JP5549145B2 - Capacitance detection device - Google Patents

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Description

本発明は、指などの物体の接近または接触に応じて静電容量が変化する容量素子の検出に関する。   The present invention relates to detection of a capacitive element whose capacitance changes according to the approach or contact of an object such as a finger.

パーソナルコンピュータや携帯電話などの電子装置において、静電容量の変化を利用した入力装置が利用されている。例えば、フラットポインティングデバイスは、静電容量を有する容量素子を2次元アレイ状に操作面に配列させ、指を操作面に接近させまたは接触させると、その位置の容量素子の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することで、指の入力位置や移動を求めることができる。特許文献1は、このような静電容量の変化を検出する静電容量式センサを開示している。   In an electronic device such as a personal computer or a mobile phone, an input device using a change in capacitance is used. For example, in a flat pointing device, when capacitance elements having capacitance are arranged on the operation surface in a two-dimensional array and a finger is brought close to or in contact with the operation surface, the capacitance of the capacitance element at that position changes. . By detecting the change in capacitance, the input position and movement of the finger can be obtained. Patent Document 1 discloses a capacitance type sensor that detects such a change in capacitance.

特開2004−132886号JP 2004-132886 A

図1は、従来の静電容量検出装置の構成例を示すブロック図である。静電容量を有する容量素子Csは、4行×4列からなるマトリックス状に配列されている。各行方向の容量素子Csの一方の電極は、信号線X〜Xにそれぞれ共通に接続され、各列方向の容量素子Csの他方の電極は、信号線Y〜Yにそれぞれ共通に接続されている。これらの容量素子Csは、電子デバイスの操作面や操作パネルなどの部材の下方に配置され、指などの物体が操作面に接近しまたは接触されると、その位置の容量素子Csの静電容量が変化する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional capacitance detection device. Capacitance elements Cs having capacitance are arranged in a matrix of 4 rows × 4 columns. One electrode of the capacitive element Cs in each row direction is commonly connected to the signal lines X 1 to X 4, and the other electrode of the capacitive element Cs in each column direction is commonly connected to the signal lines Y 1 to Y 4. It is connected. These capacitive elements Cs are arranged below members such as the operation surface and operation panel of the electronic device, and when an object such as a finger approaches or comes into contact with the operation surface, the capacitance of the capacitive element Cs at that position. Changes.

信号線X〜Xおよび信号線Y〜Yは、静電容量検出部10(10−1、10−2、・・・10−8)に接続される。図には、信号線Yの出力に接続された静電容量検出部10−1が示されている。静電容量検出部10−1は、切替回路12と、切替回路12の切替を制御して容量素子Csに定電流を供給し、容量素子Csの静電容量に応じた周波数を有する三角波信号を生成するプログラマブルドライバ14と、三角波信号を2値化するシュミット回路16と、シュミット回路16から出力されるパルス信号のパルス数をカウントし周波数を測定するカウンタ18とを有する。 The signal lines X 1 to X 4 and the signal lines Y 1 to Y 4 are connected to the capacitance detection unit 10 (10-1, 10-2,... 10-8). Figure, the capacitance detection unit 10-1 connected to an output of the signal lines Y 1 are shown. The capacitance detection unit 10-1 controls the switching of the switching circuit 12 and the switching circuit 12, supplies a constant current to the capacitive element Cs, and outputs a triangular wave signal having a frequency corresponding to the capacitance of the capacitive element Cs. A programmable driver 14 to be generated, a Schmitt circuit 16 that binarizes the triangular wave signal, and a counter 18 that counts the number of pulses of the pulse signal output from the Schmitt circuit 16 and measures the frequency.

切替回路12は、信号線Yに接続された入力端子と、シュミット回路16に接続された出力端子と、定電流源に接続された電源端子と、接地電位に接続された接地端子とを有する。切替回路12は、入力端子、出力端子、電源端子および接地端子間の接続の切替を行う。例えば、信号線Yと信号線Xが交差する容量素子Csの静電容量を測定するとき、信号線Xは切替回路12により接地端子に接続され、信号線Yは切替回路12により電源端子に接続され、容量素子Csに定電流からの電荷が充電される。次いで、切替回路12は、信号線Yに接続された入力端子を出力端子に接続することで、容量素子Csに充電された電荷を読み出し、容量素子Csの静電容量に応じた周波数をもつ三角波信号が生成される。この三角波信号の周波数は、カウンタ18によって測定され、周波数の変化から静電容量の変化が検出される。 Switching circuit 12 has an input terminal connected to the signal line Y 1, and an output terminal connected to a Schmitt circuit 16, a power supply terminal connected to the constant current source, and a ground terminal connected to ground potential . The switching circuit 12 switches the connection among the input terminal, the output terminal, the power supply terminal, and the ground terminal. For example, when measuring the capacitance of the capacitive element Cs 1 where the signal line Y 1 and the signal line X 1 intersect, the signal line X 1 is connected to the ground terminal by the switching circuit 12, and the signal line Y 1 is switched to the switching circuit 12. Is connected to the power supply terminal, and the capacitor Cs 1 is charged with a charge from a constant current. Next, the switching circuit 12 reads the electric charge charged in the capacitive element Cs 1 by connecting the input terminal connected to the signal line Y 1 to the output terminal, and the frequency according to the capacitance of the capacitive element Cs 1. A triangular wave signal is generated. The frequency of the triangular wave signal is measured by the counter 18, and a change in capacitance is detected from the change in frequency.

4行×4列の容量素子の各々を一定周期でスキャン(静電容量の測定)することで、静電容量が変化した容量素子、すなわち、操作面上で時間的に移動する指の位置や移動を検出することができる。   Capacitance elements whose capacitance has changed by scanning each of the 4 rows × 4 columns of capacitance elements at a constant period (capacitance measurement), that is, the position of the finger moving in time on the operation surface, Movement can be detected.

ここで、三角波信号に含まれるノイズは、シュミット回路(ヒステリシス回路)や図示しないディジタルフィルタにより除去することができる。しかしながら、このようなノイズ対策では、三角波信号の周波数とノイズ周波数とが同じであると、ノイズを十分に分離して除去することができず、ノイズの影響により静電容量が変化した容量素子を誤って検出してしまい、結果として、操作面上の正確な入力位置または移動を求めることができないという課題がある。   Here, noise included in the triangular wave signal can be removed by a Schmitt circuit (hysteresis circuit) or a digital filter (not shown). However, with such noise countermeasures, if the frequency of the triangular wave signal and the noise frequency are the same, the noise cannot be sufficiently separated and removed, and a capacitive element whose capacitance has changed due to the influence of noise can be removed. There is a problem in that it is erroneously detected, and as a result, an accurate input position or movement on the operation surface cannot be obtained.

