[发明专利]静电电容传感器

说明书

本发明涉及静电电容传感器。其具备：开关控制部，其在使与第一电容器连接的第一开关接通的第一开关处理之后，重复进行使第一开关断开，并使分别与第二以及第三电容器连接的第二以及第三开关互补地切换为断开以及接通的第二开关处理；导出部，其作为传感器输出值导出直到中间电位与参照电位的大小关系反转为止的第二开关处理的重复次数；计算部，其计算以分辨率成为一致的方式修正了传感器输出值的传感器输出修正值；以及判定部，其基于传感器输出差值与判定阈值的大小关系，判定是否存在检测对象物。

技术领域

本发明涉及静电电容传感器。

背景技术

在专利文献1中记载了现有的静电电容传感器。该静电电容传感器具备第一电容器、以及与第一电容器连接并且电容根据是否存在物体而变动的第二电容器。另外，静电电容传感器具备将第一电容器初始化的第一开关、配置于第一与第二电容器间的第二开关、将第二电容器初始化的第三开关以及控制电路。控制电路在由第一开关的操作进行的第一电容器的初始化后，进行由第二开关的操作和第三开关的操作构成的开关操作，并且取得第一与第二电容器间的电位亦即中间电位。控制装置还求出中间电位超过参照电位时的开关操作的次数、即检测次数。检测次数与通过一次开关操作第二电容器能够放电的电容、即第二电容器的电容相关。因此，通过求出检测次数来检测第二电容器的电容。

控制电路在每次开关操作，在多个时刻取得中间电位。另外，控制装置基于多个中间电位，导出检测次数。通过该结构，即使在中间电位中包含噪声，检测次数的导出精度也会提高，第二电容器的电容的检测精度也会提高。

第二电容器的电容、即检测次数根据是否存在物体而变动。因此，静电电容传感器例如用于基于检测次数的变动量与阈值的大小关系来判定是否存在检测对象物。

然而，第二电容器的电容即使在检测对象物不存在的初始状态，也会受到第二电容器的电容所含的寄生电容的影响而变化。因此，通过一次开关操作的第二电容器的放电电容也根据寄生电容而变化。因此，存在检测次数波动，第二电容器的电容的检测精度降低的可能性。因此，存在是否存在检测对象物、例如用户的接近或操作等的判定精度降低的可能性。

首先，如图20(a)、图20(b)所示，假定为第一电容器91的电容C11是100[pF]、第二电容器92的包含初始状态下的寄生电容的电容C12是5[pF]、检测对象物存在时的电容C12的变动量ΔC12是5[pF]。以下说明该情况下的检测次数(以下，称为静电电容计数值CN[LSB])等。

如下式那样表示图20(a)所示的初始状态下的静电电容计数值CN0。

静电电容计数值CN0＝100/5＝20[LSB]

另一方面，如下式那样表示图20(b)所示的检测对象物存在的状态下的静电电容计数值CN1。

静电电容计数值CN1＝100/(5+5)＝10[LSB]

在该情况下，如下式那样表示检测对象物的存在判定所需的静电电容计数值CN的变动量ΔCN。

变动量ΔCN＝|CN1-CN0|＝|10-20|＝10[LSB]

即、在静电电容传感器中，检测对象物的存在判定所需的变动量ΔC12(5[pF])通过变动量ΔCN(10[LSB])来检测。因此，如下式那样表示分辨率Res[pF/LSB]。

分辨率Res＝ΔC12/ΔCN＝5/10＝0.5[pF/LSB]

另一方面，下面来说明如图21(a)、图21(b)所示，仅将第二电容器92的包含初始状态下的寄生电容的电容C12变为20[pF]时的检测次数(静电电容计数值CN[LSB])等。

如下式那样表示图21(a)所示的初始状态下的静电电容计数值CN0。

静电电容计数值CN0＝100/20＝5[LSB]