(57)【要約】【課題】ノイズの多い環境下においても安定して静電容量変化の検出を可能にすること。【解決手段】この容量検出装置は、被検出容量Cf,Csを充電するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに切り替えるスイッチSW1,SW2と、被検出容量Cf,Csに充電された電荷が分配される複数の分配容量Cdp,Cdnと、分配容量Cdp,Cdnを初期化するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに設定する第２のスイッチSW5,6と、被検出容量Cf,Csから電荷が分配容量に対して相補的に逆極性の電荷量として分配されるように接続を切り替える他のスイッチSW3,4と、分配容量Cdp,Cdnに充電された電荷を電圧に変換するチャージアンプ１２とを具備する。【選択図】図４
2011215124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出容量に接続するためのスイッチング手段と、前記被検出容量に充電された電荷が分配される１つ又は複数の分配容量と、前記分配容量を初期化および電荷分配するための複数の電圧レベルを供給する電圧レベル供給手段と、前記分配容量に分配された電荷を電荷量として取り出すチャージアンプと、を具備したことを特徴とする容量検出装置。
【請求項２】
前記複数の分配容量に対して、前記被検出容量から電荷が相補的に逆極性の電荷量として分配されることを特徴とする請求項１記載の容量検出装置。
【請求項３】
前記被検出容量がパルス供給源に接続された結合容量であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の容量検出装置。
【請求項４】
前記チャージアンプは、シングルエンドまたは全差動であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の容量検出装置。
【請求項５】
前記複数の分配容量を複数グループに分けて、グループ間で初期化および電荷分配のタイミングと電荷量の取り出しタイミングとを異ならせて並列に動作させるパイプライン構成であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の容量検出装置。
【請求項６】
前記分配容量は、前記被検出容量の大きさに応じて大きさを可変できることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の容量検出装置。
【請求項７】
前記分配容量から無効電荷を差し引くための可変容量と、前記可変容量をパルス駆動するためのパルス駆動手段と、とを具備したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の容量検出装置。
【請求項８】
被検出容量を充電するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに切り替えるとともに前記被検出容量への前記電圧レベルの供給の離断を行って充電動作を切り替える第１のスイッチと、前記被検出容量に充電された電荷が分配される複数の分配容量と、前記被検出容量の充電動作に合わせて前記複数の分配容量をそれぞれ複数の電圧レベルで初期化する第２のスイッチと、前記被検出容量から電荷が前記複数の分配容量に対して相補的に逆極性の電荷量として分配されるように前記第１及び第２のスイッチと共に前記被検出容量と前記各分配容量との間の接続を切り替える第３のスイッチと、前記分配容量に充電された電荷を電圧に変換するチャージアンプとを具備したことを特徴とする容量検出装置。
【請求項９】
前記チャージアンプの後段に接続されたコンパレータの出力を論理出力とし、その論理出力を前記チャージアンプの入力にフィードバック容量を介して電荷量としてフィードバックすることでデルタシグマモジュレータを構成し、コンパレータの後段に接続されたディジタルフィルタでディジタル値に変換することを特徴とする請求項８記載の容量検出装置。
【請求項１０】
前記分配容量の大きさを、前記被検出容量に含まれ検出対象の近接検出に無効な固定電荷量の大きさに応じて可変できる機構を備えたことを特徴とする請求項８記載の容量検出装置。
【請求項１１】
前記チャージアンプのフィードバック容量及びデルタシグマモジュレータのフィードバック容量は、検出対象の近接による検出容量の差の大きさ応じて可変できる機構を備えることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の容量検出装置。
【請求項１２】
前記被検出容量の差動入力とシングルエンド入力とを切替え可能な入力部を有することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれかに記載の容量検出装置。
【請求項１３】
被検出容量を充電するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに切り替えるとともに前記被検出容量への前記電圧レベルの供給の離断を行って充電動作を切り替える工程と、
前記被検出容量に充電された電荷が分配される複数の分配容量を、前記被検出容量の充電動作に合わせて、それぞれ複数の電圧レベルで初期化する工程と、
前記被検出容量から電荷が前記複数の分配容量に対して相補的に逆極性の電荷量として分配する工程と、
前記分配容量に充電された電荷を電圧に変換する工程と、
を具備したことを特徴とする容量検出方法。
【請求項１４】
被検出容量を第１の電圧レベルで充電する工程と、
前記被検出容量に充電された電荷を所定の電圧レベルで初期化された第１の分配容量に分配する工程と、
前記被検出容量を第２の電圧レベルで充電する工程と、
前記被検出容量に充電された電荷を、前記第１の分配容量と容量が等しく前記第１の分配容量と異なる電圧レベルで初期化された第２の分配容量に、相補的に逆極性の電荷量として分配する工程と、
前記第１の分配容量および前記第２の分配容量に充電された電荷を電圧に変換する工程と、
を具備したことを特徴とする容量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な静電容量の変化をノイズの多い環境下でも検出可能な容量検出装置及び容量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小な容量変化を検出するための容量検出装置として幾つか提案されている。たとえば、未知のセンサ容量を充電し、その電荷量を別な固定容量素子に転送しながらその電圧をモニターしてセンサ容量の変化を検出する容量検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、固定容量素子に充電した電荷量をセンサ容量によって放電させながらセンサ容量の電圧を固定電圧と比較することでセンサの容量の変化を検出する容量検出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図４３に特許文献１記載の容量検出装置の概略構成を示す。同図に示すCxは指とその他の寄生容量を含むセンサ容量であり、Csは実際に電圧を計測する固定容量素子である。最初にスイッチSW1とSW2をともにOFFし、スイッチSW3をONにすることにより、固定容量素子Csの電荷量をリセットする。次に、全てのスイッチSWをすべてOFFにした後、スイッチSW1をONにし、かつその他のスイッチSWをOFFして、センサ容量Cxへ電源電圧Vddまで充電する。その後、再度全てのスイッチSWをすべてOFFにした後、スイッチSW2をONし、かつその他のスイッチSWをOFFして、センサ容量Cxの電荷量を固定容量素子Csへ転送する。そのときに固定容量素子Csへ転送される電荷量は転送前の固定容量素子Csの電荷量に応じて電圧が平衡になる条件で決まる。センサ容量Csの電荷をリセットせずにスイッチSW1、SW2を交互にON（間に全てのスイッチSWをOFFにするステップを含める）する充電シーケンスを繰り返す。これにより、固定容量素子Csの端子間電位Vsは、図４４のように上昇していくことになる。
【０００４】
そこで、指の有無（タッチ／非タッチ）によるセンサ容量Cxの大きさの違いを判別するために計測された電圧Vsに対して、比較電圧Vrefを図４５のように設定する。指があるときのセンサ容量Cx（11pF）と、無いときのセンサ容量Cx（10pF）とでVsの上昇時間が異なり比較電圧Vrefとの交点が異なることにより、比較電圧Vrefを超えたときの充電シーケンスの回数Tの違いとして判別できる。Vsの電圧を式で表すと
【数１】
2011215124.tif 000003
となる。この場合、指の有無による比較電圧Vrefを超えるのに必要な充電シーケンス回数は、ほぼセンサ容量Cxの大きさに比例し、指の有無で10%の違いがあったとして、比較電圧Vrefを超える充電シーケンスの回数の差も10%と程度となる。
【０００５】
図４６に特許文献２記載の容量検出装置の概略構成を示す。特許文献２記載の容量検出装置は、センサ容量Cxと固定容量素子Ca、Csを、図４６のように接続し、最初にスイッチSW1をONし、その他のスイッチSWをOFFにし、固定容量素子Caを電源電圧Vddまで充電する。その後、全てのスイッチSWをすべてOFFにした後、スイッチSW1をOFF、スイッチSW2、SW3をONにして、固定容量素子Cs、センサ容量Cxの電荷をリセットし、かつ固定容量素子Caの電荷を放電抵抗Rでグランドに放電する。その後、全てのスイッチSWをOFFにして、センサ容量Cxの端子間電位であるVxを計測する。そのときのVxを比較電圧Vrefと比較しながら固定容量素子Caを放電するシーケンスを繰り返し、Vxが比較電圧Vrefより小さくなる放電シーケンス回数の違いにより指の有無（タッチ/非タッチ）を判定する（図４７）。この場合、Ca、Cs、Vrefの大きさを適当に設定することで、図４８に示すように、全体の放電シーケンス回数を先ほどの従来回路（図４３）より短くすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５３０６８０号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の従来回路では、次のような問題がある。すなわち、近年タッチセンサの用途として携帯電話、フラットパネルTVなどへも広がってきているが、その場合、センサの設置場所がグランドに接地したシールド板や筐体フレームに近接した場所への設置が求められている。その条件においては、センサ容量はグランドに対する固定的な接地容量（ベース容量）の割合が非常に大きくなり、センサ容量Cxは指の有無による差が数％になってしまうときがある。さらに、デザイン重視の要求から、センサ電極上面に厚さ５ｍｍ以上のカバープレートもしくは筐体樹脂を覆いかぶせるニーズもあり、センサ容量Cxは指の有無による差の比率が更に小さくなる傾向にある。したがって、図４３の従来例においては、固定容量素子Csを大きくして指の有無の差による比較電圧Vrefを超える充電シーケンスの差を稼ぐ必要があるが、そうすると全体の充電シーケンス回数が非常に大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２記載の従来回路では、次のような問題がある。すなわち、センサ容量Cxのベース容量の影響や指の有無によるセンサ容量Cxの差が小さくなることによる放電シーケンス回数の差を大きくすることはできず検出感度に限界があった。
またこれらの従来回路ではセンサへの充電電圧の極性が単極性であるため外来ノイズや回路ノイズを抑制またはキャンセルすることが困難であり入力信号変化分に対してノイズ成分の比が大きく必要なSN比が得られていなかった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、微小な静電容量を検出するためにセンサ容量の固定容量成分の影響やセンサの変化量の減少を防止すると共に、ノイズの多い環境下においても安定な検出を可能にする容量検出装置及び容量検出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】
【００１０】
本発明の容量検出装置は、被検出容量に接続するためのスイッチング手段と、前記被検出容量に充電された電荷が分配される１つ又は複数の分配容量と、前記分配容量を初期化および電荷分配するための複数の電圧レベルを供給する電圧レベル供給手段と、前記分配容量に分配された電荷を電荷量として取り出すチャージアンプと、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記容量検出装置において、前記複数の分配容量に対して、前記被検出容量から電荷が相補的に逆極性の電荷量として分配されても良い。
【００１２】
また上記容量検出装置において、前記被検出容量がパルス供給源に接続された結合容量であっても良い。
【００１３】
また上記容量検出装置において、前記チャージアンプは、シングルエンドまたは全差動である。
また上記容量検出装置において、前記複数の分配容量を複数グループに分けて、グループ間で初期化および電荷分配のタイミングと電荷量の取り出しタイミングとを異ならせて並列に動作させるパイプライン構成であってもよい。
【００１４】
また上記容量検出装置において、前記分配容量は、前記被検出容量の大きさに応じて大きさを可変できる機構を備えても良い。
【００１５】
また上記容量検出装置において、前記分配容量から無効電荷を差し引くための可変容量と、前記可変容量をパルス駆動するためのパルス駆動手段と、とを具備することができる。
【００１６】
