JP2010164553A - 低消費電流静電容量型検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い分解能で位置データを得ることができる低消費電流型の静電容量型検出器を提供する。
【解決手段】固定子１０と固定子１０に対向する移動子２０とを備え、固定子１０は、周期的に互いに電気的に独立した複数の励振電極１１からなる励振電極群と、励振電極群と電気的に独立した受信電極１４を有し、移動子２０は、励振電極群と同じ数だけ周期的に配置された結合電極２１と、結合電極２１の全てが接続される送信電極２２を有し、励振電極を励振する励振手段３０と、受信電極１４の検出信号を処理する信号処理部４０とを備えた静電容量型検出器において、励振手段３０は、励振電極群の配置周期を１周期としたときに１８０度位相の異なる２つの励振電極に振幅およびタイミングが同じ極性の異なる２つの単発パルス電圧を印加し、２つの励振電極と９０度位相が異なる２つの励振電極に振幅及びタイミングが同じで極性の異なる２つの単発パルスを印加する。
【選択図】図３

Description

本発明は、固定され移動しない固定子と相対運動する移動子の相対位置を検出する検出装置に関し、特に移動子から得た信号により位置データを得ることができる静電容量型検出装置に関する。ここで移動とは、回転あるいは直線移動を意味する。

回転体等の相対移動情報を検出するセンサとして静電容量型検出器が知られている。静電容量型検出器は、高周波信号を用い高感度で回転体の回転情報を取得することが可能であり、静電容量結合の原理を用いるため薄型の電極構造とすることができ、検出器を小型化できる。

特許文献１に開示される静電容量型検出器は、回転軸により本体に回転可能に取付けられた回転板と、この回転板に対向配置するように本体に取付けられた固定板とを含み、固定板に対する回転板の回転変位量を検出するものである。

固定板の表面には、複数の送信電極が円周方向に沿って等間隔に配列されている。この送信電極には電圧印加回路により順次所定の位相をずらした正弦波あるいは矩形波が印加され８相電極を１単位とするユニット電極群が複数形成されている。また、回転板の表面には、ユニット電極群と同数の受信電極がそれぞれ各ユニット電極群に含まれる連続した所定の送信電極に対して対向するように配列されている。

特開昭６１−１０５４２１号公報

小型、軽量であることから、静電容量型検出器を用いて回転体などの移動体の位置検出を高い精度で求める必要性が高まっている。
静電容量型検出器では、複数の送信電極板を等間隔に配置し、各励振電極に所定の位相をずらした交流電圧を印加するとともに、これらの励振電極に対向して結合電極を配置し、この励振電極と結合電極の相対移動量を結合電極から検出される静電容量信号と前記交流電圧の位相差を分析して求めている。
静電容量型検出器は小型、軽量である一方、高周波の交流信号を常時印加するので常時電流を消費し、バッテリーで長時間動作させるには不向きであった。このため、消費電流の少ない常時励振方式以外の位置検出方式が求められていた。

本発明は、通常の静電容量型検出器と異なり、高周波の交流信号を常時印加する方式ではなく、単発の電圧を必要な頻度で励振電極に印加することにより消費電流を小さくしつつ、移動子から得た信号により位置データを得ることができる低消費電流型の静電容量型検出装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、固定子と、該固定子に対向し相対移動する移動子とを備え、前記固定子は、周期的に配置され互いに電気的に独立した複数の励振電極からなる複数組の励振電極群と、前記励振電極群と電気的に独立した受信電極を有し、前記移動子は、前記励振電極群と対向し周期的に配置された結合電極と、前記複数の結合電極の全てが電気的に接続される前記受信電極と対向して配置された送信電極を有し、前記励振電極に入力する励振信号を生成する励振手段と、前記受信電極に現れる検出信号を入力し処理する信号処理手段と、を備えた静電容量型検出装置において、該励振手段は、各励振電極の電圧が各々の基準電位と同じ電圧となっている状態からスタートし、第１のステップとして、前記励振電極群の配置周期を１周期としたときに、１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高い第１のパルス電圧を印加し、前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記第１のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第２のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、第２のステップとして、前記第１のステップが完了した後に、前記第１のステップで印加した励振電極とは異なる１つまたは複数の励振電極に、前記基準電位より高い第３のパルス電圧を印加し、前記第３のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第４のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、第３のステップとして、所定の時間、出力を各々の基準電位と同じ電圧に維持する動作を行い、前記信号処理手段は、前記励振手段の第１のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第１の検出信号を入力して記憶し、さらに、前記励振手段の第２のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第２の検出信号を入力して記憶し、記憶した該第１の検出信号と該第２の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする低消費電流静電容量型検出装置である。

請求項２に係る発明は、固定子と、該固定子に対向し相対移動する移動子とを備え、前記固定子は、周期的に配置され互いに電気的に独立した複数の励振電極からなる複数組の励振電極群と、前記励振電極群と電気的に独立した受信電極を有し、前記移動子は、前記励振電極群と対向し周期的に配置された結合電極と、前記複数の結合電極の全てが電気的に接続される前記受信電極と対向して配置された送信電極を有し、前記励振電極に入力する励振信号を生成する励振手段と、前記受信電極に現れる検出信号を入力し処理する信号処理手段と、を備えた静電容量型検出装置において、該励振手段は、各励振電極の電圧が各々の基準電位と同じ電圧となっている状態からスタートし、第１のステップとして、前記励振電極群の配置周期を１周期としたときに、１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高い第５のパルス電圧を印加し、前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記第５のパルス電圧と同じタイミングでその基準電位より低い第６のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、第２のステップとして、前記第１のステップで電圧を印加した励振電極とは異なる１つまたは複数の励振電極にその基準電位より高い第７のパルス電圧を印加し、前記第７のパルス電圧と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に、前記第７のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第８のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、第３のステップとして、所定の時間、前記第１および前記第２のステップの出力を維持する動作を行い、第４のステップとして、前記第１のステップで電圧を印加した励振電極と同じ複数の励振電極の電圧を各々の基準電位と同じ電圧に変化させる動作を行い、第５のステップとして、前記第２のステップで電圧を印加した励振電極と同じ複数の励振電極の電圧を各々の基準電位と同じ電圧に変化させる動作を行い、第６のステップとして、所定の時間、出力を維持する動作を行い、前記信号処理手段は、前記励振手段の第１のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第１の検出信号を入力して記憶し、前記励振手段の第２のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第２の検出信号を入力して記憶し、記憶した該第１の検出信号と該第２の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれかに含まれるか判別し、前記励振手段の第４のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第３の検出信号を入力して記憶し、さらに、前記記憶手段の第５のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第４の検出信号を入力して記憶し、さらに記憶した該第３の検出信号と該第４の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする低消費電流静電容量型検出装置である。

