专利名称：位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过静电容量变化来检测人体等检测对象物的接近或接触，判定并检测检测对象物的位置或距离的位置检测装置。
背景技术：
作为检测人体等检测对象物的接近等的装置，例如已知下面的装置。下述专利文献1中公开的照明闪烁装置具有检测物体的接近的电极、检测该电极的静电容量的变化的静电容量型传感器、响应该静电容量型传感器的具有从50毫秒到120毫秒的时间宽度的输出变化的时间选择电路、基于该时间选择电路的输出来输出点亮及熄灭信号的控制电路、 及基于该控制电路的输出进行开闭的开闭器，反应为操作者的手的活动。另外，下述专利文献2中公开的静电容量式接近传感器具备由于被检测体接近而静电容量发生变化的传感器部、及输出基于该传感器部的静电容量的检测信号的检测电路，在被检测体的非检测出时，基于矫正命令观测对应于电路固有的初始电容值的检测信号，从减法电压发生电路产生与之抵消的减法电压，减法电路从检测信号减去减法电压并输出矫正后检测信号。而且，在这些专利文献1及2的静电容量型传感器(或静电容量式传感器)中，为了提高物体(被检测体)的位置检测分辨率，考虑下面的构成。即，如图14(a)所示，高密度配置多个检测电极301 305，相对各检测电极301 305分别设置静电容量检测电路 311 315，或如该图(b)所示，为了减少电路数而在多个检测电极301 304和一个静电容量检测电路311之间设置与电极数相等(或相比电极数少的数量)的切换器(机械继电器、模拟开关、光MOS继电器等)SWl SW4，扫描(scan)测定连接于各检测电极301 304 的静电容量检测电路311。专利文献1 日本特开8-64364号公报专利文献2 日本特开2006-177838号公报但是，在上述的构成的传感器中，存在静电容量检测电路的增加因为电路自身高价且配线等也变得复杂所以导致成本上升的问题。另外，即使设置多个切换器而减少静电容量检测电路的数量，也不会改变配线等变复杂的问题，而且存在每一个检测电极的测定时间增加的问题。另外，因为将传感器配置于检测区域范围的下方，所以检测区域范围的构造复杂， 例如，在检测区域的范围实施具有透明性的设计的情况下，使检测电极变为可视状态而不能使设计自由度提高，为了隐藏该检测电极，需要另外设置用于隐蔽的零件，或构造复杂化，仍然存在费用上升的问题。

发明内容
本发明为了解除上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种位置检测装置，可以由简单的构造低价可靠地检测接近检测区域的范围等的检测对象物的位置或距离，并且可以提高设计自由度。 为了解决上述问题实现目的，本发明第一方面提供一种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；检测电路，检测基于来自所述多个检测电极的检测信号的静电容量值；多个切换开关，可将所述多个检测电极分别切换为与所述检测电路连接、或与接地电位连接或规定的固定电位连接；及判定检测单元，基于来自所述检测电路的检测结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。 另外，本发明第二方面提供一种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；检测电路，检测基于来自所述检测电极的检测信号的静电容量值；虚设检测电路，将与连接于所述检测电路的检测电极相同的电位施加于其它检测电极；多个切换开关，可将所述多个检测电极分别切换为与所述检测电路连接、或与虚设检测电路连接；及判定检测单元，基于来自所述检测电路的检测结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。进而，本发明第三方面提供一种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；多个检测电路，检测基于分别来自所述多个检测电极的检测信号的静电容量值，并周期性同步；及判定检测单元，基于来自所述多个检测电路的输出，判定并检测所述检测对象物在检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。本发明第一 第三方面的位置检测装置通过如上构成，可以由简单的构造低价可靠地检测接近检测区域的范围等的检测对象物的位置或距离。本发明第一位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下结果判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置，所述结果为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电路并使其它检测电极连接于所述接地电位或所述固定电位，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出的比较结果。另外，本发明第一方面的位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下输出判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极分别与所述检测电路连接时的、来自所述检测电路的输出。另外，本发明第一方面的位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下各输出之和来判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述各输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电极并使其它检测电极连接于所述接地电位或所述固定电位，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出。另外，本发明第一方面的位置检测装置中，也可以如下构成，按照规定时间控制所述多个切换开关的切换状态，分别判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离。而且，本发明第一方面的位置检测装置中，例如也可以为，所述检测电路具备多个静电容量检测电路，分别经由所述多个切换开关一对一地与所述多个检测电极连接且输出表示由各检测电极检测到的静电容量的信息；及同步单元，取得各静电容量检测电路的同步，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述多个静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。另外，本发明第一方面的位置检测装置中，例如也可以为，所述检测电路具备静电容量检测电路，所述静电容量检测电路分别经由所述多个切换开关与所述多个检测电极连接且输出表示通过各切换开关的切换控制而在各检测电极分别不同时地检测到的静电容量的信息，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。