[发明专利]静电电容式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测从外部所施加的力的优选的静电电容式传感器。

背景技术

静电电容式传感器一般用作将操作者所施加的力的大小以及方向转换为电信号的装置。例如，作为计算机的输入装置，将进行多维方向的操作输入用的静电电容式传感器作为所谓操纵杆控制器(joystick)而组装后的装置来利用。

在静电电容式传感器中，作为由操作者施加的力的大小，可输入具有预定的动态范围(dynamic range)的操作量。此外，也被用作可按各方向成分划分对所施加的力进行检测的二维或者三维的传感器。特别是，由两枚电极形成静电电容元件、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具有使结构简化、可谋求降低成本的优点，所以，被应用在各种领域。

此处，在静电电容式传感器中，X轴上的固定电极、Y轴上的固定电极以及被它们包围的Z轴上的固定电极与可动电极板部之间形成有可变电容元件(例如，参照专利文献1)。在该静电电容式传感器中，例如，若在操作部上施加X轴方向的力Fx，则X轴上的固定电极与可动电极板部之间的间隔变小，由它们构成的电容元件的静电电容值变大。因此，检测该电容元件的静电电容值的变化，由此，可输出对应于X轴方向的力Fx的X轴输出。

专利文献1 特开2001-91382号公报

但是，在该静电电容式传感器中，即使对操作部施加何种力，也始终输出对应于X轴方向的力Fx的X轴输出、对应于Y轴方向的力Fy的Y轴输出以及对应于Z轴方向的力Fz的Z轴输出。因此，即使在仅改变X轴输出或Y轴输出的情况下，也存在Z轴输出变化的情况。另一方面，即使在仅改变Z轴输出的情况下，也存在X轴输出或Y轴输出改变的情况。

例如，在将该静电电容式传感器应用于基于X轴输出以及Y轴输出使指针(cursor)移动并根据Z轴输出执行点击等预定操作的操纵杆控制器的情况下，通过改变X轴输出以及Y轴输出而使指针的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。此处，在施加使指针移动的力的情况下，不仅X轴输出以及Y轴输出改变，Z轴输出也改变，由此，存在错误地进行预定操作的情况。另一方面，在施加进行预定操作的力的情况下，不仅Z轴输出改变，X轴输出以及Y轴输出也改变，因此，指针移动，所以，不能使指针的位置从预定的位置移动，存在难以进行预定操作的情况。

发明内容

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有：衬底；与所述衬底对置的检测构件；导电性构件，位于所述衬底与所述检测构件之间，与所述检测构件在与所述衬底垂直的方向变位相伴，能够在与其相同方向变位，维持为绝缘状态；第一电容元件用电极，形成在所述衬底上，并且，在与所述导电性构件之间构成第一电容元件；第二电容元件用电极，形成在所述衬底上，并且，在与所述导电性构件之间构成第二电容元件；多个第一开关用电极，以与所述导电性构件隔离的方式配置并接地；多个第二开关用电极，以与所述导电性构件隔离并且与所述第一开关用电极对置的方式配置，保持为与接地电位不同的电位，其中，与所述检测构件进行变位相伴，所述导电性构件在朝向所述第一以及第二电容元件用电极的方向变位，并且，能够与所述多对第一以及第二开关用电极接触，在所述导电性构件不与所述多对第一以及第二开关用电极的至少一对接触的情况下，只利用对所述第一电容元件用电极输入的信号，基于检测因所述导电性构件与所述第一电容元件用电极的间隔的变化引起的所述第一电容元件的静电电容值的变化，能够识别所述检测构件的与所述第一电容元件用电极对应的部分的变位，并且，在所述导电性构件与所述多对第一以及第二开关用电极的全部接触的情况下，只利用对所述第二电容元件用电极输入的信号，基于检测因所述导电性构件与所述第二电容元件用电极的间隔的变化引起的所述第二电容元件的静电电容值的变化，能够识别所述检测构件的与所述第二电容元件用电极对应的部分的变位。