JP4270931B2 - タッチセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指など可動体の移動を検出する静電容量式のタッチセンサに係わり、特に可動体の位置などを簡単な構成により高精度且つ広い範囲にわたって検出できるようにしたタッチセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の静電容量式のタッチセンサの一部を示し、Ａはタッチセンサの平面図、Ｂはタッチセンサの出力信号を示す図である。
【０００３】
図８に示すように、このタッチセンサは静電容量を検出するための電極１と電極２とを有している。前記電極１および電極２の表面は絶縁シートで覆われているが、図８Ａでは前記絶縁シートを省略している。
【０００４】
前記電極１，２には所定の電圧が印加されており、この電極１，２を覆う前記絶縁シートの表面に指や入力ペンなどの可動体Ｈを接触させると、前記可動体Ｈと対向する電極１，２との間に静電容量Ｃが形成される。前記可動体Ｈと電極１との間の対向面積をＳ１、可動体Ｈと電極２との間の対向面積をＳ２、対向距離をｄ、誘電率をεとすると、前記可動体Ｈと電極１との間に形成される静電容量Ｃ１はＣ１＝ε・Ｓ１／ｄ、前記可動体Ｈと電極２との間に形成される静電容量Ｃ２はＣ２＝ε・Ｓ２／ｄでそれぞれ規定される。そして、前記可動体Ｈを図示Ｘ１またはＸ２方向に移動させると、前記対向面積Ｓ１および対向面積Ｓ２が変化するため、前記静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２の大きさを変化させることが可能とされている。
【０００５】
前記タッチセンサには、静電容量Ｃを電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段が設けられており（図示せず）、前記可動体Ｈの移動により時間的に変化する静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２の大きさを検出することができるようになっている。
【０００６】
指などの可動体Ｈを図示Ｘ１側からＸ２方向へ移動させたときに、前記Ｃ／Ｖ変換手段が静電容量Ｃ１を変換した電圧の信号をＶ１、静電容量Ｃ２を変換した電圧の信号をＶ２とすると、前記信号Ｖ１およびＶ２は図８Ｂに示されるようになる。
【０００７】
よって、図示しない制御部が、前記Ｃ／Ｖ変換手段から出力される信号の順序として、最初に信号Ｖ１が検出され、次に信号Ｖ２が検出されたと認識した場合には、前記可動体Ｈは図示Ｘ１からＸ２方向に移動していると検知することができ、またその逆に最初に信号Ｖ２が検出され、次に信号Ｖ１が検出されたと認識した場合には、前記可動体Ｈは図示Ｘ２からＸ１方向に移動していると検知することができる。
【０００８】
そして、制御部は、このような検知情報に基づき、例えば画面上のカーソルを移動させるなどの制御を行う。
【０００９】
【特許文献１】
特開平２０００−１８９０５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のタッチセンサでは以下に示すような問題がある。
（１）可動体を電極１から電極２に移動させた場合など、信号Ｖ１と信号Ｖ２とが重なる範囲Ｗでは、この間のデータに基づいて可動体Ｈの位置などを検出することが可能となるが、従来のタッチセンサでは前記範囲Ｗが狭いため、おおよその位置しか検出することができず、可動体Ｈの検出精度が粗くなりやすい。
（２）よって、可動体Ｈの移動をより広い範囲に設定し、且つ高い精度で検知したい場合には、前記のような電極１，２をＸ方向に複数並べて配置する必要があるが、このようなタッチセンサでは可動体Ｈの移動量が多くなるため、操作者に負担をかける。
（３）小型の電子機器などでは複数の電極を並べるためのスペースを確保することが困難である。