本発明の容量検出装置は、被検出容量を充電するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに切り替えるとともに前記被検出容量への前記電圧レベルの供給の離断を行って充電動作を切り替える第１のスイッチと、前記被検出容量に充電された電荷が分配される複数の分配容量と、前記被検出容量の充電動作に合わせて前記複数の分配容量をそれぞれ複数の電圧レベルで初期化する第２のスイッチと、前記被検出容量から電荷が前記複数の分配容量に対して相補的に逆極性の電荷量として分配されるように前記第１及び第２のスイッチと共に前記被検出容量と前記各分配容量との間の接続を切り替える第３のスイッチと、前記分配容量に充電された電荷を電圧に変換するチャージアンプとを具備したことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、分配動作により入力部からの低周波ノイズに対しては複数レベルの電圧を使った相補駆動のため外来ノイズ耐性を向上できる。また、被検出容量の電荷量をサンプリングするための時間を最小化でき、チャージアンプが電荷量を電圧に変換する動作時に被検出容量と直接接続されないので外来ノイズ耐性を大幅に向上できる。
【００１８】
また本発明は、上記容量検出装置において、前記チャージアンプの後段に接続されたコンパレータの出力を論理出力とし、その論理出力を前記チャージアンプの入力にフィードバック容量を介して電荷量としてフィードバックすることでデルタシグマモジュレータを構成し、コンパレータの後段に接続されたディジタルフィルタでディジタル値に変換することを特徴とする。
【００１９】
この構成により、チャージアンプをADコンバータの構成の一部とすることでADコンバータを効率よく構成できる。またディジタルフィルタによる外来ノイズ抑制効果も併せ持つができる。
【００２０】
また、上記容量検出装置において、前記分配容量の大きさを、前記被検出容量に含まれ検出対象の近接検出に無効な固定電荷量の大きさに応じて可変できる機構としても良い。
【００２１】
また、上記容量検出装置において、前記チャージアンプのフィードバック容量及びデルタシグマモジュレータのフィードバック容量は、検出対象の近接による検出容量の差の大きさ応じて可変できる機構が望ましい。
【００２２】
また、上記容量検出装置において、前記被検出容量が差動入力する構成としても良いし、差動入力とシングルエンド入力とを切替え可能な入力部を有する構成としても良い。
【００２３】
また、本発明の容量検出方法は、被検出容量を充電するための電圧レベルを所定周期で複数の電圧レベルに切り替えるとともに前記被検出容量への前記電圧レベルの供給の離断を行って充電動作を切り替える工程と、前記被検出容量に充電された電荷が分配される複数の分配容量を、前記被検出容量の充電動作に合わせて、それぞれ複数の電圧レベルで初期化する工程と、前記被検出容量から電荷が前記複数の分配容量に対して相補的に逆極性の電荷量として分配する工程と、前記分配容量に充電された電荷を電圧に変換する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の容量検出方法は、被検出容量を第１の電圧レベルで充電する工程と、前記被検出容量に充電された電荷を所定の電圧レベルで初期化された第１の分配容量に分配する工程と、前記被検出容量を第２の電圧レベルで充電する工程と、前記被検出容量に充電された電荷を、前記第１の分配容量と容量が等しく前記第１の分配容量と異なる電圧レベルで初期化された第２の分配容量に、相補的に逆極性の電荷量として分配する工程と、前記第１の分配容量および前記第２の分配容量に充電された電荷を電圧に変換する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００２５】
これらの容量検出方法により、ノイズの多い環境下でも安定な検出が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、微小な静電容量を検出するためにセンサ容量の固定容量成分の影響やセンサの変化量の減少を防止すると共に、ノイズの多い環境下においても安定な検出を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】静電容量型のタッチセンサモジュールのブロック図である。
【図２】容量検出装置のブロック構成を示す図である。
【図３】外来ノイズをすべて指からのノイズとしたノイズ印加モデルの図である。
【図４】タッチセンサモジュールにおける３つの容量検出方式の概念図である。
【図５】双極型のチョッピングフィルタの基本構成図である。
【図６】パイプライン化したチョッピングフィルタの構成図である。
【図７】図５に示す双極型のチョッピングフィルタを単極型のチョッピングフィルタに分離した状態を示す図である。
【図８】チョッピングフィルタ（第１の極）に適用可能な４つの電荷転送方法を示す図である。
【図９】図８のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１０】双極型のチョッピングフィルタに適用可能な４つの電荷転送方法を示す図である。
【図１１】図１０のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１２】分配容量初期化電圧が１レベルである双極型のチョッピングフィルタの構成例および電荷転送方法を示す図である。
【図１３】図１２のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１４】外部電極パルスを用いて電荷転送する相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例を示す図である。
【図１５】図１４のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１６】外部電極パルスおよび内部パルスを用いて電荷転送する相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例を示す図である。
【図１７Ａ】図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１７Ｂ】図１６（ｄ）（ｅ）（ｆ）のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図１８】外部電極パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例を示す図である。
【図１９】図１８のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図２０】外部電極パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式の他のチョッピングフィルタの構成例を示す図である。
【図２１】図２０のチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図２２Ａ】外部電極パルスおよび内部パルスである転送パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例を示す図である。
【図２２Ｂ】外部電極パルスおよび内部パルスである転送パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例を示す図である。
【図２３】図２２Ａ，図２２Ｂのチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図２４Ａ】外部電極パルスおよび内部パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例を示す図である。
【図２４Ｂ】外部電極パルスおよび内部パルスを用いて電荷転送する差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例を示す図である。
【図２５】図２４Ａ，図２４Ｂのチョッピングフィルタの動作タイミングおよび出力波形図である。
【図２６】シングルエンドのチョッピングフィルタに対応した後段回路の構成例を示す図である。
【図２７】全差動のチョッピングフィルタに対応した後段回路の構成例を示す図である。
【図２８】第１の実施例に係る容量検出装置の具体的な回路構成図である。
【図２９】第１の実施例に係る容量検出装置のタイミングチャートである。
【図３０】可変容量の構成例を示す図である。
【図３１】第２の実施例に係る容量検出装置の回路構成図である。
【図３２】クロスポイントスイッチの構成例を示す図である。
【図３３】第２の実施例における１回の積分シーケンスのタイミングチャートである。
【図３４】第２の実施例における複数回の積分シーケンスの全体シーケンスであり全差動アンプ出力の出力波形を対応させて示した図である。
【図３５】ノイズ環境評価データを示す図である。
【図３６】第２の実施例の変形例の回路構成図である。
【図３７】第３の実施例に係る容量検出装置の回路構成図である。
【図３８】第３の実施例における１回の積分シーケンスのタイミングチャートである。
【図３９】第３の実施例における複数回の積分シーケンスの全体シーケンスであり全差動アンプ出力の出力波形を対応させて示した図である。
【図４０】第２及び第３の実施例を組み合わせたチョッピングフィルタ部分の回路構成図である。
【図４１】第４の実施例の容量検出回路の回路構成図である。
【図４２】第４の実施例の容量検出回路の全体シーケンスである。
【図４３】特許文献１記載の容量検出装置の概略構成を示す図である。
【図４４】固定容量素子Csの端子間電位であるVsの時間変化を示す図である。
【図４５】電圧Vsと比較電圧Vrefとの関係を示す図である。
【図４６】特許文献２記載の容量検出装置の概略構成を示す図である。
【図４７】特許文献２記載の容量検出装置の出力波形図である。
【図４８】特許文献２記載の容量検出装置での容量値の違いによる出力波形の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１に静電容量型のタッチセンサモジュールのブロック図を示す。一般的に容量センサモジュールは導体で構成されたセンサ部１０１、容量を電気信号に変換する容量検出回路１０２と、得られた電気信号をホスト側に伝達する制御部１０３とから構成される。センサ部１０１においては、近接する指の容量Cfがセンサ部１０１の寄生的なセンサ容量Csと基準電位（GND）に対して並列接続になることで静電容量の大きさが変化し、それを容量検出回路１０２で電気信号に変換する。なお、指（人）と基準電位（GND）との容量値はおおむね100pF以上であり指の容量Cf（0.01pF〜3pF）に対して直列容量として考えると無視できる大きさである。
【００２９】
図２は図１の静電容量型タッチセンサモジュールにおける容量検出回路１０２に適用可能な容量検出装置の全体構成を示す図である。同図に示す容量検出装置は、低周波数の外来ノイズを高周波数に変換すると共にノイズ振幅を縮小するように機能するチョッピングフィルタ１１、チョッピングフィルタ１１から転送される電荷からオフセットを除去するベース電荷量キャンセル機構１２、デルタシグマモジュレータとして機能する積分器１３、積分器１３の出力するコンパレータ出力（２ビットのビットストリーム）を取り込んでフィルタリング処理により多ビットのディジタル信号に変換するディジタルフィルタ１４を備えている。チョッピングフィルタ１１は、センサ部１０１から被検出容量を電荷量に変換して取り込む。ベース電荷量キャンセル機構１２は、本来検出対象外である容量をオフセットとしてキャンセルする。積分器１３は、得られた電気信号（電荷量）を積分しながら被検出容量に対応する電荷量を増幅するチャージアンプとして機能すると共に、ADコンバータ機能の一部を担うためにデルタシグマモジュレータとして動作する。ディジタルフィルタ１４は、２値のビットストリームから被検出容量に対応するディジタル値を出力すると共に、フィルタ機能（LPF）により外来ノイズの抑制にも寄与する。
【００３０】
かかる容量検出装置において、外来ノイズは、容量検出装置の電源、センサ電極への電磁波、指（人体）からの印加が考えられるが、図３のようにすべて指からの印加に置き換えて考えても差し支えない。
【００３１】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）はタッチセンサモジュールにおける３つの容量検出方式の概念図を示しており、同図（ａ）は自己容量検出方式、同図（ｂ）は相互容量検出方式、同図（ｃ）は差動型相互容量検出方式を示している。図４（ａ）に示す自己容量検出方式は、自己容量（センサ電極とGND間容量）を検出対象とする。図４（ｂ）に示す相互容量検出方式は、２つのセンサ電極間に形成される相互容量を検出対象とする。図４（ｃ）に示す差動型相互容量検出方式は、基準電極と２つのセンサ電極の間に形成される相互容量の差として定義される容量を検出対象とする。
【００３２】
次にチョッピングフィルタ１１の基本構成について説明する。
まず、自己容量検出方式（図４（ａ））のチョッピングフィルタ１１について説明する。
図５は双極のチョッピングフィルタ構成を示している。
図４（ａ）に示す自己容量検出方式では、指とセンサ電極との間に容量Cfが形成され、センサ電極とグランド（GND）との間に容量Cbが形成される。センサ電極とグランド（GND）間の容量Cbがセンサ容量となる。センサ電極がスイッチSW１を介して第１固定電圧Vddに接続され、スイッチSW２を介して第２固定電圧（グランド）に接続される。スイッチSW１，２はセンサ容量Cb及び指容量Cfからなる被検出容量を充電するための第１のスイッチを構成する。また、指容量Cfとセンサ容量Cbとを形成するセンサ電極が、スイッチSW３を介して分配容量Cdp1に接続される一方、スイッチSW４を介して分配容量Cdn1に接続される。スイッチSW３及びSW４は、指容量Cfとセンサ容量Csの電荷を分配容量Cdp、Cdnへ転送するための第３のスイッチを構成する。分配容量Cdp1の両端子間はスイッチSW5で短絡可能であり、分配容量Cdn1はスイッチSW６を介して接地可能である。スイッチSW２，SW５及びSW６は、センサ容量（Cf,Cb）、分配容量Cdp1、Cdn1を初期化する第２のスイッチを構成する。スイッチSW７及びSW８は分配容量Cdp1、Cdn1の電荷を差分電荷信号として後段に転送するためのスイッチである。スイッチSW７及びSW８を介して後段に接続されるベース電荷量キャンセル機構１２及び積分器１３（以下、後段回路という）に接続される。
