专利名称：电容变化测量电路和方法、电容性传感器模块和电子设备的制作方法
技术领域：
本说明书中描述的发明涉及对电容性传感器设备的输入操作或位置输入的检测
技术。具体地，本说明书中提出的发明涉及一种电容性传感器设备的电容变化测量电路、电容性传感器模块、测量电容性传感器设备的电容变化的方法、以及电子设备。
背景技术：
近年来，存在各种类型的位置输入设备。所述位置输入设备的示例包括使用手指或具有相当于手指的电特性的电特性的专用指向设备的传感器设备。对于这样的传感器设备，按用途存在各种类型。下文将对包含电容性传感器设备及其驱动电路(电容变化测量电路)的电容性传感器模块进行讨论。 图1和图2图示了电容性传感器模块的示意性结构的示例。电容性传感器模块包括电容性传感器设备l和检测其电容变化的电路(下文称为"电容变化测量电路")ll。传感器设备1具有这样的结构，其中多个电极模式(pattern)5布线在平板基底材料3的一个面上，并且多个电极模式7布线在平板基底材料3的另一面上。 例如，顶面侧上的电极模式5被布线为在Y轴方向上延伸，而底面侧上的电极模式7被布线为在X轴方向上延伸。顶面侧上的电极模式5的表面覆有保护膜(未示出)。此外，在每个电极模式5和每个电极模式7的每个交叉点处，形成微电容，顶面侧上的电极模式5通过该微电容电连接到底面侧上的电极模式7。 在用作安排在显示设备的表面上的接触面板的电容性传感器设备1的情况下，为了观看显示屏，基底材料3、电极模式5和电极模式7分别由具有高透射特性的材料制成。例如，将玻璃基片或塑料膜用于基底材料3 。此外，例如，将IT0电极用于电极模式5和电极模式7。 构造电容变化测量电路ll，使得形成电容变化测量电路11和电容性传感器设备l之间的闭合电路，并且检测该闭合电路中生成的电特性的变化，通过该检测能够检测操作的存在以及操作位置。该闭合电路包括提取布线模式、电极模式5、各电极模式的交叉点处形成的电容、电极模式7、提取布线模式、以及电容变化测量电路11。稍后将描述等效电路的细节。 图3图示了现有的电容性传感器模块的电路的示例。现有电路的示例对应于PCT国际公开的
公开日语译文NO. 2002-530680 (JP2002-530680A)中公开的发明。图3所示的电容性传感器设备1的结构图示了作为每个处理定时中的测量目标的闭合电路的电容分量。Ctp为在每个电极模式5和每个电极模式7的每个交叉点处静态形成的电容分量。
Cbulk为静态电容分量，它由以下的总和获得电极模式5和7的电容分量、将电极模式5和7连接到电容变化测量电路11的提取布线的电容分量、基底材料3的电容分量、以及IC引脚的电容分量。Cf为在手指或具有相当于手指的电特性的电特性的设备与电极模式5/7之间生成的动态电容分量。图3中，测量路径(闭合电路)上存在的所有电容分量通过Cx表示。
此夕卜，图3中所示的电容变化测量电路11包括电压源Vr、电容Cref、三个模拟开 关Sl、 S2和S3、比较器13以及计数器15。在该电路结构中，电容变化测量电路11顺序执 行以下操作，并确定输入操作的存在。 1.首先，所有的模拟开关S1、 S2和S3被控制为接通状态。通过该操作，对电容 Cref和Cx的电荷放电。 2.在电容Cref和Cx的电荷全被放电后，所有的模拟开关Sl、 S2和S3被控制为 关断状态。 3.之后，仅模拟开关S1被控制为接通状态。此时，根据基尔霍夫低(Kirchhoff low)，对具有等于Cref和Cx的大小的大小电荷Q进行充电。 4.接下来，所有的模拟开关S1、S2和S3被控制为关断状态。之后，仅模拟开关S2 被控制为接通状态。因此，只有测量路径上的电容Cx被放电。 5.重复执行前述的操作2到4。结果，如图4所示，电容Cref的电压逐渐增大。当 图3的点A处的电压超过参考电势Vref时，比较器13的确定输出变化。此外，通过确定输 出的变化，控制停止重复操作。 6.如上所述，直至比较器13的确定输出变化，输出计数器15的计数值。该计数 值为测量路径上的电容Cx的测量值。在测量路径上存在手指的情况下该测量路径上的电 容Cx的大小、与在测量路径上不存在手指的情况下测量路径上的电容Cx的大小不同。也 就是说，前者的大小和后者的大小相差部分Cf 。因此，通过比较测量的计数值与在不存在手 指的情况下的计数值，能够确定手指的存在。
发明内容
在JP2002-530680A所述的发明中，模拟开关S1的接通状态下的时间段很短。此 外，接通状态下的时间段内的操作模式为电流模式。因此，一般认为JP2002-530680A中所 述的电容变化测量电路11具有高的噪声电阻。 另一方面，以大约500kHz循环来执行模拟开关S1、 S2和S3的切换控制。因 此，直到点A处的电压达到参考电压Vref，必需大约1000次的切换操作。也就是说， JP2002-530680A中所述的电容变化测量电路11具有下列缺点。也就是说，尽管其检测精度 高，但耗费时间来执行检测操作，这意味着JP2002-530680A中所述的电容变化测量电路11 不适于高速输入。 例如，在以500kHz驱动的情况下，脉冲时段为2 ii s。因此， 一条线的测量路径所需 的测量时间为2ms( = 24 8*1000)。因此，在电极模式5的数量为十的情况下，在所有线上 对输入脉冲信号进行扫描输入所需的时间为20ms。
因此，提出一种能够处理高速输入的技术。
[A.电容性传感器设备的电容变化测量电路] 例如，提出一种电容性传感器设备的电容变化测量电路，其包括以下设备 (1)电极驱动部分，其向所述电容性传感器设备中的多列第一电极模式线序施加
具有给定时段的输入脉冲信号。 (2)峰值保持电路，将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中， 所述检测信号从在其他层中的与第一电极模式交叉的多列第二电极模式的每个提取。
(3)电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化电容性元件的电势。
(4)比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值进行比较。
(5)多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息，确定是否执行了
使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，该定时信息表示在电容
性元件中保持的电势与参考值交叉时的定时。 有利地，为对应于第一和第二电极模式的交叉位置的每个测量点提供参考定时信 息。 有利地，定时信息被定义为从输入脉冲信号的边缘检测定时到在电容性元件中保 持的电势与参考值交叉时的定时所经过的时间，并且参考定时信息被定义为没有操作时所 经过的时间。 有利地，通过电流源的放电操作的开始定时被确定为在检测信号的预期峰值电平 到来时的定时之时或之后。在此情况下，能够精确测量仅仅峰值电平变化，而不受峰值电平 的出现定时的变化的影响。 有利地，基于总传播路径长度为每个操作区域设置输入脉冲信号的脉冲频率，通 过第一和第二电极模式上的第一传播路径长度与直到每个电极模式的第二传播路径长度 的组合来确定上述总传播路径长度。此外，有利地，对于总传播路径长度短于预定值的第一 操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第一脉冲频率F1，而对于总传播路径长度长于 预定值的第二操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第二脉冲频率F2 ( > Fl)。
通常，从第一操作区域获得的检测信号的峰值电平高，而从第二操作区域获得的 检测信号的峰值电平低。因此，在第二操作区域中，用于检测输入操作的存在的时间相对短 于在第一操作区域中的时间。因此，通过将输入到第二操作区域的输入脉冲信号的脉冲频 率设到更高级别，能够增加检测速率。 有利地，在具有前述设备(1)到(5)的电容变化测量电路中，基于总传播路径长度
为每个操作区域设置电流源的电流量，通过第一和第二电极模式上的第一传播路径长度与
直到每个电极模式的第二传播路径长度的组合来确定所述总传播路径长度。 此外有利地，对于总传播路径长度短于预定值的第一操作区域，将电流量设为第
一电流量I1，而对于总传播路径长度长于预定值的第二操作区域，将电流量设为第二电流
量12(<11)。也就是说，优选地，将峰值电平高的操作区域中的电流量设到更高级别。结
果，变为可以减少检测输入操作的存在所需的时间。 因此，对于总传播路径长度短于预定值的第三操作区域，将输入脉冲信号的脉冲 频率设为第一脉冲频率F1，而对于总传播路径长度长于预定值的第四操作区域，将输入脉 冲信号的脉冲频率设为第二脉冲频率F2( > Fl)。也就是说，通过与控制电流量相结合，变 为可以进一步减少检测输入操作的存在所需的时间。 有利地，在具有前述设备(1)到(5)的电容变化测量电路中，基于总传播路径长度 为每个操作区域设置比较器的参考值，通过第一和第二电极模式上的第一传播路径长度与 直到每个电极模式的第二传播路径长度的组合来确定所述总传播路径长度。在此情况下， 与比较器的参考值固定的情况相比，能够加速输入到每个操作区域的输入脉冲信号的脉冲频率。 此外有利地，对于总传播路径长度长于预定值的第一操作区域，将所述参考值设
7为第一参考值R1，而对于总传播路径长度短于预定值的第二操作区域，将所述参考值设为 第二参考值R2(>R1)。 有利地，具有前述设备(1)到(5)的电容变化测量电路中的峰值保持电路保持检 测信号的正极时段的峰值电平。替代地，峰值保持电路保持检测信号的负极时段的峰值电 平。 有利地，在检测正极时段的峰值电平和负极时段的峰值电平的绝对值的情况下， 如果将电容性元件的电势设置为能够在输入脉冲信号的半时段内被电流源的电流驱动能 力初始化，则能够实现加速确定操作，而无需加速输入脉冲信号的脉冲频率。 [OO39] [B.电容性传感器模块] 此外，例如，提出一种包括下述设备的电容性传感器模块。 (D电容性传感器设备，其具有多列第一电极模式和在其他层中的与第一电极模 式相交叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加给多列第一 电极模式。 (2)峰值保持电路，将检测信号的峰值电平作为相应的电势存储到电容性元件中， 该检测信号从多列第二电极模式中的每个提取。
(3)电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化电容性元件的电势。
(4)比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值进行比较。
(5)多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息，确定是否执行了
使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，该定时信息表示在电容
性元件中保持的电势与参考值交叉时的定时，并且对输入脉冲信号的每个传播路径设置该
参考定时信息。 [C.测量电容性传感器设备的电容变化的方法] 此外，例如，提出一种测量电容性传感器设备的电容变化的方法，包括以下步骤
(1)将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加给电容性传感器设备中的多列第一 电极模式。
(2)将检测信号的峰值电平作为相应的电势存储到电容性元件中，该检测信号从 在其他层中的与第一电极模式交叉的多列第二电极模式中的每个提取。
(3)在输入脉冲信号的一个时段内初始化电容性元件的电势。
(4)将电容性元件中保持的电势与参考值进行比较。
(5)基于定时信息和参考定时信息，确定是否执行了使用人体或具有相当于人体 的电特性的电特性的物体的输入操作，该定时信息表示在电容性元件中保持的电势与参考 值交叉时的定时，并且对输入脉冲信号的每个传播路径设置该参考定时信息。 [OO53] [D.电子设备] 此外，例如，提出 一种包括以下设备的电子设备。 [OO55] (1)显示设备。 (2)安排在显示设备的表面上的电容性传感器设备，其具有多列第一电极模式以 及在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入 脉冲信号线序施加给所述多列第一电极模式。
(3)峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为相应的电势存储到电容性元件中，该检测信号从多列第二电极模式中的每个提取。
(4)电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化电容性元件的电势。
(5)比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值进行比较。
(6)多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息，确定是否执行了
使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，该定时信息表示在电容
性元件中保持的电势与参考值交叉时的定时，并且对输入脉冲信号的每个传播路径设置该
参考定时信息。
(7)控制整个系统的操作的系统控制部分。
[E.电子设备] 此外，例如，提出 一种包括以下设备的电子设备。 (1)电容性传感器设备，其由透明材料构成，并且具有多列第一电极模式以及在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加给所述多列第一电极模式。 (2)峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为相应的电势存储到电容性元件中，该检测信号从多列第二电极模式中的每个提取。
(3)电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化电容性元件的电势。
(4)比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值进行比较。
(5)多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息，确定是否执行了
使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，该定时信息表示在电容
性元件中保持的电势与参考值交叉时的定时，并且对输入脉冲信号的每个传播路径设置该
参考定时信息。
(6)控制整个系统的操作的系统控制部分。 在本发明的实施例的情况下，因为在电流模式下执行操作，所以节点电阻高。此外，在输入脉冲信号的一个时段内，完成通过峰值保持电路对峰值电平的保持以及输入操作的确定操作。因此，与现有的技术相比，允许显著高速的扫描操作。
图1是图示电容性传感器模块的示意性平面结构的图。 图2是图示电容性传感器模块的示意性截面结构的图。 图3是图示电容变化测量电路的现有结构的图。 图4是用于解释现有电路的操作的图。 图5是图示根据本发明的第一实施例的电容性传感器模块的表面结构的示例的图。 图6是用于解释检测脉冲的波形变化的图。 图7是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图8是用于解释由于放电所导致的电势变化与参考电势之间的关系的图。 图9是用于解释由于放电所导致的电势变化与确定所需的经过时间之间的关系的图。 图10是用于解释序列发生器(sequencer)的操作示例的图。
图11是用于解释由于放电所导致的电势变化与参考电势之间的关系的图。 图12是用于解释由于放电电所导致的电势变化与参考电势之间的关系的图。 图13是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图14是用于解释序列发生器的操作示例的图。 图15是用于解释由于放电所导致的电势变化与确定所需的经过时间之间的关系 的图。 图16是用于解释长短传播路径的图。 图17是图示传播路径的等效电路的图。 图18是图示传播路径的示意性特性的图。 图19是图示对应于操作面上的位置的检测信号的出现的示例的图。 图20是用于解释对应于操作面上的位置的检测信号的振幅的差的图。 图21是用于解释由于放电所导致的电势变化与确定所需的经过时间之间的关系的图。 图22是用于解释输入脉冲信号的加速技术的图。 图23是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图24是图示频率表的示例的图。 图25是图示频率与测量点之间的对应关系的图。 图26是用于解释输入脉冲信号的加速技术的图。 图27是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图28是图示电流值表的示例的图。 图29是图示电流值与测量点之间的对应关系的图。 图30是图示频率表的示例的图。 图31是图示频率与测量点之间的对应关系的图。 图32是用于解释输入脉冲信号的加速技术的图。 图33是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图34是图示参考电势表与测量点之间的对应关系的图。 图35是图示参考电势与测量点之间的对应关系的图。 图36是图示频率表的示例的图。 图37是图示频率与测量点之间的对应关系的图。 图38是用于解释峰值电平的检测操作的另一示例的图。 图39是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图40是用于解释序列发生器的操作的示例的图。 图41是用于解释峰值电平的检测操作的另一示例的图。 图42是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图43是用于解释序列发生器的操作的示例的图。 图44是用于解释电容性传感器模块的系统的示例的图。 图45是图示根据本发明的第二实施例的电容性传感器模块的外观结构的示例的 图。 图46是图示电容性传感器模块的功能结构的示例的图。