（４）さらに電極の数が増えると、これに対応して静電容量の変化を検出するＣ／Ｖ変換手段の数も増加せざる負えなくなるため、部品点数の増加および製造コストの高騰を免れない。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、指などの可動体の移動量を少なくして操作者にかける負担を軽減することができるとともに、可動体の移動量を少なくした場合であっても、可動体の位置などを簡単な構成により高精度且つ広い範囲にわたって検出できるようにしたタッチセンサを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一対の対向電極と、一対の前記対向電極の表面を覆う絶縁シートと、一対の前記対向電極に対向する可動体が前記絶縁シート上を移動するときに前記可動体と一対の前記対向電極との間に形成される静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段と、を備えたタッチセンサにおいて、
一対の前記対向電極は、ギャップを介して外周側の対向電極と内周側の対向電極とに分割され、外周側と内周側のそれぞれの対向電極は環状に形成され且つ前記ギャップは、一対の前記対向電極の一方の端部から他方の端部に向けて螺旋状に形成されることで、外周側の対向電極と内周側の対向電極の幅寸法が連続的に変化しており、
前記可動体を、一対の前記対向電極に対向させながら一対の前記対向電極に沿って環状に移動させたときに、一方の対向電極は、可動体の移動量に応じて前記可動体との対向面積が減少し、他方の対向電極は、可動体の移動量に応じて前記可動体との対向面積が増加することを特徴とするものである。
【００１３】
上記において、前記可動体を移動させたときに、前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積が増加するときには、前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積が減少し、且つ前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積が減少するときには、前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積が増加し、前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積の増減と前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積の増減が同時に且つ連続的に行われるものが好ましい。
【００１４】
本発明では、常に可動体に一対の対向電極が対向し、これらの間に２つの静電容量がそれぞれ形成されるため、実質的にはより広い範囲にわたって可動体の位置に関するデータなどを取得することができる。しかも２つの対向電極を用いて対向面積の増加と減少を同時に行わせることができ、これらの対向面積と可動体との間に形成された静電容量から可動体の位置などを高い精度で検出することが可能である。また多くの電極を配置する必要がないため、広いスペースを確保する必要がなく、小型の電子機器にも搭載することが可能である。
【００１５】
例えば、前記Ｃ／Ｖ変換手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記絶縁シート上を可動電極が移動するときに前記一対の対向電極で検知される容量に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する平滑手段と、前記変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有するもので構成できる。
【００１６】
上記Ｃ／Ｖ変換手段は、第１および第２の対向電極に対してそれぞれ設けるだけでよく、複数並設した個々の電極のすべてに設ける必要がないため、部品点数を削減することができ、製造コストを低廉することが可能となる。
【００１７】
この場合、前記可動体と一方の対向電極との間に発生する静電容量を電圧に変換した第１の信号と、前記可動体と他方の対向電極との間に発生する静電容量を電圧に変換した第２の信号とから、前記可動体の位置が検出されるものとすることができる。
【００１８】
