专利名称：电容计测装置和方法及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容计测装置和方法、以及程序，特别涉及可以以高速并且高精度地测量人体的接触/非接触的电容计测装置和方法及程序。
背景技术：
根据电极等的静电电容的变化来检测人体的接触或者非接触的接触传感器正在广泛普及。
接触传感器通过检测作为接触部分的电极部的静电电容，判断检测到的静电电容是否为人体具有的静电电容，检测人体的接触或者非接触的状态。接触传感器例如被采用于电梯的操作按钮和弹子(パチンコ)游戏机的游戏球的发射装置等。
图1是表示以往的接触传感器中使用的开关电容器方式的电容计测装置的电路结构。
电源Vcc经由开关SW1连接到电容器C1的一个端部，开关SW1导通时(成为连接状态时)，电容器C1被以由电源Vcc提供的充电电压Vcc充电。电容器C1的另一个端部接地。在图1中，电容器C1的充电电压被设为电压V1。
开关SW2被设置在电容器C1的一个端部和电容器C2的一个端部之间，在被导通(ON)时(成为连接状态时)，被充电到电容器C1的电荷作为与电容器C1和电容器C2的合成电容对应的电荷而被充电。而且，基本上开关SW1和开关SW2在功能上不被同时导通。
在图1的电路中，电容器C1是电容量未知的电容器，电容器C2为已知电容量的电容器。于是，通过用图1的电路，求电容器C1的电容，从而判定人体是否接触，作为接触传感器起作用。更具体来说，电容器C1在电路上存储电荷，成为所谓的蓄电器(电容器)主体，但是实际上作为人体可以接触的电极来构成。因此，在该电极被人体接触时，人体本身变为电容器C1(成为带有人体具有的静电电容的蓄电器)。
接着，参照图2和图3，对电容量检测处理进行说明。如图2所示，在第一步骤的处理中，通过导通开关SW1，截止(OFF)开关SW2，开始对电容器C1充电。即，在图3的时刻t0中，通过将开关SW1导通，将开关SW2截止，对电容器C1施加充电电压Vcc。
而且，在图3中，图中的上部的细线表示电容器C1的充电电压V1，粗线表示电容器C2的充电电压V2。而且，图3的下部表示SW1、SW2的导通或者截止的动作状态，开关SW1、SW2分别显示高电平(Hi)时截止，低电平(Low)时导通。
在第二步骤的处理中，如图3的时刻t1所示，通过截止两个开关SW1、SW2，保持以充电电压V1(＝电源Vcc的电源电压Vcc)对电容器C1进行充电的状态。而且，这时，电容器C2中没有被充电电荷，所以充电电压V2＝0。
在第三步骤的处理中，如图3的时刻t2所示，通过将开关SW1原样截止，使开关SW2成为导通状态，被充电到电容器C1中的电荷移动到电容器C2。
在第四步骤的处理中，如图3的时刻t3所示，通过截止两个开关SW1、SW2，电容器C1、C2中保持分别以充电电压V1、C2充电电荷的状态。
这里，因为电容器C1、C2的充电电压V1、V2分别保持相等，所以成为积累了与电容器C1、C2的电容比相应的电荷的状态。即，在各个电容器C1、C2中充电的电荷Q1、Q2用以下的式(1)，式(2)表示。
Q1＝C1×V1＝C1×Vcc×(C1/(C1+C2))(atT1)…(1)Q2＝C2×V2＝C1×Vcc×(C2/(C1+C2))(atT1)…(2)因此，电容器C2的充电电压V2用以下的式(3)表示。
V2＝Vcc×(C1/(C1+C2))(atT1)…(3)这里，周期T1表示重复第一步骤的处理至第四步骤的处理时的重复处理次数，在重复处理次数为L次时，成为周期TL。在图3中，周期T1表示时刻t2至t6的期间。
进而，在第四步骤的处理结束后，其处理返回第一步骤，重复在其之后的处理。
即，通过重复第一步骤的处理至第四步骤的处理，例如在第二次的处理中，在第一步骤的处理中，通过将开关SW1导通，将开关SW2截止，对电容器C1开始电荷的充电，在图3的时刻t4，通过将开关SW1导通，将开关SW2截止，对电容器C1施加充电电压Vcc。
在第二步骤的处理中，如图3的时刻t5所示，通过将两个开关SW1、SW2截止，保持对电容器C1以充电电压V1(＝电源Vcc的电源电压Vcc)充电电荷的状态。而且，这时，电容器C2中，为原样保持以上述的式(3)所示的充电电压进行电荷充电的状态。
在第三步骤的处理中，如图3的时刻t6所示，通过使开关SW1原样保持截止，使开关SW2成为导通的状态，被充电到电容器C1中的电荷移动到电容器C2。
在第四步骤的处理中，如图3的时刻t7所示，通过使开关SW1、SW2都截止，在电容器C1、C2中，保持分别以充电电压V1、V2进行电荷充电的状态。
这里，因为电容器C1、C2的充电电压V1、V2分别保持相等，所以成为积蓄了与电容器C1、C2的电容比对应的电荷的状态。即，被充电到各个电容器C1、C2中的电荷Q1、Q2用以下的式(4)、式(5)表示。
Q1＝C1×V1＝((C1×Vcc)+(C1×Vcc×C2/(C1+C2))×C1/(C1+C2))＝Vcc×C1(1+C2/(C1+C2))×(C1/(C1+C2))(atT2)＝Vcc×C1((C12+2×C1×C2)/(C1+C2)2)(atT2) …(4)Q2＝C2×V2＝((C1×Vcc)+(C1×Vcc×C2/(C1+C2))×C2/(C1+C2))＝Vcc×C1(1+C2/(C1+C2))×(C2/(C1+C2))(atT2)＝Vcc×C2((C12+2×C1×C2)/(C1+C2)2)(atT2)…(5)因此，电容器C2的充电电压V2用以下的式(6)表示。
V2＝Vcc×C2((C12+2×C1×C2)/(C1+C2)2)(atT2)…(6)如上所述，通过重复第一步骤的处理至第四步骤的处理，重复与时刻t2至t6的周期T1中执行的处理相同的处理，推进为周期T2、T3…。进而，随着该周期推进，在电容器C2的充电电压V2中依次加上电容器C2和电容器C1的充电电压的差分电压中的C2/(C1+C2)的电压。即，如图3所示，在周期T1中，电容器C2的充电电压V2，V2a＝Vcc×C2/(C1+C2)，在周期T2中，V2b＝Vcc×C2/(C1+C2)+(Vcc-Vcc×C2/(C1+C2))×C2/(C1+C2)，进而，在周期T3中，V2c＝Vcc×C2/(C1+C2)+(Vcc-Vcc×C2/(C1+C2))×C2/(C1+C2)+(Vcc-(Vcc×C2(C1+C2)+(Vcc-Vcc×C2/(C1+C2))×C2/(C1+C2))×C2/(C1+C2)。这里，如图3所示，电容器C1和充电电压V1的关系，满足V2a+V1a＝V2b+V1b＝V2c+V1c的关系。
作为结果，周期TN的情况下(上述第一步骤的处理至第四步骤的处理的重复处理次数为被重复N次的情况下)，电容器C2的充电电压V2用以下的式(7)表示。
V2＝Vcc×(1-(C2/(C1+C2))N)…(7)如式(7)所示，电容器C2的充电电压V2随着处理次数N而增加。而且，在式(7)中，因为电容器C1的静电电容已知，所以根据充电电压V2到达参照电压Vref的处理次数N，求电容器C2的电容。
例如，如果应用在不使电极直接接触人体，经由绝缘体检测人体的接触(接近)的接触传感器的电路结构时，如图4所示，参照电压Vref为Vref＝Vcc/2，并且电容器C2的电容为16000pF的情况下，在电容器C1的寄生电容(人体不接触时的静电电容)假设为10pF时，充电电压V2以处理次数N为1000次达到参照电压Vref。另一方面，电容器C1的静电电容假设为11pF时(对于电容器C1不接触人体时的静电电容，由于人体的接触(接近)而增加的静电电容为1pF时)，充电电压V2在处理次数N为1100次达到参照电压。这里，时刻ti和时刻t(i+1)的时间间隔为2μS，因此，处理周期Ti-T(i+1)为8μS。
即，通过电容器C2的充电电压V2到达了参照电压Vref时的处理次数N来求电容器C1的容量。
