触摸传感器的制造方法

触摸传感器的制造方法
【专利摘要】提供一种能够在周期性的噪声多的环境中不受该噪声的影响地感测人体的接近或者接触的触摸传感器。触摸传感器具备：手指等人体接近或者接触的检测电极；测量电路，其测量与在检测电极处产生的静电电容对应的电气量；检测电路，其在由测量电路得到的测量值超过所设定的阈值时输出检测信号；第一计时电路，其对规定期间进行计时；第二计时电路，其在利用第一计时电路进行计时的期间，对从检测电路输出检测信号的时间的总时间进行计时；时间比较电路，其求出利用第一计时电路计时的规定期间与利用第二计时电路计时得到的总时间的比较值；以及值比较电路，其将利用时间比较电路求出的比较值与规定值进行比较。
【专利说明】触摸传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种触摸传感器，详细地说涉及一种能够在周期性的噪声多的环境中不受该噪声的影响地进行触摸检测的触摸传感器。
【背景技术】
[0002]以往，在屋内和屋外的各种装置、设备中广泛使用触摸传感器、使用了该触摸传感器的触摸开关，该触摸传感器在人的手指等接近或者接触的操作部分具备一个或者多个检测电极，通过对在该检测电极处产生的寄生电容或者与接地(大地)之间的静电电容的变化进行测量来感测人体的接近或者接触。
[0003]在这种触摸传感器中存在以下问题:如果仅观察与静电电容对应的电气量的变化且在其值超过(或者低于)固定的阈值时判断为存在人体的接触，则由于在检测电极处产生的静电电容随着环境等发生变化、或者被检测的电气量受到噪声的影响发生变化而产生误判断。
[0004]作为该问题的对策，例如使用了在与静电电容对应的电气量超过阈值达固定时间以上的情况下判断为存在人体的接触等各种方法。另外，已知如下一种触摸传感器(参照专利文献I):为了不依赖于温度等环境变化而进行准确的触摸检测，对检测电极间的静电电容变化进行检测并求出其变化速度，在从发生了规定的变化速度以上的变化的时刻起该规定的变化速度以上的变化持续了规定时间以上时，确定触摸检测。
[0005]专利文献1:日本特开平11-136116号公报
实用新型内容
[0006]实用新型要解决的问题
[0007]由于手指等人体接近或者接触(触摸)检测电极，在检测电极处产生的寄生电容或者与大地之间的静电电容、在两个检测电极之间产生的静电电容发生变化。关于在对与该静电电容或者其变化对应的电气量进行检测的触摸传感器或者触摸开关中将检测出的电气量的测量值与规定的阈值进行比较、在例如连续固定时间以上超过阈值的情况下判断为存在人体的触摸的方法，存在以下问题:当被检测的电气量中包含噪声时在阈值的上下变动，存在感测不到人的手指等的触摸的情况。另外，即使为了去除噪声成分而对所要检测的电信号进行过滤，在存在大的噪声的情况下，也难以获得可靠地感测人体的触摸且灵敏度和响应性优良的触摸传感器。
[0008]另外，即使如上述专利文献I所记载那样设为当静电电容的变化速度为规定的变化速度以上且持续固定时间时确定触摸检测，在所要检测的静电电容的信号中叠加有噪声的情况下，由于在该固定时间的期间内变化速度的值、朝向发生变化，因此也存在不能可靠地感测人体的触摸的问题。
[0009]即，在如上所述的任何一种感测方法中，在与静电电容或者其变化对应的电气量的信号中包含噪声的情况下，均难以准确地感测人体的触摸。作为对触摸传感器造成影响的噪声，存在周期性的噪声，该周期性的噪声从各种电力电路、电动机等被人体感应，具有固定范围的周期(频率)。例如存在以下情况:从交流的商用电源经由寄生电容、人体被感应，在被检测电极检测的信号中夹杂着该交流感应杂音。