２種類の信号から可動体の位置を検出することができるため、可動体の位置などの検出精度を高めることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の参考例としてタッチセンサを示し、Ａはタッチセンサの平面図、ＢはＡのｂ−ｂ線におけるタッチセンサの断面図、図２は静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段を示す回路構成図、図３は図２のＣ／Ｖ変換手段の各部における信号を示しており、ＡはＡＮＤ回路の一方の入力部に入力されるクロック信号、ＢはＡＮＤ回路の他方の入力部に入力される信号遅延手段からの出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号、Ｄは平滑手段の出力信号を示している。また実線は静電容量Ｃが大きい場合、一点鎖線は静電容量Ｃが小さい場合を示している。図４はタッチセンサの移動距離と静電容量との関係を示す特性図、図５はタッチセンサの移動距離とＣ／Ｖ変換手段の出力電圧との関係を示す特性図である。
【００２０】
図１Ａに示すタッチセンサ１０は、図示Ｘ方向に帯状に延びる電極の一方の対角部１１ａと他方の対角部１２ａとの間に所定の幅寸法からなるギャップ１４を対角線状に形成することにより、略直角三角形状の第１の対向電極１１と、同じく略直角三角形状の第２の対向電極１２とに分割形成したものである。前記第１の対向電極１１と第２の対向電極１２とはギャップ１４を介して対向しており、互いに絶縁された状態にある。なお、この参考例では、比較するためにタッチセンサ１０の長手方向（Ｘ方向）の寸法が、上記従来の技術において説明したタッチセンサの電極１の左縁部と電極２の右縁部との間の長さと同じ寸法に設定されている。
【００２１】
図１Ｂに示すように前記第１の対向電極１１と第２の対向電極１２の表面は所定の誘電率εを有する絶縁シート１３で被覆されており、指等の人体の一部や入力ペンなどの可動体Ｈが、直接第１及び第２の対向電極１１，１２に接触できないようになっている。
【００２２】
図２に示すように、前記可動体Ｈを前記絶縁シート１３の表面に接触させると、可動体Ｈと前記第１の対向電極１１との間に静電容量Ｃ１が形成され、可動体Ｈと第２の対向電極１２との間に静電容量Ｃ２が形成される。
【００２３】
ここで、前記可動体Ｈと第１の対向電極１１との間の対向面積をＳ１、前記可動体Ｈと第２の対向電極１２との間の対向面積をＳ２、絶縁シート１３の誘電率をε、可動体Ｈと第１及び第２の対向電極１１，１２間の対向距離（絶縁シート１３の厚み寸法）をｄとすると、前記静電容量Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ以下の数１および数２で規定される。
【００２４】
【数１】

【００２５】
【数２】

【００２６】
前記静電容量Ｃ１，Ｃ２は、例えば図２に示すようなＣ／Ｖ変換手段２０によって電圧に変換させられる。前記Ｃ／Ｖ変換手段２０はクロック信号生成手段２１、信号遅延手段２２Ａ，２２Ｂ、遅延量検出手段２３Ａ，２３Ｂ、Ａ／Ｄ変換手段２４Ａ，２４Ｂで構成されており、これらは制御部２５で制御されている。
【００２７】
前記クロック信号生成手段２１は、所定の周波数からなる規則的なパルス信号を連続的に出力する。前記信号遅延手段２２Ａは、前記静電容量Ｃ１と前記クロック信号生成手段２１との間に接続された抵抗Ｒ１とで構成され、前記信号遅延手段２２Ｂは、前記静電容量Ｃ２と前記クロック信号生成手段２１との間に接続された抵抗Ｒ２とで構成されている。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは同じ大きさであるものが好ましい（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ）。
【００２８】
