(57)【要約】【課題】直列に接続された既知の容量からなる第１の蓄電器と未知の容量からなる第２の蓄電器を、第３の蓄電器に充電された電荷で充電し、第３の蓄電器の一部の電荷と第１および第２の蓄電器の全電荷を放電することを繰り返すことにより第２の蓄電器の容量を計測する場合において、第３の蓄電器の容量を最適化する。【解決手段】コンデンサＣａおよびＣｂは、それぞれ、一方の端部が既知の容量からなるコンデンサＣｓと、未知の容量からなるコンデンサＣｘとを直列に接続し、一方の端部を接地した回路の他方の端部に接続され、かつ、他方の端部が接地されており、その回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、コンデンサＣｘおよびＣｓに電荷を充電する。端子Ｐ３は、コンデンサＣｂの充電を制御する。本発明は、タッチセンサに適用することができる。【選択図】図２
2010210499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路により前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置において、
一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する複数の第３の蓄電器と、
少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する制御部と、
前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、前記第１の蓄電器に充電された全電荷を放電する第１の放電部と、
前記第２の蓄電器に充電された全電荷を、前記第１の放電部と略同一のタイミングで放電する第２の放電部と、
前記第１の放電部、および、前記第２の放電部の放電回数を計測する回数計測部と、
前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較する比較部と、
前記第１の放電部、および、前記第２の放電部による放電が繰り返される場合、前記比較部の比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測部により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算部と
を備えることを特徴とする容量計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、周囲の温度に基づいて前記第３の蓄電器を制御する
請求項１に記載の容量計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の放電部、および、前記第２の放電部による放電が繰り返される場合、前記比較部の比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測部により計測された放電回数に基づいて、前記第３の蓄電器を制御する
請求項２に記載の容量計測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の蓄電器の寄生容量に基づいて前記第３の蓄電器を制御する
請求項１に記載の容量計測装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の蓄電器の充電電圧に基づいて前記第３の蓄電器を制御する
請求項４に記載の容量計測装置。
【請求項６】
既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路と、一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する第３の蓄電器とにより前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置の容量計測方法において、
少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する制御ステップと、
前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、前記第１の蓄電器に充電された全電荷を放電する第１の放電ステップと、
前記第２の蓄電器に充電された全電荷を、前記第１の放電ステップの処理と略同一のタイミングで放電する第２の放電ステップと、
前記第１の放電ステップの処理、および、前記第２の放電ステップの処理による放電回数を計測する回数計測ステップと、
前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較する比較ステップと、
前記第１の放電ステップ、および、前記第２の放電ステップの処理による放電が繰り返される場合、前記比較ステップの処理での比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測ステップの処理により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算ステップと
を含むことを特徴とする容量計測方法。
【請求項７】
既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路と、一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する第３の蓄電器とにより前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する充電制御ステップと、
前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部の放電と、前記第１の蓄電器に充電された全電荷の放電を制御する第１の放電制御ステップと、
前記第２の蓄電器に充電された全電荷の、前記第１の放電制御ステップの処理と略同一のタイミングでの放電を制御する第２の放電制御ステップと、
前記第１の放電制御ステップの処理、および、前記第２の放電制御ステップの処理による放電回数を計測する回数計測ステップと、
前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧との比較を制御する比較ステップと、
前記第１の放電制御ステップ、および、前記第２の放電制御ステップの処理による放電の制御が繰り返される場合、前記比較ステップの処理での比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測ステップの処理により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量計測装置、容量計測方法、およびプログラムに関し、特に、直列に接続された既知の容量からなる第１の蓄電器と未知の容量からなる第２の蓄電器を、第３の蓄電器に充電された電荷で充電し、第３の蓄電器の一部の電荷と第１および第２の蓄電器の全電荷を放電することを繰り返すことにより第２の蓄電器の容量を計測する場合において、第３の蓄電器の容量を最適化することができるようにした容量計測装置、容量計測方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電極の静電容量の変化に基づいて、人体などの誘電体の接触、または、非接触を検知する静電容量検出方式のタッチセンサが一般に普及しつつある。
【０００３】
静電容量検出方式としては、例えば、直列容量分圧比較方式が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、直列容量分圧比較方式のタッチセンサの回路構成を示している。
【０００５】
マイクロコンピュータ１は、CPU（Central Processing Unit）、RAM（Random Access Memory）、および、ROM（Read Only Memory）などからなり、CPUが、ROMに記憶された所定のプログラムを必要に応じてRAMに展開して、実行することにより各種の処理を実行する。より具体的には、マイクロコンピュータ１は、プログラムを実行することにより、端子Ｐ０乃至Ｐ２に対して出力信号としてＨｉ、Ｌｏｗの信号を出力したり、ＨｉＺ（高インピーダンス状態：入力信号に対して高インピーダンスの状態で信号を受け付けない、出力信号がＨｉでもＬｏｗでもない状態）を設定したりする。また、マイクロコンピュータ１は、必要に応じて端子Ｐ２の入力信号の電圧を測定し、測定結果に応じた処理を実行する。
【０００６】
端子Ｐ０は、既知の容量からなるコンデンサＣａに充電する電力を供給する端子であり、Ｈｉに制御されるとき、充電電圧をコンデンサＣａに印加する。また、端子Ｐ０は、ＨｉＺ（高インピーダンス状態）に制御されるとき、充電電圧をコンデンサＣａに印加せず、コンデンサＣａの充電は停止する。
【０００７】
端子Ｐ１は、コンデンサＣａに充電された電荷を抵抗Ｒを介して放電すると共に、既知の容量からなるコンデンサＣｓに充電された電荷を放電する端子である。端子Ｐ１は、Ｌｏｗに制御されるとき、コンデンサＣａ，Ｃｓに充電された電荷を放電し、ＨｉＺに制御されるとき放電を停止する。
【０００８】
端子Ｐ２は、コンデンサＣｘに充電された電荷を放電すると共に、コンデンサＣｘの充電電圧を測定する端子である。端子Ｐ２は、Ｌｏｗに制御されるとコンデンサＣｘに充電された電荷を放電し、ＨｉＺに制御されるとコンデンサＣｘの放電を停止し、さらに、Ｈｉに制御されるとコンデンサＣｘの充電電圧を測定する。
【０００９】
コンデンサＣａの一方の端部は、抵抗Ｒを介して直列に接続されたコンデンサＣｓ，Ｃｘに接続され、他方の端部は接地されている。コンデンサＣａは、端子Ｐ０より印加される電圧で電荷を充電し、端子Ｐ１により抵抗Ｒを介して電荷を放電する。
【００１０】
コンデンサＣｓ，Ｃｘの一方の端部は接地され、他方の端部にはコンデンサＣａの充電電圧が印加される。従って、コンデンサＣｓ，Ｃｘは、コンデンサＣａに充電された電荷により、充電される。
【００１１】
コンデンサＣｘは、回路構成上の表記であり、電極Ｄに接触する被計測物を蓄電器として示したものである。従って、コンデンサＣｘの容量は未知である。コンデンサＣｘの容量は、例えば、電極Ｄに人体が接触した場合、人体の静電容量となり、人体が電極Ｄに接触していない場合、非接触状態の静電容量となる。
【００１２】
尚、以降の説明においては、電極Ｄとして被計測物が絶縁物を介して間接的に接触できる構成のものを採用した場合について説明を進めるが、電極Ｄとしては、被計測物が直接接触できる構成のものを採用してもよい。ただし、電極Ｄが、被計測物が絶縁物を介して間接的に接触できる構成である場合、直接接触できる構成である場合に比べて、静電容量の変化（誘電体が、接触している場合と非接触の場合のコンデンサＣｘの静電容量の差）は、小さくなる。