[0010]本实用新型鉴于如上所述的问题，其目的在于提供一种能够在周期性的噪声多的环境中不受该噪声的影响地感测人体的接近或者接触的触摸传感器。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]为了解决上述问题，本第一实用新型的触摸传感器是一种用于检测人体的接近或者接触的触摸传感器，其宗旨在于，具备:人体接近或者接触的检测电极；测量电路，其测量与在上述检测电极处产生的静电电容对应的电气量；检测电路，其在由上述测量电路得到的测量值超过所设定的阈值时输出检测信号；第一计时电路，其从计时开始起进行规定期间的计时；第二计时电路，其在利用上述第一计时电路进行计时的期间，对从上述检测电路输出上述检测信号的时间的总时间进行计时；时间比较电路，其求出利用上述第一计时电路计时的上述规定期间与利用上述第二计时电路计时得到的上述总时间的比较值；以及值比较电路，其将利用上述时间比较电路求出的上述比较值与规定值进行比较。
[0013]本第二实用新型的宗旨在于，在上述第一实用新型中，在利用上述测量电路测量的上述电气量的变动中包含周期已知的噪声的情况下，上述第一计时电路将超过上述噪声的一个周期的时间作为上述规定期间来进行计时。
[0014]本第三实用新型的宗旨在于，在上述第二实用新型中，还具备:第三计时电路，其将从上述检测电路连续输出上述检测信号的时间作为连续时间来进行计时；以及第二值比较电路，其将利用上述第三计时电路计时得到的上述连续时间与第二规定时间进行比较。
[0015]本第四实用新型的宗旨在于，在上述第二实用新型中，还具备:滤波电路，其使由上述测量电路得到的测量值的变动中的上述噪声成分减少；以及阈值设定电路，其根据通过上述滤波电路的信号来设定上述阈值。
[0016]本第五实用新型的宗旨在于，在上述第三实用新型中，还具备:滤波电路，其使利用上述测量电路测量出的信号中的上述噪声的成分减少；以及阈值设定电路，其根据通过上述滤波电路的信号来设定上述阈值。
[0017]本第六实用新型的宗旨在于，在上述第一实用新型中，还具备:第三计时电路，其将从上述检测电路连续输出上述检测信号的时间作为连续时间来进行计时；以及第二值比较电路，其将利用上述第三计时电路计时得到的上述连续时间与第二规定时间进行比较。
[0018]实用新型的效果
[0019]根据本第一实用新型的触摸传感器，具备:手指等人体触摸(接近或者接触)的检测电极；测量电路，其测量与在检测电极处产生的静电电容对应的电气量；检测电路，其在由上述测量电路得到的测量值超过所设定的阈值时输出检测信号；第一计时电路，其从计时开始起对规定期间进行计时；第二计时电路，其在利用上述第一计时电路进行计时的期间，对输出上述检测信号的时间的总时间进行计时；时间比较电路，其求出利用上述第一计时电路计时的上述规定期间与利用上述第二计时电路计时得到的上述总时间的比较值；以及值比较电路，其将利用上述时间比较电路求出的上述比较值与规定值进行比较，因此以固定周期在规定时间内利用上述测量电路进行测量，通过将其测量值超过阈值的总时间与上述规定时间进行比较，能够对人体的触摸进行判定。即，本触摸传感器能够求出规定期间与由该测量电路得到的测量值超过阈值的时间(从检测电路输出检测信号的时间)的总时间的比较值，并将该比较值与规定值进行比较，从而判定是否存在人体的触摸。例如，当针对规定期间而总时间为规定的比率以上时，能够判定为存在人体的触摸。由此，关于本触摸传感器，即使在被检测的电气量或者与其变化对应的信号中包含周期性的噪声、由于噪声而测量值在阈值上下变动的情况下，也能够根据在规定期间内对超过阈值的时间进行合计而得到的总时间来可靠地感测人体的触摸。另外，与通过强滤波单元去除噪声的情况相比，本触摸传感器易于维持针对触摸的检测灵敏度和响应性。
