(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で安定に動作することにより、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を提供する。【解決手段】この静電容量型センサー装置は、検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部、及び、基準の静電容量を有する基準容量部を含む静電容量型センサー素子と、基準電位が供給される非反転入力端子を有する演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されたキャパシターと、第１の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部及び基準容量部が並列接続され、第２の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に基準容量部が接続されるように、静電容量型センサー素子の接続状態を切り換えるスイッチ回路とを備える。【選択図】図１
2015152508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部、及び、基準の静電容量を有する基準容量部を含む静電容量型センサー素子と、
基準電位が供給される非反転入力端子を有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されたキャパシターと、
第１の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に前記センサー容量部及び前記基準容量部が並列接続され、第２の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に前記基準容量部が接続されるように、前記静電容量型センサー素子の接続状態を切り換えるスイッチ回路と、
を備える静電容量型センサー装置。
【請求項２】
前記第１の積分期間において、前記基準電位よりも高い第１の参照電位と前記基準電位よりも低い第２の参照電位との内の一方を選択し、前記第２の積分期間において、前記第１の参照電位と前記第２の参照電位との内の他方を選択する選択回路と、
前記選択回路によって選択された参照電位が供給される一端、及び、前記演算増幅器の反転入力端子に接続された他端を有する抵抗と、
をさらに備える、請求項１記載の静電容量型センサー装置。
【請求項３】
クロックパルスをカウントすることにより、前記第１の積分期間において第１のカウント値を得ると共に、前記第２の積分期間において第２のカウント値を得るカウンターと、
前記第１及び第２のカウント値に基づいて、前記検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求める制御回路と、
をさらに備える、請求項１又は２記載の静電容量型センサー装置。
【請求項４】
前記演算増幅器の出力電位と前記基準電位とを比較することにより、比較結果を表す出力信号を生成するコンパレーターをさらに備え、
前記制御回路が、前記第１の積分期間の終了を規定する前記第１のカウント値を予め設定しておくことにより、前記第１の積分期間の開始後に前記カウンターのカウント値が前記第１のカウント値と等しくなったときに前記第１の積分期間の終了を判定し、前記第２の積分期間の開始後に前記コンパレーターの出力信号の変化に基づいて前記第２の積分期間の終了を判定する、請求項３記載の静電容量型センサー装置。
【請求項５】
前記スイッチ回路が、第３の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に前記センサー容量部及び前記基準容量部が並列接続され、第４の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に前記センサー容量部が接続されるように、前記静電容量型センサー素子の接続状態を切り換え、
前記カウンターが、クロックパルスをカウントすることにより、前記第３の積分期間において第３のカウント値を得ると共に、前記第４の積分期間において第４のカウント値を得て、
前記制御回路が、前記第１〜第４のカウント値に基づいて、前記センサー容量部の静電容量値と前記基準容量部の静電容量値との比に対応する測定値を求める、
請求項３又は４記載の静電容量型センサー装置。
【請求項６】
検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部、及び、基準の静電容量を有する基準容量部を含む静電容量型センサー素子が接続される半導体集積回路装置であって、
前記センサー容量部の一端及び前記基準容量部の一端が接続される第１の端子と、
前記基準容量部の他端が接続される第２の端子と、
前記センサー容量部の他端が接続される第３の端子と、
基準電位が供給される非反転入力端子、及び、前記第１の端子に接続された反転入力端子を有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されたキャパシターと、
第１の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子に前記第２及び第３の端子が接続され、第２の積分期間において、前記演算増幅器の出力端子に前記第２の端子が接続されるように、少なくとも前記第３の端子の接続状態を切り換えるスイッチ回路と、
を備える半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項記載の静電容量型センサー装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置に関する。さらに、本発明は、そのような静電容量型センサー装置において用いられる半導体集積回路装置、及び、そのような静電容量型センサー装置を備える電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力、湿度、温度、変位等の様々な物理量を測定するために、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置が広く使用されている。そのような静電容量型センサー装置においては、検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部を含む静電容量型センサー素子が用いられる。
【０００３】
