专利名称：静电电容式传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合用于检测外部施加力的静电电容式传感器。
背景技术：
静电电容式传感器通常被用作将操作者所施加的力的大小和方向变换为电信号的装置。例如，计算机的输入装置中就使用了一种装置，其中装配的所谓的操纵杆使用的就是静电电容式传感器，用来实现多维方向的操作输入。
利用静电电容式传感器，能够输入具有预定动态范围的操作量，用来表示由操作者所施加的力的大小。另外，也可以将其用作能够将所施加的力分解为各个方向分量分别检测出来的二维或三维传感器。特别是，利用2个电极形成静电电容元件后根据电极间隔的变化引起的静电电容值的变化进行力的检测的静电电容式力觉传感器因其结构简单、成本低廉等优点而被实际应用于各个领域。
这里，在静电电容式传感器中在X轴上的固定电极、Y轴上的固定电极及它们所包围的Z轴上的固定电极与可动电极板部之间形成了可变电容元件(例如，参照专利文献1)。在这种静电电容式传感器中，例如在操作部施加X轴方向的力Fx时，X轴上的固定电极与可动电极板部之间的间隔就会变小，它们所构成的电容元件的静电电容值就会变大。因此，通过检测出该电容元件的静电电容值的变化就能够输出与X轴方向的力Fx相对应的X轴输出。
日本专利特开2001-91382号公报但是，在这种静电电容式传感器中，无论将什么样的力施加到操作部，都始终输出与X轴方向的力Fx相对应的X轴输出、与Y轴方向的力Fy相对应的Y轴输出以及与Z轴方向的力Fz相对应的Z轴输出。因此，在只需要改变X轴输出或Y轴输出的情况下，有时候Z轴输出也会发生变化。另一方面，在只需要改变Z轴输出的情况下，有时候X轴输出或Y轴输出也会发生变化。
例如，当该静电电容式传感器应用于根据X轴输出及Y轴输出移动光标并且根据Z轴输出进行点击等预定操作的操纵杆中时，在改变X轴输出及Y轴输出从而将光标位置移动到预定位置(例如图标上)之后，通过改变Z轴输出来进行预定操作。这里，有时在施加了移动光标的力的情况下，不仅X轴输出和Y轴输出发生变化，Z轴输出也发生变化，由此会错误地进行预定操作。另一方面，有时在施加了用来进行预定操作的力的情况下，不仅Z轴输出发生变化，X轴输出和Y轴输出也发生变化，由此导致光标出现移动，所以难以通过不使光标位置从预定位置移动的方式来进行预定操作。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种操作性好、误操作少的静电电容式传感器。
本发明的静电电容式传感器具备基板；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的方向上位移而产生与之相同方向的位移；第1电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；第2电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1及第2电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到上述第1电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第1电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第1电容元件用电极相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到上述第2电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第2电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第2电容元件用电极相对应的部分的位移。
利用这种结构，当导电性部件与多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到第1电容元件用电极的信号来识别检测部件的与第1电容元件用电极相对应的部分的位移；与此相对，当导电性部件与多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到第2电容元件用电极的信号来识别检测部件的与第2电容元件用电极相对应的部分的位移。即，根据导电性部件与多个开关用电极的接触状态识别出检测部件的不同部分的位移。因此，基于第1电容元件用电极的输出和基于第2电容元件用电极的输出是互斥式输出的。其结果是，既提高了操作性，又减少了误操作。