また、製造バラツキにより、各容量素子の誘電体膜の膜厚が一定でなくなると、静電容量の検出の感度が異なり、検出精度にムラが生じ、操作性の悪化や操作ムラにつながる。特に、容量素子間の静電容量の差が大きすぎると、静電容量の変化を検出することが難しくなる場合もある。   Further, if the film thickness of the dielectric film of each capacitive element becomes non-constant due to manufacturing variation, the detection sensitivity of the capacitance is different, and the detection accuracy becomes uneven, leading to deterioration in operability and operation unevenness. In particular, if the difference in capacitance between capacitive elements is too large, it may be difficult to detect a change in capacitance.

本発明は、このような従来の課題を解決し、静電容量の変化を正確に検出することができる静電容量検出装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a capacitance detection device capable of accurately detecting a change in capacitance.

本発明に係る静電容量検出装置は、一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出するものであって、2次元状に配された複数の容量素子と、定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する生成手段と、前記出力信号の周波数に基づき容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、前記検出された静電容量の変化がノイズによるものか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によりノイズによるものと判定されたとき、前記定電流源から供給される電流値を可変する可変手段とを有する。   The capacitance detection device according to the present invention includes a plurality of capacitive elements having one electrode and the other electrode facing the one electrode, and forming a capacitance between the one electrode and the other electrode, A change in capacitance of a capacitive element is detected in response to the approach or contact of an object, and a plurality of two-dimensionally arranged capacitive elements and a current from a constant current source are supplied to each capacitive element. Generating means for generating an output signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element; detecting means for detecting a change in capacitance of the capacitive element based on the frequency of the output signal; and Determination means for determining whether or not the change in electric capacity is due to noise; and variable means for varying a current value supplied from the constant current source when the determination means determines that the change is due to noise.

好ましくは前記判定手段は、一定期間内における静電容量の変化が検出された容量素子の位置の移動量がしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化はノイズによるものと判定する。好ましくは前記判定手段は、一定時間内における静電容量の変化が検出された容量素子の位置の方向の変化量がしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化はノイズによるものと判定する。好ましくは前記可変手段は、複数の電流値とこれに対応する複数の周波数との関係を規定したテーブルを参照し、前記出力信号の周波数と異なる周波数に対応する電流値を前記定電流源から供給させる。好ましくは前記可変手段は、前記出力信号の周波数の高調波に近似する周波数となる電流値を前記定電流源からに供給させる。   Preferably, the determination unit determines that the change in capacitance is due to noise when the amount of movement of the position of the capacitive element in which the change in capacitance has been detected within a certain period exceeds a threshold value. Preferably, the determination unit determines that the change in capacitance is due to noise when the change in the direction of the position of the capacitive element in which the change in capacitance is detected within a predetermined time exceeds a threshold value. . Preferably, the variable means refers to a table defining a relationship between a plurality of current values and a plurality of frequencies corresponding thereto, and supplies a current value corresponding to a frequency different from the frequency of the output signal from the constant current source. Let Preferably, the variable means supplies a current value having a frequency approximate to a harmonic of the frequency of the output signal from the constant current source.

好ましくは前記生成手段は、前記定電流源と基準電位との間にスイッチング素子を含み、容量素子の一方の電極は、前記定電流源と前記スイッチング素子との接続ノードに接続され、前記スイッチング素子がオフされたとき前記定電流源から容量素子に電流が供給される、前記スイッチング素子がオンされたとき前記定電流源から容量素子への電流の供給が停止される。前記生成手段はさらに、前記接続ノードと複数の容量素子との間の各々の接続を切替える切替回路を含むことができる。前記生成手段は、前記出力信号として三角波信号を生成し、さらに前記生成手段は、前記三角波信号を2値化する2値化回路と2値化された信号のノイズを除去するフィルタとを含むことができる。好ましくは前記定電流源は、複数の電流源を供給可能なカレントミラー回路を含み、前記可変手段は、前記カレントミラー回路の複数の電流源を選択する。   Preferably, the generation unit includes a switching element between the constant current source and a reference potential, and one electrode of the capacitive element is connected to a connection node between the constant current source and the switching element, and the switching element When is turned off, current is supplied from the constant current source to the capacitive element, and when the switching element is turned on, supply of current from the constant current source to the capacitive element is stopped. The generating unit may further include a switching circuit that switches each connection between the connection node and the plurality of capacitive elements. The generating means generates a triangular wave signal as the output signal, and the generating means further includes a binarizing circuit for binarizing the triangular wave signal and a filter for removing noise of the binarized signal. Can do. Preferably, the constant current source includes a current mirror circuit capable of supplying a plurality of current sources, and the variable means selects a plurality of current sources of the current mirror circuit.

さらに本発明に係る静電容量検出装置は、一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出するものであって、2次元状に配された複数の容量素子と、定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する生成手段と、前記複数の容量素子に物体が接近もしくは接触されていない状態で、前記生成手段によって生成された容量素子の出力信号の周波数と基準容量素子の基準周波数と比較し、基準周波数との周波数の差分をメモリに記憶する走査手段と、前記記憶手段に記憶された周波数の差分を用いて前記生成手段により得られた出力信号の周波数を補正する補正手段と、前記補正された出力信号の周波数に基づき静電容量の変化を検出する検出手段とを有する。   Furthermore, the capacitance detection device according to the present invention includes a plurality of capacitive elements that have one electrode and the other electrode facing the one electrode, and that form a capacitance between the one electrode and the other electrode. , Which detects a change in capacitance of a capacitive element in accordance with the approach or contact of an object, and supplies a plurality of capacitive elements arranged in a two-dimensional manner and current from a constant current source to each capacitive element Generating means for generating an output signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element; and a capacitive element generated by the generating means in a state where an object is not approaching or in contact with the plurality of capacitive elements Obtained by the generating means using the scanning means for comparing the frequency difference between the output signal and the reference frequency of the reference capacitive element in the memory and the frequency difference stored in the storage means. Output signal Having a correction means for correcting the frequency, and detection means for detecting a change in capacitance based on the frequency of the corrected output signal.

好ましくは前記基準容量素子は、前記複数の容量素子の中から選択された1つの容量素子である。好ましくは前記基準容量素子は、外部に接続された既知の容量素子を有する容量素子である。好ましくは前記走査手段は、静電容量検出装置の電源投入時に実行される。好ましくは静電容量検出装置はさらに、前記検出手段により静電容量の変化が検出された容量素子の位置または座標を算出する算出手段を含む。上記の静電容量検出装置は、位置入力装置に利用することができる。   Preferably, the reference capacitive element is one capacitive element selected from the plurality of capacitive elements. Preferably, the reference capacitive element is a capacitive element having a known capacitive element connected to the outside. Preferably, the scanning means is executed when the electrostatic capacity detection device is turned on. Preferably, the capacitance detection device further includes calculation means for calculating a position or coordinates of the capacitive element in which a change in capacitance is detected by the detection means. Said electrostatic capacitance detection apparatus can be utilized for a position input device.

