(57)【要約】【課題】センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサ及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置を提供すること。【解決手段】この静電容量式近接センサは、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆと、Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆと、駆動回路２０と、検出電極から出力された信号を検出する検出回路２１と、被検出体位置を演算するＣＰＵ１９と、駆動電極となる電極を駆動回路２０に接続すると共に、検出電極となる電極を検出回路２１に接続する切替え制御回路１８とを具備し、切替え制御回路１８は、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ又はＹ軸電極１５ａ〜１５ｆを駆動電極又は検出電極とする第１の検出モードと、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ又はＹ軸電極１５ａ〜１５ｆの一方の電極を駆動電極とし、他方の隣接する２つの電極を検出電極として共に選択する第２の検出モードとを切替える。【選択図】図１
2012022635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向に配列された複数のＸ軸電極と、
前記複数のＸ軸電極との間に静電容量を形成するように任意の角度を持たせて配列された複数のＹ軸電極と、
前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、駆動電極となる電極に印加する駆動電圧を出力する駆動回路と、
前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、検出電極となる電極から出力された信号を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果から、検出基準面に対する前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及びＺ軸方向の被検出体位置を演算する演算手段と、
前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、前記駆動電極となる電極を前記駆動回路に接続すると共に、前記検出電極となる電極を前記検出回路に接続する切替え手段とを具備し、
前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する第１の検出モードと、
少なくとも１つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｘ軸電極内で順次切り替える第２の検出モードと、を切替えることを特徴とする静電容量式近接センサ装置。
【請求項２】
前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、を切替えることを特徴とする請求項１記載の静電容量式近接センサ装置。
【請求項３】
前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記Ｘ軸方向の一端部の前記Ｘ軸電極、及び他端部の前記Ｘ軸電極、並びに前記Ｙ軸方向の一端部の前記Ｙ軸電極、及び他端部の前記Ｙ軸電極を含んでなる端部電極のうち、少なくとも１つの前記端部電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、少なくとも１つの前記端部電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続し、前記端部電極内で前記検出電極となる電極を順次切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電容量式近接センサ装置。
【請求項４】
前記第２の検出モードにおいて、前記切替え手段は、少なくとも１つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極とすると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｘ軸電極内で順次切り替える電極パターンと、少なくとも１つの前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｙ軸電極内で順次切り替える電極パターンとを切替え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静電容量式近接センサ装置。
【請求項５】
前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも２つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記Ｘ軸方向の両端部に位置する前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記Ｙ軸方向の両端部に位置する前記Ｙ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出す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静電容量式近接センサ装置。
【請求項６】
前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも２つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記Ｙ軸方向の両端部に位置する前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記Ｘ軸方向の両端部に位置する前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出す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静電容量式近接センサ装置。
【請求項７】
