專利名稱：電容變化測(cè)量電路和方法、電容性傳感器模塊和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書中描述的發(fā)明涉及對(duì)電容性傳感器設(shè)備的輸入操作或位置輸入的檢測(cè)
技術(shù)。具體地，本說明書中提出的發(fā)明涉及一種電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路、電容性傳感器模塊、測(cè)量電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法、以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，存在各種類型的位置輸入設(shè)備。所述位置輸入設(shè)備的示例包括使用手指或具有相當(dāng)于手指的電特性的電特性的專用指向設(shè)備的傳感器設(shè)備。對(duì)于這樣的傳感器設(shè)備，按用途存在各種類型。下文將對(duì)包含電容性傳感器設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)電路(電容變化測(cè)量電路)的電容性傳感器模塊進(jìn)行討論。 圖1和圖2圖示了電容性傳感器模塊的示意性結(jié)構(gòu)的示例。電容性傳感器模塊包括電容性傳感器設(shè)備l和檢測(cè)其電容變化的電路(下文稱為"電容變化測(cè)量電路")ll。傳感器設(shè)備1具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)電極模式(pattern)5布線在平板基底材料3的一個(gè)面上，并且多個(gè)電極模式7布線在平板基底材料3的另一面上。 例如，頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5被布線為在Y軸方向上延伸，而底面?zhèn)壬系碾姌O模式7被布線為在X軸方向上延伸。頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的表面覆有保護(hù)膜(未示出)。此外，在每個(gè)電極模式5和每個(gè)電極模式7的每個(gè)交叉點(diǎn)處，形成微電容，頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5通過該微電容電連接到底面?zhèn)壬系碾姌O模式7。 在用作安排在顯示設(shè)備的表面上的接觸面板的電容性傳感器設(shè)備1的情況下，為了觀看顯示屏，基底材料3、電極模式5和電極模式7分別由具有高透射特性的材料制成。例如，將玻璃基片或塑料膜用于基底材料3 。此外，例如，將IT0電極用于電極模式5和電極模式7。 構(gòu)造電容變化測(cè)量電路ll，使得形成電容變化測(cè)量電路11和電容性傳感器設(shè)備l之間的閉合電路，并且檢測(cè)該閉合電路中生成的電特性的變化，通過該檢測(cè)能夠檢測(cè)操作的存在以及操作位置。該閉合電路包括提取布線模式、電極模式5、各電極模式的交叉點(diǎn)處形成的電容、電極模式7、提取布線模式、以及電容變化測(cè)量電路11。稍后將描述等效電路的細(xì)節(jié)。 圖3圖示了現(xiàn)有的電容性傳感器模塊的電路的示例。現(xiàn)有電路的示例對(duì)應(yīng)于PCT國際公開的
公開日語譯文NO. 2002-530680 (JP2002-530680A)中公開的發(fā)明。圖3所示的電容性傳感器設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖示了作為每個(gè)處理定時(shí)中的測(cè)量目標(biāo)的閉合電路的電容分量。Ctp為在每個(gè)電極模式5和每個(gè)電極模式7的每個(gè)交叉點(diǎn)處靜態(tài)形成的電容分量。
Cbulk為靜態(tài)電容分量，它由以下的總和獲得電極模式5和7的電容分量、將電極模式5和7連接到電容變化測(cè)量電路11的提取布線的電容分量、基底材料3的電容分量、以及IC引腳的電容分量。Cf為在手指或具有相當(dāng)于手指的電特性的電特性的設(shè)備與電極模式5/7之間生成的動(dòng)態(tài)電容分量。圖3中，測(cè)量路徑(閉合電路)上存在的所有電容分量通過Cx表示。
此夕卜，圖3中所示的電容變化測(cè)量電路11包括電壓源Vr、電容Cref、三個(gè)模擬開 關(guān)Sl、 S2和S3、比較器13以及計(jì)數(shù)器15。在該電路結(jié)構(gòu)中，電容變化測(cè)量電路11順序執(zhí) 行以下操作，并確定輸入操作的存在。 1.首先，所有的模擬開關(guān)S1、 S2和S3被控制為接通狀態(tài)。通過該操作，對(duì)電容 Cref和Cx的電荷放電。 2.在電容Cref和Cx的電荷全被放電后，所有的模擬開關(guān)Sl、 S2和S3被控制為 關(guān)斷狀態(tài)。 3.之后，僅模擬開關(guān)S1被控制為接通狀態(tài)。此時(shí)，根據(jù)基爾霍夫低(Kirchhoff low)，對(duì)具有等于Cref和Cx的大小的大小電荷Q進(jìn)行充電。 4.接下來，所有的模擬開關(guān)S1、S2和S3被控制為關(guān)斷狀態(tài)。之后，僅模擬開關(guān)S2 被控制為接通狀態(tài)。因此，只有測(cè)量路徑上的電容Cx被放電。 5.重復(fù)執(zhí)行前述的操作2到4。結(jié)果，如圖4所示，電容Cref的電壓逐漸增大。當(dāng) 圖3的點(diǎn)A處的電壓超過參考電勢(shì)Vref時(shí)，比較器13的確定輸出變化。此外，通過確定輸 出的變化，控制停止重復(fù)操作。 6.如上所述，直至比較器13的確定輸出變化，輸出計(jì)數(shù)器15的計(jì)數(shù)值。該計(jì)數(shù) 值為測(cè)量路徑上的電容Cx的測(cè)量值。在測(cè)量路徑上存在手指的情況下該測(cè)量路徑上的電 容Cx的大小、與在測(cè)量路徑上不存在手指的情況下測(cè)量路徑上的電容Cx的大小不同。也 就是說，前者的大小和后者的大小相差部分Cf 。因此，通過比較測(cè)量的計(jì)數(shù)值與在不存在手 指的情況下的計(jì)數(shù)值，能夠確定手指的存在。

發(fā)明內(nèi)容
在JP2002-530680A所述的發(fā)明中，模擬開關(guān)S1的接通狀態(tài)下的時(shí)間段很短。此 外，接通狀態(tài)下的時(shí)間段內(nèi)的操作模式為電流模式。因此，一般認(rèn)為JP2002-530680A中所 述的電容變化測(cè)量電路11具有高的噪聲電阻。 另一方面，以大約500kHz循環(huán)來執(zhí)行模擬開關(guān)S1、 S2和S3的切換控制。因 此，直到點(diǎn)A處的電壓達(dá)到參考電壓Vref，必需大約1000次的切換操作。也就是說， JP2002-530680A中所述的電容變化測(cè)量電路11具有下列缺點(diǎn)。也就是說，盡管其檢測(cè)精度 高，但耗費(fèi)時(shí)間來執(zhí)行檢測(cè)操作，這意味著JP2002-530680A中所述的電容變化測(cè)量電路11 不適于高速輸入。 例如，在以500kHz驅(qū)動(dòng)的情況下，脈沖時(shí)段為2 ii s。因此， 一條線的測(cè)量路徑所需 的測(cè)量時(shí)間為2ms( = 24 8*1000)。因此，在電極模式5的數(shù)量為十的情況下，在所有線上 對(duì)輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行掃描輸入所需的時(shí)間為20ms。
因此，提出一種能夠處理高速輸入的技術(shù)。
[A.電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路] 例如，提出一種電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其包括以下設(shè)備 (1)電極驅(qū)動(dòng)部分，其向所述電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式線序施加
具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)。 (2)峰值保持電路，將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中， 所述檢測(cè)信號(hào)從在其他層中的與第一電極模式交叉的多列第二電極模式的每個(gè)提取。
(3)電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
(4)比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值進(jìn)行比較。
(5)多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息，確定是否執(zhí)行了
使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，該定時(shí)信息表示在電容
性元件中保持的電勢(shì)與參考值交叉時(shí)的定時(shí)。 有利地，為對(duì)應(yīng)于第一和第二電極模式的交叉位置的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)提供參考定時(shí)信 息。 有利地，定時(shí)信息被定義為從輸入脈沖信號(hào)的邊緣檢測(cè)定時(shí)到在電容性元件中保 持的電勢(shì)與參考值交叉時(shí)的定時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間，并且參考定時(shí)信息被定義為沒有操作時(shí)所 經(jīng)過的時(shí)間。 有利地，通過電流源的放電操作的開始定時(shí)被確定為在檢測(cè)信號(hào)的預(yù)期峰值電平 到來時(shí)的定時(shí)之時(shí)或之后。在此情況下，能夠精確測(cè)量?jī)H僅峰值電平變化，而不受峰值電平 的出現(xiàn)定時(shí)的變化的影響。 有利地，基于總傳播路徑長(zhǎng)度為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率，通 過第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度與直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度 的組合來確定上述總傳播路徑長(zhǎng)度。此外，有利地，對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第一 操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第一脈沖頻率F1，而對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于 預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第二脈沖頻率F2 ( > Fl)。
通常，從第一操作區(qū)域獲得的檢測(cè)信號(hào)的峰值電平高，而從第二操作區(qū)域獲得的 檢測(cè)信號(hào)的峰值電平低。因此，在第二操作區(qū)域中，用于檢測(cè)輸入操作的存在的時(shí)間相對(duì)短 于在第一操作區(qū)域中的時(shí)間。因此，通過將輸入到第二操作區(qū)域的輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻 率設(shè)到更高級(jí)別，能夠增加檢測(cè)速率。 有利地，在具有前述設(shè)備(1)到(5)的電容變化測(cè)量電路中，基于總傳播路徑長(zhǎng)度
為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置電流源的電流量，通過第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度與
直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度的組合來確定所述總傳播路徑長(zhǎng)度。 此外有利地，對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第一操作區(qū)域，將電流量設(shè)為第
一電流量I1，而對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將電流量設(shè)為第二電流
量12(<11)。也就是說，優(yōu)選地，將峰值電平高的操作區(qū)域中的電流量設(shè)到更高級(jí)別。結(jié)
果，變?yōu)榭梢詼p少檢測(cè)輸入操作的存在所需的時(shí)間。 因此，對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第三操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖 頻率設(shè)為第一脈沖頻率F1，而對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第四操作區(qū)域，將輸入脈 沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第二脈沖頻率F2( > Fl)。也就是說，通過與控制電流量相結(jié)合，變 為可以進(jìn)一步減少檢測(cè)輸入操作的存在所需的時(shí)間。 有利地，在具有前述設(shè)備(1)到(5)的電容變化測(cè)量電路中，基于總傳播路徑長(zhǎng)度 為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置比較器的參考值，通過第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度與 直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度的組合來確定所述總傳播路徑長(zhǎng)度。在此情況下， 與比較器的參考值固定的情況相比，能夠加速輸入到每個(gè)操作區(qū)域的輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率。 此外有利地，對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第一操作區(qū)域，將所述參考值設(shè)
7為第一參考值R1，而對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將所述參考值設(shè)為 第二參考值R2(>R1)。 有利地，具有前述設(shè)備(1)到(5)的電容變化測(cè)量電路中的峰值保持電路保持檢 測(cè)信號(hào)的正極時(shí)段的峰值電平。替代地，峰值保持電路保持檢測(cè)信號(hào)的負(fù)極時(shí)段的峰值電 平。 有利地，在檢測(cè)正極時(shí)段的峰值電平和負(fù)極時(shí)段的峰值電平的絕對(duì)值的情況下， 如果將電容性元件的電勢(shì)設(shè)置為能夠在輸入脈沖信號(hào)的半時(shí)段內(nèi)被電流源的電流驅(qū)動(dòng)能 力初始化，則能夠?qū)崿F(xiàn)加速確定操作，而無需加速輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率。 [OO39] [B.電容性傳感器模塊] 此外，例如，提出一種包括下述設(shè)備的電容性傳感器模塊。 (D電容性傳感器設(shè)備，其具有多列第一電極模式和在其他層中的與第一電極模 式相交叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加給多列第一 電極模式。 (2)峰值保持電路，將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為相應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中， 該檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(3)電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
(4)比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值進(jìn)行比較。
(5)多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息，確定是否執(zhí)行了
使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，該定時(shí)信息表示在電容
性元件中保持的電勢(shì)與參考值交叉時(shí)的定時(shí)，并且對(duì)輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置該
參考定時(shí)信息。 [C.測(cè)量電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法] 此外，例如，提出一種測(cè)量電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法，包括以下步驟
(1)將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加給電容性傳感器設(shè)備中的多列第一 電極模式。
(2)將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為相應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，該檢測(cè)信號(hào)從 在其他層中的與第一電極模式交叉的多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(3)在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
(4)將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值進(jìn)行比較。
(5)基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息，確定是否執(zhí)行了使用人體或具有相當(dāng)于人體 的電特性的電特性的物體的輸入操作，該定時(shí)信息表示在電容性元件中保持的電勢(shì)與參考 值交叉時(shí)的定時(shí)，并且對(duì)輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置該參考定時(shí)信息。 [OO53] [D.電子設(shè)備] 此外，例如，提出 一種包括以下設(shè)備的電子設(shè)備。 [OO55] (1)顯示設(shè)備。 (2)安排在顯示設(shè)備的表面上的電容性傳感器設(shè)備，其具有多列第一電極模式以 及在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入 脈沖信號(hào)線序施加給所述多列第一電極模式。
(3)峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為相應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，該檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(4)電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
(5)比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值進(jìn)行比較。
(6)多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息，確定是否執(zhí)行了
使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，該定時(shí)信息表示在電容
性元件中保持的電勢(shì)與參考值交叉時(shí)的定時(shí)，并且對(duì)輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置該
參考定時(shí)信息。
(7)控制整個(gè)系統(tǒng)的操作的系統(tǒng)控制部分。
[E.電子設(shè)備] 此外，例如，提出 一種包括以下設(shè)備的電子設(shè)備。 (1)電容性傳感器設(shè)備，其由透明材料構(gòu)成，并且具有多列第一電極模式以及在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加給所述多列第一電極模式。 (2)峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為相應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，該檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(3)電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
(4)比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值進(jìn)行比較。
(5)多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息，確定是否執(zhí)行了
使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，該定時(shí)信息表示在電容
性元件中保持的電勢(shì)與參考值交叉時(shí)的定時(shí)，并且對(duì)輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置該
參考定時(shí)信息。
(6)控制整個(gè)系統(tǒng)的操作的系統(tǒng)控制部分。 在本發(fā)明的實(shí)施例的情況下，因?yàn)樵陔娏髂Ｊ较聢?zhí)行操作，所以節(jié)點(diǎn)電阻高。此外，在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)，完成通過峰值保持電路對(duì)峰值電平的保持以及輸入操作的確定操作。因此，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，允許顯著高速的掃描操作。


圖1是圖示電容性傳感器模塊的示意性平面結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是圖示電容性傳感器模塊的示意性截面結(jié)構(gòu)的圖。 圖3是圖示電容變化測(cè)量電路的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的圖。 圖4是用于解釋現(xiàn)有電路的操作的圖。 圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電容性傳感器模塊的表面結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖6是用于解釋檢測(cè)脈沖的波形變化的圖。 圖7是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖8是用于解釋由于放電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與參考電勢(shì)之間的關(guān)系的圖。 圖9是用于解釋由于放電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與確定所需的經(jīng)過時(shí)間之間的關(guān)系的圖。 圖10是用于解釋序列發(fā)生器(sequencer)的操作示例的圖。
圖11是用于解釋由于放電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與參考電勢(shì)之間的關(guān)系的圖。 圖12是用于解釋由于放電電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與參考電勢(shì)之間的關(guān)系的圖。 圖13是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖14是用于解釋序列發(fā)生器的操作示例的圖。 圖15是用于解釋由于放電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與確定所需的經(jīng)過時(shí)間之間的關(guān)系 的圖。 圖16是用于解釋長(zhǎng)短傳播路徑的圖。 圖17是圖示傳播路徑的等效電路的圖。 圖18是圖示傳播路徑的示意性特性的圖。 圖19是圖示對(duì)應(yīng)于操作面上的位置的檢測(cè)信號(hào)的出現(xiàn)的示例的圖。 圖20是用于解釋對(duì)應(yīng)于操作面上的位置的檢測(cè)信號(hào)的振幅的差的圖。 圖21是用于解釋由于放電所導(dǎo)致的電勢(shì)變化與確定所需的經(jīng)過時(shí)間之間的關(guān)系的圖。 圖22是用于解釋輸入脈沖信號(hào)的加速技術(shù)的圖。 圖23是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖24是圖示頻率表的示例的圖。 圖25是圖示頻率與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖26是用于解釋輸入脈沖信號(hào)的加速技術(shù)的圖。 圖27是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖28是圖示電流值表的示例的圖。 圖29是圖示電流值與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖30是圖示頻率表的示例的圖。 圖31是圖示頻率與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖32是用于解釋輸入脈沖信號(hào)的加速技術(shù)的圖。 圖33是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖34是圖示參考電勢(shì)表與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖35是圖示參考電勢(shì)與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖36是圖示頻率表的示例的圖。 圖37是圖示頻率與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖38是用于解釋峰值電平的檢測(cè)操作的另一示例的圖。 圖39是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖40是用于解釋序列發(fā)生器的操作的示例的圖。 圖41是用于解釋峰值電平的檢測(cè)操作的另一示例的圖。 圖42是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖43是用于解釋序列發(fā)生器的操作的示例的圖。 圖44是用于解釋電容性傳感器模塊的系統(tǒng)的示例的圖。 圖45是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電容性傳感器模塊的外觀結(jié)構(gòu)的示例的 圖。 圖46是圖示電容性傳感器模塊的功能結(jié)構(gòu)的示例的圖。
