CN101815956B - 静电容型接近传感器和接近检测方法 - Google Patents

Abstract

静电容型接近传感器(100)包括传感器部(10)和检测电路部(20)，传感器部(10)具有传感电极(11)、屏蔽电极(12)和辅助电极(13)。传感电极(11)与C-V转换电路(21)连接，屏蔽电极(12)与屏蔽驱动电路(24)连接。辅助电极(13)经切换开关(30)与C-V转换电路(21)或屏蔽驱动电路(24)连接。比较通过切换开关(30)的切换而由C-V转换电路(21)检测到的静电容值C1，C2，从而可任意地设置传感电极(11)的检测区域的范围。

Description

静电容型接近传感器和接近检测方法

技术领域

本发明涉及通过静电容的变化来检测人体等检测对象物的接近的静电容型接近传感器和接近检测方法。

背景技术

作为检测人体等检测对象物的接近传感器，已知例如如下这种接近传感器。接近传感器构成为具有有底圆筒状的固定屏蔽电极，在该固定屏蔽电极的开口端安装有圆板状的检测基板，且进一步在检测基板的中央部设置有与检测对象物相对的传感电极。

另外，该接近传感器构成为具有在固定屏蔽电极的外侧沿轴方向可滑动的圆筒状可动屏蔽电极，由此可以根据各种检测条件来调整可检测范围和检测灵敏度，可以可靠地检测出检测对象物(例如，参考专利文献1)。

需要说明的是，象这样为了在接近传感器中保持指向性，一般通过在传感电极的周围和里侧配置屏蔽电极而形成盲区，使得传感电极的规定方向的范围为检测区域的范围。

专利文献1：特开2001-35327号公报

但是，根据上述结构的接近传感器存在以下问题：在不检测紧靠传感电极附近而存在的人体等检测对象物，而检测位于离开与传感电极的电极大小相同程度以上的位置的检测对象物的情况下，即使在传感电极的周围配置了屏蔽电极，由于几乎不使检测对象物和传感电极的静电容耦合降低，所以也难以提高指向性。

为了提高指向性，如专利文献1记载的接近传感器，在配置了立体覆盖传感电极这种形状的屏蔽电极的情况下，由于传感器构造变为立体，所以还存在整体的尺寸变大，配置自由度降低等问题。

发明内容

本发明是鉴于这种问题而做出，其目的在于提供一种不使用立体的传感器构造，且不降低配置的自由度，可以提高指向性且可任意设置检测区域的范围，可以可靠检测出检测对象物的静电容型接近传感器和接近检测方法。

为了解决上述问题，达到目的，本发明的第1静电容型接近传感器，其特征在于，包括：传感电极；辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；检测电路，其至少连接有所述传感电极，并基于来自所连接的电极的静电容检测出静电容值；切换开关，其可选择性地在所述辅助电极与所述检测电路不连接的第1连接状态和所述辅助电极与所述检测电路连接的第2连接状态之间切换；比较判断单元，其根据对所述第1连接状态下的来自所述检测电路的第1静电容值与所述第2连接状态下的来自所述检测电路的第2静电容值进行比较后的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内。

本发明的第2静电容型接近传感器，其特征在于，包括：传感电极；辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；检测电路，其基于来自所述传感电极的静电容检测出静电容值；屏蔽驱动电路，其用于对所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位；切换开关，可选择性地在所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接的第1连接状态和所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接的第2连接状态之间切换；比较判断单元，其根据对所述第1连接状态下的来自所述检测电路的第1静电容值与所述第2连接状态下的来自所述检测电路的第2静电容值进行比较所得到的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内。

本发明的第3静电容型接近传感器，其特征在于，包括：传感电极；辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；检测电路，其基于来自所连接的电极的静电容检测出静电容值；第1切换开关，其可选择性地在所述传感电极与所述检测电路连接的第1连接状态和所述传感电极不与所述检测电路连接的第2连接状态之间切换；第2切换开关，其在所述传感电极在所述第1连接状态时，可切换成所述辅助电极与所述检测电路不连接，在所述第1切换开关为所述第2连接状态时，可切换成所述辅助电极与所述检测电路连接；比较判断单元，根据对所述第1连接状态时的来自所述检测电路的第1静电容值与所述第2连接状态时的来自所述检测电路的第2静电容值进行比较所得到的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内。

本发明的静电容型接近传感器通过如上这样构成，在提高指向性同时可任意设置检测区域的范围，所以在各种检测条件下都可以可靠地检测出检测对象物。另外，由于不使用立体的传感器构造，所以传感器的配置自由度高，可以适用于各种场所等。

上述第1静电容型接近传感器中，所述切换开关构成为例如在所述第1连接状态时，可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接。

也可构成为进一步具有用于对所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位的屏蔽驱动电路，所述切换开关在所述第1连接状态时，可将所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

上述第3静电容型接近传感器中，例如所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述传感电极开路、接地或与规定的固定电位连接，所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接。

也可进一步具有用于向所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位的、或向所述传感电极提供与所述辅助电极相同的电位的屏蔽驱动电路，所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述传感电极与所述屏蔽驱动电路连接，所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

也可进一步具有用于向所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位的屏蔽驱动电路，所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接，所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

也可进一步具有用于向所述传感电极提供与所述辅助电极相同的电位的屏蔽驱动电路，所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接，所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接。

也可构成为还具备屏蔽电极，该屏蔽电极在与所述传感电极的检测面相反侧的里面侧相对于该传感电极绝缘的状态进行配置，并屏蔽所述传感电极里面侧的检测。

所述屏蔽电极也可以与屏蔽驱动电路连接，该屏蔽驱动电路用于向该屏蔽电极提供与所述传感电极和所述辅助电极的至少任一方相同的电位。

所述辅助电极也可以以相对该传感电极绝缘的状态与所述传感电极的检测面配置在同一平面上。

所述辅助电极也可以配置为包围所述传感电极。

另外，所述辅助电极也可以配置为与所述传感电极同心。

所述比较判断单元也可以构成为，对所述第1静电容值除以所述第2静电容值之后的值乘以规定的系数而算出比较值，并根据该比较值是否在预先设置的阈值以上，来判断检测区域的范围内是否存在检测对象物。

也可进一步具有用屏蔽电极覆盖检测面侧的虚拟电极，所述检测电路构成为可进行差动动作，该检测电路的一个输入端与所述传感电极直接连接、或经所述第1切换开关连接，当该检测电路的另一输入端与所述虚拟电极连接。

所述虚拟电极可以构成为电极面的面积形成为是所述传感电极的检测面的面积的1/2以下。

所述检测电路可以构成为，还检测出在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第1静电容值的初始电容的第1初始电容、和在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第2静电容值的初始电容的第2初始电容；所述比较判断单元根据对从所述第1静电容值减去所述第1初始电容后的第1检测值和从所述第2静电容值减去所述第2初始电容后的第2检测值进行比较所得到的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

也可构成为还具有基准电压调整单元，该基准电压调整单元将所述检测电路的输出作为基准电压，所述检测电路构成为，分别取得用于将在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为述第1静电容值的初始电容的第1初始电容调整为所述基准电压的第1设置值，并将用于将检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第2静电容值的初始电容的第2初始电容调整为所述基准电压的第2设置值，并且输出通过所述第1设置值调整后的第1静电容值与通过所述第2设置值调整后的第2静电容值；所述比较判断单元，将从通过所述第1设置值调整后的所述第1静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第1检测值，并将从通过所述第2设置值调整后的所述第2静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第2检测值，根据比较两者之后得到的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

