(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を小型化および、信号を安定化させることができる操作入力装置および水栓装置を提供する。【解決手段】回転軸を中心とした回転操作および押下操作が可能な操作部１４０と、押下操作に応じて移動する押下電極１３１と、回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極１２１と、回転電極と非接触かつ対向して配置され、対称形状で複数に分割された回転送信電極１１５と、押下電極と非接触かつ対向して配置された押下送信電極１１１とを有する送信電極１１３と、押下電極および回転電極の両方と非接触かつ対向して配置された受信電極と、送信電極へのパルス信号により受信電極に誘起される電圧にる、送信電極と受信電極との間の静電容量検出手段とを備え、回転操作は、受信電極との間の静電容量の比率が変化することにより検出され、押下操作は押下送信電極と、受信電極との間の静電容量の大きさが変化することにより検出される。【選択図】図１
2010186572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心とした回転操作および前記回転軸に平行な方向の押下操作が可能な操作部と、
前記押下操作に応じて前記回転軸に平行な方向に移動する押下電極と、
前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置され前記回転軸を中心とした対称形状で複数に分割された回転送信電極と、前記押下電極と非接触かつ対向して配置された押下送信電極と、を有する送信電極と、
前記押下電極および前記回転電極の両方と非接触かつ対向して配置された受信電極と、
前記送信電極にパルス信号を送信し、前記受信電極に誘起される電圧により、前記送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
を備え、
前記回転操作は、前記複数の回転送信電極のそれぞれと、前記受信電極と、の間の静電容量の比率が変化することにより検出され、
前記押下操作は、前記押下送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量の大きさが変化することにより検出されることを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記送信電極および前記受信電極は、１つの基板上に形成され、
前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記送信電極および前記受信電極は、前記回転軸を中心に同心円状に配置され、
前記受信電極は、前記回転送信電極と、前記押下送信電極と、の間に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記押下送信電極と、前記受信電極と、前記回転送信電極と、は、この順に内側から外側に向かって同心円状に配置されたことを特徴とする請求項３記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記静電容量検出手段は、前記静電容量の検出対象としていずれかの前記送信電極を順次選択して前記パルス信号を送信し、前記選択していない前記送信電極を接地電位に固定することを特徴とする請求項３または４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記回転操作を検出するときには、前記押下電極の押下位置に応じた静電容量補正値を前記静電容量に加算して前記回転操作の位置を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記押下電極と前記受信電極との間の距離の最大値および最小値に対応した前記静電容量をそれぞれ検出して記憶し、前記最大値および最小値に対応した前記静電容量に応じて前記静電容量補正値を設定することを特徴とする請求項６記載の操作入力装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の操作入力装置と、
給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、
前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、
を備え、
前記操作入力装置は、前記回転操作および前記押下操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能な制御手段を有することを特徴とする水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、操作入力装置および水栓装置に関し、具体的には静電容量方式の操作入力装置およびそれを用いた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器を多様に操作する入力装置として、回転や、押し込み、傾き等の複数の操作手段を備えた入力装置が多数実用化されている。小型化が要求される携帯機器における操作部や、片手でも容易に操作できることが要求される自動車のオーディオやエアコンの調整（操作）部などのように、ひとつの操作部に複数の入力機能を持たせるニーズは多い。また、吐水や湯温を電子制御する水栓装置の実用例はまだ少ないが、水栓装置には、汚れた手を洗ったり、歯磨きを行ったり、皿を洗う等の多様な用途があり、自動車の操作部などと同様に、片手でいろいろな操作ができる水栓の操作装置が望まれている。
【０００３】
複数の操作入力が可能な入力装置の代表例として、例えば、回転と押し込みとの操作入力手段を備えたものがある。このような入力装置では、例えば、回転操作によってメニューやボリュームを選択し、押し込み操作によって決定する使い方がある。これを水栓装置に応用すれば、回転操作で水量や水温を選択し、押し込み操作で吐水/止水を切り替える方法などが考えられる。
【０００４】
押し込み操作は、一般的に、電気的接点によるプッシュスイッチなどで検出される。一方、回転操作は、可変抵抗や、電気接点パターンと回転移動するブラシ電極、光学センサと回転スリット、ホールＩＣと回転移動する磁石、回転によって相互に位置関係が変化する電極の静電容量変化などにより検出される。そして、静電容量の変化により回転操作を検出する方法は、電気接点のような摺動部がなく非接触で行うことができるため、接触不良や接点の摩耗などが発生せず、信頼性が高い。また、静電容量の変化により回転操作を検出する方法では、光学センサやホールＩＣと比較して消費電力を低減しやすいなどの利点がある。
【０００５】
そこで、回転操作の検出を静電容量の変化（電気的変化）より行い、押下操作（押し込み操作）の検出をプッシュスイッチにより行うロータリーエンコーダーがある（特許文献１）。しかしながら、プッシュスイッチは、機械的な接点状態の切り替えにより押下操作を検出し、その操作力は、プッシュスイッチが部品仕様として有する操作力により決定される。また、プッシュスイッチは、電気接点やばねなどの多数の小型部品を有しているため、過大な操作力に対する耐性が弱い場合がある。そのため、使用者が押す機器の操作部には、プッシュスイッチに過大な荷重がかからないように、その操作部の押下量（ストローク）を制限するストッパー機構が必要である。また、このストッパー機構により、プッシュスイッチへの過大な荷重印加を確実に防ぐと同時に、接点が「ＯＮ」になるためのストロークも確保する調整は困難な場合がある。例えば、プッシュスイッチの破壊防止を優先させると、操作のストロークが不足気味になるなど、プッシュスイッチの使用は、押下操作の操作感を低下させる１つの要因となる。
【０００６】
また、パネル部の表裏両面に対向して設けた電極部を備え、パネル部の表面に設けた電極部は複数とし、裏面に設けた電極部は表面の複数の電極部にまたがって一つ設けたタッチキーがある（特許文献２）。特許文献２に記載されたタッチキーによれば、キーの数が増えても裏面の電極部に接続する発振部と検知部の数を増加させる必要がなくなるため、回路構成を簡略化することができる。そのため、コンパクトな調理器が得られ、安全性、使用性を高めることができる。しかしながら、特許文献２に記載されたタッチキーだけでは、ひとつの操作部に複数の入力機能を持たせることはできない。
【０００７】
これらに対して、押下操作を静電容量により検出する方法が考えられる。一対の電極間の静電容量は、いわゆる「平行平板コンデンサ」の静電容量の特性上、一対の電極間の面積に比例し、電極間の距離に反比例する。そのため、押下操作によるストロークを、外乱ノイズなどの影響を受けず精度良く静電容量値の信号に変換するためには、電極間の静電容量がより大きくなるようにする方が好ましい。そのため、電極を大きくするか、あるいは電極同士を接近させる必要がある。しかしながら、電極間の距離を小さくすると、押下操作されていない状態であっても、僅かな距離の差や、操作機構のがたつき等により静電容量が大きく変化する。特に、人が手で操作する装置の場合には、製造時、組立時などの初期のばらつきに加え、使用者の操作力による操作部の変形や傾き等の変化が起きる。