而且，在图4的情况下，在人体接触时和人体不接触时，处理次数N中存在100次的差，如果将这种差视为分辨率，则人体接触和非接触的分辨率可以认为是重复处理次数N＝100。该分辨率越高，即人体接触的状态和非接触的状态之间的处理次数的差越大，则可以精度越高地判断人体的接触/非接触。
根据这样的原理，开关电容器方式的接触传感器判定人体的接触或者非接触(例如参照专利文献1、2)。
〔专利文献1〕特表2002-530680号公报〔专利文献2〕特开平07-318365号公报但是，在检测人体的接触或者接近等的接触传感器中，需要将静电电容的检测结果通过微处理器等的运算来进行误动作防止等的判断处理。
但是，通过现有技术，可以将数据取入微处理器中，但是相对于原有电容，变化电容小，用高分辨率检测该变化量的情况下，在上述专利文献1所示的开关电容器方式中，在测量时，将电容器的电荷全部放电，一边通过充电电压从0V的状态开始重复处理而充电一边进行计测后，如果使上述的时间t(＝时刻t(i+1)-时刻ti)尽可能小，则处理次数增加，其结果，产生计测时间变长的课题。
在上述的专利文献2中，为了将数据取入微处理器，需要AD(Analog toDigital)变换，如果不是高分辨率的AD变换设备，则不能进行高精度的计测，为了提高精度，存在需要昂贵的部件的课题。
发明内容
本发明是根据以上情况而完成的，特别是可以通过便宜的装置，高精度并且高速地测量未知的静电电容，同时可以根据静电电容的测量结果，高精度并且高速地判断人体的接触/非接触。
本发明的电容计测装置包括第三蓄电器，一个端部连接到电路的另一个端部，并且另一个端部接地，在电路的另一个端部施加自身的充电电压，使电荷充电到第一蓄电器和第二蓄电器；第一放电部，将充电到第三蓄电器中的一部分电荷放电，同时将充电到第一蓄电器中的所有电荷放电；第二放电部，以与第一放电部大致相同的定时，将充电到第二蓄电器中的所有电荷放电；次数计测部，计测第一放电部和第二放电部的放电次数；比较部，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算部，在重复第一放电部和第二放电部的放电的情况下，根据比较部的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据这时的计测部计测的放电次数，计算第二蓄电器的电容量。
所述第一放电部可以经由与所述第三蓄电器串联连接的电阻，通过仅在规定的时间将充电到所述第三蓄电器中的电荷放电，从而将充电到所述第三蓄电器中的一部分电荷放电。
还可以包括充电部，以规定的充电电压对所述第三蓄电器充电，还可以使所述充电部直接充电所述第三蓄电器。
还可以包括以规定的充电电压对所述第三蓄电器充电的充电部，所述第一放电部一个端部接地，另一个端部连接在所述电路和所述电阻之间，充电部从与所述第一放电部的另一个端部相同的位置对所述第三蓄电器充电。
还可以使所述第二蓄电器具有电极，电极与人体直接或者经由绝缘体间接地接触。
本发明的电容计测方法包括第一放电步骤，将充电到第三蓄电器中的一部分电荷放电，同时将充电到第一蓄电器中的所有电荷放电；第二放电步骤，以与第一放电步骤大致相同的定时，将第二蓄电器中充电的所有电荷放电；次数计测步骤，计测第一放电步骤的处理和第二放电步骤的处理产生的放电次数；比较步骤，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算步骤，在重复第一放电步骤和第二放电步骤的处理产生的放电的情况下，根据比较步骤处理中的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据这时的次数计测步骤的处理所计测的放电次数，计算第二蓄电器的容量。
本发明的程序包括第一放电控制步骤，控制被充电到第三蓄电器中的一部分电荷放电和充电到第一蓄电器中的所有电荷放电；第二放电控制步骤，以与第一放电控制步骤大致相同的定时，控制充电到第二蓄电器中的所有电荷放电；次数计测控制步骤，控制第一放电控制步骤的处理和第二放电控制步骤的处理产生的放电次数的计测；比较控制步骤，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算控制步骤，在重复第一放电控制步骤和第二放电控制步骤的处理产生的放电的控制的情况下，根据比较控制步骤处理中的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据这时的次数计测控制步骤的处理所计测的放电次数，控制第二蓄电器的电容量的计算。
本发明的电容计测装置、方法和程序中，通过一个端部连接到电路的另一个端部，并且另一个端部接地的第三蓄电器，在电路的另一个端部施加自身的充电电压，对第一蓄电器和第二蓄电器进行电荷充电；通过第一放电部，将充电到第三蓄电器中的一部分电荷进行放电，同时将充电到第一蓄电器中的所有电荷放电；通过第二放电部，以与第一放电部大致相同的定时，将充电到第二蓄电器中的所有电荷放电；通过次数计测部，计测第一放电部和第二放电部的放电次数；通过比较部，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及通过计算部，在重复第一放电部和第二放电部的放电的情况下，根据比较部的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据这时的计测部计测的放电次数，计算第二蓄电器的容量。
本发明的电容计测装置可以是独立的装置，也可以是进行电容计测的块。
按照本发明，可以通过便宜的装置，以高精度高速地测量未知的静电电容，同时，可以根据静电电容的测量结果以高精度高速地判定人体的接触/非接触。
图1是说明构成以往的接触传感器的电路的图。
图2是说明图1的接触传感器的动作的图。
图3是说明图1的接触传感器的动作的图。
图4是说明图1的接触传感器的动作的图。
图5是说明应用了本发明的接触传感器的一个实施方式的结构的图。
图6是说明图5的接触传感器的概念的电路图。
图7是说明由图5的微计算机实现的功能的图。
图8是说明图5的接触传感器的接触开关动作处理的流程图。
图9是说明图5的接触传感器的计测处理的流程图。
图10是说明图5的接触传感器的计测处理的图。
图11是说明图5的接触传感器的计测处理的时序图。
图12是说明未知的电容器的电容的计算方法的图。
图13是说明未知的电容器的电容的计算方法的图。
图14是说明未知的电容器的电容的计算方法的图。
图15是说明未知的电容器的电容的计算方法的图。
图16是说明未知的电容器的电容的计算方法的图。
图17是说明接触传感器的其他结构的电路图。
图18是说明图17的电路结构构成的接触传感器的结构的图。
图19是说明由图18的微计算机实现的功能的图。
图20是说明图18的接触传感器的计测处理的流程图。
图21是说明图18的接触传感器的计测处理的图。
图22是说明图18的接触传感器的计测处理的时序图。
图23是说明接触传感器的另一个结构的图。
图24是说明图23的接触传感器的动作的图。
图25是说明接触传感器的另一个结构的图。
图26是说明接触传感器的另一个结构的图。
图27是说明记录介质的图。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施方式，如对本说明书中记载的发明和发明的实施方式的对应关系进行例示，则如下所述。该记载确认用于支持记载于本说明书中的发明的实施方式被记载于本说明书中。因此，虽然被记载于发明的实施方式中，但是，作为与发明对应者，即使存在这里没有记载的实施方式，这种情况也不意味着该实施方式不与本发明对应。相反，即使实施方式作为与本发明对应的方式而记载于此，这种情况也不意味着该实施方式不与本发明以外的发明对应。
进而，这种记载不意味着本说明书中记载的所有发明。换言之，这种记载是记载于本说明书中的发明，不否定在本申请中未请求的发明的存在，即，不否认存在将来被分案申请，或通过补正而出现、被追加的发明。