本发明第二方面的位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下结果判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置，所述结果为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电路并使其它检测电极连接于所述虚设检测电路，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出的比较结果。另外，本发明第二方面的位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下输出判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极分别与所述检测电路连接时的、来自所述检测电路的输出。另外，本发明第二方面的位置检测装置中，例如，所述判定检测单元基于如下各输出之和来判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述各输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电极并使其它检测电极连接于所述虚设检测电路，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、 来自所述检测电路的各输出。另外，本发明第二方面的位置检测装置中，也可以如下构成，按照规定时间控制所述多个切换开关的切换状态，分别判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离。而且，本发明第二方面的位置检测装置中，例如也可以为，所述检测电路具备多个静电容量检测电路，分别经由所述多个切换开关一对一地与所述多个检测电极连接且输出表示由各检测电极检测到的静电容量的信息；及同步单元，取得各静电容量检测电路的同步，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述多个静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。另外，本发明第二方面的位置检测装置中，例如也可以为，所述检测电路具备静电容量检测电路，所述静电容量检测电路分别经由所述多个切换开关与所述多个检测电极连接且输出表示通过各切换开关的切换控制而在各检测电极分别不同时地检测到的静电容量的信息，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
本发明第三方面的位置检测装置中，所述判定检测单元基于来自所述多个检测电路的各输出的比较结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置。另外，本发明第三方面的位置检测装置中，所述判定检测单元基于来自所述多个检测电路的各输出之和，判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离。本发明第一 第三方面的位置检测装置中，也可以是所述多个检测电极中的至少一个检测电极沿相对于所述检测面交叉的方向配置。另外，也可以是，所述多个检测电极以将形成所述检测区域范围的所述检测面夹在中间的方式在所述检测电极的电极面分别相对的状态下配置。另外，所述电介体例如由透明或半透明材料形成，形成为圆柱状、角柱状或平板状。由此，可以提高例如设计方面等的设计自由度。例如，可以是，所述多个检测电极为两个，分别与所述电介体的一对侧面连接配置。另外，例如，可以是，所述多个检测电极为四个，分别与所述电介体的一周方向的侧面连接配置。也可以是，所述多个检测电极以各自的电极面相对于所述检测面正交的方式进行
连接配置。另外，也可以是，所述多个检测电极例如以各自的电极面相对于所述检测面朝向所述检测区域范围的方向形成钝角的方式连接配置。也可以是，在与所述多个检测电极的电极面相反一侧的背面侧具备屏蔽电极，所述屏蔽电极分别相对于检测电极绝缘，而且由传感器电位驱动，屏蔽所述多个检测电极的背面侧的检测。另外，也可以是，在与所述多个检测电极的电极面相同的平面上的周围具备屏蔽电极，所述屏蔽电极分别相对于检测电极绝缘，而且由传感器电位驱动，屏蔽所述多个检测电极的周围。根据本发明，可以提供一种能够由简单的构造低价可靠地检测接近检测区域的范围等的检测对象物的位置或距离，并且可以提高设计自由度的位置检测装置。


图1为表示本发明第一实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图；图2为表示该位置检测装置的局部的其它构成例的立体图；图3为用于说明该位置检测装置的位置检测动作的说明图；图4为用于说明该位置检测装置的位置检测动作的说明图；图5为表示该位置检测装置的整体构成的其它例子的说明图；图6为表示本发明第二实施方式的位置检测装置的整体构成的局部的说明图；图7为表示本发明第三实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图；图8用于说明该位置检测装置的位置判定检测动作的说明图；图9为表示本发明第四实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图；图10为表示本发明第五实施方式的位置检测装置的整体构成的局部的例子的说明图11为表示静电容量检测电路的内部构成的例子的方框图；图12为表示该静电容量检测电路的动作波形的例子的动作波形图；图13为表示静电容量检测电路的内部构成的其它例子的方框图；图14为表示现有静电容量型传感器的局部构成例的说明图。标号说明10、IOA…静电容量传感器部、11…第一检测电极、12…第二检测电极、13…第三检测电极、14…第四检测电极、15…第一屏蔽电极、16…第二屏蔽电极、19、19A...电介体、19a...检测面、20、20A、20B...检测电路部、21、22、26J>··静电容量检测电路、23、24、27…A/D 变换器、25J8…运算处理电路、100、100A、100B、100C、100D …位置检测装置、SWA, SffB, SffC, SWD…切换开关
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本发明的位置检测装置的最佳的实施方式。图1为表示本发明第一实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图，图 2为表示该位置检测装置的局部的其它构成例的立体图，图3及图4为用于说明该位置检测装置的位置检测动作的说明图，图5为表示该位置检测装置的整体构成的其它例的说明图。如图1所示，位置检测装置100主要由在检测人体的手指等检测对象物的部位等配置的静电容量传感器部10、及经由未图示的基板等与该静电容量传感器部10 —体或分体配置的检测电路部20构成。静电容量传感器部10根据静电容量来检测检测对象物的接近或接触，构成为包括例如第一检测电极11及第二检测电极12的多个检测电极、及配置于这些第一及第二检测电极11、12间的电介体19。电介体19例如在一侧面具有划定检测区域的范围L的检测面19a，在此，由成形为透明或半透明性的角柱状的塑料或陶瓷等材料构成。另外，电介体 19的相对介电常数超过1，在本例中，相对介电常数比1充分大(例如为3)。第一及第二检测电极11、12配置于基于电介体19的检测区域的范围L内或其附近，设置为可根据静电容量检测存在于在检测面19a上形成的检测区域的范围L并接近或接触电介体19的检测对象物。在此，第一及第二检测电极11、12的电极面(未图示)分别与电介体19的长度方向的一对侧面相对，且在所述第一及第二检测电极11、12之间夹有检测面19a并以和该检测面19a正交的状态与电介体19连接配置。