(57)【要約】【課題】被測定対象との距離に比例した出力が得られる静電容量検出装置を提供する。【解決手段】静電容量検出装置に、オペアンプ１１の出力端子と入力端子（−）の間に接続された並列の基準容量１３と開閉スイッチ１４と、センサ電極Ｅ１と電源電位Ｖ１との間に接続された開閉スイッチ１６と、センサ電極Ｅ１とオペアンプ１１の入力端子（−）との間に接続された開閉スイッチ１５とを備えておき、開閉スイッチ１４を閉状態にして開状態に戻すスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ１５を閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作と、開閉スイッチ１６を開状態から閉状態にして再び開状態に戻す第３のスイッチ操作とを繰り返し行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第１の固定電位が入力された第１の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第１の基準容量と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第１の開閉スイッチと、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第２の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第１の電源電位に接続された第３の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第１のセンサ電極と、
前記第１の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第１のスイッチ操作を行った後、前記第２の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第２のスイッチ操作と、前記第３の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第３のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第１の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続され、該第１の差動増幅器の出力電圧と他方の入力端子に入力された電圧とを比較する比較器と、
前記第２のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第２のスイッチ操作の回数に基づき、前記第１のセンサ電極と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする静電容量検出装置。
【請求項２】
前記比較器の前記他方の入力端子に入力される電圧が、当該比較器の前記一方の入力端子に入力される電圧とは逆相であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量検出装置。
【請求項３】
前記第１の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第４の開閉スイッチと、
前記第４の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第１の補正電位に接続された第１の補正容量と、
前記第４の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第１の補正電位に接続された第５の開閉スイッチと、
前記スイッチ制御手段は、前記第４の開閉スイッチを前記第２の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第５の開閉スイッチを前記第３の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量検出装置。
【請求項４】
前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第１のシールド部材と、
前記第１のシールド部材を、少なくとも前記第２の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の固定電位に保つ第１の電位供給回路と、
前記第１のシールド部材を少なくとも前記第３の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の電源電位に保つ第２の電位供給回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量検出装置。
【請求項５】
前記第１の電位供給回路と前記第１のシールド部材との間に接続された第１の電流検出回路と、
前記第３の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第１のシールド部材に前記第１の電源電位とは異なる電位を印加する第１の電位印加手段と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の静電容量検出装置。
【請求項６】
前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第１のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第１の外部シールド部材を備え、
前記第１の外部シールド部材は定電位に設定されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の静電容量検出装置。
【請求項７】
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第１の固定電位が入力された第１の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第１の基準容量と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第１の開閉スイッチと、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第２の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第１の電源電位に接続された第３の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第１のセンサ電極と、
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第２の固定電位が入力された第２の差動増幅器と、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第２の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第２の基準容量と、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第２の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第４の開閉スイッチと、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第５の開閉スイッチと、
前記第５の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第２の電源電位に接続された第６の開閉スイッチと、
前記第５の開閉スイッチの他端に接続されると共に前記導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第２のセンサ電極と、
前記第１の開閉スイッチ及び第４の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第１のスイッチ操作を行った後、前記第２の開閉スイッチ及び第５の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第２のスイッチ操作と、前記第３の開閉スイッチ及び第６の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第３のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第１の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続されると共に前記第２の差動増幅器の出力端子に他方の入力端子が接続され、該第１の差動増幅器の出力電圧と該第２の差動増幅器の出力電圧とを比較する比較器と、
前記第２のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第２のスイッチ操作の回数に基づき、前記第１のセンサ電極及び前記第２のセンサ電極の少なくとも一方と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする静電容量検出装置。
【請求項８】
前記第１の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第７の開閉スイッチと、
前記第７の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第１の補正電位に接続された第１の補正容量と、
前記第７の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第１の補正電位に接続された第８の開閉スイッチと、
前記第２の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第９の開閉スイッチと、
前記第９の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第２の補正電位に接続された第２の補正容量と、
前記第９の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第１の補正電位に接続された第１０の開閉スイッチとを備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第７の開閉スイッチ及び第９の開閉スイッチを前記第２の開閉スイッチ及び第５の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第８の開閉スイッチ及び第１０の開閉スイッチを前記第３の開閉スイッチ及び第６の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項７に記載の静電容量検出装置。
【請求項９】
前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第１のシールド部材と、
前記第１のシールド部材を、少なくとも前記第２の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の固定電位に保つ第１の電位供給回路と、
前記第１のシールド部材を少なくとも前記第３の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の電源電位に保つ第２の電位供給回路と、
前記第２のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第２のセンサ電極と前記第５及び第６の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第２のシールド部材と、
前記第２のシールド部材を、少なくとも前記第５の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第２の固定電位に保つ第３の電位供給回路と、
前記第２のシールド部材を少なくとも前記第６の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第２の電源電位に保つ第４の電位供給回路と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の静電容量検出装置。
【請求項１０】
前記第１の電位供給回路と前記第１のシールド部材との間に接続された第１の電流検出回路と、
前記第３の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第１のシールド部材に前記第１の電源電位とは異なる電位を印加する第１の電位印加手段と、
前記第３の電位供給回路と前記第２のシールド部材との間に接続された第２の電流検出回路と、
前記第４の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第２のシールド部材に前記第２の電源電位とは異なる電位を印加する第２の電位印加手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の静電容量検出装置。
【請求項１１】
前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第１のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第１の外部シールド部材と、
前記第２のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第２のセンサ電極と前記第５及び第６の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第２のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第２の外部シールド部材とを備え、
前記第１の外部シールド部材及び第２の外部シールド部材は、任意の定電位に設定されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の静電容量検出装置。
【請求項１２】
前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極の面積は等しく、該第１のセンサ電極の重心と該第２のセンサ電極の重心とはほぼ一致することを特徴とする請求項７に記載の静電容量検出装置。
【請求項１３】
前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極は、前記重心を通る２つ以上の平面に対して対称に配されていることを特徴とする請求項１２に記載の静電容量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電容量検出装置には、例えば特許文献１，２に記載されたものがある。
【特許文献１】米国特許第６４６６０３６号明細書
【特許文献２】特開２００５−１０６６６５号公報
【０００３】
静電容量検出装置は、例えば自動車等の車両用ドアの開閉を制御するシステムに組込まれ、その静電容量検出装置の検出信号が、開錠をするときのトリガとして用いられている。具体的には、ユーザが車両に近づいて、車載された制御装置とユーザとの間でＩＤコードの照合が行われた結果、制御システムがアンロック許可モードに遷移する。この際に、ユーザが車両用ドアのアウトサイドハンドル内に配置されたアンロックセンサ（電極）に触れると、静電容量検出装置がその電極の静電容量の変化を検出し、開解のトリガ信号を出力する。換言すると、静電容量検出装置はユーザからのアンロックの意思を静電容量の変化で検出し、制御システムが開錠のトリガ信号を出力する。
【０００４】
また、静電容量検出装置には、車両の後突時の鞭打ちを低減するために乗員の頭部と座席のヘッドレストとの距離を制御する安全装置に組み込まれ、ヘッドレストに内蔵された電極と人体との距離に応じて静電容量が変化することを利用し、頭部とヘッドレストとの間の距離を検出する距離センサとして用いられるというニーズもある。
【０００５】
上記特許文献１に示された静電容量検出装置では、図４４のように、基準容量Ｃｓの一端に開閉スイッチＳ１を介して直流電圧源が接続され、基準容量Ｃｓの他端にはセンサ電極Ｅ１を介して片側が接地あるいは自由空間に接続された被測定容量Ｃｘが接続され、基準容量Ｃｓの他端とグランドとの間には、開閉スイッチＳ２が接続され、基準容量Ｃｓの両端には開閉スイッチＳ３が接続され、基準容量Ｃｓの一端には該一端の電位を測定する電位測定部としてのコンパレータＣＭＰ及び制御回路が接続されている。
【０００６】
この静電容量検出装置は、図４５のように、まずスイッチＳ２及びスイッチＳ３を閉操作して基準容量Ｃｓ及び被測定容量Ｃｘの電荷を放電させる。つぎに、スイッチＳ１を閉操作して直流電圧源によって基準容量Ｃｓと被測定容量Ｃｘを充電し、基準容量の電位を、基準容量Ｃｓと被測定容量Ｃｘの容量比で定まる電圧に上昇させた後にスイッチＳ１を開操作し、さらにスイッチＳ２を閉じて基準容量Ｃｓの他端を接地して被測定容量Ｃｘの電荷を放電させるとともに、制御部によって基準容量Ｃｓの電位を測定する動作を繰り返し、基準容量Ｃｓの電位が設定電位に上昇するまでの回数をカウントする。そして、この基準容量Ｃｓの電位が設定電位に上昇するまでの回数の増減により、被測定容量Ｃｘの容量値の変化の有無を検出している。
【０００７】
特許文献１には、また、２つの被測定容量の変化の有無を検出する静電容量検出装置も記載されている。この静電容量検出装置では、基準容量Ｃｓの両端にそれぞれセンサ電極が接続され、各センサ電極に片側が接地或いは自由空間に接続された２つの被測定容量Ｃｘ１，Ｃｘ２がそれぞれ接続されている。基準容量Ｃｓの一端は、開閉スイッチＳ１を介して直流電圧源が接続されると共に開閉スイッチＳ２を介して接地されている。基準容量Ｃｓの他端は、開閉スイッチＳ３を介して直流電圧源が接続されると共に開閉スイッチＳ４を介して接地されている。静電容量検出装置では、開閉スイッチＳ１〜Ｓ４を操作し、基準容量Ｃｓの両端の電位をそれぞれ測定する２つの電位測定部により測定して、２つの被測定容量Ｃｘ１，Ｃｘ２の変化の有無を検出している。
【０００８】
さらに、特許文献２に示された静電容量検出装置は、両端間に開閉スイッチＳ１が接続された基準容量Ｃｓの一端が直流電圧源に接続され、その基準容量Ｃｓの他端が開閉スイッチＳ２を介して被測定容量Ｃｘの一端に接続され、被測定容量Ｃｘの他端が接地され、被測定容量Ｃｘの両端間には開閉スイッチＳ３が接続されている。この静電容量検出装置では、開閉スイッチＳ１を閉にし、開に戻す第１のスイッチ動作を行った後、開閉スイッチＳ２を閉にしてから開にする第２のスイッチ操作と、開閉スイッチＳ３を閉にしてから開に戻す第３のスイッチ操作を交互に繰り返し、基準容量Ｃｓの他端の電位が所定電位に変化するまでの第２のスイッチ動作の回数に基づいて、被測定容量Ｃｘの静電容量値の変化を検出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例では、充電された基準容量に被測定容量を接続する処理を繰り返して、基準容量の電位を測定するので、その電位が、基準容量を被測定容量と基準容量の和で割った値を被測定容量の接続回数乗じた値、つまり、基準容量を被測定容量と基準容量との和で割った値を底とし、前記接続回数を指数とする指数関数の一次関数となる。よって、被測定容量であるセンサ電極が形成する静電容量の値が小さく、また、その変化量が少ないと、容量検出の精度が低くなる。また、静電容量検出装置をセンサ電極間の距離を測定する距離センサとして使用した場合、基準容量の電位が前述の指数関数の一次関数となるため、簡便な回路で距離に比例した出力にすることが困難であった。
