專利名稱：靜電容型接近傳感器和接近檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過靜電容的變化來檢測人體等檢測對象物的接近的靜電容型接近 傳感器和接近檢測方法。
背景技術(shù)：
作為檢測人體等檢測對象物的接近傳感器，已知例如如下這種接近傳感器。接近 傳感器構(gòu)成為具有有底圓筒狀的固定屏蔽電極，在該固定屏蔽電極的開口端安裝有圓板狀 的檢測基板，且進(jìn)一步在檢測基板的中央部設(shè)置有與檢測對象物相對的傳感電極。另外，該接近傳感器構(gòu)成為具有在固定屏蔽電極的外側(cè)沿軸方向可滑動的圓筒狀 可動屏蔽電極，由此可以根據(jù)各種檢測條件來調(diào)整可檢測范圍和檢測靈敏度，可以可靠地 檢測出檢測對象物(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。需要說明的是，象這樣為了在接近傳感器中保持指向性，一般通過在傳感電極的 周圍和里側(cè)配置屏蔽電極而形成盲區(qū)，使得傳感電極的規(guī)定方向的范圍為檢測區(qū)域的范圍。專利文獻(xiàn)1 特開2001-35327號公報但是，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的接近傳感器存在以下問題在不檢測緊靠傳感電極附近而 存在的人體等檢測對象物，而檢測位于離開與傳感電極的電極大小相同程度以上的位置的 檢測對象物的情況下，即使在傳感電極的周圍配置了屏蔽電極，由于幾乎不使檢測對象物 和傳感電極的靜電容耦合降低，所以也難以提高指向性。為了提高指向性，如專利文獻(xiàn)1記載的接近傳感器，在配置了立體覆蓋傳感電極 這種形狀的屏蔽電極的情況下，由于傳感器構(gòu)造變?yōu)榱Ⅲw，所以還存在整體的尺寸變大，配 置自由度降低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種問題而做出，其目的在于提供一種不使用立體的傳感器構(gòu)造， 且不降低配置的自由度，可以提高指向性且可任意設(shè)置檢測區(qū)域的范圍，可以可靠檢測出 檢測對象物的靜電容型接近傳感器和接近檢測方法。為了解決上述問題，達(dá)到目的，本發(fā)明的第1靜電容型接近傳感器，其特征在于， 包括傳感電極；輔助電極，其設(shè)置在所述傳感電極的附近；檢測電路，其至少連接有所述 傳感電極，并基于來自所連接的電極的靜電容檢測出靜電容值；切換開關(guān)，其可選擇性地在 所述輔助電極與所述檢測電路不連接的第1連接狀態(tài)和所述輔助電極與所述檢測電路連 接的第2連接狀態(tài)之間切換；比較判斷單元，其根據(jù)對所述第1連接狀態(tài)下的來自所述檢測 電路的第1靜電容值與所述第2連接狀態(tài)下的來自所述檢測電路的第2靜電容值進(jìn)行比較 后的比較值及所述第1或第2靜電容值，來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。本發(fā)明的第2靜電容型接近傳感器，其特征在于，包括傳感電極；輔助電極，其設(shè) 置在所述傳感電極的附近；檢測電路，其基于來自所述傳感電極的靜電容檢測出靜電容值；
6屏蔽驅(qū)動電路，其用于對所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位；切換開關(guān)，可選擇性地在所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電路連接的第1連接狀態(tài)和所述輔助電極開路、接地 或與規(guī)定的固定電位連接的第2連接狀態(tài)之間切換；比較判斷單元，其根據(jù)對所述第1連接 狀態(tài)下的來自所述檢測電路的第1靜電容值與所述第2連接狀態(tài)下的來自所述檢測電路的 第2靜電容值進(jìn)行比較所得到的比較值及所述第1或第2靜電容值，來判斷檢測對象物是 否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。本發(fā)明的第3靜電容型接近傳感器，其特征在于，包括傳感電極；輔助電極，其設(shè) 置在所述傳感電極的附近；檢測電路，其基于來自所連接的電極的靜電容檢測出靜電容值； 第1切換開關(guān)，其可選擇性地在所述傳感電極與所述檢測電路連接的第1連接狀態(tài)和所述 傳感電極不與所述檢測電路連接的第2連接狀態(tài)之間切換；第2切換開關(guān)，其在所述傳感電 極在所述第1連接狀態(tài)時，可切換成所述輔助電極與所述檢測電路不連接，在所述第1切換 開關(guān)為所述第2連接狀態(tài)時，可切換成所述輔助電極與所述檢測電路連接；比較判斷單元， 根據(jù)對所述第1連接狀態(tài)時的來自所述檢測電路的第1靜電容值與所述第2連接狀態(tài)時的 來自所述檢測電路的第2靜電容值進(jìn)行比較所得到的比較值及所述第1或第2靜電容值， 來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。本發(fā)明的靜電容型接近傳感器通過如上這樣構(gòu)成，在提高指向性同時可任意設(shè)置 檢測區(qū)域的范圍，所以在各種檢測條件下都可以可靠地檢測出檢測對象物。另外，由于不使 用立體的傳感器構(gòu)造，所以傳感器的配置自由度高，可以適用于各種場所等。上述第1靜電容型接近傳感器中，所述切換開關(guān)構(gòu)成為例如在所述第1連接狀態(tài) 時，可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接。也可構(gòu)成為進(jìn)一步具有用于對所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位的 屏蔽驅(qū)動電路，所述切換開關(guān)在所述第1連接狀態(tài)時，可將所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動 電路連接。上述第3靜電容型接近傳感器中，例如所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接 狀態(tài)時可使所述傳感電極開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接，所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為 在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接。也可進(jìn)一步具有用于向所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位的、或向所 述傳感電極提供與所述輔助電極相同的電位的屏蔽驅(qū)動電路，所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在 所述第2連接狀態(tài)時可使所述傳感電極與所述屏蔽驅(qū)動電路連接，所述第2切換開關(guān)構(gòu)成 為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電路連接。也可進(jìn)一步具有用于向所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位的屏蔽驅(qū) 動電路，所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時可使所述輔助電極開路、接地或與 規(guī)定的固定電位連接，所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極 與所述屏蔽驅(qū)動電路連接。也可進(jìn)一步具有用于向所述傳感電極提供與所述輔助電極相同的電位的屏蔽驅(qū) 動電路，所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū) 動電路連接，所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極開路、接地 或與規(guī)定的固定電位連接。也可構(gòu)成為還具備屏蔽電極，該屏蔽電極在與所述傳感電極的檢測面相反側(cè)的里面?zhèn)认鄬τ谠搨鞲须姌O絕緣的狀態(tài)進(jìn)行配置，并屏蔽所述傳感電極里面?zhèn)鹊臋z測。所述屏蔽電極也可以與屏蔽驅(qū)動電路連接，該屏蔽驅(qū)動電路用于向該屏蔽電極提 供與所述傳感電極和所述輔助電極的至少任一方相同的電位。所述輔助電極也可以以相對該傳感電極絕緣的狀態(tài)與所述傳感電極的檢測面配
置在同一平面上。所述輔助電極也可以配置為包圍所述傳感電極。另外，所述輔助電極也可以配置為與所述傳感電極同心。所述比較判斷單元也可以構(gòu)成為，對所述第1靜電容值除以所述第2靜電容值之 后的值乘以規(guī)定的系數(shù)而算出比較值，并根據(jù)該比較值是否在預(yù)先設(shè)置的閾值以上，來判 斷檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物。也可進(jìn)一步具有用屏蔽電極覆蓋檢測面?zhèn)鹊奶摂M電極，所述檢測電路構(gòu)成為可進(jìn) 行差動動作，該檢測電路的一個輸入端與所述傳感電極直接連接、或經(jīng)所述第1切換開關(guān) 連接，當(dāng)該檢測電路的另一輸入端與所述虛擬電極連接。所述虛擬電極可以構(gòu)成為電極面的面積形成為是所述傳感電極的檢測面的面積 的1/2以下。所述檢測電路可以構(gòu)成為，還檢測出在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的 作為所述第1靜電容值的初始電容的第1初始電容、和在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對 象物時的作為所述第2靜電容值的初始電容的第2初始電容；所述比較判斷單元根據(jù)對從 所述第1靜電容值減去所述第1初始電容后的第1檢測值和從所述第2靜電容值減去所述 第2初始電容后的第2檢測值進(jìn)行比較所得到的比較值及所述第1或第2檢測值，來判斷 檢測對象物是否存在于檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。