JP5083144B2 - Capacitance-type sensor device capacitance change detection circuit, capacitance-type sensor module, capacitance-type sensor device capacitance change detection method, and electronic apparatus - Google Patents

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この明細書で説明する発明は、静電容量型センサーデバイスに対する操作入力又は位置入力の検出技術に関する。なお、この明細書で提案する発明は、静電容量型センサーデバイスの容量変化検出回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法及び電子機器としての側面を有する。   The invention described in this specification relates to a technique for detecting an operation input or a position input for a capacitive sensor device. The invention proposed in this specification has aspects as a capacitance change detection circuit of a capacitance sensor device, a capacitance sensor module, a capacitance change detection method of a capacitance sensor device, and an electronic apparatus.

今日、様々な種類の位置入力装置が存在する。その一つに、指や指と同等の電気特性を有する専用のポインティングデバイスを用いるセンサーデバイスがある。この種のセンサーデバイスは用途に応じて様々な方式が存在する。以下では、静電容量型センサーデバイスとその駆動回路(容量変化測定回路)で構成される静電容量型センサーモジュールについて検討する。   There are various types of position input devices today. One of them is a sensor device that uses a dedicated pointing device having electrical characteristics equivalent to those of a finger or a finger. There are various types of sensor devices of this type depending on applications. In the following, a capacitive sensor module composed of a capacitive sensor device and its drive circuit (capacitance change measurement circuit) will be examined.

図1及び図2に、静電容量型センサーモジュールの概略構成例を示す。静電容量型センサーモジュールは、静電容量型センサーデバイス1とその容量変化を検出する回路(以下、「容量変化測定回路」という。)11とで構成される。センサーデバイス1は、平板状の基材3の片面に複数本の電極パターン5を配線し、基材3の他面に複数本の電極パターン7を配線した構造を有している。   1 and 2 show a schematic configuration example of a capacitive sensor module. The capacitance type sensor module includes a capacitance type sensor device 1 and a circuit (hereinafter referred to as “capacitance change measurement circuit”) 11 that detects a change in the capacitance. The sensor device 1 has a structure in which a plurality of electrode patterns 5 are wired on one surface of a flat substrate 3 and a plurality of electrode patterns 7 are wired on the other surface of the substrate 3.

例えば上面側の電極パターン5はY軸方向に延びるように配線され、下面側の電極パターン7はX軸方向に延びるように配線される。なお、上面側の電極パターン5の表面は不図示の保護膜で覆われている。また、電極パターン5及び7の交点部分には微小な容量が形成され、当該容量を通じて上面側の電極パターン5と下面側の電極パターンとが電気的に接続されている。   For example, the electrode pattern 5 on the upper surface side is wired so as to extend in the Y-axis direction, and the electrode pattern 7 on the lower surface side is wired so as to extend in the X-axis direction. The surface of the upper electrode pattern 5 is covered with a protective film (not shown). Also, a minute capacitance is formed at the intersection of the electrode patterns 5 and 7, and the upper electrode pattern 5 and the lower electrode pattern are electrically connected through the capacitance.

なお、表示デバイスの表面に配置してタッチパネルとして使用される静電容量型センサーデバイス1の場合には、基材3及び電極パターン5、7のそれぞれが、表示画面を視認できるように透過性の高い材質で構成される。例えば基材3には、ガラス基板やプラスチックフィルムが用いられる。また例えば、電極パターン5及び7には、ITO電極が用いられる。   In the case of the capacitive sensor device 1 that is disposed on the surface of the display device and used as a touch panel, each of the base material 3 and the electrode patterns 5 and 7 is transparent so that the display screen can be visually recognized. Made of high material. For example, a glass substrate or a plastic film is used for the base material 3. For example, ITO electrodes are used for the electrode patterns 5 and 7.

一方、容量変化測定回路11は、静電容量型センサーデバイス1との間に閉回路を形成し、閉回路に発生する電気特性の変化の検出を通じて操作の有無と操作位置を検出できるように構成されている。因みに、閉回路は、引き出し配線パターン、電極パターン5、電極パターンの交点に形成される容量、電極パターン7、引き出し配線パターン及び容量変化測定回路11によって構成される。
特表2002−530680号公報
On the other hand, the capacitance change measurement circuit 11 is configured to form a closed circuit with the capacitive sensor device 1 so that the presence / absence of an operation and the operation position can be detected through detection of a change in electrical characteristics generated in the closed circuit. Has been. Incidentally, the closed circuit is constituted by the lead-out wiring pattern, the electrode pattern 5, the capacitance formed at the intersection of the electrode patterns, the electrode pattern 7, the lead-out wiring pattern, and the capacitance change measurement circuit 11.
Japanese translation of PCT publication No. 2002-530680

ところで、容量変化測定回路11が検出対象とする電気特性の変化量は一般に小さい。その一方で、容量変化測定回路11には、高い検出精度が要求される。例えば、実用的には、2nsの精度が要求される。
ところが、この検出精度を一般的な同期式のクロックで実現するには、500MHzのクロックが必要になる。
By the way, the amount of change in the electrical characteristics that the capacitance change measurement circuit 11 detects is generally small. On the other hand, the capacitance change measurement circuit 11 is required to have high detection accuracy. For example, in practice, an accuracy of 2 ns is required.
However, in order to realize this detection accuracy with a general synchronous clock, a 500 MHz clock is required.

そこで、発明者らは、低周波数の動作クロックを用いながらも、高周波数の動作クロックを用いる場合と同等の検出精度を実現できる技術を提案する。
(A)静電容量型センサーデバイスの容量変化検出回路
例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化検出回路として、以下のデバイスを有するものを提案する。
(1)静電容量型のセンサーデバイスを構成する複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部
(2)容量素子を有し、第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持するピークホールド回路
(3)パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で容量素子の放電を開始する電流源
(4)容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータと、
(5)コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段
(6)複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部
(7)記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を単位遅延時間長の精度で検出する検出部
Therefore, the inventors propose a technique that can realize detection accuracy equivalent to that when a high-frequency operation clock is used while using a low-frequency operation clock.
(A) Capacitance change detection circuit of a capacitive sensor device For example, a capacitance change detection circuit of a capacitance sensor device is proposed which has the following devices.
(1) to the first electrode pattern of the plurality of rows constituting the capacitive sensor device, the electrode driving unit for inputting a pulse signal sequentially line at a predetermined cycle (2) has a capacitive element, a first electrode A peak hold circuit that holds a voltage corresponding to a peak level of a detection signal extracted through a plurality of rows of second electrode patterns intersecting the pattern at another layer in a capacitor element
(3) A current source that starts discharging the capacitive element at a discharge speed corresponding to the coordinates in the sensor device at a predetermined timing synchronized with the pulse signal.
(4) a comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value;
(5) A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator, and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points for each unit delay time length
(6) Storage unit for storing signal values corresponding to a plurality of delayed output signals
(7) Detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of unit delay time length based on a plurality of signal values stored in the storage unit

なお、前述した遅延回路段における遅延量の範囲は、検出信号に変化点が出現する可能性がある時間幅以上であることが望ましい。
もっとも、前述した遅延回路段における遅延量の範囲は、検出信号の信号値に変化点が出現する可能性がある時間幅未満であり、測定対象とする時間量の検出は、記憶部に対する信号値の記憶動作と検出動作を複数時点について繰り返すことにより実行することが望ましい。
Note that the range of the delay amount in the above-described delay circuit stage is desirably equal to or greater than the time width in which a change point may appear in the detection signal.
However, the range of the delay amount in the delay circuit stage described above is less than the time width in which a change point may appear in the signal value of the detection signal, and the detection of the time amount to be measured is a signal value for the storage unit. It is desirable to execute the storage operation and the detection operation by repeating the operation for a plurality of time points.

(B)静電容量型センサーモジュール
また、発明者らは、例えば静電容量型センサーモジュールとして、以下のデバイスを有するものを提案する。
(1)複数列の第1の電極パターンと、第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
(2)複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部
(3)容量素子を有し、複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持するピークホールド回路
(4)パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で容量素子の放電を開始する電流源
(5)容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータ
(6)コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段
(7)複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部
(8)記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を単位遅延時間長の精度で検出する検出部
(9)検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部
(B) Capacitance type sensor module Moreover, inventors propose what has the following devices as a capacitance type sensor module, for example.
(1) a first electrode pattern of the multi-column, the first electrode pattern and the capacitive sensor device (2) and a second electrode pattern of a plurality of rows that intersect at other layer a plurality of rows first A voltage corresponding to a peak level of a detection signal extracted through a plurality of second electrode patterns having an electrode driver (3) capacitive element that inputs a pulse signal line-sequentially at a predetermined cycle in one electrode pattern Peak hold circuit that holds the current in the capacitor
(4) A current source that starts discharging the capacitive element at a discharge speed corresponding to the coordinates in the sensor device at a predetermined timing synchronized with the pulse signal.
(5) A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value.
(6) A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator, and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points for each unit delay time length
(7) Storage unit for storing signal values corresponding to a plurality of delayed output signals
(8) Detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of unit delay time length based on a plurality of signal values stored in the storage unit
(9) A determination unit that determines an operation input by a human body or an object having equivalent electrical characteristics based on the amount of time detected by the detection unit.

(C)静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法
また、発明者らは、例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法として、以下の処理を有するものを提案する。
(1)静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する処理
(2)第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持する処理
(3)パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、静電容量型センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で容量素子の放電を開始する処理と、
(4)容量素子の電圧と基準値とを比較する処理と、
(5)比較処理によって得られる比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する処理
(6)複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶部に記憶する処理
(7)記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を単位遅延時間長の精度で検出する処理
(C) Capacitance Change Detection Method for Capacitance Type Sensor Device Further, the inventors propose, for example, a method having the following processing as a capacitance change detection method for a capacitance type sensor device.
(1) to the first electrode pattern of the plurality of rows constituting the capacitive sensor device, the process of inputting a pulse signal sequentially line by a predetermined period (2) intersects at a first electrode pattern and the other layer Processing for holding a voltage corresponding to the peak level of the detection signal extracted through the plurality of rows of second electrode patterns in the capacitor element
(3) At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a process of starting the discharge of the capacitive element at a discharge rate corresponding to the coordinates in the capacitive sensor device;
(4) a process of comparing the voltage of the capacitive element with a reference value;
(5) Processing for sequentially delaying the comparison output signals obtained by the comparison processing and generating a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time length
(6) Processing for storing signal values corresponding to a plurality of delayed output signals in the storage unit
(7) Processing for detecting the amount of time to be measured with accuracy of unit delay time length based on a plurality of signal values stored in the storage unit

(D)電子機器
また、発明者らは、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
(1)表示デバイス
(2)表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、複数列の第1の電極パターンと、第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
(3)複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部
(4)容量素子を有し、複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持するピークホールド回路
(5)パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で容量素子の放電を開始する電流源
(6)容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータ
(7)コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段
(8)複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部
(9)記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を単位遅延時間長の精度で検出する検出部
(10)検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部
(11)システム全体の動作を制御するシステム制御部
(D) Electronic device Moreover, inventors propose what has the following devices as an electronic device, for example.
(1) In the display device (2) sensor device of a capacitive type arranged on the surface of the display device, a plurality intersecting the first electrode pattern of the multi-column, in the first electrode pattern and the other layer Capacitance type sensor device having a second electrode pattern in a row (3) An electrode driver (4) capacitive element for inputting a pulse signal line-sequentially at a predetermined cycle to a plurality of rows of first electrode patterns And a peak hold circuit that holds a voltage corresponding to a peak level of a detection signal extracted through the second electrode patterns in a plurality of columns in the capacitor element.
(5) A current source that starts discharging the capacitive element at a discharge speed corresponding to the coordinates in the sensor device at a predetermined timing synchronized with the pulse signal.
(6) Comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value
(7) A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator, and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points for each unit delay time length
(8) Storage unit for storing signal values corresponding to a plurality of delayed output signals
(9) Detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of unit delay time length based on a plurality of signal values stored in the storage unit
(10) A determination unit that determines an operation input by a human body or an object having equivalent electrical characteristics based on the amount of time detected by the detection unit.
(11) System control unit for controlling the operation of the entire system

(E)電子機器
また、発明者らは、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
(1)複数列の第1の電極パターンと、第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
(2)複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部
(3)容量素子を有し、複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持するピークホールド回路
(4)パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で容量素子の放電を開始する電流源
(5)容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータ
(6)コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段
(7)複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部
(8)記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を単位遅延時間長の精度で検出する検出部
(9)検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部
(10)システム全体の動作を制御するシステム制御部
(E) Electronic device Moreover, inventors propose what has the following devices as an electronic device, for example.
(1) a first electrode pattern of the multi-column, the first electrode pattern and the capacitive sensor device (2) and a second electrode pattern of a plurality of rows that intersect at other layer a plurality of rows first A voltage corresponding to a peak level of a detection signal extracted through a plurality of second electrode patterns having an electrode driver (3) capacitive element that inputs a pulse signal line-sequentially at a predetermined cycle in one electrode pattern Peak hold circuit that holds the current in the capacitor
(4) A current source that starts discharging the capacitive element at a discharge speed corresponding to the coordinates in the sensor device at a predetermined timing synchronized with the pulse signal.
(5) A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value.
(6) A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator, and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points for each unit delay time length
(7) Storage unit for storing signal values corresponding to a plurality of delayed output signals
(8) Detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of unit delay time length based on a plurality of signal values stored in the storage unit
(9) A determination unit that determines an operation input by a human body or an object having equivalent electrical characteristics based on the amount of time detected by the detection unit.
(10) System control unit for controlling the operation of the entire system

発明者らの提案する発明の場合、検出信号と基準値との比較結果である比較出力信号が、遅延回路段で順次遅延される。このとき、遅延回路段には、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の比較出力信号が常時存在する。そして、遅延回路段に存在する複数の比較出力信号の各信号値を記憶部に取り出して測定対象とする時間量を検出する。この際、検出される時間量は、遅延回路段を構成する遅延素子の1段分に相当する単位遅延時間長の精度で特定される。結果的に、動作クロックが低速であったとしても、高精度にて操作入力に伴う検出信号の波形変化を検出することが可能になる。   In the case of the invention proposed by the inventors, the comparison output signal, which is the comparison result between the detection signal and the reference value, is sequentially delayed by the delay circuit stage. At this time, there are always a plurality of comparison output signals having different comparison time points for each unit delay time length in the delay circuit stage. Then, each signal value of the plurality of comparison output signals existing in the delay circuit stage is taken out to the storage unit, and the amount of time to be measured is detected. At this time, the detected amount of time is specified with an accuracy of a unit delay time length corresponding to one stage of the delay elements constituting the delay circuit stage. As a result, even if the operation clock is low speed, it is possible to detect the waveform change of the detection signal accompanying the operation input with high accuracy.

以下、発明の最良の形態を以下の順番に説明する。
(A)静電容量型センサーモジュールの外観構成
(B)静電容量型センサーモジュールの機能構成
(C)形態例1:ピークホールド後の経過時間計測型(単発ストローブ型)
(D)形態例2:ピークホールド後の経過時間計測型(連続ストローブ型)
(E)形態例3:立ち上がり時間計測型
(F)形態例4:パルス幅相当の経過時間計測型
(G)他の形態例
Hereinafter, the best mode of the invention will be described in the following order.
(A) Appearance configuration of capacitance type sensor module (B) Functional configuration of capacitance type sensor module (C) Form example 1: elapsed time measurement type after peak hold (single strobe type)
(D) Embodiment 2: Elapsed time measurement type after peak hold (continuous strobe type)
(E) Form example 3: rise time measurement type (F) form example 4: elapsed time measurement type equivalent to pulse width (G) other form examples

なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。   In addition, the well-known or well-known technique of the said technical field is applied to the part which is not illustrated or described in particular in this specification. Moreover, the form example demonstrated below is one form example of invention, Comprising: It is not limited to these.

(A)静電容量型センサーモジュールの外観構成
図3に、静電容量型センサーモジュールの外観構成例を示す。静電容量型センサーモジュール21は、静電容量型センサーデバイス23と、その引出し配線であるFPC(フレキシブルプリント配線基板)25と、容量変化測定回路27で構成される。
(A) External appearance configuration of capacitive sensor module FIG. 3 shows an external configuration example of a capacitive sensor module. The capacitive sensor module 21 includes a capacitive sensor device 23, an FPC (flexible printed wiring board) 25 that is a lead-out wiring thereof, and a capacitance change measuring circuit 27.

静電容量型センサーデバイス23は、前述したように基材の両面に電極パターンを格子状に形成した構造を有している。また、容量変化測定回路27は、前述したように線順次に閉回路を選択して入力パルス信号を印加し、その検出信号に基づいて静電容量の変化の有無を測定する回路機能を有している。   As described above, the capacitive sensor device 23 has a structure in which electrode patterns are formed in a lattice pattern on both surfaces of a base material. Further, the capacitance change measuring circuit 27 has a circuit function of selecting a closed circuit in a line-sequential manner as described above, applying an input pulse signal, and measuring the presence or absence of a change in capacitance based on the detection signal. ing.

なお、容量変化測定回路27は、半導体集積回路として形成される場合だけでなく、FPC上に回路パターンとして形成される場合も含まれる。また、容量変化測定回路27の一部処理は、コンピュータによるアプリケーション処理を通じて実現されるようにしても良い。   The capacitance change measuring circuit 27 includes not only a case where it is formed as a semiconductor integrated circuit but also a case where it is formed as a circuit pattern on the FPC. Further, part of the processing of the capacitance change measuring circuit 27 may be realized through application processing by a computer.

(B)静電容量型センサーモジュールの機能構成
図4に、静電容量型センサーモジュールの機能面における構成例を示す。なお、図4のうち図3と対応する機能ブロックには同一符号を付して示す。
機能面から見た静電容量型センサーモジュール21も、静電容量型センサーデバイス23と、容量変化測定回路27で構成される。
(B) Functional Configuration of Capacitance Type Sensor Module FIG. 4 shows a functional configuration example of the capacitance type sensor module. In FIG. 4, functional blocks corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
The capacitive sensor module 21 viewed from the functional aspect is also configured by a capacitive sensor device 23 and a capacitance change measuring circuit 27.

容量変化測定回路27は、静電容量型センサーデバイス23に対する入力パルス信号の供給機能と、その応答波形に現れる変化の測定機能とを実現する回路デバイスである。
図4の場合、容量変化測定回路27は、前処理部31、容量変化検出回路33、判定部35を基本構成とする。
The capacitance change measurement circuit 27 is a circuit device that realizes a function of supplying an input pulse signal to the capacitive sensor device 23 and a function of measuring a change appearing in the response waveform.
In the case of FIG. 4, the capacitance change measurement circuit 27 has a basic configuration of a preprocessing unit 31, a capacitance change detection circuit 33, and a determination unit 35.