另一方面，在此，检测电路部20检测基于来自静电容量传感器部10的各检测电极 11、12的检测信号的静电容量值，判定并检测检测区域的范围L内的检测对象物的位置及检测对象物距检测面19a的距离中的至少一个。该检测电路部20通过传感器电位驱动各检测电极11、12，例如具备切换开关 SWA，将来自静电容量传感器部10的第一检测电极11的输入切换为静电容量检测电路21 或与传感器电位不同的接地电位(或规定的固定电位)；及切换开关SWB，将来自第二检测电极12的输入相同地切换为静电容量检测电路22或与传感器电位不同的接地电位(或规定的固定电位)。另外，检测电路部20构成为具备静电容量检测电路21、22，经由这些切换开关 SWA、SWB分别电连接，并检测基于来自各检测电极11、12的检测信号的静电容量值；A/D变换器23、24，将来自这些静电容量检测电路21、22的模拟信号输出分别变换为数字信号而输出；及运算处理电路25，基于来自这些A/D变换器23、24的数字信号对静电容量值进行比较运算，并如上述那样判定并检测检测对象物的位置或距离。另外，运算处理电路25作为判定检测单元发挥作用，本例中设置于检测电路部20 内，但是，也可以和该检测电路部20分体设置。另外，运算处理电路25管理位置检测装置 100整体的控制，并且控制例如各切换开关SWA、SffB的切换动作。这些切换开关SWA、SffB 的切换动作比例如人体的手指的活动速度更快地(以例如IOOms以下的速度)进行。而且，在此，运算处理电路25具有作为信息输出单元的功能，将与判定并检测出的检测对象物的位置或距离(即，判定检测结果)相关的信息通过外部显示装置(未图示) 以可显示的状态输出，或以可印刷的状态输出，除此之外，以能够适用于可利用的各种方式输出。另外，后述关于各静电容量检测电路21、22的静电容量值的检测的动作等。在此，静电容量传感器部10也可以如下构成。S卩，如图2(a)所示，静电容量传感器部10也可以在分别连接配置于电介体19的一对侧面的第一及第二检测电极11、12的电极面相反一侧的背面侧具备第一屏蔽电极15，所述第一屏蔽电极15分别相对于检测电极 11、12绝缘并由传感器电位驱动且屏蔽各检测电极11、12的背面侧的检测。据此，即使人体的手指F等接近各检测电极11、12的背面侧，也可能不会对基于电介体19的检测面19a的检测对象物的检测产生影响。另外，如图2(b)所示，静电容量传感器部10也可以在具备上述第一屏蔽电极15 并，在与各检测电极11、12的电极面相同的平面上的周围具备第二屏蔽电极16，所述第二屏蔽电极16分别相对于检测电极11、12绝缘并由传感器电位驱动且屏蔽各检测电极11、12 的周围的检测。据此，可以如下构成，S卩，不只是各检测电极11、12的背面侧，而且在各检测电极 11、12的电极面的周围也不会对基于电介体19的检测面19a的检测对象物的检测产生影响。另外，为了由传感器电位驱动第一及第二屏蔽电极15、16，例如只要是施加从给予各检测电极11、12的传感器电位以高的输入阻抗通过1倍放大器(缓存器)生成的电位即可、或者若各静电容量检测电路21、22为进行差动动作的类型，则例如只要将运算放大器的非反转输入部分连接于第一及第二屏蔽电极15、16即可。
而且，静电容量传感器部10不只是以上述的第一及第二检测电极11、12的电极面相对于检测面19a分别正交的状态连接配置，例如也可以以朝向检测面19a上的检测区域范围L的方向分别成钝角的方式连接配置。这是因为，据此，易于检测人体的手指F(或掌)的接近。例如，因为钝角的角度越大，越易于检测人体的手指F的接近，所以，在检测手指F向后述的检测区域范围L的接近的距离判定检测状态中，在想要提高手指F的接近的灵敏度时，只要使角度接近180°就可以，在不想提高灵敏度时，只要使角度为90°或90° 附近就可以。这样，通过改变钝角的角度可以调整人体的手指F的接近的灵敏度。另外，第一及第二检测电极11、12中的至少一个检测电极也可以沿着相对于检测面19a交叉的方向配置。另外，第一及第二检测电极11、12的电极面是指朝向检测区域的范围L的方向的面。下面，说明这样构成的位置检测装置100的动作。首先，说明通过运算处理电路25 的切换控制，利用切换开关SWA连接第一检测电极11和静电容量检测电路21，通过切换开关SWB使第二检测电极12成为接地电位的情况的动作(动作1)。在该动作1的情况下，位置检测装置100的检测电路部20内的各连接状态为如图 1所示的状态。在此，如图3(a)所示，在检测对象物(手指)与电介体19的检测面19a上没有接近或接触的情况下，如上所述，各检测电极11、12的背面侧通过第一屏蔽电极15被屏蔽，因此，从第一检测电极11输出的电力线P基本都进入电介体19内。对于该电介体19，如上述那样相对介电常数远大于1，例如为3左右，由于设定为比周围空气充分大的介电常数，因此，电介体19内的电力线P在检测区域的范围L内大部分不向外部泄露而与成为接地电位的第二检测电极12结合。另外，在这样的条件下，例如在该检测区域的范围L内，在将第一检测电极11的附近位置设为X方向的0(零)时，可以将第二检测电极12的附近位置作为X方向的最大位置(最大量)进行检测。而且，如该图(b) (d)所示，在这样的状态下，当由手指F接触电介体19的检测面19a上的任意位置时，手指F(人体)可以看做和接地(大地GND)相同，所以，电力线P 中至少一部分的电力线P’也与手指F结合。该情况下，相比该图(a)时的状态，在这些(b) (d)的状态时，由静电容量检测电路21检测出的静电容量值变大(S卩，静电容量增加)。因此，如果将手指F在检测区域的范围L内与检测面19a非接近或非接触时(图3(a)时)作为基准，则可以设定为例如在与检测面19a接触时(图3(b) (d))，检测出的静电容量值比基准大。首先，在图3 (b)的情况下，手指F与靠近第二检测电极12侧的检测面19a上接触， 因此，结合的电力线P’的量少，增加的静电容量也小，所以检测出的静电容量值相比上述基准大小变小。此时，手指F的X方向的位置可以视为X > L/2。另外，在图3(c)的情况下，因为手指F与第一及第二检测电极11、12的中间附近的检测面19a上接触，因此结合的电力线P’的量比上述(a)的情况多，增加的静电容量也增大。因此，检测出的静电容量值比上述(a)的情况大，此时的手指F的X方向的位置为检测区域的范围L的大致中间，所以例如可以视为X N L/2。而且，在图3(d)的情况下，因为手指F与靠近第一检测电极11侧的检测面19a上接触，因此结合的电力线P’的量多，增加的静电容量也大，所以检测出的静电容量值最大。 此时，手指F的X方向的位置可以视为X < L/2。这样，在如图3所示的动作1的情况下，与检测面19a接触的手指F的X方向的位置和检测出的静电容量值之间的关系通过单调减函数建立关联，因此，运算处理电路25可以根据该单调减函数判定并检测动作1的情况下的手指F的位置。下面，说明根据运算处理电路25的切换控制，利用切换开关SWA而使第一检测电极成为接地电位、利用切换开关SWB连接第二检测电极12和静电容量检测电路22的情况的动作(动作2)。在该动作2的情况下，位置检测装置100的检测电路部20内的各连接状态和图1所示的情况相比，特别为切换开关SWA、SffB的连接成相反的状态。在此，如图4(a)所示，在检测对象物(手指)与电介体19的检测面19a上没有接近或接触的情况下，各检测电极11、12的背面侧通过第一屏蔽电极15屏蔽，因此，从第二检测电极12输出的电力线P基本都进入电介体19内。