CN102169400B - 静电电容式触摸传感器 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种能够捕捉到人的手指等没有触摸触摸板的瞬间并在短时间内进行校准的静电电容式触摸传感器。在步骤S10中将第一输出电压(AD0)与第三输出电压(AD2)之差(AD0-AD2)的绝对值和第一阀值(Vtr1)进行比较。在输出电压差(AD0-AD2)的绝对值小于第一阀值(Vr1)的情况下，判断为没有被人的手指等碰到，进入步骤S11，判断第二输出电压(AD1)的偏移和第三输出电压(AD2)的偏移中哪个较小。在其结果为第二输出电压(AD1)的偏移小于第三输出电压(AD2)的偏移的情况下，允许变更为第二校准数据(X1)。

Description

静电电容式触摸传感器

技术领域

本发明涉及一种静电电容式触摸传感器。

背景技术

以往，静电电容式触摸传感器作为移动电话、便携式音响设备、便携式游戏机设备、电视机、个人计算机等各种电子设备的数据输入装置被人们所熟知。

在静电电容式触摸传感器中，在人的手指或笔尖等(以下称为人的手指等)触摸或者接近触摸板时，静电电容式触摸传感器通过检测触摸板所具备的电容的容量值随着上述动作所产生的变化来进行接触检测。

由于静电电容式触摸传感器的传感器输出值根据其使用环境(例如温度、湿度、来自周围的电场等)而敏感地发生变化，所以需要对传感器的输入或输出进行偏移调整，一般称其为校准(calibration)。

专利文献1：日本特开2005-190950号公报

发明内容

发明要解决的问题

关于校准，最好是在人的手指等没有触摸触摸板的状态下进行该校准，另外，最好是在使用环境稍微变化时进行该校准。

然而，使用环境的变化在日常中是频繁发生的，静电电容式触摸传感器并不善于处理这种变化，而校准也需要相当多的时间。另外，在进行校准的过程中，一旦人的手指等触摸到触摸板就会反映出其状态，从而导致进行错误的校准。

因此，本发明的目的在于提供一种如下的静电电容式触摸传感器，该静电电容式触摸传感器能够捕捉到人的手指等没有触摸触摸板的瞬间，并在短时间内进行校准。

用于解决问题的方案

本发明的静电电容式触摸传感器的特征在于，具备：传感器电路，其检测触摸板的容量值的变化；校准寄存器，其用于对上述传感器电路的输出值的偏移进行调整；以及控制电路，其根据保存在上述校准寄存器中的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第一传感器输出值，根据上述第一传感器输出值对上述校准数据进行变更，根据变更后的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第二传感器输出值，根据变更前的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第三传感器输出值，在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差小于第一阀值的情况下，对上述第二传感器输出值的偏移和上述第三传感器输出值的偏移的大小进行判断。

发明的效果

根据本发明的静电电容式触摸传感器，能够缩短校准时间，并且在人的手指等没有触摸到触摸板的瞬间进行与使用环境的变化对应的校准。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的静电电容式触摸传感器的结构的图。

图2是表示本发明的实施方式的静电电容式触摸传感器的信号处理电路的结构的图。

图3是表示传感器电路的结构的图。

图4是表示校准用的可变电容的结构的图。

图5是说明传感器电路的动作的图。

图6是示出传感器电路的输出波形的图。

图7是静电电容式触摸传感器的动作时序图。

图8是说明本发明的静电电容式触摸传感器的校准控制流程的流程图。

图9是示出本发明的静电电容式触摸传感器的输出波形的图。

图10是示出本发明的实施方式的静电电容式触摸传感器的信号处理电路的结构的图。

图11是表示校准控制电路的结构的图。

附图标记说明

1：触摸面板；2X、2Y：信号处理电路；3：微计算机；4：串行时钟线；5：串行数据线；10：选择电路；11：控制电路；12：驱动电路；13：反相器；14：差动放大器；15：第一反馈电容；16：第二反馈电容；17：AD转换器；18：I²C总线接口电路；19：校准寄存器；20：EEPROM；22、23：布线；30：传感器电路；50：校准控制电路；51：AD0锁存电路；52：AD1锁存电路；53：计数器；54：运算电路；55：AD2锁存电路；56：比较器；57、58、59：寄存器写入电路。

