專利名稱：位置檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過靜電容量變化來檢測人體等檢測對象物的接近或接觸，判定并檢測檢測對象物的位置或距離的位置檢測裝置。
背景技術(shù)：
作為檢測人體等檢測對象物的接近等的裝置，例如已知下面的裝置。下述專利文獻(xiàn)1中公開的照明閃爍裝置具有檢測物體的接近的電極、檢測該電極的靜電容量的變化的靜電容量型傳感器、響應(yīng)該靜電容量型傳感器的具有從50毫秒到120毫秒的時間寬度的輸出變化的時間選擇電路、基于該時間選擇電路的輸出來輸出點亮及熄滅信號的控制電路、 及基于該控制電路的輸出進(jìn)行開閉的開閉器，反應(yīng)為操作者的手的活動。另外，下述專利文獻(xiàn)2中公開的靜電容量式接近傳感器具備由于被檢測體接近而靜電容量發(fā)生變化的傳感器部、及輸出基于該傳感器部的靜電容量的檢測信號的檢測電路，在被檢測體的非檢測出時，基于矯正命令觀測對應(yīng)于電路固有的初始電容值的檢測信號，從減法電壓發(fā)生電路產(chǎn)生與之抵消的減法電壓，減法電路從檢測信號減去減法電壓并輸出矯正后檢測信號。而且，在這些專利文獻(xiàn)1及2的靜電容量型傳感器(或靜電容量式傳感器)中，為了提高物體(被檢測體)的位置檢測分辨率，考慮下面的構(gòu)成。即，如圖14(a)所示，高密度配置多個檢測電極301 305，相對各檢測電極301 305分別設(shè)置靜電容量檢測電路 311 315，或如該圖(b)所示，為了減少電路數(shù)而在多個檢測電極301 304和一個靜電容量檢測電路311之間設(shè)置與電極數(shù)相等(或相比電極數(shù)少的數(shù)量)的切換器(機(jī)械繼電器、模擬開關(guān)、光MOS繼電器等)SWl SW4，掃描(scan)測定連接于各檢測電極301 304 的靜電容量檢測電路311。專利文獻(xiàn)1 日本特開8-64364號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-177838號公報但是，在上述的構(gòu)成的傳感器中，存在靜電容量檢測電路的增加因為電路自身高價且配線等也變得復(fù)雜所以導(dǎo)致成本上升的問題。另外，即使設(shè)置多個切換器而減少靜電容量檢測電路的數(shù)量，也不會改變配線等變復(fù)雜的問題，而且存在每一個檢測電極的測定時間增加的問題。另外，因為將傳感器配置于檢測區(qū)域范圍的下方，所以檢測區(qū)域范圍的構(gòu)造復(fù)雜， 例如，在檢測區(qū)域的范圍實施具有透明性的設(shè)計的情況下，使檢測電極變?yōu)榭梢暊顟B(tài)而不能使設(shè)計自由度提高，為了隱藏該檢測電極，需要另外設(shè)置用于隱蔽的零件，或構(gòu)造復(fù)雜化，仍然存在費用上升的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解除上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于提供一種位置檢測裝置，可以由簡單的構(gòu)造低價可靠地檢測接近檢測區(qū)域的范圍等的檢測對象物的位置或距離，并且可以提高設(shè)計自由度。 為了解決上述問題實現(xiàn)目的，本發(fā)明第一方面提供一種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；檢測電路，檢測基于來自所述多個檢測電極的檢測信號的靜電容量值；多個切換開關(guān)，可將所述多個檢測電極分別切換為與所述檢測電路連接、或與接地電位連接或規(guī)定的固定電位連接；及判定檢測單元，基于來自所述檢測電路的檢測結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。 另外，本發(fā)明第二方面提供一種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；檢測電路，檢測基于來自所述檢測電極的檢測信號的靜電容量值；虛設(shè)檢測電路，將與連接于所述檢測電路的檢測電極相同的電位施加于其它檢測電極；多個切換開關(guān)，可將所述多個檢測電極分別切換為與所述檢測電路連接、或與虛設(shè)檢測電路連接；及判定檢測單元，基于來自所述檢測電路的檢測結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。進(jìn)而，本發(fā)明第三方面提供一種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；多個檢測電路，檢測基于分別來自所述多個檢測電極的檢測信號的靜電容量值，并周期性同步；及判定檢測單元，基于來自所述多個檢測電路的輸出，判定并檢測所述檢測對象物在檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。本發(fā)明第一 第三方面的位置檢測裝置通過如上構(gòu)成，可以由簡單的構(gòu)造低價可靠地檢測接近檢測區(qū)域的范圍等的檢測對象物的位置或距離。本發(fā)明第一位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下結(jié)果判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置，所述結(jié)果為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電路并使其它檢測電極連接于所述接地電位或所述固定電位，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出的比較結(jié)果。另外，本發(fā)明第一方面的位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下輸出判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極分別與所述檢測電路連接時的、來自所述檢測電路的輸出。另外，本發(fā)明第一方面的位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下各輸出之和來判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述各輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電極并使其它檢測電極連接于所述接地電位或所述固定電位，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出。另外，本發(fā)明第一方面的位置檢測裝置中，也可以如下構(gòu)成，按照規(guī)定時間控制所述多個切換開關(guān)的切換狀態(tài)，分別判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離。而且，本發(fā)明第一方面的位置檢測裝置中，例如也可以為，所述檢測電路具備多個靜電容量檢測電路，分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)一對一地與所述多個檢測電極連接且輸出表示由各檢測電極檢測到的靜電容量的信息；及同步單元，取得各靜電容量檢測電路的同步，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述多個靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。另外，本發(fā)明第一方面的位置檢測裝置中，例如也可以為，所述檢測電路具備靜電容量檢測電路，所述靜電容量檢測電路分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)與所述多個檢測電極連接且輸出表示通過各切換開關(guān)的切換控制而在各檢測電極分別不同時地檢測到的靜電容量的信息，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下結(jié)果判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置，所述結(jié)果為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電路并使其它檢測電極連接于所述虛設(shè)檢測電路，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出的比較結(jié)果。