【００１３】
以上のように構成される直列容量分圧比較方式のタッチセンサは、端子Ｐ０より印加される電圧でコンデンサＣａに充電された電荷で、直列に接続されたコンデンサＣｓとＣｘを充電し、コンデンサＣａの一部の電荷と、コンデンサＣｓおよびＣｘの全電荷を放電することを繰り返す。そして、タッチセンサは、端末Ｐ２の電圧（コンデンサＣｘの充電電圧）が閾値としての参照電圧を下回ったときの放電回数に基づいてコンデンサＣｘの静電容量を計測し、計測されたコンデンサＣｘの静電容量の変化量Ｔａが予め設定された検知閾値を超えた場合に誘電体が接近したと検知する。
【００１４】
ところで、上述した直列容量分圧比較方式のタッチセンサにおいて、例えば、コンデンサＣｘの容量が小さい場合（例えば、手袋をはめた状態の手が電極Ｄに接触した場合）、コンデンサＣｘの最初の充電電圧は大きく、端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの放電回数が多くなる。従って、この場合、高速で静電容量を計測するために、コンデンサＣａの容量として、誘電体の検知に必要な静電容量の変化量Ｔａを確保可能なほどの、端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの放電回数が得られる容量であって、より小さい容量を選択することが望ましい。
【００１５】
一方、電極Ｄの付近に被計測物ではない高誘電率の物体がある、即ちコンデンサＣｘの寄生容量が大きい場合、コンデンサＣｘの最初の充電電圧は小さく、端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの放電回数が少なくなる。また、高温下では、コンデンサＣａの容量が小さくなったり、マイクロコンピュータ１の参照電圧が上昇したりするため、端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの放電回数が少なくなる。
【００１６】
従って、コンデンサＣｘの寄生容量が大きい場合や周囲の温度が高い場合に対する環境耐性を強くするためには、誘電体の検知に必要な静電容量の変化量Ｔａを確保可能なほどの、端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの放電回数を得るために、コンデンサＣａの容量として十分大きい容量を選択する必要がある。
【００１７】
ただし、コンデンサＣａの容量が大きい場合、コンデンサＣａの充電時間および端末Ｐ２の電圧が参照電圧を下回るまでの時間が長くなり、コンデンサＣｘの容量の計測に要する時間は長くなる。
【００１８】
以上のように、コンデンサＣａの最適な容量は、タッチセンサの状況に応じて異なるため、状況に応じて使い分けることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−７８２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来の直列容量分圧比較方式のタッチセンサでは、タッチセンサの状況によらず同一のコンデンサＣａが用いられるため、コンデンサＣａの容量を最適化することが困難であった。
【００２１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、直列に接続された既知の容量からなる第１の蓄電器と未知の容量からなる第２の蓄電器を、第３の蓄電器に充電された電荷で充電し、第３の蓄電器の一部の電荷と第１および第２の蓄電器の全電荷を放電することを繰り返すことにより第２の蓄電器の容量を計測する場合において、第３の蓄電器の容量を最適化することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一側面の容量計測装置は、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路により前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置において、一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する複数の第３の蓄電器と、少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する制御部と、前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、前記第１の蓄電器に充電された全電荷を放電する第１の放電部と、前記第２の蓄電器に充電された全電荷を、前記第１の放電部と略同一のタイミングで放電する第２の放電部と、前記第１の放電部、および、前記第２の放電部の放電回数を計測する回数計測部と、前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較する比較部と、前記第１の放電部、および、前記第２の放電部による放電が繰り返される場合、前記比較部の比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測部により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の一側面の容量計測装置においては、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路の他方の端部に、一方の端部が接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、第１の蓄電器、および、第２の蓄電器に電荷を充電する複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電が制御され、第３の蓄電器に充電された電荷の一部が放電されると共に、第１の蓄電器に充電された全電荷が放電され、その放電と略同一のタイミングで第２の蓄電器に充電された全電荷が放電され、第１乃至第３の蓄電器の放電回数が計測され、第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とが比較され、第１乃至第３の蓄電器の放電が繰り返される場合、比較結果により、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったとき、そのときの放電回数に基づいて、第２の蓄電器の容量が計算される。
【００２４】
従って、複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電を制御し、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を変更することができる。その結果、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。
【００２５】
この第１および第３の蓄電器は、例えば、コンデンサにより構成される。第２の蓄電器は、例えば、電極に接触された被計測物により構成される。制御部、回数計測部、比較部、および計算部は、例えば、マイクロコンピュータにより構成される。第１および第２の放電部は、例えば、マイクロコンピュータの端子により構成される。
【００２６】
前記容量計測装置において、前記制御部は、周囲の温度に基づいて前記第３の蓄電器を制御することができる。
【００２７】
これにより、周囲の温度に応じて、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。その結果、周囲の温度に対する環境耐性を向上させることができる。
【００２８】
前記容量計測装置において、前記制御部は、前記第１の放電部、および、前記第２の放電部による放電が繰り返される場合、前記比較部の比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測部により計測された放電回数に基づいて、前記第３の蓄電器を制御することができる。
【００２９】
これにより、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったときの放電回数に基づいて周囲の温度を計測し、その周囲の温度に応じて第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。その結果、周囲の温度に対する環境耐性を向上させることができる。
【００３０】
前記容量計測装置において、前記制御部は、前記第２の蓄電器の寄生容量に基づいて前記第３の蓄電器を制御することができる。
【００３１】
これにより、第２の蓄電器の寄生容量に応じて、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。その結果、第２の蓄電器の寄生容量に対する環境耐性を向上させることができる。
【００３２】
前記容量計測装置において、前記制御部は、前記第２の蓄電器の充電電圧に基づいて前記第３の蓄電器を制御することができる。
【００３３】
これにより、第２の蓄電器の充電電圧に基づいて第２の蓄電器の寄生容量を計測し、その寄生容量に応じて第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。その結果、第２の蓄電器の寄生容量に対する環境耐性を向上させることができる。
【００３４】