本发明的静电电容式传感器具备基板，规定出XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的Z轴方向上位移而产生与之相同方向的位移；X轴用电极，配置在上述基板上的X轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；Y轴用电极，配置在上述基板上的Y轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；Z轴用电极，配置在上述基板上的原点上并在该电极与上述导电性部件之间构成第3电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1～第3电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到上述X轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述X轴用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，而且只利用输入到上述Y轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Y轴用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到上述Z轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Z轴用电极的间隔变化而引起的上述第3电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。
利用这种结构，当导电性部件与多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到X轴用电极的信号来识别检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，只利用输入到Y轴用电极的信号来识别检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移；与此相对，当导电性部件与多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到Z轴用电极的信号来识别检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。即，根据导电性部件与多个开关用电极的接触状态识别出检测部件的不同部分的位移。因此，基于X轴用电极及Y轴用电极的输出和基于Z轴用电极的输出是互斥式输出的。其结果是，既提高了操作性，又减少了误操作。
在本发明的静电电容式传感器中，也可以是，上述X轴用电极具有在X轴方向上隔离并且相对于Y轴呈线对称配置的一对电极，上述Y轴用电极具有在Y轴方向上隔离并且相对于X轴呈线对称配置的一对电极。
利用这种结构，能够精确地检测出X轴方向的力及Y轴方向的力。
本发明的静电电容式传感器具备基板；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的方向上位移而产生与之相同方向的位移；第1电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；第2电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1及第2电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到上述第1电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第1电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第1电容元件用电极相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个接触的情况下，只利用输入到上述第2电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第2电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第2电容元件用电极相对应的部分的位移。
利用这种结构，当导电性部件与多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到第1电容元件用电极的信号来识别检测部件的与第1电容元件用电极相对应的部分的位移；与此相对，当导电性部件与多个开关用电极的至少一个保持接触的情况下，只利用输入到第2电容元件用电极的信号来识别检测部件的与第2电容元件用电极相对应的部分的位移。即，根据导电性部件与多个开关用电极的接触状态识别出检测部件的不同部分的位移。因此，基于第1电容元件用电极的输出和基于第2电容元件用电极的输出是互斥式输出的。其结果是，既提高了操作性，又减少了误操作。