本発明によれば、検出された静電容量の変化がノイズによるものと判定されたとき、定電流源の電流値を可変することで、出力信号の周波数をノイズ周波数から異ならせることができ、これにより、出力信号からノイズを分離し除去することができ、静電容量の変化を正確に検出することが可能である。また、各容量素子の静電容量のバラツキを補正することで、静電容量の変化をより正確に検出することができる。   According to the present invention, when it is determined that the detected change in capacitance is due to noise, by changing the current value of the constant current source, the frequency of the output signal can be made different from the noise frequency, Thereby, noise can be separated and removed from the output signal, and a change in capacitance can be accurately detected. Further, by correcting the variation in the capacitance of each capacitive element, it is possible to detect the change in capacitance more accurately.

従来の静電容量検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional electrostatic capacitance detection apparatus. 本発明の第1の実施例に係る静電容量検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 三角波発生回路および波形図の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a triangular wave generation circuit and a waveform diagram. 可変電流パターンテーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a variable current pattern table. 定電流源のカレントミラー回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the current mirror circuit of a constant current source. マイクロコントローラによる静電容量検出のための動作フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the operation | movement flow for the electrostatic capacitance detection by a microcontroller. ノイズか否かの判定フローの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the determination flow of whether it is noise. 本発明の第2の実施例に係る静電容量検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る静電容量検出装置の動作フローである。It is an operation | movement flow of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 補正テーブルの一例である。It is an example of a correction table.

以下、本発明の最良の形態に係る静電容量検出装置について図面を参照して説明する。   Hereinafter, a capacitance detection device according to the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明の第1の実施例に係る静電容量検出装置の構成を示すブロック図である。図には、複数の容量素子のうちの代表的な1つの容量素子Csが例示されている。本実施例に係る静電容量検出装置100は、容量素子Csに接続された切替回路110と、切替回路110に接続されたプログラマブル駆動回路120と、プログラマブル駆動回路120から生成された三角波信号を受け取るシュミット内蔵の2値化回路130と、2値化回路130の出力に接続されたディジタルフィルタ140と、ディジタルフィルタ140から出力された矩形波信号の周波数を測定する周波数測定部150と、プログラマブル駆動回路120の定電流を可変する可変電流制御部160と、定電流源から供給可能な複数の電流値とこれに対応する周波数との関係を規定した可変電流パターンテーブル170と、静電容量の変化の検出やその他の制御を行うマイクロコントローラ180とを含んで構成される。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the capacitance detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a representative capacitive element Cs of a plurality of capacitive elements is illustrated. The capacitance detection apparatus 100 according to the present embodiment receives a switching circuit 110 connected to the capacitive element Cs, a programmable drive circuit 120 connected to the switching circuit 110, and a triangular wave signal generated from the programmable drive circuit 120. Schmitt built-in binarization circuit 130, digital filter 140 connected to the output of binarization circuit 130, frequency measurement unit 150 for measuring the frequency of the rectangular wave signal output from digital filter 140, and programmable drive circuit 120, a variable current control unit 160 that varies a constant current, a variable current pattern table 170 that defines a relationship between a plurality of current values that can be supplied from a constant current source and frequencies corresponding thereto, and a change in capacitance And a microcontroller 180 that performs detection and other controls.

複数の容量素子Csは、例えば図1に示したように、電子デバイスの操作面を提供する部材の下方に4行×4列のマトリックスに配列される。切替回路110は、複数の容量素子Csを一定の周期で走査する。すなわち、切替回路110は、個々の容量素子の静電容量が一定周期で順番に測定されるように各容量素子Csと駆動回路120間の接続を切替える。切替回路120の動作は、例えば、マイクロコントローラ180によって制御されてもよいし、あるいはプログラマブル駆動回路120によって行われるようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 1, the plurality of capacitive elements Cs are arranged in a matrix of 4 rows × 4 columns below a member that provides an operation surface of the electronic device. The switching circuit 110 scans the plurality of capacitive elements Cs at a constant cycle. That is, the switching circuit 110 switches the connection between each capacitive element Cs and the drive circuit 120 so that the capacitance of each capacitive element is measured in order at a constant period. The operation of the switching circuit 120 may be controlled by the microcontroller 180 or may be performed by the programmable drive circuit 120, for example.

プログラマブル駆動回路120は、供給される電流値を可変することができる定電流源122とスイッチング素子124を含み、スイッチング素子124のオン・オフを制御して容量素子Csへの電流の供給を制御し、切替回路110によって選択された容量素子Csの静電容量に応じた周波数をもつ三角波信号を生成する。   The programmable drive circuit 120 includes a constant current source 122 and a switching element 124 that can vary a supplied current value, and controls the on / off of the switching element 124 to control the supply of current to the capacitor element Cs. Then, a triangular wave signal having a frequency corresponding to the capacitance of the capacitive element Cs selected by the switching circuit 110 is generated.

図3(a)は、三角波信号を生成する回路例であり、図3(b)は、ノードNとスイッチSWの波形図である。同図に示すように、定電流源122に直列にスイッチSW124が接続され、これらの接続ノードNに容量素子Csが選択的に接続される。ノードNは、コンパレータCOMP1の反転入力端子に接続され、他方の非反転入力端子には、三角波信号の上限を決定する電位Vd1が接続される。さらにノードNは、コンパレータCOMP2の非反転入力端子に接続され、他方の反転入力端子には、三角波信号の下限を決定する電位Vd2が接続される。スイッチSWは、コンパレータCOMP1がLレベルに反転したことに応答してオン状態になり、コンパレータCOMP2がLレベルに反転したことに応答してオフ状態に切替えられる。 3A is a circuit example for generating a triangular wave signal, and FIG. 3B is a waveform diagram of the node N and the switch SW. As shown in the figure, a switch SW124 is connected in series to the constant current source 122, and a capacitive element Cs is selectively connected to these connection nodes N. The node N is connected to the inverting input terminal of the comparator COMP1, and the other non-inverting input terminal is connected to the potential V d1 that determines the upper limit of the triangular wave signal. Further, the node N is connected to the non-inverting input terminal of the comparator COMP2, and the other inverting input terminal is connected to the potential Vd2 that determines the lower limit of the triangular wave signal. The switch SW is turned on in response to the comparator COMP1 being inverted to L level, and is switched to the off state in response to the comparator COMP2 being inverted to L level.

シュミット内蔵の2値化回路130は、好ましくは三角波信号と、基準電圧と比較するコンパレータを含み、三角波信号を矩形波信号に変換する。ディジタルフィルタ140は、例えば、IIRフィルタまたはFIRフィルタを含み、2値化された信号に含まれるノイズ成分を除去する。周波数測定部150は、例えばカウンタを含み、ディジタルフィルタ140から出力された矩形波信号のパルスをカウントすることにより周波数を測定する。   The Schmitt built-in binarization circuit 130 preferably includes a triangular wave signal and a comparator for comparing with a reference voltage, and converts the triangular wave signal into a rectangular wave signal. The digital filter 140 includes, for example, an IIR filter or an FIR filter, and removes a noise component included in the binarized signal. The frequency measurement unit 150 includes a counter, for example, and measures the frequency by counting the pulses of the rectangular wave signal output from the digital filter 140.