圖47是用于解釋關(guān)于輸入脈沖信號(hào)的響應(yīng)波形的形狀的圖。 圖48是用于解釋當(dāng)對(duì)峰值保持電壓放電時(shí)的電勢(shì)變化的圖。 圖49是圖示電容性傳感器模塊的示例的圖。 圖50是用于解釋在操作面上形成的傳播路徑的長(zhǎng)度差的圖。 圖51是圖示在操作面上形成的傳播路徑的等效電路的圖。 圖52是圖示在操作面上形成的傳播路徑的示意性特性的圖。 圖53是圖示對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的檢測(cè)波形的變化的圖。 圖54是用于解釋對(duì)應(yīng)于測(cè)量點(diǎn)的檢測(cè)波形的振幅差的圖。 圖55是用于解釋根據(jù)檢測(cè)波形的振幅差的測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度的差的圖。 圖56是用于解釋通過對(duì)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的電流控制、對(duì)測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度的調(diào)整的圖。 圖57是圖示電流值表的示例的圖。 圖58是用于解釋電流值與測(cè)量點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。 圖59是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖60是用于解釋選通信號(hào)的輸出定時(shí)的圖。 圖61是圖示通過選通信號(hào)接收的(take in)延遲輸出信號(hào)的數(shù)字序列的示例的圖。 圖62是用于解釋序列發(fā)生器的操作的示例的流程圖。 圖63是圖示電容性傳感器模塊的功能結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖64是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖65是用于解釋選通信號(hào)的輸出定時(shí)的圖。 圖66是用于解釋觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)的圖。 圖67是圖示通過選通信號(hào)順序接收的延遲輸出信號(hào)的數(shù)字序列的示例的圖。 圖68是用于解釋校準(zhǔn)操作的圖。 圖69是用于解釋根據(jù)檢測(cè)波形的振幅差的測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度的差的圖。 圖70是圖示電容性傳感器模塊的功能結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖71是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖72是圖示通過選通信號(hào)接收的延遲輸出信號(hào)的數(shù)字序列的示例的圖。 圖73是用于解釋序列發(fā)生器的操作的示例的流程圖。 圖74是用于解釋根據(jù)檢測(cè)波形的振幅差的測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度的差的圖。 圖75是圖示電容性傳感器模塊的功能結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖76是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖77是圖示通過選通信號(hào)接收的延遲輸出信號(hào)的數(shù)字序列的示例的圖。 圖78是用于解釋序列發(fā)生器的操作的示例的流程圖。 圖79是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一示例的圖。 圖80是圖示測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一示例的圖。 圖81是用于解釋電容性傳感器模塊的另一功能結(jié)構(gòu)的示例的圖。 圖82是圖示電子設(shè)備的概念結(jié)構(gòu)的示例的視圖。 圖83是圖示電子設(shè)備的概念結(jié)構(gòu)的示例的視圖。 圖84是圖示電子設(shè)備產(chǎn)品的示例的視圖。
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圖85是圖示電子設(shè)備產(chǎn)品的示例的視圖。 圖86是圖示電子設(shè)備產(chǎn)品的示例的視圖。 圖87是圖示電子設(shè)備產(chǎn)品的示例的視圖。 圖88是圖示電子設(shè)備產(chǎn)品的示例的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明實(shí)施例。對(duì)于圖中未具體示出或說明書未描述的點(diǎn)，對(duì)其應(yīng)用
現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中公知或已知的技術(shù)。此外，以下描述的實(shí)施例圖示為本發(fā)明的示例，而本發(fā)
明不限于此。[第一實(shí)施例] [A.電容性傳感器模塊的外觀結(jié)構(gòu)] 圖5圖示了電容性傳感器模塊的外觀結(jié)構(gòu)的示例。電容性傳感器模塊21包括電 容性傳感器設(shè)備23、作為其提取布線的FPC(柔性印刷電路板)25以及電容變化測(cè)量電路 27。 電容性傳感器設(shè)備23具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中如上所述以網(wǎng)狀模式在基底材料的 兩個(gè)面上形成電極模式。而且，電容變化測(cè)量電路27具有這樣的電路功能，其中如上所述， 線序選擇閉合電路，輸入輸入脈沖信號(hào)，并且基于其檢測(cè)信號(hào)來測(cè)量電容變化的存在。
電容變化測(cè)量電路27在某些情況下形成為半導(dǎo)體集成電路，而在某些情況下形 成為FPC上的電路模式。此外，電容變化測(cè)量電路27的部分處理可以通過計(jì)算機(jī)的應(yīng)用處 理來實(shí)現(xiàn)。 [B.第一示例]
[B-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，關(guān)注在輸入脈沖信號(hào)的上升定時(shí)生成的檢測(cè)脈沖的正極波形的峰值 電平。圖6圖示關(guān)注于某一測(cè)量點(diǎn)(閉合電路)的檢測(cè)脈沖的波形變化。在該圖中，水平 軸指示從輸入脈沖信號(hào)的上升定時(shí)起所經(jīng)過的時(shí)間。在該圖中，垂直軸指示對(duì)應(yīng)于檢測(cè)信 號(hào)的電流量。 如圖6所示，在手指沒有接觸操作面的情況下的峰值電平最高。隨著手指與操作 面之間形成的電容分量越大，峰值電平越小。也就是說，隨著手指與操作面之間的接觸面積 增大，峰值電平減小。峰值電平的振幅大小和變化寬度大小根據(jù)如稍后所述的操作面上的 位置而變化。然而，在任何位置，示出了如圖6圖示的峰值電平變化。 因此，關(guān)注峰值電平變化，并提出一種用于通過檢測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的每個(gè)閉合電
路的峰值電平變化來檢測(cè)手指接觸的存在以及手指接觸位置的技術(shù)。此外，提出一種技術(shù)，
其用于檢測(cè)隨著將構(gòu)造峰值保持電路的電容C的電勢(shì)降低到給定電平所需的時(shí)間長(zhǎng)度的
變化的峰值電平變化。此時(shí)，通過將確定降低速率的電流源的速率設(shè)置在輸入脈沖信號(hào)的
1時(shí)段內(nèi)，在一個(gè)時(shí)段內(nèi)能夠完成對(duì)于一個(gè)閉合路徑的輸入操作的確定操作。 下文將描述采用這樣的檢測(cè)原理的電容性傳感器模塊的示例。 [B-2.系統(tǒng)配置] 圖7圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊31的系統(tǒng)配置的示例。在該電容性 傳感器模塊31中，簡(jiǎn)單圖示了電容性傳感器設(shè)備23。
電容性傳感器模塊31包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路33。
電容變化測(cè)量電路33包括振蕩器35、多路分離器37、多路復(fù)用器39、序列發(fā)生器 41、電流輸入電壓輸出型放大器43、峰值保持電路45 、電流源47 、比較器49 、測(cè)量部分51和 確定部分53。 振蕩器35是生成具有預(yù)設(shè)的固定頻率的方形的輸入脈沖信號(hào)的電路。然而，輸入 脈沖信號(hào)的波形不限于方形波，而可以是如正弦波和三角波的其它形狀。在該示例中，振蕩 器35生成具有500kHz的頻率的輸入脈沖信號(hào)。 多路分離器37是按由序列發(fā)生器41指示的順序切換輸入脈沖信號(hào)的供應(yīng)目的地 的電路。輸入脈沖信號(hào)的供應(yīng)目的地為多個(gè)電極模式5中的一個(gè)。 多路復(fù)用器39是在各電極模式7之間切換的電路，按由序列發(fā)生器41指示的順 序從所述電極模式7提取檢測(cè)信號(hào)。 序列發(fā)生器41是與輸入脈沖信號(hào)同步地輸出與電極模式5的連接順序、和與作為 檢測(cè)信號(hào)的提取源的電極模式7的連接順序的電路，其中向所述電極模式5提供輸入脈沖 信號(hào)。序列發(fā)生器41基于輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣管理控制定時(shí)。 電流輸入電壓輸出型放大器43是放大檢測(cè)信號(hào)的電路。在電流輸入電壓輸出型 放大器43中，檢測(cè)信號(hào)從電流型轉(zhuǎn)換為電壓型。 峰值保持電路45是檢測(cè)在檢測(cè)信號(hào)的正極側(cè)上的峰值電平的電路。如圖7所示， 峰值保持電路45包括二極管D和電容C。 二極管D用來通過整流功能僅僅提取檢測(cè)信號(hào)的 正極部分。此外，電容C用來存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)信號(hào)的峰值電平的電勢(shì)。
電流源47是恒流電路，并且用來對(duì)電容C的電荷放電。設(shè)置電流源47的電流值
的大小，使得能夠在啟動(dòng)輸入脈沖信號(hào)的施加后的一個(gè)時(shí)段內(nèi)完成確定操作。具體地，進(jìn)行 設(shè)置使得在直到輸入下一輸入脈沖信號(hào)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行放電，從而作為測(cè)量目標(biāo)的電容C 的電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小。在本說明書中，上述放電操作被稱為"初始化操作"。
比較器49是將電容C的電勢(shì)與參考電勢(shì)Vref進(jìn)行比較的電路。因此，在電容C的 電勢(shì)與參考電勢(shì)Vref相交叉時(shí)改變比較器49的輸出電平。如圖8所示，將參考電勢(shì)Vref 設(shè)為小于峰值電平的預(yù)期最小值的值。下文將電容C的電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小 時(shí)的定時(shí)稱為"放電完成定時(shí)"。 測(cè)量部分51是測(cè)量從輸入脈沖信號(hào)的上升定時(shí)ta到放電完成定時(shí)tc所經(jīng)過的 時(shí)間(=tc-ta)的電路。定時(shí)ta從序列發(fā)生器41給出。定時(shí)tc從比較器49的輸出電 平的變化而給出。 圖9圖示作為測(cè)量部分51的測(cè)量目標(biāo)的經(jīng)過時(shí)間T和每個(gè)定時(shí)之間的關(guān)系。圖 9的部分(A)是用于解釋檢測(cè)信號(hào)和電容C的電勢(shì)變化之間的關(guān)系的圖。圖9的部分(B) 是圖示輸入脈沖信號(hào)的相位關(guān)系的圖。 確定部分53是將測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T與(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間T0 進(jìn)行比較、并且在前述兩個(gè)時(shí)間之間存在大于測(cè)量誤差的差值的情況下確定手指接觸測(cè)量 點(diǎn)的電路。如圖8所示，隨著操作面和手指之間的接觸面積增大(電容增大)，經(jīng)過時(shí)間T 小于參考經(jīng)過時(shí)間T0。將之前在手指沒有接觸操作面的狀態(tài)下測(cè)量的值作為參考經(jīng)過時(shí)間 T0。 在此情況下，互相比較前述的經(jīng)過時(shí)間。然而，可以將在電容C的電勢(shì)與參考電勢(shì)Vref相交叉時(shí)的定時(shí)和參考定時(shí)進(jìn)行比較。不必說參考定時(shí)是在手指沒有接觸操作面的情況下所經(jīng)過的時(shí)間。 作為參考，可以將測(cè)量部分51和確定部分53實(shí)現(xiàn)為在CPU上執(zhí)行的程序處理或
實(shí)現(xiàn)為邏輯電路。 [B-3處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器41的操作流程的電容性傳感器模塊31的處理操作(圖10)。圖10圖示頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的數(shù)量和底面?zhèn)壬系碾姌O模式7的數(shù)量均為4的情況。 首先，序列發(fā)生器41生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S 1)。對(duì)于輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)時(shí)段，序列發(fā)生器41僅將頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的坐標(biāo)值X增加"1 "。在圖10的情況下，如果增加的坐標(biāo)值X達(dá)到"5"，則序列發(fā)生器41將該坐標(biāo)值X返回至"1 "，并且將底面?zhèn)壬系碾姌O模式的坐標(biāo)值Y僅增加"1 "。如果增加的坐標(biāo)值Y達(dá)到"5"，則序列發(fā)生器41將該坐標(biāo)值Y返回至"1"。 將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器37、多路復(fù)用器39和確定部分53。在輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz (1時(shí)段為2 ii s)的情況下，能夠在32 y s內(nèi)執(zhí)行由四個(gè)電極模式5和四個(gè)電極模式7所確定的16個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的確定操作。 接下來，序列發(fā)生器41等待輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣的檢測(cè)(S2)。如果檢測(cè)到該邊緣，則序列發(fā)生器41將使能信號(hào)輸出給測(cè)量部分51 (S3)。使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng)于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于使能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也就是說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器41等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間TO的定時(shí)tc(max) (S4)。
如果檢測(cè)到經(jīng)過了時(shí)間tc(max)，則序列發(fā)生器41將禁能信號(hào)輸出給測(cè)量部分51(S5)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因?yàn)椋词乖诮?jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后也不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說在測(cè)量功能變?yōu)闊o效后，還要保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器41向確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S6)。基于檢測(cè)的經(jīng)過時(shí)間T和(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分53確定手指是否接觸從序列發(fā)生器41給出的坐標(biāo)位置。對(duì)于比較處理，使用對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器41給出的測(cè)量點(diǎn)的XY坐標(biāo)值的參考經(jīng)過時(shí)間T0。 之后，序列發(fā)生器41確定是否存在停止請(qǐng)求(S7)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器41再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)前面的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器41結(jié)束操作。
[B-4.結(jié)論] 如上所述，由于采用了根據(jù)第一示例的電容變化測(cè)量電路33，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)極為高速的確定操作。例如，在執(zhí)行對(duì)于io個(gè)位置的確定處理的情況下，現(xiàn)有技術(shù)中必需20ms的時(shí)間。另一方面，在該示例的情況下，用20ii s的時(shí)間足夠。因此，允許處理現(xiàn)有技術(shù)中難以處理的高速輸入。 不必說根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路33也能夠用于多位置檢測(cè)。 此外，由于直到電流輸入電壓輸出放大器43的輸入級(jí)在電流模式下執(zhí)行操作。因此，預(yù)期高噪聲電阻。也就是說，在檢測(cè)精度方面，根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路33也預(yù) 期實(shí)現(xiàn)實(shí)際上足夠的精度。
[C.第二示例]
[C-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，將對(duì)這樣的技術(shù)進(jìn)行描述，即使在根據(jù)操作面和手指之間的接觸狀 態(tài)來偏移峰值電平的出現(xiàn)位置的情況下，該技術(shù)也能改進(jìn)經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量精度。
圖11圖示第一示例中采用的電容C的電勢(shì)變化和檢測(cè)波形之間的關(guān)系。如前所 述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)第一示例的電容變化測(cè)量電路33能夠?qū)崿F(xiàn)高速的確定操作。
然而，如圖11所示，根據(jù)操作面和手指之間的接觸狀態(tài)，峰值電平的出現(xiàn)位置趨 于在時(shí)間軸方向上偏移。不用說，如果偏移量小，則對(duì)測(cè)量精度不出現(xiàn)不利。然而，如果在 電容Cf為0pF的情況下的峰值位置與在電容Cf為20pF的情況下的峰值位置之間的時(shí)間 差值為10ns或更大，則這樣的偏移量大小對(duì)于測(cè)量經(jīng)過時(shí)間T不能忽略。
此外，要求設(shè)置電容C的放電速率，使得在變化最平緩的檢測(cè)信號(hào)的衰減曲線與 參考電勢(shì)Vref相交叉時(shí)的時(shí)間之前，比較器48的輸出電平不反轉(zhuǎn)。變化最平緩的檢測(cè)信 號(hào)的衰減曲線對(duì)應(yīng)于操作面與手指之間生成的電容為20pF的情況。因此，在第一示例的情 況下，不能增加電流源47的電流量，因此經(jīng)過時(shí)間T變長(zhǎng)。 圖12圖示該示例中采用的峰值保持電路的放電操作。如圖12所示，在該示例的情 況下，在所有預(yù)期峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)之后，開始通過電流源47的放電操作。在圖12中， 放電開始定時(shí)由tb指示。在圖12的情況下，從其可以看出放電開始之后的時(shí)間只取決于 峰值電平。因此，能夠改進(jìn)經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量精度。 此外，放電開始時(shí)間在所有預(yù)期峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)之時(shí)和之后。因此，能夠通過 增加電流源47的電流量改進(jìn)放電速率。如圖12所示，如果提高放電速率，則能夠減少對(duì)于 所有峰值電平的經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量時(shí)間。 下文將描述采用該檢測(cè)原理的電容性傳感器模塊的示例。
[C-2.系統(tǒng)配置] 圖13圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊61的系統(tǒng)配置的示例。在圖13中，
與根據(jù)第一示例的圖7的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。 電容性傳感器模塊61包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路63。 電容變化測(cè)量電路63包括振蕩器35、多路分離器37、多路復(fù)用器39、電流輸入電
壓輸出型放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測(cè)量部分51、確定部分53、序列發(fā)生器65
和電流源67。 以下將描述包含變化點(diǎn)的序列發(fā)生器65和電流源67。序列發(fā)生器65也具有與輸 入脈沖信號(hào)同步地輸出與電極模式5的連接順序、以及與作為檢測(cè)信號(hào)的提取源的電極模 式7的連接順序的功能，其中向所述電極模式5提供輸入脈沖信號(hào)。序列發(fā)生器65還具有 管理通過電流源67的放電操作的執(zhí)行開始定時(shí)的功能?；趯?duì)輸入脈沖信號(hào)的上升定時(shí) 的檢測(cè)來執(zhí)行對(duì)該定時(shí)的管理。 電流源67為恒流電路，并且用來對(duì)電容C的電荷放電。在該示例的情況下，在從 電容器C提取電流的路徑上安排開關(guān)元件(例如，晶體管)。通過打開或閉合該開關(guān)，能夠 切換放電操作的執(zhí)行和停止。這種功能能夠通過用于在電流源67的驅(qū)動(dòng)電源的供應(yīng)和停止之間切換的開關(guān)元件來實(shí)現(xiàn)。 在該示例的情況下，設(shè)置電流源67的電流值的大小，使得同樣在輸入脈沖信號(hào)的 上升邊緣之后的一個(gè)時(shí)段內(nèi)結(jié)束確定操作。然而，如上所述，電流值設(shè)置為大于第一示例中 的值的值。因此，在放電開始后，電容C的電勢(shì)能夠從峰值電平迅速降低至參考電勢(shì)Vref 或更小。 [C-3.處理操作的內(nèi)容] 以下將描述根據(jù)序列發(fā)生器65的操作流程的電容性傳感器模塊61的處理操作 (圖14)。圖14還圖示了頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的數(shù)量和底面?zhèn)壬系碾姌O模式7的數(shù)量均 為4的情況。 首先，序列發(fā)生器65生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(Sll)。該操 作與第一示例中所述的序列發(fā)生器41的處理S1的操作相同。如上生成的坐標(biāo)值X和Y給 到多路分離器37、多路復(fù)用器39和確定部分53。 接下來，序列發(fā)生器65等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣的檢測(cè)(S12)。如果檢測(cè) 到該邊緣，則序列發(fā)生器65向測(cè)量部分51輸出使能信號(hào)(S13)。該使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì) 應(yīng)于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于使能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也?是說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器65等待開始通過電流源67的放電的定時(shí)tb的到來(S14)。
如果檢測(cè)到定時(shí)tb的到來，則序列發(fā)生器65使能電流源67，并且開始電容C的放 電(S15)。 接下來，序列發(fā)生器65等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間T0的時(shí)間tc(max) (S16)。給 出時(shí)間tc(max)作為在下述情況下的參考電勢(shì)Vref與電勢(shì)交叉時(shí)的定時(shí)，在所述情況下， 從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為O(零)時(shí)對(duì)于檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè) 的峰值電平放電。 在該示例中，如果檢測(cè)到經(jīng)過了時(shí)間tc(max)，則序列發(fā)生器65也向測(cè)量部分51 輸出禁能信號(hào)(S17)。響應(yīng)于該禁能信號(hào)的輸入，測(cè)量部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因 為，不必在經(jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在所述測(cè)量功能變?yōu)闊o效 之后，還保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 圖15圖示了作為測(cè)量部分51的測(cè)量目標(biāo)的經(jīng)過時(shí)間T與每個(gè)定時(shí)之間的關(guān)系。 圖15的部分(A)是用于解釋檢測(cè)信號(hào)和電容C的電勢(shì)變化之間的關(guān)系的圖。圖15的部分 (B)是圖示輸入脈沖信號(hào)的相位關(guān)系的圖。 之后，序列發(fā)生器65向確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S18)?；跈z測(cè)的經(jīng)過時(shí)間T 與(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部 分53確定手指是否接觸從序列發(fā)生器65給出的坐標(biāo)位置。將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器65給 出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。 之后，序列發(fā)生器65確定是否存在停止請(qǐng)求(S19)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序 列發(fā)生器65再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)前面的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序 列發(fā)生器65結(jié)束操作。
[C-4.結(jié)論] 如上所述，由于采用了根據(jù)第二示例的電容變化測(cè)量電路63，和第一示例一樣，能
16夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)相比極為高速的確定操作。 此外，在第二示例中，即使峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)根據(jù)在操作面和手指之間形成的 電容的大小而很大地偏移，也允許經(jīng)過時(shí)間T的精確測(cè)量。因此，能夠改進(jìn)輸入操作的確定 精度。 [D.第三示例]