即，本发明的电容计测装置的特征在于一个端部连接到电路的另一个端部，并且，另一个端部接地，电路的另一个端部施加自身的充电电压，具有以下部件向第一蓄电器(例如图6的电容器Cs)和第二蓄电器(例如图6的电容器Cx)进行电荷充电的第三蓄电器(例如图6的电容器Ca)；将第三蓄电器中充电的电荷的一部分放电，同时将第一蓄电器中充电的全部电荷放电的第一放电部(例如图6的开关SW2)；以与第一放电部大致相同的定时，将充电到第二蓄电器中的所有电荷进行放电的第二放电部(例如图6中的开关SW3)；次数计测部，计测第一放电部和第二放电部的放电次数(例如图7的计数器13a)；比较部，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压(例如图7的比较部13a)；计算部，在重复第一放电部和第二放电部的放电的情况下，根据比较部的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据当时的次数计测部计测的放电次数，计算第二蓄电器的电容量(例如图7的计测部13)。
在前述第一放电部，经由与第三蓄电器(例如图6的电容器Ca)串联连接的电阻(例如图6的电阻R)，通过仅在规定的时间(例如图11的时刻t1以后的(时刻t(i+1)-时刻ti))被充电到第三蓄电器(例如图6的电容器Ca)中的电荷进行放电，可以将充电到第三蓄电器中的一部分电荷放电。
可以使前述第三蓄电器进一步设置以规定的充电电压充电的充电部(例如图6的电源Vcc)，充电部可以使第三蓄电器直接充电。
可以使所述第三蓄电器设置以规定的充电电压充电的充电部(例如图17的电源Vcc)，第一放电部可以一个端部接地，另一个端部连接到电路和电阻之间，可以使充电部从与第一放电部的另一个端部相同的位置对第三蓄电器充电。
本发明的电容计测方法包括第一放电步骤(例如图9的流程图中的步骤S27的处理)，将充电到第三蓄电器中的一部分电荷进行放电，同时将充电到第一蓄电器中的所有电荷进行放电；第二放电步骤(例如图9的流程图中的步骤S27的处理)，以与第一放电步骤的处理大致相同的定时，将充电到第二蓄电器中的所有电荷进行放电；次数计测步骤(例如图9的流程图中的步骤S26的处理)，计测第一放电步骤的处理和第二放电步骤的处理产生的放电次数；比较步骤(例如图9的流程图中的步骤S30的处理)，比较第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算步骤(例如图9的流程图中的步骤S34的处理)，在重复第一放电步骤和第二放电步骤的处理产生的放电的情况下，根据比较步骤处理中的比较结果，在第二蓄电器的充电电压与基准电压一致，或者比基准电压小时，根据这时的次数计测步骤的处理所计测的放电次数，计算第二蓄电器的容量。
再有，对于程序，由于与电容计测方法相同，所以省略其说明。
图5表示应用了本发明的接触传感器的一个实施方式的结构的图。
微计算机1由CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random AccessMemory)以及ROM(Read Only Memory)等构成，CPU通过将存储于ROM中的规定的程序根据需要在RAM中展开、执行，来执行各种处理。更具体来说，微计算机1通过执行程序对端子P0至P2输出作为输出信号的高电平(Hi)、低电平(Low)的信号，设定HiZ(高阻抗状态对于输入信号，在高阻抗的状态下不能接受信号，输出信号既不是高电平也不是低电平的状态)，同时根据需要测量输入信号(端子的电压)，执行对应于测量结果的处理。
端子P0是提供对电容器Ca充电的电力的端子，在被控制为高电平时，将充电电压施加到电容器Ca。而且，端子P0在被控制为高阻抗状态(HiZ)时，停止充电。
端子P1是将电容器Ca中充电的电荷经由端子电阻R放电，同时将充电到电容器Cs中的电荷进行放电的端子，在被控制为低电平时，将电容器Ca、Cs中充电的电荷放电，在被控制为高阻抗状态时，停止放电。
端子P2是使电容器Cx中充电的电荷放电，同时测量电容器Cx的充电电压的端子，在被控制为低电平时，将电容器Cx中充电的电荷放电，在被控制为高阻抗状态时，停止电容器Cx的放电，进而，在被控制为高电平时，测量电容器Cx的充电电压Vx。
电容器Ca以由端子P0施加的电压进行电荷充电，由端子P1经由电阻R进行电荷放电。电容器Cs、Cx被串联连接，通过充电到电容器Cx中的电荷被充电。
电容器Cx是电路结构上的标记，将与电极D接触的人体等静电电容的被计测物表示为蓄电器。因此，电容器Cx的电容量是人体接触到电极D时的人体的静电电容，在人体没有接触到电极D时，为非接触状态的静电电容。
而且，电极D可以设为人体可直接接触的结构，也可以设为可经由绝缘体间接地接触的结构。在以后的说明书中，对电极D采用人体经由绝缘体间接地接触的形式的情况来进行说明，当然，不用说人体直接接触的形式也可以。只是在设为经由绝缘体接触的形式时，与人体直接接触的形式相比，静电电容的变化(人体接触的情况和非接触的情况的电容器Cx的静电电容的差)变小。
图6是说明图5的接触传感器的概念的电路图。
开关SW1至SW3清楚地表示各个端子P0至P2的动作状态。即，如果端子P0被控制为高电平时，图6的电路的开关SW1成为导通(ON)的状态，其结果，电源Vcc以充电电压Vcc充电电容器Ca。另一方面，如果端子P0被控制为高阻抗状态，则开关SW0成为截止(OFF)的状态。而且，如果端子P1被控制为低电平，则图6的电路的开关SW2成为导通状态，如果被控制为高阻抗状态，则被控制为截止。
进而，端子P2被控制为低电平时，开关SW3被导通，而被控制为高阻抗状态时被截止。而且，端子P2被控制为高电平时，比较器Comp比较电容器Cx的充电电压Vx和参照电压Vref，输出比较结果。而且，比较器Comp是通过后述的微计算机1实现的功能，不是实际的比较电路。
而且，设电容器Ca、Cs、Cx的充电电压分别以Va、Vs、Vx表示。
接着，参照图7对微计算机1实现的功能进行说明。
控制部11对微计算机1的整体动作进行控制，在通过未图示的操作部指示动作时，控制开关动作部12，控制端子P0至P2的动作。而且，控制部11根据由计测部13计测的电容器Cx的静电电容的计测结果，判定人体是否接触，控制CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)或者扬声器等构成的输出部14，提示人体已接触或者未接触的判定结果。
端子P0在由开关动作部12提供高电平的信号时，虽然图7中未图示，但是与使图6的开关SW1导通的情况相同，由电源Vcc以充电电压Vcc对电容器Ca进行充电。而且，如果端子P0通过开关动作部12成为高阻抗状态，则与使图6的开关SW1截止的情况相同，停止从电源Vcc到电容器Ca的电源供给。
端子P1在由开关动作部12成为低电平的状态时，将图6的开关SW2设为导通状态，使电容器Ca中充电的电荷经由电阻R缓慢地从接地点放电，同时，使电容器Cs的充电电荷从接地点瞬间全部放电。而且，端子P1由开关动作部12成为高阻抗的状态时，将图6的开关SW2设为截止的状态，将电容器Ca和电容器Cs、Cx的合成电容设为并联连接的状态。
端子P2由开关动作部12被设为低电平的状态时，将图6的开关SW2设为导通状态，使充电到电容器Cx中的充电电荷放电。而且，端子P2由开关动作部成为高阻抗状态时，使开关SW3成为截止状态，保持电容器Cx的充电电荷。进而，端子P2在由开关动作部12成为高电平的状态时，计测电容器Cx的充电电压。
开关动作部12参照内置的定时器12a，每隔规定的时间间隔，控制端子P0至P2的动作。更详细地说，开关动作部12每隔规定的时间间隔，使端子P0至P2以规定的模式周期地重复切换为高电平、高阻抗、以及低电平。而且，开关动作部12在每次以规定的模式重复的动作结束一周期时，向计测部13提供该信号。