也可構(gòu)成為還具有基準(zhǔn)電壓調(diào)整單元，該基準(zhǔn)電壓調(diào)整單元將所述檢測電路的輸 出作為基準(zhǔn)電壓，所述檢測電路構(gòu)成為，分別取得用于將在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測 對象物時的作為述第1靜電容值的初始電容的第1初始電容調(diào)整為所述基準(zhǔn)電壓的第1設(shè) 置值，并將用于將檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的作為所述第2靜電容值的初始 電容的第2初始電容調(diào)整為所述基準(zhǔn)電壓的第2設(shè)置值，并且輸出通過所述第1設(shè)置值調(diào) 整后的第1靜電容值與通過所述第2設(shè)置值調(diào)整后的第2靜電容值；所述比較判斷單元，將 從通過所述第1設(shè)置值調(diào)整后的所述第1靜電容值中減去所述基準(zhǔn)電壓后的值作為所述第 1檢測值，并將從通過所述第2設(shè)置值調(diào)整后的所述第2靜電容值中減去所述基準(zhǔn)電壓后的 值作為所述第2檢測值，根據(jù)比較兩者之后得到的比較值及所述第1或第2檢測值，來判斷 檢測對象物是否存在于檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。所述比較判斷單元也可構(gòu)成為，在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物時， 根據(jù)所述第1靜電容值、所述第2靜電容值、所述第1檢測值和所述第2檢測值中的任一個 值，輸出與所述檢測對象物到所述傳感器的距離對應(yīng)的信號，在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi) 不存在檢測對象物時，使該輸出為規(guī)定的固定電壓。所述規(guī)定的固定電壓是例如接地電壓或基準(zhǔn)電壓。所述比較判斷單元也可構(gòu)成為，在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物時， 根據(jù)所述第1靜電容值、所述第2靜電容值、所述第1檢測值和所述第2檢測值中的任一個 值，輸出與所述檢測對象物到所述傳感電極的距離對應(yīng)的信號，并在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時，使該輸出為高阻抗。本發(fā)明的接近檢測方法是可判斷在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物的靜 電容型接近傳感器的接近檢測方法，該靜電容型接近傳感器包括傳感電極、在該傳感電極 附近設(shè)置的輔助電極、基于所述傳感電極和所述輔助電極中的至少任一個所檢測出的靜 電容檢測出靜電容值的檢測電路、切換各電極與所述檢測電路的連接狀態(tài)的切換開關(guān)，該 靜電容型接近傳感器的接近檢測方法的特征在于，通過以下步驟檢測出檢測對象物的接 近通過所述切換開關(guān)，切換所述傳感電極和所述輔助電極與所述檢測電路之間的連接狀 態(tài)，改變檢測面?zhèn)鹊牡褥o電容線(面)的步驟；通過所述檢測電路，分別檢測出等靜電容線 (面)的改變前后的靜電容值，作為第1和第2靜電容值的步驟；根據(jù)所述第1靜電容值和 第2靜電容值的比較值及所述第1或第2靜電容值，判斷檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測 對象物的步驟。也可在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物的情況下，根據(jù)所述第1或第2靜電容 值進(jìn)一步判斷出所述檢測對象物到所述傳感電極的距離。發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種靜電容型接近傳感器和接近檢測方法，可以 不使用立體的傳感器構(gòu)造，不會降低配置自由度，提高指向性，任意設(shè)置檢測區(qū)域的范圍， 可靠地檢測出檢測對象物。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的概 略圖。圖2是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作原理的說明圖。圖3是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的檢測對象物和電力線之 間的關(guān)系的說明圖。圖4是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作原理的說明圖。圖5是用于表示該靜電容型接近傳感器的接近檢測處理的例子的流程圖。圖6是表示該靜電容型接近傳感器的C-V轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖7是表示該靜電容型接近傳感器的C-V轉(zhuǎn)換電路的動作波形的例子的動作波形 圖。圖8是用于說明第1實施方式的其他結(jié)構(gòu)的靜電容型接近傳感器的例子的說明 圖。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的概 略圖。圖10是表示該靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的另一例的概略圖。圖11是表示該靜電容型接近傳感器中的接近檢測處理的例子的流程圖。圖12是表示本發(fā)明的第3實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的 概略圖。圖13是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作原理的說明圖。圖14是用于說明該靜電容型接近傳感器的第1檢測動作時的檢測對象物與電力線之間的關(guān)系的說明圖。圖15是用于說明該靜電容型接近傳感器的第1檢測動作時的檢測對象物與電力線之間的關(guān)系的說明圖。圖16是用于說明該靜電容型接近傳感器的第1檢測動作時的檢測對象物與電力 線之間的關(guān)系的說明圖。圖17是用于說明該靜電容型接近傳感器的第2檢測動作時的檢測對象物與電力 線之間的關(guān)系的說明圖。圖18是用于說明該靜電容型接近傳感器的第2檢測動作時的檢測對象物與電力 線之間的關(guān)系的說明圖。圖19是用于說明該靜電容型接近傳感器的第2檢測動作時的檢測對象物與電力 線之間的關(guān)系的說明圖。圖20是表示本發(fā)明的第4實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的另一例 的概略圖。圖21是表示該靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的另一例的概略圖。圖中標(biāo)號說明1-傳感器，11-傳感電極，11’-虛擬電極，12-屏蔽電極，13、13A-輔助電極，20-檢 測電路部，21-C-V轉(zhuǎn)換電路，22-AD轉(zhuǎn)換器，23-CPU，24-屏蔽驅(qū)動電路，25-判斷電路，26-初 始電容存儲電路，27-開關(guān)控制電路，30-切換開關(guān)，31-減法電路，40-基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路， 41-比較器，42-控制電路，43-寄存器，44-DA轉(zhuǎn)換器，100、100A-靜電容型接近傳感器。
具體實施例方式下面，參考添加的附圖，來詳細(xì)說明本發(fā)明的靜電容型接近傳感器與接近檢測方 法的最佳實施方式。圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的概 略圖；圖2是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作原理的說明圖；圖3是 用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的檢測對象物與電力線之間的關(guān)系的說明 圖；圖4是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作原理的說明圖。圖5是表示該靜電容型接近傳感器的接近檢測處理的例子的流程圖；圖6是表示 該靜電容型接近傳感器的C-V轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)例的框圖，圖7是表示該靜電容型接近傳感 器的C-V轉(zhuǎn)換電路的動作波形的例子的動作波形圖。如圖1所示，靜電容型接近傳感器100構(gòu)成為，包括被配置在檢測人體等檢測對象 物的位置的傳感器部10、經(jīng)圖中未示出的基板等與該傳感器部10 —體或分體地配置的檢 測電路部20。傳感器部10構(gòu)成為，包括形成為矩形平板狀的傳感電極11、在該傳感電極11的里 面?zhèn)纫员葌鞲须姌O11大的面積形成的屏蔽電極12、與傳感電極11在同一平面上形成的且 形成為包圍傳感電極11的口字狀的輔助電極13。傳感電極11檢測位于(存在)檢測面?zhèn)鹊臋z測區(qū)域中的檢測對象物。屏蔽電極 12屏蔽傳感電極11的里面?zhèn)?，使其不能檢測到檢測對象物。輔助電極13使傳感電極11的 檢測面?zhèn)鹊牡褥o電容線(面)可變。屏蔽電極12為上述形態(tài)的同時，也可同時設(shè)置在例如輔助電極13的外圍側(cè)。檢測電路部20包括與傳感電極11直接連接的C-V轉(zhuǎn)換電路21、A/D轉(zhuǎn)換器22、 CPU23和屏蔽驅(qū)動電路24，且設(shè)置有將輔助電極13的輸入切換到C-V轉(zhuǎn)換電路21和屏蔽 驅(qū)動電路24的切換開關(guān)30。C-V轉(zhuǎn)換電路21將通過傳感電極11或通過傳感電極11和輔助電極13分別檢測 到的靜電容(Capacitance)轉(zhuǎn)換為電壓(Voltage)。A/D轉(zhuǎn)換器22將來自C-V轉(zhuǎn)換電路21 的表示電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
