(57)【要約】  静電容量型近接センサ１００は、センサ部１０と検知回路部２０とを備え、センサ部１０はセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３を有する。センサ電極１１はＣ−Ｖ変換回路２１に接続され、シールド電極１２はシールド駆動回路２４に接続されている。補助電極１３は、切替スイッチ３０を介してＣ−Ｖ変換回路２１またはシールド駆動回路２４に接続される。切替スイッチ３０にて切り替えられてＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較して、センサ電極１１の検知領域の範囲を任意に設定する。
2009044920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量型近接センサ。
【請求項２】
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の静電容量型近接センサ。
【請求項３】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の静電容量型近接センサ。
【請求項４】
センサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路と、
前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量型近接センサ。
【請求項５】
センサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、
前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、
前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量型近接センサ。
【請求項６】
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の静電容量型近接センサ。
【請求項７】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の静電容量型近接センサ。
【請求項８】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の静電容量型近接センサ。
【請求項９】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１０】
前記センサ電極の検知面とは反対側の裏面側に該センサ電極に対して絶縁された状態で配置され、前記センサ電極の裏面側の検知をシールドするシールド電極をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１１】
前記シールド電極は、該シールド電極に前記センサ電極および前記補助電極の少なくともいずれかと同等の電位を与えるためのシールド駆動回路に接続されていることを特徴とする請求項９記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１２】
前記補助電極は、前記センサ電極の検知面と同一平面上に該センサ電極に対して絶縁された状態で配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１３】
前記補助電極は、前記センサ電極を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１４】
前記補助電極は、前記センサ電極と同心に配置されていることを特徴とする請求項１３記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１５】
前記比較判定手段は、前記第１の静電容量値を前記第２の静電容量値で除算した値に所定の係数を乗算して比較値を算出し、該比較値があらかじめ設定されたしきい値以上となるか否かによって、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１６】
検知面側がシールド電極で覆われているダミー電極をさらに備え、
前記検出回路は差動動作可能に構成され、該検出回路の一方の入力端が前記センサ電極と直接接続、または前記第１切替スイッチを介して接続され、当該検出回路の他方の入力端が前記ダミー電極と接続されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１７】
前記ダミー電極は、電極面の面積が前記センサ電極の検知面の面積の１／２以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１６記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１８】
前記検出回路は、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第１の静電容量値の初期容量である第１の初期容量と、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第２の静電容量値の初期容量である第２の初期容量とをさらに検出し、
前記比較判定手段は、前記第１の静電容量値から前記第１の初期容量を差し引いた第１の検出値と、前記第２の静電容量値から前記第２の初期容量を差し引いた第２の検出値とを比較した比較値、および前記第１または第２の検出値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項１９】
前記検出回路の出力を基準電圧にするための基準電圧調整手段をさらに備え、
前記検出回路は、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第１の静電容量値の初期容量である第１の初期容量を前記基準電圧に調整するための第１の設定値と、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第２の静電容量値の初期容量である第２の初期容量を前記基準電圧に調整するための第２の設定値とをそれぞれ取得するとともに、前記第１の設定値により調整した第１の静電容量値と、前記第２の設定値により調整した第２の静電容量値を出力するように構成され、
前記比較判定手段は、前記第１の設定値により調整した前記第１の静電容量値から前記基準電圧を差し引いたものを前記第１の検出値とし、前記第２の設定値により調整した前記第２の静電容量値から前記基準電圧を差し引いたものを前記第２の検出値として両者を比較した比較値、および前記第１または第２の検出値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項２０】
前記比較判定手段は、検知領域の範囲内に検知対象物があると判定したときは、前記第１の静電容量値、前記第２の静電容量値、前記第１の検出値および前記第２の検出値のいずれかの値に基づき、前記検知対象物の前記センサまでの距離に応じた信号を出力し、検知領域の範囲内に検知対象物がないと判定したときは、該出力を所定の固定電圧とすることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項２１】
前記所定の固定電圧は、接地電圧または基準電圧であることを特徴とする請求項２０記載の静電容量型近接センサ。
【請求項２２】
前記比較判定手段は、検知領域の範囲内に検知対象物があると判定したときは、前記第１の静電容量値、前記第２の静電容量値、前記第１の検出値および前記第２の検出値のいずれかの値に基づき、前記検知対象物の前記センサ電極までの距離に応じた信号を出力し、検知領域の範囲内に検知対象物がないと判定したときは、該出力をハイインピーダンスとすることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の静電容量型近接センサ。
【請求項２３】
センサ電極と、該センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極および前記補助電極の少なくともいずれかにより検知された静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、各電極と前記検出回路との接続状態を切り替える切替スイッチとを備え、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定可能な静電容量型近接センサにおける近接検知方法であって、
前記切替スイッチによって、前記センサ電極および前記補助電極と前記検出回路との接続状態を切り替えて、検知面側における等静電容量線（面）を可変させる工程と、
前記検出回路によって、等静電容量線（面）の可変前後の静電容量値をそれぞれ検出し、第１および第２の静電容量値として取得する工程と、
前記第１の静電容量値と第２の静電容量値との比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定する工程と
により、検知対象物の近接を検知することを特徴とする近接検知方法。
【請求項２４】
検知領域の範囲内に検知対象物がある場合に、前記第１または第２の静電容量値に基づいてさらに前記検知対象物の前記センサ電極までの距離を判定することを特徴とする請求項２３記載の近接検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量変化によって人体などの検知対象物の近接を検知する静電容量型近接センサおよび近接検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの検知対象物を検知する近接センサとして、例えば次のようなものが知られている。近接センサは、有底円筒状の固定シールド電極を有し、この固定シールド電極の開口端に円板状の検出基板を取り付け、さらにこの検出基板の中央部に検知対象物と対面するセンサ電極を設けた構成とされている。【０００３】
また、この近接センサは、固定シールド電極の外側に軸方向に沿ってスライド可能な円筒形状の可動シールド電極を有し、これらによって様々な検出条件に応じて検知可能範囲や検知感度を調整し、検知対象物を確実に検知することができる構成とされている（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