另外，本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下輸出判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極分別與所述檢測電路連接時的、來自所述檢測電路的輸出。另外，本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，例如，所述判定檢測單元基于如下各輸出之和來判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述各輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電極并使其它檢測電極連接于所述虛設(shè)檢測電路，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、 來自所述檢測電路的各輸出。另外，本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，也可以如下構(gòu)成，按照規(guī)定時間控制所述多個切換開關(guān)的切換狀態(tài)，分別判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離。而且，本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，例如也可以為，所述檢測電路具備多個靜電容量檢測電路，分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)一對一地與所述多個檢測電極連接且輸出表示由各檢測電極檢測到的靜電容量的信息；及同步單元，取得各靜電容量檢測電路的同步，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述多個靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。另外，本發(fā)明第二方面的位置檢測裝置中，例如也可以為，所述檢測電路具備靜電容量檢測電路，所述靜電容量檢測電路分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)與所述多個檢測電極連接且輸出表示通過各切換開關(guān)的切換控制而在各檢測電極分別不同時地檢測到的靜電容量的信息，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
本發(fā)明第三方面的位置檢測裝置中，所述判定檢測單元基于來自所述多個檢測電路的各輸出的比較結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置。另外，本發(fā)明第三方面的位置檢測裝置中，所述判定檢測單元基于來自所述多個檢測電路的各輸出之和，判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離。本發(fā)明第一 第三方面的位置檢測裝置中，也可以是所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極沿相對于所述檢測面交叉的方向配置。另外，也可以是，所述多個檢測電極以將形成所述檢測區(qū)域范圍的所述檢測面夾在中間的方式在所述檢測電極的電極面分別相對的狀態(tài)下配置。另外，所述電介體例如由透明或半透明材料形成，形成為圓柱狀、角柱狀或平板狀。由此，可以提高例如設(shè)計方面等的設(shè)計自由度。例如，可以是，所述多個檢測電極為兩個，分別與所述電介體的一對側(cè)面連接配置。另外，例如，可以是，所述多個檢測電極為四個，分別與所述電介體的一周方向的側(cè)面連接配置。也可以是，所述多個檢測電極以各自的電極面相對于所述檢測面正交的方式進(jìn)行
連接配置。另外，也可以是，所述多個檢測電極例如以各自的電極面相對于所述檢測面朝向所述檢測區(qū)域范圍的方向形成鈍角的方式連接配置。也可以是，在與所述多個檢測電極的電極面相反一側(cè)的背面?zhèn)染邆淦帘坞姌O，所述屏蔽電極分別相對于檢測電極絕緣，而且由傳感器電位驅(qū)動，屏蔽所述多個檢測電極的背面?zhèn)鹊臋z測。另外，也可以是，在與所述多個檢測電極的電極面相同的平面上的周圍具備屏蔽電極，所述屏蔽電極分別相對于檢測電極絕緣，而且由傳感器電位驅(qū)動，屏蔽所述多個檢測電極的周圍。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠由簡單的構(gòu)造低價可靠地檢測接近檢測區(qū)域的范圍等的檢測對象物的位置或距離，并且可以提高設(shè)計自由度的位置檢測裝置。


圖1為表示本發(fā)明第一實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖；圖2為表示該位置檢測裝置的局部的其它構(gòu)成例的立體圖；圖3為用于說明該位置檢測裝置的位置檢測動作的說明圖；圖4為用于說明該位置檢測裝置的位置檢測動作的說明圖；圖5為表示該位置檢測裝置的整體構(gòu)成的其它例子的說明圖；圖6為表示本發(fā)明第二實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的局部的說明圖；圖7為表示本發(fā)明第三實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖；圖8用于說明該位置檢測裝置的位置判定檢測動作的說明圖；圖9為表示本發(fā)明第四實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖；圖10為表示本發(fā)明第五實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的局部的例子的說明圖11為表示靜電容量檢測電路的內(nèi)部構(gòu)成的例子的方框圖；圖12為表示該靜電容量檢測電路的動作波形的例子的動作波形圖；圖13為表示靜電容量檢測電路的內(nèi)部構(gòu)成的其它例子的方框圖；圖14為表示現(xiàn)有靜電容量型傳感器的局部構(gòu)成例的說明圖。標(biāo)號說明10、IOA…靜電容量傳感器部、11…第一檢測電極、12…第二檢測電極、13…第三檢測電極、14…第四檢測電極、15…第一屏蔽電極、16…第二屏蔽電極、19、19A...電介體、19a...檢測面、20、20A、20B...檢測電路部、21、22、26J>··靜電容量檢測電路、23、24、27…A/D 變換器、25J8…運算處理電路、100、100A、100B、100C、100D …位置檢測裝置、SWA, SffB, SffC, SWD…切換開關(guān)
具體實施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的位置檢測裝置的最佳的實施方式。圖1為表示本發(fā)明第一實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖，圖 2為表示該位置檢測裝置的局部的其它構(gòu)成例的立體圖，圖3及圖4為用于說明該位置檢測裝置的位置檢測動作的說明圖，圖5為表示該位置檢測裝置的整體構(gòu)成的其它例的說明圖。如圖1所示，位置檢測裝置100主要由在檢測人體的手指等檢測對象物的部位等配置的靜電容量傳感器部10、及經(jīng)由未圖示的基板等與該靜電容量傳感器部10 —體或分體配置的檢測電路部20構(gòu)成。靜電容量傳感器部10根據(jù)靜電容量來檢測檢測對象物的接近或接觸，構(gòu)成為包括例如第一檢測電極11及第二檢測電極12的多個檢測電極、及配置于這些第一及第二檢測電極11、12間的電介體19。電介體19例如在一側(cè)面具有劃定檢測區(qū)域的范圍L的檢測面19a，在此，由成形為透明或半透明性的角柱狀的塑料或陶瓷等材料構(gòu)成。另外，電介體 19的相對介電常數(shù)超過1，在本例中，相對介電常數(shù)比1充分大(例如為3)。第一及第二檢測電極11、12配置于基于電介體19的檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)或其附近，設(shè)置為可根據(jù)靜電容量檢測存在于在檢測面19a上形成的檢測區(qū)域的范圍L并接近或接觸電介體19的檢測對象物。在此，第一及第二檢測電極11、12的電極面(未圖示)分別與電介體19的長度方向的一對側(cè)面相對，且在所述第一及第二檢測電極11、12之間夾有檢測面19a并以和該檢測面19a正交的狀態(tài)與電介體19連接配置。另一方面，在此，檢測電路部20檢測基于來自靜電容量傳感器部10的各檢測電極 11、12的檢測信號的靜電容量值，判定并檢測檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的檢測對象物的位置及檢測對象物距檢測面19a的距離中的至少一個。