[0020]在由上述测量电路得到的测量值的变动中包含周期已知的噪声的情况下，上述第一计时电路将超过上述噪声的一个周期的时间作为上述规定期间来进行计时，在该情况下，通过针对固定范围的周期(频率)的噪声决定恰当的期间，能够在包含与由人体的触摸引起的测量值的变动相比周期短的噪声时有效地进行人体的触摸感测。
[0021]另外，还具备:第三计时电路，其将从上述检测电路连续输出上述检测信号的时间作为连续时间来进行计时；以及第二值比较电路，其将利用上述第三计时电路计时得到的上述连续时间与第二规定时间进行比较，在该情况下，当由上述测量电路得到的测量值连续超过所设定的阈值达第二规定时间时，能够判断为存在人体的接近或者接触。由此，关于本触摸传感器，在上述测量值的变动中不包含大的噪声的情况下，也能够快速且稳定地感测人体的触摸。
[0022]还具备:滤波电路，其使由上述测量电路得到的测量值的变动中的上述噪声成分减少；以及阈值设定电路，其根据通过上述滤波电路的信号来设定上述阈值，在该情况下，能够基于通过滤波电路而被去除了噪声成分的测量值的变动，总是与测量值的水平相应地设定最佳的阈值。由此，关于本触摸传感器，不仅能够与环境变化对应地设定最佳的阈值，还能够通过适度的滤波效果来去除噪声，并且在确保触摸传感器的检测灵敏度和响应性的同时根据上述总时间或者上述连续时间更为准确地进行人体的触摸判定。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]关于本实用新型，列举了本实用新型的典型的实施方式的并非用于限定的例子，一边参照所提及的多个附图一边通过以下详细的叙述进一步地进行说明，相同的参照标记在附图的几个图中表示相同的部件。
[0024]图1是概念性地表示本触摸传感器的框图。
[0025]图2是表示本实施方式所涉及的触摸传感器的结构的示意性的框图。
[0026]图3是表示具备滤波电路和阈值设定电路的触摸传感器的结构的示意性的框图。
[0027]图4是为了说明本实施方式所涉及的触摸传感器的动作而表示由测量电路得到的测量值的变动和所设定的阈值的曲线图。
[0028]图5是表示由测量电路得到的测量值的变动和由滤波单元设定的阈值的曲线图。
[0029]图6是用于说明触摸传感器的控制方法的流程图。
[0030]图7是表示由测量电路得到的测量值的变动和通过以往的滤波处理设定的阈值的曲线图。
[0031]图8是针对由测量电路得到的测量值的变动进行更强的滤波处理来去除噪声的情况的曲线图。[0032]附图标记说明
[0033]1、11:触摸传感器；2:检测电极；3:测量电路；31:滤波电路；32:阈值设定电路；
4:判断部；41:总时间感测单元；410:检测电路；411:第一计时电路；412:第二计时电路；413:时间比较电路；414:值比较电路；42:连续时间感测单元；422:第三计时电路；424:第二值比较电路；9:人体。
【具体实施方式】
[0034]下面，参照图1?图8详细地说明本实用新型的触摸传感器。
[0035]在此示出的事项用于例示性地说明所例示的内容以及本实用新型的实施方式，是以提供认为能够最有效且易于理解本实用新型的原理和概念性特征的说明为目的而叙述的。基于这一点，不是意图超出本实用新型的基本理解所需程度地示出本实用新型的详细结构，而是通过结合附图进行的说明来使本领域的技术人员明白本实用新型的几个实施方式实际上如何体现。
[0036]1.触摸传感器的结构
[0037]图1是概括性地表示本触摸传感器的框图。本触摸传感器I是用于检测人体的接近或者接触(以下将“接近或者接触”称为“触摸”。)的触摸传感器，具备人体9触摸的检测电极2、用于测量与在检测电极2处产生的静电电容或者其变化对应的电气量的测量电路3以及使用由测量电路3周期性地测量出的测量值来判断人体9的触摸的判断部4。另夕卜，触摸传感器I具备用于使测量电路3和判断部4动作的未图示的电源等。