图47是用于解释关于输入脉冲信号的响应波形的形状的图。 图48是用于解释当对峰值保持电压放电时的电势变化的图。 图49是图示电容性传感器模块的示例的图。 图50是用于解释在操作面上形成的传播路径的长度差的图。 图51是图示在操作面上形成的传播路径的等效电路的图。 图52是图示在操作面上形成的传播路径的示意性特性的图。 图53是图示对应于每个测量点的检测波形的变化的图。 图54是用于解释对应于测量点的检测波形的振幅差的图。 图55是用于解释根据检测波形的振幅差的测量时间长度的差的图。 图56是用于解释通过对于每个测量点的电流控制、对测量时间长度的调整的图。 图57是图示电流值表的示例的图。 图58是用于解释电流值与测量点之间的对应关系的图。 图59是图示测量部分的内部结构的示例的图。 图60是用于解释选通信号的输出定时的图。 图61是图示通过选通信号接收的(take in)延迟输出信号的数字序列的示例的图。 图62是用于解释序列发生器的操作的示例的流程图。 图63是图示电容性传感器模块的功能结构的示例的图。 图64是图示测量部分的内部结构的示例的图。 图65是用于解释选通信号的输出定时的图。 图66是用于解释触发器时钟信号的图。 图67是图示通过选通信号顺序接收的延迟输出信号的数字序列的示例的图。 图68是用于解释校准操作的图。 图69是用于解释根据检测波形的振幅差的测量时间长度的差的图。 图70是图示电容性传感器模块的功能结构的示例的图。 图71是图示测量部分的内部结构的示例的图。 图72是图示通过选通信号接收的延迟输出信号的数字序列的示例的图。 图73是用于解释序列发生器的操作的示例的流程图。 图74是用于解释根据检测波形的振幅差的测量时间长度的差的图。 图75是图示电容性传感器模块的功能结构的示例的图。 图76是图示测量部分的内部结构的示例的图。 图77是图示通过选通信号接收的延迟输出信号的数字序列的示例的图。 图78是用于解释序列发生器的操作的示例的流程图。 图79是图示测量部分的内部结构的另一示例的图。 图80是图示测量部分的内部结构的另一示例的图。 图81是用于解释电容性传感器模块的另一功能结构的示例的图。 图82是图示电子设备的概念结构的示例的视图。 图83是图示电子设备的概念结构的示例的视图。 图84是图示电子设备产品的示例的视图。
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图85是图示电子设备产品的示例的视图。 图86是图示电子设备产品的示例的视图。 图87是图示电子设备产品的示例的视图。 图88是图示电子设备产品的示例的视图。
具体实施例方式
下面将描述本发明实施例。对于图中未具体示出或说明书未描述的点，对其应用
现有技术领域中公知或已知的技术。此外，以下描述的实施例图示为本发明的示例，而本发
明不限于此。[第一实施例] [A.电容性传感器模块的外观结构] 图5图示了电容性传感器模块的外观结构的示例。电容性传感器模块21包括电 容性传感器设备23、作为其提取布线的FPC(柔性印刷电路板)25以及电容变化测量电路 27。 电容性传感器设备23具有这样的结构，其中如上所述以网状模式在基底材料的 两个面上形成电极模式。而且，电容变化测量电路27具有这样的电路功能，其中如上所述， 线序选择闭合电路，输入输入脉冲信号，并且基于其检测信号来测量电容变化的存在。
电容变化测量电路27在某些情况下形成为半导体集成电路，而在某些情况下形 成为FPC上的电路模式。此外，电容变化测量电路27的部分处理可以通过计算机的应用处 理来实现。 [B.第一示例]
[B-l.检测原理] 在该示例中，关注在输入脉冲信号的上升定时生成的检测脉冲的正极波形的峰值 电平。图6图示关注于某一测量点(闭合电路)的检测脉冲的波形变化。在该图中，水平 轴指示从输入脉冲信号的上升定时起所经过的时间。在该图中，垂直轴指示对应于检测信 号的电流量。 如图6所示，在手指没有接触操作面的情况下的峰值电平最高。随着手指与操作 面之间形成的电容分量越大，峰值电平越小。也就是说，随着手指与操作面之间的接触面积 增大，峰值电平减小。峰值电平的振幅大小和变化宽度大小根据如稍后所述的操作面上的 位置而变化。然而，在任何位置，示出了如图6图示的峰值电平变化。 因此，关注峰值电平变化，并提出一种用于通过检测作为测量目标的每个闭合电
路的峰值电平变化来检测手指接触的存在以及手指接触位置的技术。此外，提出一种技术，
其用于检测随着将构造峰值保持电路的电容C的电势降低到给定电平所需的时间长度的
变化的峰值电平变化。此时，通过将确定降低速率的电流源的速率设置在输入脉冲信号的
1时段内，在一个时段内能够完成对于一个闭合路径的输入操作的确定操作。 下文将描述采用这样的检测原理的电容性传感器模块的示例。 [B-2.系统配置] 图7图示了根据该示例的电容性传感器模块31的系统配置的示例。在该电容性 传感器模块31中，简单图示了电容性传感器设备23。
电容性传感器模块31包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路33。
电容变化测量电路33包括振荡器35、多路分离器37、多路复用器39、序列发生器 41、电流输入电压输出型放大器43、峰值保持电路45 、电流源47 、比较器49 、测量部分51和 确定部分53。 振荡器35是生成具有预设的固定频率的方形的输入脉冲信号的电路。然而，输入 脉冲信号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状。在该示例中，振荡 器35生成具有500kHz的频率的输入脉冲信号。 多路分离器37是按由序列发生器41指示的顺序切换输入脉冲信号的供应目的地 的电路。输入脉冲信号的供应目的地为多个电极模式5中的一个。 多路复用器39是在各电极模式7之间切换的电路，按由序列发生器41指示的顺 序从所述电极模式7提取检测信号。 序列发生器41是与输入脉冲信号同步地输出与电极模式5的连接顺序、和与作为 检测信号的提取源的电极模式7的连接顺序的电路，其中向所述电极模式5提供输入脉冲 信号。序列发生器41基于输入脉冲信号的上升边缘管理控制定时。 电流输入电压输出型放大器43是放大检测信号的电路。在电流输入电压输出型 放大器43中，检测信号从电流型转换为电压型。 峰值保持电路45是检测在检测信号的正极侧上的峰值电平的电路。如图7所示， 峰值保持电路45包括二极管D和电容C。 二极管D用来通过整流功能仅仅提取检测信号的 正极部分。此外，电容C用来存储对应于检测信号的峰值电平的电势。
电流源47是恒流电路，并且用来对电容C的电荷放电。设置电流源47的电流值
的大小，使得能够在启动输入脉冲信号的施加后的一个时段内完成确定操作。具体地，进行 设置使得在直到输入下一输入脉冲信号的时间段内进行放电，从而作为测量目标的电容C 的电势降低至参考电势Vref或更小。在本说明书中，上述放电操作被称为"初始化操作"。
比较器49是将电容C的电势与参考电势Vref进行比较的电路。因此，在电容C的 电势与参考电势Vref相交叉时改变比较器49的输出电平。如图8所示，将参考电势Vref 设为小于峰值电平的预期最小值的值。下文将电容C的电势降低至参考电势Vref或更小 时的定时称为"放电完成定时"。 测量部分51是测量从输入脉冲信号的上升定时ta到放电完成定时tc所经过的 时间(=tc-ta)的电路。定时ta从序列发生器41给出。定时tc从比较器49的输出电 平的变化而给出。 图9图示作为测量部分51的测量目标的经过时间T和每个定时之间的关系。图 9的部分(A)是用于解释检测信号和电容C的电势变化之间的关系的图。图9的部分(B) 是图示输入脉冲信号的相位关系的图。 确定部分53是将测量的经过时间T与(为每个测量点设置的)参考经过时间T0 进行比较、并且在前述两个时间之间存在大于测量误差的差值的情况下确定手指接触测量 点的电路。如图8所示，随着操作面和手指之间的接触面积增大(电容增大)，经过时间T 小于参考经过时间T0。将之前在手指没有接触操作面的状态下测量的值作为参考经过时间 T0。 在此情况下，互相比较前述的经过时间。然而，可以将在电容C的电势与参考电势Vref相交叉时的定时和参考定时进行比较。不必说参考定时是在手指没有接触操作面的情况下所经过的时间。 作为参考，可以将测量部分51和确定部分53实现为在CPU上执行的程序处理或
实现为逻辑电路。 [B-3处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器41的操作流程的电容性传感器模块31的处理操作(图10)。图10图示顶面侧上的电极模式5的数量和底面侧上的电极模式7的数量均为4的情况。 首先，序列发生器41生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S 1)。对于输入脉冲信号的每个时段，序列发生器41仅将顶面侧上的电极模式5的坐标值X增加"1 "。在图10的情况下，如果增加的坐标值X达到"5"，则序列发生器41将该坐标值X返回至"1 "，并且将底面侧上的电极模式的坐标值Y仅增加"1 "。如果增加的坐标值Y达到"5"，则序列发生器41将该坐标值Y返回至"1"。 将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器37、多路复用器39和确定部分53。在输入脉冲信号的频率为500kHz (1时段为2 ii s)的情况下，能够在32 y s内执行由四个电极模式5和四个电极模式7所确定的16个坐标点的确定操作。 接下来，序列发生器41等待输入脉冲信号的上升边缘的检测(S2)。如果检测到该边缘，则序列发生器41将使能信号输出给测量部分51 (S3)。使能信号的输出定时对应于前述的上升定时ta。响应于使能信号的输入，确定部分51的测量功能变为有效。也就是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器41等待经过对应于参考经过时间TO的定时tc(max) (S4)。
如果检测到经过了时间tc(max)，则序列发生器41将禁能信号输出给测量部分51(S5)。响应于禁能信号的输入，确定部分51的测量功能变为无效，这是因为，即使在经过时间T的可能最大值之后也不需要继续测量操作。不必说在测量功能变为无效后，还要保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器41向确定部分53输出中断请求(S6)。基于检测的经过时间T和(为每个测量点设置的)参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部分53确定手指是否接触从序列发生器41给出的坐标位置。对于比较处理，使用对应于从序列发生器41给出的测量点的XY坐标值的参考经过时间T0。 之后，序列发生器41确定是否存在停止请求(S7)。如果没有确认停止请求，则序列发生器41再次返回XY坐标的生成操作以重复前面的操作。如果确认了停止请求，则序列发生器41结束操作。
[B-4.结论] 如上所述，由于采用了根据第一示例的电容变化测量电路33，因此与现有技术相比，能够实现极为高速的确定操作。例如，在执行对于io个位置的确定处理的情况下，现有技术中必需20ms的时间。另一方面，在该示例的情况下，用20ii s的时间足够。因此，允许处理现有技术中难以处理的高速输入。 不必说根据该示例的电容变化测量电路33也能够用于多位置检测。 此外，由于直到电流输入电压输出放大器43的输入级在电流模式下执行操作。因此，预期高噪声电阻。也就是说，在检测精度方面，根据该示例的电容变化测量电路33也预 期实现实际上足够的精度。
[C.第二示例]
[C-l.检测原理] 在该示例中，将对这样的技术进行描述，即使在根据操作面和手指之间的接触状 态来偏移峰值电平的出现位置的情况下，该技术也能改进经过时间T的测量精度。
图11图示第一示例中采用的电容C的电势变化和检测波形之间的关系。如前所 述，与现有技术相比，根据第一示例的电容变化测量电路33能够实现高速的确定操作。
然而，如图11所示，根据操作面和手指之间的接触状态，峰值电平的出现位置趋 于在时间轴方向上偏移。不用说，如果偏移量小，则对测量精度不出现不利。然而，如果在 电容Cf为0pF的情况下的峰值位置与在电容Cf为20pF的情况下的峰值位置之间的时间 差值为10ns或更大，则这样的偏移量大小对于测量经过时间T不能忽略。
此外，要求设置电容C的放电速率，使得在变化最平缓的检测信号的衰减曲线与 参考电势Vref相交叉时的时间之前，比较器48的输出电平不反转。变化最平缓的检测信 号的衰减曲线对应于操作面与手指之间生成的电容为20pF的情况。因此，在第一示例的情 况下，不能增加电流源47的电流量，因此经过时间T变长。 图12图示该示例中采用的峰值保持电路的放电操作。如图12所示，在该示例的情 况下，在所有预期峰值电平的出现定时之后，开始通过电流源47的放电操作。在图12中， 放电开始定时由tb指示。在图12的情况下，从其可以看出放电开始之后的时间只取决于 峰值电平。因此，能够改进经过时间T的测量精度。 此外，放电开始时间在所有预期峰值电平的出现定时之时和之后。因此，能够通过 增加电流源47的电流量改进放电速率。如图12所示，如果提高放电速率，则能够减少对于 所有峰值电平的经过时间T的测量时间。 下文将描述采用该检测原理的电容性传感器模块的示例。
[C-2.系统配置] 图13图示了根据该示例的电容性传感器模块61的系统配置的示例。在图13中，
与根据第一示例的图7的元件相对应的元件附有相同的参考符号。 电容性传感器模块61包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路63。 电容变化测量电路63包括振荡器35、多路分离器37、多路复用器39、电流输入电
压输出型放大器43、峰值保持电路45、比较器49、测量部分51、确定部分53、序列发生器65
和电流源67。 以下将描述包含变化点的序列发生器65和电流源67。序列发生器65也具有与输 入脉冲信号同步地输出与电极模式5的连接顺序、以及与作为检测信号的提取源的电极模 式7的连接顺序的功能，其中向所述电极模式5提供输入脉冲信号。序列发生器65还具有 管理通过电流源67的放电操作的执行开始定时的功能。基于对输入脉冲信号的上升定时 的检测来执行对该定时的管理。 电流源67为恒流电路，并且用来对电容C的电荷放电。在该示例的情况下，在从 电容器C提取电流的路径上安排开关元件(例如，晶体管)。通过打开或闭合该开关，能够 切换放电操作的执行和停止。这种功能能够通过用于在电流源67的驱动电源的供应和停止之间切换的开关元件来实现。 在该示例的情况下，设置电流源67的电流值的大小，使得同样在输入脉冲信号的 上升边缘之后的一个时段内结束确定操作。然而，如上所述，电流值设置为大于第一示例中 的值的值。因此，在放电开始后，电容C的电势能够从峰值电平迅速降低至参考电势Vref 或更小。 [C-3.处理操作的内容] 以下将描述根据序列发生器65的操作流程的电容性传感器模块61的处理操作 (图14)。图14还图示了顶面侧上的电极模式5的数量和底面侧上的电极模式7的数量均 为4的情况。 首先，序列发生器65生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(Sll)。该操 作与第一示例中所述的序列发生器41的处理S1的操作相同。如上生成的坐标值X和Y给 到多路分离器37、多路复用器39和确定部分53。 接下来，序列发生器65等待对输入脉冲信号的上升边缘的检测(S12)。如果检测 到该边缘，则序列发生器65向测量部分51输出使能信号(S13)。该使能信号的输出定时对 应于前述的上升定时ta。响应于使能信号的输入，确定部分51的测量功能变为有效。也就 是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器65等待开始通过电流源67的放电的定时tb的到来(S14)。
如果检测到定时tb的到来，则序列发生器65使能电流源67，并且开始电容C的放 电(S15)。 接下来，序列发生器65等待经过对应于参考经过时间T0的时间tc(max) (S16)。给 出时间tc(max)作为在下述情况下的参考电势Vref与电势交叉时的定时，在所述情况下， 从时间tb的定时起，对当操作面与手指之间形成的电容为O(零)时对于检测信号所检测 的峰值电平放电。 在该示例中，如果检测到经过了时间tc(max)，则序列发生器65也向测量部分51 输出禁能信号(S17)。响应于该禁能信号的输入，测量部分51的测量功能变为无效，这是因 为，不必在经过时间T的可能最大值之后继续测量操作。不必说，在所述测量功能变为无效 之后，还保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 图15图示了作为测量部分51的测量目标的经过时间T与每个定时之间的关系。 图15的部分(A)是用于解释检测信号和电容C的电势变化之间的关系的图。图15的部分 (B)是图示输入脉冲信号的相位关系的图。 之后，序列发生器65向确定部分53输出中断请求(S18)。基于检测的经过时间T 与(为每个测量点设置的)参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部 分53确定手指是否接触从序列发生器65给出的坐标位置。将对应于从序列发生器65给 出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。 之后，序列发生器65确定是否存在停止请求(S19)。如果没有确认停止请求，则序 列发生器65再次返回XY坐标的生成操作以重复前面的操作。如果确认了停止请求，则序 列发生器65结束操作。
[C-4.结论] 如上所述，由于采用了根据第二示例的电容变化测量电路63，和第一示例一样，能
16够实现与现有技术相比极为高速的确定操作。 此外，在第二示例中，即使峰值电平的出现定时根据在操作面和手指之间形成的 电容的大小而很大地偏移，也允许经过时间T的精确测量。因此，能够改进输入操作的确定 精度。 [D.第三示例]
[D-l.检测原理] 在该示例中，以下将描述根据操作面上的操作点的位置来优化经过时间T的测量 操作的方法。 下文将描述对于具有图16所示的电极模式结构的电容性传感器设备23、操作面 上的测量位置的差别对检测信号的影响。 图16是电容性传感器设备23的平面结构，其中基底材料3的顶面侧上形成四个 电极模式5，并且底面侧上形成四个电极模式7。因此，在操作面上形成了 16个测量点。