CPU23進(jìn)行靜電容型接近傳感器100整體的控制，同時控制切換開關(guān)30的動作，或 判斷檢測區(qū)域中的檢測對象物的檢測(有無檢測對象物)。屏蔽驅(qū)動電路24將例如屏蔽電 極12和輔助電極13驅(qū)動到與傳感電極11相同的電位。需要說明的是，這些傳感器部10和檢測電路部20形成在例如未圖示的基板上。作 為該基板，還可以采用例如柔性印刷基板、剛性基板或剛?cè)嵝?rigid flexible)基板中的 任一種基板。傳感電極11、屏蔽電極12和輔助電極13可以在由聚氯乙烯(PET)、聚萘二甲 酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、玻璃環(huán)氧樹脂或陶瓷等絕緣體構(gòu)成的基板 上形成圖案的銅、銅合金或鋁和鐵等金屬部件(導(dǎo)電材料)和電線等構(gòu)成。下面，說明這樣構(gòu)成的靜電容型接近傳感器100的動作。首先說明通過CPU23的 控制，將切換開關(guān)30與屏蔽驅(qū)動電路24側(cè)連接的情況下的動作1。在該動作1的情況下， 靜電容型接近傳感器100的傳感電極11、屏蔽電極12和輔助電極13與檢測電路部20的連 接狀態(tài)如圖2所示。S卩，由于C-V轉(zhuǎn)換電路21上僅連接傳感電極11，且將屏蔽電極12和輔助電極13 與屏蔽驅(qū)動電路24連接，所以由C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測出僅傳感電極11與檢測對象物A，B 之間的靜電容。這時，由于在傳感電極11的里面?zhèn)仁峭ㄟ^與屏蔽驅(qū)動電路24連接的屏蔽電極12 進(jìn)行覆蓋的狀態(tài)，所以傳感電極11的里面?zhèn)鹊膫鞲衅黛`敏度不大致相等。兩檢測對象物A、B存在于距傳感電極11大致相等的距離上，但是因與屏蔽驅(qū)動電 路24連接的輔助電極13的影響，等靜電容線(面)M變?yōu)閳D2所示這種狀態(tài)，傳感器對檢 測對象物B比傳感器對檢測對象物A的靈敏度低。S卩，如圖3(a)所示，傳感電極11針對在 傳感電極11的中心部附近存在的檢測對象物A的電力線P受到來自輔助電極13的電力線 P’(屏蔽)的影響小，如圖3(b)所示，傳感電極11針對相對傳感電極11位于外側(cè)的檢測 對象物B的電力線P容易受到來自輔助電極13的電力線P’(屏蔽)的影響。因此，在動作1的情況下，雖然兩檢測對象物A、B距傳感電極11為同一距離，但是 通過C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測到的靜電容值中，檢測對象物A的靜電容值比檢測對象物B大。通過CPU23來存儲這種動作1時檢測到的第1靜電容值Cl。在該動作1的情況下，通過將輔助電極13與屏蔽驅(qū)動電路24連接，相對傳感電極 11的中心部的傳感器靈敏度，可以更低傳感電極11的電極端部的傳感器靈敏度，可以具有 一些指向性。但是，在該動作1的情況下，由于傳感電極11的電極端部的傳感器靈敏度稍微降 低，所以比例如圖3(b)所示的檢測對象物A更靠近位于接近傳感電極11的位置的檢測對 象物C的靜電容值與檢測對象物A的靜電容值大致相等了，等靜電容線(面)M變?yōu)榱巳鐖D2所示這種狀態(tài)。因此，不能判斷出檢測對象物A，C的不同，所以不得不說是不具有更強(qiáng)的指向性的狀態(tài)。接著，說明通過CPU23的控制，將切換開關(guān)30與C-V轉(zhuǎn)換電路21側(cè)連接的情況下 的動作2。在該動作2的情況下，靜電容型接近傳感器100的傳感電極11、屏蔽電極12和 輔助電極13與檢測電路部20的連接狀態(tài)變?yōu)槿鐖D4所示這樣。S卩，由于C-V轉(zhuǎn)換電路21上連接了傳感電極11和輔助電極13，所以由C-V轉(zhuǎn)換電 路21檢測到兩電極11，13與檢測對象物A，B之間的靜電容。這時，傳感電極11的里面?zhèn)葹楸慌c屏蔽驅(qū)動電路24連接的屏蔽電極12覆蓋的狀 態(tài)，所以傳感電極11的里面?zhèn)鹊膫鞲衅黛`敏度完全相等，但是傳感電極11的表面?zhèn)?檢測 面?zhèn)?的等靜電容線(面)M為圖4所示的狀態(tài)，為在檢測面?zhèn)鹊?80度的范圍內(nèi)沒有指向 性的狀態(tài)。因此，在動作2的情況下，在距傳感電極11大致相等的距離上存在的兩檢測對象 物A，B檢測到了大致相同的靜電容值。通過CPU23來預(yù)先存儲在這種動作2時檢測到的第2靜電容值C2。這樣，通過上述動作1和動作2，使傳感電極11形成的檢測面?zhèn)鹊牡褥o電容線 (面)M可變，而取得了在傳感電極的檢測面?zhèn)壬晕⒂兄赶蛐缘那闆r下檢測到的第1靜電容 值Cl與傳感電極的檢測面?zhèn)葻o指向性的情況下檢測到的第2靜電容值C2。而且，在第1實施方式的靜電容型接近傳感器100中進(jìn)一步進(jìn)行如下這種動作。首 先，比較CPU23中存儲的第1靜電容值Cl與第2靜電容值C2。例如，由于在上述動作2的 情況下從兩檢測對象物A，B檢測到的靜電容值同時為大致相同的值，所以能判斷出檢測對 象物A，B位于距傳感電極11大致相等的距離上。接著，由于在動作1的情況下，檢測對象 物B的靜電容值比檢測對象物A小，所以可以判斷出檢測對象物B比檢測對象物A位于傳 感電極11的更外側(cè)。因此，在CPU23中，通過比較第2靜電容值C2相對第1靜電容值Cl的值，可以判 斷出檢測對象物位于傳感電極11的中心部的外側(cè)多少程度(即，檢測對象物是否位于至 少包含與傳感電極11的檢測面相對區(qū)域的規(guī)定范圍內(nèi)(下面，還略記為“檢測區(qū)域的范圍 內(nèi)，，。))。在基于本發(fā)明的提高指向性的接近檢測方法中，進(jìn)行例如如下這種動作。即，如圖 5所示，首先，通過切換輔助電極13的連接狀態(tài)，而使傳感電極11的檢測面?zhèn)鹊牡褥o電容線 (面)變化，檢測出第1靜電容值Cl和第2靜電容值C2 (步驟S101)，同時比較兩個值而算 出比較值(步驟S102)。并且，根據(jù)第1靜電容值Cl或第2靜電容值C2，判斷檢測對象物 是否接近(步驟S103)，同時判斷第1靜電容值Cl和第2靜電容值C2的比較值是否是例如 預(yù)先設(shè)置的閾值以上(或閾值以下或未達(dá)到閾值等)(步驟S106)。在判斷為檢測對象物接近(步驟S103的是)，且判斷為第1靜電容值Cl和第2靜 電容值C2的比較值為閾值以上的情況下(步驟S106的是)，判斷為檢測到檢測對象物(步 驟 S107)。另一方面，在判斷為檢測對象物不接近的情況下(步驟S103的否)或判斷為第1 靜電容值Cl和第2靜電容值C2的比較值不是閾值以上的情況下(步驟S106的否)，判斷 為沒有檢測到檢測對象物(步驟S104)。
并且，在判斷出檢測到或沒有檢測到檢測對象物后(步驟S104或S107后)，判斷是否結(jié)束處理(步驟S105)，在判斷為終止處理的情況下(步驟S105的是)，終止基于本流 程圖的一系列接近檢測處理。另外，在判斷為不終止處理的情況下(步驟S105的否)，進(jìn)入 上述步驟SlOl而重復(fù)之后的處理。具體上，在例如第1靜電容值Cl比任意閾值Thl大的情況下，可判斷為檢測對 象物與傳感電極11接近，如此預(yù)先進(jìn)行設(shè)置(步驟S103)。這時，在通過比較值<formula>formula see original document page 13</formula>或比較值<formula>formula see original document page 13</formula>等計算公式算出的比較值α和比較值β比預(yù) 先設(shè)置的任意閾值Th2小的情況下，可判斷為在檢測區(qū)域的范圍外，如此預(yù)先進(jìn)行設(shè)置(步 驟 S106)。由此，即使在檢測對象物接近的情況下(步驟S103的是)，也進(jìn)入上述步驟S106， 且在比較值比任意的閾值Th2小的情況下(步驟S106的否)，識別為檢測對象物在檢測區(qū) 域的范圍外，而判斷為沒有檢測到檢測對象物(步驟S104)。并且，僅在檢測對象物接近的 情況下(步驟S106的是)，且比較值為任意的閾值Th2以上的情況下(步驟S106的是)， 判斷為檢測到檢測對象物(步驟S107)需要說明的是，也可構(gòu)成為在上述步驟S107中檢測到了檢測對象物的情況下，通 過CPU23輸出檢測信號，或根據(jù)第1靜電容值Cl輸出表示檢測對象物相對傳感電極11的 接近距離的信號(與距傳感電極11的距離對應(yīng)的信號)。由于上述比較值α、β，系數(shù)a、b、d和閾值Thl、Th2的值和比較值α、β的計算 公式等，根據(jù)靜電容型接近傳感器100的傳感器形狀、設(shè)置周邊環(huán)境、檢測對象物等因素而 變化，所以在決定這些因素的時刻可以邊獲取描述曲線(profile)，邊依次進(jìn)行設(shè)置。另外，在上述例子中，通過使用第1靜電容值除以第2靜電容值后的值來進(jìn)行比 較，從而判斷檢測對象物是否接近，但是也可例如用第1靜電容值除以第1靜電容值與第2 靜電容值之和的值以后的值進(jìn)行比較，從而判斷檢測對象物是否接近。這樣，根據(jù)靜電容型接近傳感器100，由于可以在例如閾值Th2大的情況下，指向 性強(qiáng)度高，在小的情況下，指向性強(qiáng)度低，所以可以任何調(diào)節(jié)指向性從而任意設(shè)置檢測區(qū)域 的范圍，而可以可靠檢測出檢測對象物。C-V轉(zhuǎn)換電路21如圖6所示，占空比根據(jù)靜電容C變化，構(gòu)成為包括輸出例如 一定周期的觸發(fā)信號TG的觸發(fā)信號生成電路101、輸出占空比根據(jù)與輸入端連接的靜電 容C的大小而變化的脈沖信號Po的定時器電路102與平滑該脈沖信號Po的低通濾波器 (LPF)103。定時器電路102構(gòu)成為包括例如2個比較器201，202、將這兩個比較器201，202 的輸出分別輸入到復(fù)位端子R和置位端子S的RS觸發(fā)電路(下面稱作“RS-FF203、將該 RS-FF203的輸出DIS輸出到LPF103的緩存器204與通過RS-FF203的輸出DIS來進(jìn)行導(dǎo)通 /截止控制的晶體管205。比較器202將從觸發(fā)信號生成電路101輸出的如圖7所示的觸發(fā)信號TG與通過 電阻Rl、R2、R3進(jìn)行分壓的規(guī)定閾值Vth2相比較，并輸出與觸發(fā)信號TG相同步的置位脈 沖。該置位脈沖置位RS-FF203的Q輸出。將該Q輸出作為放電信號DIS使晶體管205變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，而在各電極11，13和 地之間，以各電極11，13的對地靜電容C和輸入端與電源線之間連接的電阻R4決定的時間常數(shù)所決定的速度來進(jìn)行充電。由此，輸入信號Vin的電位以由靜電容C所決定的速度升高。