[0038]检测电极2是被配设为人体接近或者接触其表面的导电体，对其数量、形状、大小、结构等不作特别地限定。另外，对导电体的材质也不作特别地限定，除了金属以外，还可以使用导电布等。在此，所谓向检测电极2的人体的“接近”，除了使手掌、手指靠近检测电极的表面的方式以外，还包括人体经由覆盖检测电极的表面的绝缘物来接触的方式，将“接触”设为人体直接接触检测电极的表面的方式。
[0039]测量电路3是用于对在所连接的检测电极2处产生的电气量进行检测、测量的电路。对检测电极2和测量电路3的结构以及要检测的电气量不作特别地限定，能够应用公知的触摸传感器所使用的结构和检测方式。例如，能够作为检测电极2而具备一个电极，测量在该电极处产生的寄生电容或者与大地之间的静电电容。在这种情况下，例如能够对检测电极2的电位进行检测，使用设置于测量电路3的AD转换器等将其值Cx测量为电气量。另外，还能够作为检测电极2而具备两个电极，测量在两个电极之间产生的静电电容。除了测量电位以外，还可以测量阻抗、频率的变化等作为与在检测电极处产生的静电电容对应的电气量。
[0040]测量电路3将得到的测量值(Cx)发送到判断部4。从测量电路3输出的测量值(Cx)是模拟信号还是进行了数字转换的信号均可。
[0041]判断部4构成为使测量电路3以固定的周期(采样周期)测量在检测电极处产生的电气量，并输入由测量电路3得到的测量值。能够适当地设定采样周期(例如lms)。另夕卜，判断部4构成为基于该测量值的变动进行运算处理、阈值的设定处理。能够将该阈值设为预先设定的值。但是，通常情况下除了触摸的有无以外，由于温度、湿度等环境的不同，在检测电极2处产生的电气量也发生变化，其结果是由测量电路3得到的测量值的水平发生变化，因此优选逐次调整设定阈值。
[0042]而且，判断部4构成为通过进行所设定的阈值与测量值的比较、测量值连续超过阈值的时间(连续时间Tc)的计算以及测量值超过阈值的时间的总时间(总时间Ts)的计算等处理来判定是否存在人体对检测电极2的触摸。此外，在以下附图中，当存在触摸时，由测量电路3得到的测量值低于阈值，将测量值在存在触摸时的方向上超过阈值的状态称为“超过了阈值”。
[0043]关于判断部4的处理，可以通过硬件、软件中的任一个来实现，理想的是能够通过以具备未图示的CPU、存储器(R0M、RAM等)、输入输出电路等的微控制器(微计算机)为中心、具备输入输出接口等外围电路来构成。另外，也可以使用可编程的逻辑电路、门矩阵及其它逻辑电路来构成。也可以在该微控制器等中内置上述测量电路3。
[0044]另外，判断部4能够构成为与各种装置、设备(例如照明、空调、AV设备、自动开闭式窗等)电连接，在判定为人体接近或者接触的状态的情况下，将该判定或者用于进行基于判定的动作的接近检测信号S输出到这些装置等。
[0045]在判断部4中具备总时间感测单元41，该总时间感测单元41在规定期间(Tat)内求出由测量电路3测量出的测量值超过上述阈值的时间的总和，当该总时间Ts相对于规定期间Tat为规定的比率以上的时间时判断为存在人体的接近或者接触。在此，能够将上述规定期间(以下也称为“对象期间”)Tat设为从任意时刻开始的预先决定的长度的期间。另外，针对对象期间Tat，能够预先决定比对象期间Tat短的时间作为规定的比率以上的时间。
[0046]另外，由于外来噪声使在检测电极2处产生的电气量发生变化而因此在由测量电路3得到的测量值随时间变动的情况下，难以通过判断部4准确地感测人体的触摸。作为对触摸传感器I造成影响的噪声，存在周期性的噪声，该周期性的噪声从周围的各种电力电路、电动机等被人体感应且具有固定范围的周期(频率)。例如，存在以下情况:从商用电源的布线和设备等经由寄生电容、人体等被感应而在由检测电极2检测的信号及其测量值的变动中包含电源频率(50Hz或者60Hz)或者其整数倍的频率的交流感应噪声(参照图4)。