[D-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，以下將描述根據(jù)操作面上的操作點(diǎn)的位置來優(yōu)化經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量 操作的方法。 下文將描述對(duì)于具有圖16所示的電極模式結(jié)構(gòu)的電容性傳感器設(shè)備23、操作面 上的測(cè)量位置的差別對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響。 圖16是電容性傳感器設(shè)備23的平面結(jié)構(gòu)，其中基底材料3的頂面?zhèn)壬闲纬伤膫€(gè) 電極模式5，并且底面?zhèn)壬闲纬伤膫€(gè)電極模式7。因此，在操作面上形成了 16個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
如圖16所示，總共8個(gè)電極模式分別連接到柔性印刷電路板25的導(dǎo)線(例如，碳 導(dǎo)線)71。 如圖16所示，通過導(dǎo)線71的長(zhǎng)度與電極模式5和7的長(zhǎng)度的組合確定穿過每個(gè)
測(cè)量點(diǎn)的傳播路徑。因此，可以看出傳播路徑的長(zhǎng)度根據(jù)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)而改變。 將通過為位于操作面的四角的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配從I至IV的號(hào)碼來描述相應(yīng)的傳
播路徑的特性的差別。 圖17圖示對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傳播路徑的等效電路。如圖17所示，具有短傳播 路徑的導(dǎo)線71的電阻分量大約為100Q ，并且具有長(zhǎng)傳播路徑的導(dǎo)線71的電阻分量大約為 lkQ。此外，具有短傳播路徑的電極模式5和7能夠被視作包括約100Q的電阻分量和約 4. 7pF的電容分量的分布常數(shù)低通濾波器。 圖中由實(shí)線所示的串聯(lián)電容(大約2pF)是在電極模式5和電極模式7之間靜態(tài) 形成的電容分量。此外，圖中由虛線所示的并聯(lián)電容73分別表示在電極模式5和手指之間 形成的電容分量以及在電極模式7和手指之間形成的電容分量。圖17圖示頂面?zhèn)壬系碾?容分量與底面?zhèn)壬系碾娙莘至康目偤驮?pF至20pF的范圍內(nèi)(包括0pF和20pF)變化的事實(shí)。 圖18圖示對(duì)應(yīng)于四個(gè)測(cè)量點(diǎn)I至IV的傳播路徑的電特性的組合狀態(tài)的概述。
圖19圖示對(duì)應(yīng)于四個(gè)測(cè)量點(diǎn)I至IV的檢測(cè)信號(hào)的波形。圖19中所示的四個(gè)曲 線圖的垂直軸指示電流值PA，而水平軸指示時(shí)間[ns]。從圖19也可以看出，在手指不與 操作面接觸的情況下的峰值電平為最大值，而在操作面與手指之間形成的電容分量為最大 值(20pF)的情況下的峰值電平為最小值。 如果對(duì)圖19的四個(gè)曲線圖的每個(gè)進(jìn)行比較，可以看出垂直軸的每個(gè)刻度和水平 軸的每個(gè)刻度彼此大不相同。 因此，圖示圖20，使得清楚地顯示出四個(gè)曲線圖的刻度的差別。圖20是在同一刻 度上圖示四個(gè)檢測(cè)信號(hào)的映射波形的圖。在圖20中，僅僅圖示對(duì)應(yīng)于不接觸(OpF)的情況 下的四個(gè)檢測(cè)信號(hào)。 如圖20所示，在操作面上的位置不同(傳播路徑長(zhǎng)度不同)的情況下，峰值電平 的振幅和出現(xiàn)位置彼此大不相同。
然而，盡管存在這樣的差別，第一示例和第二示例中所述的測(cè)量技術(shù)仍然有效地運(yùn)行，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比預(yù)期顯著的效果。 然而，基于峰值電平的差別以及每個(gè)峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)的差別，可以看出確定操作所需的時(shí)間也存在顯著的差別。在該示例中，關(guān)注時(shí)間差別。 圖21圖示將上一圖的垂直軸變?yōu)榉逯当３蛛妷篬mV]、而水平軸的時(shí)間刻度也為上一圖的8倍的圖。圖21圖示比較器49所參考的參考電壓Vref為0 (零)V的情況。
在圖21中，在輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣之后的0. 2ii s，開始通過電流源67的電容C的放電操作。在此情況下，確認(rèn)該圖中通過虛線所示的放電時(shí)間的差別。例如，可以看出，在具有最大峰值電平的測(cè)量點(diǎn)I中，在輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣之后的大約1. 6ii s完成放電操作。另一方面，可以看出，在具有小峰值電平的測(cè)量點(diǎn)II、 III和IV中，在輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣之后的約0. 3 ii s至0. 5 ii s完成放電操作。 上述結(jié)果意味著，在為所有的測(cè)量點(diǎn)施加相同的驅(qū)動(dòng)條件的第一示例和第二示例的方法中，與測(cè)量點(diǎn)I相比，測(cè)量點(diǎn)II、 III和IV產(chǎn)生了時(shí)間浪費(fèi)。 以下將通過使用圖22的部分(A)至(C)來進(jìn)行描述。圖22的部分(A)圖示峰值電平為最大值的測(cè)量點(diǎn)I的檢測(cè)波形與放電完成之間的關(guān)系。如上所述，從輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣至放電完成必需約1. 6ii s的時(shí)間。 因此，可以看出，如圖22的部分(A)所示，如果要加速輸入脈沖信號(hào)的頻率，則500kHz為上限。 圖22的部分(B)圖示測(cè)量點(diǎn)II、 III和IV的波形與放電完成之間的關(guān)系。如上所述，在輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣之后至放電完成必需約0. 8ii s的時(shí)間。在如圖22的部分(B)中以500kHz輸入輸入脈沖信號(hào)的情況下，有足夠的時(shí)間。 因此，如圖22的部分(C)所示，用于測(cè)量點(diǎn)II、 III和IV的輸入脈沖信號(hào)的頻率增加至l腿z?？梢钥闯?，在圖22的部分(C)中，即使輸入脈沖信號(hào)的頻率為l腿z，也可以在一個(gè)時(shí)段內(nèi)完成放電。 下文將描述電容性傳感器模塊的示例，其中根據(jù)每個(gè)測(cè)量區(qū)域優(yōu)化輸入脈沖信號(hào)的頻率。 [D-2.系統(tǒng)配置] 圖23圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊81的系統(tǒng)配置的示例。在圖23中，
與根據(jù)第二示例的圖13的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。 電容性傳感器模塊81包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路83。 電容變化測(cè)量電路83包括多路分離器37、多路復(fù)用器39、電流放大器43、峰值保
持電路45、比較器49、測(cè)量部分51、確定部分53、序列發(fā)生器65、電流源67、頻率表85和可
變振蕩器87。 以下將描述包含變化點(diǎn)的頻率表85和可變振蕩器87。 如上所述，在該示例的情況下，為操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)優(yōu)化輸入脈沖信號(hào)的頻率。頻率表85存儲(chǔ)了優(yōu)化的頻率與測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)之間的關(guān)系。
圖24圖示了頻率表85的結(jié)構(gòu)示例。如圖24所示，為每個(gè)X坐標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合分配一個(gè)頻率。圖25顯示了布置在操作面上的頻率表85的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖25所示，在該示例的情況下，為檢測(cè)信號(hào)的峰值電平大的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配500kHz。
此外，為檢測(cè)信號(hào)的峰值電平為中間級(jí)別的10個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配lMHz。此外，為檢測(cè)信號(hào)的峰值電平小的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配1. 5MHz。 每次從序列發(fā)生器65給出新的坐標(biāo)值，頻率表85讀取對(duì)應(yīng)的頻率并將其給到可變振蕩器87。 可變振蕩器87是生成具有給定頻率的輸入脈沖信號(hào)的電路。可變振蕩器87可以是能夠生成多個(gè)振蕩頻率的單個(gè)電路。此外，可變振蕩器87可以包括對(duì)應(yīng)于前述的三類振蕩頻率的三個(gè)彼此獨(dú)立的振蕩器，并且開關(guān)選擇性地輸出其一個(gè)。
[D-3.處理操作的內(nèi)容] 在該示例的情況下，序列發(fā)生器65的結(jié)構(gòu)與第二示例中的結(jié)構(gòu)相同。因此，其操作流程也與圖14所述的流程相同。下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器65的操作流程的電容性傳感器模塊81的處理操作。 首先，序列發(fā)生器65生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(Sll)。將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器37、多路復(fù)用器39、確定部分53和頻率表85。
因此，從頻率表85將適于下一測(cè)量點(diǎn)的頻率給到可變振蕩器87。可變振蕩器87為該測(cè)量點(diǎn)輸出具有最佳頻率的輸入脈沖信號(hào)。此外，在輸入脈沖信號(hào)的輸入的準(zhǔn)備中，切換控制多路分離器37和多路復(fù)用器39。 與此同時(shí)，序列發(fā)生器65等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣的檢測(cè)(S12)。如果檢測(cè)到邊緣，則序列發(fā)生器65輸出使能信號(hào)給測(cè)量部分51 (S13)。該使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng)于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于使能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也就是說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器65等待開始通過電流源67的放電操作時(shí)的定時(shí)tb的到來
(514) 。 如果檢測(cè)到定時(shí)tb的到來，則序列發(fā)生器65使能電流源67，并開始電容C的放電
(515) 。 接下來，序列發(fā)生器65等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間TO的時(shí)間tc (max) (S16)。給出時(shí)間tc(max)，作為下述情況下的參考電勢(shì)Vref與電勢(shì)相交叉時(shí)的定時(shí)，在所述情況下，從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為O(零)時(shí)對(duì)檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè)的峰值電平放電。 在該示例的情況下，如果檢測(cè)到經(jīng)過時(shí)間tc (max)，則序列發(fā)生器65也輸出禁能信號(hào)給測(cè)量部分51 (S17)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因?yàn)?，即使在?jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后也不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在測(cè)量功能變?yōu)闊o效后，還保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器65輸出中斷請(qǐng)求給確定部分53(S18)?；跈z測(cè)到的經(jīng)過時(shí)間T和(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分53確定手指是否接觸從序列發(fā)生器65給出的坐標(biāo)位置。將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器65給出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。 之后，序列發(fā)生器65確定是否存在停止請(qǐng)求(S19)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器65再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器65結(jié)束操作。
[D-4.結(jié)論] 如上所述，在根據(jù)第三示例的電容變化測(cè)量電路83的情況下，能夠優(yōu)化輸入給操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的輸入脈沖信號(hào)的頻率。也就是說，能夠?qū)⒂糜诿總€(gè)測(cè)量位置的確定操作的時(shí)間縮短至最小。因此，能夠加速關(guān)于整個(gè)操作的掃描速率。
[E.第四示例]
[E-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，下文也要描述根據(jù)操作面上的測(cè)量點(diǎn)的位置(更具體來說，傳播路徑的長(zhǎng)度)來優(yōu)化經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量操作的方法。 然而，在該示例中，提出了通過可變控制電流源的電流值來進(jìn)一步加速掃描速率的技術(shù)。 將描述通過使用圖26的部分(A)和(B)來可變控制電流源的電流值的效果。圖26圖示對(duì)應(yīng)于測(cè)量點(diǎn)I的輸入脈沖信號(hào)和對(duì)峰值電平放電所需的時(shí)間之間的關(guān)系。
圖26的部分(A)圖示第三示例中輸入脈沖信號(hào)和對(duì)峰值電平放電所需的時(shí)間之間的關(guān)系。 圖26的部分(B)圖示在將電流源的電流值設(shè)為圖26的部分(A)中的值的兩倍的值的情況下、輸入脈沖信號(hào)和對(duì)峰值電平放電所需的時(shí)間之間的關(guān)系。 在圖26的情況下，通過加倍電流源的電流值，能夠?qū)⒈匦璧?. 6i! s的放電時(shí)間縮短至O. 8ii s。 如果放電時(shí)間為0. 8 s，則即使在輸入脈沖信號(hào)的頻率增加至1MHz的情況下，也可以在其一個(gè)時(shí)段內(nèi)確定輸入操作的存在。 下文將描述電容性傳感器模塊的示例，其中根據(jù)每個(gè)測(cè)量區(qū)域優(yōu)化輸入脈沖信號(hào)
的頻率和電流源的電流值。 [E-2.系統(tǒng)配置] 圖27圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊91的系統(tǒng)配置的示例。在圖27中，與根據(jù)第三示例的圖23的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。
電容性傳感器模塊91包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路93。
電容變化測(cè)量電路93包括多路分離器37、多路復(fù)用器39、序列發(fā)生器65、電流放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測(cè)量部分51、確定部分53、電流值表95、可變電流源97、頻率表99和可變振蕩器101。 下文將描述包含變化點(diǎn)的電流值表95、可變電流源97、頻率表99以及可變振蕩器101。 如上所述，在該示例的情況下，為操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)優(yōu)化輸入脈沖信號(hào)的頻率和可變電流源97的電流值。 上述的電流值表95存儲(chǔ)優(yōu)化的電流值和測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)之間的關(guān)系。
圖28圖示了電流值表95的結(jié)構(gòu)示例。如圖28所示，在電流值表95中，為每個(gè)X坐標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合分配一個(gè)電流值。圖29顯示了布置在操作面上的電流值表95的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖29所示，在該示例的情況下，為檢測(cè)信號(hào)的峰值電平大的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配20iiA，而為其它13個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配10iiA。也就是說，在該示例的情況下，可變電流源97的電流值在兩級(jí)之間切換。
每次從序列發(fā)生器65給出新的坐標(biāo)值，電流值表95讀取相應(yīng)的電流值并將其給到可變電流源97. 可變電流源97是選擇性地生成給定電流值的恒流電路。可變電流源97可以是能夠生成多個(gè)電流值的單個(gè)電路。此外，可變電流源97可以包括對(duì)應(yīng)于前述的兩類電流值的兩個(gè)彼此獨(dú)立的電流源和將其中一個(gè)連接到電容C的開關(guān)。 頻率表99是存儲(chǔ)優(yōu)化的頻率和測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)之間的關(guān)系的存儲(chǔ)區(qū)。
圖30圖示了頻率表99的結(jié)構(gòu)示例。如圖30所示，在頻率表99中，給每個(gè)X坐標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合分配一個(gè)頻率。圖31顯示了布置在操作面上的頻率表99的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖31所示，在該示例的情況下，給檢測(cè)信號(hào)的峰值電平小的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配1. 5MHz，而給其它13個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配lMHz。 圖31(第四示例)和圖25(第三示例)之間的區(qū)別如下。也就是說，在第四示例中，對(duì)應(yīng)于峰值電平大的三個(gè)點(diǎn)的輸入脈沖信號(hào)的頻率從第三示例的500kHz加速至lMHz。也就是說，在該示例的情況下，可變振蕩器IOI的頻率能夠在兩級(jí)之間切換。每次從序列發(fā)生器65給出新的坐標(biāo)值，頻率表99讀取相應(yīng)的頻率并將其給到可變振蕩器101。
可變振蕩器101是生成具有給定頻率的輸入脈沖信號(hào)的電路?？勺冋袷幤?01可以是能夠生成兩類振蕩頻率的單個(gè)電路。此外，可變振蕩器101可以包含對(duì)應(yīng)于前述的兩類振蕩頻率的兩個(gè)彼此獨(dú)立的振蕩器和選擇性地輸出其一個(gè)的開關(guān)。[O303] [E-3.處理操作的內(nèi)容] 在該示例的情況下，序列發(fā)生器65的結(jié)構(gòu)與第二示例中的操作相同。因此，其操作流程也與圖14所述的流程相同。下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器65的操作流程的電容性傳感器模塊91的處理操作。 首先，序列發(fā)生器65生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(Sll)。將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器37、多路復(fù)用器39、確定部分53、電流值表95和頻率表99。 因此，從電流值表95將適于下一測(cè)量點(diǎn)的電流值給到可變電流源97。同時(shí)，從頻率表99將適于下一測(cè)量點(diǎn)的頻率給到可變振蕩器101。 可變電流源97改變?cè)O(shè)置，使適于下一測(cè)量點(diǎn)的電流值流動(dòng)?？勺冋袷幤?01為該測(cè)量點(diǎn)輸出具有最佳頻率的輸入脈沖信號(hào)。此外，在輸入脈沖信號(hào)的輸入的準(zhǔn)備中，切換控制多路分離器37和多路復(fù)用器39。 與此同時(shí)，序列發(fā)生器65等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣的檢測(cè)(S12)。如果檢測(cè)到邊緣，則序列發(fā)生器65向測(cè)量部分51輸出使能信號(hào)(S13)。該使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng)于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于該使能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行АＲ簿褪钦f，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器65等待開始通過電流源67的放電操作時(shí)的定時(shí)tb的到來
(514) 。 如果檢測(cè)到定時(shí)tb的到來，則序列發(fā)生器65使能電流源67，并開始電容C的放電
(515) 。 接下來，序列發(fā)生器65等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間TO的時(shí)間tc(max) (S16)。給出時(shí)間tc(max)，作為下述情況下的參考電勢(shì)Vref與電勢(shì)相交叉時(shí)的定時(shí)，在所述情況
21下，從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為0 (零)時(shí)對(duì)檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè)的峰值電平放電。 在該示例中，如果檢測(cè)到經(jīng)過時(shí)間tc (max)，則序列發(fā)生器65也給測(cè)量部分51輸出禁能信號(hào)(S17)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，測(cè)量部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因?yàn)?，在?jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在測(cè)量功能變?yōu)闊o效后，還保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器65給確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S18)?；跈z測(cè)的經(jīng)過時(shí)間T和(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分53確定手指是否接觸從序列發(fā)生器65給出的坐標(biāo)位置。將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器65給出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。 之后，序列發(fā)生器65確定是否存在停止請(qǐng)求(S19)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器65再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序列發(fā)生器65結(jié)束操作。
[E-4.結(jié)論] 如上所述，在根據(jù)第四示例的電容變化測(cè)量電路93的情況下，能夠優(yōu)化輸入給操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的輸入脈沖信號(hào)的頻率和電流源97的電流值。 因此，在第三示例中輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz的測(cè)量區(qū)域里，所述頻率在該示例中能夠加速至l腿z。 這意味著，輸入脈沖頻率的最小頻率從500kHz增加至lMHz。因此，能夠進(jìn)一步加速關(guān)于整個(gè)操作的掃描速率。
[F.第五示例]
[F-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，下文將描述根據(jù)操作面上的測(cè)量點(diǎn)的位置(更具體來說，傳播路徑長(zhǎng)度)來優(yōu)化經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量操作的方法。 然而，在該示例中，提出了通過可變控制比較器的參考電勢(shì)Vref來進(jìn)一步加速掃描速率的技術(shù)。 將通過利用圖32的部分(A)和(B)來描述可變控制比較器的參考電勢(shì)Vref的效
果。圖32圖示了對(duì)應(yīng)于測(cè)量點(diǎn)I的輸入脈沖信號(hào)和確定所需的時(shí)間之間的關(guān)系。 圖32的部分(A)圖示第三示例中輸入脈沖信號(hào)和峰值電平的放電所需的時(shí)間之
間的關(guān)系。在該情況下，將對(duì)應(yīng)于0 (零)V的參考電勢(shì)Vrefl用于確定輸入操作。 圖32的部分(B)圖示在利用比較器的參考電勢(shì)Vref2( > Vrefl)的情況下、輸入
脈沖信號(hào)和確定所需的時(shí)間之間的關(guān)系。 可以看出，在圖32的情況下，通過將參考電勢(shì)Vrefl切換至參考電勢(shì)Vref2，能夠?qū)⒈匦璧?. 6 ii s的放電時(shí)間縮短至0. 8 ii s。 如果放電時(shí)間為0. 8 s，則即使在輸入脈沖信號(hào)的頻率增加至1MHz的情況下，也能夠在其一個(gè)時(shí)段內(nèi)確定輸入操作的存在。 下文將描述電容性傳感器模塊的示例，其中根據(jù)每個(gè)測(cè)量區(qū)域優(yōu)化輸入脈沖信號(hào)的頻率和比較器的參考電勢(shì)Vref 。
[F-2.系統(tǒng)配置]
圖33圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊111的系統(tǒng)配置的示例。在圖33中，
與根據(jù)第三示例的圖23的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。 電容性傳感器模塊111包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路113。 電容變化測(cè)量電路113包括多路分離器37、多路復(fù)用器39、序列發(fā)生器65、電流放
大器43、峰值保持電路45、比較器49、測(cè)量部分51、確定部分53、參考電勢(shì)表115、數(shù)模轉(zhuǎn)換