所述比较判断单元也可构成为，在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一个值，输出与所述检测对象物到所述传感器的距离对应的信号，在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为规定的固定电压。

所述规定的固定电压是例如接地电压或基准电压。

所述比较判断单元也可构成为，在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一个值，输出与所述检测对象物到所述传感电极的距离对应的信号，并在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为高阻抗。

本发明的接近检测方法是可判断在检测区域的范围内是否存在检测对象物的静电容型接近传感器的接近检测方法，该静电容型接近传感器包括传感电极、在该传感电极附近设置的辅助电极、基于所述传感电极和所述辅助电极中的至少任一个所检测出的静电容检测出静电容值的检测电路、切换各电极与所述检测电路的连接状态的切换开关，该静电容型接近传感器的接近检测方法的特征在于，通过以下步骤检测出检测对象物的接近：通过所述切换开关，切换所述传感电极和所述辅助电极与所述检测电路之间的连接状态，改变检测面侧的等静电容线(面)的步骤；通过所述检测电路，分别检测出等静电容线(面)的改变前后的静电容值，作为第1和第2静电容值的步骤；根据所述第1静电容值和第2静电容值的比较值及所述第1或第2静电容值，判断检测区域的范围内是否存在检测对象物的步骤。

也可在检测区域的范围内存在检测对象物的情况下，根据所述第1或第2静电容值进一步判断出所述检测对象物到所述传感电极的距离。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以提供一种静电容型接近传感器和接近检测方法，可以不使用立体的传感器构造，不会降低配置自由度，提高指向性，任意设置检测区域的范围，可靠地检测出检测对象物。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图。

图2是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作原理的说明图。

图3是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的检测对象物和电力线之间的关系的说明图。

图4是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作原理的说明图。

图5是用于表示该静电容型接近传感器的接近检测处理的例子的流程图。

图6是表示该静电容型接近传感器的C-V转换电路的结构例的框图。

图7是表示该静电容型接近传感器的C-V转换电路的动作波形的例子的动作波形图。

图8是用于说明第1实施方式的其他结构的静电容型接近传感器的例子的说明图。

图9是表示本发明的第2实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图。

图10是表示该静电容型接近传感器的整体结构的另一例的概略图。

图11是表示该静电容型接近传感器中的接近检测处理的例子的流程图。

图12是表示本发明的第3实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图。

图13是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作原理的说明图。

图14是用于说明该静电容型接近传感器的第1检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图15是用于说明该静电容型接近传感器的第1检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图16是用于说明该静电容型接近传感器的第1检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图17是用于说明该静电容型接近传感器的第2检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图18是用于说明该静电容型接近传感器的第2检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图19是用于说明该静电容型接近传感器的第2检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图。

图20是表示本发明的第4实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的另一例的概略图。

图21是表示该静电容型接近传感器的整体结构的另一例的概略图。

图中标号说明：

1-传感器，11-传感电极，11’-虚拟电极，12-屏蔽电极，13、13A-辅助电极，20-检测电路部，21-C-V转换电路，22-AD转换器，23-CPU，24-屏蔽驱动电路，25-判断电路，26-初始电容存储电路，27-开关控制电路，30-切换开关，31-减法电路，40-基准电压调整电路，41-比较器，42-控制电路，43-寄存器，44-DA转换器，100、100A-静电容型接近传感器。

具体实施方式

下面，参考添加的附图，来详细说明本发明的静电容型接近传感器与接近检测方法的最佳实施方式。

图1是表示本发明的第1实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图；图2是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作原理的说明图；图3是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的检测对象物与电力线之间的关系的说明图；图4是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作原理的说明图。

图5是表示该静电容型接近传感器的接近检测处理的例子的流程图；图6是表示该静电容型接近传感器的C-V转换电路的结构例的框图，图7是表示该静电容型接近传感器的C-V转换电路的动作波形的例子的动作波形图。

如图1所示，静电容型接近传感器100构成为，包括被配置在检测人体等检测对象物的位置的传感器部10、经图中未示出的基板等与该传感器部10一体或分体地配置的检测电路部20。

传感器部10构成为，包括形成为矩形平板状的传感电极11、在该传感电极11的里面侧以比传感电极11大的面积形成的屏蔽电极12、与传感电极11在同一平面上形成的且形成为包围传感电极11的口字状的辅助电极13。

传感电极11检测位于(存在)检测面侧的检测区域中的检测对象物。屏蔽电极12屏蔽传感电极11的里面侧，使其不能检测到检测对象物。辅助电极13使传感电极11的检测面侧的等静电容线(面)可变。屏蔽电极12为上述形态的同时，也可同时设置在例如辅助电极13的外围侧。

检测电路部20包括与传感电极11直接连接的C-V转换电路21、A/D转换器22、CPU23和屏蔽驱动电路24，且设置有将辅助电极13的输入切换到C-V转换电路21和屏蔽驱动电路24的切换开关30。

C-V转换电路21将通过传感电极11或通过传感电极11和辅助电极13分别检测到的静电容(Capacitance)转换为电压(Voltage)。A/D转换器22将来自C-V转换电路21的表示电压的模拟信号转换为数字信号。

CPU23进行静电容型接近传感器100整体的控制，同时控制切换开关30的动作，或判断检测区域中的检测对象物的检测(有无检测对象物)。屏蔽驱动电路24将例如屏蔽电极12和辅助电极13驱动到与传感电极11相同的电位。

需要说明的是，这些传感器部10和检测电路部20形成在例如未图示的基板上。作为该基板，还可以采用例如柔性印刷基板、刚性基板或刚柔性(rigid flexible)基板中的任一种基板。传感电极11、屏蔽电极12和辅助电极13可以在由聚氯乙烯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、玻璃环氧树脂或陶瓷等绝缘体构成的基板上形成图案的铜、铜合金或铝和铁等金属部件(导电材料)和电线等构成。

下面，说明这样构成的静电容型接近传感器100的动作。首先说明通过CPU23的控制，将切换开关30与屏蔽驱动电路24侧连接的情况下的动作1。在该动作1的情况下，静电容型接近传感器100的传感电极11、屏蔽电极12和辅助电极13与检测电路部20的连接状态如图2所示。

即，由于C-V转换电路21上仅连接传感电极11，且将屏蔽电极12和辅助电极13与屏蔽驱动电路24连接，所以由C-V转换电路21检测出仅传感电极11与检测对象物A，B之间的静电容。

这时，由于在传感电极11的里面侧是通过与屏蔽驱动电路24连接的屏蔽电极12进行覆盖的状态，所以传感电极11的里面侧的传感器灵敏度不大致相等。

两检测对象物A、B存在于距传感电极11大致相等的距离上，但是因与屏蔽驱动电路24连接的辅助电极13的影响，等静电容线(面)M变为图2所示这种状态，传感器对检测对象物B比传感器对检测对象物A的灵敏度低。即，如图3(a)所示，传感电极11针对在传感电极11的中心部附近存在的检测对象物A的电力线P受到来自辅助电极13的电力线P’(屏蔽)的影响小，如图3(b)所示，传感电极11针对相对传感电极11位于外侧的检测对象物B的电力线P容易受到来自辅助电极13的电力线P’(屏蔽)的影响。

因此，在动作1的情况下，虽然两检测对象物A、B距传感电极11为同一距离，但是通过C-V转换电路21检测到的静电容值中，检测对象物A的静电容值比检测对象物B大。

通过CPU23来存储这种动作1时检测到的第1静电容值C1。

在该动作1的情况下，通过将辅助电极13与屏蔽驱动电路24连接，相对传感电极11的中心部的传感器灵敏度，可以更低传感电极11的电极端部的传感器灵敏度，可以具有一些指向性。

