JP7159678B2 - タッチスイッチシステム及びタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法 - Google Patents

Description

本開示は、タッチスイッチシステム及びタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法に関する。

タッチスイッチシステム（タッチスイッチそのもののほか、タッチスイッチに接続される駆動回路を含む）にノイズが混入すると、タッチスイッチの誤操作が生じる。具体的には例えば、実際にはタッチされていないスイッチであるにも関わらず、そのスイッチに対してタッチがされたと検出される等の誤検出が発生する。そこで、タッチの誤検出抑制技術が知られている。

特許文献１に記載の技術では、タッチ検出データから外乱ノイズ成分がリファレンスデータとして抽出される。そして、メモリに蓄積されたタッチ検出データからリファレンスデータを減算することでタッチ成分を抽出し、タッチの有無が検出される。

特開２０１１－２３３１０９号公報（特に段落００６２参照）

ところで、特許文献１に記載の技術について本発明者が検討したところ、ノイズ存在下において、依然として誤検出の可能性があることがわかった。具体的には、特にノイズ強度が大きな場合、同一の検出電極に属する各スイッチ部のうち１つのスイッチ部へのタッチがされると、隣接するスイッチ部においてもタッチがされたと誤検出する可能性があることがわかった。

本開示の少なくとも一実施形態は、タッチ検出精度を向上可能なタッチスイッチシステム及びタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタッチスイッチシステムは、
駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムであって、
前記検出部は、
前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させるための変換部と、
同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行うための信号処理部とを備える
ことを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、タッチされたスイッチ部と同一の検出電極に属するスイッチ部での誤判定抑制により、タッチ検出精度を向上できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記信号処理部は、
前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分を受信するための信号受信部と、
前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するためのオフセット信号決定部と、
前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と前記正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより前記補正を行うとともに、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と前記余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより前記補正を行うための差分算出部と、
前記正弦波差分及び前記余弦波差分から差分信号の実効値を算出するための実効値算出部と、
前記差分信号の前記実効値に基づいて前記スイッチ部へのタッチを検出するためのタッチ検出部とを備える
ことを特徴とする。

上記（２）の構成によれば、タッチされたスイッチ部と同一の検出電極に属するスイッチ部での誤判定抑制により、タッチ検出精度を向上できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記オフセット信号決定部は、前記第１正弦波成分及び前記第１余弦波成分のそれぞれに前記オフセット係数を乗じることで、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するように構成された
ことを特徴とする。

上記（３）の構成によれば、オフセット係数を乗じることにより、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、
前記タッチ検出部は、前記差分信号の前記実効値が、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えたときに前記スイッチ部へのタッチを検出するように構成された
ことを特徴とする。

上記（４）の構成によれば、オフセットで得られた実効値を用いて、タッチの有無を判定できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記タッチ検出部は、前記タッチが行われた前記スイッチ部が複数存在すると判定した場合に、前記差分信号の前記実効値と前記タッチ閾値との差分が最も大きな前記スイッチ部へのタッチを検出するように構成された
ことを特徴とする。

上記（５）の構成によれば、差分が最も大きなスイッチ部をタッチ有と判定することにより、タッチの誤検出を低減できる。即ち、駆動周波数以外の周波数のノイズの影響により、タッチされたスイッチ部と同一の検出電極に属するスイッチ部の実効値も、タッチされたスイッチ部の実効値よりは小さいが、ノイズが無い場合より大きくなり、タッチの閾値を超える場合がある。そこで、差分が最も大きなスイッチ部をタッチ有と判定することにより、上記のようにタッチの誤検出を低減できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（２）～（５）の何れか１の構成において、
同じ前記検出電極によって形成される前記スイッチ部において、
前記オフセット信号決定部は、
共通する前記第１正弦波成分及び前記第１余弦波成分に基づいて、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するとともに、
前記スイッチ部毎に固有の前記オフセット係数に基づいて、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するように構成された
ことを特徴とする。

上記（６）の構成によれば、スイッチ部へのタッチ検出精度を高めることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の何れか１の構成において、
前記検出部は、
第１駆動周波数を有する第１駆動交流電流と、第２駆動周波数を有する第２駆動交流電流とを相互に切り替えて通流させるための駆動交流電流切替部を備え、
前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数は、前記第１駆動交流電流の通流により得られる第１差分信号と前記第２駆動交流電流の通流により得られる第２差分信号とを同一のグラフにプロットしたときに、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数との間の周波数帯において、タッチ検出の基準となるタッチ閾値以上の領域が形成されるように設定される
ことを特徴とする。

上記（７）の構成によれば、駆動周波数と同じ又は近い周波数のノイズの存在下においても、タッチ検出の精度を高めることができる。即ち、タッチのオン及びオフの決定は、複数の駆動周波数での実効値を交互に複数回測定することで行われる。そして、駆動周波数ごとに無駆動全検出（後記する）を行い、駆動周波数の変化量がノイズ閾値以上の場合には、一定期間その駆動周波数を用いたタッチ検出を行わないようにできる。そして、他の２以上の駆動周波数を用いてタッチ検出を行うことができる。これにより、駆動周波数と同じ又は近い周波数のノイズの存在下においても、タッチ検出の精度を高めることができる。

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法は、
駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法であって、
前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させる変換ステップと、
同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換ステップにおいて生成した正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換ステップで生成した正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行う信号処理ステップとを含む
ことを特徴とする。

上記（８）の方法によれば、タッチされたスイッチ部と同一の検出電極に属するスイッチ部での誤判定抑制により、タッチ検出精度を向上できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の方法において、
前記信号処理ステップは、
前記変換ステップで生成した正弦波成分及び余弦波成分を受信する信号受信ステップと、
前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するオフセット信号決定ステップと、
前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と前記正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより前記補正を行うとともに、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と前記余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより前記補正を行う差分算出ステップと、
前記正弦波差分及び前記余弦波差分から差分信号の実効値を算出する実効値算出ステップと、
前記差分信号の前記実効値に基づいて前記スイッチ部へのタッチを検出するタッチ検出ステップとを含む
ことを特徴とする。

上記（９）の方法によれば、タッチされたスイッチ部と同一の検出電極に属するスイッチ部での誤判定抑制により、タッチ検出精度を向上できる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の方法において、
前記スイッチ部へのタッチ時及び無タッチ時の前記正弦波成分及び前記余弦波成分を記録する記録ステップと、
記録された前記正弦波成分及び前記余弦波成分から算出される前記実効値のうち、タッチ時の実効値のみが、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えるような前記オフセット係数を決定するオフセット係数決定ステップとを含む
ことを特徴とする。