本发明的静电电容式传感器具备基板，规定出XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的Z轴方向上位移而产生与之相同方向的位移；X轴用电极，配置在上述基板上的X轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；Y轴用电极，配置在上述基板上的Y轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；Z轴用电极，配置在上述基板上的原点上并在该电极与上述导电性部件之间构成第3电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1～第3电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到上述X轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述X轴用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，而且只利用输入到上述Y轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Y轴用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个接触的情况下，只利用输入到上述Z轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Z轴用电极的间隔变化而引起的上述第3电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。
利用这种结构，当导电性部件与多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到X轴用电极的信号来识别检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，只利用输入到Y轴用电极的信号来识别检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移；与此相对，当导电性部件与多个开关用电极的至少一个接触的情况下，只利用输入到Z轴用电极的信号来识别检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。即，根据导电性部件与多个开关用电极的接触状态识别出检测部件的不同部分的位移。因此，基于X轴用电极及Y轴用电极的输出和基于Z轴用电极的输出是互斥式输出的。其结果是，既提高了操作性，又减少了误操作。
在本发明的静电电容式传感器中，也可以是，上述X轴用电极具有在X轴方向上隔离并且相对于Y轴呈线对称配置的一对电极，上述Y轴用电极具有在Y轴方向上隔离并且相对于X轴呈线对称配置的一对电极。
利用这种结构，能够精确地检测出X轴方向的力及Y轴方向的力。
图1是本发明的第1实施方式中静电电容式传感器的示意性剖视图。
图2是从图1的静电电容式传感器的位移电极上面观察所得的透视图。
图3是表示在图1的静电电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置的图。
图4是表示图1所示的静电电容式传感器的电路结构的图。
图5是表示图1所示的静电电容式传感器的电路结构的图。
图6是表示图1所示的静电电容式传感器的信号处理电路中的处理步骤的流程图。
图7是表示本发明的第2实施方式中静电电容式传感器的信号处理电路中的处理步骤的流程图。
符号说明10静电电容式传感器20基板30检测部件40位移电极(导电性部件)E0公共电极E1、E2电容元件用电极(X轴用电极)E3、E4电容元件用电极(Y轴用电极)E5电容元件用电极(Z轴用电极)E11～E14开关用电极具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的优选实施方式。另外，以下说明的实施方式是将本发明的静电电容式传感器应用于连接到个人电脑或汽车导航系统等的显示装置上的操纵杆(指示设备)。
图1是本发明的第1实施方式中静电电容式传感器的示意性剖视图。图2是从图1的静电电容式传感器的位移电极上面观察所得的透视图。图3是表示在图1的静电电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置的图。
静电电容式传感器10具有基板20；操作用的检测部件30，用来通过人等的操作来施加外力；位移电极(displacement electrode)40；形成在基板20上的电容元件用电极E1～E5(图1中仅表示出E1、E2、E5)；开关用电极E11～E14(参照图3)；公共电极E0；紧贴着多个电极覆盖在基板20上形成的绝缘膜50；以及支撑部件60，配置成覆盖位移电极40的周围并将位移电极40支撑在基板20上。
这里，为便于说明，定义如图所示的XYZ三维坐标系，参照该坐标系说明各部件的配置。即，图1中，基板20上的电容元件用电极E5的中心位置定义为原点O，向右的水平方向、向上的垂直方向、垂直纸面的纵深方向则分别定义为X轴、Z轴和Y轴。因此，基板20的表面就规定了XY平面，Z轴则穿过基板20上的电容元件用电极E5、检测部件30及位移电极40各自的中心位置。
基板20是普通的电子电路所使用的印刷电路基板，在该实例中使用玻璃环氧树脂基板。另外，基板20可以使用聚酰亚胺薄膜等薄膜状基板，但由于薄膜状基板具有可挠性，因此最好是配置在具有足够刚性的支撑基板上使用。