例えば、静電容量型センサー素子のセンサー容量部を用いてＣＲ又はＬＣ発振回路を構成し、この発振回路の発振周波数に基づいて静電容量を検出することが行われている。また、ＣＲ又はＬＣ発振回路は温度に対する安定性に欠けるので、センサー容量部を用いて積分器を構成し、この積分器を調和発振回路や弛張発振回路に組み込むことも行われている。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、センサーの容量変化が小さい場合でも、その容量変化から各種物理量又は化学量を高精度で検出又は測定することを目的とする静電容量変化量検出装置が開示されている。この静電容量変化量検出装置は、検出対象の物理量又は化学量に応じた静電容量を有する検出器の静電容量と基準静電容量との差を定数の一部とする積分器（差動容量反転積分器）を含み、これらの静電容量の差で発振周波数を決定する発振回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６２２６６号公報（段落００３７−００３８、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている静電容量変化量検出装置においては、積分器を構成するオペアンプの帰還ループに反転増幅器が挿入されるので、回路構成が複雑になると共に、消費電流が増加してしまう。また、検出器の静電容量が大きくなると、オペアンプに正帰還がかかるので、積分器が正常に動作しなくなってしまう。
【０００７】
そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、簡単な回路構成で安定に動作することにより、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、静電容量型センサー装置において、十分な分解能又は精度を確保することである。さらに、本発明の第３の目的は、そのような静電容量型センサー装置において用いられる半導体集積回路装置、及び、そのような静電容量型センサー装置を備える電子機器等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明の１つの観点に係る静電容量型センサー装置は、検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部、及び、基準の静電容量を有する基準容量部を含む静電容量型センサー素子と、基準電位が供給される非反転入力端子を有する演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されたキャパシターと、第１の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部及び基準容量部が並列接続され、第２の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に基準容量部が接続されるように、静電容量型センサー素子の接続状態を切り換えるスイッチ回路とを備える。
【０００９】
本発明の１つの観点によれば、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子のセンサー容量部及び／又は基準容量部を選択的に接続する簡単な回路構成で安定に積分動作を行うことにより、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を提供することができる。また、センサー容量部及び／又は基準容量部にキャパシターが並列接続されるので、演算増幅器の出力電位の傾きをなだらかにして、十分な分解能を確保することができる。
【００１０】
ここで、静電容量型センサー装置は、第１の積分期間において、基準電位よりも高い第１の参照電位と基準電位よりも低い第２の参照電位との内の一方を選択し、第２の積分期間において、第１の参照電位と第２の参照電位との内の他方を選択する選択回路と、選択回路によって選択された参照電位が供給される一端、及び、演算増幅器の反転入力端子に接続された他端を有する抵抗とをさらに備えても良い。
【００１１】
その場合には、第１の積分期間において、センサー容量部、基準容量部、及び、キャパシターに電荷が充電され、第２の積分期間において、基準容量部及びキャパシターから電荷が放電されるので、第１の積分期間において充電された電荷を強制的に放電する必要がなく、第２の積分期間における積分動作をスムーズに開始することができる。
【００１２】
以上において、静電容量型センサー装置は、クロックパルスをカウントすることにより、第１の積分期間において第１のカウント値を得ると共に、第２の積分期間において第２のカウント値を得るカウンターと、第１及び第２のカウント値に基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求める制御回路とをさらに備えても良い。カウンターのカウント値は積分期間に比例するので、第１の積分期間に比例する第１のカウント値と、第２の積分期間に比例する第２のカウント値とに基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求めることができる。
【００１３】
その場合に、静電容量型センサー装置が、演算増幅器の出力電位と基準電位とを比較することにより、比較結果を表す出力信号を生成するコンパレーターをさらに備え、制御回路が、第１の積分期間の終了を規定する第１のカウント値を予め設定しておくことにより、第１の積分期間の開始後にカウンターのカウント値が第１のカウント値と等しくなったときに第１の積分期間の終了を判定し、第２の積分期間の開始後にコンパレーターの出力信号の変化に基づいて第２の積分期間の終了を判定しても良い。これにより、第１のカウント値を一定に保ち、第２のカウント値に基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求めることができる。
【００１４】
さらに、スイッチ回路が、第３の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部及び基準容量部が並列接続され、第４の積分期間において、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部が接続されるように、静電容量型センサー素子の接続状態を切り換え、カウンターが、クロックパルスをカウントすることにより、第３の積分期間において第３のカウント値を得ると共に、第４の積分期間において第４のカウント値を得て、制御回路が、第１〜第４のカウント値に基づいて、センサー容量部の静電容量値と基準容量部の静電容量値との比に対応する測定値を求めるようにしても良い。
【００１５】
その場合には、静電容量型センサー素子の製造工程において、センサー容量部の静電容量値と基準容量部の静電容量値とが同様にばらついたとしても、センサー容量部の静電容量値と基準容量部の静電容量値との比に対応する測定値においてばらつきの影響がキャンセルされるので、検出対象の物理量の大きさを精度良く求めることができる。
【００１６】