請求項３に係る発明は、前記第２のステップに替えて、前記第１のパルス電圧または前記第５のパルス電圧を印加した励振電極と等価的に９０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高いパルス電圧を印加し、前記第２のパルス電圧または前記第６のパルス電圧を印加した励振電極と等価的に９０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に、前記基準電位より高いパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低いパルス電圧を同時に印加する動作を行う第２のステップとし、前記結合電極の基準位置が前記１周期を４等分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする請求項１または２に記載の低消費電流静電容量型検出装置である。
請求項４に係る発明は、前記第１のステップの動作は、１つの励振電極に前記基準電位より高い前記第１のパルス電圧または前記第５のパルス電圧を印加し、前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つの励振電極に前記基準電位より低い前記第２のパルス電圧または前記第６のパルス電圧を印加する動作であり、前記第２のステップの動作は、前記第１のステップで、第１、第２、第５、または第６のパルス電圧が印加された励振電極のいずれかと等価的に９０度配置位相の異なる１つの励振電極に前記基準電圧より高い前記第３のパルス電圧または前記第７のパルス電圧を印加し、該第３のパルス電圧または該第７のパルス電圧が印加された励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つの励振電極に該第３のパルス電圧または該第７のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い前記第４または前記第８のパルス電圧を同時に印加する動作としたことを特徴とする請求項１または２に記載の低消費電流静電容量型検出装置である。
請求項５に係る発明は、前記結合電極は、前記励振電極群と対向して前記励振電極群と同じ数だけ周期的に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の低消費電流静電容量型検出装置である。

本発明により、通常の静電容量型検出器と異なり、高周波の交流信号を常時印加する方式ではなく、単発のパルス電圧を必要な頻度で印加することにより消費電流を小さくしつつ、移動子から得た信号により高い分解能で位置データを得ることができる低消費電流型の静電容量型検出装置を提供することができる。

固定子を説明する図である。 移動子を説明する図である。 静電容量型検出器の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態における固定子上の励振電極の配置に対する移動子上の結合電極の位置と励振信号によって励振される電極と印加される励振信号の波形、および検出信号を説明する図である。 第１の実施形態における検出信号の状態と象限の関係を説明する図である。 本発明の第２の実施形態を説明する図である。 第２の実施形態における検出信号の状態と象限の関係を説明する図である。 信号処理部の一形態を説明する図である。 信号処理部の処理のアルゴリズムを示す図である。 第３の実施形態を説明する図である。 第３の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。 各象限図である。 図４に示される波形と異なるパターンの電圧を印加する例である。 請求項１および請求項２に記載した各ステップで印加される電圧を説明した図である。 請求項２に係る処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 回転方式の静電容量型位置検出器の移動子の結合電極の数が５個である移動子の例である。 直動方式の静電容量型位置検出器の固定子を説明する図である。 直動方式の静電容量型位置検出器の移動子を説明する図である。 固定子と移動子を備えた直動方式の静電容量型位置検出器の概略構成図である。 信号処理部の他の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。 周期がＮ個の領域に分割された様子を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は、回転方式の静電容量型検出器に用いられる固定子を説明する図である。固定子１０は中心部に固定子の貫通孔１５を有する円板形状の固定板であり、その一方の表面に固定子１０の径方向に伸びる複数の励振電極１１が一定の間隔で設けられ、それらは一定の周期で互いに電気的に接続されている。

固定子１０は表面が絶縁性で剛性を持つ基板材料であればよく、例えば、ガラスエポキシ材、紙−ベークライト積層材、ガラス、アルミナ等のセラミックや、鉄、アルミニウム等の金属やシリコン等の半導体板にセラミックを溶射したり、絶縁樹脂をコーティングしたり、絶縁ビーズを配置して浮かせ空気層を形成し絶縁したものであればよい。

固定子１０に設けられる励振電極１１などの各導体は、圧延銅箔、蒸着クロム等の導体をフォトエッチングで除去して形成したり、銀やカーボン等の導体インクをインクジェット、シルクスクリーン、オフセット印刷等で形成することができる。

図１の例では４つの励振電極１１で一つの励振電極群１６を構成しており全体で１０組の励振電極群１６が形成されている。それぞれの励振電極群１６に含まれる同じ順番の各励振電極１１は、互いに電気的に接続されており、その配線は図中、実線または破線の線として示されている。実線で示される配線は励振電極１１が設けられている面と同じ面に配置され、破線で示される配線は励振電極１１が設けられている面と反対側の面に配置されていることを示している。

図１の例では、励振電極１１は４つおきに通電導体１２および給電導体１３を介して互いに電気的に接続されている。そして、４つの相を有する励振手段により各相の励振電極が励振される。１つの励振電極群１６を構成する４つの励振電極１１は互いに電気的に独立しているため、各励振電極群１６の各励振電極１１を電気的に接続するために、スルーホール技術を用いて各励振電極１１、各リング状の通電導体１２、各給電導体１３が電気的に接続される。スルーホール技術はプリント板製造技術として一般的に用いられる技術である。

また、固定子１０の中心部に励振電極１１が形成された面に、励振電極１１と電気的に独立したリング形状の受信電極１４が設けられている。受信電極１４には受信した検出信号を外部に出力するための検出信号出力部１７が設けられている。