该电介体19与上述相同，由于相对介电常数被设定为远大于1，因此，电介体19内的电力线P在检测区域的范围L上大部分不向外部泄露，而与成为接地电位的第一检测电极11结合。另外，在此也在检测区域的范围L内将第一检测电极11的附近位置设为X方向的0(零)，将第二检测电极12的附近位置设为X方向的最大位置。而且，如该图(b) (d)所示，在这样的状态下，当由手指F接触电介体19的检测面19a上的任意位置时，和上述相同，电力线P中的至少一部分电力线P’也与手指F结合， 该情况下，相比该图(a)时的状态，这些(b) (d)的状态时由静电容量检测电路22检测出的静电容量值也变大。首先，在图4(b)的情况下，因为手指F与接近第二检测电极12侧的检测面19a上接触，因此结合的电力线P’的量多，且增加的静电容量也大，所以检测出的静电容量值最大。此时，手指F的X方向的位置可以视为X>L/2。另外，在图4(c)的情况下，因为手指F与第一及第二检测电极11、12的中间附近的检测面19a上接触，因此，对于结合的电力线P’的量而言，比上述(a)的情况多，但比上述(b)的情况少。因此，检测出的静电容量值比上述(b)的情况小，此时的手指F的X方向的位置在检测区域的范围L的大致中间，因此可视为例如X N L/2。而且，在图4(d)的情况下，因为手指F与接近第一检测电极11侧的检测面19a上接触，所以对于结合的电力线P’的量而言，比上述(a)的情况多，但比上述(c)的情况更少。 因此，检测出的静电容量值也比上述(c)的情况小，此时的手指F的X方向的位置可以视为 X < 172。这样，在图4所示的动作2的情况下，与检测面19a接触的手指F的X方向的位置和检测出的静电容量值之间的关系通过单调增函数而建立关联，因此，运算处理电路25可以根据该单调增函数判定并检测动作2的情况下的手指F的位置。而且，更具体而言，当将动作1的情况的检测值设为Cl (χ)、将动作2的情况的检测值设为C2 (χ)时，运算处理电路25通过对这些进行比较运算而可以正确地判定并检测手指 F在检测面19a上的检测区域的范围L内的位置。该情况下，对于手指F的位置，例如可以用作为Cl(X)和C2(x)之比Cl(x)/C2(x)的函数、或Cl (χ)/(Cl (χ)+C2 (χ))的函数表示。图5为表示本发明第一实施方式的位置检测装置的整体构成的其它例的说明图。 另外，以下，对与已说明的部分重复的部位标注相同的标号并省略说明，对与本发明没有特别关系的部分不清楚标记。如图5所示，该例的位置检测装置100如上述那样在由静电容量传感器部和检测电路部构成的方面和前例相同，但是，检测电路部20A的构成不同这一方面和前例的检测电路部20不同。即，该检测电路部20A中，相同点为具备和第一及第二检测电极11、12分别连接的多个切换开关SWA、SWB、及一个运算处理电路观，但不同点为，这些切换开关SWA、SffB的连接对象为一个静电容量检测电路沈，且其前方连接有一个A/D变换器27。该情况下，切换开关SWA、SffB与静电容量检测电路沈的连接、及与接地电位的连接的切换可以通过来自运算处理电路观的切换控制按规定时间交替进行(即，以各检测电极11、12不同时连接于静电容量检测电路沈的方式进行)，得到上述那样的动作1时的检测值Cl (χ)及动作2时的检测值C2(x)，从而可以正确地判定并检测手指F在检测面19a上的检测区域的范围L内的位置。而且，根据该构成，可以构成为相比检测电路部20减少静电容量检测电路及A/D 变换器的数量，因此，可以更廉价地正确且可靠地进行手指F的位置检测。图6为表示本发明第二实施方式的位置检测装置的整体构成的一部分例子的说明图。如图6所示，该例子的位置检测装置100A和第一实施方式的位置检测装置100相同地由静电容量传感器部和检测电路部(只图示局部)构成，在这一方面相同，而静电容量传感器部IOA及检测电路部20B的构成不同，且不只在X方向，在Y方向也可以判定并检测手指F的位置，可以二维地进行位置检测，这一方面和第一实施方式不同。S卩，静电容量传感器部IOA的构成为，电介体19A形成为平板状，在包围作为主面的检测面19a的四个侧面分别连接配置第一检测电极11、第二检测电极12、第三检测电极 13及第四检测电极14。而且，检测电路部20B具备和这些检测电极11 14分别连接的切换开关SWA、SWB, SWC、SWD，这些开关与一个静电容量检测电路四连接。另外，考虑设计性等，第一检测电极11 第四检测电极14也可以配置于电介体19的各侧面的内部。在这样构成的位置检测装置100A中进行例如下面的动作。首先，通过未图示的运算处理电路，设定形成于检测面19a上的矩形状的检测区域的范围内的原点(x0，y0)，在检测面19a上的检测区域的范围内手指F接近或接触了的情况下，如果在该情况下，则至少进行四次同时控制各切换开关SWA SWD的切换，得到各检测值。S卩，作为动作A，例如在将切换开关SWA以连接第一检测电极11和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWB、SWC、SffD将第二检测电极12 第四检测电极14切换为与接地电位(或规定的固定电位，以下相同。)的连接。由静电容量检测电路四基于来自此时的第一检测电极11的静电容量检测出的静电容量值，在运算处理电路作为检测值Cl(x，y)被存储。然后，作为动作B，例如在将切换开关SWB以连接第二检测电极和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它的切换开关SWA、SWC、SffD将第一检测电极、第三检测电极13及第四检测电极14切换为与接地电位的连接。由静电容量检测电路四基于来自此时的第二检测电极12的静电容量检测出的静电容量值，在运算处理电路作为检测值C2(x， y)被存储。进而，作为动作C，例如在将切换开关SWC以连接第三检测电极13和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWA、SWB、SWD将第一检测电极11、第二检测电极12及第四检测电极14切换为与接地电位的连接。由静电容量检测电路四基于来自此时的第三检测电极13的静电容量检测出的静电容量值，在运算处理电路作为检测值 C3 (x,y)被存储。最后，作为动作D，例如在将切换开关SWD以连接第四检测电极14和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWA SWC将第一检测电极11 第三检测电极13切换为与接地电位的连接。由静电容量检测电路四基于来自此时的第四检测电极14的静电容量检测出的静电容量值，在运算处理电路作为检测值C4(x，y)被存储。而且，在运算处理电路中，通过比较运算这些检测值Cl C4来判定并检测检测面 19a上的检测区域的范围内的手指F的X方向及Y方向的二维位置。这样，根据第二实施方式的位置检测装置100A，可以二维地正确地判定并检测手指F在检测面19a上的检测区域的范围内的位置。另外，上述第一及第二实施方式的位置检测装置100U00A中，说明了进行检测区域的范围内的手指F的位置的判定的位置判定检测状态，但在这些位置检测装置100、100A 中，也可以实施进行检测区域的范围内的接近的手指F距检测面19a的距离的判定的距离判定检测状态。