このうち、前処理部31は、静電容量型センサーデバイス23から入力される応答波形に対する前処理を実行する処理回路である。ここでの前処理には、例えば応答波形の増幅処理、応答波形のピークホールド処理等がある。どのような処理を実行するかは、後段に位置する容量変化検出回路33や判定部35の処理動作との関係に応じて定まる。なお、図4では、前処理部31を容量変化検出回路33の前段に配置しているが、前処理回路31は必須ではない。すなわち、容量変化測定回路27の最小構成は、容量変化検出回路33と判定部35である。   Among these, the preprocessing unit 31 is a processing circuit that performs preprocessing on the response waveform input from the capacitive sensor device 23. Examples of the pre-processing include response waveform amplification processing, response waveform peak hold processing, and the like. The type of processing to be executed is determined according to the relationship with the processing operation of the capacitance change detection circuit 33 and the determination unit 35 located in the subsequent stage. In FIG. 4, the preprocessing unit 31 is arranged in front of the capacitance change detection circuit 33, but the preprocessing circuit 31 is not essential. That is, the minimum configuration of the capacitance change measurement circuit 27 is a capacitance change detection circuit 33 and a determination unit 35.

従って、この明細書でいう検出信号は、前処理部31を用いる場合にはその出力信号をいい、前処理部31を用いない場合には静電容量型センサーデバイス23の出力信号をいう。
容量変化検出回路33は、測定対象となる閉回路の容量成分に生じた変化を、検出信号の波形変化として検出する回路デバイスである。なお、容量変化検出回路33は、検出信号の波形変化を、検出信号と基準値との比較結果に現われる変化点によって規定される測定量として検出する。具体的な検出方法については、後述する各形態例において説明する。
Therefore, the detection signal in this specification refers to an output signal when the preprocessing unit 31 is used, and refers to an output signal of the capacitive sensor device 23 when the preprocessing unit 31 is not used.
The capacitance change detection circuit 33 is a circuit device that detects a change occurring in the capacitance component of the closed circuit to be measured as a change in the waveform of the detection signal. The capacitance change detection circuit 33 detects a change in the waveform of the detection signal as a measurement amount defined by a change point appearing in a comparison result between the detection signal and the reference value. A specific detection method will be described in each embodiment described later.

判定部35は、容量変化検出回路33の検出結果に基づいて、測定対象となる閉回路に容量成分の変化が生じたか否かを判定する回路デバイスである。すなわち、判定部35は、容量変化検出回路33で検出された測定量の変化に基づいて、人体又はこれと同等の電気的特性を有する物体による操作入力の有無を判定する回路デバイスである。   The determination unit 35 is a circuit device that determines, based on the detection result of the capacitance change detection circuit 33, whether or not a capacitance component has changed in the closed circuit to be measured. That is, the determination unit 35 is a circuit device that determines the presence / absence of an operation input by a human body or an object having an electrical characteristic equivalent to the human body based on a change in the measurement amount detected by the capacitance change detection circuit 33.

(C)形態例1
(C−1)検出手法
この形態例では、入力パルス信号に対する応答波形の正極ピークレベルに着目する。図5に、ある測定点(閉回路)に着目した応答波形の波形変化を示す。図中横軸は、入力パルス信号の立ち下がりタイミングからの経過時間であり、図中縦軸は応答波形に対応する電流量である。
(C) Form example 1
(C-1) Detection Method In this embodiment, attention is paid to the positive peak level of the response waveform with respect to the input pulse signal. FIG. 5 shows changes in the response waveform focusing on a certain measurement point (closed circuit). The horizontal axis in the figure is the elapsed time from the falling timing of the input pulse signal, and the vertical axis in the figure is the amount of current corresponding to the response waveform.

図5に示すように、操作面に指が触れていない場合のピークレベルが最も高く、指と操作面との間に形成される容量成分が大きいほどピークレベルが小さくなる。すなわち、指と操作面との接触面積が増えるほどピークレベルが低下する。このピークレベルに現れる振幅方向の変化は、操作面上の位置によらず共通である。
そこで、この形態例では、応答波形のピークレベルをピークホールド回路に保存して定電流源で引き出し、ピークホールド電圧が基準値以下になるまでの時間を計測することでピークレベルの振幅変化を検出する。
As shown in FIG. 5, the peak level when the finger is not touching the operation surface is the highest, and the peak level decreases as the capacitance component formed between the finger and the operation surface increases. That is, the peak level decreases as the contact area between the finger and the operation surface increases. The change in the amplitude direction that appears at the peak level is common regardless of the position on the operation surface.
Therefore, in this example, the peak level of the response waveform is stored in the peak hold circuit, extracted by a constant current source, and the time until the peak hold voltage falls below the reference value is measured to detect the peak level amplitude change. To do.

ただし、ピークレベルの出現位置は、操作面と指との接触状態により時間軸方向にずれる特性が認められる。図5の場合であれば、10ns以上のずれが認められる。
このことは、計測開始時刻にずれがあることを意味し、測定結果に誤差が含まれることを意味する。従って、この誤差を排除し、検出精度を高める仕組みが必要となる。
そこで、この形態例の場合には、ピークホールド電圧の引出しを開始する時刻を揃える仕組みを採用する。
However, the appearance position of the peak level has a characteristic that shifts in the time axis direction depending on the contact state between the operation surface and the finger. In the case of FIG. 5, a shift of 10 ns or more is recognized.
This means that there is a difference in the measurement start time, and that the measurement result includes an error. Therefore, a mechanism for eliminating this error and increasing detection accuracy is required.
Therefore, in the case of this embodiment, a mechanism for aligning the time to start the extraction of the peak hold voltage is adopted.

図6に、この形態例で採用する仕組みを示す。図中横軸は、入力パルス信号の立ち下がりタイミングからの経過時間であり、図中縦軸は応答波形に対応する電流量及び電圧である。
図6に示すように、この形態例では、ピークホールド電圧の引出し開始時刻を、ピークレベルが出現する可能性のある時間位置よりも後方の時点T0に設定する。
FIG. 6 shows a mechanism employed in this embodiment. The horizontal axis in the figure is the elapsed time from the falling timing of the input pulse signal, and the vertical axis in the figure is the current amount and voltage corresponding to the response waveform.
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the peak hold voltage extraction start time is set to a time point T0 behind the time position where the peak level may appear.

この設定により、応答波形の形状によらず、放電開始時刻を揃えることができる。ピークレベルの違いによる時間差だけを正確に測定することが可能になる。
以下、この検出手法を採用する静電容量型センサーデバイス23の一例を説明する。
With this setting, the discharge start times can be made uniform regardless of the shape of the response waveform. Only the time difference due to the difference in peak level can be accurately measured.
Hereinafter, an example of the capacitive sensor device 23 that employs this detection method will be described.

(C−2)システム構成
(1)全体構成
図7に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール41のシステム構成例を示す。なお、静電容量型センサーモジュール41では、静電容量型センサーデバイス43を簡略化して表している。
静電容量型センサーモジュール41は、静電容量型センサーデバイス43と、容量変化測定回路45で構成される。
(C-2) System Configuration (1) Overall Configuration FIG. 7 shows a system configuration example of the capacitive sensor module 41 according to this embodiment. In the capacitance type sensor module 41, the capacitance type sensor device 43 is simplified.
The capacitance type sensor module 41 includes a capacitance type sensor device 43 and a capacitance change measurement circuit 45.

容量変化測定回路45は、発振器51、デマルチプレクサ53、マルチプレクサ55、シーケンサ57、電流入力電圧出力型アンプ59、ピークホールド回路61、可変電流源63、電流値テーブル65、放電制御スイッチ67、コンパレータ69、測定部71、判定部73で構成される。   The capacitance change measurement circuit 45 includes an oscillator 51, a demultiplexer 53, a multiplexer 55, a sequencer 57, a current input voltage output type amplifier 59, a peak hold circuit 61, a variable current source 63, a current value table 65, a discharge control switch 67, and a comparator 69. The measuring unit 71 and the determining unit 73 are configured.

(2)発振器
発振器51は、予め設定された固定周波数の矩形形状の入力パルス信号を発生する回路である。
もっとも、入力パルス信号の波形は矩形波に限らず、正弦波や三角波その他の形状でも良い。この形態例の場合、発振器51は、500kHzの周波数で入力パルス信号を発生する。
(2) Oscillator The oscillator 51 is a circuit that generates a rectangular input pulse signal having a preset fixed frequency.
However, the waveform of the input pulse signal is not limited to a rectangular wave, and may be a sine wave, a triangular wave, or other shapes. In the case of this embodiment, the oscillator 51 generates an input pulse signal at a frequency of 500 kHz.

(3)デマルチプレクサ
デマルチプレクサ53は、シーケンサ57が指示する順番に入力パルス信号の供給先を切り替える回路である。入力パルス信号の供給先は、複数本の電極パターン5のうちいずれか1つである。
(4)マルチプレクサ
マルチプレクサ55は、シーケンサ57が指示する順番に応答波形を取り出す電極パターン7を切り替える回路である。
(3) Demultiplexer The demultiplexer 53 is a circuit that switches the supply destination of the input pulse signal in the order instructed by the sequencer 57. The supply destination of the input pulse signal is any one of the plurality of electrode patterns 5.
(4) Multiplexer The multiplexer 55 is a circuit that switches the electrode pattern 7 for extracting the response waveform in the order instructed by the sequencer 57.

(5)シーケンサ
シーケンサ57は、入力パルス信号を供給する電極パターン5への接続順序と応答波形の取り出し元となる電極パターン7への接続順序を座標情報(X,Y)として出力する回路である。この形態例の場合、シーケンサ57は、入力パルス信号の立ち下がりエッジに同期して制御タイミングを管理する。
(5) Sequencer The sequencer 57 is a circuit that outputs, as coordinate information (X, Y), the connection order to the electrode pattern 5 that supplies the input pulse signal and the connection order to the electrode pattern 7 from which the response waveform is extracted. . In the case of this embodiment, the sequencer 57 manages the control timing in synchronization with the falling edge of the input pulse signal.

この形態例の場合、シーケンサ57は、放電制御スイッチ67、測定部71、判定部73等に対する制御タイミングを発生する。例えばシーケンサ57は、入力パルス信号の立ち下がりエッジから基準時間T0が経過した後、放電制御スイッチ67を閉制御するタイミングパルスを放電制御スイッチ67に対して供給する。基準時間T0は、可変電流源63によるピークホールド値の放電を開始するタイミングである。図6について説明したように、基準時間T0は、応答波形のピークレベルが出現するタイミング以降に設定される。   In the case of this embodiment, the sequencer 57 generates control timing for the discharge control switch 67, the measurement unit 71, the determination unit 73, and the like. For example, the sequencer 57 supplies a timing pulse for closing the discharge control switch 67 to the discharge control switch 67 after the reference time T0 has elapsed from the falling edge of the input pulse signal. The reference time T0 is a timing at which discharge of the peak hold value by the variable current source 63 is started. As described with reference to FIG. 6, the reference time T0 is set after the timing when the peak level of the response waveform appears.

また例えばシーケンサ57は、コンパレータ69から入力される比較出力信号を記憶領域に格納するタイミングを与えるタイミングパルスを測定部71に対して供給する。
また例えばシーケンサ57は、測定点に対する操作入力の有無を判定する判定部73に対して供給する。
Further, for example, the sequencer 57 supplies a timing pulse for giving the timing for storing the comparison output signal input from the comparator 69 in the storage area to the measuring unit 71.
Further, for example, the sequencer 57 supplies the determination unit 73 that determines whether or not there is an operation input to the measurement point.

(6)電流入力電圧出力型アンプ
電流入力電圧出力型アンプ59は、静電容量型センサーデバイス43から取り出される応答波形を増幅する回路である。この電流入力電圧出力型アンプ59において、応答波形の信号形式が電流形式から電圧形式に変換される。
(6) Current Input Voltage Output Amplifier The current input voltage output amplifier 59 is a circuit that amplifies the response waveform extracted from the capacitive sensor device 43. In the current input voltage output type amplifier 59, the signal format of the response waveform is converted from the current format to the voltage format.

(7)ピークホールド回路
ピークホールド回路61は、検出信号の正極側のピークレベルを検出する回路である。図7に示すように、ピークホールド回路61は、ダイオードDと容量Cとで構成される。ダイオードDは、整流機能により検出信号の正極部分だけを取り出すのに用いられる。また、容量Cは、検出信号のピークレベルに対応する電位を格納するのに用いられる。
(7) Peak hold circuit The peak hold circuit 61 is a circuit that detects the peak level of the positive side of the detection signal. As shown in FIG. 7, the peak hold circuit 61 includes a diode D and a capacitor C. The diode D is used to extract only the positive electrode portion of the detection signal by the rectification function. The capacitor C is used to store a potential corresponding to the peak level of the detection signal.

(8)可変電流源
可変電流源63は電流値の可変が可能な定電流回路であり、ピークホールド回路61を構成する容量Cの電荷を放電するのに用いられる。なお、可変電流源63の電流値は、電流値テーブル65に指示に従い、可変的に指定される。なお、いずれの電流値の場合にも、容量Cの電荷を入力パルス信号の印加開始から1周期以内に判定動作を終了できるように設定される。具体的には、次の入力パルス信号が供給されるまでの間に、測定対象である容量Cの電位が基準電位Vref 以下に放電されるように設定する。この明細書では、この放電動作を「初期化動作」と呼ぶことにする。
(8) Variable Current Source The variable current source 63 is a constant current circuit capable of changing the current value, and is used to discharge the charge of the capacitor C constituting the peak hold circuit 61. Note that the current value of the variable current source 63 is variably specified in accordance with an instruction in the current value table 65. In any current value, the charge of the capacitor C is set so that the determination operation can be completed within one cycle from the start of application of the input pulse signal. Specifically, it is set so that the potential of the capacitor C to be measured is discharged below the reference potential Vref until the next input pulse signal is supplied. In this specification, this discharge operation is referred to as “initialization operation”.

(9)電流値テーブル
電流値テーブル65は、測定点の座標と、可変電流源63に指示する電流値とを対応づけて保存する記憶領域である。測定点に応じて電流値を可変するのは、容量Cの保持電圧の低下速度を調整するためである。具体的には、容量Cの電荷が基準電位Vref 以下に低下するタイミングの出現範囲を、測定部71の測定範囲に収めるためである。
以下では、電流値の可変制御が必要な理由を詳細に説明する。
(9) Current Value Table The current value table 65 is a storage area that stores the coordinates of the measurement point and the current value instructed to the variable current source 63 in association with each other. The reason why the current value is varied according to the measurement point is to adjust the rate of decrease of the holding voltage of the capacitor C. Specifically, this is because the appearance range of the timing when the charge of the capacitor C drops below the reference potential Vref falls within the measurement range of the measurement unit 71.
The reason why variable control of the current value is necessary will be described in detail below.

ここでは説明のため、図8に示す簡略化した構造の静電容量型センサーデバイス43を考える。図8は、基材3の上面側に4本の電極パターン5を形成すると共に、下面側に4本の電極パターン7を形成した静電容量型センサーデバイス43の平面構造である。従って、操作面上には16個の測定点が形成されることになる。
ところで、図8に示すように、計8本の電極パターンには、それぞれフレキシブルプリント配線基板25の導電線(例えばカーボン導電線)81が接続されている。
Here, for the sake of explanation, a capacitive sensor device 43 having a simplified structure shown in FIG. 8 is considered. FIG. 8 shows a planar structure of the capacitive sensor device 43 in which the four electrode patterns 5 are formed on the upper surface side of the substrate 3 and the four electrode patterns 7 are formed on the lower surface side. Accordingly, 16 measurement points are formed on the operation surface.
Incidentally, as shown in FIG. 8, conductive wires (for example, carbon conductive wires) 81 of the flexible printed wiring board 25 are connected to the total of eight electrode patterns, respectively.

図8に示すように、各測定点を通る伝搬経路は、これら導電線81の長さと電極パターン5及び7の長さの組み合わせによって規定される。このことから、測定点毎に伝搬経路の長さが異なることが分かる。
以下では、操作面の4隅に位置する各測定点にI からIVの数字を割り当てることにより、対応する伝搬経路の特性の違いを説明する。
As shown in FIG. 8, the propagation path passing through each measurement point is defined by the combination of the length of the conductive line 81 and the length of the electrode patterns 5 and 7. From this, it can be seen that the length of the propagation path is different for each measurement point.
In the following, differences in the characteristics of the corresponding propagation paths will be described by assigning numbers I 1 to IV to the respective measurement points located at the four corners of the operation surface.

図9に、各測定点に対応する伝搬経路の等価回路を示す。図9に示すように、伝搬経路が短い導電線81の抵抗成分は約100Ω、伝搬経路が長い導電線81の抵抗成分は約1kΩである。また、伝搬経路が短い電極パターン5及び7は、約100Ωの抵抗成分と約4.7pFの容量成分とで構成される分布定数的なローパスフィルタと考えることができる。   FIG. 9 shows an equivalent circuit of the propagation path corresponding to each measurement point. As shown in FIG. 9, the resistance component of the conductive line 81 having a short propagation path is about 100Ω, and the resistance component of the conductive line 81 having a long propagation path is about 1 kΩ. The electrode patterns 5 and 7 having a short propagation path can be considered as a distributed constant low-pass filter including a resistance component of about 100Ω and a capacitance component of about 4.7 pF.

なお、図中に実線で示す直列容量(約2pF)は、電極パターン5と電極パターン7の間に静的に形成される容量成分である。また、図中に破線で示す並列容量83は、電極パターン5と指との間に形成される容量成分と電極パターン7と指との間に形成される容量成分をそれぞれ表している。図9では、上面側の容量成分と下面側の容量成分の和が、0pFから20pFの間で変化することを表している。   Note that a series capacitance (about 2 pF) indicated by a solid line in the drawing is a capacitance component that is statically formed between the electrode pattern 5 and the electrode pattern 7. A parallel capacitance 83 indicated by a broken line in the figure represents a capacitance component formed between the electrode pattern 5 and the finger and a capacitance component formed between the electrode pattern 7 and the finger, respectively. FIG. 9 shows that the sum of the capacitance component on the upper surface side and the capacitance component on the lower surface side changes between 0 pF and 20 pF.

図10に、これら4つの測定点I〜IVに対応する伝搬経路の電気的な特性の組み合わせ状態の概要を示す。
また、図11に、これら4つの測定点I〜IVに対応する検出信号の波形を示す。なお、図11に示す4つのグラフの縦軸は電流値μAであり、横軸は時間[ns]である。図11からも、操作面に指が接していない場合のピークレベルが最大であり、操作面と指との間に形成される容量成分が最大(20pF)のときピークレベルが最小になる関係が分かる。
FIG. 10 shows an outline of a combination state of electrical characteristics of propagation paths corresponding to these four measurement points I to IV.
FIG. 11 shows waveforms of detection signals corresponding to these four measurement points I to IV. Note that the vertical axis of the four graphs shown in FIG. 11 is the current value μA, and the horizontal axis is the time [ns]. Also from FIG. 11, the peak level when the finger is not in contact with the operation surface is maximum, and the peak level is minimum when the capacitance component formed between the operation surface and the finger is maximum (20 pF). I understand.

ところで、図11の4つのグラフを比較すると、縦軸のスケールと横軸のスケールが大きく違うことが分かる。
そこで、この4つのグラフのスケールの違いが分かるように図12を示す。図12は、同じスケール上に4つの検出信号の波形をマッピングして表した図である。ただし、図12においては、非接触の場合(0pF)に対応する4つの検出信号のみを表している。
By the way, comparing the four graphs in FIG. 11, it can be seen that the scale of the vertical axis is greatly different from the scale of the horizontal axis.
Therefore, FIG. 12 is shown so that the difference in scale of these four graphs can be understood. FIG. 12 is a diagram in which waveforms of four detection signals are mapped on the same scale. However, in FIG. 12, only four detection signals corresponding to the non-contact case (0 pF) are shown.