计测部13计测由端子P2提供来的电容器Cx的充电电压Vx，同时与参照电压Vref进行比较，在充电电压Vx已与参照电压Vref一致，或者比其小的情况下，根据这时存储于计数器13a的处理次数n、电容器Ca、Cs的静电电容、电阻R和电源Vcc的充电电压Vcc来计测静电电容。
计测部13的计数器13a根据每次由开关动作部12提供的以规定的模式重复动作的信号，对周期的次数(重复的处理次数)n进行计数，同时为了以平均方式求该处理次数n，对计算了处理次数n的计数m以及m次的处理次数n的总和N进行计数。
比较部13b是与图6的比较器Comp对应的结构，比较由端子P2提供的充电电压Vx和参照电压Vref，在充电电压Vx与参照电压Vref一致或者充电电压Vx小于参照电压Vref时，根据这时的存储于计数器13a的处理次数n、电容器Ca、Cs的静电电容、电阻R和电源Vcc的充电电压Vcc来计算电容器Cx的静电电容，作为电容器Cx的计测结果输出到控制部11。
接着，参照图8的流程图，对图5的接触传感器的接触开关动作处理进行说明。
在步骤S1中，控制部11使开关动作部12和计测部13的动作状态初始化。
在步骤S2中，控制部11使开关动作部12开关动作，使计测部13执行电容器Cx的静电电容的计测处理。
这里，参照图9的流程图，对电容器Cx的静电电容的计测处理进行说明。
在步骤S21中，计测部13将计数器13a的计数器m、N初始化为0。
在步骤S22中，计测部13将计数器13a的计数器n初始化为0。
在步骤S23中，计测部13的计数器13a将计数器m增加1。
在步骤S24中，开关动作部12将端子P0的输出控制为高电平，由电源Vcc对电容器Ca充电。即通过将端子P0的输出控制为高电平，图6所示的开关SW1成为导通状态，由电源Vcc对电容器Ca提供电力，电容器Ca以充电电压Va＝Vcc被充电。
在步骤S25中，开关动作部12根据定时器12a，仅在规定的时间t，将所有端子P0至P2控制为高阻抗状态，从而保持电容器Ca的充电状态。即，通过将端子P0至P2控制为高阻抗状态，图6所示的开关SW1至SW2成为截止状态，由此，电容器Ca维持以充电电压Va＝Vcc被充电的状态。
在步骤S26中，计测部13的计数器13a将计数器n加1。
在步骤S27中，开关动作部12根据定时器12a，通过仅在规定的时间将端子P0控制为高阻抗状态，将端子P1、P2控制为低电平，使被充电到电容器Ca、Cs、Cx中的电荷进行放电。这时，充电到电容器Cs、Cx中的电荷瞬间经由接地部放电，但是充电到电容器Ca中的电荷经由电阻R由开关SW2被接地部放电，所以电荷的放电缓慢进行，在规定的时间t中，充电到电容器Ca中的电荷仅一部分被放电。
在步骤28中，开关动作部12根据定时器12a，通过仅在规定的时间t，将端子P0至P2控制为高阻抗状态，从而使充电到电容器Ca中的电荷(通过步骤S27的处理，在一部分被放电的状态下剩余的电荷)转移到电容器Cs、Cx，以电容器Ca、Cs、Cx被充电的状态被保持。这时，电容器Ca、以及电容器Cs、Cx的合成电容形成并联电路，所以电容器Ca的充电电压Va成为与电容器Cs、Cx的充电电压Vs、Vx的和相等的状态。进而，电容器Cs、Cx的充电电压Vs和Vx与电容器Cs、Cx的电容成倒数比的关系。
在步骤S29中，开关动作部12根据定时器12a，通过仅在规定的时间t将端子P2控制为高电平，计测部13仅在规定的时间t通过端子P2计测电容器Cx的充电电压Vx，从而取得电容器Cx的充电电压。
在步骤S30中，计测部13的比较器13b判定被计测的电容器Cx的充电电压Vx是否小于参照电压Vref。例如，在判定为充电电压Vx不小于参照电压Vref时，该处理返回到步骤S26。即，重复步骤S26至S30的处理，直到在步骤30中判断为充电电压Vx小于参照电压Vref，计数器n的值根据该重复处理次数被增加。
在步骤S30中，在判定为充电电压Vx小于参照电压Vref时，在步骤S31中，计测部13将重复了步骤S26至S30的处理的处理次数的总和N与此次求出的处理次数n相加。
在步骤S32中，计测部13判定用于表示求出的重复处理次数n的次数的计数器m是否大于等于预先设定的计数器m的上限值M，在判断为计数器m没有超过上限值M的情况下，该处理返回步骤S22。即，重复步骤S22至S32的处理，直到计数器m大于等于上限值M。
在步骤S32中，在判断为计数器m大于等于上限值M的情况下，在步骤S33中，计测部13将电容器Cx的充电电压Vx在电压降低到参照电压Vref为止的步骤S26至S30的处理次数n的M次平分的平均值作为count来求。
在步骤S33中，计测部13根据处理次数n的平均值count、电容器Ca、Cs的电容、执行了步骤S25、S27、S28的处理的规定时间t、电源Vcc的充电电压Vcc、以及参照电压Vref，计算电容器Cx的静电电容，并输出到控制部11，结束计测处理。
即，如果总结上述处理，通过步骤S24的处理，执行图10的第一步骤的处理，即，图6的开关SW1被设为导通的状态。由于该处理是仅电容器Ca被充电的处理，所以开关SW2、SW3可以是导通也可以是截止。
作为结果，通过图10的第一步骤的处理，如图11的左部所示那样，在时刻t0，端子P0通过被控制为高电平，图6的开关SW1被设为导通状态，电容器Ca以充电电压Va＝Vcc被充电。而且，在图11中，开关SW2、SW3虽然成为导通状态(端子P1、P2为低电平)，但是上部的电容器Cx的充电电压表示开关SW2、SW3为截止，经由电阻R被充电的情况下的充电电压Vx＝V_hi。这时，电容器Cs、Cx被串联连接，所以Va＝Vx+Vc成立。而且，电容器Cs、Cx被串联连接，所以充电电压Vx、Vc的比率为Vx∶Vs＝1/Cs∶1/Cx。
而且，在图11中，上部的曲线，粗实线表示电容器Ca的充电电压Va，虚线表示电容器Cx的充电电压Vx。进而，在其之下，表示端子P2的动作状态，计测表示经由端子P2通过计测部13计测了电容器Cx(的充电电压Vx)的状态，HiZ表示高阻抗状态，即端子P2不进行输出的状态，OUT_L表示被设定为低电平的状态。
在端子P2的下面，表示端子P1的动作状态，HiZ表示高阻抗状态，即端子P1不进行输出的状态，OUT_L表示被设定为低电平的状态。在端子P1的下面，表示端子P0的动作状态，HiZ表示高阻抗状态，即端子P0不进行输出的状态，OUT_L表示被设定为低电平的状态。
而且，在其之下，分别表示开关SW3至SW1的动作状态。而且，开关SW1的动作与端子P0联动，仅在端子P0被设定为高电平时成为导通状态，除此之外时为截止状态。而且，开关SW2、SW3的动作与端子P1、P2联动，仅在端子P1、P2被设定为低电平时，成为导通状态，除此之外的时间为截止状态。而且，图11上所示的各种处理的定时，通过安装在微计算机1中的程序，例如即使在图11上为相同的定时，虽然按照处理的步骤多少存在前后差别，但是从动作整体来看是可以充分忽略的水平。
进而，通过步骤S25的处理，执行图10的第二步骤的处理，即，图6的开关SW1至SW3成为截止的状态。作为结果，通过图10的第二步骤的处理，如图11的左部所示，在时刻t1，端子P0至P2被控制为高阻抗状态，由此，图6的开关SW1至SW3成为截止状态，原样保持电容器Ca以充电电压Va＝Vcc被充电的状态。
然后，通过步骤S27的处理，执行图10的第三步骤的处理，即图6的开关SW1被截止，开关SW2、SW3被导通。作为结果，通过图10的第三步骤的处理，如图11的左部所示，在时刻t2，端子P1、P2被控制为低电平，由此图6的开关SW2、SW3成为导通状态，充电到电容器Cx、Cs中的电荷全部被放电，同时，充电到电容器Ca中的电荷经由电阻R仅被缓慢地放电一部分。