但是，在该动作1的情况下，由于传感电极11的电极端部的传感器灵敏度稍微降低，所以比例如图3(b)所示的检测对象物A更靠近位于接近传感电极11的位置的检测对象物C的静电容值与检测对象物A的静电容值大致相等了，等静电容线(面)M变为了如图2所示这种状态。因此，不能判断出检测对象物A，C的不同，所以不得不说是不具有更强的指向性的状态。

接着，说明通过CPU23的控制，将切换开关30与C-V转换电路21侧连接的情况下的动作2。在该动作2的情况下，静电容型接近传感器100的传感电极11、屏蔽电极12和辅助电极13与检测电路部20的连接状态变为如图4所示这样。

即，由于C-V转换电路21上连接了传感电极11和辅助电极13，所以由C-V转换电路21检测到两电极11，13与检测对象物A，B之间的静电容。

这时，传感电极11的里面侧为被与屏蔽驱动电路24连接的屏蔽电极12覆盖的状态，所以传感电极11的里面侧的传感器灵敏度完全相等，但是传感电极11的表面侧(检测面侧)的等静电容线(面)M为图4所示的状态，为在检测面侧的180度的范围内没有指向性的状态。

因此，在动作2的情况下，在距传感电极11大致相等的距离上存在的两检测对象物A，B检测到了大致相同的静电容值。

通过CPU23来预先存储在这种动作2时检测到的第2静电容值C2。

这样，通过上述动作1和动作2，使传感电极11形成的检测面侧的等静电容线(面)M可变，而取得了在传感电极的检测面侧稍微有指向性的情况下检测到的第1静电容值C1与传感电极的检测面侧无指向性的情况下检测到的第2静电容值C2。

而且，在第1实施方式的静电容型接近传感器100中进一步进行如下这种动作。首先，比较CPU23中存储的第1静电容值C1与第2静电容值C2。例如，由于在上述动作2的情况下从两检测对象物A，B检测到的静电容值同时为大致相同的值，所以能判断出检测对象物A，B位于距传感电极11大致相等的距离上。接着，由于在动作1的情况下，检测对象物B的静电容值比检测对象物A小，所以可以判断出检测对象物B比检测对象物A位于传感电极11的更外侧。

因此，在CPU23中，通过比较第2静电容值C2相对第1静电容值C1的值，可以判断出检测对象物位于传感电极11的中心部的外侧多少程度(即，检测对象物是否位于至少包含与传感电极11的检测面相对区域的规定范围内(下面，还略记为“检测区域的范围内”。))。

在基于本发明的提高指向性的接近检测方法中，进行例如如下这种动作。即，如图5所示，首先，通过切换辅助电极13的连接状态，而使传感电极11的检测面侧的等静电容线(面)变化，检测出第1静电容值C1和第2静电容值C2(步骤S101)，同时比较两个值而算出比较值(步骤S102)。并且，根据第1静电容值C1或第2静电容值C2，判断检测对象物是否接近(步骤S103)，同时判断第1静电容值C1和第2静电容值C2的比较值是否是例如预先设置的阈值以上(或阈值以下或未达到阈值等)(步骤S106)。

在判断为检测对象物接近(步骤S103的是)，且判断为第1静电容值C1和第2静电容值C2的比较值为阈值以上的情况下(步骤S106的是)，判断为检测到检测对象物(步骤S107)。

另一方面，在判断为检测对象物不接近的情况下(步骤S103的否)或判断为第1静电容值C1和第2静电容值C2的比较值不是阈值以上的情况下(步骤S106的否)，判断为没有检测到检测对象物(步骤S104)。

并且，在判断出检测到或没有检测到检测对象物后(步骤S104或S107后)，判断是否结束处理(步骤S105)，在判断为终止处理的情况下(步骤S105的是)，终止基于本流程图的一系列接近检测处理。另外，在判断为不终止处理的情况下(步骤S105的否)，进入上述步骤S101而重复之后的处理。

具体上，在例如第1静电容值C1比任意阈值Th1大的情况下，可判断为检测对象物与传感电极11接近，如此预先进行设置(步骤S103)。这时，在通过比较值α＝(a×C1)-(b×C2)或比较值β＝d×C1/C2等计算公式算出的比较值α和比较值β比预先设置的任意阈值Th2小的情况下，可判断为在检测区域的范围外，如此预先进行设置(步骤S106)。

由此，即使在检测对象物接近的情况下(步骤S103的是)，也进入上述步骤S106，且在比较值比任意的阈值Th2小的情况下(步骤S106的否)，识别为检测对象物在检测区域的范围外，而判断为没有检测到检测对象物(步骤S104)。并且，仅在检测对象物接近的情况下(步骤S106的是)，且比较值为任意的阈值Th2以上的情况下(步骤S106的是)，判断为检测到检测对象物(步骤S107)

需要说明的是，也可构成为在上述步骤S107中检测到了检测对象物的情况下，通过CPU23输出检测信号，或根据第1静电容值C1输出表示检测对象物相对传感电极11的接近距离的信号(与距传感电极11的距离对应的信号)。

由于上述比较值α、β，系数a、b、d和阈值Th1、Th2的值和比较值α、β的计算公式等，根据静电容型接近传感器100的传感器形状、设置周边环境、检测对象物等因素而变化，所以在决定这些因素的时刻可以边获取描述曲线(profile)，边依次进行设置。

另外，在上述例子中，通过使用第1静电容值除以第2静电容值后的值来进行比较，从而判断检测对象物是否接近，但是也可例如用第1静电容值除以第1静电容值与第2静电容值之和的值以后的值进行比较，从而判断检测对象物是否接近。

这样，根据静电容型接近传感器100，由于可以在例如阈值Th2大的情况下，指向性强度高，在小的情况下，指向性强度低，所以可以任何调节指向性从而任意设置检测区域的范围，而可以可靠检测出检测对象物。

C-V转换电路21如图6所示，占空比根据静电容C变化，构成为包括输出例如一定周期的触发信号TG的触发信号生成电路101、输出占空比根据与输入端连接的静电容C的大小而变化的脉冲信号Po的定时器电路102与平滑该脉冲信号Po的低通滤波器(LPF)103。

定时器电路102构成为包括例如2个比较器201，202、将这两个比较器201，202的输出分别输入到复位端子R和置位端子S的RS触发电路(下面称作“RS-FF”)203、将该RS-FF203的输出DIS输出到LPF103的缓存器204与通过RS-FF203的输出DIS来进行导通/截止控制的晶体管205。

比较器202将从触发信号生成电路101输出的如图7所示的触发信号TG与通过电阻R1、R2、R3进行分压的规定阈值Vth2相比较，并输出与触发信号TG相同步的置位脉冲。该置位脉冲置位RS-FF203的Q输出。

将该Q输出作为放电信号DIS使晶体管205变为截止状态，而在各电极11，13和地之间，以各电极11，13的对地静电容C和输入端与电源线之间连接的电阻R4决定的时间常数所决定的速度来进行充电。由此，输入信号Vin的电位以由静电容C所决定的速度升高。

若输入信号Vin超过由电阻R1、R2、R3决定的阈值Vth1，则比较器201的输出反转，从而使RS-FF203的输出反转。结果，晶体管205变为导通状态，例如经晶体管205来释放在传感电极11中蓄积的电荷。