該檢測電路部20通過傳感器電位驅(qū)動各檢測電極11、12，例如具備切換開關(guān) SWA，將來自靜電容量傳感器部10的第一檢測電極11的輸入切換為靜電容量檢測電路21 或與傳感器電位不同的接地電位(或規(guī)定的固定電位)；及切換開關(guān)SWB，將來自第二檢測電極12的輸入相同地切換為靜電容量檢測電路22或與傳感器電位不同的接地電位(或規(guī)定的固定電位)。另外，檢測電路部20構(gòu)成為具備靜電容量檢測電路21、22，經(jīng)由這些切換開關(guān) SWA、SWB分別電連接，并檢測基于來自各檢測電極11、12的檢測信號的靜電容量值；A/D變換器23、24，將來自這些靜電容量檢測電路21、22的模擬信號輸出分別變換為數(shù)字信號而輸出；及運算處理電路25，基于來自這些A/D變換器23、24的數(shù)字信號對靜電容量值進(jìn)行比較運算，并如上述那樣判定并檢測檢測對象物的位置或距離。另外，運算處理電路25作為判定檢測單元發(fā)揮作用，本例中設(shè)置于檢測電路部20 內(nèi)，但是，也可以和該檢測電路部20分體設(shè)置。另外，運算處理電路25管理位置檢測裝置 100整體的控制，并且控制例如各切換開關(guān)SWA、SffB的切換動作。這些切換開關(guān)SWA、SffB 的切換動作比例如人體的手指的活動速度更快地(以例如IOOms以下的速度)進(jìn)行。而且，在此，運算處理電路25具有作為信息輸出單元的功能，將與判定并檢測出的檢測對象物的位置或距離(即，判定檢測結(jié)果)相關(guān)的信息通過外部顯示裝置(未圖示) 以可顯示的狀態(tài)輸出，或以可印刷的狀態(tài)輸出，除此之外，以能夠適用于可利用的各種方式輸出。另外，后述關(guān)于各靜電容量檢測電路21、22的靜電容量值的檢測的動作等。在此，靜電容量傳感器部10也可以如下構(gòu)成。S卩，如圖2(a)所示，靜電容量傳感器部10也可以在分別連接配置于電介體19的一對側(cè)面的第一及第二檢測電極11、12的電極面相反一側(cè)的背面?zhèn)染邆涞谝黄帘坞姌O15，所述第一屏蔽電極15分別相對于檢測電極 11、12絕緣并由傳感器電位驅(qū)動且屏蔽各檢測電極11、12的背面?zhèn)鹊臋z測。據(jù)此，即使人體的手指F等接近各檢測電極11、12的背面?zhèn)?，也可能不會對基于電介體19的檢測面19a的檢測對象物的檢測產(chǎn)生影響。另外，如圖2(b)所示，靜電容量傳感器部10也可以在具備上述第一屏蔽電極15 并，在與各檢測電極11、12的電極面相同的平面上的周圍具備第二屏蔽電極16，所述第二屏蔽電極16分別相對于檢測電極11、12絕緣并由傳感器電位驅(qū)動且屏蔽各檢測電極11、12 的周圍的檢測。據(jù)此，可以如下構(gòu)成，S卩，不只是各檢測電極11、12的背面?zhèn)?，而且在各檢測電極 11、12的電極面的周圍也不會對基于電介體19的檢測面19a的檢測對象物的檢測產(chǎn)生影響。另外，為了由傳感器電位驅(qū)動第一及第二屏蔽電極15、16，例如只要是施加從給予各檢測電極11、12的傳感器電位以高的輸入阻抗通過1倍放大器(緩存器)生成的電位即可、或者若各靜電容量檢測電路21、22為進(jìn)行差動動作的類型，則例如只要將運算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入部分連接于第一及第二屏蔽電極15、16即可。
而且，靜電容量傳感器部10不只是以上述的第一及第二檢測電極11、12的電極面相對于檢測面19a分別正交的狀態(tài)連接配置，例如也可以以朝向檢測面19a上的檢測區(qū)域范圍L的方向分別成鈍角的方式連接配置。這是因為，據(jù)此，易于檢測人體的手指F(或掌)的接近。例如，因為鈍角的角度越大，越易于檢測人體的手指F的接近，所以，在檢測手指F向后述的檢測區(qū)域范圍L的接近的距離判定檢測狀態(tài)中，在想要提高手指F的接近的靈敏度時，只要使角度接近180°就可以，在不想提高靈敏度時，只要使角度為90°或90° 附近就可以。這樣，通過改變鈍角的角度可以調(diào)整人體的手指F的接近的靈敏度。另外，第一及第二檢測電極11、12中的至少一個檢測電極也可以沿著相對于檢測面19a交叉的方向配置。另外，第一及第二檢測電極11、12的電極面是指朝向檢測區(qū)域的范圍L的方向的面。下面，說明這樣構(gòu)成的位置檢測裝置100的動作。首先，說明通過運算處理電路25 的切換控制，利用切換開關(guān)SWA連接第一檢測電極11和靜電容量檢測電路21，通過切換開關(guān)SWB使第二檢測電極12成為接地電位的情況的動作(動作1)。在該動作1的情況下，位置檢測裝置100的檢測電路部20內(nèi)的各連接狀態(tài)為如圖 1所示的狀態(tài)。在此，如圖3(a)所示，在檢測對象物(手指)與電介體19的檢測面19a上沒有接近或接觸的情況下，如上所述，各檢測電極11、12的背面?zhèn)韧ㄟ^第一屏蔽電極15被屏蔽，因此，從第一檢測電極11輸出的電力線P基本都進(jìn)入電介體19內(nèi)。對于該電介體19，如上述那樣相對介電常數(shù)遠(yuǎn)大于1，例如為3左右，由于設(shè)定為比周圍空氣充分大的介電常數(shù)，因此，電介體19內(nèi)的電力線P在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)大部分不向外部泄露而與成為接地電位的第二檢測電極12結(jié)合。另外，在這樣的條件下，例如在該檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)，在將第一檢測電極11的附近位置設(shè)為X方向的0(零)時，可以將第二檢測電極12的附近位置作為X方向的最大位置(最大量)進(jìn)行檢測。而且，如該圖(b) (d)所示，在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)由手指F接觸電介體19的檢測面19a上的任意位置時，手指F(人體)可以看做和接地(大地GND)相同，所以，電力線P 中至少一部分的電力線P’也與手指F結(jié)合。該情況下，相比該圖(a)時的狀態(tài)，在這些(b) (d)的狀態(tài)時，由靜電容量檢測電路21檢測出的靜電容量值變大(S卩，靜電容量增加)。因此，如果將手指F在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)與檢測面19a非接近或非接觸時(圖3(a)時)作為基準(zhǔn)，則可以設(shè)定為例如在與檢測面19a接觸時(圖3(b) (d))，檢測出的靜電容量值比基準(zhǔn)大。首先，在圖3 (b)的情況下，手指F與靠近第二檢測電極12側(cè)的檢測面19a上接觸， 因此，結(jié)合的電力線P’的量少，增加的靜電容量也小，所以檢測出的靜電容量值相比上述基準(zhǔn)大小變小。此時，手指F的X方向的位置可以視為X > L/2。另外，在圖3(c)的情況下，因為手指F與第一及第二檢測電極11、12的中間附近的檢測面19a上接觸，因此結(jié)合的電力線P’的量比上述(a)的情況多，增加的靜電容量也增大。因此，檢測出的靜電容量值比上述(a)的情況大，此時的手指F的X方向的位置為檢測區(qū)域的范圍L的大致中間，所以例如可以視為X N L/2。而且，在圖3(d)的情況下，因為手指F與靠近第一檢測電極11側(cè)的檢測面19a上接觸，因此結(jié)合的電力線P’的量多，增加的靜電容量也大，所以檢測出的靜電容量值最大。 此時，手指F的X方向的位置可以視為X < L/2。這樣，在如圖3所示的動作1的情況下，與檢測面19a接觸的手指F的X方向的位置和檢測出的靜電容量值之間的關(guān)系通過單調(diào)減函數(shù)建立關(guān)聯(lián)，因此，運算處理電路25可以根據(jù)該單調(diào)減函數(shù)判定并檢測動作1的情況下的手指F的位置。下面，說明根據(jù)運算處理電路25的切換控制，利用切換開關(guān)SWA而使第一檢測電極成為接地電位、利用切換開關(guān)SWB連接第二檢測電極12和靜電容量檢測電路22的情況的動作(動作2)。在該動作2的情況下，位置檢測裝置100的檢測電路部20內(nèi)的各連接狀態(tài)和圖1所示的情況相比，特別為切換開關(guān)SWA、SffB的連接成相反的狀態(tài)。在此，如圖4(a)所示，在檢測對象物(手指)與電介體19的檢測面19a上沒有接近或接觸的情況下，各檢測電極11、12的背面?zhèn)韧ㄟ^第一屏蔽電極15屏蔽，因此，從第二檢測電極12輸出的電力線P基本都進(jìn)入電介體19內(nèi)。