本発明の一側面の容量計測方法は、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路と、一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する第３の蓄電器とにより前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置の容量計測方法において、少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する制御ステップと、前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、前記第１の蓄電器に充電された全電荷を放電する第１の放電ステップと、前記第２の蓄電器に充電された全電荷を、前記第１の放電ステップの処理と略同一のタイミングで放電する第２の放電ステップと、前記第１の放電ステップの処理、および、前記第２の放電ステップの処理による放電回数を計測する回数計測ステップと、前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較する比較ステップと、前記第１の放電ステップ、および、前記第２の放電ステップの処理による放電が繰り返される場合、前記比較ステップの処理での比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測ステップの処理により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算ステップとを含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明の一側面の容量計測方法においては、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路の他方の端部に、一方の端部が接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、第１の蓄電器、および、第２の蓄電器に電荷を充電する複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電が制御され、第３の蓄電器に充電された電荷の一部が放電されると共に、第１の蓄電器に充電された全電荷が放電され、その放電と略同一のタイミングで第２の蓄電器に充電された全電荷が放電され、第１乃至第３の蓄電器の放電回数が計測され、第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とが比較され、第１乃至第３の蓄電器の放電が繰り返される場合、比較結果により、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったとき、そのときの放電回数に基づいて、第２の蓄電器の容量が計算される。
【００３６】
従って、複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電を制御し、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を変更することができる。その結果、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。
【００３７】
この制御ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第３の蓄電器の充電を制御する制御ステップにより構成され、第１の放電ステップは、例えば、マイクロコンピュータの端子により、第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、第１の蓄電器に充電された全電荷を放電するステップにより構成される。第２の放電ステップは、例えば、マイクロコンピュータの端子により、第２の蓄電器に充電された全電荷を、第１および第３の放電と略同一のタイミングで放電するステップにより構成され、回数計測ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第１乃至第３の蓄電器の放電回数を計測するステップにより構成される。比較ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較するステップにより構成され、計算ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第１乃至第３の蓄電器の放電が繰り返される場合、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったとき、そのときの放電回数に基づいて、第２の蓄電器の容量を計算するステップにより構成される。
【００３８】
本発明の一側面のプログラムは、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路と、一方の端部が前記回路の他方の端部に接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、前記回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、前記第１の蓄電器、および、前記第２の蓄電器に電荷を充電する第３の蓄電器とにより前記第２の蓄電器の容量を計測する容量計測装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、少なくとも１つの前記第３の蓄電器の充電を制御する充電制御ステップと、前記第３の蓄電器に充電された電荷の一部の放電と、前記第１の蓄電器に充電された全電荷の放電を制御する第１の放電制御ステップと、前記第２の蓄電器に充電された全電荷の、前記第１の放電制御ステップの処理と略同一のタイミングでの放電を制御する第２の放電制御ステップと、前記第１の放電制御ステップの処理、および、前記第２の放電制御ステップの処理による放電回数を計測する回数計測ステップと、前記第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧との比較を制御する比較ステップと、前記第１の放電制御ステップ、および、前記第２の放電制御ステップの処理による放電の制御が繰り返される場合、前記比較ステップの処理での比較結果により、前記第２の蓄電器の充電電圧が、前記基準電圧と一致した、または、前記基準電圧より小さくなったとき、そのときの前記回数計測ステップの処理により計測された放電回数に基づいて、前記第２の蓄電器の容量を計算する計算ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３９】
本発明の一側面のプログラムにおいては、既知の容量からなる第１の蓄電器と、未知の容量からなる第２の蓄電器とを直列に接続し、一方の端部を接地した回路の他方の端部に、一方の端部が接続されて、かつ、他方の端部が接地されており、回路の他方の端部に、自らの充電電圧を印加して、第１の蓄電器、および、第２の蓄電器に電荷を充電する複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電が制御され、第３の蓄電器に充電された電荷の一部が放電されると共に、第１の蓄電器に充電された全電荷が放電され、その放電と略同一のタイミングで第２の蓄電器に充電された全電荷が放電され、第１乃至第３の蓄電器の放電回数が計測され、第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とが比較され、第１乃至第３の蓄電器の放電が繰り返される場合、比較結果により、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったとき、そのときの放電回数に基づいて、第２の蓄電器の容量が計算される。
【００４０】
従って、複数の第３の蓄電器のうちの少なくとも１つの第３の蓄電器の充電を制御し、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を変更することができる。その結果、第１および第２の蓄電器に電荷を充電する蓄電器の容量を最適化することができる。
【００４１】
この充電制御ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第３の蓄電器の充電を制御する制御ステップにより構成され、第１の放電制御ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第３の蓄電器に充電された電荷の一部を放電すると共に、第１の蓄電器に充電された全電荷を放電するステップにより構成される。第２の放電制御ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第２の蓄電器に充電された全電荷を、第１および第３の放電と略同一のタイミングで放電するステップにより構成され、回数計測ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第１乃至第３の蓄電器の放電回数を計測するステップにより構成される。比較ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第２の蓄電器の充電電圧と、基準電圧とを比較するステップにより構成され、計算ステップは、例えば、マイクロコンピュータにより、第１乃至第３の蓄電器の放電が繰り返される場合、第２の蓄電器の充電電圧が、基準電圧と一致した、または、基準電圧より小さくなったとき、そのときの放電回数に基づいて、第２の蓄電器の容量を計算するステップにより構成される。
【００４２】
本発明の容量計測装置は、独立した装置であっても良いし、タッチセンサや圧力センサなどの装置の容量計測を行うブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、直列に接続された既知の容量からなる第１の蓄電器と未知の容量からなる第２の蓄電器を、第３の蓄電器に充電された電荷で充電し、第３の蓄電器の一部の電荷と第１および第２の蓄電器の全電荷を放電することを繰り返すことにより第２の蓄電器の容量を計測する場合において、第３の蓄電器の容量を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のタッチセンサを構成する回路を示す図である。
【図２】本発明を適用したタッチセンサの第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】図２のタッチセンサの概念を説明する回路図である。
【図４】図２のマイクロコンピュータにより実現される機能を示すブロック図である。
【図５】図２のタッチセンサによる人体検知処理について説明するフローチャートである。
【図６】図５の充電制御処理について説明するフローチャートである。
【図７】充電制御処理を説明する図である。
【図８】充電制御処理の動作タイミングを示す図である。
【図９】コンデンサの容量の温度特性を示す図である。
【図１０】図５の計測処理について説明するフローチャートである。
【図１１】計測処理の動作タイミングを示す図である。
【図１２】計測対象の容量ごとの繰り返し回数の平均値を示す図である。
【図１３】コンデンサＣａ、抵抗Ｒ、およびスイッチＳＷ２の関係を示す図である。
【図１４】充電電圧Ｖａと時間ｔの関係を示す図である。
【図１５】充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの関係を説明する図である。
【図１６】コンデンサCxと繰り返し回数の平均値の関係を示す図である。