具体实施方式

基于附图对本发明的实施方式的静电电容式触摸传感器进行说明。该静电电容式触摸传感器是包括触摸面板和信号处理电路而构成的，首先对静电电容式触摸传感器的整体结构例进行说明，然后对作为本发明特征的校准控制的结构进行说明。

[静电电容式触摸传感器的整体结构]

如图1所示，静电电容式触摸传感器100构成为包括触摸面板1、信号处理电路2X、2Y以及微计算机3。

触摸面板1具有沿玻璃基板200上的X方向延伸的X感应线XL1～XL4(本发明的“触摸板”的一例)和X驱动线DRXL。X驱动线DRXL邻接在各X感应线XL1～XL4的两侧而进行配置。触摸面板1还具有沿玻璃基板200上的Y方向延伸并与X感应线XL1～XL4交叉的Y感应线YL1～YL4(本发明的“触摸板”的一例)和Y驱动线DRYL。Y驱动线DRYL邻接在各Y感应线YL1～YL4的两侧而进行配置。X感应线XL1～XL4、X驱动线DRXL、Y感应线YL1～YL4以及Y驱动线DRYL之间通过电介质层等彼此电绝缘。

信号处理电路2X、2Y在玻璃基板200上被配置成与触摸面板1相邻。信号处理电路2X具有第一至第四输入端子CIN1～CIN4以及输出交流驱动信号的驱动端子CDRV，第一输入端子CIN1与X感应线XL1相连接，第二输入端子CIN2与X感应线XL3相连接，第三输入端子CIN3与X感应线XL2相连接，第四输入端子CIN4与X感应线XL4相连接。驱动端子CDRV与X驱动线DRXL相连接。

同样地，信号处理电路2Y具有第一至第四输入端子CIN1～CIN4以及输出交流驱动信号(振幅电压Vref)的驱动端子CDRV，第一输入端子CIN1与Y感应线YL1相连接，第二输入端子CIN2与Y感应线YL3相连接，第三输入端子CIN3与Y感应线YL2相连接，第四输入端子CIN4与Y感应线YL4相连接。驱动端子CDRV与Y驱动线DRYL相连接。

信号处理电路2X、2Y还分别具有串行时钟端子SCL和串行数据端子SDA。串行时钟端子SCL共同连接在串行时钟线4上，串行数据端子SDA共同连接在串行数据线5上。在这种情况下，串行时钟线4和串行数据线5形成I²C总线。

在玻璃基板200外部的PCB基板(未图示)上设有作为主设备的微计算机3。串行时钟线4、串行数据线5通过FPC(FlexiblePrinted Circuit：挠性线路板)等连接在微计算机3上。由此，构成为能够在微计算机3与信号处理电路2X、2Y之间进行数据通信。

能够通过执行微计算机3内所存储的程序来进行作为本发明的特征的校准控制。

[信号处理电路的结构]

基于图2对静电电容式触摸面板的信号处理电路2X、2Y的详细结构进行说明。在这种情况下，由于信号处理电路2X、2Y具有相同的结构，因此对信号处理电路2Y进行说明。

如图所示，信号处理电路2Y构成为包括选择电路10、控制电路11、产生交流驱动信号的驱动电路12、反相器13、第三静电电容C3、第四静电电容C4、差动放大器14、第一反馈电容15、第二反馈电容16、AD转换器17、I²C总线接口电路18、校准寄存器19以及EEPROM 20。控制电路11是基于来自微计算机3的命令对信号处理电路2Y的整体动作(包括校准控制)进行控制的电路。

选择电路10具有第一相和第二相，在第一相中选择来自第一输入端子CIN1和第二输入端子CIN2的信号。即，第一输入端子CIN1通过布线22与差动放大器14的非反相输入端子(+)相连接，第二输入端子CIN2通过布线23与差动放大器14的反相输入端子(-)相连接。

选择电路10在第二相中选择来自第三输入端子CIN3和第四输入端子CIN4的信号。即，第三输入端子CIN3通过布线22与差动放大器14的非反相输入端子(+)相连接，第四输入端子CIN4通过布线23与差动放大器14的反相输入端子(-)相连接。