前記遅延量検出手段２３Ａ，２３Ｂは、ともにＡＮＤ回路２３ａと、その後段に設けられた抵抗ＲａとコンデンサＣａからなる平滑手段２３ｂとで構成されている。一方の遅延量検出手段２３Ａ側では、前記ＡＮＤ回路２３ａの入力部２３ａ１，２３ａ２に前記静電容量Ｃ１側である信号遅延手段２２Ａを経由した信号と、前記クロック信号生成手段２１の出力であるクロック信号ＣＫ（信号遅延手段２２Ａを経由しないクロック信号）とが入力されており、このＡＮＤ回路２３ａの出力が前記平滑手段２３ｂに入力されている。
【００２９】
同様に、他方の遅延量検出手段２３Ｂ側では、前記ＡＮＤ回路２３ａの入力部２３ａ１，２３ａ２に前記静電容量Ｃ２側である信号遅延手段２２Ｂを経由した信号と、前記クロック信号生成手段２１の出力であるクロック信号ＣＫ（信号遅延手段２２Ｂを経由しないクロック信号）とが入力されており、このＡＮＤ回路２３ａの出力が前記平滑手段２３ｂに入力されている。
【００３０】
前記遅延量検出手段２３Ａ，２３Ｂの平滑手段２３ｂ，２３ｂの後段には、例えば８ビットのＡ／Ｄ変換手段２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ接続されている。前記各Ａ／Ｄ変換手段２４Ａ，２４Ｂは、所定のサンプリング周期（例えばクロック信号ＣＫの周期）で前記平滑手段２３ｂ，２３ｂの出力電圧（アナログ量）Ｖ１，Ｖ２をディジタル出力Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ変換して出力し、これを制御部２５に送る。
【００３１】
前記制御部２５はＣＰＵを主体として構成されており、各Ａ／Ｄ変換手段２４Ａ，２４Ｂから出力される各ディジタル出力Ｄ１，Ｄ２のデータを取得し、このデータを基にカーソルの移動などを行う。
【００３２】
前記クロック信号生成手段２１からは、図３Ａに示すような振幅電圧Ｖccの所定の周波数からなるクロック信号ＣＫが出力される。前記クロック信号ＣＫがが遅延量検出手段２３Ａ，２３ＢのＡＮＤ回路２３ａ，２３ａおよび信号遅延手段２２Ａ，２２Ｂに出力されている状態において、前記可動体ＨをＸ１またはＸ２方向に移動させると、上記対向面積Ｓ１，Ｓ２が移動距離に比例して変化するため、静電容量Ｃ１，Ｃ２は対向面積Ｓ１，Ｓ２も比例して変化させられる。
【００３３】
可動体Ｈを前記タッチセンサ１０の絶縁シート１３の表面に接触させた状態で、図示Ｘ１またはＸ２方向へ移動させた場合の可動体Ｈの位置と、第１及び第２の対向電極１１，１２との間の静電容量Ｃ１，Ｃ２とは図４に示すような関係となる。
【００３４】
すなわち、図１Ａおよび図４に示すように、可動体Ｈが実線で示す図示Ｘ１側に位置する場合には、前記対向面積Ｓ１は最大となるため、数１より静電容量Ｃ１も最大となる。同時に前記対向面積Ｓ２は最小となるため、数２より静電容量Ｃ２も最小となる。また可動体Ｈが一点鎖線で示す図示Ｘ２側に位置する場合には、前記とは逆に前記対向面積Ｓ１（静電容量Ｃ１）が最小になり、対向面積Ｓ２（静電容量Ｃ２）が最大となる。そして、可動体ＨをＸ１側からＸ２方向へ移動させていくと前記対向面積Ｓ１（静電容量Ｃ１）を連続的に徐々に減少させ、同時に対向面積Ｓ２（静電容量Ｃ２）を連続的に徐々に増加させることができる。同様に可動体ＨをＸ２側からＸ１方向へ移動させていくと、前記対向面積Ｓ２（静電容量Ｃ２）を連続的に徐々に減少させ、同時に対向面積Ｓ１（静電容量Ｃ１）を連続的に徐々に増加させることができる。
【００３５】
そして、可動体Ｈが図示Ｘ１側の実線の位置からタッチセンサ１０のＸ方向の中間部Ｘ０までの間では前記対向面積がＳ１＞Ｓ２（静電容量はＣ１＞Ｃ２）の関係にあり、中間部Ｘ０ではＳ１＝Ｓ２（Ｃ１＝Ｃ２）となる。また可動体Ｈが前記中間部Ｘ０を過ぎて図示Ｘ２側の一点鎖線に示す位置までの間ではＳ１＜Ｓ２（Ｃ１＜Ｃ２）の関係にある。
【００３６】
可動体Ｈが図１Ａに実線で示すＸ１側の端部に位置する場合には、対向面積はＳ１＞Ｓ２（Ｃ１＞Ｃ２）である。よって、一方の信号遅延手段２２Ａの出力は、前記信号遅延手段２２Ａの抵抗Ｒ１と静電容量Ｃ１（数１）の積で規定される時定数ＣＲが大きくなるため、図３Ｂに実線で示すような三角波状の信号Ｓａとなる。よって、前記ＡＮＤ回路２３ａの出力（論理積）は、図３Ｃに実線に示すようなパルス幅ｔａのパルス波形となる。
【００３７】