若輸入信號Vin超過由電阻Rl、R2、R3決定的閾值Vthl，則比較器201的輸出反轉(zhuǎn)，從而使RS-FF203的輸出反轉(zhuǎn)。結(jié)果，晶體管205變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，例如經(jīng)晶體管205來釋 放在傳感電極11中蓄積的電荷。因此，該定時器電路102，如圖7所示，輸出以基于傳感電極11或傳感電極11與輔 助電極13之間的靜電容C的占空比進(jìn)行振蕩的脈沖信號Po。LPF103通過平滑該輸出，從 而輸出如圖7所示的直流檢測信號Vout。將這樣從C-V轉(zhuǎn)換電路21輸出的檢測信號Vout如上所述，由A/D轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號。圖7中，由實線所示的波形與由虛線所示的波形表示前者靜電容比后者小，例 如后者表示物體接近狀態(tài)。另外，在上述靜電容型接近傳感器100中，作為檢測電路部20的結(jié)構(gòu)，說明了 C-V 轉(zhuǎn)換電路21根據(jù)電阻和電容改變輸出脈沖的占空比的公知的定時器IC的原理，但是并不 限于此。S卩，例如有施加正弦波，而從靜電容值引起電壓變化或根據(jù)電流值直接測量阻抗 的方式、包含測量的靜電容而構(gòu)成振蕩電路，從而測量振蕩頻率的方式、構(gòu)成RC充放電電 路而測量出充放電時間的方式、使由公知的電壓充電后的電荷移動到已知的電容而測量出 其電壓的方式、或多次進(jìn)行以已知的電壓充電到未知的電容，并使其電荷移動到已知電容， 并測量出將已知電容充電到規(guī)定電壓所經(jīng)的次數(shù)的方式等，也可進(jìn)行對檢測出的靜電容值 設(shè)置閾值，或分析靜電容的波形，在變?yōu)橄鄳?yīng)的靜電容波形時執(zhí)行作為觸發(fā)等的處理。以檢測電路部20的C-V轉(zhuǎn)換電路21將靜電容轉(zhuǎn)換為電壓為前提，但是也可轉(zhuǎn)換 成容易作為電氣或軟件加以處理的數(shù)據(jù)，例如，可以將靜電容轉(zhuǎn)換為脈沖寬度或直接轉(zhuǎn)換 為數(shù)字值。進(jìn)一步，上述靜電容型接近傳感器100中，以配置傳感電極11和屏蔽電極12與輔 助電極13，比較傳感電極11的第1靜電容值Cl和傳感電極11與輔助電極13的第2靜電 容值C2，從而判斷檢測對象物的檢測的例子加以說明，但是也可例如如下這樣。圖8是用于說明第1實施方式的另一結(jié)構(gòu)的靜電容型接近傳感器100的例子的說 明圖。該例子的靜電容型接近傳感器100除了傳感電極11之外，還具有配置有虛擬的傳感 電極(虛擬電極)11’的結(jié)構(gòu)，檢測電路部20的C-V轉(zhuǎn)換電路21進(jìn)行差動動作。具體上，如圖8所示，例如將傳感電極11與正側(cè)輸入端連接，將虛擬電極11’與負(fù) 側(cè)輸入端連接，通過從靜電容Ca的值減去靜電容Cb的值，并由比較器等將該輸出值與閾值 相比較，從而檢測出檢測對象物49。作為這種C-V轉(zhuǎn)換電路21的動作，在例如開關(guān)Sl被打開(OFF)，開關(guān)S2被接地 (GND)，開關(guān)S3閉合(ON)時，若打開(OFF)開關(guān)S3，將開關(guān)S2切換到Vr，并將開關(guān)Sl與運 算放大器的反向輸入連接，則將CaVr充電到靜電容Ca和Cf，將CbVr充電到靜電容Cb和 Cf0接著，在打開(OFF)開關(guān)Sl和接地(GND)開關(guān)S2后，測量開關(guān)Sl接地(GND)時 的輸出電壓V。這時的電壓為V/Vr= {(Cf+Ca)/Cf}-{(Cf+Cb)/Cf}，而輸出與靜電容Ca和 靜電容Cb的比例相對應(yīng)的電壓。
這樣，通過做成使C-V轉(zhuǎn)換電路21進(jìn)行差動動作的結(jié)構(gòu)(差動電路)，可以抵消 電路的溫度特性或降低共模噪聲。這時，由于將虛擬電極11’與例如差動電路的負(fù)側(cè)輸入 側(cè)連接，但是若將該虛擬電極11’與檢測對象物進(jìn)行靜電容耦合，則傳感器自身的靈敏度降 低，所以需要虛擬電極11’相對傳感電極11形成為面積充分小，或虛擬電極11’與檢測對 象物49之間設(shè)置作為同電位的其他屏蔽電極48而減少與檢測對象物49之間的靜電容耦合
需要說明的是，所述屏蔽驅(qū)動電路24在C-V轉(zhuǎn)換電路21根據(jù)靜電容C改變占空 比的情況下，傳感電極11的輸出波形根據(jù)所測量的靜電容變化，所以也可由基于運算放大 器等的電壓跟隨和基于FET的源跟隨等構(gòu)成1倍的放大電路，輸入傳感電極11的電壓，并 將其輸出與屏蔽電極12等連接。由于在C-V轉(zhuǎn)換電路21進(jìn)行差動動作的情況下，傳感電極11的輸出波形是電壓 為Vr和GND的矩形波，頻率是開關(guān)的切換頻率，所以屏蔽驅(qū)動電路24不根據(jù)靜電容值而變 化，所以可以構(gòu)成為將圖7所示的運算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入與屏蔽電極12等連接。但是， 在需要驅(qū)動電流的情況下，經(jīng)高輸出電流的運算放大器等之類的另外生成Vr和GND的矩形 波即可。進(jìn)一步，在上述第1實施方式中，構(gòu)成為將傳感電極11與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接，將 屏蔽電極12與屏蔽驅(qū)動電路24連接，使輔助電極13經(jīng)切換開關(guān)30與屏蔽驅(qū)動電路24或 C-V轉(zhuǎn)換電路21連接，但是在例如C-V轉(zhuǎn)換電路21進(jìn)行差動動作的情況下，也可構(gòu)成為將 傳感電極11與圖8所示的負(fù)側(cè)輸入端連接，分別將屏蔽電極12與屏蔽驅(qū)動電路24連接， 將輔助電極13與正側(cè)輸入端連接。該情況下，在上述動作2時，為輔助電極13與傳感電極11連接，為幾乎沒有指向 性的狀態(tài)，但是由于在上述動作1時，從傳感電極11的靜電容值中減去了輔助電極13與檢 測對象物的靜電容耦合的值，所以結(jié)果具有稍微的指向性。并且，與上述情況相同，若比較 動作1和動作2時的檢測值，則可得到同樣的效果。在上述第1實施方式中，通過切換開關(guān)30，針對輔助電極13構(gòu)成為在動作1時可 與屏蔽驅(qū)動電路連接，在動作2時可與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接，在動作1和動作2時使等靜電 容線(面)可變，但是對于輔助電極13，即使構(gòu)成為例如，在動作1時可與屏蔽驅(qū)動電路連 接，在動作2時可開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接，或即使構(gòu)成為例如，在動作1時可開 路、接地或與規(guī)定的固定電位連接，在動作2時可與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接，也能得到同樣的 效果。這樣，輔助電極13可以通過切換開關(guān)30連接成開路、或接地或與其他固定電位(例 如，與接地相同的電位)連接。切換開關(guān)30是切換電連接的結(jié)構(gòu)即可，也可采用例如FET和光電MOS繼電器 (relay)等電子電路開關(guān)或接點切換器等機(jī)械開關(guān)。另外，傳感電極11的形狀可以采用圓 形、長方形、多邊形等形狀，在傳感電極11的里面?zhèn)纫参挥跈z測區(qū)域的范圍的情況下，不設(shè) 置屏蔽電極12即可。并且，輔助電極13通過包圍傳感電極11的周圍整體的狀態(tài)來進(jìn)行配 置，但是也可以是包圍一部分的狀態(tài)，或配置在相鄰的一部分上，例如在為包圍傳感電極11 的狀態(tài)時，可以配置為與感器電極11同心(中心相同)狀態(tài)。接著，參考圖9 圖11來說明本發(fā)明的第2實施方式的靜電容傳感器。上述第1實施方式的靜電容傳感器中，檢測電路部20的從C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出為表示通過傳感電極11和輔助電極13檢測到的靜電容的第2靜電容值或表示僅由傳感電極11檢測到的靜電容的第1靜電容值中的任一方。因此，存在根據(jù)傳感電極11 (包含其 的傳感器部10)的設(shè)置位置的周圍結(jié)構(gòu)等，檢測到的靜電容值不同的情形。由此，比較這些第1和第2靜電容值后的比較結(jié)果依賴于設(shè)置傳感電極11的位置 的周圍結(jié)構(gòu)等而變化。為避免這種狀況，可以進(jìn)一步例如如下這樣來形成檢測電路部20的 結(jié)構(gòu)。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的概 略圖、圖10是表示該靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的另一例的概略圖、圖11是表示第2 實施方式的接近檢測處理的例子的流程圖。之后，在與已經(jīng)說明的部分相重復(fù)的位置上賦 予同一附圖標(biāo)記而省略說明，對與本發(fā)明沒有特別關(guān)系的部分不進(jìn)行描述。如圖9所示，本例的檢測電路部20除了上述C-V轉(zhuǎn)換電路21、屏蔽驅(qū)動電路24之 夕卜，還具有例如由CPU等構(gòu)成的判斷電路25、存儲人體等檢測對象物沒有接近時的靜電容 值(初始電容)的初始電容存儲裝置26、控制切換開關(guān)30的切換動作的開關(guān)控制電路27 與緩存器28。作為這樣構(gòu)成的檢測電路部20的動作概要，例如在將傳感器部10設(shè)置在規(guī)定的 設(shè)置位置后，通過開關(guān)控制電路27的控制，對切換開關(guān)30進(jìn)行切換，分別檢測出檢測對象 物與傳感器部10沒有接近時的動作1與動作2中的靜電容值(初始電容)。并且，通過初 始電容存儲電路26來存儲這些值，通過判斷電路25從上述實際動作1，2時的第1和第2 靜電容值減去初始電容存儲電路26中存儲的這些初始電容并加以比較，并根據(jù)比較結(jié)果 來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。