可変電流パターンテーブル170は、例えば図4に示すようなテーブルをメモリに記憶する。テーブルには、定電流源122から供給可能なされる電流値I、I、・・・Iとそれに対応する周波数f、f、・・・fとの関係を規定している。可変電流制御部160は、静電容量の変化の検出がノイズによる影響であると判定されたとき、可変電流パターンテーブル170を参照し、三角波信号の周波数と異なる周波数となるような電流値を選択し、これを定電流源122から供給させる。 The variable current pattern table 170 stores, for example, a table as shown in FIG. 4 in the memory. The table, the current value I 1, I 2, which is capable of supplying a constant current source 122, · · · I n and the frequency f 1, f 2 corresponding thereto, defines the relationship between the · · · f n . The variable current control unit 160 refers to the variable current pattern table 170 and selects a current value that has a frequency different from the frequency of the triangular wave signal when it is determined that the detection of the change in capacitance is due to noise. Then, this is supplied from the constant current source 122.

定電流源122は、好ましくはカレントミラー回路から構成される。図5に、定電流源および可変電流制御部160の構成例を示す。カレントミラー回路は、MOSトランジスタQ1と、これと同じ特性を持つ複数のMOSトランジスタQ2〜Qnとを含んでいる。トランジスタQ1のゲートは、ソースに接続され、ドレインはノードNに接続されている。トランジスタQ2は、トランジスタQ1と並列になるように、そのゲートは、トランジスタQ1のゲートに共通に接続され、そのドレインはノードNに接続されている。また、トランジスタQ3〜Qnもまた、トランジスタQ1と並列になるように、そのゲートがトランジスタQ1のゲートに接続されているが、それらのドレインは、スイッチSW1、SW2、・・・SWn−1を介してノードNに接続されている。可変電流制御部160は、各スイッチSW1〜SWn−1の開閉を制御することで、定電流源からの電流値を可変する。例えば、すべてのスイッチSW1〜SWn−1がオフされたとき、ノードNには、トランジスタQ1、Q2の2つのドレイン電流Id×2が供給され、スイッチSW1〜SWn−1がオンされたとき、ノードNには、n個のドレイン電流Id×nがノードNに供給される。   The constant current source 122 is preferably composed of a current mirror circuit. FIG. 5 shows a configuration example of the constant current source and variable current control unit 160. The current mirror circuit includes a MOS transistor Q1 and a plurality of MOS transistors Q2 to Qn having the same characteristics. The gate of the transistor Q1 is connected to the source, and the drain is connected to the node N. The gate of the transistor Q2 is connected in common to the gate of the transistor Q1, and the drain thereof is connected to the node N so as to be in parallel with the transistor Q1. The gates of the transistors Q3 to Qn are also connected to the gate of the transistor Q1 so as to be in parallel with the transistor Q1, and their drains are connected via switches SW1, SW2,... SWn-1. Connected to node N. The variable current control unit 160 varies the current value from the constant current source by controlling opening and closing of the switches SW1 to SWn-1. For example, when all the switches SW1 to SWn-1 are turned off, the node N is supplied with two drain currents Id × 2 of the transistors Q1 and Q2, and when the switches SW1 to SWn-1 are turned on, the node N In N, n drain currents Id × n are supplied to the node N.

マイクロコントローラ180は、ROMまたはRAMを含み、そこに容量素子すなわち静電容量の変化を検出するためのプログラムを格納する。図6に、マイクロコントローラ180がプログラムを実行したときの検出フローを示す。先ず、マイクロコントローラ180は、可変電流パターンテーブルを参照し、予め決められた周波数に対応する電流値を定電流源122に設定する(ステップS101)。これに応じて、可変電流制御部160は、定電流源122のスイッチSW1〜SWn−1を制御する。   The microcontroller 180 includes a ROM or a RAM, and stores a program for detecting a change in capacitance element, that is, capacitance. FIG. 6 shows a detection flow when the microcontroller 180 executes the program. First, the microcontroller 180 refers to the variable current pattern table and sets a current value corresponding to a predetermined frequency in the constant current source 122 (step S101). In response to this, the variable current control unit 160 controls the switches SW1 to SWn-1 of the constant current source 122.

次に、マイクロコントローラ180は、切替回路110の切替動作を制御し、各々の容量素子の静電容量が一定周期で測定されるように各容量素子を走査する(ステップS102)。すなわち、切替回路110によって容量素子が選択され、さらにスイッチング素子がオフされている期間に定電流源からの電流が選択された容量素子に供給され、これにより、容量素子の静電容量に応じた周波数をもつ三角波信号が生成される。三角波信号は、2値化回路130で2値化され、その矩形波信号のノイズがディジタルフィルタ140によって除去され、矩形波信号の周波数が周波数測定部150で測定され、測定結果がマイクロコントローラ180に提供される。   Next, the microcontroller 180 controls the switching operation of the switching circuit 110, and scans each capacitive element so that the capacitance of each capacitive element is measured at a constant period (step S102). That is, the capacitance element is selected by the switching circuit 110, and further, the current from the constant current source is supplied to the selected capacitance element during the period when the switching element is turned off. A triangular wave signal having a frequency is generated. The triangular wave signal is binarized by the binarization circuit 130, the noise of the rectangular wave signal is removed by the digital filter 140, the frequency of the rectangular wave signal is measured by the frequency measuring unit 150, and the measurement result is sent to the microcontroller 180. Provided.

マイクロコントローラ180は、測定された周波数に基づき容量素子の静電容量に変化が生じたか否かを検出する(ステップS103)。次に、マイクロコントローラ180は、静電容量の変化が、ノイズの影響によるものか否かを判定する(ステップS104)。静電容量の変化がノイズの影響によるものと判定したとき、マイクロコントローラ180は、可変電流パターンテーブル170を参照し、設定された周波数あるいは周波数測定部150で測定された周波数と異なる周波数が選択されるような電流値を選択する。例えば、現在設定されている電流値がIで(周波数f)あるとき、変換された周波数または周波数fと異なる周波数fが選択されるように電流値を設定する。好ましくは、新たに選択される周波数は、測定された周波数の高調波となることが望ましい。 The microcontroller 180 detects whether or not the capacitance of the capacitive element has changed based on the measured frequency (step S103). Next, the microcontroller 180 determines whether or not the change in capacitance is due to the influence of noise (step S104). When determining that the change in capacitance is due to the influence of noise, the microcontroller 180 refers to the variable current pattern table 170 and selects a frequency that is different from the set frequency or the frequency measured by the frequency measurement unit 150. Select a current value that For example, the current value that is currently set When a (frequency f 1) in I 1, the frequency f 2 different transformed frequency or the frequency f 1 is set to the current value to be selected. Preferably, the newly selected frequency is a harmonic of the measured frequency.