図12に示すように、操作面上の位置が異なると(伝搬経路長が異なると)、ピークレベルの振幅及び出現位置が大きく異なることが分かる。
図13に、前図の縦軸をピークホールド電圧[mV]に変更し、かつ、横軸の時間スケールを8倍にした図を示す。また、図13は、コンパレータ69が参照する基準電圧Vref が0(ゼロ)Vであり、可変電流源63の電流値が操作面上の全ての領域について固定である場合を示す。
また、図13では、入力パルス信号の立ち上がりエッジから0.2μs後に、可変電流源63による容量Cの放電動作を開始する場合を表している。
As shown in FIG. 12, when the position on the operation surface is different (the propagation path length is different), the peak level amplitude and the appearance position are greatly different.
FIG. 13 shows a diagram in which the vertical axis of the previous diagram is changed to the peak hold voltage [mV] and the time scale of the horizontal axis is multiplied by eight. FIG. 13 shows a case where the reference voltage Vref referred to by the comparator 69 is 0 (zero) V, and the current value of the variable current source 63 is fixed for all regions on the operation surface.
FIG. 13 shows a case where the discharge operation of the capacitor C by the variable current source 63 is started 0.2 μs after the rising edge of the input pulse signal.

この場合、容量Cの電位の低下速度は、ピークレベルの違いによらず一定である。従って、容量Cの電位が基準電位Vref 以下になるタイミングの出現範囲は、操作面上の測定位置により大きく異なってしまう。しかも、操作入力の有無による該当タイミングの出現範囲が分散すると、測定部71の監視範囲が非常に広くなってしまう。   In this case, the rate of decrease in the potential of the capacitor C is constant regardless of the difference in peak level. Therefore, the appearance range of the timing when the potential of the capacitor C becomes equal to or lower than the reference potential Vref greatly varies depending on the measurement position on the operation surface. In addition, if the appearance range of the corresponding timing depending on the presence or absence of operation input is dispersed, the monitoring range of the measurement unit 71 becomes very wide.

そこで、この形態例では、図14に示すように、容量Cの放電速度を調整する。具体的には、ピークレベルが高い測定点Iについては放電速度を上げ、ピークレベルの低い測定点IVについては放電速度を下げるようにする。なお、ピークレベルが中程度の測定点IIとIII については放電速度を中程度に設定する。図14の場合は、放電速度の調整により、各測定点で出現し得るピークレベルの最大値について、放電開始から基準電位Vref 以下になるまでの経過時間が同じになるように定めている。この設定により、ピークレベルの変動に伴う前述した経過時間の可変幅を狭めることができる。   Therefore, in this embodiment, the discharge rate of the capacitor C is adjusted as shown in FIG. Specifically, the discharge rate is increased for the measurement point I having a high peak level, and the discharge rate is decreased for the measurement point IV having a low peak level. Note that the discharge rate is set to a medium for the measurement points II and III having a medium peak level. In the case of FIG. 14, by adjusting the discharge speed, the maximum peak level that can appear at each measurement point is determined so that the elapsed time from the start of discharge to the reference potential Vref or less is the same. With this setting, it is possible to narrow the above-described variable range of the elapsed time associated with the fluctuation of the peak level.

以上の観点から、電流値テーブル65には、図15に示す対応関係を保存する。図15に示すように、X座標とY座標の組み合わせについて1つの電流値が対応付けて保存される。図16に、電流値テーブル65の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図16に示すように、この形態例の場合、測定点Iには60μAを割り当て、測定点IIとIII には20μAを割り当て、測定点IVには10μAを割り当てるように設定する。
なお、測定点の座標情報は、シーケンサ57から与えられる。
From the above viewpoint, the correspondence relationship shown in FIG. 15 is stored in the current value table 65. As shown in FIG. 15, one current value is stored in association with the combination of the X coordinate and the Y coordinate. In FIG. 16, the correspondence relationship of the current value table 65 is displayed on the operation surface so as to overlap. As shown in FIG. 16, in this embodiment, 60 μA is assigned to measurement point I, 20 μA is assigned to measurement points II and III, and 10 μA is assigned to measurement point IV.
The coordinate information of the measurement point is given from the sequencer 57.

(10)放電制御スイッチ
放電制御スイッチ67は、ピークホールド回路61の容量Cに保存された電荷の放電開始を主に制御するスイッチ素子である。この形態例の場合、図13や図14に示したように、放電の開始は、シーケンサ57によって入力パルス信号の立ち下がりタイミングから基準経過時間T0後に設定されている。
(10) Discharge Control Switch The discharge control switch 67 is a switch element that mainly controls the start of discharge of charges stored in the capacitor C of the peak hold circuit 61. In the case of this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the start of discharge is set by the sequencer 57 after the reference elapsed time T0 from the falling timing of the input pulse signal.

(11)コンパレータ
コンパレータ69は、容量Cの保持電位と基準電位Vref とを比較し、比較結果を比較出力信号として常時出力する回路デバイスである。なお、コンパレータ69の論理出力レベルは、ピークホールド電位が基準電位Vref を交差するタイミングで変化する。この交差タイミングが、測定部71が検出対象とする変化点である。
なお、基準電位Vref は、操作面上の全ての測定点について想定されるピークレベルの最小値よりも小さい値に設定されている。
(11) Comparator The comparator 69 is a circuit device that compares the holding potential of the capacitor C with the reference potential Vref and constantly outputs the comparison result as a comparison output signal. Note that the logic output level of the comparator 69 changes at the timing when the peak hold potential crosses the reference potential Vref. This intersection timing is a change point that the measurement unit 71 detects.
The reference potential Vref is set to a value smaller than the minimum peak level assumed for all measurement points on the operation surface.

(12)測定部
測定部71は、コンパレータ69から入力される比較出力信号に現れる論理出力レベルの変化点を検出する回路デバイスである。図17に、この形態例に係る測定部71の構成例を示す。測定部71は、遅延回路段91、記憶部93、イネーブル制御回路95、アンド回路97、変化点検出部99で構成される。
(12) Measuring Unit The measuring unit 71 is a circuit device that detects a change point of the logic output level that appears in the comparison output signal input from the comparator 69. FIG. 17 shows a configuration example of the measurement unit 71 according to this embodiment. The measurement unit 71 includes a delay circuit stage 91, a storage unit 93, an enable control circuit 95, an AND circuit 97, and a change point detection unit 99.

遅延回路段91は、全て同じ単位遅延時間を有する遅延素子の直列回路で構成される。この形態例の場合、常温での単位遅延時間は2nsに設定されている。この単位遅延時間が変化点の検出精度に相当する。以下では、各遅延素子の出力端子から出力される比較出力信号を、遅延出力信号ということにする。   The delay circuit stage 91 is composed of a series circuit of delay elements all having the same unit delay time. In the case of this example, the unit delay time at room temperature is set to 2 ns. This unit delay time corresponds to the change point detection accuracy. Hereinafter, the comparison output signal output from the output terminal of each delay element is referred to as a delayed output signal.

なお、遅延素子の段数は、遅延回路段91に存在する複数時点の遅延出力信号の時間長が、遅延出力信号に論理出力レベルの変化点が出現する可能性のある時間幅よりも長く設定される。
記憶部93は、遅延素子の各出力段に現れる遅延出力信号を対応する記憶領域に、ストローブパルスに同期して取り込む記憶デバイスで構成される。この形態例の場合、記憶部93は、遅延素子と同数のフリップフロップ回路で構成される。なお、フリップフロップ回路の入力端子は、それぞれ対応する遅延素子の出力端子に接続される。
Note that the number of stages of the delay elements is set so that the time length of the delayed output signal at a plurality of time points existing in the delay circuit stage 91 is longer than the time width in which the change point of the logic output level may appear in the delayed output signal. The
The storage unit 93 is configured by a storage device that captures the delayed output signal appearing at each output stage of the delay element into the corresponding storage area in synchronization with the strobe pulse. In the case of this embodiment, the storage unit 93 includes the same number of flip-flop circuits as the delay elements. Note that the input terminals of the flip-flop circuits are respectively connected to the output terminals of the corresponding delay elements.

また、フリップフロップ回路の出力端子は、それぞれ変化点検出部99に接続される。また、フリップフロップ回路のクロック端子は、入力端子に現れる信号値の取り込みタイミングを規定するストローブ信号の入力に用いられる。   The output terminals of the flip-flop circuits are connected to the change point detector 99, respectively. Further, the clock terminal of the flip-flop circuit is used for inputting a strobe signal that defines the timing for taking in the signal value appearing at the input terminal.

イネーブル制御回路95とアンド回路97は、前述したストローブ信号の発生用である。なお、イネーブル制御回路95は、ストローブ信号の出力可能期間を指定するイネーブル信号を発生する。例えばイネーブル制御回路95はカウンターで構成される。イネーブル制御回路95のカウント動作は、基準時間T0の経過が通知された時点で開始される。   The enable control circuit 95 and the AND circuit 97 are for generating the strobe signal described above. The enable control circuit 95 generates an enable signal that designates a strobe signal output enabled period. For example, the enable control circuit 95 includes a counter. The count operation of the enable control circuit 95 is started when the elapse of the reference time T0 is notified.

このとき、イネーブル制御回路95は、50MHzで入力されるクロック信号をカウントし、そのカウント値が事前に設定した値に達した時点でカウント動作を終了する。イネーブル制御回路95は、この終了時点にイネーブル信号を1発だけ出力する。アンド回路97は、イネーブル信号とクロック信号との論理積演算によりストローブ信号を発生する。   At this time, the enable control circuit 95 counts the clock signal input at 50 MHz, and ends the count operation when the count value reaches a preset value. The enable control circuit 95 outputs only one enable signal at this end point. The AND circuit 97 generates a strobe signal by a logical product operation of the enable signal and the clock signal.

図18に、ストローブ信号と他の信号との位相関係を示す。図18(A)は、入力パルス信号の波形である。図18(B)は、放電期間を制御する放電制御信号の波形である。図18(C)は、比較出力信号の波形である。ここでは、容量Cの保持電位が基準電位Vref より高い期間を「Hレベル」で示し、容量Cの保持電位が基準電位Vref より低い期間を「Lレベル」で示している。図18(D)は、ストローブ信号の波形である。なお、図18(D)に両方矢印で示す期間が、ストローブ信号の出力時点に遅延回路段91に存在する遅延出力信号の範囲である。図18(E)は、応答波形(実線)と検出信号(破線)の波形である。   FIG. 18 shows the phase relationship between the strobe signal and other signals. FIG. 18A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 18B shows a waveform of a discharge control signal for controlling the discharge period. FIG. 18C shows a waveform of the comparison output signal. Here, a period in which the holding potential of the capacitor C is higher than the reference potential Vref is indicated by “H level”, and a period in which the holding potential of the capacitor C is lower than the reference potential Vref is indicated by “L level”. FIG. 18D shows the waveform of the strobe signal. Note that a period indicated by a double-headed arrow in FIG. 18D is a range of the delayed output signal existing in the delay circuit stage 91 at the time of outputting the strobe signal. FIG. 18E shows waveforms of a response waveform (solid line) and a detection signal (broken line).

変化点検出部99は、ストローブ信号の出力時点に記憶部93に取り込まれた複数時点の遅延出力信号に基づいて、放電動作による容量Cの保持電位が基準電位Vref 以下に低下するタイミングを検出する回路デバイスである。例えば容量Cの保持電位が基準電位Vref より大きい期間には「1」が連続し、容量Cの保持電位が基準電位Vref より小さい期間には「0」が連続する。この形態例の場合、変化点検出部99は、「1」の数をカウントとし、カウント値を変化点が現われるまでの期間長情報として出力する。   The change point detection unit 99 detects the timing at which the holding potential of the capacitor C due to the discharge operation falls below the reference potential Vref based on the delayed output signals at a plurality of time points taken into the storage unit 93 when the strobe signal is output. It is a circuit device. For example, “1” continues during a period when the holding potential of the capacitor C is higher than the reference potential Vref, and “0” continues when the holding potential of the capacitor C is lower than the reference potential Vref. In the case of this example, the change point detection unit 99 counts the number of “1” and outputs the count value as period length information until the change point appears.

図19に、変化点検出部99に取り込まれる数列例を具体的に示す。なお、図19(A)は、入力パルス信号の波形である。図19(B)は、クロック信号の波形である。前述したように、クロック信号は、50MHz(20ns)で与えられる。図19(C)は、ストローブ信号の波形である。図19(D1)は、操作入力が無い場合に対応する取り込み例1の数列例である。図19(D2)は、操作入力があった場合に対応する取り込み例2の数列例である。図19(D1)と図19(D2)を比較して分かるように、操作入力の有無により「1」の数が大きく変化する。   FIG. 19 specifically shows an example of a sequence of numbers captured by the change point detection unit 99. Note that FIG. 19A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 19B shows the waveform of the clock signal. As described above, the clock signal is given at 50 MHz (20 ns). FIG. 19C shows the waveform of the strobe signal. FIG. 19 (D1) is a numerical sequence example of import example 1 corresponding to the case where there is no operation input. FIG. 19D2 is a numerical sequence example of the import example 2 corresponding to the case where there is an operation input. As can be seen by comparing FIG. 19 (D1) and FIG. 19 (D2), the number of “1” varies greatly depending on whether or not there is an operation input.

なお、カウント値の1個分の違いは、2ns(500MHz)の違いに相当する。ただし、後続する判定部73での判定が正確に実行されるためには、操作入力が無い場合におけるカウント値の数が基準点に出現することが必要になる。すなわち、キャリブレーション動作が必要である。   Note that one count value difference corresponds to 2 ns (500 MHz) difference. However, in order for the subsequent determination by the determination unit 73 to be executed accurately, the number of count values in the absence of an operation input needs to appear at the reference point. That is, a calibration operation is necessary.

また、遅延素子の単位遅延時間は、外温や発熱による素子温度の変動により大きく変動する特徴がある。すなわち、遅延回路段91に保存される時間幅も温度条件によって変動する特徴がある。従って、変化点の測定精度を上げる上でも、測定動作の開始前にキャリブレーション動作が必要である。   In addition, the unit delay time of the delay element is characterized by a large fluctuation due to fluctuations in element temperature due to external temperature or heat generation. In other words, the time width stored in the delay circuit stage 91 also varies depending on the temperature condition. Therefore, in order to increase the measurement accuracy of the change point, a calibration operation is necessary before the start of the measurement operation.

この形態例の場合、キャリブレーション動作は、測定動作が開始される前に実行される。具体的には、変化点が事前に設定した位置で検出されるまで、ストローブ信号の出力位相をシフトすることで実行する。   In the case of this embodiment, the calibration operation is executed before the measurement operation is started. Specifically, it is executed by shifting the output phase of the strobe signal until a change point is detected at a preset position.

(13)判定部
判定部73は、変化点の検出位置情報(すなわち、変化点検出部99から出力されるカウント値)に基づいて、操作入力の有無を判定する回路デバイスである。判定部73は、測定点について検出されたカウント値が基準値に一致又は許容誤差の範囲内の場合には、測定点に対する操作入力は無かったものと判定する。一方、判定部73は、測定点について検出されたカウント値と基準値とが一致しない場合又は許容誤差の範囲を超えて異なる場合、測定点に対する操作入力が有ったものと判定する。
(13) Determination Unit The determination unit 73 is a circuit device that determines the presence / absence of an operation input based on change point detection position information (that is, a count value output from the change point detection unit 99). The determination unit 73 determines that there is no operation input to the measurement point when the count value detected for the measurement point matches the reference value or falls within the allowable error range. On the other hand, when the count value detected for the measurement point does not match the reference value or when the difference exceeds the allowable error range, the determination unit 73 determines that there is an operation input for the measurement point.

(C−3)処理動作の内容
以下では、シーケンサ57の動作フロー(図20)に従って、静電容量型センサーモジュール41の処理動作を説明する。なお、図20は、上面側の電極パターン5と下面側の電極パターン7が共に4本の場合について表している。
(C-3) Content of Processing Operation Hereinafter, the processing operation of the capacitive sensor module 41 will be described according to the operation flow of the sequencer 57 (FIG. 20). FIG. 20 shows the case where there are four electrode patterns 5 on the upper surface side and four electrode patterns 7 on the lower surface side.

まず、シーケンサ57は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する(S1)。ここで、シーケンサ57は、入力パルス信号の1周期毎に、上面側の電極パターン5の座標値Xを“1”だけ増加させる。因みに、図20の場合、増加後の座標値Xが“5”に達すると座標値Xを“1”に戻すと共に、下面側の電極パターンの座標値Yを“1”だけ増加させる。なお、増加後の座標値Yが“5”に達すると座標値Yを“1”に戻す。   First, the sequencer 57 generates coordinates for designating a position on the operation surface to be measured (S1). Here, the sequencer 57 increases the coordinate value X of the electrode pattern 5 on the upper surface side by “1” for each cycle of the input pulse signal. In the case of FIG. 20, when the increased coordinate value X reaches “5”, the coordinate value X is returned to “1”, and the coordinate value Y of the electrode pattern on the lower surface side is increased by “1”. When the increased coordinate value Y reaches “5”, the coordinate value Y is returned to “1”.

このように発生された座標値XとYが、デマルチプレクサ53と、マルチプレクサ55と、電流値テーブル65と、判定部73とに与えられる。なお、入力パルス信号の周波数が500kHzの場合(1周期は2μs)、4本の電極パターン5と4本の電極パターン7とで規定される16箇所の座標点の判定動作は、32μsの間に実行することができる。   The coordinate values X and Y generated in this way are given to the demultiplexer 53, the multiplexer 55, the current value table 65, and the determination unit 73. When the frequency of the input pulse signal is 500 kHz (one cycle is 2 μs), the determination operation of 16 coordinate points defined by the four electrode patterns 5 and the four electrode patterns 7 is performed during 32 μs. Can be executed.

次に、シーケンサ57は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ(S2)。エッジが検出されると、シーケンサ57は、放電開始時刻である基準時間T0の経過を待つ(S3)。
ここで、基準時間T0の経過が検出されると、シーケンサ57は、放電制御スイッチ67をオン制御し、ピークホールド回路61に保持された電位の放電を指示する(S4)。なお、放電動作が開始されるまでには、可変電流源63の電流値は、電流値テーブル65の指示により測定点に応じた電流値に切り替えられている。従って、放電開始後は、各測定点に応じた電流値による放電が開始される。
Next, the sequencer 57 waits for detection of the falling edge of the input pulse signal (S2). When the edge is detected, the sequencer 57 waits for the elapse of the reference time T0 that is the discharge start time (S3).
Here, when the passage of the reference time T0 is detected, the sequencer 57 controls the discharge control switch 67 to turn on and instructs the discharge of the potential held in the peak hold circuit 61 (S4). Until the discharge operation is started, the current value of the variable current source 63 is switched to the current value corresponding to the measurement point according to the instruction of the current value table 65. Therefore, after the start of discharge, discharge with a current value corresponding to each measurement point is started.