【０００８】
そのため、静電容量の変化による信号を安定させるためには、電極同士を極端に近づけるのは好ましくなく、検出精度向上の目的で信号レベルを上げるためには、電極の面積を広げて静電容量を大きくする方が望ましい。しかしながら、電極の面積を広げることにより静電容量の検出部が大きくなり、操作入力装置全体が大型化するという問題がある。人が操作する操作部には適切なサイズがあり、デザインの自由度の観点からも、ほとんどの用途において可能な限り小さく構成できることが望まれる。さらに、静電容量を用いて回転操作および押下操作の両方を検出する方式では、操作部の小型化と、信号の安定化と、の両立は、非常に困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−８０７７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、装置を小型化することができる、あるいは信号を安定化させることができる操作入力装置および水栓装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、回転軸を中心とした回転操作および前記回転軸に平行な方向の押下操作が可能な操作部と、前記押下操作に応じて前記回転軸に平行な方向に移動する押下電極と、前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置され前記回転軸を中心とした対称形状で複数に分割された回転送信電極と、前記押下電極と非接触かつ対向して配置された押下送信電極と、を有する送信電極と、前記押下電極および前記回転電極の両方と非接触かつ対向して配置された受信電極と、前記送信電極にパルス信号を送信し、前記受信電極に誘起される電圧により、前記送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、を備え、前記回転操作は、前記複数の回転送信電極のそれぞれと、前記受信電極と、の間の静電容量の比率が変化することにより検出され、前記押下操作は、前記押下送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量の大きさが変化することにより検出されることを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、回転操作および押下操作における受信電極を共用化し、受信電極を回転電極および押下電極の両方と非接触かつ対向して配置することができる。そのため、操作入力装置および静電容量検出手段に関する回路を小型化することができる。また、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすい受信回路の電極を１つに共用化できるため、信号を安定化させることができる。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記送信電極および前記受信電極は、１つの基板上に形成され、前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、送信電極と受信電極とを１つの基板上に形成し、回転操作および押下操作における受信電極を共用化することができる。そのため、操作入力装置および静電容量検出手段に関する回路を小型化することができる。また、回転電極と基板との間に絶縁体を挟設することにより、回転電極と、回転送信電極および受信電極と、の間の距離を略一定に確保することができる。これにより、回転送信電極と受信電極との間の静電容量をより安定的に検出することができる。
【００１３】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記送信電極および前記受信電極は、前記回転軸を中心に同心円状に配置され、前記受信電極は、前記回転送信電極と、前記押下送信電極と、の間に配置されたことを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、受信電極は、インピーダンスが受信電極よりも低い送信電極に挟まれているためノイズの影響を受けにくい。そのため、ノイズに強く、安定した出力信号を得ることができる。
【００１４】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記押下送信電極と、前記受信電極と、前記回転送信電極と、は、この順に内側から外側に向かって同心円状に配置されたことを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、外周部の方が半径が大きいため、中心部に配置された押下送信電極に対し、外周部に配置された回転送信電極の面積をより広く確保することができる。これにより、押下操作の検出よりも多くの信号量（情報量）が必要となる回転操作の検出をより安定的に精度良く行うことができる。
【００１５】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、前記静電容量検出手段は、前記静電容量の検出対象としていずれかの前記送信電極を順次選択して前記パルス信号を送信し、前記選択していない前記送信電極を接地電位に固定することを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、受信電極は、接地電位に固定された送信電極に挟まれているためノイズを受けにくい。そのため、ノイズに強く、安定した出力信号を得ることができる。
【００１６】
また、第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記回転操作を検出するときには、前記押下電極の押下位置に応じた静電容量補正値を前記静電容量に加算して前記回転操作の位置を算出することを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、押下操作の状況を検出し、回転操作に関して検出する静電容量を補正して回転操作量を算出することができる。そのため、回転操作および押下操作における受信電極を共用化しても、押下送信電極の影響を補正して算出するため、回転操作を精度良く検出することができる。
【００１７】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記押下電極と前記受信電極との間の距離の最大値および最小値に対応した前記静電容量をそれぞれ検出して記憶し、前記最大値および最小値に対応した前記静電容量に応じて前記静電容量補正値を設定することを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、押下操作による押下電極と、受信電極と、の間の距離の最大値および最小値に対応した静電容量を検出し記憶して、その静電容量に応じた静電容量補正値を設定するため、それぞれの操作入力装置に応じた最適な静電容量補正値を設定することができる。そのため、回転操作および押下操作における受信電極を共用化しても、押下送信電極の影響を補正して算出するため、回転操作を精度良く検出することができる。
【００１８】
また、第８の発明は、第１〜第７のいずれか１つの発明の操作入力装置と、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、を備え、前記操作入力装置は、前記回転操作および前記押下操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能な制御手段を有することを特徴とする水栓装置である。  
この水栓装置によれば、使用者は、操作入力装置に適宜設けられた操作部などを回転操作したり押下操作することにより、水栓本体から吐水される水の流量や温度などを調整することができ、また吐止水を制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の態様によれば、装置を小型化することができる、あるいは信号を安定化させることができる操作入力装置および水栓装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。
【図２】本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【図３】本実施形態の基板に形成された押下送信電極と、受信電極と、回転送信電極と、を表す平面模式図である。
【図４】本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。
【図５】本実施形態の押下検出体に形成された押下電極を表す平面模式図である。
【図６】基板と、回転検出体と、押下検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。
【図７】本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。
【図８】回転電極および押下電極の動作を表す斜視模式図である。
【図９】静電容量検出手段に関する回路構成を例示する構成図である。