該電介體19與上述相同，由于相對介電常數(shù)被設(shè)定為遠(yuǎn)大于1，因此，電介體19內(nèi)的電力線P在檢測區(qū)域的范圍L上大部分不向外部泄露，而與成為接地電位的第一檢測電極11結(jié)合。另外，在此也在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)將第一檢測電極11的附近位置設(shè)為X方向的0(零)，將第二檢測電極12的附近位置設(shè)為X方向的最大位置。而且，如該圖(b) (d)所示，在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)由手指F接觸電介體19的檢測面19a上的任意位置時，和上述相同，電力線P中的至少一部分電力線P’也與手指F結(jié)合， 該情況下，相比該圖(a)時的狀態(tài)，這些(b) (d)的狀態(tài)時由靜電容量檢測電路22檢測出的靜電容量值也變大。首先，在圖4(b)的情況下，因為手指F與接近第二檢測電極12側(cè)的檢測面19a上接觸，因此結(jié)合的電力線P’的量多，且增加的靜電容量也大，所以檢測出的靜電容量值最大。此時，手指F的X方向的位置可以視為X>L/2。另外，在圖4(c)的情況下，因為手指F與第一及第二檢測電極11、12的中間附近的檢測面19a上接觸，因此，對于結(jié)合的電力線P’的量而言，比上述(a)的情況多，但比上述(b)的情況少。因此，檢測出的靜電容量值比上述(b)的情況小，此時的手指F的X方向的位置在檢測區(qū)域的范圍L的大致中間，因此可視為例如X N L/2。而且，在圖4(d)的情況下，因為手指F與接近第一檢測電極11側(cè)的檢測面19a上接觸，所以對于結(jié)合的電力線P’的量而言，比上述(a)的情況多，但比上述(c)的情況更少。 因此，檢測出的靜電容量值也比上述(c)的情況小，此時的手指F的X方向的位置可以視為 X < 172。這樣，在圖4所示的動作2的情況下，與檢測面19a接觸的手指F的X方向的位置和檢測出的靜電容量值之間的關(guān)系通過單調(diào)增函數(shù)而建立關(guān)聯(lián)，因此，運算處理電路25可以根據(jù)該單調(diào)增函數(shù)判定并檢測動作2的情況下的手指F的位置。而且，更具體而言，當(dāng)將動作1的情況的檢測值設(shè)為Cl (χ)、將動作2的情況的檢測值設(shè)為C2 (χ)時，運算處理電路25通過對這些進(jìn)行比較運算而可以正確地判定并檢測手指 F在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的位置。該情況下，對于手指F的位置，例如可以用作為Cl(X)和C2(x)之比Cl(x)/C2(x)的函數(shù)、或Cl (χ)/(Cl (χ)+C2 (χ))的函數(shù)表示。圖5為表示本發(fā)明第一實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的其它例的說明圖。 另外，以下，對與已說明的部分重復(fù)的部位標(biāo)注相同的標(biāo)號并省略說明，對與本發(fā)明沒有特別關(guān)系的部分不清楚標(biāo)記。如圖5所示，該例的位置檢測裝置100如上述那樣在由靜電容量傳感器部和檢測電路部構(gòu)成的方面和前例相同，但是，檢測電路部20A的構(gòu)成不同這一方面和前例的檢測電路部20不同。即，該檢測電路部20A中，相同點為具備和第一及第二檢測電極11、12分別連接的多個切換開關(guān)SWA、SWB、及一個運算處理電路觀，但不同點為，這些切換開關(guān)SWA、SffB的連接對象為一個靜電容量檢測電路沈，且其前方連接有一個A/D變換器27。該情況下，切換開關(guān)SWA、SffB與靜電容量檢測電路沈的連接、及與接地電位的連接的切換可以通過來自運算處理電路觀的切換控制按規(guī)定時間交替進(jìn)行(即，以各檢測電極11、12不同時連接于靜電容量檢測電路沈的方式進(jìn)行)，得到上述那樣的動作1時的檢測值Cl (χ)及動作2時的檢測值C2(x)，從而可以正確地判定并檢測手指F在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的位置。而且，根據(jù)該構(gòu)成，可以構(gòu)成為相比檢測電路部20減少靜電容量檢測電路及A/D 變換器的數(shù)量，因此，可以更廉價地正確且可靠地進(jìn)行手指F的位置檢測。圖6為表示本發(fā)明第二實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的一部分例子的說明圖。如圖6所示，該例子的位置檢測裝置100A和第一實施方式的位置檢測裝置100相同地由靜電容量傳感器部和檢測電路部(只圖示局部)構(gòu)成，在這一方面相同，而靜電容量傳感器部IOA及檢測電路部20B的構(gòu)成不同，且不只在X方向，在Y方向也可以判定并檢測手指F的位置，可以二維地進(jìn)行位置檢測，這一方面和第一實施方式不同。S卩，靜電容量傳感器部IOA的構(gòu)成為，電介體19A形成為平板狀，在包圍作為主面的檢測面19a的四個側(cè)面分別連接配置第一檢測電極11、第二檢測電極12、第三檢測電極 13及第四檢測電極14。而且，檢測電路部20B具備和這些檢測電極11 14分別連接的切換開關(guān)SWA、SWB, SWC、SWD，這些開關(guān)與一個靜電容量檢測電路四連接。另外，考慮設(shè)計性等，第一檢測電極11 第四檢測電極14也可以配置于電介體19的各側(cè)面的內(nèi)部。在這樣構(gòu)成的位置檢測裝置100A中進(jìn)行例如下面的動作。首先，通過未圖示的運算處理電路，設(shè)定形成于檢測面19a上的矩形狀的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的原點(x0，y0)，在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)手指F接近或接觸了的情況下，如果在該情況下，則至少進(jìn)行四次同時控制各切換開關(guān)SWA SWD的切換，得到各檢測值。S卩，作為動作A，例如在將切換開關(guān)SWA以連接第一檢測電極11和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWB、SWC、SffD將第二檢測電極12 第四檢測電極14切換為與接地電位(或規(guī)定的固定電位，以下相同。)的連接。由靜電容量檢測電路四基于來自此時的第一檢測電極11的靜電容量檢測出的靜電容量值，在運算處理電路作為檢測值Cl(x，y)被存儲。然后，作為動作B，例如在將切換開關(guān)SWB以連接第二檢測電極和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它的切換開關(guān)SWA、SWC、SffD將第一檢測電極、第三檢測電極13及第四檢測電極14切換為與接地電位的連接。由靜電容量檢測電路四基于來自此時的第二檢測電極12的靜電容量檢測出的靜電容量值，在運算處理電路作為檢測值C2(x， y)被存儲。進(jìn)而，作為動作C，例如在將切換開關(guān)SWC以連接第三檢測電極13和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWA、SWB、SWD將第一檢測電極11、第二檢測電極12及第四檢測電極14切換為與接地電位的連接。由靜電容量檢測電路四基于來自此時的第三檢測電極13的靜電容量檢測出的靜電容量值，在運算處理電路作為檢測值 C3 (x,y)被存儲。最后，作為動作D，例如在將切換開關(guān)SWD以連接第四檢測電極14和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWA SWC將第一檢測電極11 第三檢測電極13切換為與接地電位的連接。由靜電容量檢測電路四基于來自此時的第四檢測電極14的靜電容量檢測出的靜電容量值，在運算處理電路作為檢測值C4(x，y)被存儲。而且，在運算處理電路中，通過比較運算這些檢測值Cl C4來判定并檢測檢測面 19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的手指F的X方向及Y方向的二維位置。這樣，根據(jù)第二實施方式的位置檢測裝置100A，可以二維地正確地判定并檢測手指F在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的位置。另外，上述第一及第二實施方式的位置檢測裝置100U00A中，說明了進(jìn)行檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的手指F的位置的判定的位置判定檢測狀態(tài)，但在這些位置檢測裝置100、100A 中，也可以實施進(jìn)行檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的接近的手指F距檢測面19a的距離的判定的距離判定檢測狀態(tài)。