本発明は、以上のような現状を鑑みてなされた発明であり、簡便な回路でセンサ電極の距離に比例した出力を得られる静電容量検出装置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】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る静電容量検出装置は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第１の固定電位が入力された第１の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第１の基準容量と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第１の開閉スイッチと、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第２の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第１の電源電位に接続された第３の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第１のセンサ電極と、
前記第１の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第１のスイッチ操作を行った後、前記第２の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第２のスイッチ操作と、前記第３の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第３のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第１の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続され、該第１の差動増幅器の出力電圧と他方の入力端子に入力された電圧とを比較する比較器と、
前記第２のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第２のスイッチ操作の回数に基づき、前記第１のセンサ電極と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、前記比較器の前記他方の入力端子に入力される電圧が、当該比較器の前記一方の入力端子に入力される電圧とは逆相であってもよい。
【００１２】
さらにまた、前記第１の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第４の開閉スイッチと、
前記第４の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第１の補正電位に接続された第１の補正容量と、
前記第４の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第１の補正電位に接続された第５の開閉スイッチと、
前記スイッチ制御手段は、前記第４の開閉スイッチを前記第２の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第５の開閉スイッチを前記第３の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、ようにしてもよい。
【００１３】
また、前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第１のシールド部材と、
前記第１のシールド部材を、少なくとも前記第２の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の固定電位に保つ第１の電位供給回路と、
前記第１のシールド部材を少なくとも前記第３の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の電源電位に保つ第２の電位供給回路と、
を備えてもよい。
【００１４】
この場合、前記第１の電位供給回路と前記第１のシールド部材との間に接続された第１の電流検出回路と、
前記第３の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第１のシールド部材に前記第１の電源電位とは異なる電位を印加する第１の電位印加手段と、
を備えてもよい。
【００１５】
また、前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第１のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第１の外部シールド部材を備え、
前記第１の外部シールド部材は定電位に設定されてもよい。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る静電容量検出装置は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第１の固定電位が入力された第１の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第１の基準容量と、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第１の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第１の開閉スイッチと、
前記第１の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第２の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第１の電源電位に接続された第３の開閉スイッチと、
前記第２の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第１のセンサ電極と、
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第２の固定電位が入力された第２の差動増幅器と、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第２の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第２の基準容量と、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第２の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第４の開閉スイッチと、
前記第２の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第５の開閉スイッチと、
前記第５の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第２の電源電位に接続された第６の開閉スイッチと、
前記第５の開閉スイッチの他端に接続されると共に前記導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第２のセンサ電極と、
前記第１の開閉スイッチ及び第４の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第１のスイッチ操作を行った後、前記第２の開閉スイッチ及び第５の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第２のスイッチ操作と、前記第３の開閉スイッチ及び第６の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第３のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第１の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続されると共に前記第２の差動増幅器の出力端子に他方の入力端子が接続され、該第１の差動増幅器の出力電圧と該第２の差動増幅器の出力電圧とを比較する比較器と、
前記第２のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第２のスイッチ操作の回数に基づき、前記第１のセンサ電極及び前記第２のセンサ電極の少なくとも一方と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
なお、前記第１の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第７の開閉スイッチと、
前記第７の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第１の補正電位に接続された第１の補正容量と、
前記第７の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第１の補正電位に接続された第８の開閉スイッチと、
前記第２の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第９の開閉スイッチと、
前記第９の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第２の補正電位に接続された第２の補正容量と、
前記第９の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第２の補正電位に接続された第１０の開閉スイッチとを備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第７の開閉スイッチ及び第９の開閉スイッチを前記第２の開閉スイッチ及び第５の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第８の開閉スイッチ及び第１０の開閉スイッチを前記第３の開閉スイッチ及び第６の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、ようにしてもよい。
【００１８】
また、前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第１のシールド部材と、
前記第１のシールド部材を、少なくとも前記第２の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の固定電位に保つ第１の電位供給回路と、
前記第１のシールド部材を少なくとも前記第３の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第１の電源電位に保つ第２の電位供給回路と、
前記第２のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第２のセンサ電極と前記第５及び第６の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第２のシールド部材と、
前記第２のシールド部材を、少なくとも前記第５の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第２の固定電位に保つ第３の電位供給回路と、
前記第２のシールド部材を少なくとも前記第６の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第２の電源電位に保つ第４の電位供給回路と、
を備えてもよい。
【００１９】
この場合、前記第１の電位供給回路と前記第１のシールド部材との間に接続された第１の電流検出回路と、
前記第３の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第１のシールド部材に前記第１の電源電位とは異なる電位を印加する第１の電位印加手段と、
前記第３の電位供給回路と前記第２のシールド部材との間に接続された第２の電流検出回路と、
前記第４の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第２のシールド部材に前記第２の電源電位とは異なる電位を印加する第２の電位印加手段と、
を備えてもよい。
【００２０】
また、前記第１のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第１のセンサ電極と前記第２及び第３の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第１のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第１の外部シールド部材と、
前記第２のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第２のセンサ電極と前記第５及び第６の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第２のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第２の外部シールド部材とを備え、
前記第１の外部シールド部材及び第２の外部シールド部材は、任意の定電位に設定されてもよい。
【００２１】
さらに、前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極の面積は等しく、該第１のセンサ電極の重心と該第２のセンサ電極の重心とはほぼ一致してもよい。
【００２２】
この場合、前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極は、前記重心を通る２つ以上の平面に対して対称に配されてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、距離センサとして使用した場合でも、簡便な回路構成で距離に比例した出力を得られる静電容量検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量検出装置１０を示す回路図である。
図２は、図１のＡ部を示す図である。
【００２５】
この静電容量検出装置１０は、第１の差動増幅器（以下、オペアンプという）１１と、比較器としてのコンパレータ１２と、第１の基準容量１３と、第１の開閉スイッチ１４と、第２の開閉スイッチ１５と、第３の開閉スイッチ１６と、第１のセンサ電極Ｅ１と、制御部１７とを備えている。制御部１７は、開閉スイッチ１４〜１６のスイッチングを制御するスイッチ制御手段１７ａ、開閉スイッチ１５のオン・オフ回数をカウントするカウント手段１７ｂと、コンパレータ１２の出力レベルが変化したか否かを判定し、コンパレータ２２の出力レベルが変化するまでにカウント手段１７ｂでカウントされた数に応じた出力信号を出力する判定手段１７ｃとを備えている。
【００２６】
オペアンプ１１の出力端子は、基準容量１３の一方の電極と開閉スイッチ１４の一端とコンパレータ１２の一方の入力端子（−）とに接続されている。オペアンプ１１の反転入力端子（−）に、基準容量１３の他方の電極と開閉スイッチ１４の他端と開閉スイッチ１５の一端が接続されている。開閉スイッチ１５の他端は、一端が第１の電源電位Ｖ１に接続された開閉スイッチ１６の他端とセンサ電極Ｅ１とに接続されている。オペアンプ１１の非反転入力端子（＋）は、第１の固定電位Ｖ３に接続されている。コンパレータ１２の他方の入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋は電源電位Ｖ４に固定され、コンパレータ１２の出力端子が制御部１７に接続されている。
【００２７】
センサ電極Ｅ１は、図２に示すように、ほぼ定電位の導電体Ｅ０に対向して導電体Ｅ０との間にコンデンサを形成する。センサ電極Ｅ１がそのコンデンサの一方の電極となる。このコンデンサの容量が被測容量Ｃｘ１１となる。
【００２８】
次に、図１の静電容量検出装置の動作を、図３を参照して説明する。
図３（ａ）〜（ｆ）は、図１の動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、この図３では、電位Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の高さの関係をＶ１＞Ｖ３＞Ｖ４としているが、電位Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の高さの関係をＶ１＜Ｖ３＜Ｖ４としてもよい。
【００２９】
図３は、初期状態として、電位ＶＥ１が電源電位Ｖ１に充電され、コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が電位Ｖ４よりも低くなっているものとして示されている。
制御部１７による制御により、開閉スイッチ１４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作（図３（ａ））を行った後、開閉スイッチ１５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作（図３（ｂ））と、開閉スイッチ１６を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第３のスイッチ操作（図３（ｃ））とを繰り返し行う。
【００３０】
第１のスイッチ操作により、基準容量１３の両電極間が短絡され、オペアンプ１１の出力端子及びコンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が電位Ｖ４を超えて電位Ｖ３に上昇し（図３（ｅ）），コンパレータ１２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに遷移する（図３（ｆ））。
【００３１】
第２のスイッチ操作により、それまでにセンサ電極Ｅ１に充電されていた電荷により、基準容量１３が充電されると共に、電位Ｖｉｎ−が低下する。センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１は、第２のスイッチング操作により低下するが、第３のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１が再び電源電位Ｖ１となる。
【００３２】
第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が電位Ｖ４以下になると、コンパレータ１２の出力信号が高レベルに遷移する。制御部１７は、コンパレータ１２の出力信号Ｖｏｕｔが遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【００３３】
