JP2011033550A - 静電容量検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の静電容量検出装置は、2次元状に配された複数の容量素子Csと、定電流源122からの電流を各容量素子に供給し各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成するプログラマブル駆動回路120と、出力信号の周波数に基づき容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、検出された静電容量の変化がノイズによるものか否かを判定する判定手段と、ノイズによるものと判定されたとき、定電流源122の電流値を可変する可変制御部160とを有する。
【選択図】 図2
Description
(1)ノイズ周波数を避けるように動作するので可変ノイズでも安定動作が可能である、
(2)従来の定電流源の電流値を可変できるように変更したので、大きな機能追加やコストアップにはならない、
(3)ノイズ除去のフィルタが大きな次数である必要がないので、回路規模を小さく、コストダウンをすることが可能である、
(4)簡易なフイルタなので動作電流を削減することが可能になる、という効果がある。
従って、異なるノイズ環境でも安定して容量測定が可能であり、操作感のよいポインティングデバイスが構成することができ、既存の回路の一部変更と簡易的なフィルタによりコストおよび動作電流を増加させることなく低消費電流の動作が可能になる。
(1)静電容量のバラツキを補正することで操作感や検出精度が向上する、
(2)静電容量のバラツキの補正のためのオバーヘッドが小さく、低コストでで構成することが可能である、
(3)電気的に静電容量のバラツキを補正することができるので、安価な静電スイッチ・パネルで電子デバイスまたはシステムを構成することができる、
(4)静電容量のバラツキを補正することで、実質的に分解能が向上する、という効果がある。
また、上記の実施例では、複数の容量素子が4行×4列のマトリクスに配列されるものを例示しているが、この複数の容量素子の配列は、例えば、12行×16列などの他の組み合わせのマトリクスであってもよい。
容量素子の静電容量、指が接触または接近したときの静電容量の変化量として、それぞれ約30pF、約0.2pFを例示しているが、これらの静電容量は、装置の形態、種々の動作条件によって変化し得る。
110:切替回路
120:プログラマブル駆動回路
122:定電流源
124:スイッチング素子
130:シュミット内臓2値化回路
140:ディジタルフィルタ
150:周波数測定部
160:可変電流制御部
170:可変電流パターンテーブル
180:マイクロコントローラ
Claims (15)
- 一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置であって、
2次元状に配された複数の容量素子と、
定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する生成手段と、
前記出力信号の周波数に基づき容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、
前記検出された静電容量の変化がノイズによるものか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によりノイズによるものと判定されたとき、前記定電流源から供給される電流値を可変する可変手段と、
を有する静電容量検出装置。 - 前記判定手段は、一定期間内における静電容量の変化が検出された容量素子の位置の移動量がしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化はノイズによるものと判定する、請求項1に記載の静電容量検出装置。
- 前記判定手段は、一定時間内における静電容量の変化が検出された容量素子の位置の方向の変化量がしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化はノイズによるものと判定する、請求項1に記載の静電容量検出装置。
- 前記可変手段は、複数の電流値とこれに対応する複数の周波数との関係を規定したテーブルを参照し、前記出力信号の周波数と異なる周波数に対応する電流値を前記定電流源から供給させる、請求項1に記載の静電容量検出装置。
- 前記可変手段は、前記出力信号の周波数の高調波に近似する周波数となる電流値を前記定電流源からに供給させる、請求項4に記載の静電容量検出装置。
- 前記生成手段は、前記定電流源と基準電位との間にスイッチング素子を含み、容量素子の一方の電極は、前記定電流源と前記スイッチング素子との接続ノードに接続され、前記スイッチング素子がオフされたとき前記定電流源から容量素子に電流が供給される、前記スイッチング素子がオンされたとき前記定電流源から容量素子への電流の供給が停止される、請求項1に記載の静電容量検出装置。
- 前記生成手段はさらに、前記接続ノードと複数の容量素子との間の各々の接続を切替える切替回路を含む、請求項6に記載の静電容量検出装置。
- 前記生成手段は、前記出力信号として三角波信号を生成し、さらに前記生成手段は、前記三角波信号を2値化する2値化回路と2値化された信号のノイズを除去するフィルタとを含む、請求項6または7に記載の静電容量検出装置。
- 前記定電流源は、複数の電流源を供給可能なカレントミラー回路を含み、前記可変手段は、前記カレントミラー回路の複数の電流源を選択する、請求項1、4または5に記載の静電容量検出装置。
- 一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置であって、
2次元状に配された複数の容量素子と、
定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する生成手段と、
前記複数の容量素子に物体が接近もしくは接触されていない状態で、前記生成手段によって生成された容量素子の出力信号の周波数と基準容量素子の基準周波数と比較し、基準周波数との周波数の差分をメモリに記憶する走査手段と、
前記記憶手段に記憶された周波数の差分を用いて前記生成手段により得られた出力信号の周波数を補正する補正手段と、
前記補正された出力信号の周波数に基づき静電容量の変化を検出する検出手段と、
を有する静電容量検出装置。 - 前記基準容量素子は、前記複数の容量素子の中から選択された1つの容量素子である、請求項10に記載の静電容量検出装置。
- 前記基準容量素子は、外部に接続された既知の容量素子を有する容量素子である、請求項10に記載の静電容量検出装置。
- 前記走査手段は、静電容量検出装置の電源投入時に実行される、請求項10に記載の静電容量検出装置。
- 静電容量検出装置はさらに、前記検出手段により静電容量の変化が検出された容量素子の位置または座標を算出する算出手段を含む、請求項1ないし13いずれか1つに記載の静電容量検出装置。
- 請求項1ないし14いずれか1つに記載の静電容量検出装置を含む位置入力装置。
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