S卩，位置檢測裝置100U00A在距離判定檢測狀態(tài)時，通過運算處理電路25等的切換控制以靜電容量傳感器部10、IOA的全部的檢測電極11等與全部的靜電容量檢測電路21 等連接的方式設(shè)置檢測電路部20、20A、20B的全部的切換開關(guān)SWA等，利用如下靜電容量值通過運算處理電路25等進(jìn)行比較運算，算出手指F (檢測對象物)距檢測面19a的距離，所述靜電容量值是基于通過這些全部的檢測電極11等檢測到的、與經(jīng)由電介體19、19A和檢測電極11等結(jié)合的手指F的靜電容量的靜電容量值。因為關(guān)于使用涉及該距離的靜電容量的計算方法為已知技術(shù)，所以在此省略說明。而且，如果將上述位置判定檢測狀態(tài)和距離判定檢測狀態(tài)例如按規(guī)定時間進(jìn)行切換，則可以由一個位置檢測裝置復(fù)合地檢測檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的檢測對象物的位置和距檢測面的距離。然后，說明距離判定檢測狀態(tài)的其它的距離的判別方法。圖1或圖5的方式中，由檢測出的靜電容量用Cl (或C2)、或它們之和C1+C2進(jìn)行評價，然而此依存于電介體 19的X方向的位置和到電介體19的距離這雙方。此時，C1/C2或C1/(C1+C2)等幾乎不依存于到電介體19的距離，而僅依存于X，因此先算出C1/C2或Cl/ (C1+C2)而求取X后再求取與此X對應(yīng)的距離即可。圖7為表示本發(fā)明第三實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖，圖 8為用于說明該位置檢測裝置的位置判定檢測動作的說明圖。第三實施方式的位置檢測裝置100B的檢測電路部20如下構(gòu)成，即，具備靜電容量檢測電路21、22，由傳感器電位驅(qū)動例如各檢測電極11、12并檢測基于來自各檢測電極11、12的檢測信號的靜電容量值；A/D 變換器23、24，將來自這些靜電容量檢測電路21、22的模擬信號輸出分別變換為數(shù)字信號而輸出；及運算處理電路25，基于來自這些A/D變換器23、24的數(shù)字信號運算靜電容量值并如上述那樣判定并檢測檢測對象物的位置、距離。另外，運算處理電路25作為判定檢測單元發(fā)揮作用，本例中，設(shè)置于檢測電路部 20內(nèi)，但是，也可以和該檢測電路部20分體設(shè)置，例如使各靜電容量檢測電路21、22周期性同步進(jìn)行動作。即，運算處理電路25控制各靜電容量檢測電路21、22的動作，通過使如下靜電容量值平均化來提高測定精度(檢測精度)，所述靜電容量值為通過反復(fù)進(jìn)行向各檢
14測電極11、12給予傳感器電位而測定靜電容量、進(jìn)行復(fù)位而得到。這樣，運算處理電路25控制各靜電容量檢測電路21、22的動作，并且管理位置檢測裝置100B整體的控制。而且，具體而言，運算處理電路25通過上述的比較運算判定并檢測檢測對象物的位置，并且通過求取來自各靜電容量檢測電路21、22的靜電容量值之和， 判定并檢測檢測對象物距檢測面19a的距離。然后，說明這樣構(gòu)成的位置檢測裝置100B的位置判定檢測的動作。首先，說明上述人體的手指F不在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的附近的情況下的動作。如圖8(a)所示，該情況下，各檢測電極11、12的背面?zhèn)韧ㄟ^第一屏蔽電極15屏蔽，且因為各檢測電極11、12同步， 所以各檢測電極11、12僅與周圍的大地(GND 接地)較弱地結(jié)合，電介體19的長度方向兩端成為同電位。因此，從第一及第二檢測電極11、12輸出的電力線P1、P2向外部輸出而成為基本上不在電介體19內(nèi)的狀態(tài)。下面，手指F位于檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的情況的動作如圖8(b) (d)所示。艮口， 當(dāng)人體的手指F接觸電介體19的檢測面19a上的任意的位置時，因為手指F視為和大地同等，所以各電力線P1、P2各自中的至少一部分電力線P1’、P2’與手指F結(jié)合，相比圖8(a) 所示的狀態(tài)，由各靜電容量檢測電路21、22檢測出的靜電容量值變大(S卩，靜電容量增加)。因此，以手指F在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)非接近或非接觸檢測面19a時(圖8(a)時) 為基準(zhǔn)時，例如手指F接觸檢測面19a時(圖8(b) (d)時)，作為前提，相比基準(zhǔn)，檢測出的靜電容量值變大。首先，在圖8 (b)的情況下，因為手指F與接近第二檢測電極12側(cè)的檢測面19a上接觸，所以相比結(jié)合的電力線ΡΓ，電力線P2’的量多，由靜電容量檢測電路22檢測出的靜電容量值大。此時，例如在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)，在設(shè)第一檢測電極11的附近位置為X方向的0(零)時，可以將第二檢測電極12的附近位置作為X方向的最大位置(最大量)進(jìn)行檢測，因此，手指F的X方向的位置可以視為X > L/2。另外，在圖8(c)的情況下，因為手指F與第一及第二檢測電極11、12的中間附近的檢測面19a上接觸，所以結(jié)合的電力線P1’、P2’的量比上述(a)的情況多，并且，由各靜電容量檢測電路21、22檢測出的靜電容量值基本相等。因此，手指F的X方向的位置作為檢測區(qū)域的范圍L的大致中間，可以視為例如X N L/2。而且，在圖8(d)的情況下，因為手指F與接近第一檢測電極11側(cè)的檢測面19a上接觸，所以相比結(jié)合的電力線P2’，電力線ΡΓ的量多，由靜電容量檢測電路21檢測出的靜電容量值大。此時，手指F的X方向的位置可視為X <L/2。這樣，在圖8所示的動作中，與檢測面19a接觸的手指F的X方向的位置和檢測出的靜電容量值之間的關(guān)系通過單調(diào)增函數(shù)建立關(guān)聯(lián)，因此，運算處理電路25可以通過該單調(diào)增函數(shù)判定并檢測手指F的位置。例如在設(shè)由圖8所示的情況的靜電容量檢測電路21 的檢測值(從手指F不在檢測區(qū)域的范圍L的附近時起的靜電容量的增加量)為Cl (χ)、將由靜電容量檢測電路22的相同的檢測值設(shè)為C2 (χ)時，手指F在檢測面19a上的位置可以通過由運算處理電路25比較運算Cl(X)和C2(x)而求得。此時的函數(shù)式例如可以表示為 Cl (χ) /C2 (χ)或 Cl (χ) / {Cl (χ) +C2 (χ)}。另外，由距離判定檢測的動作，在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)與檢測面19a處于非接觸狀態(tài)的手指F距檢測面19a的距離如果通過運算處理電路25求取上述檢測值Cl(X)和C2 (χ)之和就可以進(jìn)行判定檢測。圖9為表示本發(fā)明第四實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的例子的說明圖。如圖9所示，第四實施方式的位置檢測裝置100C在如上述那樣由靜電容量傳感器部和檢測電路部構(gòu)成的方面和前例相同，檢測電路部20A的構(gòu)成及靜電容量傳感器部10的動作不同這一方面和前例的檢測電路部20不同。S卩，不同點為該檢測電路部20A具備與第一及第二檢測電極11、12分別連接的多個切換開關(guān)SWA、SWB、一個靜電容量檢測電路沈及A/D變換器27、及與靜電容量檢測電路 26同電位的虛設(shè)檢測電路28。該情況下，切換開關(guān)SWA、SffB的和靜電容量檢測電路沈的連接、及和虛設(shè)檢測電路觀的連接的切換例如通過根據(jù)運算處理電路25的切換控制按規(guī)定時間交替進(jìn)行(即， 以各檢測電極11、12分別不同時地連接于靜電容量檢測電路沈及虛設(shè)檢測電路觀的方式進(jìn)行)。具體而言，若運算處理電路25基于檢測值Cl(X)及檢測值C2(x)進(jìn)行上述這樣的處理，則就可以判定并檢測手指F在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)的位置，所述檢測值Cl(X)在例如通過切換開關(guān)SWA將檢測電極11與靜電容量檢測電路沈連接并通過切換開關(guān)SWB將檢測電極12和虛設(shè)檢測電路28連接時獲得，所述檢測值C2在通過切換開關(guān) SffA將檢測電極11與虛設(shè)檢測電路28連接并通過切換開關(guān)SWB將檢測電極12與靜電容量檢測電路沈連接時獲得。