S卩，位置检测装置100U00A在距离判定检测状态时，通过运算处理电路25等的切换控制以静电容量传感器部10、IOA的全部的检测电极11等与全部的静电容量检测电路21 等连接的方式设置检测电路部20、20A、20B的全部的切换开关SWA等，利用如下静电容量值通过运算处理电路25等进行比较运算，算出手指F (检测对象物)距检测面19a的距离，所述静电容量值是基于通过这些全部的检测电极11等检测到的、与经由电介体19、19A和检测电极11等结合的手指F的静电容量的静电容量值。因为关于使用涉及该距离的静电容量的计算方法为已知技术，所以在此省略说明。而且，如果将上述位置判定检测状态和距离判定检测状态例如按规定时间进行切换，则可以由一个位置检测装置复合地检测检测区域的范围内的检测对象物的位置和距检测面的距离。然后，说明距离判定检测状态的其它的距离的判别方法。图1或图5的方式中，由检测出的静电容量用Cl (或C2)、或它们之和C1+C2进行评价，然而此依存于电介体 19的X方向的位置和到电介体19的距离这双方。此时，C1/C2或C1/(C1+C2)等几乎不依存于到电介体19的距离，而仅依存于X，因此先算出C1/C2或Cl/ (C1+C2)而求取X后再求取与此X对应的距离即可。图7为表示本发明第三实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图，图 8为用于说明该位置检测装置的位置判定检测动作的说明图。第三实施方式的位置检测装置100B的检测电路部20如下构成，即，具备静电容量检测电路21、22，由传感器电位驱动例如各检测电极11、12并检测基于来自各检测电极11、12的检测信号的静电容量值；A/D 变换器23、24，将来自这些静电容量检测电路21、22的模拟信号输出分别变换为数字信号而输出；及运算处理电路25，基于来自这些A/D变换器23、24的数字信号运算静电容量值并如上述那样判定并检测检测对象物的位置、距离。另外，运算处理电路25作为判定检测单元发挥作用，本例中，设置于检测电路部 20内，但是，也可以和该检测电路部20分体设置，例如使各静电容量检测电路21、22周期性同步进行动作。即，运算处理电路25控制各静电容量检测电路21、22的动作，通过使如下静电容量值平均化来提高测定精度(检测精度)，所述静电容量值为通过反复进行向各检
14测电极11、12给予传感器电位而测定静电容量、进行复位而得到。这样，运算处理电路25控制各静电容量检测电路21、22的动作，并且管理位置检测装置100B整体的控制。而且，具体而言，运算处理电路25通过上述的比较运算判定并检测检测对象物的位置，并且通过求取来自各静电容量检测电路21、22的静电容量值之和， 判定并检测检测对象物距检测面19a的距离。然后，说明这样构成的位置检测装置100B的位置判定检测的动作。首先，说明上述人体的手指F不在检测区域的范围L内的附近的情况下的动作。如图8(a)所示，该情况下，各检测电极11、12的背面侧通过第一屏蔽电极15屏蔽，且因为各检测电极11、12同步， 所以各检测电极11、12仅与周围的大地(GND 接地)较弱地结合，电介体19的长度方向两端成为同电位。因此，从第一及第二检测电极11、12输出的电力线P1、P2向外部输出而成为基本上不在电介体19内的状态。下面，手指F位于检测区域的范围L内的情况的动作如图8(b) (d)所示。艮口， 当人体的手指F接触电介体19的检测面19a上的任意的位置时，因为手指F视为和大地同等，所以各电力线P1、P2各自中的至少一部分电力线P1’、P2’与手指F结合，相比图8(a) 所示的状态，由各静电容量检测电路21、22检测出的静电容量值变大(S卩，静电容量增加)。因此，以手指F在检测区域的范围L内非接近或非接触检测面19a时(图8(a)时) 为基准时，例如手指F接触检测面19a时(图8(b) (d)时)，作为前提，相比基准，检测出的静电容量值变大。首先，在图8 (b)的情况下，因为手指F与接近第二检测电极12侧的检测面19a上接触，所以相比结合的电力线ΡΓ，电力线P2’的量多，由静电容量检测电路22检测出的静电容量值大。此时，例如在检测区域的范围L内，在设第一检测电极11的附近位置为X方向的0(零)时，可以将第二检测电极12的附近位置作为X方向的最大位置(最大量)进行检测，因此，手指F的X方向的位置可以视为X > L/2。另外，在图8(c)的情况下，因为手指F与第一及第二检测电极11、12的中间附近的检测面19a上接触，所以结合的电力线P1’、P2’的量比上述(a)的情况多，并且，由各静电容量检测电路21、22检测出的静电容量值基本相等。因此，手指F的X方向的位置作为检测区域的范围L的大致中间，可以视为例如X N L/2。而且，在图8(d)的情况下，因为手指F与接近第一检测电极11侧的检测面19a上接触，所以相比结合的电力线P2’，电力线ΡΓ的量多，由静电容量检测电路21检测出的静电容量值大。此时，手指F的X方向的位置可视为X <L/2。这样，在图8所示的动作中，与检测面19a接触的手指F的X方向的位置和检测出的静电容量值之间的关系通过单调增函数建立关联，因此，运算处理电路25可以通过该单调增函数判定并检测手指F的位置。例如在设由图8所示的情况的静电容量检测电路21 的检测值(从手指F不在检测区域的范围L的附近时起的静电容量的增加量)为Cl (χ)、将由静电容量检测电路22的相同的检测值设为C2 (χ)时，手指F在检测面19a上的位置可以通过由运算处理电路25比较运算Cl(X)和C2(x)而求得。此时的函数式例如可以表示为 Cl (χ) /C2 (χ)或 Cl (χ) / {Cl (χ) +C2 (χ)}。另外，由距离判定检测的动作，在检测区域的范围L内与检测面19a处于非接触状态的手指F距检测面19a的距离如果通过运算处理电路25求取上述检测值Cl(X)和C2 (χ)之和就可以进行判定检测。图9为表示本发明第四实施方式的位置检测装置的整体构成的例子的说明图。如图9所示，第四实施方式的位置检测装置100C在如上述那样由静电容量传感器部和检测电路部构成的方面和前例相同，检测电路部20A的构成及静电容量传感器部10的动作不同这一方面和前例的检测电路部20不同。S卩，不同点为该检测电路部20A具备与第一及第二检测电极11、12分别连接的多个切换开关SWA、SWB、一个静电容量检测电路沈及A/D变换器27、及与静电容量检测电路 26同电位的虚设检测电路28。该情况下，切换开关SWA、SffB的和静电容量检测电路沈的连接、及和虚设检测电路观的连接的切换例如通过根据运算处理电路25的切换控制按规定时间交替进行(即， 以各检测电极11、12分别不同时地连接于静电容量检测电路沈及虚设检测电路观的方式进行)。具体而言，若运算处理电路25基于检测值Cl(X)及检测值C2(x)进行上述这样的处理，则就可以判定并检测手指F在检测面19a上的检测区域的范围L内的位置，所述检测值Cl(X)在例如通过切换开关SWA将检测电极11与静电容量检测电路沈连接并通过切换开关SWB将检测电极12和虚设检测电路28连接时获得，所述检测值C2在通过切换开关 SffA将检测电极11与虚设检测电路28连接并通过切换开关SWB将检测电极12与静电容量检测电路沈连接时获得。另外，根据运算处理电路25的切换控制，若例如通过各切换开关SWA、SffB分别将各检测电极11、12和静电容量检测电路沈连接，则当手指F在检测区域的范围L内接近时，经由电介体19产生与各检测电极11、12的静电容量结合，因此，基于此时的静电容量值 (检测值)可以判定并检测手指F距检测面19a的距离。而且，根据该第四实施方式的构成，相比上述第三实施方式的检测电路部20，可以减少静电容量检测电路及A/D变换器的数量，因此可以更低价地正确且可靠地进行手指F 的位置判定检测或距离判定检测。