JP7215253B2 - 静電容量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量検出装置に関するものである。

従来、静電容量検出装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この静電容量検出装置は、基準容量と、該基準容量に接続され検出対象物の存否に基づいて容量が変動する検出容量（被測定容量）と、基準容量を初期化する第１スイッチと、基準容量及び検出容量の間に配置される第２スイッチと、検出容量を初期化する第３スイッチと、制御回路とを備える。制御回路は、第１スイッチの操作による基準容量の初期化後、第２スイッチの操作と第３スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うとともに、基準容量及び検出容量の間の電位である中間電位を取得し、更に中間電位が参照電位を下回るときのスイッチ操作の操作回数を導出する。この操作回数を以降、カウント値と呼ぶ。このカウント値は、検出容量の容量に相関しており、カウント値の導出によって検出容量の容量が検出される。

また、当初に導出されたカウント値と、その後に導出されたカウント値との差分に基づいて検出容量の容量変化が検出される。従って、前記カウント値の差分と所定の判定閾値との大小関係に基づいて検出対象物の存否が判定可能となる。

ここで、検出容量の容量は、例えば検出対象物が存在しない初期状態であっても測定系に含まれる寄生容量の影響を受けて変化する。一方、検出容量の容量は、検査回数の周知の指数関数となっている。つまり、検出容量の容量は、検査回数と比例関係になっていない。従って、検出容量の容量変化が同一であったとしても、寄生容量を含む検出容量の絶対値が小さいときには前記カウント値の差分が相対的に大きくなり、反対に寄生容量を含む検出容量の絶対値が大きいときには前記カウント値の差分が相対的に小さくなる。つまり、検出容量の容量に含まれる寄生容量に応じて前記カウント値の差分、即ち検出対象物の存否の判定感度が変動する。

そこで、特許文献２に記載された静電容量検出装置では、検出対象物の存在に伴って生じる検出容量の容量変化相当の容量を有する感度補償容量を検出容量と選択的に並列接続可能な構成を採用している。そして、検出容量のみの状態で導出された検査回数と、検出容量及び感度補償容量の並列接続の状態で導出された検査回数との差分を判定閾値として設定することが提案されている。この場合、検出対象物の存在に伴って生じる検出容量の容量変化に合わせて判定閾値が設定されることで、寄生容量を含む検出容量の絶対値に、検出対象物の存否の判定閾値を追従させることができるという。

特許第４３５６００３号公報 特許第４３１０６９５号公報

ところで、特許文献１、２では、カウント値の導出によって検出容量の容量及びその容量変化を検出する。従って、１カウント分の容量が検出分解能となるから検出対象物の存否の判定精度を向上させるためには、スイッチ操作の操作回数を増やす必要がある。例えばスイッチ操作の操作回数は、数万回のオーダーとなる。これにより、検出対象物の存否の判定に必要な時間が増加する。

一方、検出対象物の存否の判定に必要な時間が増加すると、該判定に係る電源（第１及び第２の電位源）に重畳する低周波ノイズや電源自体の変動幅の増加の影響が顕著になって、逆に判定精度が低下する可能性もある。つまり、判定精度を向上させるべくスイッチ操作の操作回数を増やすことが、逆に判定精度の低下を招く可能性がある。

本発明の目的は、検出対象物の存否の判定に必要な時間を短縮しつつ、検出対象物の存否の判定閾値を好的に設定できる静電容量検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する静電容量検出装置は、互いに容量の異なる複数の並列接続のコンデンサを有し、それら複数のコンデンサのオン・オフ状態が選択的に切り替えられることで合成容量が変化するコンデンサアレイと、前記コンデンサアレイに直列接続された検出コンデンサと、前記複数のコンデンサを選択的にオン・オフ状態に切り替えるスイッチング制御部と、前記合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位である中間電位を検出する検出部と、前記中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転する付近の前記合成容量のうちのいずれかを基準合成容量として取得する取得部と、前記合成容量が前記基準合成容量であるときの前記中間電位の変化量と判定閾値との大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する判定部と、前記検出対象物の存在に伴って生じる前記検出コンデンサの容量変化に基づく前記中間電位の変化量が生じるように、前記基準合成容量を予め設定された所定の容量変化量だけ変更するべく前記スイッチング制御部を制御する容量変更部と、前記基準合成容量における前記中間電位と前記変更された基準合成容量における前記中間電位との差分に基づき前記判定閾値を設定する設定部とを備える。

この構成によれば、前記取得部により、前記中間電位が前記参照電位に一致するときの前記コンデンサアレイの容量付近の前記基準合成容量が取得される。そして、前記判定部により、前記合成容量が前記基準合成容量であるときの前記中間電位の変化量と前記判定閾値との大小関係に基づいて、前記検出対象物の存否が判定される。

前記検出対象物の存在に伴って生じる前記検出コンデンサの容量変化は、該検出コンデンサの容量に含まれる寄生容量とは無関係である。一方、前記合成容量が前記基準合成容量であるときの前記検出コンデンサの容量変化に伴う前記中間電位の変化量、即ち前記検出対象物の存否の判定閾値は、寄生容量を含む前記検出コンデンサの容量の絶対値に応じて変動する。従って、前記合成容量が前記基準合成容量であるとき、前記検出対象物の存在に伴って前記検出コンデンサに容量変化が生じたときの前記中間電位の変化量を予め把握できれば、寄生容量を含む前記検出コンデンサの容量の絶対値に関わらず、前記検出対象物の存否の判定閾値が好適に設定される。

ここで、前記中間電位は、前記合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位であることで、前記検出コンデンサの容量変化に代えて、前記基準合成容量を変化させても、同様の変化量が生じる。前記容量変更部により、前記基準合成容量を前記所定の容量変化量だけ変更するべく前記スイッチング制御部が制御されることで、前記検出対象物の存在に伴う前記中間電位の変化量が生じる。前記設定部により、前記基準合成容量であるときの前記中間電位と前記変更された基準合成容量であるときの前記中間電位との差分に基づき前記判定閾値が設定されることで、寄生容量を含む前記検出コンデンサの容量の絶対値に関わらず、前記検出対象物の存否の判定閾値を好的に設定できる。

