノイズ発生を抑制できる。

また、静電容量センサ１１により操作パネル２５に対する近接または接触が検知されていないことを条件として、ラジオ受信部９のラジオ受信周波数ｆｒに応じてセンシング周波数ｆｓを設定しているため、ラジオ受信周波数ｆｒ帯におけるスイッチング高調波ノイズを再現性良く測定でき、ノイズの影響を受けていない状態で測定できる。

（第２実施形態）
図１１〜図１４は、本発明の第２実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、静電容量センサに生じる静電容量に充放電する充放電信号を測定し、当該充放電信号に含まれるラジオ受信周波数帯における高調波ノイズレベルが所定値未満となる条件を満たすセンシング周波数を設定するところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。

図１１は、図５に代わるメイン処理を示している。ここで図５と異なる部分について説明すれば、ラジオ信号レベル確認処理（Ｓ３００）がないところである。これは、静電容量検出回路７の動作前のラジオ受信周波数ｆｒの電界強度レベル検出処理を省略していることを示している。本実施形態では、この処理を行う必要はなく、静電容量検出回路７を動作させ（Ｓ１１０：startSense()）、ラジオ周波数のスキャン処理を行い（Ｓ４００ｂ：scanFr()）、センシング周波数対応付け処理を行え（Ｓ７００ｂ：setTabFs()）ば良い。

この場合、前述実施形態とは、ステップＳ４００ｂ、Ｓ７００ｂが異なるため、ステップＳ２００、Ｓ１１０の説明を省略し、以下ではこれらのステップの説明を行う。図１２は、ステップＳ４００ｂのラジオ周波数のスキャン処理を示している。この図１２に示すように、ラジオ受信周波数を最小チャンネル周波数に設定し（Ｓ４１０：i=0,fr=channel[i]）、最小チャンネル周波数から最大チャンネル周波数までラジオ選局周波数を変化させ（Ｓ４３０：setFr(fr)）、電圧波形解析処理を行う（Ｓ６００：scanVsense(fr)）。

図１３は、電圧波形解析処理を概略的に示している。この図１３に示すように、センシング周波数ｆｓを初期化し（Ｓ６１０：j=0,fs=sensefreq[j]）、センシング周波数ｆｓを最小から最大まで変化させながら（Ｓ６２０、Ｓ６３０、Ｓ６７０）、抵抗Ｒsenseの端子電圧Ｖsenseの電圧波形を取得し（Ｓ６４０：vsense[]=getVsense()）、電圧波形をフーリエ変換し（Ｓ６５０：vfft[]=fft(vsense[])）、ラジオ受信周波数ｆｒ帯におけるフーリエ変換結果（例えば、周波数、ピーク値、ラジオ受信周波数ｆｒを中心周波数とした所定周波数範囲の平均エネルギー）をテーブルsignal＿fft[fr][fs]に格納する（Ｓ６６０：signal＿fft[fr][fs]=vfft[channel[]]）。このテーブルsignal＿fft[fr][fs]は、各ラジオ受信周波数ｆｒ、センシング周波数ｆｓに応じたフーリエ変換結果の信号レベルを示している。

すなわち、コンデンサＣmodの充放電信号のスイッチングノイズは、センシング周波数ｆｓの整数倍の高調波ノイズとなって現れるため、前述したステップＳ６４０〜Ｓ６６０のルーチンにより抵抗Ｒsenseの端子電圧Ｖsenseの電圧波形を取得してフーリエ変換することでセンシング周波数ｆｓの高調波ノイズを解析でき、この解析結果を記録できる。

なお、ステップＳ６００の電圧波形解析処理を行う間も同様に、静電容量センサ１１の感度値が一定値以下であるか否かを判定し、この感度値が一定値以下（手指等が操作パネル２５に非接近または非接触）であることを条件として電圧波形を取得すると良い。これは感度値が高いと人体がアンテナとして作用し、静電容量センサ１１のセンサ電極の通電電流が増加してしまい、ノイズレベルが高くなる傾向があるためである。つまり、電圧波形の測定条件を一定とするため、感度値が一定値以下となっていることを条件として電圧波形を取得すると良い。

図１４は、ステップＳ７００ｂのセンシング周波数対応付け処理を示している。この図１４に示すように、ラジオ受信周波数ｆｒ、センシング周波数ｆｓを下限周波数に設定し（Ｓ７１０ｂ：i=0,j=0,fr=channel[i],fs=sensefreq[j]）、フーリエ変換結果の最小値の変数を初期化する（Ｓ７２０ｂ：sig＿fft＿min[fr]=signal[fr]）。その後、ラジオ受信周波数ｆｒ、センシング周波数ｆｓを最小から最大まで変化させながら（Ｓ７３０ｂ、Ｓ７４０ｂ、Ｓ７８０ｂ、Ｓ７９０ｂ）、ノイズレベルが最小となるか否かを判定し（Ｓ７５０ｂ：sig＿fft[fr][fs]<sig＿fft＿min[fr]）、最小となるときにノイズレベルの最小値を更新し（Ｓ７６０ｂ：sig＿fft＿min[fr]=sig＿fft[fr][fs]）、このときのセンシング周波数ｆｓをテーブルに更新する（Ｓ７７０ｂ：tab＿fs[fr]=fs）。