なお、このように近接センサにおいて指向性を持たせるためには、センサ電極の周囲や裏側にシールド電極を配置して不感帯を形成することで、センサ電極の所定方向の範囲が検知領域の範囲となるようにすることが一般的には行われている。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような構造の近接センサによって、センサ電極の直近に存する人体などの検知対象物を検知するのではなく、センサ電極の電極サイズと同程度以上離れた場所にある検知対象物を検知する場合は、センサ電極の周囲にシールド電極が配置されていたとしても、検知対象物とセンサ電極との静電容量結合はほとんど低下しないため、指向性を高めることは困難であるという問題がある。【０００７】
また、指向性を高めるために、特許文献１に記載されている近接センサのようにセンサ電極を立体的に覆うような形状のシールド電極を配置した場合は、センサ構造が立体的になってしまうため、全体のサイズが大きくなってしまい、配置自由度が低下してしまうなどの問題もある。【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、立体的なセンサ構造を用いずに配置自由度を低下させることなく、指向性を向上させて検知領域の範囲を任意に設定することができ、検知対象物を確実に検知することができる静電容量型近接センサおよび近接検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る第１の静電容量型近接センサは、センサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る第２の静電容量型近接センサは、センサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路と、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とする。【００１１】
本発明に係る第３の静電容量型近接センサは、センサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とする。【００１２】
本発明に係る静電容量型近接センサは、上記のように構成することにより、指向性を向上させつつ検知領域の範囲を任意に設定することができるので、種々の検出条件においても検知対象物を確実に検知することが可能となる。また、立体的なセンサ構造を用いないため、センサの配置自由度が高く、種々の場所などに適用することが可能となる。【００１３】
なお、上記第１の静電容量型近接センサにおいては、前記切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されている。【００１４】
また、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていてもよい。【００１５】
また、上記第３の静電容量型近接センサにおいては、例えば前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されている。【００１６】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていてもよい。【００１７】
また、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されていてもよい。【００１８】
さらに、前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるためのシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていてもよい。【００１９】
前記センサ電極の検知面とは反対側の裏面側に該センサ電極に対して絶縁された状態で配置され、前記センサ電極の裏面側の検知をシールドするシールド電極をさらに備えた構成とされていてもよい。【００２０】
前記シールド電極は、該シールド電極に前記センサ電極および前記補助電極の少なくともいずれかと同等の電位を与えるためのシールド駆動回路に接続されていてもよい。【００２１】
前記補助電極は、前記センサ電極の検知面と同一平面上に該センサ電極に対して絶縁された状態で配置されていてもよい。【００２２】
前記補助電極は、前記センサ電極を囲むように配置されていてもよい。【００２３】
また、前記補助電極は、前記センサ電極と同心に配置されていてもよい。【００２４】
前記比較判定手段は、前記第１の静電容量値を前記第２の静電容量値で除算した値に所定の係数を乗算して比較値を算出し、該比較値があらかじめ設定されたしきい値以上となるか否かによって、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定するように構成されていてもよい。【００２５】
検知面側がシールド電極で覆われているダミー電極をさらに備え、前記検出回路は差動動作可能に構成され、該検出回路の一方の入力端が前記センサ電極と直接接続、または前記第１切替スイッチを介して接続され、当該検出回路の他方の入力端が前記ダミー電極と接続されている構成とされていてもよい。【００２６】
前記ダミー電極は、電極面の面積が前記センサ電極の検知面の面積の１／２以下となるように形成されている構成とされていてもよい。【００２７】
なお、前記検出回路は、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第１の静電容量値の初期容量である第１の初期容量と、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第２の静電容量値の初期容量である第２の初期容量とをさらに検出し、前記比較判定手段は、前記第１の静電容量値から前記第１の初期容量を差し引いた第１の検出値と、前記第２の静電容量値から前記第２の初期容量を差し引いた第２の検出値とを比較した比較値、および前記第１または第２の検出値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定するように構成されていてもよい。【００２８】
前記検出回路の出力を基準電圧にするための基準電圧調整手段をさらに備え、前記検出回路は、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第１の静電容量値の初期容量である第１の初期容量を前記基準電圧に調整するための第１の設定値と、検知領域の範囲内に検知対象物がないときの前記第２の静電容量値の初期容量である第２の初期容量を前記基準電圧に調整するための第２の設定値とをそれぞれ取得するとともに、前記第１の設定値により調整した第１の静電容量値と、前記第２の設定値により調整した第２の静電容量値を出力するように構成され、前記比較判定手段は、前記第１の設定値により調整した前記第１の静電容量値から前記基準電圧を差し引いたものを前記第１の検出値とし、前記第２の設定値により調整した前記第２の静電容量値から前記基準電圧を差し引いたものを前記第２の検出値として両者を比較した比較値、および前記第１または第２の検出値に基づき、検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定するように構成されていてもよい。【００２９】
前記比較判定手段は、検知領域の範囲内に検知対象物があると判定したときは、前記第１の静電容量値、前記第２の静電容量値、前記第１の検出値および前記第２の検出値のいずれかの値に基づき、前記検知対象物の前記センサまでの距離に応じた信号を出力し、検知領域の範囲内に検知対象物がないと判定したときは、該出力を所定の固定電圧とするように構成されていてもよい。【００３０】
前記所定の固定電圧は、例えば接地電圧または基準電圧である。【００３１】
前記比較判定手段は、検知領域の範囲内に検知対象物があると判定したときは、前記第１の静電容量値、前記第２の静電容量値、前記第１の検出値および前記第２の検出値のいずれかの値に基づき、前記検知対象物の前記センサ電極までの距離に応じた信号を出力し、検知領域の範囲内に検知対象物がないと判定したときは、該出力をハイインピーダンスとするように構成されていてもよい。【００３２】
本発明に係る近接検知方法は、センサ電極と、該センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極および前記補助電極の少なくともいずれかにより検知された静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、各電極と前記検出回路との接続状態を切り替える切替スイッチとを備え、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定可能な静電容量型近接センサにおける近接検知方法であって、前記切替スイッチによって、前記センサ電極および前記補助電極と前記検出回路との接続状態を切り替えて、検知面側における等静電容量線（面）を可変させる工程と、前記検出回路によって、等静電容量線（面）の可変前後の静電容量値をそれぞれ検出し、第１および第２の静電容量値として取得する工程と、前記第１の静電容量値と第２の静電容量値との比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定する工程とにより、検知対象物の近接を検知することを特徴とする。【００３３】
検知領域の範囲内に検知対象物がある場合に、前記第１または第２の静電容量値に基づいてさらに前記検知対象物の前記センサ電極までの距離を判定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように本発明によれば、立体的なセンサ構造を用いずに配置自由度を低下させることなく、指向性を向上させて検知領域の範囲を任意に設定することができ、検知対象物を確実に検知することができる静電容量型近接センサおよび近接検知方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明に係る静電容量型近接センサおよび近接検知方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。【００３６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図、図２は同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図、図３は同静電容量型近接センサの検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図、図４は同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。【００３７】