器117、頻率表119和可變振蕩器121。 以下將描述包含變化點(diǎn)的參考電勢(shì)表115、數(shù)模轉(zhuǎn)換器117、頻率表119和可變振 蕩器121。 如上所述，在該示例的情況下，為操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)優(yōu)化輸入脈 沖信號(hào)的頻率和參考電勢(shì)Vref 。 上述的參考電勢(shì)表115存儲(chǔ)優(yōu)化的參考電勢(shì)Vref和測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)之間的 關(guān)系。 圖34圖示了參考電勢(shì)表115的結(jié)構(gòu)示例。如圖34所示，在參考電勢(shì)表115中，為 每個(gè)X坐標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合分配一個(gè)Vref 。圖35顯示了布置在操作面上的參考 電勢(shì)表115的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖35所示，在該示例的情況下，給檢測(cè)信號(hào)的峰值電平大的三 個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配高階參考電勢(shì)Vref2 ( > Vrefl)，而給其余的13個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配低階參考電勢(shì) Vrefl。也就是說，在該示例的情況下，給到比較器49的參考電勢(shì)Vref在兩級(jí)之間切換。
每次從序列發(fā)生器65給出新的坐標(biāo)值，參考電勢(shì)表115讀取相應(yīng)的參考電勢(shì)并將 其給到數(shù)模轉(zhuǎn)換器117?；跀?shù)字值來讀取參考電勢(shì)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器117是將給定的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬電勢(shì)的電路?？梢圆捎靡韵陆Y(jié)構(gòu)， 其中準(zhǔn)備兩類電壓源來替代數(shù)模轉(zhuǎn)換器117，并將兩類電壓源之一給到比較器49。在此情 況下，將兩類電壓源的選擇信息寫入?yún)⒖茧妱?shì)表115就夠了 。 頻率表119是存儲(chǔ)優(yōu)化的頻率和測(cè)量點(diǎn)(坐標(biāo)位置)之間的關(guān)系的存儲(chǔ)區(qū)域。
圖36圖示了頻率表119的結(jié)構(gòu)示例。如圖36所示，在頻率表119中，給每個(gè)X坐 標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合分配一個(gè)頻率。 圖37顯示了布置在操作面上的頻率表119的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖37所示，在該示例 的情況下，給檢測(cè)信號(hào)的峰值電平小的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配1. 5MHz，而給其余的13個(gè)測(cè)量點(diǎn)分 配腦z。 圖37(第五示例)和圖25(第三示例)之間的區(qū)別如下。也就是說，在第五示例中， 對(duì)應(yīng)于峰值電平大的三個(gè)點(diǎn)的輸入脈沖信號(hào)的頻率從第三示例中的500kHz加速至lMHz。 也就是說，在該示例的情況下，設(shè)置可變振蕩器121的頻率能夠在兩級(jí)之間切換。每次從序 列發(fā)生器65給出新的坐標(biāo)值，頻率表119讀取相應(yīng)的頻率并將其給到可變振蕩器121。
可變振蕩器121是生成具有給定頻率的輸入脈沖信號(hào)的電路?？勺冋袷幤?21可 以是能夠生成兩類振蕩頻率的單個(gè)電路。此外，可變振蕩器121可以包括對(duì)應(yīng)于前述的兩 類振蕩頻率的兩個(gè)相互獨(dú)立的振蕩器和選擇性地輸出其中之一的開關(guān)。
[F-3.處理操作的內(nèi)容] 在該示例的情況下，序列發(fā)生器65的結(jié)構(gòu)與第二示例中的結(jié)構(gòu)相同。因此，其操 作流程也與圖14所示的流程相同。下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器65的操作流程的電容性傳 感器模塊lll的處理操作。
首先，序列發(fā)生器65生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(Sll)。將如 上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器37、多路復(fù)用器39、確定部分53、參考電勢(shì)表115和 頻率表119。 因此，將適于下一測(cè)量點(diǎn)的參考電勢(shì)的數(shù)字值從參考電勢(shì)表115給到數(shù)模轉(zhuǎn)換器 117。同時(shí)，將適于下一測(cè)量點(diǎn)的頻率從頻率表119給到可變振蕩器121。
將模擬電勢(shì)形式的用于測(cè)量點(diǎn)的最佳參考電勢(shì)Vref給到比較器49。此外，可變振 蕩器121將輸出頻率設(shè)置為用于測(cè)量點(diǎn)的最佳頻率。此外，在輸入脈沖信號(hào)的輸入的準(zhǔn)備 中，切換控制多路分離器37和多路復(fù)用器39。 與此同時(shí)，序列發(fā)生器65等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣的檢測(cè)(S12)。如果檢 測(cè)到邊緣，則序列發(fā)生器65輸出使能信號(hào)給測(cè)量部分51 (S13)。使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng) 于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于該使能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也?是說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器65等待開始通過電流源67的放電操作時(shí)的定時(shí)tb的到來
(514) 。 如果檢測(cè)到定時(shí)tb的到來，則序列發(fā)生器65使能電流源67并開始電容C的放電
(515) 。 接下來，序列發(fā)生器65等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間T0的時(shí)間tc (max) (S16)。 給出時(shí)間tc(max)，作為下述情況下當(dāng)參考電勢(shì)Vref與電勢(shì)相交叉時(shí)的定時(shí)，在所述情況 下，從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為O(零)時(shí)對(duì)檢測(cè)信號(hào)所檢測(cè) 的峰值電平放電。 在該示例中，如果檢測(cè)到經(jīng)過時(shí)間tc (max)，則序列發(fā)生器65也給測(cè)量部分51輸 出禁能信號(hào)(S17)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因?yàn)椋?即使在經(jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后也不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在測(cè)量功能變?yōu)闊o 效后，還保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器65給確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S18)?；跈z測(cè)的經(jīng)過時(shí)間T 和參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分53確定手指是否接觸 了從序列發(fā)生器65給出的坐標(biāo)位置。 將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器65給出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。不必
說，為參考經(jīng)過時(shí)間TO準(zhǔn)備所施加的參考電勢(shì)Vref的大小的確定值。 之后，序列發(fā)生器65確定是否存在停止請(qǐng)求(S19)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序
列發(fā)生器65再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序
列發(fā)生器65結(jié)束操作。 [F-4.結(jié)論] 如上所述，在根據(jù)第五示例的電容變化測(cè)量電路113的情況下，能夠優(yōu)化輸入給 操作面上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的輸入脈沖信號(hào)的頻率和比較器49的參考電勢(shì)Vref 。
因此，對(duì)于輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz的測(cè)量區(qū)域，在第五示例中能將所述頻 率加速至lMHz。 這意味著，輸入脈沖頻率的最小頻率從500kHz增加至lMHz。因此，能夠進(jìn)一步地 加速關(guān)于整個(gè)操作的掃描速率。
[G.第六示例] [O362] [G-l.檢測(cè)原理] 在前述示例的情況下，已經(jīng)描述了檢測(cè)對(duì)應(yīng)于輸入脈沖信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)的正極時(shí) 段的峰值電平的情況。也就是說，已經(jīng)描述了檢測(cè)最大值和測(cè)量其放電所需的經(jīng)過時(shí)間T 的情況。 之前的檢測(cè)方法也能夠應(yīng)用于檢測(cè)對(duì)應(yīng)于輸入脈沖信號(hào)的負(fù)極時(shí)段的峰值電平 的情況。也就是說，之前的檢測(cè)方法也能夠應(yīng)用于檢測(cè)最小值和測(cè)量其充電所需的經(jīng)過時(shí) 間T的情況。 圖38圖示了處理圖像。圖38對(duì)應(yīng)于第二示例的修改示例。圖38的部分(A)中 通過實(shí)線所示的波形是檢測(cè)信號(hào)，而圖38的部分(A)中通過虛線所示的波形是電容C的保 持電勢(shì)。圖38的部分(B)指示輸入脈沖信號(hào)的波形。 在圖38的情況下，檢測(cè)信號(hào)與輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣同步下降。電容C的保持 電勢(shì)峰值保持為最小值，這與第二示例的情況相矛盾。在圖38的部分(A)的情況下，在時(shí) 間tb之后開始從電流源提供充電電流，所述時(shí)間tb被設(shè)置為在預(yù)期的所有峰值電平出現(xiàn) 的定時(shí)之時(shí)和之后，因此，電容C的保持電勢(shì)在經(jīng)過時(shí)間tb之時(shí)和之后以恒定速率增加，并 增加至超過之前設(shè)置的參考電勢(shì)Vref 。 不必說，將充電電流的電流值設(shè)置為下述大小，對(duì)于操作面上的所有測(cè)量點(diǎn)，能夠 在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)利用該大小的電流將電容C的電勢(shì)轉(zhuǎn)變至參考電勢(shì)Vref或 更大。 下文將描述采用該檢測(cè)原理的電容性傳感器模塊的示例。 [O369] [G_2.系統(tǒng)配置] 圖39圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊131的系統(tǒng)配置示例。在圖39中， 與根據(jù)第二示例的圖13的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。
電容性傳感器模塊131包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路133。
電容變化測(cè)量電路133包括振蕩器35、多路分離器37、多路復(fù)用器39、電流放大器 43、比較器49、測(cè)量部分51、確定部分53、峰值保持電路135、電流源137和序列發(fā)生器139。
以下將描述包含變化點(diǎn)的峰值保持電路135、電流源137、以及序列發(fā)生器139。
在該示例的情況下，構(gòu)成峰值保持電路135的二極管D的連接方向與第二示例的 方向相反。 電流源137為充電型恒流電路，并用來給電容C的電荷充電。在電流源137的情 況下，開關(guān)元件(例如，晶體管)安排在將電流流入電容器C的路徑上。通過打開和閉合開 關(guān)，能夠切換放電操作的執(zhí)行和停止。對(duì)于電流源137，也可以通過用于在驅(qū)動(dòng)電源的供應(yīng) 和停止之間進(jìn)行切換的開關(guān)元件來實(shí)現(xiàn)該功能。 在該示例的情況下，設(shè)置電流源137的電流值的大小，使得確定操作也能夠在開 始輸入脈沖信號(hào)的施加之后的一個(gè)時(shí)段內(nèi)結(jié)束。然而，如上所述，電流值設(shè)置為大于第一示 例的值的值。因此，開始充電后，電容C的電勢(shì)能夠迅速從峰值電平增加至參考電勢(shì)Vref 或更大。 序列發(fā)生器139具有與輸入脈沖信號(hào)同步地輸出與電極模式5的連接順序、以及 與作為檢測(cè)信號(hào)的提取源的電極模式7的連接順序的功能，給所述電極模式5提供輸入脈沖信號(hào)。序列發(fā)生器139還具有管理通過電流源67的充電操作的執(zhí)行開始定時(shí)的功能?；?br> 于對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降定時(shí)的檢測(cè)來執(zhí)行對(duì)所述定時(shí)的管理。 [G-3.處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器139的操作流程的電容性傳感器模塊131的處理操作 (圖40)。圖40還圖示了頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的數(shù)量和底面?zhèn)壬系碾姌O模式7的數(shù)量均 為四的情況。 首先，序列發(fā)生器139生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S21)。該操 作與第一示例中所述的序列發(fā)生器37的處理Sl的操作相同。將如上生成的坐標(biāo)值X和Y 給到多路分離器37、多路復(fù)用器39和確定部分53。 接下來，序列發(fā)生器139等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)(S22)。如果檢測(cè) 到邊緣，則序列發(fā)生器139給測(cè)量部分51輸出使能信號(hào)(S23)。使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng) 于前述的下降定時(shí)ta。響應(yīng)于使能信號(hào)的輸入，測(cè)量部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也就?說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器139等待當(dāng)通過電流源137的充電開始時(shí)的定時(shí)tb的到來 (S24)。 如果檢測(cè)到定時(shí)tb的到來，則序列發(fā)生器139使能電流源137，并開始電容C的充 電(S25)。 接下來，序列發(fā)生器139等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間TO的時(shí)間tc (max) (S26)。 給出時(shí)間tc(max)，作為在下述情況下當(dāng)參考電勢(shì)Vref與電勢(shì)相交叉時(shí)的定時(shí)，在所述情 況下，從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)于當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為0 (零)時(shí)對(duì)檢測(cè)信號(hào)所 檢測(cè)的峰值電平充電。 在該示例中，如果檢測(cè)到經(jīng)過時(shí)間tc (max)，則序列發(fā)生器139也給測(cè)量部分51輸 出禁能信號(hào)(S27)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，確定部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這是因?yàn)椋?在經(jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在測(cè)量功能變?yōu)闊o效后，還 保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器139給確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S28)?；跈z測(cè)到的經(jīng)過時(shí) 間T和(為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置的)參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確 定部分53確定手指是否接觸從序列發(fā)生器139給出的坐標(biāo)位置。將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器 139給出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。 之后，序列發(fā)生器139確定是否存在停止請(qǐng)求(S29)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器139再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器139結(jié)束操作。
[G-4.結(jié)論] 如上所述，由于采用了根據(jù)第六示例的電容變化測(cè)量電路133，因此與現(xiàn)有技術(shù)相 比，能夠?qū)崿F(xiàn)極為高速的確定操作。 不必說，在第六示例的情況下，即使峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)根據(jù)在操作面和手指之
間形成的電容的大小而很大地偏移，也允許經(jīng)過時(shí)間T的精確測(cè)量。因此，能夠改進(jìn)輸入操
作的確定精度。 [H.第七示例]
[H-l.檢測(cè)原理] 在前述示例的情況下，已經(jīng)描述了檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)的正極時(shí)段的峰值電平或檢測(cè)信 號(hào)的負(fù)極時(shí)段的峰值電平的情形。 然而，如圖41所示，可以通過將峰值保持電路的二極管改為雙波整流電路來檢測(cè) 正極時(shí)段的峰值電平和負(fù)極時(shí)段的峰值電平。 圖41的部分(A)中通過實(shí)線指示的波形為檢測(cè)信號(hào)，而圖41的部分(A)中通過 虛線指示的波形為電容C的保持電勢(shì)。圖41的部分(B)圖示了輸入脈沖信號(hào)的波形。
如圖41的部分(A)所示，盡管輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz，還是能夠以其雙倍 速率來執(zhí)行確定操作。不必說，其前提條件為在輸入脈沖信號(hào)的半個(gè)時(shí)段內(nèi)完成從輸入脈 沖信號(hào)的上升邊緣至確定結(jié)束的條件。 因此，如在前述第四示例的情況下，期望能夠增加電流源的電流值以減少確定所 需的時(shí)間。 將描述采用該檢測(cè)原理的電容性傳感器模塊的示例。
[H-2.系統(tǒng)配置] 圖42圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊141的系統(tǒng)配置的示例。在圖42中， 與根據(jù)第四示例的圖27的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。
電容性傳感器模塊141包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路143。
電容變化測(cè)量電路143包括多路分離器37、多路復(fù)用器39、電流放大器43、比較器 49、測(cè)量部分51、確定部分53、電流值表95、可變電流源97、頻率表99、可變振蕩器101、峰 值保持電路145和序列發(fā)生器147。 以下將描述包含變化點(diǎn)的峰值保持電路145和序列發(fā)生器147。 峰值保持電路145包括雙波整流電路149和電容C。雙波整流電路149是也被稱
為絕對(duì)值電路的電路。 序列發(fā)生器147是與輸入脈沖信號(hào)同步地輸出與電極模式5的連接順序、和與作 為檢測(cè)信號(hào)的提取源的電極模式7的連接順序的電路，向所述電極模式5提供輸入脈沖信 號(hào)。序列發(fā)生器147基于輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣和下降邊緣來管理控制定時(shí)。 [CMOS] [H-3.處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器147的操作流程的電容性傳感器模塊141的處理操作 (圖43)。圖43圖示了頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的數(shù)量和底面?zhèn)壬系碾姌O模式7的數(shù)量均為 四的情況。 首先，序列發(fā)生器147生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S31)。將如 上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器37、多路復(fù)用器39、確定部分53、電流值表95和頻 率表97。 因此，將適于下一測(cè)量點(diǎn)的電流值從電流值表95給到可變電流源97。同時(shí)，將適 于下一測(cè)量點(diǎn)的頻率從頻率表99給到可變振蕩器101。 可變電流源97改變?cè)O(shè)置，使得流動(dòng)適于下一測(cè)量點(diǎn)的電流值?？勺冋袷幤?01輸 出具有對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的最佳頻率的輸入脈沖信號(hào)。此外，在輸入脈沖信號(hào)的輸入的準(zhǔn)備中，切 換控制多路分離器37和多路復(fù)用器39。 與此同時(shí)，序列發(fā)生器147等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣或下降邊緣的檢測(cè)
27(S32)。如果檢測(cè)到上升邊緣和下降邊緣之一，則序列發(fā)生器147給測(cè)量部分51輸出使能 信號(hào)(S33)。使能信號(hào)的輸出定時(shí)對(duì)應(yīng)于前述的上升定時(shí)ta。響應(yīng)于使能信號(hào)的輸入，測(cè) 量部分51的測(cè)量功能變?yōu)橛行?。也就是說，開始經(jīng)過時(shí)間T的測(cè)量。 之后，序列發(fā)生器147等待當(dāng)開始通過可變電流源97的放電操作時(shí)的時(shí)間tb的 到來(S34)。 如果檢測(cè)到時(shí)間tb的到來，則序列發(fā)生器147使能可變電流源97，并開始電容C 的放電(S35)。 接下來，序列發(fā)生器147等待經(jīng)過對(duì)應(yīng)于參考經(jīng)過時(shí)間TO的時(shí)間tc (max) (S36)。 給出時(shí)間tc(max)，作為下述情況下當(dāng)參考電勢(shì)Vref與所述電勢(shì)相交叉時(shí)的定時(shí)，在所述 情況下，從時(shí)間tb的定時(shí)起，對(duì)當(dāng)操作面與手指之間形成的電容為0 (零)時(shí)對(duì)檢測(cè)信號(hào)所 檢測(cè)的峰值電平放電。 在該示例的情況下，如果檢測(cè)到經(jīng)過時(shí)間tc (max)，則序列發(fā)生器147也給測(cè)量部 分51輸出禁能信號(hào)(S37)。響應(yīng)于禁能信號(hào)的輸入，測(cè)量部分51的測(cè)量功能變?yōu)闊o效，這 是因?yàn)椋诮?jīng)過時(shí)間T的可能最大值之后不需要繼續(xù)測(cè)量操作。不必說，在測(cè)量功能變?yōu)闊o 效后，還保留在測(cè)量功能有效時(shí)測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間T。 之后，序列發(fā)生器147給確定部分53輸出中斷請(qǐng)求(S38)?；跈z測(cè)到的經(jīng)過時(shí) 間T和參考經(jīng)過時(shí)間TO之間的比較結(jié)果，對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分53確定手指是否 接觸了從序列發(fā)生器147給出的坐標(biāo)位置。 將對(duì)應(yīng)于從序列發(fā)生器147給出的測(cè)量點(diǎn)的參考經(jīng)過時(shí)間TO用于比較處理。不
必說，為參考經(jīng)過時(shí)間TO準(zhǔn)備所施加的參考電勢(shì)Vref的大小的確定值。 之后，序列發(fā)生器147確定是否存在停止請(qǐng)求(S39)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則
序列發(fā)生器147再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則
序列發(fā)生器147結(jié)束操作。 [H-4.結(jié)論] 如上所述，在根據(jù)第七示例的電容變化測(cè)量電路143的情況下，能夠以輸入脈沖 信號(hào)的頻率的雙倍速率來確定輸入操作的存在。因此，能進(jìn)一步加速關(guān)于整個(gè)操作的掃描 速率。
[I.其它示例]
[I-l.其它示例1] 在前述示例中，描述了具有使用二極管來檢測(cè)峰值電平的結(jié)構(gòu)的峰值保持電路。
然而，可以使用具有以下結(jié)構(gòu)的峰值保持電路，其中，在峰值電平的出現(xiàn)定時(shí)附近 接通控制模擬開關(guān)。 圖44圖示了按照該修改示例的電容性傳感器模塊151的系統(tǒng)配置的示例。在圖 44中，與圖7的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。 電容性傳感器模塊151包括電容性傳感器設(shè)備23和電容變化測(cè)量電路153。 電容變化測(cè)量電路153包括多路分離器37、多路復(fù)用器39、電流放大器43、電流源
47、測(cè)量部分51、確定部分53、峰值保持電路155以及序列發(fā)生器157。 峰值保持電路155包括模擬開關(guān)159和電容C。序列發(fā)生器157控制打開及閉合
模擬開關(guān)159。[O429] [1-2.其它示例2] 在前述示例中，已經(jīng)描述了以下電路結(jié)構(gòu)，其中在峰值保持電路的前一級(jí)中安排 電流放大器以將檢測(cè)電流轉(zhuǎn)換成電壓。然而，也可以不使用電流放大器。
[1-3.其它] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種修改。此外，可做出基于說明書的描述創(chuàng)建或組合
的各種修改和應(yīng)用示例。
[第二實(shí)施例] 現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。 如圖l和2所示，作為電容變化測(cè)量電路11的檢測(cè)目標(biāo)的電特性的變化量通常 小。另一方面，要求電容變化測(cè)量電路ll具有高檢測(cè)精度。例如，為了實(shí)際目的，要求電容 變化測(cè)量電路11具有2ns的精度。然而，為了使用一般的同步時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)這樣的檢測(cè)精度， 必需500MHz時(shí)鐘。 在該實(shí)施例中，提出了一種使用低頻操作時(shí)鐘的技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)與使用高 頻操作時(shí)鐘的情況下的檢測(cè)精度相等的檢測(cè)精度。按以下順序描述本發(fā)明的第二實(shí)施例






A.B.C.D.E.F.