进而，通过步骤S28的处理，执行图10的第四步骤的处理，即，使图6的开关SW1至SW3截止。作为结果，在时刻t3中，由电容器Ca在时刻t2至t3间(时间t)中，经由电阻R放出一部分电荷以后，通过电容器Ca的剩余的电荷维持电容器Ca、Cs、Cx被充电的状态。即，在时刻t2至t3间，通过放出一部分电容器Ca的充电电荷，如图11所示，电容器Ca的充电电压Va减少。因此，如上所述，在第一步骤处理中，在截止了开关SW1、SW2的情况下，对电容器Cx充电的充电电压Vx也随之比最初的充电电压V_hi减少。但是电容器Cs、Cx的充电电压Vs、Vx的比例被原样维持一定。
然后，通过步骤S29的处理，图10的第五步骤的处理，即图6的开关SW1至SW3原样截止，但是在时刻t4中计测部13经由端子P2计测电容器Cx的充电电压Vx，计测的充电电压Vx只要不小于参照电压Vref，重复步骤S26至S30的处理，即图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理。
即，上述的处理虽然是图11中的时刻T1(＝时刻t2)至T2(＝时刻t5)中执行的处理，但是，由于，图10所示的第三步骤的处理至第五步骤的处理被重复，如图11所示，相同的处理在时刻T2至T3、时刻T3至T4、时刻T4至T5…被重复。
作为结果，每次进行第三步骤的处理至第五步骤的处理时，电容器Ca的充电电压减少，同时电容器Cx的充电电压也减少。
因此，根据电容器Cx的充电电压Vx减少到参照电压Vref为止的第三步骤的处理至第五步骤处理的重复处理次数count，可以求电容器Cx的静电电容。
即，如上所述，由于电容器Cx充电电压Vx和电容器Cs的充电电压Vs之和是电容器Ca的充电电压Va，所以通过重复第三步骤的处理至第五步骤的处理可以减少电容器Ca的充电电压Va，电容器Cx的充电电压Vx也维持与电容器Ca的充电电压Va一定的比率而持续减少。
因此，例如如图1l所示，电容器Cx的充电电压Vx与参照电压Vref的差越大，用于使电容器Cx的充电电压Vx到达参照电压Vref的图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理次数越多，相反电容器Cx的充电电压Vx与参照电压Vref的差越小，用于使电容器Cx的充电电压Vx到达参照电压Vref的图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理次数越少。
即，在图11的左部中，电容器Cx的充电电压Vx的最初的充电电压为Vx＝V_hi，为图11的右部中的电容器Cx的充电电压Vx的最初的充电电压Vx，与Vx＝V_low相比与参照电压Vref的差大。因此，相对于在图11的左部中，电容器Cx的充电电压Vx在减小到参照电压Vref之前的图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理次数是7次(时刻T1至T8)，在图11的右部中，电容器Cx的充电电压Vx在减小到参照电压Vref之前的图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理次数是5次(时刻T1至T6)，重复处理次数少。
作为结果，如图12所示，电容器Cx的静电电容大者(电容器Cx的初始的充电电压Vx低者)可以用少的处理次数使充电电压Vx减少到参照电压Vref。在图12中，横轴表示处理次数count，纵轴表示电压。而且在图12中，细线表示电容器Ca的充电电压Va，粗线表示电容器Cx的静电电容为10pF的情况下的充电电压Vx的变化，虚线表示电容器Cx的静电电容为11pF的情况下的充电电压Vx的变化。在图12中，表示相对于电容器Cx的静电电容为10pF的情况下，处理次数count以100次减少到参照电压Vref(＝Vcc/2)，在电容器Cx的静电电容为11pF的情况下，处理次数count以200次减少到参照电压Vref(＝Vcc/2)，电容器Cx的静电电容大者，用少的处理次数count减小到参照电压Vref。而且在图12中，电容器Cs的静电电容为12pF，电阻R为10kΩ，电容器Ca的静电电容为0.1μF，以及图11的时刻T1以后的时间t(＝时刻t(i+1)-时刻ti)为2μS。
即，在图9的流程图的步骤S34的处理中，根据这样的性质，由上述的图10的第三步骤的处理以及第五步骤的处理的重复处理次数count求电容器Cx的静电电容。
即，图6中的电容器Ca、电阻R以及开关SW2的关系可以表示为图13所示的闭合电路。电容器Ca设为以充电电压Va＝Vcc进行充电。
如果开关SW2成为导通的状态，则电容器Ca的充电电压Va如图14所示，随着经过开关被导通的状态持续的时间t而衰减。该关系可以表示为以下的算式(8)。
Va＝Vcc×e^(-(开关SW2的导通时间)/(Ca×R))…(8)这里“^”表示指数。以开关SW2导通的状态持续的时间，在上述的图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理的各处理时间以时间T固定的情况下，可以认为是重复处理次数count×时间T。因此上述的算式(8)以下述的算式(9)表示。即，在图11中，在时刻t1以后由于(时刻t(i+1)-时刻ti)是时间t，所以各处理时间(图10的第三步骤的处理至第五步骤的处理进行一次的时间)为3t。
Va＝Vcc×e^(-(count×3t)/(Ca×R))…(9)另一方面，如图15所示，在图10的第五步骤的处理中，开关SW1至SW3被截止，所以电容器Ca的充电电压Va为电容器Cs、Cx的充电电压Vs、Vx的和，充电电压Vs、Vx的比率为Vs∶Vx＝1/Cx∶1/Cs(这里Cs、Cx为电容器Cs、Cx的静电电容)。
因此，电容器Cx的充电电压Vx用以下的算式(10)表示。
Vx＝Vcc((1/Cx)/((1/Cx)+(1/Cs)))×e^(-(count×3t)/(Ca×R))…(10)作为结果，在电容器Cx的充电电压Vx与参照电压Vref一致的情况下，以下的算式(11)成立。
Vref＝Vcc((1/Cx)/((1/Cx)+(1/Cs)))×e^(-(count×3t)/(Ca×R))…(11)由以上的关系，电容器Cx的静电电容由以下的算式(12)求出。
Cx＝Cs(1-(Vcc/Vref)×e^(-(count×3t)/Ca×R)))…(12)由算式(12)，例如电容器Cs的静电电容为10pF，电阻R为10kΩ，电容器Ca的静电电容为0.1μF，以及时间t为2μS的情况下，电容器Cx和处理次数count成为如图16所示的关系。在图16中电容器Cx的静电电容在8pF的附近的情况下，以1pF相当于处理次数count约20次的分辨率求静电电容Cx。
但是，在以上的处理中，由于以通过重复处理，使电容器Cx的充电电压Vx减少，从而与参照电压Vref一致的条件，由上述算式(12)求电容器Cx的静电电容，所以前提是在最初的充电时，电容器Cx的充电电压Vx也大于参照电压Vref。因此，参照电压Vref需要满足以下的算式(13)。
Vref/Vcc＜(1/Cs)/((1/Cx)+(1/Cs))…(13)在以上的处理中，时刻t1以后时间(＝时刻t(i+1)-时刻ti)越短越可以提高分辨率，但是相反，如果时间t过短，则处理次数count增加。在接触传感器的情况下(电极D经由绝缘体间接地与人体接触构成的接触传感器的情况下)，由于已知人体已接触时的静电电容为11pF附近的值，非接触的静电电容10pF附近的值，所以只要满足上述的算式(13)的条件，进而满足以下的算式(14)的关系，则可以通过缩短时间t来实现高分辨率，同时可以以少的处理次数求未知的电容器Cx的静电电容。
Vref/Vcc≈(1/Cs)/((1/Cx)+(1+Cs))…(14)即，只要将参照电压Vref设定为接近电容器Ca的充电电压Va时的电容器Cx的充电电压Vx的值，则可以减少重复处理次数，这样，可以缩短时间t从而实现高分辨。