另外，根據(jù)運算處理電路25的切換控制，若例如通過各切換開關(guān)SWA、SffB分別將各檢測電極11、12和靜電容量檢測電路沈連接，則當(dāng)手指F在檢測區(qū)域的范圍L內(nèi)接近時，經(jīng)由電介體19產(chǎn)生與各檢測電極11、12的靜電容量結(jié)合，因此，基于此時的靜電容量值 (檢測值)可以判定并檢測手指F距檢測面19a的距離。而且，根據(jù)該第四實施方式的構(gòu)成，相比上述第三實施方式的檢測電路部20，可以減少靜電容量檢測電路及A/D變換器的數(shù)量，因此可以更低價地正確且可靠地進(jìn)行手指F 的位置判定檢測或距離判定檢測。圖10為表示本發(fā)明第五實施方式的位置檢測裝置的整體構(gòu)成的局部的例子的說明圖。如圖10所示，第五實施方式的位置檢測裝置100D在第三實施方式及第四實施方式的由靜電容量傳感器部和檢測電路部(只圖示局部)構(gòu)成方面相同，但靜電容量傳感器部 IOA及檢測電路部20B的構(gòu)成各不相同，不只是上述X方向，在與該X方向交叉的Y方向也可以進(jìn)行判定并檢測手指F的位置，可以二維地進(jìn)行位置判定檢測及距離判定檢測，在這一方面和第一及第二實施方式不同。S卩，靜電容量傳感器部IOA的構(gòu)成為，電介體19A形成為平板狀，在包圍作為主面的檢測面19a的四個側(cè)面分別連接配置第一檢測電極11、第二檢測電極12、第三檢測電極 13及第四檢測電極14。而且，檢測電路部20B具備與這些檢測電極11 14分別連接的切換開關(guān)SWA、SWB、SWC、SWD，這些開關(guān)與一個靜電容量檢測電路四及虛設(shè)檢測電路28連接。 另外，考慮設(shè)計性等，第一檢測電極11 第四檢測電極14也可以配置于電介體19的各側(cè)面的內(nèi)部。這樣構(gòu)成的位置檢測裝置100D進(jìn)行例如如下的動作。首先，通過未圖示的運算處理電路，設(shè)定在形成于檢測面19a上的矩形狀的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的原點(x0，y0)，且在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)手指F (未圖示)產(chǎn)生接觸的情況下，只要在該情況下則就可以至少進(jìn)行四次同時控制各切換開關(guān)SWA SWD的切換，并得到各檢測值。S卩，例如作為動作1，在將切換開關(guān)SWA以連接第一檢測電極11和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWB、SWC、SffD將第二檢測電極12 第四檢測電極14切換為與虛設(shè)檢測電路觀連接。由靜電容量檢測電路四基于來自此時的第一檢測電極11的靜電容量檢測出的靜電容量值，在運算處理電路作為檢測值Cl (x，y)被存儲。然后，作為動作2，在將切換開關(guān)SWB以連接第二檢測電極12和靜電容量檢測電路 29的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWA、SWC、SffD將第一檢測電極11、第三檢測電極13及第四檢測電極14切換為與虛設(shè)檢測電路觀連接?；趤碜源藭r的第二檢測電極 12的靜電容量的靜電容量值在運算處理電路作為檢測值C2(x，y)被存儲。進(jìn)而，作為動作3，在將切換開關(guān)SWC以連接第三檢測電極13和靜電容量檢測電路 29的方式進(jìn)行切換的情況下，其它切換開關(guān)SWA、SWB, SffD將第一檢測電極11、第二檢測電極12及第四檢測電極14切換為與虛設(shè)檢測電路觀連接?；趤碜源藭r的第三檢測電極 13的靜電容量的靜電容量值在運算處理電路作為檢測值C3(x，y)被存儲。最后，作為動作4，在將切換開關(guān)SWD以連接第四檢測電極14和靜電容量檢測電路四的方式進(jìn)行切換的情況下，其它的切換開關(guān)SWA SWC將第一檢測電極11 第三檢測電極13切換為與虛設(shè)檢測電路觀連接?；趤碜源藭r的第四檢測電極14的靜電容量的靜電容量值在運算處理電路作為檢測值C4(x，y)被存儲。而且，在運算處理電路，通過對這些檢測值Cl C4進(jìn)行比較運算，判定并檢測檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的手指F在X方向及Y方向的二維的位置。這樣，根據(jù)第五實施方式的位置檢測裝置100D，可以二維地正確地判定并檢測手指F在檢測面19a上的檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的位置。另外，在該第五實施方式的位置檢測裝置100D中，可以進(jìn)行檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的手指F距檢測面19a的距離判定檢測。即，位置檢測裝置100D在距離判定檢測時，通過運算處理電路的切換控制以靜電容量傳感器部IOA的全部的檢測電極11 14和靜電容量檢測電路四連接的方式設(shè)置檢測電路部20B的全部的切換開關(guān)SWA SWD，利用如下靜電容量值通過運算處理電路進(jìn)行運算，算出手指F(檢測對象物)距檢測面19a的距離，所述靜電容量值是基于通過這些全部的檢測電極11 14檢測出的、與經(jīng)由電介體19A和各檢測電極11 14結(jié)合了的手指F的靜電容量的靜電容量值。因為該距離的計算方法為已知技術(shù)，所以在此省略說明。而且，上述的實施方式中，若將位置判定檢測和距離判定檢測例如按規(guī)定時間進(jìn)行切換，則可以通過一個位置檢測裝置復(fù)合地檢測檢測區(qū)域的范圍內(nèi)的檢測對象物的位置和距檢測面的距離。另外，在距離判定檢測中，雖然通過檢測出的靜電容量值(檢測值)進(jìn)行評價，但其依存于電介體的X方向等的位置和到電介體的距離這雙方。此時，C1/C2或Cl/ (C1+C2)等基本不依存于到電介體的距離，而只依存于X等，因此，也可以先通過運算求取X 等后再求取與此X等對應(yīng)的距離。這樣，根據(jù)本發(fā)明的位置檢測裝置，因為檢測電極的數(shù)量少且檢測電路部的構(gòu)成簡化，所以能夠以簡單的構(gòu)造廉價且可靠地檢測接近檢測區(qū)域的范圍等的檢測對象物的位置或距離。另外，由透明或半透明性的材料構(gòu)成電介體之類，由于基本不需要檢測電極的配置空間(因為與電介體連接或內(nèi)置配置)，所以可以提高位置檢測裝置的設(shè)計自由度。圖11為表示靜電容量檢測電路的內(nèi)部構(gòu)成的例子的方框圖，圖12為表示該靜電容量檢測電路的動作波形的例子的動作波形圖。如圖11所示，靜電容量檢測電路2K22、 26,29,以下相同。)在此包括將通過第一檢測電極11等檢測出的靜電容量(Capacitance) 變換為電壓(Voltage)的所謂的C-V變換型電路。例如圖11所示，該靜電容量檢測電路21中，占空比根據(jù)靜電容量C而發(fā)生變化， 其構(gòu)成具備例如輸出一定周期的觸發(fā)器信號TG的觸發(fā)器信號發(fā)生電路101 ；將根據(jù)連接于輸入端的靜電容量C的大小而占空比發(fā)生變化的脈沖信號Po輸出的定時電路102 ；及將該脈沖信號平滑化的低通濾波器(LPF) 103。定時電路102構(gòu)成為具備例如兩個比較器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及置位端子S的RS觸發(fā)電路(以下，稱為“RS-FF”。)203、將該RS-FF203的輸出DIS向LPF103輸出的緩存器204、及通過RS-FF203的輸出DIS進(jìn)行開 /閉控制的晶體管205。比較器202將從觸發(fā)器信號發(fā)生電路101輸出的如圖12所示的觸發(fā)器信號TG與通過電阻R1、R2、R3分割的規(guī)定的閾值Vth2進(jìn)行比較，向觸發(fā)器信號TG輸出同步的置位脈沖。該置位脈沖對RS-FF203的Q輸出進(jìn)行置位。該Q輸出作為放電信號DIS將晶體管205設(shè)為截止?fàn)顟B(tài)，對各檢測電極11等及接地(大地)之間以如下速度進(jìn)行充電，所述速度由基于在各檢測電極11等的對接地靜電容量C及連接于輸入端和電源線之間的電阻R4的時間常數(shù)決定。由此，輸入信號Vin的電位以根據(jù)靜電容量C決定的速度上升。輸入信號Vin如果超過由電阻Rl、R2、R3決定的閾值Vthl，則反轉(zhuǎn)比較器201的輸出而使RS-FF203的輸出反轉(zhuǎn)。