電容性傳感器模塊的功能結(jié)構(gòu)
第一示例 第二示例 第三示例 第四示例 其它示例
t峰值保持后的經(jīng)過時(shí)間的類型(單選通類型) t峰值保持后的經(jīng)過時(shí)間的類型(順序選通類型) t上升時(shí)間的類型 t等于脈沖寬度的經(jīng)過時(shí)間的類型
圖46圖示了電容性傳感器模塊的功能方面的結(jié)構(gòu)的示例。與圖45中的功能塊相 對(duì)應(yīng)的圖46中的功能塊附有相同的參考符號(hào)。從功能方面來看，電容性傳感器模塊321還 包括電容性傳感器設(shè)備323和電容變化測(cè)量電路327。 電容變化測(cè)量電路327是實(shí)現(xiàn)為電容性傳感器設(shè)備323提供輸入脈沖信號(hào)的功 能、以及測(cè)量其響應(yīng)波形中所示的變化的功能的電路設(shè)備。在圖46的情況下，電容變化測(cè) 量電路327基本上包括預(yù)處理部分331、電容變化檢測(cè)電路333、以及確定部分335。
上述的預(yù)處理部分331是用于為從電容性傳感器設(shè)備323輸入的響應(yīng)波形執(zhí)行預(yù) 處理的處理電路。這里的預(yù)處理例如包括響應(yīng)波形的放大處理、響應(yīng)波形的峰值保持處理 等。根據(jù)與位于隨后級(jí)中的電容變化檢測(cè)電路333和確定部分335的處理操作的關(guān)系來確 定要執(zhí)行的處理類型。在圖46中，盡管將預(yù)處理部分331安排在電容變化檢測(cè)電路333的 前一級(jí)中，但預(yù)處理部分331卻并不總是必需的。也就是說，電容變化測(cè)量電路327的最小 結(jié)構(gòu)包括電容變化檢測(cè)電路333和確定部分335。 因此，在使用預(yù)處理部分331的情況下，本說明書中的檢測(cè)信號(hào)意味著預(yù)處理部 分331的輸出信號(hào)，而在不使用預(yù)處理部分331的情況下，本說明書中的檢測(cè)信號(hào)意味著電 容性傳感器設(shè)備323的輸出信號(hào)。 電容變化檢測(cè)電路333是將作為測(cè)量目標(biāo)的閉合電路的電容分量中生成的變化 檢測(cè)為檢測(cè)信號(hào)的波形變化的電路設(shè)備。電容變化檢測(cè)電路333檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)的波形變化 作為下述測(cè)量量，該測(cè)量量由檢測(cè)信號(hào)和參考值之間的比較結(jié)果中顯示的變化點(diǎn)所確定。中描述具體的檢測(cè)方法。 確定部分335是基于電容變化檢測(cè)電路333的檢測(cè)結(jié)果、確定閉合電路中是否生 成了作為測(cè)量目標(biāo)的電容分量的變化的電路設(shè)備。也就是說，確定部分335是基于通過電 容變化檢測(cè)電路333檢測(cè)的測(cè)量量的變化、確定使用人體或具有等同于人體的電特性的電 特性的物體的輸入操作的存在的電路設(shè)備。
[B.第一示例]
[B-l.檢測(cè)方法] 在該示例中，關(guān)注輸入脈沖信號(hào)的響應(yīng)波形的正峰值電平。圖47圖示了關(guān)注于某
一測(cè)量點(diǎn)(閉合電路)的響應(yīng)波形的波形變化。在該圖中，水平軸指示從輸入脈沖信號(hào)的
下降定時(shí)起所經(jīng)過的時(shí)間。在該圖中，垂直軸指示對(duì)應(yīng)于響應(yīng)波形的電流量。 如圖47所示，在手指不接觸操作面的情況下的峰值電平最高。在手指和操作面之
間形成的電容分量越大，峰值電平越小。也就是說，隨著手指與操作面之間的接觸面積增
大，峰值電平減小。峰值電平中所示的振幅方向的變化對(duì)于任何不依賴于操作面上的位置
的情況是共同的。 因此，在此示例中，將響應(yīng)波形的峰值電平存儲(chǔ)在峰值保持電路中，該峰值電平由 恒流源提取，并測(cè)量直到峰值保持電壓變?yōu)閰⒖贾祷蚋〉臅r(shí)間，由此檢測(cè)出峰值電平的 振幅變化。 然而，峰值電平的出現(xiàn)位置趨于根據(jù)操作面和手指之間的接觸狀態(tài)而在時(shí)間軸方 向上偏移。在圖47的情況下，有10ns或更大的偏移。這意味著每個(gè)測(cè)量開始時(shí)間都有偏 移，并且測(cè)量結(jié)果包含誤差。因此，希望獲得消除誤差并改進(jìn)檢測(cè)精度的機(jī)制。因此，在該 示例的情況下，采用適應(yīng)開始提取峰值保持電壓的時(shí)間的機(jī)制。 圖48圖示了該示例中所采用的機(jī)制。圖中的水平軸指示從輸入脈沖信號(hào)的下降 定時(shí)起所經(jīng)過的時(shí)間。圖中的垂直軸指示對(duì)應(yīng)于響應(yīng)波形的電壓和電流量。如圖48所示， 在該示例中，將開始提取峰值保持電壓的時(shí)間設(shè)置為峰值電平可能出現(xiàn)的時(shí)間位置之后的 時(shí)間Tb。 通過前述的設(shè)置，能夠不依賴于響應(yīng)波形的形狀來適應(yīng)每個(gè)放電開始時(shí)間。因此， 能夠精確地測(cè)量?jī)H僅由于峰值電平的差別所造成的時(shí)間差別。下文將描述采用這樣的檢測(cè) 方法的電容性傳感器設(shè)備323的示例。
[B-2.系統(tǒng)配置]
[1.總體結(jié)構(gòu)] 圖49圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊341的系統(tǒng)配置的示例。在電容性 傳感器模塊341中，只簡(jiǎn)單圖示了電容性傳感器設(shè)備343。 電容性傳感器模塊341包括電容性傳感器設(shè)備343和電容變化測(cè)量電路345。
電容變化測(cè)量電路345包括振蕩器351、多路分離器353、多路復(fù)用器355、序列發(fā) 生器357、電流輸入電壓輸出型放大器359、峰值保持電路361、可變電流源363、電流值表 365、放電控制開關(guān)367、比較器369、測(cè)量部分371以及確定部分373。
[2.振蕩器] 振蕩器351是生成具有預(yù)設(shè)的固定頻率的方形的輸入脈沖信號(hào)的電路。 然而，輸入脈沖信號(hào)的波形不限于方形波，而可以是如正弦波和三角波的其它形
30狀。在該示例中，振蕩器351生成具有500kHz的頻率的輸入脈沖信號(hào)。 [O466] [3.多路分離器] 多路分離器353是按序列發(fā)生器357指示的順序切換輸入脈沖信號(hào)的供應(yīng)目的地 的電路。輸入脈沖信號(hào)的供應(yīng)目的地是多個(gè)電極模式5中的一個(gè)。
[4.多路復(fù)用器] 多路復(fù)用器355是在電極模式7之間切換的電路，按照序列發(fā)生器357指示的順 序從所述電極模式7提取響應(yīng)波形。
[5.序列發(fā)生器] 序列發(fā)生器357是將與電極模式5的連接順序、以及與作為響應(yīng)波形的提取源的 電極模式7的連接順序輸出為坐標(biāo)信息(X， Y)的電路，向所述電極模式5提供輸入脈沖信 號(hào)。在該示例中，序列發(fā)生器357與輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣同步地管理控制定時(shí)。
在該示例中，序列發(fā)生器357為放電控制開關(guān)367、測(cè)量部分371、確定部分373等 生成控制定時(shí)。例如，序列發(fā)生器357為放電控制開關(guān)367提供定時(shí)脈沖，以在從輸入脈沖 信號(hào)的下降邊緣起經(jīng)過參考時(shí)間Tb之后執(zhí)行閉合放電控制開關(guān)367的控制。參考時(shí)間Tb 是通過可變電流源363開始峰值保持值的放電的定時(shí)。如圖48所示，將參考時(shí)間Tb設(shè)置 為在響應(yīng)波形的峰值電平出現(xiàn)的定時(shí)之時(shí)和之后的時(shí)間。 此外，例如，序列發(fā)生器357為測(cè)量部分371提供定時(shí)脈沖，以給出從比較器369 輸入到存儲(chǔ)區(qū)域的比較輸出信號(hào)的定時(shí)。此外，例如，序列發(fā)生器357向用于為測(cè)量點(diǎn)確定 輸入操作的存在的確定部分373提供控制定時(shí)。
[6.電流輸入電壓輸出型放大器] 電流輸入電壓輸出型放大器359是放大從電容性傳感器設(shè)備343提取的響應(yīng)波形 的電路。在電流輸入電壓輸出型放大器359中，響應(yīng)波形的信號(hào)格式從電流格式轉(zhuǎn)換為電 壓格式。 [7.峰值保持電路] 峰值保持電路361是檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)的正極側(cè)上的峰值電平的電路。如圖49所述， 峰值保持電路361包括二極管D和電容C。 二極管D用來通過整流功能僅提取檢測(cè)信號(hào)的正極部分。此外，電容C用來存儲(chǔ)
對(duì)應(yīng)于檢測(cè)信號(hào)的峰值電平的電勢(shì)。 [8.可變電流源] 可變電流源363是能夠?qū)崿F(xiàn)電流值的可變性的恒流電路，并且用來對(duì)構(gòu)造峰值保
持電路361的電容C的電荷放電。根據(jù)電流值表365的指示可變地指定可變電流源363的
電流值。設(shè)置任何電流值，使得能夠在開始輸入脈沖信號(hào)的施加后的一個(gè)時(shí)段內(nèi)結(jié)束確定
操作。具體地，進(jìn)行設(shè)置使得在直到提供下一輸入脈沖信號(hào)的時(shí)間段內(nèi)，進(jìn)行放電，因而作
為測(cè)量目標(biāo)的電容C的電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小。在本說明書中，放電操作被稱為
"初始化操作"。 [9.電流值表] 電流值表365是存儲(chǔ)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)和要相應(yīng)地給到可變電流源363的電流值的存 儲(chǔ)區(qū)域。為了調(diào)整電容C的保持電壓的下降速率，根據(jù)測(cè)量點(diǎn)可變地變化電流值。具體地， 為了將當(dāng)電容C的電荷降低至參考電勢(shì)Vref或更小時(shí)的定時(shí)的出現(xiàn)范圍限制在測(cè)量部分371的測(cè)量范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)量點(diǎn)可變地變化電流值。已經(jīng)參照?qǐng)D16至20在上面詳細(xì)給出了 為什么希望電流值的可變控制的理由。 如圖54所示，可以看出，在操作面上的位置互不相同(傳播路徑長(zhǎng)度互不相同) 的情況下，每個(gè)峰值電平的振幅和出現(xiàn)位置彼此大不相同。圖55圖示了上一圖的垂直軸變 為峰值保持電壓[mV]、而水平軸的時(shí)間刻度為上一圖的八倍的圖。圖55圖示了比較器369 所參考的參考電平Vref為0(零)V、并且可變電流源363的電流值在操作面上的所有區(qū)域 里固定的情況。此外，圖55圖示了在輸入脈沖信號(hào)的上升邊緣之后的0. 2ii s開始通過可 變電流源363的電容C的放電操作的情況。 在此情況下，電容C的電勢(shì)的下降速率是恒定的，不依賴于峰值電平的差別。因 此，當(dāng)電容C的電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小時(shí)的定時(shí)的出現(xiàn)范圍根據(jù)操作面上的測(cè)量
位置而大不相同。此外，如果根據(jù)輸入操作的存在的相關(guān)定時(shí)的出現(xiàn)范圍是分散的，則確定 部分371的監(jiān)視范圍變得顯著地寬。 因此，在該示例中，如圖56所示，調(diào)整電容C的放電速率。具體地，對(duì)于峰值電平 高的測(cè)量點(diǎn)I，提高放電速率。同時(shí)，對(duì)于峰值電平低的測(cè)量點(diǎn)IV，降低放電速率。此外，對(duì) 于峰值電平中等的測(cè)量點(diǎn)II和III，將放電速率設(shè)置為中間級(jí)別。在圖56的情況下，通過 調(diào)整放電速率，對(duì)于可能出現(xiàn)在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的每個(gè)峰值電平的最大值，從放電開始到電勢(shì) 降低至參考電勢(shì)Vref或更小的定時(shí)所經(jīng)過的每個(gè)時(shí)間是相同的。通過這樣的設(shè)置，能夠減 小與峰值電平變化相關(guān)聯(lián)的上述經(jīng)過時(shí)間的可變范圍。 有鑒于上述，圖57中所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在電流值表365中。如圖57所示，給每 個(gè)X坐標(biāo)和每個(gè)Y坐標(biāo)的每個(gè)組合相應(yīng)地存儲(chǔ)一個(gè)電流值。圖58顯示了布置在操作面上 的電流值表365的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖58所示，在該示例的情況下，給測(cè)量點(diǎn)I分配60yA，給 測(cè)量點(diǎn)II和III分配20 ii A，并且給測(cè)量點(diǎn)IV分配10 ii A。從序列發(fā)生器357給出測(cè)量點(diǎn) 的坐標(biāo)信息。 [10.放電控制開關(guān)] 放電控制開關(guān)357是主要用于控制峰值保持電路361的電容C中存儲(chǔ)的電荷的放 電開始的開關(guān)元件。在該示例中，如圖55和圖56所示，通過序列發(fā)生器357將放電開始設(shè) 置為在輸入脈沖信號(hào)的下降定時(shí)之后經(jīng)過參考經(jīng)過時(shí)間Tb時(shí)的定時(shí)。
[11.比較器] 比較器369是比較電容C的保持電勢(shì)和參考電勢(shì)Vref 、并將比較結(jié)果作為比較輸 出信號(hào)恒定輸出的電路設(shè)備。當(dāng)峰值保持電勢(shì)與參考電勢(shì)Vref相交叉時(shí)，比較器369的邏 輯輸出電平改變。交叉定時(shí)是作為測(cè)量部分371的檢測(cè)目標(biāo)的變化點(diǎn)。對(duì)于操作面上的所 有測(cè)量點(diǎn)，將參考電勢(shì)Vref設(shè)置為小于預(yù)期峰值電平的最小值的值。
[12.測(cè)量部分] 測(cè)量部分371是檢測(cè)從比較器369輸入的比較輸出信號(hào)中所示的邏輯輸出電平的 變化點(diǎn)的電路設(shè)備。圖59圖示了根據(jù)該示例的測(cè)量部分371的結(jié)構(gòu)示例。測(cè)量部分371 包括延遲電路級(jí)391、存儲(chǔ)部分393、使能控制電路395、"與"(AND)電路391以及變化點(diǎn)檢 測(cè)部分399。 延遲電路級(jí)391包括分別具有相同的單位延遲時(shí)間的延遲元件的串聯(lián)電路。在該 示例中，將室溫下的單位延遲時(shí)間設(shè)為2ns。單位延遲時(shí)間對(duì)應(yīng)于變化點(diǎn)的檢測(cè)精度。下文將從每個(gè)延遲元件的每個(gè)輸出端子輸出的比較輸出信號(hào)稱為延遲輸出信號(hào)。 設(shè)置延遲元件的級(jí)數(shù)，使得存在于延遲電路級(jí)391中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出
信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度長(zhǎng)于在延遲輸出信號(hào)中邏輯輸出電平的變化點(diǎn)可能出現(xiàn)的時(shí)間范圍。存儲(chǔ)
部分393包括這樣的存儲(chǔ)設(shè)備，其與選通脈沖同步地將每個(gè)延遲元件的每個(gè)輸出級(jí)中出現(xiàn)
的每個(gè)延遲輸出信號(hào)接收入相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。在該示例中，存儲(chǔ)部分393包括與延遲元件
的數(shù)量相同的數(shù)量的觸發(fā)器電路。觸發(fā)器電路的輸入端子連接到各自對(duì)應(yīng)的延遲元件的輸
出端子。 此外，觸發(fā)器電路的輸出端子分別連接到變化點(diǎn)檢測(cè)部分399。此外，觸發(fā)器電路
的時(shí)鐘端子用于輸入指定出現(xiàn)在輸入端子中的信號(hào)值的接收定時(shí)的選通信號(hào)。 使能控制電路395和"與"電路397用于生成前述的選通信號(hào)。使能控制電路395
生成指定選通信號(hào)的輸出使能時(shí)間段的使能信號(hào)。例如，使能控制電路395包括計(jì)數(shù)器。在
通知經(jīng)過參考時(shí)間Tb的時(shí)間點(diǎn)處開始使能控制電路395的計(jì)數(shù)操作。 此時(shí)，使能控制電路395對(duì)以50MHz輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)
設(shè)值的時(shí)間點(diǎn)結(jié)束計(jì)數(shù)操作。使能控制電路395在這樣的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)僅輸出一個(gè)使能信
號(hào)。通過使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的"與"操作，"與"電路397生成選通信號(hào)。 圖60圖示了選通信號(hào)和其它信號(hào)之間的相位關(guān)系。圖60的部分(A)圖示了輸入
脈沖信號(hào)的波形。圖60的部分(B)圖示了控制放電時(shí)間段的放電控制信號(hào)的波形。圖60
的部分(C)圖示了比較輸出信號(hào)的波形。在該圖中，電容C的保持電勢(shì)高于參考電勢(shì)Vref
的時(shí)間段通過"H電平"指示，而電容C的保持電勢(shì)低于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段通過"L電
平"指示。圖60的部分(D)圖示了選通信號(hào)的波形。以雙向箭頭指示的時(shí)間段是在選通信
號(hào)的輸出時(shí)間點(diǎn)處存在于延遲電路級(jí)391中的延遲輸出信號(hào)的范圍。圖60的部分(E)圖
示了響應(yīng)波形(實(shí)線)和檢測(cè)信號(hào)的波形(虛線)。 變化點(diǎn)檢測(cè)部分399是這樣的電路設(shè)備，其基于在選通信號(hào)的輸出時(shí)間點(diǎn)處接收 到存儲(chǔ)部分393中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出信號(hào)，檢測(cè)當(dāng)由于放電操作導(dǎo)致電容C的保 持電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小時(shí)的定時(shí)。例如，在電容C的保持電勢(shì)大于參考電勢(shì) Vref的時(shí)間段內(nèi)，導(dǎo)致一系列"l"。同時(shí)，在電容C的保持電勢(shì)小于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間 段內(nèi)，導(dǎo)致一系列"0"。在該示例中，變化點(diǎn)檢測(cè)部分399對(duì)"1"的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出該 計(jì)數(shù)值作為直到變化點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間段長(zhǎng)度信息。 圖61具體圖示了接收到變化點(diǎn)檢測(cè)部分399的數(shù)字序列的示例。圖61的部分 (A)圖示了輸入脈沖信號(hào)的波形。圖61的部分(B)圖示了時(shí)鐘信號(hào)的波形。如前所述，時(shí) 鐘信號(hào)以50MHz(20ns)給出。圖61的部分(C)圖示了選通信號(hào)的波形。圖61的部分(Dl) 是對(duì)應(yīng)于沒有執(zhí)行輸入操作的情況的第一接收(take-in)示例的數(shù)字序列。圖61的部分 (D2)是對(duì)應(yīng)于執(zhí)行輸入操作的情況的第二接收示例的數(shù)字序列。如從圖61的部分(Dl)和 (D2)的比較可以看出，"l"的數(shù)量根據(jù)輸入操作的存在極大地變化。 計(jì)數(shù)值相差"l"對(duì)應(yīng)于相差2ns(500MHz)。然而，為了在隨后的確定部分373中實(shí) 現(xiàn)確定的精確執(zhí)行，希望在參考點(diǎn)出現(xiàn)在沒有執(zhí)行輸入操作的情況下的計(jì)數(shù)值的數(shù)量。也 就是說，需要校準(zhǔn)操作。 延遲元件的單位延遲時(shí)間具有以下特性單位延遲時(shí)間根據(jù)由于外部溫度或發(fā)熱 所導(dǎo)致的元件溫度的變化而極大地變化。也就是說，延遲電路級(jí)391中存儲(chǔ)的時(shí)間范圍也趨于根據(jù)溫度條件而變化。因此，為了改進(jìn)變化點(diǎn)的測(cè)量精度，期望在開始測(cè)量操作之前執(zhí) 行校準(zhǔn)操作。 在該示例的情況下，校準(zhǔn)操作在開始測(cè)量操作之前而執(zhí)行。具體地，通過偏移選通
信號(hào)的輸出相位來執(zhí)行校準(zhǔn)操作，直到在預(yù)設(shè)位置處檢測(cè)到變化點(diǎn)。 [13.確定部分] 確定部分373是基于變化點(diǎn)的檢測(cè)位置信息(即，從變化點(diǎn)檢測(cè)部分399輸出的 計(jì)數(shù)值)來確定輸入操作的存在的電路設(shè)備。在為測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)的計(jì)數(shù)值與參考值一致或在 可允許誤差的范圍內(nèi)的情況下，確定部分373確定沒有執(zhí)行對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的輸入操作。另一 方面，在為測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)的計(jì)數(shù)值與參考值不一致或超過可允許誤差的范圍的情況下，確定 部分373確定執(zhí)行了對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的輸入操作。 [O506] [B-3.處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器357的操作流程的電容性傳感器模塊341的處理操作 (圖62)。圖62圖示了在頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的數(shù)量以及底面?zhèn)壬系碾姌O模式7的數(shù)量 均為四的情況。 首先，序列發(fā)生器357生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S21)。對(duì) 于輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)時(shí)段，序列發(fā)生器357將頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的坐標(biāo)值X僅增加 "1"。在圖62的情況下，當(dāng)增加的坐標(biāo)值X達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生器357將坐標(biāo)值X減回到 "1"，并將底面?zhèn)壬系碾姌O模式的坐標(biāo)值Y僅增加"1"。當(dāng)增加的坐標(biāo)值Y達(dá)到"5"時(shí)，序列 發(fā)生器357將坐標(biāo)值Y減回到"1 "。 將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器353、多路復(fù)用器355、電流值表365和 確定部分373。在輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz (1時(shí)段為2 y s)的情況下，能夠在32 y s 內(nèi)執(zhí)行由四個(gè)電極模式5和四個(gè)電極模式7所確定的16個(gè)位置的坐標(biāo)點(diǎn)的確定操作。
接下來，序列發(fā)生器357等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)(S22)。
如果檢測(cè)到邊緣，則序列發(fā)生器357等待經(jīng)過作為放電開始時(shí)間的參考定時(shí) tb(S23)。 如果檢測(cè)到經(jīng)過參考時(shí)間tb，則序列發(fā)生器357接通控制放電控制開關(guān)367，并指 示對(duì)峰值保持電路361中保持的電勢(shì)放電(S24)。到開始放電操作時(shí)，通過電流值表365的 指示，可變電流源363的電流值已經(jīng)切換到根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的電流值。因此，在放電開始后，基 于對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的電流值的放電開始。 這時(shí)，在延遲電路級(jí)391中，生成具有每2ns的時(shí)間差的延遲輸出信號(hào)。輸入選通 信號(hào)時(shí)存在的延遲輸出信號(hào)一起被接收入存儲(chǔ)區(qū)域393。 在變化點(diǎn)檢測(cè)部分399中，執(zhí)行在比較輸出信號(hào)中出現(xiàn)的變化點(diǎn)的檢測(cè)操作。序 列發(fā)生器357等待變化點(diǎn)的檢測(cè)處理的完成(S25)。之后，序列發(fā)生器357輸出中斷請(qǐng)求給 確定部分373 (S26)。對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分373比較檢測(cè)到的計(jì)數(shù)值和參考值，并 基于比較結(jié)果確定對(duì)測(cè)量點(diǎn)的輸入操作的存在。 之后，序列發(fā)生器357確定是否存在停止請(qǐng)求(S27)。如果未確認(rèn)停止請(qǐng)求，則序 列發(fā)生器357再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則序 列發(fā)生器357結(jié)束一系列操作。
[B-4.結(jié)論]
34
如前所述，由于采用了根據(jù)該第二實(shí)施例的第一示例的電容變化測(cè)量電路345，因 此與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)極為高速的確定操作。例如，在執(zhí)行對(duì)于io個(gè)位置的確定處 理的情況下，現(xiàn)有技術(shù)必需20ms的時(shí)間。相反，在該示例的情況下，花費(fèi)20 s的時(shí)間就足 夠了。因此，允許處理現(xiàn)有技術(shù)中難以處理的高速輸入。 不必說，根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路345也能夠用于多位置檢測(cè)。此外，在電 流模式下執(zhí)行操作，直到電流輸入電壓輸出放大器359的輸入級(jí)。因此，預(yù)期高噪聲電阻。 也就是說，關(guān)于檢測(cè)精度，根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路345也預(yù)期實(shí)現(xiàn)實(shí)際上足夠的 精度。 此外，在該示例的情況下，當(dāng)使用具有50MHz (20ns)的操作時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，變化點(diǎn)的 出現(xiàn)位置能夠被檢測(cè)到相當(dāng)于使用具有500MHz (2ns)的時(shí)鐘信號(hào)的情況的精度的精度。