第三静电电容C3的一个端子连接在布线22上，第四静电电容C4的一个端子连接在布线23上。第三静电电容和第四静电电容各自的另外一个端子共同连接，这些另外一个端子上施加有反相交流驱动信号*SCDRV，该反相交流驱动信号*SCDRV是来自驱动电路12的交流驱动信号SCDRV通过反相器13被反转后得到的。

由此，如图3所示那样形成差动输入型的传感器电路30。图3表示选择电路10选择了来自第一输入端子CIN1、第二输入端子CIN2的信号的情况(第一相)下的结构。在这种情况下，如图1所示，在与第一输入端子CIN1相连接的Y感应线YL1和Y驱动线DRYL之间形成第一静电电容C1，在与第二输入端子CIN2相连接的Y感应线YL3和Y驱动线DRYL之间形成第二静电电容C2。

于是，如图3所示，第一静电电容C1与第三静电电容C3串联连接，第二静电电容C2与第四静电电容C4串联连接。来自驱动电路12的交流驱动信号SCDRV被施加到第一静电电容C1的共同连接节点、即Y驱动线DRYL上。

而且，第一静电电容C1与第三静电电容C3之间的连接节点N2连接在差动放大器14的非反相输入端子(+)上。第二静电电容C2与第四静电电容C4之间的连接节点N1连接在差动放大器14的反相输入端子(-)上。

差动放大器14的反相输出端子(-)与非反相输入端子(+)之间连接有第一反馈电容15、开关SW1，差动放大器14的非反相输出端子(+)与反相输入端子(-)之间连接有第二反馈电容16、开关SW2。优选的是使第一、第二反馈电容15、16具有相同的容量值Cf。

上述差动输入型传感器电路30输出与第一静电电容C1和第二静电电容C2的容量值之差相应的输出电压Vout。其详细动作在后面叙述。

由于传感器电路30的输出电压Vout为模拟信号，因此无法直接进行数字信号处理。因此，AD转换器17将输出电压Vout转换为数字信号。AD转换器17的输出通过I²C总线接口电路18被转换为规定格式的串行数据，并经由串行时钟端子SCL、串行数据端子SDA被发送到微计算机3。微计算机3对接收到的串行数据进行运算处理，来确定触摸面板1上的触摸位置。

另外，通过I²C总线接口电路18将来自微计算机3的命令发送到控制电路11。控制电路11根据接收到的命令对信号处理电路2Y的整体动作(包含校准控制)进行控制。

[校准的结构]

基于图2至图4对上述传感器电路30的校准的结构进行说明。当初始状态(人的手指等离触摸面板1远到检测不到的程度的状态)下第一静电电容C1和第二静电电容C2的容量值存在不平衡、即两者的容量值存在差时，传感器电路30的输出电压Vout产生偏移。

这种情况下，输出电压Vout的偏移是指偏离于作为输出电压Vout的中心值的0V的偏差电压。当输出电压Vout产生偏移时，触摸传感器的检测精确度会变差。

另外，如前所述，输出电压Vout会随着其使用环境(例如温度、湿度、来自周围的电场等)而敏感地发生变化，因此需要与使用环境的变化相应地进行偏移调整。

因此，以可变电容构成第三静电电容C3和第四静电电容C4，从而构成为能够对输出电压Vout的偏移进行调整。即，基于写入到校准寄存器19的校准数据对第三静电电容C3和第四静电电容C4的容量值进行调整，以使传感器电路30的输出电压Vout(优选的是进行AD转换后的数字值)的偏移变为所期望的值、优选为最小值。

关于传感器电路30的参照图3的校准，优选的是，在初始状态下第一至第四静电电容C1～C4的容量值CA1～CA4相等(CA1＝CA2＝CA3＝CA4＝C)。

但是，例如在由于使用环境的变化而第一静电电容C1的容量值CA1比第二静电电容C2的容量值CA2大ΔC的情况(CA1＝C+ΔC，CA2＝C)下，输出电压Vout产生偏移。因此，在这种情况下，通过将第三静电电容C3的容量值CA3调整为比第四静电电容CA4大ΔC，从而能够使偏移为最小值(0V)。(CA3＝C+ΔC，CA4＝C)