图10为表示本发明第五实施方式的位置检测装置的整体构成的局部的例子的说明图。如图10所示，第五实施方式的位置检测装置100D在第三实施方式及第四实施方式的由静电容量传感器部和检测电路部(只图示局部)构成方面相同，但静电容量传感器部 IOA及检测电路部20B的构成各不相同，不只是上述X方向，在与该X方向交叉的Y方向也可以进行判定并检测手指F的位置，可以二维地进行位置判定检测及距离判定检测，在这一方面和第一及第二实施方式不同。S卩，静电容量传感器部IOA的构成为，电介体19A形成为平板状，在包围作为主面的检测面19a的四个侧面分别连接配置第一检测电极11、第二检测电极12、第三检测电极 13及第四检测电极14。而且，检测电路部20B具备与这些检测电极11 14分别连接的切换开关SWA、SWB、SWC、SWD，这些开关与一个静电容量检测电路四及虚设检测电路28连接。 另外，考虑设计性等，第一检测电极11 第四检测电极14也可以配置于电介体19的各侧面的内部。这样构成的位置检测装置100D进行例如如下的动作。首先，通过未图示的运算处理电路，设定在形成于检测面19a上的矩形状的检测区域的范围内的原点(x0，y0)，且在检测面19a上的检测区域的范围内手指F (未图示)产生接触的情况下，只要在该情况下则就可以至少进行四次同时控制各切换开关SWA SWD的切换，并得到各检测值。S卩，例如作为动作1，在将切换开关SWA以连接第一检测电极11和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWB、SWC、SffD将第二检测电极12 第四检测电极14切换为与虚设检测电路观连接。由静电容量检测电路四基于来自此时的第一检测电极11的静电容量检测出的静电容量值，在运算处理电路作为检测值Cl (x，y)被存储。然后，作为动作2，在将切换开关SWB以连接第二检测电极12和静电容量检测电路 29的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWA、SWC、SffD将第一检测电极11、第三检测电极13及第四检测电极14切换为与虚设检测电路观连接。基于来自此时的第二检测电极 12的静电容量的静电容量值在运算处理电路作为检测值C2(x，y)被存储。进而，作为动作3，在将切换开关SWC以连接第三检测电极13和静电容量检测电路 29的方式进行切换的情况下，其它切换开关SWA、SWB, SffD将第一检测电极11、第二检测电极12及第四检测电极14切换为与虚设检测电路观连接。基于来自此时的第三检测电极 13的静电容量的静电容量值在运算处理电路作为检测值C3(x，y)被存储。最后，作为动作4，在将切换开关SWD以连接第四检测电极14和静电容量检测电路四的方式进行切换的情况下，其它的切换开关SWA SWC将第一检测电极11 第三检测电极13切换为与虚设检测电路观连接。基于来自此时的第四检测电极14的静电容量的静电容量值在运算处理电路作为检测值C4(x，y)被存储。而且，在运算处理电路，通过对这些检测值Cl C4进行比较运算，判定并检测检测面19a上的检测区域的范围内的手指F在X方向及Y方向的二维的位置。这样，根据第五实施方式的位置检测装置100D，可以二维地正确地判定并检测手指F在检测面19a上的检测区域的范围内的位置。另外，在该第五实施方式的位置检测装置100D中，可以进行检测区域的范围内的手指F距检测面19a的距离判定检测。即，位置检测装置100D在距离判定检测时，通过运算处理电路的切换控制以静电容量传感器部IOA的全部的检测电极11 14和静电容量检测电路四连接的方式设置检测电路部20B的全部的切换开关SWA SWD，利用如下静电容量值通过运算处理电路进行运算，算出手指F(检测对象物)距检测面19a的距离，所述静电容量值是基于通过这些全部的检测电极11 14检测出的、与经由电介体19A和各检测电极11 14结合了的手指F的静电容量的静电容量值。因为该距离的计算方法为已知技术，所以在此省略说明。而且，上述的实施方式中，若将位置判定检测和距离判定检测例如按规定时间进行切换，则可以通过一个位置检测装置复合地检测检测区域的范围内的检测对象物的位置和距检测面的距离。另外，在距离判定检测中，虽然通过检测出的静电容量值(检测值)进行评价，但其依存于电介体的X方向等的位置和到电介体的距离这双方。此时，C1/C2或Cl/ (C1+C2)等基本不依存于到电介体的距离，而只依存于X等，因此，也可以先通过运算求取X 等后再求取与此X等对应的距离。这样，根据本发明的位置检测装置，因为检测电极的数量少且检测电路部的构成简化，所以能够以简单的构造廉价且可靠地检测接近检测区域的范围等的检测对象物的位置或距离。另外，由透明或半透明性的材料构成电介体之类，由于基本不需要检测电极的配置空间(因为与电介体连接或内置配置)，所以可以提高位置检测装置的设计自由度。图11为表示静电容量检测电路的内部构成的例子的方框图，图12为表示该静电容量检测电路的动作波形的例子的动作波形图。如图11所示，静电容量检测电路2K22、 26,29,以下相同。)在此包括将通过第一检测电极11等检测出的静电容量(Capacitance) 变换为电压(Voltage)的所谓的C-V变换型电路。例如图11所示，该静电容量检测电路21中，占空比根据静电容量C而发生变化， 其构成具备例如输出一定周期的触发器信号TG的触发器信号发生电路101 ；将根据连接于输入端的静电容量C的大小而占空比发生变化的脉冲信号Po输出的定时电路102 ；及将该脉冲信号平滑化的低通滤波器(LPF) 103。定时电路102构成为具备例如两个比较器201、202、将这两个比较器201、202的输出分别输入到复位端子R及置位端子S的RS触发电路(以下，称为“RS-FF”。)203、将该RS-FF203的输出DIS向LPF103输出的缓存器204、及通过RS-FF203的输出DIS进行开 /闭控制的晶体管205。比较器202将从触发器信号发生电路101输出的如图12所示的触发器信号TG与通过电阻R1、R2、R3分割的规定的阈值Vth2进行比较，向触发器信号TG输出同步的置位脉冲。该置位脉冲对RS-FF203的Q输出进行置位。该Q输出作为放电信号DIS将晶体管205设为截止状态，对各检测电极11等及接地(大地)之间以如下速度进行充电，所述速度由基于在各检测电极11等的对接地静电容量C及连接于输入端和电源线之间的电阻R4的时间常数决定。由此，输入信号Vin的电位以根据静电容量C决定的速度上升。输入信号Vin如果超过由电阻Rl、R2、R3决定的阈值Vthl，则反转比较器201的输出而使RS-FF203的输出反转。其结果为，晶体管205成为导通状态，例如蓄积于检测电极11的电荷经由该晶体管205放电。因此，如图12所示，该定时电路102输出以基于和检测电极11等之间的静电容量 C的占空比进行振荡的脉冲信号Po。LPF103通过将该输出平滑化而输出如图12所示的直流检测信号Vout。这样，从静电容量检测电路21输出的检测信号Vout如上述那样通过A/D变换器 23等变换为数字信号。另外，图12中，实线所示的波形和虚线所示的波形表示前者比后者静电容量小，例如后者表示物体接近状态。另外，上述的位置检测装置100、100A、100B、100C、100D中，作为检测电路部20、 20A、20B的构成，说明了利用静电容量检测电路21等为C-V变换型、输出脉冲的占空比根据电阻和电容器发生变化的公知的定时IC，但不限定于此。即，除了测定CR串联电路的充电时间的方式之外，静电容量检测电路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据基于静电容量值的电压变化或电流值直接测定阻抗的方式；含有测定的静电容量，构成振荡电路而测定振荡频率的方式；构成 RC充放电电路而测定充放电时间的方式；使通过已知的电压充电的电荷向已知电容移动而测定其电压的方式；或多次进行以已知电压向未知电容进行充电且使该电荷向已知电容移动，测定已知电容充电到规定电压为止的次数的方式。而且，也可以对检测出的静电容量值设置阈值，或解析静电容量的信号波形，进行在成为该静电容量波形时设为触发等的处理，而作为开关发挥功能。另外，检测电路部20、20A、20B的静电容量检测电路21等以将静电容量变换为电压作为前提，但是，只要可以变换为电或作为软件易于处理的数据就可以，例如，也可以将静电容量变换为脉冲宽度，或直接变换为数字值。另外，举例说明了在上述的位置检测装置100、100A、100B、100C、100D中，在电介