也就是說，和現(xiàn)有類型相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)以較低頻率操作的電容變化測(cè)量電路 345。由于能夠降低操作時(shí)鐘的頻率，因此還能夠?qū)崿F(xiàn)電容變化測(cè)量電路345的低電功耗。 尤其是在將電容性傳感器模塊341安裝到便攜式電子設(shè)備上的情況下，這樣低的電功耗對(duì) 于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命的操作時(shí)間是有利的。此外，在此情況下，促進(jìn)將電容性傳感器模塊341安裝 到便攜式電子設(shè)備上。 此外，由于降低了操作時(shí)鐘的頻率，因此能夠去除如PLL(鎖相環(huán))電路的時(shí)鐘遞 增電路。因此，能夠便于電容變化測(cè)量電路345的集成。
[C.第二示例]
[C-l] 圖63圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊401的系統(tǒng)配置的示例。在圖63中， 與根據(jù)該第二實(shí)施例的第一示例的圖49中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。
電容性傳感器模塊401包括電容性傳感器設(shè)備343和電容變化測(cè)量電路403。
電容變化測(cè)量電路403包括振蕩器351、多路分離器353、多路復(fù)用器355、序列發(fā) 生器357、電流輸入電壓輸出型放大器359、峰值保持電路361、可變電流源363、電流值表 365、放電控制開關(guān)367、比較器369、測(cè)量部分405以及確定部分373。 以下將描述作為變化點(diǎn)的測(cè)量部分405的結(jié)構(gòu)。圖64圖示了測(cè)量部分405的結(jié) 構(gòu)示例。測(cè)量部分405包括延遲電路級(jí)421、存儲(chǔ)部分423、使能控制電路425、"與"電路 427、多路復(fù)用器429以及變化點(diǎn)檢測(cè)部分431。 延遲電路級(jí)421的基本結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一示例的延遲電路級(jí)391的結(jié)構(gòu)相同。也就 是說，延遲電路級(jí)421包括各自具有相同的單位延遲時(shí)間的延遲元件的串聯(lián)電路。此外，在 室溫下延遲元件的單位延遲時(shí)間也設(shè)置為2ns。 不同點(diǎn)在于構(gòu)造延遲電路級(jí)421的延遲元件的級(jí)數(shù)。在該示例的情況下，構(gòu)造延 遲電路級(jí)421的延遲元件的級(jí)數(shù)為等同于與選通信號(hào)的輸出時(shí)段對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度的級(jí)數(shù) 就足夠了。 在該示例的情況下，選通信號(hào)與具有50MHz的時(shí)鐘信號(hào)同步地輸出。因此，在該示 例的情況下，延遲元件的級(jí)數(shù)可以盡可能地小，但希望在10 ( = 20ns/2ns)或更大，這是因 為在該示例的情況下，多次順序輸出選通信號(hào)。也就是說，即使每次的檢測(cè)范圍小，也能夠 通過多次順序地執(zhí)行檢測(cè)操作來擴(kuò)展檢測(cè)范圍。結(jié)果，延遲電路級(jí)421的電路面積小于第 一示例的電路面積。
存儲(chǔ)部分423包括這樣的存儲(chǔ)設(shè)備，其將出現(xiàn)在每個(gè)延遲元件的每個(gè)輸出級(jí)中的 每個(gè)延遲輸出信號(hào)與選通脈沖同步地接收到每個(gè)相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。在該示例中，存儲(chǔ)部分 還包括與延遲元件的數(shù)量相等的數(shù)量的觸發(fā)器電路。因此，存儲(chǔ)部分423的電路面積也小 于第一示例的電路面積。 觸發(fā)器電路的輸入端子分別連接到延遲元件的對(duì)應(yīng)輸出端子。觸發(fā)器電路的輸出 端子分別連接到變化點(diǎn)檢測(cè)部分431。此外，觸發(fā)器電路的時(shí)鐘端子用于輸入選通信號(hào)，該 選通信號(hào)指定了出現(xiàn)在輸入端子中的信號(hào)值的接收定時(shí)。在該示例的情況下，每次輸入選 通信號(hào)，觸發(fā)器電路接收此時(shí)輸出的延遲輸出信號(hào)并將其存儲(chǔ)。 使能控制電路425和"與"電路427用于生成前述的選通信號(hào)。使能控制電路425 生成使能信號(hào)，該使能信號(hào)指定了選通信號(hào)的輸出使能時(shí)間段。例如，當(dāng)通知經(jīng)過參考時(shí)間 Tb時(shí)，使能控制電路425開始輸出使能信號(hào)。 之后，使能控制電路425繼續(xù)輸出使能信號(hào)，直到變化點(diǎn)檢測(cè)部分431通知檢測(cè)到 變化點(diǎn)(即，檢測(cè)"0"值)。 當(dāng)輸入校準(zhǔn)信號(hào)(未示出)時(shí)，使能控制電路425強(qiáng)迫生成使能信號(hào)。此外，當(dāng)輸 入校準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，使能控制電路425輸出控制信號(hào)以指示將輸入端子切換到多路復(fù)用器429， 以便將輸入到延遲電路級(jí)421的信號(hào)切換到校準(zhǔn)用信號(hào)。"與"電路427通過使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的"與"操作生成選通信號(hào)。圖65圖示了 選通信號(hào)與其它信號(hào)之間的相位關(guān)系。圖65的部分(A)圖示了輸入脈沖信號(hào)的波形。圖 65的部分(B)圖示了控制放電時(shí)間段的放電控制信號(hào)的波形。圖65的部分(C)圖示了比 較輸出信號(hào)的波形。在該圖中，電容C的保持電勢(shì)高于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段通過"H電 平"指示，而電容C的保持電勢(shì)低于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段通過"L電平"指示。
圖65的部分(D)圖示了選通信號(hào)的波形。如圖65的部分(D)所示，在該示例中， 從放電開始直至通知檢測(cè)到變化點(diǎn)，執(zhí)行選通信號(hào)。如圖65的部分(D)所示，可以看出，選 通信號(hào)的輸出時(shí)間段長(zhǎng)度長(zhǎng)。圖65的部分(E)圖示了響應(yīng)波形(實(shí)線)和檢測(cè)信號(hào)的波 形(虛線)。 多路復(fù)用器429是用來執(zhí)行測(cè)量用輸入信號(hào)(比較輸出信號(hào))與校準(zhǔn)用輸入信號(hào) 之間的切換操作的電路設(shè)備。測(cè)量用輸入端子連接到比較器369的輸出端子。同時(shí)，校準(zhǔn) 用輸入端子連接到觸發(fā)(toggle)時(shí)鐘的信號(hào)源(未示出)。 將通過使用圖66的部分(A)和部分(B)描述觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)。圖66的部分(A)圖 示了時(shí)鐘信號(hào)。在此情況下，對(duì)于50MHz的情況給出了描述。圖66的部分(B)圖示了觸發(fā) 時(shí)鐘信號(hào)。通過劃分時(shí)鐘信號(hào)的頻率來生成觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)，在該情況下導(dǎo)致25MHz。結(jié)果， 觸發(fā)時(shí)鐘的H電平或L電平的時(shí)間段長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)時(shí)段。
校準(zhǔn)時(shí)，多路復(fù)用器429操作以輸入觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)給延遲電路級(jí)421。如前所述， 通過使能控制電路425執(zhí)行輸入端子之間的切換。每次輸出選通信號(hào)時(shí)，基于接收到存儲(chǔ) 部分423中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的一組延遲輸出信號(hào)，變化點(diǎn)檢測(cè)部分431檢測(cè)當(dāng)電容C的保 持電勢(shì)降低至參考電勢(shì)Vref或更小時(shí)的定時(shí)的存在。 例如，在正常的測(cè)量操作中，變化點(diǎn)檢測(cè)部分431監(jiān)視每次輸入選通信號(hào)時(shí)從存 儲(chǔ)部分423讀取的數(shù)字序列中"0"是否出現(xiàn)。這時(shí)，將選通信號(hào)的輸出數(shù)向上計(jì)數(shù)l，直至 檢測(cè)到"0"的出現(xiàn)。在該示例的情況下，在輸入第一選通信號(hào)的情況下的計(jì)數(shù)值為O。因此，這里給出計(jì)數(shù)值作為"輸入選通信號(hào)的輸出數(shù)量-l"。 在該示例的情況下，變化點(diǎn)檢測(cè)部分431通過下面的公式計(jì)算變化點(diǎn)的出現(xiàn)位 置，其中每個(gè)選通信號(hào)的延遲元件的數(shù)量為A，并且在下面的公式中，在出現(xiàn)"O"的情況下 輸入選通信號(hào)時(shí)、直到"0"出現(xiàn)為止的"1"的數(shù)量為B，在所述時(shí)間，。
出現(xiàn)位置=計(jì)數(shù)值*A+B 將參考圖67，具體描述前述的測(cè)量出現(xiàn)位置的操作的示例。圖67的部分(A)圖示 了輸入脈沖信號(hào)的波形。圖67的部分(B)圖示了時(shí)鐘信號(hào)的波形。圖67的部分(C)圖示 了選通信號(hào)的波形。在該示例的情況下，如該圖所示，在多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間段內(nèi)順序輸出 選通信號(hào)。 圖67的部分(D)圖示了選通信號(hào)的輸出數(shù)的計(jì)數(shù)值。在該圖的情況下，輸出七個(gè) 選通信號(hào)。如上所述，計(jì)數(shù)值為6( = 7-1)。圖67的部分(El)到(E7)圖示了在每個(gè)選通 信號(hào)輸入時(shí)間接收到存儲(chǔ)部分423中的延遲輸出信號(hào)的數(shù)值序列。 在該圖的情況下，在第七個(gè)選通信號(hào)輸出時(shí)間，取自延遲電路級(jí)421的延遲輸出 信號(hào)的數(shù)值序列給出為"11111100000000000000000000000000"。在從選通信號(hào)的輸出到下 一個(gè)選通信號(hào)的輸出的時(shí)間段期間、延遲電路級(jí)421中的延遲輸出信號(hào)繼續(xù)通過10級(jí)延遲 元件的情況下，變化點(diǎn)的出現(xiàn)位置通過66( = 6*10+6)計(jì)算。在出現(xiàn)位置的計(jì)算中，為了確 定位置關(guān)系，在輸出一個(gè)選通信號(hào)的時(shí)間段期間，延遲輸出信號(hào)傳播通過了多少級(jí)延遲元 件是極為重要的。 如上所述，延遲元件的單位延遲時(shí)間趨于根據(jù)外部溫度或發(fā)熱而極大地變化。以 下將通過使用圖68的部分(A)至部分(D2)來描述校準(zhǔn)操作的具體示例。圖68的部分(A) 圖示了觸發(fā)時(shí)鐘的波形。圖68的部分(B)圖示了時(shí)鐘信號(hào)的波形。圖68的部分(C)圖 示了選通信號(hào)的波形。在校準(zhǔn)操作的情況下，僅輸出一個(gè)選通信號(hào)。圖68的部分(D1)和 (D2)圖示了通過選通信號(hào)接收到存儲(chǔ)部分423中的延遲輸出信號(hào)的數(shù)值的示例。
如參照?qǐng)D66的部分(A)和(B)所述，觸發(fā)時(shí)鐘為"1"或"0"的時(shí)間段長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于 一個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間段長(zhǎng)度。因此，通過一個(gè)選通信號(hào)接收到存儲(chǔ)部分423中的數(shù)字序列中出 現(xiàn)的"1"序列的數(shù)量或"0"序列的數(shù)量、與在輸出一個(gè)選通信號(hào)的時(shí)間段期間延遲輸出信 號(hào)進(jìn)展通過的延遲元件的級(jí)數(shù)一致。圖68的部分(Dl)圖示了一個(gè)選通信號(hào)的時(shí)間段長(zhǎng)度 對(duì)應(yīng)于八個(gè)延遲元件的延遲時(shí)間的示例。圖68的部分(D2)圖示了一個(gè)選通信號(hào)的時(shí)間段 長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于十個(gè)延遲元件的延遲時(shí)間的示例。 在執(zhí)行校準(zhǔn)時(shí)，變化點(diǎn)檢測(cè)部分431計(jì)數(shù)從存儲(chǔ)部分423讀取的數(shù)值序列中夾在 "1"或"0"之間的"0"或"1"的輸出的數(shù)量，并由此確定一個(gè)選通信號(hào)的時(shí)間段長(zhǎng)度。
[C-3處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器357的操作流程的電容性傳感器模塊401的處理操 作。序列發(fā)生器357的操作流程與該第二實(shí)施例的第一示例中的流程相同。因此，序列發(fā) 生器357按圖62所示的過程進(jìn)行處理操作。在執(zhí)行處理操作之前，已經(jīng)執(zhí)行了上面提到的 校準(zhǔn)操作。 首先，序列發(fā)生器357生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S21)。對(duì)輸 入脈沖信號(hào)的每個(gè)時(shí)段，序列發(fā)生器357僅將頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的坐標(biāo)X值增加"1 "。 在圖62的情況下，當(dāng)增加的坐標(biāo)值X達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生器357將坐標(biāo)值X減回到"1 "，
37并將底面?zhèn)壬系碾姌O模式的坐標(biāo)值Y僅增加"1 "。當(dāng)增加的坐標(biāo)值Y達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生 器357將坐標(biāo)值Y減回到"1"。 將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器353、多路復(fù)用器355、電流值表365和 確定部分373。在輸入脈沖信號(hào)的頻率為500kHz ( —時(shí)段為2 y s)的情況下，能夠在32 y s 內(nèi)執(zhí)行由四個(gè)電極模式5和四個(gè)電極模式7所確定的16個(gè)位置的坐標(biāo)點(diǎn)的確定操作。
接下來，序列發(fā)生器357等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)(S22)。如果檢測(cè) 到邊緣，則序列發(fā)生器357等待經(jīng)過作為放電開始時(shí)間的參考時(shí)間tb (S23)。如果檢測(cè)到經(jīng) 過參考時(shí)間tb，則序列發(fā)生器357接通控制放電控制開關(guān)367，并指示對(duì)峰值保持電路361 中保留的電勢(shì)放電(S24)。到開始放電操作時(shí)，通過電流值表365的指示將可變電流源363 的電流值切換到根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的電流值。因此，在放電開始之后，開始基于對(duì)應(yīng)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn) 的電流值的放電。 此外，在確定部分405中，根據(jù)開始放電操作的指示開始輸出使能信號(hào)。 當(dāng)開始電容C的放電操作時(shí)，在延遲電路級(jí)421中，每2ns延遲比較輸出信號(hào)，并
將其作為延遲輸出信號(hào)傳送到下一級(jí)。在該示例的情況下，重復(fù)地生成具有時(shí)鐘信號(hào)的輸
入時(shí)段的選通信號(hào)。 每次輸出選通信號(hào)時(shí)，從延遲電路級(jí)421將延遲輸出信號(hào)一起接收到存儲(chǔ)部分
423中。在變化點(diǎn)檢測(cè)部分431中，確定其數(shù)字序列中是否包含"O"。在僅"l"出現(xiàn)的情況
下，繼續(xù)使能信號(hào)的生成。在僅"0"出現(xiàn)的情況下，停止使能信號(hào)的生成。 序列發(fā)生器357等待變化點(diǎn)的檢測(cè)處理的完成(S25)。之后，序列發(fā)生器357輸出
中斷請(qǐng)求給確定部分373(S26)。對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分373比較檢測(cè)的計(jì)數(shù)值和參
考值，并基于比較結(jié)果確定對(duì)測(cè)量點(diǎn)的輸入操作的存在。 之后，序列發(fā)生器357確定是否存在停止請(qǐng)求(S27)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器357再次返回到XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求， 則序列發(fā)生器357結(jié)束操作。
[C-4.結(jié)論] 如上所述，在采用了根據(jù)該第二實(shí)施例的第二示例的電容變化測(cè)量電路403的情 況下，能夠減少延遲電路級(jí)421和存儲(chǔ)體423所需的元件數(shù)量，且與該實(shí)施例的第一示例的 電路面積相比，能夠減小電路面積。
[D.第三示例]
[D-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，關(guān)注檢測(cè)信號(hào)對(duì)輸入脈沖信號(hào)的上升速率的差別。圖69圖示了關(guān)注 于測(cè)量點(diǎn)(閉合電路)要測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度AT和響應(yīng)波形之間的關(guān)系。在該圖中，在沒有 執(zhí)行輸入操作的情況下的檢測(cè)信號(hào)通過實(shí)線指示，而在執(zhí)行輸入操作的情況下的檢測(cè)信號(hào) 通過虛線指示。 如圖所示，與沒有執(zhí)行輸入操作的情況相比，執(zhí)行輸入操作的情況下的上升速率 慢。在該示例中，測(cè)量從輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣到當(dāng)檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref時(shí)的定 時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。 在該圖中，水平軸指示從輸入脈沖信號(hào)的下降定時(shí)起所經(jīng)過的時(shí)間。在該圖中，垂 直軸指示對(duì)應(yīng)于響應(yīng)波形的電流量。
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[D-2.系統(tǒng)配置] 圖70圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊441的系統(tǒng)配置的示例。在圖70中， 與根據(jù)本第二實(shí)施例的第一示例的圖49中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。電 容性傳感器模塊441包括電容性傳感器設(shè)備343和電容變化測(cè)量電路443。
電容變化測(cè)量電路443包括振蕩器351、多路分離器353、多路復(fù)用器355、序列發(fā) 生器445、電流輸入電壓輸出型放大器359、比較器369、參考值表447、測(cè)量部分449以及確 定部分373。在該示例的情況下，由于測(cè)量從電流輸入電壓輸出型放大器359輸出的檢測(cè)信 號(hào)的上升速率，因此該第二實(shí)施例的第一示例中的峰值保持電路和其放電電路并不是必需 的。下文將僅僅描述在該第二實(shí)施例的該示例中所采用的新組件。
[l.序列發(fā)生器] 序列發(fā)生器445是將與電極模式5的連接順序、以及與作為響應(yīng)波形的提取源的 電極模式7的連接順序作為坐標(biāo)信息(X， Y)輸出的電路，向所述電極模式5輸入輸入脈沖 信號(hào)。在該示例中，序列發(fā)生器445基于輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣管理控制定時(shí)。該功能 與該第二實(shí)施例的第一示例中的功能相同。 在該示例中，序列發(fā)生器445生成測(cè)量部分449、確定部分373等的控制定時(shí)的方 面也與第一示例類似。然而，根據(jù)該示例的序列發(fā)生器445將輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的 檢測(cè)信號(hào)輸出到確定部分449，這是因?yàn)樵谠撌纠?，檢測(cè)信號(hào)的上升速率的差別是測(cè)量目 標(biāo)。 [2.參考值表] 參考值表447是存儲(chǔ)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)及以及對(duì)應(yīng)的參考值Vref的存儲(chǔ)區(qū)域。由于 如圖54所示檢測(cè)信號(hào)的振幅和波形根據(jù)測(cè)量點(diǎn)很大地變化，因此參考電勢(shì)Vref可根據(jù)測(cè) 量點(diǎn)變化。此外，在該示例中，為了使檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref時(shí)的定時(shí)的出現(xiàn)范圍落 在測(cè)量部分449的測(cè)量范圍之內(nèi)，參考電勢(shì)Vref可根據(jù)測(cè)量點(diǎn)變化。
[3.測(cè)量部分] 測(cè)量部分449是檢測(cè)從比較器369輸入的比較輸出信號(hào)中所示的邏輯輸出電平的 變化點(diǎn)的電路設(shè)備。圖71圖示了根據(jù)該示例的測(cè)量部分449的結(jié)構(gòu)的示例。在圖71中， 與圖59中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。測(cè)量部分449包括延遲電路級(jí)391、 存儲(chǔ)部分393、使能控制電路451、"與"電路397以及變化點(diǎn)檢測(cè)部分453。
在該示例中，測(cè)量部分449采用了具有與該第二實(shí)施例的第一示例中的結(jié)構(gòu)相同 的結(jié)構(gòu)的延遲電路級(jí)391。也就是說，延遲電路級(jí)391包括各自具有相同的單位延遲時(shí)間的 延遲元件的串聯(lián)電路。在該示例中，也使用在室溫下具有2ns的單位延遲時(shí)間的延遲元件。
在該示例中，設(shè)置構(gòu)造延遲電路級(jí)391的延遲元件的級(jí)數(shù)，使得同時(shí)存在于延遲 電路級(jí)391上的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度長(zhǎng)于延遲輸出信號(hào)中邏輯輸出 電平的變化點(diǎn)可能出現(xiàn)的時(shí)間范圍。也就是說，采用了與該第二實(shí)施例的第一示例中的檢 測(cè)方法相同的檢測(cè)方法。還可以采用與該第二實(shí)施例的第二示例中的檢測(cè)方法相同的檢測(cè) 方法。下文將描述采用了與第一示例的檢測(cè)方法相同的檢測(cè)方法的情況。
存儲(chǔ)部分393包括將每個(gè)延遲元件的每個(gè)輸出級(jí)中出現(xiàn)的延遲輸出信號(hào)與選通 信號(hào)同步地接收到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域中的存儲(chǔ)設(shè)備。在該示例中，存儲(chǔ)部分393還包括與延 遲元件的數(shù)量相同數(shù)量的觸發(fā)器電路。觸發(fā)器電路的輸入端子分別連接到延遲元件的對(duì)應(yīng)的輸出端子。 此外，觸發(fā)器電路的輸出端子分別連接到變化點(diǎn)檢測(cè)部分453。此外，觸發(fā)器電 路的時(shí)鐘端子用于輸入選通信號(hào)，該選通信號(hào)指定了在輸入端子中出現(xiàn)的信號(hào)值的接收定 時(shí)。 使能控制電路451和"與"電路397用于生成前述的選通信號(hào)。使能控制電路451 生成指定選通信號(hào)的輸出使能時(shí)間段的使能信號(hào)。例如，使能控制電路451包括計(jì)數(shù)器。在 通知輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)信號(hào)ta時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，開始使能控制電路451的計(jì)數(shù)操作。 這時(shí)，使能控制電路451對(duì)以50MHz輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù) 設(shè)值時(shí)的時(shí)間點(diǎn)結(jié)束計(jì)數(shù)操作。使能控制電路451在該結(jié)束時(shí)間點(diǎn)僅輸出一個(gè)使能信號(hào)。 "與"電路397通過使能信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的"與"操作生成選通信號(hào)。 變化點(diǎn)檢測(cè)部分453是這樣的電路設(shè)備，其基于在選通信號(hào)的輸出時(shí)間點(diǎn)接收到 存儲(chǔ)部分393中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出信號(hào)，檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)增加至參考電勢(shì)Vref或更 大時(shí)的定時(shí)。例如，在檢測(cè)信號(hào)小于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段中，導(dǎo)致一系列"O"。同時(shí)，在 檢測(cè)信號(hào)大于參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段中，導(dǎo)致一系列"l"。在該示例中，變化點(diǎn)檢測(cè)部分 453對(duì)直到檢測(cè)到"1"為止出現(xiàn)的"0"的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將該計(jì)數(shù)值作為變化點(diǎn)的信息輸 出。 圖72具體圖示了接收到變化點(diǎn)檢測(cè)部分453中的數(shù)字序列的示例。圖72的部分 (A)圖示了輸入脈沖信號(hào)的波形。圖72的部分(B)圖示了時(shí)鐘信號(hào)的波形。如前所述，時(shí) 鐘信號(hào)以50MHz(20ns)給出。圖72的部分(C)圖示了選通信號(hào)的波形。圖72的部分(Dl) 是對(duì)應(yīng)于執(zhí)行輸入操作的情況的第一接收示例的數(shù)字序列。圖72的部分(D2)是對(duì)應(yīng)于沒 有執(zhí)行輸入操作的情況的第二接收示例的數(shù)字序列。如通過圖72的部分(Dl)和(D2)之 間的比較而明顯的，直到檢測(cè)到"1"為止出現(xiàn)的"0"的數(shù)量根據(jù)輸入操作的存在而顯著地 變化。 計(jì)數(shù)值差l對(duì)應(yīng)于差2ns(500MHz)。然而，為了實(shí)現(xiàn)隨后的確定部分373中的確定 的精確執(zhí)行，希望在參考點(diǎn)出現(xiàn)在沒有執(zhí)行輸入操作的情況下的計(jì)數(shù)值的數(shù)量。也就是說， 希望校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)的方法類似于該第二實(shí)施例的第一示例中的校準(zhǔn)的方法。