如图16所示，总共8个电极模式分别连接到柔性印刷电路板25的导线(例如，碳 导线)71。 如图16所示，通过导线71的长度与电极模式5和7的长度的组合确定穿过每个
测量点的传播路径。因此，可以看出传播路径的长度根据每个测量点而改变。 将通过为位于操作面的四角的每个测量点分配从I至IV的号码来描述相应的传
播路径的特性的差别。 图17图示对应于每个测量点的传播路径的等效电路。如图17所示，具有短传播 路径的导线71的电阻分量大约为100Q ，并且具有长传播路径的导线71的电阻分量大约为 lkQ。此外，具有短传播路径的电极模式5和7能够被视作包括约100Q的电阻分量和约 4. 7pF的电容分量的分布常数低通滤波器。 图中由实线所示的串联电容(大约2pF)是在电极模式5和电极模式7之间静态 形成的电容分量。此外，图中由虚线所示的并联电容73分别表示在电极模式5和手指之间 形成的电容分量以及在电极模式7和手指之间形成的电容分量。图17图示顶面侧上的电 容分量与底面侧上的电容分量的总和在0pF至20pF的范围内(包括0pF和20pF)变化的事实。 图18图示对应于四个测量点I至IV的传播路径的电特性的组合状态的概述。
图19图示对应于四个测量点I至IV的检测信号的波形。图19中所示的四个曲 线图的垂直轴指示电流值PA，而水平轴指示时间[ns]。从图19也可以看出，在手指不与 操作面接触的情况下的峰值电平为最大值，而在操作面与手指之间形成的电容分量为最大 值(20pF)的情况下的峰值电平为最小值。 如果对图19的四个曲线图的每个进行比较，可以看出垂直轴的每个刻度和水平 轴的每个刻度彼此大不相同。 因此，图示图20，使得清楚地显示出四个曲线图的刻度的差别。图20是在同一刻 度上图示四个检测信号的映射波形的图。在图20中，仅仅图示对应于不接触(OpF)的情况 下的四个检测信号。 如图20所示，在操作面上的位置不同(传播路径长度不同)的情况下，峰值电平 的振幅和出现位置彼此大不相同。
然而，尽管存在这样的差别，第一示例和第二示例中所述的测量技术仍然有效地运行，并且与现有技术相比预期显著的效果。 然而，基于峰值电平的差别以及每个峰值电平的出现定时的差别，可以看出确定操作所需的时间也存在显著的差别。在该示例中，关注时间差别。 图21图示将上一图的垂直轴变为峰值保持电压[mV]、而水平轴的时间刻度也为上一图的8倍的图。图21图示比较器49所参考的参考电压Vref为0 (零)V的情况。
在图21中，在输入脉冲信号的上升边缘之后的0. 2ii s，开始通过电流源67的电容C的放电操作。在此情况下，确认该图中通过虚线所示的放电时间的差别。例如，可以看出，在具有最大峰值电平的测量点I中，在输入脉冲信号的上升边缘之后的大约1. 6ii s完成放电操作。另一方面，可以看出，在具有小峰值电平的测量点II、 III和IV中，在输入脉冲信号的上升边缘之后的约0. 3 ii s至0. 5 ii s完成放电操作。 上述结果意味着，在为所有的测量点施加相同的驱动条件的第一示例和第二示例的方法中，与测量点I相比，测量点II、 III和IV产生了时间浪费。 以下将通过使用图22的部分(A)至(C)来进行描述。图22的部分(A)图示峰值电平为最大值的测量点I的检测波形与放电完成之间的关系。如上所述，从输入脉冲信号的上升边缘至放电完成必需约1. 6ii s的时间。 因此，可以看出，如图22的部分(A)所示，如果要加速输入脉冲信号的频率，则500kHz为上限。 图22的部分(B)图示测量点II、 III和IV的波形与放电完成之间的关系。如上所述，在输入脉冲信号的上升边缘之后至放电完成必需约0. 8ii s的时间。在如图22的部分(B)中以500kHz输入输入脉冲信号的情况下，有足够的时间。 因此，如图22的部分(C)所示，用于测量点II、 III和IV的输入脉冲信号的频率增加至l腿z。可以看出，在图22的部分(C)中，即使输入脉冲信号的频率为l腿z，也可以在一个时段内完成放电。 下文将描述电容性传感器模块的示例，其中根据每个测量区域优化输入脉冲信号的频率。 [D-2.系统配置] 图23图示了根据该示例的电容性传感器模块81的系统配置的示例。在图23中，
与根据第二示例的图13的元件相对应的元件附有相同的参考符号。 电容性传感器模块81包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路83。 电容变化测量电路83包括多路分离器37、多路复用器39、电流放大器43、峰值保
持电路45、比较器49、测量部分51、确定部分53、序列发生器65、电流源67、频率表85和可
变振荡器87。 以下将描述包含变化点的频率表85和可变振荡器87。 如上所述，在该示例的情况下，为操作面上的每个测量点(坐标位置)优化输入脉冲信号的频率。频率表85存储了优化的频率与测量点(坐标位置)之间的关系。
图24图示了频率表85的结构示例。如图24所示，为每个X坐标和每个Y坐标的每个组合分配一个频率。图25显示了布置在操作面上的频率表85的对应关系。如图25所示，在该示例的情况下，为检测信号的峰值电平大的三个测量点分配500kHz。
此外，为检测信号的峰值电平为中间级别的10个测量点分配lMHz。此外，为检测信号的峰值电平小的三个测量点分配1. 5MHz。 每次从序列发生器65给出新的坐标值，频率表85读取对应的频率并将其给到可变振荡器87。 可变振荡器87是生成具有给定频率的输入脉冲信号的电路。可变振荡器87可以是能够生成多个振荡频率的单个电路。此外，可变振荡器87可以包括对应于前述的三类振荡频率的三个彼此独立的振荡器，并且开关选择性地输出其一个。
[D-3.处理操作的内容] 在该示例的情况下，序列发生器65的结构与第二示例中的结构相同。因此，其操作流程也与图14所述的流程相同。下文将描述根据序列发生器65的操作流程的电容性传感器模块81的处理操作。 首先，序列发生器65生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(Sll)。将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器37、多路复用器39、确定部分53和频率表85。
因此，从频率表85将适于下一测量点的频率给到可变振荡器87。可变振荡器87为该测量点输出具有最佳频率的输入脉冲信号。此外，在输入脉冲信号的输入的准备中，切换控制多路分离器37和多路复用器39。 与此同时，序列发生器65等待对输入脉冲信号的上升边缘的检测(S12)。如果检测到边缘，则序列发生器65输出使能信号给测量部分51 (S13)。该使能信号的输出定时对应于前述的上升定时ta。响应于使能信号的输入，确定部分51的测量功能变为有效。也就是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器65等待开始通过电流源67的放电操作时的定时tb的到来
(514) 。 如果检测到定时tb的到来，则序列发生器65使能电流源67，并开始电容C的放电
(515) 。 接下来，序列发生器65等待经过对应于参考经过时间TO的时间tc (max) (S16)。给出时间tc(max)，作为下述情况下的参考电势Vref与电势相交叉时的定时，在所述情况下，从时间tb的定时起，对当操作面与手指之间形成的电容为O(零)时对检测信号所检测的峰值电平放电。 在该示例的情况下，如果检测到经过时间tc (max)，则序列发生器65也输出禁能信号给测量部分51 (S17)。响应于禁能信号的输入，确定部分51的测量功能变为无效，这是因为，即使在经过时间T的可能最大值之后也不需要继续测量操作。不必说，在测量功能变为无效后，还保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器65输出中断请求给确定部分53(S18)。基于检测到的经过时间T和(为每个测量点设置的)参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部分53确定手指是否接触从序列发生器65给出的坐标位置。将对应于从序列发生器65给出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。 之后，序列发生器65确定是否存在停止请求(S19)。如果没有确认停止请求，则序列发生器65再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则序列发生器65结束操作。
[D-4.结论] 如上所述，在根据第三示例的电容变化测量电路83的情况下，能够优化输入给操作面上的每个测量点的输入脉冲信号的频率。也就是说，能够将用于每个测量位置的确定操作的时间縮短至最小。因此，能够加速关于整个操作的扫描速率。
[E.第四示例]
[E-l.检测原理] 在该示例中，下文也要描述根据操作面上的测量点的位置(更具体来说，传播路径的长度)来优化经过时间T的测量操作的方法。 然而，在该示例中，提出了通过可变控制电流源的电流值来进一步加速扫描速率的技术。 将描述通过使用图26的部分(A)和(B)来可变控制电流源的电流值的效果。图26图示对应于测量点I的输入脉冲信号和对峰值电平放电所需的时间之间的关系。
图26的部分(A)图示第三示例中输入脉冲信号和对峰值电平放电所需的时间之间的关系。 图26的部分(B)图示在将电流源的电流值设为图26的部分(A)中的值的两倍的值的情况下、输入脉冲信号和对峰值电平放电所需的时间之间的关系。 在图26的情况下，通过加倍电流源的电流值，能够将必需的1. 6i! s的放电时间縮短至O. 8ii s。 如果放电时间为0. 8 s，则即使在输入脉冲信号的频率增加至1MHz的情况下，也可以在其一个时段内确定输入操作的存在。 下文将描述电容性传感器模块的示例，其中根据每个测量区域优化输入脉冲信号
的频率和电流源的电流值。 [E-2.系统配置] 图27图示了根据该示例的电容性传感器模块91的系统配置的示例。在图27中，与根据第三示例的图23的元件相对应的元件附有相同的参考符号。
电容性传感器模块91包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路93。
电容变化测量电路93包括多路分离器37、多路复用器39、序列发生器65、电流放大器43、峰值保持电路45、比较器49、测量部分51、确定部分53、电流值表95、可变电流源97、频率表99和可变振荡器101。 下文将描述包含变化点的电流值表95、可变电流源97、频率表99以及可变振荡器101。 如上所述，在该示例的情况下，为操作面上的每个测量点(坐标位置)优化输入脉冲信号的频率和可变电流源97的电流值。 上述的电流值表95存储优化的电流值和测量点(坐标位置)之间的关系。
图28图示了电流值表95的结构示例。如图28所示，在电流值表95中，为每个X坐标和每个Y坐标的每个组合分配一个电流值。图29显示了布置在操作面上的电流值表95的对应关系。如图29所示，在该示例的情况下，为检测信号的峰值电平大的三个测量点分配20iiA，而为其它13个测量点分配10iiA。也就是说，在该示例的情况下，可变电流源97的电流值在两级之间切换。
每次从序列发生器65给出新的坐标值，电流值表95读取相应的电流值并将其给到可变电流源97. 可变电流源97是选择性地生成给定电流值的恒流电路。可变电流源97可以是能够生成多个电流值的单个电路。此外，可变电流源97可以包括对应于前述的两类电流值的两个彼此独立的电流源和将其中一个连接到电容C的开关。 频率表99是存储优化的频率和测量点(坐标位置)之间的关系的存储区。
图30图示了频率表99的结构示例。如图30所示，在频率表99中，给每个X坐标和每个Y坐标的每个组合分配一个频率。图31显示了布置在操作面上的频率表99的对应关系。如图31所示，在该示例的情况下，给检测信号的峰值电平小的三个测量点分配1. 5MHz，而给其它13个测量点分配lMHz。 图31(第四示例)和图25(第三示例)之间的区别如下。也就是说，在第四示例中，对应于峰值电平大的三个点的输入脉冲信号的频率从第三示例的500kHz加速至lMHz。也就是说，在该示例的情况下，可变振荡器IOI的频率能够在两级之间切换。每次从序列发生器65给出新的坐标值，频率表99读取相应的频率并将其给到可变振荡器101。
可变振荡器101是生成具有给定频率的输入脉冲信号的电路。可变振荡器101可以是能够生成两类振荡频率的单个电路。此外，可变振荡器101可以包含对应于前述的两类振荡频率的两个彼此独立的振荡器和选择性地输出其一个的开关。[O303] [E-3.处理操作的内容] 在该示例的情况下，序列发生器65的结构与第二示例中的操作相同。因此，其操作流程也与图14所述的流程相同。下文将描述根据序列发生器65的操作流程的电容性传感器模块91的处理操作。 首先，序列发生器65生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(Sll)。将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器37、多路复用器39、确定部分53、电流值表95和频率表99。 因此，从电流值表95将适于下一测量点的电流值给到可变电流源97。同时，从频率表99将适于下一测量点的频率给到可变振荡器101。 可变电流源97改变设置，使适于下一测量点的电流值流动。可变振荡器101为该测量点输出具有最佳频率的输入脉冲信号。此外，在输入脉冲信号的输入的准备中，切换控制多路分离器37和多路复用器39。 与此同时，序列发生器65等待对输入脉冲信号的上升边缘的检测(S12)。如果检测到边缘，则序列发生器65向测量部分51输出使能信号(S13)。该使能信号的输出定时对应于前述的上升定时ta。响应于该使能信号的输入，确定部分51的测量功能变为有效。也就是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器65等待开始通过电流源67的放电操作时的定时tb的到来
(514) 。 如果检测到定时tb的到来，则序列发生器65使能电流源67，并开始电容C的放电
(515) 。 接下来，序列发生器65等待经过对应于参考经过时间TO的时间tc(max) (S16)。给出时间tc(max)，作为下述情况下的参考电势Vref与电势相交叉时的定时，在所述情况
21下，从时间tb的定时起，对当操作面与手指之间形成的电容为0 (零)时对检测信号所检测的峰值电平放电。 在该示例中，如果检测到经过时间tc (max)，则序列发生器65也给测量部分51输出禁能信号(S17)。响应于禁能信号的输入，测量部分51的测量功能变为无效，这是因为，在经过时间T的可能最大值之后不需要继续测量操作。不必说，在测量功能变为无效后，还保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器65给确定部分53输出中断请求(S18)。基于检测的经过时间T和(为每个测量点设置的)参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部分53确定手指是否接触从序列发生器65给出的坐标位置。将对应于从序列发生器65给出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。 之后，序列发生器65确定是否存在停止请求(S19)。如果没有确认停止请求，则序列发生器65再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则序列发生器65结束操作。
[E-4.结论] 如上所述，在根据第四示例的电容变化测量电路93的情况下，能够优化输入给操作面上的每个测量点的输入脉冲信号的频率和电流源97的电流值。 因此，在第三示例中输入脉冲信号的频率为500kHz的测量区域里，所述频率在该示例中能够加速至l腿z。 这意味着，输入脉冲频率的最小频率从500kHz增加至lMHz。因此，能够进一步加速关于整个操作的扫描速率。
[F.第五示例]
[F-l.检测原理] 在该示例中，下文将描述根据操作面上的测量点的位置(更具体来说，传播路径长度)来优化经过时间T的测量操作的方法。 然而，在该示例中，提出了通过可变控制比较器的参考电势Vref来进一步加速扫描速率的技术。 将通过利用图32的部分(A)和(B)来描述可变控制比较器的参考电势Vref的效
果。图32图示了对应于测量点I的输入脉冲信号和确定所需的时间之间的关系。 图32的部分(A)图示第三示例中输入脉冲信号和峰值电平的放电所需的时间之
间的关系。在该情况下，将对应于0 (零)V的参考电势Vrefl用于确定输入操作。 图32的部分(B)图示在利用比较器的参考电势Vref2( > Vrefl)的情况下、输入
脉冲信号和确定所需的时间之间的关系。 可以看出，在图32的情况下，通过将参考电势Vrefl切换至参考电势Vref2，能够将必需的1. 6 ii s的放电时间縮短至0. 8 ii s。 如果放电时间为0. 8 s，则即使在输入脉冲信号的频率增加至1MHz的情况下，也能够在其一个时段内确定输入操作的存在。 下文将描述电容性传感器模块的示例，其中根据每个测量区域优化输入脉冲信号的频率和比较器的参考电势Vref 。
[F-2.系统配置]
图33图示了根据该示例的电容性传感器模块111的系统配置的示例。在图33中，
与根据第三示例的图23的元件相对应的元件附有相同的参考符号。 电容性传感器模块111包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路113。 电容变化测量电路113包括多路分离器37、多路复用器39、序列发生器65、电流放
大器43、峰值保持电路45、比较器49、测量部分51、确定部分53、参考电势表115、数模转换
器117、频率表119和可变振荡器121。 以下将描述包含变化点的参考电势表115、数模转换器117、频率表119和可变振 荡器121。 如上所述，在该示例的情况下，为操作面上的每个测量点(坐标位置)优化输入脉 冲信号的频率和参考电势Vref 。 上述的参考电势表115存储优化的参考电势Vref和测量点(坐标位置)之间的 关系。 图34图示了参考电势表115的结构示例。如图34所示，在参考电势表115中，为 每个X坐标和每个Y坐标的每个组合分配一个Vref 。图35显示了布置在操作面上的参考 电势表115的对应关系。如图35所示，在该示例的情况下，给检测信号的峰值电平大的三 个测量点分配高阶参考电势Vref2 ( > Vrefl)，而给其余的13个测量点分配低阶参考电势 Vrefl。也就是说，在该示例的情况下，给到比较器49的参考电势Vref在两级之间切换。