检测部件30固定在位移电极40的上表面。检测部件30整体呈圆盘状。这里，检测部件30的直径与连接各个电容元件用电极E1～E4的外侧曲线而形成的圆的直径大致相等。另外，检测部件30的上表面上形成有与操作方向(光标移动方向)相对应的箭头，使得与X轴及Y轴各自的正向和负向相对应，即与电容元件用电极E1～E4相对应。
位移电极40具有圆盘状的位移部40a，其直径与连接各个电容元件用电极E1～E4的外侧曲线而形成的圆的直径大致相等；以及固定部40b，将位移部40a支撑在基板20上并与位移部40a和公共电极E0电连接。这里，公共电极E0保持为GND电位，因此，位移电极40也保持在GND电位。由此，装置整体被GND电位覆盖，产生了屏蔽效果，防止外部噪声引起的误动作。此外，公共电极E0也可以不是GND电位而是保持在GND电位以外的固定电位。
另外，位移电极40的位移部40a的下表面上形成图2所示的4个圆形突起部41～44。突起部41形成在位移电极40的位移部40a的下表面与X轴正向和Y轴正向成45度的位置。另外，突起部42形成在与突起部41相对于Y轴正向呈线对称的位置，突起部43形成在与突起部41相对于原点对称的位置，突起部44形成在与突起部41相对于X轴正向呈线对称的位置。此外，位移电极40由具有导电性的硅橡胶形成，具有弹性，因此，当在检测部件30上施加Z轴负向的力时，位移部40a与检测部件30一同沿Z轴负向位移。此外，也可以没有位移电极40的突起部41～44。
另外，如图3所示，基板20上形成了以原点O为中心的圆形电容元件用电极E5、在其外侧配置的近似扇形的电容元件用电极E1～E4以及近似长方形的开关用电极E11～E14、在其外侧配置的环状公共电极E0。电容元件用电极E1～E5、开关用电极E11～E14以及公共电极E0利用通孔等分别与端子T1～T5、T11～T14、T0(参照图4)相连，这些端子可以与电子电路连接。
一对电容元件用电极E1和E2在X轴方向上隔离，相对于Y轴呈线对称配置。另外，一对电容元件用电极E3和E4在Y轴方向上隔离，相对于X轴呈线对称配置。这里，电容元件用电极E1与X轴的正向相对应地配置，另一方面，电容元件用电极E2与X轴的负向相对应地配置，用来检测来自外部的力在X轴方向的分量。另外，电容元件用电极E3与Y轴的正向相对应地配置，另一方面，电容元件用电极E4与Y轴的负向相对应地配置，用来检测来自外部的力在Y轴方向的分量。
开关用电极E11～E14分别配置在电容元件用电极E1～E4之间。开关用电极E11～E14保持在与接地电位不同的预定电位。此外，开关用电极E11～E14分别与位移电极40的突起部41～44对置。
另外，绝缘膜(绝缘性的保护膜)50紧贴着基板20上的电容元件用电极E1～E5，覆盖着基板20上的电容元件用电极E1～E5而形成。因此，利用铜箔等形成的电容元件用电极E1～E5不会暴露在空气中，具有防止氧化的功能。另外，由于绝缘膜50的形成，所以位移电极40与电容元件用电极E1～E5不会直接接触。此外，作为防止生锈和氧化的对策，既可以在公共电极E0及开关用电极E11～E14的表面上镀金，也可以用焊锡等导电膜覆盖。
此外，将静电电容式传感器10应用于操纵杆时，位移电极40的大小、材质、硬度或者检测部件30的形状、电容元件用电极E1～E5的大小都会影响操作感，因此最好是设定为最佳条件。
接着，参照图4和图5说明具有上述结构的本实施方式中的静电电容式传感器10的电路结构。图4和图5是表示图1所示的静电电容式传感器的电路结构的图。图5中，与上述结构相对应的部分以虚线包围，虚线外侧的部分与电子电路相对应。这里，端子T1～T5、T11～T14、T0是利用通孔等连接到电容元件用电极E1～E5、开关用电极E11～E14和公共电极E0上的端子。
位移电极40与电容元件用电极E1～E5大致平行对置并保持隔离的状态，因此，在位移电极40和电容元件用电极E1～E5之间形成了电容元件C1～C5。电容元件C1～C5是可变电容元件，其构成为使得静电电容值因位移电极40的位移而分别变化。另外，位移电极40连接到公共电极E0，公共电极E0经由端子T0接地。因此，只要向端子T1～T5施加周期信号，就能够在5个电容元件C1～C5中积蓄电荷。
此外，连接到电容元件C1、C2的C/V变换电路所变换出来的电压信号V1、V2通过例如异或逻辑电路等读取，由此导出输出Vx。同样地，连接到电容元件C3、C4的C/V变换电路所变换出来的电压信号V3、V4通过例如异或逻辑电路等读取，由此导出输出Vy；连接到电容元件C5、C6的C/V变换电路所变换出来的电压信号V5、V6通过例如异或逻辑电路等读取，由此导出输出Vz。此外，图5所示的电容元件C6形成在基板20的下表面，以便一直保持固定的静电电容值。利用这种方式导出的输出Vx、Vy、Vz被输入到信号处理电路80的A/D变换端口A/D(X)、A/D(Y)、A/D(Z)，电容元件C1～C6的静电电容值随着施加到检测部件30的力的方向和大小而变化，根据该静电电容值就能够取得对应于X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的输出(模拟电压)。此外，信号处理电路80使用微型计算机系统或计算机系统构成。