【図１０】静電容量検出手段に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【図１１】静電容量検出手段に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。
【図１２】静電容量検出手段に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。
【図１３】操作部の回転操作を検出する際の電流経路を説明するための回路構成図である。
【図１４】操作部の回転電極の積分出力（検出出力）を表すグラフ図である。
【図１５】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。
【図１６】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。  
また、図２は、本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【００２２】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極および受信電極を有する基板１１０と、回転電極１２１を有する回転検出体１２０と、押下電極１３１を有する押下検出体１３０と、回転操作および押下操作が可能な操作部１４０と、を備える。そして、操作入力装置１００は、ケーシング１５０をさらに備え、そのケーシング１５０は、図２に表したように、基板１１０と、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０の一部と、を内蔵する。
【００２３】
基板１１０の上面には、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されている。つまり、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、送信電極は、押下送信電極１１１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、を有する。押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、は例えば銅などの金属から形成されており、導電性を有する。これらは、基板１１０の上面にそれぞれの電極形状の金属を貼り付ける構成でもよく、基板１１０が一般的なプリント基板であれば、通常の回路の配線パターンと同時に銅箔で形成しても良い。そして、基板１１０は、図２に表したように、ケーシング１５０の内部に設けられた支持部１５１により支持され固定されている。
【００２４】
回転検出体１２０の下面には、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、に対向するように回転電極１２１が形成されている。回転検出体１２０は、例えば樹脂（絶縁体）などから形成されている。回転電極１２１は、いわゆる「インサート成形」などにより形成され、その材料は、例えば銅などの金属である。そのため、回転電極１２１は、導電性を有する。なお、回転電極１２１は、例えばメッキ処理などの表面処理により形成されてもよい。また、回転検出体１２０は、筒形状を有しており、その内側には突起部１２３が形成されている。
【００２５】
押下検出体１３０の下面には、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、に対向するように押下電極１３１が形成されている。押下検出体１３０は、回転検出体１２０と同様に、例えば樹脂などから形成されており、押下電極１３１は、いわゆる「インサート成形」などにより形成され、その材料は、例えば銅などの金属である。そのため、押下電極１３１は、導電性を有する。なお、押下電極１３１は、例えばメッキ処理などの表面処理により形成されてもよい。また、押下検出体１３０の周縁部には、回転検出体１２０の突起部１２３と係合可能な溝部１３３が形成されている。
【００２６】
そして、押下検出体１３０の溝部１３３が設けられた部分の外径は、回転検出体１２０の突起部１２３が設けられた部分の内径よりも小さい。そのため、押下検出体１３０の溝部１３３と、回転検出体１２０の突起部１２３と、を係合させつつ、押下検出体１３０を回転検出体１２０に挿入させることができる。これにより、押下検出体１３０が回転軸Ａを中心として回転する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とがかみ合うことにより押下検出体１３０とともに回転する。一方、押下検出体１３０が回転軸Ａ方向に移動する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とが相対的にスライドすることにより押下検出体１３０とともには移動しない。なお、回転軸Ａは、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０と、が回転するときの中心軸であり、基板１１０の中心に一致する。
【００２７】
操作部１４０は、結合体１８１により押下検出体１３０に結合されている。そのため、図１に表した矢印Ｂのように、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、押下検出体１３０は、操作部１４０とともに回転軸Ａを中心として回転する。また、図１に表した矢印Ｃのように、回転軸Ａ方向に操作部１４０を押下操作すると、押下検出体１３０および押下電極１３１は、操作部１４０とともに回転軸Ａ方向（矢印Ｃ方向）に移動する。つまり、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、その回転力が押下検出体１３０を介して回転検出体１２０に伝達され、回転検出体１２０および回転電極１２１は、操作部１４０および押下検出体１３０とともに回転軸Ａを中心として回転する。また、操作部１４０は、図２に表したように、Ｏリング１８５を介してケーシング１５０に液密に取り付けられている。
【００２８】
回転検出体１２０は、図１に表したように、鍔部１２５を有する。これと同様に、押下検出体１３０は、鍔部１３５を有する。そして、回転検出体１２０の鍔部１２５と、押下検出体１３０の鍔部１３５と、の間には、図２に表したように、例えば「コイルばね」などのような弾性体１８３が設置されている。この弾性体１８３は、回転検出体１２０を基板１１０の方向に付勢し、押下検出体１３０を操作部１４０の方向に付勢している。
【００２９】
そのため、回転検出体１２０の下面に形成された回転電極１２１は、基板１１０の上面に形成された回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３の方向に付勢されている。その結果、回転電極１２１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は近接している。そして、後に詳述するように、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している。
【００３０】
一方、押下検出体１３０の下面に形成された押下電極１３１は、基板１１０の上面に形成された押下送信電極１１１および受信電極１１３とは反対方向に付勢されている。その結果、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、は所定間隔で離間している。そして、後に詳述するように、押下送信電極１１１と、押下電極１３１と、は空間的に静電結合している。これと同様に、押下電極１３１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している。
【００３１】
次に、基板１１０と、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、のそれぞれに形成された電極の詳細および配置関係について、図面を参照しつつ説明する。  
図３は、本実施形態の基板に形成された押下送信電極と、受信電極と、回転送信電極と、を表す平面模式図である。  
また、図４は、本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。  
また、図５は、本実施形態の押下検出体に形成された押下電極を表す平面模式図である。  
なお、図３は、基板１１０を上方から眺めた平面模式図であり、図４および図５は、回転検出体１２０および押下検出体１３０を下方からそれぞれ眺めた平面模式図である。また、回転検出体１２０に形成された突起部１２３、および押下検出体１３０に形成された溝部１３３については、説明の便宜上、それぞれ適宜省略している。
【００３２】