前記検出回路は、正極端子と負極端子とを有する差動増幅回路を備え、前記第１の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力すると共に、前記第２の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力する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静電容量式近接センサ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の静電容量式近接センサ装置と、前記演算回路で演算された被検出体の位置情報を所定の時定数で処理し、前記被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を備えたことを特徴とする静電容量式モーション検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体位置を検出する近接センサ装置に関し、特に、静電容量の変化により被検出体の近接を検出する静電容量式近接センサ装置、及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種機器の入力装置として静電容量方式のタッチパネルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかるタッチパネルは、絶縁層を介してマトリクス状に配列された複数のＸ軸電極及び複数のＹ軸電極を備える。オペレータが自身の指をタッチパネルの表示装置上の任意の位置に押し当てると、複数のＸ軸電極及び複数のＹ軸電極間に形成された電気力線の一部が指に引き抜かれ、各Ｘ軸電極及び各Ｙ軸電極間に形成される静電容量が減少する。この静電容量の変化に応じて各Ｘ軸電極及び各Ｙ軸電極から出力される信号によりタッチ位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６１５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、タッチパネルは、表示装置への接触操作を前提として被検出体を検出するため、検出範囲が表示装置の表面上又は表面の極近傍に制限される問題がある。このため、従来のタッチパネルにおいては、被検出体の接近と表示装置の表面上での被検出体位置を共に検出することは困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサ及びそれを用いた静電容量式モーション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】
【０００６】
本発明の静電容量式近接センサ装置は、Ｘ軸方向に配列された複数のＸ軸電極と、前記複数のＸ軸電極との間に静電容量を形成するように任意の角度を持たせて配列された複数のＹ軸電極と、前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、駆動電極となる電極に印加する駆動電圧を出力する駆動回路と、前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、検出電極となる電極から出力された信号を検出する検出回路と、前記検出回路の検出結果から、検出基準面に対する前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及びＺ軸方向の被検出体位置を演算する演算手段と、前記複数のＸ軸電極及び前記複数のＹ軸電極のうち、前記駆動電極となる電極を前記駆動回路に接続すると共に、前記検出電極となる電極を前記検出回路に接続する切替え手段とを具備し、前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する第１の検出モードと、少なくとも１つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｘ軸電極内で順次切り替える第２の検出モードと、を切替えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１の検出モードにおいて、離間して配列された各Ｘ軸電極間及び各Ｙ軸電極間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、検出基準面（センサ面）のＺ軸方向（高さ方向）に対する被検出体の検出感度を増大させることができる。また、第２の検出モードにおいて、センサ面上の被検出体位置近傍のＸ軸電極が検出電極として切替えられた際に出力信号が最大値となるので、センサ面上の被検出体位置を精度良く検出することができる。したがって、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサを実現できる。
【０００８】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、を切替えることを特徴とする。
【０００９】
この構成により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して、離間して配列された各Ｘ軸電極間及び各Ｙ軸電極間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面の高さ方向に対する被検出体の検出感度を増大させることができる。このため、センサ面と被検出体との間の距離を精度良く検出できる。
【００１０】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記Ｘ軸方向の一端部の前記Ｘ軸電極、及び他端部の前記Ｘ軸電極、並びに前記Ｙ軸方向の一端部の前記Ｙ軸電極、及び他端部の前記Ｙ軸電極を含んでなる端部電極のうち、少なくとも１つの前記端部電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、少なくとも１つの前記端部電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続し、前記端部電極内で前記検出電極となる電極を順次切り替えることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、各端部電極と被検出体との間の距離に応じた信号が検出電極からそれぞれ出力されるので、センサ面と被検出体との間の高さ方向の距離を精度良く検出することができる。
【００１２】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第２の検出モードにおいて、前記切替え手段は、少なくとも１つの前記Ｙ軸電極を前記駆動電極とすると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｘ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｘ軸電極内で順次切り替える電極パターンと、少なくとも１つの前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも２つの前記Ｙ軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Ｙ軸電極内で順次切り替える電極パターンとを切替えることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、センサ面上の被検出体位置近傍のＸ軸電極及びＹ軸電極が検出電極として切替えられた際に出力信号が最大値となるので、センサ面上における被検出体位置を精度良く検出することができる。
【００１４】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも２つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記Ｘ軸方向の両端部に位置する前記Ｘ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記Ｙ軸方向の両端部に位置する前記Ｙ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、検出対象領域毎にＸ軸方向の両端部のＸ軸電極とＹ軸方向の両端部のＹ軸電極との間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面に対する被検出体位置を精度良く検出することができる。