このとき、遅延回路段91では、2nsずつ時間差を有する遅延出力信号が発生され、ストローブ信号の入力時に存在する遅延出力信号が記憶部93に一斉に取り込まれる。
そして、変化点検出部99において、比較出力信号に現れる変化点の検出動作が実行される。
シーケンサ57は、この変化点の検出処理が完了するのを待機する(S5)。
この後、シーケンサ57は、判定部73に割り込み要求を出力する(S6)。この割り込み要求が入力された判定部73は、検出されたカウント値と基準値とを比較し、比較結果に基づいて測定点に対する操作入力の有無を判定する。
At this time, in the delay circuit stage 91, a delay output signal having a time difference of 2 ns is generated, and the delay output signal existing at the time of input of the strobe signal is taken into the storage unit 93 all at once.
Then, the change point detection unit 99 performs an operation of detecting a change point appearing in the comparison output signal.
The sequencer 57 waits for the change point detection process to be completed (S5).
Thereafter, the sequencer 57 outputs an interrupt request to the determination unit 73 (S6). The determination unit 73 to which this interrupt request has been input compares the detected count value with a reference value, and determines the presence or absence of an operation input to the measurement point based on the comparison result.

この後、シーケンサ57は、停止要求が存在するか否かを判定する(S7)。そして、停止要求が確認されない場合は、再びXY座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ57は、一連の動作を終了する。   Thereafter, the sequencer 57 determines whether or not a stop request exists (S7). If the stop request is not confirmed, the operation returns to the XY coordinate generation operation again and the above operation is repeated. When the stop request is confirmed, the sequencer 57 ends a series of operations.

(C−4)まとめ
以上説明したように、形態例1に係る容量変化測定回路45の採用により、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作が可能になる。例えば10地点についての判定処理を実行する場合、従来技術では20msもの時間が必要とされたが、形態例の場合には20μsあれば済む。このため、従来技術では応用が難しかった高速入力への対応が可能になる。
(C-4) Summary As described above, the adoption of the capacitance change measurement circuit 45 according to the first embodiment enables an overwhelmingly high-speed determination operation as compared with the prior art. For example, when executing determination processing for 10 points, 20 ms is required in the prior art, but in the case of the embodiment, 20 μs is sufficient. For this reason, it becomes possible to cope with high-speed input, which was difficult to apply in the prior art.

勿論、形態例に係る容量変化測定回路45は、多地点検出にも利用できる。
また、電流入力電圧出力型アンプ59の入力段までは電流モードで動作するため、高いノイズ耐性が期待できる。すなわち、形態例に係る容量変化測定回路45は、検出精度についても実用上十分な精度が期待できる。
また、この形態例の場合、50MHz(20ns)の動作クロック信号を用いながら、500MHz(2ns)のクロック信号を用いる場合と同等の精度で変化点の出現位置を検出することができる。
Of course, the capacitance change measuring circuit 45 according to the embodiment can also be used for multipoint detection.
In addition, since the operation up to the input stage of the current input voltage output type amplifier 59 operates in the current mode, high noise resistance can be expected. That is, the capacitance change measuring circuit 45 according to the embodiment can be expected to have sufficient accuracy in terms of detection accuracy.
Further, in the case of this embodiment, it is possible to detect the appearance position of the change point with the same accuracy as when the clock signal of 500 MHz (2 ns) is used while using the operation clock signal of 50 MHz (20 ns).

すなわち、従来方式に比して低周波数で動作する容量変化測定回路45を実現することができる。なお、動作クロックを低周波数化できることにより、容量変化測定回路45の低消費電力化を実現することができる。この低消費電力化は、特に静電容量型センサーモジュール41を携帯型の電子機器に搭載する場合に、動作時間の長寿命化を実現するのに有利である。また、このことから携帯型の電子機器に対する静電容量型センサーモジュール41の搭載を促進できる。   That is, it is possible to realize the capacitance change measuring circuit 45 that operates at a lower frequency than the conventional method. In addition, since the operation clock can be reduced in frequency, the power consumption of the capacitance change measuring circuit 45 can be reduced. This reduction in power consumption is advantageous for realizing a longer operating time, particularly when the capacitive sensor module 41 is mounted on a portable electronic device. This also facilitates the mounting of the capacitive sensor module 41 on a portable electronic device.

また、動作クロックの低周波数化により、PLL(Phase-Locked
Loop)回路等のクロック逓倍回路を無くすことが可能になる。その分、容量変化測定回路45の集積化が容易になる。
In addition, phase-locked PLL is achieved by lowering the operating clock frequency.
Loop circuit such as a clock circuit can be eliminated. Accordingly, the integration of the capacitance change measuring circuit 45 is facilitated.

(D)形態例2
(D−1)
図21に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール101のシステム構成例を示す。なお、図21には、形態例1に係る図7との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール101は、静電容量型センサーデバイス43と、容量変化測定回路103とで構成される。
(D) Embodiment 2
(D-1)
FIG. 21 shows a system configuration example of the capacitive sensor module 101 according to this embodiment. In FIG. 21, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. 7 according to the first embodiment.
The capacitance type sensor module 101 includes a capacitance type sensor device 43 and a capacitance change measurement circuit 103.

容量変化測定回路103は、発振器51、デマルチプレクサ53、マルチプレクサ55、シーケンサ57、電流入力電圧出力型アンプ59、ピークホールド回路61、可変電流源63、電流値テーブル65、放電制御スイッチ67、コンパレータ69、測定部105、判定部73で構成される。   The capacitance change measurement circuit 103 includes an oscillator 51, a demultiplexer 53, a multiplexer 55, a sequencer 57, a current input voltage output type amplifier 59, a peak hold circuit 61, a variable current source 63, a current value table 65, a discharge control switch 67, and a comparator 69. The measuring unit 105 and the determining unit 73 are configured.

以下では、変更点である測定部105の構成について説明する。図22に、測定部105の構成例を示す。測定部105は、遅延回路段121、記憶部123、イネーブル制御回路125、アンド回路127、マルチプレクサ129、変化点検出部131で構成される。   Below, the structure of the measurement part 105 which is a change point is demonstrated. FIG. 22 shows a configuration example of the measurement unit 105. The measurement unit 105 includes a delay circuit stage 121, a storage unit 123, an enable control circuit 125, an AND circuit 127, a multiplexer 129, and a change point detection unit 131.

遅延回路段105の基本構成は、形態例1に係る遅延回路段71と同じである。すなわち、遅延回路段105は、全て同じ単位遅延時間を有する遅延素子の直列回路で構成される。また、遅延素子の常温での単位遅延時間も2nsに設定する。
違いは、遅延回路段105を構成する遅延素子の段数である。この形態例の場合、遅延回路段105を構成する遅延素子の段数は、ストローブ信号の出力周期に対応する時間長に相当する段数だけあれば良い。
The basic configuration of the delay circuit stage 105 is the same as that of the delay circuit stage 71 according to the first embodiment. That is, the delay circuit stage 105 is composed of a series circuit of delay elements all having the same unit delay time. The unit delay time of the delay element at room temperature is also set to 2 ns.
The difference is the number of delay elements constituting the delay circuit stage 105. In the case of this embodiment, the number of delay elements constituting the delay circuit stage 105 may be as many as the number of stages corresponding to the time length corresponding to the output period of the strobe signal.

この形態例の場合、ストローブ信号は50MHzのクロック信号に同期して出力される。従って、この形態例の場合であれば、10段分(=20ns÷2ns)以上で可能な限り少ない段数の遅延素子で構成すれば良い。この構成が可能になるのは、この形態例の場合、ストローブ信号を複数回連続して出力するためである。すなわち、1回当たりの検出範囲は狭くても、検出動作を複数回連続的に実行することで検出範囲を拡大できるためである。この結果、遅延回路段105の回路面積は、形態例1に比べて小さくなる。   In this example, the strobe signal is output in synchronization with the 50 MHz clock signal. Therefore, in the case of this embodiment, the delay elements may be configured with as few stages as possible with 10 stages (= 20 ns / 2 ns) or more. This configuration is possible because the strobe signal is continuously output a plurality of times in this embodiment. That is, even if the detection range per time is narrow, the detection range can be expanded by continuously executing the detection operation a plurality of times. As a result, the circuit area of the delay circuit stage 105 is smaller than that of the first embodiment.

記憶部123は、遅延素子の各出力段に現れる遅延出力信号を対応する記憶領域に、ストローブパルスに同期して取り込む記憶デバイスで構成される。この形態例の場合も、記憶部は、遅延素子と同数のフリップフロップ回路で構成する。従って、記憶部123の回路面積も、形態例1に比べて小さくなる。   The storage unit 123 is configured by a storage device that captures the delayed output signal appearing at each output stage of the delay element into the corresponding storage area in synchronization with the strobe pulse. Also in this example, the storage unit is composed of the same number of flip-flop circuits as the delay elements. Therefore, the circuit area of the storage unit 123 is also smaller than that in the first embodiment.

因みに、フリップフロップ回路の入力端子は、それぞれ対応する遅延素子の出力端子に接続される。また、フリップフロップ回路の出力端子は、それぞれ変化点検出部131に接続される。また、フリップフロップ回路のクロック端子は、入力端子に現れる信号値の取り込みタイミングを規定するストローブ信号の入力に用いられる。この形態例の場合、フリップフロップ回路は、ストローブ信号の入力の度、その時点で出力されている遅延出力信号を取り込んで保存する。   Incidentally, the input terminals of the flip-flop circuits are respectively connected to the output terminals of the corresponding delay elements. The output terminals of the flip-flop circuits are connected to the change point detector 131, respectively. Further, the clock terminal of the flip-flop circuit is used for inputting a strobe signal that defines the timing for taking in the signal value appearing at the input terminal. In the case of this embodiment, the flip-flop circuit captures and stores the delayed output signal output at that time each time the strobe signal is input.

イネーブル制御回路125とアンド回路127は、前述したストローブ信号の発生用である。なお、イネーブル制御回路125は、ストローブ信号の出力可能期間を指定するイネーブル信号を発生する。例えばイネーブル制御回路125は、基準時間T0の経過が通知されると、イネーブル信号の出力を開始する。   The enable control circuit 125 and the AND circuit 127 are for generating the strobe signal described above. Note that the enable control circuit 125 generates an enable signal that designates a period during which the strobe signal can be output. For example, the enable control circuit 125 starts outputting the enable signal when the elapse of the reference time T0 is notified.

この後、イネーブル制御回路125は、変化点検出部131から変化点の検出(すなわち、「0」値の検出)が通知されるまでイネーブル信号の出力を継続する。
なお、イネーブル制御回路125は、不図示のキャリブレーション信号が入力されると、強制的にイネーブル信号を発生する。また、イネーブル制御回路125は、キャリブレーション信号が入力されると、マルチプレクサ129に、入力端子の切り替えを指示する制御信号を出力する。遅延回路段121に入力される信号をキャリブレーション用の信号に切り替えるためである。
Thereafter, the enable control circuit 125 continues outputting the enable signal until the change point detection unit 131 notifies the detection of the change point (that is, the detection of the “0” value).
The enable control circuit 125 forcibly generates an enable signal when a calibration signal (not shown) is input. When the calibration signal is input, the enable control circuit 125 outputs a control signal that instructs the multiplexer 129 to switch the input terminal. This is because the signal input to the delay circuit stage 121 is switched to a calibration signal.

アンド回路127は、イネーブル信号とクロック信号との論理積演算によりストローブ信号を発生する。
図23に、ストローブ信号と他の信号との位相関係を示す。図23(A)は、入力パルス信号の波形である。図23(B)は、放電期間を制御する放電制御信号の波形である。図23(C)は、比較出力信号の波形である。ここでは、容量Cの保持電位が基準電位Vref より高い期間を「Hレベル」で示し、容量Cの保持電位が基準電位Vref より低い期間を「Lレベル」で示している。
The AND circuit 127 generates a strobe signal by a logical product operation of the enable signal and the clock signal.
FIG. 23 shows the phase relationship between the strobe signal and other signals. FIG. 23A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 23B shows a waveform of a discharge control signal for controlling the discharge period. FIG. 23C shows the waveform of the comparison output signal. Here, a period in which the holding potential of the capacitor C is higher than the reference potential Vref is indicated by “H level”, and a period in which the holding potential of the capacitor C is lower than the reference potential Vref is indicated by “L level”.

図23(D)は、ストローブ信号の波形である。図23(D)に示すように、この形態例の場合、ストローブ信号は、放電開始から変化点の検出が通知されるまで実行される。図23(D)に示すように、ストローブ信号の出力期間長が長いことが分かる。図23(E)は、応答波形(実線)と検出信号(破線)の波形である。   FIG. 23D shows the waveform of the strobe signal. As shown in FIG. 23D, in the case of this embodiment, the strobe signal is executed from the start of discharge until the detection of the change point is notified. As shown in FIG. 23D, it can be seen that the output period length of the strobe signal is long. FIG. 23E shows waveforms of a response waveform (solid line) and a detection signal (dashed line).

マルチプレクサ129は、測定用の入力信号(比較出力信号)とキャリブレーション用の入力信号との切り替え動作を実行する回路デバイスである。測定用の入力端子には、コンパレータ69の出力端が接続されている。一方、キャリブレーション用の入力端子には、不図示のトグルクロックの信号源と接続されている。   The multiplexer 129 is a circuit device that performs a switching operation between a measurement input signal (comparison output signal) and a calibration input signal. The output terminal of the comparator 69 is connected to the measurement input terminal. On the other hand, the input terminal for calibration is connected to a signal source of a toggle clock (not shown).

図24を用いて、トグルクロック信号を説明する。図24(A)は、クロック信号である。ここでは、50MHzの場合を想定する。図25(B)は、トグルクロック信号である。トグルクロック信号は、クロック信号を分周して生成する。この例の場合25MHzとなる。結果的に、トグルクロックがHレベル又はLレベルの期間長は、クロック信号の1周期に対応する。   The toggle clock signal will be described with reference to FIG. FIG. 24A shows a clock signal. Here, the case of 50 MHz is assumed. FIG. 25B shows a toggle clock signal. The toggle clock signal is generated by dividing the clock signal. In this example, it is 25 MHz. As a result, the period length when the toggle clock is at the H level or the L level corresponds to one cycle of the clock signal.

マルチプレクサ129は、キャリブレーション時に、トグルクロック信号を遅延回路段121に入力するように動作する。入力端子の切り替えは、前述したようにイネーブル制御回路125を通じて実行される。
変化点検出部131は、ストローブ信号が出力される度に記憶部123に取り込まれた複数時点の遅延出力信号を一組として、その都度、容量Cの保持電位が基準電位Vref 以下に低下するタイミングの有無を検出する。
The multiplexer 129 operates to input a toggle clock signal to the delay circuit stage 121 during calibration. The input terminal is switched through the enable control circuit 125 as described above.
The change point detection unit 131 sets a plurality of time-delayed output signals taken into the storage unit 123 each time a strobe signal is output, and each time the holding potential of the capacitor C drops below the reference potential Vref. The presence or absence of is detected.

例えば通常の測定動作時には、変化点検出部131は、ストローブ信号が入力される度、記憶部123から読み出した数列に「0」が出現するか否かを監視する。このとき、「0」の出現が検出されるまで、ストローブ信号の出力数を1つカウントアップする。この形態例の場合、1つ目のストローブ信号が入力された場合のカウント値を0とする。従って、ここでのカウント値は、入力したストローブ信号の出力数−1で与えられる。   For example, during a normal measurement operation, the change point detection unit 131 monitors whether “0” appears in the sequence read from the storage unit 123 each time a strobe signal is input. At this time, the number of strobe signals output is incremented by one until the appearance of “0” is detected. In this embodiment, the count value when the first strobe signal is input is set to zero. Therefore, the count value here is given by the number of outputs of the input strobe signal minus one.

この形態例の場合、変化点検出部131は、変化点の出現位置を次式により算出する。なお、次式では、1ストローブ信号当たり遅延素子数をA、「0」が出現するストローブ信号の入力回で「0」が出現するまでの「1」の数をBとする。
出現位置=カウント値×A+B
In the case of this example, the change point detection unit 131 calculates the appearance position of the change point by the following equation. In the following equation, the number of delay elements per strobe signal is A, and the number of “1” s until “0” appears in the input time of the strobe signal where “0” appears is B.
Appearance position = count value × A + B

図25を用いて、前述した出現位置の測定動作例を具体的に説明する。図25(A)は、入力パルス信号の波形である。図25(B)は、クロック信号の波形である。図25(C)は、ストローブ信号の波形である。この形態例の場合、図に示すように、複数のクロック信号の期間にわたって連続的に出力される。   An example of the above-described appearance position measurement operation will be specifically described with reference to FIG. FIG. 25A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 25B shows the waveform of the clock signal. FIG. 25C shows the waveform of the strobe signal. In the case of this embodiment, as shown in the figure, the signals are continuously output over a plurality of clock signal periods.

図25(D)は、ストローブ信号の出力回数のカウント値である。この図の場合、ストローブ信号は7発出力されている。なお、カウント値は、前述したように、6(=7−1)である。図26(E1)〜(E7)は、ストローブ信号の各入力回において記憶部123に取り込まれた遅延出力信号の数値列である。   FIG. 25D shows the count value of the number of times the strobe signal is output. In the case of this figure, seven strobe signals are output. The count value is 6 (= 7-1) as described above. 26 (E1) to (E7) are a numerical sequence of the delayed output signal taken into the storage unit 123 at each input time of the strobe signal.

この図の場合、ストローブ信号の7回目の出力回に遅延回路段121から取り込まれた遅延出力信号の数値列が「11111100000000000000000000000000」で与えられる。ここで、ストローブ信号が出力されて次のストローブ信号が出力されるまでの間に、遅延回路段121内の遅延出力信号が遅延素子の10個段分進むものとすると、変化点の出現位置は、66(=6×10+6)で計算される。
ところで、出現位置の計算では、ストローブ信号が1発出力される間に、遅延出力信号が何段分の遅延素子を伝搬するかが位置関係を特定する上で非常に重要になる。
In the case of this figure, the numerical sequence of the delayed output signal fetched from the delay circuit stage 121 is given as “11111100000000000000000000000000” in the seventh output of the strobe signal. Here, if the delayed output signal in the delay circuit stage 121 advances by 10 stages of the delay elements between the time when the strobe signal is output and the time when the next strobe signal is output, the change point appears as follows: 66 (= 6 × 10 + 6).
By the way, in the calculation of the appearance position, how many delay elements the delay output signal propagates during the output of one strobe signal is very important in specifying the positional relationship.

前述したように、遅延素子は外温や発熱によって単位遅延時間が大きく変動する特性がある。以下では、図26を用いてキャリブレーション動作の具体例を説明する。図26(A)は、トグルクロックの波形である。図26(B)は、クロック信号の波形である。図26(C)は、ストローブ信号の波形である。キャリブレーション動作の場合、ストローブ信号は1発のみ出力する。図26(D1)と(D2)は、ストローブ信号によって記憶部123に取り込まれた遅延出力信号の数値例である。   As described above, the delay element has a characteristic that the unit delay time varies greatly depending on the external temperature or heat generation. Hereinafter, a specific example of the calibration operation will be described with reference to FIG. FIG. 26A shows a toggle clock waveform. FIG. 26B shows the waveform of the clock signal. FIG. 26C shows the waveform of the strobe signal. In the calibration operation, only one strobe signal is output. FIGS. 26D1 and 26D2 are numerical examples of the delayed output signal taken into the storage unit 123 by the strobe signal.