また、前記合成容量は、前記スイッチング制御部による前記複数のコンデンサの選択的なオン・オフ状態への切り替えによって、前記判定閾値の設定に係る前記基準合成容量へと速やかに収束させることができる。従って、判定閾値の設定に必要な時間をより短縮できる。

上記静電容量検出装置について、前記検出部は、前記中間電位と前記参照電位との差分電圧を検出することが好ましい。
この構成によれば、前記検出部は、前記中間電位と前記参照電位との差分電圧を検出すればよいため、例えば前記中間電位の全範囲に比べて検出に要する範囲をより縮小できる。

上記静電容量検出装置について、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧を増幅する増幅部を備えることが好ましい。
この構成によれば、前記増幅部により、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧が増幅されることで、該差分電圧をより際立たせることができる。

上記静電容量検出装置について、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えることが好ましい。
この構成によれば、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧をデジタル値で扱うことができ、より円滑な演算処理を実現できる。

上記静電容量検出装置について、前記設定部で設定する前記判定閾値が所定の正常判定数値範囲に収まるか否かに基づいて正常か否かを判定する自己診断部を備えることが好ましい。

この構成によれば、前記自己診断部により、装置自体が正常か否かを判定できる。

本発明は、検出対象物の存否の判定に必要な時間を短縮しつつ、検出対象物の存否の判定閾値を好的に設定できる効果がある。

静電容量検出装置の一実施形態についてその電気的構成を示す回路図。 同実施形態の静電容量検出装置についてそのコンデンサアレイを示す回路図。 同実施形態の静電容量検出装置について判定閾値の設定態様を説明するグラフ。 （ａ）～（ｃ）は、ビットの重みを示す説明図。 同実施形態の静電容量検出装置について自己診断部による正常か否かの判定態様を説明するグラフ。 同実施形態の静電容量検出装置について自己診断部による正常か否かの判定態様を説明するグラフ。 同実施形態の静電容量検出装置について判定閾値の設定態様を示すフローチャート。 静電容量検出装置の変形形態についてそのコンデンサアレイを示す回路図。

以下、静電容量検出装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、静電容量検出装置は、コンデンサアレイ１１と、検出コンデンサ１２と、第１スイッチ１３と、第２スイッチ１４と、第３スイッチ１５と、増幅部としての差動増幅回路１６と、ＡＤ変換部としてのＡＤ変換回路１７と、制御回路１８とを備える。

コンデンサアレイ１１は、可変の合成容量Ｃｓを有する。すなわち、図２に示すように、コンデンサアレイ１１は、直列接続のコンデンサ２２及びスイッチ２３を有する容量部２１が複数（例えば８つ）並列接続されることで構成されている。これら複数のコンデンサ２２の容量は、互いに異なるように設定されている。具体的には、容量が最小となるコンデンサ２２の容量をＣ０で表すと、全てのコンデンサ２２の容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７は下式（１）を満たすように設定されている。

Ｃｎ＝Ｃ０×２＾ｎ、ｎ＝０～７…（１）
また、容量Ｃｎのコンデンサ２２に接続されるスイッチ２３は、制御回路１８により設定されるコンデンサアレイ１１の制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてオン状態及びオフ状態が切り替えられる。すなわち、スイッチ２３は、制御値ｂｎが「１」であるときにオン状態となり、制御値ｂｎが「０」であるときにオフ状態となる。

従って、コンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓは、制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じて下式（２）で表される。
Ｃｓ＝ｂ０・Ｃ０＋ｂ１・Ｃ１＋…＋ｂ７・Ｃ７…（２）
つまり、合成容量Ｃｓは、容量Ｃ０を最小単位（ＬＳＢ）に、制御値ｂｎ（「１」又は「０」）に応じて変化する。

なお、コンデンサアレイ１１は、例えば周囲環境が変化したりしても、各コンデンサ２２の容量Ｃ０～Ｃ７が変動することがないように配置されている。
図１に示すように、検出コンデンサ１２は、図示しない検出対象物が存在しなければ、それ自体の容量や周囲環境で決定される寄生容量などを含む概ね安定した容量（以下、「検出容量Ｃｘ」ともいう）を有する。ただし、検出容量Ｃｘは、周囲環境が変化することで、これに含まれる寄生容量と共に変化する。また、検出容量Ｃｘは、検出対象物が存在することで変動する。「検出対象物の存在」とは、例えば検出コンデンサ１２への検出対象物の近接又は接触を意味する。

コンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２は、直列接続で電源（Ｖ１）に接続されている。すなわち、コンデンサアレイ１１は、一端が電源としての高側電位Ｖ１に電気的に接続されており、他端が第２スイッチ１４を介して検出コンデンサ１２の一端に電気的に接続されている。そして、検出コンデンサ１２は、他端が電源としての低側電位Ｖ２（＜Ｖ１）に電気的に接続されている。低側電位Ｖ２は、例えばグランドと等電位（＝０）に設定される。

第１スイッチ１３は、コンデンサアレイ１１を初期化する（コンデンサに蓄積された電荷を放電する）。具体的には、第１スイッチ１３は、コンデンサアレイ１１（複数の容量部２１）の両端子間に接続、即ち並列接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴ってコンデンサアレイ１１の両端子間をそれぞれ接続及び遮断する。より厳密には、例えば複数の容量部２１の全てのスイッチ２３がオン状態にあるとき、第１スイッチ１３は、オン状態への切り替わりに伴って複数の容量部２１の全てのコンデンサ２２の両端子間を接続・初期化する（コンデンサに蓄積された電荷を放電する）。第２スイッチ１４は、コンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２間に電気的に接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴ってコンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２間をそれぞれ接続及び遮断する。第３スイッチ１５は、検出コンデンサ１２を初期化する（コンデンサに蓄積された電荷を放電する）。具体的には、第３スイッチ１５は、検出コンデンサ１２の両端子間に接続、即ち並列接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴って検出コンデンサ１２の両端子間をそれぞれ接続及び遮断する。