具體上，上述初始電容在通過開關(guān)控制電路27的控制，將切換開關(guān)30與屏蔽驅(qū)動 電路24側(cè)連接的情況下的上述動作1時的容量作為第1初始電容，將切換開關(guān)30與C-V 轉(zhuǎn)換電路21側(cè)連接的情況下的上述動作2時的容量作為第2初始電容而存儲在初始電容 存儲電路26中。并且，在實際的動作1時，通過判斷電路25從檢測到的第1靜電容值減去初始電 容存儲電路26中存儲的第1初始電容而作為第1檢測值(檢測值1)，在動作2時，從檢測 到的第2靜電容值減去初始電容存儲電路26中存儲的第2初始電容而作為第2檢測值(檢 測值2)。S卩，圖11所示，首先，檢測出如上所述的第1檢測值和第2檢測值(步驟S201)，通 過判斷電路25比較這些值而算出比較值(步驟S202)。并且，在根據(jù)第1檢測值或第2檢 測值判斷檢測對象物是否接近(步驟S203)的同時，判斷第1檢測值和第2檢測值的比較 值是否在例如預(yù)先設(shè)置的閾值以上(或閾值以下和未達(dá)到閾值等)(步驟S206)。S卩，通過 檢測值1，2及其比較結(jié)果，來判斷在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物。需要說明的 是，傳感電極11和輔助電極13與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接的上述動作2時的檢測值2是傳感 器沒有指向性的狀態(tài)下的檢測值，為依賴于檢測對象物接近傳感器部10的輸出。在判斷為檢測對象物接近(步驟S203的是)、且判斷為比較值在閾值以上的情況 下(步驟S206的是)，檢測到檢測對象物(步驟S207)。另一方面，在判斷為檢測對象物接近(步驟S203的是)，但是判斷為比較值不是閾 值以上的情況下(步驟S206的否)，沒有檢測到檢測對象物(步驟S204)，將表示在例如具有指向性時的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物的情形作為禁止(disable)信號即未 檢測到信號A(例如，高阻抗或規(guī)定的固定電壓等)作為判斷輸出進(jìn)行輸出。在根據(jù)例如第1或第2檢測值(或第1或第2靜電容值C1、C2)，判斷檢測對象物 是否接近(步驟S203)，并在判斷為檢測對象物不接近的情況下(步驟S203的否)，進(jìn)入上 述步驟S204而將檢測對象物作為未檢測到，將例如表示檢測對象物沒有在傳感電極11的 檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的情形作為禁止信號即未檢測到信號B作為判斷輸出進(jìn)行輸出。
在判斷出檢測對象物的檢測到或未檢測到之后(步驟S204或S207之后)，判斷是 否結(jié)束處理(步驟S205)，在判斷為結(jié)束處理的情況下(步驟S205的是)，結(jié)束基于本流程 圖的一系列接近檢測處理。在判斷為不結(jié)束處理的情況下(步驟S205的否)，進(jìn)入上述步驟S201而重復(fù)之后 的處理。這樣，判斷電路25的輸出根據(jù)判斷結(jié)果，為例如使能(enable)信號、禁止 (disable)信號，從而在檢測對象物在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)時，將使能信號輸入緩存器28，并 從該緩存器28輸出檢測值1。另外，在檢測對象物不在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)時，作為禁止信號 將判斷輸出固定到接地電壓和基準(zhǔn)電壓等規(guī)定的固定電壓，或為高阻抗的輸出。需要說明 的是，在檢測對象物在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)時，除了檢測值1之外，還可輸出檢測值2和第1 或第2靜電容值。這些檢測值1、檢測值2、第1和第2靜電容值表示與檢測對象物到傳感 電極11的距離對應(yīng)的值。這樣，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的檢測電路部20，在檢測對象物在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)時，輸出 對應(yīng)于其距離的檢測值，在不在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)時，為規(guī)定電壓等輸出，所以可以判斷出 在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物，若存在，是多遠(yuǎn)的距離。即，可以使靜電容型接 近傳感器100的指向性強(qiáng)度更高，或更詳細(xì)設(shè)置指向性。作為避免依賴于用于設(shè)置傳感器部10的場所的周圍結(jié)構(gòu)等的方法的另一例，通 過通過如下這樣調(diào)整基準(zhǔn)電壓來保持這些電壓。即，如圖10所示，該例的檢測電路部20除 了 C-V轉(zhuǎn)換電路21和屏蔽驅(qū)動電路24之外，還構(gòu)成為具有基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路40和減法電 路31?；鶞?zhǔn)電壓調(diào)整電路40在如上這種進(jìn)行第1和第2初始電容的初始電容測量時，將 C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出調(diào)整為基準(zhǔn)電位，這里，構(gòu)成為包括比較器41、控制電路42、寄存器 43、D/A轉(zhuǎn)換器44和調(diào)整部45。該基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路40從例如比較器41的正側(cè)輸入端輸入C-V轉(zhuǎn)換電路21的 輸出，從負(fù)側(cè)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓(Reference Voltage :RV)，并將兩者進(jìn)行比較，控制電路 42根據(jù)該比較結(jié)果進(jìn)行控制，使寄存器43的設(shè)置值變化。在將寄存器43的輸出通過D/A轉(zhuǎn)換器44從數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后，通過調(diào) 整部45進(jìn)行電壓調(diào)整，并通過來自該調(diào)整部45的輸出調(diào)整C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸入。這樣， 在檢測對象物不與傳感器部10接近時的動作1中，在來自C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出與基準(zhǔn) 電位最接近的時間固定寄存器43的設(shè)置值，并將第1初始電容的輸出作為基準(zhǔn)電壓，存儲 這時的設(shè)置值(設(shè)置值1)，同時，在檢測對象物與傳感器部10不接近時的動作2中，在來 自C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出與基準(zhǔn)電位最近的時間固定寄存器43的設(shè)置值，并將第2初始 電容的輸出作為基準(zhǔn)電壓，存儲這時的設(shè)置值(設(shè)置值2)。
在實際的動作1時，將寄存器43固定為設(shè)置值1時的C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出被輸入到例如減法器31的正側(cè)輸入端，同時，將基準(zhǔn)電壓RV輸入負(fù)側(cè)輸入端，用基準(zhǔn)電壓RV 減去輸出來作為檢測值1。另外，在實際的動作2時，將寄存器43固定為設(shè)置值2時的C-V 轉(zhuǎn)換電路的輸出輸入到例如減法器31的正側(cè)輸入端，同時，將基準(zhǔn)電壓RV輸入到負(fù)側(cè)輸入 端，并通過用基準(zhǔn)電壓RV減去輸出而作為檢測值2。通過比較檢測值1和檢測值2，同樣判 斷出在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物，或若存在，則在多遠(yuǎn)的距離。對C-V轉(zhuǎn)換電 路21的輸入的調(diào)整可以通過向由例如與輸入連接的固定電容器等構(gòu)成的調(diào)整部45施加D/ A轉(zhuǎn)換器44的電壓而使輸入的靜電容值增減從而加以實現(xiàn)。圖12是表示本發(fā)明的第3實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的例子的 概略圖、圖13是用于說明該靜電容型接近傳感器的檢測動作時的動作概略的說明圖、圖 14 圖16是用于說明該靜電容型接近傳感器的第1檢測動作時(動作3)中的檢測對象物 與電力線的關(guān)系的說明圖。圖17 圖19是用于說明該靜電容型接近傳感器的第2檢測動作時(動作4)的 檢測對象物與電力線的關(guān)系的說明圖。省略與在第1實施方式中已經(jīng)說明過的部分重復(fù)的 地方和說明。如圖12所示，第2實施方式的靜電容型接近傳感器100A與第1實施方式的靜電 容型接近傳感器100同樣，構(gòu)成為具有傳感器部10和檢測電路部20。傳感器部10構(gòu)成為 包括傳感電極11、屏蔽電極12、與上述輔助電極13同樣包圍傳感電極11之類的口字狀形 成的輔助電極13A。傳感電極11主要是為了檢測面?zhèn)鹊臋z測區(qū)域存在的檢測對象物而設(shè)置。屏蔽電 極12具有上述作用。輔助電極13A設(shè)置為主要使傳感電極11的檢測面?zhèn)鹊牡褥o電側(cè)的等 線(面)可變。檢測電路部20構(gòu)成為包括與傳感電極11或輔助電極13A連接的C-V轉(zhuǎn)換電路21、 A/D轉(zhuǎn)換器22、CPU23和與屏蔽電極12直接連接，同時與傳感電極11或輔助電極13A連接 的屏蔽驅(qū)動電路24。檢測電路部20構(gòu)成為包括將來自傳感電極11的輸入切換到C-V轉(zhuǎn)換電路21或 屏蔽驅(qū)動電路24的第1切換開關(guān)SWl、將來自輔助電極13A的輸入切換到屏蔽驅(qū)動電路24 或C-V轉(zhuǎn)換電路21的第2切換開關(guān)SW2。