上記（１０）の方法によれば、オフセット係数を決定できる。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ノイズ存在下においてもタッチ検出精度を向上可能なタッチスイッチシステム及びタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係るタッチスイッチシステムのブロック図である。 タッチスイッチの上面図である。 タッチスイッチの分解斜視図である。 信号処理部を含む検出部の構成を示すブロック図である。 タッチ検出のために行われるフローを示すフローチャートである。 信号処理を示すブロック図である。 オフセット係数を決定するためにデータ収集を行うためのブロック図である。 収集されたデータに基づいてオフセット係数を決定するためのブロック図である。 正弦波成分及び余弦波成分とオフセット係数とに基づいて実効値を算出するためのブロック図である。 各スイッチ部での正弦波成分を示すグラフである。 各スイッチ部での余弦波成分を示すグラフである。 各スイッチ部での実効値を示すグラフである。 第２実施形態において、駆動周波数を切り替える際の信号流れを示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、２つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。

また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るタッチスイッチシステムのブロック図である。タッチスイッチシステム１００は、スイッチ部１１（後記する）を備えるタッチスイッチ１０と、スイッチ部１１へのタッチを検出するための検出部５０とを備える。検出部５０は、スイッチ部１１へのタッチを検出したときに、当該タッチによる入力指示を外部機器７０に伝達する。これにより、外部機器７０が、タッチスイッチ１０へのタッチに基づいて制御される。なお、ここでいう外部機器７０とは、例えばアミューズメント機器、家電、医療機器、セキュリティ関連機器、現金自動預け払い機、券売機等である。

図２は、タッチスイッチ１０の上面図である。タッチスイッチ１０は、相互容量方式の静電式タッチスイッチである。タッチスイッチ１０は、駆動電極１２と、駆動電極１２に交差する検出電極１３と、駆動電極１２と検出電極１３との交差部分に形成されるスイッチ部１１とを備える。駆動電極１２及び検出電極１３は例えばアルミニウム箔等により形成される。また、詳細は図３を参照しながら後記するが、駆動電極１２と検出電極１３とは異なる面に形成され、これらは電気的に導通していない。

タッチスイッチ１０は、例えば、１４個のスイッチ部１１を含んで構成される。それぞれのスイッチ部１１は、駆動電極１２の一部を構成する、菱形形状の２つのタッチ部と、検出電極１３の一部を構成する、菱形形状の２つのタッチ部とにより構成される。スイッチ部１１は、左右方向に２つ又は３つずつ、上下方向に５つ配置される。これらのうち、スイッチ部１１は、左右方向には、最上段において２つ、残りの段において３つずつ配置される。

駆動電極１２は、縦方向に３本配置され、紙面右横方向に引き出される。一方で、検出電極１３は、横方向に５本配置され、紙面左方向に引き出される。そして、スイッチ部１１は駆動電極１２と検出電極１３との交差部分に形成されるため、縦方向に並ぶスイッチ部１１は、同一の駆動電極１２に属する。例えば、紙面左端に並ぶスイッチ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、同一の駆動電極１２に属する。また、横方向に並ぶスイッチ部１１は、同一の検出電極１３に属する。例えば、最下段に並ぶスイッチ部１１ａ，１１ｆ，１１ｇは、同一の検出電極１３に属する。

図３は、タッチスイッチ１０の分解斜視図である。駆動電極１２は、透明樹脂製のフィルム１２１上に形成される。一方で、検出電極１３も、透明樹脂製のフィルム１３１上に形成される。駆動電極１２のフィルム１２１への形成パターン、及び、検出電極１３のフィルム１３１への形成パターンは、フィルム１２１とフィルム１３１とを重ね合わせた際に、上面視で上記の図２示すような形状になるように形成される。従って、フィルム１２１とフィルム１３１とを重ね合わせることで、タッチスイッチ１０が得られる。

タッチスイッチ１０では、駆動電極１２に対して駆動交流電流を流した際の検出電極１３の実効値（後記する）の変化に基づき、各スイッチ部１１へのタッチ検出が行われる。この際、駆動電極１２に対する駆動交流電流未通流時（無駆動）の検出電極１３の実効値の変化に基づいても、各スイッチ部１１へのタッチ検出が行われる。

図１に戻って、検出部５０は、検出電極１３からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させるための変換部５０Ａと、信号処理部５０Ｂとを備える。変換部５０Ａは、発振回路５２と、増幅回路５３と、位相シフト回路５４と、電流電圧変換回路５５と、増幅回路５６と、バンドパスフィルタ５７と、掛算回路５８，ローパスフィルタ５９，６２と、ＡＤ変換回路６０，６３（アナログデジタル変換回路）とを備える。

また、これら以外にも、検出部５０は、駆動交流信号を送信する対象となる駆動電極１２、及び、交流信号を受信する対象となる検出電極１３を切り替えるためのスイッチセレクタ６４を備える。さらに、検出部５０は、ソフトウェアにより信号処理を行うための信号処理部５０Ｂを備える。信号処理部５０Ｂについて、図４を参照しながら説明を行う。

図４は、信号処理部５０Ｂを含む検出部５０の構成を示すブロック図である。図４では、図示の簡略化のために、スイッチセレクタ６４は図示していない。信号処理部５０Ｂは、同一の検出電極１３に属するスイッチ部１１を構成する各駆動電極１２への駆動交流電流通流時の変換部５０Ａからの正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の検出電極１３の変換部５０Ａからの正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行うためのものである。このため、信号処理部５０Ｂは、信号受信部５０１と、オフセット信号決定部５０２と、差分算出部５０３と、実効値算出部５０４と、タッチ検出部５０５と、駆動交流電流切替部５０６と、記録データベース５０７とを備える。

信号受信部５０１は、変換部５０Ａからの正弦波成分及び余弦波成分を受信するためのものである。詳細は後記するが、検出電極１３から受信した交流電流は、正弦波成分及び余弦波成分に変換される。そこで、信号受信部５０１は、検出電極１３から出力された交流電流として、その交流電流を数値化した正弦波成分及び余弦波成分の各信号を受信する。

信号受信部５０１による受信は、駆動電極１２への駆動交流電流の通流時及び未通流時のそれぞれにおいて生成した信号毎に行われる。即ち、例えば駆動交流電流の周波数（駆動周波数）が複数であれば、各駆動周波数の駆動交流電流の通流時に生成した正弦波成分及び余弦波成分が、スイッチ部１１毎に受信される。なお、駆動交流電流の切り替えは、後記する駆動交流電流切替部５０６によって行われる。

オフセット信号決定部５０２は、駆動電極１２への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するためのものである。具体的には、オフセット信号決定部５０２は、第１正弦波成分及び第１余弦波成分のそれぞれにオフセット係数を乗じることで、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するように構成される。オフセット信号決定部５０２においてオフセット係数を乗じることにより、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定できる。なお、ここでいうオフセット係数は、後記する図７に示す方法により決定される。