本発明の１つの観点に係る半導体集積回路装置は、検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部、及び、基準の静電容量を有する基準容量部を含む静電容量型センサー素子が接続される半導体集積回路装置であって、センサー容量部の一端及び基準容量部の一端が接続される第１の端子と、基準容量部の他端が接続される第２の端子と、センサー容量部の他端が接続される第３の端子と、基準電位が供給される非反転入力端子、及び、第１の端子に接続された反転入力端子を有する演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続されたキャパシターと、第１の積分期間において、演算増幅器の出力端子に第２及び第３の端子が接続され、第２の積分期間において、演算増幅器の出力端子に第２の端子が接続されるように、少なくとも第３の端子の接続状態を切り換えるスイッチ回路とを備える。これにより、センサー回路の主要部を小型化して、コンパクトな静電容量型センサー装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の１つの観点に係る電子機器は、上記いずれかの静電容量型センサー装置を備える。これにより、簡単な回路構成で安定に積分動作を行うことにより静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を備える各種の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電容量型センサー装置の構成例を示す図。
【図２】図１に示す静電容量型センサー装置における積分波形を示す図。
【図３】キャパシターの有無による積分波形の違いを示す図。
【図４】アナロググランド電位の設定によるオペアンプの出力電位の違いを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量型センサー装置の構成例を示す図である。この静電容量型センサー装置は、静電容量型センサー素子１０と、静電容量型センサー素子１０が接続されるセンサー回路２０とを含んでいる。
【００２０】
静電容量型センサー素子１０は、検出対象の物理量の大きさに応じた静電容量を有するセンサー容量部１１と、基準の静電容量を有する基準容量部１２とを含んでいる。ここで、検出対象の物理量としては、圧力、湿度、温度、変位、液体粘度等の様々な物理量が該当する。
【００２１】
センサー回路２０は、オペアンプ（演算増幅器）２４と、キャパシター２５と、スイッチ回路２６とを含んでいる。また、センサー回路２０は、参照電位生成回路２１と、セレクター（選択回路）２２と、抵抗２３と、コンパレーター２７と、クロック信号発生器２８と、カウンター２９と、制御回路３０とをさらに含んでも良い。ただし、これらの構成要素の内の少なくとも１つは、センサー回路２０の外部に設けられても良いし、あるいは、他の構成要素によって置き換えられても良い。
【００２２】
センサー回路２０の少なくとも一部は、半導体集積回路装置に内蔵されても良い。その場合には、センサー回路２０の主要部を小型化して、コンパクトな静電容量型センサー装置を提供することができる。以下においては、一例として、センサー回路２０が半導体集積回路装置に内蔵される場合について説明する。この半導体集積回路装置は、センサー容量部１１の一端及び基準容量部１２の一端が接続される端子Ｐ１と、基準容量部１２の他端が接続される端子Ｐ２と、センサー容量部１１の他端が接続される端子Ｐ３とを有している。
【００２３】
オペアンプ２４は、非反転入力端子（＋）と、反転入力端子（−）と、出力端子とを有しており、非反転入力端子には、オペアンプ２４の演算増幅動作において基準電位となるアナロググランド電位ＡＧＮＤが供給され、反転入力端子は、端子Ｐ１に接続されている。キャパシター２５は、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。
【００２４】
スイッチ回路２６は、例えば、第１のスイッチ２６ａと、第２のスイッチ２６ｂとを含んでいる。スイッチ回路２６は、第１の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２及びＰ３が接続され、第２の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２が接続されるように、少なくとも端子Ｐ３の接続状態を切り換える。なお、本実施形態においては、第１のスイッチ２６ａは閉じたままなので、第１のスイッチ２６ａを省略して、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２を直接接続しても良い。
【００２５】
これにより、第１の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部１１及び基準容量部１２が並列接続され、第２の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に基準容量部１２が接続されるように、静電容量型センサー素子１０の接続状態が切り換えられる。
【００２６】
センサー回路２０は、第１の積分期間において、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５を積分素子として用いて第１の積分動作を行う。また、センサー回路２０は、第２の積分期間において、基準容量部１２及びキャパシター２５を積分素子として用いて第２の積分動作を行う。
【００２７】
参照電位生成回路２１は、アナロググランド電位ＡＧＮＤよりも高い参照電位ＶＲＰと、アナロググランド電位ＡＧＮＤよりも低い参照電位ＶＲＮとを生成する。例えば、参照電位ＶＲＰを、ＡＧＮＤ＋０．１（Ｖ）とし、参照電位ＶＲＮを、ＡＧＮＤ−０．１（Ｖ）としても良い。
【００２８】
セレクター２２は、第１の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の一方を選択し、第２の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の他方を選択する。抵抗２３は、セレクター２２によって選択された参照電位が供給される一端と、オペアンプ２４の反転入力端子に接続された他端とを有している。
【００２９】
これにより、第１の積分期間において、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５に電荷が充電され、第２の積分期間において、基準容量部１２及びキャパシター２５から電荷が放電されるので、第１の積分期間において充電された電荷を強制的に放電する必要がなく、第２の積分期間における積分動作をスムーズに開始することができる。
【００３０】
コンパレーター２７は、オペアンプ２４の出力電位とアナロググランド電位ＡＧＮＤとを比較することにより、比較結果を表す出力信号を生成する。例えば、コンパレーター２７は、第１の積分期間においてオペアンプ２４の出力電位が上昇してアナロググランド電位ＡＧＮＤよりも高くなったときに出力信号をハイレベルに活性化させ、第２の積分期間においてオペアンプ２４の出力電位が下降してアナロググランド電位ＡＧＮＤよりも低くなったときに出力信号をローレベルに非活性化させる。
【００３１】
クロック信号発生器２８は、例えば、水晶振動子等を用いて発振動作を行う発振回路を含んでおり、所定の周波数を有するクロック信号を発生する。クロック信号は、複数のクロックパルスを含んでいる。クロック信号発生器２８によって発生されたクロックパルスは、カウンター２９に供給される。
【００３２】