這些第1和第2切換開關(guān)SW1、SW2構(gòu)成為分別 可切換到A側(cè)和B側(cè)(參考圖12等)。C-V轉(zhuǎn)換電路21將通過傳感電極11或輔助電極13A分別檢測到的靜電容轉(zhuǎn)換為 電壓。A/D轉(zhuǎn)換器22與上述同樣動作。CPU23執(zhí)行靜電容型接近傳感器100A整體的控制， 同時，控制例如第1和第2切換開關(guān)SW1，SW2的二選一個連接(向A側(cè)或B側(cè)的二選一連 接)的動作，或判斷檢測區(qū)域中的檢測對象物的檢測(檢測對象物的接近和有無)。屏蔽 驅(qū)動電路24將屏蔽電極12和輔助電極13A或傳感電極11驅(qū)動到與傳感電極11相同的電 位。由于傳感器部10和檢測電路部20的構(gòu)造和構(gòu)成和各電極11 13A的構(gòu)造和構(gòu)成 與第1實施方式中說明的相同，所以這里省略說明。第1切換開關(guān)SWl在例如傳感電極11 沒有與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，可以使傳感電極11開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接， 第2切換開關(guān)SW2在傳感電極11與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，也可使輔助電極13A開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接。
屏蔽驅(qū)動電路24構(gòu)成為向輔助電極13A提供與傳感電極11相同的電位，或向傳 感電極11提供與輔助電極13A相同的電位，第1切換開關(guān)SWl在傳感電極11與C-V轉(zhuǎn)換 電路21不連接接時可使傳感電極11與屏蔽驅(qū)動電路24連接，第2切換開關(guān)SW2在傳感電 極11與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，可使輔助電極13A與屏蔽驅(qū)動電路24連接。進(jìn)一步，屏蔽驅(qū)動電路24構(gòu)成為向輔助電極13A提供與傳感電極11相同的電位， 第1切換開關(guān)SWl可以構(gòu)成為在傳感電極11不與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，使輔助電極13A 開路、接地或與規(guī)定固定電位連接，第2切換開關(guān)SW2也可構(gòu)成為在傳感電極11與C-V轉(zhuǎn) 換電路21連接時使輔助電極13A與屏蔽驅(qū)動電路24連接。另外，屏蔽驅(qū)動電路24構(gòu)成為向傳感電極11提供與輔助電極13A相同的電位，第 1切換開關(guān)SWl構(gòu)成為在傳感電極11不與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，可使輔助電極13A與屏 蔽驅(qū)動電路24連接，在第2切換開關(guān)SW2在傳感電極11與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接時，可使 輔助電極13A開路、接地或可以與規(guī)定的固定電位連接。接著，說明這樣構(gòu)成的靜電容型接近傳感器100A的動作。首先，說明通過CPU23 的控制，將第1和第2切換開關(guān)SWl，SW2同時切換到A側(cè)，將傳感電極11與C-V轉(zhuǎn)換電路 21連接，同時屏蔽電極12和輔助電極13A與屏蔽驅(qū)動電路24連接的情況下的動作(動作 3)。在該動作3的情況下，靜電容型接近傳感器100A的傳感電極11與屏蔽電極12和 輔助電極13A的檢測電路部20的連接狀態(tài)為如圖13所示這樣。即，如上所述，由于C-V轉(zhuǎn) 換電路21上僅連接傳感電極11，屏蔽驅(qū)動電路24上連接屏蔽電極12和輔助電極13A，所 以通過C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測出傳感電極11與檢測對象物X、Y、Y’之間的靜電容。另外，由于傳感器部10的傳感電極11的里面?zhèn)仁峭ㄟ^屏蔽電極12進(jìn)行覆蓋的狀 態(tài)，故僅檢測從傳感電極11的表面(檢測面)繞入的電力線，所以傳感電極11的里面?zhèn)鹊?傳感器靈敏度與表面?zhèn)认啾认喈?dāng)小。這里，將檢測對象物X作為在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的檢 測對象物，將檢測對象物Y、Y’作為在檢測區(qū)域的范圍外的檢測對象物加以說明。如圖14所示，傳感電極11對檢測對象物X的電力線P受到來自輔助電極13A的 電力線P’(屏蔽)的影響小。另一方面，如圖15所示，傳感電極11對與檢測對象物X位于大致相等距離的檢測 對象物Y的電力線P受到來自輔助電極13A的電力線P’(屏蔽)的影響，與檢測對象物X 的情況相比，電力線減少。因此，檢測對象物Y與檢測對象物X相比，與傳感電極11之間的 靜電容耦合弱。由此，可以容易地進(jìn)行動作3時的檢測對象物X、Y的識別(即，在檢測區(qū)域的范圍 內(nèi)還是范圍外的區(qū)分)。但是，如圖16所示，在比檢測對象物Y更接近傳感電極11的檢測 對象物Y’中，由于來自傳感電極11的電力線P與對圖14的檢測對象物X的電力線相同， 所以來自C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出相同。S卩，檢測對象物X和檢測對象物Y’位于圖13的等電位面(線)M上，動作3中的 檢測值(靜電容值)相同。因此，僅通過該動作3識別檢測對象物Y’存在于檢測區(qū)域的范 圍內(nèi)還是存在于范圍外很困難。該第3實施方式中也與第1實施方式同樣，不僅僅通過動 作3加以判斷，而通過CPU23預(yù)先存儲動作3時由C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測出的作為第1靜電容值的靜電容值Cl。
接著，說明通過CPU23的控制，將第1和第2切換開關(guān)SW1，SW2同時切換到B側(cè)， 將輔助電極13A與C-V轉(zhuǎn)換電路21連接，同時將屏蔽電極12和傳感電極11與屏蔽驅(qū)動電 路24連接的情況下的動作(動作4)。需要說明的是，由于表示該動作4的情況下的靜電容型接近傳感器100A的傳感電 極11、屏蔽電極12和輔助電極13A與檢測電路部20的連接狀態(tài)的與圖13所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)是 將圖13的各開關(guān)SW1、SW2切換到B側(cè)的結(jié)構(gòu)，所以這里省略圖示和說明。在該動作4的情況下，靜電容型接近傳感器100A的C-V轉(zhuǎn)換電路21上僅連接輔 助電極13A，屏蔽電極12和傳感電極11與屏蔽驅(qū)動電路24連接，所以通過C-V轉(zhuǎn)換電路 21檢測輔助電極13A與檢測對象物X、Y、Y’之間的靜電容。檢測對象物X、Y、Y’相對于傳 感器部10的配置位置等各種條件與動作3時相同。在該動作4的情況下，如圖17所示，傳感電極11對檢測對象物X的電力線P’ (屏 蔽)對來自輔助電極13Α的電力線P影響大。因此，檢測對象物X與輔助電極13Α的靜電 容耦合弱。由C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測到的靜電容值比動作3中對檢測對象物X的情形小。另一方面，如圖18所示，與對檢測對象物X的情形相比，傳感電極11對檢測對象 物Y的電力線P’(屏蔽)少，與對檢測對象物X的情形相比，來自輔助電極13Α的電力線P 增加。因此，在動作4的情況下，檢測對象物Y與輔助電極13Α之間的靜電容耦合強(qiáng)，與動 作3中對檢測對象物Y的情形相比，由C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測到的靜電容值大。如圖19所示，輔助電極13Α對檢測對象物Y’的電力線P比圖17中的輔助電極13Α 對檢測對象物X的電力線P多，且來自傳感電極11的電力線P’(屏蔽)的影響也小，所以 動作4中，對檢測對象物Y’的從C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出比檢測對象物X的輸出大。并且， 在這種動作4時，通過CPU23預(yù)先存儲作為由C-V轉(zhuǎn)換電路21檢測到的第2靜電容值的靜 電容值C2。在這樣檢測出第1和第2靜電容值Cl、C2后，下面，比較由CPU23存儲的這些靜電 容值Cl、C2。例如，對上述檢測對象物X來說，動作3中的第1靜電容值Cl比動作4中的 第2靜電容值C2大，但是對檢測對象物Y來說，動作3中的第1靜電容值Cl比動作4中的 第2靜電容值C2小。對檢測對象物Y’來說，動作3中的第1靜電容值Cl與動作4中的第 2靜電容值C2相等。這樣，CPU23中，通過比較靜電容值C2相對靜電容值Cl的值，可以判斷出檢測對 象物相對傳感電極11的中心部偏離何種程度。這是，若靜電容值Cl和C2的比較值在例如 預(yù)先設(shè)置的閾值以上(或閾值以下和未超過閾值等)，若設(shè)置為可判斷成在靜電容型接近 傳感器100Α的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)，則可具有任意指向性。在圖13到圖19所示的說明圖中，舉檢測對象物X中動作3中的檢測值比動作4 中的檢測值大，檢測對象物Y中，動作3中的檢測值比動作4中的檢測值小，進(jìn)一步檢測對 象物Y’中，動作3中的檢測值和動作4中的檢測值相等的例子來加以說明，但是若傳感電 極和輔助電極13Α的配置形狀和配置面積等各種條件變化，則檢測對象物Χ、Υ、Υ’中動作3 和動作4的上下關(guān)系變化。但是，由于動作4中的第2靜電容值C2相對動作3中的第1靜電容值Cl的比例 (C2/C1)通常為檢測對象物X <檢測對象物Y(或檢測對象物Y’)，所以可以加以區(qū)分。因此，若按每個條件改變動作3和動作4的比較式的值，則可以判斷出檢測對象物X、Y、Y’。另 夕卜，由于比較式和比較值、各種系數(shù)與任意的閾值(Thl，Th2)等與第1實施方式中說明的同 樣，所以這里省略說明。雖然根據(jù)條件有不能由數(shù)式表現(xiàn)的情形，但是可以預(yù)先測量檢測對象物的位置下的靜電容值C1，C2的值來作曲線(profile)，并比較各曲線和實際的檢測值。