因此，该定时器电路102，如图7所示，输出以基于传感电极11或传感电极11与辅助电极13之间的静电容C的占空比进行振荡的脉冲信号Po。LPF103通过平滑该输出，从而输出如图7所示的直流检测信号Vout。

将这样从C-V转换电路21输出的检测信号Vout如上所述，由A/D转换器22转换为数字信号。图7中，由实线所示的波形与由虚线所示的波形表示前者静电容比后者小，例如后者表示物体接近状态。

另外，在上述静电容型接近传感器100中，作为检测电路部20的结构，说明了C-V转换电路21根据电阻和电容改变输出脉冲的占空比的公知的定时器IC的原理，但是并不限于此。

即，例如有施加正弦波，而从静电容值引起电压变化或根据电流值直接测量阻抗的方式、包含测量的静电容而构成振荡电路，从而测量振荡频率的方式、构成RC充放电电路而测量出充放电时间的方式、使由公知的电压充电后的电荷移动到已知的电容而测量出其电压的方式、或多次进行以已知的电压充电到未知的电容，并使其电荷移动到已知电容，并测量出将已知电容充电到规定电压所经的次数的方式等，也可进行对检测出的静电容值设置阈值，或分析静电容的波形，在变为相应的静电容波形时执行作为触发等的处理。

以检测电路部20的C-V转换电路21将静电容转换为电压为前提，但是也可转换成容易作为电气或软件加以处理的数据，例如，可以将静电容转换为脉冲宽度或直接转换为数字值。

进一步，上述静电容型接近传感器100中，以配置传感电极11和屏蔽电极12与辅助电极13，比较传感电极11的第1静电容值C1和传感电极11与辅助电极13的第2静电容值C2，从而判断检测对象物的检测的例子加以说明，但是也可例如如下这样。

图8是用于说明第1实施方式的另一结构的静电容型接近传感器100的例子的说明图。该例子的静电容型接近传感器100除了传感电极11之外，还具有配置有虚拟的传感电极(虚拟电极)11’的结构，检测电路部20的C-V转换电路21进行差动动作。

具体上，如图8所示，例如将传感电极11与正侧输入端连接，将虚拟电极11’与负侧输入端连接，通过从静电容Ca的值减去静电容Cb的值，并由比较器等将该输出值与阈值相比较，从而检测出检测对象物49。

作为这种C-V转换电路21的动作，在例如开关S1被打开(OFF)，开关S2被接地(GND)，开关S3闭合(ON)时，若打开(OFF)开关S3，将开关S2切换到Vr，并将开关S1与运算放大器的反向输入连接，则将CaVr充电到静电容Ca和Cf，将CbVr充电到静电容Cb和Cf。

接着，在打开(OFF)开关S1和接地(GND)开关S2后，测量开关S1接地(GND)时的输出电压V。这时的电压为V/Vr＝{(Cf+Ca)/Cf}-{(Cf+Cb)/Cf}，而输出与静电容Ca和静电容Cb的比例相对应的电压。

这样，通过做成使C-V转换电路21进行差动动作的结构(差动电路)，可以抵消电路的温度特性或降低共模噪声。这时，由于将虚拟电极11’与例如差动电路的负侧输入侧连接，但是若将该虚拟电极11’与检测对象物进行静电容耦合，则传感器自身的灵敏度降低，所以需要虚拟电极11’相对传感电极11形成为面积充分小，或虚拟电极11’与检测对象物49之间设置作为同电位的其他屏蔽电极48而减少与检测对象物49之间的静电容耦合。

需要说明的是，所述屏蔽驱动电路24在C-V转换电路21根据静电容C改变占空比的情况下，传感电极11的输出波形根据所测量的静电容变化，所以也可由基于运算放大器等的电压跟随和基于FET的源跟随等构成1倍的放大电路，输入传感电极11的电压，并将其输出与屏蔽电极12等连接。

由于在C-V转换电路21进行差动动作的情况下，传感电极11的输出波形是电压为Vr和GND的矩形波，频率是开关的切换频率，所以屏蔽驱动电路24不根据静电容值而变化，所以可以构成为将图7所示的运算放大器的非反转输入与屏蔽电极12等连接。但是，在需要驱动电流的情况下，经高输出电流的运算放大器等之类的另外生成Vr和GND的矩形波即可。

进一步，在上述第1实施方式中，构成为将传感电极11与C-V转换电路21连接，将屏蔽电极12与屏蔽驱动电路24连接，使辅助电极13经切换开关30与屏蔽驱动电路24或C-V转换电路21连接，但是在例如C-V转换电路21进行差动动作的情况下，也可构成为将传感电极11与图8所示的负侧输入端连接，分别将屏蔽电极12与屏蔽驱动电路24连接，将辅助电极13与正侧输入端连接。

该情况下，在上述动作2时，为辅助电极13与传感电极11连接，为几乎没有指向性的状态，但是由于在上述动作1时，从传感电极11的静电容值中减去了辅助电极13与检测对象物的静电容耦合的值，所以结果具有稍微的指向性。并且，与上述情况相同，若比较动作1和动作2时的检测值，则可得到同样的效果。

在上述第1实施方式中，通过切换开关30，针对辅助电极13构成为在动作1时可与屏蔽驱动电路连接，在动作2时可与C-V转换电路21连接，在动作1和动作2时使等静电容线(面)可变，但是对于辅助电极13，即使构成为例如，在动作1时可与屏蔽驱动电路连接，在动作2时可开路、接地或与规定的固定电位连接，或即使构成为例如，在动作1时可开路、接地或与规定的固定电位连接，在动作2时可与C-V转换电路21连接，也能得到同样的效果。这样，辅助电极13可以通过切换开关30连接成开路、或接地或与其他固定电位(例如，与接地相同的电位)连接。

切换开关30是切换电连接的结构即可，也可采用例如FET和光电MOS继电器(relay)等电子电路开关或接点切换器等机械开关。另外，传感电极11的形状可以采用圆形、长方形、多边形等形状，在传感电极11的里面侧也位于检测区域的范围的情况下，不设置屏蔽电极12即可。并且，辅助电极13通过包围传感电极11的周围整体的状态来进行配置，但是也可以是包围一部分的状态，或配置在相邻的一部分上，例如在为包围传感电极11的状态时，可以配置为与感器电极11同心(中心相同)状态。

接着，参考图9～图11来说明本发明的第2实施方式的静电容传感器。

上述第1实施方式的静电容传感器中，检测电路部20的从C-V转换电路21的输出为表示通过传感电极11和辅助电极13检测到的静电容的第2静电容值或表示仅由传感电极11检测到的静电容的第1静电容值中的任一方。因此，存在根据传感电极11(包含其的传感器部10)的设置位置的周围结构等，检测到的静电容值不同的情形。

由此，比较这些第1和第2静电容值后的比较结果依赖于设置传感电极11的位置的周围结构等而变化。为避免这种状况，可以进一步例如如下这样来形成检测电路部20的结构。

图9是表示本发明的第2实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图、图10是表示该静电容型接近传感器的整体结构的另一例的概略图、图11是表示第2实施方式的接近检测处理的例子的流程图。之后，在与已经说明的部分相重复的位置上赋予同一附图标记而省略说明，对与本发明没有特别关系的部分不进行描述。

如图9所示，本例的检测电路部20除了上述C-V转换电路21、屏蔽驱动电路24之外，还具有例如由CPU等构成的判断电路25、存储人体等检测对象物没有接近时的静电容值(初始电容)的初始电容存储装置26、控制切换开关30的切换动作的开关控制电路27与缓存器28。