[0047]在由测量电路3测量出的测量值的随时间的变动中包含如交流感应噪声那样的周期已知的噪声的情况下，能够将对象期间Tat设为超过该噪声的一个周期的时间(优选为噪声的一个周期的2?4倍)。能够针对噪声的固定范围的周期适当地决定对象期间Tat，针对对象期间Tat适当地决定规定比率以上的时间(例如对象期间的15?50%左右的时间或者噪声的一个周期的0.5?2倍左右的时间)，由此能够有效地进行包含比对象期间Tat短的周期噪声时的人体的触摸感测。
[0048]判断部4除了通过上述总时间感测单元41判断人体的触摸以外，还能够具备连续时间感测单元42，该连续时间感测单元42在由测量电路3得到的测量值连续超过上述阈值达第二规定时间时判断为存在人体的触摸。能够适当地设定上述第二规定时间(例如，噪声的一个周期的0.5?2倍左右)。通过具备该连续时间感测单元42，在由测量电路3得到的测量值的变动中不包含大的噪声的情况下，如果测量值连续超过阈值的时间(连续时间Tc)为固定时间以上则判断为存在触摸，能够快速且稳定地感测人体的触摸。
[0049]通常，在由测量电路3得到的测量值的变动中包含噪声，因此优选去除噪声成分。另外，用于根据由测量电路3得到的测量值判定是否为触摸状态的基准随着温度、湿度等环境条件发生变化，因此优选逐次计算并设定上述阈值。因此，能够构成为基于经由阻止(减少)由测量电路3得到的测量值的变动中的上述噪声的上述滤波单元生成的信号(滤波信号)来设定上述阈值。
[0050]对上述滤波单元不作特别地限定，例如能够构成为通过判断部4所具备的硬件或者软件来对由测量电路3产生的测量值的变动进行滤波处理。另外，也可以构成为，在测量电路3中，基于在检测电极2处产生的电气量的信号经由低通滤波电路来生成滤波信号，使用该滤波信号来设定阈值。总之构成为能够任意设定滤波器的特性、级数，基于去除了一定限度的噪声的测量值的变动，通过使用了硬件或者软件的恰当的运算来实施用于触摸判定的调整，由此设定上述阈值。
[0051]作为例子，在图5中列举了基于由测量电路得到的测量值Cx的变动，通过软件的滤波处理来设定阈值的例子。本图是如下的例子:使用两阶的一次滞后运算对由测量电路3得到的周期性的测量值Cx进行滤波处理，通过对各阶的输出值和规定的调整值进行运算来求出作为触摸判定的基准的阈值。使用公知的滤波电路也能够构成相同的滤波处理。
[0052]具体地说，能够如图2所示那样构成本实施方式所涉及的触摸传感器。关于检测电极2和测量电路3与上述情况相同。在图2所示的结构中，上述判断部4具备:检测电路410，其在从测量电路3输出的测量值Cx的信号超过所设定的阈值时输出检测信号A ;第一计时电路411,其从计时开始起进行规定期间Tat的计时；第二计时电路412,其在利用第一计时电路411进行计时的期间，对输出检测信号A的时间的总时间(Ts)进行计时；时间比较电路413，其求出利用第一计时电路411计时的规定期间Tat与利用第二计时电路412计时得到的总时间Ts的比较值(Cs);以及值比较电路414，其将利用时间比较电路413求出的比较值Cs与规定值进行比较。值比较电路414能够构成为当比较值Cs超过规定值时输出接近检测信号S。
[0053]在上述结构中，上述总时间感测单元41由检测电路410、第一计时电路411、第二计时电路412、时间比较电路413以及值比较电路414构成。
[0054]检测电路410构成为使用公知的比较器电路等将测量电路3的输出信号(测量值Cx)与所设定的阈值进行比较，当测量值Cx超过阈值时输出检测信号A。该检测信号A被输入到第二计时电路412。