また、図５は、同静電容量型近接センサにおける近接検知処理の例を示すフローチャート、図６は同静電容量型近接センサのＣ−Ｖ変換回路の構成例を示すブロック図、図７は同静電容量型近接センサのＣ−Ｖ変換回路の動作波形の例を示す動作波形図である。
図１に示すように、静電容量型近接センサ１００は、人体などの検知対象物を検知する箇所に配置されるセンサ部１０と、このセンサ部１０と図示しない基板などを介して一体に、あるいは別体に配置される検知回路部２０とを備えて構成されている。【００３８】
センサ部１０は、矩形平板状に形成されたセンサ電極１１と、このセンサ電極１１の裏面側にセンサ電極１１よりも大きな面積で形成されたシールド電極１２と、センサ電極１１と同一平面上に形成されセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３とを備えて構成されている。【００３９】
センサ電極１１は、検知面側の検知領域にある（存する）検知対象物を検知する。シールド電極１２は、センサ電極１１の裏面側にて検知対象物が検知されないようにシールドする。補助電極１３は、センサ電極１１の検知面側における等静電容量線（面）を可変せしめるためのものである。なお、シールド電極１２は、上述した態様とともに、併せて例えば補助電極１３の外周側に設けられていてもよい。【００４０】
検知回路部２０は、センサ電極１１に直接接続されたＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３と、シールド駆動回路２４とを備え、補助電極１３の入力をＣ−Ｖ変換回路２１とシールド駆動回路２４とに切り替える切替スイッチ３０が設けられている。【００４１】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、またはセンサ電極１１および補助電極１３によって、それぞれ検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。【００４２】
ＣＰＵ２３は、静電容量型近接センサ１００全体の制御を司るとともに切替スイッチ３０の動作を制御したり、検知領域における検知対象物の検出（検知対象物の有無）を判定したりする。シールド駆動回路２４は、例えばシールド電極１２や補助電極１３をセンサ電極１１と同等の電位に駆動する。【００４３】
なお、これらセンサ部１０および検知回路部２０は、例えば図示しない基板上に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板またはリジッドフレキシブル基板のいずれの基板も採用することができる。センサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ガラスエポキシ樹脂またはセラミックなどの絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムや鉄などの金属部品（導電材）や電線などで構成することができる。【００４４】
次に、このように構成された静電容量型近接センサ１００の動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチ３０がシールド駆動回路２４側に接続された場合の動作１について説明する。この動作１の場合、静電容量型近接センサ１００のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３の検知回路部２０との接続状態は、図２に示すようになる。【００４５】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３はシールド駆動回路２４に接続されるので、センサ電極１１のみによって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。
このとき、センサ電極１１の裏面側は、シールド駆動回路２４に接続されたシールド電極１２によって覆われた状態であるため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しい。
また、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離に存するが、シールド駆動回路２４に接続された補助電極１３の影響によって、等静電容量線（面）Ｍが図２に示すような状態になり、検知対象物Ｂに対するセンサ感度が検知対象物Ａに対するセンサ感度よりも低下する。つまり、図３（ａ）に示すように、センサ電極１１の中心部付近に存する検知対象物Ａに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐは補助電極１３からの電気力線Ｐ'（シールド）の影響が小さいが、図３（ｂ）に示すように、センサ電極１１に対して外側に存する検知対象物Ｂに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐは補助電極１３からの電気力線Ｐ'（シールド）の影響を受けやすい。【００４６】
このため、動作１の場合においては、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１から同一距離に存するが、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は検知対象物Ａの方が検知対象物Ｂに比べて大きくなる。
なお、このような動作１のときに検出された第１の静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶しておく。【００４７】
この動作１の場合においては、補助電極１３をシールド駆動回路２４に接続することによって、センサ電極１１の中心部のセンサ感度に対して、センサ電極１１の電極端のセンサ感度を下げることができ、僅かな指向性を持たせることが可能となる。
ただし、この動作１の場合においては、センサ電極１１の電極端のセンサ感度が僅かに低下する程度であるので、例えば図３（ｂ）に示す検知対象物Ａよりはセンサ電極１１に近い位置に存する検知対象物Ｃの静電容量値は、検知対象物Ａの静電容量値とほぼ等しくなってしまい、等静電容量線（面）Ｍが図２に示すような状態となってしまう。このため、検知対象物Ａ，Ｃの違いを判別することができず、より強い指向性を持たせることができない状態であるといわざるを得ない。【００４８】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチ３０がＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の動作２について説明する。この動作２の場合、静電容量型近接センサ１００のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３の検知回路部２０との接続状態は、図４に示すようになる。【００４９】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にセンサ電極１１と補助電極１３が接続されるので、両電極１１，１３によって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。
このとき、センサ電極１１の裏面側は、シールド駆動回路２４に接続されたシールド電極１２によって覆われた状態であるため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しいが、センサ電極１１の表面側（検知面側）における等静電容量線（面）Ｍは図４に示す状態となり、検知面側の１８０°の範囲で指向性が無い状態といえる。
このため、動作２の場合においては、センサ電極１１からほぼ等しい距離に存する両検知対象物Ａ，Ｂは、ほぼ同等の静電容量値が検出される。
このような動作２のときに検出された第２の静電容量値Ｃ２をＣＰＵ２３によって記憶しておく。【００５０】
このように、上述した動作１と動作２により、センサ電極１１による検知面側の等静電容量線（面）Ｍを可変せしめ、センサ電極の検知面側において僅かに指向性がある場合に検出された第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極の検知面側において指向性が無い場合に検出された第２の静電容量値Ｃ２とを取得する。【００５１】
そして、第１の実施形態の静電容量型近接センサ１００では、さらに次のような動作が行われる。まず、ＣＰＵ２３にて記憶していた第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２とを比較する。例えば、上述した動作２の場合においては両検知対象物Ａ，Ｂから検出された静電容量値はともにほぼ同等の値であるため、検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離にあることが判明する。次に、動作１の場合においては検知対象物Ａに対して検知対象物Ｂの静電容量値が小さくなるため、検知対象物Ｂは検知対象物Ａよりもセンサ電極１１に対して外側に存することが判明する。【００５２】
したがって、ＣＰＵ２３においては、第１の静電容量値Ｃ１に対する第２の静電容量値Ｃ２の値を比較することにより、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外に存するのか（すなわち、検知対象物が少なくともセンサ電極１１の検知面と対向する領域を含む所定の範囲内（以下、「検知領域の範囲内」と略記することがあるとする。）にあるか否か）を判定することができる。【００５３】
なお、本発明による指向性を向上させた近接検知方法では、例えば次のような動作が行われる。すなわち、図５に示すように、まず、補助電極１３の接続状態を切り替えることによりセンサ電極１１の検知面側の等静電容量線（面）を可変させ、第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２とを検出するとともに（ステップＳ１０１）、これらを比較して比較値を算出する（ステップＳ１０２）。そして、第１の静電容量値Ｃ１または第２の静電容量値Ｃ２に基づき検知対象物が近接しているか否かを判定するとともに（ステップＳ１０３）、第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２の比較値が、例えばあらかじめ設定されたしきい値以上（あるいはしきい値以下やしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。【００５４】