這樣，根據(jù)上述靜電容型接近傳感器100A，可以為在例如上述閾值Th2大的情況 下，指向性強(qiáng)度高、在小的情況下，指向性強(qiáng)度低，所以可以任意設(shè)置傳感器的指向性，而任 意決定檢測區(qū)域的范圍，可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來可靠檢測出檢測對象物。另外，檢測電路部20的C-V轉(zhuǎn)換電路21的各種結(jié)構(gòu)和作用與上述第1實施方式 中使用圖6和圖7說明的同樣，所以這里省略說明。第3實施方式的靜電容型接近傳感器 100A中，例舉配置傳感電極11與屏蔽電極12和輔助電極13A，比較傳感電極11的靜電容 值Cl與輔助電極13A的靜電容值C2來判斷檢測對象物的檢測為例來加以說明，但是也可 如第1實施方式中使用圖8所說明那樣，構(gòu)成為配置虛擬電極11’，使C-V轉(zhuǎn)換電路21進(jìn)行 差動動作。對于這些由于各種結(jié)構(gòu)和作用與上述相同，所以這里省略說明。對于屏蔽驅(qū)動電路24的變形例和第1和第2切換開關(guān)SW1、SW2的變形例等，由于 各種結(jié)構(gòu)和作用與第1實施方式中說明的同樣，所以這里省略說明。第3實施方式的靜電容型接近傳感器100A中，以輔助電極13A包圍傳感電極11 的周圍整體的狀態(tài)來加以配置，所以靜電容型接近傳感器100A在傳感電極11的檢測面的 所有方向具有同樣的指向性(即，檢測區(qū)域的范圍相對傳感電極11在任何方向下都同樣)， 但是在存在不具有指向性的方向的情況下，可以例如如下這樣。S卩，在不具有指向性的方向不配置輔助電極13A，使輔助電極13A的形狀為例如-字狀和C字型、L字型或半圓形等，從而還可以減少沒有輔助電極13A的方向的指向性。由于從上述檢測電路部20的C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出為第1靜電容值或第2靜電 容值中的任一個，所以存在檢測到的靜電容值由于傳感電極11(包含其的傳感器部10)的 設(shè)置位置周圍的構(gòu)造等而不同的情形。由此，比較這些第1和第2靜電容值后的比較結(jié)果依賴于設(shè)置傳感電極11的位置 的周圍的構(gòu)造等而變化。為了避免這種狀況，檢測電路部20的構(gòu)成也可進(jìn)一步例如如下這樣。圖20是表示本發(fā)明的第4實施方式的靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的另一例 的概略圖、圖21是表示該靜電容型接近傳感器的整體結(jié)構(gòu)的又一例的概略圖。在第4實施 方式中，對與已經(jīng)說明的部分相重復(fù)的位置賦予同一附圖標(biāo)記而省略說明。如圖20所示，檢測電路部20構(gòu)成為包括C-V轉(zhuǎn)換電路21、屏蔽驅(qū)動電路24、判斷 電路25、存儲上述初始電容的初始電容存儲裝置26、控制各切換開關(guān)SW1、SW2的切換動作 的開關(guān)控制電路27與緩存器28。作為這種檢測電路部20的動作概略，在例如將傳感器部10設(shè)置在規(guī)定的設(shè)置位 置后，通過開關(guān)控制電路27的控制來切換各切換開關(guān)SW1、SW2，從而分別檢測出檢測對象 物與傳感器部10不接近時的靜電容值(初始電容)，并在初始電容存儲電路26中預(yù)先存儲 這些值。并且，判斷電路25中從上述實際動作3、4時的第1和第2靜電容值中減去初始電容存儲電路26中所存儲的各初始電容來加以比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷檢測對象物是否 存在于檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。具體上，上述初始電容中，將通過開關(guān)控制電路27的控制，各切換開關(guān)SWl、SW2與 A側(cè)連接的情況下的上述動作3時的電容作為第1初始電容，各切換開關(guān)SW1、SW2與B側(cè)連 接的情況下的上述動作4時的電容作為第2初始電容，并存儲在初始電容存儲電路26中。
并且，在實際的動作3時，通過判斷電路25，從檢測到的第1靜電容值減去初始電 容存儲電路26中存儲的第1初始電容作為第1檢測值(檢測值1)，在動作4時，從檢測到 的第2靜電容值減去初始電容存儲電路26中存儲的第2初始電容作為第2檢測值(檢測 值2)。之后，通過判斷電路25比較這些檢測值1和檢測值2，并根據(jù)其比較結(jié)果判斷檢測 區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物。例如，上述動作3時的檢測值1為依賴于檢測對象物 接近傳感器部10的輸出。由于之后的動作與作用和效果等與第2實施方式中說明過的同 樣，所以這里省略說明。 上述第1和第2初始電容可以通過A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)字轉(zhuǎn)換例如初始電容測量時的 電壓，并保持在寄存器和存儲器等中，但是也可如下這樣通過調(diào)整基準(zhǔn)電壓來保持這些電 容。即，如圖21所示，檢測電路部20構(gòu)成為包括C-V轉(zhuǎn)換電路21、屏蔽驅(qū)動電路24、基準(zhǔn) 電壓調(diào)整電路40和減法電路31。基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路40在如上所述的第1和第2初始電容的初始電容測量時進(jìn)行 調(diào)整，使得C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出為基準(zhǔn)電位，這里，構(gòu)成為包括比較器41、控制電路42、 寄存器43、D/A轉(zhuǎn)換器44與調(diào)整部45。這些結(jié)構(gòu)和作用等也與第2實施方式中說明的同 樣，所以這里省略說明。通過基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路40，將第1和第2初始電容的輸出作為基準(zhǔn)電壓，并將這樣 成為基準(zhǔn)電壓后的C-V轉(zhuǎn)換電路21的輸出輸入到例如減法電路31的正側(cè)輸入端，將基準(zhǔn) 電壓RV輸入到負(fù)側(cè)輸入端，用基準(zhǔn)電壓RV減去輸出，扣除第1和第2初始電容，同樣可以 判斷出檢測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物，或若存在是相距多遠(yuǎn)的距離。
權(quán)利要求
一種靜電容型接近傳感器，其特征在于，包括傳感電極；輔助電極，其設(shè)置在所述傳感電極的附近；檢測電路，其至少連接有所述傳感電極，并基于來自所連接的電極的靜電容檢測出靜電容值；切換開關(guān)，其可選擇性地在所述輔助電極與所述檢測電路不連接的第1連接狀態(tài)和所述輔助電極與所述檢測電路連接的第2連接狀態(tài)之間切換；及比較判斷單元，其根據(jù)比較了所述第1連接狀態(tài)下的來自所述檢測電路的第1靜電容值與所述第2連接狀態(tài)下的來自所述檢測電路的第2靜電容值所得到的比較值及所述第1或第2靜電容值，來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時，可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī)定 的固定電位連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于還具有屏蔽驅(qū)動電路，該屏蔽驅(qū)動電路向所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位；所述切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時，可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電路 連接。
4.一種靜電容型接近傳感器，其特征在于，包括 傳感電極；輔助電極，其設(shè)置在所述傳感電極的附近； 檢測電路，其基于來自所述傳感電極的靜電容檢測出靜電容值； 屏蔽驅(qū)動電路，其用于對所述輔助電極提供與所述傳感電極相同的電位； 切換開關(guān)，其可選擇性地在所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電路連接的第1連接狀態(tài)與 使所述輔助電極開路、接地或與規(guī)定的固定電位連接的第2連接狀態(tài)之間切換；比較判斷單元，根據(jù)比較所述第1連接狀態(tài)中的來自所述檢測電路的第1靜電容值與 所述第2連接狀態(tài)中的來自所述檢測電路的第2靜電容值后所得到的比較值及所述第1或 第2靜電容值，來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。