差動増幅回路１６は、その正極入力端子＋にコンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２の接続点Ｎ１が接続されている。差動増幅回路１６の負極入力端子－には、電源に直列接続された一対の抵抗Ｒの接続点Ｎ２が増幅回路１９を介して接続されている。差動増幅回路１６は、接続点Ｎ１における電位である中間電位Ｖｏｕｔと、一対の抵抗Ｒにより電源を二分した参照電位Ｖｒｅｆ（＝Ｖ１／２）とを入力して、それらの差分電圧ΔＶ（＝Ｖｏｕｔ－Ｖｒｅｆ）を増幅及び出力する。

なお、中間電位Ｖｏｕｔは、コンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓ及び検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘによる電源の容量分圧の電位であって、下式（３）で表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖ１／（１＋Ｃｘ／Ｃｓ）…（３）
つまり、中間電位Ｖｏｕｔは、合成容量Ｃｓに対する検出容量Ｃｘの比（＝Ｃｘ／Ｃｓ）に反比例する。

差分電圧ΔＶは、下式（４）で表される。
ΔＶ＝Ｖｏｕｔ－Ｖｒｅｆ＝Ｖ１／（１＋Ｃｘ／Ｃｓ）－Ｖ１／２…（４）
従って、合成容量Ｃｓが検出容量Ｃｘに一致するとき（Ｃｘ／Ｃｓ＝１）、中間電位Ｖｏｕｔが参照電位Ｖｒｅｆに一致して差分電圧ΔＶがゼロとなる。

なお、差分電圧ΔＶの極性は、合成容量Ｃｓよりも検出容量Ｃｘの方が大きいときに負となり、合成容量Ｃｓよりも検出容量Ｃｘの方が小さいときに正となる。従って、差動増幅回路１６は、制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させるときの合成容量Ｃｓ及び検出容量Ｃｘの大小関係を判定する比較器としても機能する。

ＡＤ変換回路１７は、例えば１０ビットの符号付であって、差動増幅回路１６で増幅された差分電圧ΔＶをＡＤ変換して制御回路１８に出力する。なお、式（４）から明らかなように、合成容量Ｃｓ及び検出容量Ｃｘの偏差が小さいとき（Ｃｘ／Ｃｓ≒１）、差分電圧ΔＶはゼロに近似するものの、合成容量Ｃｓ及び検出容量Ｃｘの偏差が大きいときには差分電圧ΔＶは絶対値の大きな正数又は負数になる。

従って、ＡＤ変換回路１７のＡＤ変換の最小単位（ＬＳＢ）が一定である場合、差動増幅回路１６は、差分電圧ΔＶの絶対値に合わせて増幅率を変更可能に構成されていることが好ましい。この場合、差動増幅回路１６は、例えば制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させる場合のように差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を超える場合には相対的に小さく設定された増幅率で差分電圧ΔＶを増幅する。一方、差動増幅回路１６は、差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を下回る場合には相対的に大きく設定された増幅率で差分電圧ΔＶを増幅する。これらにより、ＡＤ変換回路１７は、差分電圧ΔＶの絶対値に合わせて実質的に変更された最小単位でＡＤ変換可能となる。

制御回路１８は、例えばＭＣＵ（マイコン）を主体に構成されており、合成容量Ｃｓ及び検出容量Ｃｘによる電源の容量分圧の電位である中間電位Ｖｏｕｔを発生させるべく、第１スイッチ１３、第２スイッチ１４及び第３スイッチ１５を駆動制御する。具体的には、制御回路１８は、以下のような処理Ａを行う。

１．第１スイッチ１３及び第３スイッチ１５を共にオン状態、第２スイッチ１４をオフ状態にして、コンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２の各々の端子間の短絡によって電荷を放電させる。つまり、コンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２の各々を初期化する。

２．第１スイッチ１３及び第３スイッチ１５を共にオフ状態、第２スイッチ１４をオン状態にして、コンデンサアレイ１１及び検出コンデンサ１２を直列接続する。そして、接続点Ｎ１に中間電位Ｖｏｕｔを発生させる。

３．差動増幅回路１６で増幅され、ＡＤ変換回路１７でＡＤ変換された差分電圧ΔＶ（＝Ｖｏｕｔ－Ｖ１／２）を入力して該差分電圧ΔＶを検出する。
つまり、検出部１８ａとしての制御回路１８は、中間電位Ｖｏｕｔに相関する差分電圧ΔＶを検出する。

また、スイッチング制御部１８ｂとしての制御回路１８は、制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）を設定するとともに、該制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の複数のコンデンサ２２を選択的にオン状態及びオフ状態に切り替えるべく、複数のスイッチ２３を駆動制御する。このとき、制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓが変化することは既述のとおりである。そして、制御回路１８は、制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させるとき、ＡＤ変換回路１７でＡＤ変換された差分電圧ΔＶの極性に基づき決定された制御値ｂｎをその内蔵するメモリに記憶する。

すなわち、制御回路１８は、検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘに近似する合成容量Ｃｓを取得するために、いわゆる二分探索の手法を用いる。具体的には、制御回路１８は、以下のような処理Ｂを行う。

１．コンデンサアレイ１１の制御値ｂｎの最上位ビットである制御値ｂ７を「１」、他の全ての下位ビットである制御値ｂ６～ｂ０を「０」に設定する。すなわち、設定値を「１０００＿００００」にする。

２．前述の処理Ａに従って差分電圧ΔＶ（＝Ｖｏｕｔ－Ｖ１／２）を入力等する。
３．差分電圧ΔＶの極性に応じて制御値ｂ７を「１」又は「０」に決定する。そして、制御値ｂ７の決定値ａをその内蔵するメモリに記憶する。すなわち、差分電圧ΔＶの極性が負である場合、検出容量Ｃｘよりも合成容量Ｃｓ（＝Ｃ７）の方が小さいことから、制御値ｂ７の決定値ａを「１」にする。一方、差分電圧ΔＶの極性が正である場合、検出容量Ｃｘよりも合成容量Ｃｓ（＝Ｃ７）の方が大きいことから、制御値ｂ７の決定値ａを「０」にする。