可変電流制御部160は、選択された周波数に基づき定電流源122から供給される電流値を可変する(ステップS105)。可変電流制御部160は、例えば図5に示すカレントミラー回路において、スイッチSW1〜SWn−1の中からオンされるべきスイッチを選択する。定電流源122の電流値が可変されたことで、三角波信号の周波数が変化され、三角波信号に含まれるノイズがシュミット2値化回路130およびディジタルフィルタ140により効果的に除去される。   The variable current control unit 160 varies the current value supplied from the constant current source 122 based on the selected frequency (step S105). The variable current control unit 160 selects a switch to be turned on from the switches SW1 to SWn-1 in the current mirror circuit shown in FIG. 5, for example. Since the current value of the constant current source 122 is varied, the frequency of the triangular wave signal is changed, and the noise included in the triangular wave signal is effectively removed by the Schmitt binarization circuit 130 and the digital filter 140.

次に、静電容量の変化がノイズか否かを判定するフローを図7に示す。ここでは、操作面上を移動する物体を指とする。マイクロコントローラ180は、静電容量の変化が検出されると、当該検出から一定期間内に静電容量の変化が検出された容量素子を監視し、その間の指の移動量と移動方向を算出する(ステップS201)。次に、指の移動量が予め決められたしきい値S1よりも大きいとき、静電容量の変化は、ノイズの影響によるものと判定する(ステップS205)。また、指の移動量がしきい値S1以下であっても、移動方向が変化したときあるいは移動方向の変化量がしきい値S2を越えるとき、ノイズの影響によるものと判定する(ステップS205)。   Next, FIG. 7 shows a flow for determining whether or not the change in capacitance is noise. Here, an object moving on the operation surface is a finger. When a change in capacitance is detected, the microcontroller 180 monitors the capacitive element in which the change in capacitance is detected within a certain period from the detection, and calculates the movement amount and movement direction of the finger during that period. (Step S201). Next, when the movement amount of the finger is larger than a predetermined threshold value S1, it is determined that the change in capacitance is due to the influence of noise (step S205). Even if the movement amount of the finger is equal to or less than the threshold value S1, it is determined that the influence of noise is caused when the movement direction changes or when the movement direction change amount exceeds the threshold value S2 (step S205). .

好ましくは、しきい値S1、S2は、実験的なデータから決定される。好ましい例では、容量素子の静電容量は、約30pFであり、指が接触または接近したときの静電容量の変化量は、約0.2pFであるのに対し、結合容量を経由して容量素子に入力するノイズによる信号の変化量は、約10pF程度の静電容量の変化に相当し、これは、正常な操作が行われたときの静電容量の変化に対して著しく大きい。ノイズの影響により誤って検出されたときの指の移動量は、通常の操作が行われたときの移動量に比較して著しく大きくなる傾向がある。また、通常の操作が行われたときの移動方向は、ほぼ直線的であるのに対し、ノイズの影響により検出された指の移動方向は、非直線的であって変化量が大きいことがわかっている。   Preferably, the threshold values S1, S2 are determined from experimental data. In a preferred example, the capacitance of the capacitive element is about 30 pF, and the amount of change in capacitance when a finger touches or approaches is about 0.2 pF. The amount of change in signal due to noise input to the element corresponds to a change in capacitance of about 10 pF, which is significantly larger than the change in capacitance when a normal operation is performed. The amount of finger movement when erroneously detected due to the influence of noise tends to be significantly greater than the amount of movement when a normal operation is performed. In addition, the movement direction when a normal operation is performed is almost linear, whereas the finger movement direction detected due to the influence of noise is non-linear and the amount of change is large. ing.

上記の判定フローでは、移動量と移動方向を個別に判定の基準に用いたが、移動量と移動方向の双方が条件を満足するときに、ノイズの影響と判定するようにしてもよい。すなわち、移動量がしきい値S1よりも大きくかつ移動方向の変化量がしきい値S2よりも大きいとき、ノイズの影響と判定する。さらに、ノイズか否かの判定動作は、図7に示す判定フローを複数回繰り返し、すべての判定結果においてノイズの影響と判定されたときに、ノイズの影響と判定して、判定精度を高めるようにしてもよい。   In the above determination flow, the amount of movement and the direction of movement are individually used as criteria for determination. However, when both the amount of movement and the direction of movement satisfy the conditions, it may be determined that the influence of noise. That is, when the movement amount is larger than the threshold value S1 and the change amount in the movement direction is larger than the threshold value S2, it is determined that the influence of noise. Further, in the determination operation of whether or not the noise, the determination flow shown in FIG. 7 is repeated a plurality of times, and when it is determined that the influence of noise is found in all the determination results, the determination is made as the influence of noise and the determination accuracy is improved. It may be.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。図8は、第2の実施例に係る静電容量検出装置の構成を示しており、図2と同一構成のものについては同一参照番号を付してある。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows the configuration of the capacitance detection apparatus according to the second embodiment, and the same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals.

容量素子がもつ静電容量に対して、指等の物体が接近しまたは接触したときの静電容量の変化量は小さい。例えば、容量素子の静電容量が30pF程度であるとき、静電容量の変化量は0.2pF程度になり得る。このため、容量素子間の静電容量のバラツキが大きいと、静電容量の大きさがバラツキによるものなのか、物体の接触等によるものなのか判別がし難くなり、静電容量の変化を正確に検出することができないことがある。他方、容量素子の誘電体膜の膜厚は、製造時の成膜プロセス等の影響を受けすべての静電容量を均一にすることは難しい。第2の実施例では、製造段階等で生じる容量素子間の静電容量のバラツキを補正(キャリブレーション)する機能を備えている。   The amount of change in capacitance when an object such as a finger approaches or comes into contact with the capacitance of the capacitive element is small. For example, when the capacitance of the capacitive element is about 30 pF, the amount of change in the capacitance can be about 0.2 pF. For this reason, if there is a large variation in capacitance between capacitive elements, it will be difficult to determine whether the capacitance is due to variation or due to contact with an object. May not be detected. On the other hand, the thickness of the dielectric film of the capacitive element is affected by the film forming process during manufacturing, and it is difficult to make all the capacitances uniform. The second embodiment has a function of correcting (calibrating) variations in capacitance between capacitive elements that occur in the manufacturing stage or the like.

第2の実施例に係る静電容量検出装置100Aは、2次元マトリックス状に配列される複数の容量素子C〜Cを走査するセレクタ200と、セレクタ200によって走査された容量素子の静電容量のバラツキを補正するための補正テーブル210とを備えている。 The capacitance detection apparatus 100A according to the second embodiment includes a selector 200 that scans a plurality of capacitance elements C 1 to C n arranged in a two-dimensional matrix, and the capacitance of the capacitance elements scanned by the selector 200. And a correction table 210 for correcting the variation in capacity.