作为这样构成的检测电路部20的动作概要，例如在将传感器部10设置在规定的设置位置后，通过开关控制电路27的控制，对切换开关30进行切换，分别检测出检测对象物与传感器部10没有接近时的动作1与动作2中的静电容值(初始电容)。并且，通过初始电容存储电路26来存储这些值，通过判断电路25从上述实际动作1，2时的第1和第2静电容值减去初始电容存储电路26中存储的这些初始电容并加以比较，并根据比较结果来判断检测对象物是否在检测区域的范围内。

具体上，上述初始电容在通过开关控制电路27的控制，将切换开关30与屏蔽驱动电路24侧连接的情况下的上述动作1时的容量作为第1初始电容，将切换开关30与C-V转换电路21侧连接的情况下的上述动作2时的容量作为第2初始电容而存储在初始电容存储电路26中。

并且，在实际的动作1时，通过判断电路25从检测到的第1静电容值减去初始电容存储电路26中存储的第1初始电容而作为第1检测值(检测值1)，在动作2时，从检测到的第2静电容值减去初始电容存储电路26中存储的第2初始电容而作为第2检测值(检测值2)。

即，图11所示，首先，检测出如上所述的第1检测值和第2检测值(步骤S201)，通过判断电路25比较这些值而算出比较值(步骤S202)。并且，在根据第1检测值或第2检测值判断检测对象物是否接近(步骤S203)的同时，判断第1检测值和第2检测值的比较值是否在例如预先设置的阈值以上(或阈值以下和未达到阈值等)(步骤S206)。即，通过检测值1，2及其比较结果，来判断在检测区域的范围内是否存在检测对象物。需要说明的是，传感电极11和辅助电极13与C-V转换电路21连接的上述动作2时的检测值2是传感器没有指向性的状态下的检测值，为依赖于检测对象物接近传感器部10的输出。

在判断为检测对象物接近(步骤S203的是)、且判断为比较值在阈值以上的情况下(步骤S206的是)，检测到检测对象物(步骤S207)。

另一方面，在判断为检测对象物接近(步骤S203的是)，但是判断为比较值不是阈值以上的情况下(步骤S206的否)，没有检测到检测对象物(步骤S204)，将表示在例如具有指向性时的检测区域的范围内不存在检测对象物的情形作为禁止(disable)信号即未检测到信号A(例如，高阻抗或规定的固定电压等)作为判断输出进行输出。

在根据例如第1或第2检测值(或第1或第2静电容值C1、C2)，判断检测对象物是否接近(步骤S203)，并在判断为检测对象物不接近的情况下(步骤S203的否)，进入上述步骤S204而将检测对象物作为未检测到，将例如表示检测对象物没有在传感电极11的检测区域的范围内的情形作为禁止信号即未检测到信号B作为判断输出进行输出。

在判断出检测对象物的检测到或未检测到之后(步骤S204或S207之后)，判断是否结束处理(步骤S205)，在判断为结束处理的情况下(步骤S205的是)，结束基于本流程图的一系列接近检测处理。

在判断为不结束处理的情况下(步骤S205的否)，进入上述步骤S201而重复之后的处理。

这样，判断电路25的输出根据判断结果，为例如使能(enable)信号、禁止(disable)信号，从而在检测对象物在检测区域的范围内时，将使能信号输入缓存器28，并从该缓存器28输出检测值1。另外，在检测对象物不在检测区域的范围内时，作为禁止信号将判断输出固定到接地电压和基准电压等规定的固定电压，或为高阻抗的输出。需要说明的是，在检测对象物在检测区域的范围内时，除了检测值1之外，还可输出检测值2和第1或第2静电容值。这些检测值1、检测值2、第1和第2静电容值表示与检测对象物到传感电极11的距离对应的值。

这样，根据上述结构的检测电路部20，在检测对象物在检测区域的范围内时，输出对应于其距离的检测值，在不在检测区域的范围内时，为规定电压等输出，所以可以判断出在检测区域的范围内是否存在检测对象物，若存在，是多远的距离。即，可以使静电容型接近传感器100的指向性强度更高，或更详细设置指向性。

作为避免依赖于用于设置传感器部10的场所的周围结构等的方法的另一例，通过通过如下这样调整基准电压来保持这些电压。即，如图10所示，该例的检测电路部20除了C-V转换电路21和屏蔽驱动电路24之外，还构成为具有基准电压调整电路40和减法电路31。

基准电压调整电路40在如上这种进行第1和第2初始电容的初始电容测量时，将C-V转换电路21的输出调整为基准电位，这里，构成为包括比较器41、控制电路42、寄存器43、D/A转换器44和调整部45。

该基准电压调整电路40从例如比较器41的正侧输入端输入C-V转换电路21的输出，从负侧输入端输入基准电压(Reference Voltage：RV)，并将两者进行比较，控制电路42根据该比较结果进行控制，使寄存器43的设置值变化。

在将寄存器43的输出通过D/A转换器44从数字信号转换为模拟信号后，通过调整部45进行电压调整，并通过来自该调整部45的输出调整C-V转换电路21的输入。这样，在检测对象物不与传感器部10接近时的动作1中，在来自C-V转换电路21的输出与基准电位最接近的时间固定寄存器43的设置值，并将第1初始电容的输出作为基准电压，存储这时的设置值(设置值1)，同时，在检测对象物与传感器部10不接近时的动作2中，在来自C-V转换电路21的输出与基准电位最近的时间固定寄存器43的设置值，并将第2初始电容的输出作为基准电压，存储这时的设置值(设置值2)。

在实际的动作1时，将寄存器43固定为设置值1时的C-V转换电路21的输出被输入到例如减法器31的正侧输入端，同时，将基准电压RV输入负侧输入端，用基准电压RV减去输出来作为检测值1。另外，在实际的动作2时，将寄存器43固定为设置值2时的C-V转换电路的输出输入到例如减法器31的正侧输入端，同时，将基准电压RV输入到负侧输入端，并通过用基准电压RV减去输出而作为检测值2。通过比较检测值1和检测值2，同样判断出在检测区域的范围内是否存在检测对象物，或若存在，则在多远的距离。对C-V转换电路21的输入的调整可以通过向由例如与输入连接的固定电容器等构成的调整部45施加D/A转换器44的电压而使输入的静电容值增减从而加以实现。

图12是表示本发明的第3实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的例子的概略图、图13是用于说明该静电容型接近传感器的检测动作时的动作概略的说明图、图14～图16是用于说明该静电容型接近传感器的第1检测动作时(动作3)中的检测对象物与电力线的关系的说明图。

图17～图19是用于说明该静电容型接近传感器的第2检测动作时(动作4)的检测对象物与电力线的关系的说明图。省略与在第1实施方式中已经说明过的部分重复的地方和说明。

如图12所示，第2实施方式的静电容型接近传感器100A与第1实施方式的静电容型接近传感器100同样，构成为具有传感器部10和检测电路部20。传感器部10构成为包括传感电极11、屏蔽电极12、与上述辅助电极13同样包围传感电极11之类的口字状形成的辅助电极13A。

传感电极11主要是为了检测面侧的检测区域存在的检测对象物而设置。屏蔽电极12具有上述作用。辅助电极13A设置为主要使传感电极11的检测面侧的等静电侧的等线(面)可变。

检测电路部20构成为包括与传感电极11或辅助电极13A连接的C-V转换电路21、A/D转换器22、CPU23和与屏蔽电极12直接连接，同时与传感电极11或辅助电极13A连接的屏蔽驱动电路24。