【００３３】
図６は、図５に示す双極のチョッピングフィルタのパイプライン構成を示している。一方の極側には、スイッチSW3aを介して接続された分配容量Cdp1と並列に、スイッチSW3bを介して分配容量Cdp2を接続している。分配容量Cdp2にはリセット用のスイッチSW5bが接続されている。他方の極側には、スイッチSW4aを介して接続された分配容量Cdn1と並列に、スイッチSW4bを介して分配容量Cdn2を接続している。分配容量Cdn2にはリセット用のスイッチSW6bが接続されている。分配容量Cdp1、Cdn1を後段回路へ転送するタイミングではスイッチSW7a及びSW8aを閉じて後段回路へ接続し、分配容量Cdp2、Cdn2を後段回路へ転送するタイミングではスイッチSW7b及びSW8bを閉じて後段回路へ接続する。パイプライン構成をしたチョッピングフィルタタイミングの詳細については後述する。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示す自己容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例について具体的に説明する。
図７は、図５に示す双極型のチョッピングフィルタを単極型のチョッピングフィルタに分離した状態を示している。図７（ｂ）は負側（第１の極）のチョッピングフィルタ構成を示しており、図７（ｃ）は正側（第２の極）のチョッピングフィルタ構成を示している。本発明は図７（ｂ）（ｃ）に示すいずれの単極チョッピングフィルタであっても用いることができる。
【００３５】
図８は、チョッピングフィルタ（第１の極）に適用可能な電荷転送方法として、４つの電荷転送方法を示している。図８（ａ）に示すチョッピングフィルタは、スイッチSW1,4,6のオン／オフで電荷転送する。図９（ａ）には図８（ａ）のチョッピングフィルタ（スイッチ方式）の動作タイミング図が示されている。スイッチSW1,6をオンし、スイッチSW4をオフして、容量Csを固定電圧Vccまで充電するとともに、分配容量Cdn1をリセットする。この時点で第１の極側の出力S_NはGND電位である。スイッチSW1,6をオフした後、スイッチSW4をオンすることにより容量Csから分配容量Cdn1へ電荷が転送されて出力S_Nが上昇する。
【００３６】
図８（ｂ）から（ｄ）は図８（ａ）のチョッピングフィルタと同一機能を有するチョッピングフィルタの構成例であり、分配容量Cdn1に転送パルスDRVを印加して電荷転送する。図８（ｂ）から（ｄ）は図８（ａ）のチョッピングフィルタにおける分配容量Cdn1のリセット用のスイッチSW6の代わりに分配容量Cdn1のGND側に転送パルスDRVを印加している。図９（ｂ）には図８（ｂ）から（ｄ）のチョッピングフィルタ（内部パルス方式）の動作タイミング図が示されている。スイッチSW1,4をオンし転送パルスDRVを立ち上げることにより、分配容量Cdn1が充電されてチョッピングフィルタ出力S_Nが固定電圧Vddまで上昇する。その後、SW1をオフし、転送パルスDRVを立ち下げると、転送パルスDRVの立ち下げに同期してチョッピングフィルタ出力S_Nが所定レベルまで下降して安定する。
【００３７】
後段の積分器１３において、チョッピングフィルタ出力S_Nと基準電圧VREFとの差分の電圧を電荷量として検出する。
【００３８】
図１０（ａ）から（ｄ）は双極型のチョッピングフィルタに適用可能な４つの電荷転送方法を示している。
図１０（ａ）に示す双極型のチョッピングフィルタは、図５に示すチョッピングフィルタ構成であり、分配容量Cdp1の容量に応じた電圧が第２の極のチョッピングフィルタS_Pとなり、分配容量Cdn1の容量に応じた電圧が第１の極のチョッピングフィルタS_Nとなる。同図中、分配容量Cdp1の一方の電極に固定電圧Ｖｄｄが印加され、分配容量Cdn1の一方の電極がグランド電位に保持されているが、直流電位（固定電位）であればどの電位であっても同じ機能を得ることができる（図中に丸囲みで示す部分であり、他の図面においても同じ意味を示す）。
【００３９】
図１０（ｂ）に示す双極型のチョッピングフィルタは、分配容量Cdp1およびCdn1のリセット用のスイッチSW5,SW6を排除して、第１の極の分配容量Cdn1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Nを印加し、第２の極の分配容量Cdp1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Pを印加するようにしている。
【００４０】
図１０（ｃ）に示す双極型のチョッピングフィルタは、分配容量Cdp1およびCdn1のリセット用のスイッチSW5,SW6を排除して、第１の極の分配容量Cdn1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Nを印加し、第２の極の分配容量Cdp1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Pを印加するようにしている。さらに、分配容量Cdn1の一方の電極はスイッチSW1を介して固定電圧Vddに接続し、分配容量Cdp1の一方の電極はスイッチSW2を介してグランドに接続している。
【００４１】
図１０（ｄ）に示す双極型のチョッピングフィルタは、分配容量Cdp1およびCdn1に対するリセット用のスイッチSW5,SW6を除去し、第１の極の分配容量Cdn1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Nを印加し、第２の極の分配容量Cdp1に対して固定電位に代えて転送パルスDRV_Pを印加するようにしている。さらに、分配容量Cdn1の両端間にスイッチＳＷ1を接続し、分配容量Cdp1の両端間にスイッチSW2を接続している。
【００４２】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示す双極型のチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW1,SW6だけをオンして、センサ容量Csを固定電圧Vddまで充電する一方で、第１の極の分配容量Cdn1をリセットする。スイッチSW1,SW6をオフすると共にスイッチSW4をオンする。これにより、センサ容量Csと分配容量Cdn1とが並列接続され、合成容量に対応した電圧が第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nとなる。図１１（ａ）に示すように、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nはグランド電位から合成容量に対応した電圧まで上昇する。チョッピングフィルタ出力S_Nが安定するタイミングでスイッチSW4をオフする。次に、スイッチSW2,SW5をオンする。これにより、センサ容量Csがリセットされ、第２の極の分配容量Cdp1がリセットされる。スイッチSW2,SW5をオフした後、スイッチSW3をオンすることにより、固定電位とグランド間に分配容量Cdp1とセンサ容量Csが直列接続され、その合成容量に対応した電圧が第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pとなる。図１１（ａ）に示すように、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pは固定電位Vddから合成容量に対応した電圧まで下降する。チョッピングフィルタ出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。出力S_NとS_Pとの電位差は、Cs>Cdp1,Cdn1において、Csが大きいほど電位差は大きくなる。
【００４３】
図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）から（ｄ）に示す双極型のチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW1,SW4だけをオンし、転送パルスDRV_N,DRV_Pをハイレベルにする。これにより、第１の極側は、転送パルスDRV_Nがハイレベルの間はチョッピングフィルタ出力S_Nが固定電圧Vddとなる。その後、固定電位Vdd（又は転送パルスDRV_N）と接続するスイッチSW1をオフしてセンサ容量Csと分配容量Cdn1を並列接続し、転送パルスDRV_Nをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量Csの電荷量に対応した電圧まで低下して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW2をオンしてセンサ容量Csをリセットし、スイッチSW3をオンしてセンサ容量Csと分配容量Cdp1を接続するとともに分配容量Cdp1をグランド（又はDRV_Pのハイレベル）に接続する。さらに転送パルスDRV_Pをローレベルにする。これにより、第２の極側は、転送パルスDRV_Pがローレベルの間はチョッピングフィルタ出力S_Pがグランド電位となる。そして、スイッチSW2をオフし、転送パルスDRV_Pをハイレベルにすると、センサ容量Csと分配容量Cdp1が並列接続して、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量Csの電荷量に対応した電圧まで上昇して安定する。出力S_NとS_Pとの電位差は、Cs>Cdp1,Cdn1において、Csが大きいほど電位差は大きくなる。
【００４４】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は分配容量の初期化電圧に１つの基準電圧VREFを用いる双極型のチョッピングフィルタの構成例および電荷転送方法を示している。同図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すチョッピングフィルタは、構成の一部が異なるが、機能及び動作（チョッピングフィルタ出力）は同じである。図１０に示すチョッピングフィルタではセンサ容量Csをグランド電位にするためにスイッチSW2が設けられていたが、図１２（ａ）に示すチョッピングフィルタは、初期化電圧が基準電圧VREFの１レベルだけであるので、スイッチSW2が削除されている。
【００４５】
図１２（ａ）に示すチョッピングフィルタは、センサ容量Csの一方の電極にスイッチSW1を介して基準電圧VREFが印加され、スイッチSW3,4を介して並列に分配容量Cdp1,Cdn1が接続されている。分配容量Cdp1,Cdn1には転送パルスDRV_P,DRV_Nが印加される。
【００４６】
図１２（ｂ）に示すチョッピングフィルタは、センサ容量Csを分配容量Cdp1に接続するスイッチSW3の後段側でスイッチSW1を介して基準電圧VREFに接続され、同様にセンサ容量Csを分配容量Cdn1に接続するスイッチSW4の後段側でスイッチSW2を介して基準電圧VREFに接続されている。分配容量Cdp1,Cdn1には転送パルスDRV_P,DRV_Nが印加される。
【００４７】
図１２（ｃ）に示すチョッピングフィルタは、センサ容量Csに対してスイッチSW3,4を介して並列に分配容量Cdp1,Cdn1が接続されている。分配容量Cdp1の両端間にスイッチSW1が接続され、分配容量Cdn1の両端間にスイッチSW２が接続されている。分配容量Cdp1に対して印加される転送パルスDRV_Pは、ローレベル電位が基準電圧VREFであり、分配容量Cdn1に対して印加される転送パルスDRV_Nは、ハイレベル電位が基準電圧VREFである。
【００４８】
図１３（ａ）は図１２（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタ動作内容を示すタイミング図である。図１２（ａ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW1およびSW4をオンしてセンサ容量Csおよび分配容量Cdn1の一方の電極に基準電圧VREFを印加すると共に、分配容量Cdn1の他方の電極に印加する転送パルスDRV_Nをハイレベルにする。これにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nは基準電圧VREFとなる。その後にスイッチSW1をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量Csに対応した電位まで低下して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW3をオンして第２の極側をセンサ容量Csに接続すると共にスイッチSW1をオンして分配容量Cdp1の一方の電極に基準電圧VREFを印加する。このとき、分配容量Cdp1の他方の電極に印加する転送パルスDRV_Pはローレベルにしておく。この時、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pは基準電圧VREFとなる。その後、スイッチSW1をオフした後、転送パルスDRV_Pをハイレベルに切り替えることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量Csに対応した電位まで上昇して安定する。出力S_NとS_Pとの電位差は、Csが大きいほど小さくなる。
【００４９】