図３に表したように、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、はこの順に基板１１０の内側から外側に向かって同心円状に形成されている。押下送信電極１１１は、中実円形状を有している。また、受信電極１１３は、中空円形状を有している。また、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、互いに複数に分割されており、回転軸Ａ（図１参照）を中心に対称となるように形成されている。なお、本実施形態の回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、扇形状を有しているが、これだけに限定されず、例えば、回転方向に従って面積が順次増加するパターンと、順次減少するパターンと、を有する形状であってもよい。また、回転送信電極の設置数は、４つに限定されるわけではない。
【００３３】
受信電極１１３については、２つの領域に分けて考えることができる。より具体的には、境界部１１４よりも内側の領域と、境界部１１４よりも外側の領域と、に分けて考えることができる。そして、後に詳述するように、押下送信電極１１１から出力された電荷は、押下電極１３１を介して、受信電極１１３の境界部１１４よりも内側の領域に入力される。一方、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄからそれぞれ出力された電荷は、回転電極１２１を介して、受信電極１１３の境界部１１４よりも外側の領域に入力される。これらについては、後に詳述する。
【００３４】
回転電極１２１は、図４に表したように、回転軸Ａ（図１参照）を中心に非対称となるように形成されている。より具体的には、回転電極１２１は、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、を有する。そして、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、の中心は、回転軸Ａに一致している。また、押下電極１３１は、図５に表したように、中実円形状を有し、回転軸Ａ（図１参照）を中心に対称となるように形成されている。
【００３５】
図６は、基板と、回転検出体と、押下検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。  
なお、回転検出体および押下検出体については、説明の便宜上、回転電極１２１および押下電極１３１のみをそれぞれ表している。
【００３６】
回転電極１２１の中空円形部１２１ａの内径は、受信電極１１３の境界部１１４の径と同等あるいはそれよりも大きい。また、回転電極１２１の中空円形部１２１ａの外径は、受信電極１１３の外径あるいは回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの内径と同等である。また、回転電極１２１の扇形部１２１ｂの外径は、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの外径と同等である。そのため、回転電極１２１の中空円形部１２１ａは、受信電極１１３の境界部１１４よりも外側の領域に対向するように配置されている。一方、回転電極１２１の扇形部１２１ｂは、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに対向するように配置されている。
【００３７】
押下電極１３１の外径は、受信電極１１３の境界部１１４の径と同等あるいはそれよりも小さい。そのため、押下電極１３１は、押下送信電極１１１と、受信電極１１３の境界部１１４よりも内側の領域と、に対向するように配置されている。つまり、受信電極１１３は、図６に表したように、回転電極１２１および押下電極１３１の両方と非接触かつ対向して配置されている。
【００３８】
次に、操作部１４０の回転操作および押下操作の検出について、図面を参照しつつ説明する。  
図７は、本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。  
また、図８は、回転電極および押下電極の動作を表す斜視模式図である。
【００３９】
まず、操作部１４０の回転操作の検出について説明する。図７に表したように、基板１１０と、回転検出体１２０と、の間には、絶縁体１６１が設置されている。この絶縁体１６１は、例えばセラミックや樹脂などから形成され、シート状やプレート状を有している。回転検出体１２０は、図２に関して前述したように、弾性体１８３により基板１１０の方向に付勢されている。そのため、回転電極１２１は、絶縁体１６１に押し付けられている。これに伴い、絶縁体１６１は、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、に押し付けられている。
【００４０】
つまり、回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されている。したがって、使用者などが操作部１４０を回転操作すると、回転電極１２１は、図８に表した矢印Ｆのように、絶縁体１６１に押し付けられつつ、絶縁体１６１上を回転する。そのため、絶縁体１６１は、回転電極１２１がより円滑に回転できるように、滑らかな表面を有することがより好ましい。
【００４１】
ここで、図１および図２に関して前述したように、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は絶縁体１６１を介して空間的に静電結合している。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は絶縁体１６１を介して空間的に静電結合している。そのため、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに交流電圧をそれぞれ出力すると、それぞれの出力は、図７に表した二点鎖線Ｅのように、回転電極１２１を介して境界部１１４よりも外側の領域の受信電極１１３に入力される。そして、受信電極１１３に入力された電荷量を測定することにより、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を検出することができる。なお、この検出動作は、後に詳述する静電容量検出手段により行われる。
【００４２】
ここで、静電容量は、一般的に、一対の電極間の面積に比例し、電極間の距離に反比例する。本実施形態にかかる操作入力装置１００では、回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されているため、回転電極１２１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離は、略一定である。つまり、回転電極１２１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は絶縁体１６１の厚さの分だけ離間している。
【００４３】
したがって、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積に比例する。これは、受信電極１１３に対向する回転電極１２１の中空円形部１２１ａの面積が、回転電極１２１がどの角度に回転した場合であっても略一定であるため、受信電極１１３と回転電極１２１との間の静電容量が略一定となることによる。そのため、回転電極１２１が回転すると、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積が変化し、これに伴い、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積比率に応じて変化する。
【００４４】
これによれば、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄからそれぞれ出力され受信電極１１３に入力された電荷量をそれぞれ測定することにより、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率を検出することができる。そして、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出することができる。すなわち、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００４５】
続いて、操作部１４０の押下操作の検出について説明する。図１および図２に関して前述したように、押下送信電極１１１と、押下電極１３１と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極１３１との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合している。これと同様に、押下電極１３１と、受信電極１１３と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極１３１との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合している。そのため、押下送信電極１１１に交流電圧を出力すると、その出力は、図７に表した二点鎖線Ｄのように、押下電極１３１を介して境界部１１４よりも内側の領域の受信電極１１３に入力される。そして、受信電極１１３に入力された電荷量を測定することにより、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量を検出することができる。なお、この検出動作は、後に詳述する静電容量検出手段により行われる。