ここで、トグルクロックが「1」又は「0」である期間長は、図24にて説明したように、1クロック分の期間長と一致する。従って、1発のストローブ信号で取り込まれる数列中に現れる「1」の連続数又は「0」の連続数が、ストローブ信号が1発出力されている間に、遅延出力信号が進行する遅延素子の段数と一致する。因みに、図26(D1)は、ストローブ信号の1発分の期間長が遅延素子の8個分の遅延時間に相当する例である。また、図26(D2)は、ストローブ信号の1発分の期間長が遅延素子の10個分の遅延時間に相当する例である。   Here, the period length in which the toggle clock is “1” or “0” coincides with the period length of one clock as described with reference to FIG. Therefore, the continuous number of “1” or the continuous number of “0” appearing in the sequence captured by one strobe signal is the delay element in which the delayed output signal advances while one strobe signal is output. It matches the number of steps. Incidentally, FIG. 26 (D1) is an example in which the period length of one shot of the strobe signal corresponds to the delay time of eight delay elements. FIG. 26 (D2) is an example in which the period length of one strobe signal corresponds to the delay time of 10 delay elements.

変化点検出部131は、キャリブレーションの実行時には、記憶部123から読み出した数値列から「1」又は「0」で挟まれた「0」又は「1」の出力数をカウントすることにより、ストローブ信号の1発分の期間長を確定する。   When executing the calibration, the change point detection unit 131 counts the number of outputs “0” or “1” sandwiched between “1” or “0” from the numerical sequence read from the storage unit 123, thereby strobe. Determine the length of one signal.

(D−3)処理動作の内容
以下では、シーケンサ57の動作フローに従って、静電容量型センサーモジュール101の処理動作を説明する。なお、シーケンサ57の動作フローは、形態例1と同じである。従って、シーケンサ57は、図20に示す手順により処理動作を進行する。なお、処理動作の実行前には、前述したキャリブレーション動作を実行しているものとする。
(D-3) Contents of Processing Operation The processing operation of the capacitive sensor module 101 will be described below according to the operation flow of the sequencer 57. The operation flow of the sequencer 57 is the same as that in the first embodiment. Therefore, the sequencer 57 proceeds with the processing operation according to the procedure shown in FIG. It is assumed that the above-described calibration operation is performed before the processing operation is performed.

まず、シーケンサ57は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する(S1)。ここで、シーケンサ57は、入力パルス信号の1周期毎に、上面側の電極パターン5の座標値Xを“1”だけ増加させる。因みに、図20の場合、増加後の座標値Xが“5”に達すると座標値Xを“1”に戻すと共に、下面側の電極パターンの座標値Yを“1”だけ増加させる。なお、増加後の座標値Yが“5”に達すると座標値Yを“1”に戻す。   First, the sequencer 57 generates coordinates for designating a position on the operation surface to be measured (S1). Here, the sequencer 57 increases the coordinate value X of the electrode pattern 5 on the upper surface side by “1” for each cycle of the input pulse signal. In the case of FIG. 20, when the increased coordinate value X reaches “5”, the coordinate value X is returned to “1”, and the coordinate value Y of the electrode pattern on the lower surface side is increased by “1”. When the increased coordinate value Y reaches “5”, the coordinate value Y is returned to “1”.

このように発生された座標値XとYが、デマルチプレクサ53と、マルチプレクサ55と、電流値テーブル65と、判定部73とに与えられる。なお、入力パルス信号の周波数が500kHzの場合(1周期は2μs)、4本の電極パターン5と4本の電極パターン7とで規定される16箇所の座標点の判定動作は、32μsの間に実行することができる。   The coordinate values X and Y generated in this way are given to the demultiplexer 53, the multiplexer 55, the current value table 65, and the determination unit 73. When the frequency of the input pulse signal is 500 kHz (one cycle is 2 μs), the determination operation of 16 coordinate points defined by the four electrode patterns 5 and the four electrode patterns 7 is performed during 32 μs. Can be executed.

次に、シーケンサ57は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ(S2)。エッジが検出されると、シーケンサ57は、放電開始時刻である基準時間T0の経過を待つ(S3)。
ここで、基準時間T0の経過が検出されると、シーケンサ57は、放電制御スイッチ67をオン制御し、ピークホールド回路61に保持された電位の放電を指示する(S4)。なお、放電動作が開始されるまでには、可変電流源63の電流値は、電流値テーブル65の指示により測定点に応じた電流値に切り替えられている。従って、放電開始後は、各測定点に応じた電流値による放電が開始される。
Next, the sequencer 57 waits for detection of the falling edge of the input pulse signal (S2). When the edge is detected, the sequencer 57 waits for the elapse of the reference time T0 that is the discharge start time (S3).
Here, when the passage of the reference time T0 is detected, the sequencer 57 controls the discharge control switch 67 to turn on and instructs the discharge of the potential held in the peak hold circuit 61 (S4). Until the discharge operation is started, the current value of the variable current source 63 is switched to the current value corresponding to the measurement point according to the instruction of the current value table 65. Therefore, after the start of discharge, discharge with a current value corresponding to each measurement point is started.

また、測定部105では、放電動作の開始指示に従い、イネーブル信号の出力を開始する。
さて、容量Cの放電動作が開始されると、遅延回路段91では、比較出力信号が2nsずつ遅延され、遅延出力信号として次段へと転送される。この形態例の場合、ストローブ信号は、クロック信号の入力周期で繰り返し発生される。
Further, the measurement unit 105 starts outputting the enable signal in accordance with the discharge operation start instruction.
When the discharge operation of the capacitor C starts, the delay circuit stage 91 delays the comparison output signal by 2 ns and transfers it to the next stage as a delayed output signal. In the case of this embodiment, the strobe signal is repeatedly generated at the input period of the clock signal.

ストローブ信号が出力されると、その都度、遅延出力信号が遅延回路段121から一斉に記憶部123に取り込まれる。そして、それらの数列中に「0」が含まれるか否かが、変化点検出部99において判定される。そして、「1」のみが出現する場合には、イネーブル信号の発生を継続させ、「0」が出現した場合には、イネーブル信号の発生を停止する。   Each time the strobe signal is output, the delayed output signal is taken into the storage unit 123 from the delay circuit stage 121 all at once. Then, the change point detection unit 99 determines whether or not “0” is included in these numerical sequences. When only “1” appears, the generation of the enable signal is continued, and when “0” appears, the generation of the enable signal is stopped.

シーケンサ57は、この変化点の検出処理が完了するのを待機する(S5)。
この後、シーケンサ57は、判定部73に割り込み要求を出力する(S6)。この割り込み要求が入力された判定部73は、検出されたカウント値と基準値とを比較し、比較結果に基づいて測定点に対する操作入力の有無を判定する。
The sequencer 57 waits for the change point detection process to be completed (S5).
Thereafter, the sequencer 57 outputs an interrupt request to the determination unit 73 (S6). The determination unit 73 to which this interrupt request has been input compares the detected count value with a reference value, and determines the presence or absence of an operation input to the measurement point based on the comparison result.

この後、シーケンサ57は、停止要求が存在するか否かを判定する(S7)。そして、停止要求が確認されない場合は、再びXY座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ57は、動作を終了する。   Thereafter, the sequencer 57 determines whether or not a stop request exists (S7). If the stop request is not confirmed, the operation returns to the XY coordinate generation operation again and the above operation is repeated. If the stop request is confirmed, the sequencer 57 ends the operation.

(D−4)まとめ
以上説明したように、形態例2に係る容量変化測定回路103を採用する場合には、遅延回路段121や記憶部123に必要な素子数を削減でき、形態例1に比して回路面積を小さくすることができる。
(D-4) Summary As described above, when the capacitance change measuring circuit 103 according to the second embodiment is employed, the number of elements necessary for the delay circuit stage 121 and the storage unit 123 can be reduced. In comparison, the circuit area can be reduced.

(E)形態例3
(E−1)検出原理
この形態例では、入力パルス信号に対する検出信号の立ち上がり速度の違いに着目する。図27に、測定点(閉回路)に着目した応答波形と測定する時間長ΔTとの関係を示す。図では、操作入力がない場合の検出信号を実線で示し、操作入力がある場合の検出信号を破線で示している。
(E) Embodiment 3
(E-1) Detection Principle In this embodiment, attention is paid to the difference in the rising speed of the detection signal with respect to the input pulse signal. FIG. 27 shows the relationship between the response waveform focused on the measurement point (closed circuit) and the measured time length ΔT. In the figure, the detection signal when there is no operation input is indicated by a solid line, and the detection signal when there is an operation input is indicated by a broken line.

図に示すように、操作入力がない場合に比して操作入力がある場合の立ち上がり速度は遅くなる。この形態例では、入力パルス信号の立ち下がりエッジから検出信号が基準電位Vref を越えるまでの時間長を測定する。
なお、図中の横軸は、入力パルス信号の立ち下がりタイミングからの経過時間であり、図中の縦軸は応答波形に対応する電流量である。
As shown in the figure, the rising speed when there is an operation input is slower than when there is no operation input. In this embodiment, the time length from the falling edge of the input pulse signal until the detection signal exceeds the reference potential Vref is measured.
The horizontal axis in the figure is the elapsed time from the falling timing of the input pulse signal, and the vertical axis in the figure is the amount of current corresponding to the response waveform.

(E−2)システム構成
図28に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール141のシステム構成例を示す。なお、図28には、形態例1に係る図7との対応部分に同一符号を付して示している。
静電容量型センサーモジュール141は、静電容量型センサーデバイス43と、容量変化測定回路143とで構成される。
(E-2) System Configuration FIG. 28 shows a system configuration example of the capacitive sensor module 141 according to this embodiment. Note that, in FIG. 28, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.
The capacitance type sensor module 141 includes a capacitance type sensor device 43 and a capacitance change measurement circuit 143.

容量変化測定回路143は、発振器51、デマルチプレクサ53、マルチプレクサ55、シーケンサ145、電流入力電圧出力型アンプ59、コンパレータ69、基準値テーブル147、測定部149、判定部73で構成される。
この形態例の場合、電流入力電圧出力型アンプ59から出力される検出信号の立ち上がり速度を計測するため、形態例1のようなピークホールド回路やその放電回路は不要である。
以下では、この形態例に新規な構成部分についてのみ説明する。
The capacitance change measurement circuit 143 includes an oscillator 51, a demultiplexer 53, a multiplexer 55, a sequencer 145, a current input voltage output type amplifier 59, a comparator 69, a reference value table 147, a measurement unit 149, and a determination unit 73.
In the case of this embodiment, since the rising speed of the detection signal output from the current input voltage output type amplifier 59 is measured, the peak hold circuit and its discharge circuit as in Embodiment 1 are unnecessary.
In the following, only components that are novel in this embodiment will be described.

(1)シーケンサ
シーケンサ145は、入力パルス信号を供給する電極パターン5への接続順序と応答信号の取り出し元となる電極パターン7への接続順序を座標情報(X,Y)として出力する回路である。この形態例の場合、シーケンサ145は、入力パルス信号の立ち下がりエッジに基づいて、制御タイミングを管理する。この機能は、形態例1と同じである。
(1) Sequencer The sequencer 145 is a circuit that outputs, as coordinate information (X, Y), the connection order to the electrode pattern 5 that supplies the input pulse signal and the connection order to the electrode pattern 7 from which the response signal is extracted. . In the case of this embodiment, the sequencer 145 manages the control timing based on the falling edge of the input pulse signal. This function is the same as in Embodiment 1.

この形態例の場合も、シーケンサ145は、測定部149、判定部73等の制御タイミングを発生する点において形態例1と共通する。ただし、この形態例に係るシーケンサ145は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出信号を測定部149に出力する。この形態例では、検出信号の立ち上がり速度の違いを測定対象とするためである。   In the case of this embodiment as well, the sequencer 145 is common to Embodiment 1 in that it generates control timing for the measurement unit 149, the determination unit 73, and the like. However, the sequencer 145 according to this embodiment outputs a detection signal of the falling edge of the input pulse signal to the measurement unit 149. This is because in this embodiment, the difference in the rising speed of the detection signal is set as the measurement object.

(2)基準値テーブル
基準値テーブル147は、測定点の座標と基準値Vrefとを対応づけて保存する記憶領域である。測定点に応じて基準電位Vref を可変するのは、図12に示すように、測定点に応じて検出信号の振幅や波形が大きく変化するためである。また、この形態例の場合、検出信号が基準電位Vref を越えるタイミングの出現範囲を、測定部149の測定範囲に収めるためである。
(2) Reference Value Table The reference value table 147 is a storage area that stores the coordinates of the measurement points and the reference value Vref in association with each other. The reason why the reference potential Vref is varied according to the measurement point is that, as shown in FIG. 12, the amplitude and waveform of the detection signal vary greatly according to the measurement point. Further, in the case of this embodiment, the reason is that the appearance range of the timing when the detection signal exceeds the reference potential Vref is included in the measurement range of the measurement unit 149.

(3)測定部
測定部149は、コンパレータ69から入力される比較出力信号に現れる論理出力レベルの変化点を検出する回路デバイスである。図29に、この形態例に係る測定部149の構成例を示す。なお、図29には、図17との対応部分に同一符号を付して示す。
測定部149は、遅延回路段91、記憶部93、イネーブル制御回路151、アンド回路97、変化点検出部153で構成される。
(3) Measurement Unit The measurement unit 149 is a circuit device that detects a change point of the logic output level that appears in the comparison output signal input from the comparator 69. FIG. 29 shows a configuration example of the measurement unit 149 according to this embodiment. In FIG. 29, the same reference numerals are assigned to the corresponding parts in FIG.
The measurement unit 149 includes a delay circuit stage 91, a storage unit 93, an enable control circuit 151, an AND circuit 97, and a change point detection unit 153.

この形態例の場合、測定部149は、形態例1と同じ構造の遅延回路段91を採用する。すなわち、遅延回路段91は、全て同じ単位遅延時間を有する遅延素子の直列回路で構成する。この形態例の場合も、常温での単位遅延時間が2nsの遅延素子を使用する。   In the case of this embodiment, the measuring unit 149 employs the delay circuit stage 91 having the same structure as that of Embodiment 1. That is, the delay circuit stage 91 is configured by a series circuit of delay elements having the same unit delay time. Also in this embodiment, a delay element having a unit delay time of 2 ns at room temperature is used.

なお、この形態例の場合、遅延回路段91を構成する遅延素子の段数は、遅延回路段91上に同時刻に存在する複数時点の遅延出力信号の時間長が、遅延出力信号に論理出力レベルの変化点が出現する可能性のある時間幅よりも長く設定する。すなわち、形態例1と同じ検出方法を採用する。因みに、形態例2と同じ検出方法を採用することも可能である。以下では、形態例1と同じ検出手法を採用するものとして説明する。   In the case of this embodiment, the number of delay elements constituting the delay circuit stage 91 is such that the time lengths of the delayed output signals at a plurality of time points existing on the delay circuit stage 91 at the same time are logical output levels. It is set longer than the time width in which the change point may appear. That is, the same detection method as that in Embodiment 1 is adopted. Incidentally, it is possible to adopt the same detection method as in the second embodiment. Below, it demonstrates as what employ | adopts the same detection method as the example 1 of a form.

記憶部93は、遅延素子の各出力段に現れる遅延出力信号を対応する記憶領域に、ストローブパルスに同期して取り込む記憶デバイスで構成される。この形態例の場合も、記憶部93は、遅延素子と同数のフリップフロップ回路で構成する。なお、フリップフロップ回路の入力端子は、それぞれ対応する遅延素子の出力端子に接続する。   The storage unit 93 is configured by a storage device that captures the delayed output signal appearing at each output stage of the delay element into the corresponding storage area in synchronization with the strobe pulse. Also in this embodiment, the storage unit 93 is configured by the same number of flip-flop circuits as the delay elements. The input terminals of the flip-flop circuits are connected to the output terminals of the corresponding delay elements.

また、フリップフロップ回路の出力端子は、それぞれ変化点検出部153に接続する。また、フリップフロップ回路のクロック端子は、入力端子に現れる信号値の取り込みタイミングを規定するストローブ信号の入力に用いられる。   The output terminals of the flip-flop circuits are connected to the change point detector 153, respectively. Further, the clock terminal of the flip-flop circuit is used for inputting a strobe signal that defines the timing for taking in the signal value appearing at the input terminal.

イネーブル制御回路151とアンド回路97は、前述したストローブ信号の発生用である。なお、イネーブル制御回路151は、ストローブ信号の出力可能期間を指定するイネーブル信号を発生する。例えばイネーブル制御回路151はカウンターで構成される。イネーブル制御回路151のカウント動作は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出信号taの通知により開始される。   The enable control circuit 151 and the AND circuit 97 are for generating the strobe signal described above. Note that the enable control circuit 151 generates an enable signal for designating a strobe signal output possible period. For example, the enable control circuit 151 includes a counter. The count operation of the enable control circuit 151 is started by notification of the detection signal ta at the falling edge of the input pulse signal.

このとき、イネーブル制御回路151は、50MHzで入力されるクロック信号をカウントし、そのカウント値が事前に設定した値に達した時点でカウント動作を終了する。イネーブル制御回路151は、この終了時点にイネーブル信号を1発だけ出力する。アンド回路97は、イネーブル信号とクロック信号との論理積演算によりストローブ信号を発生する。   At this time, the enable control circuit 151 counts the clock signal input at 50 MHz, and ends the count operation when the count value reaches a preset value. The enable control circuit 151 outputs only one enable signal at this end point. The AND circuit 97 generates a strobe signal by a logical product operation of the enable signal and the clock signal.

変化点検出部153は、ストローブ信号の出力時点に記憶部93に取り込まれた複数時点の遅延出力信号に基づいて、検出信号が基準電位Vref 以上に上昇するタイミングを検出する回路デバイスである。例えば検出信号が基準電位Vref
より小さい期間には「0」が連続し、検出信号が基準電位Vref より大きい期間には「1」が連続する。この形態例の場合、変化点検出部153は、「1」が検出されるまでに出現した「0」の数をカウントとし、カウント値を変化点の情報として出力する。
The change point detection unit 153 is a circuit device that detects the timing at which the detection signal rises to the reference potential Vref or more based on the delayed output signals at a plurality of time points taken into the storage unit 93 at the output time point of the strobe signal. For example, the detection signal is a reference potential Vref.
“0” continues during the smaller period, and “1” continues during the period when the detection signal is greater than the reference potential Vref. In the case of this embodiment, the change point detection unit 153 uses the number of “0” s that appear before “1” is detected as a count, and outputs the count value as change point information.