また、同じ検出電極１３によって形成されるスイッチ部１１において、オフセット信号決定部５０２は、共通する第１正弦波成分及び第１余弦波成分に基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するとともに、スイッチ部１１毎に固有のオフセット係数に基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するように構成される。このようにすることで、スイッチ部１１へのタッチ検出精度を高めることができる。

差分算出部５０３は、駆動電極１２への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と前記正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより上記の補正を行うとともに、駆動電極１２への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより上記の補正を行うためのものである。以下、正弦波差分及び余弦波差分を総称して差分信号ということがある。

実効値算出部５０４は、差分算出部５０３において算出された正弦波差分及び余弦波差分から差分信号の実効値を算出するためのものである。実効値は、例えば、横軸を余弦波成分の大きさ、縦軸を正弦波成分の大きさとする直交座標系に差分信号をプロットし、当該プロットから原点までの距離を実効値として算出することができる。

タッチ検出部５０５は、差分信号の実効値に基づいてスイッチ部１１へのタッチを検出するためのものである。具体的には、タッチ検出部５０５は、差分信号の実効値が、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えたときにスイッチ部１１へのタッチを検出するように構成される。これにより、オフセットで得られた実効値を用いて、タッチの有無を判定できる。ここで、スイッチ部１１毎の差分信号の実効値を正規化（後記する）し、この正規化した値に適応したタッチ閾値をタッチの検出の基準としても良い。

また、タッチ検出部５０５は、タッチが行われたスイッチ部１１が複数存在すると判定した場合に、差分信号の実効値とタッチ閾値との差分が最も大きなスイッチ部１１へのタッチを検出するように構成される。このようにすることで、差分が最も大きなスイッチ部１１をタッチ有と判定することにより、タッチの誤検出を低減できる。即ち、駆動周波数以外の周波数のノイズの影響により、タッチされたスイッチ部１１と同一の検出電極１３に属するスイッチ部１１の実効値も、タッチされたスイッチ部１１の実効値よりは小さいが、ノイズが無い場合より大きくなり、タッチの閾値を超える場合がある。そこで、差分が最も大きなスイッチ部１１をタッチ有と判定することにより、上記のようにタッチの誤検出を低減できる。

駆動交流電流切替部５０６は、第１駆動周波数を有する第１駆動交流電流と、第２駆動周波数を有する第２駆動交流電流とを相互に切り替えて駆動電極１２に通流させるためのものである。第１駆動周波数及び第２駆動周波数は、第１駆動交流電流の通流により得られる第１差分信号と第２駆動交流電流の通流により得られる第２差分信号とを同一のグラフにプロットしたときに、第１駆動周波数と第２駆動周波数との間の周波数帯において、タッチ検出の基準となるタッチ閾値以上の領域が形成されるように設定される。

第１駆動交流電流と第２駆動交流電流とを切り替えて使用することで、駆動周波数と同じ又は近い周波数のノイズの存在下においても、タッチ検出の精度を高めることができる。即ち、タッチのオン及びオフの決定は、複数の駆動周波数での実効値を交互に複数回測定することで行われる。そして、駆動周波数ごとに無駆動全検出（後記する）を行い、駆動周波数の変化量がノイズ閾値以上の場合には、一定期間その駆動周波数を用いたタッチ検出を行わないようにできる。そして、他の２以上の駆動周波数を用いてタッチ検出を行うことができる。これにより、駆動周波数と同じ又は近い周波数のノイズの存在下においても、タッチ検出の精度を高めることができる。

なお、ここでいう「全検出」とは、全ての検出電極１３に接続した（各検出電極１３に接続されるアナログスイッチ（図示しない）の全てをオンにした）状態のことをいう。従って、例えば「無駆動全検出」とは、駆動電極１２への駆動交流電流未通流時に、検出電極１３の全体から交流信号及びその交流信号から得られる正弦波成分及び余弦波成分を受信することをいう。また、「駆動」とは、駆動電極１２への駆動交流電流通流時に、検出電極１３から交流信号及びその交流信号から得られる正弦波成分及び余弦波成分を受信することをいう。

記録データベース５０７は、取得及び算出された各情報を記録するためのものである。

信号処理部５０Ｂは、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ。例えばＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）等を備える。そして、信号処理部５０Ｂは、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。

図１に戻って、タッチスイッチシステム１００における信号の流れを説明する。
まず、信号処理部５０Ｂ（具体的には信号処理部５０Ｂを構成する信号送信指令部（図示しない））は、発振回路５２に対し、正弦波（ｓｉｎωｔ）を出力すべき旨の指令を送信する。同時に、信号処理部５０Ｂは、位相シフト回路５４に対し、発振回路５２からの正弦波の位相をｍ及び（ｍ＋π／２）ずらして変更すべき旨の指令を送信する。即ち、位相シフト回路５４では、周波数が同じであるが異なる位相の信号が２つ生成する。そして、発振回路５２は、正弦波を生成し、正弦波（交流信号）を位相シフト回路５４に送信する。

位相シフト回路５４に送信された正弦波の位相は、上記のように、ｍ及び（ｍ＋π／２）だけずらされる。そして、位相をｍずらされた正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋ｍ））は、増幅回路５３及び掛算回路５８に送信される。増幅回路５３に送信された正弦波は、振幅が増幅された後、タッチスイッチ１０の駆動電極１２に送信される。増幅回路５３によって増幅された振幅の信号を駆動電極１２に送信することにより、タッチスイッチ１０でのタッチ操作により生じる小さな静電結合を感度良く検出できる。

また、位相を（ｍ＋π／２）ずらされた正弦波、即ち、余弦波（ｃｏｓ（ωｔ＋ｍ）。即ちｓｉｎ（ωｔ＋ｍ＋π／２））は掛算回路６１に送信される。位相をｍずらすことで、タッチ操作が行われたときの信号変化を検出し易くすることができる。なお、掛算回路５８，６１に入力される正弦波及び余弦波は、増幅されずにそのまま掛算回路５８，６１に入力される。

タッチスイッチ１０では、スイッチセレクタ６４により、駆動電極１２ごとに上記の正弦波が送信される。即ち、図２に示す例では、３本の駆動電極１２のそれぞれに、１本ずつ正弦波が送信される。一方で、検出電極１３（図２参照）に対しては、駆動電極１２から、位相差角α（後記する）だけずれた正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋α））が伝達する。そこで、タッチスイッチ１０では、スイッチセレクタ６４により、検出電極１３ごとに上記の正弦波が受信される。なお、位相差角αは、駆動電極１２と検出電極１３との間の静電結合等に起因して生じるものである。位相差角αは、スイッチ部１１へのタッチ操作が行われると変化し、また、例えばタッチスイッチ１０の構成等の条件によっては位相差角αが発生しない（α＝０）の場合もある。なお、このαは上記ｍを含む値である。