ここで、基準容量１３と開閉スイッチ１４の並列回路は、オペアンプ１１の負帰還インピーダンスとなり、第１のスイッチ操作により、オペアンプ１１の出力端子の電位、つまりコンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−は、固定電位Ｖ３と同電位となる。第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すと、コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−は、第２のスイッチ操作の繰り返し回数ｎと、センサ電極Ｅ１を一方の電極とするコンデンサの被測定容量Ｃｘ１１と、基準容量１３の容量値Ｃｓ１と、電位Ｖ１，Ｖ３の関係から、
Ｖｉｎ−＝Ｖ３−ｎ×（Ｖ１−Ｖ３）×Ｃｘ１１／Ｃｓ１・・・（１）
となり、第２のスイッチ操作の回数ｎに比例して変化する。
【００３４】
上式より、コンパレータ１２の出力信号のレベルが遷移するまでの第２のスイッチ操作の回数ｎ０が十分大きければ、被測定容量Ｃｘ１１は、Ｃｘ１１×（Ｖ１−Ｖ３）×ｎ０≒Ｃｓ１×（Ｖ３−Ｖ４）より、次の式で表すことができる。
Ｃｘ１１＝（Ｖ３−Ｖ４）／（Ｖ１−Ｖ４）×Ｃｓ１／ｎ０・・・（２）
【００３５】
センサ電極Ｅ１が一方の電極となるコンデンサが平板コンデンサで構成されていると仮定すると、対象となる導電体Ｅ０までの距離ｄと被測定容量Ｃｘ１１は反比例の関係があり、（２）式より被測定容量Ｃｘ１１と回数ｎ０は反比例の関係にあるので、距離ｄと回数ｎ０は比例の関係にあり、図１の静電容量検出装置１０の構成を変えることなく直接、距離センサとして用いることができ、静電容量検出装置１０の出力を直接、距離情報として用いることができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
前述の第１の実施形態では、コンパレータ１２の他方の入力端子（＋）に固定の電源電位Ｖ４を与えていたが、コンパレータ１２の一方の入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−に対して逆相に変化する電位Ｖｉｎ＋を入力してもよい。その一例を第２の実施形態で示す。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量検出装置２０を示す回路図である。
図５は、図４の静電容量検出装置２０のＡ部を示す図である。
【００３８】
静電容量検出装置２０は、第１のオペアンプ２１を備えている。オペアンプ２１の出力端子がコンパレータ２２の一方の入力端子（−）に接続される共に、オペアンプ２１の出力端子には、第１の基準容量２３の一方の電極と第１の開閉スイッチ２４の一端とが接続されている。オペアンプ２１の反転入力端子に基準容量２３の他方の電極と開閉スイッチ２４の他端と第２の開閉スイッチ２５の一端とが、接続されている。開閉スイッチ２５の他端は、一端が第１の電源電位Ｖ１に接続される第３の開閉スイッチ２６の他端と第１のセンサ電極Ｅ１とに、接続されている。オペアンプ２１の非反転入力端子（＋）は、第１の固定電位Ｖ３に接続されている。
【００３９】
静電容量検出装置２０には、さらに、第２のオペアンプ３１が設けられている。オペアンプ３１の出力端子に、第２の基準容量３３の一方の電極と第４の開閉スイッチ３４の一端が接続されると共に、コンパレータ２２の他方の入力端子（＋）が接続されている。オペアンプ３１の反転入力端子（−）に基準容量３３の他方の電極と開閉スイッチ３４の他端と第５の開閉スイッチ３５の一端とが接続されている。
【００４０】
開閉スイッチ３５の他端は、一端が第２の電源電位Ｖ２に接続される第６の開閉スイッチ３６の他端と第２のセンサ電極Ｅ２とに接続されている。オペアンプ３１の非反転入力端子（＋）は、第２の固定電位Ｖ５に接続されている。コンパレータ２２の出力端子が制御部３７に接続されている。制御部３７は、開閉スイッチ２５〜２６，３４〜３６のスイッチングを制御するスイッチ制御手段３７ａ、開閉スイッチ２５，３５のオン・オフ回数をカウントするカウント手段３７ｂと、コンパレータ２２の出力レベルが変化したか否かを判定し、コンパレータ２２の出力レベルが変化するまでにカウント手段３７ｂでカウントされた数に応じた出力信号を出力する判定手段３７ｃとを備えている。
【００４１】
センサ電極Ｅ１，Ｅ２は、図５に示すように、検出対象の導電体Ｅ０に対向して導電体Ｅ０との間に被測定容量がＣｘ１１，Ｃｘ２１のコンデンサをそれぞれ形成し、センサ電極Ｅ１，Ｅ２が各コンデンサの一方の電極になる。また、センサ電極Ｅ１，Ｅ２は、近接して配置される。図５のＣｘ０は、センサ電極Ｅ１，Ｅ２間に形成される寄生容量である。
電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５の高さの関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ５＞Ｖ２であってもよいし、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ５＜Ｖ２でもよい。
【００４２】
次に、この静電容量検出装置２０の動作を図６を参照して説明する。
図６（ａ）〜（ｇ）は、図４の静電容量検出装置２０の動作を説明するためのタイミングチャートである。初期状態として、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１が電源電位Ｖ１に充電され、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２が電源電位Ｖ２に充電されているものとして示されている。
【００４３】
制御部３７は、開閉スイッチ２４，３４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ２５，３５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作と、開閉スイッチ２６，３６を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第３のスイッチ操作とを繰り返し行う。
【００４４】
第１のスイッチ操作により（図６（ａ））、基準容量２３，３３が放電され、オペアンプ２１の出力端子、つまりコンパレータ２２の一方の入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が上昇し、オペアンプ３１の出力端子であるコンパレータ２２の他方の入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋が下降する（図６（ｅ））。電位Ｖｉｎ−及び電位Ｖｉｎ＋の高低が逆転すると、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔが例えば高レベルから低レベルに遷移する（図６（ｇ））。
【００４５】
第２のスイッチ操作により（図６（ｂ））、センサ電極Ｅ１，Ｅ２（図６（ｄ），（ｆ））に充電されていた電荷によって、基準容量２３，３３が充電されると共に、コンパレータ２２の一方の入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が低下し，他方の入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋が上昇する。第３のスイッチ操作により（図６（ｃ））、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１が再び電源電位Ｖ１となり、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２が再び電源電位Ｖ２となる。
【００４６】
第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ２２の入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−のレベルと入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋のレベルが反転し、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔのレベルが遷移し、再び高レベルになる。
【００４７】
制御部３７は、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、オペアンプ２１、基準容量２３、開閉スイッチ２４〜２６及びセンサ電極Ｅ１が、第１の実施形態のオペアンプ１１、基準容量１３、開閉スイッチ１４〜１６及びセンサ電極Ｅ１と同様に動作する。そして、オペアンプ２１、基準容量２３、開閉スイッチ２４〜２６及びセンサ電極Ｅ１が低下する電位Ｖｉｎ−を生成するのに対し、オペアンプ３１、基準容量３３、開閉スイッチ３４〜３６及びセンサ電極Ｅ２が、逆相の電位Ｖｉｎ＋を生成してコンパレータ２２に与える。
【００４９】
ここで、電位Ｖｉｎ−の変化は、第２のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Ｃｘ１１にほぼ比例し、電位Ｖｉｎ＋の変化も第２のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Ｃｘ２１にほぼ比例する。被測定容量Ｃｘ１１，Ｃｘ２１は、センサ電極Ｅ１，Ｅ２と導電体Ｅ０との距離ｄに反比例するので、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルに遷移するまでにカウント手段でカウントされる数も距離ｄの関数となる。よって、静電容量検出装置２０を距離センサとして使用した場合に、静電容量検出装置２０の出力を距離情報として用いることができる。
【００５０】
また、被測定容量Ｃｘ１１，Ｃｘ２１に対応する電荷を基準容量２３，３３に蓄積し、基準容量２３，３３の両端の電位差に基づいた信号をコンパレータ２２で比較して被測定容量２３，３３の静電容量を検出する構成であるが、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１と第１の基準容量２３の容量Ｃｓ２の比ＳＥ１／Ｃｓ２と、センサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２と第２の基準容量３３の容量Ｃｓ３の比ＳＥ２／Ｃｓ３を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１とセンサ電極Ｅ１の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ１−Ｖ３）とセンサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２とセンサ電極Ｅ２の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ５−Ｖ２）を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。
【００５１】
例えば、センサ電極Ｅ１，Ｅ２の面積を等しくし、第１の基準容量２３と第２の基準容量３３の容量を等しくすることにより、コンパレータ２２に入力される電磁気的外乱の影響を抑制できる。さらに、Ｖ１−Ｖ３＝Ｖ５−Ｖ２とすることにより、センサ電極Ｅ１，Ｅ２でのラジオノイズの発生も抑制できる。
【００５２】
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る静電容量検出装置４０を示す回路図であり、図１中の要素と共通する要素には共通の符号が付されている。
【００５３】
この静電容量検出装置４０は、第１の実施形態と同様に接続された第１のオペアンプ１１と、コンパレータ１２と、第１の基準容量１３と、第１の開閉スイッチ１４と、第２の開閉スイッチ１５と、第３の開閉スイッチ１６と、第１のセンサ電極Ｅ１と、制御部１７とを備えている。
【００５４】
静電容量検出装置４０には、さらに、第７の開閉スイッチ４１と、第８の開閉スイッチ４２と、第１の補正容量４３とが設けられている。
開閉スイッチ４１の一端が、オペアンプ１１の反転入力端子（−）に接続され、開閉スイッチ４１の他端が、補正容量４３の一方の電極と開閉スイッチ４２の一端とに接続されている。開閉スイッチ４２の他端と補正容量４３の他方の電極とが、第１の補正電位Ｖ６に接続されている。尚、補正容量４３の他方の電極は、補正電位Ｖ６以外の定電位に接続されていてもよい。
【００５５】
制御部１７は、開閉スイッチ１４〜１６に加えて開閉４１，４２のスイッチングを制御する。ここで、開閉スイッチ４１は、制御部１７の制御により、開閉スイッチ１５と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ４２は、開閉スイッチ１６と同じタイミングで開閉する。
【００５６】
電源電位Ｖ１，Ｖ３及び補正電位Ｖ６の関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ６又はＶ１＜Ｖ３＜Ｖ６である。
補正容量４３の容量値Ｃｃ１又は補正電位Ｖ６の少なくとも一方は、調整可能とし、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線に寄生する寄生容量Ｃα１に対して、次の（３）式となるように、容量値Ｃｃ１及び補正電位Ｖ６を調整しておく。
（Ｖ１−Ｖ３）Ｃα１＝（Ｖ３−Ｖ６）Ｃｃ１・・・（３）
【００５７】
この静電容量検出装置４０は、制御部１７による制御により、開閉スイッチ１４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ１５，４１を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作と、開閉スイッチ１６，４２を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第３のスイッチ操作とを繰り返し行う。
【００５８】
第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返す場合、第３のスイッチ操作によってセンサ電極Ｅ１を一方の電極とするコンデンサが充電されると同時に寄生容量Ｃα１も充電される。そして、第２のスイッチ操作でセンサ電極Ｅ１を一方の電極とするコンデンサ及び寄生容量Ｃα１が、オペアンプ１１の反転入力端子（−）に接続されて放電する。
【００５９】
一方、補正容量４３は第３のスイッチ操作の時に放電し、第２のスイッチ操作のときにオペアンプ１１の反転入力端子（−）に接続される。こうして、４つのスイッチ類の開閉操作の１サイクル、すなわち、開閉スイッチ１６及び開閉スイッチ４２の閉操作と同スイッチ１６，４２の閉状態の一定時間後の開操作、これに続く開閉スイッチ１５及び開閉スイッチ４１の閉操作と同スイッチ１５，４１の閉状態の一定時間後の開操作が行われた後に、基準容量１３には、（４）式で示される電荷が充電される。
【００６０】
ここで、補正容量４３の容量値Ｃｃ１は、（３）式によって調整されているので、それまでに寄生容量Ｃαに充電されていた電荷に対応する電荷を充電することになる。よって、（３）式におけるＣα１とＣｃ１との関係式から、基準容量１３には、（Ｖ１−Ｖ３）Ｃｘ１１の電荷が、つまり、センサ電極Ｅ１を一方の電極とするコンデンサから放電された電荷に相当する電荷で充電される。即ち、基準容量１３における寄生容量Ｃα１の影響をなくすことができ、オペアンプ１１の出力信号、つまりコンパレータ１２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−における寄生容量Ｃα１の影響を除去できる。
（Ｖ１−Ｖ３）（Ｃｘ１１＋Ｃα１）＋（Ｖ６−Ｖ３）Ｃｃ１・・・（４）
【００６１】
第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ１２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が電源電位Ｖ４以下になると、コンパレータ１２の出力信号が高レベルに遷移する。制御部１７は、コンパレータ１２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【００６２】
以上のように、この第３の実施形態の静電容量検出装置４０では、オペアンプ１１と、コンパレータ１２と、基準容量１３と、開閉スイッチ１４〜１６と、センサ電極Ｅ１とを備え、第１の実施形態と同様に開閉スイッチ１４〜１６を開閉するので、第１の実施形態の静電容量検出装置１０と同様に、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が簡便である。さらに、開閉スイッチ４１，４２及び補正容量４３を設け、開閉スイッチ４１を開閉スイッチ１５と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ４２を開閉スイッチ１６と同じタイミングで開閉するため、寄生容量Ｃα１の影響をなくすことができ、静電容量の検出の精度が向上する。
【００６３】
［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る静電容量検出装置５０を示す回路図であり、図４中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
静電容量検出装置５０は、第１及び第２のオペアンプ２１，３１と、コンパレータ２２と、第１及び第２の基準容量２３，３３と、第１〜第６の開閉スイッチ２４，２５，２６，３４，３５，３６と、第１及び第２のセンサ電極Ｅ１，Ｅ２と、制御部３７とを備え、これらが第２の実施形態の図４と同様に接続されている。
【００６４】
この静電容量検出装置５０には、さらに、第７の開閉スイッチ５１、第８の開閉スイッチ５２、第１の補正容量５３、第９の開閉スイッチ５４、第１０の開閉スイッチ５５及び第２の補正容量５６が設けられている。
【００６５】
開閉スイッチ５１の一端が、オペアンプ２１の反転入力端子（−）に接続され、開閉スイッチ５１の他端が、補正容量５３の一方の電極と開閉スイッチ５２の一端とに接続されている。開閉スイッチ５２の他端と補正容量５３の他方の電極とが、第１の補正電位Ｖ６に接続されている。尚、補正容量５３の他方の電極は、補正電位Ｖ６以外の定電位に接続されていてもよい。
【００６６】
開閉スイッチ５４の一端が、オペアンプ３１の反転入力端子（−）に接続され、開閉スイッチ５４の他端が、補正容量５６の一方の電極と開閉スイッチ５５の一端とに接続されている。開閉スイッチ５５の他端と補正容量５６の他方の電極とが、第２の補正電位Ｖ７に接続されている。尚、補正容量５６の他方の電極は、補正電位Ｖ７以外の定電位に接続されていてもよい。
電位Ｖ１〜Ｖ５及び電位Ｖ６，Ｖ７の電位の高さとの関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ５＞Ｖ２かつＶ３＞Ｖ６かつＶ７＞Ｖ５の関係がある。