４．同様に次のビットである制御値ｂ６を「１」、他の全ての下位ビットである制御値ｂ５～ｂ０を「０」に設定する。すなわち、設定値を「ａ１００＿００００」にする。
５．前述の処理Ａに従って差分電圧ΔＶ（＝Ｖｏｕｔ－Ｖ１／２）を入力等する。

６．差分電圧ΔＶの極性に応じて当該制御値ｂ６を「１」又は「０」に決定する。そして、当該制御値ｂ６の決定値ｂをその内蔵するメモリに記憶する。
７．４～６の処理を同様に繰り返して、次のビットである制御値ｂ５～ｂ０を「１」又は「０」に決定するとともに、それらの決定値ｃ～ｈをその内蔵するメモリに記憶する。

以上により、取得部１８ｃとしての制御回路１８は、設定値「ａｂｃｄ＿ｅｆｇｈ」で表される合成容量Ｃｓ（以下、「第１基準合成容量Ｃｓｂ１」ともいう）を取得する。
Ｃｓｂ１＝ａ・Ｃ７＋ｂ・Ｃ６＋…＋ｈ・Ｃ０…（５）
つまり、設定値「ａｂｃｄ＿ｅｆｇｈ」に合わせて制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）が設定されることで、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１に一致する。

図３に示すように、仮に基準合成容量Ｃｓｂとしての第１基準合成容量Ｃｓｂ１は、検出容量Ｃｘに最も近似する該検出容量Ｃｘよりも小さい合成容量Ｃｓであるとする。そして、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１であるときの中間電位Ｖｏｕｔは、参照電位Ｖｒｅｆに最も近似する該参照電位Ｖｒｅｆよりも小さい中間電位Ｖｏｕｔである。

なお、第１基準合成容量Ｃｓｂ１に最小の容量Ｃ０を加算した合成容量Ｃｓ（以下、「第２基準合成容量Ｃｓｂ２」ともいう）は、検出容量Ｃｘに最も近似する該検出容量Ｃｘよりも大きい合成容量Ｃｓである。そして、合成容量Ｃｓが第２基準合成容量Ｃｓｂ２であるときの中間電位Ｖｏｕｔは、参照電位Ｖｒｅｆに最も近似する該参照電位Ｖｒｅｆよりも大きい中間電位Ｖｏｕｔである。

つまり、中間電位Ｖｏｕｔと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係が反転する隣り合う第１基準合成容量Ｃｓｂ１及び第２基準合成容量Ｃｓｂ２は、コンデンサアレイ１１の分解能の範囲で表される検出容量Ｃｘに最も近似する合成容量Ｃｓである。

ここで、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１であるとき、検出対象物の存在に伴って検出容量Ｃｘが変化すると、これに伴って中間電位Ｖｏｕｔが変化する。判定部１８ｄとしての制御回路１８は、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１であるときの中間電位Ｖｏｕｔに近似する参照電位Ｖｒｅｆ（＝Ｖ１／２）に対する中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶと判定閾値ΔＶｔｈとの大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する。すなわち、制御回路１８は、電圧変化量ＤＶが判定閾値ΔＶｔｈよりも大きいときに検出対象物が存在していると判定する。反対に、制御回路１８は、電圧変化量ＤＶが判定閾値ΔＶｔｈ以下のときに検出対象物が存在していないと判定する。

ところで、検出対象物の存否の判定に係る判定閾値ΔＶｔｈは、検出対象物の存在時に想定される検出容量Ｃｘの所定の容量変化ΔＣが生じたときの電圧変化量ＤＶ（以下、「判定電圧変化量ＤＶｊ」ともいう）に一致していることが好ましい。これは、式（３）で表したように、中間電位Ｖｏｕｔは、合成容量Ｃｓに対する検出容量Ｃｘの比（＝Ｃｘ／Ｃｓ）に反比例しており、検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣが同一であったとしても、そのときの検出容量Ｃｘに応じて中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶが異なるためである。すなわち、検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣが同一であったとしても、寄生容量が小さいときには中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶが相対的に大きくなり、反対に寄生容量が大きいときには中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶが相対的に小さくなる。

また、式（３）から明らかなように、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１に一致するとき、検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣに伴う判定電圧変化量ＤＶｊは、第１基準合成容量Ｃｓｂ１を予め設定された所定の容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ変更するときの電圧変化量ＤＶと等価にすることができる。

ＤＶｊ＝Ｖ１／（１＋（Ｃｘ＋ΔＣ）／Ｃｓｂ１）－Ｖ１／２
＝Ｖ１／（１＋Ｃｘ／（Ｃｓｂ１－ΔＣｘ＿ｔｈ））－Ｖ１／２
より、
ΔＣｘ＿ｔｈ＝ΔＣ・Ｃｓｂ１／（Ｃｘ＋ΔＣ）…（６）
つまり、合成容量Ｃｓを第１基準合成容量Ｃｓｂ１から式（６）で表される容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ減少させれば、中間電位Ｖｏｕｔに判定電圧変化量ＤＶｊが生じる。容量変更部１８ｅとしての制御回路１８は、検出対象物の存在に伴って生じる検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣに基づく判定電圧変化量ＤＶｊが生じるように、第１基準合成容量Ｃｓｂ１を予め設定された所定の容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ変更するべくスイッチング制御部１８ｂを制御する。

具体的には、仮に容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈが設定値「００００＿００１０」で表されるとする。この場合、制御回路１８は、設定値「ａｂｃｄ＿ｅｆｇｈ」から設定値「００００＿００１０」を減算した設定値（＝「ａｂｃｄ＿ｅｆｇｈ」－「００００＿００１０」）を演算する。演算された設定値に合わせて制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）が設定されると、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１から容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ減算した容量（＝Ｃｓｂ１－ΔＣｘ＿ｔｈ）に一致する。

設定部１８ｆとしての制御回路１８は、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１であるときの中間電位Ｖｏｕｔと容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ減算された第１基準合成容量Ｃｓｂ１における中間電位Ｖｏｕｔとの差分を判定閾値ΔＶｔｈとして設定する。