このように、タッチスイッチ１０では、駆動電極１２に対し、１本ごとに正弦波を送信する。その一方で、検出電極１３からは、１本ごとに正弦波を受信する。即ち、１本の駆動電極１２に正弦波が送信されている間、当該駆動電極１２に交差する検出電極１３の１本ずつから、正弦波が受信される。このようにすることで、３本の駆動電極１２と５本の検出電極１３との交差部分に形成される１４個のスイッチ部１１へのタッチを検出できる。

なお、３本の駆動電極１２のうち、正弦波を送信する対象となる駆動電極１２の選択は、スイッチセレクタ６４によって行われる。具体的には、増幅回路５３と３本の駆動電極１２との間にそれぞれ配置された３個のアナログスイッチ（図示しない）のオンオフを切り替えることで、正弦波を送信する対象となる駆動電極１２に対し、正弦波を送信することができる。そして、これらのアナログスイッチの切り替えは、スイッチセレクタ６４によって行われる。

また、検出電極１３での正弦波の受信も同様であり、５本の検出電極１３のうち、正弦波を受信する対象となる検出電極１３の選択は、スイッチセレクタ６４によって行われる。具体的には、電流電圧変換回路５５と５本の検出電極１３との間にそれぞれ配置された５個のアナログスイッチ（図示しない）のオンオフを切り替えることで、正弦波を受信する対象となる検出電極１３において、正弦波を受信することができる。そして、これらのアナログスイッチの切り替えは、スイッチセレクタ６４によって行われる。

タッチスイッチ１０を構成する検出電極１３で受信した正弦波（交流電流）は、電流電圧変換回路５５に入力される。電流電圧変換回路５５には、静電結合によって検出電極１３に誘導された微弱な電流が入力される。一方で、電流電圧変換回路５５の後段（増幅回路５６等）では、電圧の高低に基づく信号処理が行われる。そこで、電流電圧変換回路５５において、タッチスイッチ１０において生成した電流から電圧への変換が行われる。

そして、電流電圧変換回路５５を経た正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋α））は、増幅回路５６で振幅を増幅されて振幅Ａの正弦波（Ａｓｉｎ（ωｔ＋α））に変換された後、バンドパスフィルタ５７で信号処理される。なお、ここでいう「Ａ」の記載に関して、バンドパスフィルタ５７に入力される信号は、増幅回路５３，５６、電流電圧変換回路５５、タッチスイッチ１０での容量結合等を経て得られた信号のため、その振幅を正確に把握することが難しい。そこで、便宜的に振幅をＡとし、「Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）」との表記を使用している。

タッチスイッチシステム１００では、バンドパスフィルタ５７と、バンドパスフィルタ５７の後段に接続される掛算回路５８，６１及びローパスフィルタ５９，６２とにより、元の正弦波の周波数以外の成分（ノイズ）が良好に除去される。ただし、バンドパスフィルタ５７は備えられることが好ましいが、備えられなくてもよい。

検出部５０では、上記のように、タッチスイッチ１０の駆動電極１２及び位相シフト回路５４に正弦波が送信される。そして、駆動電極１２と交差する検出電極１３では、タッチに起因する位相差角αを有する正弦波（Ａｓｉｎ（ωｔ＋α））が受信され、この正弦波は、掛算回路５８，６１に送信される。

一方で、位相シフト回路５４では、位相シフト回路５４に入力された正弦波の位相をｍずらした正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋ｍ））が出力される。これに加えて、位相シフト回路５４では、位相シフト回路５４に入力された正弦波の位相を（ｍ＋π／２）ずらした余弦波（ｃｏｓ（ωｔ＋ｍ））も出力される。これらのうち、正弦波は増幅回路５３及び掛算回路５８に送信され、余弦波は掛算回路６１に送信される。

掛算回路５８では、タッチスイッチ１０から送信された正弦波と、位相シフト回路５４から送信された正弦波とが乗じられる。これにより、以下の式（１）で表される余弦波が得られる。

ここで得られた余弦波（時間ｔで振幅が変化する）は、極めて低い周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ５９で処理される。ローパスフィルタ５９での処理により、（Ａ／２）×ｃｏｓ（α－ｍ）のみが余弦波成分として抽出される。（Ａ／２）×ｃｏｓ（α－ｍ）は時間によらず一定であるから、ローパスフィルタ５９での処理により、交流信号が余弦波成分に変換される。余弦波成分は、ＡＤ変換回路６０において、数値化される。タッチスイッチシステム１００では、ここで得られた余弦波成分に基づき、タッチ検出が行われる。

一方で、掛算回路６１では、タッチスイッチ１０から送信された正弦波と、位相シフト回路５４から送信された余弦波とが乗じられる。これにより、以下の式（２）で表される正弦波が得られる。

ここで得られた正弦波（時間ｔで振幅が変化する）は、極めて低い周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ６２で処理される。ローパスフィルタ６２での処理により、（Ａ／２）×ｓｉｎ（α－ｍ）のみが上記の第２直流信号として抽出される。（Ａ／２）×ｓｉｎ（α－ｍ）は時間によらず一定であるから、ローパスフィルタ６２での処理により、交流信号が正弦波成分に変換される。正弦波成分は、ＡＤ変換回路６３において、数値化される。タッチスイッチシステム１００では、ここで得られた正弦波成分に基づき、タッチ検出が行われる。

そして、正弦波成分及び余弦波成分は信号処理部５０Ｂに送信され、正弦波成分及び余弦波成分は記録データベース５０７に記録される。また、信号処理部５０Ｂは、受信した正弦波成分及び余弦波成分についてソフトウェアによる信号処理を行い、スイッチ部１１へのタッチを検出する。具体的な検出方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。

図５は、タッチ検出のために行われるフローを示すフローチャートである。図５に示すフローは、タッチスイッチシステムへのタッチ検出方法を示すものであり、信号処理部５０Ｂにおいて行われる。また、図６は、信号処理部５０Ｂでの信号処理を示すブロック図である。図６に示すブロック図は、信号処理部５０Ｂの内部でソフトウェアによって処理される。

本発明の一実施形態に係るタッチスイッチシステム１００へのタッチ検出方法は、検出電極１３からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させる変換ステップ（ステップＳ２、ステップＳ４）と、同一の検出電極１３に属するスイッチ部１１を構成する各駆動電極１２への駆動交流電流通流時の上記変換ステップにおいて生成した正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の検出電極１３の変換ステップ（ステップＳ２）で生成した正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行う信号処理ステップとを含む。信号処理ステップは、信号受信ステップ（ステップＳ２、ステップＳ４等）と、オフセット信号決定ステップ（ステップＳ６等）と、差分算出ステップ（ステップＳ７等）と、実効値算出ステップ（ステップＳ８等）と、タッチ検出ステップ（ステップＳ１５等）とを含む。

以下、本発明の一実施形態に係るタッチスイッチシステム１００へのタッチ検出方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。