図１２（ｂ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW2およびSW4をオンしてセンサ容量Csおよび分配容量Cdn1の一方の電極に基準電圧VREFを印加すると共に、分配容量Cdn1の他方の電極に印加する転送パルスDRV_Nをハイレベルにする。これにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nは基準電圧VREFとなる。その後にスイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量Csに対応した電位まで低下して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW3をオンして第２の極側をセンサ容量Csに接続すると共にスイッチSW1をオンして分配容量Cdp1の一方の電極に基準電圧VREFを印加する。分配容量Cdp1の他方の電極に印加する転送パルスDRV_Pはローレベルにしておく。この時、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pは基準電圧VREFとなる。その後、スイッチSW1をオフした後、転送パルスDRV_Pをハイレベルに切り替えることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量Csに対応した電位まで上昇して安定する。出力S_NとS_Pとの電位差は、Csが大きいほど小さくなる。
【００５０】
図１３（ｂ）は図１２（ｃ）に示すチョッピングフィルタ動作内容を示すタイミング図である。図１２（ｃ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW2およびSW4をオンしてセンサ容量Csおよび分配容量Cdn1の一方の電極に転送パルスDRV_Nを印加すると共に、分配容量Cdn1の他方の電極に印加する転送パルスDRV_Nをハイレベル(VREF)にする。これにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nは基準電圧VREFとなる。その後にスイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量Csに対応した電位まで低下して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW3をオンして第２の極側をセンサ容量Csに接続すると共にスイッチSW1をオンして分配容量Cdp1の一方の電極にローレベル（VREF）の転送パルスDRV_Pを印加する。これにより、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pは基準電圧VREFとなる。その後、スイッチSW1をオフした後、転送パルスDRV_Pをハイレベルに切り替えることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量Csに対応した電位まで上昇して安定する。出力S_NとS_Pとの電位差は、Csが大きいほど小さくなる。
【００５１】
次に、図１４（ａ）から（ｄ）を参照して、図４（ｂ）に示す相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例について具体的に説明する。図１４（ａ）から（ｄ）に示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスを用いて電荷転送する。
【００５２】
図１４（ａ）のチョッピングフィルタは、２つのセンサ電極間に容量Cfが形成され、一方のセンサ電極に外部電極パルスDRVが印加され、グランド間に容量Cbを形成する他方の電極がスイッチSW1を介して固定電圧Vddに接続されると共にスイッチSW2を介してグランドに接続される。グランド間に容量Cbを形成する他方の電極に対してスイッチSW3およびSW4が並列に接続され、スイッチSW3には分配容量Cdp1の一方の端子が接続され、分配容量Cdp1のもう一方の端子に固定電圧が印加される。また、スイッチSW４には分配容量Cdn1の一方の端子が接続され、分配容量Cdn1のもう一方の端子に固定電圧（グランド）が印加される。
【００５３】
図１４（ｂ）のチョッピングフィルタは、図１４（ａ）のチョッピングフィルタと同一の機能を有しており、スイッチSW3の後段にスイッチSW１を介して固定電圧Vddを印加し、スイッチSW4の後段でスイッチSW2を介してグランドに接続している。
【００５４】
図１４（ｃ）（ｄ）のチョッピングフィルタは、分配容量の初期化電位を基準電位VREFの１レベルとした例である。図１４（ｃ）のチョッピングフィルタは、センサ容量（Cf,Cb）に対してスイッチSW1を介して基準電位VREFを印加する構成となっている。その他の構成は図１４（ａ）のチョッピングフィルタと同様である。図１４（ｄ）のチョッピングフィルタは、グランド間に容量Cbを形成する他方の電極に対してスイッチSW3およびSW4が並列に接続され、スイッチSW3にはスイッチSW1を介して基準電圧VREFが印加され、スイッチSW4にはスイッチSW２を介して基準電圧VREFが印加される。その他の構成は図１４（ｂ）のチョッピングフィルタと同様である。
【００５５】
図１５（ａ）は図１４（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。外部電極パルスDRVがローレベルの状態で、スイッチSW2およびSW4をオンすることで、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nをグランド電位にしてから、スイッチSW2をオフし、かつ外部電極パルスDRVをハイレベルにする。これにより、チョッピングフィルタ出力S_Nはセンサ容量（Cf,Cb）に対応した電位まで上昇して安定する。その後、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW1およびSW3をオンする。これにより、第２の極のチョッピングフィルタ出力S_Pは固定電圧Vddになる。スイッチSW1をオフしてから外部電極パルスDRVをローレベルにすれば、チョッピングフィルタ出力S_Pはセンサ容量（Cf,Cb）に対応した電位まで下降して安定する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。なお、容量Cf,Cb,Cdp1,Cdn1の大きさに応じて波形は変わる。
【００５６】
図１５（ｂ）は図１４（ｃ）（ｄ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。図１４（ｃ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW1およびSW4がオンすることにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、外部電極パルスDRVをハイレベルにすると、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで上昇して安定化する。その後、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、再びスイッチSW1をオンするとともにスイッチSW3をオンすることにより、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで下降して安定化する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。なお、容量Cf,Cb,Cdp1,Cdn1の大きさに応じて波形は変わる。
【００５７】
次に、図１６（ａ）から（ｆ）を参照して、図４（ｂ）に示す相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例について具体的に説明する。図１６（ａ）から（ｆ）に示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスおよび内部パルスを用いて電荷転送する。
【００５８】
図１６（ａ）（ｂ）のチョッピングフィルタは、図１４（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの分配容量Cdn1,Cdp1に対して固定電圧に代えて転送パルスDRV_N,DRV_Pを印加するように構成されている。その他の構成は図１４（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタと同じである。
【００５９】
図１６（ｃ）のチョッピングフィルタは、２つのセンサ電極間に容量Cfが形成され、一方のセンサ電極に外部電極パルスDRVが印加され、他方の電極がグランド間に容量Cbを形成する。グランド間に容量Csを形成する他方の電極に対してスイッチSW3およびSW4が並列に接続される。スイッチSW3には分配容量Cdp1の一方の端子が接続されている。分配容量Cdp1の他方の端子に転送パルスDRV_Pが印加され、分配容量Cdp1の両端間にスイッチSW1が接続される。また、スイッチSW4には分配容量Cdn1の一方の端子が接続されている。分配容量Cdn1の他方の端子に転送パルスDRV_Nが印加され、分配容量Cdn1の両端間にスイッチSW2が接続される。
【００６０】
図１６（ｄ）から（ｆ）のチョッピングフィルタは、分配容量の初期化電圧を基準電圧VREFの１レベルにしたものである。図１６（ｄ）に示すチョッピングフィルタは、図１６（ａ）のチョッピングフィルタ構成に対応しており、スイッチSW1を介して固定電圧ではなく基準電圧VREFに接続可能にすると共に、スイッチSW2を除去している。図１６（ｅ）に示すチョッピングフィルタは、図１６（ｂ）のチョッピングフィルタ構成に対応しており、スイッチSW1,SW2を介して第１の極および第２の極のそれぞれに基準電圧VREFを印加できる構成にしている。図１６（ｆ）に示すチョッピングフィルタは、図１６（ｃ）のチョッピングフィルタ構成に対応しており、分配容量Cdp1に印加する転送パルスDRV_Pはローレベルが基準電圧VREFとなり、分配容量Cdn1に印加する転送パルスDRV_Nはハイレベルが基準電圧VREFとなる。
【００６１】
図１７Ａ（ａ）は図１６（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2およびSW4をオンすると共に転送パルスDRV_Nをハイレベルにすると、スイッチSW2によりチョッピングフィルタ出力S_Nはグランド電位にされる。スイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすると共に外部ドライブパルスDRVをハイレベルにする。これにより、チョッピングフィルタ出力S_Nはセンサ容量（Cf,Cs）に対応した電圧まで上昇して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離してから、スイッチSW1およびSW3をオンすると共に転送パルスDRV_Pをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Pが固定電圧Vddになる。スイッチSW1をオフしてから、外部ドライブパルスDRVをローレベルにすると共に転送パルスDRV_Pをハイレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cs）に対応した電圧まで下降して安定する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。図１７ＡはCf>Cdp1,Cdn1の場合の波形であり、CfとCdp1,Cdn1の大きさにより波形は変わる。Cf＜Cdp1,Cdn1の場合はCdp1,Cdn1の初期化電圧（Vdd,GND）を逆にする。
【００６２】
図１７Ａ（ｂ）は図１６（ｃ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2およびSW4をオンすると共に転送パルスDRV_Nをハイレベル（Vdd）にすると、チョッピングフィルタ出力S_NはVddになる。スイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすると共に外部ドライブパルスDRVをハイレベルにする。これにより、チョッピングフィルタ出力S_Nはセンサ容量（Cf,Cs）に対応した電圧まで下降して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離してから、スイッチSW1およびSW3をオンすると共に転送パルスDRV_Pをローレベル（GND）にすることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがグランド電圧GNDになる。スイッチSW1をオフしてから、外部ドライブパルスDRVをローレベルにすると共に転送パルスDRV_Pをハイレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cs）に対応した電圧まで上昇して安定する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。CfとCdp1,Cdn1の大きさにより波形は変わる（この例ではCf＜Cdp1、Cdn1）。
【００６３】