[0055]第一计时电路411能够由对预先决定的对象期间Tat进行计时的计时器来构成。第一计时电路411能够构成为将表示为计时中的信号输出到第二计时电路412、时间比较电路413等。利用第一计时电路411开始计时的定时是任意的，例如还可以设置用于以比对象期间Tat长的周期启动第一计时电路411的计时器。
[0056]第二计时电路412构成为使用公知的计时器或者计数电路，在利用第一计时电路411进行对象期间Tat的计时过程中测量从检测电路410输出检测信号A的时间的总时间Ts0即使没有连续地输出检测信号A，只要将进行输出的时间进行累计作为总时间Ts即可。
[0057]时间比较电路413是求出利用第一计时电路411计时的对象期间Tat与利用第二计时电路412测量出的总时间Ts的比较值Cs的电路。作为比较值Cs，能够采用各种值。例如，对象期间Tat是预先决定的，因此也可以将总时间Ts本身设为比较值Cs。另外，也可以将总时间Ts相对于对象期间Tat的比率、即通过除法电路等将总时间Ts除以对象期间Tat而得到的值设为比较值Cs。
[0058]值比较电路414能够使用公知的数值比较器等来构成。例如，作为比较值Cs，无论在使用总时间Ts的情况下，还是在使用上述比率的情况下，只要将与各情况相应地预先决定的规定值与比较值Cs进行比较即可。而且，值比较电路414能够构成为当比较值Cs超过该规定值时输出接近检测信号S。
[0059]在由测量电路3测量的电气量的变动中包含周期已知的噪声的情况下，第一计时电路411能够构成为将超过上述噪声的一个周期的时间作为规定期间Tat来进行计时。
[0060]另外，上述判断部4能够还具备:第三计时电路422，其将从检测电路410连续地输出检测信号A的时间作为连续时间Tc来进行计时；以及第二值比较电路424，其在由第三计时电路422计时得到的连续时间Tc超过第二规定时间时输出接近检测信号S。在这种情况下，本触摸传感器能够构成为从值比较电路414和第二值比较电路424均输出接近检测信号S。
[0061]在上述结构中，上述连续时间感测单元42由第三计时电路422和第二值比较电路424构成。
[0062]第三计时电路422能够使用公知的计时器或者计数电路来构成。第三计时电路422也可以仅在输入了从上述第一计时电路411输出的表示计时中的信号而进行对象期间Tat的计时的期间对连续时间Tc进行计时。
[0063]第二值比较电路424能够构成为使用公知的数值比较器等对利用第三计时电路422计时得到的连续时间Tc与第二规定时间进行比较。能够预先决定第二规定时间。而且，第二值比较电路424能够构成为当连续时间Tc超过第二规定时间时输出接近检测信号S0
[0064]并且，如图3所示，触摸传感器(11)能够具备用于使由测量电路3测量出的信号中的噪声成分减少的滤波电路31。由滤波电路31生成的信号(滤波信号)被发送到检测电路410。另外，本触摸传感器能够构成为具备用于设定上述阈值的阈值设定电路32，从滤波电路31向阈值设定电路32发送滤波信号。
[0065]上述滤波单元由滤波电路31和阈值设定电路32构成。
[0066]在存在噪声的环境中，在由测量电路3得到的测量值的随时间的变动中含有噪声，因此优选去除噪声成分。滤波电路31是用于减少(阻止)由测量电路3得到的测量值Cx的信号的噪声成分的电路。滤波电路31能够与噪声成分的频率、强度相应地由公知的低通滤波器、带通滤波器构成。滤波电路31也可以构成为具备多阶的滤波器。
[0067]另外，由测量电路3得到的测量值Cx的水平随着温度、湿度等环境条件而发生变化，因此优选逐次调整并设定作为在检测电路410中生成检测信号A的基准的阈值。阈值设定电路32是基于上述滤波信号来设定阈值的电路。例如，阈值设定电路32能够通过使用公知的运算电路等，对滤波信号加上(或者减去)固定的调整值来设定阈值。另外，也可以通过对滤波信号乘以固定的调整值来设定阈值。利用阈值设定电路32设定的阈值被发送到检测电路410。