[D-3.處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器445的操作流程的電容性傳感器模塊441的處理操作 (圖73)。 首先，序列發(fā)生器445生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S31)。對(duì)輸 入脈沖信號(hào)的每個(gè)時(shí)段，序列發(fā)生器445將頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的坐標(biāo)值X僅增加"1 "。 在圖73的情況下，當(dāng)增加的坐標(biāo)值X達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生器445將坐標(biāo)值X減回到"1 "， 并將底面?zhèn)壬系碾姌O模式的坐標(biāo)值Y僅增加"1 "。當(dāng)增加的坐標(biāo)值Y達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生 器445將坐標(biāo)值Y減回到"1"。 將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器353、多路復(fù)用器355、參考值表447 以及確定部分373。因此，適于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的參考值Vref從參考值表447給到比較器369。 此外，在輸入輸入脈沖信號(hào)的準(zhǔn)備中，切換控制多路分離器353和多路復(fù)用器355。
同時(shí)，序列發(fā)生器445等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)(S32)。如果檢測(cè)到下降邊緣，則序列發(fā)生器445向檢測(cè)部分449通知邊緣檢測(cè)，并讓使能控制電路451開始輸 出使能信號(hào)。 這時(shí)，在延遲電路級(jí)391中，生成具有每2ns時(shí)間差的延遲輸出信號(hào)。將在輸入選 通信號(hào)時(shí)存在的延遲輸出信號(hào)一起接收到存儲(chǔ)部分393中。 之后，變化點(diǎn)檢測(cè)部分453檢測(cè)當(dāng)檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref (即，變化點(diǎn))時(shí)的 定時(shí)。序列發(fā)生器445等待變化點(diǎn)的檢測(cè)處理的完成(S33)。接下來，序列發(fā)生器445輸出 中斷請(qǐng)求給確定部分373(S34)。對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分373比較檢測(cè)到的計(jì)數(shù)值和 參考值，并基于比較結(jié)果確定對(duì)測(cè)量點(diǎn)的輸入操作的存在。 之后，序列發(fā)生器445確定是否存在停止請(qǐng)求(S35)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器445再次返回XY坐標(biāo)的生成操作并重復(fù)先前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器445結(jié)束操作。
[E-4.結(jié)論] 如前所述，即使在通過檢測(cè)直到檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref為止的時(shí)間長(zhǎng)度來 確定輸入操作的存在的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也允許顯著高速的確定操作。例如，在執(zhí) 行對(duì)于10個(gè)位置的確定處理的情況下，現(xiàn)有技術(shù)中必需20ms的時(shí)間。另一方面，在該示例 的情況下，花費(fèi)20iis就足夠了。因此，可以處理現(xiàn)有技術(shù)中難以處理的高速輸入。
不必說，還能夠?qū)⒏鶕?jù)該示例的電容變化測(cè)量電路443用于多位置檢測(cè)。此外，由 于直至電流輸入電壓輸出放大器359的輸入級(jí)、在電流模式下執(zhí)行操作，因此預(yù)期高噪聲 電阻。也就是說，關(guān)于檢測(cè)精度，根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路443也預(yù)期實(shí)現(xiàn)實(shí)際上足 夠的精度。此外，在該示例的情況下，當(dāng)使用具有50MHz(20ns)的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，變化點(diǎn)的出 現(xiàn)位置能夠被檢測(cè)到相當(dāng)于使用具有500MHz(2ns)的時(shí)鐘信號(hào)的情況下的精度的精度。
也就是說，和現(xiàn)有類型相比，能夠?qū)崿F(xiàn)以更低頻率操作的電容變化測(cè)量電路443。 由于能夠降低操作時(shí)鐘的頻率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電容變化測(cè)量電路443的低電功耗。尤其在 將電容性傳感器模塊441安裝到便攜式電子設(shè)備上的情況下，這樣的低電功耗對(duì)于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 壽命的操作時(shí)間是有利的。此外，由此也促進(jìn)了在便攜式電子設(shè)備上安裝電容性傳感器模 塊441。 此夕卜，由于能夠降低操作時(shí)鐘的頻率，因此可以去除如PLL(鎖相環(huán))電路的時(shí)鐘 遞增電路。因此，也能夠便于電容性傳感器模塊443的集成。
[E.第四示例]
[E-l.檢測(cè)原理] 在該示例中，關(guān)注檢測(cè)信號(hào)對(duì)輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度的差別。圖74圖示了關(guān)注 于測(cè)量點(diǎn)(閉合電路)的要測(cè)量的脈沖寬度AT和響應(yīng)波形之間的關(guān)系。在該圖中，在沒 有執(zhí)行輸入操作的情況下的檢測(cè)信號(hào)通過實(shí)線表示，而在執(zhí)行輸入操作的情況下的檢測(cè)信 號(hào)通過虛線表示。 如圖所示，與在沒有執(zhí)行輸入操作的情況下的脈沖寬度ATI相比，在執(zhí)行輸入操 作的情況下的脈沖寬度A T2更長(zhǎng)。在該示例中，將檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref的時(shí)間長(zhǎng)度 測(cè)量為脈沖寬度。在該圖中，水平軸指示從輸入脈沖信號(hào)的下降定時(shí)起所經(jīng)過的時(shí)間。在 該圖中，垂直軸指示對(duì)應(yīng)于響應(yīng)波形的電流量。
[E-2.系統(tǒng)配置]
圖75圖示了根據(jù)該示例的電容性傳感器模塊461的系統(tǒng)配置的示例。在圖75中， 與根據(jù)該第二實(shí)施例的第一示例的圖49中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。電 容性傳感器模塊461包括電容性傳感器設(shè)備343和電容變化測(cè)量電路463。
電容變化測(cè)量電路463包括振蕩器351、多路分離器353、多路復(fù)用器355、序列發(fā) 生器465、電流輸入電壓輸出型放大器359、比較器369、參考值表467、測(cè)量部分469以及確 定部分373。在該示例的情況下，由于測(cè)量從電流輸入電壓輸出型放大器359輸出的檢測(cè) 信號(hào)的脈沖寬度，因此該第二實(shí)施例的第一示例中的峰值保持電路和其放電電路不是必需 的。下文將僅僅描述該示例中所采用的新組件。 [oeoe] [1.序列發(fā)生器] 序列發(fā)生器465是將與電極模式5的連接順序、以及與作為響應(yīng)信號(hào)的提取源的 電極模式7的連接順序作為坐標(biāo)信息(X， Y)輸出的電路，向所述電極模式5提供輸入脈沖 信號(hào)。在該示例中，序列發(fā)生器465基于輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣來管理控制定時(shí)。該功 能與該第二實(shí)施例的第一示例中的功能相同。 在該示例中，序列發(fā)生器465也與該第二實(shí)施例的第一示例中的序列發(fā)生器相 似，因?yàn)樾蛄邪l(fā)生器465生成測(cè)量部分469、確定部分373等的控制定時(shí)。然而，根據(jù)該示例 的序列發(fā)生器465將輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)信號(hào)輸出給測(cè)量部分469，這是因?yàn)?在該示例中，檢測(cè)信號(hào)的脈沖寬度的差別是測(cè)量目標(biāo)。
[2.參考值表] 參考值表467是存儲(chǔ)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)以及對(duì)應(yīng)的參考值Vref的存儲(chǔ)區(qū)域。由于如 圖54所示檢測(cè)信號(hào)的振幅和波形根據(jù)測(cè)量點(diǎn)而顯著地變化，因此參考電勢(shì)Vref可根據(jù)測(cè) 量點(diǎn)而變化。因此，在該示例的情況下，為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)優(yōu)化參考電勢(shì)Vref ，并且能夠測(cè)量輸 入操作的存在以作為脈沖寬度變化。
[3.測(cè)量部分] 測(cè)量部分469是檢測(cè)從比較器369輸入的比較輸出信號(hào)中所示的邏輯輸出電平的 變化點(diǎn)的電路設(shè)備。圖76圖示了根據(jù)該示例的測(cè)量部分469的結(jié)構(gòu)的示例。在圖76中， 與圖71中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。測(cè)量部分469包括延遲電路級(jí)391、 存儲(chǔ)部分393、使能控制電路451、"與"電路397以及變化點(diǎn)檢測(cè)部分471。
在該示例中，測(cè)量部分469采用了具有與該第二實(shí)施例的第一示例中的結(jié)構(gòu)相同 的結(jié)構(gòu)的延遲電路級(jí)391。也就是說，延遲電路級(jí)391包括各自具有相同的單位延遲時(shí)間的 延遲元件的串聯(lián)電路。在該示例中，還使用了在室溫下具有2ns的單位延遲時(shí)間的延遲元 件。 在該示例的情況下，設(shè)置構(gòu)造延遲電路級(jí)391的延遲元件的級(jí)數(shù)，使得在延遲電 路級(jí)391上同時(shí)存在的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度長(zhǎng)于可能出現(xiàn)作為延遲 輸出信號(hào)的"l"的時(shí)間范圍。也就是說，采用了與該第二實(shí)施例的第一示例中的檢測(cè)方法 相同的檢測(cè)方法。不必說，可以使用與該第二實(shí)施例的第二示例中的檢測(cè)方法相同的檢測(cè) 方法。下文將描述采用與第一示例的檢測(cè)方法相同的檢測(cè)方法的情況。
存儲(chǔ)部分393包括將在每個(gè)延遲元件的每個(gè)輸出級(jí)中出現(xiàn)的延遲輸出信號(hào)與選 通脈沖同步地接收到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域中的存儲(chǔ)設(shè)備。在該示例中，存儲(chǔ)部分393還包括與 延遲元件的數(shù)量相同數(shù)量的觸發(fā)器電路。觸發(fā)器電路的輸入端子分別連接到延遲元件的對(duì)應(yīng)的輸出端子。 此外，觸發(fā)器電路的輸出端子分別連接到變化點(diǎn)檢測(cè)部分471。此外，觸發(fā)器電路
的時(shí)鐘端子用于輸入指定輸入端子中出現(xiàn)的信號(hào)值的接收定時(shí)的選通信號(hào)。 使能控制電路451和"與"電路397意在生成前述的選通信號(hào)。使能控制電路451
生成指定選通信號(hào)的輸出使能時(shí)間段的使能信號(hào)。例如，使能控制電路451包括計(jì)數(shù)器。在
通知輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)信號(hào)ta時(shí)的時(shí)間點(diǎn)開始使能控制電路451的計(jì)數(shù)操作。 這時(shí)，使能控制電路451對(duì)以50MHz輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù) 設(shè)值時(shí)的時(shí)間點(diǎn)結(jié)束計(jì)數(shù)操作。希望為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置計(jì)數(shù)操作的結(jié)束定時(shí)，這是因?yàn)闇y(cè) 量脈沖寬度所需的時(shí)間段長(zhǎng)度根據(jù)測(cè)量點(diǎn)而很大地變化。 使能控制電路451在這樣的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)僅輸出一個(gè)使能信號(hào)。"與"電路397通過 使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的"與"操作生成選通信號(hào)。變化點(diǎn)檢測(cè)部分471是這樣的電路設(shè)備， 其基于在選通信號(hào)的輸出時(shí)間點(diǎn)接收到存儲(chǔ)部分393中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的延遲輸出信號(hào)， 檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)為參考電勢(shì)Vref或更大的時(shí)間段長(zhǎng)度。變化點(diǎn)檢測(cè)部分471對(duì)作為延遲輸 出信號(hào)出現(xiàn)的"1"的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖77具體圖示了接收到變化點(diǎn)檢測(cè)部分471中的數(shù)字序列的示例。圖77的部分 (A)圖示了輸入脈沖信號(hào)的波形。圖77的部分(B)圖示了時(shí)鐘信號(hào)的波形。如上所述，時(shí) 鐘信號(hào)以50MHz(20ns)給出。圖77的部分(C)圖示了選通信號(hào)的波形。
圖77的部分(Dl)圖示了對(duì)應(yīng)于沒有執(zhí)行輸入操作的情況的第一接收示例的數(shù)字 序列。圖77的部分(D2)圖示了對(duì)應(yīng)于執(zhí)行輸入操作的情況的第二接收示例的數(shù)字序列。 如可從圖77的部分(Dl)和(D2)之間的比較看到的，"l"的數(shù)量根據(jù)輸入操作的存在而顯 著地變化。圖77的部分(Dl)圖示了通過14個(gè)延遲元件給出檢測(cè)信號(hào)的脈沖寬度的情況。 圖77的部分(D2)圖示了通過20個(gè)延遲元件給出檢測(cè)信號(hào)的脈沖寬度的情況。
計(jì)數(shù)值差l對(duì)應(yīng)于差2ns(500MHz)。然而，為了在隨后的確定部分373中實(shí)現(xiàn)確定 的精確執(zhí)行，希望在參考點(diǎn)中出現(xiàn)在沒有執(zhí)行輸入操作的情況下的計(jì)數(shù)值的數(shù)量。也就是 說，希望校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)的方法類似于第一示例中的方法。 [OS23] [E-3.處理操作的內(nèi)容] 下文將描述根據(jù)序列發(fā)生器465的操作流程的電容性傳感器模塊461的處理操作 (圖78)。 首先，序列發(fā)生器465生成坐標(biāo)以指定操作面上的位置作為測(cè)量目標(biāo)(S41)。對(duì)輸 入脈沖信號(hào)的每個(gè)時(shí)段，序列發(fā)生器465僅將頂面?zhèn)壬系碾姌O模式5的坐標(biāo)值X增加"1 "。 在圖78的情況下，當(dāng)增加的坐標(biāo)值X達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生器465將坐標(biāo)值X減回到"1 "， 并將底面?zhèn)壬系碾姌O模式的坐標(biāo)值Y僅增加"1 "。當(dāng)增加的坐標(biāo)值Y達(dá)到"5"時(shí)，序列發(fā)生 器465將坐標(biāo)值Y減回到"1"。 將如上生成的坐標(biāo)值X和Y給到多路分離器353、多路復(fù)用器355、參考值表467 以及確定部分373。因此，從參考值表467將適于每個(gè)測(cè)量位置的參考值Vref給到比較器 369。此外，在輸入輸入脈沖信號(hào)的準(zhǔn)備中，切換控制多路分離器353和多路復(fù)用器355。
同時(shí)，序列發(fā)生器465等待對(duì)輸入脈沖信號(hào)的下降邊緣的檢測(cè)(S42)。如果檢測(cè)到 下降邊緣，則序列發(fā)生器465向測(cè)量部分469通知邊緣檢測(cè)，并讓使能控制電路451開始輸
43出使能信號(hào)。這時(shí)，在延遲電路級(jí)391中，生成具有每2ns的時(shí)間差的延遲輸出信號(hào)。將在 輸入選通信號(hào)時(shí)存在的延遲輸出信號(hào)一起接收到存儲(chǔ)部分393中。 之后，變化點(diǎn)檢測(cè)部分471檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref (即，脈沖寬度)的時(shí) 間段長(zhǎng)度，作為讀取的數(shù)字序列中"1"的數(shù)量。 序列發(fā)生器465等待經(jīng)過測(cè)量點(diǎn)的預(yù)期的第二個(gè)變化點(diǎn)的出現(xiàn)定時(shí)(S43)。然后， 序列發(fā)生器465輸出中斷請(qǐng)求給確定部分373(S44)。對(duì)其輸入中斷請(qǐng)求的確定部分373比 較檢測(cè)到的計(jì)數(shù)值和參考值，并基于比較的結(jié)果確定對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的輸入操作的存在。
之后，序列發(fā)生器465確定是否存在停止請(qǐng)求(S45)。如果沒有確認(rèn)停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器465再次返回XY坐標(biāo)的生成操作以重復(fù)之前的操作。如果確認(rèn)了停止請(qǐng)求，則 序列發(fā)生器465結(jié)束操作。
[F-4.結(jié)論] 如前所述，即使在通過檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)超過參考電勢(shì)Vref的時(shí)間段的長(zhǎng)度來確定 輸入操作的存在的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也允許顯著高速的確定操作。例如，在執(zhí)行對(duì) 于10個(gè)位置的確定處理的情況下，現(xiàn)有技術(shù)需要20ms的時(shí)間。另一方面，在該示例的情況 下，花費(fèi)20y s的時(shí)間足夠了。因而，允許處理現(xiàn)有技術(shù)中難以處理的高速輸入。
不必說，能夠?qū)⒏鶕?jù)該示例的電容變化測(cè)量電路463也用于多位置檢測(cè)。此外，由 于直到電流輸入電壓輸出型放大器359的輸入級(jí)、在電流模式下執(zhí)行操作。所以，預(yù)期高噪 聲電阻。也就是說，關(guān)于檢測(cè)精度，根據(jù)該示例的電容變化測(cè)量電路463預(yù)期實(shí)現(xiàn)實(shí)踐中足 夠的精度。此外，在該示例的情況下，當(dāng)使用具有50MHz(20ns)的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，變化點(diǎn)的出 現(xiàn)位置能夠被檢測(cè)到相當(dāng)于使用具有500MHz(2ns)的時(shí)鐘信號(hào)的情況下的精度的精度。
也就是說，和現(xiàn)有類型相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)以較低頻率操作的電容變化測(cè)量電路 463。由于能夠降低操作時(shí)鐘的頻率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電容變化測(cè)量電路463的低電功耗。尤 其在將電容性傳感器模塊461安裝到便攜式電子設(shè)備上的情況下，這樣低的電功耗對(duì)于實(shí) 現(xiàn)長(zhǎng)壽命的操作時(shí)間是有利的。此外，在此情況下，可以促進(jìn)在便攜式電子設(shè)備上安裝電容 性傳感器模塊461。 此夕卜，由于能夠降低操作時(shí)鐘的頻率，因此能夠去除如PLL(鎖相環(huán))電路的時(shí)鐘
遞增電路。此外，由于不需要時(shí)鐘遞增電路，因此不需要電容器的充電操作。因此，能夠便
于電容變化測(cè)量電路463的集成。此外，與使用外部電容器的情況相比，能夠減少集成電路
所需的引腳數(shù)。 [F.其它示例] [F-l.測(cè)量部分的其它結(jié)構(gòu)1] 在前面的示例中，描述了通過使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的"與"操作生成選通信號(hào)的情 況。然而，還可以使用不生成選通信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)。 圖79圖示了對(duì)應(yīng)于此類結(jié)構(gòu)的確定部分481的電路示例。在圖79中，與圖59中 的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。測(cè)量部分481包括延遲電路級(jí)391、輸入選擇部 分483、存儲(chǔ)部分485、使能控制電路487以及變化點(diǎn)檢測(cè)部分489。如通過對(duì)其附上相同的 參考符號(hào)所圖示的，延遲電路級(jí)391的結(jié)構(gòu)與前述示例中的結(jié)構(gòu)相似。也就是說，延遲電路 級(jí)391具有分別具有相同的單位延遲時(shí)間的延遲元件串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)前 述每個(gè)示例中要求的測(cè)量時(shí)間段長(zhǎng)度來設(shè)置延遲元件的級(jí)數(shù)。
44
輸入選擇部分483和存儲(chǔ)部分485是包括對(duì)應(yīng)于延遲元件的輸出端子的觸發(fā)器和多路復(fù)用器的電路設(shè)備。 在使能信號(hào)為有效值的情況下(對(duì)應(yīng)于前述示例的H電平)，多路復(fù)用器操作以選
擇從相應(yīng)的延遲元件輸入的延遲輸出信號(hào)。同時(shí)，在使能信號(hào)為無效值的情況下(對(duì)應(yīng)于
前述示例的L電平)，多路復(fù)用器操作以選擇相應(yīng)的觸發(fā)器的輸出信號(hào)。 也就是說，構(gòu)造輸入選擇部分483的多路復(fù)用器用于在使能信號(hào)為有效值的時(shí)間
段期間傳送對(duì)應(yīng)的延遲元件的延遲輸出信號(hào)給觸發(fā)器，并用于在其它時(shí)間段內(nèi)循環(huán)觸發(fā)器
的輸出值。 同時(shí)，構(gòu)造存儲(chǔ)部分485的觸發(fā)器執(zhí)行操作以在每次輸入時(shí)鐘信號(hào)時(shí)接收多路復(fù)用器的輸出信號(hào)。如上所述，通過輸入選擇部分483和存儲(chǔ)部分485來實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于于前述各個(gè)示例的操作的操作。 將在對(duì)應(yīng)于前述各個(gè)示例的時(shí)間生成使能信號(hào)的電路設(shè)備用于使能控制電路487。此外，將檢測(cè)對(duì)應(yīng)于前述各個(gè)示例的變化點(diǎn)的電路設(shè)備用于變化點(diǎn)檢測(cè)部分489。也就是說，能夠?qū)⒕哂性撾娐方Y(jié)構(gòu)的確定部分481應(yīng)用于前述的所有示例。
[F-2.測(cè)量部分的其它結(jié)構(gòu)2] 在前面的所有示例中，描述了通過串聯(lián)連接延遲元件來構(gòu)造延遲電路級(jí)的情況。然而，通過其它電路結(jié)構(gòu)也能夠?qū)崿F(xiàn)延遲輸出信號(hào)，該延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間的每個(gè)延遲量。 圖80圖示了對(duì)應(yīng)于此類結(jié)構(gòu)的確定部分491的電路示例。在圖80中，與圖59中的元件相對(duì)應(yīng)的元件附有相同的參考符號(hào)。測(cè)量部分491包括延遲電路級(jí)493、存儲(chǔ)部分393、使能控制電路495、"與"電路394以及變化點(diǎn)檢測(cè)部分497。 如圖80所示，延遲電路級(jí)493包括每個(gè)電路的延遲元件的級(jí)數(shù)相差一級(jí)的并聯(lián)電路。 也就是說，延遲電路級(jí)493包含具有單位延遲時(shí)間的差延遲量的電路并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，例如，由具有一個(gè)延遲元件的電路、具有兩個(gè)延遲元件的電路、具有三個(gè)延遲元件的電路等所配置的結(jié)構(gòu)。這樣的電路結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是需要的延遲時(shí)間的范圍越大，電路面積越大。然而，在延遲時(shí)間的范圍小就足夠的情況下，這樣的電路結(jié)構(gòu)是充分實(shí)際的電路結(jié)構(gòu)。
將在對(duì)應(yīng)于前述各個(gè)示例的時(shí)間生成使能信號(hào)的電路設(shè)備用于使能控制電路495。此外，將對(duì)應(yīng)于前述各個(gè)示例檢測(cè)變化點(diǎn)的電路設(shè)備用于變化點(diǎn)檢測(cè)部分497。也就是說，能夠?qū)⒕哂性撾娐方Y(jié)構(gòu)的測(cè)量部分491應(yīng)用于前述的所有示例。
[應(yīng)用][OS52] [產(chǎn)品示例][OS53] [a.系統(tǒng)配置] 在前面的描述中，已經(jīng)解釋了電容性傳感器模塊的結(jié)構(gòu)和操作內(nèi)容。然而，前述的電容性傳感器模塊還可以通過安裝在各種電子設(shè)備上的產(chǎn)品的形式分發(fā)。下文將描述在電子設(shè)備上安裝電容性傳感器模塊的示例。