検知対象物が近接していると判定され（ステップＳ１０３のＹ）、かつ、第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２の比較値がしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ１０６のＹ）は、検知対象物を検知と判定する（ステップＳ１０７）。
一方、検知対象物が近接していないと判定された場合（ステップＳ１０３のＮ）や、第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２の比較値がしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ１０６のＮ）は、検知対象物を非検知と判定する（ステップＳ１０４）。
そして、検知対象物の検知または非検知を判定した後（ステップＳ１０４またはＳ１０７の後）、処理を終了するか否かを判定し（ステップＳ１０５）、処理を終了すると判定された場合（ステップＳ１０５のＹ）は、本フローチャートによる一連の近接検知処理を終了する。なお、処理を終了しないと判定された場合（ステップＳ１０５のＮ）は、上記ステップＳ１０１に移行して以降の処理を繰り返す。【００５５】
具体的には、例えば第１の静電容量値Ｃ１が任意のしきい値Ｔｈ１よりも大きい場合は、検知対象物がセンサ電極１１に近接したと判定可能に設定しておく（ステップＳ１０３）。またこのとき、比較値α＝（ａ×Ｃ１）−（ｂ×Ｃ２）あるいは比較値β＝ｄ×Ｃ１／Ｃ２などの計算式によって算出した比較値αや比較値βが、あらかじめ設定された任意のしきい値Ｔｈ２よりも小さい場合は検知領域の範囲外であると判定可能に設定しておく（ステップＳ１０６）。
これによって、検知対象物が近接している場合であっても（ステップＳ１０３のＹ）、上記ステップＳ１０６に移行して、比較値が任意のしきい値Ｔｈ２よりも小さい場合（ステップＳ１０６のＮ）は、検知対象物は検知領域の範囲外であると認識され、検知対象物を非検知と判定される（ステップＳ１０４）。そして、検知対象物が近接している場合であって（ステップＳ１０６のＹ）、かつ、比較値が任意のしきい値Ｔｈ２以上の場合にのみ（ステップＳ１０６のＹ）、検知対象物を検知と判定される（ステップＳ１０７）。【００５６】
なお、上記ステップＳ１０７において検知対象物が検知とされた場合は、ＣＰＵ２３によって検知信号を出力したり、第１の静電容量値Ｃ１に基づく検知対象物のセンサ電極１１に対する近接距離を示す信号（センサ電極１１までの距離に応じた信号）を出力したりするように構成してもよい。【００５７】
また、上述した比較値α，β、係数ａ，ｂ，ｄおよびしきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値や比較値α，βの計算式などは、静電容量型近接センサ１００のセンサ形状、設置周辺環境、検知対象物などの要因により変化するので、これらの要因が決まった時点でプロファイルを取りながら逐次設定すればよい。
さらにまた、上述した例では、第１の静電容量値を第２の静電容量値で除算した値を用いて比較することで検知対象物の近接を判定したが、例えば、第１の静電容量値を第１の静電容量値と第２の静電容量値との和の値で除算した値を用いて比較し、検知対象物の近接を判定するようにしてもよい。【００５８】
このように、静電容量型近接センサ１００によれば、例えばしきい値Ｔｈ２が大きい場合は指向性の強度が高く、小さい場合は指向性の強度が低いとすることができるので、指向性を任意に調節して検知領域の範囲を任意に設定することができ、確実に検知対象物を検知することができるようになる。【００５９】
なお、Ｃ−Ｖ変換回路２１は、図６に示すように、静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものであり、例えば一定周期のトリガ信号ＴＧを出力するトリガ信号発生回路１０１と、入力端に接続された静電容量Ｃの大きさによってデューティー比が変化するパルス信号Ｐｏを出力するタイマー回路１０２と、このパルス信号Ｐｏを平滑化するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０３とを備えて構成されている。【００６０】
タイマー回路１０２は、例えば２つの比較器２０１，２０２と、これら２つの比較器２０１，２０２の出力がそれぞれリセット端子Ｒおよびセット端子Ｓに入力されるＲＳフリップフロップ回路（以下、「ＲＳ−ＦＦ」と呼ぶ。）２０３と、このＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳをＬＰＦ１０３に出力するバッファ２０４と、ＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳでオン／オフ制御させるトランジスタ２０５とを備えて構成されている。【００６１】
比較器２０２は、トリガ信号発生回路１０１から出力される図７に示すようなトリガ信号ＴＧを、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって分割された所定のしきい値Ｖｔｈ２と比較して、トリガ信号ＴＧに同期したセットパルスを出力する。このセットパルスは、ＲＳ−ＦＦ２０３のＱ出力をセットする。【００６２】
このＱ出力は、ディスチャージ信号ＤＩＳとしてトランジスタ２０５をオフ状態にし、各電極１１，１３およびグランドの間を、各電極１１，１３の対接地静電容量Ｃおよび入力端と電源ラインとの間に接続された抵抗Ｒ４による時定数で決まる速度で充電する。これにより、入力信号Ｖｉｎの電位が静電容量Ｃによって決まる速度で上昇する。【００６３】
入力信号Ｖｉｎが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で決まるしきい値Ｖｔｈ１を超えたら、比較器２０１の出力が反転してＲＳ−ＦＦ２０３の出力を反転させる。この結果、トランジスタ２０５がオン状態となって、例えばセンサ電極１１に蓄積された電荷がトランジスタ２０５を介して放電される。【００６４】
したがって、このタイマー回路１０２は、図７に示すように、センサ電極１１やセンサ電極１１と補助電極１３との間の静電容量Ｃに基づくデューティー比で発振するパルス信号Ｐｏを出力する。ＬＰＦ１０３は、この出力を平滑化することにより、図７に示すような直流の検知信号Ｖｏｕｔを出力する。【００６５】
こうしてＣ−Ｖ変換回路２１から出力された検知信号Ｖｏｕｔは、上述したようにＡ／Ｄ変換器２２にてディジタル信号に変換される。なお、図７中において、実線で示す波形と点線で示す波形は、前者が後者よりも静電容量が小さいことを示しており、例えば後者が物体接近状態を示している。【００６６】
なお、上述した静電容量型近接センサ１００において、検知回路部２０の構成として、Ｃ−Ｖ変換回路２１が抵抗とコンデンサにより出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマーＩＣを利用するものを説明したが、これに限定されるものではない。【００６７】
すなわち、例えば正弦波を印加して静電容量値による電圧変化あるいは電流値から直接インピーダンスを測定する方式、測定する静電容量を含めて発振回路を構成して発振周波数を測定する方式、ＲＣ充放電回路を構成して充放電時間を測定する方式、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方式、または未知の容量に既知電圧で充電し、その電荷を既知容量に移動させることを複数回行い、既知容量が所定電圧に充電されるまでの回数を測定する方式などがあり、検出した静電容量値にしきい値を設け、または静電容量の波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行ってもよい。【００６８】
また、検知回路部２０のＣ−Ｖ変換回路２１が静電容量を電圧に変換することを前提としたが、電気的にあるいはソフトウェアとして扱いやすいデータに変換できればよく、例えば、静電容量をパルス幅に変換したり直接ディジタル値に変換したりしてもよい。【００６９】
さらに、上述した静電容量型近接センサ１００では、センサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３とを配置して、センサ電極１１のみの第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極１１および補助電極１３の第２の静電容量値Ｃ２とを比較して検知対象物の検出を判定する例を挙げて説明したが、例えば次のようなものであってもよい。【００７０】
図８は、第１の実施形態に係る他の構成の静電容量型近接センサ１００の例を説明するための説明図である。この例の静電容量型近接センサ１００は、センサ電極１１の他にダミーのセンサ電極（ダミー電極）１１'を配置した構成を有し、検知回路部２０のＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものとして構成されている。【００７１】
具体的には、図８に示すように、例えばプラス側入力端にセンサ電極１１を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１１'を接続して、静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算し、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して検知対象物４９を検出するようにしたものである。【００７２】
このようなＣ−Ｖ変換回路２１の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）で、スイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっているときに、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続すると、静電容量ＣａとＣｆにＣａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。【００７３】
次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）およびスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）したときの出力電圧Ｖを測定する。このときの電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。【００７４】