作为结果，如以往那样在计测未知的电容器的静电电容时，与将充电电压从0开始重复处理来充电来求的情况相比，还可以用少的处理次数，并且高精度地求未知电容器的静电电容。因此，即使在例如电极D的结构是经由绝缘体间接地接触人体那样的结构等，电容器Cx的静电电容的变化小的情况下(人体已接触时和非接触时的电容器Cx的静电电容的变化量小的情况下)，通过设定参照电压Vref和充电电压Vcc，使得根据静电电容的变化量满足上述的算式(13)，算式(14)，可以高精度并且高速地检测静电电容。
而且，由于通过图9的流程图中的步骤S31至S33的处理，求处理次数n的M次的平均值作为处理次数count，所以即使通过一次测试，在发生了纹波噪声等的情况下，也可以正确地求处理次数。检测有无发生纹波噪声，在没有检测到纹波噪声的情况下，通过将M设为1，减少用于求平均值的重复处理，使处理速度提高就可以。
这里返回图8的流程图的说明。
在步骤S3中，控制部11根据由计测部13提供的未知电容器Cx的静电电容，判断人体是否接触到电极D。更详细地说，由于人体的静电内容是11pF附近的值，所以控制部11通过判断由计测部13提供的电容器Cx的静电电容是否为11pF附近的值，判断人体是否与电极D接触。
在步骤S3中，在判断为人体接触的情况下，在步骤S4中，控制部11控制输出部14，提示人体接触，将该处理返回步骤S2。
另一方面，在步骤S3中，在判断为人体未接触的情况下，在步骤S5中，控制部11控制输出部14，提示人体未接触，其处理返回步骤S2，重复其后的处理。
按照以上那样，由于可以以少的处理次数count，并且高精度地检测未知电容器Cx的静电电容，所以可以正确并且高速地识别有无人体接触。
而且接触的物体由于预先已知是人体，所以通过预先设定适当的参照电压Vref，可以高速地进行处理，但是例如在接触的物体静电容量不清楚的情况下，加长时间t，即，以低分辨率的状态使参照电压Vref变化，粗略地检测静电电容以后，根据该检测出的静电电容，重新设定接近电容器Cx的充电电压Vx的参照电压Vref后，缩短时间t，以高精度进行检测也可以。
以上对利用由端子P0至P2的3个端子构成的微计算机1来构成接触传感器的例子进行了说明，但是例如将端子P0、P1的功能集成为一个也可以。
即，在图5的接触传感器的情况下，由于作为电路结构，如图6所示那样，是开关SW1和开关和SW2夹持电阻R的结构，所以不能以相同的端子进行控制。但是如图17所示那样，通过设为将开关SW1连接到夹持电阻R的相反的位置的电路结构，可以用一个端子控制开关SW1、SW2。
图18是表示用一个端子控制开关SW1、SW2的接触传感器的结构。在微计算机21中设置端子P11、P12的两个端子。端子P12的功能虽然与图5的微计算机1的端子P2相同，但是图18中的端子P11具有图5中的端子P0、P1的两方的功能。而且在图18中对与图5相同的结构赋予相同标号，适当地省略其说明。
如果端子P11由于开关动作部31而成为高电平的状态，则使图17的开关SW1成为导通的状态，以电源Vcc的电源电压Vcc对电容器Ca充电。而且，如果端子P11由开关动作部31而被设为高阻抗的状态，则将图17的开关SW1、SW2设为截止状态，将图6的开关SW2设为截止的状态，将电容器Ca和电容器Cs、Cx的合成电容器设为并联连接的状态。进而，如果由于开关动作部31，端子P11成为低电平的状态，则使图17的开关SW2成为导通的状态，使电容器Ca中充电的电荷经由电阻R缓慢地从接地点放电，同时使电容器Cs的充电电荷从接地点瞬间全部放电。而且由于端子P12与图5的端子P2相同，所以省略说明。
接着，参照图19，对通过图18的微计算机21实现的功能进行说明。而且，在图19中，对于与由图7的微计算机1实现的功能对应的功能赋予相同的标号，适当省略其说明。
开关动作部31基本上具有与图7的开关动作部12相同的功能，参照内置的定时器31a，每隔规定的时间间隔控制端子P11、P12的动作。更详细地说，开关动作部31每隔规定的时间间隔，以规定的模式周期性地重复切换端子P11、P12的动作状态。而且，开关动作部31在每次以规定的模式重复的动作结束一周期时，向计测部13提供该信号。
接着，虽然对图18的接触传感器的接触开关处理进行说明，但是在参照图8的流程图说明的处理中，不同的仅是步骤S2的计测处理，所以仅对图18的接触传感器的测量处理参照图20的流程图进行说明。
而且对于图20的流程图中的步骤S41至S43、以及步骤S49至S54的处理，由于与参照图9的流程图说明的步骤S21至S23、以及步骤S29至S34的处理相同，所以省略其说明。
在步骤S44中，开关动作部31将端子P11的输出控制为高电平，由电源Vcc对电容器Ca充电。即，通过将端子P11的输出控制为高电平，图17所示的开关SW1成为导通的状态，由电源Vcc经由电阻R向电容器Ca提供电力，电容器Ca缓慢地充电，最终以充电电压Vcc对电容器Ca充电。
在步骤S45中，开关动作部31根据定时器31a，仅在规定的时间t将端子P11、P12全部控制为高阻抗的状态，保持电容器Ca的充电状态。即，通过将端子P11、P12控制为高阻抗状态，通过将图17所示的开关W1至SW3设为截止状态，电容器Ca保持以充电电压Va＝Vcc充电的状态。
在步骤S46中，计测部13的计数器13a将计数器n加1。
在步骤S47中，开关动作部31根据定时器31a，通过仅在规定的时间t，将端子P11、P12控制为低电平，使充电到电容器Ca、Cs、Cx中的电荷放电。这时，充电到电容器Cs、Cx中的电荷瞬间经由接地部被放电，但是电容器Ca中充电的电荷由于经由电阻R由开关SW2放电到接地部，所以电荷的放电缓慢地进行，因此在规定的时间t内仅充电的一部分电荷被放电。
在步骤S48中，开关动作部31根据定时器31a，通过仅在规定的时间t将端子P11、P12控制为高阻抗状态将充电到电容器Ca中的电荷(通过步骤S47的处理以一部分被放电的状态而剩余的电荷)移动到电容器Cs、Cx，电容器Ca、Cs、Cx保持被充电的状态。这时，由于电容器Ca与电容器Cs、Cx的合成电容器形成并联电路，所以电容器Ca充电电压Va成为与电容器Cs、Cx的充电电压Vs、Vc之和相同的状态。进而，电容器Cs、Cx的充电电压Vs和Vx成为与电容器Cs、Cx的电容的倒数比的关系。
作为结果，通过步骤S44的处理，执行图21的第一步骤的处理，即图17的开关SW1成为导通的状态。由于该处理仅是电容器Ca被充电的处理，所以开关SW2截止，SW3可以导通，也可以截止。作为结果，通过图21的第一步骤的处理，如图22的左部所示，在时刻t0，通过将端子P11控制为高电平，图17的开关SW1成为导通的状态，电容器Ca以Va＝Vcc被充电。但是，与图11相比还可知，在图5的接触传感器中，开关SW1被导通的同时电容器Ca的充电电压Va达到Vcc，但是如图22所示，在图18的接触传感器中由于从电源Vcc向电容器Ca提供的电力经由电阻R来提供，所以在充电时花费时间。
并且，在图22中，上部的曲线，粗实线表示电容器Ca的充电电压Va，虚线表示电容器Cx的充电电压。进而，在其之下表示端子P12的动作状态，计测表示经由端子P12通过计测部13计测电容器Cx的状态，HiZ表示高阻抗状态，即端子P12不进行输出的状态，OUT_L表示设定为低电平的状态。
在端子P12的下面表示端子P11的动作状态，Hi表示经由端子P11由电源Vcc向电容器Ca提供电力，以充电电压Vcc充电的状态。HiZ表示高阻抗状态，即端子P11不进行输出的状态，OUT_L表示设定为低电平的状态。
进而，在其之下分别表示开关SW3至SW1的动作状态。而且开关SW1的动作与端子P11联动，在端子P11被设为高电平时成为导通的状态，在高阻抗的状态时成为截止的状态，而且，被设定为低电平时，开关SW2成为导通的状态。这样，仅通过端子P11可以控制开关SW1、SW2。开关SW3的动作与端子P12联动，仅在端子P12被设定为低电平时成为导通的状态，除此之外时成为截止状态。