カウンター２９は、第１及び第２の積分期間の開始前に、制御回路３０によってリセットされると共に、コンパレーター２７の出力信号が活性化されているときに、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期してカウント値をインクリメントする。このようにして、カウンター２９は、クロックパルスをカウントすることにより、第１の積分期間において第１のカウント値を得ると共に、第２の積分期間において第２のカウント値を得る。カウンター２９のカウント値は積分期間に比例するので、第１の積分期間に比例する第１のカウント値と、第２の積分期間に比例する第２のカウント値とに基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求めることができる。
【００３３】
制御回路３０は、セレクター２２、スイッチ回路２６、及び、カウンター２９等を制御すると共に、第１及び第２のカウント値に基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求める。ここで、制御回路３０は、第１の積分期間の終了を規定する第１のカウント値を予め設定しておくことにより、第１の積分期間の開始後にカウンター２９のカウント値が第１のカウント値と等しくなったときに第１の積分期間の終了を判定しても良い。第１のカウント値は、オペアンプ２４に供給される２つの電源電位とアナロググランド電位ＡＧＮＤとオペアンプ２４の最大出力電圧との関係を考慮して設定される。
【００３４】
さらに、制御回路３０は、第２の積分期間の開始後にコンパレーター２７の出力信号の変化に基づいて第２の積分期間の終了を判定する。制御回路３０は、第２の積分期間の終了を判定したときに、カウンター２９によって得られた第２のカウント値を取得する。その場合には、第１のカウント値を一定に保ち、第２のカウント値に基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求めることができる。
【００３５】
あるいは、オペアンプ２４の出力電位を所定の電位と比較するコンパレーター等を別途設けることにより、オペアンプ２４の出力電位が所定の電位に達すると、制御回路３０が、第１の積分期間の終了を判定しても良い。その場合には、制御回路３０が、第１の積分期間の終了を判定したときに、カウンター２９によって得られた第１のカウント値を取得する。
【００３６】
ここで、第１の実施形態に係る静電容量型センサー装置の動作例について説明する。準備段階として、制御回路３０は、解放端子ＮＣを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６を制御する。
【００３７】
オペアンプ２４は、交流信号に殆ど影響を与えないＤＣサーボ回路等の直流帰還回路（図示せず）を備えており、非反転入力端子にアナロググランド電位が供給されているので、出力電位もアナロググランド電位ＡＧＮＤと等しくなる。これにより、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５に蓄積されている電荷が放電する。また、制御回路３０は、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００３８】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＮを選択するようにセレクター２２を制御する。これにより、第１の積分期間が開始する。第１の積分期間においては、制御回路３０が、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６の制御を維持する。
【００３９】
第１の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＮに基づいて第１の積分動作を行う。第１の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位が上昇し、コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化される。
【００４０】
コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化されると、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値のインクリメントを開始する。カウンター２９によって得られるカウント値は、制御回路３０に出力される。
【００４１】
制御回路３０は、カウンター２９によって得られるカウント値を所定の第１のカウント値と比較することにより、カウンター２９によって得られるカウント値が第１のカウント値に達すると、第１の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００４２】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＰを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０の基準容量部１２を接続するようにスイッチ回路２６を制御する。これにより、第２の積分期間が開始する。
【００４３】
第２の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、基準容量部１２、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＰに基づいて第２の積分動作を行う。第２の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位は下降する。また、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値をインクリメントする。
【００４４】
コンパレーター２７は、オペアンプ２４の出力電位とアナロググランド電位ＡＧＮＤとを比較して、オペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤよりも低くなったときに、出力信号をローレベルに非活性化する。コンパレーター２７の出力信号がローレベルに非活性化されると、カウンター２９は、カウント値のインクリメントを停止する。また、制御回路３０は、第２の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９によって得られた第２のカウント値を取得する。
【００４５】
図２は、図１に示す静電容量型センサー装置における積分波形を示す図である。図２において、横軸は、時間を表しており、縦軸は、オペアンプ２４の出力電位を表している。図２に示すように、第１の積分期間Ｔ１において第１のカウント値Ｎ１が得られ、第２の積分期間Ｔ２において第２のカウント値Ｎ２が得られる。
【００４６】
図１に示すセレクター２２によって抵抗２３に印加される電位をＶＩＮとすると、積分回路が積分動作を開始してから時間ｔ（秒）が経過した時点におけるオペアンプ２４の出力電位ＶＯＵＴは、次式（１）によって表される。
ＶＯＵＴ＝Ｖ０−｛（ＶＩＮ−ＡＧＮＤ）／ＣＲ｝×ｔ  ・・・（１）
ここで、Ｖ０は、積分動作開始時におけるオペアンプ２４の出力電位（Ｖ）であり、Ｃは、オペアンプ２４の出力端子と非反転入力端子との間に接続される静電容量値（Ｆ）であり、Ｒは、抵抗２３の抵抗値（Ω）である。
【００４７】