相反地，在第一静电电容C1的容量值CA1比第二静电电容C2的容量值CA2小ΔC的情况(CA1＝C-ΔC，CA2＝C)下，将第三静电电容C3的容量值CA3调整为比第四静电电容C4的容量值CA4小ΔC。(CA3＝C-ΔC，CA4＝C)

在这种情况下，作为第三静电电容C3的结构例，如图4所示，第三静电电容C3构成为包括m个静电电容C31～C3m和开关S31～S3m。为使第三静电电容C3的容量值发生细微的变化，优选的是对静电电容C31～C3m的容量值进行加权。例如，如果将C31的容量值设为C0，则C32＝1/2·C0、C33＝1/4·C0、C34＝1/8·C0、…C3m＝1/2^m-1·C0。并且，根据来自校准寄存器19的对应的m位的校准数据，来对各个开关S31～S3m的接通或断开进行控制。第四静电电容C4也是一样的。

根据这种结构，能够根据来自校准寄存器19的对应的2m位的校准数据对第三静电电容C3和第四静电电容C4的容量值进行调整。并且，能够基于传感器电路30的输出电压Vout确定出如该偏移变为所希望的值、优选为最小值这样的2m位的校准数据。所确定出的校准数据被写入并存储到能够电写入和电擦除的非易失性存储器、例如EEPROM 20中。

[传感器电路30的动作]

接下来，基于图5至图7对上述差动输入型传感器电路30的参照图3的动作进行说明。在这种情况下，设交流驱动信号为高电平(＝Vref)和低电平(接地电压＝0V)反复交替的时钟信号。另外，如果设来自差动放大器14的反相输出端子(-)的输出电压为Vom，来自差动放大器14的非反相输出端子(+)的输出电压为Vop，则两者的差电压为输出电压Vout(＝Vop-Vom)。

传感器电路30具有电荷蓄积模式和电荷传输模式这两种模式，这两种模式交替反复。

首先，在执行图5的(a)的电荷蓄积模式时，对第一以及第二静电电容C1、C2施加Vref。另外，对第三以及第四静电电容C3、C4施加接地电压(0V)。

另外，开关SW1以及SW2接通。由此，差动放大器14的反相输出端子(-)与非反相输入端子(+)短接，非反相输出端子(+)与反相输入端子(-)短接。其结果，节点N1(与反相输入端子(-)相连接的布线节点)、节点N2(与非反相输入端子(+)相连接的布线节点)、反相输出端子(-)、非反相输出端子(+)的电压被分别设定为

在这种情况下，设差动放大器14的普通模式电压为

接下来，在执行图5的(b)的电荷传输模式时，与电荷蓄积模式时相反地对第一及第二静电电容C1、C2施加接地电压(0V)。另外，对第三以及第四静电电容C3、C4施加Vref。开关SW1以及SW2断开。

并且，设初始状态下的各静电电容的容量值相等(CA1＝CA2＝CA3＝CA4＝C)。另外，设人的手指靠近触摸板的情况下的C1、C2的容量差为ΔC(CA1-CA2＝ΔC)。在这种情况下设

在执行图5的(a)的电荷蓄积模式时，通过下面的式子给出节点N1的电荷量。

[式1]

在此，

为C2的电荷量，

为C4的电荷量，Cf·0(＝0)为Cf的电荷量。

在执行图5的(b)的电荷传输模式时，通过下面的式子给出节点N1的电荷量。

[式2]

在此，

为C2的电荷量，

为C4的电荷量，

为Cf的电荷量。

根据电荷守恒原则，电荷蓄积模式时与电荷传输模式时的节点N1的电荷量是相等的，因此式1＝式2。

当对该方程式求Vop的解时，得到下式。

[式3]

$\mathrm{Vop}=(1+\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{Cf}})\·\frac{1}{2}\mathrm{Vref}$

同样地，对于节点N2求出电荷蓄积模式与电荷传输模式时的电荷量，应用电荷守恒原则，对该方程式求Vom的解，则得到下式。

[式4]

$\mathrm{Vom}=(1-\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{Cf}})\·\frac{1}{2}\mathrm{Vref}$