每次从序列发生器65给出新的坐标值，参考电势表115读取相应的参考电势并将 其给到数模转换器117。基于数字值来读取参考电势。 数模转换器117是将给定的数字值转换为模拟电势的电路。可以采用以下结构， 其中准备两类电压源来替代数模转换器117，并将两类电压源之一给到比较器49。在此情 况下，将两类电压源的选择信息写入参考电势表115就够了 。 频率表119是存储优化的频率和测量点(坐标位置)之间的关系的存储区域。
图36图示了频率表119的结构示例。如图36所示，在频率表119中，给每个X坐 标和每个Y坐标的每个组合分配一个频率。 图37显示了布置在操作面上的频率表119的对应关系。如图37所示，在该示例 的情况下，给检测信号的峰值电平小的三个测量点分配1. 5MHz，而给其余的13个测量点分 配腦z。 图37(第五示例)和图25(第三示例)之间的区别如下。也就是说，在第五示例中， 对应于峰值电平大的三个点的输入脉冲信号的频率从第三示例中的500kHz加速至lMHz。 也就是说，在该示例的情况下，设置可变振荡器121的频率能够在两级之间切换。每次从序 列发生器65给出新的坐标值，频率表119读取相应的频率并将其给到可变振荡器121。
可变振荡器121是生成具有给定频率的输入脉冲信号的电路。可变振荡器121可 以是能够生成两类振荡频率的单个电路。此外，可变振荡器121可以包括对应于前述的两 类振荡频率的两个相互独立的振荡器和选择性地输出其中之一的开关。
[F-3.处理操作的内容] 在该示例的情况下，序列发生器65的结构与第二示例中的结构相同。因此，其操 作流程也与图14所示的流程相同。下文将描述根据序列发生器65的操作流程的电容性传 感器模块lll的处理操作。
首先，序列发生器65生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(Sll)。将如 上生成的坐标值X和Y给到多路分离器37、多路复用器39、确定部分53、参考电势表115和 频率表119。 因此，将适于下一测量点的参考电势的数字值从参考电势表115给到数模转换器 117。同时，将适于下一测量点的频率从频率表119给到可变振荡器121。
将模拟电势形式的用于测量点的最佳参考电势Vref给到比较器49。此外，可变振 荡器121将输出频率设置为用于测量点的最佳频率。此外，在输入脉冲信号的输入的准备 中，切换控制多路分离器37和多路复用器39。 与此同时，序列发生器65等待对输入脉冲信号的上升边缘的检测(S12)。如果检 测到边缘，则序列发生器65输出使能信号给测量部分51 (S13)。使能信号的输出定时对应 于前述的上升定时ta。响应于该使能信号的输入，确定部分51的测量功能变为有效。也就 是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器65等待开始通过电流源67的放电操作时的定时tb的到来
(514) 。 如果检测到定时tb的到来，则序列发生器65使能电流源67并开始电容C的放电
(515) 。 接下来，序列发生器65等待经过对应于参考经过时间T0的时间tc (max) (S16)。 给出时间tc(max)，作为下述情况下当参考电势Vref与电势相交叉时的定时，在所述情况 下，从时间tb的定时起，对当操作面与手指之间形成的电容为O(零)时对检测信号所检测 的峰值电平放电。 在该示例中，如果检测到经过时间tc (max)，则序列发生器65也给测量部分51输 出禁能信号(S17)。响应于禁能信号的输入，确定部分51的测量功能变为无效，这是因为， 即使在经过时间T的可能最大值之后也不需要继续测量操作。不必说，在测量功能变为无 效后，还保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器65给确定部分53输出中断请求(S18)。基于检测的经过时间T 和参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部分53确定手指是否接触 了从序列发生器65给出的坐标位置。 将对应于从序列发生器65给出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。不必
说，为参考经过时间TO准备所施加的参考电势Vref的大小的确定值。 之后，序列发生器65确定是否存在停止请求(S19)。如果没有确认停止请求，则序
列发生器65再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则序
列发生器65结束操作。 [F-4.结论] 如上所述，在根据第五示例的电容变化测量电路113的情况下，能够优化输入给 操作面上的每个测量点的输入脉冲信号的频率和比较器49的参考电势Vref 。
因此，对于输入脉冲信号的频率为500kHz的测量区域，在第五示例中能将所述频 率加速至lMHz。 这意味着，输入脉冲频率的最小频率从500kHz增加至lMHz。因此，能够进一步地 加速关于整个操作的扫描速率。
[G.第六示例] [O362] [G-l.检测原理] 在前述示例的情况下，已经描述了检测对应于输入脉冲信号的检测信号的正极时 段的峰值电平的情况。也就是说，已经描述了检测最大值和测量其放电所需的经过时间T 的情况。 之前的检测方法也能够应用于检测对应于输入脉冲信号的负极时段的峰值电平 的情况。也就是说，之前的检测方法也能够应用于检测最小值和测量其充电所需的经过时 间T的情况。 图38图示了处理图像。图38对应于第二示例的修改示例。图38的部分(A)中 通过实线所示的波形是检测信号，而图38的部分(A)中通过虚线所示的波形是电容C的保 持电势。图38的部分(B)指示输入脉冲信号的波形。 在图38的情况下，检测信号与输入脉冲信号的下降边缘同步下降。电容C的保持 电势峰值保持为最小值，这与第二示例的情况相矛盾。在图38的部分(A)的情况下，在时 间tb之后开始从电流源提供充电电流，所述时间tb被设置为在预期的所有峰值电平出现 的定时之时和之后，因此，电容C的保持电势在经过时间tb之时和之后以恒定速率增加，并 增加至超过之前设置的参考电势Vref 。 不必说，将充电电流的电流值设置为下述大小，对于操作面上的所有测量点，能够 在输入脉冲信号的一个时段内利用该大小的电流将电容C的电势转变至参考电势Vref或 更大。 下文将描述采用该检测原理的电容性传感器模块的示例。 [O369] [G_2.系统配置] 图39图示了根据该示例的电容性传感器模块131的系统配置示例。在图39中， 与根据第二示例的图13的元件相对应的元件附有相同的参考符号。
电容性传感器模块131包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路133。
电容变化测量电路133包括振荡器35、多路分离器37、多路复用器39、电流放大器 43、比较器49、测量部分51、确定部分53、峰值保持电路135、电流源137和序列发生器139。
以下将描述包含变化点的峰值保持电路135、电流源137、以及序列发生器139。
在该示例的情况下，构成峰值保持电路135的二极管D的连接方向与第二示例的 方向相反。 电流源137为充电型恒流电路，并用来给电容C的电荷充电。在电流源137的情 况下，开关元件(例如，晶体管)安排在将电流流入电容器C的路径上。通过打开和闭合开 关，能够切换放电操作的执行和停止。对于电流源137，也可以通过用于在驱动电源的供应 和停止之间进行切换的开关元件来实现该功能。 在该示例的情况下，设置电流源137的电流值的大小，使得确定操作也能够在开 始输入脉冲信号的施加之后的一个时段内结束。然而，如上所述，电流值设置为大于第一示 例的值的值。因此，开始充电后，电容C的电势能够迅速从峰值电平增加至参考电势Vref 或更大。 序列发生器139具有与输入脉冲信号同步地输出与电极模式5的连接顺序、以及 与作为检测信号的提取源的电极模式7的连接顺序的功能，给所述电极模式5提供输入脉冲信号。序列发生器139还具有管理通过电流源67的充电操作的执行开始定时的功能。基
于对输入脉冲信号的下降定时的检测来执行对所述定时的管理。 [G-3.处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器139的操作流程的电容性传感器模块131的处理操作 (图40)。图40还图示了顶面侧上的电极模式5的数量和底面侧上的电极模式7的数量均 为四的情况。 首先，序列发生器139生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S21)。该操 作与第一示例中所述的序列发生器37的处理Sl的操作相同。将如上生成的坐标值X和Y 给到多路分离器37、多路复用器39和确定部分53。 接下来，序列发生器139等待对输入脉冲信号的下降边缘的检测(S22)。如果检测 到边缘，则序列发生器139给测量部分51输出使能信号(S23)。使能信号的输出定时对应 于前述的下降定时ta。响应于使能信号的输入，测量部分51的测量功能变为有效。也就是 说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器139等待当通过电流源137的充电开始时的定时tb的到来 (S24)。 如果检测到定时tb的到来，则序列发生器139使能电流源137，并开始电容C的充 电(S25)。 接下来，序列发生器139等待经过对应于参考经过时间TO的时间tc (max) (S26)。 给出时间tc(max)，作为在下述情况下当参考电势Vref与电势相交叉时的定时，在所述情 况下，从时间tb的定时起，对于当操作面与手指之间形成的电容为0 (零)时对检测信号所 检测的峰值电平充电。 在该示例中，如果检测到经过时间tc (max)，则序列发生器139也给测量部分51输 出禁能信号(S27)。响应于禁能信号的输入，确定部分51的测量功能变为无效，这是因为， 在经过时间T的可能最大值之后不需要继续测量操作。不必说，在测量功能变为无效后，还 保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器139给确定部分53输出中断请求(S28)。基于检测到的经过时 间T和(为每个测量点设置的)参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确 定部分53确定手指是否接触从序列发生器139给出的坐标位置。将对应于从序列发生器 139给出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。 之后，序列发生器139确定是否存在停止请求(S29)。如果没有确认停止请求，则 序列发生器139再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则 序列发生器139结束操作。
[G-4.结论] 如上所述，由于采用了根据第六示例的电容变化测量电路133，因此与现有技术相 比，能够实现极为高速的确定操作。 不必说，在第六示例的情况下，即使峰值电平的出现定时根据在操作面和手指之
间形成的电容的大小而很大地偏移，也允许经过时间T的精确测量。因此，能够改进输入操
作的确定精度。 [H.第七示例]
[H-l.检测原理] 在前述示例的情况下，已经描述了检测检测信号的正极时段的峰值电平或检测信 号的负极时段的峰值电平的情形。 然而，如图41所示，可以通过将峰值保持电路的二极管改为双波整流电路来检测 正极时段的峰值电平和负极时段的峰值电平。 图41的部分(A)中通过实线指示的波形为检测信号，而图41的部分(A)中通过 虚线指示的波形为电容C的保持电势。图41的部分(B)图示了输入脉冲信号的波形。
如图41的部分(A)所示，尽管输入脉冲信号的频率为500kHz，还是能够以其双倍 速率来执行确定操作。不必说，其前提条件为在输入脉冲信号的半个时段内完成从输入脉 冲信号的上升边缘至确定结束的条件。 因此，如在前述第四示例的情况下，期望能够增加电流源的电流值以减少确定所 需的时间。 将描述采用该检测原理的电容性传感器模块的示例。
[H-2.系统配置] 图42图示了根据该示例的电容性传感器模块141的系统配置的示例。在图42中， 与根据第四示例的图27的元件相对应的元件附有相同的参考符号。
电容性传感器模块141包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路143。
电容变化测量电路143包括多路分离器37、多路复用器39、电流放大器43、比较器 49、测量部分51、确定部分53、电流值表95、可变电流源97、频率表99、可变振荡器101、峰 值保持电路145和序列发生器147。 以下将描述包含变化点的峰值保持电路145和序列发生器147。 峰值保持电路145包括双波整流电路149和电容C。双波整流电路149是也被称
为绝对值电路的电路。 序列发生器147是与输入脉冲信号同步地输出与电极模式5的连接顺序、和与作 为检测信号的提取源的电极模式7的连接顺序的电路，向所述电极模式5提供输入脉冲信 号。序列发生器147基于输入脉冲信号的上升边缘和下降边缘来管理控制定时。 [CMOS] [H-3.处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器147的操作流程的电容性传感器模块141的处理操作 (图43)。图43图示了顶面侧上的电极模式5的数量和底面侧上的电极模式7的数量均为 四的情况。 首先，序列发生器147生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S31)。将如 上生成的坐标值X和Y给到多路分离器37、多路复用器39、确定部分53、电流值表95和频 率表97。 因此，将适于下一测量点的电流值从电流值表95给到可变电流源97。同时，将适 于下一测量点的频率从频率表99给到可变振荡器101。 可变电流源97改变设置，使得流动适于下一测量点的电流值。可变振荡器101输 出具有对于测量点的最佳频率的输入脉冲信号。此外，在输入脉冲信号的输入的准备中，切 换控制多路分离器37和多路复用器39。 与此同时，序列发生器147等待对输入脉冲信号的上升边缘或下降边缘的检测
27(S32)。如果检测到上升边缘和下降边缘之一，则序列发生器147给测量部分51输出使能 信号(S33)。使能信号的输出定时对应于前述的上升定时ta。响应于使能信号的输入，测 量部分51的测量功能变为有效。也就是说，开始经过时间T的测量。 之后，序列发生器147等待当开始通过可变电流源97的放电操作时的时间tb的 到来(S34)。 如果检测到时间tb的到来，则序列发生器147使能可变电流源97，并开始电容C 的放电(S35)。 接下来，序列发生器147等待经过对应于参考经过时间TO的时间tc (max) (S36)。 给出时间tc(max)，作为下述情况下当参考电势Vref与所述电势相交叉时的定时，在所述 情况下，从时间tb的定时起，对当操作面与手指之间形成的电容为0 (零)时对检测信号所 检测的峰值电平放电。 在该示例的情况下，如果检测到经过时间tc (max)，则序列发生器147也给测量部 分51输出禁能信号(S37)。响应于禁能信号的输入，测量部分51的测量功能变为无效，这 是因为，在经过时间T的可能最大值之后不需要继续测量操作。不必说，在测量功能变为无 效后，还保留在测量功能有效时测量的经过时间T。 之后，序列发生器147给确定部分53输出中断请求(S38)。基于检测到的经过时 间T和参考经过时间TO之间的比较结果，对其输入中断请求的确定部分53确定手指是否 接触了从序列发生器147给出的坐标位置。 将对应于从序列发生器147给出的测量点的参考经过时间TO用于比较处理。不
必说，为参考经过时间TO准备所施加的参考电势Vref的大小的确定值。 之后，序列发生器147确定是否存在停止请求(S39)。如果没有确认停止请求，则
序列发生器147再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则
序列发生器147结束操作。 [H-4.结论] 如上所述，在根据第七示例的电容变化测量电路143的情况下，能够以输入脉冲 信号的频率的双倍速率来确定输入操作的存在。因此，能进一步加速关于整个操作的扫描 速率。
[I.其它示例]
[I-l.其它示例1] 在前述示例中，描述了具有使用二极管来检测峰值电平的结构的峰值保持电路。
然而，可以使用具有以下结构的峰值保持电路，其中，在峰值电平的出现定时附近 接通控制模拟开关。 图44图示了按照该修改示例的电容性传感器模块151的系统配置的示例。在图 44中，与图7的元件相对应的元件附有相同的参考符号。 电容性传感器模块151包括电容性传感器设备23和电容变化测量电路153。 电容变化测量电路153包括多路分离器37、多路复用器39、电流放大器43、电流源
47、测量部分51、确定部分53、峰值保持电路155以及序列发生器157。 峰值保持电路155包括模拟开关159和电容C。序列发生器157控制打开及闭合
模拟开关159。[O429] [1-2.其它示例2] 在前述示例中，已经描述了以下电路结构，其中在峰值保持电路的前一级中安排 电流放大器以将检测电流转换成电压。然而，也可以不使用电流放大器。
[1-3.其它] 在本发明的范围内可进行各种修改。此外，可做出基于说明书的描述创建或组合
的各种修改和应用示例。
[第二实施例] 现在将描述本发明的第二实施例。 如图l和2所示，作为电容变化测量电路11的检测目标的电特性的变化量通常 小。另一方面，要求电容变化测量电路ll具有高检测精度。例如，为了实际目的，要求电容 变化测量电路11具有2ns的精度。然而，为了使用一般的同步时钟来实现这样的检测精度， 必需500MHz时钟。 在该实施例中，提出了一种使用低频操作时钟的技术，该技术能够实现与使用高 频操作时钟的情况下的检测精度相等的检测精度。按以下顺序描述本发明的第二实施例
A.B.C.D.E.F.