第１の積分期間においては、セレクター２２によって抵抗２３に参照電位ＶＲＮが印加され、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５が並列接続され、積分動作開始時におけるオペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤである。従って、第１の積分期間Ｔ１（秒）が経過した時点におけるオペアンプ２４の出力電位Ｖ１は、次式（２）によって表される。
Ｖ１＝ＡＧＮＤ−｛（ＶＲＮ−ＡＧＮＤ）／（Ｃｍ＋Ｃｒ＋Ｃｓ）Ｒ｝×Ｔ１
・・・（２）
ここで、Ｃｍは、センサー容量部１１の静電容量値であり、Ｃｒは、基準容量部１２の静電容量値であり、Ｃｓは、キャパシター２５の静電容量値である。
【００４８】
一方、第２の積分期間においては、セレクター２２によって抵抗２３に参照電位ＶＲＰが印加され、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に、基準容量部１２及びキャパシター２５が並列接続され、積分動作開始時におけるオペアンプ２４の出力電位がＶ１である。従って、第２の積分期間Ｔ２（秒）が経過した時点におけるオペアンプ２４の出力電位Ｖ２は、次式（３）によって表される。
Ｖ２＝Ｖ１−｛（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）／（Ｃｒ＋Ｃｓ）Ｒ｝×Ｔ２  ・・・（３）
【００４９】
また、第２の積分期間Ｔ２が経過した時点において、オペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤであるとすると、次式（４）が得られる。
Ｖ２＝ＡＧＮＤ  ・・・（４）
式（２）〜（４）を用いてＶ１及びＶ２を消去すると、次式（５）が得られる。
Ｔ２＝｛（Ｃｒ＋Ｃｓ）／（Ｃｍ＋Ｃｒ＋Ｃｓ）｝×｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）／（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）｝×Ｔ１  ・・・（５）
【００５０】
また、第１の積分期間Ｔ１における第１のカウント値Ｎ１、及び、第２の積分期間Ｔ２における第２のカウント値Ｎ２は、クロック信号発生器２８が発生するクロック信号の周波数ｆｏｓｃを用いて、次式（６）及び（７）によって表される。
Ｎ１＝ｆｏｓｃ×Ｔ１  ・・・（６）
Ｎ２＝ｆｏｓｃ×Ｔ２  ・・・（７）
式（６）及び（７）を式（５）に代入すると、次式（８）が得られる。
Ｎ２＝｛（Ｃｒ＋Ｃｓ）／（Ｃｍ＋Ｃｒ＋Ｃｓ）｝×｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）／（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）｝×Ｎ１  ・・・（８）
【００５１】
第２のカウント値Ｎ２は、式（８）に示すように、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍに従って変化する。従って、基準容量部１２の静電容量値Ｃｒ、キャパシター２５の静電容量値Ｃｓ、及び、第１のカウント値Ｎ１が既知である場合に、第２のカウント値Ｎ２を計測することにより、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍに対応する測定値を求めることができる。センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍは、次式（９）によって表される。
Ｃｍ＝｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）Ｎ１−（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ２）｝／｛（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ２）｝×（Ｃｒ＋Ｃｓ）  ・・・（９）
【００５２】
このように、少なくとも第２のカウント値Ｎ２を計測して、式（９）に従って演算を行うことにより、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍに対応する測定値が求められる。あるいは、少なくとも第２のカウント値Ｎ２と測定値とが対応付けられたルックアップテーブルを格納する格納部（メモリー等）をセンサー回路２０又はその外部に設けておき、計測された少なくとも第２のカウント値Ｎ２に基づいてルックアップテーブルを参照することにより、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍに対応する測定値を求めるようにしても良い。また、第１及び第２の積分動作を繰り返し行うことによって複数の測定値を求め、それらの平均値を算出しても良い。
【００５３】
図３は、図１に示す静電容量型センサー装置におけるキャパシターの有無による積分波形の違いを示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）において、横軸は、時間を表しており、縦軸は、オペアンプ２４の出力電位を表している。また、参照電位ＶＲＰ及びＶＲＮ、及び、オペアンプの最大出力電圧（Ｖ１−ＡＧＮＤ）は一定である。
【００５４】
図３（ａ）は、図１に示す静電容量型センサー装置においてキャパシター２５が存在しない場合の積分波形を示している。その場合に、第１の積分期間Ｔ１におけるオペアンプ２４の出力電位の傾きは、抵抗２３の抵抗値Ｒとセンサー容量部１１及び基準容量部１２の静電容量値（Ｃｍ＋Ｃｒ）との時定数によって決定される。また、第２の積分期間Ｔ２におけるオペアンプ２４の出力電位の傾きは、抵抗２３の抵抗値Ｒと基準容量部１２の静電容量値Ｃｒとの時定数によって決定される。
【００５５】
従って、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍ及び基準容量部１２の静電容量値Ｃｒが小さいと、オペアンプ２４の出力電位の傾きが急峻になる。一方、オペアンプの最大出力電圧（Ｖ１−ＡＧＮＤ）は限られているので、第１のカウント値Ｎ１及び第２のカウント値Ｎ２を大きくできず、十分な分解能を確保することができない。
【００５６】
図３（ｂ）は、図１に示す静電容量型センサー装置においてキャパシター２５が存在する場合の積分波形を示している。その場合に、第１の積分期間Ｔ１におけるオペアンプ２４の出力電位の傾きは、抵抗２３の抵抗値Ｒとセンサー容量部１１及び基準容量部１２及びキャパシター２５の静電容量値（Ｃｍ＋Ｃｒ＋Ｃｓ）との時定数によって決定される。また、第２の積分期間Ｔ２におけるオペアンプ２４の出力電位の傾きは、抵抗２３の抵抗値Ｒと基準容量部１２及びキャパシター２５の静電容量値（Ｃｒ＋Ｃｓ）との時定数によって決定される。
【００５７】
従って、キャパシター２５を追加することにより、オペアンプ２４の出力電位の傾きをなだらかにすることができる。その結果、第１のカウント値Ｎ１及び第２のカウント値Ｎ２を大きくして、十分な分解能を確保することができる。同様の効果は、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの差分を小さくしたり、抵抗２３の抵抗値Ｒを大きくしたりすることによっても、達成することができる。