根据式3、式4求出Vout。

[式5]

$\mathrm{Vout}=\mathrm{Vop}-\mathrm{Vom}=\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{Cf}}\·\mathrm{Vref}$

即，可知传感器电路30的输出电压Vout与第一静电电容C1和第二静电电容C2的容量值之差ΔC成比例地发生变化。

上述计算是以CA1＝CA2＝CA3＝CA4＝C为前提的，但在由于使用环境的变化等而C1、C2之间产生了容量差的情况下，为了使C3、C4也具有相同的容量差，能够通过使用上述校准寄存器19对C3、C4进行调整，来使输出电压Vout的偏移为规定值或者最小值。

接下来，基于表1、图6对传感器电路30的输出电压Vout的触摸感应特性进行说明。如前所述，选择电路10具有第一相和第二相，在第一相中选择来自第一输入端子CIN1、第二输入端子CIN2的信号，在第二相中选择来自第三输入端子CIN3、第四输入端子CIN4的信号。

将第一相的情况下的传感器电路30的输出电压设为V1，将第二相的情况下的传感器电路的输出电压设为V2。在这种情况下，输出电压V1为与如下两个电容的容量值之差成比例的电压：Y感应线YL1和Y驱动线DRYL之间的电容；以及Y感应线YL3和驱动线DRYL之间的电容。

另外，输出电压V2为与如下两个电容的容量值之差成比例的电压：Y感应线YL2和Y驱动线DRYL之间的电容；以及Y感应线YL4与Y驱动线DRYL之间的电容。另外，设人的手指等在从Y感应线YL1到Y感应线YL4的范围内以单点触摸的方式触摸触摸面板1。

[表1]

首先，在人的手指等触摸到Y感应线YL1的情况下，第一相的第一输出电压V1变为正(+)的值。这是因为，Y感应线YL1和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值变得大于Y感应线YL3和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值。另外，第二相的第二输出电压V2变为0V。这是因为，人的手指等只触摸到了Y感应线YL1，因此Y感应线YL2、YL4所涉及的容量值并没有发生变化。

接下来，在人的手指等触摸到Y感应线YL2的情况下，第一相的第一输出电压V1变为0V。这是因为，Y感应线YL1、YL3所涉及的容量值并没有变化。另一方面，第二相的第二输出电压V2变为正(+)的值。这是因为，Y感应线YL2和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值变得大于Y感应线YL4和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值。

接下来，在人的手指等触摸到Y感应线YL3的情况下，第一相的第一输出电压V1变为负(-)的值。这是因为，Y感应线YL3和驱动线DRYL之间的电容的容量值变得大于Y感应线YL1和驱动线DRYL之间的电容的容量值。另一方面，第二相的第二输出电压V2变为0V。这是因为，人的手指等只触摸到了Y感应线YL3，因此Y感应线YL2、YL4所涉及的容量值并没有发生变化。

最后，在人的手指等触摸到Y感应线YL4的情况下，第一相的第一输出电压V1变为0V。这是因为，Y感应线YL1、YL3的容量值并没有发生变化。另一方面，第二相的第二输出电压V2变为负(-)的值。这是因为，Y感应线YL4和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值变得大于Y感应线YL2和Y驱动线DRYL之间的电容的容量值。此外，在表1、图6中第一以及第二输出电压V1、V2的最大值的绝对值被标准化为“1”。

另外，如图6所示，可知第一以及第二输出电压V1、V2与触摸位置相应地连续地发生变化。即，当以Y感应线YL1上的点为原点、以横轴为X坐标轴时，第一输出电压V1近似V1＝cosX，第二输出电压V2近似V2＝sinX。因而，能够根据第一以及第二输出电压V1、V2检测触摸位置(Y坐标)。

示出其中一个例子，由于V2/V1＝tanX成立，因此能够使用X＝arctan(V2/V1)的关系式和第一以及第二输出电压V1、V2的极性(+、-)求出触摸位置的X坐标。arctan是tan的反函数。在这种情况下，如上所述那样通过AD转换器17将第一以及第二输出电压V1、V2转换为数字值，并通过I²C总线接口电路18发送到微计算机3。然后，能够通过微计算机3进行上述运算，求出触摸位置的X坐标。