电容性传感器模块的功能结构
第一示例 第二示例 第三示例 第四示例 其它示例
t峰值保持后的经过时间的类型(单选通类型) t峰值保持后的经过时间的类型(顺序选通类型) t上升时间的类型 t等于脉冲宽度的经过时间的类型
图46图示了电容性传感器模块的功能方面的结构的示例。与图45中的功能块相 对应的图46中的功能块附有相同的参考符号。从功能方面来看，电容性传感器模块321还 包括电容性传感器设备323和电容变化测量电路327。 电容变化测量电路327是实现为电容性传感器设备323提供输入脉冲信号的功 能、以及测量其响应波形中所示的变化的功能的电路设备。在图46的情况下，电容变化测 量电路327基本上包括预处理部分331、电容变化检测电路333、以及确定部分335。
上述的预处理部分331是用于为从电容性传感器设备323输入的响应波形执行预 处理的处理电路。这里的预处理例如包括响应波形的放大处理、响应波形的峰值保持处理 等。根据与位于随后级中的电容变化检测电路333和确定部分335的处理操作的关系来确 定要执行的处理类型。在图46中，尽管将预处理部分331安排在电容变化检测电路333的 前一级中，但预处理部分331却并不总是必需的。也就是说，电容变化测量电路327的最小 结构包括电容变化检测电路333和确定部分335。 因此，在使用预处理部分331的情况下，本说明书中的检测信号意味着预处理部 分331的输出信号，而在不使用预处理部分331的情况下，本说明书中的检测信号意味着电 容性传感器设备323的输出信号。 电容变化检测电路333是将作为测量目标的闭合电路的电容分量中生成的变化 检测为检测信号的波形变化的电路设备。电容变化检测电路333检测检测信号的波形变化 作为下述测量量，该测量量由检测信号和参考值之间的比较结果中显示的变化点所确定。中描述具体的检测方法。 确定部分335是基于电容变化检测电路333的检测结果、确定闭合电路中是否生 成了作为测量目标的电容分量的变化的电路设备。也就是说，确定部分335是基于通过电 容变化检测电路333检测的测量量的变化、确定使用人体或具有等同于人体的电特性的电 特性的物体的输入操作的存在的电路设备。
[B.第一示例]
[B-l.检测方法] 在该示例中，关注输入脉冲信号的响应波形的正峰值电平。图47图示了关注于某
一测量点(闭合电路)的响应波形的波形变化。在该图中，水平轴指示从输入脉冲信号的
下降定时起所经过的时间。在该图中，垂直轴指示对应于响应波形的电流量。 如图47所示，在手指不接触操作面的情况下的峰值电平最高。在手指和操作面之
间形成的电容分量越大，峰值电平越小。也就是说，随着手指与操作面之间的接触面积增
大，峰值电平减小。峰值电平中所示的振幅方向的变化对于任何不依赖于操作面上的位置
的情况是共同的。 因此，在此示例中，将响应波形的峰值电平存储在峰值保持电路中，该峰值电平由 恒流源提取，并测量直到峰值保持电压变为参考值或更小的时间，由此检测出峰值电平的 振幅变化。 然而，峰值电平的出现位置趋于根据操作面和手指之间的接触状态而在时间轴方 向上偏移。在图47的情况下，有10ns或更大的偏移。这意味着每个测量开始时间都有偏 移，并且测量结果包含误差。因此，希望获得消除误差并改进检测精度的机制。因此，在该 示例的情况下，采用适应开始提取峰值保持电压的时间的机制。 图48图示了该示例中所采用的机制。图中的水平轴指示从输入脉冲信号的下降 定时起所经过的时间。图中的垂直轴指示对应于响应波形的电压和电流量。如图48所示， 在该示例中，将开始提取峰值保持电压的时间设置为峰值电平可能出现的时间位置之后的 时间Tb。 通过前述的设置，能够不依赖于响应波形的形状来适应每个放电开始时间。因此， 能够精确地测量仅仅由于峰值电平的差别所造成的时间差别。下文将描述采用这样的检测 方法的电容性传感器设备323的示例。
[B-2.系统配置]
[1.总体结构] 图49图示了根据该示例的电容性传感器模块341的系统配置的示例。在电容性 传感器模块341中，只简单图示了电容性传感器设备343。 电容性传感器模块341包括电容性传感器设备343和电容变化测量电路345。
电容变化测量电路345包括振荡器351、多路分离器353、多路复用器355、序列发 生器357、电流输入电压输出型放大器359、峰值保持电路361、可变电流源363、电流值表 365、放电控制开关367、比较器369、测量部分371以及确定部分373。
[2.振荡器] 振荡器351是生成具有预设的固定频率的方形的输入脉冲信号的电路。 然而，输入脉冲信号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状。在该示例中，振荡器351生成具有500kHz的频率的输入脉冲信号。 [O466] [3.多路分离器] 多路分离器353是按序列发生器357指示的顺序切换输入脉冲信号的供应目的地 的电路。输入脉冲信号的供应目的地是多个电极模式5中的一个。
[4.多路复用器] 多路复用器355是在电极模式7之间切换的电路，按照序列发生器357指示的顺 序从所述电极模式7提取响应波形。
[5.序列发生器] 序列发生器357是将与电极模式5的连接顺序、以及与作为响应波形的提取源的 电极模式7的连接顺序输出为坐标信息(X， Y)的电路，向所述电极模式5提供输入脉冲信 号。在该示例中，序列发生器357与输入脉冲信号的下降边缘同步地管理控制定时。
在该示例中，序列发生器357为放电控制开关367、测量部分371、确定部分373等 生成控制定时。例如，序列发生器357为放电控制开关367提供定时脉冲，以在从输入脉冲 信号的下降边缘起经过参考时间Tb之后执行闭合放电控制开关367的控制。参考时间Tb 是通过可变电流源363开始峰值保持值的放电的定时。如图48所示，将参考时间Tb设置 为在响应波形的峰值电平出现的定时之时和之后的时间。 此外，例如，序列发生器357为测量部分371提供定时脉冲，以给出从比较器369 输入到存储区域的比较输出信号的定时。此外，例如，序列发生器357向用于为测量点确定 输入操作的存在的确定部分373提供控制定时。
[6.电流输入电压输出型放大器] 电流输入电压输出型放大器359是放大从电容性传感器设备343提取的响应波形 的电路。在电流输入电压输出型放大器359中，响应波形的信号格式从电流格式转换为电 压格式。 [7.峰值保持电路] 峰值保持电路361是检测检测信号的正极侧上的峰值电平的电路。如图49所述， 峰值保持电路361包括二极管D和电容C。 二极管D用来通过整流功能仅提取检测信号的正极部分。此外，电容C用来存储
对应于检测信号的峰值电平的电势。 [8.可变电流源] 可变电流源363是能够实现电流值的可变性的恒流电路，并且用来对构造峰值保
持电路361的电容C的电荷放电。根据电流值表365的指示可变地指定可变电流源363的
电流值。设置任何电流值，使得能够在开始输入脉冲信号的施加后的一个时段内结束确定
操作。具体地，进行设置使得在直到提供下一输入脉冲信号的时间段内，进行放电，因而作
为测量目标的电容C的电势降低至参考电势Vref或更小。在本说明书中，放电操作被称为
"初始化操作"。 [9.电流值表] 电流值表365是存储测量点的坐标和要相应地给到可变电流源363的电流值的存 储区域。为了调整电容C的保持电压的下降速率，根据测量点可变地变化电流值。具体地， 为了将当电容C的电荷降低至参考电势Vref或更小时的定时的出现范围限制在测量部分371的测量范围内，根据测量点可变地变化电流值。已经参照图16至20在上面详细给出了 为什么希望电流值的可变控制的理由。 如图54所示，可以看出，在操作面上的位置互不相同(传播路径长度互不相同) 的情况下，每个峰值电平的振幅和出现位置彼此大不相同。图55图示了上一图的垂直轴变 为峰值保持电压[mV]、而水平轴的时间刻度为上一图的八倍的图。图55图示了比较器369 所参考的参考电平Vref为0(零)V、并且可变电流源363的电流值在操作面上的所有区域 里固定的情况。此外，图55图示了在输入脉冲信号的上升边缘之后的0. 2ii s开始通过可 变电流源363的电容C的放电操作的情况。 在此情况下，电容C的电势的下降速率是恒定的，不依赖于峰值电平的差别。因 此，当电容C的电势降低至参考电势Vref或更小时的定时的出现范围根据操作面上的测量
位置而大不相同。此外，如果根据输入操作的存在的相关定时的出现范围是分散的，则确定 部分371的监视范围变得显著地宽。 因此，在该示例中，如图56所示，调整电容C的放电速率。具体地，对于峰值电平 高的测量点I，提高放电速率。同时，对于峰值电平低的测量点IV，降低放电速率。此外，对 于峰值电平中等的测量点II和III，将放电速率设置为中间级别。在图56的情况下，通过 调整放电速率，对于可能出现在每个测量点的每个峰值电平的最大值，从放电开始到电势 降低至参考电势Vref或更小的定时所经过的每个时间是相同的。通过这样的设置，能够减 小与峰值电平变化相关联的上述经过时间的可变范围。 有鉴于上述，图57中所示的对应关系存储在电流值表365中。如图57所示，给每 个X坐标和每个Y坐标的每个组合相应地存储一个电流值。图58显示了布置在操作面上 的电流值表365的对应关系。如图58所示，在该示例的情况下，给测量点I分配60yA，给 测量点II和III分配20 ii A，并且给测量点IV分配10 ii A。从序列发生器357给出测量点 的坐标信息。 [10.放电控制开关] 放电控制开关357是主要用于控制峰值保持电路361的电容C中存储的电荷的放 电开始的开关元件。在该示例中，如图55和图56所示，通过序列发生器357将放电开始设 置为在输入脉冲信号的下降定时之后经过参考经过时间Tb时的定时。
[11.比较器] 比较器369是比较电容C的保持电势和参考电势Vref 、并将比较结果作为比较输 出信号恒定输出的电路设备。当峰值保持电势与参考电势Vref相交叉时，比较器369的逻 辑输出电平改变。交叉定时是作为测量部分371的检测目标的变化点。对于操作面上的所 有测量点，将参考电势Vref设置为小于预期峰值电平的最小值的值。
[12.测量部分] 测量部分371是检测从比较器369输入的比较输出信号中所示的逻辑输出电平的 变化点的电路设备。图59图示了根据该示例的测量部分371的结构示例。测量部分371 包括延迟电路级391、存储部分393、使能控制电路395、"与"(AND)电路391以及变化点检 测部分399。 延迟电路级391包括分别具有相同的单位延迟时间的延迟元件的串联电路。在该 示例中，将室温下的单位延迟时间设为2ns。单位延迟时间对应于变化点的检测精度。下文将从每个延迟元件的每个输出端子输出的比较输出信号称为延迟输出信号。 设置延迟元件的级数，使得存在于延迟电路级391中的多个时间点处的延迟输出
信号的时间长度长于在延迟输出信号中逻辑输出电平的变化点可能出现的时间范围。存储
部分393包括这样的存储设备，其与选通脉冲同步地将每个延迟元件的每个输出级中出现
的每个延迟输出信号接收入相应的存储区域。在该示例中，存储部分393包括与延迟元件
的数量相同的数量的触发器电路。触发器电路的输入端子连接到各自对应的延迟元件的输
出端子。 此外，触发器电路的输出端子分别连接到变化点检测部分399。此外，触发器电路
的时钟端子用于输入指定出现在输入端子中的信号值的接收定时的选通信号。 使能控制电路395和"与"电路397用于生成前述的选通信号。使能控制电路395
生成指定选通信号的输出使能时间段的使能信号。例如，使能控制电路395包括计数器。在
通知经过参考时间Tb的时间点处开始使能控制电路395的计数操作。 此时，使能控制电路395对以50MHz输入的时钟信号进行计数，并在计数值达到预
设值的时间点结束计数操作。使能控制电路395在这样的结束时间点仅输出一个使能信
号。通过使能信号和时钟信号的"与"操作，"与"电路397生成选通信号。 图60图示了选通信号和其它信号之间的相位关系。图60的部分(A)图示了输入
脉冲信号的波形。图60的部分(B)图示了控制放电时间段的放电控制信号的波形。图60
的部分(C)图示了比较输出信号的波形。在该图中，电容C的保持电势高于参考电势Vref
的时间段通过"H电平"指示，而电容C的保持电势低于参考电势Vref的时间段通过"L电
平"指示。图60的部分(D)图示了选通信号的波形。以双向箭头指示的时间段是在选通信
号的输出时间点处存在于延迟电路级391中的延迟输出信号的范围。图60的部分(E)图
示了响应波形(实线)和检测信号的波形(虚线)。 变化点检测部分399是这样的电路设备，其基于在选通信号的输出时间点处接收 到存储部分393中的多个时间点处的延迟输出信号，检测当由于放电操作导致电容C的保 持电势降低至参考电势Vref或更小时的定时。例如，在电容C的保持电势大于参考电势 Vref的时间段内，导致一系列"l"。同时，在电容C的保持电势小于参考电势Vref的时间 段内，导致一系列"0"。在该示例中，变化点检测部分399对"1"的数量进行计数，并输出该 计数值作为直到变化点出现的时间段长度信息。 图61具体图示了接收到变化点检测部分399的数字序列的示例。图61的部分 (A)图示了输入脉冲信号的波形。图61的部分(B)图示了时钟信号的波形。如前所述，时 钟信号以50MHz(20ns)给出。图61的部分(C)图示了选通信号的波形。图61的部分(Dl) 是对应于没有执行输入操作的情况的第一接收(take-in)示例的数字序列。图61的部分 (D2)是对应于执行输入操作的情况的第二接收示例的数字序列。如从图61的部分(Dl)和 (D2)的比较可以看出，"l"的数量根据输入操作的存在极大地变化。 计数值相差"l"对应于相差2ns(500MHz)。然而，为了在随后的确定部分373中实 现确定的精确执行，希望在参考点出现在没有执行输入操作的情况下的计数值的数量。也 就是说，需要校准操作。 延迟元件的单位延迟时间具有以下特性单位延迟时间根据由于外部温度或发热 所导致的元件温度的变化而极大地变化。也就是说，延迟电路级391中存储的时间范围也趋于根据温度条件而变化。因此，为了改进变化点的测量精度，期望在开始测量操作之前执 行校准操作。 在该示例的情况下，校准操作在开始测量操作之前而执行。具体地，通过偏移选通
信号的输出相位来执行校准操作，直到在预设位置处检测到变化点。 [13.确定部分] 确定部分373是基于变化点的检测位置信息(即，从变化点检测部分399输出的 计数值)来确定输入操作的存在的电路设备。在为测量点检测的计数值与参考值一致或在 可允许误差的范围内的情况下，确定部分373确定没有执行对于测量点的输入操作。另一 方面，在为测量点检测的计数值与参考值不一致或超过可允许误差的范围的情况下，确定 部分373确定执行了对于测量点的输入操作。 [O506] [B-3.处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器357的操作流程的电容性传感器模块341的处理操作 (图62)。图62图示了在顶面侧上的电极模式5的数量以及底面侧上的电极模式7的数量 均为四的情况。 首先，序列发生器357生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S21)。对 于输入脉冲信号的每个时段，序列发生器357将顶面侧上的电极模式5的坐标值X仅增加 "1"。在图62的情况下，当增加的坐标值X达到"5"时，序列发生器357将坐标值X减回到 "1"，并将底面侧上的电极模式的坐标值Y仅增加"1"。当增加的坐标值Y达到"5"时，序列 发生器357将坐标值Y减回到"1 "。 将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器353、多路复用器355、电流值表365和 确定部分373。在输入脉冲信号的频率为500kHz (1时段为2 y s)的情况下，能够在32 y s 内执行由四个电极模式5和四个电极模式7所确定的16个位置的坐标点的确定操作。
接下来，序列发生器357等待对输入脉冲信号的下降边缘的检测(S22)。
如果检测到边缘，则序列发生器357等待经过作为放电开始时间的参考定时 tb(S23)。 如果检测到经过参考时间tb，则序列发生器357接通控制放电控制开关367，并指 示对峰值保持电路361中保持的电势放电(S24)。到开始放电操作时，通过电流值表365的 指示，可变电流源363的电流值已经切换到根据测量点的电流值。因此，在放电开始后，基 于对应于每个测量点的电流值的放电开始。 这时，在延迟电路级391中，生成具有每2ns的时间差的延迟输出信号。输入选通 信号时存在的延迟输出信号一起被接收入存储区域393。 在变化点检测部分399中，执行在比较输出信号中出现的变化点的检测操作。序 列发生器357等待变化点的检测处理的完成(S25)。之后，序列发生器357输出中断请求给 确定部分373 (S26)。对其输入中断请求的确定部分373比较检测到的计数值和参考值，并 基于比较结果确定对测量点的输入操作的存在。 之后，序列发生器357确定是否存在停止请求(S27)。如果未确认停止请求，则序 列发生器357再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则序 列发生器357结束一系列操作。
[B-4.结论]
34
如前所述，由于采用了根据该第二实施例的第一示例的电容变化测量电路345，因 此与现有技术相比，能够实现极为高速的确定操作。例如，在执行对于io个位置的确定处 理的情况下，现有技术必需20ms的时间。相反，在该示例的情况下，花费20 s的时间就足 够了。因此，允许处理现有技术中难以处理的高速输入。 不必说，根据该示例的电容变化测量电路345也能够用于多位置检测。此外，在电 流模式下执行操作，直到电流输入电压输出放大器359的输入级。因此，预期高噪声电阻。 也就是说，关于检测精度，根据该示例的电容变化测量电路345也预期实现实际上足够的 精度。 此外，在该示例的情况下，当使用具有50MHz (20ns)的操作时钟信号时，变化点的 出现位置能够被检测到相当于使用具有500MHz (2ns)的时钟信号的情况的精度的精度。