【００５８】
図４は、図１に示す静電容量型センサー装置におけるアナロググランド電位の設定によるオペアンプの出力電位の違いを示す図である。図４（ａ）及び（ｂ）において、横軸は、時間を表しており、縦軸は、オペアンプ２４の出力電位を表している。オペアンプ２４は、高電位側の電源電位ＶＤＤ及び低電位側の電源電位ＶＳＳが供給されて動作する。
【００５９】
図４（ａ）に示す第１の設定方法においては、アナロググランド電位ＡＧＮＤが、電源電位ＶＤＤと電源電位ＶＳＳとの略中点に設定される。一例として、電源電位ＶＤＤが３Ｖで、電源電位ＶＳＳが０Ｖである場合に、アナロググランド電位ＡＧＮＤを１．５Ｖに設定し、参照電位ＶＲＰを１．６Ｖに設定し、参照電位ＶＲＮを１．４Ｖに設定しても良い。
【００６０】
第１の設定方法によれば、セレクター２２が、第１の積分期間Ｔ１において参照電位ＶＲＮを選択し、第２の積分期間Ｔ２において参照電位ＶＲＰを選択しても良いし、あるいは、第１の積分期間Ｔ１において参照電位ＶＲＰを選択し、第２の積分期間Ｔ２において参照電位ＶＲＮを選択しても良い。
【００６１】
セレクター２２が、第１の積分期間Ｔ１において参照電位ＶＲＮを選択し、第２の積分期間Ｔ２において参照電位ＶＲＰを選択する場合には、オペアンプ２４の出力電位が、図４（ａ）に示す第１の動作範囲において変化する。オペアンプ２４の出力電位は電源電位ＶＤＤまで上昇することができるので、オペアンプ２４の最大出力電圧は、１．５Ｖ（＝３Ｖ−１．５Ｖ）となる。
【００６２】
一方、セレクター２２が、第１の積分期間Ｔ１において参照電位ＶＲＰを選択し、第２の積分期間Ｔ２において参照電位ＶＲＮを選択する場合には、オペアンプ２４の出力電位が、図４（ａ）に示す第２の動作範囲において変化する。オペアンプ２４の出力電位は電源電位ＶＳＳまで下降することができるので、オペアンプ２４の最大出力電圧は、１．５Ｖ（＝１．５Ｖ−０Ｖ）となる。
【００６３】
図４（ｂ）に示す第２の設定方法においては、アナロググランド電位ＡＧＮＤが電源電位ＶＳＳの近くに設定される。アナロググランド電位ＡＧＮＤを可能な限り電源電位ＶＳＳに近付けるためには、参照電位ＶＲＮが電源電位ＶＳＳに略等しくなるようにすれば良い。一例として、電源電位ＶＤＤが３Ｖで、電源電位ＶＳＳが０Ｖである場合に、参照電位ＶＲＮを０Ｖに設定し、アナロググランド電位ＡＧＮＤを０．１Ｖに設定し、参照電位ＶＲＰを０．２Ｖに設定しても良い。
【００６４】
第２の設定方法によれば、セレクター２２が、第１の積分期間Ｔ１において参照電位ＶＲＮを選択し、第２の積分期間Ｔ２において参照電位ＶＲＰを選択する。これにより、オペアンプ２４の出力電位が、図４（ｂ）に示す第３の動作範囲において変化する。オペアンプ２４の出力電位は電源電位ＶＤＤまで上昇することができるので、オペアンプ２４の最大出力電圧を１．５Ｖとする場合に、電源電位ＶＤＤは１．６Ｖ（＝０．１Ｖ＋１．５Ｖ）で足りる。このように、電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）を低減する場合には、アナロググランド電位ＡＧＮＤを電源電位ＶＳＳの近くに設定することにより、オペアンプ２４のダイナミックレンジを確保することができる。
【００６５】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び／又は基準容量部１２を選択的に接続する簡単な回路構成で安定に積分動作を行うことにより、静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を提供することができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る静電容量型センサー装置の構成は、図１に示す第１の実施形態に係る静電容量型センサー装置の構成と同様であるが、その動作が異なっている。第２の実施形態に係る静電容量型センサー装置のセンサー回路２０は、第１及び第２の積分動作に加えて、第３の積分期間において、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５を積分素子として用いて第３の積分動作を行う。また、センサー回路２０は、第４の積分期間において、センサー容量部１１及びキャパシター２５を積分素子として用いて第４の積分動作を行う。なお、第１及び第２の積分動作と第３及び第４の積分動作との内のいずれが先に行われても良い。
【００６７】
セレクター２２は、第１の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の一方を選択し、第２の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の他方を選択する。また、セレクター２２は、第３の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の一方を選択し、第４の積分期間において、参照電位ＶＲＰと参照電位ＶＲＮとの内の他方を選択する。
【００６８】
スイッチ回路２６は、第１の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２及びＰ３が接続され、第２の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２が接続されるように、端子Ｐ３の接続状態を切り換える。これにより、第１の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部１１及び基準容量部１２が並列接続され、第２の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に基準容量部１２が接続されるように、静電容量型センサー素子１０の接続状態が切り換えられる。
【００６９】
また、スイッチ回路２６は、第３の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ２及びＰ３が接続され、第４の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子に端子Ｐ３が接続されるように、端子Ｐ２の接続状態を切り換える。これにより、第３の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部１１及び基準容量部１２が並列接続され、第４の積分期間において、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間にセンサー容量部１１が接続されるように、静電容量型センサー素子１０の接続状態が切り換えられる。
【００７０】