其結(jié)果為，晶體管205成為導(dǎo)通狀態(tài)，例如蓄積于檢測電極11的電荷經(jīng)由該晶體管205放電。因此，如圖12所示，該定時電路102輸出以基于和檢測電極11等之間的靜電容量 C的占空比進(jìn)行振蕩的脈沖信號Po。LPF103通過將該輸出平滑化而輸出如圖12所示的直流檢測信號Vout。這樣，從靜電容量檢測電路21輸出的檢測信號Vout如上述那樣通過A/D變換器 23等變換為數(shù)字信號。另外，圖12中，實線所示的波形和虛線所示的波形表示前者比后者靜電容量小，例如后者表示物體接近狀態(tài)。另外，上述的位置檢測裝置100、100A、100B、100C、100D中，作為檢測電路部20、 20A、20B的構(gòu)成，說明了利用靜電容量檢測電路21等為C-V變換型、輸出脈沖的占空比根據(jù)電阻和電容器發(fā)生變化的公知的定時IC，但不限定于此。即，除了測定CR串聯(lián)電路的充電時間的方式之外，靜電容量檢測電路21等已知如下的方式。例如，具有如下等方式施加正弦波并根據(jù)基于靜電容量值的電壓變化或電流值直接測定阻抗的方式；含有測定的靜電容量，構(gòu)成振蕩電路而測定振蕩頻率的方式；構(gòu)成 RC充放電電路而測定充放電時間的方式；使通過已知的電壓充電的電荷向已知電容移動而測定其電壓的方式；或多次進(jìn)行以已知電壓向未知電容進(jìn)行充電且使該電荷向已知電容移動，測定已知電容充電到規(guī)定電壓為止的次數(shù)的方式。而且，也可以對檢測出的靜電容量值設(shè)置閾值，或解析靜電容量的信號波形，進(jìn)行在成為該靜電容量波形時設(shè)為觸發(fā)等的處理，而作為開關(guān)發(fā)揮功能。另外，檢測電路部20、20A、20B的靜電容量檢測電路21等以將靜電容量變換為電壓作為前提，但是，只要可以變換為電或作為軟件易于處理的數(shù)據(jù)就可以，例如，也可以將靜電容量變換為脈沖寬度，或直接變換為數(shù)字值。另外，舉例說明了在上述的位置檢測裝置100、100A、100B、100C、100D中，在電介
體19等配置第一檢測電極11或第二檢測電極12等，將檢測值Cl和檢測值C2進(jìn)行比較等而判定并檢測檢測對象物，然而，也可以為例如下面的方式。圖13為表示靜電容量檢測電路的內(nèi)部構(gòu)成的其它的例子的方框圖。如圖13所示， 該例的靜電容量檢測電路2K22d6、29，以下相同。)構(gòu)成為包含差動放大電路21a并進(jìn)行差動動作。該靜電容量檢測電路21采用如上所述的使以已知電壓進(jìn)行充電的電荷向已知電容移動而測定其電壓的方式。另外，檢測電極列舉第一及第二檢測電極11、12進(jìn)行說明。具體而言，如圖13所示，例如在差動放大電路21a的負(fù)極側(cè)輸入端連接第一檢測電極11，在正極側(cè)輸入端連接第二檢測電極12，從靜電容量C2的值減去靜電容量Cl的值， 將所述差動放大電路21a的輸出值通過比較器等和閾值進(jìn)行比較，判定并檢測檢測對象物。作為這樣的靜電容量檢測電路21的動作，例如在開關(guān)Sl為打開(截止)、開關(guān)S2 接地(GND)、開關(guān)S3為閉合(導(dǎo)通)時，若將開關(guān)S3打開(截止)、將開關(guān)S2切換為Vrjf 開關(guān)Sl連接于運算放大器的反轉(zhuǎn)輸入時，則對靜電容量C2和Cf充電C2Vr，對靜電容量Cl 和Cf充電ClVr。然后，在將開關(guān)Sl打開(截止)及將開關(guān)S2接地(GND)后，測定將開關(guān)Sl接地 (GND)時的輸出電壓V。此時的電壓為V/Vr= {(Cf+Cl)/Cf} - {(Cf+C2)/Cf}，輸出與靜電容量C2和靜電容量Cl的比例相對應(yīng)的電壓。這樣，通過設(shè)為使靜電容量檢測電路21進(jìn)行差動動作的構(gòu)成，可以抵消電路的溫度特性、或降低共態(tài)噪聲。另外，在檢測對象物為人體的情況下，作為檢測該人體的檢測電極進(jìn)行利用的情況只要是如下構(gòu)成即可，即，作為第一及第二檢測電極11、12中的一個，在另一個的檢測電極的檢測區(qū)域的范圍側(cè)(即，檢測面19a側(cè))配置屏蔽電極(未圖示)，去除與人體的感度，和人體的靜電容量的結(jié)合只存在于一個檢測電極側(cè)。另外，上述的切換開關(guān)SWA等只要為切換電連接的構(gòu)造即可，不管例如FET或光 MOS繼電器等電子電路開關(guān)還是觸點切換器等機(jī)械開關(guān)都可以采用。另外，電介體19、19A 的形狀不只形成為角柱狀、平板狀，也可以形成為圓柱狀，也可以形成為三角柱狀或五角柱狀、也可以為三角形或多角形、圓、橢圓等形狀。而且，電介體19、19A的截面形狀也可以不由平行的矩形邊構(gòu)成而由傾斜的邊或曲面構(gòu)成，該情況下，只要預(yù)先取得按照形狀的輪廓并反映給位置檢測或位置判定檢測等動作的設(shè)定即可。另外，對將檢測電極的數(shù)量設(shè)為兩個或四個進(jìn)行了說明，但例如由三個或五個等不同的數(shù)量也可以實現(xiàn)上述位置檢測動作。而且，電介體19、19A也可以由丙烯酸樹脂或玻璃等透明性或半透明性材料構(gòu)成，該情況下，因為可以設(shè)為由檢測電極11等構(gòu)成的檢測區(qū)域的范圍從外部難以識別的構(gòu)成，因此，在設(shè)計性或設(shè)計自由度方面有利。
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權(quán)利要求
1.一種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；檢測電路，檢測基于來自所述多個檢測電極的檢測信號的靜電容量值；多個切換開關(guān)，可將所述多個檢測電極分別切換為與所述檢測電路連接、或與接地電位或規(guī)定的固定電位連接；及判定檢測單元，基于來自所述檢測電路的檢測結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下結(jié)果判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置， 所述結(jié)果為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電路并使其它檢測電極連接于所述接地電位或所述固定電位，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出的比較結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1或2所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下輸出判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極分別與所述檢測電路連接時的、來自所述檢測電路的輸出。
4.如權(quán)利要求1或2所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下各輸出之和來判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述各輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電極并使其它檢測電極連接于所述接地電位或所述固定電位， 依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，按照規(guī)定時間控制所述多個切換開關(guān)的切換狀態(tài)，分別判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離。
6.如權(quán)利要求1、2、4及5中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路具備多個靜電容量檢測電路，分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)一對一地與所述多個檢測電極連接且輸出表示由各檢測電極檢測到的靜電容量的信息；及同步單元， 取得各靜電容量檢測電路的同步，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述多個靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于， 所述檢測電路具備靜電容量檢測電路，所述靜電容量檢測電路分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)與所述多個檢測電極連接且輸出表示通過各切換開關(guān)的切換控制而在各檢測電極分別不同時地檢測到的靜電容量的信息，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