ここで、判定閾値ΔＶｔｈは、中間電位Ｖｏｕｔの前記差分であるため、差動増幅回路１６における増幅率を任意に変更したとしても検出対象物の存否判定に係るそれらの関係は同等となる。また、容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈが比較的小さければ、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１から容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ変化するときに、これに比例して中間電位Ｖｏｕｔが変化すると近似できる。さらに、式（６）から近似されるように、検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣが比較的小さければ、該容量変化ΔＣは容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈと比例関係にあると見なせる。そこで、本実施形態では、検出容量Ｃｘが第１基準合成容量Ｃｓｂ１と同等であるときの検出容量Ｃｘの変化量と中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量とが同値になるように差動増幅回路１６における増幅率を設定している。これにより、ＡＤ変換回路１７でＡＤ変換された差分電圧ΔＶのデジタル値をそのまま検出容量Ｃｘの変化量として扱うことができる。

すなわち、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、前述の二分探索の手法で決定される制御値ｂｎのビットＢｎ（ｎ＝０～７）の等価容量としてその順番で容量Ｃｎ（ｎ＝０～７）が対応する。一方、既述のように、中間電位Ｖｏｕｔが参照電位Ｖｒｅｆに近いときに、差分電圧ΔＶのデジタル値は、合成容量Ｃｓの分解能相当の変化に伴う中間電位Ｖｏｕｔの電圧変動よりも小さな最小単位で表されていることで、このときの差分電圧ΔＶのデジタル値は、基本的に容量Ｃｎよりも小さな容量が対応する。

具体的には、このときの差動増幅回路１６における増幅率は、ＡＤ変換回路１７の入力範囲が容量Ｃ３相当となり、且つ、判定閾値ΔＶｔｈの２倍以上となるように決められる。そして、差分電圧ΔＶのデジタル値のビットＢｎ（ｎ＝０～８）の等価容量としてその順番で下式（７）で表される容量Ｃｄｎ（ｎ＝０～８）が対応する。最上位のビットＢ９は、差分電圧ΔＶのデジタル値の符号を表している。

Ｃｄｎ＝Ｃ０×２＾（ｎ－７）、ｎ＝０～８…（７）
つまり、容量Ｃｄｎは、基本的に容量Ｃｎよりも小さな容量が対応するものの、その上位の容量Ｃｄ７，Ｃｄ８は容量Ｃｎと重複している。

既述のように、差分電圧ΔＶのデジタル値はそのまま検出容量Ｃｘの変化量として扱うことができるため、該検出容量Ｃｘは、合成容量Ｃｓを表す８ビットの制御値ｂｎと、重みを合わせた差分電圧ΔＶのデジタル値を加算したもの、即ち合成容量Ｃｓの制御値ｂｎを７ビット左シフトしたものと差分電圧ΔＶのデジタル値とを加算したものとなる。

以上により、ＡＤ変換回路１７は、最小分解能がＣ３／２＾１０、最大入力範囲が容量Ｃ７の２倍程度となる。特に、コンデンサアレイ１１の第１基準合成容量Ｃｓｂ１が決まっていれば、前述のように決めた差動増幅回路１６における増幅率を維持したまま、例えば容量Ｃ２相当の判定閾値ΔＶｔｈの検出・設定に供することができる。

制御回路１８は、判定閾値ΔＶｔｈの設定に際し、この演算を実行する。なお、制御回路１８は、検出対象物の存否を判定する際、合成容量Ｃｓを第１基準合成容量Ｃｓｂ１にするべくスイッチング制御部１８ｂを制御する。そして、制御回路１８は、前述のように決めた差動増幅回路１６における増幅率を維持したまま、差分電圧ΔＶのデジタル値を入力する。そして、制御回路１８は、前述のように電圧変化量ＤＶに相当する差分電圧ΔＶのデジタル値と判定閾値ΔＶｔｈとの大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する。

また、自己診断部１８ｇとしての制御回路１８は、設定部１８ｆで設定する判定閾値ΔＶｔｈが所定の正常判定数値範囲に収まるか否かに基づいて正常か否かを判定する。すなわち、図５に示すように、寄生容量を含む検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘと同等に決まっているコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓ、即ち制御値ｂｎを変化させることで、検出対象物の存否の判定閾値ΔＶｔｈとなる電圧変化量ＤＶを設定部１８ｆにより設定できるが、この行為は全回路を動作させている。このため、いずれか１つでも故障していれば、判定閾値ΔＶｔｈとして設定される電圧変化量ＤＶは間違ったものが設定される。すなわち、電圧変化量ＤＶが異常値となる。従って、寄生容量を含む検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘと同等である寄生容量を含む合成容量Ｃｓと感度の関係は予め把握できるため、判定閾値ΔＶｔｈとなる電圧変化量ＤＶに対しマージンをもって監視規格値を設定してモニタすることで静電容量検出装置の異常を検出できる。

図５では、予め把握された合成容量Ｃｓと電圧変化量ＤＶとの関係を表すグラフにおいて、検出範囲内の電圧変化量ＤＶに所定の加算値Ｖｐだけ加算した上限閾値ＤＶｕ（＝ＤＶ＋Ｖｐ）と、当該検出範囲内の電圧変化量ＤＶに所定の減算値Ｖｍだけ減算した下限閾値ＤＶｌ（＝ＤＶ－Ｖｍ）との間に挟まれた正常判定数値範囲Ｚ１を監視規格値とする例を示している。従って、制御回路１８は、寄生容量を含む検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘと同等に決まっているコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓ、即ち制御値ｂｎを変化させたとき、電圧変化量ＤＶが正常判定数値範囲Ｚ１に収まっていれば正常判定を行う。反対に、制御回路１８は、電圧変化量ＤＶが正常判定数値範囲Ｚ１から外れていれば異常判定を行う。