このように、Ｃ−Ｖ変換回路２１を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したりコモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、このとき、例えば差動回路のマイナス側入力側にはダミー電極１１'を接続するが、このダミー電極１１'が検知対象物と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなるので、センサ電極１１に対してダミー電極１１'は面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１１'と検知対象物４９との間に同電位である他のシールド電極４８を設けて検知対象物４９との静電容量結合を小さくする必要がある。【００７５】
なお、上述したシールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は測定される静電容量によって変化するので、オペアンプなどによるボルテージフォロワやＦＥＴによるソースフォロワなどで１倍の増幅回路を構成し、センサ電極１１の電圧を入力してその出力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。【００７６】
また、シールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は電圧がＶｒとＧＮＤの矩形波で周波数はスイッチの切替周波数になるため、静電容量値によって変動しないので、図７に示したオペアンプの非反転入力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。ただし、駆動電流が必要な場合は、高出力電流のオペアンプなどを介したり、ＶｒとＧＮＤの矩形波を別途生成するようにすればよい。【００７７】
さらに、上述した第１の実施形態では、センサ電極１１をＣ−Ｖ変換回路２１に接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に接続し、補助電極１３を切替スイッチ３０を介してシールド駆動回路２４または接続Ｃ−Ｖ変換回路２１に接続するように構成したが、例えばＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合には、図８に示したマイナス側入力端にセンサ電極１１を接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に、また補助電極１３をプラス側入力端にそれぞれ接続するように構成してもよい。【００７８】
この場合、上述した動作２のときは補助電極１３がセンサ電極１１と接続され指向性がほとんど無い状態となるが、上述した動作１のときは補助電極１３と検知対象物との静電容量結合分の値はセンサ電極１１の静電容量値から差し引かれるので、結果的に緩い指向性を持つこととなる。そして、上述した場合と同様に動作１および動作２のときの検出値を比較すれば同様の効果を得ることが可能となる。【００７９】
さらにまた、上述した第１の実施形態では、切替スイッチ３０により補助電極１３について、動作１のときはシールド駆動回路に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能と構成し、動作１と動作２のときで等静電容量線（面）を可変させるように構成したが、補助電極１３について、例えば、動作１のときはシールド駆動回路に接続し、動作２のときは開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成したり、また例えば、動作１のときは開放、接地または所定の固定電位に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能に構成しても同様の効果を得ることが可能である。このように、補助電極１３は、切替スイッチ３０によって開放に接続されたり、接地や他の固定電位（例えば、接地と同等の電位）に接続されたりしてもよい。【００８０】
なお、切替スイッチ３０は、電気的な接続を切り替えられる構造であればよく、例えばＦＥＴやフォトＭＯＳリレーなどの電子回路スイッチでも、接点切替器などの機械的なスイッチでも採用することができる。また、センサ電極１１の形状は、円形、長方形、多角形などの形状を採用することができ、センサ電極１１の裏面側も検知領域の範囲にする場合には、シールド電極１２を設置しなければよい。そして、補助電極１３は、センサ電極１１の周囲全体を囲む状態で配置したが、一部を囲むような状態であったり、隣接する一部に配置されたりしてもよく、例えばセンサ電極１１を囲む状態であるときは、センサ電極１１と同心（中心を同一）状態に配置されるとよい。【００８１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る静電容量センサについて、図９〜図１１を参照して説明する。
上述した第１の実施形態に係る静電容量センサは、検知回路部２０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、センサ電極１１および補助電極１３により検知された静電容量を示す第２の静電容量値か、センサ電極１１のみにより検知された静電容量を示す第１の静電容量値かのいずれかとなる。このため、センサ電極１１（を含むセンサ部１０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。【００８２】
すると、これら第１および第２の静電容量値を比較した比較結果がセンサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、検知回路部２０の構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。【００８３】
図９は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図、図１０は同静電容量型近接センサの全体構成の他の例を示す概略図、図１１は第２の実施形態における近接検知処理の例を示すフローチャートである。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略し、本発明と特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。【００８４】
図９に示すように、本例の検知回路部２０は、上述したＣ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４の他に、例えばＣＰＵなどからなる判定回路２５と、人体などの検知対象物が接近していないときの静電容量値（初期容量）を記憶する初期容量記憶装置２６と、切替スイッチ３０の切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７と、バッファ２８とを備えて構成されている。【００８５】
このように構成された検知回路部２０の動作の概要としては、例えばセンサ部１０を所定の設置場所に設置した後、検知対象物がセンサ部１０に接近していないときの動作１と動作２とにおける静電容量値（初期容量）をスイッチ制御回路２７の制御により切替スイッチ３０を切り替えてそれぞれ検出する。そして、初期容量記憶回路２６にてこれらの値を記憶しておき、判定回路２５にて上述した実際の動作１，２のときの第１および第２の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶されたこれらの初期容量を差し引いて比較し、比較結果に基づいて検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定する。【００８６】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、切替スイッチ３０がシールド駆動回路２４側に接続された場合の上記動作１のときのものを第１の初期容量とし、切替スイッチ３０がＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の上記動作２のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶回路２６に記憶される。【００８７】
そして、実際の動作１のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とし、動作２のときは、検出された第２の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。【００８８】
すなわち、図１１に示すように、まず、上述したような第１の検出値と第２の検出値とを検出し（ステップＳ２０１）、判定回路２５にてこれらを比較して比較値を算出する（ステップＳ２０２）。そして、第１の検出値または第２の検出値に基づき検知対象物が近接しているかを判定するとともに（ステップＳ２０３）、第１の検出値と第２の検出値の比較値が、例えばあらかじめ設定されたしきい値以上（あるいはしきい値以下やしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。つまり、検出値１，２と、その比較結果とにより検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定する。なお、センサ電極１１および補助電極１３がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されている上記動作２のときの検出値２は、センサの指向性が無い状態での検出値であり、検知対象物のセンサ部１０への接近に依存した出力となる。【００８９】
検知対象物が近接している判定され（ステップＳ２０３のＹ）、かつ、比較値がしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ２０６のＹ）は、検知対象物を検知とする（ステップＳ２０７）。
一方、検知対象物が近接していると判定されるが（ステップＳ２０３のＹ）、比較値がしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ２０６のＮ）は、検知対象物を非検知として（ステップＳ２０４）、例えば指向性をもたせたときの検知領域の範囲内に検知対象物が存在しないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ａ（例えば、ハイインピーダンスや所定の固定電圧等）を判定出力として出力する。