【００１６】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第１の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも２つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記Ｙ軸方向の両端部に位置する前記Ｙ軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記Ｘ軸方向の両端部に位置する前記Ｘ軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、検出対象領域毎にＹ軸方向の両端部のＹ軸電極とＸ軸方向の両端部のＸ軸電極との間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面に対する被検出体位置を精度良く検出することができる。
【００１８】
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記検出回路は、正極端子と負極端子とを有する差動増幅回路を備え、前記第１の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力すると共に、前記第２の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力することを特徴とする。
【００１９】
この構成により、１つの差動増幅回路によって第１の検出モード及び第２の検出モードにおける検出電極対の出力信号を増幅できるので、回路構成を簡略化することができる。また、検出電極対の出力信号を差動で増幅することにより、ノイズの影響を軽減することができる。
【００２０】
本発明の静電容量式モーション検出装置は、上記静電容量式近接センサ装置と、前記演算回路で演算された被検出体の位置情報を所定の時定数で処理し、前記被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、被検出体とセンサ面との間の距離及びセンサ面に対する被検出体のタッチ位置を正確に検出できるので、センサ面に対する被検出体の接近と、センサ面に対する被検出体のタッチ動作とを共に検出できる静電容量式モーション検出装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサ及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の構成図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置のセンサ部の電極配置の模式図であり、（ｂ）は、センサ部のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の被検出体検出時の手順を示すフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおける電極パターンの遷移図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第２の検出モードにおける電極パターンの遷移図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおける検出電極の電極接続の一例を示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第２の検出モードにおいて検出電極の出力信号を差動入力する場合の電極接続の一例を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第２の検出モードにおいて検出電極の出力信号をシングルエンド入力する場合の電極接続の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置における検出原理を示す概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置における被検出体位置と静電容量の差分の変化を示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態の形態に係る静電容量式近接センサのＺ軸方向における被検出体の検出原理を示す図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおけるＸ軸方向に対する被検出体の検出結果を示す図であり、（ｂ）は、第１の検出モードにおけるＹ軸方向に対する被検出体の検出結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおける電極パターンの他の例を示す遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明者らは、静電容量方式のタッチパネルの電極配置及び静電容量式近接センサ装置の検出原理に着目した。静電容量方式のタッチパネルは、平行に配列された複数のＸ軸電極と、平行に配列された複数のＹ軸電極と、をマトリクス状に配列した電極配置を有しており、検出電極となる電極をＸ軸電極内又はＹ軸電極内で順次切替えながら被検出体位置を検出する。一方、静電容量式近接センサ装置は、後述するように、離間して配置された検出電極と駆動電極との間に形成される静電容量を介して被検出体を検出する。
【００２５】
本発明者らは、静電容量方式のタッチパネルにおいて、静電容量式近接センサ装置の検出原理を適用することにより、離間して配列されたＸ軸電極間（Ｙ軸電極間）に形成される静電容量を介して被検出体とセンサ面との間の距離を検出できることを見出した。そして、離間して配列された電極間に形成される静電容量により、被検出体とセンサ面との間の距離を検出する第１の検出モードと、隣接するＸ軸電極間（Ｙ軸電極間）に形成される静電容量により、センサ面上の被検出体位置を検出する第２の検出モードと、を切替えることにより、被検出体とセンサ面との間の距離及びセンサ面上の被検出体位置とを共に検出できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る近接センサ装置は、被検出体のタッチ操作及び近接を検出するセンサ部１１と、このセンサ部１１によって検出された出力信号を基に被検出体位置を算出する制御回路部１２とを備える。
【００２７】
センサ部１１は、基板１３上に配列される６つのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆと、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆに対して直交して配列される６つのＹ軸電極１５ａ〜１５ｆとを備える。各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆは、他の電極との間に静電容量が形成されるようにそれぞれ離間して配列されている。また、各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆは、絶縁性のガラス基板３１（図２参照）を介してマトリクス状に配列されている。