5.一種靜電容型接近傳感器，其特征在于，包括 傳感電極；輔助電極，其設(shè)置在所述傳感電極的附近； 檢測電路，其基于來自所連接的電極的靜電容檢測出靜電容值； 第1切換開關(guān)，其可選擇性地在所述傳感電極與所述檢測電路連接的第1連接狀態(tài)和 所述傳感電極與所述檢測電路不連接的第2連接狀態(tài)之間切換；第2切換開關(guān)，其在所述傳感電極是所述第1連接狀態(tài)時，可切換成所述輔助電極與所 述檢測電路不連接，在所述第1切換開關(guān)是所述第2連接狀態(tài)時，可切換成所述輔助電極與 所述檢測電路連接；比較判斷單元，其根據(jù)比較所述第1連接狀態(tài)時的來自所述檢測電路的第1靜電容值 與所述第2連接狀態(tài)時的來自所述檢測電路的第2靜電容值所得到的比較值及所述第1或第2靜電容值，來判斷檢測對象物是否在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時，可使所述傳感電極開路、接地或與規(guī) 定的固定電位連接；所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時，可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī) 定的固定電位連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于還具有屏蔽驅(qū)動電路，該屏蔽驅(qū)動電路用于向所述輔助電極提供與所述傳感電極相同 的電位、或向所述傳感電極提供與所述輔助電極相同的電位；所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時可使所述傳感電極與所述屏蔽驅(qū)動電 路連接；所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電 路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于還具有屏蔽驅(qū)動電路，該屏蔽驅(qū)動電路用于向所述輔助電極提供與所述傳感電極相同 的電位；所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī) 定的固定電位連接；所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電 路連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于還具有屏蔽驅(qū)動電路，該屏蔽驅(qū)動電路用于向所述傳感電極提供與所述輔助電極相同 的電位；所述第1切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第2連接狀態(tài)時可使所述輔助電極與所述屏蔽驅(qū)動電 路連接；所述第2切換開關(guān)構(gòu)成為在所述第1連接狀態(tài)時可使所述輔助電極開路、接地或與規(guī) 定的固定電位連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于還具有屏蔽電極，該屏蔽電極在與所述傳感電極的檢測面相反側(cè)的里面?zhèn)纫韵鄬υ搨?感電極絕緣的狀態(tài)進(jìn)行配置，且屏蔽所述傳感電極的里面?zhèn)鹊臋z測。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述屏蔽電極與用于向該屏蔽電極提供與所述傳感電極和所述輔助電極中的至少任 一個相同的電位的屏蔽驅(qū)動電路連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 11中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述輔助電極以相對該傳感電極絕緣的狀態(tài)與所述傳感電極的檢測面配置在同一平面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 12中任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述輔助電極配置為包圍所述傳感電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述輔助電極配置為與所述傳感電極同心。
15.根據(jù)權(quán)利要求1 14中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于 所述比較判斷單元對所述第1靜電容值除以所述第2靜電容值后的值乘以規(guī)定的系數(shù)而算出比較值，并通過該比較值是否為預(yù)先設(shè)置的閾值以上，而判斷出檢測區(qū)域的范圍內(nèi) 是否存在檢測對象物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 15中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于 還具有虛擬電極，該虛擬電極的檢測面?zhèn)缺黄帘坞姌O覆蓋；所述檢測電路構(gòu)成為可差動動作，該檢測電路的一個輸入端與所述傳感電極直接連 接，或經(jīng)所述第1切換開關(guān)連接，該檢測電路的另一輸入端與所述虛擬電極連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述虛擬電極形成為電極面的面積為所述傳感電極的檢測面的面積的1/2以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求1 17中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述檢測電路還檢測出在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的作為所述第1靜 電容值的初始電容的第1初始電容和在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的作為所 述第2靜電容值的初始電容的第2初始電容；所述比較判斷單元，根據(jù)對從所述第1靜電容值減去所述第1初始電容后的第1檢測 值和從所述第2靜電容值減去所述第2初始電容后的第2檢測值進(jìn)行比較后的比較值及所 述第1或第2檢測值，來判斷檢測對象物是否存在于檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1 17中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于 還具有基準(zhǔn)電壓調(diào)整單元，該基準(zhǔn)電壓調(diào)整單元將所述檢測電路的輸出作為基準(zhǔn)電壓；所述檢測電路構(gòu)成為分別取得用于將在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的所 述第1靜電容值的初始電容即第1初始電容調(diào)整為所述基準(zhǔn)電壓的第1設(shè)置值、用于將檢 測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物時的所述第2靜電容值的初始電容即第2初始電容調(diào)整 為所述基準(zhǔn)電壓的第2設(shè)置值，并且輸出通過所述第1設(shè)置值調(diào)整后的第1靜電容值與通 過所述第2設(shè)置值調(diào)整后的第2靜電容值；所述比較判斷單元，將從通過所述第1設(shè)置值調(diào)整后的所述第1靜電容值中減去所述 基準(zhǔn)電壓后的值作為所述第1檢測值，并將從通過所述第2設(shè)置值調(diào)整后的所述第2靜電 容值中減去所述基準(zhǔn)電壓后的值作為所述第2檢測值，根據(jù)對這兩者進(jìn)行比較而得到的比 較值及所述第1或第2檢測值，來判斷檢測對象物是否存在于檢測區(qū)域的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1 19中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述比較判斷單元在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物時，根據(jù)所述第1靜電 容值、所述第2靜電容值、所述第1檢測值和所述第2檢測值中的任一個值，輸出與所述檢 測對象物到所述傳感器的距離對應(yīng)的信號，在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象物 時，使該輸出為規(guī)定的固定電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于 所述規(guī)定的固定電壓是接地電壓或基準(zhǔn)電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求1 19中的任一項所述的靜電容型接近傳感器，其特征在于所述比較判斷單元在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物時，根據(jù)所述第1靜電容值、所述第2靜電容值、所述第1檢測值和所述第2檢測值中的任一值，輸出與所述檢測 對象物到所述傳感電極的距離對應(yīng)的信號，并在判斷為檢測區(qū)域的范圍內(nèi)不存在檢測對象 物時，使該輸出為高阻抗。
23.一種靜電容型接近傳感器的接近檢測方法，該靜電容型接近傳感器可判斷在檢測 區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物，該靜電容型接近傳感器包括傳感電極、在該傳感電極 的附近設(shè)置的輔助電極、基于通過所述傳感電極和所述輔助電極中的至少任一個所檢測出 的靜電容來檢測出靜電容值的檢測電路、切換各電極與所述檢測電路之間的連接狀態(tài)的切 換開關(guān)，該靜電容型接近傳感器的接近檢測方法的特征在于，通過以下步驟檢測出檢測對象物 的接近通過所述切換開關(guān)，切換所述傳感電極和所述輔助電極與所述檢測電路之間的連接狀 態(tài)，改變檢測面?zhèn)鹊牡褥o電容線(面)的步驟；通過所述檢測電路，分別檢測出等靜電容線(面)的改變前后的靜電容值，作為第1和 第2靜電容值的步驟；根據(jù)所述第1靜電容值和第2靜電容值的比較值及所述第1或第2靜電容值，判斷檢 測區(qū)域的范圍內(nèi)是否存在檢測對象物的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的接近檢測方法，其特征在于在檢測區(qū)域的范圍內(nèi)存在檢測對象物的情況下，根據(jù)所述第1或第2靜電容值進(jìn)一步 判斷出所述檢測對象物到所述傳感電極的距離。
全文摘要
靜電容型接近傳感器(100)包括傳感器部(10)和檢測電路部(20)，傳感器部(10)具有傳感電極(11)、屏蔽電極(12)和輔助電極(13)。傳感電極(11)與C-V轉(zhuǎn)換電路(21)連接，屏蔽電極(12)與屏蔽驅(qū)動電路(24)連接。輔助電極(13)經(jīng)切換開關(guān)(30)與C-V轉(zhuǎn)換電路(21)或屏蔽驅(qū)動電路(24)連接。比較通過切換開關(guān)(30)的切換而由C-V轉(zhuǎn)換電路(21)檢測到的靜電容值C1，C2，從而可任意地設(shè)置傳感電極(11)的檢測區(qū)域的范圍。
文檔編號G01V3/08GK101815956SQ200880110268
公開日2010年8月25日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月4日
發(fā)明者戶倉武 申請人:株式會社藤倉