また、例えば第１または第２の検出値（あるいは第１または第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２）に基づき、検知対象物は近接しているか否かを判定（ステップＳ２０３）し、検知対象物は近接していないと判定された場合（ステップＳ２０３のＮ）は、上記ステップＳ２０４に移行して検知対象物を非検知として、例えば検知対象物がセンサ電極１１の検知領域の範囲内にないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ｂを判定出力として出力する。【００９０】
検知対象物の検知または非検知を判定した後（ステップＳ２０４またはＳ２０７の後）、処理を終了するか否かを判定して（ステップＳ２０５）、処理を終了すると判定された場合（ステップＳ２０５のＹ）は、本フローチャートによる一連の近接検知処理を終了する。
処理を終了しないと判定された場合（ステップＳ２０５のＮ）は、上記ステップＳ２０１に移行して以降の処理を繰り返す。【００９１】
このように、判定回路２５の出力を判定結果によって、例えばイネーブル信号、ディセーブル信号とすることで、検知対象物が検知領域の範囲内にあるときはイネーブル信号がバッファ２８に入力され、このバッファ２８から検出値１が出力される。また、検知対象物が検知領域の範囲内にないときはディセーブル信号として判定出力が接地電圧や基準電圧などの所定の固定電圧に固定されるか、ハイインピーダンスの出力となる。なお、検知対象物が検知領域の範囲内にあるときは、検出値１の他に、検出値２や、第１あるいは第２の静電容量値が出力されてもよい。なお、これら検出値１、検出値２、第１および第２の静電容量値は、検知対象物のセンサ電極１１までの距離に応じた値を示すものである。【００９２】
このように、上記構成の検知回路部２０によれば、検知対象物が検知領域の範囲内にあるときはその距離に応じた検出値が出力され、検知領域の範囲内にないときは所定の電圧等の出力となるので、検知領域の範囲内に検知対象物があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することが可能となる。すなわち、静電容量型近接センサ１００の指向性の強度をより高くしたり、指向性をより詳細に設定したりすることが可能となる。【００９３】
また、センサ部１０が設置される場所の周囲の構造等に依存することを回避する方法の他の例として、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図１０に示すように、この例の検知回路部２０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１およびシールド駆動回路２４の他に、基準電圧調整回路４０および減算回路３１を備えて構成されている。【００９４】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するものであり、ここでは、コンパレータ４１と、制御回路４２と、レジスタ４３と、Ｄ／Ａ変換器４４と、調整部４５とを備えて構成されている。【００９５】
この基準電圧調整回路４０は、例えばＣ−Ｖ変換回路２１の出力をコンパレータ４１のプラス側入力端から入力し、基準電圧（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＲＶ）をマイナス側入力端から入力して両者を比較し、この比較結果に基づく制御回路４２の制御によりレジスタ４３の設定値を変化させる。【００９６】
そして、レジスタ４３の出力をＤ／Ａ変換器４４にてディジタル信号からアナログ信号に変換した後、調整部４５にて電圧調整を行い、この調整部４５からの出力によってＣ−Ｖ変換回路２１の入力を調整する。このようにして、検知対象物がセンサ部１０に近接していないときの動作１において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第１の初期容量の出力を基準電圧とし、そのときの設定値（設定値１）を記憶するとともに、検知対象物がセンサ部１０に近接していないときの動作２において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第２の初期容量の出力を基準電圧とし、そのときの設定値（設定値２）を記憶する。【００９７】
そして、実際の動作１のときは、レジスタ４３を設定値１に固定したときのＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値１とする。また、実際の動作２のときは、レジスタ４３を設定値２に固定したときのＣ−Ｖ変換回路の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値２とする。そして、これら検出値１と検出値２を比較することにより同様に検知領域の範囲内に検知対象物があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別する。なお、Ｃ−Ｖ変換回路２１への入力の調整は、例えば入力に接続した固定コンデンサ等からなる調整部４５にＤ／Ａ変換器４４の電圧を加えることで入力する静電容量を増減させることにより実現することができる。【００９８】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図、図１３は同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図、図１４〜図１６は同静電容量型近接センサの第１検知動作時（動作３）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。【００９９】
また、図１７〜図１９は、同静電容量型近接センサの第２検知動作時（動作４）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。なお、第１の実施形態にて既に説明した部分と重複する箇所や説明は省略することがあるとする。【０１００】
図１２に示すように、第２の実施形態に係る静電容量型近接センサ１００Ａは、第１の実施形態に係る静電容量型近接センサ１００と同様に、センサ部１０および検知回路部２０を備えて構成されている。センサ部１０は、センサ電極１１と、シールド電極１２と、上記補助電極１３と同様にセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３Ａとを備えて構成されている。【０１０１】
センサ電極１１は、主に検知面側の検知領域に存する検知対象物を検知するために設けられている。シールド電極１２は上述した作用を有する。補助電極１３Ａは、主にセンサ電極１１の検知面側における等静電側における等線（面）を可変せしめるために設けられている。【０１０２】
検知回路部２０は、センサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３と、シールド電極１２に直接接続されるとともにセンサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるシールド駆動回路２４とを備えて構成されている。【０１０３】
また、検知回路部２０は、センサ電極１１からの入力をＣ−Ｖ変換回路２１またはシールド駆動回路２４に切り替える第１切替スイッチＳＷ１と、補助電極１３Ａからの入力をシールド駆動回路２４またはＣ−Ｖ変換回路２１に切り替える第２切替スイッチＳＷ２とを備えて構成されている。なお、これら第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれＡ側およびＢ側（図１２など参照）に切り替え可能に構成されている。【０１０４】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、または補助電極１３Ａによって、それぞれ検知された静電容量を電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は上記と同様に動作する。ＣＰＵ２３は、静電容量型近接センサ１００Ａ全体の制御を司るとともに、例えば第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオルタネイト接続（Ａ側あるいはＢ側への二者択一的な接続）の動作を制御したり、検知領域における検知対象物の検出（検知対象物の近接や有無）を判定したりする。シールド駆動回路２４は、シールド電極１２と、補助電極１３Ａまたはセンサ電極１１とを、センサ電極１１と同等の電位に駆動する。【０１０５】
センサ部１０および検知回路部２０の構造や構成、および各電極１１〜１３Ａの構造や構成は、第１の実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、第１切替スイッチＳＷ１は、例えばセンサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１を開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていてもよい。【０１０６】
また、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与える、またはセンサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成され、第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１をシールド駆動回路２４に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。【０１０７】
さらに、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与えるように構成され、第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。【０１０８】
また、シールド駆動回路２４は、センサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成され、第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の固定電位に接続可能に構成されていてもよい。【０１０９】
次に、このように構成された静電容量型近接センサ１００Ａの動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＡ側に切り替えられ、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されるとともに、シールド電極１２および補助電極１３Ａがシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作３）について説明する。【０１１０】