检测电路部20构成为包括将来自传感电极11的输入切换到C-V转换电路21或屏蔽驱动电路24的第1切换开关SW1、将来自辅助电极13A的输入切换到屏蔽驱动电路24或C-V转换电路21的第2切换开关SW2。这些第1和第2切换开关SW1、SW2构成为分别可切换到A侧和B侧(参考图12等)。

C-V转换电路21将通过传感电极11或辅助电极13A分别检测到的静电容转换为电压。A/D转换器22与上述同样动作。CPU23执行静电容型接近传感器100A整体的控制，同时，控制例如第1和第2切换开关SW1，SW2的二选一个连接(向A侧或B侧的二选一连接)的动作，或判断检测区域中的检测对象物的检测(检测对象物的接近和有无)。屏蔽驱动电路24将屏蔽电极12和辅助电极13A或传感电极11驱动到与传感电极11相同的电位。

由于传感器部10和检测电路部20的构造和构成和各电极11～13A的构造和构成与第1实施方式中说明的相同，所以这里省略说明。第1切换开关SW1在例如传感电极11没有与C-V转换电路21连接时，可以使传感电极11开路、接地或与规定的固定电位连接，第2切换开关SW2在传感电极11与C-V转换电路21连接时，也可使辅助电极13A开路、接地或与规定的固定电位连接。

屏蔽驱动电路24构成为向辅助电极13A提供与传感电极11相同的电位，或向传感电极11提供与辅助电极13A相同的电位，第1切换开关SW1在传感电极11与C-V转换电路21不连接接时可使传感电极11与屏蔽驱动电路24连接，第2切换开关SW2在传感电极11与C-V转换电路21连接时，可使辅助电极13A与屏蔽驱动电路24连接。

进一步，屏蔽驱动电路24构成为向辅助电极13A提供与传感电极11相同的电位，第1切换开关SW1可以构成为在传感电极11不与C-V转换电路21连接时，使辅助电极13A开路、接地或与规定固定电位连接，第2切换开关SW2也可构成为在传感电极11与C-V转换电路21连接时使辅助电极13A与屏蔽驱动电路24连接。

另外，屏蔽驱动电路24构成为向传感电极11提供与辅助电极13A相同的电位，第1切换开关SW1构成为在传感电极11不与C-V转换电路21连接时，可使辅助电极13A与屏蔽驱动电路24连接，在第2切换开关SW2在传感电极11与C-V转换电路21连接时，可使辅助电极13A开路、接地或可以与规定的固定电位连接。

接着，说明这样构成的静电容型接近传感器100A的动作。首先，说明通过CPU23的控制，将第1和第2切换开关SW1，SW2同时切换到A侧，将传感电极11与C-V转换电路21连接，同时屏蔽电极12和辅助电极13A与屏蔽驱动电路24连接的情况下的动作(动作3)。

在该动作3的情况下，静电容型接近传感器100A的传感电极11与屏蔽电极12和辅助电极13A的检测电路部20的连接状态为如图13所示这样。即，如上所述，由于C-V转换电路21上仅连接传感电极11，屏蔽驱动电路24上连接屏蔽电极12和辅助电极13A，所以通过C-V转换电路21检测出传感电极11与检测对象物X、Y、Y’之间的静电容。

另外，由于传感器部10的传感电极11的里面侧是通过屏蔽电极12进行覆盖的状态，故仅检测从传感电极11的表面(检测面)绕入的电力线，所以传感电极11的里面侧的传感器灵敏度与表面侧相比相当小。这里，将检测对象物X作为在检测区域的范围内的检测对象物，将检测对象物Y、Y’作为在检测区域的范围外的检测对象物加以说明。

如图14所示，传感电极11对检测对象物X的电力线P受到来自辅助电极13A的电力线P’(屏蔽)的影响小。

另一方面，如图15所示，传感电极11对与检测对象物X位于大致相等距离的检测对象物Y的电力线P受到来自辅助电极13A的电力线P’(屏蔽)的影响，与检测对象物X的情况相比，电力线减少。因此，检测对象物Y与检测对象物X相比，与传感电极11之间的静电容耦合弱。

由此，可以容易地进行动作3时的检测对象物X、Y的识别(即，在检测区域的范围内还是范围外的区分)。但是，如图16所示，在比检测对象物Y更接近传感电极11的检测对象物Y’中，由于来自传感电极11的电力线P与对图14的检测对象物X的电力线相同，所以来自C-V转换电路21的输出相同。

即，检测对象物X和检测对象物Y’位于图13的等电位面(线)M上，动作3中的检测值(静电容值)相同。因此，仅通过该动作3识别检测对象物Y’存在于检测区域的范围内还是存在于范围外很困难。该第3实施方式中也与第1实施方式同样，不仅仅通过动作3加以判断，而通过CPU23预先存储动作3时由C-V转换电路21检测出的作为第1静电容值的静电容值C1。

接着，说明通过CPU23的控制，将第1和第2切换开关SW1，SW2同时切换到B侧，将辅助电极13A与C-V转换电路21连接，同时将屏蔽电极12和传感电极11与屏蔽驱动电路24连接的情况下的动作(动作4)。

需要说明的是，由于表示该动作4的情况下的静电容型接近传感器100A的传感电极11、屏蔽电极12和辅助电极13A与检测电路部20的连接状态的与图13所对应的结构是将图13的各开关SW1、SW2切换到B侧的结构，所以这里省略图示和说明。

在该动作4的情况下，静电容型接近传感器100A的C-V转换电路21上仅连接辅助电极13A，屏蔽电极12和传感电极11与屏蔽驱动电路24连接，所以通过C-V转换电路21检测辅助电极13A与检测对象物X、Y、Y’之间的静电容。检测对象物X、Y、Y’相对于传感器部10的配置位置等各种条件与动作3时相同。

在该动作4的情况下，如图17所示，传感电极11对检测对象物X的电力线P’(屏蔽)对来自辅助电极13A的电力线P影响大。因此，检测对象物X与辅助电极13A的静电容耦合弱。由C-V转换电路21检测到的静电容值比动作3中对检测对象物X的情形小。

另一方面，如图18所示，与对检测对象物X的情形相比，传感电极11对检测对象物Y的电力线P’(屏蔽)少，与对检测对象物X的情形相比，来自辅助电极13A的电力线P增加。因此，在动作4的情况下，检测对象物Y与辅助电极13A之间的静电容耦合强，与动作3中对检测对象物Y的情形相比，由C-V转换电路21检测到的静电容值大。

如图19所示，辅助电极13A对检测对象物Y’的电力线P比图17中的辅助电极13A对检测对象物X的电力线P多，且来自传感电极11的电力线P’(屏蔽)的影响也小，所以动作4中，对检测对象物Y’的从C-V转换电路21的输出比检测对象物X的输出大。并且，在这种动作4时，通过CPU23预先存储作为由C-V转换电路21检测到的第2静电容值的静电容值C2。

在这样检测出第1和第2静电容值C1、C2后，下面，比较由CPU23存储的这些静电容值C1、C2。例如，对上述检测对象物X来说，动作3中的第1静电容值C1比动作4中的第2静电容值C2大，但是对检测对象物Y来说，动作3中的第1静电容值C1比动作4中的第2静电容值C2小。对检测对象物Y’来说，动作3中的第1静电容值C1与动作4中的第2静电容值C2相等。