また他方の信号遅延手段２２Ｂの出力は、前記信号遅延手段２２Ｂの抵抗Ｒ２と静電容量Ｃ２（数２）の積で規定される時定数ＣＲが小さくなるため、図３Ｂに一点鎖線で示すような信号Ｓｂとなる。よって、前記ＡＮＤ回路２３ａの出力（論理積）は、図３Ｃに一点鎖線に示すようなパルス幅ｔｂのパルス波形となる。なお、ここではＡＮＤ回路２３ａにおけるＨレベルとＬレベルのしきい値ＳＬをＶcc／２としている。
【００３８】
前記静電容量Ｃが大きい場合のパルス幅ｔａと静電容量Ｃが小さい場合のパルス幅ｔｂとは、ｔａ＜ｔｂの関係にある。よって、図５に示すように、遅延量検出手段２３Ａの平滑手段２３ｂがパルス信号を平滑した電圧（静電容量Ｃ１を変換した電圧）である第１の信号Ｖ１および遅延量検出手段２３Ｂの平滑手段２３ｂがパルス信号を平滑した電圧（静電容量Ｃ２を変換した電圧）である第２の信号Ｖ２は、可動体Ｈをタッチセンサ１０上のＸ１側に移動させた場合（Ｃ１＞Ｃ２）には、静電容量Ｃ２を変換した第２の信号Ｖ２の方が、静電容量Ｃ１を変換した第１の信号Ｖ１よりも大きな値（Ｖ１＜Ｖ２）として出力される。
【００３９】
また可動体Ｈが図１Ａに一点鎖線で示すＸ２側の端部に位置する場合には、対向面積はＳ１＜Ｓ２（Ｃ１＜Ｃ２）である。よって、この場合には、図５に示すように静電容量Ｃ１を変換した第１の信号Ｖ１の方が、静電容量Ｃ２を変換した第２の信号Ｖ２よりも大きな値（Ｖ１＞Ｖ２）として出力される。
【００４０】
前記第１，第２の信号Ｖ１，Ｖ２は、前記Ａ／Ｄ変換手段２４Ａ，２４Ｂによってそれぞれディジタル出力Ｄ１，Ｄ２に変換されて前記制御部２５に送られる。
【００４１】
前記制御部２５は、前記第１，第２の信号Ｖ１，Ｖ２を所定のサンプリング周期で検出することにより、可動体Ｈの移動に合わせて時間的に変化するディジタル出力Ｄ１，Ｄ２の検出を行っている。よって、制御部２５は前記ディジタル出力Ｄ１，Ｄ２と、例えば図示しないメモリ手段内のテーブルに予め記憶されている可動体Ｈの位置を示すデータとを照合することにより、タッチセンサ１０上の可動体Ｈの位置や移動距離を検出することが可能となる。また時間的に変化するディジタル出力Ｄ１，Ｄ２を基に前記移動距離を時間で微分することにより、可動体Ｈの移動速度や加速度を検出することも可能である。
【００４２】
よって、制御部２５はＡ／Ｄ変換手段２４Ａ側（Ｃ１側）のディジタル出力Ｄ１が電圧を増加させる方向に変化し、同時にＡ／Ｄ変換手段２４Ｂ（Ｃ２側）のディジタル出力Ｄ２が電圧を減少させる方向に変化する場合には、可動体ＨがＸ１側からＸ２方向へ移動していることを検知することができる。また前記とは逆にＡ／Ｄ変換手段２４Ａ側（Ｃ１側）のディジタル出力Ｄ１が電圧を減少させる方向に変化し、同時にＡ／Ｄ変換手段２４Ｂ（Ｃ２側）のディジタル出力Ｄ２が電圧を増加させる方向に変化する場合には、可動体ＨがＸ２側からＸ１方向へ移動していることを検知することができる。すなわち、可動体Ｈの移動方向を検知することができる。
【００４３】
よって、制御部２５は前記ディジタル出力Ｄ１，Ｄ２から算出される各種のデータに基づいて例えばモニタ画面上のカーソルの移動を行うことが可能となる。
【００４４】
上記のタッチセンサ１０では、帯状の電極に対角線状のギャップ１４を形成して、可動体Ｈとの間の対向面積Ｓ１，Ｓ２の減少と増加とが同時に且つ連続的に生じるようにしたことにより、電極を移動方向に複数並べて配置する従来の場合に比べて、可動体Ｈの移動量を少なくすることができ、操作者にかける負担を軽減できる。
【００４５】
しかも実際の可動体Ｈの移動量は少ない、または従来と変わらないにもかかわらず、可動体Ｈは常に第１及び第２の対向電極１１，１２と対向して静電容量Ｃ１，Ｃ２が形成されるようになるため、前記第１の信号Ｖ１と第２の信号Ｖ２とが重なる範囲Ｗ１を従来よりも広範囲とすることができる。よって、実質的にはより広い範囲にわたって前記第１の信号Ｖ１と第２の信号Ｖ２を取得することが可能となる。よって、高い精度で可動体Ｈの位置などを検出することが可能となる。また移動量を少なくすることができるため、タッチセンサ１０を設けるためのスペースを少なくすることができ、小型の電子機器などに搭載することが可能となる。