図１では受信電極１４は励振電極１１と同じ面上で、かつ内周側に配置されているが、後述する移動子２０の送信電極２２と静電容量結合して検出信号を受信できればよいので、励振電極と同じ面側に配置する必要はなく反対側の面に設けてもよい。また、受信電極１４を内周側に設けたのは移動子２０の送信電極２２に対向して配置するからであり、送信電極２２が外周側に配置された場合には受信電極１４を固定子１０の外周側に配置する。

また、固定子１０に形成された固定子の貫通孔１５は静電容量型検出器の必須の構成要件ではなく、使用上の便宜を図るための構成であって、使用上固定子の貫通孔１５が必要なければ設けなくてもよい。

図２は、回転方式の静電容量型検出器に用いられる移動子を説明する図である。移動子２０は中心部に移動子の貫通孔２３を形成した円板形状の回転体であり、その片側の表面に移動子２０の径方向に伸びる複数の結合電極２１が形成されている。図２に示される例では、１０個の結合電極２１が設けられている。それらの結合電極２１は全てが移動子２０の中心部に形成されたリング形状の送信電極２２と電気的に接続され、単相の検出電極を構成する。

そして、固定子１０の励振電極１１が形成された面と移動子２０の結合電極２１が形成された面とが対向するように、固定子１０と移動子２０を位置決めすることにより、複数の結合電極２１から構成される検出電極は、固定子１０側の励振電極１１に印加される励振信号を静電誘導の原理により検出する。

検出電極に検出される信号は前記移動子と前記固定子の相対的な位置関係と、前記励振手段により印加される励振信号と励振電極の組み合わせにより変化する。

移動子２０の結合電極２１で構成される検出電極で検出された単相交流信号は、移動子２０に設けられた送信電極２２と固定子１０に設けられた受信電極１４との静電誘導により、移動子２０の送信電極２２から固定子１０の受信電極１４に送信される。送信電極２２と受信電極１４とは非接触的に検出信号を伝達できる。なお、検出信号を移動子２０から固定子１０側に伝達する方法として静電誘導以外にもスリップリング、回転トランスによる方法もある。

図３は本発明の一実施形態の固定子と移動子を備えた静電容量型検出器の概略構成図である。移動子２０は図示省略した機構部により、結合電極２１が配置された面が固定子１０の励振電極１１と所定の間隙を介して対向し、かつ固定子１０と同心に回転可能に支持される。固定子１０と移動子２０の対向する面の間隙は、励振電極１１の配置ピッチが例えば２００μｍだとすると、１５０μｍから２００μｍ程度に設定されるのが一般的である。

固定子１０の各相給電部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ（図１参照）には、励振手段３０からの出力が接続されている。励振手段３０は、所望の波形の信号を生成するシーケンサ３１とシーケンサ３１からの信号を増幅するドライバ回路３２を備えている。本発明において、シーケンサ３１からは基準電位０Ｖとする単発のパルス電圧が所定のタイミングで出力される。固定子１０の検出信号出力部１７と信号処理部４０は電気的に接続されており、固定子１０に備えられた受信電極１４により受信された検出信号ＳＧは信号処理部４０に入力する。

次に、上述した静電容量型検出器における位置（角度）の検出方法を説明する。
固定子１０は１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および１１ｄと名づけられた４種類の励振電極が、時計回りに順番に配置されている。そして、励振電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの４つの電極により１周期が形成される。励振電極１１ａは０度に相当し、励振電極１１ｂは９０度に相当し、励振電極１１ｃは１８０度に相当し、励振電極１１ｄは２７０度に相当する。

本実施形態の静電容量型検出器１００は、移動子２０の結合電極２１の基準位置２１Ｌ（結合電極２１の放射状に延びる２つの径方向の辺のうち、図で左側の辺）が、固定子１０の励振電極１１Ｌ（励振電極１１の放射状に延びる２つの径方向の辺のうち、図で左側の辺）を基準としたときに、前記結合電極２１の基準位置２１Ｌが前記周期内の４象限のうち何れにあるか、を判断し出力する。

そのために、励振手段３０を構成するシーケンサ３１は、次の４つのステップからなる励振信号Ｓ１を励振電極１１に印加する。
まず、第１のステップとして、前記４つの電極（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）のうち、それぞれの配置位相が１８０度異なる任意の２つの励振電極（１１Ａ，１１Ｃ）に、極性の異なる電圧の励振信号ＳＡ，ＳＣを印加して検出信号ＳＧを調べる。このステップにより、前記周期内の特定の２象限のうち、何れの象限に結合電極２１の基準位置２１Ｌがあるかが分る。
なお、前記検出信号ＳＧは励振信号であるパルス電圧の立ち上がりと立ち下がりに対応して、正の電圧と負の電圧が含まれるが、この例では前記信号処理部４０は検出信号の正の電圧のみを有効とし、負の電圧は無視するように動作する。

次に、第２のステップとして、先ほどの２つとは異なる残りの２つの励振電極（１１ｂ，１１ｄ）に、同様に異なる電圧の励振信号ＳＢ，ＳＤを印加して検出信号ＳＧを調べる。このステップにより、結合電極２１の基準位置２１Ｌが前記周期内の４象限のうちのいずれにあるかが分る。
次に、第３のステップとして、あらかじめ決められた時間、基準電位である０Ｖを出力する。

図４を用いて結合電極２１の基準位置２１Ｌがどの象限にいるかを検出できる仕組みをより具体的に説明する。
図４は、固定子上の励振電極の配置に対する移動子上の結合電極の位置と、励振信号によって励振される電極と印加される励振信号の波形、および検出信号を説明する図である。

前述の第１のステップとして、シーケンサ３１は励振電極１１ａに正のパルス電圧の励振信号ＳＡ、励振電極１１ａに対して１８０度配置位相の異なる励振電極１１ｃに負のパルス電圧の励振信号ＳＣを同時に出力する。

次に前述の第２のステップとして、励振電極１１Ｂに正のパルス電圧の励振信号ＳＢ、励振電極１１ｂに対して１８０度配置位相の異なる励振電極１１ｄに負のパルス電圧の励振振動ＳＤを同時に出力する。