另外，位移电极40的突起部41～44可以有选择地选取与开关用电极E11～E14接触的位置或不接触的位置。因此，在位移电极40与开关用电极E11～E14之间分别形成了开关SW1～SW4。此外，开关SW1～SW4的接通/断开信号被输入到信号处理电路80，能够输出4个开关信号。此外，信号处理电路80针对连接静电电容式传感器10的显示装置90输出光标移动信号等信号。
因此，例如从上方按压检测部件30的与X轴正向相对应的部分时，位移电极40的突起部41、44与基板20上的开关用电极E11、E14接触，开关SW1、SW4变为接通。当从上方按压检测部件30的与X轴负向、Y轴正向、Y轴负向相对应的部分时也是同样。依照此种方式，当从上方按压检测部件30的与X轴正向、X轴负向、Y轴正向、Y轴负向的任意一个相对应的部分时，位移电极40发生倾斜，由此使开关SW1～SW4的某一个变为接通。这时，随着施加到检测部件30上的力的方向或强度不同，有时候开关SW1～SW4中的2个或3个会变为接通，但基本上开关SW1～SW4不会全部变为接通。与此相对，当从上方按压检测部件30的与中央相对应的部分时(在检测部件30维持水平的状态下从上方按压时)，开关SW1～SW4全部变为接通。
下面，参照图6说明静电电容式传感器10的信号处理电路80中的处理步骤。图6是表示静电电容式传感器的信号处理电路中的处理步骤的流程图。
步骤S101判断是否是开关SW1～SW4的至少一个为接通。然后，当是开关SW1～SW4的至少一个为接通时，利用连接到电容元件C1～C6的C/V变换电路变换出电压信号V1～V6，使用该电压信号V1～V6进行以下运算。
Vx＝V1-V2Vy＝V3-V4Vz＝V5-V6此外，该运算可以在利用AD变换器等变换为数字信号之后通过微型计算机等来进行或使用OP放大器进行，也可以构成桥式电路直接输出。另外，Vx、Vy、Vz也可以通过将经C/V变换电路变换出来的电压信号V1～V6直接输入到信号处理电路80的A/D变换端口A/D(X)、A/D(Y)、A/D(Z)后通过运算求取。
其后，步骤S102判断是否是开关SW1～SW4全部都是接通。然后，当是开关SW1～SW4全部都为接通时，利用上述运算所计算出来的Vz信号变换为适当的输出信号Sz(步骤S103)。该输出信号Sz被输出到个人电脑或汽车导航系统等的显示装置，进行与Z轴方向的力相对应的处理(步骤S104)。这时，将Vx、Vy的信号变换后的输出信号Sx、Sy被输出为“操作按钮10在X轴方向及Y轴方向上没有操作量”，因此，不进行与X轴方向及Y轴方向的力相对应的处理。
另一方面，当不是开关SW1～SW4全部都为接通时，利用上述运算所计算出来的Vx、Vy信号变换为适当的输出信号Sx、Sy(步骤S105)。该输出信号Sx、Sy被输出到个人电脑或汽车导航系统等的显示装置，进行与X轴方向及Y轴方向的力相对应的处理(步骤S106)。这时，变换Vz信号之后的输出信号Sz被输出为“操作按钮10在Z轴方向上没有操作量”，因此，不进行与Z轴方向的力相对应的处理。
依照此种方式，当是开关SW1～SW4全部都为接通时，不进行以输出信号Sx、Sy为依据的处理，而只进行以输出信号Sz为依据的处理。另一方面，当不是开关SW1～SW4全部都为接通时，不进行以输出信号Sz为依据的处理，而只进行以输出信号Sx、Sy为依据的处理。
然而，在步骤S101，当是开关SW1～SW4全部都为断开时，判断是否经过了一定时间(步骤S107)。而且，当判断为经过了一定时间时，就切换为睡眠模式，将系统置为节电状态(步骤S108)。其后，当检测到因操作而使开关SW1～SW4的至少一个变为接通时，从睡眠模式切换为通常的动作模式。
如上述说明，在将本实施方式的静电电容式传感器10应用于操纵杆(指示设备)时，能够利用例如X、Y输出将汽车导航系统的地图显示装置的光标移动到目标位置，通过在Z轴方向上按压检测部件30，从而利用Z轴输出使地图根据Z轴输出的变化而放大显示，如果Z轴输出超过了某个阈值，则即使停止Z轴方向上的按压操作，放大地图也能够固定下来。其后，再次在Z轴方向上按压操作按钮10使Z轴输出超过某个阈值时，该固定比例尺被重置，根据Z轴输出而进行放大/缩小显示，可以进行使地图再次恢复原来的比例尺等的控制。此时，当Z轴输出超过某个阈值时，最好是通过声音等使操作者能够进行确认。依照此种方式，由X、Y输出引起的光标移动和由Z轴输出引起的地图的放大/缩小显示可以互斥地进行，因此，不会产生误操作，使用方便。
接着，说明本发明的第2实施方式中的静电电容式传感器。第2实施方式中的静电电容式传感器与第1实施方式中的静电电容式传感器10的不同之处是信号处理电路中的处理步骤。图7是表示本发明的第2实施方式中静电电容式传感器的信号处理电路中的处理步骤的流程图。此外，静电电容式传感器的结构与第1实施方式中的静电电容式传感器10的结构基本相同，因此省略其详细说明。
参照图7说明本实施方式的静电电容式传感器的信号处理电路中的处理步骤。
步骤S201判断是否是开关SW1～SW4的至少一个为接通。而且，当是开关SW1～SW4的至少一个为接通时，利用连接到电容元件C1～C6的C/V变换电路变换出电压信号V1～V6，使用该电压信号V1～V6进行以下运算。
Vx＝V1-V2Vy＝V3-V4