圖82和圖83圖示了電子設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)的示例。 如圖82所示的電子設(shè)備161具有作為下述電子設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)，其中電容性傳感器模塊165置于顯示設(shè)備163的表面。用于控制整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制部分167安裝在電子設(shè)備161上。例如，使用液晶面板、有機(jī)EL顯示面板、FED面板、等離子面板等作為顯示設(shè)備163。 如圖83所示的電子設(shè)備171具有作為其中不使用顯示設(shè)備的電子設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)。電子設(shè)備171具有例如作為掃描儀等的功能結(jié)構(gòu)，其指定所述提取范圍，同時(shí)通過電容性傳感器模塊173傳輸提取范圍和觀看該提取范圍。不必說，將用于控制整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制部分175安裝在電子設(shè)備171上。[OS58] [b.具體示例] 下文將描述電子設(shè)備的具體外觀示例。 圖84圖示了電視接收器181的外觀示例。電視接收器181具有顯示屏185和電容性傳感器模塊187安排在外殼183的前面的結(jié)構(gòu)。前述的各種示例應(yīng)用于電容性傳感器模塊187。 圖85圖示了數(shù)字相機(jī)191的外觀示例。圖85的部分(A)是前面?zhèn)?被攝體側(cè))的外觀示例，而圖85的部分(B)是后面?zhèn)?拍攝者側(cè))的外觀示例。 數(shù)字相機(jī)191包括防護(hù)蓋193、成像鏡頭部分195、顯示部分197、電容性傳感器模塊199、控制開關(guān)201以及快門按鈕203。前述的各種示例應(yīng)用于電容性傳感器模塊199。
圖86圖示了攝影機(jī)211的外觀示例。視頻攝影機(jī)211包括用于獲取位于主體213前面的被攝體的圖像的成像鏡頭215、捕獲開始/停止開關(guān)217、顯示屏219以及電容性傳感器模塊221。前述的各種示例應(yīng)用于電容性傳感器模塊221。 圖87圖示了作為移動(dòng)終端設(shè)備的移動(dòng)電話231的外觀示例。圖87的部分(A)和(B)中所示的移動(dòng)電話231是折疊移動(dòng)電話。圖87的部分(A)圖示了處于外殼打開狀態(tài)的外觀示例，而圖87的部分(B)圖示了處于外殼折疊狀態(tài)的外觀示例。 移動(dòng)電話231包括上組件(package) 233、下組件235、連結(jié)部分(此示例中為鉸鏈部分)237、主顯示屏239、電容性傳感器模塊241、輔助顯示屏243、電容性傳感器模塊245、畫面燈247以及成像鏡頭249。前述的各種示例應(yīng)用于電容性傳感器模塊241和245。
圖88圖示了筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)251的外觀示例。圖88中所示的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)251包括下外殼253、上外殼255、鍵盤257、顯示屏259以及電容性傳感器模塊261。前述的各種示例應(yīng)用于電容性傳感器模塊261。 另外，說明書中的"電子設(shè)備"包括便攜式音頻再現(xiàn)器、游戲機(jī)、電子書、電子詞典、
固定家用電器、工業(yè)機(jī)器，商業(yè)儀器等。 從上述的本發(fā)明第二實(shí)施例可以提取以下技術(shù)。 [A.電容性傳感器設(shè)備的電容變化檢測(cè)電路] 例如，提出包括以下設(shè)備的電容性傳感器設(shè)備的電容變化檢測(cè)電路。
(1)電極驅(qū)動(dòng)部分，其在給定時(shí)段內(nèi)向電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式
線序施加脈沖信號(hào)。 (2)比較檢測(cè)信號(hào)和參考值的比較器，檢測(cè)信號(hào)從其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(3)延遲電路級(jí)，其順序地延遲比較器的比較輸出信號(hào)，并且生成多個(gè)延遲輸出信
號(hào)，所述延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。
(4)存儲(chǔ)部分，其存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于多個(gè)延遲輸出信號(hào)的多個(gè)信號(hào)值。
(5)檢測(cè)部分，其基于存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)的多個(gè)信號(hào)值，以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度檢測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量。 有利地，延遲電路級(jí)中的延遲量的范圍等于或大于在檢測(cè)信號(hào)中可能出現(xiàn)變化點(diǎn)的時(shí)間范圍。 有利地，延遲電路級(jí)中的延遲量的范圍在檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)值中可能出現(xiàn)變化點(diǎn)的時(shí)間范圍之內(nèi)，并且通過在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處重復(fù)檢測(cè)操作和將信號(hào)值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部分的存儲(chǔ)操作來執(zhí)行對(duì)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量的檢測(cè)。[OS78] [B.電容性傳感器模塊] 此外，例如，提出包括以下設(shè)備的電容性傳感器模塊。 (1)具有多列第一電極模式和在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式的電容性傳感器設(shè)備，將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加于所述多列第一電極模式。 (2)電極驅(qū)動(dòng)部分，其在給定時(shí)段內(nèi)向所述多列第一電極模式線順施加脈沖信號(hào)。
(3)比較檢測(cè)信號(hào)和參考值的比較器，所述檢測(cè)信號(hào)從所述多列第二電極模式的每個(gè)提取。
(4)延遲電路級(jí)，其順序地延遲比較器的比較輸出信號(hào)，并且生成多個(gè)延遲輸出信
號(hào)，所述多個(gè)延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。
(5)存儲(chǔ)部分，其存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于多個(gè)延遲輸出信號(hào)的多個(gè)信號(hào)值。
(6)檢測(cè)部分，基于存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)的多個(gè)信號(hào)值，以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度檢
測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量。
(7)確定部分，其基于由檢測(cè)部分檢測(cè)到的時(shí)間量，確定使用人體或具有相當(dāng)于人
體的電特性的電特性的物體的輸入操作。 [C.檢測(cè)電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法] 此外，例如，提出包括以下步驟的檢測(cè)電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法。
(1)在給定時(shí)段內(nèi)向電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式線序施加脈沖信號(hào)。 (2)比較檢測(cè)信號(hào)和參考值，其中檢測(cè)信號(hào)從其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式的每個(gè)提取。
(3)順序地延遲通過比較所獲得的比較輸出信號(hào)，并生成多個(gè)延遲輸出信號(hào)，所述
多個(gè)延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。
(4)在存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于多個(gè)延遲輸出信號(hào)的多個(gè)信號(hào)值。
(5)基于存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)的多個(gè)信號(hào)值，以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度檢測(cè)作為測(cè)
量目標(biāo)的時(shí)間量。 [D.電子設(shè)備] 此外，例如，提出包括以下設(shè)備的電子設(shè)備。
(1)顯示設(shè)備。 (2)安排在顯示設(shè)備的表面上的電容性傳感器設(shè)備，其具有多列第一電極模式和在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式，向所述多列第一電極模式施加具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)。
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(3)電極驅(qū)動(dòng)部分，其在給定時(shí)段內(nèi)向所述多列第一電極模式線序施加脈沖信號(hào)。
(4)比較檢測(cè)信號(hào)和參考值的比較器，所述檢測(cè)信號(hào)從所述多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(5)延遲電路級(jí)，其順序地延遲比較器的比較輸出信號(hào)，并生成多個(gè)延遲輸出信
號(hào)，所述多個(gè)延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。
(6)存儲(chǔ)部分，其存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于多個(gè)延遲輸出信號(hào)的多個(gè)信號(hào)值。
(7)檢測(cè)部分，其基于存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)的多個(gè)信號(hào)值，以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度
檢測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量。
(8)確定部分，其基于通過檢測(cè)部分檢測(cè)到的時(shí)間量，確定使用人體或具有相當(dāng)于
人體的電特性的電特性的物體的輸入操作。
(9)系統(tǒng)控制部分，其控制整個(gè)系統(tǒng)的操作。 [E.電子設(shè)備] 此外，例如，提出包括以下設(shè)備的電子設(shè)備。 (1)具有多列第一電極模式和在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式的電容性傳感器設(shè)備，將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加給所述多列第一電極模式。 (2)電極驅(qū)動(dòng)部分，其在給定時(shí)段內(nèi)向所述多列第一電極模式線序施加脈沖信號(hào)。
(3)比較檢測(cè)信號(hào)和參考值的比較器，所述檢測(cè)信號(hào)從所述多列第二電極模式中的每個(gè)提取。
(4)延遲電路級(jí)，其順序地延遲比較器的比較輸出信號(hào)，并生成多個(gè)延遲輸出信
號(hào)，所述多個(gè)延遲輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。
(5)存儲(chǔ)部分，其存儲(chǔ)相應(yīng)于多個(gè)延遲輸出信號(hào)的多個(gè)信號(hào)值。
(6)檢測(cè)部分，其基于存儲(chǔ)部分中存儲(chǔ)的多個(gè)信號(hào)值，以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度
檢測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量。
(7)確定部分，其基于通過檢測(cè)部分檢測(cè)到的時(shí)間量，確定使用人體或具有相當(dāng)于
人體的電特性的電特性的物體的輸入操作。
(8)系統(tǒng)控制部分，其控制整個(gè)系統(tǒng)的操作。 在本發(fā)明的實(shí)施例的情況下，在延遲電路級(jí)中順序地延遲作為檢測(cè)信號(hào)和參考值之間的比較結(jié)果的比較輸出信號(hào)。這時(shí)，在延遲電路級(jí)中總是存在多個(gè)比較輸出信號(hào)，這些比較輸出信號(hào)具有相差單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的不同比較時(shí)間點(diǎn)。從存儲(chǔ)部分取出延遲電路級(jí)中存在的多個(gè)比較輸出信號(hào)的每個(gè)信號(hào)值以檢測(cè)作為測(cè)量目標(biāo)的時(shí)間量。以單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度的精度來確定要檢測(cè)的時(shí)間量，所述單位延遲時(shí)間長(zhǎng)度相當(dāng)于延遲電路級(jí)中延遲元件的一個(gè)級(jí)。結(jié)果，即使操作時(shí)鐘速率很低，也能夠以高精度檢測(cè)與輸入操作相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)信號(hào)的波形變化。 本申請(qǐng)包含涉及于2008年8月8日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2008-206443、以及2008年9月22日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2008-243081中公開的主題，在此通過引用并入其全部?jī)?nèi)容。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依賴于設(shè)計(jì)需求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和更改，只要它們?cè)跈?quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，包括電極驅(qū)動(dòng)部分，其將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序地施加于所述電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式；峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述檢測(cè)信號(hào)從在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式中的每個(gè)提?。浑娏髟?，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段中初始化所述電容性元件的電勢(shì)；比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相比較；以及多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息來確定是否執(zhí)行了使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，所述定時(shí)信息表示在電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相交叉時(shí)的定時(shí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中為對(duì)應(yīng)于 第一和第二電極模式的交叉位置的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)提供參考定時(shí)信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中所述定時(shí) 信息定義為從輸入脈沖信號(hào)的邊緣檢測(cè)定時(shí)到在電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相交 叉時(shí)的定時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間，以及所述參考定時(shí)信息定義為沒有操作時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中通過所述 電流源的放電操作的開始定時(shí)被確定為在檢測(cè)信號(hào)的預(yù)期峰值電平到來的定時(shí)之時(shí)或之 后。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中基于通過 第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度、和直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度的 組合所確定的總傳播路徑長(zhǎng)度，為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中對(duì)于總 傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第一操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第一脈沖頻率 Fl，并且對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第 二脈沖頻率F2 ( > Fl)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中基于通過 第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度、和直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度的 組合所確定的總傳播路徑長(zhǎng)度，為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置電流源的電流量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中對(duì)于總傳 播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第一操作區(qū)域，將電流量設(shè)為第一電流量I1，并且對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將電流量設(shè)為第二電流量 I2( < II)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中對(duì)于總 傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第三操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第一脈沖頻率 Fl，并且對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第四操作區(qū)域，將輸入脈沖信號(hào)的脈沖頻率設(shè)為第 二脈沖頻率F2 ( > Fl)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中基于通 過第一和第二電極模式上的第一傳播路徑長(zhǎng)度、和直到每個(gè)電極模式的第二傳播路徑長(zhǎng)度 的組合所確定的總傳播路徑長(zhǎng)度，為每個(gè)操作區(qū)域設(shè)置比較器的參考值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中對(duì)于總 傳播路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)于預(yù)定值的第一操作區(qū)域，將參考值設(shè)為第一參考值Rl，并且對(duì)于總傳播路徑長(zhǎng)度短于預(yù)定值的第二操作區(qū)域，將參考值設(shè)為第二參考值R2 0Rl)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中所述峰 值保持電路保持檢測(cè)信號(hào)的正極時(shí)段的峰值電平。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中所述峰 值保持電路保持檢測(cè)信號(hào)的負(fù)極時(shí)段的峰值電平。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路，其中所述峰 值保持電路保持檢測(cè)信號(hào)的正極時(shí)段的峰值電平和負(fù)極時(shí)段的峰值電平的絕對(duì)值，以及電流源在輸入脈沖信號(hào)的半個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化電容性元件的電勢(shì)。
15. —種電容性傳感器模塊，包含電容性傳感器設(shè)備，其具有多列第一電極模式以及在其他層中的與第一電極模式相交 叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加給所述多列第一電 極模式；峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提??；電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化所述電容性元件的電勢(shì)；比較器，其將所述電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相比較；以及多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息確定是否執(zhí)行了使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，所述定時(shí)信息表示在所述電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相交叉時(shí)的定時(shí)，并為輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置所述參考定時(shí)信息。
16. —種測(cè)量電容性傳感器設(shè)備的電容變化的方法，包括以下步驟 將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序施加于所述電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式；將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述檢測(cè)信號(hào)從在其他 層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式的每個(gè)提取； 在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化所述電容性元件的電勢(shì)； 將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相比較；以及基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息來確定是否執(zhí)行了使用人體或具有相當(dāng)于人體的電特 性的電特性的物體的輸入操作，所述定時(shí)信息表示在所述電容性元件中保持的電勢(shì)與參考 值相交叉時(shí)的定時(shí)，并且為輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置所述參考定時(shí)信息。
17. —種電子設(shè)備，包括 顯示設(shè)備；安排在所述顯示設(shè)備的表面上的電容性傳感器設(shè)備，并且其具有多列第一電極模式以及在其他層中的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入 脈沖信號(hào)線序施加給所述多列第一電極模式；峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述 檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提??；電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化所述電容性元件的電勢(shì)；比較器，其將所述電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相比較；多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息確定是否執(zhí)行了使用人體 或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，所述定時(shí)信息表示在電容性元件 中保持的電勢(shì)與參考值相交叉時(shí)的定時(shí)，并且為輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置所述參 考定時(shí)信息；以及系統(tǒng)控制部分，其控制整個(gè)系統(tǒng)的操作。
18. —種電子設(shè)備，包括由透明材料形成的電容性傳感器設(shè)備，并且其具有多列第一電極模式以及在其他層中 的與第一電極模式相交叉的多列第二電極模式，其中將具有給定時(shí)段的輸入脈沖信號(hào)線序 施加給所述多列第一電極模式；峰值保持電路，其將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述 檢測(cè)信號(hào)從多列第二電極模式中的每個(gè)提?。浑娏髟?，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段中初始化所述電容性元件的電勢(shì)；比較器，其將電容性元件中保持的電勢(shì)與參考值相比較；多個(gè)確定部分，每個(gè)確定部分基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息來確定是否執(zhí)行了使用人 體或具有相當(dāng)于人體的電特性的電特性的物體的輸入操作，所述定時(shí)信息表示在電容性元 件中保持的電勢(shì)與參考值相交叉時(shí)的定時(shí)，并且為輸入脈沖信號(hào)的每個(gè)傳播路徑設(shè)置所述 參考定時(shí)信息；以及系統(tǒng)控制部分，其控制整個(gè)系統(tǒng)的操作。
全文摘要
提高用于電容性傳感器設(shè)備的電容變化測(cè)量電路中的掃描速率。該電路包括電極驅(qū)動(dòng)部分，其將輸入脈沖信號(hào)線序施加于電容性傳感器設(shè)備中的多列第一電極模式；峰值保持電路，將檢測(cè)信號(hào)的峰值電平作為對(duì)應(yīng)的電勢(shì)存儲(chǔ)到電容性元件中，所述檢測(cè)信號(hào)從每列第二電極模式提取；電流源，其在輸入脈沖信號(hào)的一個(gè)時(shí)段內(nèi)初始化所述電容性元件中的電勢(shì)；比較器，其將所述電容性元件中的電勢(shì)與參考值相比較；以及確定部分，其每個(gè)基于定時(shí)信息和參考定時(shí)信息來確定是否執(zhí)行使用人體等的輸入操作，所述定時(shí)信息表示當(dāng)所述電容性元件中保持的電壓與參考值相交叉時(shí)的定時(shí)。
文檔編號(hào)G06F3/044GK101726669SQ20091022147
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者中村修, 伊藤明, 小澤仁, 平坂久門, 廣瀬俊彥, 廣瀬壽幸 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社