也就是说，和现有类型相比较，能够实现以较低频率操作的电容变化测量电路 345。由于能够降低操作时钟的频率，因此还能够实现电容变化测量电路345的低电功耗。 尤其是在将电容性传感器模块341安装到便携式电子设备上的情况下，这样低的电功耗对 于实现长寿命的操作时间是有利的。此外，在此情况下，促进将电容性传感器模块341安装 到便携式电子设备上。 此外，由于降低了操作时钟的频率，因此能够去除如PLL(锁相环)电路的时钟递 增电路。因此，能够便于电容变化测量电路345的集成。
[C.第二示例]
[C-l] 图63图示了根据该示例的电容性传感器模块401的系统配置的示例。在图63中， 与根据该第二实施例的第一示例的图49中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。
电容性传感器模块401包括电容性传感器设备343和电容变化测量电路403。
电容变化测量电路403包括振荡器351、多路分离器353、多路复用器355、序列发 生器357、电流输入电压输出型放大器359、峰值保持电路361、可变电流源363、电流值表 365、放电控制开关367、比较器369、测量部分405以及确定部分373。 以下将描述作为变化点的测量部分405的结构。图64图示了测量部分405的结 构示例。测量部分405包括延迟电路级421、存储部分423、使能控制电路425、"与"电路 427、多路复用器429以及变化点检测部分431。 延迟电路级421的基本结构与根据第一示例的延迟电路级391的结构相同。也就 是说，延迟电路级421包括各自具有相同的单位延迟时间的延迟元件的串联电路。此外，在 室温下延迟元件的单位延迟时间也设置为2ns。 不同点在于构造延迟电路级421的延迟元件的级数。在该示例的情况下，构造延 迟电路级421的延迟元件的级数为等同于与选通信号的输出时段对应的时间长度的级数 就足够了。 在该示例的情况下，选通信号与具有50MHz的时钟信号同步地输出。因此，在该示 例的情况下，延迟元件的级数可以尽可能地小，但希望在10 ( = 20ns/2ns)或更大，这是因 为在该示例的情况下，多次顺序输出选通信号。也就是说，即使每次的检测范围小，也能够 通过多次顺序地执行检测操作来扩展检测范围。结果，延迟电路级421的电路面积小于第 一示例的电路面积。
存储部分423包括这样的存储设备，其将出现在每个延迟元件的每个输出级中的 每个延迟输出信号与选通脉冲同步地接收到每个相应的存储区域。在该示例中，存储部分 还包括与延迟元件的数量相等的数量的触发器电路。因此，存储部分423的电路面积也小 于第一示例的电路面积。 触发器电路的输入端子分别连接到延迟元件的对应输出端子。触发器电路的输出 端子分别连接到变化点检测部分431。此外，触发器电路的时钟端子用于输入选通信号，该 选通信号指定了出现在输入端子中的信号值的接收定时。在该示例的情况下，每次输入选 通信号，触发器电路接收此时输出的延迟输出信号并将其存储。 使能控制电路425和"与"电路427用于生成前述的选通信号。使能控制电路425 生成使能信号，该使能信号指定了选通信号的输出使能时间段。例如，当通知经过参考时间 Tb时，使能控制电路425开始输出使能信号。 之后，使能控制电路425继续输出使能信号，直到变化点检测部分431通知检测到 变化点(即，检测"0"值)。 当输入校准信号(未示出)时，使能控制电路425强迫生成使能信号。此外，当输 入校准信号时，使能控制电路425输出控制信号以指示将输入端子切换到多路复用器429， 以便将输入到延迟电路级421的信号切换到校准用信号。"与"电路427通过使能信号和时钟信号的"与"操作生成选通信号。图65图示了 选通信号与其它信号之间的相位关系。图65的部分(A)图示了输入脉冲信号的波形。图 65的部分(B)图示了控制放电时间段的放电控制信号的波形。图65的部分(C)图示了比 较输出信号的波形。在该图中，电容C的保持电势高于参考电势Vref的时间段通过"H电 平"指示，而电容C的保持电势低于参考电势Vref的时间段通过"L电平"指示。
图65的部分(D)图示了选通信号的波形。如图65的部分(D)所示，在该示例中， 从放电开始直至通知检测到变化点，执行选通信号。如图65的部分(D)所示，可以看出，选 通信号的输出时间段长度长。图65的部分(E)图示了响应波形(实线)和检测信号的波 形(虚线)。 多路复用器429是用来执行测量用输入信号(比较输出信号)与校准用输入信号 之间的切换操作的电路设备。测量用输入端子连接到比较器369的输出端子。同时，校准 用输入端子连接到触发(toggle)时钟的信号源(未示出)。 将通过使用图66的部分(A)和部分(B)描述触发时钟信号。图66的部分(A)图 示了时钟信号。在此情况下，对于50MHz的情况给出了描述。图66的部分(B)图示了触发 时钟信号。通过划分时钟信号的频率来生成触发时钟信号，在该情况下导致25MHz。结果， 触发时钟的H电平或L电平的时间段长度对应于时钟信号的一个时段。
校准时，多路复用器429操作以输入触发时钟信号给延迟电路级421。如前所述， 通过使能控制电路425执行输入端子之间的切换。每次输出选通信号时，基于接收到存储 部分423中的多个时间点处的一组延迟输出信号，变化点检测部分431检测当电容C的保 持电势降低至参考电势Vref或更小时的定时的存在。 例如，在正常的测量操作中，变化点检测部分431监视每次输入选通信号时从存 储部分423读取的数字序列中"0"是否出现。这时，将选通信号的输出数向上计数l，直至 检测到"0"的出现。在该示例的情况下，在输入第一选通信号的情况下的计数值为O。因此，这里给出计数值作为"输入选通信号的输出数量-l"。 在该示例的情况下，变化点检测部分431通过下面的公式计算变化点的出现位 置，其中每个选通信号的延迟元件的数量为A，并且在下面的公式中，在出现"O"的情况下 输入选通信号时、直到"0"出现为止的"1"的数量为B，在所述时间，。
出现位置=计数值*A+B 将参考图67，具体描述前述的测量出现位置的操作的示例。图67的部分(A)图示 了输入脉冲信号的波形。图67的部分(B)图示了时钟信号的波形。图67的部分(C)图示 了选通信号的波形。在该示例的情况下，如该图所示，在多个时钟信号的时间段内顺序输出 选通信号。 图67的部分(D)图示了选通信号的输出数的计数值。在该图的情况下，输出七个 选通信号。如上所述，计数值为6( = 7-1)。图67的部分(El)到(E7)图示了在每个选通 信号输入时间接收到存储部分423中的延迟输出信号的数值序列。 在该图的情况下，在第七个选通信号输出时间，取自延迟电路级421的延迟输出 信号的数值序列给出为"11111100000000000000000000000000"。在从选通信号的输出到下 一个选通信号的输出的时间段期间、延迟电路级421中的延迟输出信号继续通过10级延迟 元件的情况下，变化点的出现位置通过66( = 6*10+6)计算。在出现位置的计算中，为了确 定位置关系，在输出一个选通信号的时间段期间，延迟输出信号传播通过了多少级延迟元 件是极为重要的。 如上所述，延迟元件的单位延迟时间趋于根据外部温度或发热而极大地变化。以 下将通过使用图68的部分(A)至部分(D2)来描述校准操作的具体示例。图68的部分(A) 图示了触发时钟的波形。图68的部分(B)图示了时钟信号的波形。图68的部分(C)图 示了选通信号的波形。在校准操作的情况下，仅输出一个选通信号。图68的部分(D1)和 (D2)图示了通过选通信号接收到存储部分423中的延迟输出信号的数值的示例。
如参照图66的部分(A)和(B)所述，触发时钟为"1"或"0"的时间段长度对应于 一个时钟的时间段长度。因此，通过一个选通信号接收到存储部分423中的数字序列中出 现的"1"序列的数量或"0"序列的数量、与在输出一个选通信号的时间段期间延迟输出信 号进展通过的延迟元件的级数一致。图68的部分(Dl)图示了一个选通信号的时间段长度 对应于八个延迟元件的延迟时间的示例。图68的部分(D2)图示了一个选通信号的时间段 长度对应于十个延迟元件的延迟时间的示例。 在执行校准时，变化点检测部分431计数从存储部分423读取的数值序列中夹在 "1"或"0"之间的"0"或"1"的输出的数量，并由此确定一个选通信号的时间段长度。
[C-3处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器357的操作流程的电容性传感器模块401的处理操 作。序列发生器357的操作流程与该第二实施例的第一示例中的流程相同。因此，序列发 生器357按图62所示的过程进行处理操作。在执行处理操作之前，已经执行了上面提到的 校准操作。 首先，序列发生器357生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S21)。对输 入脉冲信号的每个时段，序列发生器357仅将顶面侧上的电极模式5的坐标X值增加"1 "。 在图62的情况下，当增加的坐标值X达到"5"时，序列发生器357将坐标值X减回到"1 "，
37并将底面侧上的电极模式的坐标值Y仅增加"1 "。当增加的坐标值Y达到"5"时，序列发生 器357将坐标值Y减回到"1"。 将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器353、多路复用器355、电流值表365和 确定部分373。在输入脉冲信号的频率为500kHz ( —时段为2 y s)的情况下，能够在32 y s 内执行由四个电极模式5和四个电极模式7所确定的16个位置的坐标点的确定操作。
接下来，序列发生器357等待对输入脉冲信号的下降边缘的检测(S22)。如果检测 到边缘，则序列发生器357等待经过作为放电开始时间的参考时间tb (S23)。如果检测到经 过参考时间tb，则序列发生器357接通控制放电控制开关367，并指示对峰值保持电路361 中保留的电势放电(S24)。到开始放电操作时，通过电流值表365的指示将可变电流源363 的电流值切换到根据测量点的电流值。因此，在放电开始之后，开始基于对应于每个测量点 的电流值的放电。 此外，在确定部分405中，根据开始放电操作的指示开始输出使能信号。 当开始电容C的放电操作时，在延迟电路级421中，每2ns延迟比较输出信号，并
将其作为延迟输出信号传送到下一级。在该示例的情况下，重复地生成具有时钟信号的输
入时段的选通信号。 每次输出选通信号时，从延迟电路级421将延迟输出信号一起接收到存储部分
423中。在变化点检测部分431中，确定其数字序列中是否包含"O"。在仅"l"出现的情况
下，继续使能信号的生成。在仅"0"出现的情况下，停止使能信号的生成。 序列发生器357等待变化点的检测处理的完成(S25)。之后，序列发生器357输出
中断请求给确定部分373(S26)。对其输入中断请求的确定部分373比较检测的计数值和参
考值，并基于比较结果确定对测量点的输入操作的存在。 之后，序列发生器357确定是否存在停止请求(S27)。如果没有确认停止请求，则 序列发生器357再次返回到XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求， 则序列发生器357结束操作。
[C-4.结论] 如上所述，在采用了根据该第二实施例的第二示例的电容变化测量电路403的情 况下，能够减少延迟电路级421和存储体423所需的元件数量，且与该实施例的第一示例的 电路面积相比，能够减小电路面积。
[D.第三示例]
[D-l.检测原理] 在该示例中，关注检测信号对输入脉冲信号的上升速率的差别。图69图示了关注 于测量点(闭合电路)要测量的时间长度AT和响应波形之间的关系。在该图中，在没有 执行输入操作的情况下的检测信号通过实线指示，而在执行输入操作的情况下的检测信号 通过虚线指示。 如图所示，与没有执行输入操作的情况相比，执行输入操作的情况下的上升速率 慢。在该示例中，测量从输入脉冲信号的下降边缘到当检测信号超过参考电势Vref时的定 时的时间长度。 在该图中，水平轴指示从输入脉冲信号的下降定时起所经过的时间。在该图中，垂 直轴指示对应于响应波形的电流量。
38
[D-2.系统配置] 图70图示了根据该示例的电容性传感器模块441的系统配置的示例。在图70中， 与根据本第二实施例的第一示例的图49中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。电 容性传感器模块441包括电容性传感器设备343和电容变化测量电路443。
电容变化测量电路443包括振荡器351、多路分离器353、多路复用器355、序列发 生器445、电流输入电压输出型放大器359、比较器369、参考值表447、测量部分449以及确 定部分373。在该示例的情况下，由于测量从电流输入电压输出型放大器359输出的检测信 号的上升速率，因此该第二实施例的第一示例中的峰值保持电路和其放电电路并不是必需 的。下文将仅仅描述在该第二实施例的该示例中所采用的新组件。
[l.序列发生器] 序列发生器445是将与电极模式5的连接顺序、以及与作为响应波形的提取源的 电极模式7的连接顺序作为坐标信息(X， Y)输出的电路，向所述电极模式5输入输入脉冲 信号。在该示例中，序列发生器445基于输入脉冲信号的下降边缘管理控制定时。该功能 与该第二实施例的第一示例中的功能相同。 在该示例中，序列发生器445生成测量部分449、确定部分373等的控制定时的方 面也与第一示例类似。然而，根据该示例的序列发生器445将输入脉冲信号的下降边缘的 检测信号输出到确定部分449，这是因为在该示例中，检测信号的上升速率的差别是测量目 标。 [2.参考值表] 参考值表447是存储测量点的坐标及以及对应的参考值Vref的存储区域。由于 如图54所示检测信号的振幅和波形根据测量点很大地变化，因此参考电势Vref可根据测 量点变化。此外，在该示例中，为了使检测信号超过参考电势Vref时的定时的出现范围落 在测量部分449的测量范围之内，参考电势Vref可根据测量点变化。
[3.测量部分] 测量部分449是检测从比较器369输入的比较输出信号中所示的逻辑输出电平的 变化点的电路设备。图71图示了根据该示例的测量部分449的结构的示例。在图71中， 与图59中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。测量部分449包括延迟电路级391、 存储部分393、使能控制电路451、"与"电路397以及变化点检测部分453。
在该示例中，测量部分449采用了具有与该第二实施例的第一示例中的结构相同 的结构的延迟电路级391。也就是说，延迟电路级391包括各自具有相同的单位延迟时间的 延迟元件的串联电路。在该示例中，也使用在室温下具有2ns的单位延迟时间的延迟元件。
在该示例中，设置构造延迟电路级391的延迟元件的级数，使得同时存在于延迟 电路级391上的多个时间点处的延迟输出信号的时间长度长于延迟输出信号中逻辑输出 电平的变化点可能出现的时间范围。也就是说，采用了与该第二实施例的第一示例中的检 测方法相同的检测方法。还可以采用与该第二实施例的第二示例中的检测方法相同的检测 方法。下文将描述采用了与第一示例的检测方法相同的检测方法的情况。
存储部分393包括将每个延迟元件的每个输出级中出现的延迟输出信号与选通 信号同步地接收到相应的存储区域中的存储设备。在该示例中，存储部分393还包括与延 迟元件的数量相同数量的触发器电路。触发器电路的输入端子分别连接到延迟元件的对应的输出端子。 此外，触发器电路的输出端子分别连接到变化点检测部分453。此外，触发器电 路的时钟端子用于输入选通信号，该选通信号指定了在输入端子中出现的信号值的接收定 时。 使能控制电路451和"与"电路397用于生成前述的选通信号。使能控制电路451 生成指定选通信号的输出使能时间段的使能信号。例如，使能控制电路451包括计数器。在 通知输入脉冲信号的下降边缘的检测信号ta时的时间点，开始使能控制电路451的计数操作。 这时，使能控制电路451对以50MHz输入的时钟信号进行计数，并在计数值达到预 设值时的时间点结束计数操作。使能控制电路451在该结束时间点仅输出一个使能信号。 "与"电路397通过使能信号与时钟信号的"与"操作生成选通信号。 变化点检测部分453是这样的电路设备，其基于在选通信号的输出时间点接收到 存储部分393中的多个时间点处的延迟输出信号，检测检测信号增加至参考电势Vref或更 大时的定时。例如，在检测信号小于参考电势Vref的时间段中，导致一系列"O"。同时，在 检测信号大于参考电势Vref的时间段中，导致一系列"l"。在该示例中，变化点检测部分 453对直到检测到"1"为止出现的"0"的数量进行计数，并将该计数值作为变化点的信息输 出。 图72具体图示了接收到变化点检测部分453中的数字序列的示例。图72的部分 (A)图示了输入脉冲信号的波形。图72的部分(B)图示了时钟信号的波形。如前所述，时 钟信号以50MHz(20ns)给出。图72的部分(C)图示了选通信号的波形。图72的部分(Dl) 是对应于执行输入操作的情况的第一接收示例的数字序列。图72的部分(D2)是对应于没 有执行输入操作的情况的第二接收示例的数字序列。如通过图72的部分(Dl)和(D2)之 间的比较而明显的，直到检测到"1"为止出现的"0"的数量根据输入操作的存在而显著地 变化。 计数值差l对应于差2ns(500MHz)。然而，为了实现随后的确定部分373中的确定 的精确执行，希望在参考点出现在没有执行输入操作的情况下的计数值的数量。也就是说， 希望校准操作。校准的方法类似于该第二实施例的第一示例中的校准的方法。