図４において下側破線に記載されている数値は１周期内の角度を表し、励振電極１１ａは０度、励振電極１１ｂは９０度、励振電極１１ｃは１８０度、励振電極１１ｄは２７０度に相当する。

図４で左端が結合電極２１の基準位置２１Ｌである。一番上に描かれている結合電極２１（ｎ１）は基準位置２１Ｌが０度の位置にある場合である。このとき、結合電極２１は、励振電極１１ａおよび１１ｂにのみ対向しているので、第１のステップでは固定子１０の受信電極１４には正の電圧の検出信号ＳＧ（ｓｇ１の１回目を参照）が現れ、第２のステップでも正の電圧の検出信号ＳＧ（ｓｇ１の２回目を参照）が現れる。

次に、結合電極２１の基準位置２１Ｌが２２．５度シフトした場合（ｎ２の状態）は、励振電極１１ａと励振電極１１ｃは部分的に同じ分だけ対向し、励振電極１１ｂは全体的に結合電極２１と対向する。このため、第１のステップでは受信電極１４の出力は相殺され検出信号ＳＧは０「ゼロ」となり（ｓｇ２の１回目を参照）、第２のステップでの出力は正の電圧の検出信号ＳＧとなる（ｓｇ２の２回目を参照）。

次に結合電極２１の基準位置２１Ｌが４５度にシフトした場合（ｎ３の場合）は、励振電極１１ｂと励振電極１１ｃのみが結合電極２１と対向する。このため、第１のステップでは受信電極１４からの出力は負の電圧の検出信号ＳＧとなり（ｓｇ３の１回目を参照）、第２のステップでの出力は正の電圧の検出信号ＳＧとなる（ｓｇ３の２回目を参照）。この状態は、結合電極２１の基準位置２１Ｌが１１２．５度の直前に至るまで連続する。

結合電極２１の基準位置２１Ｌが１１２．５度にシフトすると（ｎ５の場合）、結合電極２１と対向するのは、励振電極１１ｂ、励振電極１１ｃ、および励振電極１１ｄであるので、第１のステップでは受信電極１４からの出力は負の電圧の検出信号ＳＧとなり（ｓｇ５の１回目を参照）、第２のステップでは結合電極２１と対向する励振電極１１ｂと励振電極１１ｄの受信電極１４からの出力は相殺され０「ゼロ」となる（ｓｇ５の２回目を参照）。

以下、同様の作用により結合電極２１の基準位置２１Ｌを角度θで表すと、１１２．５度＜θ＜２０２．５度では第１のステップ、第２のステップともに負の電圧の検出信号ＳＧが現れ、２０２．５度＜θ＜２９２．５度では第１のステップで正の電圧の検出信号ＳＧ、第２のステップで負の電圧の検出信号ＳＧが現れ、２９２．５度＜θ＜３６０度（０度）では、第１のステップ、第２のステップともに正の電圧信号ＳＧが現れる。

図５は第１の実施形態の関係を表にまとめて図にしたものである。図５に示されるように、第１のステップと第２のステップで得られる受信電極１４からの検出信号ＳＧにより、結合電極２１の基準位置２１Ｌが図５の第１象限から第４象限のどこにいるかを知ることができる。図に示すＺ１からＺ４は各象限の境界であるが、Ｚ１は第１象限に、Ｚ２は第２象限に、Ｚ３は第３象限に、Ｚ４は第４象限に含めている。なお、Ｘ１は検出信号ＳＧの１回目の値がプラス（＋）、０、マイナス（−）のいずれかであることを表し、Ｘ２は検出信号２回目の値が（＋）、０、マイナス（−）のいずれかであることを表している。

次に、図６および図７を参照して、３つの励振電極の組が設けられている第２の実施形態を説明する。図４に示される実施形態との相違点は、励振電極が３つであり、第１のステップ、第３のステップで接続される励振電極１１の組み合わせと信号レベルである。

励振電極が３つの場合、各励振電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、１２０度ずれで配置されているために、励振電極の組み合わせ方が異なる。第１のステップとしては励振電極１１ａ、１１ｂ、および１１ｃの全てを使用する。
第１のステップでは、シーケンサ３１は励振電極１１ａに印加される励振信号ＳＡに正のパルス電圧を、励振電極１１ｂに印加される励振信号ＳＢおよび励振電極１１ｃに印加される励振信号ＳＣには振幅の絶対値が励振信号ＳＡの半分である負のパルス電圧を同時に出力する。

ＸＹ座標上のベクトルとして各電極の電圧を考えると、励振電極１１ｂと１１ｃの合成電圧は、電圧Ａの電圧の向きが逆となるために、Ｘ軸の正側に正のパルス電圧、Ｘ軸の負側に負のパルス電圧を印加していることと等価になる。

次に第２のステップでは、シーケンサ３１は励振信号ＳＡを基準電位である０Ｖとし、励振信号ＳＢとして正のパルス電圧を、励振信号ＳＣとして負のパルス電圧を同時に出力する。これは、Ｙ軸の正側に正のパルス電圧を、Ｙ軸の負側に負のパルス電圧を印加することを意味する。この２つの動作により第１の実施形態と同様にどの象限に結合電極２１の基準位置２１Ｌがあるかを知ることができる。

図７は第２の実施形態の関係を表にまとめて図にしたものである。図７に示されるように、第１のステップと第２のステップで得られる受信電極１４からの検出信号ＳＧにより、結合電極２１の基準位置２１Ｌが図７の第１象限から第４象限のどこにいるかを知ることができる。図に示すＺ１からＺ４は各象限の境界であるが、Ｚ１は第１象限に、Ｚ２は第２象限に、Ｚ３は第３象限に、Ｚ４は第４象限に含めている。なお、Ｘ１は検出信号ＳＧの１回目の値がプラス（＋）、０、マイナス（−）のいずれかであることを表し、Ｘ２は検出信号２回目の値が（＋）、０、マイナス（−）のいずれかであることを表している。