マイクロコントローラ180は、後述するように、すべての容量素子の静電容量を測定し、製造時などに発生した静電容量のバラツキを補正するための補正データを補正テーブル210に記憶し、記憶された補正データを用いて測定された静電容量を補正する。   As will be described later, the microcontroller 180 measures the capacitance of all the capacitive elements, and stores correction data for correcting variations in capacitance generated during manufacturing or the like in the correction table 210. The measured capacitance is corrected using the corrected data.

図9は、第2の実施例における静電容量の補正動作を説明するためのフローである。電源投入時に、マイクロコントローラ180は、セレクタ200を制御し、すべての容量素子を走査する(ステップS301、S302)。この走査が行われるとき、容量素子には、指等の物体が接近または接触されていないものとする。次に、マイクロコントローラ180は、操作された容量素子の静電容量を測定する(ステップS303)。静電容量の測定は、第1の実施例と同様に行われる。すなわち、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ三角波信号を生成し、周波数測定部150により三角波信号の周波数を測定し、各容量素子の静電容量を測定する。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the capacitance correcting operation in the second embodiment. When the power is turned on, the microcontroller 180 controls the selector 200 to scan all the capacitive elements (steps S301 and S302). When this scanning is performed, it is assumed that an object such as a finger is not approaching or touching the capacitive element. Next, the microcontroller 180 measures the capacitance of the operated capacitive element (step S303). The capacitance is measured in the same way as in the first embodiment. That is, a triangular wave signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element is generated, the frequency of the triangular wave signal is measured by the frequency measuring unit 150, and the capacitance of each capacitive element is measured.

次に、マイクロコントローラ180は、容量素子間の静電容量のバラツキを算出する(ステップS304)。仮に、すべての容量素子の静電容量が等しいならば、各容量素子について測定された周波数はすべて等しくなる。マイクロコントローラ180は、複数の容量素子の中から1つの容量素子を基準容量素子Crefとして選択し、基準容量素子Crefと他の容量素子との間の相対的な静電容量のバラツキである、周波数差分Δfを求める。 Next, the microcontroller 180 calculates the variation in capacitance between the capacitive elements (step S304). If the capacitances of all the capacitive elements are equal, all the frequencies measured for each capacitive element are equal. The microcontroller 180 is a single capacitive element from among a plurality of capacitive elements selected as a reference capacitor element C ref, is the variation of the relative capacitance between the reference capacitance element C ref and another capacitive element The frequency difference Δf is obtained.

次に、マイクロコントローラ180は、求められた周波数差分Δfを補正テーブル210に格納する(ステップS305)。図10に補正テーブルの一例を示す。この例では、容量素子Cを基準容量素子Crefとしたときの、基準容量素子Crefと他の容量素子C〜C間の周波数差分Δf〜fを示している。この補正テーブル210への周波数差Δfの格納は、電源投入時に行なってよく、更に、動作中にこれを周期的に更新してもよい。 Next, the microcontroller 180 stores the obtained frequency difference Δf in the correction table 210 (step S305). FIG. 10 shows an example of the correction table. In this example, frequency differences Δf 2 to f n between the reference capacitive element C ref and the other capacitive elements C 2 to C n when the capacitive element C 1 is the reference capacitive element C ref are shown. The storage of the frequency difference Δf in the correction table 210 may be performed when the power is turned on, and may be periodically updated during operation.

マイクロコントローラ180は、実際に容量素子の静電容量を測定するとき、補正テーブルの周波数差分Δfにより測定された周波数を補正し、静電容量が変化した容量素子を検出する(ステップS306)。例えば、容量素子Cの周波数fが測定されたとき、補正された周波数f2Hは、f2H=f+Δfとなる。他の容量素子C〜Cの周波数も同様に補正される。これにより、各容量素子の静電容量にバラツキが補正され、精度良く静電が変化した容量素子を検出することができる。 When actually measuring the capacitance of the capacitive element, the microcontroller 180 corrects the frequency measured by the frequency difference Δf in the correction table and detects the capacitive element whose capacitance has changed (step S306). For example, when the frequency f 2 of the capacitor C 2 is measured, corrected frequency f 2H is a f 2H = f 2 + Δf 2 . The frequencies of the other capacitive elements C 2 to C n are similarly corrected. As a result, the variation in the capacitance of each capacitive element is corrected, and the capacitive element in which the static electricity can be accurately detected can be detected.

本実施例の静電容量検出装置は、ポイティングデバイス等の入力装置に適用される。ポイティングデバイスのの静電容量測定は、人の指で操作するので被測定対象の静電容量との容量結合でノイズが生じるが、第1の実施例の静電容量検出装置によれば、
(1)ノイズ周波数を避けるように動作するので可変ノイズでも安定動作が可能である、
(2)従来の定電流源の電流値を可変できるように変更したので、大きな機能追加やコストアップにはならない、
(3)ノイズ除去のフィルタが大きな次数である必要がないので、回路規模を小さく、コストダウンをすることが可能である、
(4)簡易なフイルタなので動作電流を削減することが可能になる、という効果がある。
従って、異なるノイズ環境でも安定して容量測定が可能であり、操作感のよいポインティングデバイスが構成することができ、既存の回路の一部変更と簡易的なフィルタによりコストおよび動作電流を増加させることなく低消費電流の動作が可能になる。
The capacitance detection device of the present embodiment is applied to an input device such as a pointing device. Since the capacitance measurement of the pointing device is operated with a human finger, noise is generated due to capacitive coupling with the capacitance of the measurement target. According to the capacitance detection device of the first embodiment,
(1) Since it operates so as to avoid noise frequency, stable operation is possible even with variable noise.
(2) Since the current value of the conventional constant current source has been changed so that it can be varied, it does not add significant functions or increase costs.
(3) Since the noise removal filter need not have a large order, the circuit scale can be reduced and the cost can be reduced.
(4) Since the filter is simple, there is an effect that the operating current can be reduced.
Therefore, it is possible to measure the capacitance stably even in different noise environments, and it is possible to construct a pointing device with a good operational feeling, and to increase the cost and operating current by partially changing existing circuits and simple filters. Operation with low current consumption is possible.

また、静電容量パネルやスイッチは、製造でのバラツキが大きく、電圧、温度、経年変化のバラツキもあり、操作感や検出精度に影響が生じるが、第2の実施例の静電容量検出装置によれば、
(1)静電容量のバラツキを補正することで操作感や検出精度が向上する、
(2)静電容量のバラツキの補正のためのオバーヘッドが小さく、低コストでで構成することが可能である、
(3)電気的に静電容量のバラツキを補正することができるので、安価な静電スイッチ・パネルで電子デバイスまたはシステムを構成することができる、
(4)静電容量のバラツキを補正することで、実質的に分解能が向上する、という効果がある。
In addition, the capacitance panel and the switch have a large variation in manufacturing, and there are variations in voltage, temperature, and aging, which affects the operational feeling and detection accuracy. The capacitance detection device of the second embodiment According to
(1) The operational feeling and detection accuracy are improved by correcting the variation in capacitance.
(2) The overhead head for correcting the variation in capacitance is small and can be configured at low cost.
(3) Since variation in capacitance can be corrected electrically, an electronic device or system can be configured with an inexpensive electrostatic switch panel.
(4) By correcting the variation in capacitance, there is an effect that the resolution is substantially improved.