まず、タッチスイッチシステム１００の電源がオンになると、初期化部（図示しない）により、タッチスイッチシステム１００の初期化が行われる（ステップＳ１）。初期化により、記録データベース５０７に記録されたデータ（正弦波成分、余弦波成分、ベース値等の各種情報）が消去され、記録データベース５０７がリセットされる。

初期化後、信号送信指令部（図示しない）により発振回路５２に対して正弦波の出力指令が送信され、位相シフト回路５４に正弦波が送信される。そして、位相シフト回路５４で生成した正弦波及び余弦波（第１参照周波数での信号）は、掛算回路５８，６１に送信される。なお、この時点では、位相シフト回路５４で生成した正弦波は、増幅回路５３には送信されない（即ち無駆動）。そして、信号受信部５０１は、無駆動全検出の、無駆動で検出電極１３毎の、及び、駆動でスイッチ部１１毎の正弦波成分及び余弦波成分をそれぞれ受信する（ステップＳ２、信号受信ステップ）。具体的には、信号受信部５０１は、上記参照周波数での信号と検出電極１３からの信号とに基づく変換部５０Ａからの正弦波成分及び余弦波成分を受信する。

そして、受信した正弦波成分及び余弦波成分は、信号受信部５０１に記録されたローパスフィルタ（ソフトウェアにより実現される。図６参照）による処理後、ベース値として記録データベース５０７に記録される。ソフトウェアによるローパスフィルタ処理（ローパスフィルタのカットオフ周波数を５Ｈｚ～２０Ｈｚ程度に設定）により、瞬間的に発生したノイズは除去される。そして、信号受信部５０１は、無タッチ時の正弦波成分及び余弦波成分を記録データベース５０７に記録する（記録ステップ）。また、詳細は後記するが、信号受信部５０１は、スイッチ部１１へのタッチ時（後記する）の正弦波成分及び余弦波成分も記録データベース５０７に記録する（記録ステップ）。次いで、オフセット信号決定部５０２は、全てのスイッチ部１１をオフとして設定する（ステップＳ３）。

次いで、駆動交流電流切替部５０６により駆動交流電流の周波数を切り替えながら駆動電極１２に駆動交流電流を流し、信号受信部５０１はスイッチ部１１毎の交流電流を受信することで、スキャンが開始される（ステップＳ４）。スキャン開始により、無駆動全検出の、無駆動で検出電極１３毎の、及び、駆動でスイッチ部１１毎に、検出電極１３からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分が生成され（変換ステップ）、スイッチ部１１毎の実効値が一定時間毎に取得される。そして、信号処理部５０Ｂによる実効値の信号処理が一定時間毎に行われる。

そして、オフセット信号決定部５０２は、第１駆動周波数でのデータを読み込み済みであるか否かを判断する（ステップＳ５）。ここでいうデータは、第１駆動周波数で計測した各スイッチ部１１の正弦波成分及び余弦波成分の変化量と、第１参照周波数を掛算回路５８，６１に供給して得られた各スイッチ部１１の正弦波成分及び余弦波成分の変化量とを含む。

データを読み込み済みであれば（ステップＳ５のＹｅｓ方向）、駆動電極１２への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定する（ステップＳ６、オフセット信号決定部）。具体的には、オフセット信号決定部５０２は、スイッチ部１１毎に、正弦波成分及び余弦波成分に対しオフセット係数（スイッチ部１１毎に設定される）を乗じることで、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定する。一方で、オフセット信号決定部５０２は、第１駆動周波数でのデータを読み込み済みでなければ（ステップＳ５のＮｏ方向）、後記するステップＳ１０～Ｓ１４を行う。

ここで、オフセット係数の決定方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。

図７は、オフセット係数を決定するためにデータ収集を行うためのブロック図である。データ収集は、スイッチ部１１毎に、スイッチ部１１をタッチした状態で行われる。オフセット係数の決定は、例えば図示しないオフセット係数決定部により、例えば試験駆動時に行われる。図７（ａ）は駆動電極１２に駆動交流電流を流したときのスイッチ部１１毎でのブロック図、図７（ｂ）は無駆動かつ検出電極１３毎でのブロック図である。図７（ａ）及び（ｂ）は同じブロック図であるため、説明の簡略化のために、図７（ａ）を例示して説明する。

正弦波成分及び余弦波成分は、それぞれ、信号受信部５０１のローパスフィルタによって処理された後、それぞれのベース値（上記のベース値）を反転して加算される。そして、信号受信部５０１は、ベース値からの変化量を算出し、記録データベース５０７に記録する。これにより、データが収集される。そして、これらの操作が、駆動電極１２に駆動交流電流を流したときのスイッチ部１１毎（図７（ａ））、及び、無駆動かつ検出電極１３毎（図７（ｂ））のそれぞれについて行われる。

図８は、収集されたデータに基づいてオフセット係数を決定するためのブロック図である。図８（ａ）は駆動電極１２に駆動交流電流を流したときのスイッチ部１１毎でのブロック図、図８（ｂ）は無駆動かつ検出電極１３毎でのブロック図である。図８（ａ）及び（ｂ）のそれぞれにおける収集データは、図７（ａ）及び（ｂ）においてそれぞれ収集されたデータに対応する。

オフセット係数は、例えばシミュレーションを用いたオフセット係数決定ステップにより決定される。オフセット係数決定ステップは、例えば、伝導イミュニティ試験（ＩＥＣ６１０００－４－６）において決定できる。オフセット係数決定ステップは、記録された正弦波成分及び余弦波成分から算出される実効値のうち、タッチ時の実効値のみが、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えるようなオフセット係数を決定するものである。

図８を参照しながらオフセット係数決定ステップを説明すると、上記図７（ｂ）での収集データである変化量と、実際にタッチが行われているときの変化量（（図７（ａ）での収集データ）に変数としてのオフセット係数を乗じて（掛算して）得られる変化量とを比較して、これらの変化量が同じになるオフセット係数が決定される。変化量が同じになることを確認することで、タッチ検出精度が向上する。このようなオフセット係数決定ステップにより、オフセット係数を決定できる。

なお、オフセット係数は、以下のようにして自動で決定することもできる。まず、１つのスイッチ部１１を検査棒（後記する）で押下することで、スイッチ部１１へのタッチ状態が実行される。そして、タッチ状態が維持された状態で、駆動電極１２への駆動交流電流の駆動周波数及びその近傍の周波数（例えば駆動周波数のプラスマイナス１０％以内）以外の周波数のノイズを印加しながら、駆動状態での上記の正弦波成分及び余弦波成分に係るデータが収集される。これに加えて、タッチ状態が維持された状態で、同じ周波数帯のノイズを印加しながら、無駆動での検出電極１３毎の正弦波成分及び余弦波成分に係るデータも収集される。そして、タッチ状態のスイッチ部１１における実効値の変化量を正規化した値が１００％になるように、当該スイッチ部１１でのオフセット係数が決定される。この時点では、タッチ状態のスイッチ部１１以外のスイッチ部１１については考慮しない。そして、以上の処理がスイッチ部１１毎に行われ、スイッチ部１１毎のオフセット係数が決定される。