[D-3.处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器445的操作流程的电容性传感器模块441的处理操作 (图73)。 首先，序列发生器445生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S31)。对输 入脉冲信号的每个时段，序列发生器445将顶面侧上的电极模式5的坐标值X仅增加"1 "。 在图73的情况下，当增加的坐标值X达到"5"时，序列发生器445将坐标值X减回到"1 "， 并将底面侧上的电极模式的坐标值Y仅增加"1 "。当增加的坐标值Y达到"5"时，序列发生 器445将坐标值Y减回到"1"。 将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器353、多路复用器355、参考值表447 以及确定部分373。因此，适于每个测量点的参考值Vref从参考值表447给到比较器369。 此外，在输入输入脉冲信号的准备中，切换控制多路分离器353和多路复用器355。
同时，序列发生器445等待对输入脉冲信号的下降边缘的检测(S32)。如果检测到下降边缘，则序列发生器445向检测部分449通知边缘检测，并让使能控制电路451开始输 出使能信号。 这时，在延迟电路级391中，生成具有每2ns时间差的延迟输出信号。将在输入选 通信号时存在的延迟输出信号一起接收到存储部分393中。 之后，变化点检测部分453检测当检测信号超过参考电势Vref (即，变化点)时的 定时。序列发生器445等待变化点的检测处理的完成(S33)。接下来，序列发生器445输出 中断请求给确定部分373(S34)。对其输入中断请求的确定部分373比较检测到的计数值和 参考值，并基于比较结果确定对测量点的输入操作的存在。 之后，序列发生器445确定是否存在停止请求(S35)。如果没有确认停止请求，则 序列发生器445再次返回XY坐标的生成操作并重复先前的操作。如果确认了停止请求，则 序列发生器445结束操作。
[E-4.结论] 如前所述，即使在通过检测直到检测信号超过参考电势Vref为止的时间长度来 确定输入操作的存在的情况下，与现有技术相比，也允许显著高速的确定操作。例如，在执 行对于10个位置的确定处理的情况下，现有技术中必需20ms的时间。另一方面，在该示例 的情况下，花费20iis就足够了。因此，可以处理现有技术中难以处理的高速输入。
不必说，还能够将根据该示例的电容变化测量电路443用于多位置检测。此外，由 于直至电流输入电压输出放大器359的输入级、在电流模式下执行操作，因此预期高噪声 电阻。也就是说，关于检测精度，根据该示例的电容变化测量电路443也预期实现实际上足 够的精度。此外，在该示例的情况下，当使用具有50MHz(20ns)的时钟信号时，变化点的出 现位置能够被检测到相当于使用具有500MHz(2ns)的时钟信号的情况下的精度的精度。
也就是说，和现有类型相比，能够实现以更低频率操作的电容变化测量电路443。 由于能够降低操作时钟的频率，因此能够实现电容变化测量电路443的低电功耗。尤其在 将电容性传感器模块441安装到便携式电子设备上的情况下，这样的低电功耗对于实现长 寿命的操作时间是有利的。此外，由此也促进了在便携式电子设备上安装电容性传感器模 块441。 此夕卜，由于能够降低操作时钟的频率，因此可以去除如PLL(锁相环)电路的时钟 递增电路。因此，也能够便于电容性传感器模块443的集成。
[E.第四示例]
[E-l.检测原理] 在该示例中，关注检测信号对输入脉冲信号的脉冲宽度的差别。图74图示了关注 于测量点(闭合电路)的要测量的脉冲宽度AT和响应波形之间的关系。在该图中，在没 有执行输入操作的情况下的检测信号通过实线表示，而在执行输入操作的情况下的检测信 号通过虚线表示。 如图所示，与在没有执行输入操作的情况下的脉冲宽度ATI相比，在执行输入操 作的情况下的脉冲宽度A T2更长。在该示例中，将检测信号超过参考电势Vref的时间长度 测量为脉冲宽度。在该图中，水平轴指示从输入脉冲信号的下降定时起所经过的时间。在 该图中，垂直轴指示对应于响应波形的电流量。
[E-2.系统配置]
图75图示了根据该示例的电容性传感器模块461的系统配置的示例。在图75中， 与根据该第二实施例的第一示例的图49中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。电 容性传感器模块461包括电容性传感器设备343和电容变化测量电路463。
电容变化测量电路463包括振荡器351、多路分离器353、多路复用器355、序列发 生器465、电流输入电压输出型放大器359、比较器369、参考值表467、测量部分469以及确 定部分373。在该示例的情况下，由于测量从电流输入电压输出型放大器359输出的检测 信号的脉冲宽度，因此该第二实施例的第一示例中的峰值保持电路和其放电电路不是必需 的。下文将仅仅描述该示例中所采用的新组件。 [oeoe] [1.序列发生器] 序列发生器465是将与电极模式5的连接顺序、以及与作为响应信号的提取源的 电极模式7的连接顺序作为坐标信息(X， Y)输出的电路，向所述电极模式5提供输入脉冲 信号。在该示例中，序列发生器465基于输入脉冲信号的下降边缘来管理控制定时。该功 能与该第二实施例的第一示例中的功能相同。 在该示例中，序列发生器465也与该第二实施例的第一示例中的序列发生器相 似，因为序列发生器465生成测量部分469、确定部分373等的控制定时。然而，根据该示例 的序列发生器465将输入脉冲信号的下降边缘的检测信号输出给测量部分469，这是因为 在该示例中，检测信号的脉冲宽度的差别是测量目标。
[2.参考值表] 参考值表467是存储测量点的坐标以及对应的参考值Vref的存储区域。由于如 图54所示检测信号的振幅和波形根据测量点而显著地变化，因此参考电势Vref可根据测 量点而变化。因此，在该示例的情况下，为每个测量点优化参考电势Vref ，并且能够测量输 入操作的存在以作为脉冲宽度变化。
[3.测量部分] 测量部分469是检测从比较器369输入的比较输出信号中所示的逻辑输出电平的 变化点的电路设备。图76图示了根据该示例的测量部分469的结构的示例。在图76中， 与图71中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。测量部分469包括延迟电路级391、 存储部分393、使能控制电路451、"与"电路397以及变化点检测部分471。
在该示例中，测量部分469采用了具有与该第二实施例的第一示例中的结构相同 的结构的延迟电路级391。也就是说，延迟电路级391包括各自具有相同的单位延迟时间的 延迟元件的串联电路。在该示例中，还使用了在室温下具有2ns的单位延迟时间的延迟元 件。 在该示例的情况下，设置构造延迟电路级391的延迟元件的级数，使得在延迟电 路级391上同时存在的多个时间点处的延迟输出信号的时间长度长于可能出现作为延迟 输出信号的"l"的时间范围。也就是说，采用了与该第二实施例的第一示例中的检测方法 相同的检测方法。不必说，可以使用与该第二实施例的第二示例中的检测方法相同的检测 方法。下文将描述采用与第一示例的检测方法相同的检测方法的情况。
存储部分393包括将在每个延迟元件的每个输出级中出现的延迟输出信号与选 通脉冲同步地接收到相应的存储区域中的存储设备。在该示例中，存储部分393还包括与 延迟元件的数量相同数量的触发器电路。触发器电路的输入端子分别连接到延迟元件的对应的输出端子。 此外，触发器电路的输出端子分别连接到变化点检测部分471。此外，触发器电路
的时钟端子用于输入指定输入端子中出现的信号值的接收定时的选通信号。 使能控制电路451和"与"电路397意在生成前述的选通信号。使能控制电路451
生成指定选通信号的输出使能时间段的使能信号。例如，使能控制电路451包括计数器。在
通知输入脉冲信号的下降边缘的检测信号ta时的时间点开始使能控制电路451的计数操作。 这时，使能控制电路451对以50MHz输入的时钟信号进行计数，并在计数值达到预 设值时的时间点结束计数操作。希望为每个测量点设置计数操作的结束定时，这是因为测 量脉冲宽度所需的时间段长度根据测量点而很大地变化。 使能控制电路451在这样的结束时间点仅输出一个使能信号。"与"电路397通过 使能信号和时钟信号的"与"操作生成选通信号。变化点检测部分471是这样的电路设备， 其基于在选通信号的输出时间点接收到存储部分393中的多个时间点处的延迟输出信号， 检测检测信号为参考电势Vref或更大的时间段长度。变化点检测部分471对作为延迟输 出信号出现的"1"的数量进行计数。 图77具体图示了接收到变化点检测部分471中的数字序列的示例。图77的部分 (A)图示了输入脉冲信号的波形。图77的部分(B)图示了时钟信号的波形。如上所述，时 钟信号以50MHz(20ns)给出。图77的部分(C)图示了选通信号的波形。
图77的部分(Dl)图示了对应于没有执行输入操作的情况的第一接收示例的数字 序列。图77的部分(D2)图示了对应于执行输入操作的情况的第二接收示例的数字序列。 如可从图77的部分(Dl)和(D2)之间的比较看到的，"l"的数量根据输入操作的存在而显 著地变化。图77的部分(Dl)图示了通过14个延迟元件给出检测信号的脉冲宽度的情况。 图77的部分(D2)图示了通过20个延迟元件给出检测信号的脉冲宽度的情况。
计数值差l对应于差2ns(500MHz)。然而，为了在随后的确定部分373中实现确定 的精确执行，希望在参考点中出现在没有执行输入操作的情况下的计数值的数量。也就是 说，希望校准操作。校准的方法类似于第一示例中的方法。 [OS23] [E-3.处理操作的内容] 下文将描述根据序列发生器465的操作流程的电容性传感器模块461的处理操作 (图78)。 首先，序列发生器465生成坐标以指定操作面上的位置作为测量目标(S41)。对输 入脉冲信号的每个时段，序列发生器465仅将顶面侧上的电极模式5的坐标值X增加"1 "。 在图78的情况下，当增加的坐标值X达到"5"时，序列发生器465将坐标值X减回到"1 "， 并将底面侧上的电极模式的坐标值Y仅增加"1 "。当增加的坐标值Y达到"5"时，序列发生 器465将坐标值Y减回到"1"。 将如上生成的坐标值X和Y给到多路分离器353、多路复用器355、参考值表467 以及确定部分373。因此，从参考值表467将适于每个测量位置的参考值Vref给到比较器 369。此外，在输入输入脉冲信号的准备中，切换控制多路分离器353和多路复用器355。
同时，序列发生器465等待对输入脉冲信号的下降边缘的检测(S42)。如果检测到 下降边缘，则序列发生器465向测量部分469通知边缘检测，并让使能控制电路451开始输
43出使能信号。这时，在延迟电路级391中，生成具有每2ns的时间差的延迟输出信号。将在 输入选通信号时存在的延迟输出信号一起接收到存储部分393中。 之后，变化点检测部分471检测检测信号超过参考电势Vref (即，脉冲宽度)的时 间段长度，作为读取的数字序列中"1"的数量。 序列发生器465等待经过测量点的预期的第二个变化点的出现定时(S43)。然后， 序列发生器465输出中断请求给确定部分373(S44)。对其输入中断请求的确定部分373比 较检测到的计数值和参考值，并基于比较的结果确定对于测量点的输入操作的存在。
之后，序列发生器465确定是否存在停止请求(S45)。如果没有确认停止请求，则 序列发生器465再次返回XY坐标的生成操作以重复之前的操作。如果确认了停止请求，则 序列发生器465结束操作。
[F-4.结论] 如前所述，即使在通过检测检测信号超过参考电势Vref的时间段的长度来确定 输入操作的存在的情况下，与现有技术相比，也允许显著高速的确定操作。例如，在执行对 于10个位置的确定处理的情况下，现有技术需要20ms的时间。另一方面，在该示例的情况 下，花费20y s的时间足够了。因而，允许处理现有技术中难以处理的高速输入。
不必说，能够将根据该示例的电容变化测量电路463也用于多位置检测。此外，由 于直到电流输入电压输出型放大器359的输入级、在电流模式下执行操作。所以，预期高噪 声电阻。也就是说，关于检测精度，根据该示例的电容变化测量电路463预期实现实践中足 够的精度。此外，在该示例的情况下，当使用具有50MHz(20ns)的时钟信号时，变化点的出 现位置能够被检测到相当于使用具有500MHz(2ns)的时钟信号的情况下的精度的精度。
也就是说，和现有类型相比较，能够实现以较低频率操作的电容变化测量电路 463。由于能够降低操作时钟的频率，因此能够实现电容变化测量电路463的低电功耗。尤 其在将电容性传感器模块461安装到便携式电子设备上的情况下，这样低的电功耗对于实 现长寿命的操作时间是有利的。此外，在此情况下，可以促进在便携式电子设备上安装电容 性传感器模块461。 此夕卜，由于能够降低操作时钟的频率，因此能够去除如PLL(锁相环)电路的时钟
递增电路。此外，由于不需要时钟递增电路，因此不需要电容器的充电操作。因此，能够便
于电容变化测量电路463的集成。此外，与使用外部电容器的情况相比，能够减少集成电路
所需的引脚数。 [F.其它示例] [F-l.测量部分的其它结构1] 在前面的示例中，描述了通过使能信号和时钟信号的"与"操作生成选通信号的情 况。然而，还可以使用不生成选通信号的电路结构。 图79图示了对应于此类结构的确定部分481的电路示例。在图79中，与图59中 的元件相对应的元件附有相同的参考符号。测量部分481包括延迟电路级391、输入选择部 分483、存储部分485、使能控制电路487以及变化点检测部分489。如通过对其附上相同的 参考符号所图示的，延迟电路级391的结构与前述示例中的结构相似。也就是说，延迟电路 级391具有分别具有相同的单位延迟时间的延迟元件串联连接的电路结构。此外，根据前 述每个示例中要求的测量时间段长度来设置延迟元件的级数。
44
输入选择部分483和存储部分485是包括对应于延迟元件的输出端子的触发器和多路复用器的电路设备。 在使能信号为有效值的情况下(对应于前述示例的H电平)，多路复用器操作以选
择从相应的延迟元件输入的延迟输出信号。同时，在使能信号为无效值的情况下(对应于
前述示例的L电平)，多路复用器操作以选择相应的触发器的输出信号。 也就是说，构造输入选择部分483的多路复用器用于在使能信号为有效值的时间
段期间传送对应的延迟元件的延迟输出信号给触发器，并用于在其它时间段内循环触发器
的输出值。 同时，构造存储部分485的触发器执行操作以在每次输入时钟信号时接收多路复用器的输出信号。如上所述，通过输入选择部分483和存储部分485来实现相当于于前述各个示例的操作的操作。 将在对应于前述各个示例的时间生成使能信号的电路设备用于使能控制电路487。此外，将检测对应于前述各个示例的变化点的电路设备用于变化点检测部分489。也就是说，能够将具有该电路结构的确定部分481应用于前述的所有示例。
[F-2.测量部分的其它结构2] 在前面的所有示例中，描述了通过串联连接延迟元件来构造延迟电路级的情况。然而，通过其它电路结构也能够实现延迟输出信号，该延迟输出信号具有相差单位延迟时间的每个延迟量。 图80图示了对应于此类结构的确定部分491的电路示例。在图80中，与图59中的元件相对应的元件附有相同的参考符号。测量部分491包括延迟电路级493、存储部分393、使能控制电路495、"与"电路394以及变化点检测部分497。 如图80所示，延迟电路级493包括每个电路的延迟元件的级数相差一级的并联电路。 也就是说，延迟电路级493包含具有单位延迟时间的差延迟量的电路并联连接的结构，例如，由具有一个延迟元件的电路、具有两个延迟元件的电路、具有三个延迟元件的电路等所配置的结构。这样的电路结构的缺点是需要的延迟时间的范围越大，电路面积越大。然而，在延迟时间的范围小就足够的情况下，这样的电路结构是充分实际的电路结构。
将在对应于前述各个示例的时间生成使能信号的电路设备用于使能控制电路495。此外，将对应于前述各个示例检测变化点的电路设备用于变化点检测部分497。也就是说，能够将具有该电路结构的测量部分491应用于前述的所有示例。
[应用][OS52] [产品示例][OS53] [a.系统配置] 在前面的描述中，已经解释了电容性传感器模块的结构和操作内容。然而，前述的电容性传感器模块还可以通过安装在各种电子设备上的产品的形式分发。下文将描述在电子设备上安装电容性传感器模块的示例。
图82和图83图示了电子设备的功能结构的示例。 如图82所示的电子设备161具有作为下述电子设备的功能结构，其中电容性传感器模块165置于显示设备163的表面。用于控制整个系统的系统控制部分167安装在电子设备161上。例如，使用液晶面板、有机EL显示面板、FED面板、等离子面板等作为显示设备163。 如图83所示的电子设备171具有作为其中不使用显示设备的电子设备的功能结构。电子设备171具有例如作为扫描仪等的功能结构，其指定所述提取范围，同时通过电容性传感器模块173传输提取范围和观看该提取范围。不必说，将用于控制整个系统的系统控制部分175安装在电子设备171上。[OS58] [b.具体示例] 下文将描述电子设备的具体外观示例。 图84图示了电视接收器181的外观示例。电视接收器181具有显示屏185和电容性传感器模块187安排在外壳183的前面的结构。前述的各种示例应用于电容性传感器模块187。 图85图示了数字相机191的外观示例。图85的部分(A)是前面侧(被摄体侧)的外观示例，而图85的部分(B)是后面侧(拍摄者侧)的外观示例。 数字相机191包括防护盖193、成像镜头部分195、显示部分197、电容性传感器模块199、控制开关201以及快门按钮203。前述的各种示例应用于电容性传感器模块199。
图86图示了摄影机211的外观示例。视频摄影机211包括用于获取位于主体213前面的被摄体的图像的成像镜头215、捕获开始/停止开关217、显示屏219以及电容性传感器模块221。前述的各种示例应用于电容性传感器模块221。 图87图示了作为移动终端设备的移动电话231的外观示例。图87的部分(A)和(B)中所示的移动电话231是折叠移动电话。图87的部分(A)图示了处于外壳打开状态的外观示例，而图87的部分(B)图示了处于外壳折叠状态的外观示例。 移动电话231包括上组件(package) 233、下组件235、连结部分(此示例中为铰链部分)237、主显示屏239、电容性传感器模块241、辅助显示屏243、电容性传感器模块245、画面灯247以及成像镜头249。前述的各种示例应用于电容性传感器模块241和245。