【００４６】
ここで、使用者などが操作部１４０を押下操作すると、押下検出体１３０は、弾性体１８３からの反発力を受けつつ、図８に表した矢印Ｇのように絶縁体１６１の方向に移動する。つまり、押下電極１３１は、押下送信電極１１１および受信電極１１３の方向に移動する。そうすると、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離は小さくなる。これにより、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量は大きくなる。
【００４７】
これは、押下送信電極１１１および受信電極１１３に対向する押下電極１３１の面積は、押下電極１３１が絶縁体１６１の方へ移動した場合であっても略一定である一方、押下電極１３１が絶縁体１６１の方へ移動すると、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離は小さくなるためである。そして、静電容量は、一般的に、一対の電極間の面積に比例し、電極間の距離に反比例するため、使用者などが操作部１４０を押下操作すると、押下電極１３１の移動により、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量は大きくなる。したがって、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量の大きさの変化を検出することにより、操作部１４０の押下操作を検出することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、送信電極（押下送信電極１１１および回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ）と受信電極１１３とを１つの基板１１０に設置し、操作部１４０の回転操作および押下操作における受信電極１１３を共用化している。また、受信電極１１３は、回転電極１２１および押下電極１３１の両方に非接触かつ対向して配置されている。そのため、操作入力装置１００を小型化することができる。
【００４９】
なお、使用者などが操作部１４０を押下し続けると、操作部１４０の下面１４１（図２参照）と、ケーシング１５０の上面１５３（図２参照）と、が接触する。操作部１４０の下面１４１と、ケーシング１５０の上面１５３と、が接触すると、操作部１４０は、下方へそれ以上移動できない。つまり、操作部１４０の下面１４１と、ケーシング１５０の上面１５３と、はストッパーとして機能する。このとき、押下電極１３１と、絶縁体１６１と、は接近しつつも接触しないように、各部の寸法を設計する。つまり、操作部１４０の押下量（ストローク）は、押下電極１３１と、絶縁体１６１と、の間の距離よりも小さい。
【００５０】
これによれば、例えば、操作部１４０が力強く押し下げられたり、粗末に扱われた場合であっても、押下電極１３１と、絶縁体１６１と、が接触するおそれはない。そのため、押下電極１３１や、絶縁体１６１、押下送信電極１１１、受信電極１１３などが破損することを抑制することができる。
【００５１】
また、図２に関して前述したように、操作部１４０が押下されていないときには、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、は所定間隔で離間している。そのため、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量は、僅かな距離の差により大きく変化するおそれは少なく、その静電容量の変化による信号を安定させることができる。なお、操作部１４０の押下量（ストローク）やストップ位置は、操作部１４０やケーシング１５０など、構造部材の寸法精度だけで決まる。従来のような、プッシュスイッチがオンするストロークや取り付け精度を考慮する必要がないため、微小なストロークでも設定可能であり、製造上も耐久的にも安定したストロークを実現できる。
【００５２】
また、本実施形態では、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、基板１１０の外周部に形成されているため、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの面積をより広く確保することができる。回転操作の検出には、押下操作の検出と比較してより多くの信号量（情報量）が必要である。これは、押下操作の検出では、静電容量の大きさの変化、つまり単なる大小判定で検出するのに対し、回転操作の検出では、静電容量の比率の変化を検出して回転電極１２１の角度（回転位置）を段階的、または連続的（アナログ的）に検出するためである。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００のように、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを基板１１０の外周部に形成して、半径を大きくして面積を増やすことがより好ましく、操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作をより精度良く検出することができる。
【００５３】
次に、静電容量検出手段について、図面を参照しつつ説明する。  
図９は、静電容量検出手段に関する回路構成を例示する構成図である。  
また、図１０は、静電容量検出手段に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【００５４】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極（押下送信電極１１１および回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ）と、受信電極１１３と、の間の静電容量を検出する静電容量検出手段を備える。静電容量検出手段は、送信電極に電気信号（パルス信号）を送信し、受信電極１１３に誘起される電圧により静電容量を検出する。このような静電容量検出手段に関する回路構成は、例えば図９に表した如くである。
【００５５】
まず、静電容量検出手段は、積分手段２４０の積分値をリセットする。すなわち、受信電極１１３に受信された検出信号（静電容量）は、積分手段２４０により積分されて制御手段２１０へ出力されるため、静電容量検出手段は、まず信号Ｓ１を「Ｌ、Ｈ、Ｌ」の順序で切り替えてスイッチ２５１により積分値をリセット（初期化）する。
【００５６】
続いて、送信電極（押下送信電極１１１および回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ）にパルス信号を送信する際の動作を説明する。まず、送信電極に「Ｈ」レベルの電圧が印加されているとき、すなわち送信電極に電圧が印加され、図９に表したように電気力線が発生しているとき、スイッチ２５２は、図１０に表した信号Ｓ２により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられ、スイッチ２５３は、図１０に表した信号Ｓ３により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられる。そして、送信電極から送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅手段２２０により増幅される。その後、積分手段２４０は、増幅手段２２０からの信号（増幅された静電容量）を積分する（図１０に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミング）。
【００５７】
一方、送信電極から電気力線が発生していないとき、すなわち送信電極に電圧をかける信号が送信されていないとき（「Ｌ」レベル出力であり、送信電極がＧＮＤ（接地）電位にあるとき）には、スイッチ２５２は信号Ｓ２により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられ、スイッチ２５３は信号Ｓ３により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられる。つまり、送信電極から「Ｌ」レベルの信号が送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅手段２２０により増幅される。その後、反転手段２３０は、増幅手段２２０からの信号（増幅された静電容量）の極性を反転させる。続いて、積分手段２４０は、反転手段２３０により極性を反転された信号を積分する（図１０に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの偶数タイミング）。
【００５８】