【００６７】
補正容量５３の容量値Ｃｃ１又は補正電位Ｖ６の少なくとも一方は、調整可能であり、補正容量５６の容量値Ｃｃ２又は補正電位Ｖ７の少なくとも一方は、調整可能としている。そして、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線に寄生する寄生容量Ｃα１に対して、（Ｖ１−Ｖ３）Ｃα１＝（Ｖ３−Ｖ６）Ｃｃ１となるように、容量値Ｃｃ１及び補正電位Ｖ６を調整しておく。
【００６８】
また、センサ電極Ｅ２及びセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ５４，５５とを接続する配線に寄生する寄生容量Ｃα２に対して、（Ｖ５−Ｖ２）Ｃα２＝（Ｖ７−Ｖ５）Ｃｃ２となるように、容量値Ｃｃ２及び補正電位Ｖ５を調整しておく。
制御部３７は、開閉スイッチ２４〜２６，３４〜３６に加えて開閉スイッチ５１，５２，５４，５５のスイッチングを制御する。ここで、開閉スイッチ５１，５４は、制御部３７の制御により、開閉スイッチ２５，３５と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ５２，５５は、開閉スイッチ２６，３６と同じタイミングで開閉する。
【００６９】
この静電容量検出装置５０は、第２の実施形態の静電容量検出装置２０と同様に、制御部３７による制御により、開閉スイッチ２４，３４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ２５，３５，５１，５４を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作と、開閉スイッチ２６，３６，５２，５５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第３のスイッチ操作と繰り返し行う。
【００７０】
第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返す場合、第３のスイッチ操作によってセンサ電極Ｅ１，Ｅ２を一方の電極とする各コンデンサが充電されると同時に寄生容量Ｃα１，Ｃα２も充電される。そして、第２のスイッチ操作でセンサ電極Ｅ１，Ｅ２を一方の電極とするコンデンサ及び寄生容量Ｃα１，Ｃα２が、オペアンプ２１，３１の反転入力端子（−）にそれぞれ接続されて放電する。
【００７１】
一方、補正容量５３，５６は第３のスイッチ操作の時に放電し、第２のスイッチ操作のときにオペアンプ２１，３１の反転入力端子（−）に接続される。こうして、第２のスイッチ操作１回と第３のスイッチ操作１回をセットにしたスイッチ類の開閉操作の１サイクルが行われた後に、基準容量２３には下記の（５）式に示される電荷が、また、基準容量３３には下記の（６）式に示される電荷が充電される。ここで、補正容量５３の容量値Ｃｃ１は、前述のように（Ｖ１−Ｖ３）Ｃα１＝（Ｖ３−Ｖ６）Ｃｃ１の式によって調整され、補正容量５６の容量値Ｃｃ２は（Ｖ５−Ｖ２）Ｃα２＝（Ｖ７−Ｖ５）Ｃｃ２の式によって調整されているので、それまでに寄生容量Ｃα１，Ｃα２に充電されていた電荷に対応する電荷を充電することになる。
【００７２】
よって、それらの式Ｃα１とＣｃ１との関係及びＣα２とＣｃ２の関係とから、基準容量２３には（Ｖ１−Ｖ３）Ｃｘ１１の電荷が、基準容量３３には（Ｖ２−Ｖ５）Ｃｘ２１の電荷が、つまり、センサ電極Ｅ１，Ｅ２を一方の電極とする各コンデンサから放電された電荷に相当する電荷で充電される。即ち、各基準容量２３，３３における寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響をそれぞれなくすことができ、オペアンプ２１，３１の出力信号、つまりコンパレータ３７の各入力端子の電位における寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響を除去できる。
（Ｖ１−Ｖ３）（Ｃｘ１１＋Ｃα１）＋（Ｖ６−Ｖ３）Ｃｃ１・・・（５）
（Ｖ２−Ｖ５）（Ｃｘ２１＋Ｃα２）＋（Ｖ７−Ｖ５）Ｃｃ２・・・（６）
【００７３】
制御部３７は、コンパレータ３７の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【００７４】
静電容量検出装置５０では、図４の第２の実施形態の静電容量検出装置２０に対し、開閉スイッチ５１，５２，５４，５５及び補正容量５３，５６を設け、（Ｖ１−Ｖ３）Ｃα１＝（Ｖ３−Ｖ６）Ｃｃ１及び（Ｖ５−Ｖ２）Ｃα２＝（Ｖ７−Ｖ５）Ｃｃ２となるように、Ｃｃ１またはＶ６，Ｃｃ２またはＶ７を調整するので、寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響をなくすことができ、静電容量の検出の精度が向上する。
【００７５】
さらに、第２の実施形態の静電容量検出装置２０と同様に、コンパレータ２２の出力が低レベルに遷移してから、ハイレベルに遷移するまで間に、上記スイッチ類が開閉操作されるサイクル数は、定電位の導体Ｅ０までの距離にほぼ比例するのに加えて、寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響をなくすことができるので、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が精度よくできる。
【００７６】
また、第２の実施形態の静電容量検出装置２０と同様に、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１と第１の基準容量２３の容量Ｃｓ２の比ＳＥ１／Ｃｓ２と、センサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２と第２の基準容量３３の容量Ｃｓ３の比ＳＥ２／Ｃｓ３を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１とセンサ電極Ｅ１の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ１−Ｖ３）とセンサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２とセンサ電極Ｅ２の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ４−Ｖ２）を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。
【００７７】
［第５の実施形態］
前述の第３及び第４の実施形態では、配線に寄生した寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響を補正容量４３，５３，５６を用いて排除し、静電容量の検出精度を向上させたが、シールド部材と開閉スイッチを用いて寄生容量Ｃα１，Ｃα２の影響をなくすことができる。この第５の実施形態から続く第１０の実施形態では、シールド部材を用いた静電容量検出装置を説明する。
【００７８】
図９，１０，１１は、本発明の第５の実施形態に係る静電容量検出装置６０を示す回路図であり、図１中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図１２は、図９〜１１中のＡ部のセンサ電極Ｅ１の周辺を模式的に示す説明図である。
【００７９】
静電容量検出装置６０は、第１の実施形態と同様に接続された第１のオペアンプ１１と、コンパレータ１２と、第１の基準容量１３と、第１の開閉スイッチ１４と、第２の開閉スイッチ１５と、第３の開閉スイッチ１６と、ほぼ定電位の導電体Ｅ０に対向してコンデンサを形成する第１のセンサ電極Ｅ１と、制御部１７とを備えている。
【００８０】
静電容量検出装置６０には、第１の実施形態とは異なり、第１のシールド部材Ｅｓ１が設けられている。シールド部材Ｅｓ１は、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。
【００８１】
シールド部材Ｅｓ１は、第１１の開閉スイッチ６３を介して第１の電源電位Ｖ１に、第１２の開閉スイッチ６４を介して第１の固定電位Ｖ３に接続されている。なお、図１０のように、オペアンプ６１の出力とオペアンプ６１の反転入力端子及びシールド部材Ｅｓ１を電気的に接続し、オペアンプ６１の非反転入力端子をスイッチ６３を介して電源電位Ｖ１に接続し、オペアンプ６１の非反転入力端子をスイッチ６４を介して固定電位Ｖ３に接続してもよい。
【００８２】
以下、図９及び図１０の静電容量検出装置の共通の動作について説明する。
制御部１７は、開閉スイッチ１４〜１６のスイッチングを制御すると共に、開閉スイッチ６３，６４のスイッチングも制御する。
電源電位Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の高さの関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ４としてもよいし、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ４としてもよい。
【００８３】
静電容量検出装置６０の基本的動作は、第１の実施形態と同じである。
図１３（ａ）〜（ｇ）は、図９及び図１０の静電容量検出装置６０の動作を説明するためのタイミングチャートであり、電源電位Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の高さの関係をＶ１＞Ｖ３＞Ｖ４としている。
【００８４】
静電容量検出装置６０では、第１の実施形態と同様に、制御部１７の制御により、開閉スイッチ１４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作（図１３（ａ））を行った後、開閉スイッチ１５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作（図１３（ｂ））と、開閉スイッチ１６を開状態から所定期間閉状にする第３のスイッチ操作（図１３（ｃ））とを繰り返す。尚、図１３（ｃ）のように、第１のスイッチ操作のときに、開閉スイッチ１６を開状態から所定期間閉状にしてもよい。
【００８５】
第１のスイッチ操作により、基準容量１３の両電極間が短絡され、コンパレータ１２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が電位Ｖ３に上昇し（図１３（ｅ）），コンパレータ１２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに遷移する（図１３（ｆ））。
【００８６】
第２のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ１に充電されていた電荷により、基準容量１３が充電されると共に、電位Ｖｉｎ−が低下する。センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１（図１３（ｄ））は、第２のスイッチング操作により低下するが、第３のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１が再び電源電位Ｖ１となる。
【００８７】
第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ１２の反転入力端子の電位Ｖｉｎ−が電源電位Ｖ４以下になると、コンパレータ１２の出力信号が高レベルに遷移する。制御部１７は、コンパレータ１２の出力信号Ｖｏｕｔが遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【００８８】
以上のように、オペアンプ１１と、コンパレータ１２と、基準容量１３と、開閉スイッチ１４〜１６と、センサ電極Ｅ１とを備え、第１の実施形態と同様に開閉スイッチ１４〜１６を開閉するので、第１の実施形態の静電容量検出装置１０と同様に、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が簡便である。
【００８９】
ここで、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０に対向する電極面以外の面と、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Ｃα１を持つ。この寄生容量Ｃα１には、開閉スイッチ１６が閉状態のときに電荷が蓄積され、センサ電極Ｅ１を一方の電極とするコンデンサに蓄積した電荷を基準容量１３に移動させるときに、寄生容量Ｃα１に蓄積された電荷も基準容量１３に移動する。そのため、不要な電荷が基準容量１３に蓄積され、静電容量検出装置６０としての検出精度を低下させると共に、電気的外乱の影響を受けやすい。
【００９０】
そのため、制御部１７は、開閉スイッチ６３，６４を制御し、開閉スイッチ１５が閉
状態から開状態に遷移後且つ開閉スイッチ１６が閉状態から開状態に遷移する前に開閉スイッチ６３を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移する前に開閉スイッチ６３を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ６４を開閉スイッチ１５と同時に開状態から閉状態に遷移させ、且つ制御部１７は、開閉スイッチ６３，６４が同時に閉状態とならないように制御している。上記のように開閉スイッチ６３，６４を制御し、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１（図１３（ｇ））を、少なくとも開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ１５が閉状態から開状態に遷移直後まで、電位Ｖ３と同電位にする。
【００９１】
シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１（図１３（ｇ））を、少なくとも開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ１５が閉状態から開状態に遷移直後まで電位Ｖ３と同電位にすることにより、開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ１５が閉状態から開状態に遷移直後まで、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６との間の配線と、シールド部材Ｅｓ１との間の容量に電荷の蓄積がなくなる。よって、この容量からの基準容量１３への電荷の移動がなくなり、寄生容量Ｃα１の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。
【００９２】
以上のように、本実施形態の静電容量検出装置６０は、センサ電極E１及びセンサ電極E１と開閉スイッチ１５，１６との間の配線に寄生する寄生容量Ｃα１の影響を抑制すると共に、さらに、次のような利点を有する。
【００９３】
図１３（g）のように、少なくとも開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ１５が閉状態から開状態に遷移直後まで、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１とセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１とをほぼ同電位とすることにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に絶縁不良があつた場合でも、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間のリーク電流を抑制できる。よって、誤差の少ない、静電容量の検出結果が得られる。
【００９４】
なお、図１１のように、オペアンプ６１の出力端子とオペアンプ６１の反転入力端子及びシールド部材Ｅｓ１を電気的に接続し、オペアンプ６１の非反転入力端子をセンサ電極Ｅ１に接続することにより、開閉スイッチ６３，６４を用いることなく、図９，１０の静電容量検出装置６０と同等の効果が得られる。
【００９５】
［第６の実施形態］
図１４及び図１５は、本発明の第６の実施形態に係る静電容量検出装置７０を示す構成図であり、図１０中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図１４に示す静電容量検出装置７０は、図１０の第５の実施形態の静電容量検出装置６０のシールド部材Ｅｓ１とオペアンプ６１の出力端子との間に第１の電流検出回路（電流検出）７１を設けたものであり、他の構成は、図１０の静電容量検出装置６０と同様である。
【００９６】
図１６（ａ）〜（ｇ）は、静電容量検出装置７０の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１３（ａ）〜（ｇ）に対応している。
静電容量検出装置７０の基本的動作は、静電容量検出装置６０と同様であり、図１６（ａ）〜（ｃ）のように、第１のスイッチ操作を行い、その後に第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返して行う。
【００９７】
ここで、制御部１７の制御により、第３のスイッチ操作で開閉スイッチ１６を開状態から閉状態に遷移させてから、開閉スイッチ６３を閉状態から開状態に遷移させて開閉スイッチ６４を閉状態とするまでに、期間Ｔ１を設けている。期間Ｔ１では、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１とシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１とは同電位とならない。
【００９８】
そこで、静電容量検出装置７０は電流検出回路７１を用い、オペアンプ６１からシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を期間Ｔ１で検出する。シールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。
【００９９】
以上のように、本実施形態の静電容量検出装置７０では、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を素早く検出することができるので、絶縁不良が発生した場合の対処を早く実施できる。
なお、シールド部材Ｅｓ１と、センサ電極Ｅ１及び該センサ電極Ｅ１に接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図１６の期間Ｔ１である必要はない。次の図１７に示す期間Ｔ２のタイミングでシールド部材Ｅｓ１と、センサ電極Ｅ１及び該センサ電極Ｅ１に接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
【０１００】
図１７（ａ）〜（ｇ）は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図である。