カウンター２９は、第１〜第４の積分期間の開始前に、制御回路３０によってリセットされると共に、コンパレーター２７の出力信号が活性化されているときに、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期してカウント値をインクリメントする。このようにして、カウンター２９は、クロックパルスをカウントすることにより、第１の積分期間において第１のカウント値を得ると共に、第２の積分期間において第２のカウント値を得る。また、カウンター２９は、第３の積分期間において第３のカウント値を得ると共に、第４の積分期間において第４のカウント値を得る。
【００７１】
制御回路３０は、セレクター２２、スイッチ回路２６、及び、カウンター２９等を制御すると共に、第１〜第４のカウント値に基づいて、検出対象の物理量の大きさに対応する測定値を求める。ここで、制御回路３０は、第１の積分期間の終了を規定する第１のカウント値を予め設定しておくことにより、第１の積分期間の開始後にカウンター２９のカウント値が第１のカウント値と等しくなったときに第１の積分期間の終了を判定しても良い。さらに、制御回路３０は、第２の積分期間の開始後にコンパレーター２７の出力信号の変化に基づいて第２の積分期間の終了を判定する。制御回路３０は、第２の積分期間の終了を判定したときに、カウンター２９によって得られた第２のカウント値を取得する。
【００７２】
また、制御回路３０は、第３の積分期間の終了を規定する第３のカウント値を予め設定しておくことにより、第３の積分期間の開始後にカウンター２９のカウント値が第３のカウント値と等しくなったときに第３の積分期間の終了を判定しても良い。さらに、制御回路３０は、第４の積分期間の開始後にコンパレーター２７の出力信号の変化に基づいて第４の積分期間の終了を判定する。制御回路３０は、第４の積分期間の終了を判定したときに、カウンター２９によって得られた第４のカウント値を取得する。
【００７３】
あるいは、オペアンプ２４の出力電位を所定の電位と比較するコンパレーター等を別途設けることにより、オペアンプ２４の出力電位が所定の電位に達すると、制御回路３０が、第１又は第３の積分期間の終了を判定しても良い。その場合には、制御回路３０が、第１又は第３の積分期間の終了を判定したときに、カウンター２９によって得られた第１又は第３のカウント値を取得する。
【００７４】
ここで、第２の実施形態に係る静電容量型センサー装置の動作例について説明する。準備段階として、制御回路３０は、解放端子ＮＣを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６を制御する。これにより、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５に蓄積されている電荷が放電する。また、制御回路３０は、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００７５】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＮを選択するようにセレクター２２を制御する。これにより、第１の積分期間が開始する。第１の積分期間においては、制御回路３０が、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６の制御を維持する。
【００７６】
第１の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＮに基づいて第１の積分動作を行う。第１の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位が上昇し、コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化される。
【００７７】
コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化されると、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値のインクリメントを開始する。カウンター２９によって得られるカウント値は、制御回路３０に出力される。
【００７８】
制御回路３０は、カウンター２９によって得られるカウント値を所定の第１のカウント値と比較することにより、カウンター２９によって得られるカウント値が第１のカウント値に達すると、第１の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００７９】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＰを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０の基準容量部１２を接続するようにスイッチ回路２６を制御する。これにより、第２の積分期間が開始する。
【００８０】
第２の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、基準容量部１２、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＰに基づいて第２の積分動作を行う。第２の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位は下降する。また、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値をインクリメントする。
【００８１】
コンパレーター２７は、オペアンプ２４の出力電位とアナロググランド電位ＡＧＮＤとを比較して、オペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤよりも低くなったときに、出力信号をローレベルに非活性化する。コンパレーター２７の出力信号がローレベルに非活性化されると、カウンター２９は、カウント値のインクリメントを停止する。また、制御回路３０は、第２の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９によって得られた第２のカウント値を取得する。
【００８２】
ここで、制御回路３０は、解放端子ＮＣを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６を制御する。これにより、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５に蓄積されている電荷が放電する。また、制御回路３０は、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００８３】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＮを選択するようにセレクター２２を制御する。これにより、第３の積分期間が開始する。第３の積分期間においては、制御回路３０が、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１及び基準容量部１２を並列接続するようにスイッチ回路２６の制御を維持する。
【００８４】