次に、スイッチ部１１毎に実際にタッチを行って得られた実効値について、決定されたオフセット係数に基づき、オフセット（補正）が行われる。そして、オフセットによりタッチを正確に検出できるかの確認が行われ、正確に検出できた場合には、決定されたオフセット係数が記録データベース５０７に記録される。一方で、正確に検出できない場合には、オフセット係数の補正が行われ、補正後のオフセット係数が記録データベース５０７に記録される。なお、ここでいう補正とは、再度、検査棒（後記する）でタッチした箇所のスイッチ部１１の実効値の変化量を正規化した値が１００％になるようにすることをいう。

図５及び図６に戻り、上記のステップＳ５において正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号が決定された後、差分算出部５０３は、駆動電極１２への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより上記補正を行うとともに、駆動電極１２への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と前記余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより上記補正を行う（ステップＳ７、差分算出ステップ）。ここでいう駆動交流電流とは、第１駆動周波数を有する交流電流のことをいう。

そして、実効値算出部５０４は、正弦波差分及び余弦波差分から差分信号の実効値を算出する（ステップＳ８、実効値算出ステップ）。算出された実効値は、予め定められた正規化用設定値に基づき、正規化される。ここでいう正規化用設定値は、スイッチ部１１毎に定められるものであり、例えば、直径１０ｍｍの検査棒を用いてタッチしたときに得られる実効値を１００％として設定することができる。また、正規化用設定値は、スイッチ部１１間には感度のバラツキがあり、このバラツキを補正するために、ノイズを印加しない状態（環境）で設定される。ノイズを印加しない状態で設定することで、スイッチ１１間のタッチの有無を安定して検出できる。

ここで、正弦波成分及び余弦波成分から差分信号及び実効値を算出するための流れを、別のブロック図を参照しながら説明する。

図９は、正弦波成分及び余弦波成分とオフセット係数とに基づいて実効値を算出するためのブロック図である。図９（ａ）は駆動電極１２に駆動交流電流を流したときのスイッチ部１１毎でのブロック図、図９（ｂ）は無駆動かつ検出電極１３毎でのブロック図である。上記の図７を参照しながら説明した内容と同様に、正弦波成分及び余弦波成分のそれぞれについて、ベース値からの変化量が算出される。

そして、正弦波成分及び余弦波成分のそれぞれについて、図９（ｂ）で得られた変化量にオフセット係数を乗じて得られた値を、図９（ａ）で得られた変化量から減じる。即ち、差分が算出されることで、オフセット（補正）が行われる。次いで、オフセット後の正弦波成分及び余弦波成分に基づいて、実効値が算出される。以降の処理では、算出された実効値が正規化され、正規化された実効値が、詳細は後記するが、スイッチ部１１へのタッチ検出に用いられる。

再度図５及び図６に戻り、実効値算出部５０４は、実効値が予め定められたタッチ閾値以上であるスイッチ部１１をオンと仮定し、実効値が予め定められた閾値未満であるスイッチ部１１をオフと仮定する処理が行われる。この時点では、オン及びオフの確定はされず、後記の高強度ノイズを考慮したうえで、最終的なタッチの検出が行われる。

オン及びオフの仮定後、高強度ノイズが存在するか否かを判定する（ステップＳ９）（。具体的には、上記のステップＳ２において無駆動全検出時に得られた実効値が、予め定められたノイズ閾値以上であるか否かを判定する。なお、ノイズ閾値は、信号処理部５０Ｂのローパスフィルタ（ソフトウェア）は使用しない状態で、上記の伝導イミュニティ試験によって決定できる。具体的には、ノイズ閾値としては、２つの参照周波数での無駆動全検出時に、２つの参照周波数と同じ周波数及びその近傍（例えばプラスマイナス１０％以内）の周波数以外において、当該２つの参照周波数間にノイズが存在するときの実効値（タッチ時の実効値）が同程度になるときの正弦波成分及び余弦波成分に基づき算出される実効値を採用できる。

さらに、ノイズ閾値は、参照周波数の３逓倍の箇所でのノイズが判断できる閾値に設定される。従って、ノイズ閾値は、参照周波数及びその３逓倍の周波数の双方におけるノイズを判定可能な値に設定される。なお、ここでは参照周波数（正弦波及び余弦波）のデューティ比が５０％であり、奇数次の高調波が強く影響する。一方で、高次ではノイズの影響が小さいため、ノイズの影響が強く出易い、低次かつ奇数次である３逓倍にしている。

高強度ノイズが存在すると判定された場合（Ｙｅｓ方向）、第１駆動周波数でのデータ読み込みがすぐには確立されず、第２駆動周波数でのデータの読み込み済みを待つため、再度上記のステップＳ５～Ｓ８が行われる。一方で、高強度ノイズが存在しないと判定された場合（Ｎｏ方向）、上記のステップＳ５～Ｓ１４が繰り返し行われる。そして、３回連続でスイッチ部１１のオンオフ状態が同じであるか否かを判定する（ステップＳ１５、タッチ検出ステップ）。又は、第１駆動周波数及び第２駆動周波数で計測した無駆動時の全ての検出電極１３からの変化量の実効値が小さい駆動周波数のオンオフ状態を採用してもよい。同じでなければ、即ち変化が無ければ（Ｎｏ方向）、上記のステップＳ５以降が繰り返される。

一方、３回連続でスイッチ部１１のオンオフ状態が同じであれば（Ｙｅｓ方向）、スイッチ部１１の中にオンのスイッチ部１１が存在するか否かを判定する（ステップＳ１６）。オンのスイッチ部１１が存在しなければ（Ｎｏ方向）、全てのスイッチ部１１をオフとして、スイッチ情報が生成される（ステップＳ１９）。しかし、オンのスイッチ部１１が存在すれば（Ｙｅｓ方向）、オンのスイッチ部１１の数が１つのみであるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

オンのスイッチ部１１の数が２つ以上であれば、即ち、タッチが行われたスイッチ部１１が複数存在すると判定した場合には（Ｎｏ方向）、タッチ検出部５０５は、差分信号の実効値とタッチ閾値との差分が最も大きなスイッチ部１１へのタッチを検出する（ステップＳ２０、タッチ検出ステップ）。即ち、２キーロック処理により、オンのスイッチ部１１が決定される。２キーロック処理により、タッチ後のタッチしたスイッチ部１１と同じ検出電極１３に属するスイッチ部１１において、ノイズの影響による誤入力が抑制される。