[0068]2.触摸传感器的动作
[0069]图7示出了由测量电路3得到的测量值Cx的变动和通过现有的滤波处理设定的阈值的变动。纵轴是测量值和阈值的水平，横轴是时间。在本图的范围内，人体触摸检测电极2三次(a部)，但在测量值中含有大的噪声，因此测量值不会连续超过(低于)阈值达固定时间，难以感测触摸。此外，虽然只要从测量值的变动中充分地去除噪声成分则能够检测触摸，但产生了触摸传感器的响应性(例如，阈值的追随性)下降等问题。
[0070]图4是用于说明本触摸传感器(1、11)的动作的图，示出了人体触摸检测电极时的由测量电路3得到的测量值Cx和阈值的变动(相当于图7中的a部)。在此，测量值Cx示出了利用一阶滤波单元(滤波电路31)去除了一定限度的噪声后的变动，此外叠加有周期性的噪声。在图4中，将噪声的周期表示为Tn，将触摸检测电极2的期间表示为接触期间Tt，在其中的三个期间(Tcl、Tc2、Tc3)中测量值Cx超过阈值。
[0071]作为周期性的噪声，能够列举出交流感应噪声，下面，以由频率60Hz的商用电源引起的交流感应噪声(周期Tn=17ms)的情况为例进行说明。
[0072]本触摸传感器的判断部4(总时间感测单元41)在规定期间(对象期间Tat)内求出由测量电路3得到的测量值超过阈值的总时间，当该总时间相对于对象期间Tat为规定的比率以上的时间时，能够判断为存在人体的接近或者接触。与周期性的噪声的大小、特性相应地决定对象期间Tat即可，能够将该对象期间Tat设为超过噪声的一个周期的时间。在本图的情况下，在对象期间Tat内，测量值Cx超过阈值的总的时间(总时间Tc)为(Tcl+Tc2+Tc3)。当在任意的对象期间Tat内总时间Tc为固定值以上时，判断部4能够判断为存在人体的触摸。通过像这样地进行判断，本触摸传感器即使在由于噪声而测量值连续超过阈值的时间短的情况下也能够防止触摸的漏检测。
[0073]在上述交流感应噪声的情况下，例如将对象期间Tat设为55ms (噪声周期的3.3倍)，当在55ms内上述总时间为20ms (对象期间的36%，即噪声周期的1.2倍)以上时，判断部4判断为存在人体的触摸。
[0074]另外，除了利用上述总时间感测单元41进行触摸的感测以外，触摸传感器I的判断部4 (连续时间感测单元42)还能够在由测量电路3得到的测量值连续超过阈值达固定时间(第二规定时间)时判断为存在人体的接近或者接触。例如能够将上述第二规定时间设为噪声的周期以上的时间(在产生上述交流感应噪声(周期17ms)的情况下为IOms?20ms左右)。通过适当地设定上述第二规定时间，能够与噪声的有无无关地快速且稳定地感测人体的触摸。
[0075]为了以易于理解这种触摸传感器的动作的方式进行说明，以将微控制器作为中心来构成触摸传感器并按照其程序进行控制的情况为例，基于图6所示的流程图来进行说明。
[0076]判断部4利用测量电路3来测量与在检测电极2处产生的静电电容对应的电气量(步骤Si)。以固定的采样间隔进行该步骤SI及以后的处理。
[0077]导入通过步骤SI测量出的测量值Cx来利用滤波单元进行滤波处理，并计算出阈值(步骤S2)。例如能够通过使用了过去的测量值(滤波处理的结果)和本次的测量值Cx的一次滞后运算进行滤波处理。关于作为判定触摸的有无的基准的阈值，能够对滤波处理的输出实施调整来进行设定。