进而，通过步骤S45的处理，执行图21的第二步骤的处理，即，将图17的开关SW1至SW2设为截止的状态。作为结果，通过图21的第二步骤的处理，如图22的左部所示，在时刻t1，通过将端子P11、P12控制为高阻抗状态，图17的开关SW1至SW3被设为截止状态，电容器Ca被原样保持为以充电电压Va＝Vcc充电的状态。
然后，通过步骤S47的处理，执行图21的第三步骤的处理，即，图17的开关SW1被截止，开关SW2、SW3被导通。作为结果，通过图21的第三步骤的处理，如图21的左部所示，在时刻t2，通过端子P11被控制为低电平，图17的开关SW2、SW3被设为导通的状态，充电到电容器Cx、Cs中的全部电荷被放电，同时，充电到电容器Ca中的电荷经由电阻R被缓慢放电。
进而，通过步骤S48的处理，执行图21的第四步骤的处理，即，执行使图17的开关SW1至SW3截止的处理。作为结果，在时刻t3，由电容器Ca在时刻t2至t3间经由电阻R放出一部分电荷以后，维持由电容器Ca中剩余的电荷对电容器Ca、Cs、Cx充电的状态。即，在时刻t2至t3间，通过放出电容器Ca的一部分充电电荷，如图22所示，电容器Ca的充电电压Va减少。因此，如上所述，在图21的第一步骤的处理中，在开关SW1、SW2被截止情况下，对电容器Cx充电的充电电压Vx＝V_hi也随之减少。但是电容器Cs、Cx的充电电压Vs、Vx的比率被原样维持固定。
然后，通过步骤S49的处理，执行图21的第五步骤的处理。即，虽然图17的开关SW1至SW3原样截止，但是在时刻t4，计测部13经由端子P12计测电容器Cx的充电电压Vx，重复步骤S46至S50的处理，即图21的第三步骤的处理至第五步骤的处理，直到被计测的充电电压Vx小于参照电压Vref。
作为结果，图18的接触传感器与图5的接触传感器相同，不仅可以高速并且高精度地检测人体的接触/非接触，而且因为要由微计算机21进行控制的端子为两个就可以，所以可以降低制造上的成本。
而且，如图22所示，即使在图18的接触传感器中，电容器Ca的充电电压Va在Va＝Vcc时的电容器的Cx的充电电压Vx在为接近参照电压Vref的值时，重复处理次数少这一点是相同的。即，在图22的左部，电容器Ca的充电电压Va在Va＝Vcc时的电容器Cx的充电电压Vx为V_hi，相对于充电电压Vx用重复次数7次达到参照电压Vref，在图22的右部，电容器Ca的充电电压Va在Va＝Vcc时的Cx的充电电压Vx为V-low(＜V_Hi)，充电电压Vx用重复次数5次达到参照电压Vref，表示电容器Ca的充电电压Va在Va＝Vcc时的Cx的充电电压Vx越小，越接近参照电压Vref，则重复处理次数越少。
在以上中，对由一个电极D判断人体是否接触(经由绝缘体接触)的例子进行了说明，但是也可以将图18的接触传感器中的结构设为多个，利用多个电极，在多个位置检测人体的接触/非接触。
例如，如图23所示，也可以并联设置四个具有四个电极D1至D4的结构来进行检测。而且，在图23中，电容器Ca1至Ca4与图18中的电容器Ca、电容器Cs1至Cs4与图18中的电容器Cs、电容器Cx1至Cx4与图18中的电容器Cx、电阻R1至R4与图18中的电阻R、电极D1至D4与图18中的电极D分别对应，任意一个都相同。而且，相对应地在微计算机51中设置端子P21至P28的八个端子，端子P21、P23、P25、P27与端子11、端子P22、P24、P26、P28与端子P12分别对应，为相同的端子。微计算机51利用端子P21、P22来计测电极D1中的人体的接触/非接触，利用端子P23、P24来计测电极D2中的人体的接触/非接触，利用端子P25、P26来计测电极D3中的人体的接触/非接触，进而利用端子P27、P28来计测电极D4中的人体的接触/非接触。
但是，微计算机51以端子P22、P24、P26、P28计测的电容器Cx1至Cx4的充电电压Vx1至Vx4不是同时被计测，例如，利用端子P21、P22计测了电极D1中的人体的接触/非接触以后，利用端子P23、P24计测电极D2中的人体的接触/非接触，之后，利用端子P25、P26计测电极D3中的人体的接触/非接触，再后，利用端子P27、P28计测电极D4中的人体的接触/非接触。然后，通过依次重复这种处理，依次检测电极D1至D4中的人体的接触/非接触。
这时，如上所述，因为电容器Ca1至Ca4的任意一个通过电阻R1至R4进行充电时花费时间，所以如果求各电容器Ca1至Ca4的电容后开始充电，则产生充电的等待时间，会花费过多处理时间。
因此，如图24所示，可以在计算静电电容期间，开始需要接着求静电电容的电容器Ca的充电。即，例如，如图24的上段所示，微计算机51利用端子P21、P22，在时刻T0至T100期间对电容器Ca1充电，在时刻T100，开始重复处理图21中的第三步骤至第五步骤的处理。这时，微计算机51在时刻t100以后，为了求电容器Cx2的静电电容，如图24的中段所示，在进入重复处理图21中的第三步骤至第五步骤的处理的位置，利用端子P23、P24，例如在时刻t200，开始电容器Ca2的充电。然后，微计算机51在求出电容器Cx1的静电电容的时刻t210，由于电容器Ca2的充电完成，所以为了求电容器Cx2的静电电容，进入图21中的第三步骤至第五步骤的处理的重复处理。同样，为了求电容器Cx3的静电电容，在进入了图21中的第三步骤至第五步骤的处理的重复处理的位置，利用端子P25、P26，例如在时刻t300，开始电容器Ca3的充电。然后，微计算机51在求出了电容器Cx2的静电的电容的时刻t310，由于电容器Ca3的充电完成，所以为了求电容器Cx3的静电电容，进入重复图21中的第三步骤至第五步骤的处理的处理。
这样，为了求电容器Cx1至Cx4的静电电容，通过以进入图21的第三步骤至第五步骤的处理的重复处理的定时，对接着要处理的电极所对应的电容器Ca1至Ca4进行充电，由于可以缩短充电的等待时间，即使在多个位置检测人体的接触/非接触的情况下，也可以高速并且高精度地检测人体的接触/非接触。
而且，如上所述，即使有多个端子，微计算机也不进行同时使用大于等于三个端子的处理。进而，由于电容器Ca和电阻R仅在最初被充电后，通过重复处理放出充电电荷，所以也可以并联连接多个电容器Ca、Cx和电极D。因此，例如如图25所示，也可以在电容器Ca1和电阻R1构成的端子P32上分别并联连接用于检测电极D1中的人体的接触/非接触的电容器Cs1、Cx1的端子P31，以及用于检测电极D2中的人体的接触/非接触的电容器Cs2、Cx2的端子P33，进而，在电容器Ca2和电阻R2构成的端子P35上分别并联连接用于检测电极D3中的人体的接触/非接触的电容器Cs3、Cx3的端子P34，以及用于检测电极D4中的人体的接触/非接触的电容器Cs4、Cx4的端子P36。
在图25的接触传感器的情况下，微计算机61控制端子P31、P32来计测电极D1的人体的接触/非接触，控制端子P32、P33来计测电极D2的人体的接触/非接触，控制端子P34、P35来计测电极D3的人体的接触/非接触，控制端子P35、P36来计测电极D4的人体的接触/非接触。
作为结果，微计算机61由于可以控制以六个端子检测四个位置的人体的接触/非接触的接触传感器，所以可以使接触传感器的制造成本降低。
进而，进行上述的多个人体的接触/非接触的接触传感器不限于图18所示的接触传感器的结构，例如，即使是图5的接触传感器的结构也可以实现，例如，也可以如图26所示那样构成。在图26的接触传感器中，设置与图5的端子P0对应的端子P41，与端子P1对应的端子P42，电阻R以及电容器Ca，并联设置四个与端子P2对应的端子。即，在端子P43上连接用于检测电极D1的人体接触/非接触的电容器Cs1、Cx1，在端子P44上连接用于检测电极D2的人体接触/非接触的电容器Cs2、Cx2，在端子P45上连接用于检测电极D3的人体接触/非接触的电容器Cs3、Cx3，并且在端子P46上连接用于检测电极D4的人体接触/非接触的电容器Cs4、Cx4。