図30に、変化点検出部153に取り込まれる数列例を具体的に示す。なお、図30(A)は、入力パルス信号の波形である。図30(B)は、クロック信号の波形である。前述したように、クロック信号は、50MHz(20ns)で与えられる。図30(C)は、ストローブ信号の波形である。図30(D1)は、操作入力がある場合に対応する取り込み例1の数列例である。図30(D2)は、操作入力が無い場合に対応する取り込み例2の数列例である。図30(D1)と図30(D2)を比較して分かるように、操作入力の有無により「1」が検出するまでに出現する「0」の数が大きく変化する。   FIG. 30 specifically shows an example of a sequence of numbers taken into the change point detection unit 153. Note that FIG. 30A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 30B shows the waveform of the clock signal. As described above, the clock signal is given at 50 MHz (20 ns). FIG. 30C shows the waveform of the strobe signal. FIG. 30 (D1) is a numerical sequence example of the import example 1 corresponding to the case where there is an operation input. FIG. 30 (D2) is a numerical sequence example of the capturing example 2 corresponding to the case where there is no operation input. As can be seen by comparing FIG. 30 (D1) and FIG. 30 (D2), the number of “0” that appears before “1” is detected varies greatly depending on the presence or absence of an operation input.

なお、カウント値の1個分の違いは、2ns(500MHz)の違いに相当する。ただし、後続する判定部73での判定が正確に実行されるためには、操作入力が無い場合におけるカウント値の数が基準点に出現することが必要になる。すなわち、キャリブレーション動作が必要である。キャリブレーションの方法については、形態例1と同様である。   Note that one count value difference corresponds to 2 ns (500 MHz) difference. However, in order for the subsequent determination by the determination unit 73 to be executed accurately, the number of count values in the absence of an operation input needs to appear at the reference point. That is, a calibration operation is necessary. The calibration method is the same as in the first embodiment.

(E−3)処理動作の内容
以下では、シーケンサ145の動作フロー(図31)に従って、静電容量型センサーモジュール141の処理動作を説明する。
(E-3) Contents of Processing Operation Hereinafter, the processing operation of the capacitive sensor module 141 will be described according to the operation flow of the sequencer 145 (FIG. 31).

まず、シーケンサ145は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する(S11)。ここで、シーケンサ145は、入力パルス信号の1周期毎に、上面側の電極パターン5の座標値Xを“1”だけ増加させる。因みに、図31の場合、増加後の座標値Xが“5”に達すると座標値Xを“1”に戻すと共に、下面側の電極パターンの座標値Yを“1”だけ増加させる。なお、増加後の座標値Yが“5”に達すると座標値Yを“1”に戻す。   First, the sequencer 145 generates coordinates that specify the position on the operation surface to be measured (S11). Here, the sequencer 145 increases the coordinate value X of the electrode pattern 5 on the upper surface side by “1” for each cycle of the input pulse signal. In the case of FIG. 31, when the increased coordinate value X reaches “5”, the coordinate value X is returned to “1” and the coordinate value Y of the electrode pattern on the lower surface side is increased by “1”. When the increased coordinate value Y reaches “5”, the coordinate value Y is returned to “1”.

このように発生された座標値XとYが、デマルチプレクサ53と、マルチプレクサ55と、基準値テーブル147と、判定部73に与えられる。これにより、基準値テーブル147からコンパレータ69には、各測定点に適した基準値Vref が与えられる。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ53とマルチプレクサ55が切替制御される。   The coordinate values X and Y generated in this way are given to the demultiplexer 53, the multiplexer 55, the reference value table 147, and the determination unit 73. Thus, the reference value Vref suitable for each measurement point is given from the reference value table 147 to the comparator 69. Further, the demultiplexer 53 and the multiplexer 55 are controlled to be switched in preparation for the input of the input pulse signal.

一方、シーケンサ145は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ(S12)。ここで、立ち下がりエッジが検出されると、シーケンサ145は、このエッジ検出を測定部149に通知し、イネーブル制御回路151によるイネーブル信号の出力を開始させる。
このとき、遅延回路段91では、2nsずつ時間差を有する遅延出力信号が発生され、ストローブ信号の入力時に存在する遅延出力信号が記憶部93に一斉に取り込まれる。
On the other hand, the sequencer 145 waits for detection of the falling edge of the input pulse signal (S12). Here, when the falling edge is detected, the sequencer 145 notifies the measurement unit 149 of this edge detection, and causes the enable control circuit 151 to start outputting the enable signal.
At this time, in the delay circuit stage 91, a delay output signal having a time difference of 2 ns is generated, and the delay output signal existing at the time of input of the strobe signal is taken into the storage unit 93 all at once.

この後、変化点検出部153は、検出信号が基準値Vref を越えるタイミング(すなわち、変化点)を検出する。
シーケンサ145は、この変化点の検出処理が完了するのを待機する(S13)。
次に、シーケンサ145は、判定部73に割り込み要求を出力する(S14)。この割り込み要求が入力された判定部73は、検出されたカウント値と基準値とを比較し、比較結果に基づいて測定点に対する操作入力の有無を判定する。
Thereafter, the change point detector 153 detects the timing at which the detection signal exceeds the reference value Vref (that is, the change point).
The sequencer 145 waits for the change point detection process to be completed (S13).
Next, the sequencer 145 outputs an interrupt request to the determination unit 73 (S14). The determination unit 73 to which this interrupt request has been input compares the detected count value with a reference value, and determines the presence or absence of an operation input to the measurement point based on the comparison result.

この後、シーケンサ145は、停止要求が存在するか否かを判定する(S15)。そして、停止要求が確認されない場合は、再びXY座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ145は、動作を終了する。   Thereafter, the sequencer 145 determines whether or not a stop request exists (S15). If the stop request is not confirmed, the operation returns to the XY coordinate generation operation again and the above operation is repeated. When the stop request is confirmed, the sequencer 145 ends the operation.

(E−4)まとめ
以上説明したように、検出信号が基準電位Vref を越えるまでの時間長を検出して操作入力の有無を判定する場合にも、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作が可能になる。例えば10地点についての判定処理を実行する場合、従来技術では20msもの時間が必要とされたが、形態例の場合には20μsあれば済む。このため、従来技術では応用が難しかった高速入力への対応が可能になる。
(E-4) Summary As described above, when detecting the length of time until the detection signal exceeds the reference potential Vref and determining the presence / absence of an operation input, it is overwhelmingly faster than the prior art. Judgment operation becomes possible. For example, when executing determination processing for 10 points, 20 ms is required in the prior art, but in the case of the embodiment, 20 μs is sufficient. For this reason, it becomes possible to cope with high-speed input, which was difficult to apply in the prior art.

勿論、この形態例に係る容量変化測定回路143も多地点検出に利用できる。
また、電流入力電圧出力型アンプ59の入力段までは電流モードで動作するため、高いノイズ耐性が期待できる。すなわち、形態例に係る容量変化測定回路143は、検出精度についても実用上十分な精度が期待できる。
また、この形態例の場合、50MHz(20ns)のクロック信号を用いながら、500MHz(2ns)のクロック信号を用いる場合と同等の精度で変化点の出現位置を検出することができる。
Of course, the capacitance change measuring circuit 143 according to this embodiment can also be used for multipoint detection.
In addition, since the operation up to the input stage of the current input voltage output type amplifier 59 operates in the current mode, high noise resistance can be expected. That is, the capacitance change measuring circuit 143 according to the embodiment can be expected to have sufficient accuracy in terms of detection accuracy.
Further, in the case of this embodiment, the appearance position of the change point can be detected with the same accuracy as the case of using the clock signal of 500 MHz (2 ns) while using the clock signal of 50 MHz (20 ns).

すなわち、従来方式に比して低周波数で動作する容量変化測定回路143を実現することができる。なお、動作クロックを低周波数化できることにより、容量変化測定回路143の低消費電力化を実現することができる。この低消費電力化は、特に静電容量型センサーモジュール141を携帯型の電子機器に搭載する場合に、動作時間の長寿命化を実現するのに有利である。また、このことから携帯型の電子機器に対する静電容量型センサーモジュール141の搭載を促進できる。   That is, it is possible to realize the capacitance change measuring circuit 143 that operates at a lower frequency than the conventional method. Note that by reducing the frequency of the operation clock, the power consumption of the capacitance change measurement circuit 143 can be reduced. This reduction in power consumption is advantageous in realizing a long operating time, particularly when the capacitive sensor module 141 is mounted on a portable electronic device. This also facilitates the mounting of the capacitive sensor module 141 on the portable electronic device.

また、動作クロックの低周波数化により、PLL(Phase-Locked
Loop)回路等のクロック逓倍回路を無くすことが可能になる。その分、容量変化測定回路143の集積化が容易になる。
In addition, phase-locked PLL is achieved by lowering the operating clock frequency.
Loop circuit such as a clock circuit can be eliminated. Accordingly, the integration of the capacitance change measuring circuit 143 is facilitated.

(F)形態例4
(F−1)検出原理
この形態例では、入力パルス信号に対する検出信号のパルス幅の違いに着目する。図32に、測定点(閉回路)に着目した応答波形と測定するパルス幅ΔTとの関係を示す。図では、操作入力がない場合の検出信号を実線で示し、操作入力がある場合の検出信号を破線で示している。
(F) Embodiment 4
(F-1) Detection Principle In this embodiment, attention is paid to the difference in the pulse width of the detection signal with respect to the input pulse signal. FIG. 32 shows the relationship between the response waveform focused on the measurement point (closed circuit) and the measured pulse width ΔT. In the figure, the detection signal when there is no operation input is indicated by a solid line, and the detection signal when there is an operation input is indicated by a broken line.

図に示すように、操作入力がない場合のパルス幅ΔT1に比して操作入力がある場合のパルス幅ΔT2の方が長くなる。この形態例では、検出信号が基準電位Vref を越えている間の時間長をパルス幅として測定する。
なお、図中の横軸は、入力パルス信号の立ち下がりタイミングからの経過時間であり、図中の縦軸は応答波形に対応する電流量である。
As shown in the figure, the pulse width ΔT2 when there is an operation input is longer than the pulse width ΔT1 when there is no operation input. In this embodiment, the time length during which the detection signal exceeds the reference potential Vref is measured as the pulse width.
The horizontal axis in the figure is the elapsed time from the falling timing of the input pulse signal, and the vertical axis in the figure is the amount of current corresponding to the response waveform.

(F−2)システム構成
図33に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール161のシステム構成例を示す。なお、図33には、形態例1に係る図7との対応部分に同一符号を付して示している。
静電容量型センサーモジュール161は、静電容量型センサーデバイス43と、容量変化測定回路163とで構成される。
(F-2) System Configuration FIG. 33 shows a system configuration example of the capacitive sensor module 161 according to this embodiment. Note that, in FIG. 33, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.
The capacitance type sensor module 161 includes a capacitance type sensor device 43 and a capacitance change measurement circuit 163.

容量変化測定回路163は、発振器51、デマルチプレクサ53、マルチプレクサ55、シーケンサ165、電流入力電圧出力型アンプ59、コンパレータ69、基準値テーブル167、測定部169、判定部73で構成される。
この形態例の場合、電流入力電圧出力型アンプ59から出力される検出信号のパルス幅を計測するため、形態例1のようなピークホールド回路やその放電回路は不要である。
以下では、この形態例に新規な構成部分についてのみ説明する。
The capacitance change measurement circuit 163 includes an oscillator 51, a demultiplexer 53, a multiplexer 55, a sequencer 165, a current input voltage output amplifier 59, a comparator 69, a reference value table 167, a measurement unit 169, and a determination unit 73.
In the case of this embodiment, since the pulse width of the detection signal output from the current input voltage output type amplifier 59 is measured, the peak hold circuit and its discharge circuit as in Embodiment 1 are unnecessary.
In the following, only components that are novel in this embodiment will be described.

(1)シーケンサ
シーケンサ165は、入力パルス信号を供給する電極パターン5への接続順序と応答信号の取り出し元となる電極パターン7への接続順序を座標情報(X,Y)として出力する回路である。この形態例の場合、シーケンサ165は、入力パルス信号の立ち下がりエッジに基づいて、制御タイミングを管理する。この機能は、形態例1と同じである。
(1) Sequencer The sequencer 165 is a circuit that outputs, as coordinate information (X, Y), the connection order to the electrode pattern 5 that supplies the input pulse signal and the connection order to the electrode pattern 7 from which the response signal is extracted. . In the case of this embodiment, the sequencer 165 manages the control timing based on the falling edge of the input pulse signal. This function is the same as in Embodiment 1.

この形態例の場合も、シーケンサ165は、測定部169、判定部73等の制御タイミングを発生する点において形態例1と共通する。ただし、この形態例に係るシーケンサ165は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出信号を測定部169に出力する。この形態例では、検出信号のパルス幅の違いを測定対象とするためである。   In the case of this embodiment as well, the sequencer 165 is common to Embodiment 1 in that it generates control timings for the measurement unit 169, the determination unit 73, and the like. However, the sequencer 165 according to this embodiment outputs a detection signal of the falling edge of the input pulse signal to the measurement unit 169. This is because the difference in the pulse width of the detection signal is to be measured in this embodiment.

(2)基準値テーブル
基準値テーブル167は、測定点の座標と基準値Vrefとを対応づけて保存する記憶領域である。測定点に応じて基準電位Vref を可変するのは、図12に示すように、操作点に応じて検出信号の振幅や波形が大きく変化するためである。そこで、この形態例の場合には、測定点毎に基準電位Vref を最適化し、操作入力の有無をパルス幅の変化として測定できるようにしている。
(2) Reference Value Table The reference value table 167 is a storage area that stores the coordinates of the measurement points and the reference value Vref in association with each other. The reason why the reference potential Vref is varied according to the measurement point is that, as shown in FIG. 12, the amplitude and waveform of the detection signal vary greatly according to the operation point. Therefore, in the case of this embodiment, the reference potential Vref is optimized for each measurement point so that the presence / absence of an operation input can be measured as a change in pulse width.

(3)測定部
測定部169は、コンパレータ69から入力される比較出力信号に現れる論理出力レベルの変化点を検出する回路デバイスである。図34に、この形態例に係る測定部169の構成例を示す。なお、図34には、図29との対応部分に同一符号を付して示す。
測定部169は、遅延回路段91、記憶部93、イネーブル制御回路151、アンド回路97、変化点検出部171で構成される。
(3) Measuring Unit The measuring unit 169 is a circuit device that detects a change point of the logic output level that appears in the comparison output signal input from the comparator 69. FIG. 34 shows a configuration example of the measurement unit 169 according to this embodiment. Note that, in FIG. 34, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.
The measurement unit 169 includes a delay circuit stage 91, a storage unit 93, an enable control circuit 151, an AND circuit 97, and a change point detection unit 171.

この形態例の場合、測定部169は、形態例1と同じ構造の遅延回路段91を採用する。すなわち、遅延回路段91は、全て同じ単位遅延時間を有する遅延素子の直列回路で構成する。この形態例の場合も、常温での単位遅延時間が2nsの遅延素子を使用する。   In the case of this embodiment, the measurement unit 169 employs the delay circuit stage 91 having the same structure as that of Embodiment 1. That is, the delay circuit stage 91 is configured by a series circuit of delay elements having the same unit delay time. Also in this embodiment, a delay element having a unit delay time of 2 ns at room temperature is used.

なお、この形態例の場合、遅延回路段91を構成する遅延素子の段数は、遅延回路段91上に同時刻に存在する複数時点の遅延出力信号の時間長が、遅延出力信号として「1」が出現する可能性のある時間幅よりも長く設定する。すなわち、形態例1と同じ検出方法を採用する。勿論、形態例2の検出方法を応用することもできる。以下では、形態例1と同じ検出方法を採用する場合について説明する。   In the case of this embodiment, the number of delay elements constituting the delay circuit stage 91 is such that the time lengths of the delay output signals at a plurality of points existing on the delay circuit stage 91 at the same time are “1” as the delay output signal. Is set to be longer than the time width that may appear. That is, the same detection method as that in Embodiment 1 is adopted. Of course, the detection method of embodiment 2 can also be applied. Below, the case where the same detection method as Embodiment 1 is adopted will be described.

記憶部93は、遅延素子の各出力段に現れる遅延出力信号を対応する記憶領域に、ストローブパルスに同期して取り込む記憶デバイスで構成される。この形態例の場合も、記憶部93は、遅延素子と同数のフリップフロップ回路で構成する。なお、フリップフロップ回路の入力端子は、それぞれ対応する遅延素子の出力端子に接続する。   The storage unit 93 is configured by a storage device that captures the delayed output signal appearing at each output stage of the delay element into the corresponding storage area in synchronization with the strobe pulse. Also in this embodiment, the storage unit 93 is configured by the same number of flip-flop circuits as the delay elements. The input terminals of the flip-flop circuits are connected to the output terminals of the corresponding delay elements.

また、フリップフロップ回路の出力端子は、それぞれ変化点検出部171に接続する。また、フリップフロップ回路のクロック端子は、入力端子に現れる信号値の取り込みタイミングを規定するストローブ信号の入力に用いられる。   The output terminals of the flip-flop circuits are connected to the change point detector 171, respectively. Further, the clock terminal of the flip-flop circuit is used for inputting a strobe signal that defines the timing for taking in the signal value appearing at the input terminal.

イネーブル制御回路151とアンド回路97は、前述したストローブ信号の発生用である。なお、イネーブル制御回路151は、ストローブ信号の出力可能期間を指定するイネーブル信号を発生する。例えばイネーブル制御回路151はカウンターで構成される。イネーブル制御回路151のカウント動作は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出信号taの通知により開始される。   The enable control circuit 151 and the AND circuit 97 are for generating the strobe signal described above. Note that the enable control circuit 151 generates an enable signal for designating a strobe signal output possible period. For example, the enable control circuit 151 includes a counter. The count operation of the enable control circuit 151 is started by notification of the detection signal ta at the falling edge of the input pulse signal.

このとき、イネーブル制御回路151は、50MHzで入力されるクロック信号をカウントし、そのカウント値が事前に設定した値に達した時点でカウント動作を終了する。なお、カウント動作の終了タイミングは、測定点毎に設定することが望ましい。パルス幅の測定に必要な期間長は、測定点に応じて大きく異なるためである。   At this time, the enable control circuit 151 counts the clock signal input at 50 MHz, and ends the count operation when the count value reaches a preset value. The end timing of the count operation is desirably set for each measurement point. This is because the period length necessary for measuring the pulse width varies greatly depending on the measurement point.

イネーブル制御回路151は、この終了時点にイネーブル信号を1発だけ出力する。アンド回路97は、イネーブル信号とクロック信号との論理積演算によりストローブ信号を発生する。
変化点検出部171は、ストローブ信号の出力時点に記憶部93に取り込まれた複数時点の遅延出力信号に基づいて、検出信号が基準電位Vref 以上である期間長を検出する回路デバイスである。変化点検出部171は、遅延出力信号として出現する「1」の数をカウントする。
The enable control circuit 151 outputs only one enable signal at this end point. The AND circuit 97 generates a strobe signal by a logical product operation of the enable signal and the clock signal.
The change point detection unit 171 is a circuit device that detects a period length in which the detection signal is equal to or higher than the reference potential Vref based on the delayed output signals at a plurality of time points taken into the storage unit 93 when the strobe signal is output. The change point detector 171 counts the number of “1” appearing as a delayed output signal.