この動作３の場合、静電容量型近接センサ１００Ａのセンサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの検知回路部２０との接続状態は、図１３に示すようなものとなる。すなわち、上述したようにＣ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３Ａはシールド駆動回路２４に接続されるので、センサ電極１１のみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｙ'との静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。【０１１１】
なお、センサ部１０のセンサ電極１１の裏面側は、シールド電極１２によって覆われた状態であるため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度は、センサ電極１１の表面（検知面）から回り込んだ電気力線のみを検出することになるので、表面側と比較するとかなり小さい。ここでは、検知対象物Ｘを検知領域の範囲内に存する検知対象物として、また検知対象物Ｙ，Ｙ'を検知領域の範囲外に存する検知対象物として説明する。【０１１２】
図１４に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐは、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ'（シールド）の影響が小さい。【０１１３】
一方、図１５に示すように、検知対象物Ｘとほぼ等しい距離にある検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐは、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ'（シールド）の影響を受けて、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少する。このため、検知対象物Ｙは、検知対象物Ｘと比較して、センサ電極１１との静電容量結合が弱いこととなる。【０１１４】
これにより、動作３のときの検知対象物Ｘ，Ｙの識別（すなわち、検知領域の範囲内であるか範囲外であるかの区別）は容易に行うことが可能となる。しかし、図１６に示すように、検知対象物Ｙよりもセンサ電極１１に近い検知対象物Ｙ'では、センサ電極１１からの電気力線Ｐが図１４における検知対象物Ｘに対するものと同じであるため、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力は同じとなる。【０１１５】
つまり、検知対象物Ｘと検知対象物Ｙ'は、図１３における等電位面（線）Ｍ上にあることになり、動作３での検出値（静電容量値）は同じである。このため、検知対象物Ｙ'が検知領域の範囲内に存するか範囲外に存するかの識別は、この動作３のみでは困難となる。なお、この第３の実施形態においても第１の実施形態と同様に、動作３だけでは判定しないで、動作３のときのＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第１の静電容量値としての静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶しておく。【０１１６】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＢ側に切り替えられ、補助電極１３ＡがＣ−Ｖ変換回路２１に接続されるとともに、シールド電極１２およびセンサ電極１１がシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作４）について説明する。【０１１７】
なお、この動作４の場合の静電容量型近接センサ１００Ａにおけるセンサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの検知回路部２０との接続状態を示す図１３に対応する構成は、図１３における各スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＢ側に切り替えたものであるため、ここでは図示および説明を省略する。【０１１８】
この動作４の場合、静電容量型近接センサ１００ＡのＣ−Ｖ変換回路２１には補助電極１３Ａのみが接続され、シールド電極１２およびセンサ電極１１はシールド駆動回路２４に接続されるので、補助電極１３Ａのみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｙ'との静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。なお、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｙ'のセンサ部１０に対する配置位置などの諸条件は、動作３のときと同様であるとする。【０１１９】
そして、この動作４の場合は、図１７に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ'（シールド）は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐに対して影響が大きい。このため、検知対象物Ｘは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が弱いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｘに対する場合と比較して小さくなる。【０１２０】
一方、図１８に示すように、検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ'（シールド）は、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少し、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐは、検知対象物Ｘに対する場合と比較して増加する。このため、動作４の場合においては、検知対象物Ｙは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が強いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｙに対する場合と比較して大きくなる。【０１２１】
また、図１９に示すように、検知対象物Ｙ'に対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐは、図１７における検知対象物Ｘに対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐと比較して多く、しかもセンサ電極１１からの電気力線Ｐ'（シールド）の影響も小さいため、動作４においては、検知対象物Ｙ'におけるＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は検知対象物Ｘにおけるものよりも大きい。そして、このような動作４のときにＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第２の静電容量値としての静電容量値Ｃ２をＣＰＵ２３によって記憶しておく。【０１２２】
このようにして第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を検出したら、次に、ＣＰＵ２３にて記憶していたこれらの静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較する。例えば、上述した検知対象物Ｘでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して大きくなるが、検知対象物Ｙでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して小さくなる。そして、検知対象物Ｙ'では、動作３での第１の静電容量値Ｃ１と動作４での第２の静電容量値Ｃ２が同程度となる。【０１２３】
このように、ＣＰＵ２３においては、静電容量値Ｃ１に対する静電容量値Ｃ２の値を比較することによって、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外に存するのかを判定することが可能となる。このとき、静電容量値Ｃ１とＣ２の比較値が、例えばあらかじめ設定されたしきい値以上（あるいはしきい値以下やしきい値未満等）となれば、静電容量型近接センサ１００Ａの検知領域の範囲内であると判定可能なように設定しておけば、任意に指向性を持たせることが可能となる。【０１２４】
なお、図１３から図１９に示す説明図では、検知対象物Ｘでは動作３での検出値が動作４での検出値より大きくなり、検知対象物Ｙでは動作３での検出値が動作４での検出値より小さくなり、さらに検知対象物Ｙ'では動作３での検出値と動作４での検出値が同程度となる例を挙げて説明したが、センサ電極および補助電極１３Ａの配置形状や配置面積などの諸条件が変わると、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｙ'における動作３と動作４の上下関係は変わることとなる。【０１２５】
ただし、動作３における第１の静電容量値Ｃ１に対する動作４における第２の静電容量値Ｃ２の割合（Ｃ２／Ｃ１）は常に検知対象物Ｘ＜検知対象物Ｙ（または検知対象物Ｙ'）であるため、区別することが可能である。したがって、条件ごとに動作３と動作４の比較式の値を変えれば、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｙ'を判別することが可能となる。なお、比較式や比較値、各種係数や任意のしきい値（Ｔｈ１，Ｔｈ２）などは、第１の実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。【０１２６】
また、条件によっては数式で表現できない場合があるが、検知対象物の位置における静電容量値Ｃ１，Ｃ２の値をあらかじめ測定してプロファイルしておき、各プロファイルと実際の検出値とを比較するようにすればよい。【０１２７】
このように、上述した静電容量型近接センサ１００Ａによれば、例えば上記しきい値Ｔｈ２が大きい場合には指向性の強度が高く、小さい場合は指向性の強度が低いとすることができるので、センサの指向性を任意に設定して検知領域の範囲を任意に定めることができ、簡単な構成で確実に検知対象物を検知することができるようになる。【０１２８】