このような積分演算が所定回数（図１０に表した動作波形では８回）終了した場合には（図１０に表したタイミングＴ１７）、静電容量検出手段は、その積分演算を終了させる。つまり、静電容量検出手段は、信号Ｓ２および信号Ｓ３を「Ｌ：ｏｆｆ」にそれぞれ切り替える。積分演算が所定回数終了していない場合には、その積分演算は所定回数終了するまで繰り返される。以上の積分演算の繰り返しにより、送信電極に出力された送信信号が、静電結合によって回転電極１２１あるいは押下電極１３１を介して受信電極１１３に伝達され、その信号成分が積分手段２４０の出力として現れる。
【００５９】
一方、受信電極１１３には送信信号以外のノイズ成分が入力される場合もあるが、ノイズ成分は不規則に変化するため、送信電極の送信信号のタイミング、つまり、送信電極に「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベルの信号を出力するタイミングおよび積分演算のタイミングと同期しない。よって、図１０に表したＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミングと偶数タイミングとで増幅信号の極性を反転させながら増幅信号を積分することで、ノイズ成分は相殺され、積分手段２４０の出力として現れない。このようにして、積分手段２４０により積分された積分値は、制御手段２１０へ出力され、その制御手段２１０によりＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換される。
【００６０】
以上は、ひとつの送信電極と受信電極との組み合わせ条件における、静電容量の検出動作であり、容量測定の原理に相当するものである。しかし、押下検出や回転検出のためには、複数の送信電極と共通の受信電極との組み合わせにおける、複数の静電容量を検出する必要がある。そこで、送信電極を切り替える際の静電容量検出手段の動作について、図面を参照しつつ説明する。  
図１１は、静電容量検出手段に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。  
また、図１２は、静電容量検出手段に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。  
なお、図１２は、図１１に表した模式図を回路構成図として表したものである。
【００６１】
図１２に表したように、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ１〜Ｃ４）。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ５）。図７に関して前述したように、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の面積は変化する。そのため、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量は変化する。更に具体的には、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量の総和は変化せず、それぞれの割合が変化する。一方、操作部１４０の回転操作に伴い回転電極１２１が回転しても、受信電極１１３に対向した部分の回転電極１２１の面積と、回転電極１２１と受信電極１１３との間の距離は略一定であるため、結合コンデンサＣ５の静電容量は変化しない。
【００６２】
また、押下送信電極１１１と、押下電極１３１と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ６）。これと同様に、押下電極１３１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ７）。図７に関して前述したように、操作部１４０の押下操作により押下電極１３１が絶縁体１６１の方へ移動すると、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離は小さくなる。そのため、操作部１４０の押下操作により押下電極１３１が絶縁体１６１の方へ移動すると、結合コンデンサＣ６およびＣ７は、同時に大きくなる。
【００６３】
ここで、本実施形態の静電容量検出手段では、送信パルス信号である信号Ｓ２が、図１１および図１２に表したように、それぞれに抵抗を介して送信電極（押下送信電極１１１および回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ）に印加される。しかし、それぞれの送信信号のラインにスイッチ２５５ａ〜２５５ｄとスイッチ２５６とがＧＮＤに対して接続されており、これらのスイッチをオンにすることで、送信電極への信号印加を無効にすることができる。つまり、スイッチ２５５ａ〜２５５ｄとスイッチ２５６とのいずれかひとつだけをオフ状態とし、それ以外をオン状態とすることで、回転送信電極１１５ａ〜１１５ｄと押下送信電極１１１のいずれかひとつを静電容量の検出対象として選択する。より具体的には、まず、回転送信電極１１５ａが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ａは、制御手段２１０からの指令により「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄと、スイッチ２５６と、は制御手段２１０からの指令によりにより「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そのため、回転送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、押下送信電極１１１と、は接地され、それらの電位は接地電位となる。
【００６４】
続いて、回転送信電極１１５ｂが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ｂは、「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ａ、２５５ｃ、２５５ｄと、スイッチ２５６と、は「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そうすると、回転送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄと、押下送信電極１１１と、は接地され、それらの電位は接地電位となる。以下同様にして、いずれかの送信電極が、静電容量の検出対象として順次選択される。
【００６５】
このように、本実施形態の静電容量検出手段では、選択された送信電極以外の送信電極は接地される。これによれば、受信電極１１３を有する受信回路は、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすいが、本実施形態の受信電極１１３は、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極に挟まれているため、ノイズを受けにくい。すなわち、本実施形態の静電容量検出手段は、受信電極１１３の内側および外側を挟むように形成された送信電極によりシールド効果を得ることができ、ノイズを抑制することができる。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。また、受信電極１１３を有する受信回路のシールドを行う特別な部品などは不要であるため、静電容量検出手段に関する回路を小型化することができ、操作入力装置１００を小型化することができる。
【００６６】
次に、操作部の回転操作を検出する際の補正動作について、図面を参照しつつ説明する。  
図１３は、操作部の回転操作を検出する際の電流経路を説明するための回路構成図である。  
また、図１４は、操作部の回転電極の積分出力（検出出力）を表すグラフ図である。    なお、図１４に表した実線は、操作部１４０を押下操作していないときの回転電極の積分出力であり、図１４に表した破線は、操作部１４０を押下操作したときの回転電極の積分出力を表している。
【００６７】
本実施形態にかかる操作入力装置１００において、操作部１４０の回転操作を検出する場合には、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄにそれぞれ出力され、回転電極１２１を介して受信電極１１３に入力された電荷量を測定する。つまり、図１３に表した電流経路２７１を通って流れた電荷量を測定する。この測定により、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率を検出でき、操作部１４０の回転操作を検出することができる。なお、図１３は回転送信電極１１５ａが選択されている状態を表しており、スイッチ２５５ａは「ＯＦＦ」の状態で、スイッチ２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ、２５６は「ＯＮ」の状態になっている。以下、回転送信電極１１５ａが選択されている場合を例に挙げて説明を行う。
【００６８】