这样，CPU23中，通过比较静电容值C2相对静电容值C1的值，可以判断出检测对象物相对传感电极11的中心部偏离何种程度。这是，若静电容值C1和C2的比较值在例如预先设置的阈值以上(或阈值以下和未超过阈值等)，若设置为可判断成在静电容型接近传感器100A的检测区域的范围内，则可具有任意指向性。

在图13到图19所示的说明图中，举检测对象物X中动作3中的检测值比动作4中的检测值大，检测对象物Y中，动作3中的检测值比动作4中的检测值小，进一步检测对象物Y’中，动作3中的检测值和动作4中的检测值相等的例子来加以说明，但是若传感电极和辅助电极13A的配置形状和配置面积等各种条件变化，则检测对象物X、Y、Y’中动作3和动作4的上下关系变化。

但是，由于动作4中的第2静电容值C2相对动作3中的第1静电容值C1的比例(C2/C1)通常为检测对象物X＜检测对象物Y(或检测对象物Y’)，所以可以加以区分。因此，若按每个条件改变动作3和动作4的比较式的值，则可以判断出检测对象物X、Y、Y’。另外，由于比较式和比较值、各种系数与任意的阈值(Th1，Th2)等与第1实施方式中说明的同样，所以这里省略说明。

虽然根据条件有不能由数式表现的情形，但是可以预先测量检测对象物的位置下的静电容值C1，C2的值来作曲线(profile)，并比较各曲线和实际的检测值。

这样，根据上述静电容型接近传感器100A，可以为在例如上述阈值Th2大的情况下，指向性强度高、在小的情况下，指向性强度低，所以可以任意设置传感器的指向性，而任意决定检测区域的范围，可以通过简单的结构来可靠检测出检测对象物。

另外，检测电路部20的C-V转换电路21的各种结构和作用与上述第1实施方式中使用图6和图7说明的同样，所以这里省略说明。第3实施方式的静电容型接近传感器100A中，例举配置传感电极11与屏蔽电极12和辅助电极13A，比较传感电极11的静电容值C1与辅助电极13A的静电容值C2来判断检测对象物的检测为例来加以说明，但是也可如第1实施方式中使用图8所说明那样，构成为配置虚拟电极11’，使C-V转换电路21进行差动动作。对于这些由于各种结构和作用与上述相同，所以这里省略说明。

对于屏蔽驱动电路24的变形例和第1和第2切换开关SW1、SW2的变形例等，由于各种结构和作用与第1实施方式中说明的同样，所以这里省略说明。

第3实施方式的静电容型接近传感器100A中，以辅助电极13A包围传感电极11的周围整体的状态来加以配置，所以静电容型接近传感器100A在传感电极11的检测面的所有方向具有同样的指向性(即，检测区域的范围相对传感电极11在任何方向下都同样)，但是在存在不具有指向性的方向的情况下，可以例如如下这样。

即，在不具有指向性的方向不配置辅助电极13A，使辅助电极13A的形状为例如コ字状和C字型、L字型或半圆形等，从而还可以减少没有辅助电极13A的方向的指向性。

由于从上述检测电路部20的C-V转换电路21的输出为第1静电容值或第2静电容值中的任一个，所以存在检测到的静电容值由于传感电极11(包含其的传感器部10)的设置位置周围的构造等而不同的情形。

由此，比较这些第1和第2静电容值后的比较结果依赖于设置传感电极11的位置的周围的构造等而变化。为了避免这种状况，检测电路部20的构成也可进一步例如如下这样。

图20是表示本发明的第4实施方式的静电容型接近传感器的整体结构的另一例的概略图、图21是表示该静电容型接近传感器的整体结构的又一例的概略图。在第4实施方式中，对与已经说明的部分相重复的位置赋予同一附图标记而省略说明。

如图20所示，检测电路部20构成为包括C-V转换电路21、屏蔽驱动电路24、判断电路25、存储上述初始电容的初始电容存储装置26、控制各切换开关SW1、SW2的切换动作的开关控制电路27与缓存器28。

作为这种检测电路部20的动作概略，在例如将传感器部10设置在规定的设置位置后，通过开关控制电路27的控制来切换各切换开关SW1、SW2，从而分别检测出检测对象物与传感器部10不接近时的静电容值(初始电容)，并在初始电容存储电路26中预先存储这些值。

并且，判断电路25中从上述实际动作3、4时的第1和第2静电容值中减去初始电容存储电路26中所存储的各初始电容来加以比较，并根据比较结果判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

具体上，上述初始电容中，将通过开关控制电路27的控制，各切换开关SW1、SW2与A侧连接的情况下的上述动作3时的电容作为第1初始电容，各切换开关SW1、SW2与B侧连接的情况下的上述动作4时的电容作为第2初始电容，并存储在初始电容存储电路26中。

并且，在实际的动作3时，通过判断电路25，从检测到的第1静电容值减去初始电容存储电路26中存储的第1初始电容作为第1检测值(检测值1)，在动作4时，从检测到的第2静电容值减去初始电容存储电路26中存储的第2初始电容作为第2检测值(检测值2)。

之后，通过判断电路25比较这些检测值1和检测值2，并根据其比较结果判断检测区域的范围内是否存在检测对象物。例如，上述动作3时的检测值1为依赖于检测对象物接近传感器部10的输出。由于之后的动作与作用和效果等与第2实施方式中说明过的同样，所以这里省略说明。

上述第1和第2初始电容可以通过A/D转换器等数字转换例如初始电容测量时的电压，并保持在寄存器和存储器等中，但是也可如下这样通过调整基准电压来保持这些电容。即，如图21所示，检测电路部20构成为包括C-V转换电路21、屏蔽驱动电路24、基准电压调整电路40和减法电路31。

基准电压调整电路40在如上所述的第1和第2初始电容的初始电容测量时进行调整，使得C-V转换电路21的输出为基准电位，这里，构成为包括比较器41、控制电路42、寄存器43、D/A转换器44与调整部45。这些结构和作用等也与第2实施方式中说明的同样，所以这里省略说明。

通过基准电压调整电路40，将第1和第2初始电容的输出作为基准电压，并将这样成为基准电压后的C-V转换电路21的输出输入到例如减法电路31的正侧输入端，将基准电压RV输入到负侧输入端，用基准电压RV减去输出，扣除第1和第2初始电容，同样可以判断出检测区域的范围内是否存在检测对象物，或若存在是相距多远的距离。

Claims (29)

1.一种静电容型接近传感器，其特征在于，包括：

传感电极；

辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；

检测电路，其至少连接有所述传感电极，并基于来自所连接的电极的静电容检测出静电容值；

切换开关，其可选择性地在所述辅助电极与所述检测电路不连接的第1连接状态和所述辅助电极与所述检测电路连接的第2连接状态之间切换；

比较判断单元，其根据比较了所述第1连接状态下的来自所述检测电路的第1静电容值与所述第2连接状态下的来自所述检测电路的第2静电容值所得到的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内；及

屏蔽驱动电路，该屏蔽驱动电路向所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位，

其中，所述切换开关构成为在所述第1连接状态时，可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

2.一种静电容型接近传感器，其特征在于，包括：

传感电极；

辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；

检测电路，其与所述传感电极连接；

切换开关，其可选择性地在所述辅助电极的第1连接状态与所述辅助电极的第2连接状态之间切换；以及

屏蔽驱动电路，其用于对所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位，

其中，所述检测电路在所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接的所述第1连接状态时，检测所述传感电极的第1静电容值，并且在所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接的所述第2连接状态时，检测所述传感电极的第2静电容值，