同样地，通过使信号处理电路2X进行动作，能够同样根据第一以及第二输出电压V1、V2来检测出X感应线XL1～XL4上的触摸位置的Y坐标。在这种情况下，如图7所示，例如能够通过使信号处理电路2X、2Y按时间序列进行动作来求出触摸位置的X、Y坐标。

[校准控制]

接下来，基于图8对静电电容式触摸传感器100的校准控制进行说明。这种校准控制的目的在于缩短校准时间，并且在人的手指等没有触摸到上述感应线(例如，Y感应线YL1)的瞬间进行与使用环境的变化对应的校准，如前所述，按照微计算机3的程序执行该校准。

首先，在步骤S1中，静电电容式触摸传感器100根据来自微计算机3的开始命令进入校准模式。

接下来，在步骤S2中，基于存储在校准寄存器19中的2m位的第一校准数据X0(初始设定值或当前设定值)使传感器电路30进行动作，来获取第一输出电压AD0(本发明的“第一传感器输出值”的一例，对传感器电路30的输出电压Vout进行AD转换后得到的数字值)。

接下来，在步骤S3中，由微计算机3判断上述第一输出电压AD0是否大于预先设定的触碰(TouchDown)阀值。然后，在第一输出电压AD0大于触碰阀值的情况下，判断为上述感应线(例如X感应线XL1)被触摸，进行触碰处理(步骤S4)。

触碰处理是指对将静电电容式触摸传感器100用作数据输入装置的电子设备的操作处理(例如电视机的电源的接通、断开和频道切换)。另一方面，在第一输出电压AD0小于触碰阀值的情况下，判断为没有触碰，继续进行以下的校准。

接下来，在步骤S5中，基于第一输出电压AD0将校准寄存器19的第一校准数据X0变更为第二校准数据X1。在这种情况下，为了使传感器电路30的第一输出电压AD0接近传感器电路30的输出电压Vout的中心值(在本实施方式中该中心值为0V，这是因为传感器电路30能够输出±的值)，通过微计算机30的运算确定出第二校准数据X1。

在这种情况下，假设由使用环境引起的传感器电路30的输出电压的变化并不急剧，从缩短校准时间这一方面考虑，优选的是第一校准数据X0的变更为以最小限度进行的变更，即，使该第一校准数据X0增加1、或使该第一校准数据X0减小1。

接下来，在步骤S6中，基于变更后的第二校准数据X1，在变更后的电容平衡下使传感器电路30进行动作，来获取第二输出电压AD1(本发明的“第二传感器输出值”的一例，对传感器电路30的输出电压Vout进行AD转换后得到的数字值)。

接下来，在步骤S7中，使校准寄存器19的数据恢复为第一校准数据X0。这是因为此时尚未确认第二校准数据X1的可靠性。

接下来，在步骤S8中，待机规定时间T1。这有效于鉴别传感器电路30的输出电压Vout的变化是否源自使用环境的变化，这是基于以下的实验事实的：如果传感器电路30的输出电压Vout的变化源自使用环境的变化，则经过规定时间T1后传感器电路30的输出电压的变化并不急剧。能够通过内置于微计算机3的计数器对该规定时间T1进行设定。

然后，在步骤S9中，在经过规定时间T1后，在基于原来的第一校准数据X0的电容平衡下再次使传感器电路30进行动作，来获取第三输出电压AD2(本发明的“第三传感器输出值”的一例，对传感器电路30的输出电压Vout进行AD转换后得到的数字值)。

接下来，在步骤S10中，判断第一输出电压AD0和第三输出电压AD2是否非常接近。为此，将第一输出电压AD0与第三输出电压AD2之差(AD0-AD2)的绝对值和第一阀值Vtr1进行比较。在输出电压差(AD0-AD2)的绝对值小于第一阀值Vtr1的情况下，判断为在待机时间内传感器电路30的输出电压没有发生急剧的变化、即没有被人的手指等触摸。

另一方面，在输出电压差(AD0-AD2)的绝对值大于第一阀值Vtr1的情况下，判断为在待机时间内传感器电路30的输出电压发生了急剧的变化、即人的手指等触摸到了感应线，从而不允许变更校准寄存器19。即，校准寄存器19的值保持第一校准数据X0不变。