すなわち、センシング周波数ｆｓで静電容量検出回路７を動作させたときに、ラジオ受信周波数ｆｒ帯にスイッチングノイズが発生しているか否かをフーリエ変換結果に応じて解析するが、この処理をラジオ受信周波数ｆｒとセンシング周波数ｆｓの全ての組合せで行い、各ラジオ受信周波数ｆｒに生じる高調波ノイズレベルが最小となるセンシング周波数ｆｓを各ラジオ受信周波数ｆｒに対応して選定する。

つまり、このステップＳ７００ｂのセンシング周波数対応付け処理が終了すると、各ラジオ受信周波数ｆｒに生じるスイッチングノイズの少ないセンシング周波数ｆｓを選定でき、各ラジオ受信周波数ｆｒに対応して相応しいセンシング周波数ｆｓを設定できる。

このようにして、各ラジオ受信周波数ｆｒに生じるスイッチングノイズが最も少ないセンシング周波数ｆｓを対応付けることができる。したがって、ユーザによってあるラジオ受信周波数ｆｒが選局されたときに、このルーチンで設定されたセンシング周波数ｆｓを設定すれば、スイッチングノイズの影響を最も少なくできる。

本実施形態によれば、充放電信号のラジオ受信周波数ｆｒ帯における高調波ノイズレベルが最小となる条件を満たすセンシング周波数ｆｓを設定しているため、ラジオ受信部９に対する干渉を抑制できる。
なお、高調波ノイズレベルが最小となる条件を満たすセンシング周波数ｆｓが多数存在することもあるため、この場合、高調波ノイズレベルが所定値未満となる条件を満たすセンシング周波数ｆｓを設定しても良い。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態を説明する。この第３実施形態が前述実施形態と異なるところは、ラジオ受信部のラジオ受信周波数に対応して予め定められたセンシング周波数を記憶し、この予め記憶されたセンシング周波数に設定するところにある。

記憶装置５は、ラジオ受信部９のラジオ受信周波数ｆｒに対応して予め定められたセンシング周波数ｆｓを記憶する。このとき、記憶装置５が記憶するセンシング周波数ｆｓは、全地域のラジオ放送のラジオ受信周波数ｆｒ、または、各地域のラジオ放送のラジオ受信周波数ｆｒに応じて製造段階などで予め定められた周波数である。

すなわち、静電容量式タッチセンサ制御装置１を製造するときに、ラジオ受信周波数ｆｒに生じるスイッチングノイズを測定し、当該スイッチングノイズが最小（最適）となるセンシング周波数ｆｓを記憶装置５に予め記憶させる。この場合、全国または各地域の各ラジオ受信周波数ｆｒに対応してセンシング周波数ｆｓをそれぞれ選定しても良いし、全ラジオ受信周波数ｆｒに対応した１つのセンシング周波数ｆｓを選定しても良い。

ユーザによりラジオが選局されたときには、演算処理装置２は選局操作が行われたことをラジオ受信部９に通知する。ラジオ受信部９は選局を実施し、選局を完了したことを演算処理装置２に通知する。演算処理装置２は、当該選局されたラジオ受信周波数ｆｒに対応して記憶装置５に予め記憶されたセンシング周波数ｆｓを設定する。すると、ラジオ受信周波数ｆｒ帯に対するスイッチングノイズの影響を極力避けることができ、ラジオ受信部９に対する干渉を抑制できる。

（第４実施形態）
図１５は、本発明の第４実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、ユーザによるラジオ受信部の選局周波数および時間帯に応じて、センシング周波数を設定しているところにある。また、ユーザ毎にラジオ受信部の選局周波数および時間帯を記憶し、記憶されたユーザ毎の選局周波数および時間帯に応じてセンシング周波数を設定しているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。

図１５は、記憶装置が記憶する記憶内容（データベース）を概略的に表している。図１５に示すように、記憶装置５は、ユーザによるラジオ選局の癖を学習するための学習データを蓄積する選局記憶部としての機能を備える。

例えば、あるユーザは、月曜日から水曜日の所定の時間帯（例えば６：００〜６：３０）にＢ局の放送を良く聞く（例えば１カ月に３回以上聞く）。このときには、演算処理装置２はこの旨をデータベースとして記憶装置５に記憶させる。そして、このユーザは、この時間帯が過ぎると、月曜日と火曜日はその次の時間帯（例えば６：３０〜７：３０）にはＡ局のラジオ放送を良く聞く。このときにもこの旨をデータベースとして記憶装置５に記憶させる。

同様に、平日（月曜日から土曜日）の所定の時間帯（例えば、１９：００〜２０：００）にＣ局の放送を良く聞くときには、演算処理装置２はこの旨をデータベースとして記憶装置５に記憶させる。このようにして、記憶装置５はユーザによるラジオ選局の癖を学習するためのデータを蓄積する。