【図１７】本発明を適用したタッチセンサの第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図１８】本発明を適用したタッチセンサの第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図１９】パーソナルコンピュータの一実施の形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
＜１．第１の実施の形態＞
図２は、本発明を適用したタッチセンサの第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【００４６】
図２に示す構成のうち、図１の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【００４７】
図２のタッチセンサ１０の構成は、主に、マイクロコンピュータに端子Ｐ３が設けられ、その端子Ｐ３と端子Ｐ０間に既知の容量からなるコンデンサＣｂが接続されている点が図１の構成と異なる。
【００４８】
詳細には、図２のマイクロコンピュータ１１は、図１のマイクロコンピュータ１と同様に、CPU、RAM、および、ROMなどからなり、CPUが、ROMに記憶された所定のプログラムを必要に応じてRAMに展開して、実行することにより各種の処理を実行する。
【００４９】
より具体的には、マイクロコンピュータ１１は、マイクロコンピュータ１と同様に、プログラムを実行することにより、端子Ｐ０乃至Ｐ２に対して出力信号としてＨｉ、Ｌｏｗの信号を出力したり、ＨｉＺを設定したりする。また、マイクロコンピュータ１１は、プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータ１と同様に、必要に応じて端子Ｐ２の入力信号の電圧を測定し、測定結果に応じた処理を実行する。さらに、マイクロコンピュータ１１は、プログラムを実行することにより、端子Ｐ３に対して出力信号としてＬｏｗの信号を出力したり、ＨｉＺを設定したりする。
【００５０】
端子Ｐ３は、コンデンサＣｂの充電を制御する端子である。端子Ｐ３がＬｏｗに制御されるとき、コンデンサＣｂは、コンデンサＣａと並列に接続されることになり、端子Ｐ０より印加される電圧での充電が許可される。一方、端子Ｐ３がＨｉＺ（高インピーダンス状態）に制御されるとき、コンデンサＣｂの充電は許可されない。
【００５１】
コンデンサＣｂの一方の端部は、抵抗Ｒを介して直列に接続されたコンデンサＣｓ，Ｃｘに接続され、他方の端部は端子Ｐ３に接続されている。コンデンサＣｂは、端子Ｐ３の状態に応じて、端子Ｐ０より印加される電圧で電荷を充電する。また、コンデンサＣｂは、コンデンサＣａと同様に端子Ｐ１により抵抗Ｒを介して電荷を放電する。従って、コンデンサＣｂが電荷を充電している場合、コンデンサＣｓ，Ｃｘは、コンデンサＣａおよびＣｂに充電された電荷により、充電される。
【００５２】
以上のように、タッチセンサ１０は、端子Ｐ３を制御することにより、コンデンサＣａにコンデンサＣｂを並列接続したり、その並列接続を解除したりすることができる。その結果、タッチセンサ１０は、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量として、コンデンサＣａの容量、および、コンデンサＣａとＣｂの容量の和のうちのいずれかを選択することができる。その結果、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量を最適化することができる。
【００５３】
図３は、図２のタッチセンサ１０の概念を説明する回路図である。
【００５４】
スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、それぞれ端子Ｐ０乃至Ｐ３の動作状態を端的に示したものである。すなわち、端子Ｐ０がＨｉに制御されると、スイッチＳＷ１は、ＯＮの状態とされる。その結果、電源Ｖｃｃが、充電電圧ＶｃｃでコンデンサＣａを充電したり、充電電圧ＶｃｃでコンデンサＣａおよびＣｂを充電したりする。一方、端子Ｐ０が、ＨｉＺに制御されると、スイッチＳＷ１がＯＦＦの状態とされる。
【００５５】
また、端子Ｐ１が、Ｌｏｗに制御されると、スイッチＳＷ２は、ＯＮにされ、ＨｉＺに制御されると、ＯＦＦに制御される。
【００５６】
さらに、端子Ｐ２が、Ｌｏｗに制御されると、スイッチＳＷ３はＯＮにされ、ＨｉＺに制御されるとＯＦＦにされる。また、端子Ｐ２が、Ｈｉに制御されると、比較器CompがコンデンサＣｘの充電電圧と、参照電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果を出力する。尚、比較器Compは、マイクロコンピュータ１１により実現される機能であり、実際の比較回路ではない。
【００５７】
また、端子Ｐ３が、Ｌｏｗに制御されると、スイッチＳＷ４はＯＮの状態とされる。その結果、電源ＶｃｃによるコンデンサＣｂの充電が許可される。一方、端子Ｐ３がＨｉＺに制御されると、スイッチＳＷ４はＯＦＦの状態とされる。
【００５８】
尚、図３において、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｓ，Ｖｘは、それぞれ、コンデンサＣａ，Ｃｂ，Ｃｓ，Ｃｘの充電電圧を表している。
【００５９】
次に、図４を参照して、図２のマイクロコンピュータ１１により実現される機能について説明する。
【００６０】
制御部３１は、マイクロコンピュータ１１の動作の全体を制御する。具体的には、制御部３１は、スイッチ動作部３２を制御して、端子Ｐ０乃至Ｐ３の動作を制御させる。また、制御部３１は、計測部３３により計測されたコンデンサＣｘの静電容量の計測結果に基づいて、人体が接触したか否かを判定し、CRT（Cathode Ray Tube）、LCD（Liquid Crystal Display）、またはスピーカなどからなる出力部３４を制御して、人体が接触した、または、接触していないという判定結果を提示させる。
【００６１】
スイッチ動作部３２は、内蔵するタイマ３２ａを参照して、所定の時間間隔毎に、端子Ｐ０乃至Ｐ３の動作を制御する。より詳細には、スイッチ動作部３２は、所定の時間間隔毎に端子Ｐ０乃至Ｐ２をＨｉ、ＨｉＺ、またはＬｏｗに所定のパターンで周期的に繰り返し切替える。また、スイッチ動作部３２は、計測部３３から供給される判定結果に基づいて、所定のタイミングで端子Ｐ３をＨｉＺまたはＬｏｗに切り替える。さらに、スイッチ動作部３２は、所定のパターンで周期的に繰り返される端子Ｐ０乃至Ｐ３の動作が１周期終了する度に計測部３３にその信号を供給する。
【００６２】
端子Ｐ０は、スイッチ動作部３２よりＨｉの信号が供給されると、図３のスイッチＳＷ１がＯＮにされた状態となり、端子Ｐ０は、電源ＶｃｃによりコンデンサＣａを充電電圧Ｖｃｃで充電させるか、コンデンサＣａおよびＣｂを充電電圧Ｖｃｃで充電させる。
【００６３】
また、端子Ｐ０は、スイッチ動作部３２によりＨｉＺ状態にされると、図３のスイッチＳＷ１がＯＦＦにされた状態となり、電源ＶｃｃからコンデンサＣａおよびＣｂへの電源供給を停止させる。
【００６４】
端子Ｐ１は、スイッチ動作部３２よりＬｏｗの信号が供給されると、図３のスイッチＳＷ２がＯＮにされた状態となり、コンデンサＣａおよびＣｂに充電された電荷を、抵抗Ｒを介して徐々に接地点から放電させると共に、コンデンサＣｓの充電電荷を接地点から瞬時に全量放電させる。
【００６５】
また、端子Ｐ１は、スイッチ動作部３２によりＨｉＺの状態にされると、図３のスイッチＳＷ２がＯＦＦにされた状態となり、コンデンサＣａと、コンデンサＣｓ，Ｃｘの合成コンデンサとを並列に接続した状態にするか、コンデンサＣａ，Ｃｂ、および、コンデンサＣｓ，Ｃｘの合成コンデンサを並列に接続した状態にする。
【００６６】
端子Ｐ２は、スイッチ動作部３２よりＬｏｗの信号が供給されると、図３のスイッチＳＷ３がＯＮにされた状態となり、コンデンサＣｘに充電された充電電荷を放電させる。また、端子Ｐ２は、スイッチ動作部３２よりＨｉＺの状態にされると、図３のスイッチＳＷ３がＯＦＦにされた状態となり、コンデンサＣｘの充電電荷を保持する。さらに、端子Ｐ２は、スイッチ動作部３２よりＨｉの信号が供給されると、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘを計測部３３に供給する。
【００６７】
端子Ｐ３は、スイッチ動作部３２よりＬｏｗの信号が供給されると、図３のスイッチＳＷ４がＯＮにされた状態となり、電源ＶｃｃによるコンデンサＣｂの充電を許可する。また、端子Ｐ３は、スイッチ動作部３２よりＨｉＺの状態にされると、図３のスイッチＳＷ４がＯＦＦにされた状態となり、電源ＶｃｃによるコンデンサＣｂの充電を許可しない。
【００６８】
計測部３３は、カウンタ３３ａ、比較部３３ｂ、および判定部３３ｃにより構成される。計測部３３のカウンタ３３ａは、スイッチ動作部３２より端子Ｐ０乃至Ｐ３の１周期分の動作が終了する度に供給されてくる信号に基づいて、周期の回数ｎをカウントする。また、カウンタ３３ａは、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回るまでの回数ｎを平均で求めるため、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回るまでの回数ｎを求めた回数ｍ、並びに、ｍ回分の回数ｎの総和Ｎをカウントする。
【００６９】
比較部３３ｂは、図３における比較器Compに対応する構成であり、端子Ｐ２より供給されてくる充電電圧Ｖｘと、参照電圧Ｖｒｅｆとを比較し、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆと一致したか、または、充電電圧Ｖｘが、参照電圧Ｖｒｅｆより小さくなったとき、即ち充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったとき、そのときのカウンタ３３ａの回数ｎ、コンデンサＣａの静電容量またはコンデンサＣａおよびＣｂの静電容量、コンデンサＣｓの静電容量、抵抗Ｒ、および電源Ｖｃｃの充電電圧Ｖｃｃに基づいて、コンデンサＣｘの静電容量を計算し、コンデンサＣｘの計測結果として制御部３１に出力する。
【００７０】
また、比較部３３ｂは、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回った場合、そのときのカウンタ３３ａの回数ｎを判定部３３ｃに供給する。
【００７１】
判定部３３ｃは、端子Ｐ２より供給されてくるコンデンサＣｘの最初の充電電圧Ｖｘに基づいて、コンデンサＣｘの寄生容量が大きいかどうかを判定し、その判定結果をスイッチ動作部３２に供給する。また、判定部３３ｃは、比較部３３ｂから供給される回数ｎに基づいて、タッチセンナ１０の周囲の温度が高温であるかどうかを判定し、その判定結果をスイッチ動作部３２に供給する。