在这种情况下，优选的是第一阀值Vtr1为传感器电路30的输出电压Vout的最大值、即人的手指等触摸到感应线的情况下的输出电压Vout的1/10。这种情况下的传感器电路30的输出电压Vout的最大值例如为图6的第一以及第二输出电压V1、V2的最大值。这是因为，如果输出电压差(AD0-AD2)的绝对值小于等于该第一阀值Vtr1，则从经验上能够判断为输出电压差(AD0-AD2)是由于使用环境的变化而产生的。

在通过步骤S10判断为没有被人的手指等触摸的情况下，进入下一个步骤S11，将第二输出电压AD1和第三输出电压AD2进行比较，判断哪个更适合。具体地说，判断第二输出电压AD1和第三输出电压AD2中哪个电压的偏移(传感器输出值与传感器电路30的输出电压Vout的中心值(0V)之差)较小。

然后，在第二输出电压AD1的偏移小于第三输出电压AD2的偏移的情况下，允许变更为第二校准数据X1，在步骤S12中，校准寄存器19的值被变更为第二校准数据X1。

另一方面，在第三输出电压AD2的偏移小于第二输出电压AD1的偏移的情况下，不允许变更为第二校准数据X1。即，校准寄存器19的值保持第一校准数据X0不变。

此外，在步骤S11中，如上述那样将第二输出电压AD1和第三输出电压AD2进行比较，但是代之也能够将第一输出电压AD0和第二输出电压AD1进行比较。然而，优选的是将第二输出电压AD1和第三输出电压AD2进行比较。这是因为，虽然第一输出电压AD0和第三输出电压AD2是基于X0这个相同的校准数据的，但是与第一输出电压AD0相比，第三输出电压AD2能够更加确切地反映静电电容式触摸传感器100当前所处的电容环境。

在接下来的步骤S13中，再次待机规定时间T2，返回到步骤S1，当从微计算机3发出开始命令时，再次执行上述校准控制流程。

这样，根据本实施方式的静电电容式触摸传感器100，基于通过最近的测量得到的传感器电路30的第一输出电压AD0，对第一校准数据X0进行±1左右的微调，从而得到第二校准数据X1并重新进行测量，因此与使校准数据从初始值(例如全部为0位)起逐步增减来进行偏移调整的情况相比，能够大幅度地缩短校准时间。

另外，根据第一输出电压AD0与第三输出电压AD2之间的比较，能够可靠地判断人的手指等是否触摸到感应线(触摸板)的状态，并能够进行与使用环境的变化对应的校准。

另外，为了更可靠地判断第一输出电压AD0与第三输出电压AD2的输出电压差(AD0-AD2)是否由于使用环境的变化而产生，优选的是在步骤S10的第一判断条件中再加上传感器电路30的输出值的倾斜度、即时间变化率之类的其它判断条件。

即，在输出电压差(AD0-AD2)的绝对值小于等于第一阀值Vtr1、且输出电压差(AD0-AD2)的绝对值的倾斜度小于第二阀值的情况下，判断为输出电压差(AD0-AD2)是由于使用环境的变化而产生的，其中，上述倾斜度即为输出电压差(AD0-AD2)的绝对值除以待机时间T1而得到的值。

这是基于本发明者的如下的实验数据得出的：如图9所示，与人的手指等触摸到感应线的情况下的传感器电路30的输出电压Vout的倾斜度a(图9的(a)的倾斜度a)相比，传感器电路30的输出电压Vout由于使用环境而产生的倾斜度b(图9的(b)的倾斜度b)要小得多(参照图9的(c))。

[利用硬件进行校准控制的结构]

上述校准控制是由微计算机3执行的，但是也能够如图10所示那样，利用校准控制电路50这样的硬件来实现微计算机3的软件功能。如图11所示，校准控制电路50构成为包括开关SW、AD0锁存电路51、AD1锁存电路52、计数器53、运算电路54、AD2锁存电路55、比较器56以及寄存器写入电路57、58、59。校准控制电路50能够内置于前述的信号处理电路2X、2Y中。