【００２８】
各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆの一端には、Ｘ軸マルチプレクサ１６が接続されている。Ｘ軸マルチプレクサ１６は、駆動電圧を印加する駆動電極又は被検出体を検出する検出電極として複数のＸ軸電極１４ａ〜１４ｆの接続を切替える。各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆの一端には、Ｙ軸マルチプレクサ１７が接続されている。Ｙ軸マルチプレクサ１７は、駆動電圧を印加する駆動電極又は被検出体を検出する検出電極として各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆの接続を切替える。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、検出方向に応じて各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆの接続を切替えながら被検出体位置を検出する。
【００２９】
制御回路部１２は、センサ部１１のＸ軸マルチプレクサ１６及びＹ軸マルチプレクサ１７の切替えを制御する切替え制御回路１８と、各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆから出力された信号より、被検出体位置を演算する演算手段としてのＣＰＵ１９とを備える。ＣＰＵ１９と切替え制御回路１８との間には、駆動電極として切替えられた各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆに駆動電圧を印加する駆動回路２０が設けられると共に、検出電極として切替えられた各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆの出力信号を検出する検出回路２１が設けられている。
【００３０】
切替え制御回路１８は、センサ部１１のＸ軸マルチプレクサ１６及びＹ軸マルチプレクサ１７に接続されると共に、駆動回路２０及び検出回路２１に接続されている。また、切替え制御回路１８は、ＣＰＵ１９と接続され、ＣＰＵ１９からの切替え制御信号により、各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆの接続を切替え制御する。切替え制御回路１８は、ＣＰＵ１９からの切替え制御信号により、Ｘ軸マルチプレクサ１６及びＹ軸マルチプレクサ１７を介して駆動電極となるＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆ（以下、単に駆動電極ともいう）を駆動回路２０に接続すると共に、検出電極となるＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆ（以下、単に検出電極ともいう）を検出回路２１に接続する。
【００３１】
駆動回路２０は、図示されない発振回路を備え、駆動電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆに駆動電圧を印加する。駆動電圧の印加は、ＣＰＵ１９によってタイミング制御される。
【００３２】
検出回路２１は、正極端子及び負極端子を備えた増幅回路２２と、増幅回路２２で増幅された出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ２３とを備える。検出回路２１は、検出電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆの出力信号を検出する。
【００３３】
増幅回路２２の正極端子及び負極端子には、検出電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆが接続される。増幅回路２２は、検出電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆの出力信号を、各検出電極間の出力信号の差動又は基準電圧信号との差動で増幅してＡ／Ｄコンバータ２３へ出力する。
【００３４】
Ａ／Ｄコンバータ２３は、増幅回路２２で増幅された出力信号をフィルタリング処理及びデジタル変換してＣＰＵ１９に出力する。ＣＰＵ１９に入力された出力信号は、検出回路としてのＣＰＵ１９で差分値などが検出される。なお、差分値の検出は、Ａ／Ｄコンバータ２３で行ってもよい。また、演算手段としてのＣＰＵ１９では、検出された出力信号を用いて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の被検出体位置が算出される。
【００３５】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照して本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置のセンサ部１１の構成について詳細に説明する。図２（ａ）は、センサ部１１の電極配置の模式図であり、図２（ｂ）は、図１に示したセンサ部１１のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図２（ａ）においては、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆのみを示している。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１３上には、Ｙ軸方向に延在する６つのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆが、Ｘ軸方向に対して直交して配列されている。Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ上には、絶縁層としてのガラス基板３１を介してＸ軸方向に延在する６つのＹ軸電極１５ａ〜１５ｆが、Ｙ軸方向に対して直交して配列されている。Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆ上には、センサ部１１を保護する保護板３２が配置されている。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、保護板３２の上面が検出基準面としてのセンサ面１３ａとなり、このセンサ面１３ａに属するＸ軸方向及びＹ軸方向並びにセンサ面１３ａに直交するＺ軸方向の被検出体を検出できる。
【００３７】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る静電容量式センサ装置における被検出体検出時の手順について説明する。図３は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の被検出体検出時の手順を示すフロー図である。
【００３８】