図１７Ｂ（ａ）は図１６（ｄ）（ｅ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。図１６（ｄ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW1およびSW4がオンし、転送パルスDRV_Nをハイレベルにすることにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすると共に、外部電極パルスDRVをハイレベルにすると、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで上昇して安定化する。その後、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、再びスイッチSW1をオンするとともにスイッチSW3をオンし、転送パルスDRV_Pをローレベルにすることにより、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにし、転送パルスDRV_Pをハイレベルにすることにより、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで下降して安定化する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。同図に示す波形は、Cf＞Cdp1,Cdn1の波形であるが、CfとCdp1,Cdn1の大きさにより波形は変化する。
【００６４】
図１６（ｅ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW2およびSW4がオンし、転送パルスDRV_Nをハイレベルにすることにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nが基準電圧VREFとなる。スイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすると共に、外部電極パルスDRVをハイレベルにすると、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで上昇して安定化する。その後、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、今度はスイッチSW1をオンするとともにスイッチSW3をオンし、転送パルスDRV_Pをローレベルにすることにより、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにし、転送パルスDRV_Pをハイレベルにすることにより、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで下降して安定化する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。
【００６５】
図１７Ｂ（ｂ）は図１６（ｆ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2およびSW4がオンし、転送パルスDRV_Nをハイレベル（VREF）にすることにより、第１の極側のチョッピングフィルタ出力S_Nが基準電圧VREFとなる。スイッチSW2をオフした後、転送パルスDRV_Nをローレベルにすると共に、外部電極パルスDRVをハイレベルにすると、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで上昇して安定化する。その後、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、今度はスイッチSW1をオンするとともにスイッチSW3をオンし、転送パルスDRV_Pをローレベル（VREF）にすることにより、第２の極側のチョッピングフィルタ出力S_Pが基準電圧VREFとなる。スイッチSW1をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにし、転送パルスDRV_Pをハイレベルにすることにより、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量（Cf,Cb）に応じた電位まで下降して安定化する。この出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。同図に示す波形は一例であり、CfとCdp1,Cdn1の大きさにより波形は変化する。
【００６６】
次に、図１８（ａ）（ｂ）を参照して、図４（ｃ）に示す差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの構成例について具体的に説明する。図１８（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスを用いて電荷転送する。
【００６７】
図１８（ａ）のチョッピングフィルタは、基準電極と間に容量Cf1を形成し、グランドとの間に容量Cb1を形成する一方のセンサ電極に対して、スイッチSW1を介して固定電圧Vddが印加され、スイッチSW2を介してグランドに接続される。また、基準電極と間に容量Cf2を形成し、グランドとの間に容量Cb2を形成するもう一方のセンサ電極に対して、スイッチSW3を介して固定電圧Vddが印加され、スイッチSW4を介してグランドに接続される。上記一方のセンサ電極には、スイッチSW5を介して分配容量Cdp1が接続されると共に、スイッチSW７を介して分配容量Cdp2が接続される。分配容量Cdp1,Cdp2には固定電圧Vddが印加される。また、上記他方のセンサ電極には、スイッチSW6を介して分配容量Cdn1が接続されると共に、スイッチSW8を介して分配容量Cdn2が接続される。分配容量Cdn1,Cdn2にはグランド電位が固定電圧として印加される。分配容量Cdp1および分配容量Cdn2は、それぞれスイッチSW11,SW12を介してチョッピングフィルタ出力S_Pの出力端子に接続され、分配容量Cdp2および分配容量Cdn1は、それぞれスイッチSW9,SW10を介してチョッピングフィルタ出力S_Nの出力端子に接続される。
【００６８】
図１８（ｂ）のチョッピングフィルタは、図１８（ａ）のチョッピングフィルタと同一機能を有しており、センサ電極を分配容量に接続するスイッチSW5からSW8の接続位置を、スイッチSW1からSW4よりもセンサ電極側にしている。その他の構成は図１８（ａ）のチョッピングフィルタと同一である。
【００６９】
図１９は図１８（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2,SW4をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンして第１および第２の極をグランド電位とし、その後にスイッチSW2,SW4をオフすると共に外部電極パルスDRVをハイレベルにする。これにより、前段の分配容量Cdn1の第１の極側電位S_P2と分配容量Cdp1の第２の極側電位S_P1がグランド電位から上昇する。第１の極側電位S_P2と第２の極側電位S_P1が安定してからスイッチSW5,SW6をオフする。スイッチSW5,SW6をオフした後、スイッチSW1,SW3をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンして後段の分配容量Cdp2の第１の極側電位S_N1と分配容量Cdn2の第２の極側電位S_N2が固定電位Vddとなる。その後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると、第１の極側電位S_N1と第２の極側電位S_N2が固定電位Vddから下降する。スイッチSW7,SW8をオフした後、スイッチSW9からSW12をオンすることで、Cdp1とCdn2、Cdp2とCdn1に転送された電荷が合成されS_NとS_PがVREF付近の差電圧として現れる。チョッピングフィルタ出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。図１９はCf1<Cf2の場合の波形であるが、Cf1とCf2との容量差が大きいほど電位差が大きくなる。
【００７０】
次に、図２０（ａ）（ｂ）を参照して、図４（ｃ）に示す差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例について具体的に説明する。図２０（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスを用いて電荷転送するが、分配容量の初期化電圧を基準電圧の１レベルだけとした例である。
【００７１】
図２０（ａ）のチョッピングフィルタは、双方のセンサ電極をスイッチSW1,SW2を介して基準電圧VREFに接続している。そのほかの構成は図１８（ａ）に示すチョッピングフィルタと同様である。
【００７２】
図２０（ｂ）のチョッピングフィルタは、図２０（ａ）のチョッピングフィルタと同一機能を有しており、センサ電極を分配容量に接続するスイッチSW5からSW8の接続位置を、スイッチSW1からSW4よりもセンサ電極側にしている。その他の構成は図２０（ａ）のチョッピングフィルタと同一である。
【００７３】
図２１は図２０（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。図２０（ａ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW1，SW2をオンして基準電圧VREFを双方のセンサ電極に印加するとともに、スイッチSW5,SW6をオンすることで、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1が基準電圧VREFとなる。スイッチSW1，SW2をオフした後、外部電極パルスDRVをハイレベルにする。これにより、分配容量Cdn1の第１の極側電位S_P2と分配容量Cdp1の第２の極側電位S_P1が基準電圧VREFから上昇する。第１の極側電位S_P2と第２の極側電位S_P1が安定してからスイッチSW5,SW6をオフする。スイッチSW5,SW6をオフした後、スイッチSW1,SW2をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンして分配容量Cdp2の第１の極側電位S_N1と分配容量Cdn2の第２の極側電位S_N2が基準電圧VREFとなる。その後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると、第１の極側電位S_N1と第２の極側電位S_N2が基準電圧VREFから下降する。スイッチSW7,SW8をオフした後、スイッチSW9からSW12をオンすることで、Cdp1とCdn2、Cdp2とCdn1に転送された電荷が合成されS_NとS_PがVREF付近の差電圧として現れる。チョッピングフィルタ出力S_NとS_Pとの電位差を後段のチャージアンプで検出する。図２１はCf1<Cf2の場合の波形であるが、Cf1とCf2との容量差が大きいほど電位差が大きくなる。
【００７４】
図２０（ｂ）に示すチョッピングフィルタの場合、スイッチSW2，SW4をオンして基準電圧VREFを双方のセンサ電極に印加するとともに、スイッチSW5,SW6をオンすることで、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1が基準電圧VREFとなる。また、分配容量Cdn2,Cdp2の初期化ではスイッチSW1，SW3をオンすると共に、スイッチSW7,SW8をオンすることで、第２の極側電位S_N1および第１の極側電位S_N2が基準電圧VREFとなる。以降の動作は図２０（ａ）に示すチョッピングフィルタと同様である。
【００７５】
次に、図２２Ａ（ａ）（ｂ）、図２２Ｂを参照して、図４（ｃ）に示す差動型相互容量検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例について具体的に説明する。図２2Ａ、図２２Ｂに示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスおよび内部パルスである転送パルスを用いて電荷転送し、分配容量の初期化電圧は固定電圧Vddとグランド電位の２レベルとなる例である。
【００７６】
図２２Ａ（ａ）に示すチョッピングフィルタは、図１８（ａ）に示すチョッピングフィルタ構成において、分配容量Cdn1,Cdp1に対して固定電圧ではなく、内部パルスDRV_Nを印加する。また、分配容量Cdn2,Cdp2に対して固定電圧ではなく、内部パルスDRV_Pを印加する。その他の構成は、図１８（ａ）に示すチョッピングフィルタと同一である。
【００７７】
図２２Ａ（ｂ）に示すチョッピングフィルタは、図２２Ａ（ａ）に示すチョッピングフィルタ構成において、センサ電極を分配容量に接続するスイッチSW5からSW8の接続位置を、スイッチSW1からSW4よりもセンサ電極側にしている。
【００７８】
図２２Ｂに示すチョッピングフィルタは、分配容量Cdn1,Cdp1に対してその両端士間にスイッチSW4,SW2を接続し、分配容量Cdn2,Cdp2に対してその両端士間にスイッチSW3,SW1を接続している。
【００７９】
図２３（ａ）は図２２Ａ（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2,SW4をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンし、さらに分配容量Cdn1,Cdp1に対して印加する内部パルスDRV_Nをハイレベルにする。これにより、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1がグランド電位になる。次に、スイッチSW2,SW4をオフしてから外部電極パルスDRVをハイレベルにすると共に内部パルスDRV_Nをローレベルにすると、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1が所定レベルまで上昇する。スイッチSW1,SW3をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンすることで、分配容量Cdn2,Cdp2による第１の極側電位S_N1および第２の極側電位S_N2が固定電圧Vddになる。スイッチSW1,SW3をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると共に内部パルスDRV_Pをハイレベルにすることで、第１の極側電位S_N1および第２の極側電位S_N2が所定レベルまで下降する。そして、スイッチSW9からSW12をオンすることにより、第２の極側電位S_P1と第２の極側電位S_N2に応じた第２の極側出力S_Pが得られ、第１の極側電位S_P2と第１の極側電位S_N1に応じた第１の極側出力S_Nが得られる。この第１の極側出力S_Nと第２の極側出力S_Pの電位差が後段回路で検出される。図２３（ａ）はCf2＞Cf1>Cdp1,Cdn1の場合の波形であり、Cf1とCf2の差が大きいほど電位差は大きくなる。なお、Cf1,Cf2＜Cdp1,Cdn1の場合はCdp1,Cdn1の初期化電圧(Vdd,GND)を逆にする。