ここで、回転送信電極１１５ａに出力された電荷の少なくとも一部が、図１３に表した電流経路２７２のように、押下送信電極１１１の方へ流れる場合がある。そうすると、回転送信電極１１５ａから受信電極１１３にまで到達した電荷量と、受信電極１１３に入力され検出信号として現れた電荷量と、の間に誤差が生ずる。このような誤差が生ずると、操作部１４０の回転操作を精度良く検出することができない場合がある。
【００６９】
このような誤差は、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離に応じて変化する。より具体的には、図１４に表したグラフ図のように、例えば、操作部１４０を押下操作していない場合における回転電極１２１の積分出力は、実線で表されており、その最大値を「１００」とする。つまり、回転送信電極１１５ａに対向する回転電極１２１の面積が最大となったときの回転電極１２１の積分出力を「１００」とする。続いて、操作部１４０を押下操作すると、回転電極１２１の積分出力は、破線で表されており、その最大値は、「１００」よりも小さい「９０」となる。
【００７０】
このように、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離が小さくなると、その誤差は大きくなる。一方、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離が大きくなると、その誤差は小さくなる。これは、押下電極１３１と、押下送信電極１１１および受信電極１１３と、の間の距離が小さくなると、押下送信電極１１１と、受信電極１１３と、の間の静電容量（結合コンデンサＣ６およびＣ７の静電容量）はそれぞれ大きくなるためである。
【００７１】
これに対して、回転電極１２１が回転しても、その誤差はほとんど変化しない。これは、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の面積の比率が変化するだけであり、回転送信電極に対向する回転電極１２１の総面積は変化しないためである。また、回転電極１２１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離は略一定であるためである。
【００７２】
そこで、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作を検出する場合には、押下電極１３１の押下位置に応じた補正値（静電容量補正値）を算出する。そして、その補正値を、回転送信電極１１５ａと、受信電極１１３と、の間の静電容量に加算する。これによれば、回転送信電極１１５ａから受信電極１１３にまで到達した電荷量と、受信電極１１３に入力され検出信号として現れた電荷量と、の間に誤差を抑制することができる。また、操作部１４０の押下操作の状況を検出し、回転操作に関して検出する静電容量を補正して回転操作量を算出することができる。そのため、操作部１４０の回転操作および押下操作における受信電極１１３を共用化しても、押下送信電極１１１の影響を補正して算出するため、操作部１４０の回転操作を精度良く検出することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作を検出する場合には、押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離の最大値および最小値に対応した補正値（静電容量補正値）を設定してもよい。
【００７４】
具体的には、図１４に表したように、実線で描かれたグラフは操作部１４０を押下操作していない場合における回転電極１２１の積分出力であり、このとき、押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離は最大である。また、破線で描かれたグラフは操作部１４０を押下操作している場合における回転電極１２１の積分出力であり、このとき、押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離は最小である。実線と破線の積分出力の差は「１０」（＝「１００」―「９０」）であり、これを補正値とすることができる。  
つまり、操作部１４０を押下操作していない状態を基準とすれば、操作部１４０を押下操作している状態のときは、回転電極１２１の積分出力に補正値「１０」を加算すればよい。
【００７５】
また、例えば操作部１４０を押下操作している途中で、押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離が中間である場合は、補正値も半分の「５」とすることができる。  
なお、押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離は、各距離における押下電極１３１の積分出力を予め記憶しておいたり、静電容量は電極間の距離に反比例することから、押下電極１３１の積分出力が最大値になる距離、又は最小値になる距離を予め記憶しておけば、演算により距離を求めることができる。  
ここまでは、回転送信電極１１５ａが選択されている場合を例に挙げて説明したが、他の回転送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが選択されている場合も同様である。
【００７６】
これによれば、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれから受信電極１１３にまで到達した電荷量と、受信電極１１３に入力され検出信号として現れた電荷量と、の間に誤差を抑制することができる。また、操作部１４０の押下操作による押下電極１３１と、受信電極１１３と、の間の距離の最大値および最小値に対応した静電容量を検出し記憶して、その静電容量に応じた補正値を設定するため、それぞれの操作入力装置１００に応じた最適な補正値を設定することができる。そのため、操作部１４０の回転操作および押下操作における受信電極１１３を共用化しても、押下送信電極１１１の影響を補正して算出するため、操作部１４０の回転操作を精度良く検出することができる。
【００７７】
次に、操作入力装置１００を備えた水栓装置について、図面を参照しつつ説明する。  
図１５は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。  
また、図１６は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【００７８】
図１５および図１６に表した水栓装置は、本実施形態にかかる操作入力装置１００と、モータ３１０と、水および湯を混合する混合弁３２０と、開閉弁としての機能を有する電磁弁（流調弁）３３０と、水栓本体３４０と、を備えている。
【００７９】
制御手段２１０は、受信電極１１３からの検出信号に基づいて、モータ３１０および電磁弁３３０の駆動を制御する。モータ３１０は、制御手段２１０の指示に基づいて混合弁３２０を駆動し、設定された水温となるように水および湯を混合させる。一方、電磁弁３３０は、制御手段２１０からの指示に基づいて弁の開閉駆動を行い、混合弁３２０から供給された水を水栓本体３４０へ通水したり止水したりする。すなわち、制御手段２１０は、モータ３１０、混合弁３２０、および電磁弁３３０の駆動を制御することによって、水栓本体３４０から吐水される水の流量や温度の制御、および吐止水の制御を行う。なお、混合弁３２０から電磁弁３３０に供給され、水栓本体３４０から吐水される水は、冷水のみならず、加熱されたお湯、あるいは冷水とお湯との混合水も含むものとする。
【００８０】
操作部１４０は、例えば洗面所やキッチンなどのカウンター３５０などに設けられる。使用者は、例えば、図１５に表した矢印Ｃの方向に操作部１４０を短時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の吐止水を操作することができる。また、使用者は、例えば、吐止水を操作する場合よりも長い時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量を調整することができる。また、使用者は、例えば、図１５に表した矢印Ｂのように、操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度を調整することができる。
【００８１】
なお、操作部１４０の押下操作および回転操作により操作できる吐水状態（吐止水、流量、および温度）は、これだけに限定されるわけではない。例えば、使用者が、吐止水を操作する場合よりも長い時間、図１５に表した矢印Ｃの方向に押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度を調整できてもよい。また、例えば、使用者が、図１５に表した矢印Ｂの方向に操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量を調整できてもよい。
【００８２】