Vz＝V5-V6然后，利用上述运算所计算出来的Vz的信号变换为适当的输出信号Sz(步骤S202)。该输出信号Sz被输出到个人电脑或汽车导航系统等的显示装置，进行与Z轴方向的力相对应的处理(步骤S203)。这时，将Vx、Vy的信号变换后的输出信号Sx、Sy被输出为“操作按钮10在X轴方向及Y轴方向上没有操作量”，因此，不进行与X轴方向及Y轴方向的力相对应的处理。
另一方面，当不是开关SW1～SW4的至少一个为接通时(开关SW1～SW4全部都是断开)，利用上述运算所计算出来的Vx、Vy信号变换为适当的输出信号Sx、Sy(步骤S204)。该输出信号Sx、Sy被输出到个人电脑或汽车导航系统等的显示装置，进行与X轴方向及Y轴方向的力相对应的处理(步骤S205)。这时，变换Vz信号之后的输出信号Sz被输出为“操作按钮10在Z轴方向上没有操作量”，因此，不进行与Z轴方向的力相对应的处理。
依照此种方式，当不是开关SW1～SW4都断开时，不进行以输出信号Sx、Sy为依据的处理，而只进行以输出信号Sz为依据的处理。另一方面，当是开关SW1～SW4都断开时，不进行以输出信号Sz为依据的处理，而只进行以输出信号Sx、Sy为依据的处理。
因此，利用本实施方式的静电电容式传感器，能够获得与第1实施方式相同的效果。另外，与第1实施方式相比，Z轴方向的灵敏度变大。特别是，当由于例如传感器结构尺寸的关系或操作者的感受性及癖好等原因导致开关SW1～SW4全部被置为接通的状态下难以调整Z轴输出的情况下更为有效。
以上针对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以在本发明技术方案记载的范围内进行各种设计变更。例如，在上述实施方式中，输出了X轴输出、Y轴输出及Z轴输出这3个轴的输出，但也可以只输出X轴输出及Z轴输出这2个轴的输出，或者只输出Y轴输出及Z轴输出这2个轴的输出。
另外，在上述实施方式中，位移电极40与支撑部件60是不同部件，但也可以形成为一体。另外，位移电极40除了硅橡胶之外，可以在例如非导电性硅橡胶上涂敷导电性油墨或导电性涂料，也可以在非导电性硅橡胶上蒸镀或溅射形成导电性金属膜，也可以使用导电性热塑性树脂(PPT、合成橡胶)、导电性塑料。即，位移电极40只要是具有柔性的导电性部件或在具有柔性的非导电性部件上附着导电性部件即可。另外，支撑部件60也可以不是硅橡胶，而是树脂薄膜或薄金属。
另外，在上述实施方式中，开关SW1～SW4的开关输出只用于本发明的静电电容式传感器的控制，但也可以将开关SW1～SW4的开关输出用于其他控制。
权利要求
1.一种静电电容式传感器，其特征在于，具备基板；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的方向上位移而产生与之相同方向的位移；第1电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；第2电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1及第2电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到上述第1电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第1电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第1电容元件用电极相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到上述第2电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第2电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第2电容元件用电极相对应的部分的位移。
2.一种静电电容式传感器，其特征在于，具备基板，规定出XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的Z轴方向上位移而产生与之相同方向的位移；X轴用电极，配置在上述基板上的X轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；Y轴用电极，配置在上述基板上的Y轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；Z轴用电极，配置在上述基板上的原点上并在该电极与上述导电性部件之间构成第3电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1～第3电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个不接触的情况下，只利用输入到上述X轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述X轴用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，而且只利用输入到上述Y轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Y轴用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极全部都接触的情况下，只利用输入到上述Z轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Z轴用电极的间隔变化而引起的上述第3电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。