【００７２】
次に、図５のフローチャートを参照して、図２のタッチセンサ１０による人体検知処理について説明する。この人体検知処理は、例えば、タッチセンサ１０の電源がオンにされたとき開始される。
【００７３】
ステップＳ１において、タッチセンサ１０は、動作状態を初期化する。ステップＳ２において、タッチセンサ１０は、コンデンサＣｂの充電を制御する充電制御処理を行う。この充電制御処理の詳細については、後述する図６を参照して説明する。
【００７４】
ステップＳ３において、タッチセンサ１０は、コンデンサＣｘの静電容量を計測する計測処理を行う。この計測処理の詳細については、後述する図１０を参照して説明する。
【００７５】
ステップＳ４において、制御部３１は、計測部３３より供給されたコンデンサＣｘの静電容量に基づいて、人体が電極Ｄに接触しているか否かを判定する。より詳細には、人体の静電容量は、11pF近傍の値であるので、制御部３１は、計測部３３より供給されたコンデンサＣｘの静電容量が11pF近傍の値であるか否かを判定することにより、人体が電極Ｄに接触しているか否かを判定する。
【００７６】
ステップＳ４において、人体が接触していると判定された場合、ステップＳ５において、出力部３４は、人体が接触していることを提示し、その処理は、ステップＳ２に戻る。そして、以降の処理が繰り返される。
【００７７】
一方、ステップＳ４において、人体が接触していないと判定された場合、ステップＳ６において、出力部３４は、人体が接触していないことを提示し、その処理は、ステップＳ２に戻る。そして、以降の処理が繰り返される。
【００７８】
次に、図６のフローチャートを参照して、図５のステップＳ２の充電制御処理について説明する。
【００７９】
ステップＳ２１において、計測部３３は、カウンタ３３ａのカウンタｎを０に初期化する。ステップＳ２２において、スイッチ動作部３２は、端子Ｐ０の出力をＨｉにし、電源ＶｃｃでコンデンサＣａを充電する。すなわち、端子Ｐ０の出力がＨｉに制御されることにより、図３で示されるスイッチＳＷ１がＯＮの状態となり、電源ＶｃｃよりコンデンサＣａに電力が供給され、コンデンサＣａが充電電圧Ｖａ＝Ｖｃｃで充電される。
【００８０】
ステップＳ２３において、スイッチ動作部３２は、タイマ３２ａに基づいて、所定の時間だけ、端子Ｐ０乃至Ｐ２をＨｉＺ状態にし、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘの充電状態を保持する。すなわち、端子Ｐ０乃至Ｐ２がＨｉＺ状態に制御されることにより、図３で示されるスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がＯＦＦの状態となり、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘが充電された状態で保持される。
【００８１】
このとき、コンデンサＣａと、コンデンサＣｓ，Ｃｘの合成コンデンサとは、並列回路が形成されることになるため、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａは、コンデンサＣｓ，Ｃｘの充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの和に等しい状態となる。さらに、コンデンサＣｓ，Ｃｘの充電電圧ＶｓとＶｘは、コンデンサＣｓ，Ｃｘの容量の逆数比の関係となる。
【００８２】
ステップＳ２４において、計測部３３のカウンタ３３ａは、カウンタｎを１だけインクリメントする。
【００８３】
ステップＳ２５において、スイッチ動作部３２は、タイマ３２ａに基づいて、所定の時間だけ、端子Ｐ０をＨｉＺ状態にすると共に、端子Ｐ１，Ｐ２の出力をＬｏｗにし、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘに充電された電荷を放電する。このとき、コンデンサＣｓ，Ｃｘに充電された電荷は、瞬時に接地部を介して放電されることになるが、コンデンサＣａに充電された電荷は、抵抗Ｒを介してスイッチＳＷ２より接地部に放電されることになるため、電荷の放電がゆっくりと進むことになり、所定の時間内では、コンデンサＣａに充電されていた電荷の一部のみが放電される。
【００８４】
ステップＳ２６において、スイッチ動作部３２は、タイマ３２ａに基づいて、所定の時間だけ、端子Ｐ０乃至Ｐ２をＨｉＺ状態にし、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘの充電状態を保持する。すなわち、端子Ｐ０乃至Ｐ２がＨｉＺ状態に制御されることにより、図３で示されるスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がＯＦＦの状態となり、コンデンサＣａに充電されている電荷（ステップＳ２５の処理により一部が放電された状態で残されている電荷）がコンデンサＣｓ，Ｃｘに移動し、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘが充電された状態で保持される。
【００８５】
ステップＳ２７において、スイッチ動作部３２は、タイマ３２ａに基づいて、所定の時間だけ、端子Ｐ２の出力をＨｉにし、比較部３３ｂに所定の時間だけ端子Ｐ２からコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘを供給させる。
【００８６】
ステップＳ２８において、計測部３３の比較部３３ｂは、端子Ｐ２から供給されるコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘを測定する。
【００８７】
ステップＳ２９において、カウンタ３３ａは、カウンタｎが１であるか否か、すなわち、ステップＳ２８で測定された充電電圧Ｖｘが最初の充電電圧Ｖｘであるか否かを判定する。ステップＳ２９でカウンタｎが１であると判定された場合、すなわち、測定された充電電圧Ｖｘが最初の充電電圧Ｖｘである場合、比較部３３ｂは、その充電電圧Ｖｘを判定部３３ｃに供給する。
【００８８】
そして、ステップＳ３０において、判定部３３ｃは、充電電圧Ｖｘに基づいて、コンデンサＣｘの寄生容量が大きいかどうかを判定する。
【００８９】
具体的には、コンデンサＣｘの寄生容量が大きい場合、充電電圧Ｖｘは小さくなり、コンデンサＣｘの寄生容量が小さい場合、充電電圧Ｖｘは大きくなる。従って、判定部３３ｃは、充電電圧Ｖｘが所定の閾値より小さい場合、ステップＳ２９でコンデンサＣｘの寄生容量が大きいと判定し、充電電圧Ｖｘが所定の閾値以上である場合、ステップＳ２９でコンデンサＣｘの寄生容量が小さいと判定する。そして、判定部３３ｃは判定結果をスイッチ動作部３２に供給し、処理はステップＳ３１に進む。
【００９０】
また、ステップＳ２９において、カウンタｎが１ではないと判定された場合、すなわち、測定された充電電圧Ｖｘが最初の充電電圧Ｖｘではない場合、ステップＳ３０の処理はスキップされ、処理はステップＳ３１に進む。
【００９１】
ステップＳ３１において、計測部３３の比較部３３ｂは、計測されたコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが、参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったか否かを判定する。ステップＳ３１で充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回っていないと判定された場合、その処理は、ステップＳ２４に戻る。すなわち、ステップＳ３１において、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったと判定されるまで、ステップＳ２４乃至Ｓ３１の処理が繰り返され、カウンタｎの値が、その繰り返し処理回数に応じてインクリメントされる。
【００９２】
ステップＳ３１において、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったと判定された場合、ステップＳ３２において、判定部３３ｃは、そのときのカウンタｎに基づいて、タッチセンサ１０の周囲の温度が高温であるかどうかを判定し、判定結果をスイッチ動作部３２に供給する。この判定方法の詳細については後述する。
【００９３】
ステップＳ３３において、スイッチ動作部３２は、判定部３３ｃから供給されるステップＳ３０およびステップＳ３２の判定結果に基づいて、寄生容量が大きいか、または、タッチセンサ１０の周囲の温度が高いか否かを判定する。ステップＳ３３で寄生容量が大きいか、または、タッチセンサ１０の周囲の温度が高いと判定された場合、ステップＳ３４において、スイッチ動作部３２は、端子Ｐ３の出力をＬｏｗにし、コンデンサＣｂの充電を許可する。そして、充電制御処理は終了し、処理は図５のステップＳ３に進む。
【００９４】
一方、ステップＳ３３で寄生容量が大きくなく、タッチセンサ１０の周囲の温度が高くないと判定された場合、ステップＳ３５において、スイッチ動作部３２は、端子Ｐ３をＨｉＺ状態にする。これにより、コンデンサＣｂの充電は許可されない。そして、充電制御処理は終了し、処理は図５のステップＳ３に進む。
【００９５】
すなわち、上述の処理をまとめると、まず、ステップＳ２２の処理により、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、図７の第１ステップの処理が実行される。つまり、図３のスイッチＳＷ１がＯＮの状態にされる。これにより、図８で示されるように、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、コンデンサＣａが充電電圧Ｖａ＝Ｖｃｃで充電される。尚、図８では、このとき、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がＯＦＦとなっており、コンデンサＣｘ，Ｃｓは抵抗Ｒを介して充電されるが、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、ＯＮにされてもよい。
【００９６】
スイッチＳＷ２，ＳＷ３がＯＦＦとなっている場合、コンデンサＣｓ，Ｃｘは、直列に接続されるので、Ｖａ＝Ｖｓ＋Ｖｘが成り立つことになる。また、充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの比率は、Ｖｓ：Ｖｘ＝１／Ｃｓ：１／Ｃｘとなる。
【００９７】