コンパレータ２２の出力Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに遷移してから、開閉スイッチ１４が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ１５が開状態且つ開閉スイッチ１６が閉状態且つ開閉スイッチ６４が閉状態の第１の期間を設け、この第１の期間の少なくとも一部の期間に、電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を測定し、シールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１０１】
図１７に示す例では、第１のスイッチ操作（図１７（ａ））により開閉スイッチ１４を開状態から閉状態への遷移を行う前に、図１７（ｃ）のように、開閉スイッチ１５が開状態のときに開閉スイッチ１６を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ１に固定する。
【０１０２】
ここで、開閉スイッチ１６の閉状態の期間中に開閉スイッチ６４を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を電源電位Ｖ３に接続する（図１７（ｇ））。この状態で、期間Ｔ２の間、電流検出回路７１により、オペアンプ６１とシールド部材Ｅｓ１の間を流れる電流を測定する。
【０１０３】
期間Ｔ２の間、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位はＶ１であり、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１はＶ３であり、ＶＥ１≠ＶＳで、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が良好であれば、電流検出回路７１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路７１で流れる電流が検出される。
【０１０４】
図１７では、開閉スイッチ１６が閉状態の期間中に開閉スイッチ１４を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ１６及び開閉スイッチ６４の開閉に関係なく、開閉スイッチ１４を開状態から閉状態に遷移させてもよい。期間Ｔ２の経過後、第２のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ６４を閉状態から開状態へ遷移させ、開閉スイッチ６３を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ１４及び１６を閉状態から開状態へ遷移させる。
【０１０５】
なお、図１５の例では、図１４のオペアンプ６１を削除し、図１４では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続された配線を、図１５では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とシールド部材Ｅｓ１に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図１４と等しくすることにより、図１４の例と同等の効果が得られる。
以上の静電容量検出装置７０は、第５の静電容量検出装置６０に電流検出回路７１を設けた構成であり、静電容量検出装置６０と同様の効果が得られると共に、センサ電極Ｅ１シールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を素早く検出できるという利点を有する。
【０１０６】
［第７の実施形態］
図１８及び図１９は、本発明の第７の実施形態に係る静電容量検出装置８０の特徴を示す図である。
図２０は、図１８，１９のＡ部を示す図である。
【０１０７】
図１８の静電容量検出容量８０は、第６の実施形態の図１４の静電容量検出装置７０に、第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１と開閉スイッチ８１とを設けた装置である。外部シールド部材Ｅｓｏ１は、センサ電極Ｅ１、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線及びシールド部材Ｅｓ１の少なくとも一部を包囲すると共に、第３の固定電位Ｖｓｏ１に接続されている。開閉スイッチ８１は、一端を固定電位Ｖｓｏ１に接続され、他端はオペアンプ６１の非反転入力端子、一端が第１の電源電位Ｖ１に接続された開閉スイッチ６３の他端、一端が第１の固定電位Ｖ３に接続された開閉スイッチ６４の他端に接続されている。
【０１０８】
制御部１７は、各開閉スイッチ１４，１５，１６，６３，６４，８１の開閉を制御し、開閉スイッチ１５，１６が同時に閉状態にならないように、且つ開閉スイッチ６３，６４，８１のうちの２つ以上が同時に閉状態にならないように制御する。
静電容量検出装置８０の他の構成は、図１４の第６の実施形態の静電容量検出装置７０と同様である。
【０１０９】
尚、シールド部材Ｅｓ１でセンサ電極Ｅ１の被測定容量Ｃｘ１１に対向しない面及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線のうち、シールド部材Ｅｓ１で包囲していない部分があると、外部シールド部材Ｅｓｏ１及び近傍の配線等の導電体などとの間に寄生容量が発生し、測定誤差が増大することが予測される。そのため、シールド部材Ｅｓ１で可能な限り、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０に対向しない面及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線を包囲することが望ましい。また、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓはセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１に連動して変動する為、電磁気的雑音を発生する可能性が高く、シールド部材Ｅｓ１は第３の固定電位Ｖｓｏ１に接続された外部シールド部材Ｅｓｏ１でシールド部材Ｅｓ１を包囲することが望ましい。
【０１１０】
図２１（ａ）〜（ｇ）は、静電容量検出装置８０の動作例を示すタイミングチャートである。
静電容量検出装置８０の基本的動作は、開閉スイッチ１４，１５，６４，８１が閉状態から、開閉スイッチ１４，１６，６３を閉状態とし、その後開閉スイッチ１４，１６，６３を閉状態から開状態に少なくとも開閉スイッチ１６，６３を同期して遷移させる第１のスイッチ操作を行い、その後に開閉スイッチ１５，６４を同期させて一定期間閉状態にした後に開状態に戻す第２のスイッチ操作と第２のスイッチ操作後一定期間開閉スイッチ１６を閉状態とし、少なくとも開閉スイッチ１６と開閉スイッチ６３とを同期して閉状態から開状態に遷移させる第３のスイッチ操作とを繰り返し行う。第３のスイッチ操作では開閉スイッチ１６が閉状態の期間に開閉スイッチ６３，６４を開状態とし開閉スイッチ８１を閉状態とする期間を設ける。
【０１１１】
図２１のタイミングチャートでは、第１のスイッチ操作前に開閉スイッチ１６は開状態、開閉スイッチ６３は閉状態であり、第１のスイッチ操作で開閉スイッチ１６と開閉スイッチ１４とを同期して開状態から閉状態へ遷移させ、その後開閉スイッチ１４，１６，６３を同期して閉状態から開状態に遷移させ、第２のスイッチ操作で開閉スイッチ１５，６４を同期させて一定期間閉状態にした後に開状態に戻し、第３のスイッチ操作で開閉スイッチ１６，８１を同期して開状態から閉状態に遷移させ、その後開閉スイッチ８１のみの開状態への遷移、開閉スイッチ６３の開状態から閉状態への遷移、開閉スイッチ１６，６３の閉状態から開状態へ同期した遷移を行う。
【０１１２】
第２のスイッチ操作直前において開閉スイッチ１６，６３は同期して閉状態から開状態へ遷移しており、第２のスイッチ操作で開閉スイッチ１５と開閉スイッチ６４は同期して開閉操作が行われるので、開閉スイッチ１６，６３が同期して閉状態から開状態へ遷移する直前から開閉スイッチ１５，６４が同期して閉状態から開状態へ遷移するまでセンサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１の電位ＶＥ１とＶｓ１はほぼ等しく、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６を接続する配線とシールド部材Ｅｓ１の間に形成される寄生容量Ｃα１１に起因する電荷がなく、また、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６を接続する配線とシールド部材Ｅｓ１間に絶縁不良があった場合、絶縁不良部を介してシールド部材Ｅｓ１からセンサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６へ移動する電荷が無いのでセンサの検出精度が上がる。第２と第３のスイッチ操作によりシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１が周期的に変化し、ノイズを発生するが、シールド部材Ｅｓｏ１が電位Ｖｓｏ１に固定されているので、外部にノイズが放射されることが防止される。
【０１１３】
ここで、制御部１７の制御により、第３のスイッチ操作で開閉スイッチ１６を開状態から閉状態に遷移させてから、開閉スイッチ１６を開状態にするまでの間に開閉スイッチ８１を閉状態にする期間を設け、上記開閉スイッチ８１を閉状態とする期間内に、期間Ｔ１を設けている。
【０１１４】
期間Ｔ１には、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１とシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１とは、同電位とならないので、静電容量検出装置８０は電流検出回路７１を用い、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流を期間Ｔ１で検出可能である。センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁が良好の場合、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流は無いが、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間が絶縁不良の場合、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に電流が流れる。よって、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１１５】
また、期間Ｔ１におけるシールド部材Ｅ１の電位Ｖｓ１は、外部シールド部材Ｅｓｏ１と同電位の電位Ｖｓｏ１になっているので、シールド部材Ｅｓ１と外部シールド部材Ｅｓｏ１との間が絶縁不良であっても、シールド部材Ｅｓ１から外部シールド部材Ｅｓｏ１に流れる電流がなく、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６間を接続する配線と、シールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出できる。
【０１１６】
なお、シールド部材Ｅｓ１と、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図２１の期間Ｔ１である必要はない。次の図２２に示す期間Ｔ２のタイミングでシールド部材Ｅｓ１と、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ１５，１６とを接続する配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
【０１１７】
図２２（ａ）〜（ｇ）は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図である。
コンパレータ２２の出力Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに遷移してから、開閉スイッチ１４が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ１５が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ１５が開状態且つ開閉スイッチ１６が閉状態且つ開閉スイッチ８１が閉状態の期間を設け、開閉スイッチ１５が開状態且つ開閉スイッチ１６が閉状態且つ開閉スイッチ８１が閉状態の期間中に期間Ｔ２を設け、その期間Ｔ２の少なくとも一部の期間に、電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を測定し、シールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１１８】
図２２では、例えば第１のスイッチ操作（図２２（ａ））により開閉スイッチ１４を開状態から閉状態に遷移を行う前に、図２２（ｃ）のように、開閉スイッチ６３を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ１５を開状態とし、開閉スイッチ１６と開閉スイッチ８１を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ１に固定させ、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を電位Ｖｓｏ１に固定し、両者の間に電位差を設ける。
【０１１９】
上記開閉スイッチ１５，６３，６４を開状態、開閉スイッチ１６，８１を閉状態に維持する期間中に期間Ｔ２を設定し、少なくともこの期間Ｔ２中に電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出する。開閉スイッチ１４を開状態から閉状態に遷移させ、期間Ｔ２終了後、開閉スイッチ８１を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ６３を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ１４，１６，６３を同期させて閉状態から開状態に戻す。則ち、第１のスイッチ操作を終了させ、第２のスイッチ操作に備える。
【０１２０】
なお、図１９の静電容量検出装置８０では、図１８の静電容量検出装置８０に対してオペアンプ６１を省き、図１８では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端と開閉スイッチ８１の一端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続された配線を、図１９では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端と開閉スイッチ８１の一端とシールド部材Ｅｓ１に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図１８と等しくすることにより、図１８の例と同等の効果が得られる。
【０１２１】
以上のように、静電容量検出装置８０は電流検出回路７１を用い、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流を期間Ｔ２で検出する。センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１２２】
［第８の実施形態］
図２３、図２４、図２５は、本発明の第８の実施形態に係る静電容量検出装置９０を示す回路図であり、第２の実施形態を示す図４中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図２６は、図２３〜２５中のＡ部の概要を示す図である。
図２３の静電容量検出装置９０は、第１及び第２のオペアンプ２１，３１と、コンパレータ２２と、第１及び第２の基準容量２３，３３と、第１〜第６の開閉スイッチ２４，２５，２６，３４，３５，３６と、第１及び第２のセンサ電極Ｅ１，Ｅ２と、制御部３７とを備え、これらが第２の実施形態の図４と同様に接続されている。
【０１２３】
センサ電極Ｅ１，Ｅ２は、図２６に示すように、検出対象の導電体Ｅ０に対向して導電体Ｅ０との間に被測定容量がＣｘ１１，Ｃｘ２１のコンデンサをそれぞれ形成し、センサ電極Ｅ１，Ｅ２が各コンデンサの一方の電極になる。また、センサ電極Ｅ１，Ｅ２は、近接して配置され、センサ電極Ｅ１，Ｅ２間にも静電容量Ｃｘ０が形成されている。
【０１２４】
静電容量検出装置９０には、第２の実施形態とは異なり、第１のシールド部材Ｅｓ１と第２のシールド部材Ｅｓ２とが設けられている。
シールド部材Ｅｓ１は、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。
【０１２５】
シールド部材Ｅｓ２は、センサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。
【０１２６】
シールド部材Ｅｓ１には、オペアンプ６１の出力端子が接続されている。
オペアンプ６１の非反転入力端子（＋）は、他端が第１の電源電位Ｖ１に接続された開閉スイッチ６３の一端及び他端が第１の固定電位Ｖ３に接続された開閉スイッチ６４の一端に接続され、オペアンプ６１の反転入力端子（−）は、オペアンプ６１の出力端子に接続されている。
【０１２７】
シールド部材Ｅｓ２には、オペアンプ９１の出力端子が接続されている。
オペアンプ９１の非反転入力端子（＋）は、他端が第２の電源電位Ｖ２に接続された開閉スイッチ９３の一端及び他端が第２の固定電位Ｖ５に接続された開閉スイッチ９４の一端に接続され、オペアンプ９１の反転入力端子（−）は、オペアンプ９１の出力端子に接続されている。
【０１２８】
制御部３７は、開閉スイッチ２４〜２６，３４〜３６のスイッチング動作を制御すると共に、開閉スイッチ６３，６４，９３，９４のスイッチング動作も制御する。なお、開閉スイッチ２５と２６、開閉スイッチ３５と３６、開閉スイッチ６３，６４、開閉スイッチ９３と９４の組み合わせにおいて、各組合わせ内の開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５の高さの関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ５＞Ｖ２としてもよいし、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ５＜Ｖ２としてもよい。
【０１２９】
静電容量検出装置９０の基本的動作は、第２の実施形態の静電容量検出装置２０の基本動作と同じである。
図２７（ａ）〜（ｉ）は、図２３の静電容量検出装置９０の動作を説明するためのタイミングチャートであり、電源電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５の高さの関係をＶ１＞Ｖ３＞Ｖ５＞Ｖ２としている。
【０１３０】