ここで図８を用いて信号処理部４０の一形態を説明し、図９を用いてその処理のアルゴリズムを説明する。まず、信号処理部４０は、静電容量型検出器１００からの検出信号ＳＧを受信し、第１の検出信号をＲＡＭ４２に格納し、次に読み込んだ検出信号ＳＧを第２の信号とし、ＲＡＭ４２に格納された第１の検出信号を元に状態データテーブルを格納したＲＯＭ４３から状態データを読み出す。これらの演算処理はプロセッサ（ＣＰＵ）によって実行される。

次に図９に示される処理のアルゴリズムを説明する。
●［ステップＳＡ１］シーケンサに第１のステップの実行を指示する。
●［ステップＳＡ２］シーケンサからの第１のステップの完了信号が出力されたか確認を行い、出力があった場合は受信電極から検出信号を取得する。前記完了信号が出力されない場合は、監視を続ける。
●［ステップＳＡ３］検出信号を記号化する。検出信号は、（１）正の値、（２）負の値、（３）ゼロの３つの状態をとり得るので２ビットの情報で表現することができる。記号化された検出信号を記憶する。
●［ステップＳＡ４］シーケンサに第２のステップの実行を指示する。
●［ステップＳＡ５］シーケンサからの第２のステップの完了信号が出力されたか確認を行い、出力があった場合は受信電極から検出信号を取得する。前記完了信号が出力されない場合は、監視を続ける。
●［ステップＳＡ６］検出信号を記号化する。ステップＳＡ３と同じく、検出信号は、（１）正の値、（２）負の値、（３）ゼロの３つの状態をとり得るので２ビットの情報で表現することができる。
●［ステップＳＡ７］ステップＳＡ３で得られた検出信号と、ステップＳＡ６で得られた検出信号を所定の方法で組み合わせる。
●［ステップＳＡ８］２つの検出信号の組み合わせと対応する象限についてデータテーブルを参照して、現在の象限を判断する。

次に図１０を用いて第３の実施形態を説明する。
図１０は４相の励振電極１１を有する静電容量型検出器であり、信号処理部４０に前回の象限データを格納する象限レジスタ４５と１λ内（１周期内）を超える移動があったときにλ数を格納するλ数カウンタ４６を有している。象限レジスタとλ数カウンタを使用したλ数カウントの方法について図１１を用いて説明する。
なお、以下では、象限データを取得する時間間隔内において、象限データの変化は最大で１象限であるとして説明する。

図１２に示すとおり、第１象限から第２象限までが反時計回りに決められている。この場合は、第１象限と第２象限の間が１λの切変わり目になっており、結合電極２１の基準位置２１Ｌが第１象限から第２象限に移ると移動子２０が１λを超えて動いたと判断される。第１象限から時計回りに第２象限に至るまでは１λ内の移動であり、λ数カウンタは変更されない。このため、判断の第１のステップとしては、象限レジスタの値が第１象限または第２象限であったか否かを判断すればよい。さらに、判断の第２のステップとしては、今回得られた象限データが第１象限か第２象限かを判断すればよい。

図１１に示されるフローチャートを各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＣ１］前回の象限データを読み出す。
●［ステップＳＣ２］前回の象限データは第１象限データか否か判断し、第１象限データであればステップＳＣ３へ移行し、第１象限データでなければステップＳＣ５へ移行する。
●［ステップＳＣ３］今回の象限データは第２象限データか否か判断し、第２象限であればステップＳＣ４へ移行し、第２象限でなければ終了する。
●［ステップＳＣ４］λ数カウンタの値に１を加算して格納し、終了する。
●［ステップＳＣ５］前回の象限データは第２象限データか否か判断し、第２象限データであればステップＳＣ６へ移行し、第２象限データでなければ終了する。
●［ステップＳＣ６］今回の象限データは第１象限データであるか否か判断し、第１象限データであればステップＳＣ７へ移行し、第１象限データでなければ終了する。
●［ステップＳＣ７］λ数カウンタの値から１減算し格納し、終了する。

次に、図１３を使用して請求項２について説明する。図１３は図３に示される静電容量型検出器と同じ構成の静電容量型検出器であるが、図４とは励振信号の加え方が異なる。
図４では第１のステップで加えられるパルス電圧が出力されてゼロに戻った後に第２のステップの電圧が印加されたが、図１３では各パルス状態が重複する場合である。
図４の例では、信号処理部４０が検出信号ＳＧの正の電圧だけを有効としていたが、本例では、信号処理部４０は検出信号ＳＧの正の電圧と負の電圧の両方を有効とする。
図４の例では、１回の励振信号出力で１回の判定結果しか得られないが、図１３の励振信号の加え方によれば、励振信号であるパルスの立ち上がりに対応した検出信号による判定結果と、前記励振信号であるパルスの立下りに対応した検出信号による判定結果の２回の判定結果を得ることができる。

ただし、同じ象限であっても前回の前記励振信号であるパルスの立ち上がりに対応する検出信号による判定と、検出信号の符号が前記励振信号であるパルスの立ち上がりに対応する検出信号は符号が反転しているので、前記励振信号であるパルスの立下りに対応する検出信号は符号を反転させて読み出すなどの処理や、または前記データテーブルの内容を変更しておくなどの処置を行う。
なお、図１４（ａ）〜（ｃ）は請求項１、および図１４（ｄ）は請求項２に記載した各ステップで印加される電圧を説明したものである。