尚、図８において、上部のグラフは、太い実線が、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａを示し、点線がコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘを示す。但し、このグラフにおいて、Ｖ＿ｈｉは、図７の第１ステップの処理により、抵抗Ｒを介して充電されたコンデンサＣｘの充電電圧を示している。
【００９８】
また、グラフの下には、端子Ｐ２の動作タイミングを表すタイミングチャートが示されており、計測は、端子Ｐ２を介して計測部３３によりコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが計測される状態を示し、ＨｉＺは、高インピーダンス状態、すなわち、端子Ｐ２が出力を行っていない状態を示し、ＯＵＴ＿Ｌは、Ｌｏｗに設定された状態を示している。
【００９９】
端子Ｐ２のタイミングチャートの下には、端子Ｐ１の動作タイミングを表すタイミングチャートが示されており、ＨｉＺは、高インピーダンス状態、すなわち、端子Ｐ１が出力を行っていない状態を示し、ＯＵＴ＿Ｌは、Ｌｏｗに設定された状態を示している。端子Ｐ１のタイミングチャートの下には、端子Ｐ０の動作タイミングを表すタイミングチャートが示されており、ＨｉＺは、高インピーダンス状態、すなわち、端子Ｐ０が出力を行っていない状態を示し、ＯＵＴ＿Ｌは、Ｌｏｗに設定された状態を示している。
【０１００】
また、端子Ｐ１のタイミングチャートの下には、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３の動作タイミングを表すタイミングチャートがそれぞれ示されている。尚、スイッチＳＷ１の動作は、端子Ｐ０に連動して、端子Ｐ０がＨｉに設定されたときのみ、ＯＮの状態にされ、それ以外のときオフの状態である。また、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の動作は、端子Ｐ１，Ｐ２に連動して、端子Ｐ１，Ｐ２がＬｏｗに設定されたときのみ、ＯＮの状態にされ、それ以外のときＯＦＦの状態である。また、図８上で示される各種の処理タイミングは、マイクロコンピュータ１１で実装されるプログラムにより、例えば、図８上で同一のタイミングであっても、処理の手順により多少前後することがあるが、動作全体からみて十分無視できるレベルである。
【０１０１】
次に、例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、ステップＳ２３の処理により、図７の第２ステップの処理が実行される。すなわち、図３のスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がＯＦＦの状態にされる。これにより、図８で示されるように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、コンデンサＣａの充電電圧ＶａはＶｃｃのまま維持され、コンデンサＣｘの充電電圧ＶｘはＶ＿ｈｉのまま維持される。尚、図８には図示されていないが、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、コンデンサＣｓの充電電圧も維持される。
【０１０２】
そして、例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、ステップＳ２５の処理により、図７の第３ステップの処理が実行される。すなわち、図３のスイッチＳＷ１がＯＦＦにされ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がＯＮにされる。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、コンデンサＣｘ、Ｃｓに充電されていた電荷の全量が放電されると共に、コンデンサＣａに充電されていた電荷が抵抗Ｒを介してゆっくりと一部のみが放電される。その結果、図８で示されるように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、コンデンサＣｘに充電されていた電荷の全量が放電されて、コンデンサＣｘの充電電圧は０となり、コンデンサＣａの充電電圧は徐々に低下する。
【０１０３】
次に、例えば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、ステップＳ２６の処理により、図７の第４ステップの処理が実行される。すなわち、図３のスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がＯＦＦにされる。これにより、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に抵抗Ｒを介して電荷が放出された後のコンデンサＣａに残っている電荷によりコンデンサＣｓ，Ｃｘが充電され、コンデンサＣａ，Ｃｓ，Ｃｘが充電状態で維持される。その結果、図８で示されるように、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａは、Ｖｃｃよりも低い電圧で維持され、これに伴って、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘも、Ｖ＿ｈｉより低い電圧で維持される。ただし、コンデンサＣｓ，Ｃｘの充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの比率は一定のまま維持される。
【０１０４】
そして、例えば、時刻ｔ４において、ステップＳ２７の処理により、図７の第５ステップの処理が実行される。すなわち、図３のスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はＯＦＦのままであるが、端子Ｐ２にコンデンサＣｘの充電電圧が供給される。従って、図８で示されるように、時刻ｔ４では、コンデンサＣａの充電電圧ＶａとコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘは維持され、ステップＳ２８の処理により、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが計測される。尚、図８には図示されていないが、時刻ｔ４において、コンデンサＣｓの充電電圧も維持される。
【０１０５】
そして、ステップＳ２９およびＳ３０の処理により、１回目に計測された充電電圧Ｖｘに基づいて判定部３３ｃで判定が行われる。その後、計測された充電電圧Ｖｘが、参照電圧Ｖｒｅｆを下回らない限り、ステップＳ２４乃至Ｓ３１の処理、すなわち、図７の第３ステップの処理乃至第５ステップの処理が繰り返される。
【０１０６】
すなわち、図８で示されるように、ステップＳ２４乃至Ｓ３１の処理が、図８における時刻Ｔ１（＝時刻ｔ２）からＴ２（＝時刻ｔ５）までの間に実行された後、同様の処理が、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間、・・・に繰り返される。
【０１０７】
その結果、図８に示されるように、第３ステップ乃至第５ステップの処理がなされる度に、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａが減少すると共に、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘも減少し、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回る。
【０１０８】
そこで、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆに減少するまでに繰り返される第３乃至第５ステップの処理の回数ｎ（以下、繰り返し回数ｎという）に基づいて、タッチセンサ１０の周囲の温度が高いかどうかを判定することができる。
【０１０９】
すなわち、コンデンサＣａの容量は、例えば、図９に示すような温度特性を有している。ここで、タッチセンサ１０が、−３０℃から８０℃までの環境耐性を要するものとすると、基本的に、温度が高いほどコンデンサＣａの容量は少なくなるものと考えられる。また、コンデンサＣａの容量が小さいほど、１回の第３乃至第５ステップの処理による充電電圧Ｖａの減少度合いは大きくなる。従って、１回の第３乃至第５ステップの処理によるコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘの減少度合いも大きくなるため、繰り返し回数（放電回数）ｎは、温度が低い場合に比べて小さくなる。
【０１１０】
また、図示は省略するが、タッチセンサ１０の周囲の温度が高い場合、マイクロコンピュータ１１の温度特性により、参照電圧Ｖｒｅｆが高くなる。従って、この温度特性によっても、タッチセンサ１０の周囲の温度が高い場合、繰り返し回数ｎは小さくなる。
【０１１１】
以上により、繰り返し回数ｎが所定の閾値より小さい場合、タッチセンサ１０の周囲の温度は高いと判定し、繰り返し回数ｎが所定の閾値以上である場合、タッチセンサ１０の周囲の温度は高くないと判定することができる。
【０１１２】
次に、図１０のフローチャートを参照して、図５のステップＳ３の計測処理について説明する。
【０１１３】
ステップＳ５１において、計測部３３のカウンタ３３ａは、カウンタＮ，ｍを０に初期化する。ステップＳ５２において、カウンタ３３ａは、カウンタｎを０に初期化する。ステップＳ５３において、カウンタ３３ａは、カウンタｍを１だけインクリメントする。
【０１１４】
ステップＳ５４において、スイッチ動作部３２は、端子Ｐ０の出力をＨｉにし、電源ＶｃｃでコンデンサＣａを充電するか、または、コンデンサＣａおよびＣｂを充電する。すなわち、端子Ｐ０の出力がＨｉに制御されると、図６のステップＳ３４で端子Ｐ３がＬｏｗにされている場合、コンデンサＣｂの充電が許可されるので、コンデンサＣａおよびＣｂが充電される。一方、ステップＳ３５で端子Ｐ３がＨｉＺ状態にされている場合、コンデンサＣｂの充電が許可されていないので、コンデンサＣａだけが充電される。
【０１１５】
ステップＳ５５乃至Ｓ６０の処理は、図６のステップＳ２３乃至Ｓ２８の処理と同様であり、ステップＳ５５乃至Ｓ６０の処理では、上述した図７の第１乃至第５のステップの処理が行われる。
【０１１６】
そして、ステップＳ６１において、計測部３３の比較部３３ｂは、図６のステップＳ３１の処理と同様に、計測されたコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが、参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったか否かを判定する。