该静电容型接近传感器还包括比较判断单元，该比较判断单元根据比较所述第1连接状态中的来自所述检测电路的所述第1静电容值与所述第2连接状态中的来自所述检测电路的所述第2静电容值后所得到的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内。

3.一种静电容型接近传感器，其特征在于，包括：

传感电极；

辅助电极，其设置在所述传感电极的附近；

检测电路，其基于来自所连接的电极的静电容检测出静电容值；

第1切换开关，其可选择性地在所述传感电极与所述检测电路连接的第1连接状态和所述传感电极与所述检测电路不连接的第2连接状态之间切换；

第2切换开关，其在所述传感电极是所述第1连接状态时，可切换成所述辅助电极与所述检测电路不连接，在所述第1切换开关是所述第2连接状态时，可切换成所述辅助电极与所述检测电路连接；

比较判断单元，其根据比较所述第1连接状态时的来自所述检测电路的第1静电容值与所述第2连接状态时的来自所述检测电路的第2静电容值所得到的比较值及所述第1或第2静电容值，来判断检测对象物是否在检测区域的范围内；以及

屏蔽驱动电路，该屏蔽驱动电路用于向所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位、或向所述传感电极提供与所述辅助电极相同的电位。

4.根据权利要求3所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述传感电极与所述屏蔽驱动电路连接；

所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

5.根据权利要求3所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接；

所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接。

6.根据权利要求3所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述第1切换开关构成为在所述第2连接状态时可使所述辅助电极与所述屏蔽驱动电路连接；

所述第2切换开关构成为在所述第1连接状态时可使所述辅助电极开路、接地或与规定的固定电位连接。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

还具有屏蔽电极，该屏蔽电极在与所述传感电极的检测面相反侧的里面侧以相对该传感电极绝缘的状态进行配置，且屏蔽所述传感电极的里面侧的检测。

8.根据权利要求6所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述屏蔽电极与用于向该屏蔽电极提供与所述传感电极和所述辅助电极中的至少任一个相同的电位的屏蔽驱动电路连接。

9.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述辅助电极以相对该传感电极绝缘的状态与所述传感电极的检测面配置在同一平面上。

10.根据权利要求8所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述辅助电极以相对该传感电极绝缘的状态与所述传感电极的检测面配置在同一平面上。

11.根据权利要求1～6中任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述辅助电极配置为包围所述传感电极。

12.根据权利要求10所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述辅助电极配置为包围所述传感电极。

13.根据权利要求11所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述辅助电极配置为与所述传感电极同心。

14.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元对所述第1静电容值除以所述第2静电容值后的值乘以规定的系数而算出比较值，并通过该比较值是否为预先设置的阈值以上，而判断出检测区域的范围内是否存在检测对象物。

15.根据权利要求13所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元对所述第1静电容值除以所述第2静电容值后的值乘以规定的系数而算出比较值，并通过该比较值是否为预先设置的阈值以上，而判断出检测区域的范围内是否存在检测对象物。

16.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

还具有虚拟电极，该虚拟电极的检测面侧被屏蔽电极覆盖；

所述检测电路构成为可差动动作，该检测电路的一个输入端与所述传感电极直接连接，或经所述第1切换开关连接，该检测电路的另一输入端与所述虚拟电极连接。

17.根据权利要求15所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

还具有虚拟电极，该虚拟电极的检测面侧被屏蔽电极覆盖；

所述检测电路构成为可差动动作，该检测电路的一个输入端与所述传感电极直接连接，或经所述第1切换开关连接，该检测电路的另一输入端与所述虚拟电极连接。

18.根据权利要求16所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述虚拟电极形成为电极面的面积为所述传感电极的检测面的面积的1/2以下。

19.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述检测电路还检测出在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第1静电容值的初始电容的第1初始电容和在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第2静电容值的初始电容的第2初始电容；

所述比较判断单元，根据对从所述第1静电容值减去所述第1初始电容后的第1检测值和从所述第2静电容值减去所述第2初始电容后的第2检测值进行比较后的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

20.根据权利要求18所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述检测电路还检测出在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第1静电容值的初始电容的第1初始电容和在检测区域的范围内不存在检测对象物时的作为所述第2静电容值的初始电容的第2初始电容；

所述比较判断单元，根据对从所述第1静电容值减去所述第1初始电容后的第1检测值和从所述第2静电容值减去所述第2初始电容后的第2检测值进行比较后的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

21.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

还具有基准电压调整单元，该基准电压调整单元将所述检测电路的输出作为基准电压；

所述检测电路构成为分别取得用于将在检测区域的范围内不存在检测对象物时的所述第1静电容值的初始电容即第1初始电容调整为所述基准电压的第1设置值、用于将检测区域的范围内不存在检测对象物时的所述第2静电容值的初始电容即第2初始电容调整为所述基准电压的第2设置值，并且输出通过所述第1设置值调整后的第1静电容值与通过所述第2设置值调整后的第2静电容值；

所述比较判断单元，将从通过所述第1设置值调整后的所述第1静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第1检测值，并将从通过所述第2设置值调整后的所述第2静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第2检测值，根据对这两者进行比较而得到的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

22.根据权利要求20所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

还具有基准电压调整单元，该基准电压调整单元将所述检测电路的输出作为基准电压；

所述检测电路构成为分别取得用于将在检测区域的范围内不存在检测对象物时的所述第1静电容值的初始电容即第1初始电容调整为所述基准电压的第1设置值、用于将检测区域的范围内不存在检测对象物时的所述第2静电容值的初始电容即第2初始电容调整为所述基准电压的第2设置值，并且输出通过所述第1设置值调整后的第1静电容值与通过所述第2设置值调整后的第2静电容值；

所述比较判断单元，将从通过所述第1设置值调整后的所述第1静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第1检测值，并将从通过所述第2设置值调整后的所述第2静电容值中减去所述基准电压后的值作为所述第2检测值，根据对这两者进行比较而得到的比较值及所述第1或第2检测值，来判断检测对象物是否存在于检测区域的范围内。

23.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一个值，输出与所述检测对象物到所述传感器的距离对应的信号，在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为规定的固定电压。

24.根据权利要求22所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一个值，输出与所述检测对象物到所述传感器的距离对应的信号，在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为规定的固定电压。

25.根据权利要求23所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述规定的固定电压是接地电压或基准电压。

26.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一值，输出与所述检测对象物到所述传感电极的距离对应的信号，并在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为高阻抗。

27.根据权利要求25所述的静电容型接近传感器，其特征在于：

所述比较判断单元在判断为检测区域的范围内存在检测对象物时，根据所述第1静电容值、所述第2静电容值、所述第1检测值和所述第2检测值中的任一值，输出与所述检测对象物到所述传感电极的距离对应的信号，并在判断为检测区域的范围内不存在检测对象物时，使该输出为高阻抗。

28.一种权利要求1或者权利要求2或者权利要求3所述的静电容型接近传感器的接近检测方法，该接近检测方法的特征在于，包括下述步骤：

通过所述切换开关，将所述传感电极与所述检测电路连接的步骤；

检测所述传感电极的第1静电容值的步骤；

向所述辅助电极提供与所述传感电极相同的电位的步骤；

检测所述连接的电极的第2静电容值的步骤；

根据所述第1静电容值和第2静电容值的比较值，判断检测区域的范围内是否存在检测对象物的步骤。

29.根据权利要求28所述的接近检测方法，其特征在于：

在检测区域的范围内存在检测对象物的情况下，根据所述第1或第2静电容值进一步判断出所述检测对象物到所述传感电极的距离。

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