図35に、変化点検出部171に取り込まれる数列例を具体的に示す。なお、図35(A)は、入力パルス信号の波形である。図35(B)は、クロック信号の波形である。前述したように、クロック信号は、50MHz(20ns)で与えられる。図35(C)は、ストローブ信号の波形である。   FIG. 35 specifically shows an example of a sequence of numbers taken into the change point detection unit 171. FIG. 35A shows the waveform of the input pulse signal. FIG. 35B shows the waveform of the clock signal. As described above, the clock signal is given at 50 MHz (20 ns). FIG. 35C shows the waveform of the strobe signal.

図35(D1)は、操作入力が無い場合に対応する取り込み例1の数列例である。図35(D2)は、操作入力が有る場合に対応する取り込み例2の数列例である。図35(D1)と図35(D2)を比較して分かるように、操作入力の有無により「1」の数が大きく変化する。
因みに、図35(D1)は、検出信号のパルス幅が遅延素子の14個分で与えられる場合を示している。一方、図35(D2)は、検出信号のパルス幅が遅延素子の20個分で与えられる場合を示している。
FIG. 35 (D1) is a numerical sequence example of the import example 1 corresponding to the case where there is no operation input. FIG. 35 (D2) is an example of a numerical sequence of the capturing example 2 corresponding to the case where there is an operation input. As can be seen by comparing FIG. 35 (D1) and FIG. 35 (D2), the number of “1” varies greatly depending on whether or not there is an operation input.
Incidentally, FIG. 35 (D1) shows a case where the pulse width of the detection signal is given by 14 delay elements. On the other hand, FIG. 35 (D2) shows a case where the pulse width of the detection signal is given by 20 delay elements.

なお、カウント値の1個分の違いは、2ns(500MHz)の違いに相当する。ただし、後続する判定部73での判定が正確に実行されるためには、操作入力が無い場合におけるカウント値の数が基準点に出現することが必要になる。すなわち、キャリブレーション動作が必要である。キャリブレーションの方法については、形態例1と同様である。   Note that one count value difference corresponds to 2 ns (500 MHz) difference. However, in order for the subsequent determination by the determination unit 73 to be executed accurately, the number of count values in the absence of an operation input needs to appear at the reference point. That is, a calibration operation is necessary. The calibration method is the same as in the first embodiment.

(F−3)処理動作の内容
以下では、シーケンサ165の動作フロー(図36)に従って、静電容量型センサーモジュール161の処理動作を説明する。
(F-3) Contents of Processing Operation The processing operation of the capacitive sensor module 161 will be described below according to the operation flow of the sequencer 165 (FIG. 36).

まず、シーケンサ165は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する(S21)。ここで、シーケンサ165は、入力パルス信号の1周期毎に、上面側の電極パターン5の座標値Xを“1”だけ増加させる。因みに、図36の場合、増加後の座標値Xが“5”に達すると座標値Xを“1”に戻すと共に、下面側の電極パターンの座標値Yを“1”だけ増加させる。なお、増加後の座標値Yが“5”に達すると座標値Yを“1”に戻す。   First, the sequencer 165 generates coordinates for designating a position on the operation surface to be measured (S21). Here, the sequencer 165 increases the coordinate value X of the electrode pattern 5 on the upper surface side by “1” for each cycle of the input pulse signal. In the case of FIG. 36, when the increased coordinate value X reaches “5”, the coordinate value X is returned to “1” and the coordinate value Y of the electrode pattern on the lower surface side is increased by “1”. When the increased coordinate value Y reaches “5”, the coordinate value Y is returned to “1”.

このように発生された座標値XとYが、デマルチプレクサ53と、マルチプレクサ55と、基準値テーブル167と、判定部73に与えられる。これにより、基準値テーブル167からコンパレータ69には、各測定点に適した基準値Vref が与えられる。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ53とマルチプレクサ55が切替制御される。   The coordinate values X and Y generated in this way are given to the demultiplexer 53, the multiplexer 55, the reference value table 167, and the determination unit 73. Thereby, the reference value Vref suitable for each measurement point is given from the reference value table 167 to the comparator 69. Further, the demultiplexer 53 and the multiplexer 55 are controlled to be switched in preparation for the input of the input pulse signal.

一方、シーケンサ165は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ(S22)。ここで、立ち下がりエッジが検出されると、シーケンサ165は、このエッジ検出を測定部169に通知し、イネーブル制御回路151によるイネーブル信号の出力を開始させる。
このとき、遅延回路段91では、2nsずつ時間差を有する遅延出力信号が発生され、ストローブ信号の入力時に存在する遅延出力信号が記憶部93に一斉に取り込まれる。
On the other hand, the sequencer 165 waits for detection of the falling edge of the input pulse signal (S22). Here, when the falling edge is detected, the sequencer 165 notifies the measurement unit 169 of this edge detection, and causes the enable control circuit 151 to start outputting the enable signal.
At this time, in the delay circuit stage 91, a delay output signal having a time difference of 2 ns is generated, and the delay output signal existing at the time of input of the strobe signal is taken into the storage unit 93 all at once.

この後、変化点検出部171は、検出信号が基準値Vref より大きい期間の長(すなわち、パルス幅)を、読み出された数列の「1」の個数として検出する。
シーケンサ165は、測定点について想定される2回目の変化点の出現タイミングの経過を待つ(S23)。
次に、シーケンサ165は、判定部73に割り込み要求を出力する(S24)。この割り込み要求が入力された判定部73は、検出されたカウント値と基準値とを比較し、比較結果に基づいて測定点に対する操作入力の有無を判定する。
Thereafter, the change point detection unit 171 detects the length of the period in which the detection signal is greater than the reference value Vref (that is, the pulse width) as the number of “1” s in the read sequence.
The sequencer 165 waits for the elapse of the appearance timing of the second change point assumed for the measurement point (S23).
Next, the sequencer 165 outputs an interrupt request to the determination unit 73 (S24). The determination unit 73 to which this interrupt request has been input compares the detected count value with a reference value, and determines the presence or absence of an operation input to the measurement point based on the comparison result.

この後、シーケンサ165は、停止要求が存在するか否かを判定する(S25)。そして、停止要求が確認されない場合は、再びXY座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ165は、動作を終了する。   Thereafter, the sequencer 165 determines whether or not there is a stop request (S25). If the stop request is not confirmed, the operation returns to the XY coordinate generation operation again and the above operation is repeated. If the stop request is confirmed, the sequencer 165 ends the operation.

(F−4)まとめ
以上説明したように、検出信号が基準電位Vref より大きくなる期間の長さを検出することによって操作入力の有無を判定する場合にも、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作が可能になる。例えば10地点についての判定処理を実行する場合、従来技術では20msもの時間が必要とされたが、形態例の場合には20μsあれば済む。このため、従来技術では応用が難しかった高速入力への対応が可能になる。
(F-4) Summary As described above, even when the presence / absence of an operation input is determined by detecting the length of a period during which the detection signal is larger than the reference potential Vref, it is overwhelming as compared with the prior art. High-speed judgment operation is possible. For example, when executing determination processing for 10 points, 20 ms is required in the prior art, but in the case of the embodiment, 20 μs is sufficient. For this reason, it becomes possible to cope with high-speed input, which was difficult to apply in the prior art.

勿論、この形態例に係る容量変化測定回路163も多地点検出に利用できる。
また、電流入力電圧出力型アンプ59の入力段までは電流モードで動作するため、高いノイズ耐性が期待できる。すなわち、形態例に係る容量変化測定回路163は、検出精度についても実用上十分な精度が期待できる。
また、この形態例の場合、50MHz(20ns)のクロック信号を用いながら、500MHz(2ns)のクロック信号を用いる場合と同等の精度で変化点の出現位置を検出することができる。
Of course, the capacitance change measuring circuit 163 according to this embodiment can also be used for multipoint detection.
In addition, since the operation up to the input stage of the current input voltage output type amplifier 59 operates in the current mode, high noise resistance can be expected. That is, the capacitance change measuring circuit 163 according to the embodiment can be expected to have sufficient accuracy in terms of detection accuracy.
Further, in the case of this embodiment, the appearance position of the change point can be detected with the same accuracy as the case of using the clock signal of 500 MHz (2 ns) while using the clock signal of 50 MHz (20 ns).

すなわち、従来方式に比して低周波数で動作する容量変化測定回路163を実現することができる。なお、動作クロックを低周波数化できることにより、容量変化測定回路143の低消費電力化を実現することができる。この低消費電力化は、特に静電容量型センサーモジュール161を携帯型の電子機器に搭載する場合に、動作時間の長寿命化を実現するのに有利である。また、このことから携帯型の電子機器に対する静電容量型センサーモジュール161の搭載を促進できる。   That is, the capacitance change measuring circuit 163 that operates at a lower frequency than the conventional method can be realized. Note that by reducing the frequency of the operation clock, the power consumption of the capacitance change measurement circuit 143 can be reduced. This reduction in power consumption is advantageous for realizing a longer operating time, particularly when the capacitive sensor module 161 is mounted on a portable electronic device. This also facilitates the mounting of the capacitive sensor module 161 on the portable electronic device.

また、動作クロックの低周波数化により、PLL (Phase-Locked
Loop)回路等のクロック逓倍回路を無くすことが可能になる。更に、クロック逓倍回路が不要になることでコンデンサのチャージ動作が不要となり、その分、容量変化測定回路163の集積化が容易になる。また、外付けのコンデンサを用いる場合に比して、集積回路に必要なピン数を削減することができる。
In addition, the PLL (Phase-Locked
Loop circuit such as a clock circuit can be eliminated. Further, since the clock multiplication circuit is not required, the capacitor charging operation is not required, and the integration of the capacitance change measuring circuit 163 is facilitated accordingly. Further, the number of pins required for the integrated circuit can be reduced as compared with the case of using an external capacitor.

(G)他の形態例
(G−1)測定部の他の構成1
前述の形態例においては、いずれもイネーブル信号とクロック信号の論理積によりストローブ信号を生成する場合について説明した。
しかしながら、ストローブ信号を生成しない回路構成も考えられる。
(G) Other embodiment examples (G-1) Other configurations 1 of the measurement unit
In the above-described embodiments, the case where the strobe signal is generated by the logical product of the enable signal and the clock signal has been described.
However, a circuit configuration that does not generate a strobe signal is also conceivable.

図37に、この種の構成に対応する測定部181の回路例を示す。なお、図37には、図17との対応部分に同一符号を付して示している。測定部181は、遅延回路段91、入力選択部183、記憶部185、イネーブル制御回路187、変化点検出部189で構成する。同一符号を付して示すように、遅延回路段91の構成は、前述した形態例と同様である。すなわち、遅延回路段91は、同じ単位遅延量を有する遅延素子を直列に接続した回路構成を有している。また、遅延素子の段数は、前述した各形態例で要求される測定期間長に応じて設定されている。   FIG. 37 shows a circuit example of the measurement unit 181 corresponding to this type of configuration. Note that, in FIG. 37, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. The measurement unit 181 includes a delay circuit stage 91, an input selection unit 183, a storage unit 185, an enable control circuit 187, and a change point detection unit 189. As indicated by the same reference numerals, the configuration of the delay circuit stage 91 is the same as that of the above-described embodiment. That is, the delay circuit stage 91 has a circuit configuration in which delay elements having the same unit delay amount are connected in series. Further, the number of stages of delay elements is set according to the measurement period length required in each of the above-described embodiments.

入力選択部183と記憶部185は、いずれも遅延素子の出力端子に対応するマルチプレクサとフリップフロップで構成される回路デバイスである。
ここで、マルチプレクサは、イネーブル信号が有効値である場合(前述した形態例のHレベルに対応する。)、対応する遅延素子から入力される遅延出力信号を選択するように動作する。一方、マルチプレクサは、イネーブル信号が無効値である場合(前述した形態例のLレベルに対応する。)、対応するフリップフロップの出力信号を選択するように動作する。
Each of the input selection unit 183 and the storage unit 185 is a circuit device including a multiplexer and a flip-flop corresponding to the output terminal of the delay element.
Here, when the enable signal is an effective value (corresponding to the H level in the above-described embodiment), the multiplexer operates so as to select the delayed output signal input from the corresponding delay element. On the other hand, when the enable signal has an invalid value (corresponding to the L level in the above-described embodiment), the multiplexer operates so as to select the output signal of the corresponding flip-flop.

すなわち、入力選択部183を構成するマルチプレクサは、イネーブル信号が有効値の間は、対応する遅延素子の遅延出力信号をフリップフロップへ転送し、その他の期間はフリップフロップの出力値をループするのに用いられる。
一方、記憶部185を構成するフリップフロップは、クロック信号が入力されるたびに、マルチプレクサの出力信号を取り込む動作を実行する。このように、入力選択部183と記憶部185とによって、前述した各形態例と同等の動作を実現する。
That is, the multiplexer configuring the input selection unit 183 transfers the delayed output signal of the corresponding delay element to the flip-flop while the enable signal is an effective value, and loops the output value of the flip-flop during other periods. Used.
On the other hand, each time a clock signal is input, the flip-flop forming the storage unit 185 performs an operation of capturing the output signal of the multiplexer. As described above, the input selection unit 183 and the storage unit 185 realize operations equivalent to the above-described embodiments.

なお、イネーブル制御回路187には、前述した各形態例に対応したタイミングでイネーブル信号を発生する回路デバイスを使用する。また、変化点検出部189についても、前述した各形態例に対応した変化点を検出する回路デバイスを使用する。すなわち、この回路構成の測定部181は、前述したいずれの形態例に対しても応用することができる。   The enable control circuit 187 uses a circuit device that generates an enable signal at a timing corresponding to each of the above-described embodiments. The change point detection unit 189 also uses a circuit device that detects a change point corresponding to each of the above-described embodiments. That is, the measurement unit 181 having this circuit configuration can be applied to any of the above-described embodiments.

(G−2)測定部の他の構成2
前述の形態例においては、いずれも遅延素子を直列に接続して遅延回路段を構成する場合について説明した。
しかしながら、単位遅延時間ずつ遅延量が異なる遅延出力信号は他の回路構成によっても実現できる。
(G-2) Other configuration 2 of measurement unit
In the above-described embodiments, the case where the delay circuit stage is configured by connecting delay elements in series has been described.
However, delayed output signals having different delay amounts for each unit delay time can be realized by other circuit configurations.

図38に、この種の構成に対応する測定部191の回路例を示す。なお、図38には、図17との対応部分に同一符号を付して示している。測定部191は、遅延回路段193、記憶部93、イネーブル制御回路195、アンド回路97、変化点検出部197で構成する。
図38に示すように、遅延回路段193は、遅延素子の段数が1段ずつ異なる並列回路で構成される。
FIG. 38 shows a circuit example of the measurement unit 191 corresponding to this type of configuration. Note that, in FIG. 38, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. The measurement unit 191 includes a delay circuit stage 193, a storage unit 93, an enable control circuit 195, an AND circuit 97, and a change point detection unit 197.
As shown in FIG. 38, the delay circuit stage 193 is configured by a parallel circuit in which the number of stages of delay elements is different by one stage.

すなわち、遅延回路段193は、遅延素子が1個の回路と、遅延素子が2個の回路、遅延素子が3個の回路…というように、遅延量が単位遅延時間ずつ異なる回路の並列接続で構成する。この回路構成は、必要とされる遅延時間の範囲が広いほど回路面積が大きくなる問題があるが、遅延時間の範囲が小規模で済む場合には十分実用可能な回路構成である。   That is, the delay circuit stage 193 is a parallel connection of circuits each having a delay amount different by unit delay time, such as a circuit having one delay element, a circuit having two delay elements, a circuit having three delay elements, and so on. Configure. This circuit configuration has a problem that the circuit area increases as the required delay time range increases, but this circuit configuration is sufficiently practical when the delay time range is small.

因みに、イネーブル制御回路195には、前述した各形態例に対応したタイミングでイネーブル信号を発生する回路デバイスを使用する。また、変化点検出部197についても、前述した各形態例に対応した変化点を検出する回路デバイスを使用する。すなわち、この回路構成の測定部181は、前述したいずれの形態例に対しても応用することができる。   Incidentally, as the enable control circuit 195, a circuit device that generates an enable signal at a timing corresponding to each of the above-described embodiments is used. The change point detector 197 also uses a circuit device that detects a change point corresponding to each of the above-described embodiments. That is, the measurement unit 181 having this circuit configuration can be applied to any of the above-described embodiments.

(G−3)検出信号の他の測定方法
前述した形態例1及び2の場合には、検出信号の正極周期のピークレベルを検出する場合について説明した。すなわち、検出信号の最大値を検出し、その放電に要する時間長を計測する場合について説明した。
しかしながら、前述した技術は、検出信号の負極周期のピークレベルを検出する場合にも適用できる。すなわち、検出信号の最小値を検出し、その充電に要する時間長を計測する場合にも適用できる。
(G-3) Other Measurement Method of Detection Signal In the case of the first and second embodiments, the case where the peak level of the positive electrode cycle of the detection signal is detected has been described. That is, the case where the maximum value of the detection signal is detected and the time length required for the discharge is measured has been described.
However, the technique described above can also be applied when detecting the peak level of the negative electrode period of the detection signal. That is, the present invention can be applied to the case where the minimum value of the detection signal is detected and the time length required for the charging is measured.

図39に、この検出方法に対応する静電容量型センサーモジュール201のシステム構成例を示す。なお、図39には、図7との対応部分に同一符号を付して示している。
静電容量型センサーモジュール201は、静電容量型センサーデバイス43と、容量変化測定回路203で構成される。
FIG. 39 shows a system configuration example of the capacitive sensor module 201 corresponding to this detection method. Note that, in FIG. 39, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.
The capacitance type sensor module 201 includes a capacitance type sensor device 43 and a capacitance change measurement circuit 203.

容量変化測定回路203は、発振器51、デマルチプレクサ53、マルチプレクサ55、シーケンサ57、電流入力電圧出力型アンプ59、ピークホールド回路205、可変電流源207、電流値テーブル65、放電制御スイッチ67、コンパレータ69、測定部209、判定部73で構成される。   The capacitance change measuring circuit 203 includes an oscillator 51, a demultiplexer 53, a multiplexer 55, a sequencer 57, a current input voltage output type amplifier 59, a peak hold circuit 205, a variable current source 207, a current value table 65, a discharge control switch 67, and a comparator 69. , A measurement unit 209 and a determination unit 73.

図39の場合、ピークホールド回路205は、検出信号の負極側のピークレベルを検出する。このため、ピークホールド回路205を構成するダイオードDの陽極と陰極の向きが、図7のピークホールド回路61とは逆向きに接続される。なお、ここでの接地電位は負電源に接続される。
また、図39の場合、可変電流源207には充電型の電流源を使用する。また、図39の測定部209は、遅延出力信号の信号値が「1」に変化するまでに現われる「0」の数をカウントすることにより、容量Cの電位が基準電位Vref’を越えるまでの時間長を測定点毎に検出する手法を採用する。
In the case of FIG. 39, the peak hold circuit 205 detects the peak level on the negative side of the detection signal. For this reason, the direction of the anode and the cathode of the diode D constituting the peak hold circuit 205 is connected in the opposite direction to the peak hold circuit 61 of FIG. The ground potential here is connected to a negative power source.
In the case of FIG. 39, a chargeable current source is used as the variable current source 207. 39 measures the number of “0” s that appear before the signal value of the delayed output signal changes to “1” until the potential of the capacitor C exceeds the reference potential Vref ′. A method of detecting the time length for each measurement point is adopted.