静電容量検出装置９０では、第２の実施形態と同様に、制御部３７の制御により、開閉スイッチ２４，３４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作（図２７（ａ））を行った後、開閉スイッチ２５，３５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作（図２７（ｂ））と、開閉スイッチ２６，３６を開状態から所定期間閉状にする第３のスイッチ操作（図２７（ｃ））とを繰り返す。尚、図２７のように、第１のスイッチ操作のときに、開閉スイッチ２６，３６を開状態から所定期間閉状態にしてもよい。
【０１３１】
上記スイッチ操作において、開閉スイッチ２６，３６が閉状態の期間に開閉スイッチ６３，９３を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ２６，３６の閉状態から開状態への遷移以降且つ第２のスイッチ操作前に、開閉スイッチ６３，９３を閉状態から開状態に遷移させ、第２のスイッチ操作において開閉スイッチ２５，３５，６４，９４を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ２５，３５を閉状態から開状態に遷移し開閉スイッチ２６，３６の開状態から閉状態への遷移後に開閉スイッチ６４，９４を閉状態から開状態に遷移させる。
【０１３２】
第１のスイッチ操作により、基準容量２３，３３の両電極間が短絡され、コンパレータ２２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が電位Ｖ３に上昇し（図２７（ｅ）），コンパレータ２２の非反転入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋の電位が、電位Ｖ５に降下する（図２７（ｅ））。これにより、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに遷移する（図２７（g））。
【０１３３】
第２のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１の変動に伴う電荷（Ｃｘ１１（Ｖ１−Ｖ３））が基準容量２３に充電されると共に、電位Ｖｉｎ−が低下する。これと同時に、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２の変動に伴う電荷（Ｃｘ２１（Ｖ２−Ｖ５）））が基準容量３３が充電されると共に、電位Ｖｉｎ＋が上昇する。
【０１３４】
センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１（図２７（ｄ））は、第２のスイッチング操作により低下して第１の固定電位Ｖ３と同電位となるが、第３のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１が再び上昇して電源電位Ｖ１となる。
センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２（図２７（ｆ））は、第２のスイッチング操作により上昇して第２の固定電位Ｖ５と同電位となるが、第３のスイッチ操作により、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２は、再び降下して電源電位Ｖ２となる。
【０１３５】
第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ２２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が、繰り返しの回数に応じて低下し、コンパレータ２２の非反転入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋が上昇する。
【０１３６】
コンパレータ２２の反転入力端子（−）の電位Ｖｉｎ−が、コンパレータ２２の非反転入力端子（＋）の電位Ｖｉｎ＋以下になると、コンパレータ２２の出力信号が高レベルに遷移する。制御部３７は、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第２のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。
【０１３７】
電位Ｖｉｎ−の変化は、第２のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Ｃｘ１１にほぼ比例し、電位Ｖｉｎ＋の変化も第２のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Ｃｘ２１にほぼ比例する。被測定容量Ｃｘ１１，Ｃｘ２１は、センサ電極Ｅ１，Ｅ２と導電体Ｅ０との距離に反比例するので、コンパレータ２２の出力信号Ｖｏｕｔも距離の関数となる。よって、静電容量検出装置９０を距離センサとして使用した場合に、距離情報への変換が容易である。
【０１３８】
また、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１と第１の基準容量２３の容量Ｃｓ２の比ＳＥ１／Ｃｓ２と、センサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２と第２の基準容量３３の容量Ｃｓ３の比ＳＥ２／Ｃｓ３を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極Ｅ１の面積ＳＥ１とセンサ電極Ｅ１の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ１−Ｖ３）とセンサ電極Ｅ２の面積ＳＥ２とセンサ電極Ｅ２の電位変動幅ＳＥ１（Ｖ５−Ｖ２）を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。
【０１３９】
ここで、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０に対向する電極面以外の面と、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Ｃα１を持ち、導電体Ｅ０の電位が一定とすると、この寄生容量Ｃα１により第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返すたびにＣα１（Ｖ１−Ｖ３）の電荷が基準容量２３に移動し、また導電体Ｅ０の電位が一定とすると、センサ電極Ｅ１とセンサ電極Ｅ２の間に形成される寄生容量Ｃｘ０により、第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返すたびにＣｘ０（Ｖ１−Ｖ２−Ｖ３＋Ｖ５）の電荷が、基準容量２３に移動する。そのため、不要な電荷が基準容量２３に蓄積される。
【０１４０】
同様に、センサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０に対向する電極面以外の面と、センサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Ｃα２を持つ。この寄生容量Ｃα２により、第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返すたびにＣα２（Ｖ２−Ｖ５）の電荷が基準容量２３に移動し、また、センサ電極Ｅ１とセンサ電極Ｅ２の間に形成される寄生容量Ｃｘ０により、第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返すたびにＣｘ０（Ｖ２−Ｖ１−Ｖ５＋Ｖ３）の電荷が、基準容量３３に移動する。こうして、これらの寄生容量Ｃα１、Ｃα２及びＣｘ０の存在によって、静電容量検出装置９０としての検出精度を低下させると共に、電気的外乱の影響を受けやすい。
【０１４１】
そこで、静電容量検出装置９０では、シールド部材Ｅｓ１がセンサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲み、シールド部材Ｅｓ２が、センサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲む為、第２の実施形態に係る静電容量検出装置２０に比べて同じセンサ電極及びセンサ電極に接続される配線の構成を用いた場合、センサ電極Ｅ１とＥ２及びそれぞれに接続される配線が直接対向する面積が低減するため、Ｃｘ０が小さくなる。
【０１４２】
また、シールド部材Ｅｓ１は、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲み、図２７の（ｄ），（ｈ）に示すようにシールド部材Ｅｓ２は、センサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲む為、寄生容量Ｃα１及びＣα２が形成されるが、図２７（ｄ），（ｆ），（ｈ），（ｉ）に示すように、少なくとも開閉スイッチ２６，３６の開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ２５，３５の閉状態から開状態への遷移直後まで、第１のセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１と第１のシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１は等しく、第２のセンサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２と第１のシールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２は等しい。
【０１４３】
少なくとも、開閉スイッチ２６の閉状態から開状態への遷移前から、開閉スイッチ２５の閉状態から開状態への遷移直後まで、第１のセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１と第１のシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を等しくすることにより、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６との間の配線と、シールド部材Ｅｓ１との間の容量に電荷の蓄積が無い状態で、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６との間の配線が一方の電極となる容量（ＣＸ１１，Ｃα１，Ｃｘ０）における開閉スイッチ２５の開状態から閉状態に遷移前後の変化量が基準容量２３に蓄積される。
【０１４４】
ここで、上記のようにＣｘ０は第２の実施形態に係る静電容量検出装置２０に比べて小さくなり、シールド部材Ｅｓ１はセンサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲むため、Ｃα１の主成分は、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６との間の配線と、シールド部材Ｅｓ１との間の容量となるので、Ｃα１及びＣｘ０に起因する基準容量２３への電荷の移動が低減され、寄生容量の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。
【０１４５】
同様に、少なくとも、開閉スイッチ３６の閉状態から開状態への遷移前から、開閉スイッチ３５の閉状態から開状態への遷移直後まで、第２のセンサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２と第２のシールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２を等しくすることにより、センサ電極Ｅ２及びセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６との間の配線と、シールド部材Ｅｓ２との間の容量に電荷の蓄積が無い状態で、センサ電極Ｅ２及びセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６との間の配線が一方の電極となる容量（ＣＸ２１，Ｃα２，Ｃｘ０）における開閉スイッチ３５の開状態から閉状態に遷移前後の変化量が基準容量３３に蓄積される。
【０１４６】
ここで、上記のようにＣｘ０は第２の実施形態に係る静電容量検出装置２０に比べて小さくなり、シールド部材Ｅｓ２はセンサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲むため、Ｃα２の主成分は、センサ電極Ｅ２及びセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ２５，２６との間の配線と、シールド部材Ｅｓ２の間の容量となるので、Ｃα２及びＣｘ０に起因する基準容量３３への電荷の移動が低減され、寄生容量の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。
【０１４７】
以上のように、本実施形態の図２３の静電容量検出装置９０は、センサ電極E１及びセンサ電極E２とそれらに接続された配線との間の配線に寄生する寄生容量の影響を抑制すると共に、次のような利点を有する。
【０１４８】
図２７（ｈ）のように、少なくとも開閉スイッチ２６を開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ２５の閉状態から開状態への遷移直後まで、第１のセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１と第１のシールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を等しくすることにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に絶縁不良があった場合でも、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間に流れる電流に起因する電荷が基準容量２３に蓄積されることがない。
【０１４９】
また、図２７（ｉ）のように、少なくとも開閉スイッチ３６を開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ３５の閉状態から開状態への遷移直後まで、第２のセンサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２と第２のシールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２を等しくすることにより、センサ電極Ｅ２とシールド部材Ｅｓ２との間に絶縁不良があった場合でも、センサ電極Ｅ２とシールド部材Ｅｓ２との間に流れる電流に起因する電荷が基準容量３３に蓄積されることがない。よって、測定対象であるセンサ電極間で形成される静電容量を測定する際の精度を向上できる。
【０１５０】
なお、図２４の静電容量検出装置９０では、図２３の静電容量検出装置９０に対し、オペアンプ６１，９１を省き、図２３では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続された配線を、図２４では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とシールド部材Ｅｓ１に接続された配線とし、図２３では開閉スイッチ９３の一端と開閉スイッチ９４の一端とオペアンプ９１の非反転入力端子に接続された配線を、図２４では開閉スイッチ９３の一端と開閉スイッチ９４の一端とシールド部材Ｅｓ２に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図２３と等しくすることにより、図２３の例と同等の効果が得られる。
【０１５１】
また、図２５の静電容量検出装置９０では、図２３の静電容量検出装置９０に対し開閉スイッチ６３，６４，９３，９４を省き、センサ電極Ｅ１に接続された配線をオペアンプ６１の非反転入力端子に接続し、センサ電極Ｅ２に接続された配線をオペアンプ９１の非反転入力端子に接続したもので、図２３の例の開閉スイッチの制御に対し、開閉スイッチスイッチ６３，６４，９３，９４の制御を無くすことにより、図２５の静電容量検出装置９０は、図２３の静電容量検出装置９０と同等の効果が得られる。
【０１５２】
［第９の実施形態］
図２８及び図２９は、本発明の第９の実施形態に係る静電容量検出装置１００を示す構成図であり、図２３，２４，２５中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
【０１５３】
図２８の静電容量検出装置１００は、第８の実施形態の図２３の静電容量検出装置９０のシールド部材Ｅｓ１とオペアンプ６１の出力端子との間に、第１の電流検出回路７１を設け、シールド部材Ｅｓ２とオペアンプ９１の出力端子との間に、第２の電流検出回路１０１を設けたものであり、他の構成は、図２３の静電容量検出装置９０と同様である。
【０１５４】
図３０（ａ）〜（ｉ）は、静電容量検出装置１００の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図２７（ａ）〜（ｉ）に対応している。
図２８の静電容量検出装置１００の基本的動作は、図２３の静電容量検出装置９０と同様であり、図３０（ａ）〜（ｃ）のように、第１のスイッチ操作を行い、その後に第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返して行う。
なお、静電容量検出装置９０と同様、開閉スイッチ２５と２６、開閉スイッチ３５と３６、開閉スイッチ６３と６４、開閉スイッチ９３と９４の組み合わせにおいて、各組合わせの開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
【０１５５】
ここで、制御部３７の制御により、開閉スイッチ２６，３６を閉状態から開状態に遷移させる前に、開閉スイッチ６３，９３を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ２６，３６の閉状態から開状態への遷移以降に開閉スイッチ６３，９３を閉状態から開状態に遷移させ、第２のスイッチ操作において開閉スイッチ２５，３５，６４，９４を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ２５，３５の閉状態から開状態への遷移以後に開閉スイッチ６４，９４を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ２６，３６が閉状態、開閉スイッチ２５，３５が開状態、開閉スイッチ６４，９４が閉状態、開閉スイッチろ６３，９３が開状態の期間Ｔ１を設けている。
【０１５６】
そこで、静電容量検出装置１００は電流検出回路７１を用い、開閉スイッチ６３を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を期間Ｔ１に検出し、電流検出回路１０１を用い、開閉スイッチ９３を介してシールド部材Ｅｓ２に流れる電流を期間Ｔ１で検出する。開閉スイッチ６３を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができる。開閉スイッチ９３を介してシールド部材Ｅｓ２に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ２とシールド部材Ｅｓ２との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１５７】