次に、図１５に示すアルゴリズムのフローチャートを説明する。このフローチャートは請求項２に係る処理を示すものである。
●［ステップＳＢ１］〜［ステップＳＢ４］シーケンサに第１のステップの実行を指示し、第１のステップの完了を待って、検出信号を取得し、結果を記号化して第１の検出信号とする。
●［ステップＳＢ５］〜［ステップＳＢ８］シーケンサに第２のステップの実行を指示し、第２のステップの完了を待って、検出信号を取得し、結果を記号化して第２の検出信号とする。
●［ステップＳＢ９］、［ステップＳＢ１０］第１と第２の検出信号を組み合わせてデータを作成し、データベースを参照して象限を判断する。
●［ステップＳＢ１１］〜［ステップＳＢ１６］シーケンサに第３のステップの実行を指示し、第３のステップの完了を待って、シーケンサに第４のステップの実行を指示し、第４のステップの完了を待って検出信号を取得し、記号化して第３の検出信号とする。
●［ステップＳＢ１７］〜［ステップＳＢ２０］シーケンサに第５のステップの実行を指示し、第５のステップの完了を待って検出信号を取得し、記号化して第４の検出信号とする。
●［ステップＳＢ２１］、［ステップＳＢ２２］第３と第４の検出信号を組み合わせてデータを作成し、データベースを参照して象限を判断し、終了する。

次に、回転方式の静電容量型位置検出器に用いられる移動子の別形態を図１６に示す。図２の移動子２０の例では結合電極２１が１０個設けられていたが、これは対向して使用する固定子１０に設けられた励振電極群１６が１０組であったことに起因している。
図１６は、結合電極２１の数が５個である移動子の例を示している。この結合電極２１同士のピッチは、固定子１０の励振電極１１のピッチの整数倍にしてあるので、図１の固定子１０と組み合わせて使用することが出来る。結合電極数が減ることにより移動子２０のパターンが簡単になるメリットがある。ただし、励振電極１１との静電容量は減少するため検出信号は小さくなる。

次に、直動方式の静電容量型位置検出器の実施形態を図１７〜図１９を用いて説明する。直動型においても位置検出の原理については上述した回転方式の静電容量型位置検出器と同様であるので、ここでは、直動方式の静電容量型位置検出器の概略の構成について説明する。なお、この実施形態では、検出器の信号に重畳するノイズの影響を軽減するため、後述するように２種類のＡ相結合電極６１ａ，Ｂ相結合電極６１ｂから得られる信号を差動増幅するようになっている。この点は、上述した回転方式の静電容量型位置検出器と異なっている。

図１７は、直動方式の静電容量型位置検出器の固定子を示している。図１８は、前記固定子に組み合わせて用いられる移動子を示している。図１９は、図１７に図示される固定子と図１８に図示される移動子を備えた直動方式の静電容量型位置検出器の概略構成図である。

まず、図１７に示される固定子５０を説明する。固定子５０は回転方式の静電容量型位置検出器の実施形態と同様に複数の励振電極５１が所定の順序で配置され一定の周期で複数配置されている。所定数の励振電極５１から一つの励振電極群５６が構成される。図１７に示される固定子５０では、一つの励振電極群５６は４つの励振電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄから構成されている。固定子５０に配置される励振電極群の数は検出する数に応じて決められる。それぞれの励振電極群に含まれる各励振電極は互いに電気的に接続されている。

回転方式の静電容量型位置検出器の実施形態と同様に、固定子５０は例えばプリント板製造技術によって製造される。各励振電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄは電気的に独立しているため、各励振電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと各給電導体５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５４ｄは、前述した回転式の場合と同様に、各給電部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄであるスルーホール壁面に形成された導体により各通電導体５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄと電気的に接続される。なお、スルーホールによらず導体により電気的に接続することでもよい。破線で示す通電導体５２は、固定子５０の内層または裏面に形成されていることを示している。

固定子５０の材料は、表面が絶縁性で剛性を持つ基板材であればよいのは回転方式の静電容量型検出器の固定子１０と同様である。各導体は、圧延銅箔、蒸着クロムなどの導体をフォトエッチングで除去したり、銀やカーボン等の導体インクをインクジェット、シルクスクリーン、オフセット印刷等で形成してもよい。直動方式の静電容量型位置検出器は回転方式の静電容量型位置検出器と異なり、固定子５０には受信電極（図１の受信電極１４を参照）が設けられておらず、図１８を用いて後述するように、直動方式の静電容量型位置検出器の出力信号は移動子６０から直接出力される。

図１８に示されるように直動方式の静電容量型位置検出器に用いられる移動子６０は、その片面には固定子５０（図１７参照）の励振電極５１と対向する位置に複数の結合電極６１ａ，６１ｂを有している。Ａ相結合電極６１ａおよびＢ相結合電極６１ｂは共に励振電極群５６の略半分の幅を有しており、Ａ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂは隣あって配置される。つまり、Ａ相結合電極６１ａは励振電極群５６に含まれる半分の数の励振電極５１と対向しており、Ｂ相結合電極６１ｂは励振電極群５６の残りの半分の数の励振電極５１と対向している。図１７に示されるように、本実施形態では、１つの励振電極群５６が４つの励振電極を有しており、Ａ相結合電極６１ａ、Ｂ相結合電極６１ｂはそれぞれ略２相の励振電極５１と対向する。

また、Ａ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂは移動子６０に同じ数だけ配置され、一対のＡ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂを単位とする結合電極群６６を形成する。また、結合電極群６６の数は励振電極群５６の数よりも少なく、Ａ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂが相対移動したときも移動子６０が固定子５０からはみ出すことがなく、Ａ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂそれぞれの励振電極５１に対向する面積が等しい。

Ａ相結合電極６１ａは、導体６３ａ、通電部６８ａ、通電導体６２ａを介してＡ相出力電極６４ａに電気的に接続され、Ｂ相結合電極６１ｂは導体６３ｂ、通電部６８ｂ、通電導体６２ｂを介してＢ相出力電極６４ｂに電気的に接続される。この電気的に接続する手段は、図１８を用いて説明した通電部６８ａにスルーホールによる技術を使用することができる。Ａ相結合電極６１ａとＢ相結合電極６１ｂの位置関係により、Ａ相出力電極６４ａの電圧とＢ相出力電極６４ｂの電圧は互いに位相が１８０度異なっている。

Ａ相出力電極６４ａとＢ相出力電極６４ｂは差動アンプ６９に電気的に接続されており、差動アンプ６９によってＡ相出力電極６４ａとＢ相出力電極６４ｂの出力の差動成分を得ることによってコモンモードノイズを除去することができ、耐ノイズ性を向上させることができる。なお、回転方式の静電容量型位置検出器と同様に結合電極、出力電極をそれぞれ１つのみ用いる構成とすることも可能である。なお、通電部はスルーホール技術を用いて形成される。