一方で、オンのスイッチ部１１の数が１つであれば、即ち、タッチが行われたスイッチ部１１が１つのみ存在すると判定した場合には（Ｙｅｓ方向）、スイッチ部１１へのタッチ検出が確定され（ステップＳ１８）、上記のステップＳ４以降のフローが繰り返し行われる。そして、タッチ検出部５０５は、差分信号の実効値に基づいてスイッチ部１１へのタッチを検出し、確定する（タッチ検出ステップ）。タッチ検出が確定したスイッチ部１１の情報は外部機器７０に送信される。そして、外部機器７０では、受信した情報に基づいた制御が行われる。

以上のタッチ検出方法及びタッチスイッチシステム１００によれば、タッチされたスイッチ部１１と同一の検出電極１３に属するスイッチ部１１での誤判定抑制により、タッチ検出精度を向上できる。

図１０は、各スイッチ部１１での正弦波成分を示すグラフである。また、図１１は、各スイッチ部１１での余弦波成分を示すグラフである。各グラフにおいて、縦軸は信号強度を表す。また、横軸は時間を表す。即ち、横軸は、ノイズの周波数１５０ｋＨｚから１秒単位に１％の周波数を増加したときの時間に対応し、横軸２５０の位置が１５０ｋＨｚに対応し、横軸２７７０の位置が２７３ｋＨｚに対応し、横軸７４００の位置が８１４ｋＨｚに対応し、横軸８３００の位置が１ＭＨｚに対応する。

これらのグラフは、本発明者により行われた試験により得られたものである。具体的には、上記の試験棒によるスイッチ部１１ａのタッチを繰り返しながら、ノイズ周波数を連続的に変更することで、上記伝導イミュニティ試験を行った。伝導イミュニティ試験の際、駆動電極１２に流す駆動交流電流の駆動周波数は２７３ｋＨｚとした。各グラフにおいて突出したピークは、駆動周波数と、駆動周波数の３逓倍の周波数とである。ただし、駆動周波数の３逓倍の周波数については、ソフトウェアによるローパスフィルタにより、駆動周波数の３逓倍よりも小さな周波数にピークが発生している。

図１０及び図１１において、（ａ）はスイッチ部１１ａでの変化量、（ｂ）はスイッチ部１１ａでの差分（正弦波差分及び余弦波差分）、（ｃ）はスイッチ部１１ｆでの変化量、（ｄ）はスイッチ部１１ｆでの差分（正弦波差分及び余弦波差分）、（ｅ）はスイッチ部１１ｇでの変化量、（ｆ）はスイッチ部１１ｇでの差分（正弦波差分及び余弦波差分）、（ｇ）は無駆動時の全ての検出電極１３からの変化量を示す。これらのうち、（ｂ）（ｄ）（ｆ）は、（ｇ）のグラフにスイッチ部１１毎のオフセット係数を乗じることで得られた値を、（ａ）（ｃ）（ｅ）のグラフから減じる（オフセット後に差分を算出する）ことで得られたものである。なお、スイッチ部１１ａ，１１ｆ，１１ｇは同一の検出電極１３に属するスイッチ部１１である。

図１０（ｂ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は０．３０とした。さらに、図１０（ｄ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は０．１５とした。そして、図１０（ｆ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は０．３０とした。
また、図１１（ｂ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は－０．１５とした。さらに、図１１（ｄ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は－０．３５とした。そして、図１１（ｆ）に示すグラフの決定に際して、オフセット係数は０．１０とした。

図１２は、各スイッチ部１１での実効値を示すグラフである。横軸は周波数、縦軸は実効値を表す。実効値（差分信号の実効値）は、上記図１０及び図１１に示した、オフセット後に算出された差分（正弦波差分及び余弦波差分）に基づいて算出される。

図１２（ａ）は、図１０（ａ）及び図１１（ａ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｂ）は、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｃ）は、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｄ）は、図１０（ｄ）及び図１１（ｄ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｅ）は、図１０（ｅ）及び図１１（ｅ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｆ）は、図１０（ｆ）及び図１１（ｆ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさ、図１２（ｇ）は、図１０（ｇ）及び図１１（ｇ）のグラフから得られる周波数毎の実効値の大きさを表す。

図１２（ａ）（ｃ）（ｅ）は所謂生データであり、図１２（ｂ）（ｄ）（ｆ）はオフセット後の実効値である。そのため、タッチ検出は、図１２（ｂ）（ｄ）（ｆ）のグラフに基づいて行われる。

例えば、所謂生データである図１２（ａ）（ｃ）（ｅ）に基づきタッチ検出を行う場合を考える。実際にはスイッチ部１１ａのみがタッチされた場合、タッチ閾値を２００（図１２において太い破線で示す値）とすれば、図１２（ａ）（ｃ）で２００を超える周波数があるため、スイッチ部１１ａ，１１ｆの双方でタッチ検出が行われたと判断される。従って、この場合には、誤ったタッチ検出が行われる。

しかし、図１２（ｂ）（ｄ）（ｆ）に示すようにオフセット後の信号強度に基づきタッチ検出が行われることで、実際にタッチが行われたスイッチ部１１ａに対応する図１２（ａ）のグラフのみで、実効値を２００以上にできる。これにより、タッチの誤検出を抑制できる。従って、予め定められたオフセット係数と、無駆動かつ全ての検出電極１３の正弦波成分及び余弦波成分とを用いて差分を算出することで、タッチ精度を向上できる。

この理由は、本発明者の推測によれば、例えば以下の理由であると考えられる。

タッチスイッチシステム１００では、駆動交流電流が駆動電極１２に通流され、検出電極１３からの交流電流が受信される。そして、タッチスイッチ１００は、本発明の一実施形態では、グラウンド（ＧＮＤ）に接続されていない。そのため、機器設置前の伝導イミュニティ試験においてスイッチ部１１に人がタッチする際に人は接地しているが、機器設置後の通常駆動時においてノイズが印加される際にタッチスイッチ１００はグラウンドに接続されていない。このため、駆動周波数に対してプラスマイナス数百ｋＨｚ以上の範囲において、ノイズの印加状態が等価ではない状態が発生すると考えられる。そこで、本発明の一実施形態では、上記のように、ソフトウェアにより、予め定められたオフセット係数と、無駆動かつ全ての検出電極１３の正弦波成分及び余弦波成分とを用いて差分を算出することで、タッチ精度の向上が図られる。

図１３は、第２実施形態において、駆動周波数を切り替える際の信号流れを示すブロック図である。第２実施形態では、上記の図６に示した第１実施形態とは異なり、無駆動全検出においてノイズ閾値との比較が行われない。即ち、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のそれぞれについてノイズの計測値がノイズ閾値以下の場合、第１駆動周波数及び第２駆動周波数で計測したスイッチ部１１の実効値が交互に判断される。従って、第１駆動周波数及び第２駆動周波数の双方で計測したスイッチ部１１の実効値がタッチの検出に利用される。一方で、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のうち、ノイズの計測値がノイズ閾値を超える場合、そのノイズに対応する駆動周波数でのスイッチ部１１の実効値は利用されない。

