[發明專利]靜電電容式傳感器裝置

有效

• 申請號: 201280002657.0
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103080714A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 稻田誠生;郭士杰;白岡貴久;磯部宏
• 申請（專利權）人: 東海橡塑工業株式會社
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01B7/00;G01L5/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及靜電電容式傳感器裝置，在針對在相對置的電極對之間隔著能夠彈性變形的介電層而形成的靜電電容式傳感器施加外力的情況下，測量隨著該介電層的變形而變化的靜電電容，由此能夠測量該外力的位置和大小。

背景技術

在專利文獻1中記載有一種使用了靜電電容的接觸式傳感器。記載了該接觸式傳感器檢測所排列的電極與地線之間的靜電電容的情況。例如，利用使人的手指接近而所接近的電極與地線的靜電電容發生變化這一情況，來檢測所接近的手指的位置。

另外，在專利文獻2中記載有以下一種裝置，該裝置并非是測量電極與地線之間的靜電電容的裝置，而是將電極對矩陣狀地配置，以由于施加外力而介電層產生彈性變形由此該電極對之間的距離發生變化的靜電電容式傳感器設為對象，通過測量電極對之間的靜電電容來測量所施加的外力的分布。

專利文獻1：國際公開2009/013965號

專利文獻2：日本特公平6-52206號公報

發明內容

發明要解決的問題

在專利文獻2所記載的由于介電層產生彈性變形而電極對之間的距離發生變化的裝置中，介電層需要具有在受到外力時能夠產生彈性變形程度的厚度。當確保介電層的厚度時，電極對的分離距離增加。當電極對的分離距離增加時，在施加了外力而介電層產生彈性變形的情況下，隨著電極對的分離距離減小而電極對之間的靜電電容發生變化，但是該靜電電容的變化小。因此，能夠檢測的外力大小的分辨率降低，從而無法高精度地檢測外力的大小。

為了解決該問題，通過增加各個電極對的面積，在施加了同一外力的情況下能夠增大靜電電容的變化。然而，當增加各個電極對的面積時，在同一電極對內，無法檢測施加了外力的位置。也就是說，在作為傳感器整體來看的情況下，存在無法高精度地檢測外力的位置這種問題。這樣，以往，難以高精度地檢測外力的位置并且高精度地檢測外力的大小。

本發明是鑒于這種情形而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地檢測外力的位置和大小的靜電電容式傳感器裝置。

用于解決問題的方案

本發明所涉及的靜電電容式傳感器裝置具備：靜電電容式傳感器，其構成為將隔開距離相對設置的電極對矩陣狀地配置，在上述電極對之間配置能夠彈性變形的介電層；靜電電容測量部，其針對多種組合的電極對群進行電極對群之間的靜電電容的測量，該電極對群由包含所選擇的電極對的多個電極對構成；以及外力計算部，其根據測量得到的多個上述靜電電容，來算出施加到上述所選擇的上述電極對的位置的外力的大小。

根據本發明，伴隨著由于外力而介電層產生彈性變形從而電極對的分離距離發生變化，由此電極對之間的靜電電容發生變化。利用該情況，獲取外力的位置和大小。而且，本發明的靜電電容測量部并非按每個電極對的分別對靜電電容進行測量，而是對由多個電極對構成的電極對群的靜電電容進行測量。因而，進行測量時的電極對的面積為多個電極對的面積，而不是一個電極對的面積。在此，電極對的面積越大則靜電電容成為越大的值。因而，與測量一個電極對的靜電電容的情況相比，通過測量電極對群的靜電電容，所測量出的靜電電容輸出更大的值。因而，測量出的靜電電容成為高精度。

但是，僅對由多個電極對構成的電極對群的靜電電容進行測量的情況相當于以往那樣增加了電極對的面積的情況。也就是說，在這種情況下，在電極對群中無法檢測出施加了外力的位置。但是，根據本發明，通過以下結構，在電極對群中能夠檢測施加了外力的位置。

根據本發明，對包含所選擇的電極對的電極對群的多個組合的靜電電容進行測量。也就是說，所選擇的電極對被包含在由多個組合構成的電極對群中。因而，這些電極對群的靜電電容均成為受到所選擇的該電極對的靜電電容的影響的值。

而且，根據由多個組合構成的電極對群的靜電電容來算出施加到所選擇的電極對的位置的外力的大小。在此，所選擇的電極對的靜電電容與施加到所選擇的該電極對的外力的大小成比例。因此，外力計算部使用多個電極對群的靜電電容，來算出作為與所選擇的該電極對的靜電電容成比例的值的外力。例如，考慮所選擇的該電極對在電極對群中的影響程度，來決定各個電極對群的靜電電容的影響程度，從而算出施加到所選擇的該電極對的外力的大小。因而，能夠檢測出構成電極對群的各個電極對受到的外力。也就是說，能夠高精度地且高分辨率地得到施加到矩陣狀的靜電電容式傳感器的外力的大小和位置。