あるいは、図６では、予め把握された合成容量Ｃｓと電圧変化量ＤＶとの関係を表すグラフにおいて、検出範囲内の電圧変化量ＤＶよりも大きい所定の上限閾値ＤＶＫｕと、当該検出範囲内の電圧変化量ＤＶよりも小さい所定の下限閾値ＤＶＫｌとの間に挟まれた正常判定数値範囲Ｚ２を監視規格値とする例を示している。従って、制御回路１８は、寄生容量を含む検出コンデンサ１２の検出容量Ｃｘと同等に決まっているコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓ、即ち制御値ｂｎを変化させたとき、電圧変化量ＤＶが正常判定数値範囲Ｚ２に収まっていれば正常判定を行う。反対に、制御回路１８は、電圧変化量ＤＶが正常判定数値範囲Ｚ２から外れていれば異常判定を行う。

次に、制御回路１８による判定閾値ΔＶｔｈの設定態様について総括して説明する。この処理は、例えば制御回路１８の起動時に実行されてもよいし、定時割り込みにより実行されてもよい。

図７に示すように、処理がこのルーチンに移行すると、ステップＳ１において制御回路１８は、前述の処理Ａ，Ｂにより、コンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させつつ、これに伴って変化する中間電位Ｖｏｕｔ、より厳密には差分電圧ΔＶを検出する。

続いて、ステップＳ２において制御回路１８は、中間電位Ｖｏｕｔと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係が反転する隣り合う二つの合成容量Ｃｓのうちのいずれか一方である第１基準合成容量Ｃｓｂ１を基準合成容量Ｃｓｂとして取得する。

次に、ステップＳ３において制御回路１８は、検出対象物の存在に伴って生じる検出容量Ｃｘの容量変化ΔＣに基づく中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶが生じるように、第１基準合成容量Ｃｓｂ１を容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ変更する。

そして、ステップＳ４において制御回路１８は、合成容量Ｃｓが第１基準合成容量Ｃｓｂ１から変更されたときの差分電圧ΔＶを検出する。
次に、ステップＳ５において制御回路１８は、このときの差分電圧ΔＶに基づいて、判定閾値ΔＶｔｈを設定する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態では、取得部１８ｃにより、中間電位Ｖｏｕｔが参照電位Ｖｒｅｆに一致するときのコンデンサアレイ１１の容量に直近の基準合成容量Ｃｓｂが取得される。そして、判定部１８ｄにより、合成容量Ｃｓが基準合成容量Ｃｓｂであるときの中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶと判定閾値ΔＶｔｈとの大小関係に基づいて、検出対象物の存否が判定される。

検出対象物の存在に伴って生じる検出コンデンサ１２の容量変化は、該検出コンデンサ１２の容量に含まれる寄生容量とは無関係である。一方、合成容量Ｃｓが基準合成容量Ｃｓｂであるときの検出コンデンサ１２の容量変化に伴う中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶ、即ち検出対象物の存否の判定閾値ΔＶｔｈは、検出コンデンサ１２の寄生容量を含む検出容量Ｃｘの絶対値に応じて変動する。従って、合成容量Ｃｓが基準合成容量Ｃｓｂであるとき、検出対象物の存在に伴って検出コンデンサ１２に容量変化が生じたときの中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶを予め把握できれば、検出コンデンサ１２の寄生容量を含む検出容量Ｃｘの絶対値に関わらず、検出対象物の存否の判定閾値ΔＶｔｈが好適に設定される。

ここで、中間電位Ｖｏｕｔは、合成容量Ｃｓ及び検出コンデンサ１２の容量による電源の容量分圧の電位であることで、検出コンデンサ１２の容量変化に代えて、基準合成容量Ｃｓｂを変化させても、同様の電圧変化量ＤＶが生じる。容量変更部１８ｅにより、基準合成容量Ｃｓｂを所定の容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ変更するべくスイッチング制御部１８ｂが制御されることで、検出対象物の存在に伴う中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶが生じる。設定部１８ｆにより、基準合成容量Ｃｓｂであるときの中間電位Ｖｏｕｔと変更された基準合成容量Ｃｓｂであるときの中間電位Ｖｏｕｔとの差分に基づき判定閾値ΔＶｔｈが設定されることで、検出コンデンサ１２の寄生容量を含む検出容量Ｃｘの絶対値や外乱（外部電極の状態や配線容量等）に関わらず、検出対象物の存否の判定感度を好的に設定できる。そして、ひいては検出対象物の存否をより正確に判定できる。

また、合成容量Ｃｓは、スイッチング制御部１８ｂによる複数のコンデンサ２２の選択的なオン・オフ状態への切り替えによって、判定閾値ΔＶｔｈの設定に係る基準合成容量Ｃｓｂへと速やかに収束させることができる。例えば複数のコンデンサ２２の選択的なオン状態及びオフ状態への切り替え回数は、十数回のオーダーとなる。従って、判定閾値ΔＶｔｈの設定や検出対象物の存否の判定に必要な時間をより短縮できる。

さらに、特許文献２のように、検出コンデンサと並列に感度補償容量をスイッチを介して接続する必要がなく、既存のコンデンサアレイ１１の制御可能な合成容量を利用して判定閾値ΔＶｔｈを設定できるため、回路構成をより簡素化できる。

（２）本実施形態では、検出部１８ａは、中間電位Ｖｏｕｔと参照電位Ｖｒｅｆとの差分電圧ΔＶを検出すればよいため、例えば中間電位Ｖｏｕｔの全範囲に比べて検出に要する範囲をより縮小でき、高価で回路規模の大きい高分解能ＡＤＣも不要となるため、コストを削減できる。

（３）本実施形態では、差動増幅回路１６により、中間電位Ｖｏｕｔと参照電位Ｖｒｅｆとの差分電圧ΔＶが増幅されることで、該差分電圧ΔＶをより際立たせることができ、ひいてはＳＮ比をより向上できる。特に、差動増幅回路１６の特性が完全差動であれば、同相ノイズをカットできる。また、差分電圧ΔＶの絶対値に合わせて差動増幅回路１６の増幅率を変更すれば、ＡＤ変換の最小単位（ＬＳＢ）が一定のＡＤ変換回路１７であってもその最小単位を実質的に変更できる。従って、簡易な構成のＡＤ変換回路１７を採用でき、ひいてはコストを削減できる。