第３の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、センサー容量部１１、基準容量部１２、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＮに基づいて第３の積分動作を行う。第３の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位が上昇し、コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化される。
【００８５】
コンパレーター２７の出力信号がハイレベルに活性化されると、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値のインクリメントを開始する。カウンター２９によって得られるカウント値は、制御回路３０に出力される。
【００８６】
制御回路３０は、カウンター２９によって得られるカウント値を所定の第３のカウント値と比較することにより、カウンター２９によって得られるカウント値が第３のカウント値に達すると、第３の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９のカウント値をリセットする。
【００８７】
次に、制御回路３０は、参照電位ＶＲＰを選択するようにセレクター２２を制御すると共に、オペアンプ２４の出力端子と反転入力端子との間に静電容量型センサー素子１０のセンサー容量部１１を接続するようにスイッチ回路２６を制御する。これにより、第４の積分期間が開始する。
【００８８】
第４の積分期間において、抵抗２３、オペアンプ２４、センサー容量部１１、及び、キャパシター２５によって構成される積分回路が、参照電位ＶＲＰに基づいて第４の積分動作を行う。第４の積分動作によって、オペアンプ２４の出力電位は下降する。また、カウンター２９は、クロック信号発生器２８から供給されるクロックパルスに同期して、カウント値をインクリメントする。
【００８９】
コンパレーター２７は、オペアンプ２４の出力電位とアナロググランド電位ＡＧＮＤとを比較して、オペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤよりも低くなったときに、出力信号をローレベルに非活性化する。コンパレーター２７の出力信号がローレベルに非活性化されると、カウンター２９は、カウント値のインクリメントを停止する。また、制御回路３０は、第４の積分期間が終了したと判定して、カウンター２９によって得られた第４のカウント値を取得する。
【００９０】
第３の積分期間Ｔ３（秒）が経過した時点におけるオペアンプ２４の出力電位Ｖ３は、次式（１０）によって表される。
Ｖ３＝ＡＧＮＤ−｛（ＶＲＮ−ＡＧＮＤ）／（Ｃｍ＋Ｃｒ＋Ｃｓ）Ｒ｝×Ｔ３
・・・（１０）
【００９１】
また、第４の積分期間Ｔ４（秒）が経過した時点におけるオペアンプ２４の出力電位Ｖ４は、次式（１１）によって表される。
Ｖ４＝Ｖ３−｛（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）／（Ｃｍ＋Ｃｓ）Ｒ｝×Ｔ４・・・（１１）
第４の積分期間Ｔ４（秒）が経過した時点において、オペアンプ２４の出力電位がアナロググランド電位ＡＧＮＤであるとすると、次式（１２）が得られる。
Ｖ４＝ＡＧＮＤ  ・・・（１２）
【００９２】
式（６）、（７）、（１０）〜（１２）に基づいて、基準容量部１２の静電容量値Ｃｒは、次式（１３）によって表される。
Ｃｒ＝｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）Ｎ３−（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ４）｝／｛（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ４）｝×（Ｃｍ＋Ｃｓ）  ・・・（１３）
【００９３】
先に説明したように、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍは、第１のカウント値Ｎ１及び第２のカウント値Ｎ２を用いて、式（９）によって表される。式（９）と式（１３）とを連立させてキャパシター２５の静電容量値Ｃｓを消去すると、次式（１４）が得られる。
Ｃｍ／Ｃｒ＝｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）Ｎ１−（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ２）｝／｛（ＡＧＮＤ−ＶＲＮ）Ｎ３−（ＶＲＰ−ＡＧＮＤ）Ｎ４）｝×Ｎ３／Ｎ１  ・・・（１４）
【００９４】
このように、少なくとも第２のカウント値Ｎ２及び第４のカウント値Ｎ４を計測して、式（１４）に従って演算を行うことにより、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍと基準容量部１２の静電容量値Ｃｒとの比に対応する測定値が求められる。あるいは、少なくとも第２のカウント値Ｎ２及び第４のカウント値Ｎ４と測定値とが対応付けられたルックアップテーブルを格納する格納部（メモリー等）をセンサー回路２０又はその外部に設けておき、計測された少なくとも第２のカウント値Ｎ２及び第４のカウント値Ｎ４に基づいてルックアップテーブルを参照することにより、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍと基準容量部１２の静電容量値Ｃｒとの比に対応する測定値を求めるようにしても良い。また、第１〜第４の積分動作を繰り返し行うことによって複数の測定値を求め、それらの平均値を算出しても良い。
【００９５】
本発明の第２の実施形態によれば、静電容量型センサー素子１０の製造工程において、センサー容量部１１の静電容量値Ｃｍと基準容量部１２の静電容量値Ｃｒとが同様にばらついたとしても（例えば、＋１０％）、センサー容量部１１の静電容量と基準容量部１２の静電容量との比に対応する測定値においてばらつきの影響がキャンセルされるので、検出対象の物理量の大きさを精度良く求めることができる。しかも、キャパシター２５を用いてオペアンプ２４の出力電位の傾きをなだらかにすることにより、第１〜第４のカウント値Ｎ１〜Ｎ４を大きくして、十分な分解能を確保することができる。
【００９６】
本発明の一実施形態に係る電子機器は、上記いずれかの実施形態に係る静電容量型センサー装置を備えている。これにより、簡単な回路構成で安定に積分動作を行うことにより静電容量に基づいて検出対象の物理量の大きさを検出する静電容量型センサー装置を備える各種の電子機器を提供することができる。
【００９７】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０…静電容量型センサー素子、１１…センサー容量部、１２…基準容量部、２０…センサー回路、２１…参照電位生成回路、２２…セレクター、２３…抵抗、２４…オペアンプ、２５…キャパシター、２６…スイッチ回路、２６ａ、２６ｂ…スイッチ、２７…コンパレーター、２８…クロック信号発生器、２９…カウンター、３０…制御回路、Ｐ１〜Ｐ３…端子
【図１】
2015152508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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