次に、図１９を用いて直動方式の静電容量型位置検出器の概略の構成を説明する。固定子５０と移動子６０、所望の波形の信号を生成するシーケンサ３１とシーケンサ３１からの信号を増幅するドライバ回路３２、検出器出力を受ける差動アンプ６９から構成され、ドライバ回路３２からは信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが静電容量型位置検出器の励振電極５１に出力される。移動子６０は図示しない機構部によりＡ相結合電極６１ａ，Ｂ相結合電極６１ｂが配置された面が、固定子５０の励振電極５１と所定の間隙を維持して図の左右方向に移動可能に支持される。直動方式の静電容量型位置検出器も、回転方式の静電容量型位置検出器と同様のステップにより位置を検出することが出来る。

さて、上述した本発明の実施形態で、１周期を４分割した例を説明した。その場合、分割された領域は「象限」と呼ばれるため、象限データ、象限レジスタなどの呼称を用いた。より一般的に１周期をＮ個（Ｎ≧３）の領域に分割する場合については、詳細な説明は省略するが、領域データを取得する時間間隔内において、領域データの変化は最大で、（Ｎ−１）／２から小数部を切り捨てた数に等しい領域数であると仮定し、その条件の下で図２０のフローチャートの処理を行うことにより、λ数（周期数）のカウント処理を同様に行うことが出来る。なお、本実施形態における処理手段としては、例えば、図１１に示される信号処理部４０、象限レジスタ４５、およびλ数カウンタ４６を用いる。ここで、象限レジスタ４５は領域データを格納する領域レジスタとして機能させる。

以下、図２０に示される処理のフローチャートを各ステップに従って説明する。図２０に示すフローチャートは、図１２をＮ個（Ｎ≧３）の領域に分割する場合に適用できるように一般化したフローチャートとみることができる。
なお、フローチャート中の記号の意味は以下の通りである。
Ａ_n-1 ：前回の領域データ（領域データは前記象限データに相当する）
Ａ_n ：今回の領域データ
Ｎ ：１周期の分割数

●［ステップＳＣ１］前回の領域データＡ_n-1を読み出す。
●［ステップＳＣ２］今回の領域データＡ_nから前回の領域データＡ_n-1を減じた差分ΔＡ₁を算出する。
●［ステップＳＣ３］ステップＳＣ２で算出した差分ΔＡ₁は０より小さいか否か判断し、０より小さい場合にはステップＳＣ４へ移行し、０より小さくない場合にはステップＳＣ５へ移行する。

●［ステップＳＣ４］差分ΔＡ₁に１周期の分割数Ｎを加算した値に差分ΔＡ₁を置き換える。
●［ステップＳＣ５］１周期の分割数Ｎから差分ΔＡ₁を減算した値を差分ΔＡ₂とする。
●［ステップＳＣ６］ステップＳＣ４で算出した差分ΔＡ₁は（Ｎ―１）の１／２以下であるか否か判断し、以下の場合にはステップＳＣ７へ移行し、以下でない場合にはステップＳＣ１０へ移行する。
●［ステップＳＣ７］前回の領域データＡ_n-1にステップＳＣ４で算出した差分ΔＡ₁を加算し数値Ｂを算出する。

●［ステップＳＣ８］ステップＳＣ７で算出した数値Ｂは、１周期の分割数Ｎより大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳＣ９へ移行し、大きくない場合には処理を終了する。
●［ステップＳＣ９］λ数カウンタに１を加算し、処理を終了する。
●［ステップＳＣ１０］前回の領域データＡ_n-1からステップＳＣ５で算出した差分ΔＡ₂を減算し数値Ｂを算出する。
●［ステップＳＣ１１］ステップＳＣ１０で算出した数値Ｂは、０以下であるか否か判断し、０以下である場合にはステップＳＣ１２へ移行し、０以下ではない場合には処理を終了する。
●［ステップＳＣ１２］λ数カウンタから１を減算し、処理を終了する。

図２１には１周期がＮ個の領域に分割されたようすが図示されている。図２１で領域と領域Ｎの境界が１λの切り変わり目になっている。

ＳＧ 検出信号
１０ 固定子
１１ 励振電極
１１ａ Ａ相励振電極
１１ｂ Ｂ相励振電極
１１ｃ Ｃ相励振電極
１１ｄ Ｄ相励振電極
１２ 通電導体
１３ 給電導体
１４ 受信電極
１５ 固定子の貫通孔
１６ 励振電極群
１７ 検出信号出力部
１８ａ Ａ相給電部
１８ｂ Ｂ相給電部
１８ｃ Ｃ相給電部
１８ｄ Ｄ相給電部
２０ 移動子
２１ 結合電極
２２ 送信電極
２３ 移動子の貫通孔
３０ 励振手段
３１ シーケンサ
３２ ドライバ回路
４０ 信号処理部
４５ 象限レジスタ
４６ λ数カウンタ
５０ 固定子
５１ 励振電極
５１ａ Ａ相励振電極
５１ｂ Ｂ相励振電極
５１ｃ Ｃ相励振電極
５１ｄ Ｄ相励振電極
５２ 通電導体
５２ａ Ａ相通電導体
５２ｂ Ｂ相通電導体
５２ｃ Ｃ相通電導体
５２ｄ Ｄ相通電導体
５３ 給電導体
５３ａ Ａ相給電導体
５３ｂ Ｂ相給電導体
５３ｃ Ｃ相給電導体
５３ｄ Ｄ相給電導体
５６ 励振電極群
５８ 給電部
５８ａ Ａ相給電部
５８ｂ Ｂ相給電部
５８ｃ Ｃ相給電部
５８ｄ Ｄ相給電部
６０ 移動子
６１ 結合電極
６１ａ Ａ相結合電極
６１ｂ Ｂ相結合電極
６２ 通電導体
６２ａ Ａ相通電導体
６２ｂ Ｂ相通電導体
６３ 導体
６３ａ Ａ相導体
６３ｂ Ｂ相導体
６４ 出力電極
６４ａ Ａ相出力電極
６４ｂ Ｂ相出力電極
６６ 結合電極群
６８ 通電部
６８ａ Ａ相通電部
６８ｂ Ｂ相通電部
６９ 差動アンプ
１００ 静電容量型検出器