【００８０】
図２３（ｂ）は図２２Ｂに示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2,SW4をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンし、さらに分配容量Cdn1,Cdp1に対して印加する内部パルスDRV_Nをハイレベルにする。これにより、第１の極側電位S_P1および第２の極側電位S_P2が固定電圧Vddになる。次に、スイッチSW2,SW4をオフしてから外部電極パルスDRVをハイレベルにすると共に内部パルスDRV_Nをローレベルにすることで、第１の極側電位S_P1および第２の極側電位S_P2が所定レベルまで下降する。スイッチSW1,SW3をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンすることで、分配容量Cdn2,Cdp2による第２の極側電位S_N1および第１の極側電位S_N2がグランド電位になる。スイッチSW1,SW3をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると共に内部パルスDRV_Pをハイレベルにすることで、第２の極側電位S_N1および第１の極側電位S_N2が所定レベルまで上昇する。そして、スイッチSW9からSW12をオンすることにより、第２の極側電位S_P2と第２の極側電位S_N1に応じた第２の極側出力S_Pが得られ、第１の極側電位S_P21と第１の極側電位S_N12に応じた第１の極側出力S_Nが得られる。この第１の極側出力S_Nとた第２の極側出力S_Pの電位差が後段回路で検出される。図２３（ａ）はCf2＜Cf1＜Cdp1,Cdn1の場合の波形であり、Cf1とCf2の差が大きいほど電位差は大きくなる。
【００８１】
次に、図２４Ａ（ａ）（ｂ）、図２４Ｂを参照して、図４（ｃ）に示す相互容量差検出方式のチョッピングフィルタの他の構成例について具体的に説明する。図２４Ａ、図２４Ｂに示すチョッピングフィルタは、外部電極パルスおよび内部パルスを用いて電荷転送し、分配容量の初期化電圧は基準電圧VREFの１レベルとなる例である。
【００８２】
図２４Ａ（ａ）のチョッピングフィルタは、双方のセンサ電極をスイッチSW1,SW2を介して基準電圧VREFに接続している。そのほかの構成は図２２Ａ（ａ）に示すチョッピングフィルタと同様である。
【００８３】
図２４Ａ（ｂ）のチョッピングフィルタは、図２４Ａ（ａ）のチョッピングフィルタと同一機能を有しており、センサ電極を分配容量に接続するスイッチSW5からSW8の接続位置を、スイッチSW1からSW4よりもセンサ電極側にしている。その他の構成は図２４Ａ（ａ）のチョッピングフィルタと同一である。
【００８４】
図２４Ｂのチョッピングフィルタは、図２２Ｂのチョッピングフィルタにおいて、分配容量Cdp1,Cdn1に印加する内部パルスDRV_Nの上限レベルを基準電圧VREFとし、分配容量Cdp2,Cdn2に印加する内部パルスDRV_Pの下限レベルを基準電圧VREFとしている。
【００８５】
図２５（ａ）は図２４Ａ（ａ）（ｂ）に示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。図２４Ａ（ａ）のチョッピングフィルタの場合、スイッチSW1,SW2をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンし、かつ分配容量Cdp1,Cdn1に印加する内部パルスDRV_Nをハイレベルにすることで分配容量Cdp1,Cdn1が基準電圧VREFで初期化される。スイッチSW1,SW2をオフした後、内部パルスDRV_Nをローレベルにすると共に外部電極パルスDRVをハイレベルにすることにより、分配容量Cdn1に応じた第１の極側電位S_P2および分配容量Cdp1に応じた第２の極側電位S_P1が上昇する。次に、スイッチSW1,SW2をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンすることで分配容量Cdp2,Cdn2が基準電圧VREFで初期化される。スイッチSW1,SW2をオフした後、内部パルスDRV_Pをハイレベルにすると共に外部電極パルスDRVをローレベルにすることにより、分配容量Cdn2に応じた第２の極側電位S_N2および分配容量Cdp2に応じた第１の極側電位S_N1が下降する。そして、スイッチSW9からSW12をオンすることにより、第２の極側電位S_P1と第２の極側電位S_N2に応じた第２の極側出力S_Pが得られ、第１の極側電位S_P2と第１の極側電位S_N1に応じた第１の極側出力S_Nが得られる。この第１の極側出力S_Nと第２の極側出力S_Pの電位差が後段回路で検出される。図２５（ａ）はCf2＞Cf1＞Cdp1,Cdn1の場合の波形であり、Cf1とCf2の差が大きいほど電位差は大きくなる。
【００８６】
図２４Ａ（ｂ）のチョッピングフィルタの場合、スイッチSW2,SW4をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンし、かつ分配容量Cdp1,Cdn1に印加する内部パルスDRV_Nをハイレベルにすることで、分配容量Cdp1,Cdn1が基準電圧VREFで初期化される。また、分配容量Cdp2,Cdn2を初期化する場合は、スイッチSW1,SW3をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンした状態で、内部パルスDRV_Pをハイレベルにすると共に外部電極パルスDRVをローレベルにする。これにより、分配容量Cdp2,Cdn2が基準電圧VREFで初期化される。
【００８７】
図２５（ｂ）は図２４Ｂに示すチョッピングフィルタの動作内容を示すタイミング図である。スイッチSW2,SW4をオンすると共にスイッチSW5,SW6をオンし、さらに分配容量Cdn1,Cdp1に対して印加する内部パルスDRV_Nをハイレベルにする。これにより、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1が基準電圧VREFになる。次に、スイッチSW2,SW4をオフしてから、外部電極パルスDRVをハイレベルにすると共に内部パルスDRV_Nをローレベルにすることで、第１の極側電位S_P2および第２の極側電位S_P1が所定レベルまで上昇する。次に、スイッチSW5,SW6をオフしてから、スイッチSW1,SW3をオンすると共にスイッチSW7,SW8をオンする。これと同時に内部パルスDRV_Pを基準電圧VREFへ変化させる。これにより、分配容量Cdn2,Cdp2による第２の極側電位S_N2および第１の極側電位S_N1が基準電圧VREFになる。スイッチSW1,SW3をオフした後、外部電極パルスDRVをローレベルにすると共に内部パルスDRV_Pをハイレベルにすることで、第２の極側電位S_N2および第１の極側電位S_N1が所定レベルまで下降する。そして、スイッチSW9からSW12をオンすることにより、第２の極側電位S_P1と第２の極側電位S_N2に応じた第２の極側出力S_Pが得られ、第１の極側電位S_P2と第１の極側電位S_N1に応じた第１の極側出力S_Nが得られる。この第１の極側出力S_Nとた第２の極側出力S_Pの電位差が後段回路で検出される。
【００８８】
次に、チョッピングフィルタ１１の後段に接続されるチャージアンプの構成について説明する。ここでは、チャージアンプを構成するベース電荷量キャンセル機構１２及び積分器１３の回路構成例について説明する。
【００８９】
図２６は、シングルエンドのチョッピングフィルタ１１に対応した後段回路（１２，１３）の構成例である。
後段回路（１２，１３）は、前述したチョッピングフィルタ出力S_N,S_PがスイッチSW９、SW１０を介して取り込まれるが、差動信号入力の場合にはが図２８に示すSW7、SW8を使ってシングルエンドの信号に変換する必要がある。ベース電荷量キャンセル容量Cbcの一方の端部にスイッチSW９、SW１０を介してチョッピングフィルタ１１が接続される。ベース電荷量キャンセル容量Cbcの他方の端部には入力信号BCRが印加される。BCRがHighになると、チョッピングフィルタ１１に蓄積された分配容量から、ベース電荷量キャンセル容量CbcにBCR電位差（BCR信号のHighレベル−BCR信号のLowレベル）を乗算した電荷量が差し引かれる。
【００９０】
積分器１３は、チョッピングフィルタ１１に蓄積された分配容量（ベース電荷量キャンセル）に対応した入力電圧OP_INを増幅するオペアンプ１と、オペアンプ出力OP_OUTを基準電圧VREF2と比較するコンパレータ２とを備えている。オペアンプ１は、反転入力端子にチョッピングフィルタ１１の出力端が接続され、非反転入力端子に電圧VREF1が印加されている。オペアンプ１の反転入力端子と非反転入力端子との間はスイッチSW１１で接続可能に構成されている。また、オペアンプ１は、反転入力端子と出力端子との間に積分容量が蓄積されるフィードバックコンデンサ（Cb1）が接続されている。フィードバックコンデンサ（Cb1）に対して並列にリセット用のスイッチSW１２が接続されている。コンパレータ２は、＋入力OP_OUTが−入力VREF2を超えた場合にローレベルからハイレベルに変化するコンパレータ出力CMP_OUTを生成する。
【００９１】
図２７は、差動方式のチョッピングフィルタ１１に対応した後段回路（１２，１３）の構成例である。後段回路（１２，１３）は、スイッチSW13を介してチョッピングフィルタ１１の第２の極の分配容量Cdpに接続され、スイッチSW14を介してチョッピングフィルタ１１の第１の極の分配容量Cdnに接続される。一方の極のベース電荷量キャンセル容量Cbc1の一方の端部にスイッチSW１３が接続され、他方の極のベース電荷量キャンセル容量Cbc2の一方の端部にスイッチSW１４が接続される。一方の極側の転送電荷が現れるノードS_IPと、他方の極側の転送電荷が現れるノードS_INとが、クロスポイントスイッチ５に並列に接続されている。ノードS_IN、S_IPに対して電圧VREFがスイッチSW15、SW16を介して印加可能に構成されている。
【００９２】
積分器１３は、全差動オペアンプ１のプラス（＋）出力及びマイナス（−）出力がクロスポイントスイッチ６を介してコンパレータ２に入力される。全差動オペアンプ１のフィードバック経路にクロスポイントスイッチ７が設けられており、マイナス（−）出力端からプラス（＋）入力端へのフィードバック経路にはフィードバックコンデンサCb11及びスイッチSW17が接続され、プラス（＋）出力端からマイナス（−）入力端へのフィードバック経路にはフィードバックコンデンサCb12及びスイッチSW18が接続されている。また、ベース電荷量キャンセル容量の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号DSR、DSFで、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の大きさに対応する電荷を発生できるようにしている。
【００９３】
（第１の実施例）
図２８は第１の実施例に係る容量検出装置１０の具体的な回路構成図である。同図において、Cbcを含むベース電荷量キャンセル機構１２よりも入力側（図２８において左側）がチョッピングフィルタ部であり、出力側（図２８において右側）が積分器１３である。チョッピングフィルタ部は、図１０（ａ）に示すチョッピングフィルタ構成を有している。
【００９４】
図２９は本実施例に係る容量検出装置のタイミングチャートである。
同図に示すように、SW1をONすると共に、同じタイミングでSW6、SW11、SW12をONする。SW1をONすることにより、入力部の容量（Cs、Cf）はVddに充電される。同じタイミングでSW6、SW11、SW12をONすることによりCdnが初期化され、同様にオペアンプ１２Ａのマイナス（−）入力OP_INがVr1に初期化され、Cb1も初期化される。Vr1はオペアンプの入出力電圧のバランスを考慮して設定される。この時、スイッチSW８はON状態であり、積分器１３に電荷が転送されるまで維持される。また、ベース電荷量キャンセル容量Cbcの入力信号BCRとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号(Cb2の入力）DSRはともにLowに設定し、CbcとCb2の電荷の初期化を行う。
【００９５】
次に、SW1、SW6、SW11、SW12をOFFしSW4をONする。これにより、センサ容量Csと指容量Cfの電荷量が分配容量Cdnに分配される。
【００９６】
次に、分配容量Cdnを入力部の容量（Cs、Cf）と切り離すために、スイッチSW4をOFFし、双極駆動による電荷分配の半分のシーケンスが完了する。
【００９７】
続いて、スイッチSW2がONすることで、センサ容量Csと指容量CfはGNDに接続されると共に、スイッチSW5がONしてCdpが初期化された後、スイッチSW2及びSW5がOFFし、先ほどと同様にスイッチSW3がONして入力部の容量（Cs、Cf）の電荷量が分配容量Cdpに分配される。
【００９８】
次に、分配容量Cdpを入力部の容量（Cs、Cf）と切り離すために、スイッチSW3をOFFし、双極駆動による電荷分配の１シーケンスが完了する。
【００９９】
このとき、CdpとCdnは同じ大きさに設定し、その大きさをCdとしたとき、それぞれに分配された電荷量Qdは