【００４６】
また制御部は第１の対向電極１１に対応するディジタル出力Ｄ１と第２の対向電極１２に対応するディジタル出力Ｄ２を用いることにより、可動体Ｈの位置を高い精度で検出することが可能となる。
【００４７】
図６は第２の参考例を示すタッチセンサの平面図、図７は本発明の実施の形態を示すタッチセンサの平面図である。
【００４８】
上記第１の参考例に示したタッチセンサでは、帯状の電極の対角部と対角部との間に一定の幅寸法からなる直線状に形成されたギャップ１４を設けたもので説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、可動体Ｈを移動させたときに、第１の対向電極は対向面積が徐々に減少させられる形状に形成され、且つ第２の対向電極は対向面積が徐々に増加させられる形状で形成されていればよく、例えば図６に示すようなタッチセンサ３０であってもよい。
【００４９】
図６に示す第２の参考例のタッチセンサ３０では、Ｘ方向に延びる帯状の電極の一方の対角部と他方の対角部との間に円弧形状のギャップ３４を形成し、第１の対向電極３１と第２の対向電極３２とに分割形成したものである。このような構成であっても可動体Ｈを電極が延びる方向に移動させると、一方の対向電極の対向面積が減少するときには、同時に他方の対向電極の対向面積を増加させることが可能である。よって、第１の参考例同様に高い精度で可動体Ｈの位置を検出することができる。
【００５０】
また図７は、本発明の実施の形態として環状に配置した電極の一方の端部４０ａの内周側と、他方の端部４０ｂの外周側との間に所定の幅寸法からなるギャップ４４を螺旋状に形成することにより、第１の対向電極４１と第２の対向電極４２を分割形成したタッチセンサ４０である。
【００５１】
本発明の実施の形態に示すタッチセンサ４０では、例えば可動体Ｈを第１の対向電極４１および第２の対向電極４２を覆う絶縁シート（図示せず）上に接触させた状態で、前記可動体Ｈを一方の端部４０ａ側から他方の端部４０ｂに向かって図示α１方向に回転するように移動させると、可動体Ｈと第１の対向電極４１との間の対向面積Ｓ１を連続的に減少させることができ、同時に可動体Ｈと第２の対向電極４２との間の対向面積Ｓ２を連続的に増加させることができる。また前記とは逆に端部４０ｂ側から他方の端部４０ａに向かって図示α２方向に移動させると、可動体Ｈと第１の対向電極４１との間の対向面積Ｓ１を連続的に増加させることができ、同時に可動体Ｈと第２の対向電極４２との間の対向面積Ｓ２を連続的に減少させることができる。よって、上記第１の参考例同様に、少ない移動量であるにもかかわらずより広い範囲に亘る可動体Ｈのデータを取得することができる。よって、高い精度で可動体Ｈの位置を検出することが可能となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明では、指などの可動体の移動量を少なくして操作者にかける負担を軽減することができる。
【００５３】
しかも可動体の移動量を少なくした場合であっても、可動体の位置などを簡単な構成により高精度且つ広い範囲にわたって検出できるようにしたタッチセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例としてタッチセンサを示し、Ａはタッチセンサの平面図、ＢはＡのｂ−ｂ線におけるタッチセンサの断面図、
【図２】静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段を示す回路構成図、
【図３】図２のＣ／Ｖ変換手段の各部における信号を示しており、ＡはＡＮＤ回路の一方の入力部に入力されるクロック信号、ＢはＡＮＤ回路の他方の入力部に入力される信号遅延手段からの出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号、Ｄは平滑手段の出力信号、
【図４】タッチセンサの移動距離と静電容量との関係を示す特性図、
【図５】タッチセンサの移動距離とＣ／Ｖ変換手段の出力電圧との関係を示す特性図、