さらに、ＡＤ変換回路１７でＡＤ変換された差分電圧ΔＶのデジタル値が検出容量Ｃｘの電圧変化量に一致するように差動増幅回路１６における増幅率を設定したことで、判定閾値ΔＶｔｈの設定等に要する演算負荷をより軽減できる。

（４）本実施形態では、ＡＤ変換回路１７により、中間電位Ｖｏｕｔと参照電位Ｖｒｅｆとの差分電圧ΔＶがＡＤ変換されることで、該差分電圧ΔＶをデジタル値で扱うことができ、より円滑な演算処理を実現できる。

（５）本実施形態では、判定閾値ΔＶｔｈの設定や検出対象物の存否の判定に必要な時間をより短縮できることで、回路停止時間を長くでき、装置全体としてより低消費電流化できる。あるいは、判定閾値ΔＶｔｈの設定や検出対象物の存否の判定に必要な時間をより短縮できることで、電源（高側電位Ｖ１等）に重畳する低周波ノイズや電源自体の変動幅の増加の影響を受けにくくでき、ひいては検出対象物の存否をより高精度に判定できる。

（６）本実施形態では、検出対象物の存否の判定に係る中間電位Ｖｏｕｔの電圧変化量ＤＶの演算に必要な時間をより短縮できることで、例えば一定時間内の演算回数をより増加できる。従って、一定時間内に演算された電圧変化量ＤＶを平均するなどのフィルタリング処理を行うことで、検出対象物の存否をより高精度に判定できる。

（７）本実施形態では、例えば検出コンデンサ１２の容量に相関する基準合成容量Ｃｓｂに対応する判定閾値を表すマッピングデータを記憶する必要がないことで、回路構成をより簡素化できる。あるいは、マッピングデータのように段階的に変化する判定閾値に比べ、実測により判定閾値ΔＶｔｈをより正確に設定できる。あるいは、判定閾値ΔＶｔｈが実測であることで、例えば検出コンデンサ１２の電極形状自体を変えても好適に判定閾値ΔＶｔｈを設定できる。

（８）本実施形態では、判定閾値ΔＶｔｈの設定に際し、検出対象物の存否判定と同様の動作を行うことで、該判定に先立って、例えば異常検出など自己診断が可能である。
（９）本実施形態では、複数のコンデンサ２２の容量Ｃｎ（ｎ＝０～７）が２のべき乗の関係になっていることで、二分探索により最短で基準合成容量Ｃｓｂを取得でき、ひいては判定閾値ΔＶｔｈの設定等に必要な時間をより短縮できる。

（１０）本実施形態では、設定部１８ｆで設定する判定閾値ΔＶｔｈが所定の正常判定数値範囲Ｚ１，Ｚ２に収まるか否かに基づいて正常か否かを判定する自己診断部１８ｇを備える。従って、自己診断部１８ｇにより、装置自体が正常か否かを判定できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図８に示すように、例えば容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈが極めて小さく、容量Ｃｎの分解能で表せない場合は、専用の調整容量部５１を複数の容量部２１に更に並列接続してもよい。調整容量部５１は、直列接続の調整コンデンサ５２及び調整スイッチ５３を有する。調整コンデンサ５２は、容量Ｃｎの分解能で表せない容量Ｃｍを有する。容量Ｃｍは、調整コンデンサ５２をオン状態にするとともに、容量Ｃｎ（ｎ＝０～７）のいずれかのオン・オフ状態を切り替えることで、合成容量Ｃｓを容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ減じることができるように設定されている。

または、Ｃｍ＝ΔＣｘ＿ｔｈとして常時オンしておき、容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈだけ減じるときにオフするようにしてもよい。合成容量Ｃｓに常時容量Ｃｍだけのオフセットが発生するが、容量の変化量を検出する装置においては問題とならない。

・前記実施形態において、容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈが制御値ｂｎのビットで表せない場合、容量変化量ΔＣｘ＿ｔｈに最も近いビットを採用すればよい。
・前記実施形態において、第２基準合成容量Ｃｓｂ２を基準合成容量Ｃｓｂとしてもよい。つまり、取得部１８ｃとしての制御回路１８は、ＡＤＣの入力範囲内で閾値判定ができることを前提として中間電位と参照電位との大小関係が反転する付近の合成容量のうちのいずれかを基準合成容量Ｃｓｂとして取得すればよい。この場合、制御回路１８は、隣り合う二つの合成容量のうちの中間電位及び参照電位の偏差が小さい方の合成容量を基準合成容量Ｃｓｂとして取得することが好ましい。これにより、第１及び第２基準合成容量Ｃｓｂ１，Ｃｓｂ２の間で合成容量Ｃｓと中間電位Ｖｏｕｔとが比例関係にあると見なせば、差分電圧ΔＶは容量Ｃ０の１／２以下相当の値となる。

・前記実施形態において、電源の容量分圧の電位の調整目標値である参照電位Ｖｒｅｆは、「Ｖ１／２」に限定されるものではなく、例えば「Ｖ１／３」など任意に変更してもよい。

・前記実施形態において、コンデンサアレイ１１の複数のコンデンサ２２の容量Ｃｎ（ｎ＝０～７）は、式（１）に示すような２のべき乗の関係になっていなくてもよい。例えば容量Ｃｎ（ｎ＝０～７）は、３以上の自然数のべき乗の関係になっていてもよい。

・前記実施形態において、コンデンサアレイ１１のコンデンサ２２は、互いに容量が異なるのであればその個数は任意である。また、複数のコンデンサ２２の容量は、２以上の自然数のべき乗の関係になっていてもよいし、一定の偏差で漸増する関係になっていてもよい。

・前記実施形態において、ＡＤ変換回路１７は、例えば制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させる場合のように差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を超える場合にはその旨を表す一定のデジタル値を出力するとともに、差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を下回る場合には該差分電圧ΔＶを表すデジタル値を出力するものであってもよい。