8.—種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；檢測電路，檢測基于來自所述檢測電極的檢測信號的靜電容量值；虛設(shè)檢測電路，將與連接于所述檢測電路的檢測電極相同的電位施加于其它檢測電極；多個切換開關(guān)，可將所述多個檢測電極分別切換為與所述檢測電路連接、或與虛設(shè)檢測電路連接；及判定檢測單元，基于來自所述檢測電路的檢測結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
9.如權(quán)利要求8所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下結(jié)果判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置， 所述結(jié)果為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電路并使其它檢測電極連接于所述虛設(shè)檢測電路，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出的比較結(jié)果。
10.如權(quán)利要求8或9所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下輸出判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極分別與所述檢測電路連接時的、來自所述檢測電路的輸出。
11.如權(quán)利要求8或9所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于如下各輸出之和來判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離，所述各輸出為通過所述多個切換開關(guān)的各切換，使所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極連接于所述檢測電極并使其它檢測電極連接于所述虛設(shè)檢測電路，依次切換連接于所述檢測電路的檢測電極時的、來自所述檢測電路的各輸出。
12.如權(quán)利要求8 11中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，按照規(guī)定時間控制所述多個切換開關(guān)的切換狀態(tài)，分別判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離。
13.如權(quán)利要求8、9、11及12中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路具備多個靜電容量檢測電路，分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)一對一地與所述多個檢測電極連接且輸出表示由各檢測電極檢測到的靜電容量的信息；及同步單元， 取得各靜電容量檢測電路的同步，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述多個靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
14.如權(quán)利要求8 12中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路具備靜電容量檢測電路，所述靜電容量檢測電路分別經(jīng)由所述多個切換開關(guān)與所述多個檢測電極連接且輸出表示通過各切換開關(guān)的切換控制而在各檢測電極分別不同時地檢測到的靜電容量的信息，所述判定檢測單元由運算處理電路構(gòu)成，所述運算處理電路對基于來自所述靜電容量檢測電路的所述信息的靜電容量值進(jìn)行比較運算，判定并檢測所述檢測對象物在檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
15.一種位置檢測裝置，其特征在于，具備電介體，具有劃定檢測區(qū)域范圍的檢測面；多個檢測電極，設(shè)置于所述電介體的端部附近，檢測與檢測對象物之間的靜電容量；多個檢測電路，檢測基于分別來自所述多個檢測電極的檢測信號的靜電容量值，并周期性同步；及判定檢測單元，基于來自所述多個檢測電路的輸出，判定并檢測所述檢測對象物在檢測面上的位置及距所述檢測面的距離中的至少一個。
16.如權(quán)利要求15所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于來自所述多個檢測電路的各輸出的比較結(jié)果，判定并檢測所述檢測對象物在所述檢測面上的位置。
17.如權(quán)利要求15或16所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述判定檢測單元基于來自所述多個檢測電路的各輸出之和，判定并檢測所述檢測對象物距所述檢測面的距離。
18.如權(quán)利要求1 17中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極中的至少一個檢測電極沿相對于所述檢測面交叉的方向配置。
19.如權(quán)利要求1 18中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極以將形成所述檢測區(qū)域范圍的所述檢測面夾在中間的方式在所述檢測電極的電極面分別相對的狀態(tài)下配置。
20.如權(quán)利要求1 19中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述電介體由透明或半透明材料形成，形成為圓柱狀、角柱狀或平板狀。
21.如權(quán)利要求18 20中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極為兩個，分別配置于所述電介體的一對側(cè)面。
22.如權(quán)利要求18 20中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極為四個，分別與所述電介體的一周方向的側(cè)面連接配置。
23.如權(quán)利要求21或22所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極以各自的電極面相對于所述檢測面正交的方式進(jìn)行配置。
24.如權(quán)利要求21或22所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述多個檢測電極以相對于所述檢測面使各自的電極面朝向所述檢測區(qū)域范圍的方向形成鈍角的方式配置。
25.如權(quán)利要求1 M中任一項所述的位置檢測裝置，其特征在于，在與所述多個檢測電極的電極面相反一側(cè)的背面?zhèn)染邆淦帘坞姌O，所述屏蔽電極分別相對于檢測電極絕緣，而且由傳感器電位驅(qū)動，屏蔽所述多個檢測電極的背面?zhèn)鹊臋z測。
26.如權(quán)利要求1 25中任一項所述的位置檢測電路，其特征在于，在與所述多個檢測電極的電極面相同的平面上的周圍具備屏蔽電極，所述屏蔽電極分別相對于檢測電極絕緣，而且由傳感器電位驅(qū)動，屏蔽所述多個檢測電極的周圍的檢測。
全文摘要
本發(fā)明由簡單的構(gòu)造低價可靠地檢測接近檢測區(qū)域的范圍等的檢測對象物的位置或距離，提高設(shè)計自由度。位置檢測裝置(100)具備靜電容量傳感器部(10)及檢測電路部(20)，靜電容量傳感器部(10)由第一及第二檢測電極(11、12)、及配置于它們之間的電介體(19)形成。電介體(19)在檢測面(19a)上形成檢測區(qū)域范圍(L)。檢測電路部(20)具備切換開關(guān)(SWA、SWB)、靜電容量檢測電路(21、22)、A/D變換器(23、24)、及運算處理電路(25)，通過切換開關(guān)(SWA、SWB)的切換控制，根據(jù)由第一檢測電極(11)檢測到的靜電容量的檢測值(C1)和由第二檢測電極(12)檢測到的靜電容量的檢測值(C2)，通過運算處理電路(25)判定并檢測檢測區(qū)域范圍(L)的檢測對象物的位置。
文檔編號G01B7/00GK102209950SQ20098014502
公開日2011年10月5日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者崎山興治, 戶倉武 申請人:株式會社藤倉