Claims (5)

1. 固定子と、該固定子に対向し相対移動する移動子とを備え、
   前記固定子は、周期的に配置され互いに電気的に独立した複数の励振電極からなる複数組の励振電極群と、前記励振電極群と電気的に独立した受信電極を有し、
   前記移動子は、前記励振電極群と対向し周期的に配置された結合電極と、前記複数の結合電極の全てが電気的に接続される前記受信電極と対向して配置された送信電極を有し、
   前記励振電極に入力する励振信号を生成する励振手段と、
   前記受信電極に現れる検出信号を入力し処理する信号処理手段と、
   を備えた静電容量型検出装置において、
   該励振手段は、
   各励振電極の電圧が各々の基準電位と同じ電圧となっている状態からスタートし、
   第１のステップとして、前記励振電極群の配置周期を１周期としたときに、１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高い第１のパルス電圧を印加し、前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記第１のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第２のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、
   第２のステップとして、前記第１のステップが完了した後に、前記第１のステップで印加した励振電極とは異なる１つまたは複数の励振電極に、前記基準電位より高い第３のパルス電圧を印加し、前記第３のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第４のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、
   第３のステップとして、所定の時間、出力を各々の基準電位と同じ電圧に維持する動作を行い、
   前記信号処理手段は、前記励振手段の第１のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第１の検出信号を入力して記憶し、さらに、前記励振手段の第２のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第２の検出信号を入力して記憶し、記憶した該第１の検出信号と該第２の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする低消費電流静電容量型検出装置。
2. 固定子と、該固定子に対向し相対移動する移動子とを備え、
   前記固定子は、周期的に配置され互いに電気的に独立した複数の励振電極からなる複数組の励振電極群と、前記励振電極群と電気的に独立した受信電極を有し、
   前記移動子は、前記励振電極群と対向し周期的に配置された結合電極と、前記複数の結合電極の全てが電気的に接続される前記受信電極と対向して配置された送信電極を有し、
   前記励振電極に入力する励振信号を生成する励振手段と、
   前記受信電極に現れる検出信号を入力し処理する信号処理手段と、
   を備えた静電容量型検出装置において、
   該励振手段は、
   各励振電極の電圧が各々の基準電位と同じ電圧となっている状態からスタートし、
   第１のステップとして、前記励振電極群の配置周期を１周期としたときに、１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高い第５のパルス電圧を印加し、
   前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記第５のパルス電圧と同じタイミングでその基準電位より低い第６のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、
   第２のステップとして、前記第１のステップで電圧を印加した励振電極とは異なる１つまたは複数の励振電極にその基準電位より高い第７のパルス電圧を印加し、前記第７のパルス電圧と等価的に１８０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に、前記第７のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い第８のパルス電圧を同時に印加する動作を行い、
   第３のステップとして、所定の時間、前記第１および前記第２のステップの出力を維持する動作を行い、
   第４のステップとして、前記第１のステップで電圧を印加した励振電極と同じ複数の励振電極の電圧を各々の基準電位と同じ電圧に変化させる動作を行い、
   第５のステップとして、前記第２のステップで電圧を印加した励振電極と同じ複数の励振電極の電圧を各々の基準電位と同じ電圧に変化させる動作を行い、
   第６のステップとして、所定の時間、出力を維持する動作を行い、
   前記信号処理手段は、前記励振手段の第１のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第１の検出信号を入力して記憶し、
   前記励振手段の第２のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第２の検出信号を入力して記憶し、
   記憶した該第１の検出信号と該第２の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれかに含まれるか判別し、
   前記励振手段の第４のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第３の検出信号を入力して記憶し、さらに、
   前記記憶手段の第５のステップの動作に対応して前記受信電極に現れる第４の検出信号を入力して記憶し、
   さらに記憶した該第３の検出信号と該第４の検出信号の組み合わせにより前記結合電極の基準位置が前記１周期を４分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする低消費電流静電容量型検出装置。
3. 前記第２のステップに替えて、
   前記第１のパルス電圧または前記第５のパルス電圧を印加した励振電極と等価的に９０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に前記基準電位より高いパルス電圧を印加し、前記第２のパルス電圧または前記第６のパルス電圧を印加した励振電極と等価的に９０度配置位相の異なる１つまたは複数の励振電極に、前記基準電位より高いパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低いパルス電圧を同時に印加する動作を行う第２のステップとし、
   前記結合電極の基準位置が前記１周期を４等分した象限のいずれに含まれるかを判別することを特徴とする請求項１または２に記載の低消費電流静電容量型検出装置。
4. 前記第１のステップの動作は、
   １つの励振電極に前記基準電位より高い前記第１のパルス電圧または前記第５のパルス電圧を印加し、前記励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つの励振電極に前記基準電位より低い前記第２のパルス電圧または前記第６のパルス電圧を印加する動作であり、
   前記第２のステップの動作は、
   前記第１のステップで、第１、第２、第５、または第６のパルス電圧が印加された励振電極のいずれかと等価的に９０度配置位相の異なる１つの励振電極に前記基準電圧より高い前記第３のパルス電圧または前記第７のパルス電圧を印加し、該第３のパルス電圧または該第７のパルス電圧が印加された励振電極と等価的に１８０度配置位相の異なる１つの励振電極に該第３のパルス電圧または該第７のパルス電圧と同じタイミングで前記基準電位より低い前記第４または前記第８のパルス電圧を同時に印加する動作としたことを特徴とする請求項１または２に記載の低消費電流静電容量型検出装置。
5. 前記結合電極は、前記励振電極群と対向して前記励振電極群と同じ数だけ周期的に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の低消費電流静電容量型検出装置。

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