期間Ｔ１においてセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位はＶ１であり、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１はＶ３で、ＶＥ１≠Ｖｓ１で、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が良好であれば電流検出回路７１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路７１で流れる電流は検出される。一方、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位はＶ２であり、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２はＶ５で、ＶＥ２≠Ｖｓ２で、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が良好であれば電流検出回路１０１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路１０１で流れる電流は検出される。
よって、電流検出回路７１により、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁不良が検出できる。電流検出回路１０１により、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁不良が検出できる。
【０１５８】
以上のように、静電容量検出装置１００では、センサ電極Ｅ１，Ｅ２とシールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２との間の絶縁不良を早く検出することができるので、絶縁不良が発生したときの対処を早く実施できる。
なお、シールド部材Ｅｓ１，Ｅ２と、センサ電極Ｅ１，Ｅ２及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図３０（ｉ）の期間Ｔ１である必要はない。次の図３１（ｉ）に示す期間Ｔ２のタイミングでシールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２と、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
【０１５９】
図３１（ａ）〜（ｉ）は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図であり、図３０（ａ）〜（ｉ）にそれぞれ対応しており、第２、第３のスイッチ操作は、図３０のタイミングを用いた第２、第３のスイッチ操作と同じである。
【０１６０】
コンパレータ２２の出力Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに遷移してから開閉スイッチ２４，３４が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ２５，３５が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ２５，３５，６３，９３が開状態且つ開閉スイッチ２６，３６，６４，９４が閉状態の第１の期間を設け、上記第１の期間の少なくとも一部の期間に電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流及び電流検出回路１０１を介してシールド部材Ｅｓ２に流れる電流を測定し、シールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができ、シールド部材Ｅｓ２に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ２とシールド部材Ｅｓ２との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１６１】
図３１に示す例では、第１のスイッチ操作（図３１（ａ））により開閉スイッチ２４，３４が開状態から閉状態への遷移を行う前に、図３１（ｃ）のように、開閉スイッチ２５，３５が開状態で開閉スイッチ２６，３６を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ１に固定し、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ２に固定する。
【０１６２】
ここで、開閉スイッチ２６，３６の閉状態の期間中に開閉スイッチ６３，９３を開状態とし、開閉スイッチ６４，９４を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を固定電位Ｖ３に接続し、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２を固定電位Ｖ５に接続する（図３１（ｇ））。この状態で、期間Ｔ２の間、オペアンプ６１とシールド部材Ｅｓ１の間を流れる電流を電流検出回路７１により測定し、オペアンプ９１とシールド部材Ｅｓ２の間を流れる電流を電流検出回路１０１により測定する。期間Ｔ２の間、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位はＶ１であり、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１はＶ３で、ＶＥ１≠Ｖｓ１で、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が良好であれば電流検出回路７１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路７１で流れる電流は検出される。
【０１６３】
また、期間Ｔ２の間、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位はＶ２であり、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２はＶ５で、ＶＥ２≠Ｖｓ２で、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が良好であれば電流検出回路１０１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路１０１で流れる電流は検出される。
【０１６４】
図３１では、開閉スイッチ２６，３６が閉状態の期間中に開閉スイッチ２４，３４を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ２６，３６，６４，９４の開閉に関係なく、開閉スイッチ２４，３４を開状態から閉状態に遷移させてもよい。期間Ｔ２経過後、第２のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ６４，９４を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ６３，９３を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ２４，３４，２６，３６を閉状態から開状態に遷移させて第１のスイッチ操作を終了し、開閉スイッチ６３，９３を閉状態から開状態に遷移させて、第２のスイッチ操作に備える。
【０１６５】
なお、図２９の静電容量検出装置１００では、図２８の静電容量検出装置１００に対してオペアンプ６１，９１を省き、図２８では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続された配線を、図２９では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端とシールド部材Ｅｓ１に接続された配線とし、且つ、開閉スイッチ９３の一端と開閉スイッチ９４の一端とオペアンプ９１の非反転入力端子に接続された配線を、図２９では開閉スイッチ９３の一端と開閉スイッチ９４の一端とシールド部材Ｅｓ２に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図２８と等しくすることにより、図２８の例と同等の効果が得られる。
【０１６６】
以上のように、図２９の静電容量検出装置１００では、電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出し、電流検出回路１０１を介してシールド部材Ｅｓ２に流れる電流を検出する。これにより、各センサ電極Ｅ１，Ｅ２とシールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１６７】
［第１０の実施形態］
図３２及び図３３は、本発明の第１０の実施形態に係る静電容量検出装置１１０を示す構成図である。
図３４は、図３２及び図３３のＡ部を示す図である。
【０１６８】
図３２の静電容量検出容量１１０は、第９の実施形態の図２８の静電容量検出装置１００に、第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１と、第２の外部シールド部材Ｅｓｏ２と、開閉スイッチ８１と、開閉スイッチ１１１とを設けた装置である。
外部シールド部材Ｅｓｏ１は、第１のセンサ電極Ｅ１、そのセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線及び第１のシールド部材Ｅｓ１の少なくとも一部を包囲すると共に、第３の固定電位Ｖｓｏ１に接続されている。
【０１６９】
開閉スイッチ８１は、一端が第３の固定電位Ｖｓｏ１に固定され、他端は一端が第１の固定電位Ｖ３に接続された開閉スイッチ６４の他端と一端が第１の電源電位Ｖ１に接続された開閉スイッチ６３の他端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続され、制御部３７によりオン・オフが制御される。
【０１７０】
外部シールド部材Ｅｓｏ２は、第２のセンサ電極Ｅ２、そのセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線及びシールド部材Ｅｓ２の少なくとも一部を包囲すると共に、第４の固定電位Ｖｓｏ２に接続されている。開閉スイッチ１１１は、一端が第４の固定電位Ｖｓｏ２に接続され、他端は一端が第２の固定電位Ｖ５に接続された開閉スイッチ９４の他端と一端が第２の電源電位Ｖ２に接続された開閉スイッチ９３の他端とオペアンプ９１の非反転入力端子に接続され、制御部３７によりオン・オフが制御される。
【０１７１】
上記外部シールド部材Ｅｓｏ１，Ｅｓｏ２と、開閉スイッチ８１，１１１以外の静電容量検出装置１１０の他の構成は、第９の実施形態の静電容量検出装置１００と同様である。
【０１７２】
なお、開閉スイッチ２５と２６、開閉スイッチ３５と３６、開閉スイッチ６３と６４と８１、開閉スイッチ９３と９４と１１１の組み合わせにおいて、各組合わせ内の開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
尚、シールド部材Ｅｓ１でセンサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０に対向しない面及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線のうち、シールド部材Ｅｓ１で包囲していない部分があると、外部シールド部材Ｅｓｏ１との間に寄生容量が発生する。そのため、シールド部材Ｅｓ１で可能な限り、センサ電極Ｅ１の導電体Ｅ０に対向しない面及びセンサ電極Ｅ１と開閉スイッチ２５，２６とを接続する配線を包囲し、外部シールド部材Ｅｓｏ１でシールド部材Ｅｓ１を包囲することが望ましい。
【０１７３】
同様の理由により、シールド部材Ｅｓ２で可能な限り、センサ電極Ｅ２の導電体Ｅ０に対向しない面及びセンサ電極Ｅ２と開閉スイッチ３５，３６とを接続する配線を包囲し、外部シールド部材Ｅｓｏ２でシールド部材Ｅｓ２を包囲することが望ましい。
【０１７４】
図３５（ａ）〜（ｉ）は、静電容量検出装置１１０の動作例を示すタイミングチャートである。
静電容量検出装置１１０の基本的動作は、電容量検出装置１００と同様、図３５（ａ）〜（ｃ）のように、第１のスイッチ操作を行い、その後に第２のスイッチ操作と第３のスイッチ操作を繰り返し行う。
【０１７５】
則ち、第２の実施形態と同様に、制御部３７の制御により、開閉スイッチ２４，３４を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第１のスイッチ操作（図３５（ａ））を行った後、開閉スイッチ２５，３５を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第２のスイッチ操作（図３５（ｂ））と、開閉スイッチ２６，３６を開状態から所定期間閉状態にする第３のスイッチ操作（図３５（ｃ））とを繰り返す。
【０１７６】
尚、第１のスイッチ操作後に第２のスイッチ操作で開閉スイッチ２５，３５を開状態から閉状態に遷移させる前に、開閉スイッチ２６，３６を開状態から所定期間閉状態にしてもよい。
【０１７７】
上記第２のスイッチ操作において開閉スイッチ２５，３５，６４，９４を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ２５，３５の閉状態から開状態への遷移以後に開閉スイッチ６４，９４を閉状態から開状態に遷移させ、第３のスイッチ操作において、開閉スイッチ２６，３６が閉状態の期間に、開閉スイッチ６３，６４，９３，９４を開状態且つ開閉スイッチ８１，１１１を閉状態とする期間Ｔ１を設け、開閉スイッチ２６，３６が閉状態から開状態への遷移前に開閉スイッチ６４，９４，８１，１１１を開状態且つ開閉スイッチ６３，９３を閉状態とし、開閉スイッチ２６，３６の閉状態から開状態への遷移以後且つ開閉スイッチ２５，３５の開状態から閉状態への遷移前に開閉スイッチ６３，９３を閉状態から開状態に遷移させる。
【０１７８】
図３５において第２のスイッチ操作で開閉スイッチ２５，３５を閉状態から開状態に戻すときには、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１は固定電位Ｖ３に設定されると共に、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２は固定電位Ｖ５に設定される。
【０１７９】
第３のスイッチ操作で開閉スイッチ２６，３６を開状態から閉状態に戻すときには、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１は電源電位Ｖ１に設定され、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２は電源電位Ｖ２に設定される。よって、第２のスイッチ操作及び第３のスイッチ操作が繰り返されると、シールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２の電位Ｖｓ１，Ｖｓ２が周期的に変化し、ノイズを発生するが、外部シールド部材Ｅｓｏ１，Ｅｓｏ２が電位Ｖｓｏ１，Ｖｓｏ２に固定されているので、外部にノイズが放射されることが防止される。尚、電位Ｖｓｏ１，Ｖｓｏ２は同電位でもよい。
【０１８０】
ここで、制御部３７の制御により、第３のスイッチ操作で開閉スイッチ２６，３６を閉状態から開状態に遷移させてから、開閉スイッチ６３，９３を開状態から閉状態に遷移するまでの間に期間Ｔ１を設け、その期間Ｔ１に開閉スイッチ８１，１１１を閉状態にしている。期間Ｔ１では、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１は電源電位Ｖ１に設定され、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１は第３の固定電位Ｖｓｏ１に設定され、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２は電源電位Ｖ２に設定され、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２は第４の固定電位Ｖｓｏ２に設定される。
【０１８１】
期間Ｔ１においてセンサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位はＶ１であり、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１はＶｓｏ１で、ＶＥ１≠Ｖｓ１で、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が良好であれば電流検出回路７１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路７１で流れる電流は検出される。
【０１８２】
一方、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位はＶ２であり、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２はＶｓｏ２で、ＶＥ２≠Ｖｓ２で、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が良好であれば電流検出回路１０１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路１０１で流れる電流は検出される。
【０１８３】
よって、電流検出回路７１を流れる電流によりセンサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁不良が検出できる。電流検出回路１０１を流れる電流によりセンサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁不良が検出できる。また、期間Ｔ１においてシールド部材Ｅｓ１と第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１の電位はほぼ等しいので、シールド部材Ｅｓ１と外部シールド部材Ｅｓｏ１との間に絶縁不良があっても期間Ｔ１ではシールド部材Ｅｓ１と外部シールド部材Ｅｓｏ１との間に流れる電流がほぼ０である。
【０１８４】
同様に、期間Ｔ１においてシールド部材Ｅｓ２と第２の外部シールド部材Ｅｓｏ２の電位はほぼ等しいので、シールド部材Ｅｓ２と外部シールド部材Ｅｓｏ２との間に絶縁不良があっても期間Ｔ１ではシールド部材Ｅｓ２と外部シールド部材Ｅｓｏ２との間に流れる電流がほぼ０である。よって、期間Ｔ１における電流検出回路７１，１１１に流れる電流に、シールド部材Ｅｓ１と第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１間及びシールド部材Ｅｓ２と第２の外部シールド部材Ｅｓｏ２間の絶縁不良に起因する影響を抑制でき、センサ動作の精度低下の原因となる絶縁不良のみを検出できる。