図３に示すように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、センサ面１３ａと被検出体との間の距離を検出する第１の検出モードと、センサ面１３ａ上の被検出体位置を検出する第２の検出モードと、を用いて被検出体位置を検出する。まず、第１の検出モードにより、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆを検出電極又は駆動電極として切替えながら、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向について被検出体位置を検出する（ステップＳ１）。次に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の被検出体位置の検出において検出電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆの出力信号から被検出体位置を算出する（ステップＳ２）。
【００３９】
次に、ステップＳ２で算出した被検出体位置とセンサ面１３ａとの間の距離を算出し、所定のタッチ閾値と比較して被検出体のセンサ面１３ａに対するタッチか否かを判別する（ステップＳ３）。ここで、被検出体とセンサ面１３ａとの間の距離がタッチ閾値以下の場合には、再びステップＳ１から再び被検出体を検出する。なお、タッチ閾値としては、例えば、ステップ２の演算で算出されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の被検出体位置とセンサ面１３ａとの間の距離に所定の閾値を設けてもよく、ステップ１でのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の検出での検出電極からの出力信号の強度に所定の閾値を設けてもよい。
【００４０】
ステップ３において、被検出体のセンサ面１３ａに対するタッチ操作と判別した場合には、第２の検出モードでＸ軸方向及びＹ軸方向の被検出体の位置を検出する（ステップＳ４）。次に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の検出において、最大出力が得られたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆをそれぞれ決定する（ステップＳ５）。以上の結果から、最大出力が得られたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆとＹ軸電極１５ａ〜１５ｆとの交点からセンサ面１３ａ上の被検出体位置を特定する（ステップＳ６）。
【００４１】
次に、図４及び図５を参照して、図３に示した検出手順における第１の検出モード及び第２の検出モードで用いる電極パターンについて詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおける電極切替えの遷移図であり、図５は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第２の検出モードにおける電極切替えの遷移図である。なお、図４及び図５においては、駆動電極（Ｄ）を太線で示し、増幅回路２２の正極端子に接続される検出電極（Ｓ＋）を一点鎖線で示し、増幅回路２２の負極端子に接続される検出電極（Ｓ−）を二点鎖線で示している。
【００４２】
図４に示すように、第１の検出モードのＸ軸方向の被検出体の検出では、Ｘ軸方向において両端に配設されたＸ軸電極１４ａ及びＸ軸電極１４ｆを検出電極として切替え、Ｙ軸方向において両端に配設されたＹ軸電極１５ａ及びＹ軸電極１５ｆを駆動電極として切替える。第１の検出モードのＹ軸方向の被検出体の検出では、Ｙ軸方向において両端に配設されたＹ軸電極１５ａ及びＹ軸電極１５ｆを検出電極として切替え、Ｘ軸方向において両端に配設されたＸ軸電極１４ａ及びＸ軸電極１４ｆを駆動電極として切替える。
【００４３】
第１の検出モードのＺ軸方向の被検出体の検出では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの両端に配置された４つのＸ軸電極１４ａ、１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ、１５ｆを端部電極とし、この端部電極内で、検出電極及び駆動電極を順次切替えながら被検出体を検出する。まず、Ｘ軸電極１４ａを検出電極とし、Ｘ軸電極１４ｆ、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆを駆動電極として被検出体を検出する。次に、Ｙ軸電極１５ａを検出電極とし、Ｘ軸電極１４ａ、１４ｆ、Ｙ軸電極１５ｆを駆動電極として被検出体を検出する。次いで、Ｘ軸電極１４ｆを検出電極とし、Ｘ軸電極１４ａ、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆを駆動電極として被検出体位置を検出する。次に、Ｙ軸電極１５ｆを検出電極とし、Ｘ軸電極１４ａ、１４ｆ、Ｙ軸電極１５ａを駆動電極として検出体位置を検出する。最後に、Ｚ軸方向での検出電極からの出力信号の加算平均を算出して被検出体を検出する。
【００４４】
図５に示すように、第２の検出モードのＸ軸方向の被検出体の検出では、Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆを駆動電極とし、Ｘ軸方向の一端部に位置する２つのＸ軸電極１４ａ、１４ｂを検出電極とする。そして、検出電極となる電極を隣接するＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ間でＸ軸方向の一端から他端まで順次切替えながら被検出体位置を検出する。
【００４５】
第２の検出モードのＹ軸方向の被検出体位置の検出では、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆを駆動電極とし、Ｙ軸方向の一端部に位置する２つのＹ軸電極１５ａ、１５ｂを検出電極とする。そして、検出電極となる電極を隣接するＹ軸電極１５ａ〜１５ｆ間でＹ軸方向の一端から他端まで順次切替えながら被検出体位置を検出する。
【００４６】
以上のようにして、第１の検出モード及び第２の検出モードのそれぞれにおいて、電極パターンを切替えながら、センサ面１３ａと被検出体との間の距離及びセンサ面１３ａ上における被検出体位置を検出する。
【００４７】
次に、図６を参照して第１の検出モードの検出方式について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、第１の検出モードにおける検出電極の電極接続の一例を示す図である。図６（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のＸ軸電極１４ｆが増幅回路２２の正極端子に接続され、他方のＸ軸電極１４ａが増幅回路２２の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたＹ軸電極１５ａ、１５ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｘ軸電極１４ａ、１４ｆから出力された信号は、増幅回路２２に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のＹ軸電極１５ａが増幅回路２２の正極端子に接続され、他方のＹ軸電極１５ｆが増幅回路２２の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたＸ軸電極１４ａ、１４ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆから出力された信号は、増幅回路２２に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