あるいは、ＡＤ変換回路１７は、差分電圧ΔＶの絶対値に合わせてＡＤ変換の最小単位（ＬＳＢ）を変更可能なように、複数ユニット又は複数チャネルで構成されていてもよい。この場合、ＡＤ変換回路１７は、例えば制御値ｂｎ（ｎ＝０～７）に応じてコンデンサアレイ１１の合成容量Ｃｓを変化させる場合のように差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を超える場合には相対的に大きく設定された最小単位でＡＤ変換したデジタル値を出力する。一方、ＡＤ変換回路１７は、差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を下回る場合には相対的に小さく設定された最小単位でＡＤ変換したデジタル値を出力する。

いずれにしても、ＡＤ変換回路１７は、差分電圧ΔＶの絶対値が所定値を下回るとき、即ち中間電位Ｖｏｕｔが参照電位Ｖｒｅｆに近いときに、合成容量Ｃｓの分解能相当の変化に伴う中間電位Ｖｏｕｔの電圧変動よりも小さな最小単位でＡＤ変換するものであればよい。

・前記実施形態において、ＡＤ変換回路１７を省略して検出コンデンサ１２の容量をアナログ処理で検出してもよい。
・前記実施形態において、差動増幅回路１６を省略して差分電圧ΔＶをそのままＡＤ変換回路１７でＡＤ変換してもよい。

・前記実施形態において、差動増幅回路１６に代えて中間電位Ｖｏｕｔを増幅する増幅器を採用してもよい。あるいは、差動増幅回路１６を省略して中間電位ＶｏｕｔをそのままＡＤ変換回路１７でＡＤ変換してもよい。つまり、検出部１８ａとしての制御回路１８は、中間電位Ｖｏｕｔを検出するものであってもよい。

・前記実施形態において、検出対象物の存否の判定に係る検出コンデンサ１２は複数であってもよい。なお、複数の検出コンデンサ１２により個別の検出対象物の存否を判定する場合、それら以外の回路構成（コンデンサアレイ１１等）と、例えば時分割などで選択的に接続するスイッチを設ければよい。複数の検出コンデンサ１２の判定閾値ΔＶｔｈが個別に設定可能であることはいうまでもない。このような複数の検出コンデンサ１２による検出対象物の存否の判定は、各検出コンデンサ１２による検出対象物の存否の判定に必要な時間が短縮されていることで実現できる。

・前記実施形態において、接続点Ｎ１及び制御回路１８の間に、中間電位Ｖｏｕｔ及び参照電位Ｖｒｅｆを入力してそれらの大小関係を判定するコンパレータを設けてもよい。そして、前述の二分探索の際、差動増幅回路１６等に代えて、コンパレータにより中間電位Ｖｏｕｔ及び参照電位Ｖｒｅｆの大小関係、即ち合成容量Ｃｓ及び検出容量Ｃｘの大小関係を判定させてもよい。この場合であっても、制御回路１８は、コンパレータによる判定結果に基づいて、コンデンサアレイ１１の設定値「ａｂｃｄ＿ｅｆｇｈ」を決定できる。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）上記静電容量検出装置において、
前記複数のコンデンサの容量は、２のべき乗の関係になっている、静電容量検出装置。

この構成によれば、二分探索により最短で前記第１合成容量及び前記第２合成容量を取得できる。

ΔＣｘ＿ｔｈ…容量変化量、ΔＶ…差分電圧、Ｃ０～Ｃ７，Ｃｄ０～Ｃｄ８，Ｃｍ…容量、Ｃｓ…合成容量、Ｃｓｂ１…第１基準合成容量、Ｃｓｂ２…第２基準合成容量、Ｃｘ…検出容量、ΔＶｔｈ…判定閾値、Ｖｒｅｆ…参照電位、Ｖｏｕｔ…中間電位、１１…コンデンサアレイ、１２…検出コンデンサ、１３…第１スイッチ、１４…第２スイッチ、１５…第３スイッチ、１６…差動増幅回路（増幅部）、１７…ＡＤ変換回路（ＡＤ変換部）、１８…制御回路、１８ａ…検出部、１８ｂ…スイッチング制御部、１８ｃ…取得部、１８ｄ…判定部、１８ｅ…容量変更部、１８ｆ…設定部、１８ｇ…自己診断部、２１…容量部、２２…コンデンサ、２３…スイッチ、５１…調整容量部、５２…調整コンデンサ、５３…調整スイッチ。

Claims (5)

1. 互いに容量の異なる複数の並列接続のコンデンサを有し、それら複数のコンデンサのオン・オフ状態が選択的に切り替えられることで合成容量が変化するコンデンサアレイと、
   前記コンデンサアレイに直列接続された検出コンデンサと、
   前記複数のコンデンサを選択的にオン・オフ状態に切り替えるスイッチング制御部と、
   前記合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位である中間電位を検出する検出部と、
   前記中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転する付近の前記合成容量のうちのいずれかを基準合成容量として取得する取得部と、
   前記合成容量が前記基準合成容量であるときの前記中間電位の変化量と判定閾値との大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する判定部と、
   前記検出対象物の存在に伴って生じる前記検出コンデンサの容量変化に基づく前記中間電位の変化量が生じるように、前記基準合成容量を予め設定された所定の容量変化量だけ変更するべく前記スイッチング制御部を制御する容量変更部と、
   前記基準合成容量における前記中間電位と前記変更された基準合成容量における前記中間電位との差分に基づき前記判定閾値を設定する設定部とを備えた、静電容量検出装置。
2. 請求項１に記載の静電容量検出装置において、
   前記検出部は、前記中間電位と前記参照電位との差分電圧を検出する、静電容量検出装置。
3. 請求項２に記載の静電容量検出装置において、
   前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧を増幅する増幅部を備えた、静電容量検出装置。
4. 請求項２又は３に記載の静電容量検出装置において、
   前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部を備えた、静電容量検出装置。
5. 請求項１に記載の静電容量検出装置において、
   前記設定部で設定する前記判定閾値が所定の正常判定数値範囲に収まるか否かに基づいて正常か否かを判定する自己診断部を備えた、静電容量検出装置。

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