【数２】
2011215124.tif 000004
となる。よって、CdpとCdnを同じ大きさにしておくと、CdpとCdnの両端の電位差は同じになり、その電位差VdはQ=CVより
【数３】
2011215124.tif 000005
となる。
【０１００】
次に、スイッチSW8をOFFし、スイッチSW7をONして、CdpとCdnをともにVddを基準とした接続構成にする。このときのCdpとCdnの基準電位はVddに限定する必要は無い。たとえば、GND基準とする場合にはCdp側の接続をスイッチSWで切り替えればよい。
【０１０１】
次に、スイッチSW7、SW8をそのままにして、スイッチSW9、SW10をONして、オペアンプ１２Ａのマイナス（−）入力OP_INに接続する。このとき、分配時にセンサ部に入った外来ノイズは双極駆動の周期より十分長い周波数である場合、CdpとCdnとに逆向きの電荷量として分配されるため、大幅に抑制される。
【０１０２】
次に、センサ部のベース電荷量キャンセルのためCbcに入力されるBCRがHighになり
【数４】
2011215124.tif 000006
の電荷量が分配容量Cdp、Cdnの電荷量から差し引かれる。オペアンプ１２Ａのマイナス（−）入力OP_INはVr1と定常的には等しくなることから、（３）式が導出できる。（１）式から判るように、指の有無（Cfの有無）で検出される電荷量Qdが異なり、指が有る場合の方がQdが大きくなる。Vdd基準に分配容量が接続されるので指がない場合に比べて指が有る場合はこの段階においてオペアンプ１２Ａのマイナス入力（−）OP_INの電位はよりGNDに近くなる。よって、図２９のタイミングチャートに示すように、オペアンプ１２Ａの出力OP_OUTはオペアンプ１２ＡのフィードバックコンデンサCb1を介してVr1とOP_INが等しくなるように上昇する。このとき、ベース電荷量キャンセル機構がない場合は、センサ容量Csの無駄な電荷量もCb1に取り込むため出力電圧が飽和しやすくなりダイナミックレンジがとれなくなる。
【０１０３】
オペアンプ１２ＡがCb1に分配電圧VdとVr1の電位差に対応する分配された電荷量を取り込んだ後、スイッチSW9、SW10はOFFし、積分器側とチョッピングフィルタ側が切り離され、次にスイッチSW7、SW8が分配するときの状態に戻り、１回の積分シーケンスが終了する。
【０１０４】
この積分シーケンスを繰り返すことでオペアンプ１２Ａの出力を必要レベルまで確保することができるが、更にADコンバータ機能を付加させることが出来る。具体的には、オペアンプ１２Ａの出力をコンパレータ１２Ｂに接続し、オペアンプ１２Ａの出力電圧を基準電圧Vr2と比較し、積分動作をしながらコンパレータ１２Ｂの出力CMP_OUTを２値のビットストリームとして取り出す。
【０１０５】
図２９のタイミングチャートに示すように、２回目の積分シーケンスでオペアンプ１２Ａの出力OP_OUTがVr2を超えると、その積分シーケンス内でDSRがHighとなり、Cb2を介して電荷量としてフィードバックを行いデルタシグマモジュレーションを行う。この構成は１次のデルタシグマモジュレーションそのものであり、後続にロジック回路にてディジタルフィルタ１４を構成することで容易に多ビットのディジタル信号への変換が可能なADコンバータを実現できる。基本的にディジタルフィルタ１４はローパスフィルタ機能となるが、取り込み回数（カットオフ特性）を最適化することで、更に外来ノイズ耐性を上げることが可能である。通常は、２００以上の積分回数でビットストリームを取り込みディジタルフィルタで多ビットのディジタル出力を出すことが望ましい。これらの動作時のノードOP_OUTの波形を図２９中に示す。
【０１０６】
なお、分配容量Cdp、Cdnは入力部の容量（Cs、Cf）と比較して大きいほど電荷の取り込み効率が上がるが、分配時の時定数の関係から図３０に示すようにいくつかのコンデンサC1、C2・・・Cnを必要に応じて並列接続できるようにし、センサ容量Csの大きさに応じて容量値を可変できる構成とすることが望ましい。更に、これらコンデンサC1、C2・・・Cnは２倍ずつの重み付けをしておくと効率的である。またベース電荷量キャンセルを行うCbcもセンサ容量に応じて可変できる同様の構成をとることが望ましい。Cb1、Cb2の容量の大きさ（比）は入出力のゲインを決定するものでこれも同様の構成をとることが望ましい。
【０１０７】
更に、分配時において分配容量Cdp、Cdnの固定ノードはVdd、GNDに接続されているが固定電位であればこれに限るものではない。たとえばCdpの固定ノードをGNDにすることが可能である。また分配容量の積分器側への電荷転送は分配容量の並列接続を行わず、おのおの順次転送してもよい。説明した検出シーケンスは一例でありそのほかのシーケンスを用いて同様の機能を実現してもよい。
【０１０８】
（第２の実施例）
第２の実施例は、双極で駆動、分配された電荷をそのまま差動形式で処理すると共に、分配容量から積分器への電荷転送シーケンスと入力部の容量（Cs、Cf）から分配容量への電荷分配とを並行して行い、２つの処理のパイプライン化を実現している。
【０１０９】
図３１は第２の実施例に係る容量検出装置の回路図である。チョッピングフィルタは、図６に示すパイプライン構成のチョッピングフィルタと基本的に同一構成である。また、ベース電荷量キャンセル機構１２および積分器１３は、図２７に示した構成と同一である。第２の実施例の容量検出装置は、一方の極に分配容量Cdp1と分配容量Cdp2とを並列に割り当て、他方の極にも分配容量Cdn1と分配容量Cdn2とを並列に割り当てている。一方の極に並列に設けた分配容量Cdp1と分配容量Cdp2とで電荷分配と電荷転送を交互に行い、同様に他方の極に並列に設けた分配容量Cdn1と分配容量Cdn2とで電荷分配と電荷転送を交互に行えるように接続を切り替えるスイッチSW3からSW14を設けている。一方の極側の転送電荷が現れるノードS_IPと、他方の極側の転送電荷が現れるノードS_INとが、クロスポイントスイッチ１５に並列に接続されている。ノードS_IN、S_IPに対して電圧VrがスイッチSW15、SW16を介して印加可能に構成されている。積分器１３は、全差動オペアンプ１８のプラス（＋）出力及びマイナス（−）出力がクロスポイントスイッチ１６を介してコンパレータ１９に入力される。全差動オペアンプ１８のフィードバック経路にクロスポイントスイッチ１７が設けられており、マイナス（−）出力端からプラス（＋）入力端へのフィードバック経路にはフィードバックコンデンサCb11及びスイッチSW17が接続され、プラス（＋）出力端からマイナス（−）入力端へのフィードバック経路にはフィードバックコンデンサCb12及びスイッチSW18が接続されている。また、ベース電荷量キャンセル容量の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号DSR、DSFで、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の大きさに対応する電荷を発生できるようにしている。
【０１１０】
図３２はクロスポイントスイッチ１５、１６、１７の構成例を示す図である。クロスポイントスイッチ１５、１６、１７は、φ１、φ２の信号で平行接続、交差接続を切り替える。これは全差動オペアンプ１８のフリッカーノイズを抑制するためのもので、チョッパ安定化機能を持つ。
【０１１１】
次に、以上のように構成された第２の実施例の動作について説明する。
図３３は第２の実施例に係る容量検出装置の１回の双極の駆動、分配シーケンスに相当するタイミングチャートであり、図３４は複数回の積分シーケンスに相当する全体シーケンスであり全差動アンプ出力の出力波形を対応させて示している。
【０１１２】
まず、スイッチSW1をONすることにより、センサ容量Csと指容量CfはVddに充電される。同じタイミングで、スイッチSW8、SW15、SW16、SW17、SW18をONすることで、Cdn1が初期化され、同様にノードS_IP、S_INがVrに初期化され、Cb11、Cb12も初期化される。また、ベース電荷量キャンセル容量の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号DSR、DSFも第１の実施例と同様に設定し、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の電荷の初期化を行う。また、クロスポイントスイッチ１５，１６，１７は各積分シーケンス毎にスイッチSW11、12、13、14と同様に切り替わる。
【０１１３】
次に、スイッチSW1がOFFし、スイッチSW4がONして、入力部の容量（Cs、Cf）の電荷量が分配容量Cdn1に分配される。また、デルタシグマモジュレーションを全差動動作で行うため、この時点でDSR、DSFを反転させ全差動オペアンプ１８の出力電位を初期化し、デルタシグマモジュレーションの閾値として設定しておく。これは、最初の積分シーケンスのみ行う。この時の分配容量Cdn1のノードS_Nの電位は、図３３に示す通り、センサ容量との結合によりGNDから上昇する。VrをVddの1/2の電圧とし（通常Vrは検出回路の動作範囲内の中央付近に設定される）、Cdn1の容量値が入力部の容量（Cs＋Cf）より小さい値とすると、Vrを超える電位となって安定する。
【０１１４】
次に、分配容量Cdn1を入力部の容量（Cs、Cf）と切り離すために、スイッチSW4をOFFし、双極駆動による電荷分配の半分のシーケンスが完了する。
【０１１５】
続いて、スイッチSW2がONすることで、入力部の容量（Cs＋Cf）はGNDに接続されるとともに、スイッチSW7がONしてCdp1が初期化される。このときスイッチSW15、SW16がONし、DSR、DSFが反転してCb21、Cb22の電荷の初期化を行う。
【０１１６】
次に、先ほどと同様にスイッチSW3がONして、入力部の容量（Cs＋Cf）の電荷量が分配容量Cdp1に分配される。この時の分配容量Cdp1のノードS_Pは、図３３に示すようにノードS_Nの時とは逆に、VddからGND方向に降下する。
【０１１７】
次に、分配容量Cdp1を入力部の容量（Cs、Cf）と切り離すために、スイッチSW4をOFFし、双極駆動による電荷分配の１シーケンスが完了する。図３３に示すようにノードS_Pが変化する。
【０１１８】
以上のシーケンで分配される電荷量及び分配容量の両端の電位差は、（１）式、（２）式と同様である。第１の実施例では、ここで分配容量を並列接続したが、本実施例では並列接続を行わず、そのまま分配容量から積分器１３への電荷転送シーケンスに移る。
【０１１９】
これ以降は分配容量Cdp1、Cdn1から積分器１３への電荷転送シーケンスと入力部の容量（Cs、Cf）から分配容量Cdp2、Cdn2への電荷分配とを並行して行う。入力部の容量（Cs、Cf）から分配容量Cdp2、Cdn2への電荷分配は分配容量Cdp1、Cdn1と同様のシーケンスなので説明は省略するが、スイッチSW11〜SW14の選択的なON/OFFによりチョッピングフィルタの部分と積分器１３の接続切り替えでパイプライン処理が可能となり、全差動オペアンプ１８の動作スピードの制限を緩和できる。またCdp1、2、Cdn1、2はすべて同じ容量値とすることが望ましい。
【０１２０】
続いて、分配容量から積分器１３への電荷転送シーケンスでは、スイッチSW11、SW12がONし、クロスポイントスイッチ１５，１６，１７におけるφ１がHighになることで、クロスポイントスイッチ１５，１６，１７が平行接続となり、Cb11、Cb12に電荷を転送する。第１の実施例ではVr1の電位を基準にオペアンプ１２Ａが電荷転送を行うが、本実施例ではノードS_IP、S_INを介してCdp1とCdn1との電位差により、Cdp1、Cdn1から電荷転送を行う。この時のベース電荷量キャンセル及びデルタシグマモジュレーションのフィードバックは第１の実施例と同様の原理であり、差動構成の部分が違うだけなので説明は省略する。これらの動作時のノードOP_OUTN及びOP_OUTPの波形を図３４中に示す。
【０１２１】
Cbc1、Cbc2は同じ容量値とすることが望ましく、Cb11、Cb12とCb21、Cb22のペア同士も同じ容量値とすることが望ましい。
【０１２２】
本実施例は、第１の実施例と同様に、分配容量Cdp1、Cdp2、Cdn1、Cdn2とベース電荷量キャンセルを行うCbc1、Cbc2及びCb11、Cb12、Cb21、Cb22は容量値を可変できる構成とすることが望ましい。
【０１２３】
更に分配時において分配容量Cdp1、Cdp2、Cdn1、Cdn2の固定ノードはVdd、GNDに接続されているが固定電位であればこれに限るものではない。たとえばCdp1、Cdp2の固定ノードをGNDにすることが可能である。
【０１２４】
上記検出シーケンスは一例であり、そのほかのシーケンスを用いて同様の機能を実現してもよい。
【０１２５】
以上のような本実施例に係る容量検出装置を用いてノイズ環境下における信号品質を評価した。図３５に評価結果を示す。評価はセンサ部に指容量Cfを介して10Vp-pのノイズを印加し、指の有無による出力の変化成分Sと出力のノイズ成分Nとの比を、ノイズ周波数を変化させて測定したものである。従来技術より20dB程度向上することを確認した。
【０１２６】
なお、第２の実施例において電荷転送シーケンスをパイプライン処理しない構成としても良い。図３６は、第２の実施例の変形例であり、電荷転送シーケンスをパイプライン処理しない構成の回路図である。すなわち、一方の極に分配容量（Cdp1）だけ設け、他方の極にも分配容量（Cdn1）だけ設けている。一方の極側の転送電荷が現れるノードS_IPと、他方の極側の転送電荷が現れるノードS_INとが、クロスポイントスイッチ１５に並列に接続されている。高速動作を要求されない場合には、この構成が適用でき、第２の実施例と比べて分配容量を削減でき、回路規模を抑えることができる。具体的な動作は、パイプライン処理を除けば第２の実施例と同様である。