在图26的接触传感器的情况下，微计算机71控制端子P41至P43来计测电极D1的人体的接触/非接触，控制端子P41、P42、P44来计测电极D2的人体的接触/非接触，控制端子P41、P42、P45来计测电极D3的人体的接触/非接触，控制端子P41、P42、P46来计测电极D4的人体的接触/非接触。
如上所述，作为结果，微计算机71可以控制以六个端子检测四个位置的人体的接触/非接触的接触传感器。
而且，在上述中，对通过求未知的电容器Cx的静电电容来检测人体的接触/非接触的例子进行了说明，但是，只要根据静电电容的变化可以进行计测，则也可以应用于其他的计测装置，例如，通过设置对应于压力电极间的距离变化，从而静电电容变化的结构，也可以构成通过静电电容的计测来计测压力的压力传感器。
如上所述，可以通过便宜的装置高精度并且高速地测量未知的静电电容，同时，可以根据静电电容的测量结果，高精度并且高速地判断人体的接触/非接触。
上述一连串的处理，可以通过硬件执行，也可以通过软件执行。在通过软件执行一连串的处理的情况下，构成该软件的程序从记录介质安装到组装为专用的硬件的计算机，或者通过安装各种程序，执行各种功能的例如通用的个人计算机等中。
图27表示通过软件实现图5、图18、图23、图25、图26的微计算机1、21、51、61、71的电气的内部结构的情况下的个人计算机的一个实施方式。个人计算机的CPU101控制个人计算机的整体的动作。而且，CPU101经由总线104和输入输出接口105由用户从输入键盘或者鼠标等构成的输入部106输入指令，与其对应，执行存储于ROM(Read Only Memory)102中存储的程序。或者，CPU101将从连接到驱动器110的磁盘121、光盘122、光磁盘123或者半导体存储器124读出、安装到存储部108的程序装载到RAM(Random Access Memory)103中来执行。由此，通过软件实现上述的图5、图18、图23、图25、图26的微计算机1、21、51、61、71的功能。进而，CPU101控制通信部109与外部通信，执行数据的发送接收。
记录程序的记录介质如图27所示，不仅与计算机分开，由用于向用户提供程序而分配的记录程序的磁盘121(包含软盘)，光盘122(包含CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)，DVD(Digital Versatile Disk))，光磁盘123(包含MD(Mini-Disc))，或者由半导体存储器124等构成的封装式介质构成，而且以由预先组装到计算机的状态被提供给用户的记录程序的ROM102和包含在存储器108中的硬盘等构成。
而且，在本说明书中，表述记录介质中记录的程序的步骤，是按照记载的顺序，按照时间顺序进行的处理，当然，也包含不一定是按照时间顺序的处理，并行地或者单独地执行的处理。
权利要求
1.一种电容计测装置，通过将已知电容构成的第一蓄电器和未知电容构成的第二蓄电器串联连接，并使一个端部接地的电路来计测所述第二蓄电器的电容，其特征在于，包括第三蓄电器，一个端部连接到所述电路的另一个端部，并且另一个端部接地，在所述电路的另一个端部施加自身的充电电压，使电荷充电到所述第一蓄电器和所述第二蓄电器；第一放电部，将充电到所述第三蓄电器中的一部分电荷进行放电，同时将充电到所述第一蓄电器中的所有电荷进行放电；第二放电部，以与所述第一放电部大致相同的定时，将充电到所述第二蓄电器中的所有电荷进行放电；次数计测部，计测所述第一放电部和所述第二放电部的放电次数；比较部，比较所述第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算部，在重复所述第一放电部和所述第二放电部的放电的情况下，根据所述比较部的比较结果，在所述第二蓄电器的充电电压与所述基准电压一致，或者比所述基准电压小时，根据当时的所述次数计测部计测的放电次数，计算所述第二蓄电器的电容量。
2.如权利要求1所述的电容计测装置，其特征在于，所述第一放电部经由与所述第三蓄电器串联连接的电阻，通过仅在规定的时间将充电到所述第三蓄电器中的电荷进行放电，从而将充电到所述第三蓄电器中的一部分电荷进行放电。
3.如权利要求2所述的电容计测装置，其特征在于，还包括充电部，以规定的充电电压对所述第三蓄电器充电，所述充电部直接充电所述第三蓄电器。
4.如权利要求2所述的电容计测装置，其特征在于，还包括充电部，以规定的充电电压对所述第三蓄电器充电，所述第一放电部的一个端部接地，另一个端部连接在所述电路和所述电阻之间，所述充电部从与所述第一放电部的另一个端部相同的位置对所述第三蓄电器充电。
5.如权利要求1所述的电容计测装置，其特征在于，所述第二蓄电器还具有电极，所述电极与人体直接或者经由绝缘体间接地接触。
6.一种电容计测装置的电容计测方法，该电容计测装置通过将已知电容构成的第一蓄电器和未知电容构成的第二蓄电器串联连接，并使一个端部接地的电路，以及一个端部连接到所述电路的另一个端部，并且另一个端部接地，在所述电路的另一个端部施加自身的充电电压，将电荷充电到所述第一蓄电器和所述第二蓄电器中的第三蓄电器来计测所述第二蓄电器的电容量，其特征在于，包括第一放电步骤，将充电到所述第三蓄电器中的一部分电荷进行放电，同时将充电到所述第一蓄电器的所有电荷进行放电；第二放电步骤，以与所述第一放电步骤的处理大致相同的定时，将充电到所述第二蓄电器中的所有电荷进行放电；次数计测步骤，计测所述第一放电步骤的处理和所述第二放电步骤的处理产生的放电次数；比较步骤，比较所述第二蓄电器的充电电压和基准电压；以及计算步骤，在重复所述第一放电步骤和所述第二放电步骤的处理产生的放电的情况下，根据所述比较步骤的处理中的比较结果，在所述第二蓄电器的充电电压与所述基准电压一致，或者比所述基准电压小时，根据此时的所述次数计测步骤的处理所计测的放电次数，计算所述第二蓄电器的电容量。
7.一种使计算机执行的程序，该程序控制电容计测装置，该装置通过将已知电容构成的第一蓄电器和未知电容构成的第二蓄电器串联连接，使一个端部接地的电路，以及一个端部连接到所述电路的另一个端部，并且另一个端部接地，在所述电路的另一个端部施加自身的充电电压，将电荷充电到所述第一蓄电器和所述第二蓄电器中的第三蓄电器来计测所述第二蓄电器的电容量，其特征在于，包括第一放电控制步骤，控制被充电到所述第三蓄电器中的一部分电荷的放电和被充电到所述第一蓄电器中的所有电荷的放电；第二放电控制步骤，以与所述第一放电控制步骤的处理大致相同的定时，控制被充电到所述第二蓄电器中的所有电荷的放电；次数计测控制步骤，控制所述第一放电控制步骤的处理和所述第二放电控制步骤的处理产生的放电次数的计测；比较控制步骤，控制所述第二蓄电器的充电电压和基准电压的比较；以及计算控制步骤，在重复所述第一放电控制步骤和所述第二放电控制步骤的处理产生的放电的控制的情况下，根据所述比较控制步骤处理中的比较结果，在所述第二蓄电器的充电电压与所述基准电压一致，或者比所述基准电压小时，根据当时的所述次数计测控制步骤的处理所计测的放电次数，控制所述第二蓄电器的电容量的计算。
全文摘要
本发明提供一种电容计测装置，可以高速并且高精度地检测人体的接触/非接触。该装置将开关SW1设为导通，由电源Vcc对电容器Ca充电。通过将开关SW1设为截止，电容器Ca中充电的电荷移动到电容器Cs、Cx。通过仅在规定的短时间使开关SW2、SW3重复导通截止，电容器Ca的充电电荷经由电阻R被缓慢放电。通过比较器Comp比较未知的电容器Cx的充电电压Vx和参照电压Vref，根据成为小于参照电压Vref为止的导通截止的次数，计算未知的电容器Cx的静电电容。在被计算的未知的电容器Cx的静电电容为接近人体的静电电容的值时，判断为人体接触。本发明可以应用于接触传感器。
文档编号G01D5/24GK1766660SQ20051009903
公开日2006年5月3日 申请日期2005年9月5日 优先权日2004年9月8日
发明者木下政宏, 浦田秀之, 次井秀史, 田部能浩 申请人:欧姆龙株式会社