图88图示了笔记本个人计算机251的外观示例。图88中所示的笔记本个人计算机251包括下外壳253、上外壳255、键盘257、显示屏259以及电容性传感器模块261。前述的各种示例应用于电容性传感器模块261。 另外，说明书中的"电子设备"包括便携式音频再现器、游戏机、电子书、电子词典、
固定家用电器、工业机器，商业仪器等。 从上述的本发明第二实施例可以提取以下技术。 [A.电容性传感器设备的电容变化检测电路] 例如，提出包括以下设备的电容性传感器设备的电容变化检测电路。
(1)电极驱动部分，其在给定时段内向电容性传感器设备中的多列第一电极模式
线序施加脉冲信号。 (2)比较检测信号和参考值的比较器，检测信号从其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式中的每个提取。
(3)延迟电路级，其顺序地延迟比较器的比较输出信号，并且生成多个延迟输出信
号，所述延迟输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。
(4)存储部分，其存储对应于多个延迟输出信号的多个信号值。
(5)检测部分，其基于存储部分中存储的多个信号值，以单位延迟时间长度的精度检测作为测量目标的时间量。 有利地，延迟电路级中的延迟量的范围等于或大于在检测信号中可能出现变化点的时间范围。 有利地，延迟电路级中的延迟量的范围在检测信号的信号值中可能出现变化点的时间范围之内，并且通过在多个时间点处重复检测操作和将信号值存储到存储部分的存储操作来执行对作为测量目标的时间量的检测。[OS78] [B.电容性传感器模块] 此外，例如，提出包括以下设备的电容性传感器模块。 (1)具有多列第一电极模式和在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式的电容性传感器设备，将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加于所述多列第一电极模式。 (2)电极驱动部分，其在给定时段内向所述多列第一电极模式线顺施加脉冲信号。
(3)比较检测信号和参考值的比较器，所述检测信号从所述多列第二电极模式的每个提取。
(4)延迟电路级，其顺序地延迟比较器的比较输出信号，并且生成多个延迟输出信
号，所述多个延迟输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。
(5)存储部分，其存储对应于多个延迟输出信号的多个信号值。
(6)检测部分，基于存储部分中存储的多个信号值，以单位延迟时间长度的精度检
测作为测量目标的时间量。
(7)确定部分，其基于由检测部分检测到的时间量，确定使用人体或具有相当于人
体的电特性的电特性的物体的输入操作。 [C.检测电容性传感器设备的电容变化的方法] 此外，例如，提出包括以下步骤的检测电容性传感器设备的电容变化的方法。
(1)在给定时段内向电容性传感器设备中的多列第一电极模式线序施加脉冲信号。 (2)比较检测信号和参考值，其中检测信号从其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式的每个提取。
(3)顺序地延迟通过比较所获得的比较输出信号，并生成多个延迟输出信号，所述
多个延迟输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。
(4)在存储部分中存储对应于多个延迟输出信号的多个信号值。
(5)基于存储部分中存储的多个信号值，以单位延迟时间长度的精度检测作为测
量目标的时间量。 [D.电子设备] 此外，例如，提出包括以下设备的电子设备。
(1)显示设备。 (2)安排在显示设备的表面上的电容性传感器设备，其具有多列第一电极模式和在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式，向所述多列第一电极模式施加具有给定时段的输入脉冲信号。
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(3)电极驱动部分，其在给定时段内向所述多列第一电极模式线序施加脉冲信号。
(4)比较检测信号和参考值的比较器，所述检测信号从所述多列第二电极模式中的每个提取。
(5)延迟电路级，其顺序地延迟比较器的比较输出信号，并生成多个延迟输出信
号，所述多个延迟输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。
(6)存储部分，其存储对应于多个延迟输出信号的多个信号值。
(7)检测部分，其基于存储部分中存储的多个信号值，以单位延迟时间长度的精度
检测作为测量目标的时间量。
(8)确定部分，其基于通过检测部分检测到的时间量，确定使用人体或具有相当于
人体的电特性的电特性的物体的输入操作。
(9)系统控制部分，其控制整个系统的操作。 [E.电子设备] 此外，例如，提出包括以下设备的电子设备。 (1)具有多列第一电极模式和在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式的电容性传感器设备，将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加给所述多列第一电极模式。 (2)电极驱动部分，其在给定时段内向所述多列第一电极模式线序施加脉冲信号。
(3)比较检测信号和参考值的比较器，所述检测信号从所述多列第二电极模式中的每个提取。
(4)延迟电路级，其顺序地延迟比较器的比较输出信号，并生成多个延迟输出信
号，所述多个延迟输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。
(5)存储部分，其存储相应于多个延迟输出信号的多个信号值。
(6)检测部分，其基于存储部分中存储的多个信号值，以单位延迟时间长度的精度
检测作为测量目标的时间量。
(7)确定部分，其基于通过检测部分检测到的时间量，确定使用人体或具有相当于
人体的电特性的电特性的物体的输入操作。
(8)系统控制部分，其控制整个系统的操作。 在本发明的实施例的情况下，在延迟电路级中顺序地延迟作为检测信号和参考值之间的比较结果的比较输出信号。这时，在延迟电路级中总是存在多个比较输出信号，这些比较输出信号具有相差单位延迟时间长度的不同比较时间点。从存储部分取出延迟电路级中存在的多个比较输出信号的每个信号值以检测作为测量目标的时间量。以单位延迟时间长度的精度来确定要检测的时间量，所述单位延迟时间长度相当于延迟电路级中延迟元件的一个级。结果，即使操作时钟速率很低，也能够以高精度检测与输入操作相关联的检测信号的波形变化。 本申请包含涉及于2008年8月8日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2008-206443、以及2008年9月22日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2008-243081中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。 本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等同物的范围内。
权利要求
一种用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，包括电极驱动部分，其将具有给定时段的输入脉冲信号线序地施加于所述电容性传感器设备中的多列第一电极模式；峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为对应电势存储到电容性元件中，所述检测信号从在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式中的每个提取；电流源，其在输入脉冲信号的一个时段中初始化所述电容性元件的电势；比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值相比较；以及多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息来确定是否执行了使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，所述定时信息表示在电容性元件中保持的电势与参考值相交叉时的定时。
2. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中为对应于 第一和第二电极模式的交叉位置的每个测量点提供参考定时信息。
3. 根据权利要求2所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中所述定时 信息定义为从输入脉冲信号的边缘检测定时到在电容性元件中保持的电势与参考值相交 叉时的定时所经过的时间，以及所述参考定时信息定义为没有操作时所经过的时间。
4. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中通过所述 电流源的放电操作的开始定时被确定为在检测信号的预期峰值电平到来的定时之时或之 后。
5. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中基于通过 第一和第二电极模式上的第一传播路径长度、和直到每个电极模式的第二传播路径长度的 组合所确定的总传播路径长度，为每个操作区域设置输入脉冲信号的脉冲频率。
6. 根据权利要求5所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中对于总 传播路径长度短于预定值的第一操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第一脉冲频率 Fl，并且对于总传播路径长度长于预定值的第二操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第 二脉冲频率F2 ( > Fl)。
7. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中基于通过 第一和第二电极模式上的第一传播路径长度、和直到每个电极模式的第二传播路径长度的 组合所确定的总传播路径长度，为每个操作区域设置电流源的电流量。
8. 根据权利要求7所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中对于总传 播路径长度短于预定值的第一操作区域，将电流量设为第一电流量I1，并且对于总传播路径长度长于预定值的第二操作区域，将电流量设为第二电流量 I2( < II)。
9. 根据权利要求8所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中对于总 传播路径长度短于预定值的第三操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第一脉冲频率 Fl，并且对于总传播路径长度长于预定值的第四操作区域，将输入脉冲信号的脉冲频率设为第 二脉冲频率F2 ( > Fl)。
10. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中基于通 过第一和第二电极模式上的第一传播路径长度、和直到每个电极模式的第二传播路径长度 的组合所确定的总传播路径长度，为每个操作区域设置比较器的参考值。
11. 根据权利要求io所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中对于总 传播路径长度长于预定值的第一操作区域，将参考值设为第一参考值Rl，并且对于总传播路径长度短于预定值的第二操作区域，将参考值设为第二参考值R2 0Rl)。
12. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中所述峰 值保持电路保持检测信号的正极时段的峰值电平。
13. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中所述峰 值保持电路保持检测信号的负极时段的峰值电平。
14. 根据权利要求1所述的用于电容性传感器设备的电容变化测量电路，其中所述峰 值保持电路保持检测信号的正极时段的峰值电平和负极时段的峰值电平的绝对值，以及电流源在输入脉冲信号的半个时段内初始化电容性元件的电势。
15. —种电容性传感器模块，包含电容性传感器设备，其具有多列第一电极模式以及在其他层中的与第一电极模式相交 叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加给所述多列第一电 极模式；峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中，所述检测信号从多列第二电极模式中的每个提取；电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化所述电容性元件的电势；比较器，其将所述电容性元件中保持的电势与参考值相比较；以及多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息确定是否执行了使用人体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，所述定时信息表示在所述电容性元件中保持的电势与参考值相交叉时的定时，并为输入脉冲信号的每个传播路径设置所述参考定时信息。
16. —种测量电容性传感器设备的电容变化的方法，包括以下步骤 将具有给定时段的输入脉冲信号线序施加于所述电容性传感器设备中的多列第一电极模式；将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中，所述检测信号从在其他 层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式的每个提取； 在输入脉冲信号的一个时段内初始化所述电容性元件的电势； 将电容性元件中保持的电势与参考值相比较；以及基于定时信息和参考定时信息来确定是否执行了使用人体或具有相当于人体的电特 性的电特性的物体的输入操作，所述定时信息表示在所述电容性元件中保持的电势与参考 值相交叉时的定时，并且为输入脉冲信号的每个传播路径设置所述参考定时信息。
17. —种电子设备，包括 显示设备；安排在所述显示设备的表面上的电容性传感器设备，并且其具有多列第一电极模式以及在其他层中的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入 脉冲信号线序施加给所述多列第一电极模式；峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中，所述 检测信号从多列第二电极模式中的每个提取；电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化所述电容性元件的电势；比较器，其将所述电容性元件中保持的电势与参考值相比较；多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息确定是否执行了使用人体 或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，所述定时信息表示在电容性元件 中保持的电势与参考值相交叉时的定时，并且为输入脉冲信号的每个传播路径设置所述参 考定时信息；以及系统控制部分，其控制整个系统的操作。
18. —种电子设备，包括由透明材料形成的电容性传感器设备，并且其具有多列第一电极模式以及在其他层中 的与第一电极模式相交叉的多列第二电极模式，其中将具有给定时段的输入脉冲信号线序 施加给所述多列第一电极模式；峰值保持电路，其将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中，所述 检测信号从多列第二电极模式中的每个提取；电流源，其在输入脉冲信号的一个时段中初始化所述电容性元件的电势；比较器，其将电容性元件中保持的电势与参考值相比较；多个确定部分，每个确定部分基于定时信息和参考定时信息来确定是否执行了使用人 体或具有相当于人体的电特性的电特性的物体的输入操作，所述定时信息表示在电容性元 件中保持的电势与参考值相交叉时的定时，并且为输入脉冲信号的每个传播路径设置所述 参考定时信息；以及系统控制部分，其控制整个系统的操作。
全文摘要
提高用于电容性传感器设备的电容变化测量电路中的扫描速率。该电路包括电极驱动部分，其将输入脉冲信号线序施加于电容性传感器设备中的多列第一电极模式；峰值保持电路，将检测信号的峰值电平作为对应的电势存储到电容性元件中，所述检测信号从每列第二电极模式提取；电流源，其在输入脉冲信号的一个时段内初始化所述电容性元件中的电势；比较器，其将所述电容性元件中的电势与参考值相比较；以及确定部分，其每个基于定时信息和参考定时信息来确定是否执行使用人体等的输入操作，所述定时信息表示当所述电容性元件中保持的电压与参考值相交叉时的定时。
文档编号G06F3/044GK101726669SQ20091022147
公开日2010年6月9日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月8日
发明者中村修, 伊藤明, 小泽仁, 平坂久门, 广瀬俊彦, 广瀬寿幸 申请人:索尼株式会社