なお、無駆動全検出で得られた正弦波成分及び余弦波成分のうち、駆動周波数におけるノイズが小さな方の正弦波成分及び余弦波成分が採用され、採用された正弦波成分及び余弦波成分に基づき、タッチ検出が行われるようにしてもよい。このようにすることで、信号処理を簡便にできる。

１０ タッチスイッチ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ スイッチ部
１２ 駆動電極
１３ 検出電極
５０ 検出部
５０Ａ 変換部
５０Ｂ，５１Ｂ 信号処理部
５２ 発振回路
５３，５６ 増幅回路
５４ 位相シフト回路
５５ 電流電圧変換回路
５７ バンドパスフィルタ
５８，６１ 掛算回路
５９，６２ ローパスフィルタ
６０，６３ 変換回路
６４ スイッチセレクタ
７０ 外部機器
１００ タッチスイッチシステム
１２１，１３１ フィルム
５０１ 信号受信部
５０２ オフセット信号決定部
５０３ 差分算出部
５０４ 実効値算出部
５０５ タッチ検出部
５０６ 駆動交流電流切替部
５０７ 記録データベース

Claims (10)

1. 駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
   前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムであって、
   前記検出部は、
   前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させるための変換部と、
   同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行うための信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、
   前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分と、前記スイッチ部毎に固有のオフセット係数とに基づいて正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定し、
   前記正弦波オフセット信号に基づき、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の前記正弦波成分の補正を行い、
   前記余弦波オフセット信号に基づき、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の前記余弦波成分の補正を行う
   ように構成された
   ことを特徴とする、タッチスイッチシステム。
2. 駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
   前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムであって、
   前記検出部は、
   前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させるための変換部と、
   同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行うための信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、
   前記変換部からの正弦波成分及び余弦波成分を受信するための信号受信部と、
   前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するためのオフセット信号決定部と、
   前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と前記正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより前記補正を行うとともに、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と前記余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより前記補正を行うための差分算出部と、
   前記正弦波差分及び前記余弦波差分から差分信号の実効値を算出するための実効値算出部と、
   前記差分信号の前記実効値に基づいて前記スイッチ部へのタッチを検出するためのタッチ検出部とを備える
   ことを特徴とするタッチスイッチシステム。
3. 前記オフセット信号決定部は、前記第１正弦波成分及び前記第１余弦波成分のそれぞれに前記オフセット係数を乗じることで、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するように構成された
   ことを特徴とする、請求項２に記載のタッチスイッチシステム。
4. 前記タッチ検出部は、前記差分信号の前記実効値が、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えたときに前記スイッチ部へのタッチを検出するように構成された
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載のタッチスイッチシステム。
5. 前記タッチ検出部は、前記タッチが行われた前記スイッチ部が複数存在すると判定した場合に、前記差分信号の前記実効値と前記タッチ閾値との差分が最も大きな前記スイッチ部へのタッチを検出するように構成された
   ことを特徴とする、請求項４に記載のタッチスイッチシステム。
6. 同じ前記検出電極によって形成される前記スイッチ部において、
   前記オフセット信号決定部は、
   共通する前記第１正弦波成分及び前記第１余弦波成分に基づいて、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するとともに、
   前記スイッチ部毎に固有の前記オフセット係数に基づいて、前記正弦波オフセット信号及び前記余弦波オフセット信号を決定するように構成された
   ことを特徴とする、請求項２～５の何れか１項に記載のタッチスイッチシステム。
7. 前記検出部は、
   第１駆動周波数を有する第１駆動交流電流と、第２駆動周波数を有する第２駆動交流電流とを相互に切り替えて通流させるための駆動交流電流切替部を備え、
   前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数は、前記第１駆動交流電流の通流により得られる第１差分信号と前記第２駆動交流電流の通流により得られる第２差分信号とを同一のグラフにプロットしたときに、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数との間の周波数帯において、タッチ検出の基準となるタッチ閾値以上の領域が形成されるように設定される
   ことを特徴とする、請求項１～６の何れか１項に記載のタッチスイッチシステム。
8. 駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
   前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法であって、
   前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させる変換ステップと、
   同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換ステップにおいて生成した正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換ステップで生成した正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行う信号処理ステップとを含み、
   前記信号処理ステップにおいて、
   前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分と、前記スイッチ部毎に固有のオフセット係数とに基づいて正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定し、
   前記正弦波オフセット信号に基づき、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の前記正弦波成分の補正を行い、
   前記余弦波オフセット信号に基づき、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の前記余弦波成分の補正を行う
   ことを特徴とする、タッチスイッチシステムへのタッチ検出方法。
9. 駆動電極と、前記駆動電極に交差する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との交差部分に形成されるスイッチ部とを備えるタッチスイッチと、
   前記スイッチ部へのタッチを検出するための検出部と、を備えるタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法であって、
   前記検出電極からの交流信号から正弦波成分及び余弦波成分を生成させる変換ステップと、
   同一の前記検出電極に属する前記スイッチ部を構成する各駆動電極への駆動交流電流通流時の前記変換ステップにおいて生成した正弦波成分及び余弦波成分について、駆動交流電流未通流時の前記検出電極の前記変換ステップで生成した正弦波成分及び余弦波成分に基づいた補正を行う信号処理ステップと、を含み、
   前記信号処理ステップは、
   前記変換ステップで生成した正弦波成分及び余弦波成分を受信する信号受信ステップと、
   前記駆動電極への駆動交流電流未通流時の第１正弦波成分及び第１余弦波成分とオフセット係数とに基づいて、正弦波オフセット信号及び余弦波オフセット信号を決定するオフセット信号決定ステップと、
   前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２正弦波成分と前記正弦波オフセット信号との正弦波差分を算出することにより前記補正を行うとともに、前記駆動電極への駆動交流電流通流時の第２余弦波成分と前記余弦波オフセット信号との余弦波差分を算出することにより前記補正を行う差分算出ステップと、
   前記正弦波差分及び前記余弦波差分から差分信号の実効値を算出する実効値算出ステップと、
   前記差分信号の前記実効値に基づいて前記スイッチ部へのタッチを検出するタッチ検出ステップとを含む
   ことを特徴とするタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法。
10. 前記スイッチ部へのタッチ時及び無タッチ時の前記正弦波成分及び前記余弦波成分を記録する記録ステップと、
    記録された前記正弦波成分及び前記余弦波成分から算出される前記実効値のうち、タッチ時の実効値のみが、タッチ検出の基準となるタッチ閾値を超えるような前記オフセット係数を決定するオフセット係数決定ステップとを含む
    ことを特徴とする、請求項９に記載のタッチスイッチシステムへのタッチ検出方法。

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