[發明專利]靜電電容傳感器及其控制方法、檢測電路、輸入裝置

無效

• 申請號: 200910160234.1
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101666832A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 矢野茂秀;齊藤孝一
• 申請（專利權）人: 羅姆股份有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01L1/14;G06F3/03
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 郭定輝

技術領域

本發明涉及測量靜電電容的傳感器。

背景技術

近年的計算機、便攜式電話終端、PDA(Personal?Digital?Assistant：個人數字助理)等電子設備中，具備通過用手指施加壓力來操作電子設備的輸入裝置的電子設備正成為主流。作為這樣的輸入裝置，已知有操作桿(joy?stick)、觸摸板(touch?pad)等。

作為這樣的輸入裝置，已知有利用了通過用戶接觸到電極而使得在該電極與其周圍之間形成的靜電電容發生變化這一原理的靜電傳感器。

〔專利文獻1〕日本特開2001-325858號公報

〔專利文獻2〕日本特表2003-511799號公報

利用了上述靜電電容的變化的輸入裝置具有用于將靜電電容轉換成電壓來進行檢測的電容電壓轉換電路。這里，因用戶的接觸而使得兩個電極間距離變化時所發生的靜電電容的變化是數pF或者比這更小的非常微小的值，所以電容電壓轉換電路的檢測靈敏度會對輸入裝置的性能產生較大影響。為加大靜電電容的變化量，考慮了增大電極面積的方法等，但若增大電極的面積，則輸入裝置的尺寸會變大。該問題可以通過提高電容電壓轉換電路的靈敏度來解決，但若提高靈敏度，就又變得容易受到周圍噪聲的影響。

發明內容

本發明是鑒于這樣的課題而設計的，其一個方案的例示性目的之一在于提供一種抑制了噪聲的影響的靜電傳感器。

本發明的一個方案涉及一種靜電電容傳感器。該靜電電容傳感器包括：傳感器電極；設置在傳感器電極附近的屏蔽電極；以及檢測傳感器電極與周圍間形成的靜電電容的檢測電路。檢測電路包括：通過反復執行預定的工序來將靜電電容轉換成電壓的電容電壓轉換電路；同步于預定的工序地切換屏蔽電極的電狀態的屏蔽電極驅動部。

根據該方案，通過同步于工序地切換屏蔽電極的狀態，能夠用屏蔽電極阻斷噪聲向傳感器電極的傳遞。

屏蔽電極驅動部可以根據傳感器電極的電狀態來切換屏蔽電極的電狀態。

屏蔽電極驅動部可以在電容電壓轉換電路使傳感器電極成為高阻狀態的時刻，對屏蔽電極施加固定電壓。傳感器電極為高阻時，最容易受來自周圍的噪聲的影響。因此，通過在該時刻固定屏蔽電極的電位，能恰當地阻斷噪聲。

固定電壓可以是接地電壓。此時能簡化電路。

屏蔽電極驅動部在電容電壓轉換電路使傳感器電極成為高阻狀態的時刻和對傳感器電極施加電壓的時刻，對屏蔽電極施加不同的電壓。通過根據施加到傳感器電極的電壓來改變屏蔽電極的電位，能消除掉屏蔽電極與傳感器電極間所形成的電容。

本發明的另一方案是一種輸入裝置。該裝置具有上述任一方案的靜電電容傳感器。

本發明的再一個方案涉及一種檢測電路，與具有傳感器電極和設在傳感器電極附近的屏蔽電極的傳感器部相連接，檢測傳感器電極與周圍之間所形成的靜電電容。該檢測電路包括：第1電壓施加部，對于傳感器電極，在第1狀態下施加預定的第1固定電壓，在第2狀態下施加比第1固定電壓低的第2固定電壓；第2電壓施加部，對于與周圍之間形成固定的靜電電容的參考電極，在第1狀態下施加第2固定電壓，在第2狀態下施加第1固定電壓；第1采樣保持電路，在第1狀態下對傳感器電極和參考電極各自呈現的電壓進行平均，并保持作為第1檢測電壓；第2采樣保持電路，在第2狀態下對傳感器電極和參考電極各自呈現的電壓進行平均，并保持作為第2檢測電壓；放大部，對第1檢測電壓與第2檢測電壓的電位差進行放大；以及屏蔽電極驅動部，同步于第1、第2電壓施加部及第1、第2采樣保持電路的動作地切換屏蔽電極的電狀態。

屏蔽電極驅動部可以在第1、第2采樣保持電路分別采樣第1、第2檢測電壓的期間，對屏蔽電極提供第3固定電壓。

第3固定電壓可以是接地電壓。

屏蔽電極驅動部可以在第1電壓施加部對傳感器電極施加第1固定電壓的期間，對屏蔽電極提供第4固定電壓，在第1電壓施加部對傳感器電極施加第2固定電壓的期間，對屏蔽電極提供比第4固定電壓低的第5固定電壓。

可以是第1固定電壓與第4固定電壓相等，第2固定電壓與第5固定電壓相等。

放大部可以是被輸入第1檢測電壓和第2檢測電壓的差動放大器。

通過對第1檢測電壓與第2檢測電壓進行差動放大，能除去同相噪聲，能較好地檢測出靜電電容的差。

第1、第2采樣保持電路可以通過使傳感器電極與參考電極相連接，來對傳感器電極和參考電極各自呈現的電壓進行平均。此時兩個電極間發生電荷的傳輸，能夠得到兩個電極所呈現的電壓的平均值。

第2固定電壓可以是接地電壓。