【０１１７】
ステップＳ６１で充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回っていないと判定された場合、その処理は、ステップＳ５６に戻る。すなわち、ステップＳ６１において、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったと判定されるまで、ステップＳ５６乃至Ｓ６１の処理が繰り返され、カウンタｎの値が、その繰り返し処理回数に応じてインクリメントされる。
【０１１８】
ステップＳ６１において、充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆを下回ったと判定された場合、ステップＳ６２において、計測部３３の比較部３３ｂは、前回までの繰り返し回数ｎの総和Ｎに今求められた繰り返し回数ｎを加算し、新たな総和Ｎを計算する。
【０１１９】
ステップＳ６３において、計測部３３はのカウンタ３３ａは、繰り返し回数ｎを求めた回数を示すカウンタｍが、予め設定されたカウンタｍの上限値Ｍ以上であるか否かを判定し、カウンタｍが上限値Ｍ以上ではないと判定された場合、その処理は、ステップＳ５２に戻る。すなわち、カウンタｍが上限値Ｍ以上となるまで、ステップＳ５２乃至Ｓ６３の処理が繰り返されることになる。
【０１２０】
ステップＳ６３において、カウンタｍが上限値Ｍ以上であると判定された場合、ステップＳ６４において、計測部３３の比較部３３ｂは、繰り返し回数ｎの総和ＮをＭで除算することにより、繰り返し回数ｎのＭ回分の平均値をcountとして求める。
【０１２１】
このように、繰り返し回数ｎのＭ回分の平均値がcountとして求められるので、例えば、1回の測定で、リップルノイズなどが発生した場合においても正確に処理回数を求めることが可能となる。尚、リップルノイズの発生の有無を検出させ、リップルノイズが検出されなかった場合、Mを１とするようにして、平均値を求めるための繰り返し処理を少なくすることで、処理速度を向上させるようにしても良い。
【０１２２】
ステップＳ６５において、計測部３３の比較部３３ｂは、繰り返し回数ｎの平均値count、コンデンサＣａ，Ｃｂ，Ｃｓの容量、ステップＳ５５，Ｓ５７，Ｓ５８の処理を実行した所定時間ｔ、電源Ｖｃｃの充電電圧Ｖｃｃ、および、参照電圧Ｖｒｅｆに基づいて、コンデンサＣｘの静電容量を計算し、制御部３１に出力し、計測処理を終了する。
【０１２３】
以下に、コンデンサＣｘの静電容量の計算方法について説明する。
【０１２４】
まず、上述したように、コンデンサＣｘの充電電圧ＶｘとコンデンサＣｓの充電電圧Ｖｓの和が、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａであるので、図８に示したように、図７の第３乃至第５ステップの処理が繰り返されることにより、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａが減少するとき、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘも、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａと一定の比率を維持したまま減少し続けることになる。
【０１２５】
従って、例えば、図１１で示されるように、コンデンサＣｘの最初の充電電圧Ｖｘと、参照電圧Ｖｒｅｆとの差が大きいほど、繰り返し回数ｎは多くなり、逆に、コンデンサＣｘの最初の充電電圧Ｖｘと、参照電圧Ｖｒｅｆとの差が小さいほど、繰り返し回数ｎは少なくなる。
【０１２６】
具体的には、図１１は、コンデンサＣｂの充電が許可されていない場合の、図８と同様のグラフおよびタイミングチャートを示している。但し、図１１の左部は、タッチセンサ１０に何もタッチされておらず、コンデンサＣｘの容量が小さい場合について示しており、図１１の右部は、タッチセンサ１０に人体などの誘電体がタッチされており、コンデンサＣｘの容量が大きい場合について示している。
【０１２７】
図１１の左部に示されるように、タッチセンサ１０に何もタッチされておらず、コンデンサＣｘの容量が小さい場合のコンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘの最初の充電電圧Ｖｘ＝Ｖ＿ｈｉは、図１１の右部に示されるように、タッチセンサ１０に誘電体がタッチされており、コンデンサＣｘの容量が大きい場合の最初の充電電圧Ｖｘ＝Ｖ＿ｌｏｗに比べて大きく、参照電圧Ｖｒｅｆとの差は大きくなる。
【０１２８】
従って、図１１の左部においては、繰り返し回数ｎは７回（時刻Ｔ１乃至Ｔ８）であるのに対して、図１１の右部においては、繰り返し回数ｎは５回（時刻Ｔ１乃至Ｔ６）であり、繰り返し回数は少なくなる。
【０１２９】
結果として、例えば、コンデンサＣｓの静電容量が12pF、抵抗Ｒが10kΩ、コンデンサＣａの静電容量が0.1μF、および、図１１の時刻ｔ１以降における時間ｔ（＝時刻ｔ（ｉ＋１）−時刻ｔｉ）が2μSである場合には、コンデンサＣｘの静電容量に応じて、図１２に示すように、繰り返し回数ｎの平均値countは変化する。
【０１３０】
尚、図１２においては、横軸が、平均値countを示し、縦軸が電圧を示している。また、図１２においては、細線がコンデンサＣａの充電電圧Ｖａを示し、太線がコンデンサＣｘの静電容量が10pFの場合の充電電圧Ｖｘの変化を示し、点線がコンデンサＣｘの静電容量が11pFの場合の充電電圧Ｖｘの変化を示している。
【０１３１】
図１２では、コンデンサＣｘの静電容量が11pFの場合、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆ（＝Ｖｃｃ／２）に減少するまでの繰り返し回数ｎの平均値countは100回となっている。これに対して、コンデンサＣｘの静電容量が10pFの場合、平均値countは、コンデンサＣｘの静電容量が11pFの場合に比べて多い200回となっている。
【０１３２】
そこで、以上のような性質に基づいて、上述した図７の第３ステップの処理および第５ステップの処理の繰り返し回数ｎの平均値countからコンデンサＣｘの静電容量が求められる。
【０１３３】
具体的には、図３におけるコンデンサＣａ、抵抗Ｒ、およびスイッチＳＷ２の関係は、図１３で示される閉回路として表すことができる。コンデンサＣａは、充電電圧Ｖａ＝Ｖｃｃで充電されているものとする。
【０１３４】
スイッチＳＷ２がＯＮの状態にされると、コンデンサＣａの充電電圧Ｖａは、図１４で示されるように、スイッチがＯＮにされた状態が継続している時間ｔの経過と共に減衰していく。この関係は、以下の式（１）のように表すことができる。
【０１３５】
Ｖａ＝Ｖｃｃ×ｅ＾（−（スイッチＳＷ２のＯＮ時間）／（Ｃａ×Ｒ））
・・・（１）
【０１３６】
ここで、「＾」は指数を表す。スイッチＳＷ２のＯＮ時間は、上述した図７の第３ステップの処理の処理時間が時間Ｔで一定である場合、平均値count×時間Ｔであると考えることができる。従って、時刻ｔ１以降において、（時刻ｔ（ｉ＋１）−時刻ｔｉ）は、時間ｔであるとすると、上述の式（１）は、以下の式（２）で表されることになる。
【０１３７】
Ｖａ＝Ｖｃｃ×ｅ＾（−（count×ｔ）／（Ｃａ×Ｒ））
・・・（２）
【０１３８】
一方、図１５で示されるように、図７の第５ステップの処理においては、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がＯＦＦにされているのでコンデンサＣａの充電電圧Ｖａは、コンデンサＣｓ，Ｃｘの充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの和になると共に、充電電圧Ｖｓ，Ｖｘの比率は、Ｖｓ：Ｖｘ＝１／Ｃｓ：１／Ｃｘである（ここで、Ｃｓ，Ｃｘは、コンデンサＣｓ，Ｃｘの静電容量である）。
【０１３９】
従って、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘは、以下の式（３）で示される。
【０１４０】
Ｖｘ＝Ｖｃｃ×（（１／Ｃｘ）／（（１／Ｃｘ）＋（１／Ｃｓ））
×ｅ＾（−（count×ｔ）／（Ｃａ×Ｒ））
・・・（３）
【０１４１】
結果として、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが参照電圧Ｖｒｅｆと一致する場合、以下の式（４）が成立することになる。
【０１４２】
Ｖｒｅｆ＝Ｖｃｃ×（（１／Ｃｘ）／（（１／Ｃｘ）＋（１／Ｃｓ））
×ｅ＾（−（count×ｔ）／（Ｃａ×Ｒ））
・・・（４）
【０１４３】
以上の関係からコンデンサＣｘの静電容量は以下の式（５）により求められることになる。
【０１４４】
Ｃｘ＝Ｃｓ×（（Ｖｃｃ／Ｖｒｅｆ×ｅ＾（−（count×ｔ）／（Ｃａ×Ｒ）））−１）
・・・（５）
【０１４５】
式（５）より、例えば、コンデンサＣｓの静電容量が10pF、抵抗Ｒが10kΩ、コンデンサＣａの静電容量が0.1μF、および、時間ｔが2μSであった場合、コンデンサCxと平均値countの関係は、図１６で示されるような関係となる。図１６においては、コンデンサＣｘの静電容量が8pF近傍である場合、１pF当たり平均値countにして約２０回分の分解能で静電容量Ｃｘが求められることになる。
【０１４６】
ただし、計測処理においては、繰り返し処理により、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘを減少させて、参照電圧Ｖｒｅｆと一致した条件で、上述した式（５）によりコンデンサＣｘの静電容量が求められることになるので、最初の充電時に、コンデンサＣｘの充電電圧Ｖｘが、参照電圧Ｖｒｅｆよりも大きいことが前提となる。従って、参照電圧Ｖｒｅｆは、以下の式（６）を満たす必要がある。
【０１４７】
Ｖｒｅｆ／Ｖｃｃ＜（１／Ｃｘ）／（（１／Ｃｘ）＋（１／Ｃｓ））
・・・（６）
【０１４８】
また、コンデンサCxと平均値countの関係は、図１６に示されたような関係であるので、平均値countが小さい場合、コンデンサＣｘの静電容量の差に応じた平均値countの差が小さくなり、人体が接触したことを検知することができないことがある。
【０１４９】
従って、コンデンサＣｘの寄生容量が大きく、コンデンサＣｘの最初の充電電圧Ｖｘが小さい場合や、タッチセンサ１０の周囲の温度が高く、コンデンサＣａの容量が小さくなったり、マイクロコンピュータ１１の参照電圧Ｖｒｅｆが上昇したりする場合に、人体が接触したことを確実に検知するためには、平均値countを大きくする必要がある。そして、平均値countを大きくするための方法としては、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量を大きくする方法がある。