[0078]接着，将本次的测量值Cx与在步骤S2中设定的阈值进行比较，来判断测量值Cx是否超过阈值(值是否低于阈值)(步骤S3)。作为本次的测量值Cx，能够使用通过步骤S2的滤波处理去除了一定限度的噪声后的值。[0079]在测量值Cx没有超过阈值的情况下，将连续时间初始化为O (步骤S4)。另一方面，在测量值Cx超过阈值的情况下，对连续时间和总时间进行计时(步骤S5)。具体地说，对连续时间和总时间加上一个采样周期来进行更新。关于总时间，是从开始超过阈值时起在对象期间的时间范围内对测量值Cx超过阈值的时间进行累计而得到的。
[0080]之后，通过连续时间感测单元42判断连续时间是否超过规定值(步骤S6)。在连续时间超过规定值时，判定为存在触摸，输出接近检测信号S (步骤S8)。
[0081]接着，通过总时间感测单元41判断总时间是否为固定值以上(步骤S7)。在总时间为固定值以上时，判定为存在触摸，输出接近检测信号S (步骤S8)。
[0082]在连续时间感测单元42和总时间感测单元41均没有确定出存在触摸的情况下，返回到步骤SI，在采样定时通过测量电路3进行测量。
[0083]3.基于总时间的触摸感测的试验
[0084]为了确认通过如上所述的触摸传感器(1、11)的总时间感测单元41是否能够感测人体的触摸而进行了感测试验。如下那样进行该试验:当在对检测电极2施加了 60Hz的噪声的状态下人体9触摸检测电极2时，对在55ms的对象期间内测量值Cx超过阈值的总时间进行测定。该试验结果如表1所示。此外，测量值Cx是以Ims的采样周期对检测电极2的电位进行检测且使用设置于测量电路3的AD转换器得到的值。
[0085]表1*MG[T001]
[0086]
【权利要求】
1.一种触摸传感器，用于检测人体的接近或者接触，其特征在于，具备: 人体接近或者接触的检测电极； 测量电路，其测量与在上述检测电极处产生的静电电容对应的电气量； 检测电路，其在由上述测量电路得到的测量值超过所设定的阈值时输出检测信号； 第一计时电路，其从计时开始起进行规定期间的计时； 第二计时电路，其在利用上述第一计时电路进行计时的期间，对从上述检测电路输出上述检测信号的时间的总时间进行计时； 时间比较电路，其求出利用上述第一计时电路计时的上述规定期间与利用上述第二计时电路计时得到的上述总时间的比较值；以及 值比较电路，其将利用上述时间比较电路求出的上述比较值与规定值进行比较。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于， 在利用上述测量电路测量的上述电气量的变动中包含周期已知的噪声的情况下，上述第一计时电路将超过上述噪声的一个周期的时间作为上述规定期间来进行计时。
3.根据权利要求2所述的触摸传感器，其特征在于，还具备: 第三计时电路，其将从上述检测电路连续输出上述检测信号的时间作为连续时间来进行计时；以及 第二值比较电路，其将利用上述第三计时电路计时得到的上述连续时间与第二规定时间进行比较。
4.根据权利要求2所述的触摸传感器，其特征在于，还具备: 滤波电路，其使利用上述测量电路测量出的信号中的上述噪声的成分减少；以及 阈值设定电路，其根据通过上述滤波电路的信号来设定上述阈值。
5.根据权利要求3所述的触摸传感器，其特征在于，还具备: 滤波电路，其使利用上述测量电路测量出的信号中的上述噪声的成分减少；以及 阈值设定电路，其根据通过上述滤波电路的信号来设定上述阈值。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，还具备: 第三计时电路，其将从上述检测电路连续输出上述检测信号的时间作为连续时间来进行计时；以及 第二值比较电路，其将利用上述第三计时电路计时得到的上述连续时间与第二规定时间进行比较。
【文档编号】G06F3/044GK203455812SQ201320465024
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】西川欣克, 早川智子 申请人:丰田纺织株式会社