上記の例では、複数の容量素子の中から基準容量素子を選択し、容量素子間の相対的な静電容量のバラツキを求めてこれを補正するようにしたが、基準容量素子は、外部に接続された容量素子であってもよい。例えば、静電容量の絶対値が既知であるキャリブレーション用の基準容量素子Crefをセレクタ210に接続し、測定用の容量素子と基準容量素子Crefの静電容量に応じた周波数を測定し、それらの周波数差分Δfを求め、求められた周波数差分Δfを補正テーブルに格納するようにしてもよい。 In the above example, a reference capacitive element is selected from a plurality of capacitive elements, and the relative capacitance variation between the capacitive elements is obtained and corrected. However, the reference capacitive element is externally provided. A connected capacitive element may be used. For example, a calibration reference capacitance element C ref whose absolute value of capacitance is known is connected to the selector 210, and the frequency according to the capacitance of the measurement capacitance element and the reference capacitance element C ref is measured. The frequency difference Δf may be obtained and the obtained frequency difference Δf may be stored in the correction table.

上記の例では、電源投入時に静電容量のバラツキを測定しこれを補正テーブルに記憶するようにしたが、これ以外にも、静電容量検出装置の動作中に、静電容量のバラツキを測定し、補正テーブルの周波数差分を更新するようにしてもよい。例えば、静電容量検出装置の動作中に容量素子の温度が変化したり、装置の電源電圧が変化することで、静電容量が変動するので、動作中に適切なタイミングで静電容量のバラツキを測定し、補正テーブルの内容を更新することで、動作中の静電容量の変動を補償することができる。また、補正テーブルは、バラツキを測定するたびに、周波数差分を記憶できればよいので、SRAM等の揮発性メモリを用いて構成することができる。   In the above example, the variation in capacitance is measured when the power is turned on, and this is stored in the correction table. Then, the frequency difference in the correction table may be updated. For example, the capacitance varies when the temperature of the capacitive element changes during the operation of the capacitance detection device or when the power supply voltage of the device changes. Therefore, the capacitance varies at an appropriate timing during the operation. Is measured, and the content of the correction table is updated, so that the variation in capacitance during operation can be compensated. In addition, the correction table only needs to be able to store the frequency difference every time the variation is measured, and thus can be configured using a volatile memory such as SRAM.

上記の実施例では、図3に示すような三角波信号を生成する回路を用いた例を示したが、静電容量を周波数に変換する回路は、他の積分回路や微分回路を用いて構成されてもよい。
また、上記の実施例では、複数の容量素子が4行×4列のマトリクスに配列されるものを例示しているが、この複数の容量素子の配列は、例えば、12行×16列などの他の組み合わせのマトリクスであってもよい。
容量素子の静電容量、指が接触または接近したときの静電容量の変化量として、それぞれ約30pF、約0.2pFを例示しているが、これらの静電容量は、装置の形態、種々の動作条件によって変化し得る。
In the above embodiment, an example using a circuit that generates a triangular wave signal as shown in FIG. 3 is shown. However, a circuit that converts capacitance into a frequency is configured using other integrating circuits and differentiating circuits. May be.
Further, in the above-described embodiment, an example in which a plurality of capacitive elements are arranged in a matrix of 4 rows × 4 columns is illustrated, but the arrangement of the plurality of capacitive elements is, for example, 12 rows × 16 columns, etc. Other combinations of matrices may be used.
The capacitance of the capacitive element and the amount of change of the capacitance when the finger touches or approaches are illustrated as about 30 pF and about 0.2 pF, respectively. It may vary depending on the operating conditions.

本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

100、100A:静電容量検出装置
110:切替回路
120:プログラマブル駆動回路
122:定電流源
124:スイッチング素子
130:シュミット内臓2値化回路
140:ディジタルフィルタ
150:周波数測定部
160:可変電流制御部
170:可変電流パターンテーブル
180:マイクロコントローラ
100, 100A: Capacitance detection device 110: Switching circuit 120: Programmable drive circuit 122: Constant current source 124: Switching element 130: Schmitt built-in binarization circuit 140: Digital filter 150: Frequency measurement unit 160: Variable current control unit 170: Variable current pattern table 180: Microcontroller

Claims (14)