【００４９】
図６（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたＸ軸電極１４ｆが増幅回路２２の正極端子に入力される。増幅回路２２の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたＸ軸電極１４ａ、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｘ軸電極１４ｆから出力された信号は、増幅回路２２にシングルエンド入力され基準電圧との差に応じて増幅される。
【００５０】
次に、図７（ａ）、（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）を参照して第２の検出モードの検出方式について説明する。第２の検出モードでは、検出電極の出力信号を増幅回路２２に差動入力又はシングルエンド入力する。図７（ａ）、（ｂ）は、第２の検出モードにおいて検出電極の出力信号を差動入力する場合の電極接続の一例を示す図である。図７（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のＸ軸電極１４ｅが増幅回路２２の正極端子に接続され、他方のＸ軸電極１４ｄが増幅回路２２の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたＹ軸電極１５ａ〜１５ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｘ軸電極１４ｄ、１４ｅから出力された信号は、増幅回路２２に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
【００５１】
図７（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のＹ軸電極１５ｂが増幅回路２２の正極端子に接続され、他方のＹ軸電極１５ｃが増幅回路２２の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｙ軸電極１５ｂ、１５ｃから出力された信号は、増幅回路２２に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
【００５２】
図８（ａ）、（ｂ）は、第２の検出モードにおいて検出電極の出力信号をシングルエンド入力する場合の電極接続の一例を示す図である。図８（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたＸ軸電極１４ｅが増幅回路２２の正極端子に接続される。増幅回路２２の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたＹ軸電極１５ａ〜１５ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、Ｘ軸電極１４ｅから出力された信号は、増幅回路２２にシングルエンド入力され、基準電圧との差に応じて増幅される。
【００５３】
図８（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたＹ軸電極１５ｂが増幅回路２２の正極端子に接続される。増幅回路２２の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆに駆動回路２０から駆動電圧が印加され、検出電極としてのＹ軸電極１５ｂから出力された信号は、増幅回路２２にシングルエンド入力され、基準電圧との差に応じて増幅される。
【００５４】
このように、本実施の形態においては、一つの増幅回路２２において、検出方式に応じて差動入力とシングルエンド入力とを切り替える。このため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の被検出体検出において、一対の検出電極の出力信号の差分値が検出下限となる状態においても、シングルエンド入力により被検出体位置を検出することができ、検出方式の増幅特性による不感領域を補完することができる。また、第１の検出モード及び第２の検出モードの何れにおいても差動入力により被検出体位置を検出できるので、ノイズの影響を軽減できると共に、制御回路部１２の回路構成を簡略化することができる。
【００５５】
次に、図９を参照して、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の被検出体の検出原理について説明する。図９は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置における検出原理を示す概念図である。なお、図９においては、検出電極対として切替えられたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆを検出電極１４Ａ、１４Ｂとして示し、駆動電極として切替えられたＹ軸電極１５ａ〜１５ｆを駆動電極１５Ａ、１５Ｂとして模式的に示している。
【００５６】
図９においては、被検出体４１がＸ軸方向に移動する場合の被検出体４１の位置を検出する場合について示している。図９に示すように、Ｘ軸方向の被検出体４１の位置を検出する場合、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆが検出電極１４Ａ、１４Ｂとして切替えられ、Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆが駆動電極１５Ａ、１５Ｂとして切替えられる。この場合、検出電極１４Ａと検出電極１５Ａ及び検出電極１５Ｂとの間には静電容量Ｃｘ１が形成され、検出電極１４Ｂと駆動電極１５Ａ及び駆動電極１５Ｂとの間には静電容量Ｃｘ２が形成される。そして、この静電容量Ｃｘ１、Ｃｘ２に応じた検出電極の出力信号を用いることにより、被検出体４１としての手の位置を検出することができる。
【００５７】
さらに、図９及び図１０を参照して、被検出体４１の動きと静電容量の変化について説明する。図１０は、図９に示した例において、被検出体４１が左右に動いた場合の静電容量の差分の変化を示した図である。図９に示す例では、検出電極１４Ａと駆動電極１５Ａ、１５Ｂとの間に静電容量Ｃｘ１が形成されており、検出電極１４Ｂと駆動電極１５Ａ、１５Ｂとの間に静電容量Ｃｘ２が形成されている。被検出体４１がＸ軸方向（左右方向）のいずれかの方向に動いた場合、検出電極１４Ａと駆動電極１５Ａ、１５Ｂとの間及び検出電極１４Ｂと駆動電極１５Ａ、１５Ｂとの間形成される電気力線（不図示）が被検出体４１に吸収され、静電容量Ｃｘ１，Ｃｘ２が変化する。例えば、被検出体４１が左側に動くと、静電容量Ｃｘ１が増加して、静電容量Ｃｘ２が減少する。このため、被検出体４１がＸ軸方向（左右方向）に移動した場合、静電容量値の差分（Ｃｘ２−Ｃｘ１）をとることにより、静電容量の変化量から図１０に示すように、被検出体のＸ軸方向（左右方向）の被検出体４１の位置情報及び動き（モーション）を検出することが可能となる。