なお、検知回路部２０のＣ−Ｖ変換回路２１の各種構成や作用は、上述した第１の実施形態にて図６および図７を用いて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。また、第３の実施形態に係る静電容量型近接センサ１００Ａでは、センサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３Ａとを配置して、センサ電極１１の静電容量値Ｃ１と補助電極１３Ａの静電容量値Ｃ２とを比較して検知対象物の検出を判定するものを例に挙げて説明したが、第１の実施形態にて図８を用いて説明したように、ダミー電極１１'を配置し、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するように構成してもよい。これについても上述したものと各種構成や作用は同様であるため、ここでは説明を省略する。【０１２９】
また、シールド駆動回路２４の変形例や、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の変形例などについても、各種構成や作用は第１の実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。【０１３０】
なお、第３の実施形態に係る静電容量型近接センサ１００Ａでは、補助電極１３Ａがセンサ電極１１の周囲全体を囲むような状態で配置されているため、静電容量型近接センサ１００Ａはセンサ電極１１の検知面の全方向に同様な指向性を持つ（すなわち、検知領域の範囲がセンサ電極１１に対するどの方向でも同様）が、指向性を持たせたくない方向が存在する場合は、例えば次のようにすればよい。【０１３１】
すなわち、指向性を持たせたくない方向に補助電極１３Ａを配置せずに、補助電極１３Ａの形状を、例えばコの字状やＣ字型、Ｌ字型や半円形などにして、補助電極１３Ａのない方向の指向性を低減させることも可能である。【０１３２】
また、上述した検知回路部２０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、第１の静電容量値か第２の静電容量値かのいずれかとなるため、センサ電極１１（を含むセンサ部１０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。【０１３３】
すると、これら第１および第２の静電容量値を比較した比較結果がセンサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、検知回路部２０の構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。【０１３４】
図２０は、本発明の第４の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の他の例を示す概略図、図２１は同静電容量型近接センサの全体構成のさらに他の例を示す概略図である。なお、第２の実施形態において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。【０１３５】
図２０に示すように、検知回路部２０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、判定回路２５、上述した初期容量を記憶する初期容量記憶装置２６、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７、バッファ２８を備えて構成されている。【０１３６】
このような検知回路部２０の動作の概要としては、例えばセンサ部１０を所定の設置場所に設置した後、検知対象物がセンサ部１０に接近していないときの静電容量値（初期容量）をスイッチ制御回路２７の制御により各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えてそれぞれ検出し、初期容量記憶回路２６にてこれらの値を記憶しておく。【０１３７】
そして、判定回路２５にて上述した実際の動作３，４のときの第１および第２の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶された各初期容量を差し引いて比較し、比較結果に基づいて検知対象物が検知領域の範囲内に存するか否かを判定する。【０１３８】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＡ側に接続された場合の上記動作３のときのものを第１の初期容量とし、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＢ側に接続された場合の上記動作４のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶回路２６に記憶される。【０１３９】
そして、実際の動作３のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とし、動作４のときは、検出された第２の静電容量値から初期容量記憶回路２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。【０１４０】
その後、判定回路２５にてこれら検出値１と検出値２とを比較して、その比較結果により検知領域の範囲内に検知対象物があるか否かを判定する。例えば、上記動作３のときの検出値１は、検体対象物のセンサ部１０への接近に依存した出力となる。その後の動作や作用および効果等は、第２の実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。【０１４１】
また、上述した第１および第２の初期容量は、例えば初期容量測定時の電圧をＡ／Ｄ変換器等でディジタル変換して、レジスタやメモリ等に保持するようにしてもよいが、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図２１に示すように、検知回路部２０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、基準電圧調整回路４０、および減算回路３１を備えて構成される。【０１４２】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するものであり、ここでは、コンパレータ４１と、制御回路４２と、レジスタ４３と、Ｄ／Ａ変換器４４と、調整部４５とを備えて構成されている。これらの構成や作用等も、第２の実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。【０１４３】
基準電圧調整回路４０によって、第１および第２の初期容量の出力を基準電圧とし、このように基準電圧にされたＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力し、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して第１および第２の初期容量を差し引き、同様に検知領域の範囲内に検知対象物があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図である。
【図２】同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図３】同静電容量型近接センサの検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図４】同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図５】同静電容量型近接センサにおける近接検知処理の例を示すフローチャートである。
【図６】同静電容量型近接センサのＣ−Ｖ変換回路の構成例を示すブロック図である。
【図７】同静電容量型近接センサのＣ−Ｖ変換回路の動作波形の例を示す動作波形図である。
【図８】第１の実施形態に係る他の構成の静電容量型近接センサの例を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図である。
【図１０】同静電容量型近接センサの全体構成のさらに他の例を示す概略図である。
【図１１】同静電容量型近接センサにおける近接検知処理の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の例を示す概略図である。
【図１３】同静電容量型近接センサの検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図１４】同静電容量型近接センサの第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１５】同静電容量型近接センサの第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１６】同静電容量型近接センサの第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１７】同静電容量型近接センサの第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１８】同静電容量型近接センサの第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１９】同静電容量型近接センサの第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る静電容量型近接センサの全体構成の他の例を示す概略図である。
【図２１】同静電容量型近接センサの全体構成のさらに他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…センサ部、１１…センサ電極、１１'…ダミー電極、１２…シールド電極、１３，１３Ａ…補助電極、２０…検知回路部、２１…Ｃ−Ｖ変換回路、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…ＣＰＵ、２４…シールド駆動回路、２５…判定回路、２６…初期容量記憶回路、２７…スイッチ制御回路、３０…切替スイッチ、３１…減算回路、４０…基準電圧調整回路、４１…コンパレータ、４２…制御回路、４３…レジスタ、４４…Ｄ／Ａ変換器、１００，１００Ａ…静電容量型近接センサ。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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