【０１８５】
なお、シールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２と、センサ電極Ｅ１，Ｅ２及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図３５（ｉ）の期間Ｔ１である必要はない。次の図３６に示す期間Ｔ２のタイミングでシールド部材Ｅｓ１，Ｅｓ２と、センサ電極Ｅ１，Ｅ２及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
【０１８６】
図３６（ａ）〜（ｉ）は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図であり、図３５（ａ）〜（ｉ）にそれぞれ対応しており、第２、第３のスイッチ操作は、図３４のタイミングを用いた第２、第３のスイッチ操作と同じである。
【０１８７】
コンパレータ２２の出力Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに遷移してから開閉スイッチ２４，３４が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ２５，３５が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ２５，３５，６３，９３，６４，９４が開状態且つ開閉スイッチ２６，３６，８１，１１１が閉状態の第１の期間を設け、上記第１の期間の少なくとも一部の期間に電流検出回路７１を介してシールド部材Ｅｓ１に流れる電流及び電流検出回路１０１を介してシールド部材Ｅｓ２に流れる電流を測定し、シールド部材Ｅｓ１に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ１とシールド部材Ｅｓ１との間の絶縁不良を検出することができ、シールド部材Ｅｓ２に流れる電流を検出することにより、センサ電極Ｅ２とシールド部材Ｅｓ２との間の絶縁不良を検出することができる。
【０１８８】
図３５に示す例では、第１のスイッチ操作（図３５（ａ））により開閉スイッチ２４，３４が開状態から閉状態への遷移を行う前に、図３５（ｃ）のように、開閉スイッチ２５，３５が開状態で開閉スイッチ２６，３６を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ１に固定し、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位を電源電位Ｖ２に固定する。
【０１８９】
ここで、開閉スイッチ２６，３６の閉状態の期間中に開閉スイッチ６３，６４，９３，９４を開状態とし、開閉スイッチ８１，１１１を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１を固定電位Ｖｓｏ１に接続し、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２を固定電位Ｖｓｏ２に接続する（図３５（ｇ））。この状態で、期間Ｔ２の間、オペアンプ６１とシールド部材Ｅｓ１の間を流れる電流を電流検出回路７１により測定し、オペアンプ９１とシールド部材Ｅｓ２の間を流れる電流を電流検出回路１０１により測定する。
【０１９０】
期間Ｔ２の間、センサ電極Ｅ１の電位ＶＥ１及びそれに接続された配線の電位はＶ１であり、シールド部材Ｅｓ１の電位Ｖｓ１はＶ３で、ＶＥ１≠Ｖｓ１で、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が良好であれば電流検出回路７１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ１及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ１の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路７１で流れる電流は検出される。
【０１９１】
また、期間Ｔ２の間、センサ電極Ｅ２の電位ＶＥ２及びそれに接続された配線の電位はＶ２であり、シールド部材Ｅｓ２の電位Ｖｓ２はＶ５で、ＶＥ２≠Ｖｓ２で、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が良好であれば電流検出回路１０１で流れる電流は検出されないが、センサ電極Ｅ２及びそれに接続された配線とシールド部材Ｅｓ２の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路１０１で流れる電流は検出される。
【０１９２】
期間Ｔ２においてシールド部材Ｅｓ１と第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１の電位はほぼ等しいので、シールド部材Ｅｓ１と外部シールド部材Ｅｓｏ１との間に絶縁不良があっても期間Ｔ２ではシールド部材Ｅｓ１と外部シールド部材Ｅｓｏ１との間に流れる電流がほぼ０である。
【０１９３】
同様に、期間Ｔ２においてシールド部材Ｅｓ２と第２の外部シールド部材Ｅｓｏ２の電位はほぼ等しいので、シールド部材Ｅｓ２と外部シールド部材Ｅｓｏ２との間に絶縁不良があっても期間Ｔ２ではシールド部材Ｅｓ２と外部シールド部材Ｅｓｏ２との間に流れる電流がほぼ０である。よって、期間Ｔ２における電流検出回路７１，１０１に流れる電流に、シールド部材Ｅｓ１と第１の外部シールド部材Ｅｓｏ１間及びシールド部材Ｅｓ２と第２の外部シールド部材Ｅｓｏ２間の絶縁不良に起因する影響を抑制でき、センサ動作の精度低下の原因となる絶縁不良のみを検出できる。
【０１９４】
図３６では、開閉スイッチ２６，３６が閉状態の期間中に開閉スイッチ２４，３４を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ２６，３６，８１，１１１の開閉に関係なく、開閉スイッチ２４，３４を開状態から閉状態に遷移させてもよい。
期間Ｔ２経過後、第２のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ８１，１１１を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ６３，９３を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ２４，３４，２６，３６を閉状態から開状態に遷移させて第１のスイッチ操作を終了し、開閉スイッチ６３，９３を閉状態から開状態に遷移させて、第２のスイッチ操作に備える。
【０１９５】
なお、図３３の静電容量検出装置１１０では、図３２の静電容量検出装置１００に対してオ６１，９１を省き、図３２では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端と開閉スイッチ８１の一端とオペアンプ６１の非反転入力端子に接続された配線を、図３３では開閉スイッチ６３の一端と開閉スイッチ６４の一端と開閉スイッチ８１の一端とシールド部材Ｅｓ１に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図３２と等しくすることにより、図３２の例と同等の効果が得られる。
【０１９６】
［第１１の実施形態］
上記第２の実施形態、第４の実施形態、及び第８〜第１０の実施形態の静電容量検出装置のセンサ電極Ｅ１，Ｅ２には、種々の形態が考えられる。本実施形態では、センサ電極の実施形態を説明する。
【０１９７】
図３７は、センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
センサ電極Ｅ１とセンサ電極Ｅ２とは対向し、互いに相手側に突出する凸部を持っている。センサ電極Ｅ１の凸部とセンサ電極Ｅ２の凸部とが重ならないように、配置されている。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２の電位の変動幅は等しく逆相とする。
【０１９８】
面積を等しくすることにより、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２に蓄積される電荷の変動幅が等しくなる。重心を一致させることにより、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２に蓄積される電荷が重心付近に集中していると考えると、外部からみたときの電気モーメントの変化が低減され、ラジオノイズの発生が抑制される。また、外乱により誘導される電荷も、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２で等しくなり、センサ電極Ｅ１，Ｅ２と接続される回路がコンパレータ２２の入力前まで等価であれば、外乱の影響を低減することができる。
【０１９９】
図３８は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
このセンサ電極Ｅ１とセンサ電極Ｅ２とは同心円状に配置されている。センサ電極Ｅ１は、センサ電極Ｅ２の外側を囲んでいる。センサ電極Ｅ１の重とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称な形状になっている。
【０２００】
このように、センサ電極Ｅ１及びＥ２を、重心を通る２つ以上の対称面に対称な形状することにより、外部からみたときの電気モーメントの変化が低減し、ラジオノイズをさらに抑制できる。また、外乱により誘導される電荷も、センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２でより均等にできるようになり、センサ電極Ｅ１，Ｅ２で接続される回路がコンパレータ２２への入力直前で等価であれば、外乱の影響をより低減することができる。
【０２０１】
図３９は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
このセンサ電極Ｅ２は、正方形であり、センサ電極Ｅ１は、センサ電極Ｅ２を囲むように形成されている。
センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称な形状になっている。
【０２０２】
図４０は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
このセンサ電極Ｅ２は、長方形であり、センサ電極Ｅ１は、センサ電極Ｅ２を囲むように形成されている。
センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称な形状になっている。
【０２０３】
図４１は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
センサ電極Ｅ１及びセンサ電極Ｅ２は、それぞれ任意数の導体で構成することができる。図１１では、センサ電極Ｅ１を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極Ｅ２を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極Ｅ１の導体と、センサ電極Ｅ２の導体とを対角線上に配置している。
【０２０４】
センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称になっている。
【０２０５】
図４２は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
図３４では、センサ電極Ｅ１を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極Ｅ２を１つの長方形の導体で構成し、センサ電極Ｅ１の導体で、センサ電極Ｅ２の導体をはさんだ配置になっている。
センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称になっている。
【０２０６】
図４３は、センサ電極Ｅ１及びＥ２の一例を示す図である。
図４３では、センサ電極Ｅ１を３つの三角形の導体で構成し、センサ電極Ｅ２を３つの三角形の導体で構成し、これらを全体が６角形になるように、交互に配置している。
【０２０７】
センサ電極Ｅ１の重心とセンサ電極Ｅ２の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極Ｅ１の面積とセンサ電極Ｅ２の面積とは等しい。センサ電極Ｅ１及びＥ２は、重心を通る２つ以上の対称面に対称になっている。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図２】図１のＡ部を示す図である。
【図３】図１の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図５】図４のＡ部を示す図である。
【図６】図４の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図１２】図９〜１１のＡ部を示す図である。
【図１３】図９〜１０の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図１６】図１４，１５の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１４，１５の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図２０】図１８，１９のＡ部を示す図である。
【図２１】図１８，１９の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２２】図１８，１９の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。
【図２３】本発明の第８の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図２４】本発明の第８の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図２５】本発明の第８の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図２６】図２３〜２５のＡ部を示す図である。
【図２７】図２３〜２５の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２８】本発明の第９の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図２９】本発明の第９の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図３０】図２８，２９の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３１】図２８，２９の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。
【図３２】本発明の第１０の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。
【図３３】本発明の第１０の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。
【図３４】図３２，３３のＡ部を示す図である。
【図３５】図３２，３３の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３６】図３２，３３の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。
【図３７】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図３８】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図３９】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図４０】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図４１】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図４２】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図４３】センサ電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示す図である。
【図４４】従来の静電容量検出装置を示す図である。
【図４５】図４４の静電容量検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０２０９】
１０，２０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０・・・静電容量検出装置
１１，２１・・・第１のオペアンプ
３１・・・第２のオペアンプ
１２，２２・・・コンパレータ
１３，２３・・・第１の基準容量
１４，２４・・・第１の開閉スイッチ
１５，２５・・・第２の開閉スイッチ
１６，２６・・・第３の開閉スイッチ
１７，３７・・・制御部（スイッチ制御手段、カウント手段、判定手段）
３３・・・第２の基準容量
３４・・・第４の開閉スイッチ
３５・・・第５の開閉スイッチ
３６・・・第６の開閉スイッチ
４１・・・第７の開閉スイッチ
４２・・・第８の開閉スイッチ
４３・・・第１の補正容量
５１・・・第７の開閉スイッチ
５２・・・第８の開閉スイッチ
５３・・・第１の補正容量
５４・・・第７の開閉スイッチ
５５・・・第８の開閉スイッチ
５６・・・第２の補正容量
６３・・・開閉スイッチ（第１の電位供給回路）
６４・・・開閉スイッチ（第２の電位供給回路）
９３・・・開閉スイッチ（第３の電位供給回路）
９４・・・開閉スイッチ（第４の電位供給回路）
Ｅ１・・・第１のセンサ電極
Ｅ２・・・第２のセンサ電極
Ｅ０・・・導電体
Ｅｓ１・・・第１のシールド部材
Ｅｓ２・・・第２のシールド部材
Ｅｓｏ１・・・第１の外部シールド部材
Ｅｓｏ２・・・第２の外部シールド部材
Ｖ１・・・第１の電源電位
Ｖ２・・・第２の電源電位
Ｖ３・・・第１の固定電位
Ｖ５・・・第２の固定電位
Ｖ６・・・第１の補正電位
Ｖ７・・・第２の補正電位
【図１】
2008157920.tif 000003
【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】
2008157920.tif 000009
【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】
2008157920.tif 000015
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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