一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置であって、
2次元アレイ状に配された複数の容量素子と、
定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する信号生成手段と、
前記出力信号の周波数に基づき容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、
前記検出された静電容量の変化がノイズによるものか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によりノイズによるものと判定されたとき、前記定電流源から供給される電流値を変化させ電流値可変手段と、
含み、
前記判定手段は、一定期間内における静電容量の変化が検出された容量素子の前記2次元アレイ内での位置の移動量が所定のしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化がノイズによるものと判定する、静電容量検出装置。
静電容量検出装置。
It has one electrode and the other electrode opposite to the one electrode, and includes a plurality of capacitor elements that form a capacitance between the one electrode and the other electrode. A capacitance detection device for detecting a change in capacitance,
A plurality of capacitive elements arranged in a two-dimensional array ;
Signal generating means for supplying a current from a constant current source to each capacitive element, and generating an output signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element;
Detecting means for detecting a change in capacitance of the capacitive element based on the frequency of the output signal;
Determination means for determining whether the detected change in capacitance is due to noise;
When it is determined to be due to noise by the determination unit, a current value varying means for Ru changing the value of the current supplied from the constant current source,
Including
The determination means determines that the change in the capacitance is a noise when the amount of movement of the position of the capacitive element in which the change in the capacitance is detected within a predetermined period exceeds a predetermined threshold value. Capacitance detection device that determines that the
Capacitance detection device.
一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置であって、
2次元アレイ状に配された複数の容量素子と、
定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する信号生成手段と、
前記出力信号の周波数に基づき容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、
前記検出された静電容量の変化がノイズによるものか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によりノイズによるものと判定されたとき、前記定電流源から供給される電流値を変化させる電流値可変手段と、
を含み、
前記判定手段は、一定時間内における静電容量の変化が検出された容量素子の前記2次元アレイ内での位置の方向の変化量が所定のしきい値を越えるとき、前記静電容量の変化ノイズによるものと判定する、静電容量検出装置。
It has one electrode and the other electrode opposite to the one electrode, and includes a plurality of capacitor elements that form a capacitance between the one electrode and the other electrode. A capacitance detection device for detecting a change in capacitance,
A plurality of capacitive elements arranged in a two-dimensional array;
Signal generating means for supplying a current from a constant current source to each capacitive element, and generating an output signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element;
Detecting means for detecting a change in capacitance of the capacitive element based on the frequency of the output signal;
Determination means for determining whether the detected change in capacitance is due to noise;
A current value variable means for changing a current value supplied from the constant current source when it is determined by the determination means to be noise;
Including
The determination unit is configured to change the capacitance when the amount of change in the direction of the position of the capacitance element in the two-dimensional array in which the capacitance change is detected within a predetermined time exceeds a predetermined threshold value. Capacitance detection device that determines that noise is caused by noise.
請求項1又は2に記載の静電容量検出装置であって、
前記電流値可変手段は、複数の電流値とこれに対応する複数の周波数との関係を規定したテーブルを参照し、前記出力信号の周波数と異なる周波数に対応する電流値を前記定電流源から供給させる、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 1 or 2,
The current value varying means refers to a table that defines a relationship between a plurality of current values and a plurality of frequencies corresponding thereto, and supplies a current value corresponding to a frequency different from the frequency of the output signal from the constant current source. Capacitance detection device.
請求項3に記載の静電容量検出装置であって、
前記電流値可変手段は、前記出力信号の周波数の高調波に近似する周波数となる電流値を前記定電流源から供給させる、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 3,
The current value variable unit is a capacitance detection device that supplies a current value having a frequency approximate to a harmonic of the frequency of the output signal from the constant current source.
請求項1又は2に記載の静電容量検出装置であって、
前記信号生成手段は、前記定電流源と基準電位との間に接続されたスイッチング素子を含み、容量素子の一方の電極、前記定電流源と前記スイッチング素子との接続ノードに接続され、前記スイッチング素子がオフされたとき前記定電流源から容量素子に電流が供給され、前記スイッチング素子がオンされたとき前記定電流源から容量素子への電流の供給が停止される、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 1 or 2,
Said signal generating means, said includes a switching element connected between the constant current source and the reference potential, the one electrode of the capacitor, is connected the connection node between the constant current source and the switching element, wherein A capacitance detection device that supplies current from the constant current source to the capacitive element when the switching element is turned off, and stops supply of current from the constant current source to the capacitive element when the switching element is turned on. .
請求項5に記載の静電容量検出装置であって、
前記信号生成手段、前記接続ノードと複数の容量素子との間の各々の接続を切替える切替回路を更に含む、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 5,
It said signal generation means further comprises a switching circuit for switching each of the connection between the connection node and a plurality of capacitive elements, the electrostatic capacitance detection device.
請求項5又は6に記載の静電容量検出装置であって、
前記信号生成手段、前記出力信号として三角波信号を生成し、に前記信号生成手段、前記三角波信号を2値化する2値化回路と2値化された信号のノイズを除去するフィルタとを含む、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 5 or 6,
Filter the signal generating unit generates a triangular wave signal as the output signal, which is further to the signal generating means, for removing noise in the binary circuit and binarized signal for binarizing the triangular wave signal A capacitance detection device.
請求項1、2、3又は4に記載の静電容量検出装置であって、
前記定電流源、複数の電流源を供給可能なカレントミラー回路を含み、前記可変手段、前記カレントミラー回路の複数の電流源を選択する、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 1, 2, 3, or 4,
Said constant current source, a plurality of current source comprises a current mirror circuit which can supply, said varying means selects a plurality of current sources of the current mirror circuit, the electrostatic capacitance detection device.
一方の電極と当該一方の電極に対向する他方の電極を有し、一方の電極と他方の電極間に静電容量を形成する容量素子を複数含み、物体の接近または接触に応じて容量素子の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置であって、
2次元アレイ状に配された複数の容量素子と、
定電流源からの電流を各容量素子に供給し、各容量素子の静電容量に対応する周波数をもつ出力信号を生成する信号生成手段と、
前記複数の容量素子に物体が接近しくは接触ていない状態で、前記信号生成手段によって生成された容量素子の出力信号の周波数と基準容量素子の基準周波数と比較し、基準周波数との周波数の差分をメモリに記憶する記憶手段と、
前記複数の容量素子に物体が近接若しくは接触していないときの前記複数の容量素子に対応する複数の出力信号の周波数が等しくなるように、前記記憶手段に記憶された周波数の差分を用いて前記信号生成手段により得られた出力信号の周波数を補正する補正手段と、
前記補正された出力信号の周波数に基づき前記容量素子の静電容量の変化を検出する検出手段と、
含む、静電容量検出装置。
It has one electrode and the other electrode opposite to the one electrode, and includes a plurality of capacitor elements that form a capacitance between the one electrode and the other electrode. A capacitance detection device for detecting a change in capacitance,
A plurality of capacitive elements arranged in a two-dimensional array ;
Signal generating means for supplying a current from a constant current source to each capacitive element, and generating an output signal having a frequency corresponding to the capacitance of each capacitive element;
The object is approaching young properly into a plurality of capacitive elements in a state not in contact, as compared to the reference frequency of the frequency and the reference capacitance element of the output signal of the capacitor which is generated by said signal generating means, the frequency of the reference frequency Storage means for storing the difference in memory,
The difference between the frequencies stored in the storage means is used so that the frequencies of the plurality of output signals corresponding to the plurality of capacitance elements when an object is not in proximity to or in contact with the plurality of capacitance elements are equal. Correction means for correcting the frequency of the output signal obtained by the signal generation means;
Detecting means for detecting a change in capacitance of the capacitive element based on the frequency of the corrected output signal;
Including, electrostatic capacitance detection device.
請求項9に記載の静電容量検出装置であって、
前記基準容量素子、前記複数の容量素子の中から選択された1つの容量素子である、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 9,
The capacitance detection device, wherein the reference capacitive element is one capacitive element selected from the plurality of capacitive elements.
請求項9に記載の静電容量検出装置であって、
前記基準容量素子、外部に接続された既知の容量素子を有する容量素子である、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 9,
The electrostatic capacity detection device, wherein the reference capacitive element is a capacitive element having a known capacitive element connected to the outside.
請求項に記載の静電容量検出装置であって、
前記差分のメモリへの記憶が、静電容量検出装置の電源投入時に実行される、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to claim 9 ,
The capacitance detection device, wherein the difference is stored in a memory when the capacitance detection device is powered on.
請求項1乃至12の何れか1つに記載の静電容量検出装置であって、
前記検出手段により静電容量の変化が検出された容量素子の前記2次元アレイ内の位置は座標を算出する算出手段を更に含む、静電容量検出装置。
The capacitance detection device according to any one of claims 1 to 12,
It said location within said two-dimensional array of capacitive elements which change in capacitance is detected by the detecting means or further includes a calculating means for calculating the coordinates, the electrostatic capacitance detection device.
請求項1乃至13何れか1つに記載の静電容量検出装置を含む位置入力装置。 One claims 1 to 13 What Re comprises or electrostatic capacitance detection device according, position input device.
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