【図６】第２の参考例を示すタッチセンサの平面図、
【図７】本発明の実施の形態を示すタッチセンサの平面図、
【図８】従来の静電容量式のタッチセンサの一部を示し、Ａはタッチセンサの平面図、Ｂはタッチセンサの出力信号を示す図、
【符号の説明】
１０，３０，４０ タッチセンサ
１１，３１，４１ 第１の対向電極
１２，３２，４２ 第２の対向電極
１３ 絶縁シート
１４，３４，４４ ギャップ
２０ Ｃ／Ｖ変換手段
２１ クロック信号生成手段
２２Ａ，２２Ｂ 信号遅延手段
２３Ａ，２３Ｂ 遅延量検出手段
２３ａ ＡＮＤ回路
２３ｂ 平滑手段
２４Ａ，２４Ｂ Ａ／Ｄ変換手段
２５ 制御部
Ｓ１ 可動体と第１の対向電極との対向面積
Ｓ２ 可動体と第２の対向電極との対向面積
Ｃ１ 可動体と第１の対向電極との間の静電容量
Ｃ２ 可動体と第２の対向電極との間の静電容量
Ｖ１ 第１の信号（静電容量Ｃ１を変換した電圧）
Ｖ２ 第２の信号（静電容量Ｃ２を変換した電圧）
Ｄ１ ディジタル出力（第１の信号をディジタル信号に変換したデータ）
Ｄ２ ディジタル出力（第２の信号をディジタル信号に変換したデータ）
ε 誘電率
ｄ 対向距離
Ｈ 可動体（指などの人体又は入力ペンなど）

Claims (4)

1. 一対の対向電極と、一対の前記対向電極の表面を覆う絶縁シートと、一対の前記対向電極に対向する可動体が前記絶縁シート上を移動するときに前記可動体と一対の前記対向電極との間に形成される静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段と、を備えたタッチセンサにおいて、
   一対の前記対向電極は、ギャップを介して外周側の対向電極と内周側の対向電極とに分割され、外周側と内周側のそれぞれの対向電極は環状に形成され且つ前記ギャップは、一対の前記対向電極の一方の端部から他方の端部に向けて螺旋状に形成されることで、外周側の対向電極と内周側の対向電極の幅寸法が連続的に変化しており、
   前記可動体を、一対の前記対向電極に対向させながら一対の前記対向電極に沿って環状に移動させたときに、一方の対向電極は、可動体の移動量に応じて前記可動体との対向面積が減少し、他方の対向電極は、可動体の移動量に応じて前記可動体との対向面積が増加することを特徴とするタッチセンサ。
2. 前記可動体を移動させたときに、前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積が増加するときには、前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積が減少し、且つ前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積が減少するときには、前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積が増加し、前記可動体と一方の前記対向電極との対向面積の増減と前記可動体と他方の前記対向電極との対向面積の増減が同時に且つ連続的に行われる請求項１記載のタッチセンサ。
3. 前記Ｃ／Ｖ変換手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記絶縁シート上を前記可動体が移動するときに一対の前記対向電極で検知される容量に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する平滑手段と、前記遅延量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有する請求項１または２に記載のタッチセンサ。
4. 前記可動体と一方の前記対向電極との間に発生する静電容量を電圧に変換した第１の信号と、前記可動体と他方の前記対向電極との間に発生する静電容量を電圧に変換した第２の信号とから、前記可動体の位置が検出される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタッチセンサ。

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