体19等配置第一检测电极11或第二检测电极12等，将检测值Cl和检测值C2进行比较等而判定并检测检测对象物，然而，也可以为例如下面的方式。图13为表示静电容量检测电路的内部构成的其它的例子的方框图。如图13所示， 该例的静电容量检测电路2K22d6、29，以下相同。)构成为包含差动放大电路21a并进行差动动作。该静电容量检测电路21采用如上所述的使以已知电压进行充电的电荷向已知电容移动而测定其电压的方式。另外，检测电极列举第一及第二检测电极11、12进行说明。具体而言，如图13所示，例如在差动放大电路21a的负极侧输入端连接第一检测电极11，在正极侧输入端连接第二检测电极12，从静电容量C2的值减去静电容量Cl的值， 将所述差动放大电路21a的输出值通过比较器等和阈值进行比较，判定并检测检测对象物。作为这样的静电容量检测电路21的动作，例如在开关Sl为打开(截止)、开关S2 接地(GND)、开关S3为闭合(导通)时，若将开关S3打开(截止)、将开关S2切换为Vrjf 开关Sl连接于运算放大器的反转输入时，则对静电容量C2和Cf充电C2Vr，对静电容量Cl 和Cf充电ClVr。然后，在将开关Sl打开(截止)及将开关S2接地(GND)后，测定将开关Sl接地 (GND)时的输出电压V。此时的电压为V/Vr= {(Cf+Cl)/Cf} - {(Cf+C2)/Cf}，输出与静电容量C2和静电容量Cl的比例相对应的电压。这样，通过设为使静电容量检测电路21进行差动动作的构成，可以抵消电路的温度特性、或降低共态噪声。另外，在检测对象物为人体的情况下，作为检测该人体的检测电极进行利用的情况只要是如下构成即可，即，作为第一及第二检测电极11、12中的一个，在另一个的检测电极的检测区域的范围侧(即，检测面19a侧)配置屏蔽电极(未图示)，去除与人体的感度，和人体的静电容量的结合只存在于一个检测电极侧。另外，上述的切换开关SWA等只要为切换电连接的构造即可，不管例如FET或光 MOS继电器等电子电路开关还是触点切换器等机械开关都可以采用。另外，电介体19、19A 的形状不只形成为角柱状、平板状，也可以形成为圆柱状，也可以形成为三角柱状或五角柱状、也可以为三角形或多角形、圆、椭圆等形状。而且，电介体19、19A的截面形状也可以不由平行的矩形边构成而由倾斜的边或曲面构成，该情况下，只要预先取得按照形状的轮廓并反映给位置检测或位置判定检测等动作的设定即可。另外，对将检测电极的数量设为两个或四个进行了说明，但例如由三个或五个等不同的数量也可以实现上述位置检测动作。而且，电介体19、19A也可以由丙烯酸树脂或玻璃等透明性或半透明性材料构成，该情况下，因为可以设为由检测电极11等构成的检测区域的范围从外部难以识别的构成，因此，在设计性或设计自由度方面有利。
19
权利要求
1.一种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；检测电路，检测基于来自所述多个检测电极的检测信号的静电容量值；多个切换开关，可将所述多个检测电极分别切换为与所述检测电路连接、或与接地电位或规定的固定电位连接；及判定检测单元，基于来自所述检测电路的检测结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下结果判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置， 所述结果为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电路并使其它检测电极连接于所述接地电位或所述固定电位，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出的比较结果。
3.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下输出判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极分别与所述检测电路连接时的、来自所述检测电路的输出。
4.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下各输出之和来判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述各输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电极并使其它检测电极连接于所述接地电位或所述固定电位， 依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出。
5.如权利要求1 4中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，按照规定时间控制所述多个切换开关的切换状态，分别判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离。
6.如权利要求1、2、4及5中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述检测电路具备多个静电容量检测电路，分别经由所述多个切换开关一对一地与所述多个检测电极连接且输出表示由各检测电极检测到的静电容量的信息；及同步单元， 取得各静电容量检测电路的同步，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述多个静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
7.如权利要求1 5中任一项所述的位置检测装置，其特征在于， 所述检测电路具备静电容量检测电路，所述静电容量检测电路分别经由所述多个切换开关与所述多个检测电极连接且输出表示通过各切换开关的切换控制而在各检测电极分别不同时地检测到的静电容量的信息，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
8.—种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；检测电路，检测基于来自所述检测电极的检测信号的静电容量值；虚设检测电路，将与连接于所述检测电路的检测电极相同的电位施加于其它检测电极；多个切换开关，可将所述多个检测电极分别切换为与所述检测电路连接、或与虚设检测电路连接；及判定检测单元，基于来自所述检测电路的检测结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