【０１５０】
しかしながら、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量が大きい場合、平均値countが多くなるので、計測処理の時間は長くなり、消費電流も大きくなる。従って、コンデンサＣｘの寄生容量が大きい場合やタッチセンサ１０の周囲の温度が高い場合のように平均値countが人体の接触の検知が困難なほど少なくない場合、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量が小さい方が、高速に静電容量を検出することができ、消費電流を削減することができる。
【０１５１】
そこで、タッチセンサ１０では、電源Ｖｃｃを充電するコンデンサとして、コンデンサＣａのほかに、コンデンサＣｂを設け、コンデンサＣｂの充電を制御することにより、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量を、コンデンサＣａの容量、または、コンデンサＣａとＣｂの容量の和のいずれかから選択可能にしている。これにより、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量を、最適化することができる。その結果、静電容量の計測の応答速度を無駄に低下させることなく、コンデンサＣｘの寄生容量が大きい、タッチセンサ１０の周囲の温度が高いといった環境に対する耐性を向上させることができる。
【０１５２】
図２のタッチセンサ１０では、図３に示したように、スイッチＳＷ１とＳＷ２が抵抗Ｒを挟むように配置されたが、スイッチＳＷ１が抵抗ＲとスイッチＳＷ２が接続される位置に接続されるようにしてもよい。即ち、端子Ｐ１が、端子Ｐ０と端子Ｐ１の両方の機能を有するようにしてもよい。
【０１５３】
＜２．第２の実施の形態＞
図１７は、本発明を適用したタッチセンサの第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【０１５４】
図１７に示す構成のうち、図２の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【０１５５】
図１７のタッチセンサ５０の構成は、主に、マイクロコンピュータに端子Ｐ４が設けられ、コンデンサＣａの代わりに、端子Ｐ４と端子Ｐ０間に接続されるコンデンサＣｃが設けられている点が図２の構成と異なる。
【０１５６】
詳細には、図１７のマイクロコンピュータ５１は、図２のマイクロコンピュータ１１と同様に、CPU、RAM、および、ROMなどからなり、CPUが、ROMに記憶された所定のプログラムを必要に応じてRAMに展開して、実行することにより各種の処理を実行する。
【０１５７】
より具体的には、マイクロコンピュータ５１は、マイクロコンピュータ１１と同様に、プログラムを実行することにより、端子Ｐ０乃至Ｐ２に対して出力信号としてＨｉ、Ｌｏｗの信号を出力したり、ＨｉＺを設定したりする。また、マイクロコンピュータ５１は、プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータ１１と同様に、必要に応じて端子Ｐ２の入力信号の電圧を測定し、測定結果に応じた処理を実行する。さらに、マイクロコンピュータ５１は、プログラムを実行することにより、端子Ｐ３およびＰ４に対して出力信号としてＬｏｗの信号を出力したり、ＨｉＺを設定したりする。
【０１５８】
端子Ｐ３は、コンデンサＣｂの充電を制御する端子である。端子Ｐ３がＬｏｗに制御されるとき、コンデンサＣｂは、端子Ｐ０より印加される電圧での充電が許可される。一方、端子Ｐ３がＨｉＺ（高インピーダンス状態）に制御されるとき、コンデンサＣｂの充電は許可されない。
【０１５９】
端子Ｐ４は、コンデンサＣｃの充電を制御する端子である。端子Ｐ４がＬｏｗに制御されるとき、コンデンサＣｃは、端子Ｐ０より印加される電圧での充電が許可される。一方、端子Ｐ４がＨｉＺに制御されるとき、コンデンサＣｃの充電は許可されない。
【０１６０】
コンデンサＣｂの一方の端部は、抵抗Ｒを介して直列に接続されたコンデンサＣｓ，Ｃｘに接続され、他方の端部は端子Ｐ３に接続されている。コンデンサＣｂは、端子Ｐ３の状態に応じて、端子Ｐ０より印加される電圧で電荷を充電する。また、コンデンサＣｂは、端子Ｐ１により抵抗Ｒを介して電荷を放電する。
【０１６１】
コンデンサＣｃの一方の端部は、抵抗Ｒを介して直列に接続されたコンデンサＣｓ，Ｃｘに接続され、他方の端部は端子Ｐ４に接続されている。コンデンサＣｃは、端子Ｐ４の状態に応じて、端子Ｐ０より印加される電圧で電荷を充電する。また、コンデンサＣｃは、端子Ｐ１により抵抗Ｒを介して電荷を放電する。
【０１６２】
以上のように、タッチセンサ５０は、端子Ｐ３およびＰ４を制御することにより、コンデンサＣｂ，Ｃｃ単独、または並列に接続されたコンデンサＣｂとＣｃに電荷を充電させることができる。その結果、タッチセンサ５０は、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量として、コンデンサＣｂの容量、コンデンサＣｃの容量、または、コンデンサＣｂとＣｃの容量の和のいずれかを選択することができる。このように、タッチセンサ５０では、図２のタッチセンサ１０に比べて、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量の選択肢が増えるため、その容量をより最適化することができる。
【０１６３】
＜２．第３の実施の形態＞
図１８は、本発明を適用したタッチセンサの第３の実施の形態の構成例を示す図である。
【０１６４】
図１８に示す構成のうち、図２や図１７の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【０１６５】
図１８のタッチセンサ７０は、図２のタッチセンサ１０のマイクロコンピュータ１１を図１７の端子Ｐ４を有するマイクロコンピュータ５１に代えて、図１７のコンデンサＣｃを追加したものである。
【０１６６】
従って、タッチセンサ７０は、端子Ｐ３およびＰ４を制御することにより、コンデンサＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ単独、もしくは、並列に接続されたコンデンサＣａとＣｂ、コンデンサＣａとＣｃ、またはコンデンサＣａ，Ｃｂ、およびＣｃに電荷を充電させることができる。その結果、タッチセンサ７０は、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量として、コンデンサＣａの容量、コンデンサＣｂの容量、コンデンサＣｃの容量、コンデンサＣａとＣｂの容量の和、コンデンサＣａとＣｃの容量の和、コンデンサＣａ，Ｃｂ、およびＣｃの容量の和のいずれかを選択することができる。
【０１６７】
このように、タッチセンサ７０では、タッチセンサ１０や５０に比べて、コンデンサＣｓおよびＣｘに電荷を充電するコンデンサの容量の選択肢が増えるため、その容量をより最適化することができる。
【０１６８】
尚、以上においては、未知のコンデンサＣｘの静電容量を求めることにより、人体の接触非接触を計測する例について説明してきたが、静電容量の変化に基づいて、計測できるものであれば、その他の計測装置に応用しても良く、例えば、圧力に応じて電極間距離が変化することにより、静電容量が変化するような構成を設けるようにすることで、静電容量の計測により圧力を計測する圧力センサを構成するようにしても良い。
【０１６９】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行させることが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに記録媒体からインストールされる。
【０１７０】
図１９は、図２のマイクロコンピュータ１１、図１７や図１８のマイクロコンピュータ５１の電気的な内部構成をソフトウェアにより実現する場合のパーソナルコンピュータの一実施の形態の構成を示している。パーソナルコンピュータのCPU１０１は、パーソナルコンピュータの全体の動作を制御する。
【０１７１】
また、CPU１０１は、バス１０４および入出力インタフェース１０５を介してユーザからキーボードやマウスなどからなる入力部１０６から指令が入力されると、それに対応してROM(Read Only Memory)１０２に格納されているプログラムを実行する。あるいはまた、CPU１０１は、ドライブ１１０に接続された磁気ディスク１２１、光ディスク１２２、光磁気ディスク１２３、または半導体メモリ１２４から読み出され、記憶部１０８にインストールされたプログラムを、RAM(Random Access Memory) １０３にロードして実行する。これにより、上述した図２のマイクロコンピュータ１１、図１７や図１８のマイクロコンピュータ５１の機能が、ソフトウェアにより実現される。その結果、必要に応じて、処理結果が出力部１０７に出力される。さらに、CPU１０１は、通信部１０９を制御して、外部と通信し、データの授受を実行する。
【０１７２】
プログラムが記録されている記録媒体は、図１９に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク１２１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク１２２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)，DVD（Digital Versatile Disk）を含む）、光磁気ディスク１２３（MD（Mini-Disc）を含む）、もしくは半導体メモリ１２４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１７３】
尚、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
【符号の説明】
【０１７４】
１０  タッチセンサ
１１  マイクロコンピュータ
３１  制御部
３２  スイッチ動作部
３２ａ  タイマ
３３  計測部
３３ａ  カウンタ
３３ｂ  比較部
３３ｃ  判定部
５０  タッチセンサ
５１  マイクロコンピュータ
７０  タッチセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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