校准控制电路50是对应于图8的校准控制流程而构成的，开关SW将AD转换器17的输出切换输出到端子P1和端子P2中的任一个端子。当启动校准控制时，开关SW将AD转换器17的输出施加到端子P1。这样，构成为：基于AD转换器17的输出，校准控制电路50进行动作。

另一方面，当不进行校准控制时，开关SW将AD转换器17的输出施加到端子P2。在这种情况下，AD转换器17的输出不经由校准控制电路50就被输出。

AD0锁存电路51、AD1锁存电路52、AD2锁存电路55分别是用于锁存第一至第三的第一输出电压AD0-AD2的电路。运算电路54是基于AD0锁存电路51所保持的第一输出电压AD0计算出第二校准数据X1的电路。

寄存器写入电路57与步骤S5相对应，用于将第二校准数据X1写入校准寄存器19。由此，校准寄存器19的数据被变更为第二校准数据X1。

寄存器写入电路58与步骤S7相对应，在AD锁存电路52中锁存了第二输出电压AD1时，寄存器写入电路58将第一校准数据X0写入校准寄存器19。由此，校准寄存器19的数据被恢复为第一校准数据X0。计数器53对应于步骤S8，用于对规定时间T1进行计数。

比较器56对应于步骤S10，用于将第一输出电压AD0与第三输出电压AD2之差(AD0-AD2)的绝对值和第一阀值Vtr1进行比较。另外，比较器56对应于步骤S11，用于将第二输出电压AD1的偏移和第三输出电压AD2的偏移进行比较。

寄存器写入电路59与步骤S12相对应，用于将第二校准数据X1写入校准寄存器19。由此，校准寄存器19的数据被变更为第二校准数据X1。

此外，本发明并不限于上述实施方式，而能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行变更。例如，关于触摸面板1的结构，使用了感应线，但不限于此，可以由在被人的手指等触摸到的情况下静电电容的容量值发生变化的触摸板构成。另外，传感器电路30由检测一对感应线的容量差的差动型电路构成，但并不限于此，传感器电路30也能够由直接检测一根感应线(触摸板)的电容变化的单端型电路构成。

Claims (7)

1.一种静电电容式触摸传感器，其特征在于，具备：

传感器电路，其检测触摸板的容量值的变化；

校准寄存器，其用于对上述传感器电路的输出值的偏移进行调整；以及

控制电路，其根据保存在上述校准寄存器中的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第一传感器输出值，根据上述第一传感器输出值对上述校准数据进行变更，根据变更后的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第二传感器输出值，根据变更前的校准数据使上述传感器电路进行动作来获取第三传感器输出值，在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差小于第一阀值的情况下，对上述第二传感器输出值的偏移和上述第三传感器输出值的偏移的大小进行判断，

其中，所述偏移是指该传感器电路的输出值与上述传感器电路的输出值的中心值之差。

2.根据权利要求1所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述控制电路在上述第二传感器输出值的偏移小于上述第三传感器输出值的偏移的情况下允许变更上述校准数据，在上述第三传感器输出值的偏移小于上述第二传感器输出值的偏移的情况下不允许变更上述校准数据。

3.根据权利要求1所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述控制电路在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差小于第一阀值、且上述传感器电路的输出值的时间变化率小于第二阀值的情况下，判断上述第二传感器输出值和上述第三传感器输出值中哪一个的偏移更小，

其中，所述时间变化率是指上述传感器电路的输出值的绝对值除以待机时间而得到的值。

4.根据权利要求2所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述控制电路在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差小于第一阀值、且上述传感器电路的输出值的时间变化率小于第二阀值的情况下，判断上述第二传感器输出值和上述第三传感器输出值中哪一个的偏移更小，

其中，所述时间变化率是指上述传感器电路的输出值的绝对值除以待机时间而得到的值。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述第一阀值为上述传感器电路的输出值的最大值的1/10。

6.根据权利要求1～4中的任一项所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述控制电路在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差大于第一阀值的情况下不允许变更上述校准数据。

7.根据权利要求5所述的静电电容式触摸传感器，其特征在于，

上述控制电路在上述第一传感器输出值与上述第三传感器输出值之差大于第一阀值的情况下不允许变更上述校准数据。

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