【００５８】
なお、Ｙ軸方向の被検出体４１を検出する場合、駆動電極１５Ａ、１５Ｂを検出電極とし、検出電極１４Ａ、１４Ｂを駆動電極とすることにより、Ｘ軸方向と同様の原理で被検出体及びモーションが検出される。したがって、本発明に係る静電容量式近接センサ装置を備えた静電容量式モーション検出装置においては、静電容量式近接センサ装置の演算回路で演算された被検出体の位置情報を所定の時定数で処理することにより、被検出体のモーション検出を行うことができる。
【００５９】
次に、図１１（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態の形態に係る静電容量式近接センサのＺ軸方向における被検出体の検出原理について説明する。図１１（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態の形態に係る静電容量式近接センサのＺ軸方向における被検出体の検出原理を示す図であり、図１に示したセンサ部１１のＡ−Ａ線矢視断面図を模式的に示している。図１１（ａ）、（ｂ）に示す例では、各Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び各Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆ間に静電容量ＣＸ３が形成され、その周囲に電気力線４２が形成されている。
【００６０】
図１１（ａ）に示すように、センサ部１１のセンサ面１３ａと被検出体４１との間のＺ軸方向の距離が大きい場合には、被検出体４１による電気力線４２の吸収が一部のみとなるので、静電容量ＣＸ３は大きくなる。一方、図１１（ｂ）に示すように、センサ面１３ａと被検出体４１との間の距離が小さい場合には、被検出体４１によって電気力線４２の大半が吸収されるので、静電容量ＣＸ３が小さくなる。このため、センサ部１１のセンサ面１３ａと被検出体４１との間の距離が小さい場合には、静電容量ＣＸ３が減少して検出電極１４ａの出力信号が大きくなり、センサ面１３ａと被検出体４１との間の距離が大きい場合には、静電容量ＣＸ３が増大して検出電極の出力信号が小さくなる。以上のようにして、被検出体４１のＺ軸方向の位置を検出することができる。
【００６１】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して上記静電容量式近接センサ装置の第１の検出モードにおける被検出体の検出時の出力信号について説明する。図１２（ａ）は、第１の検出モードにおけるＸ軸方向の被検出体の検出結果を示す図であり、図１２（ｂ）は、第１の検出モードにおけるＹ軸方向の被検出体の検出結果を示す図である。
【００６２】
図１２（ａ）においては、検出電極としてＸ軸電極１４ａ、１４ｆが切替えられ、駆動電極としてＹ軸電極１５ａ、１５ｆが切替えられた場合における被検出体位置と検出電極から出力された信号の差分値との関係を示している。図１２（ａ）に示すように、被検出体４１がセンサ面１３ａに対してＸ軸方向において水平に移動した場合、増幅回路２２の負極端子に接続されるＸ軸電極１４ａの近傍に被検出体４１が存在する場合に差分値が最小値となる。被検出体４１がＸ軸電極１４ｆに移動するにつれて差分値が増大し、増幅回路２２の正極端子に接続されるＸ軸電極１４ｆの近傍に被検出体４１が存在する場合に差分値が最大値となる。
【００６３】
図１２（ｂ）においては、検出電極としてＹ軸電極１５ａ、１５ｆが切替えられ、駆動電極としてＸ軸電極１４ａ、１４ｆが切替えられた場合における被検出体位置と検出電極から出力された信号の差分値との関係を示している。図１２（ｂ）に示すように、被検出体４１がセンサ面１３ａに対してＹ軸方向において水平に移動した場合、増幅回路２２の負極端子に接続されるＹ軸電極１５ｆの近傍に被検出体４１が存在する場合に差分値が最小値となる。被検出体４１がＹ軸電極１５ａに移動するにつれて差分値が増大し、増幅回路２２の正極端子に接続されるＹ軸電極１５ａの近傍に被検出体４１が存在する場合に差分値が最大値となる。このように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、被検出体の移動を出力信号値の変化により検出することができる。
【００６４】
次に、再び図１を参照して、以上のように構成された本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の全体動作について説明する。まず、切替え制御回路１８によって、第１の検出モード及び第２の検出モードに応じてＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆが駆動電極及び検出電極として切替えられる。次いで、ＣＰＵ１９よりタイミング制御された駆動電圧が、駆動回路２０から駆動電極として切替えられたＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び１５ａ〜１５ｆに印加される。
【００６５】
検出電極としてのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆから出力された信号は、検出回路２１の増幅回路２２に入力されて増幅される。増幅回路２２で増幅された出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ２３でフィルタリング処理及びＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１９に入力される。ＣＰＵ１９では、入力された出力信号を基にセンサ面１３ａと被検出体との間の距離及びセンサ面１３ａ上の被検出体位置が算出される。
【００６６】
次に、上記静電用式近接センサ装置の応用例について説明する。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置は、携帯機器の入力装置などに用いることができる。この場合、第１の検出モードで検出されるセンサ面１３ａに対するオペレータの指の上下左右の動作を第１の入力操作とし、第２の検出モードで検出されるセンサ面１３ａ上のオペレータの指の動作を第２の入力操作として異なる入力操作として識別することができる。このため、例えば、携帯機器において、一画面に表示された選択リストから所望の入力ボタンに対して入力操作をする場合には、センサ面１３ａに対する上下左右の指の動作により検索リストの中から所望の入力ボタンを選択する（第１の入力操作）。そして、所望の入力ボタンに対して入力操作する場合には、センサ面１３ａとしての表示装置表面上へのオペレータの指の接近を検出し（第２の入力操作）、このセンサ面１３ａへの指の接近動作に応じて所望の入力ボタンを拡大表示することにより、タッチ操作による入力操作を容易にすることができる。このように構成することにより、入力装置の表示装置の面積を削減しても選択リストの中から所望の入力ボタンに対してオペレータの指による入力操作を容易に行うことができるので、携帯機器を小型化することが可能となる。
【００６７】