このように、操作部１４０をカウンター３５０に設けることによって、水栓本体３４０はすっきりとしたデザインを有することができる。さらに、操作部１４０の大きさを比較的自由に設定できるため、その大きさを使用者が操作し易い大きさに設定することができる。また、図１５に表したように、操作部１４０は水栓本体３４０に設けられてもよい。これによれば、使用者は、洗面所やキッチンなどのカウンター３５０の上面を広く利用することができる。さらに、カウンター３５０はすっきりとしたデザインを有することができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、送信電極（押下送信電極１１１および回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ）と受信電極１１３とを１つの基板１１０に設置し、操作部１４０の回転操作および押下操作における受信電極１１３を共用化している。受信電極１１３は、回転電極１２１および押下電極１３１の両方と非接触かつ対向して配置されている。そのため、静電容量検出手段に関する回路および操作入力装置１００を小型化することができる。また、受信電極１１３は、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極に挟まれているため、ノイズを受けにくい。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。さらに、受信回路のシールドを行う特別な部品などは不要であるため、静電容量検出手段に関する回路を小型化することができ、操作入力装置１００を小型化することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、基板１１０や回転検出体１２０や押下検出体１３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや押下送信電極１１１や回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
例えば、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、押下送信電極１１１と、がこの順に基板１１０の内側から外側に向かって同心円状に形成されていてもよい。すなわち、図３に表した基板１１０において、押下送信電極１１１と、回転送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の位置を入れ替えてもよい。つまり、図１および図２に表したように、操作入力装置の機械的構造の条件、押下と回転に要求される検出精度の違い、またはデザイン的要因など、設計条件に応じて、押下と回転の送信電極の位置を入れ替えることも可能である。    
また例えば、ケーシング１５０の上面１５３には、タッチ電極が形成されていてもよい。このタッチ電極は、操作部１４０と静電結合され、使用者が操作部１４０に触れたことを検出できる。そして、タッチ電極が、使用者の操作部１４０への接触を検出すると、制御手段２１０は、例えば、水温を判断しやすいように赤や青などの照明を点灯させてもよい。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８５】
１００ 操作入力装置、  １１０ 基板、  １１１ 押下送信電極、  １１３ 受信電極、  １１４ 境界部、  １１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ 回転送信電極、  １２０ 回転検出体、  １２１ 回転電極、  １２１ａ 中空円形部、  １２１ｂ 扇形部、  １２３ 突起部、  １２５ 鍔部、  １３０ 押下検出体、  １３１ 押下電極、  １３３ 溝部、  １３５ 鍔部、  １４０ 操作部、  １４１ 下面、  １５０ ケーシング、  １５１ 支持部、  １５３ 上面、  １６１ 絶縁体、  １８１ 結合体、  １８３ 弾性体、  １８５ Ｏリング、  ２１０ 制御手段、  ２２０ 増幅手段、  ２３０ 反転手段、  ２４０ 積分手段、  ２５１、２５２、２５３、２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ、２５６ スイッチ、  ２７１、２７２ 電流経路、  ３１０ モータ、  ３２０ 混合弁、  ３３０ 電磁弁、  ３４０ 水栓本体、  ３５０ カウンター
【図１】
2010186572.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月14日(2009.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
回転軸を中心とした回転操作および前記回転軸に平行な方向の押下操作が可能な操作部と、
前記押下操作に応じて前記回転軸に平行な方向に移動する押下検出体と、
前記押下検出体の下面に形成された押下電極と、
前記押下検出体が挿入され、前記回転操作に応じて前記押下検出体とともに回転し、前記押下操作の際には前記押下検出体とともには移動しない回転検出体と、
前記回転検出体の下面に形成され、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置され前記回転軸を中心とした対称形状で複数に分割された回転送信電極と、前記押下電極と非接触かつ対向し前記回転送信電極よりも内側に配置された押下送信電極と、を有する送信電極と、
前記押下電極および前記回転電極の両方と非接触かつ対向して配置された受信電極と、
前記受信電極とは反対方向に前記押下検出体を付勢する弾性体と、
前記送信電極にパルス信号を送信し、前記受信電極に誘起される電圧により、前記送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
を備え、
前記送信電極および前記受信電極は、１つの基板上に配置され、
前記回転操作は、前記複数の回転送信電極のそれぞれと、前記受信電極と、の間の静電容量の比率が変化することにより検出され、
前記押下操作は、前記押下送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量の大きさが変化することにより検出されることを特徴とする操作入力装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記回転検出体と前記基板との間に設けられた絶縁体をさらに備え、
前記回転検出体は、前記絶縁体を介して、前記弾性体により前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第１の発明は、回転軸を中心とした回転操作および前記回転軸に平行な方向の押下操作が可能な操作部と、前記押下操作に応じて前記回転軸に平行な方向に移動する押下検出体と、前記押下検出体の下面に形成された押下電極と、前記押下検出体が挿入され、前記回転操作に応じて前記押下検出体とともに回転し、前記押下操作の際には前記押下検出体とともには移動しない回転検出体と、前記回転検出体の下面に形成され、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置され前記回転軸を中心とした対称形状で複数に分割された回転送信電極と、前記押下電極と非接触かつ対向し前記回転送信電極よりも内側に配置された押下送信電極と、を有する送信電極と、前記押下電極および前記回転電極の両方と非接触かつ対向して配置された受信電極と、前記受信電極とは反対方向に前記押下検出体を付勢する弾性体と、前記送信電極にパルス信号を送信し、前記受信電極に誘起される電圧により、前記送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、を備え、前記送信電極および前記受信電極は、１つの基板上に配置され、前記回転操作は、前記複数の回転送信電極のそれぞれと、前記受信電極と、の間の静電容量の比率が変化することにより検出され、前記押下操作は、前記押下送信電極と、前記受信電極と、の間の静電容量の大きさが変化することにより検出されることを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、回転操作および押下操作における受信電極を共用化し、受信電極を回転電極および押下電極の両方と非接触かつ対向して配置することができる。さらに、送信電極と受信電極とが１つの基板上に配置されている。そのため、操作入力装置および静電容量検出手段に関する回路を小型化することができる。また、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすい受信回路の電極を１つに共用化できるため、信号を安定化させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記回転検出体と前記基板との間に設けられた絶縁体をさらに備え、前記回転検出体は、前記絶縁体を介して、前記弾性体により前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする操作入力装置である。  
この操作入力装置によれば、回転電極と基板との間に絶縁体を挟設することにより、回転電極と、回転送信電極および受信電極と、の間の距離を略一定に確保することができる。これにより、回転送信電極と受信電極との間の静電容量をより安定的に検出することができる。