3.如权利要求2所述的静电电容式传感器，其特征在于，上述X轴用电极具有在X轴方向上隔离并且相对于Y轴呈线对称配置的一对电极，上述Y轴用电极具有在Y轴方向上隔离并且相对于X轴呈线对称配置的一对电极。
4.一种静电电容式传感器，其特征在于，具备基板；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的方向上位移而产生与之相同方向的位移；第1电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；第2电容元件用电极，形成在上述基板上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1及第2电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到上述第1电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第1电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第1电容元件用电极相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个接触的情况下，只利用输入到上述第2电容元件用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述第2电容元件用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与上述第2电容元件用电极相对应的部分的位移。
5.一种静电电容式传感器，其特征在于，具备基板，规定出XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，能够随着上述检测部件在与上述基板垂直的Z轴方向上位移而产生与之相同方向的位移；X轴用电极，配置在上述基板上的X轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第1电容元件；Y轴用电极，配置在上述基板上的Y轴上并在该电极与上述导电性部件之间构成第2电容元件；Z轴用电极，配置在上述基板上的原点上并在该电极与上述导电性部件之间构成第3电容元件；公共电极，形成在上述基板上并与上述导电性部件电连接，保持为接地或固定电位；以及多个开关用电极，形成在上述基板上并配置成与上述导电性部件相隔离，保持在与接地电位不同的电位，上述导电性部件随着上述检测部件的位移而在朝向上述第1～第3电容元件用电极的方向上位移并能够与上述多个开关用电极接触，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的全部都不接触的情况下，只利用输入到上述X轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述X轴用电极的间隔变化而引起的上述第1电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与X轴方向相对应的部分的位移，而且只利用输入到上述Y轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Y轴用电极的间隔变化而引起的上述第2电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Y轴方向相对应的部分的位移，并且，当上述导电性部件与上述多个开关用电极的至少一个接触的情况下，只利用输入到上述Z轴用电极的信号来检测出因上述导电性部件与上述Z轴用电极的间隔变化而引起的上述第3电容元件静电电容值的变化，据此上述传感器能够识别出上述检测部件的与Z轴方向相对应的部分的位移。
6.如权利要求5所述的静电电容式传感器，其特征在于，上述X轴用电极具有在X轴方向上隔离并且相对于Y轴呈线对称配置的一对电极，上述Y轴用电极具有在Y轴方向上隔离并且相对于X轴呈线对称配置的一对电极。
全文摘要
本发明提供一种操作性好、误操作少的静电电容式传感器。在位移电极与基板上的4个开关用电极之间形成开关SW1～SW4。当开关SW1～SW4全部是接通时，不输出X轴输出和Y轴输出，而只输出Z轴输出。另一方面，当开关SW1～SW4的至少一个为断开时，不输出Z轴输出，而只输出X轴输出和Y轴输出。
文档编号G01L1/14GK1873387SQ20061008862
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者森本英夫 申请人:新田株式会社