[发明专利]静电电容式传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及静电电容式传感器装置，在针对在相对置的电极对之间隔着能够弹性变形的介电层而形成的静电电容式传感器施加外力的情况下，测量随着该介电层的变形而变化的静电电容，由此能够测量该外力的位置和大小。

背景技术

在专利文献1中记载有一种使用了静电电容的接触式传感器。记载了该接触式传感器检测所排列的电极与地线之间的静电电容的情况。例如，利用使人的手指接近而所接近的电极与地线的静电电容发生变化这一情况，来检测所接近的手指的位置。

另外，在专利文献2中记载有以下一种装置，该装置并非是测量电极与地线之间的静电电容的装置，而是将电极对矩阵状地配置，以由于施加外力而介电层产生弹性变形由此该电极对之间的距离发生变化的静电电容式传感器设为对象，通过测量电极对之间的静电电容来测量所施加的外力的分布。

专利文献1：国际公开2009/013965号

专利文献2：日本特公平6-52206号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献2所记载的由于介电层产生弹性变形而电极对之间的距离发生变化的装置中，介电层需要具有在受到外力时能够产生弹性变形程度的厚度。当确保介电层的厚度时，电极对的分离距离增加。当电极对的分离距离增加时，在施加了外力而介电层产生弹性变形的情况下，随着电极对的分离距离减小而电极对之间的静电电容发生变化，但是该静电电容的变化小。因此，能够检测的外力大小的分辨率降低，从而无法高精度地检测外力的大小。

为了解决该问题，通过增加各个电极对的面积，在施加了同一外力的情况下能够增大静电电容的变化。然而，当增加各个电极对的面积时，在同一电极对内，无法检测施加了外力的位置。也就是说，在作为传感器整体来看的情况下，存在无法高精度地检测外力的位置这种问题。这样，以往，难以高精度地检测外力的位置并且高精度地检测外力的大小。

本发明是鉴于这种情形而完成的，其目的在于提供一种能够高精度地检测外力的位置和大小的静电电容式传感器装置。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的静电电容式传感器装置具备：静电电容式传感器，其构成为将隔开距离相对设置的电极对矩阵状地配置，在上述电极对之间配置能够弹性变形的介电层；静电电容测量部，其针对多种组合的电极对群进行电极对群之间的静电电容的测量，该电极对群由包含所选择的电极对的多个电极对构成；以及外力计算部，其根据测量得到的多个上述静电电容，来算出施加到上述所选择的上述电极对的位置的外力的大小。

根据本发明，伴随着由于外力而介电层产生弹性变形从而电极对的分离距离发生变化，由此电极对之间的静电电容发生变化。利用该情况，获取外力的位置和大小。而且，本发明的静电电容测量部并非按每个电极对的分别对静电电容进行测量，而是对由多个电极对构成的电极对群的静电电容进行测量。因而，进行测量时的电极对的面积为多个电极对的面积，而不是一个电极对的面积。在此，电极对的面积越大则静电电容成为越大的值。因而，与测量一个电极对的静电电容的情况相比，通过测量电极对群的静电电容，所测量出的静电电容输出更大的值。因而，测量出的静电电容成为高精度。

但是，仅对由多个电极对构成的电极对群的静电电容进行测量的情况相当于以往那样增加了电极对的面积的情况。也就是说，在这种情况下，在电极对群中无法检测出施加了外力的位置。但是，根据本发明，通过以下结构，在电极对群中能够检测施加了外力的位置。

根据本发明，对包含所选择的电极对的电极对群的多个组合的静电电容进行测量。也就是说，所选择的电极对被包含在由多个组合构成的电极对群中。因而，这些电极对群的静电电容均成为受到所选择的该电极对的静电电容的影响的值。

而且，根据由多个组合构成的电极对群的静电电容来算出施加到所选择的电极对的位置的外力的大小。在此，所选择的电极对的静电电容与施加到所选择的该电极对的外力的大小成比例。因此，外力计算部使用多个电极对群的静电电容，来算出作为与所选择的该电极对的静电电容成比例的值的外力。例如，考虑所选择的该电极对在电极对群中的影响程度，来决定各个电极对群的静电电容的影响程度，从而算出施加到所选择的该电极对的外力的大小。因而，能够检测出构成电极对群的各个电极对受到的外力。也就是说，能够高精度地且高分辨率地得到施加到矩阵状的静电电容式传感器的外力的大小和位置。