(G−4)製品例
(a)システム構成
前述の説明では、静電容量型センサーモジュールの構造と動作内容について説明した。しかし、前述した静電容量型センサーモジュールは、各種の電子機器に実装した商品形態でも流通される。以下、電子機器への実装例を示す。
(G-4) Product Example (a) System Configuration In the above description, the structure and operation contents of the capacitive sensor module have been described. However, the capacitive sensor module described above is also distributed in the form of products mounted on various electronic devices. Examples of mounting on electronic devices are shown below.

図40及び図41に、電子機器の機能構成例を示す。
図40に示す電子機器211は、表示デバイス213の表面に静電容量型センサーモジュール215を積層するタイプの電子機器を想定した機能構成である。なお、電子機器211には、システム全体を制御するシステム制御部217が搭載される。また、表示デバイス213には、例えば液晶パネル、有機ELディスプレイパネル、FEDパネル、プラズマパネルその他を使用する。
40 and 41 illustrate functional configuration examples of the electronic device.
The electronic device 211 illustrated in FIG. 40 has a functional configuration that assumes a type of electronic device in which a capacitive sensor module 215 is stacked on the surface of the display device 213. The electronic device 211 is equipped with a system control unit 217 that controls the entire system. As the display device 213, for example, a liquid crystal panel, an organic EL display panel, an FED panel, a plasma panel, or the like is used.

図41に示す電子機器221は、表示デバイスを用いない電子機器を想定した機能構成である。この種の電子機器221には、例えば取り込み範囲を、静電容量型センサーモジュール223を透過して視認しながら指定するスキャナ等が想定される。勿論、この場合、静電容量型センサーを構成する配線等は、透過性の材料で形成される。勿論、電子機器221には、システム全体を制御するシステム制御部225が搭載される。   An electronic device 221 illustrated in FIG. 41 has a functional configuration that assumes an electronic device that does not use a display device. As this type of electronic device 221, for example, a scanner or the like that designates the capture range while viewing through the capacitive sensor module 223 is assumed. Of course, in this case, the wiring and the like constituting the capacitive sensor are made of a transmissive material. Of course, the electronic device 221 is equipped with a system control unit 225 for controlling the entire system.

(b)具体例
以下では、電子機器の具体的な外観例を示す。
図42に、テレビジョン受像機231の外観例を示す。テレビジョン受像機231は、筐体233の正面に表示画面235と、静電容量型センサーモジュール237を配置した構造を有している。ここでの静電容量型センサーモジュール237に、前述した各種の形態例を応用する。
(B) Specific example Below, the specific external appearance example of an electronic device is shown.
FIG. 42 shows an example of the appearance of the television receiver 231. The television receiver 231 has a structure in which a display screen 235 and a capacitive sensor module 237 are arranged on the front surface of the housing 233. The various types of embodiments described above are applied to the capacitance type sensor module 237 here.

図43に、デジタルカメラ241の外観例を示す。図43(A)が正面側(被写体側)の外観例であり、図43(B)が背面側(撮影者側)の外観例である。
デジタルカメラ241は、保護カバー243、撮像レンズ部245、表示画面247、静電容量型センサーモジュール249、コントロールスイッチ251及びシャッターボタン253で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール249に、前述した各種の形態例を応用する。
FIG. 43 shows an example of the external appearance of the digital camera 241. 43A is an example of the appearance on the front side (subject side), and FIG. 43B is an example of the appearance on the back side (photographer side).
The digital camera 241 includes a protective cover 243, an imaging lens unit 245, a display screen 247, a capacitive sensor module 249, a control switch 251, and a shutter button 253. The various types of embodiments described above are applied to the capacitance type sensor module 249 here.

図44に、ビデオカメラ261の外観例を示す。ビデオカメラ261は、本体263の前方に被写体を撮像する撮像レンズ265、撮影のスタート/ストップスイッチ267及び表示画面269、静電容量型センサーモジュール271で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール271に、前述した各種の形態例を応用する。   FIG. 44 shows an appearance example of the video camera 261. The video camera 261 includes an imaging lens 265 that images a subject in front of the main body 263, a shooting start / stop switch 267, a display screen 269, and a capacitive sensor module 271. The various types of embodiments described above are applied to the capacitance type sensor module 271 here.

図45に、携帯端末装置としての携帯電話機281の外観例を示す。図45に示す携帯電話機281は折りたたみ式であり、図45(A)が筐体を開いた状態の外観例であり、図45(B)が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。   FIG. 45 shows an example of the appearance of a mobile phone 281 as a mobile terminal device. A cellular phone 281 illustrated in FIG. 45 is a foldable type, and FIG. 45A illustrates an appearance example in a state where the housing is opened, and FIG. 45B illustrates an appearance example in a state where the housing is folded.

携帯電話機281は、上側筐体283、下側筐体285、連結部(この例ではヒンジ部)287、主表示画面289、静電容量型センサーモジュール291、補助表示画面293、静電容量型センサーモジュール295、ピクチャーライト297及び撮像レンズ299で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール291と295に、前述した各種の形態例を応用する。   The cellular phone 281 includes an upper housing 283, a lower housing 285, a connecting portion (in this example, a hinge portion) 287, a main display screen 289, a capacitive sensor module 291, an auxiliary display screen 293, and a capacitive sensor. A module 295, a picture light 297, and an imaging lens 299 are included. The various embodiments described above are applied to the capacitive sensor modules 291 and 295 here.

図46に、ノート型コンピュータ301の外観例を示す。図46に示すノート型コンピュータ301は、下側筐体303、上側筐体305、キーボード307、表示画面309、静電容量型センサーモジュール311、タッチパネル313で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール311やタッチパネル313に、前述した各種の形態例を応用する。なお、タッチパネル313に使用する場合の静電容量型センサーは、不透性の材料で構成することができる。
この他、この明細書における「電子機器」には、携帯型のオーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書、据え置き型家電機器、産業機械、事務機器等が含まれる。
FIG. 46 shows an example of the appearance of the notebook computer 301. A notebook computer 301 illustrated in FIG. 46 includes a lower housing 303, an upper housing 305, a keyboard 307, a display screen 309, a capacitive sensor module 311, and a touch panel 313. The various types of embodiments described above are applied to the capacitive sensor module 311 and the touch panel 313 here. Note that the capacitive sensor used for the touch panel 313 can be formed of an impermeable material.
In addition, the “electronic device” in this specification includes a portable audio playback device, a game machine, an electronic book, an electronic dictionary, a stationary home appliance, an industrial machine, an office device, and the like.

(G−5)その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
(G-5) Others Various modifications can be considered for the above-described embodiments within the scope of the gist of the invention. Various modifications and applications created or combined based on the description of the present specification are also conceivable.

静電容量型センサーモジュールの概略平面構成を示す図である。It is a figure which shows schematic plan structure of an electrostatic capacitance type sensor module. 静電容量型センサーモジュールの概略断面構成を示す図である。It is a figure which shows schematic sectional structure of an electrostatic capacitance type sensor module. 静電容量型センサーモジュールの外観構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of an external appearance structure of an electrostatic capacitance type sensor module. 静電容量型センサーモジュールの機能構成例を説明する図である。It is a figure explaining the function structural example of an electrostatic capacitance type sensor module. 入力パルス信号に対する応答波形の形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of the response waveform with respect to an input pulse signal. ピークホールド電圧を放電する場合の電位変化を説明する図である。It is a figure explaining the potential change at the time of discharging a peak hold voltage. 静電容量型センサーモジュールの形態例を示す図である。It is a figure which shows the example of a form of an electrostatic capacitance type sensor module. 操作面上に形成される伝搬経路長の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the propagation path length formed on an operation surface. 操作面上に形成される伝搬経路の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the propagation path formed on an operation surface. 操作面上に形成される伝搬経路の概略特性を示す図である。It is a figure which shows the general | schematic characteristic of the propagation path formed on an operation surface. 各測定点に対応する検出波形の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the detection waveform corresponding to each measurement point. 測定点に対応する検出波形の振幅の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the amplitude of the detection waveform corresponding to a measurement point. 検出波形の振幅の違いによる測定時間長の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the measurement time length by the difference in the amplitude of a detection waveform. 測定点毎の電流制御による測定時間長の調整を説明する図である。It is a figure explaining adjustment of measurement time length by current control for every measurement point. 電流値テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an electric current value table. 電流値と測定点との対応関係を説明する図である。It is a figure explaining the correspondence of an electric current value and a measurement point. 測定部の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structural example of a measurement part. ストローブ信号の出力タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the output timing of a strobe signal. ストローブ信号によって取り込まれる遅延出力信号の数列例を示す図である。It is a figure which shows the example of several numbers of the delay output signal taken in by a strobe signal. シーケンサの動作例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the operation example of a sequencer. 静電容量型センサーモジュールの機能構成例を説明する図である。It is a figure explaining the function structural example of an electrostatic capacitance type sensor module. 測定部の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structural example of a measurement part. ストローブ信号の出力タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the output timing of a strobe signal. トグルクロック信号を説明する図である。It is a figure explaining a toggle clock signal. ストローブ信号によって連続的に取り込まれる遅延出力信号の数列例を示す図である。It is a figure which shows the example of several sequences of the delay output signal taken in continuously by the strobe signal. キャリブレーション動作を説明する図である。It is a figure explaining a calibration operation. 検出波形の振幅の違いによる測定時間長の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the measurement time length by the difference in the amplitude of a detection waveform. 静電容量型センサーモジュールの機能構成例を説明する図である。It is a figure explaining the function structural example of an electrostatic capacitance type sensor module. 測定部の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structural example of a measurement part. ストローブ信号によって取り込まれる遅延出力信号の数列例を示す図である。It is a figure which shows the example of several numbers of the delay output signal taken in by a strobe signal. シーケンサの動作例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the operation example of a sequencer. 検出波形の振幅の違いによる測定時間長の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the measurement time length by the difference in the amplitude of a detection waveform. 静電容量型センサーモジュールの機能構成例を説明する図である。It is a figure explaining the function structural example of an electrostatic capacitance type sensor module. 測定部の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structural example of a measurement part. ストローブ信号によって取り込まれる遅延出力信号の数列例を示す図である。It is a figure which shows the example of several numbers of the delay output signal taken in by a strobe signal. シーケンサの動作例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the operation example of a sequencer. 測定部の他の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the other internal structural example of a measurement part. 測定部の他の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the other internal structural example of a measurement part. 静電容量型センサーモジュールの他の機能構成例を説明する図である。It is a figure explaining the other functional structural example of an electrostatic capacitance type sensor module. 電子機器の概念構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a conceptual structure of an electronic device. 電子機器の概念構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a conceptual structure of an electronic device. 電子機器の商品例を示す図である。It is a figure which shows the example of goods of an electronic device. 電子機器の商品例を示す図である。It is a figure which shows the example of goods of an electronic device. 電子機器の商品例を示す図である。It is a figure which shows the example of goods of an electronic device. 電子機器の商品例を示す図である。It is a figure which shows the example of goods of an electronic device. 電子機器の商品例を示す図である。It is a figure which shows the example of goods of an electronic device.

符号の説明Explanation of symbols

1 静電容量型センサーデバイス
21 静電容量型センサーモジュール
23 静電容量型センサーデバイス
27 容量変化測定回路
33 容量変化検出回路
35 判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance type sensor device 21 Capacitance type sensor module 23 Capacitance type sensor device 27 Capacitance change measurement circuit 33 Capacitance change detection circuit 35 Determination part

Claims (7)

静電容量型のセンサーデバイスを構成する複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部と、
容量素子を有し、前記第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を前記容量素子に保持するピークホールド回路と、
前記パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、前記センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で前記容量素子の放電を開始する電流源と、
前記容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段と、
前記複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を前記単位遅延時間長の精度で検出する検出部と
備えた静電容量型のセンサーデバイスの容量変化検出回路。
An electrode drive unit that inputs a pulse signal line-sequentially at a predetermined period to a plurality of rows of first electrode patterns constituting a capacitive sensor device;
Has a capacity element, said first electrode pattern and a peak hold circuit for holding a voltage corresponding to the peak level of the detection signal taken through the second electrode pattern of a plurality of columns intersecting the capacitive element at the other layers When,
At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a current source that starts discharging the capacitive element at a discharge rate according to coordinates in the sensor device;
A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value;
A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time length;
A storage unit for storing signal values corresponding to the plurality of delayed output signals;
Based on the plurality of signal values stored in the storage unit, the electrostatic capacity-type sensor device capacitance change detection circuit and a detection unit for detecting an amount of time to be measured by the unit delay time length accuracy .
前記遅延回路段における遅延量の範囲は、前記検出信号の信号値に変化点が出現する可能性がある時間幅以上である
請求項1に記載の容量変化検出回路。
The capacitance change detection circuit according to claim 1, wherein a range of a delay amount in the delay circuit stage is equal to or longer than a time width in which a change point may appear in the signal value of the detection signal.
前記遅延回路段における遅延量の範囲は、前記検出信号の信号値に変化点が出現する可能性がある時間幅未満であり、
前記測定対象とする時間量の検出は、前記記憶部に対する信号値の記憶動作と検出動作を複数時点について繰り返すことにより実行する
請求項1に記載の容量変化検出回路。
The range of the delay amount in the delay circuit stage is less than a time width in which a change point may appear in the signal value of the detection signal,
The capacitance change detection circuit according to claim 1, wherein the detection of the amount of time to be measured is performed by repeating a signal value storing operation and a detecting operation for the storage unit at a plurality of time points.
数列の第1の電極パターンと、前記第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部と、
容量素子を有し、前記複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を前記容量素子に保持するピークホールド回路と、
前記パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、前記センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で前記容量素子の放電を開始する電流源と、
前記容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段と、
前記複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を前記単位遅延時間長の精度で検出する検出部と、
前記検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部と
備えた静電容量型センサーモジュール。
A first electrode pattern of the multi-column, and a sensor device of a capacitive type and a second electrode pattern of a plurality of rows that intersect at the first electrode pattern and the other layer,
An electrode driver that inputs a pulse signal line-sequentially with a predetermined period to the plurality of first electrode patterns;
It has a capacity element, a peak hold circuit for holding a voltage corresponding to the peak level of the plurality of rows second detection signals taken through the electrode pattern of the capacitor element,
At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a current source that starts discharging the capacitive element at a discharge rate according to coordinates in the sensor device;
A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value;
A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time length;
A storage unit for storing signal values corresponding to the plurality of delayed output signals;
Based on a plurality of signal values stored in the storage unit, a detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of the unit delay time length;
On the basis of the detected amount of time by the detection unit, capacitive sensor module and a determining unit an operation input by the object with a human body or an equivalent electrical characteristics.
静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する処理と、
前記第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルに対応する電圧を容量素子に保持する処理と、
前記パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、前記静電容量型センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で前記容量素子の放電を開始する処理と、
前記容量素子の電圧と基準値とを比較する処理と、
前記比較処理によって得られる比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する処理と、
前記複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶部に記憶する処理と、
前記記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を前記単位遅延時間長の精度で検出する処理と
備えた静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法。
A first electrode pattern of a plurality of rows constituting the capacitive sensor device, a process of inputting pulse signals sequentially line at a predetermined cycle,
A process of holding a voltage corresponding to a peak level of a detection signal extracted through a plurality of columns of second electrode patterns intersecting with the first electrode pattern in another layer in a capacitor element;
At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a process of starting discharge of the capacitive element at a discharge rate according to coordinates in the capacitive sensor device;
A process of comparing the voltage of the capacitive element with a reference value;
A process of sequentially delaying the comparison output signal obtained by the comparison process, and generating a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time lengths;
Processing for storing signal values corresponding to the plurality of delayed output signals in a storage unit;
Based on the plurality of signal values stored in the storage unit, the capacitive sensor device capacitance change detection method that includes a process of detecting an amount of time by the unit delay time length of accuracy to be measured.
表示デバイスと、
前記表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、複数列の第1の電極パターンと、前記第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部と、
容量素子を有し、前記複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を前記容量素子に保持するピークホールド回路と、
前記パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、前記センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で前記容量素子の放電を開始する電流源と、
前記容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段と、
前記複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を前記単位遅延時間長の精度で検出する検出部と、
前記検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
備えた電子機器。
A display device;
A capacitive sensor device which is disposed on a surface of the display device, a first electrode pattern of the multi-column, the second electrode of the plurality of columns intersecting at said first electrode pattern and the other layer A capacitive sensor device having a pattern;
An electrode driver that inputs a pulse signal line-sequentially with a predetermined period to the plurality of first electrode patterns;
It has a capacity element, a peak hold circuit for holding a voltage corresponding to the peak level of the plurality of rows second detection signals taken through the electrode pattern of the capacitor element,
At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a current source that starts discharging the capacitive element at a discharge rate according to coordinates in the sensor device;
A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value;
A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time length;
A storage unit for storing signal values corresponding to the plurality of delayed output signals;
Based on a plurality of signal values stored in the storage unit, a detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of the unit delay time length;
A determination unit that determines an operation input by a human body or an object having an equivalent electrical characteristic based on the amount of time detected by the detection unit;
An electronic device equipped with a system control unit that controls the operation of the entire system.
数列の第1の電極パターンと、前記第1の電極パターンと他層にて交差する複数列の第2の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第1の電極パターンに、所定周期でパルス信号を線順次に入力する電極駆動部と、
容量素子を有し、前記複数列の第2の電極パターンを通じて取り出された検出信号のピークレベルに対応する電圧を前記容量素子に保持するピークホールド回路と、
前記パルス信号に同期した所定のタイミングにおいて、前記センサーデバイスにおける座標に応じた放電速度で前記容量素子の放電を開始する電流源と、
前記容量素子の電圧と基準値とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較出力信号を順次遅延し、単位遅延時間長ずつ比較時点の異なる複数の遅延出力信号を生成する遅延回路段と、
前記複数の遅延出力信号に対応する信号値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された複数の信号値に基づいて、測定対象とする時間量を前記単位遅延時間長の精度で検出する検出部と、
前記検出部で検出された時間量に基づいて、人体又は同等の電気的特性を有する物体による操作入力を判定する判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
備えた電子機器。
A first electrode pattern of the multi-column, and a sensor device of a capacitive type and a second electrode pattern of a plurality of rows that intersect at the first electrode pattern and the other layer,
An electrode driver that inputs a pulse signal line-sequentially with a predetermined period to the plurality of first electrode patterns;
It has a capacity element, a peak hold circuit for holding a voltage corresponding to the peak level of the plurality of rows second detection signals taken through the electrode pattern of the capacitor element,
At a predetermined timing synchronized with the pulse signal, a current source that starts discharging the capacitive element at a discharge rate according to coordinates in the sensor device;
A comparator that compares the voltage of the capacitive element with a reference value;
A delay circuit stage that sequentially delays the comparison output signal of the comparator and generates a plurality of delayed output signals having different comparison time points by unit delay time length;
A storage unit for storing signal values corresponding to the plurality of delayed output signals;
Based on a plurality of signal values stored in the storage unit, a detection unit that detects the amount of time to be measured with accuracy of the unit delay time length;
A determination unit that determines an operation input by a human body or an object having an equivalent electrical characteristic based on the amount of time detected by the detection unit;
An electronic device equipped with a system control unit that controls the operation of the entire system.
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