なお、上記実施の形態においては、６つのＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び６つのＹ軸電極１５ａ〜１５ｆの両端部の電極を検出電極として切替えてセンサ面１３ａに対する被検出体の接近を検出する例について説明したが、例えば、図１３に示すように、８つのＸ軸電極１４ａ〜１４ｈ及び８つのＹ軸電極１５ａ〜１５ｈでセンサ部を構成してもよい。また、この場合においては、上記第１の検出モードにおいて、センサ面１３ａを４つの検出対象領域Ａ１〜Ａ４に分割し、それぞれの検出対象領域Ａ１〜Ａ４の両端のＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆが、検出電極又は駆動電極となるようにしてＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに対して４回ずつ被検出体を測定し、その加算平均を算出して被検出体位置を検出してもよい。
【００６８】
例えば、図１３に示すように、第１の検出モードのＸ軸方向の被検出体の検出において、Ｘ軸電極１４ａ、１４ｄを検出電極とし、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｄを駆動電極として切替えて検出対象領域Ａ１を検出する。次に、Ｘ軸電極１４ｅ、１４ｈを検出電極とし、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｄを駆動電極として切替えて検出対象領域Ａ２を検出する。次いで、Ｘ軸電極１４ａ、１４ｄを検出電極とし、Ｙ軸電極１５ｅ、１５ｈを駆動電極として切替えて検出対象領域Ａ３を検出する。次に、Ｘ軸電極１４ｅ、１４ｈを検出電極とし、Ｙ軸電極１５ｅ、１５ｈを駆動電極として切替えて検出対象領域Ａ４を検出する。このように検出することにより、センサ面１３ａのＸ軸方向及びＹ軸方向に対する検出精度（分解能）を向上させることができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆをマトリクス状に配置する。そして、離間して配列されたＸ軸電極１４ａ、１４ｆ（Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆ）を駆動電極とし、Ｙ軸電極１５ａ、１５ｆ（Ｘ軸電極１４ａ、１４ｆ）を検出電極とする第１の検出モードにより、離間して配列された電極間に形成される静電容量に応じた信号が出力されるので、出力信号が増大してセンサ面１３ａに対する被検出体の接近を検出できる。また、Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆ（Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ）を駆動電極とし、隣接するＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ（Ｙ軸電極１５ａ〜１５ｆ）を検出電極とし、検出電極となる電極をＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆ内で順次切り替える第２の検出モードによりセンサ面１３ａ上の被検出体を検出することができる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７１】
例えば、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、複数のＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及び複数のＹ軸電極１５ａ〜１５ｆをマトリクス状に配列した構成について説明したが、Ｘ軸電極及びＹ軸電極の数及び配置については、センサ面１３ａに対する被検出体の接近及びセンサ面１３ａ上の被検出体位置を検出できる範囲であれば適時変更可能である。例えば、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆを任意の角度を取って配置するように構成してもよい。さらに、Ｘ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆは、電極間に形成される静電容量により、被検出体を検出できる範囲であれば必ずしも同一平面に配置されている必要はない。
【００７２】
また、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置において、第１の検出モードのＸ軸方向及びＹ軸方向の被検出体の検出において、検出電極又は駆動電極として切替える電極は、被検出体とセンサ面との間の距離を検出できる組合せであれば適時変更可能である。例えば、検出電極又は駆動電極として、離間して配列されたＸ軸電極１４ｂ、１４ｅを検出電極又は駆動電極として切替えてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置において、第１の検出モードのＺ軸方向の被検出体の検出において、端部電極として用いる電極は、センサ面１３ａと被検出体との間の距離を検出できる組合せであれば適時変更可能である。例えば、Ｘ軸電極１４ｂ、１４ｅ、Ｙ軸電極１５ｂ、１５ｅを端部電極として用いてもよい。同様に図１３に示した例においては、検出電極又は駆動電極として切替える電極は、各検出対象領域Ａ１〜Ａ４のＸ軸方向の両端部及びＹ軸方向の両端部に限定されず適時変更可能である。
【００７４】
また、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、第１の検出モード及び第２の検出モードにおいてＸ軸電極１４ａ〜１４ｆ及びＹ軸電極１５ａ〜１５ｆから１つ又は２つの電極を駆動電極又は検出電極として切替える例について説明したが、さらに多数の電極を駆動電極又は検出電極として共に切替えてもよい。この場合においては、センサ面１３ａ上に形成される電気力線４２が増大するので、センサ面１３ａに接近する被検出体の検出感度を更に増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体によるタッチ位置を精度良く検出できるという効果を有し、特に、携帯機器、デジタルフォトフレーム、ＰＣ、オーディオの操作パネルなど、各種入力デバイスに適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１１  センサ部
１２  制御回路部
１３  基板
１４ａ〜１４ｆ  Ｘ軸電極
１５ａ〜１５ｆ  Ｙ軸電極
１４Ａ、１４Ｂ  検出電極
１５Ａ、１５Ｂ  駆動電極
１６  Ｘ軸マルチプレクサ
１７  Ｙ軸マルチプレクサ
１８  切替え制御回路
１９  ＣＰＵ
２０  駆動回路
２１  検出回路
２２  増幅回路
２３  Ａ／Ｄコンバータ
３１  ガラス基板
３２  保護板
４１  被検出体
４２  電気力線
【図１】
2012022635.tif 000003
【図２】
2012022635.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012022635.tif 000010
【図９】
2012022635.tif 000011
【図１０】
2012022635.tif 000012
【図１１】
2012022635.tif 000013
【図１２】
2012022635.tif 000014
【図１３】
2012022635.tif 000015