【０１２７】
（第３の実施例）
上記した第１の実施例ではタッチセンサモジュールは、図４（ａ）（ｂ）に示すように自己容量（センサ電極とGND間容量）の検出が対象であったが、図４（ｃ）に示すように基準電極と２つのセンサ電極の間に形成される容量の差として定義される相互容量を検出対象としても良い。差動で検出するため、外来のコモンモードノイズ耐性が高いこと、センサ電極のGNDとの寄生容量（Csと定義）がキャンセルしやすいなどのメリットがある。
【０１２８】
図３７は第３の実施例に係る容量検出装置の回路構成図である。基本構成は第２の実施例と同一である。第３の実施例は、ドライブ電極（DRV信号）と検出回路の差動入力部との間に容量Cf1、Cf2が形成される。
【０１２９】
図３８は第３の実施例に係る容量検出装置の１回の積分シーケンスのタイミングチャートであり、図３９は複数回の積分シーケンスに相当する全体シーケンスであり全差動アンプ出力の出力波形を対応させて示している。
【０１３０】
まず、DRV信号をLowレベルに固定し、スイッチSW1、SW2をONすることにより、入力部の容量（Cs、Cf）をVrに設定する。同じタイミングでスイッチSW11、SW12、SW13、SW14をONすることで、ノードS_IP、S_INがVrに初期化され、Cb11、Cb12も初期化される。通常、Vrは検出回路の動作範囲内の中央付近に設定される。またベース電荷量キャンセル容量の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号DSR、DSFも第２の実施例と同様に設定し、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の電荷の初期化を行う。また、第２の実施例と同様に、全差動オペアンプ１８の入出力とフィードバック経路には図３２に示されるクロスポイントスイッチ１５，１６，１７が配置され、φ1、φ2の信号で平行接続、交差接続を切り替える。
【０１３１】
次に、スイッチSW3、SW4、がONして分配容量Cdp1、Cdp2が入力部の容量（Cs、Cf）と接続され、上記同様に初期化される。
【０１３２】
次に、スイッチSW1、SW2をOFFし、DRV信号を立ち上げる。この時、DRV電極と検出回路の差動入力部との間に形成される容量Cf1、Cf2は指などの対象物の近接状態により容量値に差が生じるため、Cdp1、Cdp2の容量値の大きさが同じ場合には、図３８に示すようにノードS_P1、S_P2の電位は立ち上がりながら差が生じる。図３８ではCf1＞Cf2の場合を示している。
【０１３３】
次に、スイッチSW3、SW4をOFFし、再度スイッチSW1、SW2をONし、入力部の容量（Cs、Cf）を初期化し、スイッチSW5、SW6をONしてCdn1、Cdn2が入力部の容量（Cs、Cf）と接続され、上記同様に初期化される。
【０１３４】
次に、スイッチSW1、SW2をOFFし、DRV信号が立ち下がり、ノードS_N1、SN_2の電位は立ち下がりながら差が生じる。
【０１３５】
次に、スイッチSW5、SW6をOFFして、スイッチSW7〜SW10をONする。この時、後段の積分器１３との接続がないと仮定した場合、分配容量Cdp1、Cdp2、Cdn1、Cdp2が同じ容量値であればノードS_P1とS_P2の電位差とノードS_N2とS_N1の電位差が同じなので、S_P1とS_N2、S_P2とS_N1を接続すると、Vrを中心とした電位差になり、後段の積分器１３ではこの電位差を電荷量として検出する。この時点までのデルタシグマモジュレーションの閾値設定の初期化は第２の実施例と同様である。これに続くベース電荷量キャンセルを含む積分処理の動作も第２の実施例と同様である。
【０１３６】
本実施例においても前述の実施例と同様に、Cbc1、Cbc2は同じ容量値とすることが望ましく、Cb11、Cb12とCb21、Cb22のペア同士も同じ容量値とすることが望ましい。また、分配容量Cdp1、Cdp2、Cdn1、Cdp2とベース電荷量キャンセルを行うCbc1、Cbc2及びCb11、Cb12、Cb21、Cb22は容量値を可変できる構成とすることが望ましい。
【０１３７】
更に分配時において分配容量Cdp1、Cdp2、Cdn1、Cdn2の固定ノードはVdd、GNDに接続されているが固定電位であればこれに限るものではない。たとえばCdp1、2の固定ノードをGNDにすることが可能である。また、検出シーケンスは一例であり、そのほかのシーケンスを用いて同様の機能を実現してもよい。
【０１３８】
なお、チョッピングフィルタ部について第２の実施例と第３の実施例を組み合わせ、図４０に示すように自己容量検出と相互容量検出との両方に対応できる容量検出回路を構成しても良い。スイッチの切り替えで差動入力とシングルエンド入力とを切り替える。差動入力とシングルエンド入力とを切り替える動作以外は、第２、第３の実施形態と同様である。
【０１３９】
（第４の実施例）
なお、図４１に示すように、図１０（ｄ）のチョッピングフィルタ構成でパイプライン化し、後段回路として図２７に示す全差動のチャージアンプ（ベース電荷量キャンセル機構および積分器）を用いても良い。図４２は図４１に示す容量検出回路の全体シーケンスである。
【０１４０】
図４１に示す容量検出装置は、入力部の容量（Cf、Cb）に接続されたチョッピングフィルタ１１及びその後段のベース電荷量キャンセル機構１２により容量値を電荷量に変換し、積分器において電荷量を電圧に変換する。積分器はコンパレータ２を内蔵しており、得られた電圧を逐次2値のビットストリームとして後段のディジタルフィルタ１４に送出する。ディジタルフィルタ１４は2値のビットストリームをフィルタリング処理により多ビットのディジタル信号に変換する。チョッピングフィルタ１１は低周波の外来ノイズを高周波に変換する作用、及びノイズ振幅を抑制する作用を持ち、ベース電荷量キャンセル機構１２は本来検出対象外である容量Cfのオフセット分をキャンセルする。積分器１３は得られた電気信号（電荷量）を積分しながら指容量Cfに対応する電荷量を増幅するとともにADコンバータの機能の一部を担うためにデルタシグマモジュレータ機能として働く。ディジタルフィルタ１４は2値のビットストリームから検出容量に対応するディジタル値を出力するとともにフィルタ機能（LPF）により外来ノイズの抑制にも寄与する。
【０１４１】
チョッピングフィルタ１１では、スイッチSW４、SW８をオンし、転送パルスDRV_Nのハイレベルによりチョッピングフィルタ出力S_Nが固定電圧Vddとなる（図11（b）参照）。その後、スイッチSW8をオフしてセンサ容量Csと分配容量Cdn1を並列接続し、転送パルスDRV_Nをローレベルにすることで、チョッピングフィルタ出力S_Nがセンサ容量Csの電荷量に対応した電圧まで低下して安定する。次に、スイッチSW4をオフして第１の極側を切り離した後、スイッチSW3、SW7をオンしてセンサ容量Csと分配容量Cdp1を接続する。このとき、分配容量Cdp1にはDRV_Pのハイレベルが印加されている。転送パルスDRV_Pをローレベルにすることにより、転送パルスDRV_Pがローレベルの間はチョッピングフィルタ出力S_Pがグランド電位となる。そして、スイッチSW7をオフし、転送パルスDRV_Pをハイレベルにすると、センサ容量Csと分配容量Cdp1が並列接続して、チョッピングフィルタ出力S_Pがセンサ容量Csの電荷量に対応した電圧まで上昇して安定する。そして、スイッチSW11,13をオンしてチョッピングフィルタ出力S_NとS_Pとの電位差を積分器１３へベース電荷量キャンセル機構を介して転送する。
【０１４２】
一方、ベース電荷量キャンセル機構１２及び積分器１３では、ベース電荷量キャンセル容量の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号DSR、DSFも前述の第１の実施例と同様に設定し、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の電荷の設定を行う。またベース電荷量キャンセル容量Cbc１、Cbc2の入力信号BCR、BCFとデルタシグマモジュレータのフィードバック信号(Cb21、Cb22の入力）DSRはともにタイミングチャートのように設定し、Cbc1、Cbc2とCb21、Cb22の電荷の初期化を行う。また、全差動オペアンプ１の入出力とフィードバック経路には、クロスポイントスイッチ５、６、７が配置され、φ1、φ2の信号で平行接続、交差接続を切り替える。これは全差動オペアンプ１のフリッカーノイズを抑制するためのものでチョッパ安定化機能を持つ。クロスポイントスイッチ５、６、７は各積分シーケンス毎に切り替わる。またデルタシグマモジュレーションの初期化のためにここまでの時点でDSR、DSFを反転させ積分器の初期値を設定する。チョッピングフィルタの電荷が積分器に転送されると同時にBCRとBCFが反転しベース電荷キャンセルが行われる。これは積分器へ転送されるオフセット電荷量に対応する電荷量を毎回の積分動作時に差し引きを行っており、積分器の初期化と同じ原理である。１回分の積分動作が完了すると、引き続きCb21、Cb22の初期化以外の動作を繰り返し行い、積分器への電荷転送を繰り返す。図４２では2回目の積分動作でOP_OUTNがOP＿OUTPより小さくなる例を示しているが、このときコンパレータ２の出力がHiになることでセンサから転送された電荷量がCb21、Cb22で設定された電荷量より大きくなったことになり、このパルスがディジタルフィルタに送られる。またコンパレータ２の出力がHiになる度にDSR、DSFが反転し、積分器の初期化時と同様にCb21、Cb22に対応する電荷量が差し引かれる。最終的にはある決められた積分回数を繰り返すなかでコンパレータ２の出力が何回Hiになるかでディジタル値が決まり、ディジタルフィルタでビットストリームをフィルタリングすることでADコンバートが行なわれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、タッチセンサモジュール等において静電容量の変化を検出する容量検出装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１、１８  全差動オペアンプ
２、１９  コンパレータ
１１  チョッピングフィルタ
１２  ベース電荷量キャンセル機構
１３  積分器
１２Ａ  オペアンプ
１２Ｂ  コンパレータ
１４  ディジタルフィルタ
１５、１６、１７  クロスポイントスイッチ
１０１  センサ部
１０２  容量検出回路
１０３  制御部
【図１】
2011215124.tif 000007
【図２】
2011215124.tif 000008
【図３】
2011215124.tif 000009
【図４】
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【図５】
2011215124.tif 000011
【図６】
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【図７】
2011215124.tif 000013
【図８】
2011215124.tif 000014
【図９】
2011215124.tif 000015
【図１０】
2011215124.tif 000016
【図１１】
2011215124.tif 000017
【図１２】
2011215124.tif 000018
【図１３】
2011215124.tif 000019
【図１４】
2011215124.tif 000020
【図１５】
2011215124.tif 000021
【図１６】
2011215124.tif 000022
【図１７Ａ】
2011215124.tif 000023
【図１７Ｂ】
2011215124.tif 000024
【図１８】
2011215124.tif 000025
【図１９】
2011215124.tif 000026
【図２０】
2011215124.tif 000027
【図２１】
2011215124.tif 000028
【図２２Ａ】
2011215124.tif 000029
【図２２Ｂ】
2011215124.tif 000030
【図２３】
2011215124.tif 000031
【図２４Ａ】
2011215124.tif 000032
【図２４Ｂ】
2011215124.tif 000033
【図２５】
2011215124.tif 000034
【図２６】
2011215124.tif 000035
【図２７】
2011215124.tif 000036
【図２８】
2011215124.tif 000037
【図２９】
2011215124.tif 000038
【図３０】
2011215124.tif 000039
【図３１】
2011215124.tif 000040
【図３２】
2011215124.tif 000041
【図３３】
2011215124.tif 000042
【図３４】
2011215124.tif 000043
【図３５】
2011215124.tif 000044
【図３６】
2011215124.tif 000045
【図３７】
2011215124.tif 000046
【図３８】
2011215124.tif 000047
【図３９】
2011215124.tif 000048
【図４０】
2011215124.tif 000049
【図４１】
2011215124.tif 000050
【図４２】
2011215124.tif 000051
【図４３】
2011215124.tif 000052
【図４４】
2011215124.tif 000053
【図４５】
2011215124.tif 000054
【図４６】
2011215124.tif 000055
【図４７】
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【図４８】
2011215124.tif 000057