そして、演算処理装置２は、記憶装置５に記憶されたラジオ選局の癖に応じて、該当する時間帯では各局（Ａ局、Ｂ局、Ｃ局）を選局する可能性が高いと判定し、この選局周波数に応じたセンシング周波数ｆｓを設定する。このセンシング周波数ｆｓの設定方法は、例えば前述実施形態と同様の方法である。

このような実施形態によれば、対応して記憶された選局周波数および時間帯に応じてセンシング周波数ｆｓを設定する。このため、ユーザによる時間帯毎のラジオ選局の癖を学習してセンシング周波数ｆｓを設定することができ、ユーザに適合したセンシング周波数ｆｓを設定できる。

また、記憶装置５が記憶するデータベースはユーザ毎に設けても良い。ユーザの特定は、例えば操作部３によるユーザの個人情報の入力設定などにより行うと良い。すると、演算処理装置２は、ユーザ毎に記憶された選局周波数および時間帯に応じてセンシング周波数ｆｓを設定できるため、ユーザ個人毎に適合したセンシング周波数ｆｓを設定できる。

（他の実施形態）
前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。

ラジオアンテナ２９を使用した実施形態を挙げたが、これに代えて、静電容量センサ１１などに隣接して作成したパターンアンテナを用いて電界強度レベルを測定しても良い。静電容量検出回路７が、手指の近接、接触を検出していないことを条件としてセンシング周波数ｆｓを設定しているが、特に静電容量検出回路７が検出することに限られず、その他の周知の方法で検出しても良い。

車載ディスプレイ装置、車載オーディオ装置などに適用できる。前述実施形態に記載した内容の組合せは任意であり、本発明は前述実施形態に記載された内容によって制限されるものではない。

図面中、１は静電容量式タッチセンサ制御装置、２は演算処理装置（充放電制御部、設定部、第２測定部、特定部、全選択部）、３は操作部、４は位置検出器、５は記憶装置（記憶部、選局記憶部）、６は表示装置、７は静電容量検出回路、８は無線ＬＡＮ機器、９はラジオ受信部（第１測定部）、１０は機械式のスイッチ、１１は静電容量センサ、１２はＧセンサ、１３はジャイロスコープ、１４は距離センサ、１５はＧＰＳ受信機、１６はＧＰＳアンテナ、１７は無線ＬＡＮアンテナ、１８は基地局、１９はラジオアンテナ、２０はラジオ放送局、を示す。

Claims (9)

1. 静電容量センサと、
   ラジオ受信周波数でラジオ放送を受信するラジオ受信部と、
   前記ラジオ受信部のラジオ受信周波数に応じて、センシング周波数を設定する設定部と、
   スイッチング部を前記設定部により設定したセンシング周波数でオンオフして静電容量センサに生じる容量に充放電する充放電制御部と、を備え、
   前記静電容量センサを用いて操作パネルへの近接または接触を検出することを特徴とする静電容量式タッチセンサ制御装置。
2. 前記充放電制御部が前記スイッチング部をオンオフ動作させる前後において電界強度レベルを測定する第１測定部を備え、
   前記設定部は、前記第１測定部が測定した電界強度レベル差に応じて前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
3. スイッチング周波数を変化させて前記スイッチング部をオンオフ動作させ前記静電容量センサに生じる静電容量に充放電する充放電信号を測定する第２測定部を備え、
   前記設定部は、前記第２測定部により測定された充放電信号に含まれる前記ラジオ受信周波数帯における高調波ノイズレベルが所定値未満となる条件を満たす前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
4. 前記ラジオ受信部のラジオ受信周波数に対応して予め定められた前記センシング周波数を記憶する記憶部を備え、
   前記設定部は、前記記憶部に記憶されたセンシング周波数を設定することを特徴とする請求項１記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
5. 現在位置情報に応じて前記ラジオ受信部のラジオ受信周波数を特定する特定部を備え、
   前記設定部は、前記特定部により特定されたラジオ受信周波数に応じて、前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
6. 前記ラジオ受信周波数について受信可能な全てのラジオ受信周波数を選択する全選択部を備え、
   前記設定部は、前記全選択部により選択されたラジオ受信周波数に応じて、前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
7. 前記設定部は、前記静電容量センサにより接近または接触が検知されていないことを条件として、前記ラジオ受信部のラジオ受信周波数に応じて前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
8. ユーザによる前記ラジオ受信部の選局周波数を時間帯と対応して記憶する選局記憶部を備え、
   前記設定部は、前記選局記憶部により記憶された選局周波数および時間帯に応じて、前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。
9. 前記選局記憶部は、ユーザ毎に前記ラジオ受信部の選局周波数を時間帯と対応して記憶し、
   前記設定部は、ユーザ毎に記憶された選局周波数および時間帯に応じて、前記センシング周波数を設定することを特徴とする請求項８記載の静電容量式タッチセンサ制御装置。

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