9.如权利要求8所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下结果判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置， 所述结果为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电路并使其它检测电极连接于所述虚设检测电路，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出的比较结果。
10.如权利要求8或9所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下输出判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极分别与所述检测电路连接时的、来自所述检测电路的输出。
11.如权利要求8或9所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于如下各输出之和来判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离，所述各输出为通过所述多个切换开关的各切换，使所述多个检测电极中的至少一个检测电极连接于所述检测电极并使其它检测电极连接于所述虚设检测电路，依次切换连接于所述检测电路的检测电极时的、来自所述检测电路的各输出。
12.如权利要求8 11中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，按照规定时间控制所述多个切换开关的切换状态，分别判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离。
13.如权利要求8、9、11及12中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述检测电路具备多个静电容量检测电路，分别经由所述多个切换开关一对一地与所述多个检测电极连接且输出表示由各检测电极检测到的静电容量的信息；及同步单元， 取得各静电容量检测电路的同步，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述多个静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
14.如权利要求8 12中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述检测电路具备静电容量检测电路，所述静电容量检测电路分别经由所述多个切换开关与所述多个检测电极连接且输出表示通过各切换开关的切换控制而在各检测电极分别不同时地检测到的静电容量的信息，所述判定检测单元由运算处理电路构成，所述运算处理电路对基于来自所述静电容量检测电路的所述信息的静电容量值进行比较运算，判定并检测所述检测对象物在检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
15.一种位置检测装置，其特征在于，具备电介体，具有划定检测区域范围的检测面；多个检测电极，设置于所述电介体的端部附近，检测与检测对象物之间的静电容量；多个检测电路，检测基于分别来自所述多个检测电极的检测信号的静电容量值，并周期性同步；及判定检测单元，基于来自所述多个检测电路的输出，判定并检测所述检测对象物在检测面上的位置及距所述检测面的距离中的至少一个。
16.如权利要求15所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于来自所述多个检测电路的各输出的比较结果，判定并检测所述检测对象物在所述检测面上的位置。
17.如权利要求15或16所述的位置检测装置，其特征在于，所述判定检测单元基于来自所述多个检测电路的各输出之和，判定并检测所述检测对象物距所述检测面的距离。
18.如权利要求1 17中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极中的至少一个检测电极沿相对于所述检测面交叉的方向配置。
19.如权利要求1 18中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极以将形成所述检测区域范围的所述检测面夹在中间的方式在所述检测电极的电极面分别相对的状态下配置。
20.如权利要求1 19中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述电介体由透明或半透明材料形成，形成为圆柱状、角柱状或平板状。
21.如权利要求18 20中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极为两个，分别配置于所述电介体的一对侧面。
22.如权利要求18 20中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极为四个，分别与所述电介体的一周方向的侧面连接配置。
23.如权利要求21或22所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极以各自的电极面相对于所述检测面正交的方式进行配置。
24.如权利要求21或22所述的位置检测装置，其特征在于，所述多个检测电极以相对于所述检测面使各自的电极面朝向所述检测区域范围的方向形成钝角的方式配置。
25.如权利要求1 M中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，在与所述多个检测电极的电极面相反一侧的背面侧具备屏蔽电极，所述屏蔽电极分别相对于检测电极绝缘，而且由传感器电位驱动，屏蔽所述多个检测电极的背面侧的检测。
26.如权利要求1 25中任一项所述的位置检测电路，其特征在于，在与所述多个检测电极的电极面相同的平面上的周围具备屏蔽电极，所述屏蔽电极分别相对于检测电极绝缘，而且由传感器电位驱动，屏蔽所述多个检测电极的周围的检测。
全文摘要
本发明由简单的构造低价可靠地检测接近检测区域的范围等的检测对象物的位置或距离，提高设计自由度。位置检测装置(100)具备静电容量传感器部(10)及检测电路部(20)，静电容量传感器部(10)由第一及第二检测电极(11、12)、及配置于它们之间的电介体(19)形成。电介体(19)在检测面(19a)上形成检测区域范围(L)。检测电路部(20)具备切换开关(SWA、SWB)、静电容量检测电路(21、22)、A/D变换器(23、24)、及运算处理电路(25)，通过切换开关(SWA、SWB)的切换控制，根据由第一检测电极(11)检测到的静电容量的检测值(C1)和由第二检测电极(12)检测到的静电容量的检测值(C2)，通过运算处理电路(25)判定并检测检测区域范围(L)的检测对象物的位置。
文档编号G01B7/00GK102209950SQ20098014502
公开日2011年10月5日 申请日期2009年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者崎山兴治, 户仓武 申请人:株式会社藤仓